JP3617090B2

JP3617090B2 - Ｄｃ／ｄｃコンバータ用電流制御装置及び光学的読取装置

Info

Publication number: JP3617090B2
Application number: JP29293494A
Authority: JP
Inventors: 將之小西; 靖仁今井; 圭介谷川; 秋男杉浦
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1994-11-28
Filing date: 1994-11-28
Publication date: 2005-02-02
Anticipated expiration: 2020-02-02
Also published as: JPH08154338A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ＤＣ／ＤＣコンバータへの電流を制限するＤＣ／ＤＣコンバータ用電流制御装置及び当該ＤＣ／ＤＣコンバータ用電流制御装置が搭載された光学的読取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、情報入力用の携帯端末装置（所謂ハンディターミナル）が供されている。この携帯端末装置はキー操作により情報を入力するのが一般的であるが、携帯端末装置にバーコードリーダを接続し、バーコードリーダに給電すると共にバーコードから読取った情報を入力可能とすることが考えられている。
【０００３】
ところで、近年、この種の携帯端末装置として、例えば３Ｖで動作する低電圧タイプのものが供されており、バーコードリーダの電源電圧と一致しないことがある。従って、携帯端末装置からバーコードリーダに給電するには、バーコードリーダ側に携帯端末装置から給電された電圧を必要となる電圧まで昇圧させる電源装置を備える必要がある。
【０００４】
そこで、バーコードリーダにＤＣ／ＤＣコンバータを搭載し、そのＤＣ／ＤＣコンバータにより携帯端末装置から給電された電圧を所定電圧まで昇圧することが考えられている。
【０００５】
ところが、ＤＣ／ＤＣコンバータは起動時に数アンペアの過大な入力電流（突入電流）が流れるので、バーコードリーダへの給電時に携帯端末装置が過負荷となる。従って、バーコードリーダの電源装置にＤＣ／ＤＣコンバータへの突入電流を制限するための突入電流制限回路を設ける必要がある。
【０００６】
図９は突入電流制限回路の一例を示してる。この図９において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１にはトランジスタ２のコレクタが接続されている。このトランジスタ２のエミッタ及びベース間には抵抗３が接続され、ベースは抵抗４を介してアースと接続されている。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１から負荷に供給する電流が増大すると、それに伴ってトランジスタ２のコレクタ電流が増大してベース電流が増加するので、抵抗３の電圧降下が増大してトランジスタ２のベース電圧が上昇し、以てトランジスタ２のベース電流が低減してコレクタ電流が抑制されるようになる。従って、給電開始時にトランジスタ２からＤＣ／ＤＣコンバータ１への突入電流を抑制することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来構成のものでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１に対する突入電流をトランジスタ２のベース電流の変動により制限する構成であるので、携帯端末装置の電源電圧が例えば３〜６Ｖの場合は、トランジスタのｈＦＥ（電流増幅率）のばらつきにより当該トランジスタ２の入力電圧の変化に応じて突入電流制限値が数百ｍアンペアの範囲でばらついてしまう。この場合、トランジスタ２によるＤＣ／ＤＣコンバータ１に対する最大電流制限値を携帯端末装置の電源供給能力を越えない値に設定する必要があるが、最大電流制限値がばらつきのため低く設定されすぎた場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の負荷変動時に増大する入力電流が制限値を越えてしまうことがあると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧の低下によりバーコードリーダが正常に動作しなくなる虞がある。