JPH09269852A - 電源切り換え回路および携帯機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池内蔵の携帯機器において、内蔵電池電圧
より電圧が低い外部電源電圧をこの携帯機器に供給でき
る電源切り換え回路を提供すること。 【解決手段】 ２個の内蔵電池１０３と内蔵電池１０４
はＦＥＴ１０７を介して直列接続構造となっていて、そ
のうち１個の内蔵電池１０４の電圧を基準に外部供給電
源電圧と比較して外部供給電源電圧が一定の電圧より高
い場合にＦＥＴ１０７を遮断することで外部電源電圧を
ダイオード１１１を経て携帯機器１１３に供給する電源
切り換え回路。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電池を内蔵する携
帯機器への外部電源を供給する際の電源切り換え回路お
よびそれを用いた携帯機器に関する。

【０００２】具体的には、パソコンに挿入できるＰＣＭ
ＣＩＡ規格のカード機器であってパソコンからデータを
転送してカード単体でも機能する電池内蔵の携帯機器に
おいて、パソコンが動作時にカードをパソコンに挿入し
た場合はカード動作の電源はパソコンから供給するよう
に電源を切り換える回路に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】従来の電源切り換え回路の例を図６に示
す。すなわち、ここに示した電源切り換え回路は外部電
源である６０１と外部電源供給スイッチ６０２と内蔵電
池６０４と電源切り換えダイオード６１０および６１１
と携帯機器本体６１３とで構成してある。

【０００４】ここで図６の動作を説明する。なお、ここ
では外部電源電圧６０１は５Ｖ、内蔵電池電圧６０４は
３Ｖとして説明する。通常は内蔵電池６０４からダイオ
ード６１０を通って携帯機器本体６１３に電源を供給す
るが、外部電源供給スイッチ６０２を閉じることで内蔵
電池６０４よりも高い電圧の外部電源を供給した場合は
外部供給電圧がダイオード６１１を通って携帯機器６１
３に電源を供給する。ここで、ダイオード６１０は外部
電源が内蔵電池６０４を充電することを阻止し、ダイオ
ード６１１は外部電源が供給されていないときに内蔵電
池から外部へ電流が流出することを阻止する。

【０００５】図７は従来の電源切り換え回路のもうひと
つの例であって、電源切り換えダイオードを電界効果ト
ランジスタ（以下ＦＥＴとする）スイッチに置き換えた
ものである。すなわち、この電源切り換え回路は外部電
源である７０１と外部電源供給スイッチ７０２と内蔵電
池７０４とＰチャネルＦＥＴ７１０とバイアス抵抗７０
９および電源切り換えダイオード７１１と携帯機器本体
７１３とで構成してある。なお、ここでも外部電源電圧
７０１は５Ｖ、内蔵電池電圧７０４は３Ｖとして説明す
る。

【０００６】ここで、外部電源供給スイッチ７０２が解
放され外部電源を供給していない場合はＦＥＴ７１０の
ドレインは内蔵電池７０４の正極３Ｖに、ＰチャネルＦ
ＥＴ７１０のゲートはバイアス抵抗７０９を経て内蔵電
池７０４の負極０Ｖに接続してあり、ＰチャネルＦＥＴ
７１０のドレイン、ソース間には寄生ダイオードがある
ため、ソース電圧はほゞドレイン電圧と同じ３Ｖである
から、ソース、ゲート間電圧は−３Ｖである。この結
果、ＰチャネルＦＥＴ７１０は導通状態となり内蔵電池
７０４の電圧を携帯機器本体７１３に供給を維持する。
このときダイオード７１１は内蔵電池７０４から外部へ
電流が流出することを阻止している。

【０００７】外部電源供給スイッチ７０２を閉じて内蔵
電池７０４より高い外部電源電圧を供給した場合はＰチ
ャネルＦＥＴ７１０のドレインは内蔵電池７０４の正極
３Ｖであるが、ＰチャネルＦＥＴ７１０のゲートには外
部供給電源電圧５Ｖが直接加わり、ＰチャネルＦＥＴ７
１０のソースにはダイオード７１１を経て外部供給電源
電圧５Ｖが加わる。この結果、ＰチャネルＦＥＴ７１０
のソース、ゲート間電圧は０Ｖで遮断電位となりＦＥＴ
７１０はカットオフとなる。従って、内蔵電池７０４か
らの電流を阻止して外部供給電圧をダイオード７１１を
経て携帯機器７１３に供給することになる。このとき遮
断状態のＦＥＴ７１０の寄生ダイオードは外部電源電圧
で内蔵電池７０４を充電することを阻止している。

【０００８】一般的なパソコンの場合はＰＣＭＣＩＡカ
ードインターフェイスには５Ｖを供給している場合が多
く、また、パソコンに挿入して使用するＰＣＭＣＩＡ規
格のカードメモリなどは３Ｖのコイン型リチュウム電池
を使用する場合が多く、外部供給電源の電圧のほうがカ
ード内蔵電池電圧より高いため外部電源を供給している
間は上記いずれの従来例とも内蔵電池６０４あるいは７
０４の無駄な消耗を無くすことができた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来の電源切り換え方式では外部供給電源電圧がカード
内蔵電池電圧よりも高くないといけないという制約があ
ったため、例えばカード型携帯機器の使用電力や電圧の
都合で３Ｖのコイン型リチュウム電池を２個直列にして
６Ｖで使用したほうが有利な場合であっても電源インタ
ーフェイスの都合で使えないという課題があった。

【００１０】すなわち、本発明の目的は内蔵電池を有す
る携帯機器、特に２個以上の内蔵電池を直列に接続して
使用する携帯機器において、内蔵電池の電圧よりも外部
供給電源の電圧が低い場合であっても外部供給電源の電
圧が一定以上であれば外部電源電圧を携帯機器に供給で
きるようにして内蔵電池の消耗を防ぐことができる電源
切り換え回路を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の電源切り換え回
路は、内蔵電池を複数個、例えば２個直列で使用する携
帯機器において、内蔵電池１個当たりの電圧が外部供給
するための外部電源の電圧よりも低い場合において、こ
の複数個の内蔵電池のうち１個の電圧を基準に外部電源
の電圧と比較して、外部電源の電圧が一定の電圧より低
い場合には内蔵電池を２個直列接続して携帯機器に供給
し、外部電源の電圧が一定の電圧より高い場合には内蔵
電池からの電源供給を遮断して外部電源を強制的に供給
することを特徴としている。

