JP4543946B2 - 起動回路 - Google Patents

Description

本発明は、電源回路を有する電子回路を起動させるための回路構成に関するもので、特にデジタル回路を瞬時に起動させるための高速起動回路の構成に関連する。

従来、アナログ電子回路は、電力を各回路に供給するための電源回路を備えており、この電源回路を起動させるためにキャパシタに電荷を一定量蓄え、起動電流を一定量供給することで、電源回路を起動し、各回路を起動させるように構成されてきた。再公表特許ＷＯ０２／００７３０２号公報には、キャパシタとトランジスタで構成した瞬時電圧供給手段により、所要期間だけ圧電振動子に所定レベルの起動促進用の電圧を印加し、圧電発信器を安定して起動させる技術が開示されている。
ＷＯ０２／００７３０２号公報

近年、人の接近や存在を検知し自動的に作動を開始する電気回路やシステムが開発されつつある。これらの電気回路やシステムは、人の接近や存在を検知するまでは、センサ回路以外の電源をオフ（スリープ状態）とし、人の接近や存在を検知後、起動することで、待機中の電力消費を抑制して、消費電力を出来る限り低減することができる。

より具体的な例示をすると、自動車のドアや住宅の玄関ドアにおいて、ＩＤコードを備えたキーを持つ人の接近を検知すると同時に、ドアハンドルやドアノブ付近の静電容量の変化を検知し、自動的にドアの施錠を開錠するシステムが普及しつつある。このシステムは、スマートエントリーシステムと称され、そのキーを持つ人は、ドアに近づき、ドアハンドルまたはドアノブに手を懸けることで、静電容量の変化が検出されてドアが開錠し、人が単にドアハンドルまたはドアノブを引くだけで施錠されていたドアを開くことができる。

一方で、このようなシステムにおいて、開錠するか否かを判断する回路は、起動後ドアハンドルまたはドアノブ付近の静電容量の変化を検出し、開錠用の信号を出力するといった比較的単純なシーケンスを行う回路であることから、小規模なデジタル回路としてデジタル化が進んでいる。また、このような回路は自動車用のスマートエントリーシステムとして、実用化が進んでおりＩＤキーを持つ人が近づいてから、瞬時に起動し、ドアハンドル付近の静電容量の変化を検知し、手がドアハンドルに懸けられたかどうかを判断し、自動的にドアの施錠を開錠必要がある。これは、雨降り時などに、ＩＤキーを持った人が走って車に近づき、ドアハンドルを操作したときにも、瞬時にスマートキーシステムが起動、作動しドアのロックを解除しなければならないからである。

従って、特許文献１に開示される瞬時電圧供給手段は、キャパシタを用いたものであるため、キャパシタに電荷が不足していれば、起動までに充電時間がかかってしまうのと同時に、キャパシタで電力を消費してしまうので、この起動回路をスマートエントリーシステムの起動回路として使用するのは、起動時間の増加と電力消費の増加を招いてしまう。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、回路の起動において、瞬時に起動でき、かつ電力消費を低減できる高速起動回路を提供することを、その技術的課題とする。

上記技術的課題を解決するために講じた請求項１の発明は、入力信号の変化を検出し起動デジタル信号を出力する起動検出回路と、前記起動デジタル信号が入力し判定デジタル信号を出力するデジタルＯＲ回路と、前記判定デジタル信号が入力し起動する電源回路と、前記電源回路からの電力により作動するデジタル制御回路と、から構成される起動回路であって、前記デジタル制御回路は、前記電源回路の作動を継続させるための保持信号を前記デジタルＯＲ回路に入力するとともに、前記起動検出回路をリセットするためのリセット信号を前記起動検出回路に入力するようにしたことである。

請求項１の発明に加え、上記技術的課題を解決するために講じた請求項２の発明は、前記起動検出回路は、ディレイフリップフロップ回路としたことである。

上記技術的課題を解決するために講じた請求項３の発明は、入力の変化を検出し起動デジタル信号を出力する起動検出回路と、前記起動デジタル信号が入力し判定デジタル信号を出力するデジタルＯＲ回路と、前記判定デジタル信号が入力し起動する特定回路用電源回路と、前記特定回路用電源回路からの電力により作動するデジタル制御回路および発振回路と、から構成される起動回路であって、前記発振回路は、前記デジタル制御回路にクロック信号を供給し、前記デジタル制御回路は、前記電源回路の作動を継続させるための保持信号を前記デジタルＯＲ回路に入力するとともに、前記起動検出回路をリセットするためのリセット信号を前記起動検出回路に入力するようにしたことである。

