JP4851203B2

JP4851203B2 - 電源選択検出回路、及び電源制御方法

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Publication number: JP4851203B2
Application number: JP2006048547A
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Inventors: 泰栄西形
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Description

本発明は、携帯機器の電源回路に関し、特に供給電源を選択及び検出する回路に関する。

近年、情報機器は小型化が進み、携帯性の優れたモバイルコンピュータや、デジタルカメラ、記憶装置等が開発され、相互接続による情報交換が可能となってきた。これら携帯機器は、携帯性を損なわないように本体を小さく抑えているため、ＡＣアダプタやＵＳＢ（Universal Serial Bus）に代表される電源供給可能なインターフェースコネクタを通じて、電源が供給されている。

このような電源供給時では、インターフェースコネクタを介して接続されるホストコンピュータ等の電池の消耗を低減するため、ＡＣアダプタ等電源のみを供給する専用の電源供給源からの電源供給があれば優先的に供給する等の工夫が設けられている。例えば、携帯機器と電源供給源との間には、電源を検出し選択する回路が設けられている。以下に、従来の電源検出選択回路の例を示す。

図５は、従来の電源選択検出回路５００の構成図である。この電源選択検出回路５００では、電源５１１又は電源５２１から供給される電圧が、主電源５０２を介して負荷５０１へ供給される。電源選択検出回路５００は、電源５１１と主電源５０２との間に形成される電源検出回路５１０と電源５２１と主電源５０２との間に形成される電源検出回路５２０を有している。電源検出回路５１０は、ショットキーダイオード５１２、電圧比較器５１３、及び二つの抵抗５１４、５１５を有している。電源検出回路５２０は、ショットキーダイオード５２２、電圧比較器５２３、及び二つの抵抗５２４、５２５を有している。

ショットキーダイオード５１２のアノード側は電源５１１、カソード側は主電源５０２と接続される。電圧比較器５１３は、電源５１１の電圧を検出することで、電源５１１の有無を検出する。電圧比較器５１３には、基準電源の基準電圧Ｖａ１、及び電源５１１を抵抗分圧する抵抗５１４と抵抗５１５の接続点の電圧Ｖａ２が入力される。ショットキーダイオード５２２のアノード側は電源５２１、カソード側は主電源５０２と接続される。電圧比較器５２３は、電源５２１の有無を検出する。電圧比較器５２３の入力端子は基準電源の基準電圧Ｖｂ１、他方入力端子は電源５２１を抵抗分圧する抵抗５２４と抵抗５２５の接続点の電圧Ｖｂ２が入力される。

本例において、電源５１１は例えばＡＣアダプタであり、電源５２１は例えばＵＳＢコネクタを対象とする。従って、ＡＣアダプタから電源の供給を受けている場合には、インターフェイスからの電源供給を遮断する工夫等がなされている。ＡＣアダプタの供給電圧がＵＳＢコネクタからの供給電圧より大きい場合、即ち電源５１１が電源５２１より大きい場合の電源選択検出回路５００の動作について説明する。電圧比較器５１３は、基準電圧Ｖａ１と抵抗５１４と抵抗５１５の接続点の電圧Ｖａ２を比較することによって、電源５１１が供給されていることを検出する。一方、電圧比較器５２３は、基準電圧Ｖｂ１と抵抗５２４と抵抗５２５の接続点の電圧Ｖｂ２を比較することによって、電源５２１の有無を検出するが、電源５２１が電源５１１よりも低い電圧である場合、電源５１１からの電圧が優先的に供給される。

また、ＡＣアダプタの電源電圧のみが接続された場合、即ち電源５１１のみが接続された場合の電源選択検出回路５００の動作について説明する。電圧比較器５１３は、基準電圧Ｖａ１と抵抗５１４と抵抗５１５の接続点の電圧Ｖａ２を比較することによって、電源５１１が供給されていることを検出する。一方、ショットキーダイオード５２２には、主電源５０２からの逆方向リーク電流Ｉｒが流れる。ダイオードは理想的には一方向のみに電流を流す素子であるが、実際には若干電流が逆流する。従って、抵抗５２４と抵抗５２５の接続点に電圧Ｖｂ２が発生する。接続点の電圧Ｖｂ２方が基準電圧Ｖｂ１よりも低くなければ、電圧比較器５２３が電源５２１に電源が供給されていると誤検出するため、抵抗５２４及び抵抗５２５の値を低く設定する必要がある。

また、電源検出選択回路の別の例が、特許文献１に開示されている。図６は、特許文献１に係る電源検出選択回路の構成図である。図６では、ＵＳＢ等のインターフェースから電源の供給を受ける電源供給線１と、ＡＣアダプタから電源の供給を受ける電源供給線２とが設けられている。ここでも、ＡＣアダプタから電源の供給を受けている場合には、インターフェイスからの電源供給を遮断する工夫がなされている。即ち、電源供給線２の電位が上がると、ツェナーダイオード１０を介して、グランドへ電流が流れる。従って、抵抗１２によるＩＲドロップにより、トランジスタ１７のベース電圧が上昇し、トランジスタ１７がオンする。従って、トランジスタ１８のベース電圧が低下し、トランジスタ１８のオフに伴い、トランジスタ２０もオフする。その結果、インターフェイスからの電源供給が遮断される。
特開２０００−２８４８６５号公報

