モバイル機器の電源回路装置
【課題】バッテリを複数個搭載したモバイル機器において、それぞれのバッテリ放電容量を効率よく使用することのできる電源回路装置を提供する。
【解決手段】ユーザー交換不可能な複数の内蔵バッテリ１、２あるいはユーザー交換可能な複数の交換バッテリ１、２と、前記おのおののバッテリ出力に対して内部寄生ダイオードのアノードを向かい合わせるようにそれぞれ１個ずつバッテリ側および回路側とに配置されたＭＯＳＦＥＴ１６〜１９と、これらのＭＯＳＦＥＴ１６〜１９のオンオフ制御端子１１〜１４とを備え、内部寄生ダイオードを用いたバッテリ間の逆流電流を防止するようにＭＯＳＦＥＴ１６〜１９を制御することで、バッテリ残容量を効率よく使用できるモバイル機器を提供することができる。
【解決手段】ユーザー交換不可能な複数の内蔵バッテリ１、２あるいはユーザー交換可能な複数の交換バッテリ１、２と、前記おのおののバッテリ出力に対して内部寄生ダイオードのアノードを向かい合わせるようにそれぞれ１個ずつバッテリ側および回路側とに配置されたＭＯＳＦＥＴ１６〜１９と、これらのＭＯＳＦＥＴ１６〜１９のオンオフ制御端子１１〜１４とを備え、内部寄生ダイオードを用いたバッテリ間の逆流電流を防止するようにＭＯＳＦＥＴ１６〜１９を制御することで、バッテリ残容量を効率よく使用できるモバイル機器を提供することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば携帯電話、ビデオカメラ、生活補助機器などのモバイル機器の電源回路装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のモバイル機器にあって、近年、製品に占める表示パネルの大型化、ＣＰＵの高速化や高機能化が進み消費電力が増える傾向にある。この対策として、構成ＩＣチップの低電圧駆動や、製品動作モードの細分化とそれに応じた必要最小限回路動作による省エネ駆動や大容量バッテリの採用により、一回の充電で使用できる時間を少しでも長くできるように製品設計が進められている。ここで図６のように例えば２個のバッテリ１，２を搭載することでバッテリ容量を増やす構成が考えられており、例えば、主に携帯型パーソナルコンピュータを例に複数のバッテリの正確な情報を管理しながらバッテリ駆動時に安心できる使用環境を与えることができるバッテリ制御装置および情報処理装置を提供している。（特許文献１参照）
【特許文献１】特開平１０−１８７２９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記従来のバッテリ容量の課題について図６を用いて説明する。図６は複数のバッテリとして例えば２個のバッテリ１，２を搭載し、バッテリ切替え回路４３と整流ダイオード４４，４５を介して負荷回路４６に電力を供給する構成を示している。前記従来の構成では各バッテリ１，２の電圧差によって、バッテリ１，２間で電流が逆流しないように整流ダイオード４４，４５を挿入するが、整流ダイオード４４，４５に順方向電流が流れると、順方向電圧として少なくとも０．６Ｖ程度の電圧降下が発生する為、システムとしての動作電圧制限、すなわちアンダーカット電圧がその順方向電圧分だけ高く設定する必要が発生し、結果、バッテリの活用率を高めることができないという課題が発生する。ここで活用率とは、例えば４．２Ｖまで充電されているバッテリを３．０Ｖまで活用できるとすれば、４．２−３．０＝１．２Ｖを１００％の活用率と定義する。前記従来の構成では、ダイオードが０．６Ｖ電圧降下させるので３．０＋０．６＝３．６Ｖまでしか活用できず、０．６／１．２×１００＝５０％の活用率となってしまうという課題を有していた。そこで本発明は、活用率を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
そしてこの目的を達成するために、本発明のモバイル機器の電源回路装置は複数のバッテリそれぞれのバッテリプラス端子出力に対して内部寄生ダイオードのアノードを向かい合わせるようにそれぞれ１個ずつバッテリ側および負荷回路側とに配置されたＰｃｈＭＯＳＦＥＴと、これらのＰｃｈＭＯＳＦＥＴのオンオフ制御端子とを備えたことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明のモバイル機器の電源回路装置によれば、各バッテリで放電する際には負荷回路に対して選択されたバッテリが一つのみ接続され、且つ放電する際には整流ダイオードが存在しないため順方向電圧が発生せず、それぞれのバッテリを高い活用率で放電することが可能で、結果バッテリ駆動時間を延長することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下に、本発明のモバイル機器の電源回路装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【０００７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるモバイル機器の電源回路装置において、バッテリを２個搭載した場合のバッテリ部回路図を示す。電源回路装置はマイコン出力ポートから制御端子１１〜１４を通して入力される信号により制御され、電源出力端子１５より電源を供給する。
【０００８】
図１において、電力供給源であるバッテリ１の電力供給回路は、バッテリ１のプラス端子側をソース（Ｓ）に接続したＰｃｈＭＯＳＦＥＴ３と、ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ３のドレイン（Ｄ）と負荷回路側ＰｃｈＭＯＳＦＥＴのドレイン（Ｄ）とを接続するように負荷回路側をソース（Ｓ）に接続したＰｃｈＭＯＳＦＥＴ４と、スイッチ回路７の出力端をＰｃｈＭＯＳＦＥＴ３のゲートに接続させることによりＰｃｈＭＯＳＦＥＴ３をオンオフさせるスイッチ回路７と、スイッチ回路８の出力端をＰｃｈＭＯＳＦＥＴ４のゲートに接続させることによりＰｃｈＭＯＳＦＥＴ４をオンオフさせるスイッチ回路８と、スイッチ回路７をマイコンポートから制御入力する制御端子１１と、スイッチ回路８をマイコンポートから制御入力する制御端子１２と、バッテリ電圧を負荷回路に出力する電源出力端子１５と、２つのＰｃｈＭＯＳＦＥＴ３、４の内部寄生ダイオード１６、１７と、大容量コンデンサ２０から構成される。
【０００９】
電力供給源であるバッテリ２の電力供給回路は、バッテリ２のプラス端子側をソース（Ｓ）に接続したＰｃｈＭＯＳＦＥＴ５と、ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ５のドレイン（Ｄ）と負荷回路側ＰｃｈＭＯＳＦＥＴのドレイン（Ｄ）とを接続するように負荷回路側をソース（Ｓ）に接続したＰｃｈＭＯＳＦＥＴ６と、スイッチ回路９の出力端をＰｃｈＭＯＳＦＥＴ５のゲートに接続させることによりＰｃｈＭＯＳＦＥＴ５をオンオフさせるスイッチ回路９と、スイッチ回路１０の出力端をＰｃｈＭＯＳＦＥＴ６のゲートに接続させることによりＰｃｈＭＯＳＦＥＴ６をオンオフさせるスイッチ回路１０と、スイッチ回路９をマイコンポートから制御入力する制御端子１３と、スイッチ回路１０をマイコンポートから制御入力する制御端子１４と、バッテリ電圧を負荷回路に出力する電源出力端子１５と、２つのＰｃｈＭＯＳＦＥＴ５、６の内部寄生ダイオード１８、１９と、大容量コンデンサ２０から構成される。
