JP5570053B2

JP5570053B2 - 電子機器

Info

Publication number: JP5570053B2
Application number: JP2009295360A
Authority: JP
Inventors: 勝也北野
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-12-25
Filing date: 2009-12-25
Publication date: 2014-08-13
Anticipated expiration: 2029-12-25
Also published as: JP2011135743A; US20110157789A1; US8411419B2

Description

本発明は、電子機器に関する。

ノートパソコンなどの電子機器は、内蔵された電池から供給される電力、または商用電源からＡＣアダプターを介して供給される電力に基づき動作することができる。ＡＣアダプターは、商用電源の電圧（例えば１００Ｖ）を、ノートパソコンなどの電子機器に対応した電圧（例えば１６Ｖ）に変圧する機器である。

ＡＣアダプターは、ノートパソコンとともに携帯されることが多いため、小型化及び軽量化することが望ましい。ＡＣアダプターを小型化及び軽量化する方法としては、ＡＣアダプターに備わる変圧器を小型化する方法がある。しかし、変圧器は、接続するノートパソコンなどの電子機器の定格に合わせた大きさを有するため、徒に小型化してしまうと電子機器の定格に対応できなくなってしまうことがある。したがって、電子機器の定格に対応しつつ、変圧器及びそれを備えたＡＣアダプターを小型化及び軽量化するには、限界がある。

特許文献１及び２は、光ディスク装置へ供給する電力を、パソコン、ＡＣアダプター、電池のいずれか一つから選択可能とすることで、電池の必要性を低くして光ディスク装置の小型化及び軽量化を図る電力供給装置を開示している。

特開平１１−２１５７３６号公報特開平１１−２１５７３７号公報

しかしながら特許文献１及び２が開示している電力供給装置では、変圧器が小型化されたＡＣアダプターを接続した場合、光ディスク装置へ適正な電力を供給することができない。したがって、小型化及び軽量化されていないＡＣアダプターしか接続できないため、光ディスク装置とＡＣアダプターとを同時に携帯する際の携帯性を向上することが困難である。

本発明の電子機器は、変圧装置と電池とを接続可能な電子機器であって、変圧装置を接続可能な入力端子と、前記入力端子に入力される電力を負荷へ供給する電源回路と、前記入力端子に印加されている電圧を検出する電圧検出回路と、マイコンとを備え、前記電源回路は、前記電圧検出回路によって検出された電圧が所定の電圧値まで低下した場合、前記入力端子に入力される電力と前記電池から放電される電力とを前記負荷へ供給し、前記マイコンは、前記電圧検出回路によって検出された電圧に基づいて前記入力端子に接続された変圧装置の種類を判断し、かつ、前記負荷の動作を制御する。

本発明の電子機器によれば、変圧器が小型化され本体が小型化及び軽量化されたＡＣアダプターから供給される電力により動作可能としたことにより、ＡＣアダプターとともに携帯する際の携帯性を向上することができる。

本実施の形態にかかる電子機器及びＡＣアダプターの斜視図本実施の形態にかかる電子機器のブロック図本実施の形態にかかるＡＣアダプターのブロック図ＡＣアダプターの電圧特性図ＡＣアダプターにおける動作フローを示すフローチャート

（実施の形態）
〔１．電子機器及びＡＣアダプターの構成〕
図１は、本実施の形態にかかる電子機器及びＡＣアダプターの斜視図である。図１に示すように、本実施の形態では電子機器の一例としてノートパソコン１００を挙げている。ノートパソコン１００には、ＤＣ入力端子１００ａを備えている。ＤＣ入力端子１００ａには、第１のＡＣアダプター１０１または第２のＡＣアダプター１０２を選択的に接続可能である。第１のＡＣアダプター１０１は、例えばノートパソコン１００の定格電力よりも低い小電力対応のＡＣアダプターである。すなわち、第１のＡＣアダプター１０１は、小容量のＡＣアダプターである。第２のＡＣアダプター１０２は、例えばノートパソコン１００の定格電力対応のＡＣアダプターである。すなわち、第２のＡＣアダプター１０２は、大容量のＡＣアダプターである。第１のＡＣアダプター１０１は、商用電源に接続可能なＡＣ入力端子１０１ａと、変圧器１０１ｂと、ＤＣ入力端子１００ａに接続可能なＤＣ出力端子１０１ｃとを備えている。第２のＡＣアダプター１０２は、商用電源に接続可能なＡＣ入力端子１０２ａと、変圧器１０２ｂと、ＤＣ入力端子１００ａに接続可能なＤＣ出力端子１０２ｃとを備えている。変圧器１０１ｂ及び１０２ｂは、変圧回路を内蔵している。変圧器の大きさは、ＡＣアダプターの定格電力の大きさによって変わるため、第１のＡＣアダプター１０１の変圧器１０１ｂの大きさは、第２のＡＣアダプター１０２の変圧器１０２ｂよりも小さい。

