JP4413164B2 - ディスク記録媒体駆動装置の電源供給システム - Google Patents

Description

本発明は、車載用オーディオ装置やカーナビゲーション装置などに用いられているハード・ディスク・ドライブ（略してＨＤＤとも称する。）やＣＤ／ＤＶＤ記録再生装置などのディスク記録媒体駆動装置の電源供給システムに関する。

一般的に、車載用オーディオ装置やカーナビゲーション装置におけるＨＤＤやＣＤ／ＤＶＤ記録再生装置などのディスク記録媒体駆動装置に対する電源供給システムは、エンジン始動時等の電源瞬断を考慮する必要がある。

例えば、ＨＤＤに書き込み中に電源瞬断が発生した場合、ＨＤＤを破壊する可能性があり、ＨＤＤの電源バックアップ用に大容量のコンデンサを搭載する。図４に示されるディスク記録媒体駆動装置の電源供給システム３０はその基本的な構成であり、サブ基板５側にディスク記録媒体駆動装置４としてのＣＤ／ＤＶＤプレーヤーやＨＤＤと、前記ディスク記録媒体駆動装置４を制御するサブ・マイクロコンピュータ６と、前記サブ・マイクロコンピュータ６と前記ディスク記録媒体駆動装置４に直流電源Ｖｃｃ（一般に５Ｖ程度）を供給するＤＣ−ＤＣコンバータ回路７と、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路７の出力と並列に接続された電源バックアップ用のコンデンサＣと、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路７から前記ディスク記録媒体駆動装置４と前記サブ・マイクロコンピュータ６への電源供給をオン・オフ（スイッチ開閉）するスイッチ回路９と、を搭載しており、メイン基板１側に前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路７と前記スイッチ回路９の起動タイミング（電源オンのタイミング）を制御信号ＯＮ１とＯＮ２で制御するメイン・マイクロコンピュータ２を備えたブロック構成となっている。なお、前記メイン・マイクロコンピュータ２とサブ・マイクロコンピュータ６とは各種の通信信号でコネクタ３を介してマスター・スレイブの関係にある。

上記電源バックアップ用のコンデンサＣを搭載した電源供給システム３０を適用し、ＣＤに記録された音楽データをハード・ディスクに録音する所謂ＨＤＤカーオーディオ装置では、前記コンデンサＣを充電中にＨＤＤなどのディスク記録媒体駆動装置４をオンすると、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路７の電流供給能力が足らず、供給電圧がＨＤＤの動作可能電圧まで上昇しないことがある。

そこで、従来は、ＨＤＤなどのディスク記録媒体駆動装置４と電源バックアップ用の大容量のコンデンサＣとを前記スイッチ回路９で分離し、前記コンデンサＣの充電が完了（満充電）してから（換言すれば、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路７の出力電圧がＶｃｃ（例えば５Ｖ）になってから）ＨＤＤをオンにするようにメイン・マイクロコンピュータ２が制御信号ＯＮ１とＯＮ２のオン／オフをソフト制御する構成となっている。

即ち、図５のタイミングチャートに示されるように、制御信号ＯＮ１をＨｉｇｈにしてＤＣ−ＤＣコンバータ回路７を起動し、コンデンサＣの充電を開始してから、コンデンサＣの電圧Ｖ１が満充電となって電源電圧Ｖｃｃに達するに十分な所定時間Ｔ０経過後に制御信号ＯＮ２をＨｉｇｈにしてスイッチ回路９をオンして（＝閉じて）、前記サブ・マイクロコンピュータ６やＨＤＤなどのディスク記録媒体駆動装置４に電源電圧Ｖｃｃの電源供給を行うのである。

なお、マイクロコンピュータの電源電圧監視回路と大容量コンデンサを用いたバックアップ電源に関する公知技術として、下記［特許文献１］には、電気機器に使用される２クロックの１チップマイクロコンピュータに対する停電時の電源のバックアップ回路として、バックアップ時間の長い停電バックアップ回路が開示されている。

特開平１１−１５５７２号公報

前述のように、バックアップ用のコンデンサＣの充電開始から短時間経過後にＨＤＤなどのディスク記録媒体駆動装置４をオンした場合に、前記コンデンサＣの充電が完了していない場合があり、電源電圧が十分に上がらない状態の下でオンしてもＨＤＤなどのディスク記録媒体駆動装置４が動作しない場合や破壊が生じる恐れがある。

また、電源バックアップ用のコンデンサＣの充電時間は環境温度によって変化し、高温時には充電時間が延びる傾向にある。この点、従来は図５から判るように、想定される高温環境下においても、コンデンサＣの充電が完了するような十分な所定時間Ｔ０（５〜１０秒程度の長時間）を予め確保するように制御しているが、この場合は破線で示されるような常温で速やかにバックアップ用のコンデンサＣが満充電になる環境であっても長時間待つことになり、結果としてＨＤＤ等の起動が遅れる結果となる。