【００１０】
ここにおいて、スイッチ回路７〜１０は同一の構成となっており、スイッチ回路７を例にとって構成を説明すると、１つのトランジスタ７８と３つの抵抗７５〜７７を、制御端子１１がスイッチ回路の入力端とし、入力端が抵抗７５を通してトランジスタ７８のベースに接続され、さらに７８のベースは抵抗７６を通じてＧＮＤに接続されている。またトランジスタ７８のエミッタはＧＮＤに接続され、コレクタはスイッチ回路の出力端になるとともに抵抗７７を通してバッテリ１の＋端子に接続されている。
【００１１】
スイッチ回路７〜１０は、マイコン出力ポートから制御端子１１〜１４それぞれに加えられた制御電圧によってＰｃｈＭＯＳＦＥＴ３〜６のオンオフを制御するが、制御端子１１〜１４がそれぞれＨｉレベルでスイッチ回路７〜１０のＮＰＮトランジスタのベース（ｂ）にトランジスタをオンする電圧（ベース（ｂ）に接続された分圧抵抗で生成されたもの）が印加され、エミッタ（ｅ）とコレクタ（ｃ）が導通することでコレクタ（ｃ）電位がＬｏｗレベルに下がり、コレクタ（ｃ）に接続されているＰｃｈＭＯＳＦＥＴ３〜６のゲート（Ｇ）もＬｏｗレベルに下がることでＰｃｈＭＯＳＦＥＴをそれぞれオンできる。制御端子１１〜１４がそれぞれＬｏｗレベルのときは、スイッチ回路７〜１０のＮＰＮトランジスタがオフ状態で、エミッタ（ｅ）とコレクタ（ｃ）が絶縁状態となり、コレクタ（ｃ）につながったプルアップ抵抗によりＰｃｈＭＯＳＦＥＴ３〜６のゲート（Ｇ）電圧がＨｉレベルとなることで、ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ３〜６をそれぞれオフできる。
【００１２】
放電中のバッテリ１が放電終了間際に（すなわち放電中のバッテリ電圧が、電池メーカーが指定している放電電圧の最小値に近くなっている状態のバッテリを放電終了間際のバッテリと定義し、例えば１セルリチウムイオンバッテリの場合、電池端子電圧が約３．０Ｖに）なったとき、未放電のバッテリ２に放電を切替えるためには、制御端子１１〜１４をマイコンポートがどのようなシーケンスで制御するか図２を交えて説明する。
【００１３】
図２は、本発明の実施の形態１におけるモバイル機器の電源回路装置において、図１の制御端子１１〜１４の制御電圧と、電源出力端子１５の時間的な電圧状態の変化を示したタイミングチャートである。
【００１４】
図２において、放電中のバッテリ１での放電期間２１は、制御端子１１および１２を
Ｈｉレベル、且つ制御端子１３および１４をＬｏｗレベルとし、ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ３および４をオンとした状態で放電を続ける。十分時間が経過しバッテリ１の放電が進むと、放電終了間際のバッテリ１での放電期間２２へと移行することとなり、未放電のバッテリ２での放電に切替える必要が出てくる。ここで本実施形態における最大の特徴は整流ダイオードを用いず内部寄生ダイオード１７および１９を用いる事でバッテリ切替え時のバッテリ間逆流電流を防ぐ点にあり、その制御方法を説明する。
【００１５】
まず内部寄生ダイオード１７を利用したバッテリ１での放電期間２３では、制御端子
１１をＨｉレベル、且つ制御端子１２、１３、１４をＬｏｗレベルとし、ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ３をオンとした状態でバッテリ１での放電を続ける。但しこの放電期間２３においては、内部寄生ダイオード１７の順方向電圧が発生するため電源出力端子１５の電圧は放電期間２３での電源出力端子１５の電圧ドロップ３０が発生する。この電圧ドロップ３０は、制御端子１２をＬｏｗレベルにした時に発生するが、大容量コンデンサ２０などを電源出力端子１５の部分に設けることで電圧ドロップを防止したときの電圧３１にすることができる。すなわち電圧ドロップ分の電力を大容量コンデンサから補っているわけだが、電圧ドロップ３０が発生する時間をできるだけ短くしなければ大容量コンデンサ２０で補える電力が限られているため、時間とともに電圧ドロップ３０の電圧に向かって下がっていく。したがって制御端子１２をＬｏｗレベルにした直後に制御端子１３をＨｉレベルにし、電圧ドロップ３０を防ぐ必要がある。
【００１６】
これで放電を開始したバッテリ２の放電をバッテリ１と並列に行う放電期間２４へできるだけ速く移行できるわけだが、ここで放電期間２４の状態が本実施形態における最大の特徴である整流ダイオードを用いず内部寄生ダイオード１７および１９を用いる事でバッテリ切替え時のバッテリ間逆流電流を防いでいる状態となる。この放電期間２４におけるバッテリ１の電源回路に対する電力供給面での役割は既に無くなっており、制御端子１１をＬｏｗレベルにすることでバッテリ１を電源回路から電気的に切り離すことができる。
【００１７】
これで放電期間２５に移行したこととなるが、バッテリ２の電圧は内部寄生ダイオード１９を介しての電源出力端子１５への供給となるため、内部寄生ダイオード１９の順方向電圧分だけの電圧降下が発生している。例えば、残容量十分なバッテリ２の電圧が４．２Ｖ、内部寄生ダイオード１９の順方向電圧を０．６Ｖとすると、４．２−０．６＝３．６Ｖが電源出力端子１５への供給電圧ということになる。この状態もまた放電期間２４と同じく、内部寄生ダイオードの順方向電圧が無駄となるため、制御端子１４をＨｉレベルにすることで放電期間２６に移行することができる。
【００１８】
バッテリが２個の場合の一連のバッテリ切り替えシーケンスは以上で終了し、十分時間が経過しバッテリ２の放電が進むと、放電終了間際のバッテリ２での放電期間２７へと移行する。放電期間２７になると、バッテリ１およびバッテリ２共に残容量が無いため、アンダーカット処理をしてセットを電源オフすることになる。
【００１９】
なお内部寄生ダイオード１６は、制御端子１１をＬｏｗレベルにしたときのバッテリ１を負荷回路から完全に切断し、バッテリ１の電圧が負荷回路に出力させないように作用し、内部寄生ダイオード１８は、制御端子１３をＬｏｗレベルにしたときのバッテリ２を負荷回路から完全に切断し、バッテリ２の電圧が負荷回路に出力させないように作用する。
【００２０】
以上、放電期間２１および放電期間２６のように、放電中のバッテリ１あるいは２から電源出力端子の間のＰｃｈＭＯＳＦＥＴ３と４、あるいは５と６をオンにすることによってダイオードの順方向電圧を発生させないことで、バッテリの電圧をロスなく供給することができる。
【００２１】
さらに、従来の回路構成図と本発明の実施形態の略図により、違いを説明する。
【００２２】
従来の回路構成を図６に示す。バッテリ１とバッテリ２と、バッテリ切替え回路４３と、整流ダイオード４４、４５と、負荷回路４６とからなり、バッテリ切替え回路４３によってバッテリ１とバッテリ２とが切替る時のバッテリ間の電流の逆流を防止する為に整流ダイオード４４、４５が入れられるが、バッテリが切替った後もこの整流ダイオード４４、４５によって電圧降下が０．６Ｖ程度発生するため、負荷回路４６に加わる電圧がバッテリ１あるいはバッテリ２の電圧から０．６Ｖ低い電圧入力となり、バッテリ電圧を効率良く負荷回路に入力できていないことが明らかである。