【００１２】例えば内蔵電池部である３Ｖのコイン型リ
チュウム電池を２個直列にして６Ｖの内蔵電池を構成し
て使用するＰＣＭＣＩＡインターフェイスを有する携帯
機器において、そのうち１個の内蔵電池電圧３Ｖを基準
に外部供給電源の電圧、すなわちパソコンからの５Ｖ電
源供給の有無を検出して以下の電源切り換え動作をす
る。

【００１３】外部電源、すなわちパソコンからの５Ｖ電
源が供給されている場合は電圧基準電池以外のもう１個
の内蔵電池をフローティングとし、内蔵電池からの電流
流出を止めてパソコンからの５Ｖ電源で携帯機器を動作
させる。あるいは、パソコンからの５Ｖ電源が供給され
ていない場合においては、内蔵電池部である２個の３Ｖ
の電池を直列に接続してなる内蔵電源で携帯機器を動作
させるのである。すなわち、本発明を実施することで内
蔵電池の電圧６Ｖよりも低い外部電源電圧５Ｖを供給し
た場合でも前記携帯機器システムの電源を外部電源に切
り替えるため内蔵電池の無駄な消耗を無くすことが出来
るのである。ここで、内蔵電池部を構成する電池は、規
定の電圧内であれば複数で構成しても構わない。

【００１４】

【発明の実施の形態】外部電源と内蔵電池とにより電源
供給するための電源供給経路を電界効果トランジスタに
より切り換えてなる電源切り換え回路であって、内蔵電
池は複数からなる第１の内蔵電池部と第２の内蔵電池部
とからなり、電界効果トランジスタは第１のＰチャネル
電界効果トランジスタと第２のＰチャネル電界効果トラ
ンジスタとからなり、電源供給経路は第２の内蔵電池部
と第１のＰチャネル電界効果トランジスタと第１の内蔵
電池部と第２のＰチャネル電界効果トランジスタを経て
電源を供給する経路と、外部電源から第１のダイオード
を経て電源を供給する経路とを備えてなり、第１のＰチ
ャネル電界効果トランジスタのゲートは外部電源電圧を
抵抗分圧した中間点に接続し、第２のＰチャネル電界効
果トランジスタのゲートは外部電源に接続することによ
り、外部電源から電圧供給する時には第１のＰチャネル
電界効果トランジスタおよび第２のＰチャネル電界効果
トランジスタを遮断することを特徴とする電源切り換え
回路である。

【００１５】また、外部電源と内蔵電池とにより電圧レ
ギュレータを経て電源供給するための電源供給経路を電
界効果トランジスタにより切り換えてなる電源切り換え
回路であって、内蔵電池は複数からなる第１の内蔵電池
部と第２の内蔵電池部とからなり、電界効果トランジス
タは第１のＰチャネル電界効果トランジスタと第２のＰ
チャネル電界効果トランジスタと第３のＰチャネル電界
効果トランジスタとからなり、電源供給経路は第２の内
蔵電池と第１のＰチャネル電界効果トランジスタと第１
の内蔵電池部と第２のＰチャネル電界効果トランジスタ
と電圧レギュレータを経て電源を供給する経路と、外部
電源から第１のダイオードと該電圧レギュレータを経て
電源を供給する経路とからなり、外部電源から第３のＰ
チャネル電界効果トランジスタと抵抗を経て接地する電
圧検出回路を備えてなり、第１のＰチャネル電界効果ト
ランジスタのゲートと第２のＰチャネル電界効果トラン
ジスタのゲートは電圧検出回路の第３のＰチャネル電界
効果トランジスタと抵抗との間に接続し、第３のＰチャ
ネル電界効果トランジスタのゲートは電圧レギュレータ
出力に接続することにより、外部電源による電圧の供給
時は第１のＰチャネル電界効果トランジスタおよび第２
のＰチャネル電界効果トランジスタを遮断することを特
徴とする電源切り換え回路である。

【００１６】さらに、これらの電源切り換え回路を使用
したことを特徴とする携帯機器を提供する。

【００１７】

【実施例】

（実施例１）図１は内蔵電池である電池を内蔵してＰＣ
ＭＣＩＡ規格のインターフェイスを有する携帯機器へパ
ソコン本体から外部電源を供給する際の電源切り換え回
路の一実施例を示すブロック図である。すなわち、ここ
に示した電源切り換え回路は内蔵電池を構成している複
数の第１の内蔵電池１０３部と第２の内蔵電池部１０４
と第１のＰチャネルＦＥＴ１０７と第２のＰチャネルＦ
ＥＴ１１０と電源供給の負荷であるところの携帯機器本
体１１３と外部電源を供給するための第１のダイオード
１１１および外部電源から供給される電圧を分圧する抵
抗１０８および１０９で構成している。外部電源１０１
である電池およびスイッチ１０２は外部供給電源を模式
的に現した。ここで外部電源１０１は電池でも構わない
し、低電圧発生源でも構わない。第２および第３のダイ
オード１０５および１０６は後述する内蔵電池の交換時
のバイパスのためのダイオードである。

【００１８】以下に各素子の接続構成をさらに詳述す
る。外部電源１０１の負極、第２の内蔵電池部１０４の
負極、携帯機器本体１１３のマイナス側は共通に接地接
続してあり、内蔵電池を電源とするときの電源を供給す
る経路は、第２の内蔵電池部１０４の正極、第１のＰチ
ャネルＦＥＴ１０７のソース、第１のＰチャネルＦＥＴ
１０７のドレイン、第１の内蔵電池部１０３の負極、第
１の内蔵電池部１０３の正極、第２のＰチャネルＦＥＴ
１１０のドレイン、第２のＰチャネルＦＥＴ１１０のソ
ース、携帯機器本体１１３のプラス側、携帯機器本体１
１３のマイナス側、第２の内蔵電池部１０４の負極、す
なわち、接地となる。ここで外部電源１０１として電池
を使用する。外部電源の供給時の電源を供給する経路
は、外部供給電源、すなわち外部電源１０１の正極およ
びスイッチ１０２、第１のダイオード１１１のアノー
ド、第１のダイオード１１１のカソード、携帯機器本体
１１３のプラス側、携帯機器本体１１３のマイナス側、
外部電源１０１の負極、すなわち、接地となる。