仮に、電源バックアップ用に大容量のコンデンサＣを接続した上記電源供給システム３０で、迅速にＨＤＤなどのディスク記録媒体駆動装置４を起動させようとすると、当該バックアップ用コンデンサＣの充電電圧をメイン・マイクロコンピュータ２側で監視する必要があり、これを実現するには通常は前記サブ・マイクロコンピュータと前記メイン・マイクロコンピュータ間での前記コネクタ３を介しての種々の通信信号の他に電圧監視用に専用の入出力ポートが別途必要となる。

一方、上記［特許文献１］に開示された技術は、１チップマイクロコンピュータに対する停電時の電源バックアップ回路であり、本願の課題とする車載用オーディオ装置或いはカーナビゲーション装置などに用いられているデジタル・バーサタイル・ディスク（ＤＶＤ）、コンパクト・ディスク（ＣＤ）、ミニ・ディスク（ＭＤ）などの記録再生装置或いはハード・ディスク・ドライブ（ＨＤＤ）などのディスク記録媒体駆動装置４を対象とした電源電圧の回復手段とは異なる構成であり、上記課題の解決のための有益な示唆は得られない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、ディスク記録媒体駆動装置の保護と迅速な起動を極めて簡単な手段で実現するディスク記録媒体駆動装置の電源供給システムを提供することを目的とする。

本発明は、ディスク記録媒体駆動装置と、前記ディスク記録媒体駆動装置を制御するサブ・マイクロコンピュータと、前記サブ・マイクロコンピュータと前記ディスク記録媒体駆動装置に直流電源を供給するＤＣ−ＤＣコンバータ回路と、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路の出力と並列に接続された電源バックアップ用のコンデンサと、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路から前記ディスク記録媒体駆動装置と前記サブ・マイクロコンピュータへの電源供給をオン・オフするスイッチ回路と、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路と前記スイッチ回路の起動タイミングを制御するメイン・マイクロコンピュータと、を備えるディスク記録媒体駆動装置の電源供給システムにおいて、前記メイン・マイクロコンピュータは、前記サブ・マイクロコンピュータの電源オン時に供給される電源電圧と同レベルを出力する前記サブ・マイクロコンピュータの出力ポートからの通信信号をアナログ入力ポートに入力して前記サブ・マイクロコンピュータの電源電圧を検出する電源供給モニター手段と、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路の起動開始から所定時間経過後に、前記スイッチ回路をオンにして前記サブ・マイクロコンピュータの電源電圧を前記電源供給モニター手段で検出し、前記サブ・マイクロコンピュータの電源電圧が所定電圧未満の場合は前記スイッチ回路を一旦オフにし、一定時間経過後に再度前記スイッチ回路をオンにして前記サブ・マイクロコンピュータの電源電圧を検出する処理を前記サブ・マイクロコンピュータの電源電圧が所定電圧以上になるまで繰り返す電源供給手段と、を備えることを特徴とするディスク記録媒体駆動装置の電源供給システム、を提供することにより上記課題を解決する。

本発明に係るディスク記録媒体駆動装置の電源供給システムは、上記のように構成されているため、ハード・ディスク・ドライブなどのディスク記録媒体駆動装置の破壊の恐れを回避でき、且つ、種々の環境下におけるバックアップ電源用のコンデンサの充電速度に応じた迅速なディスク記録媒体駆動装置の起動が実現する。

メイン・マイクロコンピュータとサブ・マイクロコンピュータ間の既存の通信信号を利用でき、ソフト制御のみで実現できるので、簡単な構成で極めて低コストに実現できる。

本発明に係るディスク記録媒体駆動装置の電源供給システムの実施の形態について図面に基づいて説明する。なお、従来技術と同等であるシステム各部の部材は同じ符号で表して詳細説明は省略し、専らメイン・マイクロコンピュータを主とするサブ基板側への電源供給の制御フローについて詳述する。

図１は本発明に係るディスク記録媒体駆動装置の電源供給システムのブロック構成図である。図２は本発明に係るディスク記録媒体駆動装置の電源供給システムにおける各部の電圧波形のタイミングチャートである。図３は本発明に係るディスク記録媒体駆動装置の電源供給システムのメイン・マイクロコンピュータによる制御フローチャートである。