【００２３】
本発明の実施形態１におけるモバイル機器の電源回路装置の概略構成を示す回路図を図３に示す。バッテリ１とバッテリ２と、バッテリ切替え回路５３と、整流ダイオード５４、５５と、ＭＯＳＦＥＴによるスイッチ動作５６、５７と、負荷回路４６とからなり、バッテリ切替え回路５３によってバッテリ１とバッテリ２とが切替る時のバッテリ間の電流の逆流を防止する為に内部寄生ダイオード５４、５５を利用し、バッテリが切替った後はＭＯＳＦＥＴによるスイッチ動作５６あるいは５７をオンにすることにより、内部寄生ダイオード５４、５５によって電圧降下０．６Ｖ程度を発生させないため、バッテリ１あるいはバッテリ２の電圧がそのまま負荷回路４６に加わる電圧となり、バッテリ電圧を効率良く負荷回路４６に入力することができる。
【００２４】
すなわち、本実施形態では、従来の回路構成の整流ダイオード４４、４５の代わりとなる内部寄生ダイオード１７および１９が、バッテリ切替え時のみバッテリ間の電流の逆流防止に作用し、通常放電の場合はＭＯＳＦＥＴをオンさせることによって電圧降下を発生させない。これらの構成およびバッテリ切替えシーケンスを繰り返すことで、バッテリが３個以上搭載されていても、バッテリ電圧を効率よく負荷回路に供給しながらバッテリを切替える事が可能となる。このように、バッテリを複数個搭載可能にした設計とすることで得られるメリットとしては、機構的制約・デザイン的制約により大容量単一固体のバッテリを採用できない機器においても、小型小容量バッテリの複数個採用により機器の重量バランスを取りながらバッテリ駆動時間の延長が可能となる。さらに小型モバイル機器において既に市場に出回っている安価な小型汎用バッテリを搭載可能とすることで、新規バッテリを設計するよりも、設計コスト・量産コストの削減、実績バッテリ採用による評価時間短縮などが見込まれ、製品価格の引き下げにも大いに効果が期待できる。
【００２５】
また、ＭＯＳＦＥＴの代わりにスイッチ素子回路と外部整流ダイオードの組み合わせにより同様の効果を得ることができるので、これを実施の形態２で説明する。
【００２６】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２におけるモバイル機器の電源回路装置において、バッテリを２個搭載した場合のバッテリ部回路図を示す。
【００２７】
図４において、電力供給源であるバッテリ１の電力供給回路は、バッテリ１のプラス端子側をカソードに接続したダイオード６５と、ダイオード６５のアノードと負荷回路側ダイオードのアノードとを接続するように負荷回路側をカソードに接続したダイオード６６と、ダイオード６５と並列に接続されたスイッチ６１と、ダイオード６６と並列に接続されたスイッチ６２と、スイッチ６１をマイコンポートから制御入力する制御端子７１と、スイッチ６２をマイコンポートから制御入力する制御端子７２と、バッテリ電圧を負荷回路に出力する電源出力端子１５と、大容量コンデンサ２０から構成される。
【００２８】
電力供給源であるバッテリ２の電力供給回路は、バッテリ２のプラス端子側をカソードに接続したダイオード６７と、ダイオード６７のアノードと負荷回路側ダイオードのアノードとを接続するように負荷回路側をカソードに接続したダイオード６８と、ダイオード６７と並列に接続されたスイッチ６３と、ダイオード６８と並列に接続されたスイッチ７４と、スイッチ６３をマイコンポートから制御入力する制御端子７３と、スイッチ６４をマイコンポートから制御入力する制御端子７４と、バッテリ電圧を負荷回路に出力する電源出力端子１５と、大容量コンデンサ２０から構成される。
【００２９】
放電中のバッテリ１の残量が少なくなったとき、未放電のバッテリ２に放電を切替えるためには、制御端子７１〜７４をマイコンポートがどのようなシーケンスで制御するか図５を交えて説明する。
【００３０】
図５は、本発明の実施の形態２におけるモバイル機器の電源回路装置において、図４の制御端子７１〜７４の制御電圧と、電源出力端子１５の時間的な電圧変化を示したタイミングチャートである。
【００３１】
図５において、放電中のバッテリ１での放電期間２１は、制御端子７１および７２をＨｉレベル、且つ制御端子７３および７４をＬｏｗレベルとし、スイッチ素子回路６１および６２をオンとした状態で放電を続ける。十分時間が経過しバッテリ１の放電が進むと、放電終了間際のバッテリ１での放電期間２２へと移行することとなり、未放電のバッテリ２での放電に切替える必要が出てくる。ここで整流ダイオード６６および６８を用いる事でバッテリ切替え時のバッテリ間逆流電流を防ぐ点が実施の形態２の特徴であり、その制御方法を説明する。
【００３２】
まず整流ダイオード６６を利用したバッテリ１での放電期間２３では、制御端子７１をＨｉレベル、且つ制御端子７２、７３、７４をＬｏｗレベルとし、スイッチ素子回路６１をオンとした状態でバッテリ１での放電を続ける。但しこの放電期間２３においては、整流ダイオード６６の順方向電圧が発生するため電源出力端子１５の電圧は放電期間２３での電源出力端子１５の電圧ドロップ３０が発生する。この電圧ドロップ３０は、制御端子７２をＬｏｗレベルにした時に発生するが、大容量コンデンサ２０などを電源出力端子１５の部分に設けることで電圧ドロップを防止したときの電圧３１にすることができる。すなわち電圧ドロップ分の電力を大容量コンデンサ２０から補っているわけだが、電圧ドロップ３０が発生する時間をできるだけ短くしなければ大容量コンデンサ２０で補える電力が限られているため、時間とともに電圧ドロップ３０の電圧に向かって下がっていく。したがって制御端子７２をＬｏｗレベルにした直後に制御端子７３をＨｉレベルにし、電圧ドロップ３０を防ぐ必要がある。
【００３３】
これでバッテリ２の放電をバッテリ１と並列に行う放電期間２４へできるだけ速く移行できるわけだが、ここで放電期間２４の状態が実施の形態２における特徴である整流ダイオード６６および６８を用いる事でバッテリ切替え時のバッテリ間逆流電流を防いでいる状態となる。この放電期間２４におけるバッテリ１の電源回路に対する電力供給面での役割は既に無くなっており、制御端子７１をＬｏｗレベルにすることでバッテリ１を電源回路から電気的に切り離すことができる。
【００３４】
これで放電期間２５に移行したこととなるが、バッテリ２の電圧は整流ダイオード６８を介しての電源出力端子１５への供給となるため、整流ダイオード６８の順方向電圧分だけの電圧降下が発生している。例えば、残容量十分なバッテリ２の電圧が４．２Ｖ、整流ダイオード６８の順方向電圧を０．６Ｖとすると、４．２−０．６＝３．６Ｖが電源出力端子１５への供給電圧ということになる。この状態もまた放電期間２４と同じく、整流ダイオードの順方向電圧が無駄となるため、制御端子７４をＨｉレベルにすることで放電期間２６に移行することができる。
【００３５】
