説明

保護回路および表示装置

【課題】USB接続端子に外部機器が接続されたとき発生し得る過電流から回路を保護し、過電流の発生原因が無くなった場合に即座に回路を通常状態に復帰させる。
【解決手段】電源から第一の抵抗および第一のスイッチを介してUSB接続端子へ電流を供給可能な第一の供給経路と、電源から第一の抵抗よりも抵抗値が大きい第二の抵抗および第二のスイッチを介してUSB接続端子へ電流を供給可能な第二の供給経路とを備え、制御部は、電源から第一の抵抗を介してUSB接続端子へ供給される電流を監視し、過電流である場合には第一のスイッチをオフ状態とするとともに第二のスイッチをオン状態とし、電源から第二の抵抗を介してUSB接続端子へ供給される電流を監視し、過電流が解消された場合には第二のスイッチをオフ状態とするとともに第一のスイッチをオン状態とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、保護回路および表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
図4は、従来の保護回路100を示している。保護回路100は、USB(Universal Serial Bus)メモリなどのUSBデバイス200を外部から接続するためのUSB接続端子101を備えた電子機器(例えばデジタルテレビジョン)に搭載された回路である。保護回路100においては通常、5Vの電源102から、所定の抵抗値を有する抵抗Rおよびスイッチ素子としてのFET(Field Effect Transistor:電界効果トランジスタ)103を介してUSB接続端子101へ電源供給可能な構成となっており、USB接続端子101にユーザがUSBデバイス200を接続させた場合に、USBデバイス200に電流が流れる。図4に示すように、マイクロコンピュータ104は、所定の入力ポート104aにて、抵抗Rを介してUSB接続端子101へ供給される電流を入力し、その電流値を監視している。
【0003】
ユーザが、USB接続端子101にUSBデバイス200として、例えば内部がショートしたUSBメモリや、USB接続端子101に接続されることが本来想定されているデバイスよりも消費電力の大きなデバイス(例えば、ハードディスクドライブ)等を接続してしまった場合、USB接続端子101に対して過剰に大きな電流(過電流)が流れ込む。そこで、マイクロコンピュータ104は、上記監視する電流値が所定の基準を超えた場合、過電流であると判定して制御ポート104bから制御信号をFET103に対し出力し、FET103をオフ状態とし、過電流が流れることを禁止していた。
【0004】
また、過電流防止という観点で、USBポートに供給される電圧/電流を検出する手段と、検出された電圧/電流が過電圧/過電流のとき、USBポートから内部回路への電源への供給を切断するスイッチ手段とを有する保護回路(特許文献1参照。)や、マイクロプロセッサが、HDMI用電源の出力ラインの電圧を分圧した分圧電位が設定電位よりも低いことを検知した場合、出力ラインを遮断し、外部機器への電源電圧供給を断つ電源制御装置が知られている(特許文献2参照。)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2008‐9898号公報
【特許文献2】特開2008‐305314号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上述したような保護回路100では、上記のようにFET103を一度オフさせたあと、一定時間経過後にFET103を再度オン状態とし、回路の電流供給機能を復帰させる。しかし、保護回路100においては、負荷となるUSBデバイス200がUSB接続端子101から外されたか否かを検知できない。そのため、FET103を再度オン状態としたときに、USBデバイス200が未だUSB接続端子101に接続されたままであると、再び過電流状態となり、USBデバイス200がユーザによって外されない限りFET103がオンとオフを繰り返してしまうことがある。かかる状態では、過電流から回路を適切に保護しているとは言えない。
