JP3847047B2 - 充電器及び電子機器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器に内蔵された状態の二次電池を充電することができる充電器、及び、二次電池を内蔵する電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以前は、携帯型の電子機器等に使用される二次電池（ニッケルカドミウム充電池やニッケル水素充電池）を充電する場合には、二次電池を電子機器から取り外し、専用の充電器に二次電池を装着して、二次電池を充電することが一般的であった。しかしながら、これでは、充電する度にその都度電子機器から二次電池を取り外す必要があり、不便であった。そこで、二次電池を電子機器に内蔵したまま充電できる充電器が提供されている。また、ニッケルカドミウム充電池やニッケル水素充電池では、放電しきらないうちに充電を行うと、電池の容量が減少するという現象（メモリー効果）が発生するため、二次電池を強制的に放電させる機能を備えた充電器も登場している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そして、二次電池を電子機器に内蔵したまま放電させることができる充電器も見受けられるが、このような従来の充電器では、充放電動作の制御に係わる端子の数が多くなり、電子機器の大型化及びコストの上昇を招く傾向にあった。
【０００４】
そこで、本発明は、二次電池を電子機器に内蔵したまま放電させることができる充電器であって、電子機器の小型化及び低廉化を実現した充電器、及び、このような充電器に対応した電子機器を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明では、二次電池を充電する充電回路、及び、二次電池を放電させる放電回路を備え、電子機器に内蔵された状態の二次電池の充電及び放電が可能な充電器において、１つの端子から成る充放電制御信号用端子を有し、該充放電制御信号用端子に入力される信号が第１の状態であるときには、前記充電回路が動作状態になるとともに前記放電回路が非動作状態になり、また、前記充放電制御信号用端子に入力される信号が第２の状態であるときには、前記充電回路が非動作状態になるとともに前記放電回路が動作状態になり、さらに、前記充放電制御信号用端子に入力される信号が第３の状態であるときには、前記充電回路と前記放電回路とが共に非動作状態になるようにしている。この構成により、二次電池を内蔵する電子機器からは１つの信号で充電器の充放電動作を制御することができるようになる。
【０００６】
また、前記充放電制御信号用端子が解放状態にあるときには、前記充電回路が非動作状態になるようにしておけば、電子機器が充電器に装着されない状態では、充電回路が非動作状態になるので、二次電池が接続されるべき端子から電力が供給されないようになる。
【０００７】
また、当該充電器に装着された電子機器に対して電源を供給するための端子を別途設けておけば、電子機器が充電器に装着されている限りは、電子機器の動作を確保することができるようになる。
【０００８】
また、本発明では、上記構成の充電器に装着されることにより、内蔵された二次電池が充電される電子機器において、二次電池が内蔵されていない状態で充電器に装着されたことを検出して外部に通知する手段を設けている。この構成により、ユーザは二次電池が内蔵されていない状態で電子機器を充電器に装着したことを容易に認識することができるようになる。
【０００９】
また、本発明では、上記構成の充電器に装着されることにより、内蔵された二次電池が充電される電子機器において、二次電池の電圧が所定値よりも低くなるまで二次電池を放電させた後、二次電池の充電を開始するように充電器を制御する手段を設けている。この構成により、二次電池が放電状態に近くなってから二次電池の充電を行うようにすることができるようになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。本発明の一実施形態である充電器１のブロック図、及び、電子機器（例えば、ＭＤ（ミニディスク）のポータブルプレーヤーや携帯電話など）２の一部のブロック図を図１に示す。まず、充電器１について説明する。充電器１は、保護回路１１、定電圧回路１２、定電流回路１３、及び、放電回路１４から成る。
【００１１】
保護回路１１は、端子１５ａと端子１５ｂとの間には、例えばＡＣアダプターから直流電圧が入力されるが、過電圧が入力されたり、過電流が流れたときに、定電圧回路１２への電源の供給を遮断して、充電回路１内の定電圧回路１２、定電流回路１３、及び、放電回路１４を保護するためのものである。
【００１２】
定電圧回路１２は、端子１５ａと端子１５ｂとの間に入力される電圧を電源電圧として動作し、電源電圧や負荷の変動とは無関係に安定した所定の直流電圧を出力する。そして、定電圧回路１２から出力される電圧を電源電圧として定電流回路１３及び放電回路１４が動作する。また、定電圧回路１２から出力される電圧は端子１６ｄから出力される。
【００１３】
定電流回路１３は、端子１６ａ、１６ｂにそれぞれ＋電極、−電極が接続された二次電池を定電流で充電する。放電回路１４は、端子１６ａ、１６ｂにそれぞれ接続された＋電極、−電極が接続された電池を放電させる。
【００１４】
充電器１の保護回路１１、定電圧回路１２、定電流回路１３、及び、放電回路１４の具体的な回路図の一例を図２に示す。保護回路１について説明する。ポリスイッチＳの一端が端子１５ａに接続されている。ポリスイッチＳの他端にはダイオードＤのアノードが接続されている。ポリスイッチＳとは、電流が所定の電流よりも大きくなると、急激に抵抗値が大きくなる素子であり、過電流が流れたときには、ポリスイッチＳにより電源の供給が遮断されて充電器１内部の回路が保護される。
【００１５】