【００１９】いっぽう分圧抵抗は外部電源のプラス、抵
抗１０８、抵抗１０９、接地の順に接続構成していて、
第１のＰチャネルＦＥＴ１０７のゲートは抵抗１０８、
抵抗１０９の中点、すなわち、外部電源の供給電圧の分
圧点に、第２のＰチャネルＦＥＴ１１０のゲートは外部
電源の供給電圧点に接続してある。

【００２０】なお、ここでは説明のため具体的な値とし
て外部電源１０１である電池の電圧は５Ｖ、第１の内蔵
電池部１０３および、第２の内蔵電池部１０４の電圧は
各々３Ｖとし、第１のＰチャネルＦＥＴ１０７および第
２のＰチャネルＦＥＴ１１０が導通するしきい値電圧は
−０．５Ｖ、抵抗１０８は６８ＫΩ、抵抗１０９は１０
０ＫΩとする。

【００２１】外部電源を供給しないとき、すなわち、ス
イッチ１０２を開いた場合は、第１のＰチャネルＦＥＴ
１０７のゲートは抵抗１０９を経由して接地電位の０Ｖ
に、同ＦＥＴのソースは第２の内蔵電池部１０４の正極
電位３Ｖにあるため、第１のＰチャネルＦＥＴ１０７の
ソース、ゲート間電圧は−３Ｖとなり同ＦＥＴ１０７は
導通状態にある。従って、第１の内蔵電池部１０３と第
２の内蔵電池部１０４を直列に接続した電圧６Ｖが第２
のＰチャネルＦＥＴ１１０のドレインに印加している。

【００２２】また、第２のＰチャネルＦＥＴ１１０のゲ
ートも直列の抵抗１０８と抵抗１０９を経由して接地電
位の０Ｖであり、同ＦＥＴのソースはまず、寄生ダイオ
ードがあるためドレインとほぼ同じ６Ｖ。従って、第２
のＰチャネルＦＥＴ１１０のソース、ゲート間電圧は−
６Ｖとなり同ＦＥＴ１１０は導通状態となり、結果とし
てドレインとソース電圧は同電位となる。

【００２３】すなわち、外部電源を供給していないとき
は第１のＰチャネルＦＥＴ１０７および第２のＰチャネ
ルＦＥＴ１１０はともに導通状態となり、従って、第１
の内蔵電池部１０３と第２の内蔵電池部１０４を直列に
接続した電圧６Ｖを携帯機器本体１１３に供給する電源
回路が構成されるのである。なお、このとき第１のダイ
オード１１１は直列に接続された内蔵電池の電圧６Ｖが
外部のパソコン側に流出することを阻止している。

【００２４】外部電源において５Ｖを供給したとき、す
なわち、スイッチ１０２を閉じた場合は、外部電源の電
圧５Ｖを抵抗１０８および抵抗１０９分圧した電圧が第
１のＰチャネルＦＥＴ１０７のゲート電位となる。外部
電源の電圧をＶDD、抵抗１０８の値をＲ108、抵抗１０
９の値をＲ109とすると、第１のＰチャネルＦＥＴ１０
７のゲート電圧ＶGGは、 ＶGG＝ＶDD＊（Ｒ109／（Ｒ108＋Ｒ109）） Ｒ108＝６８ＫΩ Ｒ109＝１００ＫΩ であるから、外部電源の電圧５Ｖを供給したときの第１
のＰチャネルＦＥＴ１０７のゲート電圧ＶGGは、 ＶGG＝（（Ｒ108＋Ｒ109）／Ｒ108）＊５Ｖ＝２．９７
Ｖ

【００２５】すなわち、外部電源である５Ｖを供給した
とき、第１のＰチャネルＦＥＴ１０７のゲート電圧は、
約３Ｖに、ソースは内蔵電池１０４の正極電位３Ｖにあ
るため、第１のＰチャネルＦＥＴ１０７のソース、ゲー
ト間電圧はほぼ０Ｖとなり第１のＰチャネルＦＥＴ１０
７は遮断状態となる。

【００２６】また、第１のＰチャネルＦＥＴ１０７が遮
断状態であり、第２のＰチャネルＦＥＴのドレインには
第２の内蔵電池部１０４の正極電位の３Ｖが第３のダイ
オード１０６を経由して印加しているが、第２のＰチャ
ネルＦＥＴのソースは第１のダイオード１１１を経由し
て外部電源の電圧の５Ｖである。第２のＰチャネルＦＥ
Ｔ１１０のゲートは外部電源に接続してあるから５Ｖで
ある。従って、第２のＰチャネルＦＥＴ１１０ソース、
ゲート間電圧はほぼ０Ｖとなり第２のＰチャネルＦＥＴ
１１０は遮断状態となる。

【００２７】すなわち、外部電源を供給したときは第１
のＰチャネルＦＥＴ１０７および第２のＰチャネルＦＥ
Ｔ１１０はともに遮断状態となり、内蔵電池からの電流
供給を停止し、代わって第１のダイオード１１１を経由
して外部電源である５Ｖを携帯機器本体１１３に供給す
る電源回路が構成されるのである。

【００２８】なお、第２および第３のダイオード１０５
および１０６は内蔵電池交換時のバイパスダイオードで
ある。すなわち、内蔵電池部１０３および１０４を電源
として使用しているとき、一方の内蔵電池部１０４を取
り外しても残りの内蔵電池部１０３と第３のダイオード
１０６は３Ｖの電源供給回路を構成し、あるいはもう一
方の内蔵電池部１０３を取り外しても残りの内蔵電池部
１０４と第２のダイオード１０５は３Ｖの電源供給回路
を構成するため携帯機器本体１１３に３Ｖ以下で動作す
るメモリー、あるいは時計回路を使用することで電池交
換時も記憶内容や計時内容を保持することができるので
ある。

