JP3781720B2

JP3781720B2 - 携帯電話機の電源バックアップ回路

Info

Publication number: JP3781720B2
Application number: JP2002344125A
Authority: JP
Inventors: 紳司小栗
Original assignee: 埼玉日本電気株式会社
Priority date: 2002-11-27
Filing date: 2002-11-27
Publication date: 2006-05-31
Anticipated expiration: 2022-11-27
Also published as: JP2004180426A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は携帯電話機の電源バックアップ回路に関し、特に内蔵型リチウム電池と着脱型電池パックとを使用してメモリ及びＲＴＣ回路の電源をバックアップする携帯電話機の電源バックアップ回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話機の技術が著しく進歩し、様々な分野で携帯電話機が用いられるようになってきているが、携帯電話機を長時間使用できるようにするために、携帯電話機内の回路に電圧を供給する電源バックアップ回路の役割りは重要であり、様々な改善が成されている。
【０００３】
従来のこの種の技術としては、図６に示すような、携帯電話機に対して着脱可能な二次電池である電池パックを装着し、電池パックが取り外されたときには、継続保持しなければならない情報を格納している回路に対して、リチウム電池などの二次電池を使用して電源をバックアップするように構成された携帯電話機の電源バックアップ回路がある。
【０００４】
この種の技術についての公知の文献としては、実開平０２−１３３０３５号公報及び特開平０７−１５４９２４号公報等がある。
【０００５】
実開平０２−１３３０３５号公報には、リチウム電池で動作するメモリのバックアップ電源回路について記載されている。
【０００６】
また、特開平０７−１５４９２４号公報には、二つの二次電池を用い、第１の電池の出力電圧が低下したとき、第２の電池を接続して第１の電池を充電するようにスイッチを動作させて、バッテリー駆動型の携帯電子機器の使用時間を長くするための使用方法についての技術が記載されている。
【０００７】
次に、上述した図６に示す従来の携帯電話機の電源バックアップ回路について説明する。
【０００８】
図６は、従来の携帯電話機の電源バックアップ回路の構成を示すブロック図である。
【０００９】
図６に示す従来の携帯電話機の電源バックアップ回路の構成は、長期間の保持が必要な情報を記憶するためのメモリ９と、メモリ９に格納されている時計データをリアルタイムに更新するＲＴＣ（ＲｅａｌＴｉｍｅＣｌｏｃｋ：リアルタイム・クロック）回路１０と、着脱可能な二次電池であり、メモリ９及びＲＴＣ回路１０の動作電源としてメモリ９及びＲＴＣ回路１０に電圧を供給し、後述するリチウム電池１への充電のための電圧を供給する電池パック２と、電池パック２が取り外されたとき、また電池パック２が装着されるまでの間電池パック２に代って上記メモリ９及びＲＴＣ回路１０に電圧を供給する内蔵型のリチウム電池１と、供給電圧を安定化するレギュレータ８と、供給電圧の回り込み防止用のダイオード１１とから構成される。
【００１０】
次に、動作を説明する。
【００１１】
携帯電話機に対して着脱可能な構造を有する二次電池である電池パック２は、携帯電話機に装着され使用された状態において出力電圧レベルの低下が検出されても、装着されたまま充電することで継続使用される。
【００１２】
リチウム電池１によるメモリ９及びＲＴＣ回路１０の電源バックアップ状態で、携帯電話機に装着された電池パック２からは、携帯電話機内の各種の回路（図示せず）に対して電源として電圧が供給されるとともに、長期間の保持が必要な、上記時計データを含む情報を記憶するためのメモリ９、及びメモリ９に格納されている時計データをリアルタイムに更新するＲＴＣ回路１０の動作電源として、メモリ９及びＲＴＣ回路１０に電圧が供給され、さらに、リチウム電池１へ充電のための電圧が供給される。