抵抗Ｒ１及びＲ２はダイオードＤ１のカソードと定電圧ダイオードＤ２のカソードとの間に直列に接続されている。定電圧ダイオードＤ２のアノードは端子１５ｂにつながるグランドラインＧに接続されている。
【００１６】
ＰＮＰ型のトランジスタＱ１−１については、ベースが抵抗Ｒ１、Ｒ２同士の接続点に接続されており、エミッタがダイオードＤのカソードに接続されており、コレクタが抵抗Ｒ３を介してグランドラインＧに接続されている。ＰＮＰ型のトランジスタＱ１−２については、ベースがトランジスタＱ１−１のコレクタと抵抗Ｒ３との接続点に接続されており、エミッタがダイオードＤ１のカソードに接続されており、コレクタがコンデンサＣ１を介してグランドラインＧに接続されている。
【００１７】
この保護回路１１の回路構成により、端子１５ａと端子１５ｂとの間の電圧が正常であるときには、定電圧ダイオードＤ２が非導通状態であるので、トランジスタＱ１−１はＯＦＦであり、これによりトランジスタＱ１−２がＯＮであり、トランジスタＱ１−２とコンデンサＣ１との接続点ＡからはダイオードＤ１のカソード側の電圧とほぼ等しい電圧が出力される。
【００１８】
これに対して、端子１５ａと端子１５ｂとの間の電圧が過電圧となったときには、定電圧ダイオードＤ２が導通状態になるので、トランジスタＱ１−１がＯＮになり、これにより、トランジスタＱ１−２がＯＦＦになり、点Ａはハイインピーダンスの状態になる。このように、過電圧が入力されたときには、点Ａがハイインピーダンスの状態になり、これにより、定電圧回路１２への電源の供給が遮断され、したがって、定電流回路１３及び放電回路１４への電源の供給を遮断されるので、定電圧回路１２、定電流回路１３、及び、放電回路１４が保護される。
【００１９】
定電圧回路１２について説明する。レギュレータＲＥＧは、保護回路１１内の点Ａの電圧を入力しており、この入力電圧の値がある程度高ければ、一定の直流電圧を出力する。レギュレータＲＥＧの出力側の点ＢはコンデンサＣ２を介してグランドラインＧに接続されているとともに、直列接続された抵抗Ｒ４及びＲ５を介してグランドラインＧに接続されている。抵抗Ｒ４、Ｒ５同士の接続点はコンデンサＣ３を介してグランドラインＧに接続されている。
【００２０】
ＮＰＮ型のトランジスタＱ２−１については、ベースが抵抗Ｒ４、Ｒ５同士の接続点に接続されており、コレクタは抵抗Ｒ６を介してダイオードＤ１のカソードに接続されている。ＮＰＮ型のトランジスタＱ２−２については、ベースがｐチャネルのＭＯＳ型ＦＥＴ（以下、単に「トランジスタ」と略記する）Ｑ３のドレインとグランドラインＧとの間に直列接続された抵抗Ｒ８、Ｒ９同士の接続点に接続されており、コレクタはダイオードＤ１のカソードに接続されている。トランジスタＱ２−１及びＱ２−２のエミッタは共通の抵抗Ｒ７を介してグランドラインＧに接続されている。
【００２１】
トランジスタＱ３については、ゲートがトランジスタＱ２−１のコレクタと抵抗Ｒ６との接続点に接続されており、ソースはダイオードＤ１のカソードに接続されており、ドレインは直列接続された抵抗Ｒ８及びＲ９を介してグランドラインＧに接続されている。また、トランジスタＱ３のドレインには端子１６ｄが接続されているとともに、トランジスタＱ３のドレインと端子１６ｂとの間には電解コンデンサＣ４が接続されている。
【００２２】
この定電圧回路１２の回路構成により、トランジスタＱ２−１とＱ２−２とのベース電圧が等しくなるように制御されるので、トランジスタＱ２−１のベースにはレギュレータＲＥＧの出力電圧が抵抗Ｒ４とＲ５とで分圧されて入力されていることから、トランジスタＱ３のドレイン側には安定した直流電圧が得られる。
【００２３】
定電流回路１３について説明する。演算増幅器ＯＡの非反転入力端子（＋）は定電圧回路１２内の点ＢとグランドラインＧとの間に直列に接続された抵抗Ｒ１１、Ｒ１２同士の接続点に接続されているとともに、ＮＰＮ型のトランジスタＱ６−１のコレクタに接続されている。尚、抵抗Ｒ１１、Ｒ１２同士の接続点はコンデンサＣ１１を介してグランドラインＧに接続されている。また、演算増幅器ＯＡは定電圧回路１２内のレギュレータＲＥＧの出力電圧で動作するようになっている。
【００２４】
トランジスタＱ６−１については、エミッタが端子１６ｂに接続されており、ベースが端子１６ｃと端子１６ｂとの間に直列に接続された抵抗Ｒ２３、Ｒ２４同士の接続点に接続されている。抵抗Ｒ３１は端子１６ｃと端子１６ｄとの間には接続されている。また、端子１６ｂは抵抗Ｒ１６を介してグランドラインＧに接続されている。尚、端子１６ｃはコンデンサＣ５を介してグランドラインＧに接続されている。
【００２５】
演算増幅器ＯＡの反転入力端子（−）は定電圧回路１２内の点Ｂと端子１６ｂとの間に直列に接続された抵抗Ｒ１３、Ｒ１４同士の接続点に接続されている。尚、抵抗Ｒ１３、Ｒ１４同士の接続点はコンデンサＣ１２を介してグランドラインＧに接続されている。演算増幅器ＯＡの出力側は抵抗Ｒ１５を介してｎチャネルのＭＯＳ型ＦＥＴ（以下、単に「トランジスタ」と略記する）Ｑ５のゲートに接続されている。尚、演算増幅器ＯＡの出力側はコンデンサＣ１３及び上述のコンデンサＣ１２を介してグランドラインＧに接続されている。
【００２６】
トランジスタＱ５については、ソースがグランドラインＧに接続されており、ドレインが直列接続された２つの抵抗Ｒ２６及びＲ２７を介してトランジスタＱ３のドレインに接続されている。ＰＮＰ型のトランジスタＱ４については、ベースが抵抗Ｒ２６、Ｒ２７同士の接続点に接続されており、エミッタがトランジスタＱ３のドレインに接続されており、コレクタには端子１６ａが接続されている。端子１６ａと端子１６ｂとの間には電解コンデンサＣ１４が接続されている。
【００２７】
この定電流回路１３の回路構成により、演算増幅器ＯＡの非反転入力端子（＋）と反転入力端子（−）との電圧が等しくなるように制御されるので、トランジスタＱ６−１がＯＦＦになると、演算増幅器ＯＡの非反転入力端子（＋）にはレギュレータＲＥＧの出力電圧が抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１２とで分圧されて入力されることから、トランジスタＱ４のコレクタ電流が所定値で安定するように制御され、端子１６ａと端子１６ｂとの間に接続された二次電池が定電流で充電される。
