JP2017139846A - 電源供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】商用電源仕様の製品と電池仕様の製品間で制御回路を共通化する場合に、電池仕様の製品で使用されるときの制御回路への電力供給の遮断と、商用電源仕様の製品で使用されるときの特定処理の継続とを可能にした電源供給装置を提供する。【解決手段】第２マイコン２３は、電源パルス処理回路２２から出力されるパルス信号Ｐsigにより、商用電源２から電力が供給されていることが検知されているときには、電源ホールド信号Ｐh2を出力してスイッチング素子５６を導通状態に維持することにより、コネクタ２８から第２マイコン２３への電力供給を継続させて特定処理（計時処理）を実行する。【選択図】 図１

Description

本発明は、外部電源に基づく電力と電池から供給される電力とを切り替えて、制御回路に供給する電源供給装置に関する。

従来、商用電源等の外部電源から供給される電力と電池から供給される電力とを切り替えて、制御回路に供給する電源供給装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、商用電源から供給される電力により制御回路を作動させる仕様のガスコンロにおいて、停電により商用電源からの電力供給が遮断された場合には、電池から制御回路に電力を供給してガスコンロを使用できるようにした構成が記載されている。

特許文献１に記載されたガスコンロには電池装填部が設けられ、使用者は、停電が発生した時に電池装填部に電池をセットすることによって、ガスコンロを応急的に使用することができる。

また、特許文献１に記載されたガスコンロでは、商用電源から直流電力を生成する電源用平滑回路の出力部と電池装填部の端子とが接続されている。そして、この接続箇所がレギュレータの入力部に接続され、レギュレータの出力部が制御回路（制御装置）の電源端子に接続されている。さらに、電池装填部と前記接続箇所はスイッチング素子（ＦＥＴ）を介して接続されている。

このような構成とすることにより、商用電源から電力が供給されているときは、電源平滑回路から制御回路に常時電力が供給されるため、制御回路を作動状態に維持して計時処理等の常時実行する必要がある特定処理を継続させることができる。また、商用電源の停電中に電池から電力が供給されているときには、ガスコンロの不使用時にスイッチング素子をＯＦＦ（遮断状態）して、電池から制御回路への電力供給を遮断することで、電池寿命を延ばすことができる。

特開２００９−８５４９１号公報

特許文献１に記載されたガスコンロは、基本的に商用電源から供給される電力によって作動する仕様（商用電源仕様）となっているが、ガスコンロには電池で作動する仕様（電池仕様）もある。そして、このように、電源の仕様が異なるが電源から電力が供給される制御回路の仕様が同じである製品については、商用電源仕様及び電池仕様の製品で使用される制御回路を共通化することによって、回路基板の生産性を向上させることができる。

ここで、電池仕様のガスコンロでは、ガスコンロの不使用時に電池から制御回路への電力供給を遮断して電池寿命を延ばす処理が、一般的に行われる。しかしながら、制御回路を共通化して、商用電源仕様のガスコンロにおいても、ガスコンロの不使用時に制御回路への電力供給を遮断すると、上述した計時処理等の常時実行すべき特定処理を実行することができなくなるという不都合がある。

本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、商用電源仕様の製品と電池仕様の製品間で制御回路を共通化する場合に、電池仕様の製品で使用されるときの制御回路への電力供給の遮断と、商用電源仕様の製品で使用されるときの特定処理の継続とを可能にした電源供給装置を提供することを目的とする。