【００２９】図３は図１の電源切り替え回路の動作電圧
を時間を追って説明する模式図であって、縦軸は各部位
の電圧レベル、横軸はそれぞれの動作状態の区間を示
し、３０１は第１の内蔵電池部１０３の電圧を、３０２
は第２の内蔵電池部１０４の電圧を、３０３は外部から
の供給電圧を、３０５は携帯機器本体１１３に最終的に
印加する電圧レベルを示す。３０４は第１のＰチャネル
ＦＥＴ１０７の電源切り替えのしきい値レベルを示す。

【００３０】Ｔ１からＴ４までは内蔵電池の動作を示
し、このうちＴ２とＴ４は電池交換時を示す。Ｔ５とＴ
６は外部電源を加えた状態を示し、Ｔ５は外部電源電圧
を徐々に上昇し、Ｔ６で外部電源に切り替わる様子を示
す。

【００３１】すなわち、Ｔ１は第１の内蔵電池部１０３
と第２の内蔵電池部１０４が両者とも有る状態で、最終
電圧レベル３０５は６Ｖ近い値に有る。

【００３２】Ｔ２は第２の内蔵電池部１０４を交換のた
めはずした状態であるが、内蔵電池部１０３とダイオー
ド１０６が電源供給回路を構成しているから、最終電圧
レベル３０５は３Ｖ近い値になる。

【００３３】Ｔ３は第２の内蔵電池部１０４を交換した
状態で、第１の内蔵電池部１０３と第２の内蔵電池部１
０４が両者ともあるので、最終電圧レベル３０５はふた
たび６Ｖ近い値に戻る。

【００３４】Ｔ４は第１の内蔵電池部１０３を交換のた
めはずした状態であるが、内蔵電池部１０４とダイオー
ド１０５が電源供給回路を構成しているから、最終電圧
レベル３０５は３Ｖ近い値になる。

【００３５】Ｔ５は第１の内蔵電池部１０３を交換した
のち外部電源電圧を徐々に上昇していく状態で、外部電
源電圧部３０３が電源切り替えのしきい値レベル３０４
を越えるまでは第１の内蔵電池１０３部と第２の内蔵電
池１０４部の直列電圧の６Ｖ近い値に有る。

【００３６】外部電源電圧３０３が電源切り替えのしき
い値レベル３０４を越えると最終電圧レベル３０５は外
部電源電圧３０３に追従する。

【００３７】ここで、電源切り替えのしきい値レベル３
０４を詳細に説明すると、切り替えの基準となる第２の
内蔵電池部１０４の電圧３Ｖに第１のＰチャネルＦＥＴ
１０７のしきい値電圧−０．５Ｖを加えた約２．５Ｖが
実質的な第１のＰチャネルＦＥＴ１０７のゲートしきい
値電圧である。

【００３８】第１のＰチャネルＦＥＴ１０７のゲートは
外部電源電圧を抵抗１０８と抵抗１０９で分圧した点に
接続してあるから、実際に外部電源に切り替わる外部電
源電圧をＶEF、抵抗１０８の値をＲ108、抵抗１０９の
値をＲ109とすると、 ＶFE＊（Ｒ109／（Ｒ108＋Ｒ109））＝２．５Ｖ Ｒ108＝６８ＫΩ Ｒ109＝１００ＫΩ であるから、外部電源電圧をＶEFは、 ＶFE＝（（Ｒ108＋Ｒ109）／Ｒ108）＊２．５Ｖ＝４．
２Ｖ

【００３９】すなわち、ここに示した実施例１の場合
は、内蔵直列電池の電圧が６Ｖで、４．２Ｖ以上の外部
電源電圧を印加すると内蔵電池電源から外部電源に切り
替わるのである。

【００４０】以上の説明から分かるように本発明は内蔵
電池を構成する内蔵電池部を複数個直列に使用する携帯
機器であって、内蔵電池を直列に使用する電源電圧より
も外部供給電源の電圧が低い場合であっても外部電源の
電圧が一定以上であれば外部電源の電圧より低い内蔵電
池１個の電圧を基準に内蔵電池の消耗を伴うことなく外
部電源電圧を携帯機器に供給できる優れた電源切り替え
回路を提供するものである。

【００４１】（実施例２）図２は本発明による電池を内
蔵してＰＣＭＣＩＡ規格のインターフェイスを有する携
帯機器へパソコン本体から外部電源を供給する際に切り
替え基準電圧をシステム内の外部電源より低い電位点を
使用した電源切り換え回路のひとつの実施例を示す。

【００４２】すなわち、ここに示した電源切り換え回路
は複数の内蔵電池であるところの第１の内蔵電池部２０
３と第２の内蔵電池部２０４を直列に接続あるいは遮断
する第１のＰチャネルＦＥＴ２０７および第２のＰチャ
ネルＦＥＴ２１０と外部電源を供給するための第１のダ
イオード２１１と定電圧レギュレータ２１２と電源供給
する負荷である携帯機器本体２１３と外部電源の電圧を
検出するための電圧検出回路であるところの第３のＰチ
ャネルＦＥＴ２０８と抵抗２０９で構成している。

【００４３】外部電源２０１である電池およびスイッチ
２０２からなる外部供給電源を模式的に現した。また、
第２および第３のダイオード２０５および２０６は内蔵
電池交換時のバイパスダイオードである。

【００４４】各素子の接続構成と作用をさらに詳述す
る。なお、ここでは説明のため具体的な値として外部供
給電源である外部電源２０１の電圧は５Ｖ、第１の内蔵
電池部２０３および、第２の内蔵電池部２０４の電圧は
各々３Ｖとし、第１のＰチャネルＦＥＴ２０７、第２の
ＰチャネルＦＥＴ２１０および第３のＰチャネルＦＥＴ
２０８が導通するしきい値電圧は−０．５Ｖ、抵抗２０
９は１００ＫΩ、定電圧レギュレータ２１２の出力電圧
は３．３Ｖとする。

【００４５】外部電源２０１の負極、第２の内蔵電池部
２０４の負極、外部電源の電圧を検出する電圧検出回路
の抵抗２０９の一端、定電圧レギュレータ２１２のマイ
ナス側、携帯機器本体２１３のマイナス側は共通に接地
接続してある。