【００１３】
すなわち、通常は、図６に示すように、メモリ９及びＲＴＣ回路１０に供給される電圧は、電池パック２から、供給電圧を安定化するレギュレータ８及び供給電圧の回り込み防止用のダイオード１１を介して、メモリ９及びＲＴＣ回路１０に供給されるとともに、電池パック２から、リチウム電池１にも充電電圧として供給される。
【００１４】
なお、上記のように使用されている電池パック２が性能劣化等のため携帯電話機から取り外されるような場合には、新たな電池パック２が装着されるまでの間、電池パック２に代って内蔵されている二次電池のリチウム電池１から、上記メモリ９及びＲＴＣ回路１０に電圧が供給されるので、着脱可能な電池パックを取り外した状態で、リチウム電池１からの給電により携帯電話機を使用させなければならず、メモリ９のデータ保持時間すなわちメモリ９の動作時間及びＲＴＣ回路１０の動作時間がより長くなることはそれだけユーザも安心して携帯電話機を使用でき、携帯電話機の使い勝手も良くなることになる。
【００１５】
また、携帯電話機に内蔵されたリチウム電池１の充電電圧を高い電圧値に設定して充電させることによって、リチウム電池１の充電容量を大きくすることができるが、このことが容易にできれば、高電圧値による充電によってリチウム電池１の充電容量の大容量化を図ることができ、リチウム電池１の充電容量の増加により、着脱可能な電池パック２を外した状態でのメモリ９及びＲＴＣ回路１０の動作時間が、より長い時間可能になるという効果が期待できることになる。
【００１６】
しかし、従来の携帯電話機の電源バックアップ回路では、図６に示すように、電池パック２がメモリ９及びＲＴＣ回路１０に給電するための、電池パック２からメモリ９及びＲＴＣ回路１０までの給電回路と、電池パック２がリチウム電池１に充電するための、電池パック２からリチウム電池１までの充電回路とが分離されておらず、リチウム電池１の充電電圧の値と、メモリ９及びＲＴＣ回路１０の動作電圧の値とが同じであり、かつダイオード１１を具備して電池パック２に逆電流が流れないよう構成する必要があったため内蔵リチウム電池１の充電電圧を高い電圧値に設定して充電させることができず、このため、高い充電電圧値でリチウム電池を充電させたときに得られる、リチウム電池の充電容量の大容量化のメリットを十分活用することができていないという問題点があった。
【００１７】
【特許文献１】
実開平０２−１３３０３５号公報（第１頁及び第４頁、第１図）
【特許文献２】
特開平０７−１５４９２４号公報（第２頁及び第３頁、図１）
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の携帯電話機の電源バックアップ回路は、内蔵リチウム電池の充電電圧の値と、メモリ及びＲＴＣ回路の動作電圧の値とが同じである必要があり、かつ、ダイオードを具備して電池パックに逆電流が流れないよう構成する必要があったため、内蔵リチウム電池１の充電電圧を増加させて高い電圧値で充電させることができず、このため、高い充電電圧値でリチウム電池を充電させたときに得られる、リチウム電池の充電容量の大容量化のメリットを十分活用することができていないという欠点を有していた。
【００１９】
本発明の目的は、内蔵リチウム電池の充電を行うための電圧を高く設定することができて、充電容量を増加させることが可能となり、また、内蔵リチウム電池の充電容量が増加することにより、着脱可能な電池パックを外した状態でのメモリ及びＲＴＣ回路の動作時間が、より長い時間可能になる携帯電話機の電源バックアップ回路を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明の携帯電話機の電源バックアップ回路は、負荷に動作電圧を供給する着脱可能な第１の電源と、この第１の電源が負荷の動作電圧供給回路からはずされたときに負荷に動作電圧を供給する二次電池で構成される第２の電源を備え、レギュレータ、第１の回路開閉手段、第２の回路開閉手段及び電圧降下手段を構成要素とする。
【００２１】
