JP6550902B2

JP6550902B2 - 電子機器

Info

Publication number: JP6550902B2
Application number: JP2015093638A
Authority: JP
Inventors: 良男関山
Original assignee: Icom Inc
Current assignee: Icom Inc
Priority date: 2015-04-30
Filing date: 2015-04-30
Publication date: 2019-07-31
Anticipated expiration: 2035-04-30
Also published as: JP2016213932A

Description

本発明は、二次電池を備えた電子機器、特に、外部電源が接続されたときに、その外部電源により充電制御部（ＣＰＵ）を起動して二次電池への充電を開始する機能を備えた電子機器に関する。

従来、外部電源と二次電池の何れでも動作可能な電子機器では、電子機器本体の電源スイッチがオフ状態のとき、二次電池の消費電流を少なくするために、充電制御部を構成するＣＰＵは通常動作モードよりも低消費電流のスタンバイモードで待機し、外部電源の接続が検出されると通常動作モードに復帰して外部電源から二次電池に充電を開始するように構成されたものが知られている（例えば特許文献１参照）。また、二次電池への充電時間を短くするために、外部電源が接続されると、電子機器の電源をオフに設定し、電子機器の各部の機能を停止することも提案されている（例えば特許文献２参照）。

二次電池及びこの二次電池への充電機能を備えた無線通信装置においては、無線通信装置本体に外部電源を接続して二次電池を充電している間でも、充電状況を液晶表示装置に表示したり、あるいは、他局と交信したり、受信信号を音声に変換して出力したい場合もあるため（電子機器の電源スイッチがオン状態での二次電池の充電）、二次電池の充電中、ＣＰＵの機能を完全に停止させることは好ましくない。その一方で、無線通信装置の電源スイッチがオフの状態での二次電池の消耗をさらに抑制したいという要求も存在する。

特開２０１０−１７８５２４号公報特開平１１−２０６０２６号公報

本発明は、上記従来例の問題を解決するためになされたものであり、電子機器、特に二次電池及びこの二次電池への充電機能を備えた無線通信装置において、本体の電源スイッチがオフ状態のときに、二次電池からの消費電流をほぼ零にすることが可能であり、且つ、その状態で外部電源が接続された場合に、充電制御部を構成するＣＰＵを起動して二次電池の充電を開始することが可能な電子機器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る電子機器は、
二次電池と、
二次電池への充電を制御する充電制御部と、
ユーザーによってオン／オフ操作される電源スイッチと、
前記二次電池と前記充電制御部との間に設けられ、前記電源スイッチがオフ状態のときに、前記二次電池から前記充電制御部への電力供給を遮断する第１電力制御部と、
前記第１電力制御部と前記充電制御部との間に接続された外部電源端子と、
前記第１電力制御部と前記充電制御部との間に設けられた第２電力制御部とを備え、
前記電源スイッチがオフ状態であって、前記外部電源端子に外部電源が接続されたときに、前記外部電源からの電力供給により、前記充電制御部を起動して、前記二次電池への充電を開始し、
前記第２電力制御部は、前記外部電源端子に外部電源が接続されたときに、前記二次電池から前記充電制御部への電力供給を遮断することを特徴とする。

前記外部電源端子に接続された外部電源の電圧を検出する電圧検出部をさらに備え、前記充電制御部は、前記外部電源の電圧が所定の第１閾値未満の場合、及び所定の第２閾値以上の場合、前記二次電池への充電を行わないようにしてもよい。

前記第１閾値を前記二次電池の電圧よりも高く設定してもよい。

また、前記二次電池と前記第１電力制御部との間に、前記電源スイッチがオフ状態のときに暗電流が流れない回路を接続し、前記電源スイッチがオン状態のときに、前記二次電池から、前記暗電流が流れない回路に電力を供給するようにしてもよい。

また、前記第１電力制御部と前記第２電力制御部との間に、前記電源スイッチがオフ状態のときに暗電流が流れうる回路を接続し、前記電源スイッチがオン状態のときに、前記二次電池から、前記暗電流が流れうる回路に電力を供給するようにしてもよい。