しかしながら、発明者はこれら従来技術に以下の課題があることを見出した。図５では、電源５１１からの供給電圧が電源５２１からの供給電圧より大きい場合、電圧比較器５２３に接続される抵抗５２４及び抵抗５２５に電流が流れる。即ち、主電源５０２と接続しない電源５２１に係る電源検出回路５２０で、電流が消費されるという問題が生じる。抵抗５２４及び抵抗５２５の抵抗値を大きくすれば、この電流を小さくすることができるが、その場合、別の問題が発生する。例えば、電源５１１のみから電圧が供給された場合、ショットキーダイオード５２２には主電源５０２からの逆方向リーク電流Ｉｒが生じ、抵抗５２４と抵抗５２５の接続点に電圧Ｖｂ２が発生する。接続点の電圧Ｖｂ２が基準電圧Ｖｂ１より低くなければ、電圧比較器５２３が電源５２１に電源が供給されていると誤検出する可能性がある。従って、（１）式となるように、抵抗５２５の値を設定する必要があり、抵抗５２５の抵抗値を高くすることができなくなる。即ち、電源５１１から主電源５０２に電源供給されている時、電源検出回路５２０で消費される電流を小さくすることができないという問題が生じる。その場合、スタンバイ中の回路における電力消費量が多くなるだけでなく、電源５２１がＵＳＢコネクタである場合、ＵＳＢコネクタのサスペンドモード中における電流制限量Ｉｍａｘを満足することができなくなる場合がある。

抵抗５２５の抵抗値をＲｂ２、ショットキーダイオードの逆方向リーク電流をＩｒ、電圧比較器５２３の基準電圧値をＶｂ１とする。
Ｒｂ２×Ｉｒ＜Ｖｂ１・・・・・（１）

また、図６の構成においても同様のことが生じる。即ち、ＡＣアダプタが接続されている間、抵抗１１及び抵抗１２を介して電流が流れ続けるため、電圧検出部５において消費電力が生じる。抵抗１１及び抵抗１２の抵抗値を大きくすれば、この電流を小さくすることができるが、その場合、別の問題が発生する。電源供給線１と２との間には、電流の逆流を防止するために、ダイオード８及びダイオード９が設けられている。ダイオードは、理想的には、一方向のみに電流を流す素子であるが、実際には、若干電流が逆流する。ここで、電源供給線１に電源が供給され、ダイオード９を逆流する電流が発生すると、この電流は、抵抗１１及び抵抗１２を介してグランドに流れる。すると、電源供給線２には電源が供給されていないにもかかわらず、抵抗１２のＩＲドロップにより、トランジスタ１７のベース電圧が上昇する。その結果、トランジスタ１８のオフに伴い、トランジスタ２０もオフし、電源供給線２からの電源供給が遮断されることとなる。それを防ぐために、抵抗１２の抵抗値を十分大きくすることができなく、その結果、電源検出選択回路において消費される電流を小さくすることができないという問題が生じる。

本発明は、複数の外部電源から一つの主電源が選択される電源回路において、前記複数の外部電源に対して、一端が外部電源と接続され、他端が主電源と接続される抵抗性素子と、前記外部電源の電圧を入力とし、該外部電源の電圧を検出する第１の電圧検出回路を備え、少なくとも一つの外部電源に対して、前記抵抗性素子の前記一端と前記他端との間の電圧を検出する第２の電圧検出回路と、前記外部電源とグランドとの間に接続され、前記第２の電圧検出回路の出力に応じて、前記外部電源と前記グランド間の接続を短絡及び開放するスイッチと、を備えた電源選択検出回路である。このような構成により、第１の電圧検出回路による外部電源電圧の誤検出を防止することができる。

以上のような構成により、外部電源電圧を抵抗分圧する分圧抵抗の抵抗値を高くすることができるため、電流消費量を低減させた電源選択検出回路を提供することができる。

発明の実施の形態１．
以下に、本発明の好ましい実施の形態を説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略されている。

図面を参照し、本発明の実施の形態１について説明する。本実施形態は、本発明に係る電源選択検出回路を、例えば携帯機器のハードディスクドライブやマイコンの駆動回路を負荷とし、ＬＳＩ（大規模集積回路：Large Scale Integration）等の半導体素子に形成された回路として例を示すものである。図１は、実施の形態１に係る電源選択検出回路の構成図を示したものである。

図１に示すように、電源選択検出回路１００では、電源１１１又は電源１２１から供給される電圧が、主電源１０２を介して負荷１０１へ供給される。電源選択検出回路１００は、電源１１１と主電源１０２との間に形成される電源検出回路１１０と電源１２１と主電源１０２との間に形成される電源検出回路１２０を有している。電源検出回路１１０は、ショットキーダイオード１１２、電圧比較器１１３、二つの抵抗１１４、１１５を有している。電源検出回路１１０は、電圧検出回路１１９を備え、電圧検出回路１１９は、電圧比較器１１３、二つの抵抗１１４、１１５を有している。

電源検出回路１２０は、ショットキーダイオード１２２、二つの電圧比較器１２３、１２６、三つの抵抗１２４、１２５、１２８、及びスイッチ１２７を有している。電源検出回路１２０は、電圧検出回路１２９を備え、電圧検出回路１２９は、電圧比較器１２３、二つの抵抗１２４、１２５を有している。

電源選択検出回路１００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ、ＬＤＯ（Low Drop Out Regulator）、及びバッテリーチャージャー等の負荷１０１を介して、ハードディスクドライブやマイコン等の外部負荷１０３に電源を供給する。負荷１０１への供給電源は、電源１１１及び電源１２１に限らず、更に複数形成されることも可能である。また、ショットキーダイオード１１２、１２２を除いた電源選択検出回路１００は、負荷１０１を形成する電気回路と共に、ＬＳＩ等の半導体素子１０４に集約して形成されることが可能である。なお、抵抗１１４、１１５、及び抵抗１２４、１２５は、半導体素子１０４の外部に外付けすることも可能である。