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、ＤＣ／ＤＣコンバータへの電流を供給するトランジスタの特性のばらつきにかかわらず給電開始時に突入電流を適正に調整することができるＤＣ／ＤＣコンバータ用電流制御装置及び当該ＤＣ／ＤＣコンバータ用電流装置を用いた光学的読取装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のＤＣ／ＤＣコンバータ用電流制御装置は、入力電流を所定電圧に変換した状態で負荷に給電するＤＣ／ＤＣコンバータを設け、ベース電流に応じたコレクタ電流を前記ＤＣ／ＤＣコンバータに与えるトランジスタを設け、このトランジスタのコレクタ電流が増加するときは当該トランジスタのベース電流を低減するように制御すると共に制限値以上のベース電流が流れる場合は当該トランジスタのベース電流を抑制する突入電流制限回路を設け、この突入電流制限回路の制限値が解除されるように前記突入電流制限回路の動作を調整する突入電流制限調整回路を設け、前記ＤＣ／ＤＣコンバータからの給電によって動作を開始し、動作開始から所定期間が経過したときは前記突入電流制限調整回路を動作させる動作状態検出手段を設け、前記トランジスタの出力電圧が設定電圧以上となったことを検出する過電圧検出手段を設け、前記突入電流制限回路は、前記過電圧検出手段が検出状態となった場合は前記トランジスタのベース電流を抑制するように構成されているものである（請求項１）。
【００１２】
上記構成において、読取対象面のパターンが結像されると共に当該結像パターンを示す画像信号を出力する光電変換素子を設け、上記構成のＤＣ／ＤＣコンバータ用電流制御装置を前記光電変換素子の背面側に設けるようにしてもよい（請求項２）。
【００１３】
【作用及び発明の効果】
請求項１記載のＤＣ／ＤＣコンバータ用電流制御装置の場合、給電開始時にはＤＣ／ＤＣコンバータにはトランジスタを通じて大きな電流が流れる。このとき、突入電流制限回路は、トランジスタのコレクタ電流が増大するときはベース電流を低減するように制御するので、ＤＣ／ＤＣコンバータに対する突入電流を制限することができる。
【００１４】
さて、上述のようにＤＣ／ＤＣコンバータ起動時に突入電流制限回路によりＤＣ／ＤＣコンバータに対する突入電流を制限することができるものの、トランジスタの特性のばらつきにより入力電圧に応じて突入電流値が大きくばらついてしまう。例えば制限値が小さくなった場合、ＤＣ／ＤＣコンバータの負荷変動時に増大する入力電流が制限値を越えてしまうと、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が低下してしまう。
【００１５】
そこで、動作状態検出手段は、ＤＣ／ＤＣコンバータへの給電開始から所定期間が経過したときは突入電流制限調整回路の動作を許可し、突入電流制限調整回路は、トランジスタのベース電流が増加するように突入電流制限回路の動作を調整する。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータの動作状態にかかわらず適正な電流をＤＣ／ＤＣコンバータに供給することができる。
【００１７】
また、入力電圧の変動によりトランジスタの出力電圧が設定電圧以上となったときは、過電圧検出手段が検出状態となり、突入電流制限回路の動作により、トランジスタのベース電流が一定に抑制されるので、トランジスタの出力電圧を抑制することができる。
【００１８】
請求項２記載の光学的読取装置の場合、光電変換素子は結像パターンを画像信号として出力する。
ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータ用電流制御装置は光電変換素子の背面側に設けられているので、光電変換素子に至る光学的通路が遮ることはなくＤＣ／ＤＣコンバータ用電流制御装置を配置することができる。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明を携帯端末装置から給電を受ける携帯形のバーコードリーダに適用した第１実施例を図１乃至図５を参照して説明する。
図２は、バーコードリーダの電気構成を概略的に示している。この図２において、照明ＬＥＤ部１１は、ＬＥＤ１２を作動することにより検出対象としてのバーコードラベル１３に光を照射する。また、光電変換素子としてのイメージセンサ１４は直線状に配設された複数の受光素子を有しており、バーコードラベル１３から反射された光を結像レンズ１５により集光状態で受光することにより結像パターンに応じた電気信号を出力する。基準レベル部１６は、イメージセンサ１４からの電気信号をデジタル信号に変換する。