【００２８】
一方、トランジスタＱ６−１がＯＮであるときには、演算増幅器ＯＡの非反転入力端子（＋）に入力される電圧がほぼグランドレベルになるので、トランジスタＱ５がＯＦＦになり、これによりトランジスタＱ４もＯＦＦになって、端子１６ａからは電流が供給されないので、端子１６ａと端子１６ｂとの間に接続された二次電池は充電されない。
【００２９】
放電回路１４について説明する。ＮＰＮ型のトランジスタＱ６−２については、ベースが端子１６ｃと端子１６ｂとの間に直列接続された２つの抵抗Ｒ２１、Ｒ２２同士の接続点に接続されており、エミッタは端子１６ｂに接続されており、コレクタは直列接続された２つの抵抗Ｒ３０及びＲ２５を介して定電圧回路１２内のトランジスタＱ３のドレインに接続されている。
【００３０】
ＰＮＰ型のトランジスタＱ７については、ベースが抵抗Ｒ２５、Ｒ３０同士の接続点に接続されており、エミッタが定電圧回路１２内のトランジスタＱ３のドレインに接続されており、コレクタが直列接続された２つの抵抗Ｒ２８、Ｒ２９を介して端子１６ｂに接続されている。ＮＰＮ型のトランジスタＱ８については、ベースが抵抗Ｒ２８、Ｒ２９同士の接続点に接続されており、エミッタが端子１６ｂに接続されており、コレクタが抵抗Ｒ１８を介して端子１６ａに接続されている。
【００３１】
この放電回路１４の回路構成より、トランジスタＱ６−２がＯＮになると、トランジスタＱ７がＯＮになり、これによりトランジスタＱ８がＯＮになって、端子１６ａ、１６ｂにそれぞれ二次電池の＋電極、−電極が接続されているとすると、二次電池の＋電極→抵抗Ｒ１８→トランジスタＱ８→二次電池の−電極の経路で電流が流れて二次電池が放電する。
【００３２】
一方、トランジスタＱ６−２がＯＦＦであるときには、トランジスタＱ７がＯＦＦであり、これによりトランジスタＱ８もＯＦＦであるため、端子１６ａと端子１６ｂとの間に電流が流れる経路はなく、端子１６ａと端子１６ｂとの間に電池が接続されていても、その電池は放電しない。
【００３３】
そして、端子１６ｃに入力される信号がハイレベルであるときには、トランジスタＱ６−１がＯＮ、トランジスタＱ６２がＯＮになり、また、端子１６ｃに入力される信号がローレベルであるときには、トランジスタＱ６−１がＯＦＦ、トランジスタＱ６２がＯＦＦになり、また、端子１６ｃがハイインピーダンスの状態であるときには、トランジスタＱ６−１がＯＮ、トランジスタＱ６２がＯＦＦになるように、抵抗Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３、及び、Ｒ２４の値が設定されている。
【００３４】
したがって、端子１６ｃに入力される信号がハイレベルであるときには、定電流回路１３が非動作状態、放電回路１４が動作状態になり、また、端子１６ｃに入力される信号がローレベルであるときには、定電流回路１３が動作状態、放電回路１４が非動作状態になり、また、端子１６ｃがハイインピーダンスの状態であるときには、定電流回路１３、放電回路１４が共に非動作状態になる。
【００３５】
次に、電子機器２について説明する。２１は二次電池、２２は電源切り替え回路、２３はマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と略記する）、２４はＬＥＤ（発光ダイオード）、２５はＬＥＤ駆動回路である。二次電池２１の＋電極、−電極はそれぞれ端子２６ａ、２６ｂに接続されている。
【００３６】
電源切り替え回路２２は、端子２６ｄの電圧が所定の電圧よりも低いときには二次電池２１の電圧を、一方、端子２６ｄの電圧所定の電圧以上であるときには端子２６ｄに供給される電圧を、それぞれ電源電圧として電子機器２内の各部へ電源ラインＬを介して供給する。
【００３７】
マイコン２３は、電子機器２内の不図示の回路の動作を制御するとともに、電子機器２が充電器１に装着されたことを検出すると、二次電池２１の電圧に応じて端子２６ｃから出力する信号を制御する。ＬＥＤ（発光ダイオード）駆動回路２５は、マイコン２３からの指示に基づいて、ＬＥＤ２４を点灯させる。
【００３８】
尚、充電器１と電子機器２とは、電子機器２が充電器１に装着されると、端子１６ａと端子２６ａとが、端子１６ｂと端子２６ｂとが、端子１６ｃと端子２６ｃとが、端子１６ｄと端子２６ｄとが、それぞれ接続される構造になっている。
【００３９】
端子２６ｃから出力する信号の制御に係わるマイコン２３の動作を図３に示すフローチャートを用いて説明する。まず、端子２６ｄの電圧が所定の電圧以上になったことにより、電子機器２が充電器１に装着されたことを検出すると（＃１のＹ）、端子２６ａがハイインピーダンス状態であるか否かを判定することによって、二次電池２１が電子機器１に内蔵されているか否かを判定する（＃２）。
【００４０】
二次電池２１が電子機器１に内蔵されていなければ（＃２のＮ）、ＬＥＤ駆動回路２５を動作させてＬＥＤ２４を特殊なモードで点灯させる（＃３）。＃３の後は＃１へ戻る。一方、二次電池２１が電子機器１に内蔵されていれば（＃２のＹ）、二次電池２１の電圧が所定値よりも低いか否かを判定する（＃４）。
【００４１】
二次電池２１の電圧が所定値よりも低いときには（＃４のＹ）、端子２６ｃから出力する信号をローレベル（具体的には、グランドレベル）にする（＃５）。＃５の後は、端子２６ｄの電圧が所定の電圧よりも低くなったことにより、電子機器２が充電器１から取り外されたことを検出すると（＃６のＹ）、端子２６ｃをハイインピーダンスの状態にする（＃７）。＃７の後は＃１に戻る。電子機器２が充電器１から取り外されていなければ（＃６のＮ）、二次電池２１の充電が必要であるか否かを判定する（＃８）。＃８では、充電が必要であれば（＃８のＹ）、＃５へ移行し、充電が必要でなければ（＃８のＮ）、＃７へ移行する。
