JP2018093697A - 電子機器およびその電源回路 - Google Patents

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Abstract

【課題】電子機器の異常に対処できる電源回路を提供する。【解決手段】電子機器は、電源回路と電子機器本体を備える。電源回路は、電力入力ポートPIEI、第1電力回路110、バッテリモジュール130、リセット回路140と第2電力回路120を持つ。電力入力ポートは入力電力を受給する。第1電力回路は、入力電力を変換し、バッテリモジュールを蓄電するための第1電力を出力する。リセット回路は、入力電力が供給され始めるとリセットパルス信号を生成する。バッテリモジュールは、第1電力回路により制御され、入力電力が供給されていない場合に第1電力を第2電力回路に供給する。第2電力回路は、第1電力を変換し、電子機器本体に出力電圧信号を供給するとともに、リセットパルス信号に応じて出力電圧信号を停止し、電子機器本体をリセットする。【選択図】図2

Description

関連出願の説明
本出願は、2016年12月5日に出願された中国特許出願番号201621321465.8に基づく優先権を主張する。上記の特許出願の全体は、ここに参照として取り込まれ、本明細書の一部をなすものである。
本発明は電力供給技術に関するものであって、特に、リセット機能を有する電源回路と、電源回路を含む電子機器に関するものである。
近年、電子機器においてマルチタスク化が強調され、同時に複数の機能を実行することがしばしば求められる。電子機器のマルチタスクがその機器の作業量を超えると、電子機器の動作が遅くなったり、正常に機能しなかったり、その他の問題が生じたりすることにより、最終的に電子機器が故障してしまうことがある。電子機器が故障した際に、その電子機器が番犬型タイマやセルフリセット機能を備えていない場合には、電子機器は自動で再起動することができない。さらに、電子機器に再充電可能なバッテリが組みこまれ、電力入力ポートのみを持ち、物理的なリセットボタンや電源ボタンを持たない場合において、電子機器がリセットボタンまたは電源ボタンを持たないために、利用者は、蓄電されていて定期的に電子機器に電力を供給するような再充電可能なバッテリにより、電子機器をリセットすることができない。そのような場合には、電子機器は故障状態のまま使えなくなってしまう。
上記を考慮し、本発明は電子機器およびその電源回路を提供する。電源回路は、電子機器に電力を供給するための入力信号に従い、出力電圧信号を生成する。特に、電源回路は、入力電力の供給が開始されると、所定期間だけ出力電圧信号を停止させることができ、それにより出力電圧信号が停止状態になると電子機器がリセットされる。
本発明の電源回路は、電力入力ポートと第1電力回路、バッテリモジュール、リセット回路、第2電力回路を備える。電力入力ポートは外部電源装置から入力電力を受給するように構成される。第1電力回路は電力入力ポートとバッテリモジュールに結合されている。第1電力回路は入力電力を変換し、バッテリモジュールを蓄電するための第1電力を出力するように構成される。リセット回路は電力入力ポートに結合され、入力電力が供給され始めるとリセットパルス信号を生成するように構成される。第2電力回路は第1電力回路とバッテリモジュール、リセット回路に結合されている。入力電力が外部電源装置から供給されていない場合に、第1電力回路はバッテリモジュールに対し電力供給させるよう制御することにより、バッテリモジュールが第1電力を第2電力回路に供給する。第2電力回路は受け取った第1電力を変換し、出力電圧信号を生成するとともに、リセット回路から受信したリセットパルス信号に応じて出力電圧信号を停止させる。
本発明の一実施形態において、リセット回路はパルス発生器とパルス幅変調回路を含む。パルス発生器の入力端は電力入力ポートに結合され、入力電力を受給し第1パルス信号を生成する。パルス幅変調回路はパルス発生器の出力端に結合され、第1パルス信号を受信し、第1パルス信号のパルス幅を調整し、リセットパルス信号を生成する。