【００２０】
そして、ＣＰＵ１７は、基準レベル部１６からのデジタル信号に基づいてバーコードパターンを解読すると共に、その解読結果をインターフェース部１８を通じてハンディターミナル等の携帯端末装置１９に出力する。また、ＣＰＵ１７は、読取が完了したときはブザー部２０により報知音発生手段としてのブザー２１を作動させることにより報知音を発生させると共に、確認ＬＥＤ部２２によりＬＥＤ２３を点灯することにより使用者に読取結果の確認を報知する。
一方、ＤＣ／ＤＣ電源部２４は、携帯端末装置１９から与えられた電力を所定電圧まで昇圧した状態でバーコードリーダ内部の各電気回路に出力する。
【００２１】
図１は上記ＤＣ／ＤＣ電源部２４を機能ブロックで示している。この図１において、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５には、携帯端末装置１９の電源からトランジスタ２６を通じて直流電流が供給されるようになっている。このＤＣ／ＤＣコンバータ２５は、供給された直流を所定電圧に変換した状態でバーコードリーダを構成する各種電気回路からなる負荷２７に給電する。
ここで、上記トランジスタ２６は、ベース電流に当該トランジスタ２６のｈＦＥ（直流電流増幅率）を掛合わせたコレクタ電流までＤＣ／ＤＣコンバータ２５に供給することができる。
【００２２】
さて、上記トランジスタ２６のベースには突入電流制限回路２８が接続されており、その突入電流制限回路２８によりトランジスタ２６のベース電流が調整されるようになっている。つまり、突入電流制限回路２８は、トランジスタ２６のコレクタ電流の増加に伴って当該トランジスタ２６のベース電流が増加したときは、そのベース電流を制限することによりトランジスタ２６のコレクタ電流を抑制するようになっている。
【００２３】
また、上記突入電流制限回路２８には突入電流制限調整回路２９が接続されている。この突入電流制限調整回路２９は、トランジスタ２６のベース電流が増加するように突入電流制限回路２８の動作を制御する。
一方、動作状態検出手段３０は突入電流制限調整回路２９の動作を許可するものであり、その突入電流制限調整回路２９の動作状態ではトランジスタ２６のベース電流の制限は解除されるようになる。
【００２４】
図３は、図１に示した機能ブロック図の具体的な電気回路を示している。この図４において、トランジスタ２６（以下、第１のトランジスタと称する）は、そのエミッタが電源入力側と接続され、コレクタがＤＣ／ＤＣコンバータ２５と接続されていると共に、エミッタとベース間には抵抗３１が接続されている。また、第２のトランジスタ３２は、そのコレクタが第１のトランジスタ２６のベースと接続され、エミッタが抵抗３３を介してアースと接続され、ベースが抵抗３４を介して電源入力側と接続されている。第３のトランジスタ３５は、そのコレクタが第２のトランジスタ３２のベースと接続され、エミッタがアースと接続され、ベースが第２のトランジスタ３２のエミッタと接続されている。
【００２５】
一方、第４のトランジスタ３６は、そのコレクタが抵抗３７を介して第２のトランジスタ３２のエミッタと接続され、エミッタはアースと接続され、ベースはＣＰＵ１７と接続されている。
この場合、抵抗３３、トランジスタ３２，３５により突入電流制限回路２８が構成され、第４のトランジスタ３６及び抵抗３７から突入電流制限調整回路２９が構成され、ＣＰＵ１７から動作状態検出手段３０が構成されている。
【００２６】
図４は、図２に示した電気回路が搭載されたプリント配線基板を示している。この図４において、プリント配線基板３８にはイメージセンサ１４が実装されたイメージセンサ基板３９が立設状態で装着されている。プリント配線基板３８においてイメージセンサ基板３９の背面側にはＤＣ／ＤＣ電源部２４が搭載されている。このＤＣ／ＤＣ電源部２４は、入力した電圧を昇圧した状態で安定化するためにコンデンサのように比較的背の高い部品が多く使用されている。
【００２７】
また、プリント配線基板３８においてイメージセンサ１４の前方となる所定位置にはブザー２１が配設されていると共に、プリント配線基板３８の前端部には照明用のＬＥＤ１２が実装された照明用基板４０が接続されている。尚、プリント配線基板３８の略中央部には矩形状の孔４１が形成されている。
【００２８】
図５は上記構成のプリント配線基板３８がケースに装着された状態を示している。この図５において、照明用基板４０には照明レンズ４２が装着されており、その照明レンズ４２により照明用基板４０のＬＥＤ１２から投光された光がケース４３の前面に設けられた読取口４４に集光するようになっている。また、プリント配線基板３８の後端部にはケーブル４５が接続されている。