図２は、本実施の形態にかかる電子機器（ノートパソコン１００）のブロック図である。図２に示す電子機器は、ＤＣ入力端子１、電源回路２、負荷３、電圧検出回路４、マイコン５、電池６、およびダイオードＤ１、Ｄ２を備えている。

ＤＣ入力端子１は、第１のＡＣアダプター１０１または第２のＡＣアダプター１０２のＤＣ出力端子１０１ｃまたは１０２ｃ（図１参照）を接続可能な端子である。すなわち、ＤＣ入力端子１は、図１におけるＤＣ入力端子１００ａに相当する。ＤＣ入力端子１には、第１のＡＣアダプター１０１または第２のＡＣアダプター１０２から出力される直流電力が印加される。

電源回路２は、ＤＣ入力端子１に印加される直流電力の電圧を負荷３に適した電圧に変換し、負荷３に電力供給する回路である。すなわち、電源回路２は、ＤＣ−ＤＣコンバーターの機能を備えている。ＤＣ入力端子１と電源回路２との間にはダイオードＤ１が接続されている。また、電源回路２と電池６との間にはダイオードＤ２が接続されている。なお、ダイオードＤ１、Ｄ２は、ＤＣ入力端子１に入力される電力を負荷３へ送る状態と、ＤＣ入力端子１に入力される電力と電池６から放電される電力とを合わせた電力を負荷３へ送る状態とを切り換えるための素子であって、同様に作用するものであればダイオード以外の素子を採用することができる。

負荷３は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）３ａ、メモリー３ｂ、ハードディスクドライブ３ｃ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）３ｄを備えている。なお、負荷３に含まれる構成は、一般的にノートパソコンに内蔵されている構成であり、これらに限定されるものではない。

電圧検出回路４は、ＤＣ入力端子１の電圧を検出し、その電圧値をマイコン５に送る回路である。

マイコン５は、電圧検出回路４から送られる電圧値に基づき、負荷３の動作を制御する。なお、マイコン５による負荷３の動作制御は、一例であって必須ではない。

電池６は、ノートパソコン１００に直流電力を供給可能である。本実施の形態では、電池６は、ノートパソコン１００に着脱可能な充電池としている。電池６は、ＡＣアダプターを介してＤＣ入力端子１に入力される電力に基づき充電することが可能である。

図３は、本実施の形態にかかる変圧装置のブロック図である。本実施の形態では、変圧装置の一例としてＡＣアダプターを挙げている。図３に示すＡＣアダプターは、一例として、図１に示す第１のＡＣアダプター１０１の構成を示している。図３に示すＡＣアダプターは、ＡＣ入力端子１１、変圧回路１２、第１の電圧制御回路１３、第２の電圧制御回路１４、スイッチ１５、センス抵抗１６、電流検出回路１７、ＤＣ出力端子１８を備えている。

ＡＣ入力端子１１は、商用電源に接続可能である。ＡＣ入力端子１１には、商用電源から交流電力が入力される。変圧回路１２は、ＡＣ入力端子１１に入力される交流電力の電圧を所定の直流電圧に変圧する回路である。すなわち、変圧回路１２は、ＡＣ−ＤＣコンバーターの機能を備えている。第１の電圧制御回路１３は、変圧回路１２の出力電圧を第１の電圧Ｖａに変圧する回路である。本実施の形態では、第１の電圧Ｖａは１６Ｖとした。第２の電圧制御回路１４は、変圧回路１２の出力電圧を第２の電圧Ｖｂに変圧する回路である。本実施の形態では、第２の電圧Ｖｂは１０Ｖとした。なお、第１の電圧と第２の電圧の値は一例であり、少なくとも異なる値であればよい。スイッチ１５は、電流検出回路１７からの制御により、第１の電圧制御回路１３または第２の電圧制御回路１４に接続される。センス抵抗１６は、スイッチ１５とＤＣ出力端子１８との間に接続され、電流検出回路１７の電流検出に用いられる。電流検出回路１７は、センス抵抗１６の入力側と出力側との間に並列に接続され、センス抵抗１６の入力側と出力側との電位差に基づき電流値を検出する。ＤＣ出力端子１８は、ノートパソコン１００のＤＣ入力端子１（図２参照）に接続可能である。

