JPH06276728A - 可変出力電源及び電子機器システム及びバッテリーパック - Google Patents

可変出力電源及び電子機器システム及びバッテリーパック

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JPH06276728A
JPH06276728A JP5056186A JP5618693A JPH06276728A JP H06276728 A JPH06276728 A JP H06276728A JP 5056186 A JP5056186 A JP 5056186A JP 5618693 A JP5618693 A JP 5618693A JP H06276728 A JPH06276728 A JP H06276728A
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JP
Japan
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power supply
voltage
output voltage
converter
output
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JP5056186A
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English (en)
Inventor
Toshiro Sato
敏郎 佐藤
Shuji Yamada
修司 山田
Tetsuhiko Mizoguchi
徹彦 溝口
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】スイッチングコンバータとして降圧チョッパー
コンバータを用い、MOSFETのデューティー比Dを
変化させることで出力Vout を変化させる。まず外部か
らの制御信号を受けて必要なVout をだすデューティー
比Dを決める。これをもとに電子機器に必要な電圧を出
力する電源である。 【効果】電子機器ごとに異なる電圧に対応でき、電源と
しての汎用性が高くなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はワードプロセッサー、パ
ーソナルコンピュータ、液晶表示装置などの電子機器に
用いられる電源、特にDC−DCコンバータを備えた電
源及びこれを用いた電子機器システムに関する。
【0002】
【従来の技術】携帯用など多くの電子機器はDC電源で
駆動する。この場合、AC−DCアダプタ(AC−DC
コンバータ)を用い、AC電源(商用電源)から電子機
器に必要なDC電圧を得ることが一般的である。また電
池を用いて直接DC電圧を得る場合もある。
【0003】いずれにしても夫々の電子機器の駆動に必
要な所定の駆動電圧にあわせて、AC−DCアダプタ、
バッテリーパックなどが多品種、すなわち出力電圧ごと
に作られているのが現状である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように、夫々の電
子機器に対して異なる出力電圧をだす電源を夫々作成す
る必要があり、電源自体に汎用性がないという問題があ
った。本発明は以上の点を考慮してなされたもので、異
なる駆動電圧を有する電子機器に対しても共通に用いる
ことのできる汎用性の高い電源及びこれを用いた電子機
器システムを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、降圧
チョッパーコンバータ、フォワードコンバータ、フライ
バックコンバータ、共振型、部分共振型などのDC−D
CコンバータからなるDC−DC変換手段と、このDC
−DC変換手段の出力電圧を所望の値に設置する出力電
圧制御手段とを備えた可変出力電源である。
【0006】図1にこの概略を示す。外部からの出力電
圧決定信号、すなわちこの電源が接続される電子機器の
駆動電圧を示す信号を受けて出力電圧制御手段は、DC
−DC変換手段が所定の電圧を出力するようにコントロ
ールする。例えば図2に代表的回路を示したスイッチン
グコンバータを用いた場合は、デューティー比Dをコン
トロールすることで出力電圧をコントロールすることが
できる。図3はこのようなスイッチングコンバータを用
いたときの電源の概略である。デューティー比Dを制御
するPWMコントローラーなどのコントローラ部は出力
電圧決定のための制御信号を受けて、トランジスタ、M
OSFETなどのスイッチングを制御する信号を送りだ
す。このPWMコントローラーは入力電圧(Vin)、出
力電圧(Vout )などをモニタリングし、設定出力電圧
を維持するようにフィードバックをかけることになる。
【0007】さて電子機器の駆動電圧を示す制御信号の
入力は、さまざまな手段が考えられる。例えば電源に電
圧選択スイッチなどの入力手段を設け、機器使用者が適
宜設定することもできる。また電子機器と本発明電源と
の接続部分を規格化し、コネクタの状態により選定でき
るようにすることも可能である。さらに、電子機器側か
ら駆動電圧を電気信号として出力し、それを受けて必要
な駆動電圧を設定することも可能である。
【0008】本発明電源への電力供給は、AC電源、電
池のいずれも用いることができる。当然AC−DC変換
