JP5728220B2

JP5728220B2 - 電源瞬断対応装置

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Publication number: JP5728220B2
Application number: JP2010280631A
Authority: JP
Inventors: 覚富山
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2010-12-16
Filing date: 2010-12-16
Publication date: 2015-06-03
Anticipated expiration: 2030-12-16
Also published as: JP2012130188A; JP2015130795A

Description

本発明は、電源の供給が瞬間的に停止されても、それ以前の状態を保持する電源瞬断対応装置に関する。

携帯機器において、落下等の衝撃により電池パック等からの電源の供給が瞬間的に停止する電源瞬断が発生することがある。そのため、従来の携帯機器には電源瞬断対応回路が設けてある。この電源瞬断対応回路は、たとえ瞬断があった場合においても、設定した時間内であれば電源を再度立ち上げ、瞬断する以前の状態を保持する回路である。従来、瞬断した時間を把握する手段としては、抵抗とコンデンサとで時定数回路を構成し、この時定数回路の放電時間を利用していた（例えば、特許文献１参照）。

特開平８−１９１５４５号公報

しかしながら、従来の時定数回路を用いた構成では、時定数回路の抵抗及びコンデンサの値や、時定数回路に接続される回路の入力抵抗等のばらつきにより瞬断時間を正確に設定できないという課題があった。

本発明は、従来の課題を解決するためになされたものであり、瞬断時間を正確に設定することができる電源瞬断対応装置を提供することを目的とする。

本発明の電源瞬断対応装置は、着脱可能な電池と、前記電池の電力がスイッチ素子を介して供給される回路部と、を有し、前記電池からの電力供給が瞬断したときに前記スイッチ素子がオン状態からオフ状態に変化して前記電力供給が停止される電子機器に設けられる電源瞬断対応装置であって、前記回路部は、前記電力が供給された旨を示す電源オン信号と、前記スイッチ素子をオン状態に維持して前記電力の供給を保持するためのパワーホールド信号とを出力するものであり、予め定められた周波数のクロックパルスを出力するクロックパルス出力部と、前記電力供給が瞬断した瞬断時間を前記クロックパルスのパルス数により検出する瞬断時間検出部と、前記瞬断時間検出部が検出した瞬断時間、前記電源オン信号及び前記パワーホールド信号に基づいて前記スイッチ素子をオン状態及びオフ状態のいずれか一方に設定するスイッチ素子制御部と、前記瞬断時間中に前記クロックパルス出力部、前記瞬断時間検出部及び前記スイッチ素子制御部に電力を供給するバックアップ電源と、を備え、前記スイッチ素子制御部は、前記電源オン信号を受信した後において前記回路部から前記パワーホールド信号が出力されることにより前記瞬断時間が予め定められた閾値時間未満のとき前記スイッチ素子をオフ状態からオン状態にして前記回路部への前記電力の供給を保持し、前記瞬断時間が前記閾値時間以上のとき前記スイッチ素子のオフ状態を維持して前記回路部に前記電力が供給されない状態を継続するものである構成を有している。

この構成により、本発明の電源瞬断対応装置は、瞬断時間検出部が、クロックパルスのパルス数により瞬断時間を検出するので、瞬断時間を正確に設定することができる。

また、本発明の電源瞬断対応装置は、前記クロックパルス出力部は、現在時刻を計時するリアルタイムクロックである構成を有している。

この構成により、本発明の電源瞬断対応装置は、瞬断時間検出部が、クロックパルス出力部が生成するクロックパルスのパルス数により瞬断時間を検出するので、瞬断時間を正確に設定することができる。

さらに、本発明の電源瞬断対応装置は、前記クロックパルス出力部と、瞬断時間検出部と、前記スイッチ素子制御部とが、１つのＩＣパッケージに内蔵されている構成を有している。

この構成により、本発明の電源瞬断対応装置は、クロックパルス出力部、瞬断時間検出部及びスイッチ素子制御部のワンチップ化が容易となる。

本発明は、瞬断時間を正確に設定することができるという効果を有する電源瞬断対応装置を提供することができるものである。

本発明の第１実施形態における携帯電話の構成を示すブロック図である。本発明の第１実施形態における電源瞬断対応装置の動作説明図である。本発明の第２実施形態における携帯電話の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明の電源瞬断対応装置を携帯電話に適用した例を挙げて説明する。