本発明の一実施形態において、パルス幅変調回路は第1抵抗器と第2抵抗器、蓄電器、スイッチ、第3抵抗器を備える。第1抵抗器はパルス発生器の出力端とノードに結合されている。第2抵抗器はノードと接地端の間に結合されている。蓄電器はノードと接地端の間に結合されている。スイッチの第1端が接地点に結合されている。スイッチの制御端がノードに結合されている。スイッチの第2端がリセットパルス信号を生成する。第3抵抗器の第1端は第1電力を受け取る。第3抵抗器の第2端はスイッチの第2端に結合されている。
本発明の一実施形態において、第2抵抗器の抵抗と蓄電器の静電容量によりリセットパルス信号のパルス幅が決定される。
本発明の一実施形態において、リセットパルス信号のパルス幅は140ミリ秒から560ミリ秒の間である。
本発明の一実施形態において、スイッチはNPNバイポーラ接合トランジスタまたはN型金属酸化膜半導体電界効果トランジスタである。
本発明の一実施形態において、第1電力回路はバッテリ充電用ICである。
本発明の一実施形態において、第2電力回路は低損失レギュレータである。
本発明に係る電子機器は電子機器本体と電源回路を備える。電源回路は電子機器本体の電力入力端に結合され、電力を電子機器本体に供給するために出力電圧信号を電子機器本体の電力入力端に提供する。電子機器本体は出力電圧信号の停止状態に応じてリセットされる。
本発明の一実施形態において、電子機器は電源ボタンやリセットボタンを持たない。
上記に基づき、本発明の実施形態に係る電子機器の電源回路は、入力電力の供給開始に応じて(または、入力電力の利用不可状態から利用可能状態への起動処理に応じて)、所定期間だけ出力電圧信号を停止させることができ、それにより出力電圧信号が停止状態になると電子機器本体がリセットされる。
従って、電子機器に物理的な電源ボタンや物理的なリセットボタンが備えられていないような場合に、電子機器がブレークダウンしてしまったり、充電が残っている組み込みバッテリによりリスタートが必要になったりしても、入力電力が電子機器に再度供給されれば、電源回路は電子機器をリセットすることができる。
本発明の持つ前述および他の特徴や利点をわかりやすくするために、例示的な実施形態について、図面を用いて、以下に詳細に記載する。
以下に添付する図面は本発明の明細書の一部であり、本発明の例示的な実施形態を図示したものである。添付図面と明細書の詳細な説明は本発明の原理を説明するために用いられる。
本発明に係る一実施形態における電子機器を示した概略ブロック図である。 本発明に係る一実施形態における電源回路を示した概略ブロック図である。 図2の電源回路の信号波形を示した概略図である。 本発明に係る一実施形態におけるリセット回路の回路構成を示した概略図である。
本発明の内容をより理解するために、本発明に従い実施されるための実施例として、実施形態を示す。さらに、図面および実施形態において、要素/構成物に同一の参照符号が付与された場合には、同一または類似の部分を指すものとする。
図1について、図1は本発明に係る一実施形態における電子機器10を示した概略ブロック図である。電子機器10は物理的な電源ボタンまたはリセットボタンを持たないどのような電子機器でもよく、電子機器10の種類は本発明により制限されるものではない。電子機器10は電源回路100と電子機器本体200を含む。例えば、電子機器10が体脂肪計の場合、電子機器本体200は体脂肪計測のメイン回路である。
電源回路100は外部電源装置900から入力電力PIを受け取り、入力電力PIを変換して出力電圧信号VOを生成する。一方で、入力電力PIがゼロの場合には、電源回路100は自身に蓄えられた電力を出力電圧信号VOとして出力する。電源回路100は電子機器本体200の入力端PIE2と連結されており、電子機器本体200に電力を供給するために、出力電圧信号VOを電子機器本体200の入力端PIE2に提供する。特に、入力電力PIの供給開始に応じて(または、入力電力の利用不可状態から利用可能状態への起動処理に応じて)、電源回路100が所定期間だけ出力電圧信号VOを停止させ、それにより出力電圧信号VOが停止状態になり電子機器本体200はリセットされる。