請求項３の発明に加え、上記技術的課題を解決するために講じた請求項４の発明は、前記起動検出回路は、ディレイフリップフロップ回路としたことである。

請求項１の発明によれば、制御回路をデジタル化し、入力信号の変化に基づいてデジタル信号出力する起動検出回路を設け、デジタル信号により電源回路を起動できるようにしたことで、入力信号を検出した後、デジタル信号処理で電源回路の起動が行われ電源供給が開始されるため、回路全体の起動までの時間が可及的に短縮される。同時に、電源回路の起動にキャパシタを用いていないので電力消費が低減される。さらに、起動検出回路に自己リセット機能がない場合でも、デジタル制御回路からのリセット信号により確実にリセットされ、次回の起動入力信号に対して起動検出に備えることが出来る。また、デジタル制御回路は、電源回路の作動を継続させるための保持信号を出力することが出来るようにしたため、デジタル制御回路が保持信号を出力することを中止することで、確実に回路の電源を投下させることが可能となる。

請求項２の発明によれば、ディレイフリップフロップ回路により入力信号の変化を検出して、デジタル信号を出力することが出来る。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、電源回路を特定回路用電源回路とし、特定回路用電源回路からの電力の供給によりデジタル制御回路と発振回路を起動できるようにしたものである。この構成によれば、起動入力信号が検出された後、瞬時にデジタル回路と発振回路が起動する。また発振回路は、デジタル制御回路に対してクロック信号の供給を開始するため、瞬時にデジタル制御回路の安定した作動が可能となる。

請求項４の発明によれば、ディレイフリップフロップ回路により入力信号の変化を検出して、デジタル信号を出力することが出来る。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づいて説明する。図１は、本発明における高速起動回路の実施例１を示す回路構成図である。まず、回路の構成と信号の入出力について説明する。起動検出回路１０はＤＦＦ（ディレイフリップフロップ回路）であり、所定の閾値以上の立ち上がりをする入力信号の変化を検出し、Ｈレベルの信号を出力し続ける。このＨレベルの信号は、起動デジタル信号Ｓ２としてデジタルＯＲ回路２０に入力する。デジタルＯＲ回路２０は、入力端子を２つ有しており、２つの端子の状態をもとに判定デジタル信号Ｓ４を出力する。電源回路４０に判定デジタル信号Ｓ４としてＨレベルの信号が入力すると、電源回路４０は出力の電力として電圧Ｖ１、Ｖ２の発生を開始する。電圧Ｖ１は、例えば、ＴＴＬ信号の電源として５Ｖが設定され、電圧Ｖ１がデジタル制御回路３０に入力する。デジタル制御回路３０は、一定のシーケンスを実行する回路であり、デジタルＩＣとして構成される。電圧Ｖ１の入力により、デジタル制御回路３０は、内部シーケンスの出力として、デジタルＯＲ回路２０に保持信号Ｓ４としてＨレベルの信号を出力し続け、起動検出回路１０にリセット信号ＳＲとして１パルスのパルス信号を出力する。電圧Ｖ２は、各回路５０へと入力され、各回路が起動しシステム全体（回路全体）が作動を開始する。

次に、デジタル制御回路３０の作動について説明する。デジタル制御回路３０は、電圧Ｖ１の入力により起動し保持信号Ｓ３として、Ｈレベルの信号をデジタルＯＲ回路２０に出力し続ける。これにより、保持信号Ｓ３がＨレベルの間は、デジタルＯＲ回路２０の出力である判定デジタル信号Ｓ４はＨレベルであり、電源回路４０は電力を供給し続けることになり、システム全体（回路全体）が作動することになる。

また、デジタル制御回路３０は、起動検出回路１０に対してリセット信号１０を出力する。これは、起動検出回路１０には自己リセット機能がなく、入力信号１０の電圧の上昇を検出したのちは、Ｈレベルを保持し続けてしまうため、外部からリセットをかける目的である。これにより、次回の入力信号に対して、瞬時に検出準備をすることができ、１度入力信号の立ち上がりを検出できなかったとしても、何回も検出を繰り返すことができる。一方で、起動検出回路１０にリセットをかけると出力の起動デジタル信号Ｓ２はＬＯＷレベルになってしまうが、先述した保持信号Ｓ３の働きにより、デジタルＯＲ回路２０の出力Ｓ４はＨレベルとなる。

以上からわかるように、デジタル制御回路３０は、一度起動すると、自己が出力する保持信号Ｓ３により、電源回路４０を作動させ続けるとともに、保持信号Ｓ３をＬＯＷレベルとすることで、回路全体の電源をオフ（スリープ状態）とすることができる。また、起動検出回路１０の出力以降の信号処理は、デジタル処理によりデジタル制御装置３０までが起動するため、キャパシタなどの蓄電素子を用いたアナログ式起動回路に比べて格段に起動までの時間を短縮して約１０ｍｓｅｃでの起動が可能となる。

