JP6457823B2 - 電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、電子機器に係り、特に、キャパシタを電源のバックアップとして備えた電子機器に関するものである。

上述した電子機器として、外部電源であるＡＣ電源からの電源供給を受けて動作する警報器が知られている。このような警報器においては、ユーザがＡＣ電源との接続プラグを抜いてしまう恐れがあった。プラグが抜けたままの状態では、実際に異常が発生したときに警報を発生することができない。

そこで、バックアップ電源としてキャパシタを警報器に設け、プラグが抜けたときにキャパシタからの電源供給を受けてプラグが抜けた旨を報知して、プラグを再度差し込むことを促すものが提案されている。

このような警報器のバックアップ回路の一例として、図２に示すようなものが提案されている。同図に示すように、ＡＣ電源からの交流電源は、図示しないＡＣ／ＤＣコンバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータ、レギュレータなどにより例えば直流５Ｖの回路制御電源Ｖ１に変換される。この回路制御電源Ｖ１は、発光ダイオード１２や警報器の制御を司るＣＰＵ１１、ブザーＢｚを駆動するブザー駆動回路１３などの負荷の電源となる。

バックアップ電源であるキャパシタＣは、この回路制御電源Ｖ１に直接接続され、回路制御電源Ｖ１により充電され、回路制御電源Ｖ１が遮断されたときに放電して発光ダイオード１２やＣＰＵ１１、ブザー駆動回路１３などの負荷に電源を供給する。ＣＰＵ１１は、回路制御電源Ｖ１が遮断すると、キャパシタＣから電源供給を受けて動作し、ブザー駆動回路１３を制御してブザーＢｚを鳴動させ、プラグ抜けをユーザに報知する。

しかしながら、「プラグを抜かないでください」と音声で報知したい場合、音声出力回路には、図２に示すようにブザーＢｚで報知するよりも大きな電流をキャパシタＣから供給する必要がある。このため、内部抵抗の小さいキャパシタＣを採用する必要が生じる。すると、充電電流が大きくなり過ぎ、図示しない電流制御回路が働いて回路制御電圧Ｖ１が５Ｖまで立ち上がらず動作不能となる。

そこで、抵抗を入れて充電電流を抑えようとすると、キャパシタＣからの電源供給時に、抵抗による損失で音声出力回路を駆動することができない、という連鎖的問題が生じていた。

また、図２に示すバックアップ回路では、キャパシタＣが回路制御電源Ｖ１に直結しているため、回路制御電源Ｖ１の供給ラインＬ１上の電圧は、キャパシタＣの両端電圧と同じになる。このため、電源を投入しても、供給ラインＬ１上の電圧はすぐに５Ｖまで立ち上がらない。５Ｖまで立ち上がるのに電源投入してから数秒から１０秒程度かかる。このため、電源投入後に行われる通電確認用の発光ダイオード１２の点灯も数秒から１０秒程度遅れて行われ、市場でお客様に故障と誤認識されることがあった。

そこで、本発明は、電源投入後に動作不能になることなく、音声出力回路のような大きな電流を必要とする報知手段をキャパシタで駆動できる電子機器を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、第１電源の供給を受けて動作する第１負荷と、前記第１電源により充電されるキャパシタと、を備え、前記第１負荷が、前記第１電源が遮断されたときに前記キャパシタからの放電電流の供給を受けて動作しその旨を報知する報知手段を有する電子機器であって、前記第１電源から前記キャパシタへの充電電流及び前記キャパシタから前記第１負荷への放電電流の双方が流れる接続ライン上に互いに並列接続された抵抗及び第１ダイオードと、第２電源の供給を受けて動作する第２負荷と、前記第２電源を入力すると、前記第１電源を出力して前記第１負荷及び前記キャパシタに供給する電源回路と、前記第２電源の前記第２負荷及び前記電源回路の分岐点から前記第１電源の前記第１負荷及び前記キャパシタの分岐点までの接続ライン上に接続された第２ダイオードと、を備え、前記第１ダイオードは、前記放電電流の流れる方向が順方向となるように接続され、前記第２ダイオードは、前記第２電源の前記第２負荷及び前記電源回路の分岐点から前記電源回路までの接続ライン上に接続されていることを特徴とする電子機器に存する。

請求項２記載の発明は、前記報知手段は、音声により報知する音声出力回路から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子機器に存する。

請求項３記載の発明は、前記第１電源の遮断を検出する遮断検出手段をさらに備え、前記遮断検出手段は、前記第２ダイオードよりも前記第２電源側の電圧に基づいて前記第１電源の遮断を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の電子機器に存する。

以上説明したように請求項１記載の発明によれば、第１電源からの充電電流は抵抗を介してキャパシタに供給されるため、抵抗により充電電流が抑えられて、電源投入後に動作不能になることがない。また、キャパシタからの放電電流は抵抗を介さず、第１ダイオードを介して報知手段に供給されるため、大きな放電電流を第１負荷に供給することができる。このため、大きな電流を必要とする報知手段をキャパシタで駆動できる。しかも、キャパシタの充電を待つことなく、電源投入してからすぐに第１負荷に供給する電源を立ち上げることができる。また、第２ダイオードの働きにより、キャパシタからの放電電流が第２負荷に供給されることがないため、キャパシタから報知手段へのバックアップ時間を延ばすことができる。また、第１負荷に供給する第１電源を安定させることができる。