レギュレータは、第１の電源による供給電圧を第２の電源の充電に要求される電圧値に制御する。
【００２２】
第１の回路開閉手段は、第１の電源とレギュレータを介して第２の電源を充電する充電回路に含まれ、第１の電源の装着時に閉となり、非装着時に開となって充電回路を開閉する。
【００２３】
電圧降下手段は、第１の電源とレギュレータを介して負荷に動作電圧を供給する第１の電源供給回路に含まれ、レギュレータからの出力電圧を、負荷に必要な電圧値まで一定値降下させる。
【００２４】
第２の回路開閉手段は、第２の電源から負荷の要求する電圧値の電圧を供給する第２の電源供給回路に含まれ、第１の回路開閉手段と逆の論理条件で第２の電源供給回路を開閉する。
【００２５】
上記のように構成することにより、負荷に供給する電圧よりも高い電圧値で第２の電源を充電することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２９】
図１は、本発明の携帯電話機の電源バックアップ回路の第１の実施の一形態を示すブロック図である。
【００３０】
図１に示す本発明の電源バックアップ回路は、携帯電話機で使用される情報で、長期間の保持が必要な情報を記憶するためのメモリ９と、メモリ９に格納されている時計データをリアルタイムに更新するＲＴＣ回路１０と、携帯電話機に対して着脱可能な構造を有する二次電池であり、携帯電話機に装着された状態で、携帯電話機内の各種の回路（図示せず）に対して電圧を供給するとともに、携帯電話機内の情報保持回路であるメモリ９及びＲＴＣ回路１０の動作電源としてメモリ９及びＲＴＣ回路１０に電圧を供給し、さらに後述するリチウム電池１への充電のための電圧を供給し、出力電圧レベルの低下が検出回路（図示せず）で検出され、表示手段（図示せず）に表示されたとき、外部からの充電電圧の供給を受けて充電される電池パック２（第１の二次電池）と、使用されていた電池パック２が性能劣化等のため取り外されて、次に電池パック２が装着されるまでの間、電池パック２に代って上記メモリ９及びＲＴＣ回路１０に電圧を供給する内蔵型のリチウム電池１（第２の二次電池）と、電池パック２が出力する電圧を安定化して、安定化した電圧をメモリ９及びＲＴＣ回路１０に出力するレギュレータ８（第１のレギュレータ）と、電池パック２が装着されていないときに、リチウム電池１から電流がレギュレータ８に回り込まないようにするための回り込み防止用として機能するダイオード１１と、電池パック２が出力する電圧を安定化して、安定化した電圧をリチウム電池１に出力するレギュレータ３（第２のレギュレータ）と、電池パック２が携帯電話機に装着された状態を検出して、論理値がハイレベル（“Ｈ”で示す）の電池パック検出信号１６を出力し、電池パック２が携帯電話機に装着されてない状態を検出して、論理値がローレベル（“Ｌ”で示す）の電池パック検出信号１６を出力する電池パック検出回路６と、上記電池パック検出回路６から出力される電池パック検出信号１６を入力して、電池パック検出信号１６の有する論理値を反転させて出力するインバータ７と、制御端子１７（図３参照）に入力した電池パック検出信号１６の論理値が“Ｈ”のときは、回路端子１８と回路端子１９との間が開いた状態、すなわち、オフ（ＯＦＦ）状態となり、制御端子１７に入力した前記電池パック検出信号１６の論理値が“Ｌ”のときには、回路端子１８と回路端子１９との間が閉じた状態、すなわち、オン（ＯＮ）状態となるように動作し（図４参照）、電池パック２が携帯電話機に装着された状態の場合は、電池パック検出回路６から出力される論理値が“Ｈ”の電池パック検出信号１６が、インバータ７で論理値を反転されて論理値“Ｌ”の電池パック検出信号１６として制御端子に入力してＯＮ状態（図５参照）となってレギュレータ３の出力端とリチウム電池１の端子との間の回路を閉じ、また、電池パック２が携帯電話機に装着されていない状態の場合には、電池パック検出回路６から出力され、インバータ７で論理値を反転された、論理値が“Ｈ”の電池パック検出信号１６を制御端子１７に入力してＯＦＦ状態（図５参照）となってレギュレータ３の出力端とリチウム電池１の端子との間の回路を開くスイッチ４（第１の回路開