JPH10126971A - 電源回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 充電回路とバックアップ用電池との間に簡単
な回路を付加することで、電池が装着されているか否か
を高い信頼性で検出して利用者に報知する。 【解決手段】 ＡＣ／ＤＣコンバータ５の出力から５電
池に至る充電電流経路中に、充電電流検出用の抵抗Ｒ３
と、充電出力調整用のトランジスタＱ１と、逆流防止用
ダイオードＤ１と、電池分離用スイッチとなるＭＯＳト
ランジスタＱ２とが直列に存在する。Ｄ１とＱ２の中間
点が負荷回路２側につながっており、この系により電池
５の出力が負荷回路２に供給される。Ｑ２をオン・オフ
させるためのゲートドライブ用のトランジスタＱ５とそ
の制御回路があり、端子４ａ・４ｂ間に所定値以上の電
圧があるときにＱ５がオンとなり、それを受けてＱ２が
オンとなる。Ｑ５またはＱ２がオンする状態であること
を検出して報知する回路を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、交流電源を直流
に変換して負荷回路に給電するとともにバックアップ用
電池を充電し、交流電源が入力されていないときには電
池から負荷回路に給電する方式の電源回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばノート型パソコンのように、ある
種の電子回路機器ではＡＣ／ＤＣコンバータと充電回路
とバックアップ電池を備えていて、交流電源が入力され
ているときにはそれを直流に変換して負荷回路に給電す
るとともにバックアップ用電池をトリクル充電し、交流
電源が入力されていないときには電池から負荷回路に給
電する方式の電源回路を採用したものがある。

【０００３】この種の機器においては、内蔵しているバ
ックアップ用電池がはんだ付けなどで固定的に実装され
てものと（電池交換を前提としていない）、電池を自由
に着脱交換できるタイプのものがある。後者のタイプの
機器では、当然ながら、電池を装着していない状態では
電池による電源バックアップの機能は働かない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述のようなバックア
ップ用電池を備えた機器の多くは、その電池の充電状態
をＬＥＤランプなどで表示するようになっている（充分
に充電されているとランプが点灯する）。しかし従来、
バックアップ用電池が着脱自在なノート型パソコンのよ
うな機器においても、電池が装着されているのか取り外
されているのかを表示するものはほとんどない。

【０００５】ノート型パソコンやホームビデオカメラの
ように、利用者の身近に置かれて、つねに人の目にさら
されて操作される機器の場合、バックアップ用電池が装
着されているか否かは外観からすぐに分かるので、電池
があることをあえてＬＥＤランプで表示する必要性もな
い。

【０００６】しかし、本発明者らが先に開発したＬＡＮ
集線装置の場合は事情が異なる。よく知られているよう
に、ＬＡＮ集線装置は、オフィス内やビル内などの限ら
れた範囲にてコンピュータ同士を接続してデータをやり
とりするシステムの構築に使用する機器である。広く使
われている１０ＢＡＳＥ−Ｔという規格のものは、通常
の電話線に似た非シールドより対線を使い、その接続は
他の規格の伝送路に比べてきわめて簡単である。ハブ
（ＨＵＢ）と呼ばれる集線装置が市販されており、パソ
コンのＬＡＮボードにつながるケーブル先端のジャック
を集線装置のマルチポートコネクタに接続するだけでＬ
ＡＮを構築できる。

【０００７】本発明者らは最近、バックアップ用電池を
含む前述した方式の電源回路を備えたＬＡＮ集線装置を
開発した。これによれば、突然停電になったり、誤って
電源プラグを外してしまうような事故があっても、ＬＡ
Ｎ集線装置の機能は内蔵している電池によりバックアッ
プされ、重要な情報処理を担っているコンピュータ・ネ
ットワークに重大な障害を与えないですむ。

【０００８】オフィスなどにＬＡＮ集線装置を設置して
必要なケーブル配線を行ったならば、集線装置はＬＡＮ
を支える「縁の下のちから持ち」的な存在であり、平時
には利用者の目にとまる必要のない機器である。したが
って、それにふさわしい場所に設置されるのが普通であ
り、配線類とともにフリーアクセスフロアの床下に設置
されることも珍しくはない。もちろん電源は入れっぱな
しである（もともと電源スイッチはない）。

