JP5055063B2 - 電源制御システム及び電子装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電源を制御する電源制御システム及び電子装置に関する。
近年、撮像装置の一つとして、被写体からの光を、光学レンズを介して撮像素子に結像することによって、被写体のデジタル画像を撮像及び記録するデジタルカメラやデジタルビデオカメラが普及してきている。かかる撮像装置は、光学レンズを駆動するための回路や撮像素子を動作させるための回路などの負荷回路に供給される電源を制御する電源制御システムを備えている（特許文献１参照）。
特許文献１に開示された電源制御システムは、電源回路（ＤＣ−ＤＣコンバータ）から複数の負荷回路に対して電源（直流電圧）を供給する電源線上にヒューズを配置している。かかる電源制御システムは、負荷回路やＤＣ−ＤＣコンバータ等で短絡障害が発生して電源線上に過電流が流れた場合に、ヒューズによって電源線を切断し、他の負荷回路へ電圧変動等の影響を与えることなく、電源の供給を停止できるように構成されている。
また、図３に示すような電源制御システムも知られている。図３は、従来の電源制御システム１０００の構成を示す概略ブロック図である。図３において、電源部１０１０は電池で構成され、電源回路１０２０はＤＣ−ＤＣコンバータで構成される。電源回路１０２０から出力される直流電圧は、負荷回路１０７０、１０８０及び１０９０を動作させる直流電源として、負荷回路１０７０、１０８０及び１０９０に印加される。また、電源部１０１０と電源回路１０２０との間には、電流検知抵抗１０４０及び電流制限抵抗１０５０が直列に接続されている。
電流検知抵抗１０４０の両端は、制御ユニット１０３０に含まれる電流判別回路１０３２に接続される。制御ユニット１０３０は、電流判別回路１０３２からの出力が入力される制御回路１０３４を含む。制御ユニット１０３０の動作電源は、電源部１０１０から直接供給される。また、電流制限抵抗１０５０と並列に遮断スイッチ（ＳＷ）回路１０６０が接続される。遮断スイッチ回路１０６０は、制御回路１０３４からの制御信号で制御される。なお、制御回路１０３４からの制御信号は、電源回路１０２０にも供給され、電源回路１０２０を動作状態とする制御に使用される。
特開平７−２８８９３０号公報
しかしながら、電源制御システムは動作時の消費電流が大きいため、撮像装置を使用しない場合には、電源制御システムにおける消費電流をできるだけ抑えることが好ましい。
撮像装置は、一般的に、電源としての電池の脱落を防止するために電池蓋を有するが、電池蓋が開いている状態であっても、撮像装置に電池が装着されていれば撮像装置に電源が供給される構成であることが多い。その場合には、電池蓋が開いている状態では電源制御システムをスリープ状態としている。しかし、電源制御システムがスリープ状態にあるときには、異常電流の監視ができないので、電源線上にヒューズを配置しなければならない。ヒューズは一度切れてしまうと交換しなければならず、撮像装置のような小型機器ではヒューズを簡単に交換することは難しい。かといって、電源制御システムを常に通常状態としたのでは電池の電力を無駄に消費してしまう。
本発明は、電池蓋が開状態であっても、異常電流が流れているか否かを確認できるようにすることを目的とする。
本発明に係る電源制御システムは、直流電圧を負荷に供給する電源回路と、電池を着脱可能な電源部と前記電源回路との間に直列接続される第１のスイッチ回路と、第１のモード及び前記第１のモードよりも消費電流の少ない第２のモードのいずれか一つで動作し、前記第１のモードで動作する場合に、前記第１のスイッチ回路に流れる電流が異常であるか否かを判定する第１の制御手段と、前記電源部に設けられている電池蓋が開状態及び閉状態のいずれか一つであるかを検出する開閉状態検出手段と、前記第１の制御手段が前記第１のモード及び前記第２のモードのいずれか一つで動作するように前記第１の制御手段を制御する第２の制御手段とを有し、前記電池蓋が前記開状態であると検出された場合に、前記第２の制御手段は、前記第１の制御手段を前記第２のモードで動作させる前に前記第１の制御手段を前記第１のモードで動作させるようにすることを特徴とする。