閉手段又は第１のスイッチ）と、スイッチ４と同様に、制御端子１７に入力した電池パック検出信号１６の論理値が“Ｈ”のときは、回路端子１８と回路端子１９との間が開いた状態となり、入力した前記電池パック検出信号１６の論理値が“Ｌ”のときには、閉じた状態となるように動作し、電池パック２が携帯電話機に装着された状態の場合は、電池パック検出回路６から出力された、論理値が“Ｈ”の電池パック検出信号１６を入力してＯＦＦ状態（図５参照）となってレギュレータ８の出力端とリチウム電池１の端子との間の回路を開き、電池パック２が携帯電話機に装着されていない状態の場合には、電池パック検出回路６から出力された、論理値が“Ｌ”の電池パック検出信号１６を入力してＯＮ状態（図５参照）となってレギュレータ８の出力端とリチウム電池１の端子との間の回路を閉じるスイッチ５（第２の回路開閉手段又は第２のスイッチ）とから構成される。
【００３１】
なお、スイッチ４及びスイッチ５はそれぞれ半導体回路で構成される。また、図１に示す本発明の電源バックアップ回路では、スイッチ４及びスイッチ５の動作状態は、電池パック２が携帯電話機に装着された場合の動作状態が示されている。
【００３２】
次に、動作を説明する。
【００３３】
図１において、電池パック検出回路６は、電池パック２が装着されていない状態では、論理値が“Ｌ”の電池パック検出信号１６を出力し、電池パック２が装着された状態では、論理値が“Ｈ”の電池パック検出信号１６を出力する。
【００３４】
なお、電池パック検出回路６から出力される電池パック検出信号１６は、スイッチ４及びスイッチ５に向けて出力されるが、スイッチ４にはインバータ７を介して出力される。電池パック検出回路６から出力される電池パック検出信号１６は、インバータ７を介すことにより電池パック検出信号１６の論理値がハイレベルの場合はローレベルに変換され、ローレベルの場合はハイレベルに変換されてスイッチ４に出力される。
【００３５】
スイッチ４は、制御端子１７に入力した電池パック検出信号１６の論理値が“Ｈ”のときは、回路端子１８と回路端子１９との間を開き、入力した電池パック検出信号１６の論理値が“Ｌ”のときには、回路端子１８と回路端子１９との間を閉じるので、電池パック２が携帯電話機に装着された状態の場合は、電池パック検出回路６から出力され、インバータ７で論理値を反転された、論理値が“Ｌ”の電池パック検出信号１６を入力して、回路端子１８と回路端子１９とにそれぞれ接続されたリチウム電池１の端子とレギュレータ３の出力端との間の回路を閉じ、電池パック２が携帯電話機に装着されていない状態の場合には、電池パック検出回路６から出力され、インバータ７で論理値を反転された、論理値が“Ｈ”の電池パック検出信号１６を入力して回路端子１８と回路端子１９とにそれぞれ接続されたリチウム電池１の端子とレギュレータ３の出力端との間の回路を開くように動作する。
【００３６】
また、スイッチ５も、スイッチ４と同様に、制御端子１７に入力した電池パック検出信号１６の論理値が“Ｈ”のときは、回路端子１８と回路端子１９との間を開き、制御端子１７に入力した電池パック検出信号１６の論理値が“Ｌ”のときは、回路端子１８と回路端子１９との間を閉じるので、電池パック２が携帯電話機に装着された状態の場合は、電池パック検出回路６から出力された、論理値が“Ｈ”の電池パック検出信号１６を入力してメモリ９及びＲＴＣ回路１０に接続されたレギュレータ８の出力端とリチウム電池１の端子との間の回路を開き、電池パック２が携帯電話機に装着されていない状態の場合には、電池パック検出回路６から出力された、論理値が“Ｌ”の電池パック検出信号１６を入力してメモリ９及びＲＴＣ回路１０に接続されたレギュレータ８の出力端とリチウム電池１の端子との間の回路を閉じるように動作する。
【００３７】
いま、電池パック２が携帯電話機に装着された状態にあるものとする。
【００３８】
電池パック２が携帯電話機に装着された状態であるから、電池パック検出回路６から論理値が“Ｈ”である電池パック検出信号１６が出力され、上述したように、スイッチ４には論理値が“Ｌ”である電池パック検出信号１６が入力され、図６に示すように、スイッチ４が閉状態、すなわち、“オン（ＯＮ）”状態となり、また、スイッチ５には論理値が“Ｈ”である電池パック検出信号１６が入力されて、図６に示すように、スイッチ５が開状態、すなわち、“オフ（ＯＦＦ）”状態となる。