また、ケース４３には結像レンズ１５を支持する支持部４６が突出形成されており、その支持部４７がプリント配線基板３８の孔４１から突出している。
【００２９】
尚、上記ケース４３には図示しないケースが一体化されることによりケース全体が形成されるようになっており、その一体化状態でプリント配線基板３８、イメージセンサ基板３９、照明用基板４０及び照明用レンズ４２が位置決めされるようになっている。
【００３０】
次に上記構成の作用について説明する。
携帯端末装置１９とバーコードリーダとを接続すると、携帯端末装置１９からバーコードリーダに給電される。すると、突入電流制限回路２８を構成する第２のトランジスタ３２がオンするので、抵抗３１及び３３を通じて電流が流れて当該抵抗３１には通電電流に応じた電圧降下が生じる。これにより、第１のトランジスタ２６がオンして当該第１のトランジスタ２６にコレクタ電流が流れる。このとき、給電開始時においてはＤＣ／ＤＣコンバータ２５のインピーダンスは低いので、第１のトランジスタ２６のコレクタ電流が瞬間的に増大する。
【００３１】
すると、第１のトランジスタ２６においてはコレクタ電流の増大に伴ってベース電流が増大するので、抵抗３３を流れる電流が増大してその電流に応じた電圧が当該抵抗３３に発生する。これにより、第３のトランジスタ３５のベース電圧が上昇して当該第３のトランジスタ３５がオンするので、それに伴って第２のトランジスタ３２がオフする。この結果、第１のトランジスタ２６のベース電流ひいてはコレクタ電流が抑制され、それに伴って当該第１のトランジスタ２６のベース電流が低下して抵抗３３の電圧が低下するようになるので、第３のトランジスタ３５がオフすると共に第２のトランジスタ３２がオンして第１のトランジスタ２６のベース電流ひいてはコレクタ電流が流れるようになる。
【００３２】
以上の動作により、給電開始時に第１のトランジスタ２６を通じた突入電流がＤＣ／ＤＣコンバータ２５に流れようとする場合であっても、第１のトランジスタ２６のベース電流は定電流化されるので、第１のトランジスタ２６のｈＦＥに応じた突入電流に定電流化することができる。従って、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５への突入電流を適正に調整することができる。
【００３３】
さて、上述のように第１のトランジスタ２６を通じてＤＣ／ＤＣコンバータ２５に電流が与えられると、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は所定電圧を発生してバーコードリーダの内部回路に給電するようになる。すると、ＣＰＵ１７が動作して動作開始から所定時間が経過したところで第４のトランジスタ３６をオンする。これにより、第２のトランジスタ３２のエミッタが抵抗３３及び抵抗３７の並列回路を通じてアースと接続されることになるので、第３のトランジスタ３５をオフさるための電圧降下が発生するのに必要な第１のトランジスタ２６のベース電流は第４のトランジスタ３６がオンする以前より増加することになる。これにより第１のトランジスタ２６のコレクタ電流は増加する。従って、以後においては、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５起動時の突入電流制限は解除される。
【００３４】
上記構成のものによれば、給電開始時に突入電流制限回路２８によりトランジスタ２６のベース電流を定電流化することによりトランジスタ２６からＤＣ／ＤＣコンバータ２５に与えられる突入電流を所定時間だけ定電流化するようにしたので、トランジスタからＤＣ／ＤＣコンバータへの突入電流を抵抗による電圧降下に応じて制限しようとする従来例のものと違って、トランジスタのｈＦＥのばらつきの影響を大きく受けることなくＤＣ／ＤＣコンバータ２５への突入電流を適正に調整することができる。
【００３５】
また、突入電流制限回路２８をトランジスタを組合せて構成したので、トランジスタのオンオフ動作を利用して簡単に構成することができる。
さらに、プリント配線基板３８においてＤＣ／ＤＣ電源部２４をイメージセンサ１４の背面側に配置するようにしたので、ＤＣ／ＤＣ電源部２４を構成する電気部品がイメージセンサ１４に至る光学的通路を遮断することはない。
【００３６】
図６乃至図８は本発明の第２実施例を示しており、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。この第２実施例では、図６に示すように第１のトランジスタ２６の出力側に過電圧検出手段４７を接続し、その過電圧制御手段４７がＤＣ／ＤＣコンバータ２５の入力電圧が設定電圧以上となったことを検出したときは突入電流制限回路２８及び突入電流制限調整回路２９を動作させることを特徴とする。