【００４６】ここで、電圧検出回路を構成する第３のＰ
チャネルＦＥＴ２０８のソースは外部供給電源のプラス
に、同ＦＥＴ２０８のドレインは抵抗２０９の一端に、
抵抗２０９のもう一端は共通接地接続してある。また、
第１のＰチャネルＦＥＴ２０７のゲートと第２のＰチャ
ネルＦＥＴ２１０のゲートは先の第３のＰチャネルＦＥ
Ｔ２０８のドレインと抵抗２０９の接続点に、第３のＰ
チャネルＦＥＴ２０８のゲートは定電圧レギュレータ２
１２の出力点、すなわち携帯機器本体２１３のプラス側
に接続してある。

【００４７】スイッチ２０２を開いて外部電源を供給し
ないとき、すなわち、複数の内蔵電池を電源とするとき
の電源の流れは、第２の内蔵電池部２０４、第１のＰチ
ャネルＦＥＴ２０７のソース、同ＦＥＴのドレイン、第
１の内蔵電池部２０３、第２のＰチャネルＦＥＴ２１０
のドレイン、同ＦＥＴのソース、定電圧レギュレータ２
１２、携帯機器本体２１３、共通接地の順である。

【００４８】第１のＰチャネルＦＥＴ２０７のゲートは
抵抗２０９を経由して接地電位の０Ｖに、同ＦＥＴのソ
ースは第２の内蔵電池部２０４の正極電位３Ｖにあるた
め、第１のＰチャネルＦＥＴ２０７のソース、ゲート間
電圧は−３Ｖとなり第１のＰチャネルＦＥＴ２０７は導
通状態にある。従って、第１の内蔵電池部２０３と第２
の内蔵電池部２０４を直列に接続した電圧６Ｖが第２の
ＰチャネルＦＥＴ２１０のドレインに印加している。

【００４９】また、第２のＰチャネルＦＥＴ２１０のゲ
ートも抵抗２０９を経由して接地電位の０Ｖであり、同
ＦＥＴのソースはまず、寄生ダイオードがあるためドレ
インとほゞ同じ６Ｖ。従って、第２のＰチャネルＦＥＴ
２１０のソース、ゲート間電圧は−６Ｖとなり第２のＰ
チャネルＦＥＴ２１０は導通状態となり、結果としてド
レインとソース電圧は同電位となる。

【００５０】すなわち、外部電源を供給していないとき
は第１のＰチャネルＦＥＴ２０７および第２のＰチャネ
ルＦＥＴ２１０はともに導通状態となり、従って、第１
の内蔵電池部２０３と第２の内蔵電池部２０４を直列に
接続した電圧６Ｖが定電圧レギュレータ２１２によって
３．３Ｖに安定化した電源電圧を携帯機器本体２１３に
供給する電源回路が構成されるのである。なお、このと
き第１のダイオード２１１は直列接続された複数の内蔵
電池の６Ｖの電圧が外部のパソコン側に流出することを
阻止している。

【００５１】スイッチ２０２を閉じて外部電源の５Ｖを
供給したとき、すなわち、外部電源の電源供給時の電源
の流れは、外部供給電源、すなわち外部電源２０１の正
極およびスイッチ２０２、第１のダイオード２１１のア
ノード、同ダイオードのカソード、定電圧レギュレータ
２１２、携帯機器本体２１３、共通接地の順である。

【００５２】第３のＰチャネルＦＥＴ２０８のソース電
圧は外部電源に接続してあるから５Ｖ、同ＦＥＴのゲー
ト電圧は定電圧レギュレータ２１２の出力の３．３Ｖに
接続してあるから、同ＦＥＴのソース、ゲート間電圧は
−１．７Ｖで第３のＰチャネルＦＥＴ２０８は導通す
る。従って、同ＦＥＴのドレイン電圧もソースと同じ外
部電源電圧の５Ｖとなる。

【００５３】ここで第１のＰチャネルＦＥＴ２０７のソ
ースは第２の内蔵電池部２０４の正極電位３Ｖにあるた
め、第１のＰチャネルＦＥＴ２０７のソース、ゲート間
電圧は＋２Ｖとなり第１のＰチャネルＦＥＴ２０７は遮
断状態になる。従って、第１の内蔵電池部２０３と第２
の内蔵電池部２０４の直列電源回路は遮断される。

【００５４】また、第２のＰチャネルＦＥＴ２１０のソ
ースには第１のダイオード２１１を経て外部電源の５Ｖ
が印加していて、同ＦＥＴのゲートは第３のＰチャネル
ＦＥＴ２０８のドレインに接続しているから前述のごと
く、５Ｖであるので同ＦＥＴのソース、ゲート間電圧は
０Ｖであり、第３のＰチャネルＦＥＴ２０８も遮断状態
になる。

【００５５】すなわち、外部電源を供給したときは第１
のＰチャネルＦＥＴ２０７および第２のＰチャネルＦＥ
Ｔ２１０はともに遮断状態となり、複数の内蔵電池から
の電流供給を停止し、代わって第１のダイオード２１１
を経由して外部から供給された電圧５Ｖが定電圧レギュ
レータ２１２によって３．３Ｖに安定化した電源電圧を
携帯機器本体２１３に供給する電源回路が構成されるの
である。

【００５６】なお、第２および第３のダイオード２０５
および２０６は内蔵電池交換時のバイパスダイオード
で、図１に基づいて先に説明した第２および第３のダイ
オード１０５および１０６と同じ作用なのでここでは重
複説明は略す。

【００５７】ここで、図２の電源切り替えのしきい値レ
ベルを詳細に説明する。実際に外部電源に切り替わる外
部電源電圧をＶEFとすると、切り替えの基準電圧は定電
圧レギュレータ２１２の出力電圧ＶREF＝３．３Ｖで第
３のＰチャネルＦＥＴ２０８のゲートに、同ＦＥＴのソ
ースは外部電源に接続してあるから、外部電源電圧から
同ＦＥＴのしきい値電圧ＶTH＝−０．５Ｖを差し引いた
値である。

【００５８】すなわち、 ＶFE＝ＶREF−ＶTH＝３．３Ｖ−（−０．５Ｖ）＝３．
８Ｖ

【００５９】すなわち、ここに示した実施例２の場合
は、内蔵直列電池の電圧が６Ｖで、３．８Ｖ以上の外部
電源電圧を印加すると内蔵電池電源から外部電源に切り
替わるのである。