バッテリが２個の場合の一連のバッテリ切り替えシーケンスは以上で終了し、十分時間が経過しバッテリ２の放電が進むと、放電終了間際のバッテリ２での放電期間２７へと移行する。放電期間２７になると、バッテリ１およびバッテリ２共に残容量が無いため、アンダーカット処理をしてセットを電源オフすることになる。
【００３６】
なお整流ダイオード６５は、制御端子７１をＬｏｗレベルにしたときのバッテリ１を負荷回路から完全に切断し、バッテリ１の電圧が負荷回路に出力させないように作用し、整流ダイオード６７は、制御端子７３をＬｏｗレベルにしたときのバッテリ２を負荷回路から完全に切断し、バッテリ２の電圧が負荷回路に出力させないように作用する。
【００３７】
以上、放電期間２１および放電期間２６のように、放電中のバッテリ１あるいは２から電源出力端子の間のスイッチ素子回路６１と６２、あるいは６３と６４をオンにすることによってダイオードの順方向電圧を発生させないことで、バッテリの電圧をロスなく供給することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明にかかるモバイル機器の電源回路装置は、各バッテリで放電する際には負荷回路に対してバッテリ一つのみが接続され、且つ放電する際には整流ダイオードが存在しないため順方向電圧が発生せず、バッテリ容量の全てを使用する事ができバッテリ駆動時間を延長することができる。さらに、機構的制約・デザイン的制約等により大容量単一固体のバッテリを採用できない機器においても、バッテリの複数個採用により機器の重量バランスを取りながらバッテリ駆動時間の延長を可能となる。最後に量産コストを低く抑えることのできるバッテリを採用した場合、新規にバッテリを設計する必要がなく、コスト削減にも大いに効果が期待でき、主に重量配分やデザインを重視した特殊なモバイル機器の電源回路装置等の用途として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態１におけるモバイル機器の電源回路装置の回路図
【図２】同装置における、制御端子の制御電圧と、電源出力端子の時間的な電圧変化を示すタイミングチャート
【図３】本発明の実施形態１におけるモバイル機器の電源回路装置の概略構成を示す回路図
【図４】本発明の実施の形態２におけるモバイル機器の電源回路装置の回路図
【図５】同実施の形態２の装置における、制御端子の制御電圧と、電源出力端子の時間的な電圧変化を示すタイミングチャート
【図６】従来のモバイル機器の電源回路装置の概略構成を示す回路図
【符号の説明】
【００４０】
１，２ バッテリ
３，４，５，６ ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ
７ ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ３をオンオフさせるスイッチ回路
８ ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ４をオンオフさせるスイッチ回路
９ ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ５をオンオフさせるスイッチ回路
１０ ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ６をオンオフさせるスイッチ回路
１１ スイッチ回路７をマイコンポートから制御入力する制御端子
１２ スイッチ回路８をマイコンポートから制御入力する制御端子
１３ スイッチ回路９をマイコンポートから制御入力する制御端子
１４ スイッチ回路１０をマイコンポートから制御入力する制御端子
１５ バッテリ電圧を電源回路に出力する電源出力端子１５
１６ ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ３の内部寄生ダイオード
１７ ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ４の内部寄生ダイオード
１８ ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ５の内部寄生ダイオード
１９ ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ６の内部寄生ダイオード
２０ 大容量コンデンサ
２１ 残容量十分なバッテリ１での放電期間
２２ 残容量残りわずかなバッテリ１での放電期間
２３ 内部寄生ダイオード１７を利用したバッテリ１での放電期間
２４ 内部寄生ダイオード１７および１９を利用したバッテリ１およびバッテリ２での放電期間
２５ 内部寄生ダイオード１９を利用したバッテリ２での放電期間
２６ 残容量十分なバッテリ２での放電期間
２７ 残容量残りわずかなバッテリ２での放電期間
３０ 放電期間２３での電圧ドロップ電圧
３１ 電圧ドロップを防止したときの電圧
４３ バッテリ切替え回路
４４，４５ 整流ダイオード
４６ 負荷回路
５３ バッテリ切替え回路
５４，５５ 内部寄生ダイオード
５６，５７ ＭＯＳＦＥＴによるスイッチ動作
６１，６２，６３，６４ スイッチ素子回路
６５，６６，６７，６８ 整流ダイオード
７１ スイッチ６１をマイコンポートから制御入力する制御端子
７２ スイッチ６２をマイコンポートから制御入力する制御端子
７３ スイッチ６３をマイコンポートから制御入力する制御端子
７４ スイッチ６４をマイコンポートから制御入力する制御端子
７５，７６，７７ 抵抗
７８ トランジスタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば携帯電話、ビデオカメラ、生活補助機器などのモバイル機器の電源回路装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のモバイル機器にあって、近年、製品に占める表示パネルの大型化、ＣＰＵの高速化や高機能化が進み消費電力が増える傾向にある。この対策として、構成ＩＣチップの低電圧駆動や、製品動作モードの細分化とそれに応じた必要最小限回路動作による省エネ駆動や大容量バッテリの採用により、一回の充電で使用できる時間を少しでも長くできるように製品設計が進められている。ここで図６のように例えば２個のバッテリ１，２を搭載することでバッテリ容量を増やす構成が考えられており、例えば、主に携帯型パーソナルコンピュータを例に複数のバッテリの正確な情報を管理しながらバッテリ駆動時に安心できる使用環境を与えることができるバッテリ制御装置および情報処理装置を提供している。（特許文献１参照）