されたDC入力を用いることも可能である。このような
本発明によれば、電源はワープロ、携帯電話などの電子
機器に共通に設計することができるので、非常に汎用性
に富んだものとなる。また前述のフィードバック、若し
くは別途設けた回路により電子機器例の異常を検知し
て、電力供給をストップする機能を付与することもでき
る。
【0009】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。図4はこ
の実施例のブロック図である。スイッチングコンバータ
の入力電圧(Vin)、出力電圧(Vout )及び負荷電流
(I0 )をモニターして、スイッチングコンバータのデ
ューティー比Dをパルス幅変調によりコントロールする
PWMコントローラーを備えている。またPWMコント
ローラーには電子機器サイドに必要な駆動電圧としての
out 値を決めるための制御信号が入力される。
【0010】スイッチングコンバータとしては例えば、
図5に示すような降圧チョッパーコンバータを用いる。
この回路ではスイッチとしてMOSFETを用い、この
デューティー比Dを変化させることで出力Vout を変化
させる。まず制御信号を受けて必要なVout をだすデュ
ーティー比Dを決める。そしてこのVout をVin及びI
0 の変動のもとでも一定に保つために、ΔD=(Rc
ΔI0 −D・ΔVin)/Vinのコントロールを行う。こ
こでRc はチョークコイルの抵抗であり、ΔD、ΔI
0 、ΔVinは夫々D、I0 、Vinの変動を示す。
【0011】なお制御信号の入力に際しては、コントロ
ーラとの整合をとるため、適当なインターフェイスを介
することが望ましい。この実施例に用いられるインダク
タとしては、例えば平面インダクタが挙げられる(図
6)。この平面インダクタは、平面コイルを軟磁性体で
サンドイッチした構造を採る。プリント基板上に形成さ
れたコイルと、Fe基、Co基などの非晶質磁性薄帯を
積層したもの、Si基板に薄膜プロセスを用いて作り込
んだもの等が考えられる。この場合、Si基板には、M
OSFET、駆動IC部分を作り込めるため、薄膜プロ
セスによる平面インダクタ部分と併せてモノリシック化
できる。いうなれば1チップ電源である。
【0012】例えば図7(a)に示すようにSiなどの
半導体基板を平面的に分割して、平面コイルが絶縁体層
を介して磁性体層でサンドイッチされた平面インダクタ
と素子を形成しても良いし、同じ領域に重ねても良い。
また図7(b)に示すようにSOI(Silicon
on Insulator)基板を用い、SOI層には
スイッチング素子、論理素子などを形成し、他方のSi
基板には平面インダクタを形成することもできる。
【0013】なおコンデンサは、チップコンデンサを外
付けで実装しても良いし、SrTiO3 膜、Ta25
膜などの高誘電率膜を用い、モノリシック化も可能であ
る。その実施例を図8に示す。A N基板等の高熱伝導
性基板上に、薄膜タイプの半面インダクタ及びトランジ
スタ等を作りこんだ半導体チップを実装し、さらにチッ
プコンデンサ等を実装している。必要に応じ外囲器を用
いて1パッケージにまとめている。
【0014】本実施例ではまず電源から初期Vout を電
子機器に出力する。そして電子機器側ではまず駆動電圧
信号発生部でこの初期Vout を受けて、電子機器駆動に
必要な駆動電圧V0 を電源側に伝達する信号を返す(図
9)。電源はこの信号を受けてデューティー比DをV
out =V0 となるように設定し、出力を変更する。次い
で電子機器側で電源電圧がV0 となったところで、電子
機器本体円部へ電力を供給するように回路を切り替え
る。これでシステムの立上がりが完了する。
【0015】このような駆動電圧信号発生部は、バンド
ギャップ等を用いた基準電圧発生源をもとにした基準電
圧と入力電圧を比較し、その結果を制御信号として電源
例に返し、訂正値に達したところで本体例に切り替える
スイッチを具備していれば良い。一例を図10に示す。
【0016】なお、この実施例では電気的に駆動電圧を
伝達決定する手段を採用したが、電子機器の駆動電圧は
5V、10Vなどある程度決まっているため、例えば電
源と機器のコネクタを工夫して、機械的に電圧選定を行
うこともできる。例えば図11に示すように接続ピンの
位置をかえることで、Vout 1、Vout 2を選択するよ
うにできる。
【0017】また手動入力のスイッチでの切替も可能で
ある。本発明に係る電源への入力電池を用いても良い
し、AC−DCコンバータを介したAC入力でも良い。
また電池としても一次、二次どちらでも使える。例え
ば、図12に示すようにAC入力を整流回路にてDCに
変換したのち、スイッチング回路で高周波化し、トラン
スを介して電圧変換し、整流・平滑回路を経て所望の電
圧のDC出力を得る。パルス幅制御回路でDC出力のフ
ィードバックをかけることになる。これを直接電源に入
力したり、二次電池への充電に用いる。
【0018】二次電池の場合は充電の必要があるが、コ
ネクタを介して充電器と二次電池の接続を行っても良い
が、接点の汚れなどが充電に支障をもたらす場合があ
る。しかしながらトランスによる電磁的な結合を用いて
充電することも可能である。このような充電器の構成を
図13に示す。充電器はAC−DC変換部と高周波DC