【００６０】以上の説明から分かるように本発明は内蔵
電池を複数個直列に使用する携帯機器であって、内蔵電
池部を複数直列に接続した電源電圧よりも外部供給電源
の電圧が低い場合であっても外部電源の電圧が一定以上
であれば外部電源の電圧より低い内部電圧を基準に内蔵
電池の消耗を伴うことなく外部電源電圧を携帯機器に供
給できる優れた電源切り替え回路を提供するものであ
る。

【００６１】（実施例３）図４は本発明による複数の内
蔵電池を内蔵してＰＣＭＣＩＡ規格のインターフェイス
を有する携帯機器へパソコン本体から外部電源を供給す
る際に電源切り換えの切り替え基準電圧をシステム内の
外部電源より低い電位点を使用したもうひとつの実施例
を示すブロック図である。

【００６２】すなわち、ここに示した電源切り換え回路
は以下のような構成である。電源の供給経路は、内蔵電
池電源あるいは外部電源を切り換えて定電圧レギュレー
タ４１７を経て携帯機器本体４１８に電源を供給する経
路と、第１の内蔵電池部４０３と第２の内蔵電池部４０
４と内蔵電池を遮断する第１のＰチャネルＦＥＴ４１４
および第２のＰチャネルＦＥＴ４１５と、外部電源を遮
断する第３のＰチャネルＦＥＴ４１６で構成している。
外部電源４０１およびスイッチ４０２は外部供給電源を
模式的に現してある。

【００６３】さらに、外部電源の電圧検出回路である第
４のＰチャネルＦＥＴ４１２と抵抗４１３と、電源切り
替え電圧を発生するレベルシフタ４１９とレベルシフタ
４１９への電源供給ダイオード４０５と４０６で構成し
てある。

【００６４】レベルシフタはインバータ４１１と第５の
ＰチャネルＦＥＴ４０７と第６のＰチャネルＦＥＴ４０
８と第１のＮチャネルＦＥＴ４０９と第２のＮチャネル
ＦＥＴ４１０で構成してある。

【００６５】各素子の接続構成と作用をさらに詳述す
る。なお、ここでは説明のため具体的な値として外部供
給電源である電源電圧４０１である電池の電圧は５Ｖ、
第１の内蔵電池部４０３および、第２の内蔵電池部４０
４の電圧は各々３Ｖとし、第１のＰチャネルＦＥＴ４１
４、第２のＰチャネルＦＥＴ４１５、第３のＰチャネル
ＦＥＴ４１６、第４のＰチャネルＦＥＴ４１２、第５の
ＰチャネルＦＥＴ４０７、第６のＰチャネルＦＥＴ４０
８が導通するしきい値電圧は−０．５Ｖ、第１のＮチャ
ネルＦＥＴ４０９、第２のＮチャネルＦＥＴ４１０が導
通するしきい値電圧は＋０．５Ｖ、抵抗４１３は１００
ＫΩ、定電圧レギュレータ４１７の出力電圧は３．３Ｖ
とする。

【００６６】外部電源４０１の負極、第２の内蔵電池部
４０４の負極、レベルシフタ４１９のマイナス側、外部
電源の電圧検出回路の抵抗４１３の一端、定電圧レギュ
レータ２１２のマイナス側、携帯機器本体２１３のマイ
ナス側は共通に接地接続してある。

【００６７】スイッチ４０２を開いて外部電源を供給し
ないとき、すなわち、複数の内蔵電池を電源とするとき
の電源の流れは、後述するように第１のＰチャネルＦＥ
Ｔ４１４および第２のＰチャネルＦＥＴ４１５は導通状
態であり、第３のＰチャネルＦＥＴ４１６は遮断状態に
あって、第２の内蔵電池部４０４、第１の内蔵電池部４
０３、第１のＰチャネルＦＥＴ４１４のソース、同ＦＥ
Ｔのドレイン、第２のＰチャネルＦＥＴ４１５のドレイ
ン、同ＦＥＴのソース、定電圧レギュレータ４１７、携
帯機器本体４１８、共通接地の順で、直列接続された複
数の内蔵電池の６Ｖを定電圧レギュレータ４１７で３．
３Ｖに定電圧化した電圧を供給する電源回路が構成され
るのである。

【００６８】スイッチ４０２を閉じて外部電源の５Ｖを
供給したとき、すなわち、外部電源供給時の電源の流れ
は、後述するように第１のＰチャネルＦＥＴ４１４およ
び第２のＰチャネルＦＥＴ４１５は遮断状態、第３のＰ
チャネルＦＥＴ４１６は導通状態にあって、外部電源４
０１、すなわち電池およびスイッチ４０２、第３のＰチ
ャネルＦＥＴ４１６のドレイン、同ＦＥＴのソース、定
電圧レギュレータ４１７、携帯機器本体４１８、共通接
地の順で、外部電源の５Ｖを定電圧レギュレータ４１７
で３．３Ｖに定電圧化した電圧を供給する電源回路が構
成されるのである。

【００６９】外部電源電圧を検出する第４のＰチャネル
ＦＥＴ４１２のソースは外部電源に、同ＦＥＴのドレイ
ンは抵抗４１３の一端に、抵抗４１３のもう一端は接地
してある。また、第４のＰチャネルＦＥＴ４１２のゲー
トは定電圧レギュレータ４１７の出力３．３Ｖに接続し
てある。

【００７０】従って、第４のＰチャネルＦＥＴ４１２の
ソース電圧が３．８Ｖ以下のときは同ＦＥＴのゲート、
ソース電圧は−０．５Ｖ以上となり遮断、同ＦＥＴのソ
ース電圧が３．８Ｖ以上のときは−０．５Ｖ以下となり
導通する。すなわち、外部電源の電圧が３．８Ｖ以下の
ときは第４のＰチャネルＦＥＴ４１２は遮断状態である
から同ＦＥＴのドレイン電圧は抵抗４１３を経て接地電
位の０Ｖに、外部電源の電圧が３．８Ｖ以上のときは第
４のＰチャネルＦＥＴ４１２は導通状態であるから同Ｆ
ＥＴのドレイン電圧はソース電位、すなわち、外部電源
の電圧と同じとなる。

