電力供給装置
【課題】バッテリと帰還経路とを備えており省電力及び誤動作の防止が得られる電力供給装置を提供する。
【解決手段】
電力供給装置１は、バッテリ１３及び負荷を接続する接続線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３と特定電位との間にコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３が設けられている。電源回路１６をオンにして電力の供給が行われる場合に、切替回路１１はバッテリ１３、電源回路１６及び負荷を直列に接続し電力が負荷に供給されている間にコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３に蓄積電荷が生じる。一方、電源回路１６をオフにして電力の供給が停止された場合に切替回路１１は、昇圧回路１５を備えた帰還経路、充電回路１２及びバッテリ１３を直列に接続し、コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３の蓄積電荷による電圧を昇圧回路１５で昇圧し、蓄積電荷を充電回路１２に帰還して、バッテリ１３を充電する。
【解決手段】
電力供給装置１は、バッテリ１３及び負荷を接続する接続線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３と特定電位との間にコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３が設けられている。電源回路１６をオンにして電力の供給が行われる場合に、切替回路１１はバッテリ１３、電源回路１６及び負荷を直列に接続し電力が負荷に供給されている間にコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３に蓄積電荷が生じる。一方、電源回路１６をオフにして電力の供給が停止された場合に切替回路１１は、昇圧回路１５を備えた帰還経路、充電回路１２及びバッテリ１３を直列に接続し、コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３の蓄積電荷による電圧を昇圧回路１５で昇圧し、蓄積電荷を充電回路１２に帰還して、バッテリ１３を充電する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリ及び帰還経路を備えており、省電力及び誤動作の防止が可能となる電力供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの電子機器は、バッテリを備えている。たとえば、ノート型パーソナルコンピュータは、外部電源が接続されている場合に外部電源から電力が供給され、外部電源が接続されていない場合にバッテリから電力が供給される。外部電源に接続可能な装置におけるバッテリの充電は、通常、その装置が外部電源から電力の供給を受けている最中に行われる。具体的には、その装置の電力消費量が低下した間に、バッテリに電圧を印加して余った電力でバッテリを充電する。たとえば、パーソナルコンピュータの消費電力は、キー操作が行われているか否か、ハードディスクがアクセスされているか否か、或いは表示状態などに応じて時々刻々と変化する。そして、充電装置は、パーソナルコンピュータ自体により消費される電力が低下したときにバッテリへ電圧を印加して充電を行う。待機電源が必要となる電子機器においてもバッテリが備えられており、待機状態では、バッテリから電力を供給する。待機状態においてバッテリの出力電圧が所定電圧以下になると外部電源をバッテリに接続し充電を行うことで、効率よくバッテリの充電を行う電力供給装置が特許文献１に記載されている。
【０００３】
このような電力供給装置は、スイッチング素子等で構成されておりスイッチング素子のオン／オフにより発生する断続的な電圧を平滑化するために、負荷へ電力を供給する接続線及び特定電位の間に平滑用コンデンサが設けられている。また、電力が供給される電子機器の内部に設けられており、電力供給装置の接続線と接続される電源線及び特定電位の間には、電源線に印加された電圧に対して負荷変動により混入するリップル電圧及びノイズ電圧等を除去するためのバイパスコンデンサが設けられている。電子機器に電力が供給されている間、これらのコンデンサには蓄積電荷が生じる。
【特許文献１】特開２０００−１６６０８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の電力供給装置では、電子機器への電力の供給を停止した場合にコンデンサの蓄積電荷は時間の経過に伴い電子機器を介して自然放電されるため、蓄積電荷のエネルギーが無駄に失われるという問題がある。また、電子機器の負荷が軽い場合には、電子機器への電力の供給が停止された後にコンデンサの蓄積電荷が電子機器を介して速やかに自然放電されず、蓄積電荷による電圧が電子機器内部の各電子部品の誤動作を引き起こすという問題がある。