【特許文献１】特開平１０−１８７２９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記従来のバッテリ容量の課題について図６を用いて説明する。図６は複数のバッテリとして例えば２個のバッテリ１，２を搭載し、バッテリ切替え回路４３と整流ダイオード４４，４５を介して負荷回路４６に電力を供給する構成を示している。前記従来の構成では各バッテリ１，２の電圧差によって、バッテリ１，２間で電流が逆流しないように整流ダイオード４４，４５を挿入するが、整流ダイオード４４，４５に順方向電流が流れると、順方向電圧として少なくとも０．６Ｖ程度の電圧降下が発生する為、システムとしての動作電圧制限、すなわちアンダーカット電圧がその順方向電圧分だけ高く設定する必要が発生し、結果、バッテリの活用率を高めることができないという課題が発生する。ここで活用率とは、例えば４．２Ｖまで充電されているバッテリを３．０Ｖまで活用できるとすれば、４．２−３．０＝１．２Ｖを１００％の活用率と定義する。前記従来の構成では、ダイオードが０．６Ｖ電圧降下させるので３．０＋０．６＝３．６Ｖまでしか活用できず、０．６／１．２×１００＝５０％の活用率となってしまうという課題を有していた。そこで本発明は、活用率を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
そしてこの目的を達成するために、本発明のモバイル機器の電源回路装置は複数のバッテリそれぞれのバッテリプラス端子出力に対して内部寄生ダイオードのアノードを向かい合わせるようにそれぞれ１個ずつバッテリ側および負荷回路側とに配置されたＰｃｈＭＯＳＦＥＴと、これらのＰｃｈＭＯＳＦＥＴのオンオフ制御端子とを備えたことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明のモバイル機器の電源回路装置によれば、各バッテリで放電する際には負荷回路に対して選択されたバッテリが一つのみ接続され、且つ放電する際には整流ダイオードが存在しないため順方向電圧が発生せず、それぞれのバッテリを高い活用率で放電することが可能で、結果バッテリ駆動時間を延長することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下に、本発明のモバイル機器の電源回路装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【０００７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるモバイル機器の電源回路装置において、バッテリを２個搭載した場合のバッテリ部回路図を示す。電源回路装置はマイコン出力ポートから制御端子１１〜１４を通して入力される信号により制御され、電源出力端子１５より電源を供給する。
【０００８】
図１において、電力供給源であるバッテリ１の電力供給回路は、バッテリ１のプラス端子側をソース（Ｓ）に接続したＰｃｈＭＯＳＦＥＴ３と、ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ３のドレイン（Ｄ）と負荷回路側ＰｃｈＭＯＳＦＥＴのドレイン（Ｄ）とを接続するように負荷回路側をソース（Ｓ）に接続したＰｃｈＭＯＳＦＥＴ４と、スイッチ回路７の出力端をＰｃｈＭＯＳＦＥＴ３のゲートに接続させることによりＰｃｈＭＯＳＦＥＴ３をオンオフさせるスイッチ回路７と、スイッチ回路８の出力端をＰｃｈＭＯＳＦＥＴ４のゲートに接続させることによりＰｃｈＭＯＳＦＥＴ４をオンオフさせるスイッチ回路８と、スイッチ回路７をマイコンポートから制御入力する制御端子１１と、スイッチ回路８をマイコンポートから制御入力する制御端子１２と、バッテリ電圧を負荷回路に出力する電源出力端子１５と、２つのＰｃｈＭＯＳＦＥＴ３、４の内部寄生ダイオード１６、１７と、大容量コンデンサ２０から構成される。
【０００９】
電力供給源であるバッテリ２の電力供給回路は、バッテリ２のプラス端子側をソース（Ｓ）に接続したＰｃｈＭＯＳＦＥＴ５と、ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ５のドレイン（Ｄ）と負荷回路側ＰｃｈＭＯＳＦＥＴのドレイン（Ｄ）とを接続するように負荷回路側をソース（Ｓ）に接続したＰｃｈＭＯＳＦＥＴ６と、スイッチ回路９の出力端をＰｃｈＭＯＳＦＥＴ５のゲートに接続させることによりＰｃｈＭＯＳＦＥＴ５をオンオフさせるスイッチ回路９と、スイッチ回路１０の出力端をＰｃｈＭＯＳＦＥＴ６のゲートに接続させることによりＰｃｈＭＯＳＦＥＴ６をオンオフさせるスイッチ回路１０と、スイッチ回路９をマイコンポートから制御入力する制御端子１３と、スイッチ回路１０をマイコンポートから制御入力する制御端子１４と、バッテリ電圧を負荷回路に出力する電源出力端子１５と、２つのＰｃｈＭＯＳＦＥＴ５、６の内部寄生ダイオード１８、１９と、大容量コンデンサ２０から構成される。
【００１０】
ここにおいて、スイッチ回路７〜１０は同一の構成となっており、スイッチ回路７を例にとって構成を説明すると、１つのトランジスタ７８と３つの抵抗７５〜７７を、制御端子１１がスイッチ回路の入力端とし、入力端が抵抗７５を通してトランジスタ７８のベースに接続され、さらに７８のベースは抵抗７６を通じてＧＮＤに接続されている。またトランジスタ７８のエミッタはＧＮＤに接続され、コレクタはスイッチ回路の出力端になるとともに抵抗７７を通してバッテリ１の＋端子に接続されている。
【００１１】
スイッチ回路７〜１０は、マイコン出力ポートから制御端子１１〜１４それぞれに加えられた制御電圧によってＰｃｈＭＯＳＦＥＴ３〜６のオンオフを制御するが、制御端子１１〜１４がそれぞれＨｉレベルでスイッチ回路７〜１０のＮＰＮトランジスタのベース（ｂ）にトランジスタをオンする電圧（ベース（ｂ）に接続された分圧抵抗で生成されたもの）が印加され、エミッタ（ｅ）とコレクタ（ｃ）が導通することでコレクタ（ｃ）電位がＬｏｗレベルに下がり、コレクタ（ｃ）に接続されているＰｃｈＭＯＳＦＥＴ３〜６のゲート（Ｇ）もＬｏｗレベルに下がることでＰｃｈＭＯＳＦＥＴをそれぞれオンできる。制御端子１１〜１４がそれぞれＬｏｗレベルのときは、スイッチ回路７〜１０のＮＰＮトランジスタがオフ状態で、エミッタ（ｅ）とコレクタ（ｃ）が絶縁状態となり、コレクタ（ｃ）につながったプルアップ抵抗によりＰｃｈＭＯＳＦＥＴ３〜６のゲート（Ｇ）電圧がＨｉレベルとなることで、ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ３〜６をそれぞれオフできる。
【００１２】
放電中のバッテリ１が放電終了間際に（すなわち放電中のバッテリ電圧が、電池メーカーが指定している放電電圧の最小値に近くなっている状態のバッテリを放電終了間際のバッテリと定義し、例えば１セルリチウムイオンバッテリの場合、電池端子電圧が約３．０Ｖに）なったとき、未放電のバッテリ２に放電を切替えるためには、制御端子１１〜１４をマイコンポートがどのようなシーケンスで制御するか図２を交えて説明する。
【００１３】
図２は、本発明の実施の形態１におけるモバイル機器の電源回路装置において、図１の制御端子１１〜１４の制御電圧と、電源出力端子１５の時間的な電圧状態の変化を示したタイミングチャートである。
【００１４】
図２において、放電中のバッテリ１での放電期間２１は、制御端子１１および１２を
Ｈｉレベル、且つ制御端子１３および１４をＬｏｗレベルとし、ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ３および４をオンとした状態で放電を続ける。十分時間が経過しバッテリ１の放電が進むと、放電終了間際のバッテリ１での放電期間２２へと移行することとなり、未放電のバッテリ２での放電に切替える必要が出てくる。ここで本実施形態における最大の特徴は整流ダイオードを用いず内部寄生ダイオード１７および１９を用いる事でバッテリ切替え時のバッテリ間逆流電流を防ぐ点にあり、その制御方法を説明する。