を作るチョッパー部からなる。まずAC入力がAC−D
C変換部でDCに変換され、スイッチング素子(パワー
MOSFET、トランジスタなど)により高周波に変換
される。ここでスイッチング素子と直列に接続されたコ
イルL1 (ターン数N1 )と電磁的に結合しているコイ
ルL2 (ターン数N2 )とでトランスを構成している。
このN1 /N2 比に応じてL2 に誘導起電力が生じる。
このL2 からの電力を整流・平滑回路を介して、DC出
力となる。フィードバックについては図示を省略する。
【0019】ここで電子機器サイドにL2 以降の回路を
備えておけば、AC電源とは電気的な接触をすることな
く、非接触で電磁的な結合によりエネルギー供給を行う
ことができる(図14)。多少はなれていても磁性体が
磁束をすいこむことでコイルに磁束を集中できる。
【0020】このような充電器、二次電池を含めたシス
テムを図15に各ユニットを複数仕様用意すれば、より
多くに対応できるものになる。なお、充電時にはコント
ローラーによりDC−DCコンバータを動作させないよ
うにして2次電池側へ電力供給を行うことになる。図示
はしないが必要に応じ所望の手段でDC出力の出力電圧
を所定の値に制御するようにすることができる。なお、
図15のシステムは複数の出力電圧を出すため、出力端
子が複数となっている。
【0021】Li二次電池は高電圧がとれ、エネルギー
密度が大きいため、所望な二次電池であるが、放電の際
の電圧の暫減が著しい。そこでLi二次電池とDC−D
Cコンバータをセットにした形でバッテリーパックを提
供することにより、このLi二次電池の問題を解消する
ことができる(図16)。すなわち、定格電圧をだすよ
うにセッティングされたDC−DCコンバータを組み込
んでインテリジェントバッテリーパック(“電池”)と
するのである。
【0022】本発明に係る電源にもDC−DC変換部を
備えているため、この電源への入力を二次電池・DC−
DCコンバータのみの“電池”により行っても良いし、
電源側のDC−DC変換部を“電池”のDC−DCコン
バータとして用いることも可能である。
【0023】しかしながら“電池”側にDC−DCコン
バータを備えていた方が電池としての有用性/汎用性は
高まり、扱い易い。このような“電池”に組み込むDC
−DCコンバータは、前述の電源で説明したように色々
なタイプの回路を用いることができるが、インダクタ部
品として前述の平面インダクタを用いることで、実装時
の高さを低くすることができる。従って外見上は電池単
体とわかることのない形でDC−DCコンバータ内蔵の
“電池”を提供できる。さらに前述の如く、1チップ化
してしまえばよりこの効果は大きいものとなる。
【0024】そしてこのインテリジェントバッテリーパ
ックは、例え二次電池の電圧が下がってきても、バック
からの出力電圧は一定に維持でき、電子機器サイドは、
比較的少ない電圧変動に対応できるように設計されれば
良いことになる。
【0025】図17は、このようなリチウム二次電池の
断面図である。図17中の1は、底部に絶縁体2が配置
された有底円筒状のステンレス容器である。この容器1
内には、電極群3が収納されている。この電極群3は、
正極4、セパレータ5及び負極6をこの順序で積層した
帯状物を該負極6が外側に位置するように渦巻き状に巻
き回した構造になっている。以下に作製手順を示す。水
酸化ニッケル(Ni(OH)2 )粉末と水酸化リチウム
(LiOH・H2 O)とをLi:Ni=1.05:1の
モル比になるように配合し、乳鉢で十分混合した後、酸
素気流中、700℃で5時間熱処理を行った後、粉砕し
粉末状の生成物を得た。前記正極4は、前記LiNiO
2 粉末91重量%とアセチレンブラック3.5重量%、
黒鉛3.5重量%とエチレン・プロピレン・ジエン共重
合体2重量%との混合物をトルエンでペースト状にして
アルミニウム箔に塗布し、乾燥後、ロールプレスしたも
のである。前記セパレータ5は、ポリプロピレン製多孔
質フィルムから形成されている。
【0026】前記負極6は、メソフェーズピッチ系の炭
素繊維をアルゴンガス雰囲気下で3000℃にて黒鉛化
し、さらに2400℃の塩素ガス雰囲気下で熱処理して
得られた黒鉛化炭素粉末98重量%とエチレン・プロピ
レン・ジエン共重合体2重量%との混合物をトルエンで
ペースト状にして銅箔に塗布し、乾燥後、ロールプレス
したものである。
【0027】前記容器1内には、六フッ化リン酸リチウ
ム(LiPF6 )をエチレンカーボネート(EC)とジ
エチルカーボネート(DEC)の混合溶媒(混合体積比
率50:50)に1.0モル/1溶解した組成の非水電
解液が収容されている。非水電解液中に含まれるH2
量は100ppm以下、エチレングリコールは100p
pm以下であった。
【0028】前記電極群3上には、中央部が開口された
絶縁紙7が載置されている。さらに、前記容器1の上部
開口部には、絶縁封口板8が該容器1へのかしめ加工な
どにより液密に設けられており、かつ該絶縁封口板8の
中央には正極端子9が嵌合されている。この正極端子9
は、前記電極群3の正極4に正極リード10を介して接
続されている。なお、電極群3の負極6は負極リード
(図示しない)を介して負極端子である前記容器1に接
続されている。
【0029】このようなLi電池を用いることができ
る。前述の如く、平面実装、小型化が容易な本発明に係