【０００９】このような環境で利用されるＬＡＮ集線装
置では、なんらかの事情でバックアップ用電池を取り外
したままで使用する危険性がある。そこで、装置に給電
したときに、バックアップ用電池が装着されているのか
否かを利用者に報知する機能がぜひ必要になる。このよ
うな必要性はＬＡＮ集線装置の他にもあるであろう。

【００１０】ところで、機器本体に電池パックが装着さ
れていることを検出する方式として、電池装着部分にリ
ミットスイッチのような接点式センサや光電センサある
いは磁気センサなどを設けておき、電池パックの有無を
機械的または物理的に検出する方式が知られている。し
かし、この方式はコストが高いという問題があり、また
信頼性にも劣る。

【００１１】この発明は前述した従来の問題点に鑑みな
されたもので、その目的は、充電回路とバックアップ用
電池との間に簡単な回路を付加することで、電池が装着
されているか否かを高い信頼性で検出して利用者に報知
するようにした電源回路を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明の電源回路は、
基本的に、つぎの要件（１）〜（４）を備えたものであ
る（請求項１）。

【００１３】（１）交流電源を直流電源に変換して負荷
回路に供給するＡＣ／ＤＣコンバータと、電池用端子に
着脱自在に接続されるバックアップ用電池と、前記ＡＣ
／ＤＣコンバータの出力により前記電池を充電する系
と、前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力がないときに前記
負荷回路に前記電池の出力を供給する系とを有する。

【００１４】（２）前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力か
ら前記電池に至る充電電流経路中に、充電電流の方向順
に、充電電流検出用の抵抗ａと、充電出力調整用のトラ
ンジスタｂと、逆流防止用ダイオードｃと、電池分離用
スイッチとなるＭＯＳトランジスタｄとが直列に存在す
る。前記ダイオードｃと前記ＭＯＳトランジスタｄの中
間点が前記負荷回路側につながっており、この系により
前記電池の出力が前記負荷回路に供給される。

【００１５】（３）前記ＭＯＳトランジスタｄをオン・
オフさせるためのゲートドライブ用のトランジスタｅと
その制御回路があり、前記電池用端子間に所定値以上の
電圧があるときに前記トランジスタｅがオンとなり、そ
れを受けて前記ＭＯＳトランジスタｄがオンとなる。

【００１６】（４）前記トランジスタｅまたは前記ＭＯ
Ｓトランジスタｄがオンする状態であることを検出して
報知する回路を有する。

【００１７】以上の要件を備えた電源回路において、請
求項２の発明では、前記電池用端子間にツェナーダイオ
ードと抵抗の直列回路があり、このツェナーダイオード
がオンしたときに前記トランジスタｅがオンするように
回路構成している。。また請求項３の発明では、前記電
池用端子間に所定値以上の電圧があるという条件と、所
定の制御信号が所定の状態になっているという条件の両
方が整っているときに、前記トランジスタｅがオンする
ように回路構成している。

【００１８】さらに請求項４の発明では、充電回路に関
連して、つぎの要件（５）〜（７）を備えたことを特徴
とする。

【００１９】（５）前記抵抗ａでの電圧降下の大きさに
応じて前記トランジスタｂを制御することで前記充電電
流が所定値を超えないようにする電流制限回路と、前記
トランジスタｂの出力側にて検出した電圧が所定値を超
えないように前記トランジスタｂを制御する電圧制限回
路とを有する。

【００２０】（６）前記抵抗ａの充電電流下流側の電圧
を抵抗回路で適宜に分圧した電圧が所定値を超えたとき
にトランジスタｆがオンとなるように回路構成し、これ
により前記充電電流が充分に小さくなった満充電状態を
検出する。

【００２１】（７）前記トランジスタｆがオンとなった
ときにＬＥＤランプを点灯させる回路を有する。

【００２２】

【発明の実施の形態】

＝＝＝＝全体の基本構成＝＝＝＝ この発明の一実施例による電源回路の構成を図１に示し
ている。この回路は基本的に、商用の交流電源１を直流
電源（１５ボルト）に変換して負荷回路２に供給するＡ
Ｃ／ＤＣコンバータ３と、電池用端子４ａ・４ｂに着脱
自在に接続されるバックアップ用電池５と、ＡＣ／ＤＣ
コンバータ３の出力により電池５を充電する系と、ＡＣ
／ＤＣコンバータ３の出力がないときに負荷回路２に電
池５の出力を供給する系とを有する。なお負荷回路２の
一部として、後述するようにＬＥＤランプを駆動する状
態表示回路６が含まれている。