【００４２】
一方、二次電池２１の電圧が所定値よりも低くないときには（＃４のＮ）、二次電池２１のリフレッシュが必要であるか否かを判定する（＃９）。二次電池２１のリフレッシュが必要でなければ（＃９のＮ）、＃８へ移行する。二次電池２１のリフレッシュが必要であれば（＃９のＹ）、端子２６ｃから出力する信号をハイレベル（具体的には、電源電圧レベル）にする（＃１０）。＃１０の後は、端子２６ｄの電圧が所定の電圧よりも低くなったことにより、電子機器２が充電器１から取り外されたことを検出すると（＃１１のＹ）、＃７へ移行し、電子機器２が充電器１から取り外されていなければ（＃１１のＮ）、＃４へ移行する。
【００４３】
以上より、本実施形態では、電子機器２が充電器１に装着されると、電子機器２内のマイコン２３が充電器１の充放電動作を制御するわけであるが、この充放電動作の制御は１つの信号で行われており、したがって、充放電動作の制御に係わる端子数を１つにすることができ、充電器１及び電子機器２の小型化及び低廉化を実現することができる。
【００４４】
また、充電器１の端子１６ｃがハイインピーダンスの状態であるときには、充電器１の定電流回路１３が非動作状態であるので、電子機器２が充電器１に装着されておらず、充電器１の端子１６ｃが解放状態にあるときには、二次電池が接続されるべき端子１６ａと端子１６ｂとの間から電力が供給されることはなく、安全性が向上する。さらに、上記実施形態では、電子機器２が充電器１に装着されていない状態では、充電器１の放電回路１４も非動作状態であるので、無駄な電力消費が無くなり有効である。
【００４５】
また、充電器１は装着された電子機器２に対して定電圧回路１２から出力される定電圧を供給するようになっており、電子機器２では充電器１から供給される定電圧を電源電圧として優先的に使用するようになっているので、電子機器を充電器に装着している限りは、電子機器２の動作が確保され、便利である。
【００４６】
また、二次電池２１が内蔵されていない状態で電子機器２が充電器１に装着されたときにはＬＥＤ２４が特殊なモードで点灯するので、ユーザがそのことを容易に認識することができるようになる。これにより、ユーザは、二次電池２１が内蔵されていない状態で電子機器２を充電器１に装着するという不適切な操作を行ったことを見落としにくくなり、二次電池２１の充電をより確実に行うことができるようになる。
【００４７】
尚、本実施形態では、二次電池が内蔵されていない状態で電子機器が充電器に装着されたことを、ＬＥＤを点灯させることによって通知するようになっているが、例えば、警告音によって通知するなど、その他の手法によって通知するようにしても構わない。
【００４８】
また、二次電池２１のリフレッシュが必要である場合には、二次電池２１の電圧が所定値よりも低くなるまで二次電池２１を放電させた後、二次電池２１の充電を開始するようになっているので、二次電池２１が放電状態に近くなってから二次電池２１の充電を行うようにすることができ、メモリー効果を防止することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の充電器によれば、二次電池を内蔵する電子機器からは１つの信号で充電器の充放電動作を制御することができるようになるので、充放電動作の制御に係わる端子数の増加を最小限に抑えることができ、電子機器の小型化及び低廉化を実現することができる。
【００５０】
また、本発明の充電器によれば、電子機器が装着されていない状態では、充電回路が非動作状態になるので、二次電池が接続されるべき端子から電力が供給されることはなく、安全性が向上する。
【００５１】
また、本発明の充電器によれば、電子機器が充電器に装着されている限りは、電子機器の動作を確保することができるようになり、便利である。
【００５２】
また、本発明の電子機器によれば、ユーザは、二次電池が内蔵されていない状態で電子機器を充電器に装着したことを容易に認識することができるようになるので、二次電池が内蔵されていない状態で電子機器を充電器に装着するという不適切な操作を行ったことを見落としにくくなり、二次電池の充電をより確実に行うことができるようになる。
【００５３】
さらに、本発明の電子機器によれば、二次電池が放電状態に近くなってから二次電池の充電を行うようにすることができ、メモリー効果を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態である充電器のブロック図、及び、電子機器の一部のブロック図である。
【図２】 図１に示した充電器の具体的な回路図の一例である。
【図３】 図１に示した電子機器のマイコンの動作の一部のフローチャートである。
【符号の説明】
１ 充電器
２ 電子機器
１１ 保護回路
１２ 定電圧回路
１３ 定電流回路
１４ 放電回路
２１ 二次電池
２２ 電源切り替え回路
２３ マイコン
２４ ＬＥＤ
２５ ＬＥＤ駆動回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器に内蔵された状態の二次電池を充電することができる充電器、及び、二次電池を内蔵する電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以前は、携帯型の電子機器等に使用される二次電池（ニッケルカドミウム充電池やニッケル水素充電池）を充電する場合には、二次電池を電子機器から取り外し、専用の充電器に二次電池を装着して、二次電池を充電することが一般的であった。しかしながら、これでは、充電する度にその都度電子機器から二次電池を取り外す必要があり、不便であった。そこで、二次電池を電子機器に内蔵したまま充電できる充電器が提供されている。また、ニッケルカドミウム充電池やニッケル水素充電池では、放電しきらないうちに充電を行うと、電池の容量が減少するという現象（メモリー効果）が発生するため、二次電池を強制的に放電させる機能を備えた充電器も登場している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そして、二次電池を電子機器に内蔵したまま放電させることができる充電器も見受けられるが、このような従来の充電器では、充放電動作の制御に係わる端子の数が多くなり、電子機器の大型化及びコストの上昇を招く傾向にあった。