電子機器の電源スイッチがオフ状態のとき、第１電力制御部によって二次電池から充電制御部への電力供給が遮断されるので、充電制御部を構成するＣＰＵには暗電流は流れず、二次電池からの消費電流をほぼ零にすることが可能である。一方、電子機器の電源スイッチがオフ状態のときに、外部電源端子に外部電源が接続されると、外部電源からの電力によって充電制御部が起動され、二次電池に充電することができる。さらに、第２電力制御部を設けた場合、電源スイッチがオン状態であっても、第２電力制御部によって二次電池から充電制御部への電力供給が遮断されるので、充電制御部への電力を外部電源からのみ供給することができ、二次電池の電力消耗を低減することができる。

本発明の一実施形態に係る電子機器の一例である無線通信装置の構成を示すブロック図。上記無線通信装置の具体的な構成を示す回路図。

本発明の一実施形態に係る電子機器の一例として無線通信装置について説明する。図１は、本実施形態に係る無線通信装置１の構成を示すブロック図であり、図２はその具体的な構成を示す回路図である。図１中、実線は電力を供給する電力線を表し、破線は検出信号などを送信する信号線を表す。

この無線通信装置１は、二次電池２が内蔵され又は着脱可能に装着されており、二次電池２への充電を制御する充電制御部３を備えている。また、二次電池２と充電制御部３との間には、第１電力制御部４が設けられており、さらに、第１電力制御部４と充電制御部３との間には、第２電力制御部５が設けられている。第２電力制御部５はレギュレータ６に接続されており、充電制御部３及びその他の機能部に対して一定電圧の電力が供給される。ユーザーによってオン／オフ操作される電源スイッチ７は、第３電力制御部８を介して第１電力制御部４に接続されている。外部電源１１が接続される外部電源端子９は、第４電力制御部１０を介して第２電力制御部５に接続されると共に、レギュレータ６及び充電制御部３の充電用ＩＣ３Ｂに直接接続されている。また、外部電源端子９には、接続された外部電源１１の電圧を検出するための電圧検出部１２が接続されている。さらに、例えば無線送信用のパワーアンプ１３は、二次電池２と第１電力制御部４の間に接続されており、音声出力用のオーディオアンプ１４は、第１電力制御部４と第２電力制御部５の間に接続されている。

充電制御部３は、ＣＰＵ３Ａと充電用ＩＣ３Ｂなどで構成されている。図２に示すように、第１電力制御部４は、例えばノーマリーオンタイプのＭＯＳＦＥＴなどの半導体スイッチ素子で構成され、ゲート信号が入力されることによって非導通となる。また、第２電力制御部５も、例えばノーマリーオンタイプのＭＯＳＦＥＴなどの半導体スイッチ素子で構成され、ゲート信号が入力されることによって非導通となる。第３電力制御部８は、電源スイッチ７に接続されたトランジスタなどの半導体スイッチ素子で構成され、第１電力制御部４の半導体スイッチ素子にゲート信号を入力すると共に、無線通信装置１の全体を制御する全体制御部（例えば上記ＣＰＵ３Ａであってもよいし、他のＣＰＵであってもよい）に対して電源スイッチ７のオン／オフ情報を入力する。電源スイッチ７は、例えばノンロックスイッチであり、押し続けられている間だけ導通する。

外部電源端子９に外部電源１１が接続されておらず、電源スイッチ７がオフ状態の場合、第１電力制御部４の半導体スイッチ素子のゲートには、二次電池２から所定の閾値以上の電圧が印加されており、第１電力制御部４は非導通である。この無線通信装置１では、二次電池２と充電制御部３の間に、第１電力制御部４が設けられているので、二次電池２から充電制御部３やその他の機能部への電力供給は遮断される。また、無線送信用のパワーアンプ１３は、二次電池２と第１電力制御部４の間に接続されているが、無線送信部などへの電力供給も遮断されており、パワーアンプ１３には暗電流は流れず、二次電池２の電力消耗はほとんどない。なお、二次電池２から第１電力制御部４の半導体スイッチ素子のゲートに対して微弱な電流が流れるが、ＣＰＵをスタンバイ状態で待機させておくときの暗電流に比べてもごく僅かであり、二次電池２の自然放電と大差ないレベルである。

