携帯電子機器の充電器
【課題】 外部直流電源から充電器に内蔵する二次電池と携帯電子機器を同時並行して充電できる携帯電子機器の充電器を提供する。
【解決手段】
内蔵する二次電池の電圧を携帯電子機器を充電するのにふさわしい電圧に昇圧する昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータに２つの入力回路を設ける。第１の入力回路は内蔵二次電池から昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータに給電する回路で、外部直流電源によって無効となる手段を備える。第２の入力回路は外部直流電源から昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータを給電する。この間、内蔵電池は昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータとは切り離され、充電回路を通して外部直流電源によって携帯電子機器と並行して充電される。
【解決手段】
内蔵する二次電池の電圧を携帯電子機器を充電するのにふさわしい電圧に昇圧する昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータに２つの入力回路を設ける。第１の入力回路は内蔵二次電池から昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータに給電する回路で、外部直流電源によって無効となる手段を備える。第２の入力回路は外部直流電源から昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータを給電する。この間、内蔵電池は昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータとは切り離され、充電回路を通して外部直流電源によって携帯電子機器と並行して充電される。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話機、携帯ゲーム機、携帯音楽プレーヤー等のバッテリーで動作する携帯電子機器の充電器に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機、スマートフォン、携帯ゲーム機、携帯音楽プレーヤー等、携帯電子機器はその電源として二次電池、主としてリチウムイオン電池、を内蔵しており、その内蔵二次電池への充電には、通常ＡＣアダプタとして知られている交流入力で直流５Ｖ出力の小型直流電源、あるいはパソコン等のＵＳＢ電源が用いられている。
【０００４】
また、外出先で携帯電子機器の内蔵電池が空になった場合の非常用として、乾電池を内蔵した小型携帯用の充電器も市販されているが、使い捨て電池の代わりに二次電池を内蔵した小型携帯電子機器用充電器が最近では主流となっている。
【０００５】
上記二次電池内蔵小型携帯電子機器用充電器も内蔵する二次電池をＡＣアダプタ又はＵＳＢ電源で充電できるよう、充電回路を備えている。また、太陽光で内蔵二次電池を充電するための太陽電池パネルを備えたものも市販されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記小型携帯電子機器用充電器と携帯電子機器は両者共にその内蔵電池の充電にはＡＣアダプタ又はＵＳＢ電源が用いられる。従って、１つのＡＣアダプタ又はＵＳＢ電源から両者を同時並行して充電できれば、いずれか片方を充電し忘れることがなく好便である。
【０００６】
そのような携帯電子機器の充電器が特許文献１に開陳されている。
【特許文献１】特願２００８−２６９９２８号公報
【０００７】
特許文献１の携帯電子機器の充電器を図４に示す。この充電器は２つの充電回路を有している。その１つは、ダイオード４１３ａと抵抗４１３ｂから成る二次電池４１４の充電回路であり、他の１つはダイオード４１２ａと抵抗４１２ｂから成る携帯電子機器の充電回路である。
【０００８】
最近の携帯電子機器の多くは、ＵＳＢ規格の電圧、５Ｖ±５％、で充電するように内部の充電回路が設計されている。このような仕様の携帯電子機器を図４の構成で充電しようとすると、携帯電子機器への入力電圧はＵＳＢ電源の電圧よりも少なくともダイオード４１２ａの順方向電圧降下分は下がってしまうので、充電できない。
【０００９】
さらに、二次電池４１４の電圧が低い状態では、外部電源４２からの電流はその殆どが二次電池４１４に流れ、携帯電子機器へは給電されない。
【００１０】
本発明は上記問題点を解決すべくなされたものであり、ＵＳＢ規格の外部直流電源で、携帯電子機器と内蔵二次電池を同時並行して充電できる携帯電子機器の充電器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
