JP4060103B2

JP4060103B2 - 電子機器の電源回路

Info

Publication number: JP4060103B2
Application number: JP2002080408A
Authority: JP
Inventors: 朋之国寄
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-02-27
Filing date: 2002-03-22
Publication date: 2008-03-12
Anticipated expiration: 2022-03-22
Also published as: JP2003324940A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２種類以上の異なるインピーダンスを有する電源を用いて駆動される電子機器の電源回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、携帯式の電子機器、例えば、ノートパソコン等では、外出先では、電池を電源として使用し、室内では、商用電源に接続されたＡＣアダプターを電源として使用する使い分けが行われている。
【０００３】
この種の２種類以上の電源を使用する電子機器の電源回路では、図１に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ１と、ＤＣ−ＤＣコンバータ２とを電子回路３に接続し、ＤＣ−ＤＣコンバータ１、２のオン・オフ制御をオン・オフ制御部４によって行い、このＤＣ−ＤＣコンバータ１、２を用いて、電源接続端子５に接続されたＡＣアダプター、直流電池の電圧から、適宜電子回路３に必要な複数の電圧のレベルを生成している。
【０００４】
この種の電子機器では、電子機器の電源をオンすると、ＤＣ−ＤＣコンバータ１、２の出力端子６側に接続されているコンデンサーが充電される際に、ＤＣ−ＤＣコンバータ１、２に向かって突入電流が生じ、電子機器の電源接続端子５に電圧降下が生じ、電子回路３を含めてその周辺回路が誤動作する、消費電力が増大する等の問題がある。
【０００５】
そこで、従来、この電源接続端子５における電圧降下を極力小さくするために、図２に示すように、電源接続端子５とＤＣ−ＤＣコンバータ１、２の入力端子７との間の結線路８に、スイッチングトランジスタＴｒ１を設け、スイッチングトランジスタＴｒ１のエミッタを電源接続端子５に接続し、そのコレクタをＤＣ−ＤＣコンバータ１、２の入力端子７に接続し、そのベースを結線路９の途中に設けられた抵抗Ｒ１を介してＤＣ−ＤＣコンバータ１、２のオン・オフ制御部４の出力端子４ａに接続すると共に、結線路８と結線路９との間にコンデンサＣ１と抵抗Ｒ２とを並列に設け、コンデンサＣ１、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２とにより時定数回路を構成し、オン・オフ制御部４からＤＣ−ＤＣコンバータ１、２のオン信号が入力されたとき、ＤＣ−ＤＣコンバータ１、２が徐々にオンされるようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、出力インピーダンスの大きい電源が電子機器の電源接続端子５に接続されると、図３のタイミングチャートに示すような現象が生じる。
【０００７】
すなわち、制御部４からＤＣ−ＤＣコンバータ１、２のオン信号Ｆが入力されると、ＤＣ−ＤＣコンバータ１、２の出力端子６の電圧Ｖ１が徐々に上昇するが、電源接続端子５からＤＣ−ＤＣコンバータ１、２に向かって突入電流ΔＩが急激に生じ、電源接続端子５における電圧Ｖがその突入電流ΔＩが生じている期間ΔＶだけ電圧降下し、電圧が大きく変動する。
【０００８】
そこで、出力インピーダンスの大きな電源に対応させて、ＤＣ−ＤＣコンバータ１、２がオンするタイミングを決定することが考えられるが、出力インピーダンスの大きな電源に対応させてＤＣ−ＤＣコンバータ１、２がオンする時間を決定すると、電子機器の電源をオンしてから電子機器が安定するまでに時間がかかり、電源オンしてから電子機器が使用できるようになるまでの時間が長くなりすぎるという問題がある。特に、出力インピーダンスの小さい電源が接続されたときでも、出力インピーダンスの大きい電源に対応させてＤＣ−ＤＣコンバータ１、２がオンするまでの時間が決定されていると、電源をオンしてから実際に使用できるまでに無駄な待ち時間が発生するという問題がある。
【０００９】