（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態における携帯電話の構成について説明する。

図１に示すように、本実施形態における携帯電話１は、電池パック２、接続端子３、トランジスタ４〜６、電源スイッチ７、回路部８、電源瞬断対応装置１０を備えている。電源瞬断対応装置１０は、バックアップ電源１１、リアルタイムクロック（以下「ＲＴＣ」と記す。）１２、瞬断対応部１３を備える。瞬断対応部１３は、瞬断監視回路１４、メモリ１５、電圧設定回路１６を備えている。

電池パック２は、電池２ａ、接続端子２ｂを有する。接続端子２ｂは、本体側の接続端子３と接触して電気的に接続されている。

トランジスタ４は、ＰＮＰ型トランジスタで構成され、エミッタ電極、コレクタ電極、ベース電極を有する。トランジスタ４において、エミッタ電極は接続端子３に接続され、コレクタ電極は回路部８に接続されている。ベース電極は、トランジスタ５及び６、電源スイッチ７に接続されている。ここで、トランジスタ４は、本発明に係るスイッチ素子を構成する。

トランジスタ５及び６は、それぞれ、ＮＰＮ型トランジスタで構成され、エミッタ電極、コレクタ電極、ベース電極を有する。

トランジスタ５のコレクタ電極は、トランジスタ４のベース電極に接続されている。トランジスタ５のベース電極は、電源瞬断対応装置１０に接続されている。トランジスタ５のエミッタ電極は、接地されている。

トランジスタ６のコレクタ電極は、トランジスタ４のベース電極に接続されている。トランジスタ６のベース電極は、回路部８に接続されている。トランジスタ６のエミッタ電極は、接地されている。

電源スイッチ７は、例えば、２つの接点を有する押しボタンスイッチで構成される。電源スイッチ７の一方の接点はトランジスタ４のベース電極に接続され、他方の接点は接地されている。

回路部８は、詳細な図示は省略したが、ＣＰＵ８ａをはじめ、ＣＰＵ８ａが起動時にプログラムを読み出すプログラムＲＯＭ、ＲＡＭ、送受信回路等の携帯電話機能を実現するための回路を備えている。ＣＰＵ８ａは、電源スイッチ７が所定時間以上押し続けられたとき（以下「長押し」という。）、トランジスタ４をオン状態に維持して電源の供給を保持するためのパワーホールド信号（図ではＰＨ信号）をトランジスタ６のベース電極に出力するようになっている。また、ＣＰＵ８ａは、電源スイッチ７が長押しされたとき、電源がオンにされた旨を示す電源オン信号を電圧設定回路１６に出力するようになっている。

バックアップ電源１１は、例えば、一次電池又は二次電池で構成され、電池パック２からの電源の供給が停止した場合でも、ＲＴＣ１２及び瞬断対応部１３に電源を供給することができるようになっている。このバックアップ電源１１は、トランジスタ５をオン状態にするのに十分な電圧を出力するものである。

ＲＴＣ１２は、例えば、周波数３２．７６８ｋＨｚのクロックパルスに基づいて現在時刻を計時する機能を有するＩＣで構成されている。また、ＲＴＣ１２は、周波数３２．７６８ｋＨｚのクロックパルスを電圧設定回路１６に出力するようになっている。このＲＴＣ１２は、本発明に係るクロックパルス出力部を構成する。

瞬断監視回路１４は、接続端子３に接続され、電池パック２の電池２ａの電池電圧Ｖｃｃを監視するようになっている。また、瞬断監視回路１４は、電池電圧Ｖｃｃが予め定められた閾値電圧Ｖｔｈ以上のときその旨を示すハイレベルの信号と、電池電圧Ｖｃｃが閾値電圧Ｖｔｈ未満のときその旨を示すローレベルの信号と、を電圧設定回路１６に出力するようになっている。

メモリ１５は、予め定められる瞬断時間の閾値を設定するためのパルス数のカウント値（以下「設定カウント値」という。）のデータを記憶するようになっている。この設定カウント値は、例えば、携帯電話１の電源投入時にＣＰＵ８ａがプログラムＲＯＭから読み込むプログラムによって設定されるようになっている。