例えば、外部電源装置900が入力電力PIを電源回路100に供給している場合には、電子機器本体200が何らかの理由により故障し正常に機能しなくなると、外部電源装置900がまず電力供給を停止し、それから入力電力PIを電源回路100に再度供給すれば、電源回路100は停止状態の出力電圧信号VOを所定期間だけ電子機器本体200に送ることができ、それにより電子機器本体200をリセットすることができる。一方で、外部電源装置900が入力電力PIを電源回路100に供給していない場合には、電子機器本体200が何らかの理由により故障し正常に機能しなくなると、外部電源装置900が電源回路100に入力電力PIを再度供給すれば、電源回路100は停止状態の出力電圧信号VOを所定期間だけ電子機器本体200に送ることができ、それにより電子機器本体200をリセットすることができる。
本発明の一実施形態において、外部電源装置900を電源回路100に入力電力PIを供給するために電源回路100に接続されたアダプタとすることができる。それにより、外部電源装置900と電源回路100の間の接続作業中に、電子機器本体200はリセットされうる。しかしながら、本発明はこれにより制限されるものではない。
本発明の他の実施形態において、外部電源装置900を電源回路100に入力電力PIを供給するために電源回路100に接続された電力供給スイッチを含むモバイル電源装置とすることができる。それにより、モバイル電源装置の電力供給スイッチの操作中に、電子機器本体200はリセットされうる。しかしながら、本発明はこれにより制限されるものではない。
図1と図2において、図2は本発明に係る一実施形態における電源回路100を示した概略ブロック図である。電源回路100は電力入力ポートPIE1と第1電力回路110、第2電力回路120、バッテリモジュール130、リセット回路140を備える。電力入力ポートPIE1は入力電力PIを外部電源装置900から受け取るように構成される。第1電力回路110は電力入力ポートPIE1とバッテリモジュール130に結合されている。第1電力回路110は入力電力PIを変換し、第1電力PMを第2電力回路120とバッテリモジュール130に出力するように構成される。第1電力回路110は第1電力PMによりバッテリモジュール130に蓄電する。
リセット回路140は電力入力ポートPIE1に接続され、入力電力PIが供給され始めるとリセットパルス信号RPLSを生成するように構成される。第2電力回路120の入力端IN2は第1電力PMを受け取り、第2電力回路120の作動端ENはリセット回路140に接続され、リセットパルス信号RPLSを受信するように構成される。入力電力PIが外部電源装置から供給されない場合に(つまり、入力電力PIはゼロまたは利用不可の場合に)、第1電力回路110は電力を供給するようにバッテリモジュール130を制御し、それによりバッテリモジュール130は第1電力PMを第2電力回路120に供給する。第2電力回路120は受領した第1電力PMを変換し、出力電圧信号VOを生成したり、リセットパルス信号RPLSに応じて出力電圧信号VOを停止させたりする。
図1から図3において、図3は図2の電源回路100の信号波形を示した概略図である。図示の簡略化のために、入力電力PIの電圧VIは5V、第1電力PMの電圧VMは3.0〜4.25V、出力電圧信号VOの論理ハイレベルは3.0〜3.3Vとし、バッテリモジュール130は蓄電されている状態とし、リセットパルス信号RPLSは論理ハイレベル(3.0〜4.25V)にデフォルトで設定されるものとする。
図3の記載のとおり、時点t0以前は、入力電力PIはゼロである。したがって、バッテリモジュール130は第1電力PM(電圧VMは3.0〜4.25V)を第2電力回路120に供給する。第2電力回路120はバッテリモジュール130から供給された第1電力PMを変換し、出力電圧信号VO(論理ハイレベルは3.0〜3.3V)を生成する。