【００２３】ＡＣ／ＤＣコンバータ３の出力から電池５
に至る充電電流経路中に、充電電流の方向順に、充電電
流検出用の抵抗Ｒ３と、充電出力調整用のトランジスタ
Ｑ１と、逆流防止用ダイオードＤ１と、電池分離用スイ
ッチとなるＭＯＳトランジスタＱ２とが直列に存在す
る。そして、ダイオードＤ１とＭＯＳトランジスタＱ２
の中間点が逆流防止用のダイオードＤ３を介して負荷回
路２側につながっており、この系により電池５の出力が
負荷回路２に供給される。なお、電池５の放電電流がＡ
Ｃ／ＤＣコンバータ３側に流れ込まないように逆流防止
用のダイオード４がある。

【００２４】＝＝＝＝充電回路部分の構成＝＝＝＝ 充電出力調整用のトランジスタ（メイントランジスタと
も記す）Ｑ１について、そのベースとグランドラインと
の間にトランジスタＱ３と抵抗Ｒ８が直列接続され、エ
ミッタ・ベース間に抵抗Ｒ７が接続されている。この経
路のベース電流を加減することでメイントランジスタＱ
１を流れる充電電流（コレクタ電流）を加減する。トラ
ンジスタＱ３のベースには図示していない定電圧源（負
荷回路２に含まれる）から一定電圧Ｖｒが印加されてい
て、Ｑ３はつねにコレクタ電流が流れる（一定ではな
い）。なお、以下の説明では、電池５が端子４ａ・４ｂ
に接続されていて、ＭＯＳトランジスタＱ２はオンして
いるものとする。

【００２５】トランジスタＱ３のエミッタと電流検出用
抵抗Ｒ３の充電電流上流側との間に、トランジスタＱ６
と抵抗Ｒ２が直列に接続されている。このトランジスタ
Ｑ６のベースは抵抗Ｒ４を介して電流検出用抵抗Ｒ３の
充電電流下流側に接続されている。したがって、抵抗Ｒ
３を流れる充電電流が大きくてその電圧降下が大きいほ
ど、トランジスタＱ６のベース・エミッタ間電圧が大き
くなり、Ｑ６のコレクタ電流（抵抗Ｒ８に流れ込む電
流）が大きくなる。その結果、トランジスタＱ３のエミ
ッタ電位が上昇し、Ｑ３のコレクタ電流（メイントラン
ジスタＱ１のベース電流）が減少し、メイントランジス
タＱ１を流れる充電電流が減少する。以上の構成が、充
電電流が所定値を超えないようにメイントランジスタＱ
１を制御する前述の電流制限回路である。

【００２６】また、メイントランジスタＱ１のコレクタ
とトランジスタＱ３のエミッタとの間に、抵抗Ｒ９とト
ランジスタＱ４とが直列に接続されている。さらに、メ
イントランジスタＱ１のコレクタとグランドの間には充
電電圧検出用の抵抗Ｒ１０とＲ１１が直列に接続され、
その中間点がトランジスタＱ４のベースに接続されてい
る。メイントランジスタＱ１のコレクタ電圧（充電電
圧）が上昇すると、抵抗Ｒ１０・Ｒ１１での検出電圧
（トランジスタＱ４のベース電位）が上昇し、Ｑ４のコ
レクタ電流（抵抗Ｒ８に流れ込む電流）が大きくなる。
その結果、トランジスタＱ３のエミッタ電位が上昇し、
Ｑ３のコレクタ電流（メイントランジスタＱ１のベース
電流）が減少し、充電電圧が低下する。以上の構成が、
充電電圧が所定値を超えないようにメイントランジスタ
Ｑ１を制御する前述の電圧制限回路である。

【００２７】＝＝＝＝満充電検出回路＝＝＝＝ 電池５が充分に充電されると、充電電流はごく少なくな
る。これを検出するのが満充電検出回路である。電流検
出用抵抗Ｒ３の充電電流下流側とグランド間に抵抗Ｒ５
とＲ６が直列に接続されており、またＲ３の上流側とグ
ランド間にトランジスタＱ７と抵抗Ｒ１が直列に接続さ
れている。抵抗Ｒ５とＲ６の中点がトランジスタＱ７の
ベースに接続されている。