【００３９】
上述したように、電池パック２が携帯電話機に装着された状態の場合は、スイッチ５がオフ状態となるので、リチウム電池１からメモリ９及びＲＴＣ回路１０には電圧が供給されない状態となるが、電池パック２からレギュレータ８に対してメモリ９及びＲＴＣ回路１０向けの電圧が供給される状態となる。そして、レギュレータ８は、電池パック２から供給されるメモリ９及びＲＴＣ回路１０向けの電圧を、メモリ９及びＲＴＣ回路１０に要求される電圧として安定化してメモリ９及びＲＴＣ回路１０に出力する。
【００４０】
また、電池パック２が携帯電話機に装着された状態の場合は、スイッチ４がオン状態となるので、電池パック２からリチウム電池１対して充電のための電圧がレギュレータ３を介して供給される状態となる。レギュレータ３は、電池パック２から供給されるリチウム電池１の充電のための電圧値を、リチウム電池１の充電に要求される電圧値に安定化してリチウム電池１に出力する。
【００４１】
なお、メモリ９及びＲＴＣ回路１０の回路に接続されたレギュレータ８の出力端とリチウム電池１の端子との間の回路が開くので、レギュレータ８からメモリ９及びＲＴＣ回路１０までの給電回路とレギュレータ３からリチウム電池１までの充電回路とが分離されることになり、リチウム電池１の充電に要求される電圧の値を、レギュレータ８からメモリ９及びＲＴＣ回路１０までの給電回路の電圧と関係なく設定することができ、レギュレータ３からリチウム電池１に供給する充電電圧の値を給電回路電圧より高く設定してリチウム電池１の充電を行うことができる回路構成となっている。
【００４２】
このため、リチウム電池１の充電が、リチウム電池１の有する充電容量を増加させるために有効な高めの充電電圧に設定することができる。従って、図６に示す従来技術の、一つのレギュレータ８でメモリ９及びＲＴＣ回路１０に対する給電とリチウム電池１への充電とを行う場合よりも、充電電圧をより高い電圧に設定して行うことができ、これによってリチウム電池１の充電容量を従来よりも増加させるることができる。
【００４３】
一方、電池パック２が携帯電話機から取り外され、携帯電話機に装着されない状態の場合では、電池パック検出回路６から論理値が“Ｌ”を示す電池パック検出信号１６が出力され、図６に示すように、スイッチ４が“オフ”状態となり、スイッチ５が“オン”となっており、電池パック２が装着されていないので、レギュレータ３およびレギュレータ８からは出力が無く、リチウム電池１からメモリ９及びＲＴＣ回路１０に対して電圧が供給される状態になる。
【００４４】
以上で、図１に示す携帯電話機の電源バックアップ回路の動作説明を終了するが、上記のように、スイッチ４とスイッチ５は電池パック検出回路６から出力される電池パック検出信号１６によりＯＮ、ＯＦＦ制御が行われ、電池パック２が装着された状態では、スイッチ４がＯＮ状態となり、スイッチ５がＯＦＦ状態となって、スイッチ４とスイッチ５によりレギュレータ３とレギュレータ８の出力が分離された状態となって、レギュレータ３とレギュレータ８の出力電圧は同じである必要がなく、リチウム電池１の充電に使用するレギュレータ３の出力電圧を高い電圧値に設定することができ、リチウム電池１の充電容量を従来の回路の場合より増加させることができる。
【００４５】
次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００４６】
図２は、本発明の携帯電話機の電源バックアップ回路の第２の実施の一形態を示すブロック図である。
【００４７】
図２に示す本発明の携帯電話機の電源バックアップ回路は、図１に示す本発明の携帯電話機の電源バックアップ回路と同様の機能を有しているが、構成で相違する所は、図１に示すバックアップ回路が、リチウム電池１を充電するためのレギュレータ３（第２のレギュレータ）を備えているのに対して、図２に示すバックアップ回路では、メモリ９及びＲＴＣ回路１０に安定化した電圧を給電するレギュレータ１２（第３のレギュレータ）が、リチウム電池１を充電するためのレギュレータを兼ねている。