全述の目的を達成するために、請求項１に記載の携帯電子機器の充電器は、内蔵二次電池、外部直流電源から該二次電池を充電するための充電回路、該内蔵二次電池の電圧を携帯電子機器を充電するにふさわしい電圧に昇圧する昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータの基本構成に加えて、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータへの２つの入力回路を備える。
【００１２】
２つの入力回路のうちの１つは、二次電池から昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータに給電するための回路であり、この第１の入力回路は外部直流電源が接続された状態では無効となる手段を備えている。
【００１３】
他の１つは、外部直流電源から昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータに給電するための回路である。
この第２の入力回路で電圧降下が生じても、昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータによって昇圧されるので、携帯電子機器を正常に充電することができる。
【００１４】
請求項２は、２つの入力回路の具現に関するものであり、第１の入力回路は外部直流電源によってオフとなるｐＭＯＳトランジスタ、第２の入力回路は逆流防止のためのダイオードとするのが好便である。
【００１５】
請求項３は、外部直流電源からの電流を、内蔵二次電池と携帯電子機器に適切に配分する手段を提供するものであり、外部直流電源から内蔵電池への充電回路に電流制限手段を設けることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、携帯電子機器の充電器に内蔵されている二次電池と携帯電子機器を同時並行して確実に充電できるので、極めて利便性の高い携帯電子機器の充電器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。以下の図面において、最初の数字は図面番号を、２番目の数字１は充電機本体を、３番目の数字は充電器本体内部の各ブロックを示し、同一機能のブロックには同じ番号を符している。
【００１８】
図１は、本発明の携帯電子機器の充電器のブロック構成を示している。１１は充電器本体であり、充電器本体１１には外部直流電源１２が接続される端子１１ａと１１ａ´、携帯電子機器が接続される端子１１ｂと１１ｂ´が設けられている。
【００１９】
充電器本体１１の内部には二次電池１１４、外部直流電源１２から二次電池１１４を充電するための充電回路１１３、昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５、二次電池１１４からＤＣ／ＤＣコンバータ１１５へ給電するための第１の入力回路１１１、外部直流電源１２から昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５に給電するための第２の入力回路１１２が設けられている。
【００２０】
外部直流電源１２が端子１１ａと１１ａ´に接続されると、接続端子１１ｂと１１ｂ´に接続された携帯電子機器は第２の入力回路１１２と昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５の経由で外部直流電源１２によって充電される。
【００２１】
一方、内蔵二次電池１１４は充電回路１１３経由で同時並行して外部直流電源１２によって充電される。この時、第１の入力回路１１１は外部直流電源１２によって無効となる手段を備えているので、充電回路１１３を流れる電流は全て内蔵二次電池１１４の充電電流となるので、二次電池１１４を急速充電することができる。
【００２２】
外部直流電源１２が接続されていない状態で携帯電子機器が端子１１ｂと１１ｂ´に接続された場合は、携帯電子機器は内蔵二次電池１１４によって第１の入力回路１１１と昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５経由で充電される。
【００２３】
図２は、第１の入力回路１１１と第２の入力回路１１２の実施形態を示している。図２において、２１１ａはｐＭＯＳトランジスタ、２１１ｂはｐＭＯＳトランジスタのボディダイオード、２１２ａはダイオードである。いま、外部直流電源２２の電圧をＶＥ、ダイオード２１２ａの順方向電圧降下をＶＤとすると、ｐＭＯＳトランジスタ２１１ａのソース電圧ＶＳはＶＥ−ＶＤ、ゲート電圧ＶＧはＶＥとなり、ＶＳ＜ＶＧであるのでｐＭＯＳトランジスタ２１１ａはオフとなっている。又、ボディダイオード２１１ｂも逆バイアス状態でオフとなっている。従って、第１の入力回路２１１は外部直流電源によって無効となっている。
【００２４】
なお、外部直流電源４２が接続されていない状態では、ｐＭＯＳトランジスタ２１１ａのソース電圧ＶＳは、二次電池２１４の電圧をＶＢ、ボディダイオード２１１ｂの順方向電圧降下をＶＰとすると、ＶＳ＝ＶＢ−ＶＰとなっている。一方、ゲートは０ＶとなっているのでｐＭＯＳトランジスタ２１１ａは順バイアスされ、オンとなっている。従って、外部直流電源４２が接続されていない状態で携帯電子機器が端子２１ｂと２１ｂ´に接続されると、携帯電子機器は内蔵二次電池２１４によって充電される。