ショットキーダイオード１１２のアノード側は電源１１１、カソード側は主電源１０２と接続される。電圧比較器１１３は、電源１１１の電圧を検出することで、電源１１１の有無を検出する。電圧比較器１１３には、基準電源の基準電圧Ｖａ１、及び電源１１１を抵抗分圧する抵抗１１４と抵抗１１５の接続点の電圧Ｖａ２が入力される。抵抗１１４の他方端は電源１１１と接続され、抵抗１１５の他方端は接地される。

ショットキーダイオード１２２のアノード側は電源１２１、カソード側は主電源１０２と接続される。電圧比較器１２６の入力端子は、ショットキーダイオード１２２のアノード側にある電源１２１とカソード側にある主電源１０２と接続され、電源１２１と主電源１０２の電圧差を比較する。電圧比較器１２６の出力端子は、スイッチ１２７と接続する。スイッチ１２７の一方端は電源１２１と接続し、他方端は抵抗１２８を介して接地される。なお、抵抗１２８は、スイッチ１２７と電源１２１との間に形成されていてもよい。電圧比較器１２３は、電源１２１の電圧を検出することで、電源１２１の有無を検出する。電圧比較器１２３には、基準電源の基準電圧Ｖｂ１、及び電源１２１を抵抗分圧する抵抗１２４と１２５の接続点の電圧Ｖｂ２が入力される。抵抗１２４の他方端は電源１２１と接続され、抵抗１２５の他方端は接地される。

スイッチ１２７は、ショットキーダイオード１２２のアノード側の電圧とカソード側の電圧を電圧比較器１２６にて比較し、その結果に基づく出力に応じて短絡及び開放される。即ち、電源１２１の電位が主電源１０２より低い場合（電源１２１の非挿入時も含める）、スイッチ１２７は短絡する。また、電源１２１の電位が主電源１０２より高い場合、スイッチ１２７は開放する。

スイッチ１２７と接続する抵抗１２８は、電源１２１の分圧抵抗である抵抗１２４及び抵抗１２５に対し十分に小さい抵抗値を有している。即ち、抵抗１２８は、ショットキーダイオード逆方向リーク電流Ｉｒの対策用抵抗であり、例えば、逆方向リーク電流Ｉｒが１２０μＡ以下の場合、抵抗１２４の抵抗値Ｒｂ１が７５０ＫΩ±２０％、抵抗１２５の抵抗値Ｒｂ２が２５０ＫΩ±２０％、抵抗１２８の抵抗値Ｒｂ３が７．５ＫΩ±２０％であることが好ましい。

次に、図１を用いて電源選択検出回路１００の動作について説明する。本実施形態では、電源１１１は例えばＡＣアダプタであり、電源１２１は例えばＵＳＢコネクタを対象とする。始めに、ＡＣアダプタの供給電圧がＵＳＢコネクタからの供給電圧より大きい場合、即ち電源１１１が電源１２１より大きい場合における電源選択検出回路１００の動作について説明する。

電源１１１に電圧が供給されると、主電源１０２の電位はショットキーダイオード１１２のＰＮ接合により、電源１１１の電位からショットキーダイオード１１２のＶＦ（順方向降下電圧：Forward Voltage）分降下した電位（例えば０．２Ｖ程度）になる。電圧比較器１１３は、基準電圧Ｖａ１と接続点の電圧Ｖａ２を比較することによって、電源１１１に電源が供給されていることを検出する。

一方、電源検出回路１２０では、電源１１１より小さい電圧が電源１２１に供給されている。従って、電源１２１の電位は主電源１０２より低くなるため、電圧比較器１２６の出力に応じて、スイッチ１１７が短絡される。また、電圧比較器１２３は、基準電圧Ｖｂ１と接続点の電圧Ｖｂ２を比較することによって、電源１２１の有無を検出する。

次に、図１を用いて、ＡＣアダプタの電源電圧のみが接続された場合、即ち電源１１１のみが接続された場合における電源選択検出回路１００の動作について説明する。電源１１１に電圧が供給されると、主電源１０２の電位はショットキーダイオード１１２のＰＮ接合により、電源１１１の電位からショットキーダイオード１１２のＶＦ分降下した電位になる。電圧比較器１１３は、基準電圧Ｖａ１と接続点の電圧Ｖａ２を比較することによって、電源１１１に電源が供給されていることを検出する。

一方、電源検出回路１２０では、電源１２１に電圧が供給されていない。従って、電源１２１の電位は主電源１０２より低くなるため、電圧比較器１２６の出力に応じて、スイッチ１２７が短絡される。また、電圧比較器１２３は、基準電圧Ｖｂ１と接続点の電圧Ｖｂ２を比較することによって、電源１２１が無いことを検出する。

ここで、ショットキーダイオード１２２には、主電源１０２からの逆方向リーク電流Ｉｒが流れる。スイッチ１２７と接続する抵抗１２８は、抵抗１２４及び抵抗１２５に対し十分に小さい抵抗値を有している。従って、短絡しているスイッチ１２７を介して逆方向リーク電流Ｉｒは、抵抗１２８に流れ込む。その結果、逆方向リーク電流Ｉｒが抵抗１２４及び抵抗１２５の接続点に流れ込むことがない。即ち、接続点の電圧Ｖｂ２が基準電圧Ｖｂ１を超えないため、電圧比較器１２３の誤検出を防止することができる。