【００１５】
まず内部寄生ダイオード１７を利用したバッテリ１での放電期間２３では、制御端子
１１をＨｉレベル、且つ制御端子１２、１３、１４をＬｏｗレベルとし、ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ３をオンとした状態でバッテリ１での放電を続ける。但しこの放電期間２３においては、内部寄生ダイオード１７の順方向電圧が発生するため電源出力端子１５の電圧は放電期間２３での電源出力端子１５の電圧ドロップ３０が発生する。この電圧ドロップ３０は、制御端子１２をＬｏｗレベルにした時に発生するが、大容量コンデンサ２０などを電源出力端子１５の部分に設けることで電圧ドロップを防止したときの電圧３１にすることができる。すなわち電圧ドロップ分の電力を大容量コンデンサから補っているわけだが、電圧ドロップ３０が発生する時間をできるだけ短くしなければ大容量コンデンサ２０で補える電力が限られているため、時間とともに電圧ドロップ３０の電圧に向かって下がっていく。したがって制御端子１２をＬｏｗレベルにした直後に制御端子１３をＨｉレベルにし、電圧ドロップ３０を防ぐ必要がある。
【００１６】
これで放電を開始したバッテリ２の放電をバッテリ１と並列に行う放電期間２４へできるだけ速く移行できるわけだが、ここで放電期間２４の状態が本実施形態における最大の特徴である整流ダイオードを用いず内部寄生ダイオード１７および１９を用いる事でバッテリ切替え時のバッテリ間逆流電流を防いでいる状態となる。この放電期間２４におけるバッテリ１の電源回路に対する電力供給面での役割は既に無くなっており、制御端子１１をＬｏｗレベルにすることでバッテリ１を電源回路から電気的に切り離すことができる。
【００１７】
これで放電期間２５に移行したこととなるが、バッテリ２の電圧は内部寄生ダイオード１９を介しての電源出力端子１５への供給となるため、内部寄生ダイオード１９の順方向電圧分だけの電圧降下が発生している。例えば、残容量十分なバッテリ２の電圧が４．２Ｖ、内部寄生ダイオード１９の順方向電圧を０．６Ｖとすると、４．２−０．６＝３．６Ｖが電源出力端子１５への供給電圧ということになる。この状態もまた放電期間２４と同じく、内部寄生ダイオードの順方向電圧が無駄となるため、制御端子１４をＨｉレベルにすることで放電期間２６に移行することができる。
【００１８】
バッテリが２個の場合の一連のバッテリ切り替えシーケンスは以上で終了し、十分時間が経過しバッテリ２の放電が進むと、放電終了間際のバッテリ２での放電期間２７へと移行する。放電期間２７になると、バッテリ１およびバッテリ２共に残容量が無いため、アンダーカット処理をしてセットを電源オフすることになる。
【００１９】
なお内部寄生ダイオード１６は、制御端子１１をＬｏｗレベルにしたときのバッテリ１を負荷回路から完全に切断し、バッテリ１の電圧が負荷回路に出力させないように作用し、内部寄生ダイオード１８は、制御端子１３をＬｏｗレベルにしたときのバッテリ２を負荷回路から完全に切断し、バッテリ２の電圧が負荷回路に出力させないように作用する。
【００２０】
以上、放電期間２１および放電期間２６のように、放電中のバッテリ１あるいは２から電源出力端子の間のＰｃｈＭＯＳＦＥＴ３と４、あるいは５と６をオンにすることによってダイオードの順方向電圧を発生させないことで、バッテリの電圧をロスなく供給することができる。
【００２１】
さらに、従来の回路構成図と本発明の実施形態の略図により、違いを説明する。
【００２２】
従来の回路構成を図６に示す。バッテリ１とバッテリ２と、バッテリ切替え回路４３と、整流ダイオード４４、４５と、負荷回路４６とからなり、バッテリ切替え回路４３によってバッテリ１とバッテリ２とが切替る時のバッテリ間の電流の逆流を防止する為に整流ダイオード４４、４５が入れられるが、バッテリが切替った後もこの整流ダイオード４４、４５によって電圧降下が０．６Ｖ程度発生するため、負荷回路４６に加わる電圧がバッテリ１あるいはバッテリ２の電圧から０．６Ｖ低い電圧入力となり、バッテリ電圧を効率良く負荷回路に入力できていないことが明らかである。
【００２３】
本発明の実施形態１におけるモバイル機器の電源回路装置の概略構成を示す回路図を図３に示す。バッテリ１とバッテリ２と、バッテリ切替え回路５３と、整流ダイオード５４、５５と、ＭＯＳＦＥＴによるスイッチ動作５６、５７と、負荷回路４６とからなり、バッテリ切替え回路５３によってバッテリ１とバッテリ２とが切替る時のバッテリ間の電流の逆流を防止する為に内部寄生ダイオード５４、５５を利用し、バッテリが切替った後はＭＯＳＦＥＴによるスイッチ動作５６あるいは５７をオンにすることにより、内部寄生ダイオード５４、５５によって電圧降下０．６Ｖ程度を発生させないため、バッテリ１あるいはバッテリ２の電圧がそのまま負荷回路４６に加わる電圧となり、バッテリ電圧を効率良く負荷回路４６に入力することができる。
【００２４】
すなわち、本実施形態では、従来の回路構成の整流ダイオード４４、４５の代わりとなる内部寄生ダイオード１７および１９が、バッテリ切替え時のみバッテリ間の電流の逆流防止に作用し、通常放電の場合はＭＯＳＦＥＴをオンさせることによって電圧降下を発生させない。これらの構成およびバッテリ切替えシーケンスを繰り返すことで、バッテリが３個以上搭載されていても、バッテリ電圧を効率よく負荷回路に供給しながらバッテリを切替える事が可能となる。このように、バッテリを複数個搭載可能にした設計とすることで得られるメリットとしては、機構的制約・デザイン的制約により大容量単一固体のバッテリを採用できない機器においても、小型小容量バッテリの複数個採用により機器の重量バランスを取りながらバッテリ駆動時間の延長が可能となる。さらに小型モバイル機器において既に市場に出回っている安価な小型汎用バッテリを搭載可能とすることで、新規バッテリを設計するよりも、設計コスト・量産コストの削減、実績バッテリ採用による評価時間短縮などが見込まれ、製品価格の引き下げにも大いに効果が期待できる。
【００２５】
また、ＭＯＳＦＥＴの代わりにスイッチ素子回路と外部整流ダイオードの組み合わせにより同様の効果を得ることができるので、これを実施の形態２で説明する。
【００２６】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２におけるモバイル機器の電源回路装置において、バッテリを２個搭載した場合のバッテリ部回路図を示す。
【００２７】
図４において、電力供給源であるバッテリ１の電力供給回路は、バッテリ１のプラス端子側をカソードに接続したダイオード６５と、ダイオード６５のアノードと負荷回路側ダイオードのアノードとを接続するように負荷回路側をカソードに接続したダイオード６６と、ダイオード６５と並列に接続されたスイッチ６１と、ダイオード６６と並列に接続されたスイッチ６２と、スイッチ６１をマイコンポートから制御入力する制御端子７１と、スイッチ６２をマイコンポートから制御入力する制御端子７２と、バッテリ電圧を負荷回路に出力する電源出力端子１５と、大容量コンデンサ２０から構成される。