【０００５】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、バッテリを負荷に接続する接続線及び特定電位の間に備えられたコンデンサと、コンデンサの蓄積電荷を充電回路に帰還させる帰還経路と、電力の供給を行う場合にバッテリ及び負荷を直列に接続する一方、電力の供給を停止した場合に帰還経路、充電回路及びバッテリを直列に接続する切替回路とを設けることにより省電力が可能となる電力供給装置を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明の他の目的は、帰還経路に昇圧回路を設けることにより、蓄積電荷を効率よく充電回路に帰還させてバッテリを充電し、省電力及び誤動作の防止が可能となる電力供給装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、外部電源から電力の供給を受付ける受電端子を設けることにより、外部電源からの電力の供給に対応することが可能となる電力供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る電力供給装置は、負荷に電力を供給するバッテリと、該バッテリ及び前記負荷との間に設けられたスイッチと、前記バッテリを充電する充電回路とを備えた電力供給装置において、前記スイッチ及び前記負荷を接続する接続線と、該接続線及び特定電位の間に設けられたコンデンサと、該コンデンサの蓄積電荷を前記充電回路に帰還させる帰還経路と、前記スイッチをオンにして前記負荷への電力の供給が行われる場合に前記バッテリ及び前記負荷を直列に接続する一方、前記スイッチをオフにして前記負荷への電力の供給が停止された場合に前記帰還経路、前記充電回路及び前記バッテリを直列に接続する切替回路とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明においては、電力供給装置は、負荷への電力の供給が行われる場合にバッテリ及び負荷を直列に接続してバッテリ及び負荷の間に設けられたスイッチをオンにする。負荷への電力の供給が行われている間、コンデンサには蓄積電荷が生じる。一方、電力供給装置は、負荷への電力の供給を停止する場合にスイッチをオフにすると共に、帰還経路、充電回路及びバッテリを直列に接続してコンデンサの蓄積電荷を充電回路に帰還させてバッテリを充電する。
【００１０】
本発明に係る電力供給装置は、前記帰還経路は、前記蓄積電荷による電圧を昇圧する昇圧回路を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明においては、蓄積電荷による電圧を帰還経路に設けられた昇圧回路によって昇圧して充電回路に印加し、蓄積電荷は帰還経路を介して充電回路に帰還する。
【００１２】
本発明に係る電力供給装置は、外部電源から電力が供給される受電端子を備えており、前記切替回路は、前記受電端子に電力が供給された場合に前記受電端子及び前記負荷を直列に接続すると共に、前記受電端子、前記充電回路及び前記バッテリを直列に接続し、前記受電端子に電力が供給されていない場合に前記バッテリ及び前記負荷を直列に接続するように構成してあることを特徴とする。
【００１３】
本発明にあっては、受電端子に電力が供給された場合に切替回路は、受電端子及び負荷を直列に接続して受電端子から負荷に電力が供給されると共に、受電端子、充電回路及びバッテリを直列に接続してバッテリを充電する。受電端子に電力が供給されていない場合に切替回路は、バッテリ及び負荷を直列に接続してバッテリから負荷に電力が供給される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明にあっては、電力供給装置は、負荷への電力の供給が停止された場合に帰還経路、充電回路及びバッテリを直列に接続してバッテリ及び負荷の間に設けられたコンデンサの蓄積電荷を充電回路に帰還させてバッテリを充電するため、省電力及び誤動作の防止が可能となる。
【００１５】
本発明にあっては、帰還経路は昇圧回路を有するため、効率よくコンデンサの蓄積電荷を充電回路に帰還させてバッテリを充電することが可能となる。
【００１６】
本発明にあっては、電力供給装置は外部電源の電圧を入力する受電端子を備えており外部電源の接続時には外部電源から負荷への電力の供給及びバッテリの充電を行うように構成されることにより、外部電源からの電力の供給に対応が可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき説明する。図１は、本実施の形態における電力供給装置及び外部電源の内部構成を示す回路図である。図１中１は本発明に係る電力供給装置を示しており、２は電力供給装置１の外部から電力を供給する場合に接続される外部電源を示している。電力供給装置１は、切替回路１１、充電回路１２、バッテリ１３、切替制御回路１４、昇圧回路１５、電源回路１６、受電端子１７、及び電源オン／オフ端子１８等で構成されている。