電圧設定回路１６は、カウンタ回路１６ａを有する。このカウンタ回路１６ａは、ＲＴＣ１２が出力するクロックパルスのパルス数をカウントするようになっている。また、電圧設定回路１６は、瞬断監視回路１４からの信号に基づいて、トランジスタ５のベース電極に印加する電圧を設定するようになっている。ここで、トランジスタ５のベース電極に印加する電圧は、電圧設定回路１６によって生成されるものである。なお、電圧設定回路１６は、本発明に係る瞬断時間検出部及びスイッチ素子制御部を構成する。

具体的には、電圧設定回路１６は、ＣＰＵ８ａから電源オン信号を受信した後において、以下のように動作するものである。なお、電圧設定回路１６がＣＰＵ８ａから電源オン信号を受信する前においては、電圧設定回路１６がトランジスタ５のベース電極に印加する電圧はローレベルであり、トランジスタ５はオフ状態である。

まず、電圧設定回路１６は、瞬断監視回路１４からハイレベルの信号を入力している期間では、トランジスタ５をオン状態とするハイレベルの電圧をトランジスタ５のベース電極に印加するようになっている。

一方、電圧設定回路１６は、瞬断監視回路１４からローレベルの信号を入力した後におけるカウンタ回路１６ａのカウント値が、メモリ１５から読み出した設定カウント値よりも小さい期間は、トランジスタ５をオン状態とするハイレベルの電圧をトランジスタ５のベース電極に印加するようになっている。

また、電圧設定回路１６は、瞬断監視回路１４からローレベルの信号を入力している期間であって、カウンタ回路１６ａのカウント値が、メモリ１５から読み出した設定カウント値と一致したとき、トランジスタ５をオフ状態とする電圧をトランジスタ５のベース電極に印加するようになっている。

次に、本実施形態における携帯電話１の動作について説明する。なお、以下の説明では、ＲＴＣ１２が周波数３２．７６８ｋＨｚのクロックパルスを電圧設定回路１６に出力するものとし、メモリ１５には設定カウント値として６５０００カウント（約２秒間相当）を示すデータが記憶されているものとする。

ユーザによる電源スイッチ７の長押しにより電源スイッチ７が閉じられると、トランジスタ４のベース電極が接地され、トランジスタ４がオフ状態からオン状態になり、電池２ａの電力が回路部８に供給される。

回路部８のＣＰＵ８ａは、電源オン信号を電圧設定回路１６に出力する。その結果、電圧設定回路１６は、トランジスタ５のベース電極にハイレベルの電圧を印加することとなる。

また、ＣＰＵ８ａは、パワーホールド信号を生成してトランジスタ６のベース電極に出力する。その結果、トランジスタ６はオフ状態からオン状態になり、その後、電源スイッチ７が開いてもトランジスタ４はオン状態を維持し、電池２ａの電力が回路部８に継続して供給されることとなる。

この状態では、瞬断監視回路１４は、電池パック２の接続端子２ｂと本体側の接続端子３とが接続されているので、ハイレベルの電圧を電圧設定回路１６に出力する。

ここで、瞬断監視回路１４が監視している電池電圧が閾値電圧未満になった場合を想定する。例えば、携帯電話１に落下等による衝撃が加わり、電池パック２の接続端子２ｂと本体側の接続端子３とが瞬間的に離れた場合や、携帯電話１のユーザが電源断動作を行った場合である。この場合、トランジスタ４がオン状態からオフ状態になり、電池２ａの電力が回路部８には供給されない状態（以下「電源非供給状態」という。）となる。その結果、ＣＰＵ８ａは、パワーホールド信号の出力を停止するので、トランジスタ６はオン状態からオフ状態になる。