本発明の電源供給装置は、電源スイッチが接続される電源スイッチ接続部と、第１電源接続部と、該第１電源接続部から供給される電力により作動する第１制御回路と、前記第１電源接続部と前記第１制御回路間の接続経路に設けられて、前記電源スイッチの操作に応じて前記電源スイッチ接続部に入力される第１制御信号及び前記第１制御回路から出力される第２制御信号が制御入力端子に入力されるスイッチング素子と、前記第１制御回路の電源入力部と接続された第２電源接続部とを備え、前記第１制御信号の入力により前記スイッチング素子が導通状態となって前記第１制御回路が起動した後は、前記第１制御回路から第１所定条件に従って出力される前記第２制御信号により、前記スイッチング素子が導通状態に制御される制御ユニットと、前記第１電源接続部及び前記第２電源接続部を介して接続されて、前記第１電源接続部に電力を供給する電源供給装置であって、
外部電源に接続される外部電源接続部と、
前記外部電源接続部を介して前記外部電源から供給される電力に基づく第１直流電力を出力する第１電力出力回路と、
電池収容部に接続された電池接続部と、
前記第１電力出力回路の出力部及び前記電池接続部と前記第１電源接続部とに接続されて、前記電池収容部に収容された電池から前記電池接続部を介して供給される第２直流電力又は前記第１直流電力を前記第１電源接続部に供給する二電源接続回路と、
前記第２電源接続部に接続されて、前記第２電源接続部から供給される電力により作動する第２制御回路と、
前記第２制御回路から出力される第３制御信号を、前記スイッチング素子の制御入力端子に入力する第３制御信号入力回路と、
前記外部電源から電力が供給されていることを検知する外部電源検知部とを備え、
前記第２制御回路は、前記外部電源検知部により前記外部電源から電力が供給されていることが検知されているときには、前記第３制御信号を出力して前記スイッチング素子を導通状態に維持することにより、前記第２電源接続部から前記第２制御回路への電力供給を継続させて特定処理を実行することを特徴とする。

本発明の電源供給装置に、第１電源接続部及び第２電源接続部を介して接続される制御ユニットにおいては、電源スイッチの操作に応じた第１制御信号の入力によりスイッチング素子が導通状態となって、第１電源接続部から第１制御回路に電力が供給されて第１制御回路が起動する。そして、第１制御回路は、起動した後は第１所定条件に従って、第２制御信号を出力することで、第１制御回路への電力の供給と遮断とを切り替えることができる。そのため、制御ユニットを電池仕様の製品で使用するときには、第１所定条件として、製品の使用が終了したときに第１制御回路への電力供給を遮断することを設定することによって、電池寿命を延ばすことができる。

また、電源供給装置に備えられた第２制御回路には、二電源接続回路から、第１電源接続部、スイッチング素子、及び第２電源接続部を介して、電力（第１直流電力又は第２直流電力）が供給される。そして、第２制御回路は、第３制御信号を出力してスイッチング素子を導通状態とする制御を行う。

このように、電源供給装置に備えらえた第２制御回路は、制御ユニットに備えられた第１制御回路とは独立して、スイッチング素子を導通状態に制御することができるように構成されている。

そのため、第１制御回路からの第２制御信号の出力が停止している場合であっても、第２制御回路は、外部電源検知部により外部電源から電力が供給されていることが検知されているときに、第３制御信号を出力してスイッチング素子を導通状態に維持することができる。そして、これにより、第２電源接続部から第２制御回路への電力供給を継続させて特定処理（常時作動が必要となる計時処理等）を実行することができる。

また、前記第２制御回路は、前記外部電源検知部により前記外部電源から電力が供給されていることが検知されていない場合には、第２所定条件に従って前記第２制御信号を出力することにより、前記第２制御回路への電力の供給と遮断とを切り替えることを特徴とする。

この構成によれば、外部電源検知部により外部電源から電力が供給されていることが検知されておらず、第２制御回路が電池から供給される第２直流電力によって作動している状況であるときには、第２所定条件に従って第２制御信号の出力して、第２制御回路への電力の供給と遮断とを切り替えることによって、電池寿命を延ばすことができる。

また、前記制御ユニットは、前記電源供給装置が実行された基板とは別の基板に実装されていることを特徴とする。

この構成によれば、制御ユニットを別基板に実装する構成とすることで、商用電源仕様の製品においては、本発明の電源供給装置に制御ユニットが実装された基板を接続して、制御ユニットを作動させることができる。また、電池仕様の製品では、第２制御回路と第２制御信号入力回路を省略した簡易な構成の電源供給基板に、制御ユニットが実装された基板を接続して、制御ユニットを作動させることができる。