【００７１】レベルシフタ４１９のインバータ４１１は
後述のようにＰチャネルおよびＮチャネルのＣＭＯＳ構
造で電源電圧は定電圧レギュレータ４１７の出力電圧
３．３Ｖに接続し、同インバータ４１１のゲートは第４
のＰチャネルＦＥＴ４１２のドレインに接続していて、
第４のＰチャネルＦＥＴ４１２が遮断状態のときはイン
バータ４１１の入力は０Ｖ、第４のＰチャネルＦＥＴ４
１２が導通のときは外部電源電圧の３．８Ｖ以上とな
る。

【００７２】すなわち、外部電源の電圧とインバータ４
１１の入出力は以下のような関係となる。 外部電源の電圧 インバータ入力 インバータ出力 ＜３．８Ｖ ０Ｖ ３．３Ｖ ＞３．８Ｖ ＞３．８Ｖ ０Ｖ

【００７３】また、第５のＰチャネルＦＥＴ４０７のソ
ースと第６のＰチャネルＦＥＴ４０８のソースはダイオ
ード４０５とダイオード４０６のアノードのＯＲ接続点
に、第１のＮチャネルＦＥＴ４０９のソースと第２のＮ
チャネルＦＥＴ４１０のソースは共通接地点に接続して
ある。

【００７４】第５のＰチャネルＦＥＴ４０７のドレイン
と第１のＮチャネルＦＥＴ４０９のドレイン、第６のＰ
チャネルＦＥＴ４０８のドレインと第２のＮチャネルＦ
ＥＴ４１０のドレインは相互に接続してある。

【００７５】第５のＰチャネルＦＥＴ４０７のゲートは
第２のＮチャネルＦＥＴ４１０のドレインに、第６のＰ
チャネルＦＥＴ４０８のゲートは第１のＮチャネルＦＥ
Ｔ４０９のドレインにたすき掛け接続してある。

【００７６】さらに、第１のＮチャネルＦＥＴ４０９の
ゲートはインバータ４１１の入力に、第２のＮチャネル
ＦＥＴ４１０のゲートはインバータ４１１の出力に接続
してある。

【００７７】ダイオード４０５のアノードは内蔵電池４
０３の正極、すなわち、６Ｖの内蔵電池の電源に、ダイ
オード４０６のアノードは外部電源に接続してある。従
って、ダイオード４０５とダイオード４０６のアノード
のＯＲ接続点、すなわち、第５のＰチャネルＦＥＴ４０
７のソースと第６のＰチャネルＦＥＴ４０８のソースに
は内蔵電池の電源か、あるいは外部電源のいずれか高い
ほうの電圧が印加される。

【００７８】即ち、上記インバータ４１１と第５のＰチ
ャネルＦＥＴ４０７、第１のＮチャネルＦＥＴ４０９と
第６のＰチャネルＦＥＴ４０８、第２のＮチャネルＦＥ
Ｔ４１０はフリップフロップ形のレベルシフタを構成し
ていて、レベルシフタの出力、すなわち、第５のＰチャ
ネルＦＥＴ４０７のドレインもしくは第１のＮチャネル
ＦＥＴ４０９のドレインは第３のＰチャネルＦＥＴ４１
６のゲートに、第６のＰチャネルＦＥＴ４０８のドレイ
ンもしくは第２のＮチャネルＦＥＴ４１０ドレインは第
１のＰチャネルＦＥＴ４１４および第２のＰチャネルＦ
ＥＴ４１５のゲートに接続してある。

【００７９】この結果、外部電源の電圧が３．８Ｖ以下
のときはインバータ４１１の入力は０Ｖ、出力は３．３
Ｖで、第１のＮチャネルＦＥＴ４０９と第６のＰチャネ
ルＦＥＴ４０８は遮断、第２のＮチャネルＦＥＴ４１０
と第５のＰチャネルＦＥＴ４０７は導通となり、第１の
ＰチャネルＦＥＴ４１４および第２のＰチャネルＦＥＴ
４１５のゲート電圧は０Ｖ。第３のＰチャネルＦＥＴ４
１６のゲート電圧はレベルシフタの出力”１”すなわ
ち、外部電源より高い内蔵電池電圧の６Ｖである。

【００８０】また、第１のＰチャネルＦＥＴ４１４のソ
ースは内蔵電池電圧の６Ｖでソース、ゲート間電圧は−
６Ｖで導通。第２のＰチャネルＦＥＴ４１５のソースは
寄生ダイオードがあるため、ソース、ゲート間電圧は−
６Ｖで結果として導通。第３のＰチャネルＦＥＴ４１６
のソースは第１のＰチャネルＦＥＴ４１４も第２のＰチ
ャネルＦＥＴ４１５も導通であるから６Ｖで、ソース、
ゲート間電圧は０Ｖで結果として遮断状態になる。

【００８１】外部電源電圧が３．８Ｖ以上のときは、第
４のＰチャネルＦＥＴ４１２は導通し、同ＦＥＴのドレ
イン電圧は外部電源の電圧であるから、インバータ４１
１の入力は外部電源の電圧、出力は０Ｖで、第１のＮチ
ャネルＦＥＴ４０９と第６のＰチャネルＦＥＴ４０８は
導通、第２のＮチャネルＦＥＴ４１０と第５のＰチャネ
ルＦＥＴ４０７は遮断となり、第１のＰチャネルＦＥＴ
４１４および第２のＰチャネルＦＥＴ４１５のゲート電
圧はレベルシフタの出力”１”すなわち、外部電源より
高い直列に接続された内蔵電池電圧の６Ｖで、第３のＰ
チャネルＦＥＴ４１６のゲートは０Ｖである。

【００８２】従って、第１のＰチャネルＦＥＴ４１４の
ソースは内蔵電池電圧の６Ｖで、ソース、ゲート間電圧
は０Ｖで遮断。第３のＰチャネルＦＥＴ４１６のソース
は第１のＰチャネルＦＥＴ４１４が遮断して内蔵電池電
圧の６Ｖが供給されず、まず、寄生ダイオードを経て外
部電源の電圧３．８Ｖ以上が印加するから、ソース、ゲ
ート間電圧は−３．８Ｖ以下で結果として導通するため
外部電源の電圧となる。