【００４８】
また、レギュレータ１２の出力電圧は、リチウム電池１を充電するので、リチウム電池１を充電するのに必要な電圧に設定されるが、メモリ９及びＲＴＣ回路１０にも電圧を給電するため、レギュレータ１２の出力電圧を電圧降下させるための抵抗器１３を備えている。レギュレータ１２は、ダイオード１１及び抵抗器１３を介してメモリ９及びＲＴＣ回路１０に給電しており、レギュレータ１２の出力電圧は、抵抗器１３による電圧降下によってメモリ９及びＲＴＣ回路１０に必要な電圧になるように設定される。
【００４９】
以上述べた点で図１に示すバックアップ回路と構成が相違するが、その外は図１に示すバックアップ回路と同じであるので、詳細な動作説明は省略する。なお、図２に示すバックアップ回路は、抵抗器が追加されているがレギュレータの数が減って、図１に示すバックアップ回路より構成が簡単になっている。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の携帯電話機の電源バックアップ回路は、電池パックの装着時にメモリ及びＲＴＣ回路動作のための電圧供給を第１のレギュレータで行い、内蔵リチウム電池の充電を、第１のレギュレータより高い出力電圧に設定された第２のレギュレータで行えるように第１のスイッチ及び第２のスイッチを用いて、内蔵リチウム電池の充電回路とメモリ及びＲＴＣ回路動作のための電圧供給回路とを分離させているので、内蔵リチウム電池の充電を行うための電圧を高く設定することができて充電容量を増加させることが可能となるという効果を有している。
【００５１】
また、内蔵リチウム電池の充電容量が増加することにより、着脱可能な電池パックを外した状態でのメモリ及びＲＴＣ回路の動作時間が、より長い時間可能になるという効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の携帯電話機の電源バックアップ回路の第１の実施の一形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の携帯電話機の電源バックアップ回路の第２の実施の一形態を示すブロック図である。
【図３】図１及び図２の各スイッチの構成を示す説明図である。
【図４】図１及び図２の各スイッチの制御端子の論理値とスイッチの動作状態の対応を示す説明図である。
【図５】図１及び図２の電池パックの外れた状態及び装着された状態での各スイッチの動作状態を示す説明図である。
【図６】従来の携帯電話機の電源バックアップ回路の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１リチウム電池
２電池パック
３レギュレータ
４スイッチ
５スイッチ
６電池パック検出回路
７インバータ
８レギュレータ
９メモリ
１０ＲＴＣ回路
１１ダイオード
１２レギュレータ
１３抵抗器
１６電池パック検出信号
１７制御端子
１８回路端子
１９回路端子

Claims

負荷に動作電圧を供給する着脱可能な第１の電源と、前記第１の電源が前記負荷の動作電圧供給回路からはずされたときに前記負荷に動作電圧を供給する二次電池で構成される第２の電源を備えた携帯電話機の電源バックアップ回路において、
前記第１の電源による供給電圧を前記第２の電源の充電に要求される電圧値に制御するレギュレータと、
前記第１の電源と前記レギュレータを介して前記第２の電源を充電する充電回路に含まれ、前記第１の電源の装着時に閉となり、非装着時に開となって前記充電回路を開閉する第１の回路開閉手段と、
前記第１の電源と前記レギュレータを介して前記負荷に動作電圧を供給する第１の電源供給回路に含まれ、前記レギュレータからの出力電圧を、前記負荷に必要な電圧値まで一定値降下させる電圧降下手段と、
前記第２の電源から前記負荷の要求する電圧値の電圧を供給する第２の電源供給回路に含まれ、前記第１の回路開閉手段と逆の論理条件で前記第２の電源供給回路を開閉する第２の回路開閉手段と
を有することを特徴とする携帯電話機の電源バックアップ回路。