【００２８】
電力供給源であるバッテリ２の電力供給回路は、バッテリ２のプラス端子側をカソードに接続したダイオード６７と、ダイオード６７のアノードと負荷回路側ダイオードのアノードとを接続するように負荷回路側をカソードに接続したダイオード６８と、ダイオード６７と並列に接続されたスイッチ６３と、ダイオード６８と並列に接続されたスイッチ７４と、スイッチ６３をマイコンポートから制御入力する制御端子７３と、スイッチ６４をマイコンポートから制御入力する制御端子７４と、バッテリ電圧を負荷回路に出力する電源出力端子１５と、大容量コンデンサ２０から構成される。
【００２９】
放電中のバッテリ１の残量が少なくなったとき、未放電のバッテリ２に放電を切替えるためには、制御端子７１〜７４をマイコンポートがどのようなシーケンスで制御するか図５を交えて説明する。
【００３０】
図５は、本発明の実施の形態２におけるモバイル機器の電源回路装置において、図４の制御端子７１〜７４の制御電圧と、電源出力端子１５の時間的な電圧変化を示したタイミングチャートである。
【００３１】
図５において、放電中のバッテリ１での放電期間２１は、制御端子７１および７２をＨｉレベル、且つ制御端子７３および７４をＬｏｗレベルとし、スイッチ素子回路６１および６２をオンとした状態で放電を続ける。十分時間が経過しバッテリ１の放電が進むと、放電終了間際のバッテリ１での放電期間２２へと移行することとなり、未放電のバッテリ２での放電に切替える必要が出てくる。ここで整流ダイオード６６および６８を用いる事でバッテリ切替え時のバッテリ間逆流電流を防ぐ点が実施の形態２の特徴であり、その制御方法を説明する。
【００３２】
まず整流ダイオード６６を利用したバッテリ１での放電期間２３では、制御端子７１をＨｉレベル、且つ制御端子７２、７３、７４をＬｏｗレベルとし、スイッチ素子回路６１をオンとした状態でバッテリ１での放電を続ける。但しこの放電期間２３においては、整流ダイオード６６の順方向電圧が発生するため電源出力端子１５の電圧は放電期間２３での電源出力端子１５の電圧ドロップ３０が発生する。この電圧ドロップ３０は、制御端子７２をＬｏｗレベルにした時に発生するが、大容量コンデンサ２０などを電源出力端子１５の部分に設けることで電圧ドロップを防止したときの電圧３１にすることができる。すなわち電圧ドロップ分の電力を大容量コンデンサ２０から補っているわけだが、電圧ドロップ３０が発生する時間をできるだけ短くしなければ大容量コンデンサ２０で補える電力が限られているため、時間とともに電圧ドロップ３０の電圧に向かって下がっていく。したがって制御端子７２をＬｏｗレベルにした直後に制御端子７３をＨｉレベルにし、電圧ドロップ３０を防ぐ必要がある。
【００３３】
これでバッテリ２の放電をバッテリ１と並列に行う放電期間２４へできるだけ速く移行できるわけだが、ここで放電期間２４の状態が実施の形態２における特徴である整流ダイオード６６および６８を用いる事でバッテリ切替え時のバッテリ間逆流電流を防いでいる状態となる。この放電期間２４におけるバッテリ１の電源回路に対する電力供給面での役割は既に無くなっており、制御端子７１をＬｏｗレベルにすることでバッテリ１を電源回路から電気的に切り離すことができる。
【００３４】
これで放電期間２５に移行したこととなるが、バッテリ２の電圧は整流ダイオード６８を介しての電源出力端子１５への供給となるため、整流ダイオード６８の順方向電圧分だけの電圧降下が発生している。例えば、残容量十分なバッテリ２の電圧が４．２Ｖ、整流ダイオード６８の順方向電圧を０．６Ｖとすると、４．２−０．６＝３．６Ｖが電源出力端子１５への供給電圧ということになる。この状態もまた放電期間２４と同じく、整流ダイオードの順方向電圧が無駄となるため、制御端子７４をＨｉレベルにすることで放電期間２６に移行することができる。
【００３５】
バッテリが２個の場合の一連のバッテリ切り替えシーケンスは以上で終了し、十分時間が経過しバッテリ２の放電が進むと、放電終了間際のバッテリ２での放電期間２７へと移行する。放電期間２７になると、バッテリ１およびバッテリ２共に残容量が無いため、アンダーカット処理をしてセットを電源オフすることになる。
【００３６】
なお整流ダイオード６５は、制御端子７１をＬｏｗレベルにしたときのバッテリ１を負荷回路から完全に切断し、バッテリ１の電圧が負荷回路に出力させないように作用し、整流ダイオード６７は、制御端子７３をＬｏｗレベルにしたときのバッテリ２を負荷回路から完全に切断し、バッテリ２の電圧が負荷回路に出力させないように作用する。
【００３７】
以上、放電期間２１および放電期間２６のように、放電中のバッテリ１あるいは２から電源出力端子の間のスイッチ素子回路６１と６２、あるいは６３と６４をオンにすることによってダイオードの順方向電圧を発生させないことで、バッテリの電圧をロスなく供給することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明にかかるモバイル機器の電源回路装置は、各バッテリで放電する際には負荷回路に対してバッテリ一つのみが接続され、且つ放電する際には整流ダイオードが存在しないため順方向電圧が発生せず、バッテリ容量の全てを使用する事ができバッテリ駆動時間を延長することができる。さらに、機構的制約・デザイン的制約等により大容量単一固体のバッテリを採用できない機器においても、バッテリの複数個採用により機器の重量バランスを取りながらバッテリ駆動時間の延長を可能となる。最後に量産コストを低く抑えることのできるバッテリを採用した場合、新規にバッテリを設計する必要がなく、コスト削減にも大いに効果が期待でき、主に重量配分やデザインを重視した特殊なモバイル機器の電源回路装置等の用途として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態１におけるモバイル機器の電源回路装置の回路図
【図２】同装置における、制御端子の制御電圧と、電源出力端子の時間的な電圧変化を示すタイミングチャート
【図３】本発明の実施形態１におけるモバイル機器の電源回路装置の概略構成を示す回路図
【図４】本発明の実施の形態２におけるモバイル機器の電源回路装置の回路図
【図５】同実施の形態２の装置における、制御端子の制御電圧と、電源出力端子の時間的な電圧変化を示すタイミングチャート
【図６】従来のモバイル機器の電源回路装置の概略構成を示す回路図
【符号の説明】
【００４０】
１，２ バッテリ
３，４，５，６ ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ
７ ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ３をオンオフさせるスイッチ回路
８ ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ４をオンオフさせるスイッチ回路
９ ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ５をオンオフさせるスイッチ回路