次に、時点t0において、外部電源装置900は、入力電力PIを電源回路100に提供し始めるために電源回路100に接続される。したがって、電源回路100から受け取る電圧VIは0Vから5Vに上昇する。この時、第1電力回路110は入力電力PIを変換し、バッテリモジュール130に蓄電するために第1電力PMを出力する。入力電力PIの供給開始に従い、リセット回路140は、第2電力回路120を停止させるためにリセットパルス信号RPLSを論理値(0V)で生成し、それにより出力電圧信号V0は論理ハイレベル(3.0〜3.3V)から論理ローレベル(0V)に引き下げられ、電子機器本体200がリセットされる。
時点t1に記載のとおり、所定期間TP経過後、リセット回路140が論理ハイレベル(3.0〜4.25V)のリセットパルス信号RPLSを出力し第2電力回路120を再度作動させると、これにより出力電圧信号V0が論理ローレベル(0V)から論理ハイレベル(3.0〜3.3V)に引き上げられ、電子機器本体200に電力が再供給される。
本実施形態に記載した、リセットパルス信号RPLSの論理ハイレベル/ローレベルと第2電力回路120の作動の関係は一つの例示である。リセットパルス信号RPLSの論理ハイレベル/ローレベルと第2電力回路120の作動の関係が、実際の要望に応じて設計されることは、当業者には明らかである。
本発明の一実施形態において、図3に示されたリセットパルス信号RPLS(すなわち、時点t0とt1の間の期間)は140ミリ秒から560ミリ秒の間となる。しかしながら、本発明はこれにより制限されるものではなく、電子機器本体200の実施や設計要望により決定されるものである。
本発明の一実施形態において、第1電力回路110としてバッテリ充電用ICを取りうる。バッテリ充電用ICはバッテリ充電用回路の1つと知られており、例えば、テキサス・インスツルメンツ(TI)社製のBQ24092型チップに実装されており(これに限るものではないが)、ここで再度説明することはしない。
本発明の一実施形態において、第2電力回路120として低損失レギュレータ(LDO)が取りうる。低損失レギュレータは電圧調整回路として知られており、ここで再度説明することはしない。
本発明の一実施形態において、バッテリモジュール130は1つのバッテリ(またはバッテリ部品)、バッテリの組み合わせ、または、ひとつまたはそれ以上のバッテリ(またはバッテリ部品)を含むモジュールで代用することが可能である。さらに、バッテリモジュール130として、ここに例示したものに限られることはないが、ニッケル亜鉛電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、リチウムポリマ電池、またはリン酸鉄リチウム電池などの再充電可能な充電器を用いることができる。
本発明の一実施形態において、リセット回路140はデジタルカウント回路にて実装することができる。より詳細に記載すると、リセット回路140は、入力電力PIの電圧VIの起端に基づきカウントを開始し、カウントが所定期間TPに達するとカウントを停止し、リセットパルス信号RPLSを生成する。特に、デジタルカウント回路はどのカウンタでも適用可能であり、ここに再度説明することはしない。
図2と図4において、図4は本発明に係る他の実施形態におけるリセット回路の回路構成を示した概略図である。リセット回路140はパルス発生器142とパルス幅変調回路144を備える。パルス発生器142の入力端は電力入力ポートPIE1に結合され、入力電力PIを受給し第1パルス信号PLS1を生成する。
パルス幅変調回路144はパルス発生器142の出力端に結合され、第1パルス信号PLS1を受信し、第1パルス信号PLS1のパルス幅を調整し、リセットパルス信号RPLSを生成する。
本発明の一実施形態において、パルス幅変調回路144はアナログ回路で実装される。図4に示すとおり、パルス幅変調回路144は、第1抵抗器R1、第2抵抗器R2、第3抵抗器R3、蓄電器C1と、スイッチSWを含む。第1抵抗器R1はパルス発生器142の出力端とノードNDに結合されている。第2抵抗器R2はノードNDと接地端GNDの間に結合されている。蓄電器C1はノードNDと接地端GNDの間に結合されている。スイッチSWの第1端は接地端GNDに結合されている。スイッチSWの制御端はノードNDと結合されている。スイッチSWの第2端はリセットパルス信号RPLSを生成するように構成される。第3抵抗器R3の第1端は第1電力PMの電圧VMを受け取る。第3抵抗器R3の第2端はスイッチSWの第2端に結合されている。