【００２５】
図３は本発明の充電器に内蔵する二次電池３１４の充電回路３１３の実施例を示している。
図３において、３１３ａはｐＭＯＳトランジスタ、３１３ｂはｐｎｐトランジスタ、３１３ｃはダイオード、３１３ａと３１３ｅは抵抗である。
いま、ｐｎｐトランジスタ３１３ｂのベース・エミッタ間電圧をＶＢＥ、ダイオード３１３ｃの順方向電圧降下をＶｄとすると、外部直流電源３２から二次電池３１４を充電する電流ＩＣＨは［数１］：
【数１】
に制限される。
ここで、Ｒ３１３ｄは抵抗３１３ｄの抵抗値である。
【００２６】
一方、第２の入力回路への電流Ｉ２は、外部直流電源３２の出力電流をＩＯとすると、Ｉ２＝ＩＯ−ＩＣＨとなる。ＩＣＨは式（１）から明らかなように、抵抗３１３ｄによって調整できる。従って、電流制限手段を設けた図３の充電回路３１３によれば外部直流電源３２からの電流を、二次電池３１４と携帯電子機器への充電電流に適切に振り分けることができる。
【００２７】
以上、本発明の実施形態を詳細に述べたが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、各ブロックはその機能を逸脱することなく、多くの態様で具現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の携帯電子機器の充電器の構成
【図２】本発明の携帯電子機器の充電器の入力回路の実施例
【図３】本発明の携帯電子機器の充電器の充電回路の実施例
【図４】携帯電子機器と内蔵二次電池を同時並行充電する従来の充電器の構成
【符号の説明】
１１，２１，３１，４１：充電器本体
１１１，２１１，３１１：第１の入力回路
１１２，２１２，３１２：第２の入力回路
１１３，２１３，３１３：充電回路
１１４，２１４，３１４，４１４：二次電池
１１５，２１５：昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話機、携帯ゲーム機、携帯音楽プレーヤー等のバッテリーで動作する携帯電子機器の充電器に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機、スマートフォン、携帯ゲーム機、携帯音楽プレーヤー等、携帯電子機器はその電源として二次電池、主としてリチウムイオン電池、を内蔵しており、その内蔵二次電池への充電には、通常ＡＣアダプタとして知られている交流入力で直流５Ｖ出力の小型直流電源、あるいはパソコン等のＵＳＢ電源が用いられている。
【０００４】
また、外出先で携帯電子機器の内蔵電池が空になった場合の非常用として、乾電池を内蔵した小型携帯用の充電器も市販されているが、使い捨て電池の代わりに二次電池を内蔵した小型携帯電子機器用充電器が最近では主流となっている。
【０００５】
上記二次電池内蔵小型携帯電子機器用充電器も内蔵する二次電池をＡＣアダプタ又はＵＳＢ電源で充電できるよう、充電回路を備えている。また、太陽光で内蔵二次電池を充電するための太陽電池パネルを備えたものも市販されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記小型携帯電子機器用充電器と携帯電子機器は両者共にその内蔵電池の充電にはＡＣアダプタ又はＵＳＢ電源が用いられる。従って、１つのＡＣアダプタ又はＵＳＢ電源から両者を同時並行して充電できれば、いずれか片方を充電し忘れることがなく好便である。
【０００６】
そのような携帯電子機器の充電器が特許文献１に開陳されている。
【特許文献１】特願２００８−２６９９２８号公報
【０００７】
特許文献１の携帯電子機器の充電器を図４に示す。この充電器は２つの充電回路を有している。その１つは、ダイオード４１３ａと抵抗４１３ｂから成る二次電池４１４の充電回路であり、他の１つはダイオード４１２ａと抵抗４１２ｂから成る携帯電子機器の充電回路である。
【０００８】
最近の携帯電子機器の多くは、ＵＳＢ規格の電圧、５Ｖ±５％、で充電するように内部の充電回路が設計されている。このような仕様の携帯電子機器を図４の構成で充電しようとすると、携帯電子機器への入力電圧はＵＳＢ電源の電圧よりも少なくともダイオード４１２ａの順方向電圧降下分は下がってしまうので、充電できない。
【０００９】
さらに、二次電池４１４の電圧が低い状態では、外部電源４２からの電流はその殆どが二次電池４１４に流れ、携帯電子機器へは給電されない。
【００１０】
本発明は上記問題点を解決すべくなされたものであり、ＵＳＢ規格の外部直流電源で、携帯電子機器と内蔵二次電池を同時並行して充電できる携帯電子機器の充電器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