また、電源１１１が電源供給の専用回線であるＡＣアダプタであるような場合、電源１１１に電源が接続されていれば、優先的に電源１１１から主電源１０２に電源供給する回路を形成することが可能である。例えば、図２に示すように、電源選択検出回路１００には、ショットキーダイオード１２２のカソード側と主電源１０２との間に、トランジスタ２０３が接続される。トランジスタ２０３のゲート端子は、電源検出回路１１０の電圧比較器１１３の出力端子と接続している。従って、図２では、電圧比較器１１３の出力に応じて、トランジスタ２０３が開閉し、電源１１１に電源が接続されていれば、電源１１１からの電源が優先的に供給される構成となっている。トランジスタ２０３の極性はＮチャンネルでもＰチャンネルでも構わない。また、図２に示すように、ショットキーダイオード１２２のカソード側に、電流検知等に使用する抵抗２０２を設けることも可能である。抵抗２０２の一端はショットキーダイオード１２２のカソード側と、他方端はトランジスタ２０３と接続することが望ましい。

前記電圧比較器１２６は、ショットキーダイオード１２２のＰＮ接合によるＶＦ降下した電位差を利用して外部電源の有無を検出したが、図２に示した抵抗２０２の両端の電位差、或いはトランジスタ２０３端子間の電位差を利用することも可能である。また、ショットキーダイオード１２２と抵抗２０２間の電位差や、抵抗２０２とトランジスタ２０３間の電位差、更には、ショットキーダイオード１２２とトランジスタ２０３との間の電位差を利用することも可能である。

以上のように、ショットキーダイオード１２２のアノード側及びカソード側の電位差に基づいて開閉するスイッチ１２７と抵抗１２８によって、抵抗１２４及び抵抗１２５へのショットキーダイオード１２２の逆方向リーク電流Ｉｒの流入を防ぐことができる。即ち、逆方向リーク電流Ｉｒが抵抗１２４及び抵抗１２５の接続点に流れ込むことがないため、電圧比較器１２３が電源１２１に電圧が供給されていると誤検出することがない。従って、抵抗１２４及び抵抗１２５の抵抗値を大きくすることができ、当該抵抗１２４及び抵抗１２５で消費する電流を減少させることができる。その結果、主電源１０２と接続しない電源１２１に係る電源検出回路１２０のスタンバイ中又はサスペンドモード中における電力消費量を減少させる効果がある。

また、電源１２１のスタンバイ中又はサスペンドモード中における電流値に制限がある場合、（２）式のように抵抗１２４及び抵抗１２５の抵抗値を設定することができる。即ち、抵抗１２４及び抵抗１２５の抵抗値を高くすることにより、電流制限量を満足させることができる。例えば、電源１２１がＵＳＢコネクタである場合、特に有効である。

抵抗１２４の抵抗値をＲｂ１、抵抗１２５の抵抗値をＲｂ２、電源１２１のスタンバイ中又はサスペンドモード中における電流制限量Ｉｍａｘ、電源１２１の供給電圧をＶとする。
Ｖ／Ｉｍａｘ≦（Ｒｂ１＋Ｒｂ２）・・・・・（２）

ＵＳＢコネクタの規格上、供給電圧Ｖが４．３〜５．４Ｖ、電流制限量Ｉｍａｘが５００μＡである場合、（２）式より、Ｒｂ１＋Ｒｂ２は８．６ＫΩ〜１０．８ＫΩ以上となることが望ましい。但し、ＵＳＢコネクタがサスペンドモード中に電圧供給する回路は電源選択検出回路のみに限らない。従って、Ｒｂ１＋Ｒｂ２は、望ましくは４３ＫΩ〜５４ＫΩ以上（Ｉｍａｘは１００μＡ以下）、更に望ましくは１ＭΩ以上（Ｉｍａｘは４．３μＡ〜５．４μＡ以下）であることが好ましい。

発明の実施の形態２．
次に、図面を参照し、本発明の実施の形態２について説明する。本発明に係る電源選択検出回路を、例えば携帯機器のハードディスクドライブやマイコンの駆動回路を負荷とし、例えばＬＳＩ等の半導体素子に形成された回路として例を示すものであることは、実施の形態１と同様である。図３は、実施の形態２に係る電源選択検出回路の構成図を示したものである。回路の構成要素や動作原理等、実施の形態１と同様のものは省略する。

図３に示すように、電源選択検出回路３００では、電源１１１又は電源１２１から供給される電圧が、主電源１０２を介して負荷１０１へ供給される。電源選択検出回路３００は、電源１１１と主電源１０２との間に形成される電源検出回路３１０と電源１２１と主電源１０２との間に形成される電源検出回路１２０を有している。電源検出回路３１０は、電圧比較器３１６、抵抗３１８、及びスイッチ３１７を有している。その他の構成については、実施の形態１に係る電源選択検出回路１００と同様である。

電源選択検出回路３００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ、ＬＤＯ、及びバッテリーチャージャー等の負荷１０１を介して、ハードディスクドライブやマイコン等の外部負荷１０３に電源を供給する。負荷１０１への供給電源は、電源１１１及び電源１２１に限らず、更に複数形成されることも可能であることは、実施の形態１と同様である。更に、ショットキーダイオード１１２、１２２を除いた電源選択検出回路３００は、負荷１０１を形成する電気回路と共に、ＬＳＩ等の半導体素子に形成でき、抵抗１１４、１１５、及び抵抗１２４、１２５は、半導体素子の外部に外付けできることも実施の形態１と同様である。

ショットキーダイオード１１２のアノード側は電源１１１、カソード側は主電源１０２と接続される。電圧比較器３１６の入力端子は、ショットキーダイオード１１２のアノード側にある電源１１１、他方入力端子はカソード側にある主電源１０２に接続され、電源１１１と主電源１０２の電圧差を比較する。電圧比較器３１６の出力端子は、スイッチ３１７と接続する。スイッチ３１７の一方端は電源１１１と接続し、他方端は、抵抗３１８を介して接地される。抵抗３１８は、スイッチ３１７と電源１１１との間に形成されていてもよい。電圧比較器１１３は、電源１１１の電圧を検出することで、電源１１１の有無を検出する。電圧比較器１１３には、基準電源の基準電圧Ｖａ１、及び電源１１１を抵抗分圧する抵抗１１４と抵抗１１５の接続点の電圧Ｖａ２が入力される。抵抗１１４の他方端は電源１１１と接続され、抵抗１１５の他方端は接地される。