本発明に係る電子装置は、直流電圧を負荷に供給する電源回路と、電池を着脱可能な電源部と前記電源回路との間に直列接続される第１のスイッチ回路と、第１のモード及び前記第１のモードよりも消費電流の少ない第２のモードのいずれか一つで動作し、前記第１のモードで動作する場合に、前記第１のスイッチ回路に流れる電流が異常であるか否かを判定する第１の制御手段と、前記電源部に設けられている電池蓋が開状態及び閉状態のいずれか一つであるかを検出する開閉状態検出手段と、前記第１の制御手段が前記第１のモード及び前記第２のモードのいずれか一つで動作するように前記第１の制御手段を制御する第２の制御手段とを有し、前記電池蓋が前記開状態であると検出された場合に、前記第２の制御手段は、前記第１の制御手段を前記第２のモードで動作させる前に前記第１の制御手段を前記第１のモードで動作させるようにすることを特徴とする。
本発明によれば、電池蓋が開状態であっても、異常電流が流れているか否かを確認することができる。
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一側面としての電源制御システム１の構成を示す概略ブロック図である。電源制御システム１は、複数の負荷回路ＬＣ１、ＬＣ２及びＬＣ３に供給される電源を制御するシステムであって、例えば、デジタルカメラなどの撮像装置における電源制御システムとして好適である。複数の負荷回路ＬＣ１、ＬＣ２及びＬＣ３は、光学レンズを駆動するための回路、ストロボを駆動するための回路、撮像素子を動作させるための回路などを含む。
電源制御システム１は、図１に示すように、電源部１０と、電池蓋１２と、制御部２０と、第１のスイッチ回路３０と、電流検知抵抗４０と、システム制御部５０と、電源回路６０と、電流制限抵抗７０と、第２のスイッチ回路８０とを有する。
電源部１０は、電池（一般的な電池、専用電池、電池ホルダ）を着脱可能に保持し、直流電圧を出力する。
電池蓋１２は、電源部１０に設けられ、電源部１０に装着された電池が電源部１０の外に飛び出すことを防止する。電池蓋１２は、電池蓋１２の開閉状態を検出する開閉状態検出部１４を有する。開閉状態検出部１４は、電池蓋１２の開閉状態を検出するための検出スイッチ及び回路を含み、電池蓋１２の開閉状態を示す検出信号を制御部（第２の制御手段）２０に出力する。
制御部２０は、開閉状態検出部１４の検出結果（検出信号）に基づいて、システム制御部５０の動作を制御する。制御部２０は、電池蓋１２が開状態となってからの経過時間（所定時間）を計時する計時回路を備えている。また、制御部２０は、システム制御部５０（制御回路５４）から入力される電流検出回路５２の検出結果（第１のスイッチ回路３０へ流れる電流の大きさ）に基づいて、第２のスイッチ回路８０の動作及び電源回路６０の動作を制御する。なお、制御部２０による各部の具体的な制御については、後で詳細に説明する。
第１のスイッチ回路３０は、電源部１０と電源回路６０とを接続する電源線を接続状態又は非接続状態にする機能を有する。第１のスイッチ回路３０の一方の端子は、電流検知抵抗４０を介して、電源部１０から供給される直流電圧の出力端子に接続される。また、第１のスイッチ回路３０の他方の端子は、電流制限抵抗７０を介して、電源回路６０に接続される。なお、第１のスイッチ回路３０は、電源回路６０と電流制限抵抗７０と第２のスイッチ回路８０との並列回路との間に接続させてもよい。
電流検知抵抗４０は、第１のスイッチ回路３０へ流れる電流の大きさを検出するために設けられている。但し、電流検知抵抗４０は、基本的に、電源部１０の直後に配置されるため、システム全体の電流の大きさ（電流値）を監視（検出）することができる。
システム制御部（第１の制御手段）５０は、通常モード又は通常モードよりも消費電流の少ないスリープモードで動作し、第１のスイッチ回路３０へ流れる電流の大きさに基づいて、第１のスイッチ回路３０の動作を制御する。システム制御部５０の動作電源は、電源部１０と電流検知抵抗４０の端子との接続中点から供給される。システム制御部５０は、本実施形態では、電流検出回路５２と、制御回路５４とを含む。
電流検出回路５２は、第１のスイッチ回路３０へ流れる電流の大きさを検出する回路であって、電流検知抵抗４０の両端に接続される。具体的には、電流検出回路５２は、電流検知抵抗４０の両端の電圧を監視（検出）し、第１のスイッチ回路３０へ流れる電流の大きさ（電流値）を算出する。また、電流検出回路５２は、第１のスイッチ回路３０へ流れる電流の大きさが予め定めた閾値以上である場合（即ち、異常電流が流れている場合）に、異常電流の検出を示す異常電流検出信号を制御回路５４に出力する。