【0007】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、USB接続端子に外部機器が接続されたときに発生し得る過電流から回路を的確に保護し、かつ、過電流の発生原因が無くなった場合に即座に回路を通常状態に復帰させることが可能な保護回路および表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の態様の一つは、電源からUSB接続端子へ供給される電流が所定の過電流である場合にUSB接続端子への電流供給を遮断する処理を実行可能な制御部を備える保護回路であって、上記電源から第一の抵抗および第一のスイッチを介してUSB接続端子へ電流を供給可能な第一の供給経路と、上記電源から上記第一の抵抗よりも抵抗値が大きい第二の抵抗および第二のスイッチを介してUSB接続端子へ電流を供給可能な第二の供給経路とを備え、上記制御部は、電源から第一の抵抗を介してUSB接続端子へ供給される電流を監視し、所定の過電流である場合には、第一のスイッチをオフ状態とすることにより第一の供給経路によるUSB接続端子への電流供給を遮断するとともに第二のスイッチをオン状態とすることにより第二の供給経路によるUSB接続端子への電流供給を開始し、電源から第二の抵抗を介してUSB接続端子へ供給される電流を監視し、所定の過電流が解消された場合には、第二のスイッチをオフ状態とすることにより第二の供給経路によるUSB接続端子への電流供給を遮断するとともに第一のスイッチをオン状態とする構成としてある。
【0009】
上記構成によれば、制御部は、通常状態(第一の供給経路にてUSB接続端子へ電流を供給可能な状態)において、電源から第一の抵抗を介してUSB接続端子へ供給される電流を監視し、過電流を検知した場合に、第一のスイッチをオフにするとともに第二のスイッチをオンにする。そのため、過電流がUSB接続端子からUSBデバイスに流れることが防止されるとともに、第二の抵抗(第一の抵抗よりも高抵抗)を通ることで値が低下した電流(過電流ではない)がUSB接続端子からUSBデバイスに流れる。また制御部は、電源から第二の抵抗を介してUSB接続端子へ供給される電流を監視し、過電流の発生原因であったUSBデバイスがUSB接続端子から外されて過電流状態が解かれたことを検知した場合は、第二のスイッチをオフにするとともに第一のスイッチをオンにするため、回路を上記通常状態に復帰させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】表示装置の概略構成を示す図である。
【図2】保護回路の構成を示す図である。
【図3】電流供給の制御処理を示すフローチャートである。
【図4】従来の保護回路の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明にかかる保護回路は、USB接続端子を備える電子機器であれば、あらゆる装置に搭載可能である。
本発明の実施形態として、例えば、上記制御部が上記所定の過電流であると判定した場合に過電流状態である旨を外部に通知し、上記制御部が上記所定の過電流が解消されたと判定した場合に過電流状態が解消された旨を外部に通知する通知手段をさらに備える構成を採用することができる。
また、本発明の実施形態として、例えば、電源からUSB接続端子へ供給される電流が所定の過電流である場合にUSB接続端子への電流供給を遮断する処理を実行可能なマイクロコンピュータを備える保護回路を含む表示装置であって、上記保護回路は、上記電源から第一の抵抗および第一のFETを介してUSB接続端子へ電流を供給可能な第一の供給経路と、上記電源から上記第一の抵抗よりも抵抗値が大きい第二の抵抗および第二のFETを介してUSB接続端子へ電流を供給可能な第二の供給経路とを備え、上記マイクロコンピュータは、電源から第一の抵抗を介してUSB接続端子へ供給される電流を監視し、所定の過電流である場合には、第一のFETをオフ状態とすることにより第一の供給経路によるUSB接続端子への電流供給を遮断するとともに第二のFETをオン状態とすることにより第二の供給経路によるUSB接続端子への電流供給を開始し、電源から第二の抵抗を介してUSB接続端子へ供給される電流を監視し、所定の過電流が解消された場合には、第二のFETをオフ状態とすることにより第二の供給経路によるUSB接続端子への電流供給を遮断するとともに第一のFETをオン状態とし、かつ、上記マイクロコンピュータが上記所定の過電流であると判定した場合に過電流状態である旨を所定の画面にOSD表示させ、上記マイクロコンピュータが上記所定の過電流が解消されたと判定した場合に過電流状態が解消された旨を当該所定の画面にOSD表示させるOSD表示手段を備える構成を採用することができる。
【0012】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
図1は、保護回路11を搭載した表示装置10の概略構成を示している。表示装置10は、例えばテレビジョンである。表示装置10は、保護回路11の他、メイン制御部12、チューナ回路13、映像処理回路14、パネル駆動回路15、液晶パネル16、電源回路17などを備える。また、表示装置10は、外部のUSBデバイス20を接続するためのUSB接続端子11aを筺体表面に備える。本実施形態では、USBデバイス20としては消費電力が比較的小さなUSBメモリ等を想定しており、かかるUSBメモリは、表示装置10が搭載するファームウェアのアップデート等を目的として、ユーザにより接続される。