【００３７】
図７は、図６に示した機能ブロック図の具体的な電気回路を示している。この図７において、第１のトランジスタ２６のコレクタと第２のトランジスタ３２のエミッタとの間には電圧制御回路としての図示極性の定電圧ダイオード４８が接続されている。
【００３８】
図７に示す電気回路の動作を説明する。給電開始から所定時間経過するまでは第１実施例と同様にしてＤＣ／ＤＣコンバータ２５に対する突入電流を許容範囲に制限することができる。そして、ＣＰＵ１７により第４のトランジスタ３６がオンされることにより突入電流制限が解除された状態で、入力電圧の上昇に伴って第１のトランジスタ２６の出力電圧が上昇して定電圧ダイオード４８の降伏電圧を上回ると、定電圧ダイオード４８がオンして当該定電圧ダイオード４８に電流を流れる。すると、抵抗３３，３７に流れる電流が増大して第３のトランジスタ３５のベース電圧が上昇するので、当該第３のトランジスタ３５がオンすると共に第２のトランジスタ３２がオフするようになる。これにより、第１のトランジスタ２６のベース電流が低減し、それに伴って当該第１のトランジスタ２６のＶＣＥが増大するので、第１のトランジスタ２６の出力電圧を抑制することができる（図８参照）。
【００３９】
また、第４のトランジスタ３６がオフの場合にも、定電圧ダイオード４８を流れる電流は抵抗３３のみに流れ、前述と同様に第１のトランジスタ２６の出力電圧を抑制することができる。
【００４０】
この第２実施例のものによれば、第１実施例と同様の作用効果を得られながら、過電圧検出手段４７の動作により入力電圧の変動にかかわらずＤＣ／ＤＣコンバータ２５に過度に高い電圧を印加してしまうことを防止することができる。
【００４１】
本発明は、上記実施例にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張できる。
本発明のＤＣ／ＤＣコンバータ用電流制御装置をバーコードリーダ以外の装置に適用するようにしてもよい。
【００４２】
突入電流制限回路２８をトランジスタの組合わせ以外の回路から構成するようにしてもよい。
動作状態検出手段３０をマイクロコンピュータ１７以外で構成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す全体の機能ブロック図
【図２】全体の電気的構成を示すブロック図
【図３】ＤＣ／ＤＣ電源部を示す電気回路図
【図４】プリント配線基板を示す平面図
【図５】ケースへの装着状態で示すプリント配線基板の平面図
【図６】本発明の第２実施例を示す図１相当図
【図７】図３相当図
【図８】入力電圧と出力電圧との関係を示す特性図
【図９】従来例を示す図３相当図
【符号の説明】
１９は携帯端末装置、２５はＤＣ／ＤＣコンバータ、２６はトランジスタ、２８は突入電流制限回路、２９は突入電流制限調整回路、３０は動作状態検出手段、４７は過電圧検出手段である。

Claims

入力電流を所定電圧に変換した状態で負荷に給電するＤＣ／ＤＣコンバータと、
ベース電流に応じたコレクタ電流を前記ＤＣ／ＤＣコンバータに与えるトランジスタと、
このトランジスタのコレクタ電流が増加するときは当該トランジスタのベース電流を低減するように制御すると共に制限値以上のベース電流が流れる場合は当該トランジスタのベース電流を抑制する突入電流制限回路と、
前記突入電流制限回路の制限値が解除されるように前記突入電流制限回路の動作を調整する突入電流制限調整回路と、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータからの給電によって動作を開始し、動作開始から所定期間が経過したときは前記突入電流制限調整回路を動作させる動作状態検出手段と、
前記トランジスタの出力電圧が設定電圧以上となったことを検出する過電圧検出手段とを備え、
前記突入電流制限回路は、前記過電圧検出手段が検出状態となった場合は前記トランジスタのベース電流を抑制するように構成されていることを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ用電流制御装置。
読取対象面のパターンが結像されるように設けられ当該結像パターンを示す画像信号を出力する光電変換素子を備え、
請求項１記載のＤＣ／ＤＣコンバータ用電流制御装置は前記光電変換素子の背面側に設けられていることを特徴とする光学的読取装置。