【０００４】
そこで、本発明は、二次電池を電子機器に内蔵したまま放電させることができる充電器であって、電子機器の小型化及び低廉化を実現した充電器、及び、このような充電器に対応した電子機器を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明では、二次電池を充電する充電回路、及び、二次電池を放電させる放電回路を備え、電子機器に内蔵された状態の二次電池の充電及び放電が可能な充電器において、１つの端子から成る充放電制御信号用端子を有し、該充放電制御信号用端子に入力される信号が第１の状態であるときには、前記充電回路が動作状態になるとともに前記放電回路が非動作状態になり、また、前記充放電制御信号用端子に入力される信号が第２の状態であるときには、前記充電回路が非動作状態になるとともに前記放電回路が動作状態になり、さらに、前記充放電制御信号用端子に入力される信号が第３の状態であるときには、前記充電回路と前記放電回路とが共に非動作状態になるようにしている。この構成により、二次電池を内蔵する電子機器からは１つの信号で充電器の充放電動作を制御することができるようになる。
【０００６】
また、前記充放電制御信号用端子が解放状態にあるときには、前記充電回路が非動作状態になるようにしておけば、電子機器が充電器に装着されない状態では、充電回路が非動作状態になるので、二次電池が接続されるべき端子から電力が供給されないようになる。
【０００７】
また、当該充電器に装着された電子機器に対して電源を供給するための端子を別途設けておけば、電子機器が充電器に装着されている限りは、電子機器の動作を確保することができるようになる。
【０００８】
また、本発明では、上記構成の充電器に装着されることにより、内蔵された二次電池が充電される電子機器において、二次電池が内蔵されていない状態で充電器に装着されたことを検出して外部に通知する手段を設けている。この構成により、ユーザは二次電池が内蔵されていない状態で電子機器を充電器に装着したことを容易に認識することができるようになる。
【０００９】
また、本発明では、上記構成の充電器に装着されることにより、内蔵された二次電池が充電される電子機器において、二次電池の電圧が所定値よりも低くなるまで二次電池を放電させた後、二次電池の充電を開始するように充電器を制御する手段を設けている。この構成により、二次電池が放電状態に近くなってから二次電池の充電を行うようにすることができるようになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。本発明の一実施形態である充電器１のブロック図、及び、電子機器（例えば、ＭＤ（ミニディスク）のポータブルプレーヤーや携帯電話など）２の一部のブロック図を図１に示す。まず、充電器１について説明する。充電器１は、保護回路１１、定電圧回路１２、定電流回路１３、及び、放電回路１４から成る。
【００１１】
保護回路１１は、端子１５ａと端子１５ｂとの間には、例えばＡＣアダプターから直流電圧が入力されるが、過電圧が入力されたり、過電流が流れたときに、定電圧回路１２への電源の供給を遮断して、充電回路１内の定電圧回路１２、定電流回路１３、及び、放電回路１４を保護するためのものである。
【００１２】
定電圧回路１２は、端子１５ａと端子１５ｂとの間に入力される電圧を電源電圧として動作し、電源電圧や負荷の変動とは無関係に安定した所定の直流電圧を出力する。そして、定電圧回路１２から出力される電圧を電源電圧として定電流回路１３及び放電回路１４が動作する。また、定電圧回路１２から出力される電圧は端子１６ｄから出力される。
【００１３】
定電流回路１３は、端子１６ａ、１６ｂにそれぞれ＋電極、−電極が接続された二次電池を定電流で充電する。放電回路１４は、端子１６ａ、１６ｂにそれぞれ接続された＋電極、−電極が接続された電池を放電させる。
【００１４】
充電器１の保護回路１１、定電圧回路１２、定電流回路１３、及び、放電回路１４の具体的な回路図の一例を図２に示す。保護回路１について説明する。ポリスイッチＳの一端が端子１５ａに接続されている。ポリスイッチＳの他端にはダイオードＤのアノードが接続されている。ポリスイッチＳとは、電流が所定の電流よりも大きくなると、急激に抵抗値が大きくなる素子であり、過電流が流れたときには、ポリスイッチＳにより電源の供給が遮断されて充電器１内部の回路が保護される。
【００１５】
抵抗Ｒ１及びＲ２はダイオードＤ１のカソードと定電圧ダイオードＤ２のカソードとの間に直列に接続されている。定電圧ダイオードＤ２のアノードは端子１５ｂにつながるグランドラインＧに接続されている。
【００１６】
ＰＮＰ型のトランジスタＱ１−１については、ベースが抵抗Ｒ１、Ｒ２同士の接続点に接続されており、エミッタがダイオードＤのカソードに接続されており、コレクタが抵抗Ｒ３を介してグランドラインＧに接続されている。ＰＮＰ型のトランジスタＱ１−２については、ベースがトランジスタＱ１−１のコレクタと抵抗Ｒ３との接続点に接続されており、エミッタがダイオードＤ１のカソードに接続されており、コレクタがコンデンサＣ１を介してグランドラインＧに接続されている。
【００１７】
この保護回路１１の回路構成により、端子１５ａと端子１５ｂとの間の電圧が正常であるときには、定電圧ダイオードＤ２が非導通状態であるので、トランジスタＱ１−１はＯＦＦであり、これによりトランジスタＱ１−２がＯＮであり、トランジスタＱ１−２とコンデンサＣ１との接続点ＡからはダイオードＤ１のカソード側の電圧とほぼ等しい電圧が出力される。