【００８３】第２のＰチャネルＦＥＴ４１５のソースは
第３のＰチャネルＦＥＴ４１６のソース電位と同じで
３．８Ｖ以上であるから、ソース、ゲート間電圧＋２．
２Ｖもしくは外部供給電源である外部電源の電圧が３．
８Ｖ以上の５Ｖの場合でも＋１Ｖであるから結果として
第２のＰチャネルＦＥＴ４１５は遮断状態になる。

【００８４】図５は図４のレベルシフタ４１９に使用し
ているインバータ４１１の詳細であって、等価回路を示
す。すなわち、基本構造はＮチャネルＦＥＴ５０２とＰ
チャネルＦＥＴ５０３のＣＭＯＳ構造でゲートの保護回
路はアノードをコモンとするダイオード５０４、抵抗５
０５、ダイオード５０６のπ形である。すなわち、この
ＣＭＯＳのゲートはＰチャネルＦＥＴ５０３のソース電
圧を越えるカットオフ電圧を印加できる。従って、前述
のレベルシフタ４１９のような電源電圧が３．３Ｖで入
力電圧が最大時には外部電源電圧の５Ｖであっても保護
ダイオードによるバイパス電流は流れない。

【００８５】すなわち、ここに示した実施例３の場合
は、内蔵直列電池の電圧が６Ｖで、システム内部の３．
３Ｖの基準電圧と比較して３．８Ｖ以上の外部電源の電
圧を印加すると内蔵電池電源から外部電源に切り替わる
のである。

【００８６】

【発明の効果】以上の説明から分かるように本発明は内
蔵電池を複数個直列に使用する携帯機器であって、内蔵
直列電池の電源電圧より外部供給電源の電圧が低い場合
であっても外部供給電源の電圧が一定以上であれば外部
供給電源電圧より低い内部基準電圧を基に内蔵電池の消
耗を伴うことなく外部電源電圧を携帯機器に供給できる
優れた電源切り替え回路を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電源切り換え回路の一実施例を示
すブロック図である。

【図２】本発明による電源切り換え回路のもうひとつの
実施例を示すブロック図である。

【図３】図１の電源切り替え回路の動作を説明する模式
図でる。

【図４】本発明による電源切り換え回路のもうひとつの
実施例を示すブロック図である。

【図５】レベルシフタ回路中のインバータの等価回路を
示す。

【図６】従来の電源切り換え回路例を示す。

【図７】従来の電源切り換え回路のもうひとつの例を示
す。

【符号の説明】

１０１ 外部電源 １０２ スイッチ １０３ 第１の内蔵電池部 １０４ 第２の内蔵電池部 １０５ 第２のダイオード １０６ 第３のダイオード １０７ 第１のＰチャネルＦＥＴ １０８ 抵抗 １０９ 抵抗 １１０ 第２のＰチャネルＦＥＴ １１１ 第１のダイオード １１３ 携帯機器本体 ２０１ 外部電源 ２０２ スイッチ ２０３ 第１の内蔵電池部 ２０４ 第２の内蔵電池部 ２０５ 第２のダイオード ２０６ 第３のダイオード ２０７ 第１のＰチャネルＦＥＴ ２０８ 第３のＰチャネルＦＥＴ ２０９ 抵抗 ２１０ 第２のＰチャネルＦＥＴ ２１１ 第１のダイオード ２１２ 定電圧レギュレータ ２１３ 携帯機器本体

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部電源と内蔵電池とにより電源供給す
   るための電源供給経路を電界効果トランジスタにより切
   り換えてなる電源切り換え回路であって、内蔵電池は複
   数からなる第１の内蔵電池部と第２の内蔵電池部とから
   なり、電界効果トランジスタは第１のＰチャネル電界効
   果トランジスタと第２のＰチャネル電界効果トランジス
   タとからなり、電源供給経路は第２の内蔵電池部と第１
   のＰチャネル電界効果トランジスタと第１の内蔵電池部
   と第２のＰチャネル電界効果トランジスタを経て電源を
   供給する経路と、外部電源から第１のダイオードを経て
   電源を供給する経路とを備えてなり、第１のＰチャネル
   電界効果トランジスタのゲートは外部電源の電圧を抵抗
   で分圧した中間点に接続し、第２のＰチャネル電界効果
   トランジスタのゲートは外部電源に接続することによ
   り、外部電源からの電圧供給時には第１のＰチャネル電
   界効果トランジスタおよび第２のＰチャネル電界効果ト
   ランジスタを遮断することを特徴とする電源切り換え回
   路。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の電源切り換え回路を使
   用したことを特徴とする携帯機器。
3. 【請求項３】 外部電源と内蔵電池とにより電圧レギュ
   レータを経て電源供給するための電源供給経路を電界効
   果トランジスタにより切り換えてなる電源切り換え回路
   であって、内蔵電池は複数からなる第１の内蔵電池部と
   第２の内蔵電池部とからなり、電界効果トランジスタは
   第１のＰチャネル電界効果トランジスタと第２のＰチャ
   ネル電界効果トランジスタと第３のＰチャネル電界効果
   トランジスタとからなり、電源供給経路は第２の内蔵電
   池部と第１のＰチャネル電界効果トランジスタと第１の
   内蔵電池部と第２のＰチャネル電界効果トランジスタと
   電圧レギュレータを経て電源を供給する経路と、外部電
   源から第１のダイオードと該電圧レギュレータを経て電
   源を供給する経路とからなり、外部電源から第３のＰチ
   ャネル電界効果トランジスタと抵抗を経て接地する電圧
   検出回路を備えてなり、第１のＰチャネル電界効果トラ
   ンジスタのゲートと第２のＰチャネル電界効果トランジ
   スタのゲートは電圧検出回路の第３のＰチャネル電界効
   果トランジスタと抵抗との間に接続し、第３のＰチャネ
   ル電界効果トランジスタのゲートは電圧レギュレータ出
   力に接続することにより、外部電源による電圧の供給時
   は第１のＰチャネル電界効果トランジスタおよび第２の
   Ｐチャネル電界効果トランジスタを遮断することを特徴
   とする電源切り換え回路。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の電源切り換え回路を使
   用したことを特徴とする携帯機器。