一方、電源瞬断対応装置１０では、電源非供給状態において、バックアップ電源１１からＲＴＣ１２及び瞬断対応部１３に電力が供給されるので、次のように動作する。

ＲＴＣ１２は、周波数３２．７６８ｋＨｚのクロックパルスを電圧設定回路１６に出力する。電圧設定回路１６のカウンタ回路１６ａは、クロックパルスのパルス数をカウントする。電圧設定回路１６は、メモリ１５から設定カウント値を読み出す。また、電圧設定回路１６は、瞬断監視回路１４からの信号に基づいてトランジスタ５のベース電極に印加する電圧を設定する。以下、図２を用いて説明する。

まず、図２（ａ）に示すように、電源非供給状態が時刻ｔ１からｔ２までの期間であった場合について説明する。

この場合、瞬断監視回路１４は、時刻ｔ１において、電池電圧が通常時の電圧Ｖｃｃから０ボルトになったことを検出し、時刻ｔ２において、電池電圧が０ボルトから電圧Ｖｃｃになったことを検出する。すなわち、瞬断監視回路１４からの出力レベルは、時刻ｔ１まではハイレベル、時刻ｔ１からｔ２までの期間ではローレベル、時刻ｔ２以降はハイレベルとなる。

時刻ｔ１からｔ２までの期間において、カウント値は３カウント（約９２μｓ相当）であり、設定カウント値（６５０００カウント）よりも小さい。したがって、電源非供給状態において、バックアップ電源１１から電力供給を受けている電圧設定回路１６の出力レベルは、ハイレベルのままであり、トランジスタ５はオン状態を維持することとなる。その結果、時刻ｔ２において、電池パック２の接続端子２ｂと本体側の接続端子３とが再度接続されると、トランジスタ４はオン状態となって電池２ａの電力が回路部８に供給される。そして、ＣＰＵ８ａからトランジスタ６のベース電極にパワーホールド信号が出力され、トランジスタ４がオン状態に維持されて回路部８への電源の供給が保持される。

次に、図２（ｂ）に示すように、電源非供給状態が時刻ｔ１からｔ３までの期間であった場合について説明する。ここで、時刻ｔ１からｔ３までの期間におけるクロックパルス数は設定カウント値（６５０００カウント）である。

この場合、瞬断監視回路１４は、時刻ｔ１において、電池電圧が通常時の電圧Ｖｃｃから０ボルトになったことを検出し、電圧設定回路１６に出力する信号レベルはハイレベルからローレベルになる。

電圧設定回路１６は、時刻ｔ１以降にカウンタ回路１６ａのカウント値が設定カウント値（＝６５０００カウント）と一致した時刻ｔ３において、出力信号のレベルをハイレベルからローレベルに切り替える。その結果、トランジスタ５はオフ状態となって、電池２ａの電力は回路部８に供給されない状態（電源オフの状態）が継続される。図２（ｂ）に示した動作は、例えば、ユーザが電源断動作を行った場合の動作である。

以上のように、本実施形態における携帯電話１によれば、電圧設定回路１６がクロックパルスのパルス数により瞬断時間を検出する構成としたので、瞬断時間を正確に設定することができる。

また、本実施形態における携帯電話１では、瞬断時間の閾値を設定するためのパルス数の設定カウント値をメモリ１５が記憶する構成としたので、瞬断時間の設定や変更をソフトウェアにより容易に変更することができる。

（第２実施形態）
まず、本発明に係る携帯電話の第２実施形態における構成について説明する。なお、本実施形態における携帯電話９は、第１実施形態における携帯電話１（図１参照）の一部の構成を変更したものであり、携帯電話１と同様の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。

図３に示すように、本実施形態における携帯電話９は、電池パック２、接続端子３、トランジスタ４、電源スイッチ７、回路部８、電源瞬断対応装置２０を備えている。

電源瞬断対応装置２０は、バックアップ電源１１、ＲＴＣ１２、瞬断対応部１３、ＮＯＲ（否定論理和）回路２１を備える。ここで、ＲＴＣ１２、瞬断対応部１３及びＮＯＲ回路２１は、１つのＩＣパッケージに内蔵されている。

ＮＯＲ回路２１は、バックアップ電源１１に接続されており、電池パック２からの電源の供給が停止した場合でも、バックアップ電源１１から電力が供給されるようになっている。また、ＮＯＲ回路２１は、電圧設定回路１６の出力信号と、ＣＰＵ８ａからのパワーホールド信号とを入力し、両信号の信号レベルに基づいてトランジスタ４をオン状態又はオフ状態に設定するようになっている。