図１において、ディスク記録媒体駆動装置の電源供給システム１０は、サブ基板５側にディスク記録媒体駆動装置４としてのＣＤ／ＤＶＤプレーヤーやＨＤＤと、前記ディスク記録媒体駆動装置４を制御するサブ・マイクロコンピュータ６と、前記サブ・マイクロコンピュータ６と前記ディスク記録媒体駆動装置４に直流電源Ｖｃｃを供給するＤＣ−ＤＣコンバータ回路７と、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路７の出力と並列に接続された電源バックアップ用の大容量のコンデンサＣ（１．５Ｆ程度）と、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路７から前記ディスク記録媒体駆動装置４と前記サブ・マイクロコンピュータ６への電源供給をオン・オフするスイッチ回路９（ＭＯＳトランジスタを利用した電子スイッチ回路など）と、を搭載しており、メイン基板１側に前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路７と前記スイッチ回路９の起動タイミングを制御信号ＯＮ１とＯＮ２で制御するメイン・マイクロコンピュータ２を備えたブロック構成となっており、特に、前記メイン・マイクロコンピュータ２は、前記サブ・マイクロコンピュータ６の電源オン時に供給される電源電圧Ｖ１と同レベルを出力する前記サブ・マイクロコンピュータ６の出力ポートＰ１からの通信信号Ｓをアナログ入力ポートＰ２に入力して前記サブ・マイクロコンピュータ６の電源電圧Ｖ１を検出する電源供給モニター手段と、図２のタイミングチャートに示されるように、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路７の起動開始から所定時間Ｔ１経過後に、前記スイッチ回路９をオンにして前記サブ・マイクロコンピュータ６の電源電圧Ｖ１を前記電源供給モニター手段で検出し（検出所要時間Ｔ２）、前記サブ・マイクロコンピュータ６の電源電圧Ｖ１が所定電圧Ｖref未満の場合は前記スイッチ回路９を一旦オフにし、一定時間Ｔ３経過後に再度前記スイッチ回路９をオンにして前記サブ・マイクロコンピュータ６の電源電圧Ｖ１を検出する処理を前記サブ・マイクロコンピュータ６に供給される電源電圧Ｖ１が所定電圧Ｖref以上になるまで繰り返す電源供給手段と、を備えることを特徴とする構成となっている。

なお、図１における符号５の破線枠で囲まれた部分はサブ基板上の電子回路であり、符号１の破線枠で囲まれた部分はメイン基板上の電子回路であり、両者はコネクタ３で接続されている。

上記構成から判るように、本方式では、前記サブ・マイクロコンピュータ６に供給される電源電圧Ｖ１と同等レベルの前記サブ・マイクロコンピュータ６から前記メイン・マイクロコンピュータ２への通信信号Ｓの電圧レベルを確認し、前記サブ・マイクロコンピュータ６が正常にオンしたかを確認するのであり、この手段のために、前記サブ・マイクロコンピュータ６の通信信号Ｓの出力ポートは電源オンした直後、Ｈｉｇｈレベル（供給される電源電圧と同レベル）を出力するポートに割り当て、前記メイン・マイクロコンピュータ２の通信信号Ｓの入力ポートはアナログ入力ポートと通常の入力ポートのいずれとしても機能するポートに割り当てることとする。これにより、サブ基板５側の電圧モニター用にマイクロコンピュータの専用ポートが不要となり、他の動作の通信信号の入力ポートと兼用できることになる。この作用効果として、電圧モニター対象がコネクタ３を介した別ユニットの場合、コネクタ３の信号数を増やさずに電圧モニターができる利点がある。

前記メイン・マイクロコンピュータ２の通信信号Ｓの入力ポートＰ２は、電源オン時にはアナログ入力ポートとして機能し、通信信号Ｓの電圧レベルＶ１をデジタル値に変換して電圧値を確認し、所定電圧Ｖref（動作可能電圧下限値或いは電源電圧Ｖｃｃの８０％程度の電圧とする。）以上であれば、通常の入力ポート動作に切り替え、通常動作を始める入力ポートである。

以下、メイン・マイクロコンピュータ２の電源供給のソフト制御について図３の処理フローを基に説明する。

先ず、前記メイン・マイクロコンピュータ２が、制御信号ＯＮ１をオン（Ｈｉｇｈ）にして前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路７を起動させる（ステップＳ１）。

前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路７の出力によって先に前記コンデンサＣが充電されはじめて徐々にその両端電圧Ｖ１（＝コンバータの出力電圧）は上昇する。ステップＳ１から前記メイン・マイクロコンピュータ２内蔵のクロックタイマーで刻んで所定時間Ｔ１（最適環境下でコンデンサＣの充電が速やかに行われる場合の最低充電所要時間に合わせた時間とし、例えば１〜２秒程度に設定する。）経過を待ち（ステップＳ２）、制御信号ＯＮ２をオン（Ｈｉｇｈ）にして前記スイッチ回路９をオンにする（スイッチを閉じる）（ステップＳ３）。