請求項２記載の発明によれば、大きな電流を必要とする音声出力回路をキャパシタで駆動できる。

請求項３記載の発明によれば、第２ダイオードよりも第２電源側の電圧は、キャパシタからの放電電流の影響を受けないため、精度良く、第２電源の遮断を検出することができる。

本発明の電子機器としての警報器の一実施形態を示す回路図である。 従来の警報器のバックアップ回路の一例を示す回路図である。

以下、本発明の電子機器としての警報器について図１を参照して説明する。図１に示す警報器は、例えばガス漏れなどの異常を検出して、警報する警報器である。同図に示すように、警報器１は、例えば直流５Ｖの回路制御電源Ｖ１（＝第１電源）の供給を受けて動作するＣＰＵ１１、発光ダイオード１２及び音声出力回路１４などの第１負荷１０と、回路制御電源Ｖ１が遮断されたときに放電して第１負荷１０に電源を供給するキャパシタＣと、を備えている。

ＣＰＵ１１は、警報器１全体の制御を司る。発光ダイオード１２には、トランジスタＴｒが直列接続されている。このトランジスタＴｒのオンオフ制御をＣＰＵ１１が行うことにより、ＣＰＵ１１は、発光ダイオード１２の点灯を制御する。音声出力回路１４は、例えばガス漏れが生じた旨の音声（例えば「ガスが漏れていませんか」）、プラグが抜けた旨の音声（例えば「抜かないでください」）を出力する回路であり、ＣＰＵ１１によってその出力が制御されている。以上のことから明らかなように、ＣＰＵ１１及び音声出力回路１４が報知手段に相当する。

また、警報器１は、例えば直流７Ｖの電源Ｖ２（＝第２電源）の供給を受けて動作する第２負荷２０と、７Ｖの電源Ｖ２を入力すると、５Ｖの回路制御電源Ｖ１を出力して、ＣＰＵ１１、発光ダイオード１２及び音声出力回路１４などやキャパシタＣに供給するレギュレータ（＝電源回路）１５と、をさらに備えている。

電源Ｖ２は、ＡＣ電源からの交流電源を図示しないＡＣ／ＤＣコンバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータにより直流７Ｖに変換して得た電源である。第２負荷２０の一例としては、例えばオペアンプが挙げられる。

また、警報器１は、抵抗Ｒ１及び第１ダイオードＤ１と、第２ダイオードＤ２と、分圧抵抗Ｒ２１及びＲ２２と、を備えている。抵抗Ｒ１及び第１ダイオードＤ１は、回路制御電源Ｖ１からキャパシタＣへの充電電流Ｉｃ及びキャパシタＣから第１負荷１０への放電電流Ｉｄの双方が流れる接続ライン上に互いに並列接続されている。

抵抗Ｒ１及び第１ダイオードＤ１は、図１に示すように、放電電流ＩｄがＣＰＵ１１、発光ダイオード１２及び音声出力回路１４に分岐される前の接続ライン上に設けられるのがよい。また、第１ダイオードＤ１は、放電電流Ｉｄの流れる方向が順方向となるように接続されている。

第２ダイオードＤ２は、電源Ｖ２の第２負荷２０及びレギュレータ１５の分岐点Ｐ１からレギュレータ１５までの接続ライン上に、充電電流Ｉｃが流れる方向が順方向となるように接続されている。

分圧抵抗Ｒ２１及びＲ２２は、第２ダイオードＤ２よりも電源Ｖ２側の電圧を分圧して、ＣＰＵ１１のＡＤポートに入力している。ＣＰＵ１１は、遮断検出手段として働き、このＡＤポートに入力された電圧に基づいて回路制御電源Ｖ１が遮断されたことを検出する。この第２ダイオードＤ２よりも電源Ｖ２側の電圧は、キャパシタＣからの放電電流Ｉｄの影響を受けないため、精度良く、回路制御電源Ｖ１の遮断（プラグ抜け）を検出することができる。

また、警報器１は、例えばガス漏れを検出するセンサなど警報器として必要な周知の回路を有している。

次に、上述した構成の警報器１の動作について説明する。電源投入前（ＡＣ電源にプラグを接続する前）、キャパシタＣは充電されていない状態である。ＡＣ電源にプラグを接続して電源を投入すると、電源Ｖ２が第２負荷２０に供給される。また、レギュレータ１５に電源Ｖ２が入力され、レギュレータ１５から回路制御電源Ｖ１が出力される。このレギュレータ１５から出力される回路制御電源Ｖ１によってキャパシタＣが充電される。

このとき、回路制御電源Ｖ１からの充電電流Ｉｃは、抵抗Ｒ１を介してキャパシタＣに供給される。このため、キャパシタＣの内部抵抗が低くても、この抵抗Ｒ１により充電電流Ｉｃが抑えられ、電源投入後に動作不能になることがない。