る電源とともに実装しても、電池全体が大型となること
はない。また、このような電池を複数本パックとした場
合も同様である。
【0030】二次電池への充電も各種電池に応じて最適
な条件を設定する必要がある。例えばLi二次電池の場
合は、充電電圧が4.2Vに達するまでは低電流(次段
階の1/20程度)で充電し、その後4.2Vで保持
し、3時間程度で充電を完了するというサイクルがとら
れる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、汎
用性の高い電源を提供することができる。従って電源部
分の互換性に富んだ電子機器システムを得ることができ
る。また本発明によるバッテリーパックも汎用性に富
み、また電子機器サイドの電源に対する設計の自由度が
増すなど顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る電源の概略図。
【図2】 本発明に係るDC−DCコンバータの回路
図。
【図3】 本発明に係る電源の概略図。
【図4】 本発明に係る電源の概略図。
【図5】 本発明に係る電源の概略図。
【図6】 本発明に係る平面インダクタの概略図。
【図7】 本発明に係る半導体チップの概略図。
【図8】 本発明に係る半導体チップの概略図。
【図9】 本発明に係る電源の概略図。
【図10】 本発明に係る制御信号発生部の一例を示す
概略図。
【図11】 本発明に係る電子機器のコネクタの概略
図。
【図12】 本発明に係るAC−DCコンバータの概略
図。
【図13】 本発明に係るAC−DCコンバータの概略
図。
【図14】 本発明に係るトランス結合を示す概略図。
【図15】 本発明に係る電源を示す概略図。
【図16】 本発明に係る電源を示す概略図。
【図17】 本発明に係る二次電池を示す概略図。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】DC−DC変換手段と;このDC−DC変
    換手段の出力電圧を異なる所定の値に設定する出力電圧
    制御手段とを具備したことを特徴とする可変出力電源。
  2. 【請求項2】DC−DC変換手段と;このDC−DC変
    換手段の出力電圧を所望の値に設定する出力電圧制御手
    段と、電子機器の駆動電圧を前記出力電圧制御手段に伝
    達する駆動電圧伝達手段とを備えた可変出力電源。
  3. 【請求項3】駆動電圧を請求項2記載の可変出力電源の
    出力電圧制御手段に伝達する駆動電圧連絡手段を備えた
    電子機器と;請求項2記載の可変出力電源とを具備した
    ことを特徴とする電子機器システム。
  4. 【請求項4】二次電池と;二次電池の出力電圧を所定の
    値に制御して出力するDC−DCコンバータとを具備し
    たことを特徴とするバッテリーパック。
JP5056186A 1993-03-16 1993-03-16 可変出力電源及び電子機器システム及びバッテリーパック Pending JPH06276728A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008177138A (ja) * 2006-09-19 2008-07-31 Hitachi Koki Co Ltd アダプタ、電池パックとアダプタの組み合わせ、及びそれらを備えた電動工具
JP2011188594A (ja) * 2010-03-05 2011-09-22 Kochi Univ Of Technology 多相交流発電装置
KR101128221B1 (ko) * 2010-11-01 2012-03-22 넥스콘 테크놀러지 주식회사 배터리 팩 시스템
WO2021182308A1 (ja) * 2020-03-13 2021-09-16 マクセルホールディングス株式会社 アダプタ及び直流電力利用システム

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008177138A (ja) * 2006-09-19 2008-07-31 Hitachi Koki Co Ltd アダプタ、電池パックとアダプタの組み合わせ、及びそれらを備えた電動工具
US8237404B2 (en) 2006-09-19 2012-08-07 Hitachi Koki Co., Ltd. Adaptor, assembly of battery pack and adaptor, and electric tool with the same
US9065155B2 (en) 2006-09-19 2015-06-23 Hitachi Koki Co., Ltd. Adaptor, assembly of battery pack and adaptor, and electric tool with the same
JP2011188594A (ja) * 2010-03-05 2011-09-22 Kochi Univ Of Technology 多相交流発電装置
KR101128221B1 (ko) * 2010-11-01 2012-03-22 넥스콘 테크놀러지 주식회사 배터리 팩 시스템
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