【００１８】
これに対して、端子１５ａと端子１５ｂとの間の電圧が過電圧となったときには、定電圧ダイオードＤ２が導通状態になるので、トランジスタＱ１−１がＯＮになり、これにより、トランジスタＱ１−２がＯＦＦになり、点Ａはハイインピーダンスの状態になる。このように、過電圧が入力されたときには、点Ａがハイインピーダンスの状態になり、これにより、定電圧回路１２への電源の供給が遮断され、したがって、定電流回路１３及び放電回路１４への電源の供給を遮断されるので、定電圧回路１２、定電流回路１３、及び、放電回路１４が保護される。
【００１９】
定電圧回路１２について説明する。レギュレータＲＥＧは、保護回路１１内の点Ａの電圧を入力しており、この入力電圧の値がある程度高ければ、一定の直流電圧を出力する。レギュレータＲＥＧの出力側の点ＢはコンデンサＣ２を介してグランドラインＧに接続されているとともに、直列接続された抵抗Ｒ４及びＲ５を介してグランドラインＧに接続されている。抵抗Ｒ４、Ｒ５同士の接続点はコンデンサＣ３を介してグランドラインＧに接続されている。
【００２０】
ＮＰＮ型のトランジスタＱ２−１については、ベースが抵抗Ｒ４、Ｒ５同士の接続点に接続されており、コレクタは抵抗Ｒ６を介してダイオードＤ１のカソードに接続されている。ＮＰＮ型のトランジスタＱ２−２については、ベースがｐチャネルのＭＯＳ型ＦＥＴ（以下、単に「トランジスタ」と略記する）Ｑ３のドレインとグランドラインＧとの間に直列接続された抵抗Ｒ８、Ｒ９同士の接続点に接続されており、コレクタはダイオードＤ１のカソードに接続されている。トランジスタＱ２−１及びＱ２−２のエミッタは共通の抵抗Ｒ７を介してグランドラインＧに接続されている。
【００２１】
トランジスタＱ３については、ゲートがトランジスタＱ２−１のコレクタと抵抗Ｒ６との接続点に接続されており、ソースはダイオードＤ１のカソードに接続されており、ドレインは直列接続された抵抗Ｒ８及びＲ９を介してグランドラインＧに接続されている。また、トランジスタＱ３のドレインには端子１６ｄが接続されているとともに、トランジスタＱ３のドレインと端子１６ｂとの間には電解コンデンサＣ４が接続されている。
【００２２】
この定電圧回路１２の回路構成により、トランジスタＱ２−１とＱ２−２とのベース電圧が等しくなるように制御されるので、トランジスタＱ２−１のベースにはレギュレータＲＥＧの出力電圧が抵抗Ｒ４とＲ５とで分圧されて入力されていることから、トランジスタＱ３のドレイン側には安定した直流電圧が得られる。
【００２３】
定電流回路１３について説明する。演算増幅器ＯＡの非反転入力端子（＋）は定電圧回路１２内の点ＢとグランドラインＧとの間に直列に接続された抵抗Ｒ１１、Ｒ１２同士の接続点に接続されているとともに、ＮＰＮ型のトランジスタＱ６−１のコレクタに接続されている。尚、抵抗Ｒ１１、Ｒ１２同士の接続点はコンデンサＣ１１を介してグランドラインＧに接続されている。また、演算増幅器ＯＡは定電圧回路１２内のレギュレータＲＥＧの出力電圧で動作するようになっている。
【００２４】
トランジスタＱ６−１については、エミッタが端子１６ｂに接続されており、ベースが端子１６ｃと端子１６ｂとの間に直列に接続された抵抗Ｒ２３、Ｒ２４同士の接続点に接続されている。抵抗Ｒ３１は端子１６ｃと端子１６ｄとの間には接続されている。また、端子１６ｂは抵抗Ｒ１６を介してグランドラインＧに接続されている。尚、端子１６ｃはコンデンサＣ５を介してグランドラインＧに接続されている。
【００２５】
演算増幅器ＯＡの反転入力端子（−）は定電圧回路１２内の点Ｂと端子１６ｂとの間に直列に接続された抵抗Ｒ１３、Ｒ１４同士の接続点に接続されている。尚、抵抗Ｒ１３、Ｒ１４同士の接続点はコンデンサＣ１２を介してグランドラインＧに接続されている。演算増幅器ＯＡの出力側は抵抗Ｒ１５を介してｎチャネルのＭＯＳ型ＦＥＴ（以下、単に「トランジスタ」と略記する）Ｑ５のゲートに接続されている。尚、演算増幅器ＯＡの出力側はコンデンサＣ１３及び上述のコンデンサＣ１２を介してグランドラインＧに接続されている。
【００２６】
トランジスタＱ５については、ソースがグランドラインＧに接続されており、ドレインが直列接続された２つの抵抗Ｒ２６及びＲ２７を介してトランジスタＱ３のドレインに接続されている。ＰＮＰ型のトランジスタＱ４については、ベースが抵抗Ｒ２６、Ｒ２７同士の接続点に接続されており、エミッタがトランジスタＱ３のドレインに接続されており、コレクタには端子１６ａが接続されている。端子１６ａと端子１６ｂとの間には電解コンデンサＣ１４が接続されている。
【００２７】
この定電流回路１３の回路構成により、演算増幅器ＯＡの非反転入力端子（＋）と反転入力端子（−）との電圧が等しくなるように制御されるので、トランジスタＱ６−１がＯＦＦになると、演算増幅器ＯＡの非反転入力端子（＋）にはレギュレータＲＥＧの出力電圧が抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１２とで分圧されて入力されることから、トランジスタＱ４のコレクタ電流が所定値で安定するように制御され、端子１６ａと端子１６ｂとの間に接続された二次電池が定電流で充電される。
【００２８】
一方、トランジスタＱ６−１がＯＮであるときには、演算増幅器ＯＡの非反転入力端子（＋）に入力される電圧がほぼグランドレベルになるので、トランジスタＱ５がＯＦＦになり、これによりトランジスタＱ４もＯＦＦになって、端子１６ａからは電流が供給されないので、端子１６ａと端子１６ｂとの間に接続された二次電池は充電されない。
【００２９】
放電回路１４について説明する。ＮＰＮ型のトランジスタＱ６−２については、ベースが端子１６ｃと端子１６ｂとの間に直列接続された２つの抵抗Ｒ２１、Ｒ２２同士の接続点に接続されており、エミッタは端子１６ｂに接続されており、コレクタは直列接続された２つの抵抗Ｒ３０及びＲ２５を介して定電圧回路１２内のトランジスタＱ３のドレインに接続されている。