本発明の一実施形態において、スイッチSWとしてNPNバイポーラ接合トランジスタを用いることができ、この場合、スイッチSWの第1端はNPNバイポーラ接合トランジスタのエミッタ端となり、スイッチSWの第2端はNPNバイポーラ接合トランジスタのコレクタ端となり、スイッチSWの制御端はNPNバイポーラ接合トランジスタのベース端となる。
本発明の他の実施形態において、スイッチSWとしてN型金属酸化膜半導体電界効果トランジスタを用いることができ、この場合、スイッチSWの第1端はN型金属酸化膜半導体電界効果トランジスタのソース端となり、スイッチSWの第2端はN型金属酸化膜半導体電界効果トランジスタのドレイン端となり、スイッチSWの制御端はN型金属酸化膜半導体電界効果トランジスタのゲート端となる。
上記実施形態に記載したスイッチSWの実装は、単なる例示であり、本発明を制限するものではない。スイッチSWのタイプは実際の実施や設計要望により決定される。
図4のリセット回路140の動作を以下に示す。図3、図4について、時点t0以前は、パルス発生器142で受け取った電圧VIは0Vで維持され(入力電力PIはゼロ)、パルス発生器142は第1パルス信号PLS1を発生させない。このため、第2抵抗器R2により、スイッチSWの制御端の電圧レベルが接地端GNDの電圧レベル(例えば、論理ローレベル)に維持される。この時、スイッチSWはオフ状態となり、第3抵抗器R3によりリセットパルス信号RPLSの電圧レベルは第1電力PMの電圧VMの電圧レベル(論理ハイレベル)に維持される。
次に、時点t0において、パルス発生器142が受ける電圧VIは0Vから5Vに上昇する。これにより、パルス発生器142は正パルスの第1パルス信号PLS1を生成する。本発明の一実施形態において、第1パルス信号PLS1の正パルス幅は、例えば140ミリ秒から560ミリ秒の間としているが、これにより制限されるものではなく、実施や設計要望により決定されるものである。第1パルス信号PLS1は、第1抵抗器R1と第2抵抗器R2からなる分周回路により、蓄電器C1に蓄電するための分割信号に分けられる。蓄電器C1の2端の電圧(つまり、ノードNDの電圧)がスイッチSWのしきい値となる電圧よりも上昇すると、スイッチSWはオンになり、このため、スイッチSWによりリセットパルス信号RPLSの電圧レベルが接地端GNDの電圧レベル(つまり、論理ローレベル)にされる。
正パルスの第1パルス信号PLS1が終了すると、蓄電器C1が第2抵抗器R2により放電される。蓄電器C1の2端の電圧(つまり、ノードNDの電圧)がスイッチSWのしきい値となる電圧よりも上昇すると、スイッチSWはオフになり、このため、時点t1に示すとおり、第3抵抗器R3によりリセットパルス信号RPLSの電圧レベルが再度、第1電力PMの電圧VM(論理ハイレベル)にされる。
第2抵抗器R2と蓄電器C1からなるRC回路の時間定数はリセットパルス信号RPLSのパルス幅(つまり、所定期間TP)であるといえる。つまり、第2抵抗器R2の抵抗と蓄電器C1の静電容量はリセットパルス信号RPLSのパルス幅を決定するために用いられる。このため、本発明の一実施形態において、第2抵抗器R2には可変抵抗器、蓄電器C1には可変蓄電器が用いられることがある。したがって、設計者はリセットパルス信号RPLSのパルス幅を第2抵抗器R2の抵抗や蓄電器C1の静電容量を調整することにより変更することができ、これにより、出力電圧信号VOを電子機器本体により異なる実際の要求を満たすように調整するという目的が達せられる。
上記をまとめると、本発明に係る実施形態による電子機器の電源回路は、入力電力の供給開始により(または、入力電力の利用不可状態から利用可能状態への起動処理に応じて)、所定期間だけ出力信号を停止させることができ、それにより出力電圧信号が停止状態になると電子機器本体がリセットされる。従って、電子機器に物理的な電源ボタンや物理的なリセットボタンが備えられていないような場合に、電子機器がブレークダウンしてしまったり、充電が残っている組み込みバッテリによりリスタートが必要になったりするような場合にも、入力電力が電子機器に再度供給されれば、電源回路は電子機器をリセットすることができる。