〔２．電力供給動作〕
図４は、第１のＡＣアダプター１０１の電流−電圧特性を示す特性図である。具体的には、電流検出回路１７で検出された電流値と、ＤＣ出力端子１８における電圧との関係を示す。図５は、第１のＡＣアダプター１０１における動作フローを示す。

まず、第１のＡＣアダプター１０１のＤＣ出力端子１８と、ノートパソコン１００のＤＣ入力端子１とを接続する。次に、第１のＡＣアダプター１０１のＡＣ入力端子１１を商用電源に接続する。次に、ノートパソコン１００が電力を受けることが可能な状態になると（図５のＳ１におけるＹＥＳ判定）、第１のＡＣアダプター１０１にはＡＣ入力端子１１を介して電力が供給される。なお、「ノートパソコン１００が電力を受けることが可能な状態」とは、例えば、電子機器（ノートパソコン１００）における電源スイッチがオフからオンに切り替えられた状態、電子機器（ノートパソコン１００）が自身に接続された充電池（例えば電池６）を充電することが可能な状態、電子機器（ノートパソコン１００）における負荷電流や負荷状態が変わった状態などがある。本実施の形態では、当該状態の一例として、ノートパソコン１００の電源スイッチ（不図示）がオフからオンに切り替えられた状態としている。

変圧回路１２は、ＡＣ入力端子１１に入力される電力の電圧を所定の電圧に変圧する。第１の電圧制御回路１３は、変圧回路１２の出力電圧を第１の電圧Ｖａに変圧する。第２の電圧制御回路１４は、変圧回路１２の出力電圧を第２の電圧Ｖｂに変圧する。なお、スイッチ１５は、電源スイッチがオフからオンに切り替えられたとき、第２の電圧制御回路１４側から第１の電圧制御回路１３側へ切り替えられるため、スイッチ１５の出力端子における電圧は１６Ｖとなる。したがって、ＤＣ出力端子１８における電圧も１６Ｖとなる。

次に、電流検出回路１７は、センス抵抗１６の両端の電位差に基づき電流を検出する（図５におけるＳ２）。このとき、電流検出回路１７は、図４に示す特性図に基づき、スイッチ１５の切り替え動作を制御する（図５におけるＳ３）。すなわち、電流検出回路１７は、検出した電流値Ｉ_DETと所定電流値Ｉ_REFとを比較し、電流値Ｉ_DETが所定電流値Ｉｂよりも低い場合は、第２の電圧制御回路１４側に接続するようスイッチ１５を制御し（図５におけるＳ５）、電流値Ｉ_DETが所定電流値Ｉ_REFを越えた場合は、第１の電圧制御回路１３側に接続するようスイッチ１５を制御する（図５におけるＳ４）。なお、「所定電流値Ｉ_REF」は、例えば１００ｍＡとした。

ノートパソコン１００の電源スイッチがオフからオンに切り替えられて以降、第１のＡＣアダプター１０１内を流れる電流値は徐々に上昇する。電流検出回路１７は、検出している電流値Ｉ_DETと所定電流値Ｉ_REFとを比較し続け、電流値Ｉ_DETが所定電流値Ｉ_REFを越えると（図５のＳ３におけるＹＥＳ判断）スイッチ１５を第１の電圧制御回路１３側へ切り替えるよう制御する（図５におけるＳ４）。図４に示す特性図では、電流値Ｉ_DETが所定電流値Ｉ_REFに達するとスイッチ１５を第１の電圧制御回路１３側へ切り替えるため、ＤＣ出力端子１８における電圧は第１の電圧（１６Ｖ）となる。