本発明の電源供給装置の構成と使用状態の説明図。

本発明の実施形態の一例について、図１を参照して説明する。

［１．電源供給装置及び制御基板の構成］
図１を参照して、本実施形態の電源供給装置１は、商用電源仕様のガスコンロに搭載して使用され、直流電源１０と電源供給基板２０とにより構成されている。電源供給基板２０は、コネクタ２８（本発明の第１電源接続部及び第２電源接続部に相当する），コネクタ５４を介して制御基板５０に接続されており、電源供給基板２０から制御基板５０に直流電力が供給される。なお、制御基板５０に実装された回路は、本発明の制御ユニットに相当する。

直流電源１０は商用電源２（本発明の外部電源に相当する）に接続されると共に、電源供給基板２０のコネクタ２６（本発明の外部電源接続部に相当する）に接続され、商用電源２から入力されるＡＣ１００Ｖの交流電力からＤＣ１３Ｖの直流電力を生成して電源供給基板２０に供給する。

電源供給基板２０は、降圧回路２１、電源パルス処理回路２２、第２マイコン２３（本発明の第２制御回路に相当する）、及びコネクタ２５〜２８を備えている。降圧回路２１は、入力部がコネクタ２６に接続されると共に、出力部がコネクタ２８に接続され、コネクタ２６から入力されるＤＣ１３Ｖの直流電力をＤＣ３Ｖに降圧してコネクタ２８に出力する。なお、直流電源１０と降圧回路２１とにより、本発明の第１電力出力回路が構成される。

コネクタ２５（本発明の電池接続部に相当する）は、電池収容部４に接続され、電池収容部４にセットされた電池３からＤＣ３Ｖ前後の直流電力が入力される。コネクタ２５は、二電源接続回路２９により、降圧回路２１の出力部とダイオード３０，３１を介して接続されており、これにより、降圧回路２１から出力される第１直流電力Ｐw1と、電池３から出力される第２直流電力Ｐw2とのうちの、電圧が高い方の電力がコネクタ２８に出力される。

電源パルス処理回路２２は、商用電源２から出力される交流電力と同一周期の直流のパルス信号Ｐsigを生成して第２マイコン２３の入力ポートＰi1に出力する。第２マイコン２３は、ＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェース等を備えており、メモリに保持された電源供給基板２０の制御用プログラムをＣＰＵで実行することによって、電源供給基板２０の作動を制御する。

第２マイコン２３のＡＤ（アナログ／デジタル変換）ポートＰadは、コネクタ２５を介して電池収容部４の（＋）極側に接続されている。電池収容部４に電池３が収容されているときには、電池３の出力電圧が第２マイコン２３のＡＤポートＰadに入力されて、デジタル値に変換される。また、第２マイコン２３の電源端子とＧＮＤ端子には、コネクタ２８，５４を介して、制御基板５０からＤＣ３Ｖの直流電力が供給される。

第２マイコン２３は、自身への電源供給を維持するための電源ホールド信号Ｐh2（詳細は後述する、本発明の第３制御信号に相当する）をコネクタ２８，５４を介して制御基板５０に出力する。また、第２マイコン２３は、入力ポートＰi1にパルス信号Ｐsigが入力され（商用電源２から電力が供給されていると認識される）、且つＡＤポートＰadに所定レベル以上の電圧が入力されている（電池収容部４に電池３がセットされていると認識される）ときに、出力ポートＰo2からコネクタ２７に報知信号Ｅbsを出力する。

なお、第２マイコン２３の出力ポートＰo1とスイッチング素子５６の制御入力端子（ゲート端子）とを接続する回路構成は、本発明の第３制御信号入力回路に相当する）。

コネクタ２７は図示しない表示器に接続され、報知信号Ｅbsの出力に応じて表示器のランプが点灯する。これにより、使用者に電池３を電池収容部４から取り外すことを促すことができる。

なお、電源パルス処理回路２２と、第２マイコン２３が入力ポートＰi1にパルス信号Ｐsigが入力されていることを認識して、商用電源２から電力が供給されていることを検知する構成は、本発明の外部電源検知部に相当する。

次に、制御基板５０は、昇圧回路５１、第１マイコン５２（本発明の第１制御回路に相当する）、スイッチング素子５６、及びコネクタ５３〜５５を備えている。昇圧回路５１の入力部はスイッチング素子５６を介してコネクタ５４に接続され、出力部は第１マイコン５２の電源入力部及びコネクタ５４に接続されている。昇圧回路５１は、電源供給基板２０からコネクタ２８，５４を介して供給される直流電流がＤＣ３Ｖよりも低いときに、ＤＣ３Ｖまで昇圧して出力する。