次に、本発明の起動回路をスマートキーシステムの一部に適用した場合の具体例について説明する。車両に搭載されたスマートキーシステムは、一定時間の間隔をおいて、ＩＤコード認識のための電波を出すＩＤコード認識装置を備えている。人が有するスマートキーは、この電波を受信するとＩＤコードを電波として返信する。ＩＤコードの返信により、ＩＤコード認識装置はＩＤコードを照合し、ＩＤコードの一致を確認し起動検出回路１０に、基準電圧から電圧を増加させた信号を出力する。この出力信号により、本発明の起動回路のデジタル制御回路３０は、先述した起動原理で作動する。起動後、デジタル制御回路３０は車両のドアハンドルに人の手が懸けられたかどうかを、ドアハンドル付近の静電容量変化を検出するシーケンスを実行する。デジタル制御回路３０は、人の手がドアハンドルに懸けられたことを検出すると、車両のキーロック装置に信号を出力し、ドアのロックを解除する。このようにして、ＩＤコードを持つ人は、車両に近づきドアハンドルを操作するだけで、ロック解除の動作をすることなく、ドアを開けることができる。

図２は、本発明による高速起動回路の第２実施例をしめす回路構成図である。

第１実施例とは、電源回路４０が特定回路用電源の発振器制御用電源回路１４０であり、この発振器制御用電源回路１４０の電力ＶＣＬの供給先が発振回路１５０であることが異なる。また、発振回路１５０が生成するクロック信号ＣＬは、デジタル制御回路３０に供給される。第１実施例とは、構成が同一の部分についてはその説明を省略する。発振器制御用電源回路１４０は、Ｈレベルの判定デジタル信号Ｓ４の入力により、発信回路１５０への電圧ＶＣＬを開始する。電圧ＶＣＬの入力により発振回路１５０は、動作クロック信号ＣＬを生成してデジタル制御回路３０に供給する。クロック信号１５０により、デジタル制御回路はクロック動作可能となる。この構成によれば、瞬時のデジタル制御回路３０のクロック動作が可能となり安定した性能を発揮することができる。

また、電源回路として、発振回路１５０としたことで、特定の回路を瞬時に動作させるとともに、電源をオフ（スリープ状態）とすることができて、システム全体のうち一部の回路を高速起動、スリープ状態とすることができる。

本発明の実施例の説明において、車両のスマートキーシステムを例として説明したが、これに限定する意図はなく、携帯電話などのバッテリーで作動する携帯端末などにも、本発明は適用可能であり、高速起動できるとともに一定の回路をスリープ状態とし、電力の消費を抑制することができる。

本発明の第１の実施形態における、起動回路の回路構成図である。 本発明の第２の実施形態における、起動回路の回路構成図である。

符号の説明

１０ 起動検出回路
２０ デジタルＯＲ回路
３０ デジタル制御回路
４０ 電源回路
５０ 各回路
１４０ 判断回路
１５０ 発振回路
Ｓ１ 入力信号
Ｓ２ 起動デジタル信号
Ｓ３ 保持信号
Ｓ４ 判定デジタル信号
Ｖ１ 電圧

Claims (4)

1. 入力信号の変化を検出し起動デジタル信号を出力する起動検出回路と、
   前記起動デジタル信号が入力し判定デジタル信号を出力するデジタルＯＲ回路と、
   前記判定デジタル信号が入力し起動する電源回路と、
   前記電源回路からの電力により作動するデジタル制御回路と、
   から構成される起動回路であって、
   前記デジタル制御回路は、前記電源回路の作動を継続させるための保持信号を前記デジタルＯＲ回路に入力するとともに、前記起動検出回路をリセットするためのリセット信号を前記起動検出回路に入力することを特徴とする起動回路。
2. 前記起動検出回路は、ディレイフリップフロップ回路であることを特徴とする請求項１に記載の起動回路。
3. 入力の変化を検出し起動デジタル信号を出力する起動検出回路と、
   前記起動デジタル信号が入力し判定デジタル信号を出力するデジタルＯＲ回路と、
   前記判定デジタル信号が入力し起動する特定回路用電源回路と、
   前記特定回路用電源回路からの電力により作動するデジタル制御回路および発振回路と、
   から構成される起動回路であって、
   前記発振回路は、前記デジタル制御回路にクロック信号を供給し、
   前記デジタル制御回路は、前記電源回路の作動を継続させるための保持信号を前記デジタルＯＲ回路に入力するとともに、前記起動検出回路をリセットするためのリセット信号を前記起動検出回路に入力することを特徴とする起動回路。
4. 前記起動検出回路は、ディレイフリップフロップ回路であることを特徴とする請求項３に記載の起動回路。

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