【0013】
メイン制御部12はマイクロコンピュータであり、表示装置10を構成する各部とバスを介して接続し、CPU12aが、RAM12cをワークエリアとしつつROM12bに記憶されたプログラムに従った処理を実行し、表示装置10全体を制御する。チューナ回路13は、メイン制御部12による制御によりアンテナを介して放送信号を受信し、映像処理回路14は、放送信号からの映像の復調、画質調整、スケーリング処理などを行なって1画面分の映像信号を生成し不図示のフレームメモリに格納する。パネル駆動回路15は、フレームメモリに格納された映像信号に基づいて液晶パネル16を駆動させ、映像信号に基づく映像を液晶パネル16に表示させる。電源回路17は、メイン制御部12による制御の下で、表示装置10の各部に対し必要な電源電圧を供給する。電源電圧の一部は、保護回路11にも供給される。
【0014】
メイン制御部12は、OSD(On Screen Display)部12dを有している。OSD部12dは、文字やキャラクタなどの静止画像を生成し、液晶パネル16の画面に表示することが可能である。OSD部12dは、OSD表示を行うための画像データを生成し、フレームメモリに記録された映像信号に重畳した上でパネル駆動回路15に出力することができる。むろん表示装置10は、図1に示す構成以外にも、音声処理回路や、スピーカや、液晶パネルのバックライト等、テレビジョンとして機能するために必要とされる公知の各種構成を備えることが可能である。また、映像表示のためのパネルは、液晶パネルである必要はなく、プラズマディスプレイパネルであってもよいし、その他あらゆる表示パネルを採用可能である。また本発明にかかる表示装置は、画像表示機能を備えるものであればよく、必ずしもテレビジョンである必要はない。
【0015】
図2は、保護回路11の回路構成を示している。保護回路11では、5Vの電源11bから2つの供給経路にてUSB接続端子11aへ電流供給可能な構成となっている。第一の供給経路は、電源11bから抵抗R1(第一の抵抗)およびFET11c(第一のスイッチ)を介してUSB接続端子11aへつながる経路であり、第二の供給経路は、電源11bから抵抗R2(第二の抵抗)およびFET11d(第二のスイッチ)を介してUSB接続端子11aへつながる経路である。抵抗R1の抵抗値は、従来の保護回路100(図4)に示した抵抗Rと同じである。抵抗R2の抵抗値は、抵抗R1の抵抗値よりも高い。従って、第一の供給経路を通ってUSB接続端子11aに流れる電流よりも、第二の供給経路を通ってUSB接続端子11aに流れる電流の方が値は小さくなる。
【0016】
保護回路11においては、構成の一部として制御部11eが配設されている。制御部11eもメイン制御部12と同様にマイクロコンピュータであり、後述する電流供給の制御処理を実行する。制御部11eとメイン制御部12とは互いに通信可能に接続されている。ただし、必ずしもメイン制御部12と制御部11eとを別々に構成する必要は無く、一つのマイクロコンピュータがメイン制御部12および制御部11eの役割、機能を実現するとしてもよい。本実施形態では、制御部11eとメイン制御部12とが分かれている構成を例に説明を続ける。
【0017】
制御部11eは、電源11bから抵抗R1を通ってUSB接続端子11aへ供給される電流(抵抗R1を通過した後の電流)を、入力ポート11e1にて入力し、A/D変換した上でその電流値を監視する。同様に、制御部11eは、電源11bから抵抗R2を通ってUSB接続端子11aへ供給される電流(抵抗R2を通過した後の電流)を、入力ポート11e2にて入力し、A/D変換した上でその電流値を監視する。また、制御部11eは、制御ポート11e3からFET11cに対して出力する制御電圧によりFET11cのゲート電圧を制御することで、FET11cのソース‐ドレイン間に電流が流れる状態(FET11cがオン状態)と流れない状態(FET11cがオフ状態)とを切り換え可能である。同様に、制御部11eは、制御ポート11e4からFET11dに対して出力する制御電圧によりFET11dのゲート電圧を制御することで、FET11dのソース‐ドレイン間に電流が流れる状態(FET11dがオン状態)と流れない状態(FET11dがオフ状態)とを切り換え可能である。
【0018】