昇圧回路５１から出力される直流電力は、第１マイコン５２の電源として供給されると共に、コネクタ５４，２８を介して電源供給基板２０の第２マイコン２３の電源として供給される。

コネクタ５３（本発明の電源スイッチ接続部に相当する）は、電源スイッチ５に接続され、第１マイコン５２の入力ポートＰi1は、コネクタ５３及び電源スイッチ５を介してコネクタ５４に接続されている。そのため、使用者が電源スイッチ５を押圧している間、入力ポートＰi1にＰon信号（電源ＯＮ信号、本発明の第１制御信号に相当する）が入力される。

第１マイコン５２のＡＤポートＰadには、電源供給基板２０からコネクタ２８，５４を介して供給される直流電圧を示す直流電圧信号Ｐsenが入力される。第１マイコン５２は、直流電圧信号Ｐsenをデジタル値に変換して認識し、直流電圧信号Ｐsenが所定レベル未満になったときに電池交換を促す報知信号Ｅbwをコネクタ５５に出力する。

コネクタ５５は図示しない表示器に接続され、報知信号Ｅbwの出力に応じて表示器のランプが点灯する。これにより、使用者に電池３を交換することを促すことができる。

［２−１．商用電源仕様の製品で使用される場合の動作−商用電源動作］
商用電源仕様の製品（ガスコンロ等）に、電源供給基板２０と制御基板５０が設けられている場合、直流電源１０に商用電源２が接続されて、直流電源１０から電源供給基板２０にＤＣ１３Ｖの直流電力が供給されているときは、降圧回路２１から第１直流電力Ｐw1が出力される。

そして、使用者が電源スイッチ５をＯＮ操作（使用開始操作）すると、スイッチング素子５６がＯＮ状態（導通状態）になって、降圧回路２１からコネクタ２８，５４を介して第１マイコン５２及び第２マイコン２３に直流電力が供給され、第１マイコン５２及び第２マイコン２３が起動する。この時、第１マイコン５２の入力ポートＰi1には、電源スイッチＯＮ信号Ｐonが入力される。

第１マイコン５２は、出力ポートＰo1からホールド信号Ｐh1（電源ホールド信号、本発明の第２制御信号に相当する）を出力し、これにより、使用者が電源スイッチ５の操作を終了した後もスイッチング素子５６がＯＮ状態に維持される状態とする。その後、使用者が電源スイッチ５をＯＦＦ操作（使用終了操作）して、第１マイコン５２の入力ポートＰi1への電源スイッチＯＮ信号Ｐonの入力が停止した時に、第１マイコン５２は、出力ポートＰo1からのホールド信号Ｐh1の出力を停止する。

第２マイコン２３は、電源パルス処理回路２２から出力されるパルス信号Ｐsigを計数して現在時刻を算出する時計機能（時計機能の処理は本発明の特定処理に相当する）を有しており、この時計機能は、ガスコンロが使用されていないときにも継続する必要がある。そこで、第２マイコン２３は、起動時から、出力ポートＰo1からホールド信号Ｐh2を出力した状態を維持し、電源スイッチ５がＯＦＦ操作された後も第２マイコン２３への第１直流電力Ｐw1の供給を維持して、時計機能を有効にする。

第１マイコン５２はガスコンロの全体的な作動を制御し、第２マイコン２３はＤＣ１３Ｖを電源として作動する電気負荷（図示しない表示器等）の作動を制御する。第２マイコン２３と第１マイコン５２は、図示しない通信配線を介して相互に通信を行う。

第２マイコン２３は、上述した電池収容部４に電池３がセットされているかを判断する処理を行い、電池収容部４に電池３がセットされているときには、報知信号Ｅbsを出力して使用者に電池３の取り外しを促す。