電源回路１６は、スイッチング素子等で構成されており入力された電圧を負荷に対応した電源電圧へ変換し、安定化させて出力し、電力を供給する回路である。電源回路１６は、電源オン／オフ端子１８と接続されており、電源オン／オフ端子１８に所定の電圧が印加された場合に出力をオン状態に、接地電位が印加された場合に出力をオフ状態に切替える。外部電源２は、ＡＣアダプタ２１及び商用交流電源２２で構成されており、商用交流電源２２が出力する交流電圧をＡＣアダプタ２１により所定の直流電圧に変換して出力する。受電端子１７は、電力供給装置１の外部に設けられた外部電源２からの電力の供給を受けるべく電力供給装置１に設けられている。図１中１９及び２０は、接地電位を示しているが、必ずしも接地電位である必要はなく、バッテリの陰極の電位等の特定電位であれば良い。
【００１８】
切替回路１１はサイリスタ等からなるスイッチ１１１、１１２、１１３で構成されており、各スイッチの状態は切替制御回路１４により制御される。切替回路１１のスイッチ１１１は、閉状態及び開状態を切替えるスイッチであり、一接点は受電端子１７に、他接点は接続点１１４に接続されている。スイッチ１１２は、接点Ａ及び接点Ｂのいずれか一方に接続を切替えるスイッチであり、コモン端子は接続点１１４に接続されている。スイッチ１１３は、接点Ｃ及び接点Ｄのいずれか一方に接続を切替えるスイッチであり、コモン端子は接続点１１４と接続されている。充電回路１２は、バッテリ１３を充電する回路であり充電電流値のモードとして低電流モードと高電流モードとを有し、切替制御回路１４により、いずれか一方に切り替え可能に構成されている。充電回路１２の入力側は、切替回路１１のスイッチ１１２の接点Ａに接続されている。充電回路１２の出力側はバッテリ１３の陽極に接続されている。バッテリ１３の陰極は接地電位１９に接続されている。電源回路１６の入力側は、切替回路１１のスイッチ１１３の接点Ｄに接続されており、出力側には、後述する負荷に異なる電源電圧を出力して電力を供給する接続線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３が設けられている。接続線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３と接地電位２０との間に接地線ＧＮＤ１を介して、それぞれコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３が設けられている。接地線ＧＮＤ１は、接地電位２０と接続されている。
【００１９】
コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３は、電源回路１６に含まれるスイッチング素子のスイッチング動作により接続線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に生じた断続的な電圧を、電荷を充放電して平滑化する平滑コンデンサである。接続線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、それぞれダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３の陽極が接続されており、各ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３の陰極は昇圧回路１５の電圧入力端子１５ａに接続されている。昇圧回路１５は電圧入力端子１５ａに入力された電圧を昇圧して電圧出力端子１５ｂから出力する回路であり、昇圧オン／オフ端子１５ｄに所定の電圧が印加された場合にオン状態となり、昇圧オン／オフ端子１５ｄに接地電位が印加された場合にオフ状態になるように構成されている。ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３は、接続線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の異なる電圧により高い電圧の接続線から低い電圧の接続線に電流が流れ込むことを防ぐと共に、コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３及び後述する負荷装置に含まれるコンデンサの蓄積電荷を充電回路１２に帰還する帰還経路の一部となっている。充電回路１２の出力側は、バッテリ１３の陽極だけでなく、昇圧回路１５に設けられたフィードバック端子１５ｃにも接続されている。これにより昇圧回路１５は、充電回路１２の出力電圧である充電電圧が一定となるように昇圧比を制御する。また、昇圧回路１５は昇圧オン／オフ端子１５ｄを備えており、切替制御回路１４に接続されている。切替制御回路１４は、受電端子１７及び電源オン／オフ端子１８に電圧が印加されているか否かを検出する手段を備えており、検出結果に基づき切替回路１１の各スイッチ１１１、１１２、１１３の状態、充電回路１２の充電電流値のモード切替、昇圧回路１５のオン／オフ状態の切替、及び電源回路１６のオン／オフ状態の切替を制御可能に構成されている。