すなわち、本実施の形態の第１のＡＣアダプター１０１は、ノートパソコン１００の電源がオフからオンに切り替えられた場合、ＤＣ出力端子１８の電圧が、まず第２の電圧Ｖｂとなり、その後第２の電圧Ｖｂとは異なる第１の電圧Ｖａに変化する。なお、第２のＡＣアダプター１０２では、ノートパソコン１００の電源がオフからオンに切り替えられた場合、ＤＣ出力端子の電圧は本実施の形態のように複数の電圧値に変化する構成ではなく、一つの電圧値（例えば１６Ｖ）となっていた。

次に、ノートパソコン１００のＤＣ入力端子１には、図４に示すように変化する電圧に基づく電力が入力される。電源回路２は、ＤＣ入力端子１に入力される電力を変圧して、負荷３に含まれる各種デバイスに供給する。このとき、ノートパソコン１００に第１のＡＣアダプター１０１が接続され、負荷３における消費電力が増大すると、図４に示すように電圧が低下する。本実施の形態では、図２に示すようにＤＣ入力端子１と電源回路２との間にダイオードＤ１が接続され、電源回路２と電池６との間にダイオードＤ２が接続されているため、電圧が図４に示す電圧Ｖｃ〜Ｖｄの範囲まで低下すると、電池６から電源回路２へ放電が始まる。電源回路２は、ＤＣ入力端子１から供給される電力と電池６から供給される電力とを合わせた電力を、負荷３へ供給する。すなわち、負荷３における消費電力が増大し、第１のＡＣアダプター１０１からの供給電力だけでは動作が困難になる可能性がある場合、電池６が放電する電力を合わせて負荷３へ供給することで、負荷３における動作補償を行っている。なお、本実施の形態では、電圧Ｖｃは８．４Ｖ、電圧Ｖｄは６Ｖとしたが、これらの電圧値は一例である。

負荷３における消費電力が低下すると、ＤＣ入力端子１における端子電圧が上昇する。すると、電池６の放電が停止し、第１のＡＣアダプター１０１を介して供給される電力が負荷３へ供給される状態になる。

よって、負荷３の消費電力の大きさに関わらず、小容量である第１のＡＣアダプター１０１をノートパソコン１００に接続して負荷３を動作させることができる。図１に示すように、小容量の第１のＡＣアダプター１０１の変圧器１０１ｂは、大容量の第２のＡＣアダプター１０２の変圧器１０２ｂに比べてサイズが小さいため、第１のＡＣアダプター１０１自体が小型及び軽量であり、携帯性に優れる。

一方、電圧検出回路４は、ＤＣ入力端子１における電圧を検出し、電圧値をマイコン５へ送る。マイコン５は、電圧値が第１の電圧Ｖａのまま変化がないことを検出すると、「接続されたＡＣアダプターは第２のＡＣアダプター１０２である」と判断する。一方、マイコン５は、電圧検出回路４から送られる電圧値が図４に示すように変化したことを検出、すなわち第２の電圧Ｖｂが存在することを検出すると、「接続されたＡＣアダプターは第１のＡＣアダプター１０１である」と判断する。すなわち、マイコン５は、ＤＣ入力端子１１における電圧値の変化に基づき、接続されたＡＣアダプターの種類を判別することができる。マイコン５は、判別したＡＣアダプターの種類に基づき、例えば、負荷３における動作制限を行うことができる。制限する負荷３の動作としては、例えば、ＣＰＵ３ａにおける負荷が１００％となる動作、光ディスクへの情報の書き込みなどを行うことができるディスクドライブの動作、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）を介した情報通信動作、三次元グラフィックボードによる画像表示動作などがある。これらの動作を制限することで、負荷３における消費電力を抑えることができる。上記のような負荷制限により制限されない動作としては、例えば、文書作成アプリケーションソフトウェアを用いた文字入力動作、インターネット接続動作、電子メール送受信動作などがある。その後、マイコン５は、第１のＡＣアダプター１０１からの電力を負荷３へ供給するよう電源回路２を制御する。