全述の目的を達成するために、請求項１に記載の携帯電子機器の充電器は、内蔵二次電池、外部直流電源から該二次電池を充電するための充電回路、該内蔵二次電池の電圧を携帯電子機器を充電するにふさわしい電圧に昇圧する昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータの基本構成に加えて、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータへの２つの入力回路を備える。
【００１２】
２つの入力回路のうちの１つは、二次電池から昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータに給電するための回路であり、この第１の入力回路は外部直流電源が接続された状態では無効となる手段を備えている。
【００１３】
他の１つは、外部直流電源から昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータに給電するための回路である。
この第２の入力回路で電圧降下が生じても、昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータによって昇圧されるので、携帯電子機器を正常に充電することができる。
【００１４】
請求項２は、２つの入力回路の具現に関するものであり、第１の入力回路は外部直流電源によってオフとなるｐＭＯＳトランジスタ、第２の入力回路は逆流防止のためのダイオードとするのが好便である。
【００１５】
請求項３は、外部直流電源からの電流を、内蔵二次電池と携帯電子機器に適切に配分する手段を提供するものであり、外部直流電源から内蔵電池への充電回路に電流制限手段を設けることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、携帯電子機器の充電器に内蔵されている二次電池と携帯電子機器を同時並行して確実に充電できるので、極めて利便性の高い携帯電子機器の充電器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。以下の図面において、最初の数字は図面番号を、２番目の数字１は充電機本体を、３番目の数字は充電器本体内部の各ブロックを示し、同一機能のブロックには同じ番号を符している。
【００１８】
図１は、本発明の携帯電子機器の充電器のブロック構成を示している。１１は充電器本体であり、充電器本体１１には外部直流電源１２が接続される端子１１ａと１１ａ´、携帯電子機器が接続される端子１１ｂと１１ｂ´が設けられている。
【００１９】
充電器本体１１の内部には二次電池１１４、外部直流電源１２から二次電池１１４を充電するための充電回路１１３、昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５、二次電池１１４からＤＣ／ＤＣコンバータ１１５へ給電するための第１の入力回路１１１、外部直流電源１２から昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５に給電するための第２の入力回路１１２が設けられている。
【００２０】
外部直流電源１２が端子１１ａと１１ａ´に接続されると、接続端子１１ｂと１１ｂ´に接続された携帯電子機器は第２の入力回路１１２と昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５の経由で外部直流電源１２によって充電される。
【００２１】
一方、内蔵二次電池１１４は充電回路１１３経由で同時並行して外部直流電源１２によって充電される。この時、第１の入力回路１１１は外部直流電源１２によって無効となる手段を備えているので、充電回路１１３を流れる電流は全て内蔵二次電池１１４の充電電流となるので、二次電池１１４を急速充電することができる。
【００２２】
外部直流電源１２が接続されていない状態で携帯電子機器が端子１１ｂと１１ｂ´に接続された場合は、携帯電子機器は内蔵二次電池１１４によって第１の入力回路１１１と昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１１５経由で充電される。
【００２３】
図２は、第１の入力回路１１１と第２の入力回路１１２の実施形態を示している。図２において、２１１ａはｐＭＯＳトランジスタ、２１１ｂはｐＭＯＳトランジスタのボディダイオード、２１２ａはダイオードである。いま、外部直流電源２２の電圧をＶＥ、ダイオード２１２ａの順方向電圧降下をＶＤとすると、ｐＭＯＳトランジスタ２１１ａのソース電圧ＶＳはＶＥ−ＶＤ、ゲート電圧ＶＧはＶＥとなり、ＶＳ＜ＶＧであるのでｐＭＯＳトランジスタ２１１ａはオフとなっている。又、ボディダイオード２１１ｂも逆バイアス状態でオフとなっている。従って、第１の入力回路２１１は外部直流電源によって無効となっている。
【００２４】
なお、外部直流電源４２が接続されていない状態では、ｐＭＯＳトランジスタ２１１ａのソース電圧ＶＳは、二次電池２１４の電圧をＶＢ、ボディダイオード２１１ｂの順方向電圧降下をＶＰとすると、ＶＳ＝ＶＢ−ＶＰとなっている。一方、ゲートは０ＶとなっているのでｐＭＯＳトランジスタ２１１ａは順バイアスされ、オンとなっている。従って、外部直流電源４２が接続されていない状態で携帯電子機器が端子２１ｂと２１ｂ´に接続されると、携帯電子機器は内蔵二次電池２１４によって充電される。