【００２８】抵抗Ｒ３を流れる充電電流が規定値を超え
て大きいと、Ｒ３による電圧降下が大きく、したがって
トランジスタＱ７のベース・エミッタ間電圧が大きく、
Ｑ７はオンしている。このときトランジスタＱ７と抵抗
Ｒ１の中点から取り出す満充電検出信号がＨレベルに
なっている。一方、抵抗Ｒ３を流れる充電電流が規定値
以下になると、トランジスタＱ７のベース・エミッタ間
電圧が小さくなってＱ７がオフする。すると満充電検出
信号がＬレベルになる。

【００２９】満充電検出信号は状態表示回路６に伝わ
り、信号がＨレベルのときには充電中を示すＬＥＤラ
ンプが点灯し、信号がＬレベルのときには満充電を示
すＬＥＤランプが点灯する。

【００３０】＝＝＝＝電池５の装着／非装着を検出する
系＝＝＝＝ 電池分離用スイッチとなるＭＯＳトランジスタＱににつ
いて、ソース・ゲート間には抵抗Ｒ１２が接続され、ゲ
ート・グランド間にはゲートドライブ用のトランジスタ
Ｑ５が接続されている。また、電池用端子４ａ・４ｂ間
にはツェナーダイオードＤ２と抵抗Ｒ１３とＲ１４が直
列に接続されており、抵抗Ｒ１３とＲ１４の中点がトラ
ンジスタＱ５のベースに接続されている。

【００３１】ここで、端子４ａ・４ｂに電池５が接続さ
れておらず、かつＡＣ／ＤＣコンバータ３にも交流電源
１を入力していない状態を想定する。この状態ではまっ
たく電源がないので、当然ながらＭＯＳトランジスタＱ
２もゲートドライブ用トランジスタＱ５もオフしてい
る。

【００３２】そして電池５がないままで、ＡＣ／ＤＣコ
ンバータ３に交流電源１を入力したとする。このとき、
前記充電回路の出力電圧（充電電圧）がＭＯＳトランジ
スタＱ２のソース側に印加されるが、ＭＯＳトランジス
タＱ２はオフしているので、Ｑ２のドレイン側には充電
電圧は現れない。したがってツェナーダイオードＤ２は
オフのままであり、そのためトランジスタＱ５もオフの
ままである。つまりＭＯＳトランジスタＱ２はオンしな
い。

【００３３】ある程度以上充電されている電池５を端子
４ａ・４ｂに接続したとする。このとき、電池５の出力
電圧がツェナーダイオードＤ２と抵抗Ｒ１３とＲ１４の
直列回路にかかり、Ｄ２がオンし、トランジスタＱ５を
オンさせるベース電圧が発生する。トランジスタＱ５が
オンすると、ＭＯＳトランジスタＱ２がオンし、充電回
路の出力電圧（充電電圧）がＱ２のドレインに現れる。
これで、充電回路の出力により電池５がトリクル充電さ
れる状態となる。この状態において、交流電源１の入力
がなくなり、充電回路の出力がなくなると、電池５の放
電電流がＭＯＳトランジスタＱ２およびダイオードＤ３
を通って負荷回路２側に流れる。これが電池５によるバ
ックアップ状態である。

【００３４】ところで、トランジスタＱ５のベース側か
ら電池検出信号を取り出す。前述したように、電池５
があれば電池検出信号がＨレベルでトランジスタＱ５
がオンしている。また、電池５がなければ電池検出信号
がＬレベルでトランジスタＱ５がオフしている。この
信号は状態表示回路６に伝わり、信号がＬレベルの
ときは電池がないことを知らせるＬＥＤランプが点灯
し、信号がＨレベルのときは電池があることを知らせ
るＬＥＤランプが点灯する。なお、ブザー音などの他の
報知手段により電池の有無を報知することもできる。

【００３５】電池５の装着／非装着を検出する系につい
て、図２にこの発明の他の実施例を示している。図１に
おけるツェナーダイオードＤ２に代えて、図２ではトラ
ンジスタＱ８を接続している。このトランジスタＱ８の
ベース・エミッタ間に抵抗Ｒ１５を接続するとともに、
負荷回路２に含まれる制御系からの制御信号を抵抗Ｒ
１６を介してトランジスタＱ８のベースに印加する構成
としている。この実施例では、電池５が接続されていて
端子４ａ・４ｂ間に所定値以上の電圧があるという条件
と、所定の制御信号がＬレベルになっているという条
件の両方が整っているときに、ゲートドライブ用のトラ
ンジスタＱ５がオンし、その結果ＭＯＳトランジスタＱ
２がオンする。