［２−２．商用電源仕様のガスコンロで使用される場合の動作−電池動作］
商用電源２の停電が発生しているときに、使用者は電池収容部４に電池３をセットすることによって、電池３を電源としてガスコンロを作動させることができる。この場合、使用者が電源スイッチ５を押圧操作すると、スイッチング素子５６がＯＮして、電池３から出力される第２直流電力Ｐw2が二電源接続回路２９及びコネクタ２８，５４を介して昇圧回路５１に供給され、昇圧回路５１から出力される直流電力によって第１マイコン５２及び第２マイコン２３が起動する。

第１マイコン５２は、出力ポートＰo1からホールド信号Ｐh1（電源ホールド信号）を出力し、これにより、使用者が電源スイッチ５の操作を終了した後もスイッチング素子５６がＯＮ状態に維持される状態とする。その後、使用者が電源スイッチ５をＯＦＦ操作（使用終了操作）して、第１マイコン５２の入力ポートＰi1への電源スイッチＯＮ信号Ｐonの入力が停止した時に、第１マイコン５２は、出力ポートＰo1からのホールド信号Ｐh1の出力を停止する。

第２マイコン２３は、起動時に出力ポートＰo1からホールド信号Ｐh2を出力する。そして、入力ポートＰi1へのパルス信号Ｐsigの入力がないことから、電池３から供給される第２直流電力Ｐw2によって第２マイコン２３が作動していることを認識したときには、電源スイッチ５がＯＦＦ操作されたことを、第１マイコン５２との通信によって認識したときにホールド信号Ｐh2信号の出力を停止する。なお、ホールド信号Ｐh2を出力する条件は、本発明の第２所定条件に相当する。
これにより、スイッチング素子５６がＯＦＦ（遮断状態）になって、電池３からの第２直流電力の供給が停止し、電池３の寿命を延ばす効果が得られる。

また、第１マイコン５２は、ＡＤポートＰadに入力される直流電圧信号Ｐsenのレベルを監視し、直流電圧信号Ｐsenのレベルが所定レベル未満になったときに、電池交換を促す信号をコネクタ５５に出力する。

［３．電池仕様のガスコンロで使用される場合の動作］
電池仕様のガスコンロでは、電源供給基板２０とは仕様が異なる電源供給基板が使用される。この電源供給基板には、コネクタ２６、降圧回路２１、電源パルス処理回路２２等は不要である。

そのため、電源供給基板２０と制御基板５０を別基板として、電源供給基板２０側に、商用電源仕様のガスコンロで使用される場合にのみ必要となるコネクタ２６、降圧回路２１、電源パルス処理回路２２、第２マイコン２３等を実装することにより、共通化した制御基板５０に、電池仕様のガスコンロで使用される際には不要なる部品が実装されることを回避して、制御基板５０の共通化による効果を高めることができる。

使用者が電源スイッチ５をＯＮ操作すると、スイッチング素子５６がＯＮ状態（導通状態）になって、電池３からコネクタ２５，２８を介して第１マイコン５２及び第２マイコン２３に直流電力が供給され、第２マイコン２３及び第１マイコン５２が起動する。第１マイコン５２は、入力ポートＰi1への電源ＯＮ信号Ｐonの入力を認識すると、出力ポートＰo1からホールド信号Ｐh1を出力してスイッチング素子５６をＯＮ状態に維持する。これにより、使用者が電源スイッチ５の押圧操作を終了しても、第２マイコン２３及び第１マイコン５２への電源供給が継続する。

第１マイコン５２は、ＡＤポートＰadに入力される直流電圧信号Ｐsenをデジタル値に変換して電池３の出力電圧を監視し、電池３の出力電圧が下限レベル未満になったときに、出力ポートＰo2から報知信号Ｅbwを出力する。

また、第１マイコン５２は、入力ポートＰi1への電源スイッチＯＮ信号Ｐonの入力を検知したときに、出力ポートＰo1からのホールド信号Ｐh1の出力を停止する。これにより、スイッチング素子５６がＯＦＦ状態（遮断状態）になって、電池３から第１マイコン５２及び第２マイコン２３への第２直流電力Ｐw2の供給が停止して、電池３の寿命を延ばす効果が得られる。なお、ホールド信号Ｐh1を出力する条件は、本発明の第１所定条件に相当する。