１０ ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ６をオンオフさせるスイッチ回路
１１ スイッチ回路７をマイコンポートから制御入力する制御端子
１２ スイッチ回路８をマイコンポートから制御入力する制御端子
１３ スイッチ回路９をマイコンポートから制御入力する制御端子
１４ スイッチ回路１０をマイコンポートから制御入力する制御端子
１５ バッテリ電圧を電源回路に出力する電源出力端子１５
１６ ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ３の内部寄生ダイオード
１７ ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ４の内部寄生ダイオード
１８ ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ５の内部寄生ダイオード
１９ ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ６の内部寄生ダイオード
２０ 大容量コンデンサ
２１ 残容量十分なバッテリ１での放電期間
２２ 残容量残りわずかなバッテリ１での放電期間
２３ 内部寄生ダイオード１７を利用したバッテリ１での放電期間
２４ 内部寄生ダイオード１７および１９を利用したバッテリ１およびバッテリ２での放電期間
２５ 内部寄生ダイオード１９を利用したバッテリ２での放電期間
２６ 残容量十分なバッテリ２での放電期間
２７ 残容量残りわずかなバッテリ２での放電期間
３０ 放電期間２３での電圧ドロップ電圧
３１ 電圧ドロップを防止したときの電圧
４３ バッテリ切替え回路
４４，４５ 整流ダイオード
４６ 負荷回路
５３ バッテリ切替え回路
５４，５５ 内部寄生ダイオード
５６，５７ ＭＯＳＦＥＴによるスイッチ動作
６１，６２，６３，６４ スイッチ素子回路
６５，６６，６７，６８ 整流ダイオード
７１ スイッチ６１をマイコンポートから制御入力する制御端子
７２ スイッチ６２をマイコンポートから制御入力する制御端子
７３ スイッチ６３をマイコンポートから制御入力する制御端子
７４ スイッチ６４をマイコンポートから制御入力する制御端子
７５，７６，７７ 抵抗
７８ トランジスタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のバッテリと、前記複数のバッテリそれぞれのバッテリプラス端子出力に対して内部寄生ダイオードのアノードを向かい合わせるようにそれぞれ１個ずつバッテリ側および負荷回路側とに配置されたＰｃｈＭＯＳＦＥＴと、これらのＰｃｈＭＯＳＦＥＴのオンオフ制御端子とを備えたモバイル機器の電源回路装置。
【請求項２】
前記複数のバッテリのうち、放電中バッテリから未放電バッテリの一つに放電切換するとき、それぞれのバッテリのＰｃｈＭＯＳＦＥＴのオンオフ制御端子を制御し、負荷回路に電力の並列供給することを特徴とする請求項１に記載のモバイル機器の電源回路装置。
【請求項３】
放電終了間際の前記放電中バッテリおよび放電を開始した前記未放電バッテリの一つが回路に対して並列に電力供給するとき、内部寄生ダイオードの働きによってバッテリ間の逆流電流を防止することを特徴とする請求項２に記載のモバイル機器の電源回路装置。
【請求項４】
放電終了間際の前記放電中ＰｃｈＭＯＳＦＥＴのオンオフ制御端子を制御することで、放電終了間際の前記放電中バッテリを回路から切り離すことを特徴とする請求項３に記載のモバイル機器の電源回路装置。
【請求項５】
放電を開始した前記未放電バッテリの一つが回路に対して電力供給している状態からＰｃｈＭＯＳＦＥＴのオンオフ制御端子を制御し、内部寄生ダイオードによる電圧降下を排除するようＰｃｈＭＯＳＦＥＴのオンオフ制御端子を制御することを特徴とする請求項４に記載のモバイル機器の電源回路装置。
【請求項６】
電源出力端子に対して複数のバッテリを並列接続し、これら各バッテリと前記電源出力端子との間にそれぞれ切替回路を介在させたモバイル機器の電源回路装置であり、前記それぞれの切替回路を、バッテリ側をカソードとした第１の整流ダイオードと、出力端子側をカソードとした第２の整流ダイオードとをアノードを向かい合わせて直列に接続し、さらにそれぞれのダイオードにスイッチが並列に接続する構成とした、モバイル機器の電源回路装置。
【請求項１】
複数のバッテリと、前記複数のバッテリそれぞれのバッテリプラス端子出力に対して内部寄生ダイオードのアノードを向かい合わせるようにそれぞれ１個ずつバッテリ側および負荷回路側とに配置されたＰｃｈＭＯＳＦＥＴと、これらのＰｃｈＭＯＳＦＥＴのオンオフ制御端子とを備えたモバイル機器の電源回路装置。
【請求項２】
前記複数のバッテリのうち、放電中バッテリから未放電バッテリの一つに放電切換するとき、それぞれのバッテリのＰｃｈＭＯＳＦＥＴのオンオフ制御端子を制御し、負荷回路に電力の並列供給することを特徴とする請求項１に記載のモバイル機器の電源回路装置。
【請求項３】
放電終了間際の前記放電中バッテリおよび放電を開始した前記未放電バッテリの一つが回路に対して並列に電力供給するとき、内部寄生ダイオードの働きによってバッテリ間の逆流電流を防止することを特徴とする請求項２に記載のモバイル機器の電源回路装置。
【請求項４】
放電終了間際の前記放電中ＰｃｈＭＯＳＦＥＴのオンオフ制御端子を制御することで、放電終了間際の前記放電中バッテリを回路から切り離すことを特徴とする請求項３に記載のモバイル機器の電源回路装置。
【請求項５】
放電を開始した前記未放電バッテリの一つが回路に対して電力供給している状態からＰｃｈＭＯＳＦＥＴのオンオフ制御端子を制御し、内部寄生ダイオードによる電圧降下を排除するようＰｃｈＭＯＳＦＥＴのオンオフ制御端子を制御することを特徴とする請求項４に記載のモバイル機器の電源回路装置。
【請求項６】
電源出力端子に対して複数のバッテリを並列接続し、これら各バッテリと前記電源出力端子との間にそれぞれ切替回路を介在させたモバイル機器の電源回路装置であり、前記それぞれの切替回路を、バッテリ側をカソードとした第１の整流ダイオードと、出力端子側をカソードとした第２の整流ダイオードとをアノードを向かい合わせて直列に接続し、さらにそれぞれのダイオードにスイッチが並列に接続する構成とした、モバイル機器の電源回路装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−１８３０２０（Ｐ２００９−１８３０２０Ａ）
【公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７７６７（Ｐ２００８−１７７６７）
【出願日】平成２０年１月２９日（２００８．１．２９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２９日（２００８．１．２９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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