【００２０】
図２は、本実施の形態における負荷装置の構成を示す回路図である。図２中３は、電力供給装置１に接続されて電力が供給される負荷装置を示しており負荷回路３１、３２、３３、及びコンデンサＣ４、Ｃ５、Ｃ６等で構成されている。電力供給装置１の接続線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３及び接地線ＧＮＤ１は、それぞれ負荷装置３の電源線Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６及び接地線ＧＮＤ２に接続されている。電源線Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６は、それぞれ負荷回路３１、３２、３３の陽極に接続されている。負荷回路３１、３２、３３の陰極は接地電位３４に接続されている。電源線Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６と接地線ＧＮＤ２との間には、それぞれコンデンサＣ４、Ｃ５、Ｌ６が設けられている。コンデンサＣ４、Ｃ５、Ｃ６は、電源線Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６に印加された電圧に混入したノイズ電圧及び負荷回路３１、３２、３３の負荷変動に伴い発生したリップル電圧を除去するためのバイパスコンデンサである。
【００２１】
まず、バッテリ１３から電力が供給される場合の電力供給装置１の動作を説明する。この場合には、外部電源２は受電端子１７に接続されていない。電源回路１６をオンにすべく電源オン／オフ端子１８に所定の電圧が印加される。切替制御回路１４は、受電端子１７に印加された電圧を検出しない状態で電源オン／オフ端子１８に所定の電圧が印加されたことを検出した場合に切替回路１１のスイッチ１１１を開状態に、スイッチ１１２を接点Ｂに接続した状態に、スイッチ１１３を接点Ｄに接続した状態に切替える。また、切替制御回路１４は、充電回路１２の充電電流値を低電流モードに切替え、昇圧回路１５をオフにし、電源回路１６をオンにする。バッテリ１３の陽極は切替回路１１のスイッチ１１２の接点Ｂ、接続点１１４及びスイッチ１１３の接点Ｄを介して電源回路１６に接続され、バッテリ１３の出力電圧が電源回路１６に入力される。電源回路１６は入力された電圧を負荷回路３１、３２、３３のそれぞれに対応した電源電圧に変換及び安定化して接続線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に出力する。接続線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に出力された電圧は負荷装置３の電源線Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６を介して負荷回路３１、３２、３３にそれぞれ印加されて電力が供給される。電力が供給されている間に電力供給装置１のコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３及び負荷装置３のコンデンサＣ４、Ｃ５、Ｃ６には一定の蓄積電荷が生じる。
【００２２】
次に、電源回路１６から負荷装置３への電力の供給を停止した場合の電力供給装置１の動作を説明する。電源回路１６をオフにすべく電源オン／オフ端子１８に接地電位が印加される。切替制御回路１４は、電源オン／オフ端子１８に接地電位が印加されたことを検出した場合に電源回路１６をオフにし、切替回路１１のスイッチ１１２を接点Ａに接続した状態に、スイッチ１１３を接点Ｃに接続した状態に切替え、昇圧回路１５をオンにする。昇圧回路１５の出力側は、切替回路１１のスイッチ１１３の接点Ｃ、接続点１１４、スイッチ１１２の接点Ａ及び充電回路１２を介してバッテリ１３の陽極に接続される。電力供給装置１のコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３及び負荷装置３のコンデンサＣ４、Ｃ５、Ｃ６の蓄積電荷による電圧は、それぞれダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３を介して昇圧回路１５の電圧入力端子１５ａに入力される。昇圧回路１５は、入力された電圧を昇圧し、電圧出力端子１５ｂ及び切替回路１１を介して充電回路１２に出力する。充電回路１２は、昇圧回路１５の出力電圧を低電流モードの充電電流値に対応した充電電圧に変換して出力しバッテリ１３を充電する。充電回路１２の出力電圧は、昇圧回路１５のフィードバック端子１５ｃにフィードバック入力されて充電電圧が一定となるように昇圧回路１５は昇圧比を制御する。これらにより電力供給装置１のコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３及び負荷装置３のコンデンサＣ４、Ｃ５、Ｃ６の蓄積電荷は、ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３及び昇圧回路１５からなる帰還経路並びに切替回路１１を介して充電回路１２に帰還してバッテリ１３を充電する。