その一方、出力インピーダンスの小さい電源に対応させてＤＣ−ＤＣコンバータ１、２のオンオフ時間を決定すると、電子機器の電源をオンしてから実際に使用できるまでの時間の短縮を図ることができるが、出力インピーダンスの大きい電源を電子機器に接続したときに、電源接続端子５における電圧降下ΔＶが大きくなり、電源がオンしない、電子機器が誤作動するおそれ、消費電力が増大するという問題が発生する。
【００１０】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、２種類以上の異なるインピーダンスを有する電源を接続するときでも突入流電流を防止しつつ適切なタイミングでＤＣ−ＤＣコンバータをオンオフ制御することのできる電子機器の電源回路を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の電子機器の電源回路は、出力インピーダンスが異なる少なくとも２種類の電源が電源接続端子を介してそれぞれ接続される１以上のＤＣ−ＤＣコンバータを介して電力が供給されかつ電子機器本体を動作させる電子回路と、前記ＤＣ−ＤＣコンバータにオン・オフ制御信号を出力するオン・オフ制御部と、電圧降下を防止するために電源接続端子と前記ＤＣ−ＤＣ回路との間に接続された時定数回路と、出力インピーダンスの異なる電源の接続に対応させて前記時定数回路の時定数を変更する時定数変更手段とを有し、前記２種類の電源のうちの一方が、電池残量がほとんどない空に近い電池であり、他方が電池残量を十分に有する満杯に近い電池であり、空に近い電池が接続されたときには満杯に近い電池が接続されたときの時定数よりも時定数を大きく設定することを特徴とする。
請求項２に記載の電子機器の電源回路は、出力インピーダンスが異なる少なくとも２種類の電源が電源接続端子を介してそれぞれ接続される１以上のＤＣ−ＤＣコンバータを介して電力が供給されかつ電子機器本体を動作させる電子回路と、前記ＤＣ−ＤＣコンバータにオン・オフ制御信号を出力するオン・オフ制御部と、電圧降下を防止するために電源接続端子と前記ＤＣ−ＤＣ回路との間に接続された時定数回路と、出力インピーダンスの異なる電源の接続に対応させて前記時定数回路の時定数を変更する時定数変更手段とを有し、前記２種類の電源の一方が他方電池の温度よりも低い温度の電池であり、温度の低い電池が接続されたときには温度の高い電池が接続されたときに較べて時定数を大きく設定することを特徴とする。
【００１８】
請求項１又は請求項２に記載の発明によれば、２種類以上の異なるインピーダンスを有する電源を接続するときでも突入流電流を防止しつつ適切なタイミングでＤＣ−ＤＣコンバータをオンオフ制御することができる。
【００１９】
すなわち、インピーダンスの高い電源が接続されたときには、電圧降下が大きくなって電源がオンしない、電子機器が誤作動する、消費電力が増大するという問題を避けることができ、インピーダンスの低い電源が接続されたときには、電源をオンしてから実際に使用できるまでに無駄な待ち時間が発生するという問題を避けることができる。
【００２０】
また、インピーダンスの高い電池が接続されたときに、電池寿命が短くなるのを極力避けることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
その図４において、１１はＤＣ−ＤＣコンバータ、１３は電子回路、１４はＤＣ−ＤＣコンバータ１、２のオン・オフ制御をするオン・オフ制御部、１５は電源接続端子、１６は出力端子、１７は入力端子である。
【００２２】
電源接続端子１５とＤＣ−ＤＣコンバータ１１の入力端子１７との間の結線路１８には、トランジスタＴｒ１Ａが設けられている。このトランジスタＴｒ１Ａのコレクタは入力端子１７に接続されている。そのトランジスタＴｒ１Ａのエミッタは電源接続端子１５に接続されている。そのトランジスタＴｒ１Ａのベースは結線路１９の途中に設けられた抵抗Ｒ１Ａと抵抗Ｒ３Ａとを介してオン・オフ制御部１４の出力端子１４Ａに接続されている。
【００２３】
結線路１８と結線路１９との間には、コンデンサＣ１Ａと抵抗Ｒ２Ａとが並列に設けられている。抵抗Ｒ１Ａ、Ｒ２Ａ、Ｒ３Ａ、コンデンサＣ１Ａは時定数回路２０を構成している。その抵抗Ｒ３Ａの両端には、短絡スイッチ（時定数変更手段）ＳＷ１が設けられている。この短絡スイッチＳＷ１は、オン・オフ制御部１４によって制御され、時定数回路２０の時定数を変更する機能を果たす。
【００２４】