上記のように、外部電源端子９に外部電源１１が接続されておらず、第１電力制御部４が非導通の状態で、電源スイッチ７が押されると、電源スイッチ７の一端がＧＮＤに接地されているため、第１電力制御部４の半導体スイッチ素子のゲート電圧が抵抗分圧により上記所定の閾値未満となり、第１電力制御部４の半導体スイッチ素子が導通し、二次電池２から上記全体制御部に電力が供給され、全体制御部が起動する。また、電源スイッチ７はダイオードを介して全体制御部に接続されているので、一定時間以上電源スイッチ７が押し続けられたことを検出すると、全体制御部は、第３電力制御部８に対して所定の信号を出力し、第１電力制御部４の半導体スイッチ素子のゲート電圧を所定の閾値未満にする。一旦、第１電力制御部４の半導体スイッチ素子のゲート電圧が所定の閾値未満になると、再度電源スイッチ７が操作されるまで、半導体スイッチ素子のゲート電圧が所定の閾値未満に維持される。それによって、第１電力制御部４の半導体スイッチ素子が導通状態を維持し、無線通信装置１が通信可能状態となる。

次に、第１電力制御部４が導通の状態で、外部電源端子９に外部電源１１が接続されたとする。図２に示すように、第４電力制御部１０は例えばダイオードであり、第２電力制御部５の半導体スイッチ素子のゲートに接続されている。外部電源端子９に外部電源１１が接続されると、外部電源１１の電圧が第２電力制御部５の半導体スイッチ素子のゲートに印加されるので、第２電力制御部５が非導通となる。すなわち、第１電力制御部４が導通の状態であっても、第２電力制御部５が非導通となるので、二次電池２から充電制御部３及びその他の機能部（上記パワーアンプ１３及びオーディオアンプ１４を除く）への電力供給は遮断される。一方、外部電源端子９はレギュレータ６に接続されているので、外部電源１１から充電制御部３のＣＰＵ３Ａ及びその他の機能部へ電力が供給され、無線通信装置１の機能は維持される。同時に、外部電源端子９は充電制御部３の充電用ＩＣ３Ｂに直接接続されているので、充電用ＩＣ３Ｂを介して二次電池２の充電が開始される。

一方、第１電力制御部４が非導通の状態で、外部電源端子９に外部電源１１が接続されたとする。外部電源１１からの電力は、レギュレータ６を介して充電制御部３に供給され、充電制御部３が起動し、二次電池２の充電が開始される。

次に、二次電池２の電圧と外部電源１１の電圧及び電流との関係について説明する。外部電源１１としては、専用の充電器やＵＳＢケーブルを介したパーソナルコンピュータなどが考えられる。二次電池２の電圧は、例えば３．７Ｖであり、外部電源１１の電圧は、例えば５Ｖである。外部電源１１の電圧が一定であるとは限らないので、電圧検出部１２は外部電源１１の電圧を検出し、全体制御部又は充電制御部３は、検出した外部電源１１の電圧を第１閾値（例えば４．３Ｖ）及び第２閾値（例えば５．７５Ｖ）と比較し、第１閾値未満の場合は外部電源未接続と判定し、第２閾値以上の場合は過電圧と判定し、何れの場合も二次電池２の充電を行わない。また、外部電源１１の電圧が第１閾値未満の場合、第２電力制御部５が非導通とならないように、第２電力制御部５の半導体スイッチ素子のゲート電圧の閾値を設定する。なお、図２に示す回路図において、第２電力制御部５の半導体スイッチ素子の寄生ダイオードは順方向であるが、上記のように外部電源端子９に外部電源１１が接続された場合、外部電源１１の電圧の方が二次電池２の電圧よりも高いので、この寄生ダイオードには電流は流れない。なお、レギュレータ６からの出力電圧は、二次電池２の電圧よりも低く、例えば３Ｖである。

外部電源１１が専用の充電器の場合、上記無線送信用のパワーアンプ１３及び音声出力用のオーディオアンプ１４などへも外部電源１１から電力を供給できるように、充電器の電流容量（例えば１Ａ）を設定することができる。ところが、外部電源１１がパーソナルコンピュータの場合、機種によって電流容量にばらつきがあり、外部電源１１からだけで無線通信装置１の全ての電力（電流容量）を賄えるかどうかは不明である。この無線通信装置１では、外部電源１１だけでは電力供給量が不足する場合に、電力消費量の多い（大電流が流れる）無線送信用のパワーアンプ１３及び音声出力用のオーディオアンプ１４に対して、二次電池２からのみ電力を供給できるように構成されている。第１電力制御部４は上記のように半導体スイッチ素子を有しているため、電流が第１電力制御部４を流れる際に電圧降下が生じる。一方、無線送信していないときは、パワーアンプ１３には、暗電流は流れない。そのため、パワーアンプ１３は、二次電池２と第１電力制御部４との間に接続されている。一方、音声出力用のオーディオアンプ１４については、例えば専用のＩＣなどで構成されている場合には暗電流が流れる可能性があるので、第１電力制御部４と第２電力制御部５の間に接続されている。なお、この場合、二次電池２は、外部電源１１からの電力で電充されつつ放電する。