制御回路５４は、電流検出回路５２の検出結果に基づいて、第１のスイッチ回路３０のオン・オフを制御する。具体的には、制御回路５４は、第１のスイッチ回路３０へ流れる電流の大きさが閾値以上である場合（異常電流検出信号が入力された場合）に、第１のスイッチ回路３０をオフ状態にして、電源部１０と電源回路６０とを接続する電源線を非接続状態にする。一方、第１のスイッチ回路３０へ流れる電流の大きさが閾値よりも小さい場合（異常電流検出信号が入力されていない場合）には、制御回路５４は、第１のスイッチ回路３０をオン状態にして、電源部１０と電源回路６０とを接続する電源線を接続状態にする。
電源回路６０は、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ等で構成され、複数の負荷回路ＬＣ１、ＬＣ２及びＬＣ３に、仕様に応じた必要な動作電源となる直流電圧を供給する。
電流制限抵抗７０は、第１のスイッチ回路３０と電源回路６０との間に接続され、電源回路６０に供給される直流電圧を制限する機能を有する。また、電流制限抵抗７０は、電源回路６０又は負荷回路ＬＣ１、ＬＣ２及びＬＣ３のいずれかに短絡障害が発生した場合に、制御部２０、システム制御部５０（電流検出回路５２、制御回路５４）の動作電圧を確保する機能を有する。
第２のスイッチ回路８０は、電流制限抵抗７０に並列に接続され、第１のスイッチ回路３０と電源回路６０とを接続する電源線に配置される。第２のスイッチ回路８０は、オン状態において電流制限抵抗７０をバイパスして電源回路６０に直流電圧を供給する。なお、第２のスイッチ回路８０は、電源部１０に電池が装着されたときにはオフ状態にされている。従って、制御部２０（からの制御信号）によって第２のスイッチ回路８０がオン状態にされるまで、電源部１０からの直流電圧は、電流制限抵抗７０を介して、制限されて供給される。
電源制御システム１は、電源部１０から電源回路６０に対して、電流検知抵抗４０、第１のスイッチ回路３０、電流制限抵抗７０を、この順で直列に接続して構成される。電流制限抵抗７０に対して第２のスイッチ回路８０が並列に接続されている。なお、第１のスイッチ回路３０及び第２のスイッチ回路８０は、本実施形態では、ＦＥＴ素子等の半導体素子のスイッチで構成されるが、機械的なソレノイドを使用するスイッチ素子で構成することも可能である。
電源制御システム１において、第１のスイッチ回路３０は、システム全体を遮断することを目的として、電流検知抵抗４０の直後に配置されている。電源部１０に電池が装着されていない状態においては、第１のスイッチ回路３０及び第２のスイッチ回路８０は、オフ状態となっている。
電源部１０に電池が装着されると、即ち、電源部１０から直流電圧が供給されると、図示しない制御手段（からの制御信号）によって第１のスイッチ回路３０はオン状態となる。更に、制御部２０も動作状態となり、開閉状態検出部１４からの電池蓋１２の開閉状態を示す検出信号に応じて、システム制御部５０を通常モード、或いは、スリープモードで動作させる。具体的には、制御部２０は、開閉状態検出部１４によって電池蓋１２の開閉状態が閉状態であると検出された場合には、システム制御部５０を通常モードで動作させる。また、開閉状態検出部１４によって電池蓋１２の開閉状態が開状態であると検出された場合には、制御部２０は、一旦システム制御部５０を通常モードで動作させて異常電流チェックをした後、システム制御部５０をスリープモードで動作させる。これにより、電池蓋１２が開いた状態における電源制御システム１の電源の消費（電池の消耗）を抑制すると共に、異常電流を検出することが可能となる。その結果、異常電流が流れることによる電源の消費も抑制することができる。但し、システム制御部５０が動作状態となり、電流検出回路５２の検出結果から異常電流が流れている場合には、制御回路５４（からの制御信号）によって第１のスイッチ回路３０がオフ状態にされる。換言すれば、第１のスイッチ回路３０へ流れる電流の大きさが閾値以上である場合には、第１のスイッチ回路３０がオフ状態となり、第１のスイッチ回路３０と電源回路６０とを接続する電源線が非接続状態になる。
一方、電流検出回路５２の検出結果から第１のスイッチ回路３０へ流れる電流の大きさが閾値よりも小さい場合には、制御部２０（からの制御信号）によって第２のスイッチ回路８０がオン状態にされる。更に、制御部２０（からの制御信号）によって電源回路６０も動作状態とされ、電源部１０から出力される直流電圧は、電流制限抵抗７０をバイパスして（第２のスイッチ回路８０を介して）電源回路６０に供給される。これにより、電流制限抵抗７０による無駄な電力消費を防ぐ（電源の消費を抑制する）ことが可能となる。