オン・オフ制御部１４は電源接続端子１５にインピーダンスが高い電源、例えば、直流電池が接続されたときには短絡スイッチＳＷ１をオフする。これに対して、直流電池よりもインピーダンスの低い電源、例えばＡＣアダプターが電源接続端子１５に接続されたときには短絡スイッチＳＷ１をオンする。
【００２５】
また、例えば、オン・オフ制御部１４は、アルカリマンガン電池が接続されたときには短絡スイッチＳＷ１をオフし、これに対して、アルカリマンガン電池よりもインピーダンスの低い電池、例えば、アルカリマンガン電池と同形状のＮｉＣｄ／ＮｉＭＨ、リチウムイオン１次電池、リチウムイオン２次電池が接続されたときには短絡スイッチＳＷ１をオンする。
【００２６】
電源接続端子１５にインピーダンスが低い電源が接続されたときに、オン・オフ制御部１４が、短絡スイッチＳＷ１をオンすると、時定数回路２０の時定数が小さくなり、その結果、トランジスタＴｒ１Ａが素早くオンされる。すなわち、図５に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１のオン信号Ｆが入力されると、電源接続端子１５に突入電流ΔＩが生じ、電圧降下ΔＶが生じるが、その電圧降下ΔＶはインピーダンスが小さいので小さく、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１の出力端子１６の電圧Ｖが素早く飽和電圧に達することになる。
【００２７】
これに対して、電源接続端子１５にインピーダンスが高い電源が接続されたときには、オン・オフ制御部１４が、短絡スイッチＳＷ１をオフし、時定数回路２０の時定数が大きくなり、その結果、トランジスタＴｒ１Ａがゆっくりと徐々にオンされる。すなわち、図６に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１のオン信号Ｆが入力されると、電源接続端子１５に突入電流ΔＩが生じるが、その突入電流ΔＩは緩やかに生じ、従って、電源接続端子１５における電圧降下ΔＶが抑制され、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１の出力端子１６の電圧Ｖは徐々に緩やかに飽和電圧に達することになる。
（実施例２）
この実施例２は、図７に示すように、時定数回路２０をコンデンサＣ２ＡとコンデンサＣ２Ｂと抵抗Ｒ２Ａと抵抗Ｒ１Ａとを用い、コンデンサＣ２ＡとコンデンサＣ２Ｂとを直列に接続し、この直列回路に並列に抵抗Ｒ２Ａを接続することにより時定数回路２０を構成し、コンデンサＣ２Ａの両端にこれを短絡する短絡スイッチＳＷ１を接続して、その時定数回路２０の時定数を変更することにしたものであり、その時定数回路２０の作用は、実施例１に示す時定数回路２０と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
（実施例３）
この実施例３では、図８に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１は、ＤＣ−ＤＣコントローラ２１、コイルＬ１、ダイオードＤ１、コンデンサＣ２、抵抗Ｒ３、Ｒ４を有する。その回路素子の接続関係は、図８に示すとおりである。
【００２８】
トランジスタＴｒ１Ａのエミッタは電源接続端子１５に接続されている。トランジスタＴｒ１Ａのコレクタは入力端子１７に接続されている。トランジスタＴｒ１ＡのベースはトランジスタＴｒ２Ａのコレクタに接続されている。そのトランジスタＴｒ２ＡのエミッタはトランジスタＴｒ３Ａのコレクタに接続されている。そのトランジスタＴｒ２ＡのベースはＤＣ−ＤＣコントローラ２１に接続されている。ＤＣ−ＤＣコントローラ２１は結線路２２を介して出力端子１４ａに接続され、オン・オフ制御部１４のオン信号Ｆによってオンされる。トランジスタＴｒ２ＡはそのＤＣ−ＤＣコントローラ２１がオンされるとオンされる。
【００２９】
トランジスタＴｒ３Ａのエミッタはアース線路２３に接続されている。トランジスタＴｒ３Ａのベースは抵抗Ｒ１Ａ、抵抗Ｒ２Ａを介して出力端子１４ａに接続されると共に、コンデンサＣ１Ａを介してアース線路２３に接続されている。抵抗Ｒ３の両端はスイッチＳＷ１を介して結線されている。そのスイッチＳＷ１はオン・オフ制御部１４によってオンオフされる。時定数回路２０は、トランジスタＴｒ３Ａ、抵抗Ｒ１Ａ、Ｒ３Ａ、コンデンサＣ１Ａによって構成される。
【００３０】
このものによれば、トランジスタＴｒ３Ａがゆっくりと徐々にオンすることによって、トランジスタＴｒ１Ａがゆっくりと徐々にオンされることになる。
【００３１】