このように、本実施形態に係る無線通信装置１では、二次電池２と充電制御部３との間に設けられ、電源スイッチ７がオフ状態のときに、二次電池２から充電制御部３への電力供給を遮断する第１電力制御部４を設けたので、電源スイッチ７がオフ状態のとき充電制御部３を構成するＣＰＵ３Ａには暗電流は流れず、二次電池２からの消費電流をほぼ零（自然放電レベル）にすることが可能である。また、外部電源端子９は第１電力制御部４と充電制御部３との間に接続されているので、電源スイッチ７がオフ状態のときに、外部電源端子９に外部電源１１が接続されると、外部電源１１からの電力によって充電制御部３が起動され、二次電池２に充電することができる。また、第１電力制御部４と充電制御部３との間に第２電力制御部５を設けているので、電源スイッチ７がオン状態のときに、外部電源端子９に外部電源１１が接続されると、第２電力制御部５によって二次電池２から充電制御部３への電力供給が遮断され、二次電池の電力消耗を低減することができる。また、消費電力量の多い（大電流が流れる）無線送信用のパワーアンプ１３及び音声出力用のオーディオアンプ１４に対して二次電池２から電力を供給することができ、無線通信装置１の機能低下は生じない。

なお、本発明に係る電子機器は上記のような無線通信装置には限定されず、二次電池と外部電源により二次電池への充電を行う機能を備えた電子機器であればよく、電子機器の種類や機能によっては第２電力制御部を備えていなくてもよい。さらに、本発明は上記実施形態の説明で例示された構成に限定されるものではなく、その他の構成によっても実施することが可能である。

１無線通信装置
２二次電池
３充電制御部
３ＡＣＰＵ
３Ｂ充電用ＩＣ
４第１電力制御部
５第２電力制御部
６レギュレータ
７電源スイッチ
８第３電力制御部
９外部電源端子
１０第４電力制御部
１１外部電源
１２電圧検出部
１３パワーアンプ
１４オーディオアンプ

Claims

二次電池と、
二次電池への充電を制御する充電制御部と、
ユーザーによってオン／オフ操作される電源スイッチと、
前記二次電池と前記充電制御部との間に設けられ、前記電源スイッチがオフ状態のときに、前記二次電池から前記充電制御部への電力供給を遮断する第１電力制御部と、
前記第１電力制御部と前記充電制御部との間に接続された外部電源端子と、
前記第１電力制御部と前記充電制御部との間に設けられた第２電力制御部とを備え、
前記電源スイッチがオフ状態であって、前記外部電源端子に外部電源が接続されたときに、前記外部電源からの電力供給により、前記充電制御部を起動して、前記二次電池への充電を開始し、
前記第２電力制御部は、前記外部電源端子に外部電源が接続されたときに、前記二次電池から前記充電制御部への電力供給を遮断することを特徴とする電子機器。
前記外部電源端子に接続された外部電源の電圧を検出する電圧検出部をさらに備え、前記充電制御部は、前記外部電源の電圧が所定の第１閾値未満の場合、及び所定の第２閾値以上の場合、前記二次電池への充電を行わないことを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
前記第１閾値を前記二次電池の電圧よりも高く設定したことを特徴とする請求項２に記載の電子機器。
前記二次電池と前記第１電力制御部との間に、前記電源スイッチがオフ状態のときに暗電流が流れない回路を接続し、前記電源スイッチがオン状態のときに、前記二次電池から、前記暗電流が流れない回路に電力を供給することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電子機器。
前記第１電力制御部と前記第２電力制御部との間に、前記電源スイッチがオフ状態のときに暗電流が流れうる回路を接続し、前記電源スイッチがオン状態のときに、前記二次電池から、前記暗電流が流れうる回路に電力を供給することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の電子機器。