【００２３】
次に外部電源２から電力が供給される場合の電力供給装置１の動作を説明する。この場合には、外部電源２は受電端子１７に接続されている。切替制御回路１４は、受電端子１７に印加された電圧を検出した場合に切替回路１１のスイッチ１１１を閉状態に、スイッチ１１２を接点Ａに接続した状態に、スイッチ１１３を接点Ｄに接続した状態に切替え、充電回路１２の充電電流値を高電流モードに切替える。外部電源２は、切替回路１１のスイッチ１１１、接続点１１４及びスイッチ１１２の接点Ａを介して充電回路１２と接続される。充電回路１２は、外部電源２の出力電圧を高電流モードの充電電流値に対応した充電電圧に変換して出力しバッテリ１３を充電する。次に電源回路１６をオンにすべく電源オン／オフ端子１８に所定の電圧が印加される。切替制御回路１４は、電源オン／オフ端子１８に所定の電圧が印加されたことを検出した場合に電源回路１６をオンにする。外部電源２は切替回路１１のスイッチ１１１、接続点１１４及びスイッチ１１３の接点Ｄを介して電源回路１６に接続されて外部電源２の電圧が電源回路１６に入力される。電源回路１６は入力された電圧を負荷回路３１、３２、３３のそれぞれに対応した電源電圧に変換及び安定化して接続線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に出力する。接続線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に出力された電圧は負荷装置３の電源線Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６を介して負荷回路３１、３２、３３にそれぞれ印加されることにより、電力が供給される。電力が供給されている間に電力供給装置１のコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３及び負荷装置３のコンデンサＣ４、Ｃ５、Ｃ６には一定の蓄積電荷が生じる。
【００２４】
次に、外部電源２が接続された状態で電源回路１６から負荷装置３への電力の供給を停止した場合の電力供給装置１の動作を説明する。電源回路１６をオフにすべく電源オン／オフ端子１８に接地電位が印加される。切替制御回路１４は、電源オン／オフ端子１８に接地電位が印加されたことを検出した場合に切替回路１１のスイッチ１１１を開状態に、スイッチ１１２を接点Ａに接続した状態に、スイッチ１１３を接点Ｃに接続した状態に切替え、充電回路１２の充電電流値を低電流モードに切替え、昇圧回路１５をオンにする。昇圧回路１５の出力側は、切替回路１１のスイッチ１１３の接点Ｃ、接続点１１４、スイッチ１１２の接点Ａ及び充電回路１２を介してバッテリ１３の陽極に接続される。電力供給装置１のコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３及び負荷装置３のコンデンサＣ４、Ｃ５、Ｃ６の蓄積電荷による電圧は、ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３を介して昇圧回路１５の電圧入力端子１５ａに入力される。昇圧回路１５は、入力された電圧を昇圧して電圧出力端子１５ｂ及び切替回路１１を介して充電回路１２に出力する。充電回路１２は、昇圧回路１５の出力電圧を低電流モードの充電電流値に対応した充電電圧に変換して出力しバッテリ１３を充電する。充電回路１２の出力電圧は、昇圧回路１５のフィードバック端子１５ｃにフィードバック入力されて充電電圧が一定となるように昇圧回路１５は昇圧比を制御する。これらにより電力供給装置１のコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３及び負荷装置３のコンデンサＣ４、Ｃ５、Ｃ６の蓄積電荷は、ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３及び昇圧回路１５からなる帰還経路並びに切替回路１１を介して充電回路１２に帰還してバッテリ１３を充電する。蓄積電荷がバッテリ１３に充電されるに従い昇圧回路１５に入力される蓄積電荷による電圧は減少する。昇圧回路１５に入力される電圧が低いために所定の充電電圧が得られなくなった場合に切替回路１１は昇圧回路１５をオフにし、充電回路１２の充電電流値を高電流モードに切替え、切替回路１１のスイッチ１１１を閉状態に切替える。これにより、外部電源２は、充電回路１２と接続されバッテリ１３が充電可能に構成される。
【００２５】