なお、本実施の形態では、第１のＡＣアダプター１０１の定格電力は例えば３０Ｗまたはそれ以下、第２のＡＣアダプター１０２の定格電力は例えば８０Ｗ、電池６の定格電力は例えば６０〜８０Ｗｈとした。また、負荷３における低負荷状態の消費電力は例えば３０Ｗ未満、高負荷状態の消費電力は例えば３０〜８０Ｗとした。すなわち、第２のＡＣアダプター１０２（定格８０Ｗ）が接続されている場合は、電池６からの電力を加算しなくても、高負荷状態の負荷３を動作可能な電力（６０〜８０Ｗ）を負荷３へ供給することができる。一方、第１のＡＣアダプター１０１（定格３０Ｗ）が接続されている場合は、負荷３が低負荷状態（消費電力３０Ｗ以下）のときは第１のＡＣアダプター１０１から供給される電力により負荷を動作させることができるが、負荷３が高負荷状態になると第１のＡＣアダプター１０１から供給される電力では負荷３を動作させることが困難になるため、電池６から供給される電力を合わせて負荷３へ供給する。

〔３．実施の形態の効果、他〕
本実施の形態によれば、ノートパソコン１００に、小容量である第１のＡＣアダプター１０１が接続されている場合、負荷３の状態（消費電力）に応じて、第１のＡＣアダプター１０１から供給される電力、または、第１のＡＣアダプター１０１から供給される電力と電池６から供給される電力とを合わせた電力を、負荷３へ供給している。このような構成としたことにより、負荷３の消費電力の大きさに関わらず、小容量である第１のＡＣアダプター１０１をノートパソコン１００に接続して負荷３を動作させることができる。小容量の第１のＡＣアダプター１０１は、大容量の第２のＡＣアダプター１０２に比べて変圧器（変圧回路）が小さいことが多いため、小型及び軽量である。したがって、ノートパソコン１００とＡＣアダプターとを同時に携帯する際の携帯性を向上することができる。

なお、本実施の形態におけるノートパソコン１００、第１のＡＣアダプター１０１、および第２のＡＣアダプター１０２の定格電力は一例である。また、負荷３における高負荷状態及び低負荷状態における消費電力は一例である。第１のＡＣアダプター１０１の定格電力をさらに低くすることにより、第１のＡＣアダプター１０１の変圧器１０１ｂをさらに小型化することができる。

また、本実施の形態では、ＤＣ入力端子１における電圧の変化（例えば電圧Ｖｂから電圧Ｖａへの変化）に基づきＡＣアダプターの種類を判別する構成について説明したが、この構成は必須ではない。本実施の形態のポイントは、負荷の動作状態により変化するＤＣ入力端子の端子電圧の変化（例えば図４における電圧Ｖａから電圧Ｖｃ〜Ｖｄへの変化）により、ＡＣアダプターからの電力を負荷へ供給するか、ＡＣアダプターからの電力と電池からの電力とを合わせた電力を負荷へ供給するかを切り換えることである。

また、本実施の形態では、電子機器の一例としてノートパソコン１００を挙げたが、少なくともＡＣアダプター及び電池を接続可能な電子機器であればよい。このような電子機器は、ノートパソコンの他、携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Asistant）、携帯型ゲーム機、ビデオカメラなどがある。

また、本実施の形態における第１のＡＣアダプター１０１、第２のＡＣアダプター１０２は、本発明の変圧装置の一例である。本実施の形態におけるノートパソコン１００は、本発明の電子機器の一例である。本実施の形態におけるＤＣ入力端子１は、本発明の入力端子の一例である。本実施の形態における負荷３は、本発明の負荷の一例である。本実施の形態における電源回路２、ダイオードＤ１、Ｄ２は、本発明の電源回路の一例である。

本発明は、変圧装置が小型化された小型軽量のＡＣアダプターを接続可能な電子機器に有用である。

１ＤＣ入力端子
２電源回路
３負荷
４電圧検出回路
５マイコン
１００ノートパソコン
１０１第１のＡＣアダプター
１０２第２のＡＣアダプター

Claims

変圧装置と電池とを接続可能な電子機器であって、
前記変圧装置を接続可能な入力端子と、
前記入力端子に入力される電力を負荷へ供給する電源回路と、
前記入力端子に印加されている電圧を検出する電圧検出回路と、
マイコンとを備え、
前記電源回路は、前記電圧検出回路によって検出された電圧が所定の電圧値まで低下した場合、前記入力端子に入力される電力と前記電池から放電される電力とを前記負荷へ供給し、
前記マイコンは、前記電圧検出回路によって検出された電圧に基づいて前記入力端子に接続された変圧装置の種類を判断し、かつ、前記負荷の動作を制御する、電子機器。