上記の実施形態を用いて本発明を開示したが、これらの実施形態により本発明が制限されるものではない。当業者であれば本発明の精神や範囲から逸脱することなく、多少の変更や変形を加えることはできる。これらに基づき、本発明の技術的範囲を以下に記載した請求項に定義する。

Claims (10)

  1. 電源回路であって、
    ・外部電源装置から入力電力を受けとるための電力入力ポートと、
    ・バッテリモジュールと、
    ・前記電力入力ポートおよび前記バッテリモジュールに結合された第1電力回路であって、前記第1電力回路は入力電力を変換し、バッテリモジュールに蓄電するため第1電力を出力する第1電力回路と、
    ・前記電源入力ポートに結合され、前記入力電力の供給開始に伴いリセットパルス信号を生成するリセット回路と、
    ・前記第1電力回路、前記バッテリモジュールおよび、前記リセット回路に結合された第2電力回路と、
    を備え、前記入力電力が前記外部電源装置から供給されていない場合に、前記第1電力回路が前記バッテリモジュールに対して電力供給するように制御することにより、前記バッテリモジュールが前記第1電力を前記第2電力回路に供給し、前記第2電力回路が、電力変換により受給した前記第1電力から出力電圧信号を発生させたり、前記リセット回路から受信した前記リセットパルス信号に応じて前記出力電圧信号を停止させたりする、電源回路。
  2. 請求項1に記載の電源回路であって、前記リセット回路が、
    ・前記入力電力を受給し、第1パルス信号を生成するために前記電力入力ポートと入力端が結合されているパルス発生器と、
    ・前記第1パルス信号を受け取り、前記第1パルス信号のパルス幅を調整し、前記リセットパルス信号を生成するために、前記パルス発生器の出力端と結合されているパルス幅変調回路と、
    を備える、電源回路。
  3. 請求項2に記載の電源回路であって、前記パルス幅変調回路が、
    ・前記パルス発生器の出力端とノードの間に結合された第1抵抗器と、
    ・前記ノードと接地端の間に結合された第2抵抗器と、
    ・前記ノードと前記接地端の間に結合された蓄電器と、
    ・スイッチであって、前記スイッチの第1端が前記接地端に結合され、前記スイッチの制御端が前記ノードに結合され、前記スイッチの第2端が前記リセットパルス信号を生成するスイッチと、
    ・第3抵抗器であって、前記第3抵抗器の第1端が第1電力を受け取り、前記第3抵抗器の第2端が前記スイッチの前記第2端に結合された第3抵抗器と、
    を備える、電源回路。
  4. 請求項3に記載の電源回路であって、前記第2抵抗器の抵抗と前記蓄電器の静電容量により前記リセットパルス信号のパルス幅を決定する電源回路。
  5. 請求項4に記載の電源回路であって、前記リセットパルス信号のパルス幅は140ミリ秒から560ミリ秒の間である電源回路。
  6. 請求項3に記載の電源回路であって、前記スイッチがNPNバイポーラ接合トランジスタまたはN型金属酸化膜半導体電界効果トランジスタである電源回路。
  7. 請求項1に記載の電源回路であって、第1電力回路がバッテリ充電用ICである電源回路。
  8. 請求項1に記載の電源回路であって、前記第2電力回路が低損失レギュレータである電源回路。
  9. 電子機器であって、
    ・電子機器本体と、
    ・請求項1に記載の電源回路であって、前記電子機器本体の電力入力端に結合され、電力を前記電子機器本体に供給するために前記出力電圧信号を前記電子機器本体の前記電力入力端に提供する電源回路と、
    を備え、前記電子機器本体が前記出力電圧信号の停止状態に応じてリセットされる、電子機器。
  10. 請求項9に記載の電子機器であって、電源ボタンまたはリセットボタンを持たない電子機器。
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