上記スイッチ回路９のオンによって前記サブ・マイクロコンピュータ６及びディスク記録媒体駆動装置４に電源供給が始まり、初めは前記コンデンサＣの両端電圧Ｖ１が印加される。そして直ちにサブ・マイクロコンピュータ６の通信信号Ｓの電圧Ｖ１を前記電源供給モニター手段で検出して（ステップＳ４）、電圧Ｖ１と比較基準となる所定電圧Ｖref（動作可能電圧下限値或いはＶｃｃの８０％程度の電圧とする。）とを比較し、Ｖ１≧Ｖrefか否かを判定する（ステップＳ５）。

判定結果がＹＥＳ（Ｖ１≒Ｖｃｃ）ならば電源バックアップ用の前記コンデンサＣは満充電に達していると判断して、以後電源供給を継続する。

一方、判定結果がＮＯ（Ｖ１＜Ｖref）ならば前記コンデンサＣは充電中であると判断して、制御信号ＯＮ２をオフして（Ｌｏｗにして）一旦スイッチ回路９をオフし、電源供給を停止する（ステップＳ６）。電源供給が停止されることにより、前記コンデンサＣの充電が再び行われることになる。この場合、更に一定時間Ｔ３（前記所定時間Ｔ１より短い１００ｍｓ程度）待ち（ステップＳ７）、前記ステップＳ３前に戻る。こうして図２のタイミングチャートに示されるように高温環境下で充電時間が長くなるような場合には、判定のステップＳ５でＶ１≧ＶrefになるまでステップＳ３からＳ７を繰り返すことになる（図２の例では３回）が、常温環境下で前記コンデンサＣの充電が速やかに行われる場合には、１回で判定をクリアするので、安全で迅速な前記ディスク記録媒体駆動装置４の正常電圧（Ｖｃｃ電源電圧）での起動が実現することになる。

なお、以上のステップＳ４とＳ５及びＳ６を合わせた所要時間Ｔ２は１ｍｓ程度の僅かの時間であり、この間の瞬間的な電源供給によりＨＤＤなどの前記ディスク記録媒体駆動装置４が誤動作を起こす恐れはない。また、判定は１回に限らず、数回に亘って行い正確を期すのが好ましい。

本発明に係るディスク記録媒体駆動装置の電源供給システムのブロック構成図である。 本発明に係るディスク記録媒体駆動装置の電源供給システムにおける各部の電圧波形のタイミングチャートである。 本発明に係るディスク記録媒体駆動装置の電源供給システムのメイン・マイクロコンピュータによる制御フローチャートである。 従来のディスク記録媒体駆動装置の電源供給システムのブロック構成図である。 従来のディスク記録媒体駆動装置の電源供給システムの主要部の電圧波形のタイミングチャートである。

符号の説明

１ メイン基板
２ メイン・マイクロコンピュータ
３ コネクタ
４ ディスク記録媒体駆動装置
５ サブ基板
６ サブ・マイクロコンピュータ
７ ＤＣ−ＤＣコンバータ回路
９ スイッチ回路
１０ ディスク記録媒体駆動装置の電源供給システム
Ｃ コンデンサ（電源バックアップ用）
Ｓ 通信信号
ＯＮ１ ＤＣ−ＤＣコンバータ回路の制御信号
ＯＮ２ スイッチ回路の制御信号
Ｖ１ コンデンサＣの電圧（供給電源電圧）

Claims (1)

1. ディスク記録媒体駆動装置と、
   前記ディスク記録媒体駆動装置を制御するサブ・マイクロコンピュータと、
   前記サブ・マイクロコンピュータと前記ディスク記録媒体駆動装置に直流電源を供給するＤＣ−ＤＣコンバータ回路と、
   前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路の出力と並列に接続された電源バックアップ用のコンデンサと、
   前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路から前記ディスク記録媒体駆動装置と前記サブ・マイクロコンピュータへの電源供給をオン・オフするスイッチ回路と、
   前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路と前記スイッチ回路の起動タイミングを制御するメイン・マイクロコンピュータと、を備えるディスク記録媒体駆動装置の電源供給システムにおいて、
   前記メイン・マイクロコンピュータは、
   前記サブ・マイクロコンピュータの電源オン時に供給される電源電圧と同レベルを出力する前記サブ・マイクロコンピュータの出力ポートからの通信信号をアナログ入力ポートに入力して前記サブ・マイクロコンピュータの電源電圧を検出する電源供給モニター手段と、
   前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路の起動開始から所定時間経過後に、前記スイッチ回路をオンにして前記サブ・マイクロコンピュータの電源電圧を前記電源供給モニター手段で検出し、前記サブ・マイクロコンピュータの電源電圧が所定電圧未満の場合は前記スイッチ回路を一旦オフにし、一定時間経過後に再度前記スイッチ回路をオンにして前記サブ・マイクロコンピュータの電源電圧を検出する処理を前記サブ・マイクロコンピュータの電源電圧が所定電圧以上になるまで繰り返す電源供給手段と、
   を備えることを特徴とするディスク記録媒体駆動装置の電源供給システム。
   

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