スイッチ３１７は、ショットキーダイオード１１２のアノード側の電圧とカソード側の電圧を電圧比較器３１６にて比較し、その結果に基づく出力に応じて短絡及び開放される。即ち、電源１１１の電位が主電源１０２より低い場合（電源１１１の非挿入時も含める）、スイッチ３１７は短絡する。また、電源１１１の電位が主電源１０２より高い場合、スイッチ３１７は開放する。スイッチ１２７の挙動については、実施の形態１と同様である。

スイッチ３１７と接続する抵抗３１８は、電源１１１の分圧抵抗である抵抗１１４及び抵抗１１５に対し十分に小さい抵抗値を有している。即ち、抵抗３１８は、ショットキーダイオード逆方向リーク電流Ｉｒの対策用抵抗であり、例えば、逆方向リーク電流Ｉｒが１２０μＡ以下である場合、抵抗１１４の抵抗値Ｒａ１が７５０ＫΩ±２０％、抵抗１１５の抵抗値Ｒａ２が２５０ＫΩ±２０％、抵抗３１８の抵抗値Ｒａ３が７．５ＫΩ±２０％であることが好ましい。

次に、図３を用いて電源選択検出回路３００の動作について説明する。本実施形態では、電源１１１は、例えばＡＣアダプタであり、電源１２１は、例えばＵＳＢコネクタを対象とする。始めに、ＡＣアダプタの供給電圧がＵＳＢコネクタからの供給電圧より大きい場合、即ち電源１１１が電源１２１より大きい場合における電源選択検出回路３００の動作について説明する。

電源１１１に電圧が供給されると、電源検出回路３１０では、主電源１０２の電位はショットキーダイオード１１２のＰＮ接合により、電源１１１の電位からショットキーダイオード１１２のＶＦ分降下した電位になる。従って、電源１１１の電位が主電源１０２より高くなるため、電圧比較器３１６の出力に応じて、スイッチ３１７が開放される。また、電圧比較器１１３は、基準電圧Ｖａ１と接続点の電圧Ｖａ２を比較することによって、電源１１１に電源が供給されていることを検出する。

一方、電源検出回路１２０では、電源１１１より小さい電圧が電源１２１に供給されている。ここで、電源１２１の電位は主電源１０２より低くなるため、電圧比較器１２６の出力に応じて、スイッチ１２７が短絡される。また、電圧比較器１２３は、基準電圧Ｖｂ１と接続点の電圧Ｖｂ２を比較することによって、電源１２１の有無を検出する。

次に、図３を用いて、ＡＣアダプタの電源電圧のみが接続された場合、即ち電源１１１のみが接続された場合における電源選択検出回路３００の動作について説明する。電源１１１に電圧が供給されると、電源検出回路３１０では、主電源１０２の電位はショットキーダイオード１１２のＰＮ接合により、電源１１１の電位からショットキーダイオード１１２のＶＦ分降下した電位になる。従って、電源１１１の電位が主電源１０２より高くなるため、電圧比較器３１６の出力に応じて、スイッチ３１７が開放される。また、電圧比較器１１３は、基準電圧Ｖａ１と接続点の電圧Ｖａ２を比較することによって、電源１１１に電源が供給されていることを検出する。

また、図３に示す電源選択検出回路３００は、ショットキーダイオード１２２と主電源１０２との間に、図２に示したトランジスタ２０３（不図示）を設けることも可能である。その結果、電源１１１が電源供給の専用回線であるＡＣアダプタであるような場合、電源１１１に電源が接続されていれば、優先的に電源１１１から主電源１０２に電源供給する回路を形成することができることは実施の形態１と同様である。また、図２に示す抵抗２０２についても同様に、図３の回路に形成することができる。

前記電圧比較器１２６は、ショットキーダイオード１２２のＰＮ接合によるＶＦ降下した電位差を利用して外部電源の有無を検出したが、ショットキーダイオード１２２と主電源１０２との間に形成された抵抗（不図示）の両端の電位差、或いはトランジスタ（不図示）端子間の電位差を利用することも可能である。また、ショットキーダイオード１２２と抵抗間の電位差や、抵抗とトランジスタ間の電位差、更には、ショットキーダイオード１２２とトランジスタとの間の電位差を利用することも可能であることは実施の形態１と同様である。

以上のような構成により、実施の形態２についても、実施の形態１と同様の効果を得ることが可能となる。

更に、主電源１０２と接続する電源１１１に係る電源検出回路３１０においては、スイッチ３１７が開放状態であるため、電圧比較器３１６及び抵抗３１８に電流は流れない。従って、電源検出回路３１０に電圧比較器３１６、抵抗３１８、及びスイッチ３１７を形成することにより、電力消費量が従来より増加することはない。

発明の実施の形態３．
次に、図面を参照し、本発明の実施の形態３について説明する。本発明に係る電源選択検出回路を、例えば携帯機器のハードディスクドライブやマイコンの駆動回路を負荷とし、例えばＬＳＩ等の半導体素子に形成された回路として例を示すものであることは、実施の形態１と同様である。図４は、実施の形態３に係る電源選択検出回路の構成図を示したものである。回路の構成要素や動作原理等、実施の形態１と同様のものは省略する。