【００３０】
ＰＮＰ型のトランジスタＱ７については、ベースが抵抗Ｒ２５、Ｒ３０同士の接続点に接続されており、エミッタが定電圧回路１２内のトランジスタＱ３のドレインに接続されており、コレクタが直列接続された２つの抵抗Ｒ２８、Ｒ２９を介して端子１６ｂに接続されている。ＮＰＮ型のトランジスタＱ８については、ベースが抵抗Ｒ２８、Ｒ２９同士の接続点に接続されており、エミッタが端子１６ｂに接続されており、コレクタが抵抗Ｒ１８を介して端子１６ａに接続されている。
【００３１】
この放電回路１４の回路構成より、トランジスタＱ６−２がＯＮになると、トランジスタＱ７がＯＮになり、これによりトランジスタＱ８がＯＮになって、端子１６ａ、１６ｂにそれぞれ二次電池の＋電極、−電極が接続されているとすると、二次電池の＋電極→抵抗Ｒ１８→トランジスタＱ８→二次電池の−電極の経路で電流が流れて二次電池が放電する。
【００３２】
一方、トランジスタＱ６−２がＯＦＦであるときには、トランジスタＱ７がＯＦＦであり、これによりトランジスタＱ８もＯＦＦであるため、端子１６ａと端子１６ｂとの間に電流が流れる経路はなく、端子１６ａと端子１６ｂとの間に電池が接続されていても、その電池は放電しない。
【００３３】
そして、端子１６ｃに入力される信号がハイレベルであるときには、トランジスタＱ６−１がＯＮ、トランジスタＱ６２がＯＮになり、また、端子１６ｃに入力される信号がローレベルであるときには、トランジスタＱ６−１がＯＦＦ、トランジスタＱ６２がＯＦＦになり、また、端子１６ｃがハイインピーダンスの状態であるときには、トランジスタＱ６−１がＯＮ、トランジスタＱ６２がＯＦＦになるように、抵抗Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３、及び、Ｒ２４の値が設定されている。
【００３４】
したがって、端子１６ｃに入力される信号がハイレベルであるときには、定電流回路１３が非動作状態、放電回路１４が動作状態になり、また、端子１６ｃに入力される信号がローレベルであるときには、定電流回路１３が動作状態、放電回路１４が非動作状態になり、また、端子１６ｃがハイインピーダンスの状態であるときには、定電流回路１３、放電回路１４が共に非動作状態になる。
【００３５】
次に、電子機器２について説明する。２１は二次電池、２２は電源切り替え回路、２３はマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と略記する）、２４はＬＥＤ（発光ダイオード）、２５はＬＥＤ駆動回路である。二次電池２１の＋電極、−電極はそれぞれ端子２６ａ、２６ｂに接続されている。
【００３６】
電源切り替え回路２２は、端子２６ｄの電圧が所定の電圧よりも低いときには二次電池２１の電圧を、一方、端子２６ｄの電圧所定の電圧以上であるときには端子２６ｄに供給される電圧を、それぞれ電源電圧として電子機器２内の各部へ電源ラインＬを介して供給する。
【００３７】
マイコン２３は、電子機器２内の不図示の回路の動作を制御するとともに、電子機器２が充電器１に装着されたことを検出すると、二次電池２１の電圧に応じて端子２６ｃから出力する信号を制御する。ＬＥＤ（発光ダイオード）駆動回路２５は、マイコン２３からの指示に基づいて、ＬＥＤ２４を点灯させる。
【００３８】
尚、充電器１と電子機器２とは、電子機器２が充電器１に装着されると、端子１６ａと端子２６ａとが、端子１６ｂと端子２６ｂとが、端子１６ｃと端子２６ｃとが、端子１６ｄと端子２６ｄとが、それぞれ接続される構造になっている。
【００３９】
端子２６ｃから出力する信号の制御に係わるマイコン２３の動作を図３に示すフローチャートを用いて説明する。まず、端子２６ｄの電圧が所定の電圧以上になったことにより、電子機器２が充電器１に装着されたことを検出すると（＃１のＹ）、端子２６ａがハイインピーダンス状態であるか否かを判定することによって、二次電池２１が電子機器１に内蔵されているか否かを判定する（＃２）。
【００４０】
二次電池２１が電子機器１に内蔵されていなければ（＃２のＮ）、ＬＥＤ駆動回路２５を動作させてＬＥＤ２４を特殊なモードで点灯させる（＃３）。＃３の後は＃１へ戻る。一方、二次電池２１が電子機器１に内蔵されていれば（＃２のＹ）、二次電池２１の電圧が所定値よりも低いか否かを判定する（＃４）。
【００４１】
二次電池２１の電圧が所定値よりも低いときには（＃４のＹ）、端子２６ｃから出力する信号をローレベル（具体的には、グランドレベル）にする（＃５）。＃５の後は、端子２６ｄの電圧が所定の電圧よりも低くなったことにより、電子機器２が充電器１から取り外されたことを検出すると（＃６のＹ）、端子２６ｃをハイインピーダンスの状態にする（＃７）。＃７の後は＃１に戻る。電子機器２が充電器１から取り外されていなければ（＃６のＮ）、二次電池２１の充電が必要であるか否かを判定する（＃８）。＃８では、充電が必要であれば（＃８のＹ）、＃５へ移行し、充電が必要でなければ（＃８のＮ）、＃７へ移行する。
【００４２】
一方、二次電池２１の電圧が所定値よりも低くないときには（＃４のＮ）、二次電池２１のリフレッシュが必要であるか否かを判定する（＃９）。二次電池２１のリフレッシュが必要でなければ（＃９のＮ）、＃８へ移行する。二次電池２１のリフレッシュが必要であれば（＃９のＹ）、端子２６ｃから出力する信号をハイレベル（具体的には、電源電圧レベル）にする（＃１０）。＃１０の後は、端子２６ｄの電圧が所定の電圧よりも低くなったことにより、電子機器２が充電器１から取り外されたことを検出すると（＃１１のＹ）、＃７へ移行し、電子機器２が充電器１から取り外されていなければ（＃１１のＮ）、＃４へ移行する。
【００４３】