以上、発明の実施の形態について説明したが、本発明は、これに限らず以下のものを含むものである。
（１）２種類の電源のうちの一方が、電池残量がほとんどない空に近い電池であり、他方が電池残量を十分に有する満杯の電池であり、空に近い電池が接続されたときには満杯に近い電池が接続されたときの時定数よりも時定数を大きく設定するようにすることもできる。
【００３２】
この場合には、電池残量検出回路の検出結果を利用して、時定数回路２０の時定数を変更すれば良い。
（２）前記２種類の電源の一方が他方電池の温度よりも低い温度の電池であり、温度の低い電池が接続されたときには温度の高い電池が電池が接続されたときに較べて時定数を大きく設定するにすることもできる。
【００３３】
この場合には、温度検出センサを電子機器に設けて、温度検出センサの温度が所定温度以下の時に、時定数回路２０の時定数を変更すれば良い。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１又は請求項２に記載の発明によれば、２種類以上の異なるインピーダンスを有する電源を接続するときでも突入流電流を防止しつつ適切なタイミングでＤＣ−ＤＣコンバータをオンオフ制御することができる。また、電池の容量又は電池の温度に基づきＤＣ−ＤＣコンバータをオン・オフ制御するということもできる。
【００３５】
すなわち、インピーダンスの高い電源が接続されたときには、電圧降下が大きくなって電源がオンしない、電子機器が誤作動する、消費電力が増大するという問題を避けることができ、インピーダンスの低い電源が接続されたときには、電源をオンしてから実際に使用できるまでに無駄な待ち時間が発生するという問題を避けることができる。
【００３６】
また、インピーダンスの高い電池が接続されたときに、ゆっくりと徐々にＤＣ−ＤＣコンバータをオンさせるようにしたので、その電池寿命が短くなるのを極力避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の電子機器の電源回路の一例を示すブロック図である。
【図２】突入入電流防止回路が組み込まれた従来の電子機器の電源回路の一例を示す図である。
【図３】突入電流と電圧降下との関係を説明するためのタイミングチャートである。
【図４】本発明の電子機器の電源回路の実施例１の回路構成を示す図である。
【図５】インピーダンスが低い電源が接続された場合の突入電流と電圧降下との関係を説明するためのタイミングチャートである。
【図６】インピーダンスが高い電源が接続された場合の突入電流と電圧降下との関係を説明するためのタイミングチャートである。
【図７】本発明の電子機器の電源回路の実施例２の回路構成を示す図である。
【図８】本発明の電子機器の電源回路の実施例３の回路構成を示す図である。
【符号の説明】
１１ＤＣ−ＤＣコンバータ
１３電子回路
１４オン・オフ制御部
１５電源接続端子
２０時定数回路
ＳＷ１短絡スイッチ（時定数変更手段）

Claims

出力インピーダンスが異なる少なくとも２種類の電源が電源接続端子を介してそれぞれ接続される１以上のＤＣ−ＤＣコンバータを介して電力が供給されかつ電子機器本体を動作させる電子回路と、前記ＤＣ−ＤＣコンバータにオン・オフ制御信号を出力するオン・オフ制御部と、電圧降下を防止するために電源接続端子と前記ＤＣ−ＤＣ回路との間に接続された時定数回路と、出力インピーダンスの異なる電源の接続に対応させて前記時定数回路の時定数を変更する時定数変更手段とを有し、前記２種類の電源のうちの一方が、電池残量がほとんどない空に近い電池であり、他方が電池残量を十分に有する満杯に近い電池であり、空に近い電池が接続されたときには満杯に近い電池が接続されたときの時定数よりも時定数を大きく設定することを特徴とする電子機器の電源回路。
出力インピーダンスが異なる少なくとも２種類の電源が電源接続端子を介してそれぞれ接続される１以上のＤＣ−ＤＣコンバータを介して電力が供給されかつ電子機器本体を動作させる電子回路と、前記ＤＣ−ＤＣコンバータにオン・オフ制御信号を出力するオン・オフ制御部と、電圧降下を防止するために電源接続端子と前記ＤＣ−ＤＣ回路との間に接続された時定数回路と、出力インピーダンスの異なる電源の接続に対応させて前記時定数回路の時定数を変更する時定数変更手段とを有し、前記２種類の電源の一方が他方電池の温度よりも低い温度の電池であり、温度の低い電池が接続されたときには温度の高い電池が接続されたときに較べて時定数を大きく設定することを特徴とする電子機器の電源回路。