図３は、本実施の形態における昇圧回路１５の一例を示す回路図である。昇圧回路１５は、ＰＷＭ回路１５１及びチョッパ回路１５２で構成されている。ＰＷＭ回路１５１は、フィードバック端子１５ｃ、昇圧オン／オフ端子１５ｄ、基準電圧源５１、誤差増幅器５２、三角波発生回路５３、及びＰＷＭ比較器５４等で構成されている。基準電圧源５１は、昇圧オン／オフ端子１５ｄが接続されており、昇圧オン／オフ端子１５ｄに印加する制御電圧により基準電圧源５１のオン／オフ状態が制御される。フィードバック端子１５ｃに印加された電圧は、固定抵抗Ｒ1 及びＲ2 により分圧されて固定利得の誤差増幅器５２の反転入力端子に入力され、基準電圧源５１から非反転入力端子に入力された基準電圧との偏差が増幅出力される。増幅された信号はＰＷＭ比較器５４に入力されて三角波発生回路５３から入力された基準信号と比較される。ＰＷＭ比較器５４の出力信号はチョッパ回路１５２のスイッチングトランジスタＴｒのベースに入力される。ＰＷＭ比較器５４は、フィードバック端子１５ｃに入力された電圧が、基準電圧源５１が出力する基準電圧と一致するようにＰＷＭ制御したパルス電圧をスイッチングトランジスタＴｒのベースに対して出力する。スイッチングトランジスタＴｒは、ベースに入力されたパルス電圧に応じてオン／オフする。
【００２６】
チョッパ回路１５２は、電圧入力端子１５ａ、リアクトルＬ、スイッチングトランジスタＴｒ、ダイオードＤ４、平滑コンデンサＣ７、及び電圧出力端子１５ｂ等から構成されている。電圧入力端子１５ａは、リアクトルＬの一方の端子に接続され、リアクトルＬの他方の端子は、ＮＰＮ型トランジスタであるスイッチングトランジスタＴｒのコレクタ、及びダイオードＤ４の陽極に接続されている。スイッチングトランジスタＴｒのエミッタは接地され、ダイオードＤ４の陰極は、平滑コンデンサＣ７の一方の端子に接続されており、平滑コンデンサＣ７の他方の端子は接地されている。スイッチングトランジスタＴｒがオンであるとき、図３中矢印に示すようにコレクタ電流Ｉc が流れて、リアクトルＬにエネルギーが蓄積される。スイッチングトランジスタＴｒがオフであるとき、リアクトルＬに蓄積されたエネルギー及び電圧入力端子１５ａからのエネルギーが、ダイオードＤ４を通じて電圧出力端子１５ｂから出力される。ここで、リアクトルＬが十分大きく、ＰＷＭ回路１５１がスイッチングトランジスタＴｒをスイッチングする周期をＴon、その内のオフの時間をＴoff、電圧入力端子１５ａに入力される電圧をＶ0 とすれば、スイッチングトランジスタＴｒがオフであるとき、そのコレクタ・エミッタ間の電圧Ｖceは、Ｖce＝（Ｔon／Ｔoff）Ｖ0 ＝ＡＶ0 （Ａ＝Ｔon／Ｔoff ；昇圧率）となる。コレクタ・エミッタ間電圧Ｖceは、出力電圧端子１５ｂに出力される。
【００２７】
図３に示すＰＷＭ回路１５１の昇圧オン／オフ端子１５ｄは、図１で示すように切替制御回路１４と接続されており、切替制御回路１４は、昇圧オン／オフ端子１５ｄに印加する制御電圧で基準電圧源５１の出力のオン／オフ状態を制御することにより昇圧回路１５のオン／オフ状態を切替える。また、図１に示すように昇圧回路１５のフィードバック端子１５ｃは、充電回路１２が出力する充電電圧が入力されており、昇圧回路１５にフィードバック入力され、充電電圧が一定となるように図３に示すＰＷＭ回路１５１は昇圧比のＰＷＭ制御を行う。
【００２８】
電力供給装置１は、負荷装置３への電力供給が停止された場合にコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３の蓄積電荷を自然放電させることなく充電回路１２に帰還させてバッテリ１３を充電することにより省電力となる。一般に蓄積電荷による電圧は負荷装置３の内部に含まれる図示しないＩＣ等の誤動作を引き起こすことがある。電力供給装置１は、蓄積電荷をバッテリ１３に速やかに帰還させるためＩＣ等の誤動作を防ぐことが可能となる。また、負荷装置３の負荷が大きい場合、電力の供給を停止した後にコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３の蓄積電荷のうち、充電回路１２に帰還せずに負荷装置３から接地電位３４に向かう放電経路を介して自然放電される蓄積電荷の割合が増大する。そこで負荷回路３１、３２、３３の陰極と接地電位３４との間にスイッチを設けて、負荷装置３への電力供給が停止された場合にスイッチを開状態にして負荷回路３１、３２、３３から接地電位３４への放電経路を遮断しても良い。この新たに設けられるスイッチは、例えば、切替制御回路１４と接続されて、切替制御回路１４が電源回路１６をオフにすると共にスイッチを開状態にするように構成すると良い。
【００２９】
本実施の形態では、３本の接続線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３が電源回路１６の出力側に設けられた場合を示したが、接続線の数はこれに限るものではなく、負荷装置３に含まれる負荷回路の数に合わせて２本以下でも、４本以上でも良く、接続線の数に対応する電源線、ダイオード及びコンデンサを設ければ良い。また、電力供給装置１に受電端子１７を備える例を示したが、ＵＳＢ規格の機器類等の受電端子を設けて、これらを切替可能に切替回路１１を構成することにより、外部電源２の他に様々な電圧供給形態に対応可能にしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本実施の形態における電力供給装置及び外部電源の内部構成を示す回路図である。