以上より、本実施形態では、電子機器２が充電器１に装着されると、電子機器２内のマイコン２３が充電器１の充放電動作を制御するわけであるが、この充放電動作の制御は１つの信号で行われており、したがって、充放電動作の制御に係わる端子数を１つにすることができ、充電器１及び電子機器２の小型化及び低廉化を実現することができる。
【００４４】
また、充電器１の端子１６ｃがハイインピーダンスの状態であるときには、充電器１の定電流回路１３が非動作状態であるので、電子機器２が充電器１に装着されておらず、充電器１の端子１６ｃが解放状態にあるときには、二次電池が接続されるべき端子１６ａと端子１６ｂとの間から電力が供給されることはなく、安全性が向上する。さらに、上記実施形態では、電子機器２が充電器１に装着されていない状態では、充電器１の放電回路１４も非動作状態であるので、無駄な電力消費が無くなり有効である。
【００４５】
また、充電器１は装着された電子機器２に対して定電圧回路１２から出力される定電圧を供給するようになっており、電子機器２では充電器１から供給される定電圧を電源電圧として優先的に使用するようになっているので、電子機器を充電器に装着している限りは、電子機器２の動作が確保され、便利である。
【００４６】
また、二次電池２１が内蔵されていない状態で電子機器２が充電器１に装着されたときにはＬＥＤ２４が特殊なモードで点灯するので、ユーザがそのことを容易に認識することができるようになる。これにより、ユーザは、二次電池２１が内蔵されていない状態で電子機器２を充電器１に装着するという不適切な操作を行ったことを見落としにくくなり、二次電池２１の充電をより確実に行うことができるようになる。
【００４７】
尚、本実施形態では、二次電池が内蔵されていない状態で電子機器が充電器に装着されたことを、ＬＥＤを点灯させることによって通知するようになっているが、例えば、警告音によって通知するなど、その他の手法によって通知するようにしても構わない。
【００４８】
また、二次電池２１のリフレッシュが必要である場合には、二次電池２１の電圧が所定値よりも低くなるまで二次電池２１を放電させた後、二次電池２１の充電を開始するようになっているので、二次電池２１が放電状態に近くなってから二次電池２１の充電を行うようにすることができ、メモリー効果を防止することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の充電器によれば、二次電池を内蔵する電子機器からは１つの信号で充電器の充放電動作を制御することができるようになるので、充放電動作の制御に係わる端子数の増加を最小限に抑えることができ、電子機器の小型化及び低廉化を実現することができる。
【００５０】
また、本発明の充電器によれば、電子機器が装着されていない状態では、充電回路が非動作状態になるので、二次電池が接続されるべき端子から電力が供給されることはなく、安全性が向上する。
【００５１】
また、本発明の充電器によれば、電子機器が充電器に装着されている限りは、電子機器の動作を確保することができるようになり、便利である。
【００５２】
また、本発明の電子機器によれば、ユーザは、二次電池が内蔵されていない状態で電子機器を充電器に装着したことを容易に認識することができるようになるので、二次電池が内蔵されていない状態で電子機器を充電器に装着するという不適切な操作を行ったことを見落としにくくなり、二次電池の充電をより確実に行うことができるようになる。
【００５３】
さらに、本発明の電子機器によれば、二次電池が放電状態に近くなってから二次電池の充電を行うようにすることができ、メモリー効果を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態である充電器のブロック図、及び、電子機器の一部のブロック図である。
【図２】 図１に示した充電器の具体的な回路図の一例である。
【図３】 図１に示した電子機器のマイコンの動作の一部のフローチャートである。
【符号の説明】
１ 充電器
２ 電子機器
１１ 保護回路
１２ 定電圧回路
１３ 定電流回路
１４ 放電回路
２１ 二次電池
２２ 電源切り替え回路
２３ マイコン
２４ ＬＥＤ
２５ ＬＥＤ駆動回路
Claims (6)
- 二次電池を充電する充電回路、及び、二次電池を放電させる放電回路を備え、電子機器に内蔵された状態の二次電池の充電及び放電が可能な充電器において、
１つの端子から成る充放電制御信号用端子を有し、該充放電制御信号用端子に入力される信号が第１の状態であるときには、前記充電回路が動作状態になるとともに前記放電回路が非動作状態になり、また、前記充放電制御信号用端子に入力される信号が第２の状態であるときには、前記充電回路が非動作状態になるとともに前記放電回路が動作状態になり、さらに、前記充放電制御信号用端子に入力される信号が第３の状態であるときには、前記充電回路と前記放電回路とが共に非動作状態になることを特徴とする充電器。 - 前記充放電制御信号用端子が解放状態にあるときには、前記充電回路が非動作状態になることを特徴とする請求項１に記載の充電器。
- 当該充電器に装着された電子機器に対して電源を供給するための端子を別途有することを特徴とする請求項１または２に記載の充電器。
- 前記充電回路が二次電池を定電流で充電することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の充電器。
- 請求項１から４のいずれか１つに記載の充電器に装着されることにより、内蔵された二次電池が充電される電子機器であって、二次電池が内蔵されていない状態で充電器に装着されたことを検出して外部に通知する手段を備えたことを特徴とする電子機器。
- 請求項１から４のいずれか１つの充電器に装着されることにより、内蔵された二次電池が充電される電子機器において、二次電池の電圧が所定値よりも低くなるまで二次電池を放電させた後、二次電池の充電を開始するように充電器を制御する手段を備えたことを特徴とする電子機器。
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