具体的には、ＮＯＲ回路２１は、電圧設定回路１６の出力信号及びパワーホールド信号の少なくとも一方がハイレベルのときは、ローレベルの信号を出力して、トランジスタ４をオン状態にするようになっている。また、ＮＯＲ回路２１は、電圧設定回路１６の出力信号がローレベル、かつ、パワーホールド信号がローレベルのときのみハイレベルの信号を出力して、トランジスタ４をオフ状態にするようになっている。

以上のように、本実施形態における携帯電話９によれば、電圧設定回路１６がクロックパルスのパルス数により瞬断時間を検出し、検出した瞬断時間に基づいてＮＯＲ回路２１がトランジスタ４をオン状態又はオフ状態に設定する構成としたので、瞬断時間を正確に設定することができるとともに、ＲＴＣ１２、瞬断対応部１３及びＮＯＲ回路２１をワンチップ化することができる。

また、前述の構成により、本実施形態における携帯電話９において、ＲＴＣ１２、瞬断対応部１３及びＮＯＲ回路２１をＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）として作製することもできる。また、ＲＴＣ１２、瞬断対応部１３及びＮＯＲ回路２１をＣＰＵ８ａとワンチップ化することもできる。また、ＮＯＲ回路２１をトランジスタやＦＥＴなどのスイッチング素子としてもよい。

以上のように、本発明に係る電源瞬断対応装置は、瞬断時間を正確に設定することができるという効果を有し、電源の供給が瞬間的に停止されても、それ以前の状態を保持する電源瞬断対応装置等として有用である。

１、９携帯電話
２電池パック
２ａ電池
２ｂ、３接続端子
４トランジスタ（スイッチ素子）
５、６トランジスタ
７電源スイッチ
８回路部
８ａＣＰＵ
１０電源瞬断対応装置
１１バックアップ電源
１２ＲＴＣ（クロックパルス出力部）
１３瞬断対応部
１４瞬断監視回路
１５メモリ
１６電圧設定回路（瞬断時間検出部、スイッチ素子制御部）
１６ａカウンタ回路
２０電源瞬断対応装置
２１ＮＯＲ回路

Claims

着脱可能な電池と、前記電池の電力がスイッチ素子を介して供給される回路部と、を有し、前記電池からの電力供給が瞬断したときに前記スイッチ素子がオン状態からオフ状態に変化して前記電力供給が停止される電子機器に設けられる電源瞬断対応装置であって、
前記回路部は、前記電力が供給された旨を示す電源オン信号と、前記スイッチ素子をオン状態に維持して前記電力の供給を保持するためのパワーホールド信号とを出力するものであり、
予め定められた周波数のクロックパルスを出力するクロックパルス出力部と、
前記電力供給が瞬断した瞬断時間を前記クロックパルスのパルス数により検出する瞬断時間検出部と、
前記瞬断時間検出部が検出した瞬断時間、前記電源オン信号及び前記パワーホールド信号に基づいて前記スイッチ素子をオン状態及びオフ状態のいずれか一方に設定するスイッチ素子制御部と、
前記瞬断時間中に前記クロックパルス出力部、前記瞬断時間検出部及び前記スイッチ素子制御部に電力を供給するバックアップ電源と、を備え、
前記スイッチ素子制御部は、前記電源オン信号を受信した後において前記回路部から前記パワーホールド信号が出力されることにより前記瞬断時間が予め定められた閾値時間未満のとき前記スイッチ素子をオフ状態からオン状態にして前記回路部への前記電力の供給を保持し、前記瞬断時間が前記閾値時間以上のとき前記スイッチ素子のオフ状態を維持して前記回路部に前記電力が供給されない状態を継続するものである電源瞬断対応装置。
前記クロックパルス出力部は、現在時刻を計時するリアルタイムクロックである請求項１に記載の電源瞬断対応装置。
前記クロックパルス出力部と、瞬断時間検出部と、前記スイッチ素子制御部とが、１つのＩＣパッケージに内蔵されている請求項１又は請求項２に記載の電源瞬断対応装置。