また、レギュレータ１５から回路制御電源Ｖ１が出力されると、第１負荷１０に電源が供給され、ＣＰＵ１１が起動する。ＣＰＵ１１は、回路制御電源Ｖ１からの電源供給を受けて動作し、ガス漏れなどの異常を検出するセンサからのセンサ出力を監視する。ＣＰＵ１１は、監視した結果、異常が検出されると音声出力回路１４を制御してその旨を報知する。

その後、ＡＣ電源からプラグが抜けると、電源Ｖ２が遮断され、回路制御電源Ｖ１も遮断される。回路制御電源Ｖ１が遮断されると、キャパシタＣが放電して、キャパシタＣからＣＰＵ１１、発光ダイオード１２、音声出力回路１４に電源が供給される。このため、プラグが抜けても、ＣＰＵ１１や音声出力回路１４への電源供給を維持できる。そして、ＣＰＵ１１は、分圧抵抗Ｒ２１、Ｒ２２間の電圧からプラグが抜けたことを検出して、音声出力回路１４を制御して「プラグを抜かないでください」と音声で報知できる。

このとき、キャパシタＣからの放電電流Ｉｄは抵抗Ｒ１を介さずに、第１ダイオードＤ１を介してＣＰＵ１１、発光ダイオード１２、音声出力回路１４に供給されるため、大きな放電電流Ｉｄを供給できる。このため、大きな電流を必要とする音声出力回路１４をキャパシタＣで駆動できる。

また、キャパシタＣからの放電電流Ｉｄは、第２ダイオードＤ２の働きにより、第２負荷２０に供給されることがない。このため、キャパシタＣからＣＰＵ１１や音声出力回路１４へのバックアップ時間を延ばすことができる。

なお、上述した実施形態によれば、報知手段を音声出力回路１４から構成していたが、これに限ったものではない。報知手段は従来と同様にブザーから構成してもよい。

また、上述した実施形態によれば、第２ダイオードＤ２は、電源Ｖ１の第２負荷２０及びレギュレータ１５の分岐点Ｐ１からレギュレータ１５までの接続ライン上に接続されていたが、これに限ったものではない。

第２ダイオードＤ２としては、キャパシタＣからの放電電流ＩｄをＣＰＵ１１などの第１負荷のみに供給でき、第２負荷２０に供給できない位置に設ければよく、分岐点Ｐ１から回路制御電源Ｖ１の第１負荷及びキャパシタＣの分岐点Ｐ２までの接続ライン上に設けていればよい。

即ち、レギュレータ１５と分岐点Ｐ２との接続ライン上に第２ダイオードＤ２を設けてもよいが、この場合、ＣＰＵ１１などの第１負荷に供給する電圧が回路制御電源Ｖ１よりも第２ダイオードＤ２での電圧降下分下がってしまう。よって、ＣＰＵ１１などの第１負荷に安定して回路制御電源Ｖ１を供給するためには、図１に示す位置に第２ダイオードＤ２を接続するのが望ましい。

また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１ 警報器（電子機器）
１０ 第１負荷
１１ ＣＰＵ（報知手段、遮断検出手段）
１４ 音声出力回路（報知手段）
１５ レギュレータ（電源回路）
２０ 第２負荷
Ｃ キャパシタ
Ｄ１ 第１ダイオード
Ｄ２ 第２ダイオード
Ｉｃ 充電電流
Ｉｄ 放電電流
Ｒ１ 抵抗
Ｖ１ 回路制御電源（第１電源）
Ｖ２ 電源（第２電源）

Claims (3)

1. 第１電源の供給を受けて動作する第１負荷と、前記第１電源により充電されるキャパシタと、を備え、前記第１負荷が、前記第１電源が遮断されたときに前記キャパシタからの放電電流の供給を受けて動作しその旨を報知する報知手段を有する電子機器であって、
   前記第１電源から前記キャパシタへの充電電流及び前記キャパシタから前記第１負荷への放電電流の双方が流れる接続ライン上に互いに並列接続された抵抗及び第１ダイオードと、
   第２電源の供給を受けて動作する第２負荷と、
   前記第２電源を入力すると、前記第１電源を出力して前記第１負荷及び前記キャパシタに供給する電源回路と、
   前記第２電源の前記第２負荷及び前記電源回路の分岐点から前記第１電源の前記第１負荷及び前記キャパシタの分岐点までの接続ライン上に接続された第２ダイオードと、を備え、
   前記第１ダイオードは、前記放電電流の流れる方向が順方向となるように接続され、
   前記第２ダイオードは、前記第２電源の前記第２負荷及び前記電源回路の分岐点から前記電源回路までの接続ライン上に接続されていることを特徴とする電子機器。
2. 前記報知手段は、音声により報知する音声出力回路から構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
3. 前記第１電源の遮断を検出する遮断検出手段をさらに備え、
   前記遮断検出手段は、前記第２ダイオードよりも前記第２電源側の電圧に基づいて前記第１電源の遮断を検出する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電子機器。

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