【図２】本実施の形態における負荷装置の構成を示す回路図である。
【図３】本実施の形態における昇圧回路の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００３１】
１ 電力供給装置
２ 外部電源
３ 負荷装置
１１ 切替回路
１１１、１１２、１１３ スイッチ
１２ 充電回路
１３ バッテリ
１４ 切替制御回路
１５ 昇圧回路
１６ 電源回路
１７ 受電端子
１８ 電源オン／オフ端子
１９、２０ 接地電位
２１ ＡＣアダプタ
２２ 商用交流電源
１５ａ 電圧入力端子
１５ｂ 電圧出力端子
１５ｃ フィードバック端子
１５ｄ 昇圧オン／オフ端子
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３ ダイオード
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３ コンデンサ
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３ 接続線
ＧＮＤ１ 接地線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリ及び帰還経路を備えており、省電力及び誤動作の防止が可能となる電力供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの電子機器は、バッテリを備えている。たとえば、ノート型パーソナルコンピュータは、外部電源が接続されている場合に外部電源から電力が供給され、外部電源が接続されていない場合にバッテリから電力が供給される。外部電源に接続可能な装置におけるバッテリの充電は、通常、その装置が外部電源から電力の供給を受けている最中に行われる。具体的には、その装置の電力消費量が低下した間に、バッテリに電圧を印加して余った電力でバッテリを充電する。たとえば、パーソナルコンピュータの消費電力は、キー操作が行われているか否か、ハードディスクがアクセスされているか否か、或いは表示状態などに応じて時々刻々と変化する。そして、充電装置は、パーソナルコンピュータ自体により消費される電力が低下したときにバッテリへ電圧を印加して充電を行う。待機電源が必要となる電子機器においてもバッテリが備えられており、待機状態では、バッテリから電力を供給する。待機状態においてバッテリの出力電圧が所定電圧以下になると外部電源をバッテリに接続し充電を行うことで、効率よくバッテリの充電を行う電力供給装置が特許文献１に記載されている。
【０００３】
このような電力供給装置は、スイッチング素子等で構成されておりスイッチング素子のオン／オフにより発生する断続的な電圧を平滑化するために、負荷へ電力を供給する接続線及び特定電位の間に平滑用コンデンサが設けられている。また、電力が供給される電子機器の内部に設けられており、電力供給装置の接続線と接続される電源線及び特定電位の間には、電源線に印加された電圧に対して負荷変動により混入するリップル電圧及びノイズ電圧等を除去するためのバイパスコンデンサが設けられている。電子機器に電力が供給されている間、これらのコンデンサには蓄積電荷が生じる。
【特許文献１】特開２０００−１６６０８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の電力供給装置では、電子機器への電力の供給を停止した場合にコンデンサの蓄積電荷は時間の経過に伴い電子機器を介して自然放電されるため、蓄積電荷のエネルギーが無駄に失われるという問題がある。また、電子機器の負荷が軽い場合には、電子機器への電力の供給が停止された後にコンデンサの蓄積電荷が電子機器を介して速やかに自然放電されず、蓄積電荷による電圧が電子機器内部の各電子部品の誤動作を引き起こすという問題がある。
【０００５】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、バッテリを負荷に接続する接続線及び特定電位の間に備えられたコンデンサと、コンデンサの蓄積電荷を充電回路に帰還させる帰還経路と、電力の供給を行う場合にバッテリ及び負荷を直列に接続する一方、電力の供給を停止した場合に帰還経路、充電回路及びバッテリを直列に接続する切替回路とを設けることにより省電力が可能となる電力供給装置を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明の他の目的は、帰還経路に昇圧回路を設けることにより、蓄積電荷を効率よく充電回路に帰還させてバッテリを充電し、省電力及び誤動作の防止が可能となる電力