【００３６】

【発明の効果】この発明によれば、充電回路とバックア
ップ用電池との間に簡単な回路を付加することで、電池
が装着されているか否かを高い信頼性で検出して利用者
に報知できる。電池の装着の有無を適当なセンサにより
機械的あるいは物理的に検出する従来の構成に比べて、
実施コストが相当に安上がりだし、故障の心配も少な
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による電源回路の回路図で
ある。

【図２】同上実施例の一部を変更した他の実施例の要部
のみの回路図である。

【符号の説明】

１ 交流電源 ２ 負荷回路 ３ ＡＣ／ＤＣコンバータ ４ａ・４ｂ 電池用端子 ５ 電池 ６ 状態表示回路 Ｒ３ 充電電流検出用の抵抗ａ Ｑ１ 充電出力調整用のトランジスタｂ Ｄ１ 逆流防止用のダイオードｃ Ｑ２ 電池分離用スイッチとなるＭＯＳトランジスタｄ Ｑ５ ゲートドライブ用のトランジスタｅ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 浩二 東京都品川区東五反田４−６−６ アライ ドテレシス株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 つぎの各要件（１）〜（４）を備えたこ
   とを特徴とする電源回路。 （１）交流電源を直流電源に変換して負荷回路に供給す
   るＡＣ／ＤＣコンバータと、電池用端子に着脱自在に接
   続されるバックアップ用電池と、前記ＡＣ／ＤＣコンバ
   ータの出力により前記電池を充電する系と、前記ＡＣ／
   ＤＣコンバータの出力がないときに前記負荷回路に前記
   電池の出力を供給する系とを有する。 （２）前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力から前記電池に
   至る充電電流経路中に、充電電流の方向順に、充電電流
   検出用の抵抗ａと、充電出力調整用のトランジスタｂ
   と、逆流防止用ダイオードｃと、電池分離用スイッチと
   なるＭＯＳトランジスタｄとが直列に存在する。前記ダ
   イオードｃと前記ＭＯＳトランジスタｄの中間点が前記
   負荷回路側につながっており、この系により前記電池の
   出力が前記負荷回路に供給される。 （３）前記ＭＯＳトランジスタｄをオン・オフさせるた
   めのゲートドライブ用のトランジスタｅとその制御回路
   があり、前記電池用端子間に所定値以上の電圧があると
   きに前記トランジスタｅがオンとなり、それを受けて前
   記ＭＯＳトランジスタｄがオンとなる。 （４）前記トランジスタｅまたは前記ＭＯＳトランジス
   タｄがオンする状態であることを検出して報知する回路
   を有する。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記電池用端子間に
   ツェナーダイオードと抵抗の直列回路があり、このツェ
   ナーダイオードがオンしたときに前記トランジスタｅが
   オンするように回路構成されていることを特徴とする電
   源回路。
3. 【請求項３】 請求項１において、前記電池用端子間に
   所定値以上の電圧があるという条件と、所定の制御信号
   が所定の状態になっているという条件の両方が整ってい
   るときに、前記トランジスタｅがオンするように回路構
   成されていることを特徴とする電源回路。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかにおいて、つぎ
   の要件（５）〜（７）を備えたことを特徴とする電源回
   路。 （５）前記抵抗ａでの電圧降下の大きさに応じて前記ト
   ランジスタｂを制御することで前記充電電流が所定値を
   超えないようにする電流制限回路と、前記トランジスタ
   ｂの出力側にて検出した電圧が所定値を超えないように
   前記トランジスタｂを制御する電圧制限回路とを有す
   る。 （６）前記抵抗ａの充電電流下流側の電圧を抵抗回路で
   適宜に分圧した電圧が所定値を超えたときにトランジス
   タｆがオンとなるように回路構成し、これにより前記充
   電電流が充分に小さくなった満充電状態を検出する。 （７）前記トランジスタｆがオンとなったときにＬＥＤ
   ランプを点灯させる回路を有する。