図４に示すように、電源選択検出回路４００では、電源４１１又は電源４２１から供給される電源が、主電源４０２を介して負荷４０１へ供給される。電源選択検出回路４００には、電源４１１と主電源４０２との間に形成される電源検出回路４１０と電源４２１と主電源４０２との間に形成される電源検出回路４２０が形成されている。電源検出回路４１０は、ショットキーダイオード４１２、二つの電圧比較器４１３、４１６、二つの抵抗４１４、４１５、及びスイッチ４１７を有している。電源検出回路４１０は、電圧検出回路４１９を備え、電圧検出回路４１９は、電圧比較器４１３、二つの抵抗４１４、４１５を有している。

電源検出回路４２０は、ショットキーダイオード４２２、二つの電圧比較器４２３、４２６、二つの抵抗４２４、４２５、及びスイッチ４２７を有している。電源検出回路４２０は、電圧検出回路４２９を備え、電圧検出回路４２９は、電圧比較器４２３、二つの抵抗４２４、４２５を有している。

電源選択検出回路４００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ、ＬＤＯ、及びバッテリーチャージャー等の負荷４０１を介して、ハードディスクドライブやマイコン等の外部負荷（不図示）に電源を供給することは実施の形態１と同様である。また、負荷４０１への供給電源は、電源４１１及び電源４２１に限らず、更に複数形成されることも可能である。更に、ショットキーダイオード４１２、４２２を除いた電源選択検出回路４００は、負荷４０１を形成する電気回路と共に、ＬＳＩ等の半導体素子に形成でき、抵抗４１４、４１５、及び抵抗４２４、４２５は、半導体素子の外部に外付けできることも実施の形態１と同様である。

ショットキーダイオード４１２のアノード側は電源４１１、カソード側は主電源４０２と接続される。電圧比較器４１３は、電源４１１の電圧を検出することで、電源４１１の有無を検出する。電圧比較器４１３には、基準電源の基準電圧Ｖａ１、及び電源４１１を抵抗分圧する抵抗４１４と抵抗４１５の接続点の電圧Ｖａ２が入力される。電圧比較器４１６の入力端子は、ショットキーダイオード４１２のアノード側にある電源４１１、他方入力端子はカソード側にある主電源４０２に接続され、電源４１１と主電源４０２の電圧差を比較する。電圧比較器４１６の出力端子は、スイッチ４１７と接続する。スイッチ４１７の一方端は電源４１１と接続し、他方端は、抵抗４１４と接続し、更に抵抗４１５を介して接地する。なお図示しないが、スイッチ４１７は、抵抗４１４と電圧比較器４１３の入力端子との間に形成することも可能である。

ショットキーダイオード４２２のアノード側は電源４２１、カソード側は主電源４０２と接続される。電圧比較器４２３は、電源４２１の電圧を検出することで、電源１２１の有無を検出する。電圧比較器４２３には、基準電源の基準電圧Ｖｂ１、及び電源４２１を抵抗分圧する抵抗４２４と抵抗４２５の接続点の電圧Ｖｂ２が入力される。電圧比較器４２６の入力端子は、ショットキーダイオード４２２のアノード側にある電源４２１、他方入力端子はカソード側にある主電源４０２に接続され、電源４２１と主電源４０２の電圧差を比較する。電圧比較器４２６の出力端子は、スイッチ４２７と接続する。スイッチ４２７の一方端は電源４２１と接続し、他方端は、抵抗４２４と接続し、更に抵抗４２５を介して接地する。なお図示しないが、スイッチ４２７は、抵抗４２４と電圧比較器４２３の入力端子との間に形成することも可能である。また、電圧比較器４２３の入力端子と抵抗４２５との間に形成することも可能であり、更に、抵抗４２５とグランドとの間にも形成可能である。

スイッチ４１７は、ショットキーダイオード４１２のアノード側の電圧とカソード側の電圧を電圧比較器４１６にて比較し、その結果に基づく出力に応じて短絡及び開放される。即ち、電源４１１の電位が主電源４０２より低い場合（電源４１１の非挿入時も含める）、スイッチ４１７は開放する。また、電源４１１の電位が主電源４０２より高い場合、スイッチ４１７は短絡する。

スイッチ４２７は、ショットキーダイオード４２２のアノード側の電圧とカソード側の電圧を電圧比較器４２６にて比較し、その結果に基づく出力に応じて短絡及び開放される。即ち、電源４２１の電位が主電源４０２より低い場合（電源４２１の非挿入時も含める）、スイッチ４２７は開放する。また、電源４２１の電位が主電源４０２より高い場合、スイッチ４２７は短絡する。

次に、図４を用いて電源選択検出回路４００の動作について説明する。本実施形態では、電源４１１は、例えばＡＣアダプタであり、電源４２１は、例えばＵＳＢコネクタを対象とする。始めに、ＡＣアダプタの供給電圧がＵＳＢコネクタからの供給電圧より大きい場合、即ち電源４１１が電源４２１より大きい場合における電源選択検出回路４００の動作について説明する。

電源４１１に電圧が供給されると、主電源４０２の電位はショットキーダイオード４１２のＰＮ接合により、電源４１１の電位からショットキーダイオード４１２のＶＦ分降下した電位になる。従って、電源４１１の電位が主電源４０２より高くなるため、電圧比較器４１６の出力に応じて、スイッチ４１７が短絡される。従って、電源４１１から抵抗４１４、４１５を介し、グランドに電流が流れる。従って、接続点の電圧Ｖａ２が基準電圧Ｖａ１より大きくなり、電圧比較器４１３による比較の結果、電源４１１に電源が供給されていることを検出する。