以下、図２を参照して、電源制御システム１の動作について説明する。図２は、電源制御システム１の動作を説明するためのフローチャートである。なお、本実施形態では、上述したように、電源部１０に電池が装着されるまで、第１のスイッチ回路３０及び第２のスイッチ回路８０はオフ状態にあるとする。
まず、ステップＳ２０１において、電源部１０に電池が装着される。ステップＳ２０２では、図示しない制御手段によって第１のスイッチ回路３０がオン状態にされる。また、制御部２０が動作状態となり、システム制御部５０は通常モードで動作する。
次に、ステップＳ２０３では、制御部２０が電池蓋１２の開閉状態を判別する。具体的には、制御部２０は、開閉状態検出部１４から出力される電池蓋１２の開閉状態を示す検出信号に基づいて、電池蓋１２の開閉状態が開状態であるか、或いは、閉状態であるかを判別する。電池蓋１２の開閉状態が開状態であると判別された場合にはステップＳ２０４に進み、電池蓋１２の開閉状態が閉状態であると判別された場合にはステップＳ２１０に進む。
ステップＳ２０４では、電池蓋１２が開状態で１秒経過したかどうかを判定する。電池蓋１２が開状態で１秒経過した場合にはステップＳ２０５に進む。一方、電池蓋１２が開状態で１秒経過していない場合には、ステップＳ２０３に戻る。
ステップＳ２０５では、電流検出回路５２が、電源制御システム１に異常電流が流れているかどうかを判別する。具体的には、電流検出回路５２は、第１のスイッチ回路３０へ流れる電流の大きさが閾値以上である場合には、例えば、電源回路６０又は負荷回路ＬＣ１、ＬＣ２及びＬＣ３のいずれかに短絡障害が発生して異常電流が流れていると判定する。また、第１のスイッチ回路３０へ流れる電流の大きさが閾値よりも小さい場合には、電流検出回路５２は、異常電流が流れていないと判定する。異常電流が流れていると判別された場合には、電流検出回路５２は制御回路５４に異常電流検出信号を出力して、ステップＳ２０６に進む。一方、異常電流が流れていないと判別された場合には、ステップＳ２０７に進む。
ステップＳ２０６では、制御回路５４が第１のスイッチ回路３０をオフ状態にして、動作を終了する。これにより、電源部１０と電源回路６０とを接続する電源線が非接続状態となり、電源制御システム１に異常電流が流れ続けることを防止することができる。
ステップＳ２０７では、制御部２０がシステム制御部５０をスリープモードで動作させる。換言すれば、制御部２０は、通常モードで動作しているシステム制御部５０がスリープモードで動作するように切り換える。これにより、システム制御部５０は低消費電流で動作し、電源の消費を抑制することができる。
ステップＳ２０８では、ステップＳ２０３と同様に、制御部２０が電池蓋１２の開閉状態を判別する。電池蓋１２の開閉状態が開状態であると判別された場合には電池蓋１２の開閉状態が閉状態になるまで待機し、電池蓋１２の開閉状態が閉状態であると判別された場合にはステップＳ２１０に進む。
ステップＳ２１０では、ステップＳ２０５と同様に、電流検出回路５２が、電源制御システム１に異常電流が流れているかどうかを判別する。異常電流が流れていると判別された場合には、電流検出回路５２は制御回路５４に異常電流検出信号を出力して、ステップＳ２１１に進む。一方、異常電流が流れていないと判別された場合には、ステップＳ２１２に進む。
ステップＳ２１１では、制御回路５４が第１のスイッチ回路３０をオフ状態にして、動作を終了する。これにより、電源部１０と電源回路６０とを接続する電源線が非接続状態となり、電源制御システム１に異常電流が流れ続けることを防止することができる。
ステップＳ２１２では、制御部２０が第２のスイッチ回路８０をオン状態にすると共に、電源回路６０も動作状態にする。
ステップＳ２１３では、第２のスイッチ回路８０がオン状態となって電源回路６０が動作状態になったことにより、複数の負荷回路ＬＣ１、ＬＣ２及びＬＣ３が通常に動作する。この際、第２のスイッチ回路８０がオン状態になっているため、電流制限抵抗７０による無駄な電力消費を回避することができる。
ステップＳ２１４では、システム制御部５０が通常モードで動作しているため、電流検出回路５２が、電源制御システム１に異常電流が流れているかどうかを常に判別する。そして、異常電流が流れていると判別された場合には、電流検出回路５２は制御回路５４に異常電流検出信号を出力して、ステップＳ２１５に進む。一方、異常電流が流れていないと判別された場合には、ステップＳ２１４を繰り返し、電源制御システム１に異常電流が流れているかどうかの判別を継続する。