【００２５】
図３は本発明の充電器に内蔵する二次電池３１４の充電回路３１３の実施例を示している。
図３において、３１３ａはｐＭＯＳトランジスタ、３１３ｂはｐｎｐトランジスタ、３１３ｃはダイオード、３１３ａと３１３ｅは抵抗である。
いま、ｐｎｐトランジスタ３１３ｂのベース・エミッタ間電圧をＶＢＥ、ダイオード３１３ｃの順方向電圧降下をＶｄとすると、外部直流電源３２から二次電池３１４を充電する電流ＩＣＨは［数１］：
【数１】
に制限される。
ここで、Ｒ３１３ｄは抵抗３１３ｄの抵抗値である。
【００２６】
一方、第２の入力回路への電流Ｉ２は、外部直流電源３２の出力電流をＩＯとすると、Ｉ２＝ＩＯ−ＩＣＨとなる。ＩＣＨは式（１）から明らかなように、抵抗３１３ｄによって調整できる。従って、電流制限手段を設けた図３の充電回路３１３によれば外部直流電源３２からの電流を、二次電池３１４と携帯電子機器への充電電流に適切に振り分けることができる。
【００２７】
以上、本発明の実施形態を詳細に述べたが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、各ブロックはその機能を逸脱することなく、多くの態様で具現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の携帯電子機器の充電器の構成
【図２】本発明の携帯電子機器の充電器の入力回路の実施例
【図３】本発明の携帯電子機器の充電器の充電回路の実施例
【図４】携帯電子機器と内蔵二次電池を同時並行充電する従来の充電器の構成
【符号の説明】
１１，２１，３１，４１：充電器本体
１１１，２１１，３１１：第１の入力回路
１１２，２１２，３１２：第２の入力回路
１１３，２１３，３１３：充電回路
１１４，２１４，３１４，４１４：二次電池
１１５，２１５：昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体に二次電池と、外部直流電源接続端子と、前記外部直流電源によって前記二次電池を充電する充電回路と、前記二次電池の電圧を昇圧する昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータの出力を携帯電子機器に接続する携帯電子機器接電端子とを備える携帯電子機器の充電器であって、
前記昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記二次電池から給電される第１の入力回路と、前記外部直流電源から給電される第２の入力回路と、さらに、前記第２の入力回路から給電される場合は前記第１の入力回路を無効とする手段とを備えたことを特徴とする携帯電子機器の充電器。
【請求項２】
前記第１の入力回路にｐＭＯＳＦＥＴを、前記第２の入力回路にダイオードを用いた請求項１に記載の携帯電子機器の充電器。
【請求項３】
前記外部直流電源から二次電池を充電する充電回路に電流制限手段を設けた請求項１に記載の携帯電子機器の充電器。
【請求項１】
本体に二次電池と、外部直流電源接続端子と、前記外部直流電源によって前記二次電池を充電する充電回路と、前記二次電池の電圧を昇圧する昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータの出力を携帯電子機器に接続する携帯電子機器接電端子とを備える携帯電子機器の充電器であって、
前記昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記二次電池から給電される第１の入力回路と、前記外部直流電源から給電される第２の入力回路と、さらに、前記第２の入力回路から給電される場合は前記第１の入力回路を無効とする手段とを備えたことを特徴とする携帯電子機器の充電器。
【請求項２】
前記第１の入力回路にｐＭＯＳＦＥＴを、前記第２の入力回路にダイオードを用いた請求項１に記載の携帯電子機器の充電器。
【請求項３】
前記外部直流電源から二次電池を充電する充電回路に電流制限手段を設けた請求項１に記載の携帯電子機器の充電器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−４６５６３（Ｐ２０１３−４６５６３Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９９９７０（Ｐ２０１１−１９９９７０）
【出願日】平成２３年８月２６日（２０１１．８．２６）
【出願人】（５０５２８３３９３）電子システムデザイン株式会社 (21)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２６日（２０１１．８．２６）
【出願人】（５０５２８３３９３）電子システムデザイン株式会社 (21)
【Ｆターム（参考）】
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