一方、電源検出回路４２０では、電源４１１より小さい電圧が電源４２１に供給されている。ここで、電源４２１の電位は主電源４０２より低くなるため、電圧比較器４２６の出力に応じて、スイッチ４２７が開放される。従って、接続点の電圧Ｖb２が上昇せず、グランドに固定されるため、電圧比較器４２３による比較の結果、電源４２１に電源が供給されていることを検出しない。なお、スイッチ４２７が電圧比較器４２３とグランドとの間に形成されている場合（不図示）、スイッチ４２７開放時は、接続点の電圧Ｖｂ２は電源電圧近くに固定される。従って、電圧比較器４２３の論理を逆にすることにより、電源４２１に電源が供給されていることを検出しないとすることも可能である。

次に、ＡＣアダプタの電源電圧のみが接続された場合、即ち電源４１１のみが接続された場合における電源選択検出回路４００の動作について説明する。電源４１１に電圧が供給されると、電源検出回路４１０では、主電源４０２の電位はショットキーダイオード４１２のＰＮ接合により、電源４１１の電位からショットキーダイオード４１２のＶＦ分降下した電位になる。従って、電源４１１の電位が主電源４０２より高くなるため、電圧比較器４１６の出力に応じて、スイッチ４１７が短絡される。従って、電源４１１から抵抗４１４、４１５を介しグランドに電流が流れる。従って、接続点の電圧Ｖａ２が基準電圧Ｖａ１より大きくなり、電圧比較器４１３による比較の結果、電源４１１に電源が供給されていることを検出する。

一方、電源検出回路４２０では、電源４２１に電圧が供給されていない。従って、電源４２１の電位は主電源４０２より低くなるため、電圧比較器４２６の出力に応じて、スイッチ４２７が開放される。従って、接続点の電圧Ｖb２が上昇せず、グランドに固定されるため、電圧比較器４２３による比較の結果、電源４２１に電源が供給されていることを検出しない。なお、スイッチ４２７が電圧比較器４２３とグランドとの間に形成されている場合（不図示）、スイッチ４２７開放時は、接続点の電圧Ｖｂ２は電源電圧近くに固定される。従って、電圧比較器４２３の論理を逆にすることにより、電源４２１に電源が供給されていることを検出しないとすることも可能である。

ここで、ショットキーダイオード４２２には、主電源４０２からの逆方向リーク電流Ｉｒが流れる。しかしながら、スイッチ４２７が開放されることにより、逆方向リーク電流Ｉｒが抵抗４２４及び抵抗４２５の接続点に流れ込むことがない。即ち、接続点の電圧Ｖｂ２が基準電圧Ｖｂ１を超えないため、電圧比較器４２３の誤検出を防止することができる。

また、図４に示す電源選択検出回路４００には、ショットキーダイオード４２２と主電源４０２との間に、図２に示したトランジスタ２０３及び抵抗２０２（不図示）を設けることも可能である。それにより、電圧比較器４２６は、ショットキーダイオード４２２のＰＮ接合によるＶＦ降下した電位差を利用して外部電源の有無を検出するだけでなく、抵抗の両端の電位差、或いはトランジスタの電位差を利用することも可能である。また、ショットキーダイオード４２２と抵抗間の電位差や、抵抗とトランジスタ間の電位差、更には、ショットキーダイオード４２２とトランジスタとの間の電位差を利用することも可能であることは実施の形態１と同様である。

以上のように、ショットキーダイオード４２２のアノード側及びカソード側の電位差に基づいて開閉するスイッチ４２７によって、抵抗４２４及び抵抗４２５へのショットキーダイオード４２２の逆方向リーク電流Ｉｒの流入を防ぐことができる。即ち、逆方向リーク電流Ｉｒが抵抗４２４及び抵抗４２５の接続点に流れ込むことがないため、電圧比較器４２３が電源４２１に電圧が供給されていると誤検出することがない。従って、抵抗４２４及び抵抗４２５の抵抗値を大きくすることができ、当該抵抗４２４及び抵抗４２５で消費する電流を減少させることができる。その結果、主電源４０２と接続しない電源４２１に係る電源検出回路４２０のスタンバイ中又はサスペンドモード中における電力消費量を減少させる効果がある。

同様に、抵抗４１４及び抵抗４１５の抵抗値も大きくすることができるため、電源４１１が主電源４０２と接続している間、抵抗４１４及び抵抗４１５に流れる電流値を低くすることが可能となる。その結果、主電源４０２と接続する電源４１１に係る電源検出回路４１０においても、電力消費量を減少させる効果が得られる。

また、電源４１１、４２１のスタンバイ中又はサスペンドモード中における電流値に制限がある場合、（２）式のように抵抗４１４、４１５、及び抵抗４２４、４２５の抵抗値を設定することができることは、実施の形態１と同様である。

本発明の活用例としては、特に携帯機器等への適用が望ましいが、電源を外部供給する機器であれば、どのような機器にも適用可能であることはもちろんである。

なお、本発明は上記に示す実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲において、上記実施形態の各要素を、当業者であれば容易に考えうる内容に変更、追加、変換することが可能である。

本発明の実施の形態１に係る電源選択検出回路の構成を示した図である。本発明の実施の形態１に係る電源選択検出回路の詳細構成を示した図である。本発明の実施の形態２に係る電源選択検出回路の構成を示した図である。本発明の実施の形態３に係る電源選択検出回路の構成を示した図である。従来の電源選択検出回路の構成を示した図である。特許文献１に係る電源選択検出回路の構成を示した図である。