図3は、制御部11eが実行する電流供給の制御処理をフローチャートにより示している。保護回路11の通常状態(FET11cがオンでありFET11dがオフである状態)において、制御部11eは入力ポート11e1を介して入力される電流を監視し、過電流状態であるか否か判定する(ステップS100)。過電流状態であるか否かは、監視対象の電流値が予め定めた基準値を超えたか否かで判定する。USB接続端子11aにUSBデバイス20が接続されていない場合や、ファームウェアのアップデート用に正常に機能するUSBメモリがUSBデバイス20として接続されている場合には、過電流状態には陥らず、ステップS100では“No”の判定を行うことになる。ステップS100で“No”と判定した場合は、繰り返しステップS100の判定を行う(入力ポート11e1を介して入力される電流の監視を継続する)。
【0019】
一方、USB接続端子11aにUSBデバイス20として、例えば内部がショートしたUSBメモリや、接続されることが本来想定されていない消費電力の大きなデバイス(例えば、ハードディスクドライブ)等が接続されている場合には、第一の供給経路によりUSB接続端子11aに過電流が流れ込み易く、ステップS100で過電流状態と判定され易い。制御部11eは、ステップS100で過電流状態であると判定した場合(ステップS100において“Yes”)は、ステップS110に進む。
【0020】
ステップS110では、制御部11eは、制御ポート11e3を介してFET11cをオフ状態に切り換えるとともに、制御ポート11e4を介してFET11dをオン状態に切り換える。また、このとき同時にメイン制御部12に対し過電流状態である旨を通知する。ステップS110の結果、第一の供給経路を介したUSB接続端子11aへの電流供給は遮断され、一方、第二の供給経路を介してUSB接続端子11aに電流供給されることとなる。つまり、第二の供給経路における抵抗R2を通ることで、抵抗R1を通った場合よりも値が低下した電流(過電流ではない)がUSB接続端子11aへ流れる状態となるため、仮に、USB接続端子11aに上述したような過電流を引き起こすUSBデバイスが接続されたままであっても、過電流状態とはならず、回路等の破壊が防止される。
【0021】
ステップS120では、FET11cがオフでありFET11dがオンである状態において、制御部11eは、入力ポート11e2を介して入力される電流を監視し、過電流状態が解消されたか否か判定する。USB接続端子11aからUSBデバイス20が外された場合には、入力ポート11e2を介して監視する電流値が変化するため、このような所定の変化を検知した場合に、制御部11eは過電流状態が解消されたと判定し(ステップS120において“Yes”)、ステップS130に進む。つまりステップS120では、過電流を引き起こす原因となっているUSBデバイスを、ユーザがUSB接続端子11aから外したか否かを検知している。ステップS120で“No”と判定した場合は、繰り返しステップS120の判定を行う。
【0022】
ステップS130では、制御部11eは、制御ポート11e4を介してFET11dをオフ状態に切り換えるとともに、制御ポート11e3を介してFET11cをオン状態に切り換える。また、このとき同時にメイン制御部12に対し過電流状態が解消された旨を通知する。ステップS130の結果、第二の供給経路を介したUSB接続端子11aへの電流供給は遮断され、上記通常状態に復帰する(ステップS100へ戻る)。
【0023】
図2では、USB接続端子11a側(USBデバイス20側)への電流供給およびその制御に関わる信号線を図示しているが、むろん、上述したファームウェアのアップデート等のためのデータ通信に用いられる信号線もUSB接続端子11aと、制御部11eやメイン制御部12との間に存在する。
【0024】
ステップS110で過電流状態である旨の通知を受けたメイン制御部12は、OSD部12dに指令を出すことにより、OSD部12dに、USB接続端子11aにおいて過電流状態である旨のメッセージを液晶パネル16の画面にOSD表示する処理をさせる。この結果、画面に当該メッセージが表示され、当該メッセージを見たユーザは過電流状態であることを認知し、そのときUSB接続端子11aに接続しているUSBデバイス20を抜くことができる。また、ステップS130で過電流状態が解消された旨の通知を受けたメイン制御部12は、OSD部12dに指令を出すことにより、OSD部12dに、過電流状態が解消された旨のメッセージを液晶パネル16の画面にOSD表示する処理をさせる。この結果、画面に当該メッセージが表示され、当該メッセージを見たユーザは過電流状態が解消されたことを認知する。制御部11eやメイン制御部12(特に、OSD部12d)等は、本発明の通知手段、OSD表示手段に該当する。
【0025】