［４．他の実施形態］
本実施形態では、電源供給基板２０と制御基板５０を別基板としたが、両基板の構成を一枚の基板上に実装してもよい。この場合も、制御基板５０に相当する回路部には、計時機能等の常時実行する必要がある特定処理を行う制御回路を備える必要がないので、商用電源仕様の製品と電池仕様の製品間で共通にした制御回路の部品点数を抑制して、制御回路の共通化の効果を高めることができる。

また、本実施形態では、商用電源仕様と電池仕様がある製品の例としてガスコンロを提示したが、商用電源仕様と電池仕様がある製品間で制御回路が共通化されている製品であれば、本発明を適用することができる。

また、本実施形態では、電池収容部４の接続端子を第２マイコン２３のＡＤポートＰadに入力して電圧レベルを認識することによって、電池収容部４に電池３が収容されていることを検知したが、コンパレータにより電池収容部４の接続端子の出力を閾値電圧と比較して、コンパレータの出力（デジタル信号）を第２マイコン２３の入力ポート（デジタル入力ポート）に入力し、２値の入力レベル（Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ）によって電池収容部４に電池３が収容されていることを検知する構成としてもよい。

また、本実施形態では、本発明の外部電源として商用電源２を示したが、充電式のバッテリ等を外部電源として用いる場合にも、本発明の適用が可能である。

１…電源供給装置、２…商用電源（外部電源）、３…電池、５…電源スイッチ、１０…直流電源、２０…電源供給基板、２１…降圧回路、２２…電源パルス処理回路、２３…第２マイコン（第２制御回路）、２９…二電源接続回路、５０…制御基板（制御ユニット）、５１…昇圧回路、５２…第１マイコン（第１制御回路）、５６…スイッチング素子。

Claims (3)

1. 電源スイッチが接続される電源スイッチ接続部と、第１電源接続部と、該第１電源接続部から供給される電力により作動する第１制御回路と、前記第１電源接続部と前記第１制御回路間の接続経路に設けられて、前記電源スイッチの操作に応じて前記電源スイッチ接続部に入力される第１制御信号及び前記第１制御回路から出力される第２制御信号が制御入力端子に入力されるスイッチング素子と、前記第１制御回路の電源入力部と接続された第２電源接続部とを備え、前記第１制御信号の入力により前記スイッチング素子が導通状態となって前記第１制御回路が起動した後は、前記第１制御回路から第１所定条件に従って出力される前記第２制御信号により、前記スイッチング素子が導通状態に制御される制御ユニットと、前記第１電源接続部及び前記第２電源接続部を介して接続されて、前記第１電源接続部に電力を供給する電源供給装置であって、
   外部電源に接続される外部電源接続部と、
   前記外部電源接続部を介して前記外部電源から供給される電力に基づく第１直流電力を出力する第１電力出力回路と、
   電池収容部に接続された電池接続部と、
   前記第１電力出力回路の出力部及び前記電池接続部と前記第１電源接続部とに接続されて、前記電池収容部に収容された電池から前記電池接続部を介して供給される第２直流電力又は前記第１直流電力を前記第１電源接続部に供給する二電源接続回路と、
   前記第２電源接続部に接続されて、前記第２電源接続部から供給される電力により作動する第２制御回路と、
   前記第２制御回路から出力される第３制御信号を、前記スイッチング素子の制御入力端子に入力する第３制御信号入力回路と、
   前記外部電源から電力が供給されていることを検知する外部電源検知部とを備え、
   前記第２制御回路は、前記外部電源検知部により前記外部電源から電力が供給されていることが検知されているときには、前記第３制御信号を出力して前記スイッチング素子を導通状態に維持することにより、前記第２電源接続部から前記第２制御回路への電力供給を継続させて特定処理を実行することを特徴とする電源供給装置。
2. 請求項１に記載の電源供給装置において、
   前記第２制御回路は、前記外部電源検知部により前記外部電源から電力が供給されていることが検知されていない場合には、第２所定条件に従って前記第２制御信号を出力することによって、前記第２制御回路への電力の供給と遮断とを切り替えることを特徴とする電源供給装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の電源供給装置において、
   前記制御ユニットは、前記電源供給装置が実行された基板とは別の基板に実装されていることを特徴とする電源供給装置。