符号の説明

１００電源選択検出回路
１０１負荷、１０２主電源、１０３外部負荷、
１０４半導体素子、
１１０、１２０電源検出回路
１１１、１２１電源、１１２、１２２ショットキーダイオード、
１１３、１２３電圧比較器、
１１４、１１５、１２４、１２５抵抗
１１９、１２９電圧検出回路
１２６電圧比較器、１２７スイッチ、１２８抵抗、
２０２抵抗、２０３トランジスタ、
３００電源選択検出回路、
３１０電源検出回路、
３１６電圧比較器、３１７スイッチ、３１８抵抗、
４００電源選択検出回路
４０１負荷、４０２主電源、４０３、４０４比較回路、
４１０、４２０電源検出回路
４１１、４２１電源、４１２、４２２ショットキーダイオード、
４１３、４２３電圧比較器、
４１４、４１５、４２４、４２５抵抗
４１６、４２６電圧比較器
４１７、４２７スイッチ
４１９、４２９電圧検出回路

Claims

複数の外部電源から一つの主電源が選択される電源選択検出回路において、
前記複数の外部電源に対して、
一端が外部電源と接続され、他端が主電源と接続される抵抗性素子と、
前記外部電源の電圧を入力とし、該外部電源の電圧を検出する第１の電圧検出回路を備え、
少なくとも一つの外部電源に対して、
前記抵抗性素子の前記一端と前記他端との間の電圧を検出する第２の電圧検出回路と、
前記外部電源とグランドとの間に接続され、前記第２の電圧検出回路の出力に応じて、前記外部電源と前記グランド間の接続を短絡及び開放するスイッチと、を備え、
前記スイッチは、その一端に抵抗を接続し、前記外部電源が前記主電源よりも高い場合は開放し、該外部電源が該主電源よりも低い場合は短絡し、
前記第１の電圧検出回路は、前記外部電源と前記グランドとの間に第１の分圧抵抗及び第２の分圧抵抗を有し、
前記抵抗の抵抗値は、前記第１の分圧抵抗と前記第２の分圧抵抗の抵抗値を合計した値よりも低い抵抗値である電源選択検出回路。
前記第２の電圧検出回路及び前記スイッチが、前記複数の外部電源に対して備えられる請求項１に記載の電源選択検出回路。
前記抵抗が、前記複数の外部電源に対して備えられる請求項１又は２に記載の電源選択検出回路。
前記外部電源の電流量上限値をＩｍａｘ、及び供給電圧をＶとし、
前記第１の分圧抵抗の抵抗値をＲ１、
前記第２の分圧抵抗の抵抗値をＲ２としたとき、
Ｖ／Ｉｍａｘ≦（Ｒ１＋Ｒ２）である請求項１又は２に記載の電源選択検出回路。
前記外部電源の少なくとも一つがＵＳＢインターフェースコネクタである請求項４に記載の電源選択検出回路。
前記ＵＳＢインターフェースコネクタのサスペンドモード時の電流量上限値が５００μＡ、及び供給電圧が４．３Ｖから５．４Ｖである時、前記第１の分圧抵抗及び第２の分圧抵抗の抵抗値の和は、８．６ＫΩから１０．８ＫΩ以上である請求項４又は５に記載の電源選択検出回路。
前記ＵＳＢインターフェースコネクタのサスペンドモード時の電流量上限値が５００μＡ、及び供給電圧が４．３Ｖから５．４Ｖである時、前記第１の分圧抵抗及び第２の分圧抵抗の抵抗値の和は、４３ＫΩから５４ＫΩ以上である請求項４又は５に記載の電源選択検出回路。
前記ＵＳＢインターフェースコネクタのサスペンドモード時の電流量上限値が５００μＡ、及び供給電圧が４．３Ｖから５．４Ｖである時、前記第１の分圧抵抗及び第２の分圧抵抗の抵抗値の和は、１ＭΩ以上である請求項４又は５に記載の電源選択検出回路。
前記スイッチは、前記外部電源が前記主電源よりも高い場合は短絡し、該外部電源が該主電源よりも低い場合は開放する請求項１又は２に記載の電源選択検出回路。
前記抵抗性素子は、ショットキーダイオード、抵抗、及びトランジスタのいずれかである請求項１に記載の電源選択検出回路。
第１の電源と第２の電源とから一つの電源を選択し、選択した電源を電源供給線を介して負荷へ供給する電源選択検出回路が、
前記第１の電源の電圧を入力とし、前記第１の電源の電圧を検出する第１の電圧検出回路と、
一端が前記第１の電源と接続され、他端が前記電源供給線と接続される第１の抵抗性素子と、
前記第２の電源の電圧を入力とし、前記第２の電源の電圧を検出する第２の電圧検出回路と、
一端が前記第２の電源と接続され、他端が前記電源供給線と接続される第２の抵抗性素子と、
前記第２の抵抗性素子の前記一端と前記他端との間の電圧を検出する第３の電圧検出回路と、
前記第２の電源とグランドとの間に接続され、一端に抵抗を接続し、前記第３の電圧検出回路の出力に応じて、前記第２の電源と前記グランド間の接続を短絡及び開放するスイッチと、を備え、
前記第２の電圧検出回路は、前記第２の電源と前記グランドとの間に第１の分圧抵抗及び第２の分圧抵抗を有し、
前記スイッチと接続する抵抗は、前記第１の分圧抵抗と前記第２の分圧抵抗の抵抗値を合計した値よりも低い抵抗値である電源選択検出回路の電源制御方法であって、
前記第２の抵抗性素子の前記一端と前記他端との間の電圧を検出することによって、前記第２の電源と前記電源供給線との電圧を比較し、
前記第２の電源が前記電源供給線よりも高い電圧である場合は前記スイッチを開放し、前記第２の電源が前記電源供給線よりも低い電圧である場合は、前記スイッチを短絡する電源制御方法。