このように本実施形態によれば、保護回路11において、USB接続端子11aへの本来の電流供給経路である、電源11bから所定の抵抗R1を通ってUSB接続端子11aへ繋がる第一の供給経路の他に、電源11bから抵抗R1よりも高抵抗である抵抗R2を通ってUSB接続端子11aへ繋がる第二の供給経路を設け、第一・第二の供給経路それぞれの途中にスイッチを設け、各スイッチをオン・オフすることにより第一・第二の供給経路それぞれにおいて電流の供給、遮断を可能とした。そして、上記通常状態において第一の供給経路の電流値を監視し、過電流である場合には、第一の供給経路による電流供給を遮断することでUSB接続端子11aに流れ込む過電流による回路の負荷、破壊を的確に緩和、防止すると同時に、第二の供給経路による電流供給を許容するとした。そして、第二の供給経路の電流値を監視することで、過電流の発生原因であったUSBデバイスがUSB接続端子11aから外されたことを検知すると即座に上記通常状態に復帰させる。したがって、従来のようにユーザが過電流の発生原因であったUSBデバイスをUSB接続端子から外したか否かが装置側では判らないためにこのようなUSBデバイスをユーザが外すまでは電流供給ラインの遮断と復帰とが繰り返されてしまう、という事態が回避できる。
【符号の説明】
【0026】
10…表示装置、11…保護回路、11a…USB接続端子、11b…電源、11c,11d…FET、11e…制御部、12d…OSD部、16…液晶パネル、20…USBデバイス

【特許請求の範囲】
【請求項1】
電源からUSB接続端子へ供給される電流が所定の過電流である場合にUSB接続端子への電流供給を遮断する処理を実行可能な制御部を備える保護回路であって、
上記電源から第一の抵抗および第一のスイッチを介してUSB接続端子へ電流を供給可能な第一の供給経路と、
上記電源から上記第一の抵抗よりも抵抗値が大きい第二の抵抗および第二のスイッチを介してUSB接続端子へ電流を供給可能な第二の供給経路とを備え、
上記制御部は、
電源から第一の抵抗を介してUSB接続端子へ供給される電流を監視し、所定の過電流である場合には、第一のスイッチをオフ状態とすることにより第一の供給経路によるUSB接続端子への電流供給を遮断するとともに第二のスイッチをオン状態とすることにより第二の供給経路によるUSB接続端子への電流供給を開始し、
電源から第二の抵抗を介してUSB接続端子へ供給される電流を監視し、所定の過電流が解消された場合には、第二のスイッチをオフ状態とすることにより第二の供給経路によるUSB接続端子への電流供給を遮断するとともに第一のスイッチをオン状態とすることを特徴とする保護回路。
【請求項2】
上記制御部が上記所定の過電流であると判定した場合に過電流状態である旨を外部に通知し、上記制御部が上記所定の過電流が解消されたと判定した場合に過電流状態が解消された旨を外部に通知する通知手段を備えることを特徴とする請求項1に記載の保護回路。
【請求項3】
電源からUSB接続端子へ供給される電流が所定の過電流である場合にUSB接続端子への電流供給を遮断する処理を実行可能なマイクロコンピュータを備える保護回路を含む表示装置であって、
上記保護回路は、
上記電源から第一の抵抗および第一のFETを介してUSB接続端子へ電流を供給可能な第一の供給経路と、
上記電源から上記第一の抵抗よりも抵抗値が大きい第二の抵抗および第二のFETを介してUSB接続端子へ電流を供給可能な第二の供給経路とを備え、
上記マイクロコンピュータは、
電源から第一の抵抗を介してUSB接続端子へ供給される電流を監視し、所定の過電流である場合には、第一のFETをオフ状態とすることにより第一の供給経路によるUSB接続端子への電流供給を遮断するとともに第二のFETをオン状態とすることにより第二の供給経路によるUSB接続端子への電流供給を開始し、
電源から第二の抵抗を介してUSB接続端子へ供給される電流を監視し、所定の過電流が解消された場合には、第二のFETをオフ状態とすることにより第二の供給経路によるUSB接続端子への電流供給を遮断するとともに第一のFETをオン状態とし、
かつ、上記マイクロコンピュータが上記所定の過電流であると判定した場合に過電流状態である旨を所定の画面にOSD表示させ、上記マイクロコンピュータが上記所定の過電流が解消されたと判定した場合に過電流状態が解消された旨を当該所定の画面にOSD表示させるOSD表示手段を備えることを特徴とする表示装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2012−3631(P2012−3631A)
【公開日】平成24年1月5日(2012.1.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−139860(P2010−139860)
【出願日】平成22年6月18日(2010.6.18)
【出願人】(000201113)船井電機株式会社 (7,855)
【Fターム(参考)】