ステップＳ２１５では、制御回路５４が第１のスイッチ回路３０をオフ状態にして、動作を終了する。これにより、電源部１０と電源回路６０とを接続する電源線が非接続状態となり、電源制御システム１に異常電流が流れ続けることを防止することができる。
このように、本実施形態の電源制御システム１によれば、電池蓋の開閉状態に応じて電源制御システムの動作を制御し、異常電流が流れることによる電源（電池）の消費及び電源制御システム自体による電源の消費を抑制することができる。
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、本発明の電源制御システムは、撮像装置だけではなく、種々の電子装置に適用することができる。
本発明の一側面としての電源制御システムの構成を示す概略ブロック図である。 本発明の一側面としての電源制御システムの動作を説明するためのフローチャートである。 従来の電源制御システムの構成を示す概略ブロック図である。
符号の説明
１ 電源制御システム
１０ 電源部
１２ 電池蓋
１４ 開閉状態検出部
２０ 制御部
３０ 第１のスイッチ回路
４０ 電流検知抵抗
５０ システム制御部
５２ 電流検出回路
５４ 制御回路
６０ 電源回路
７０ 電流制限抵抗
８０ 第２のスイッチ回路
ＬＣ１、ＬＣ２及びＬＣ３ 負荷回路

Claims (5)

  1. 直流電圧を負荷に供給する電源回路と、
    電池を着脱可能な電源部と前記電源回路との間に直列接続される第１のスイッチ回路と、
    第１のモード及び前記第１のモードよりも消費電流の少ない第２のモードのいずれか一つで動作し、前記第１のモードで動作する場合に、前記第１のスイッチ回路に流れる電流が異常であるか否かを判定する第１の制御手段と、
    前記電源部に設けられている電池蓋が開状態及び閉状態のいずれか一つであるかを検出する開閉状態検出手段と、
    前記第１の制御手段が前記第１のモード及び前記第２のモードのいずれか一つで動作するように前記第１の制御手段を制御する第２の制御手段とを有し、
    前記電池蓋が前記開状態であると検出された場合に、前記第２の制御手段は、前記第１の制御手段を前記第２のモードで動作させる前に前記第１の制御手段を前記第１のモードで動作させるようにすることを特徴とする電源制御システム。
  2. 前記第１のスイッチ回路に流れる電流が異常であると判定された場合に、前記第１の制御手段は、前記第１のスイッチ回路をオフにすることを特徴とする請求項１に記載の電源制御システム。
  3. 前記電池蓋が前記開状態であると前記開閉状態検出手段が検出してから経過した時間を計時する計時手段をさらに有し、
    前記計時手段によって所定時間が計時された場合に、前記第２の制御手段は、前記第１の制御手段を前記第１のモードで動作させるように制御することを特徴とする請求項１または２に記載の電源制御システム。
  4. 前記第１のスイッチ回路と前記電源回路との間に直列接続され、前記第１のスイッチ回路と前記電源回路との間を流れる電流を制限する電流制限手段と、
    前記電流制限手段に対して並列接続される第２のスイッチ回路とをさらに有し、
    前記電池蓋が前記閉状態であると検出された場合であって、かつ、前記第１のスイッチ回路に流れる電流が異常でないと判定された場合に、前記第２の制御手段は、前記第２のスイッチ回路をオンにすることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電源制御システム。
  5. 直流電圧を負荷に供給する電源回路と、
    電池を着脱可能な電源部と前記電源回路との間に直列接続される第１のスイッチ回路と、
    第１のモード及び前記第１のモードよりも消費電流の少ない第２のモードのいずれか一つで動作し、前記第１のモードで動作する場合に、前記第１のスイッチ回路に流れる電流が異常であるか否かを判定する第１の制御手段と、
    前記電源部に設けられている電池蓋が開状態及び閉状態のいずれか一つであるかを検出する開閉状態検出手段と、
    前記第１の制御手段が前記第１のモード及び前記第２のモードのいずれか一つで動作するように前記第１の制御手段を制御する第２の制御手段とを有し、
    前記電池蓋が前記開状態であると検出された場合に、前記第２の制御手段は、前記第１の制御手段を前記第２のモードで動作させる前に前記第１の制御手段を前記第１のモードで動作させるようにすることを特徴とする電子装置。
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