供給装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、外部電源から電力の供給を受付ける受電端子を設けることにより、外部電源からの電力の供給に対応することが可能となる電力供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る電力供給装置は、負荷に電力を供給するバッテリと、該バッテリ及び前記負荷との間に設けられたスイッチと、前記バッテリを充電する充電回路とを備えた電力供給装置において、前記スイッチ及び前記負荷を接続する接続線と、該接続線及び特定電位の間に設けられたコンデンサと、該コンデンサの蓄積電荷を前記充電回路に帰還させる帰還経路と、前記スイッチをオンにして前記負荷への電力の供給が行われる場合に前記バッテリ及び前記負荷を直列に接続する一方、前記スイッチをオフにして前記負荷への電力の供給が停止された場合に前記帰還経路、前記充電回路及び前記バッテリを直列に接続する切替回路とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明においては、電力供給装置は、負荷への電力の供給が行われる場合にバッテリ及び負荷を直列に接続してバッテリ及び負荷の間に設けられたスイッチをオンにする。負荷への電力の供給が行われている間、コンデンサには蓄積電荷が生じる。一方、電力供給装置は、負荷への電力の供給を停止する場合にスイッチをオフにすると共に、帰還経路、充電回路及びバッテリを直列に接続してコンデンサの蓄積電荷を充電回路に帰還させてバッテリを充電する。
【００１０】
本発明に係る電力供給装置は、前記帰還経路は、前記蓄積電荷による電圧を昇圧する昇圧回路を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明においては、蓄積電荷による電圧を帰還経路に設けられた昇圧回路によって昇圧して充電回路に印加し、蓄積電荷は帰還経路を介して充電回路に帰還する。
【００１２】
本発明に係る電力供給装置は、外部電源から電力が供給される受電端子を備えており、前記切替回路は、前記受電端子に電力が供給された場合に前記受電端子及び前記負荷を直列に接続すると共に、前記受電端子、前記充電回路及び前記バッテリを直列に接続し、前記受電端子に電力が供給されていない場合に前記バッテリ及び前記負荷を直列に接続するように構成してあることを特徴とする。
【００１３】
本発明にあっては、受電端子に電力が供給された場合に切替回路は、受電端子及び負荷を直列に接続して受電端子から負荷に電力が供給されると共に、受電端子、充電回路及びバッテリを直列に接続してバッテリを充電する。受電端子に電力が供給されていない場合に切替回路は、バッテリ及び負荷を直列に接続してバッテリから負荷に電力が供給される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明にあっては、電力供給装置は、負荷への電力の供給が停止された場合に帰還経路、充電回路及びバッテリを直列に接続してバッテリ及び負荷の間に設けられたコンデンサの蓄積電荷を充電回路に帰還させてバッテリを充電するため、省電力及び誤動作の防止が可能となる。
【００１５】
本発明にあっては、帰還経路は昇圧回路を有するため、効率よくコンデンサの蓄積電荷を充電回路に帰還させてバッテリを充電することが可能となる。
【００１６】
本発明にあっては、電力供給装置は外部電源の電圧を入力する受電端子を備えており外部電源の接続時には外部電源から負荷への電力の供給及びバッテリの充電を行うように構成されることにより、外部電源からの電力の供給に対応が可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき説明する。図１は、本実施の形態における電力供給装置及び外部電源の内部構成を示す回路図である。図１中１は本発明に係る電力供給装置を示しており、２は電力供給装置１の外部から電力を供給する場合に接続される外部電源を示している。電力供給装置１は、切替回路１１、充電回路１２、バッテリ１３、切替制御回路１４、昇圧回路１５、電源回路１６、受電端子１７、及び電源オン／オフ端子１８等で構成されている。電源回路１６は、スイッチング素子等で構成されており入力された電圧を負荷に対応した電源電圧へ変換し、安定化させて出力し、電力を供給する回路である。電源回路１６は、電源オン／オフ端子１８と接続されており、電源オン／オフ端子１８に所定の電圧が印加された場合に出力をオン状態に、接地電位が印加された場合に出力をオフ状態に切替える。外部電源２は、ＡＣアダプタ２１及び商用交流電源２２で構成されており、商用交流電源２２が出力する交流電圧をＡＣアダプタ２１により所定の直流電圧に変換して出力する。受電端子１７は、電力供給装置１の外部に設けられた外部電源２からの電力の供給を受けるべく電力供給装置１に設けられている。図１中１９及び２０は、接地電位を示しているが、必ずしも接地電位である必要はなく、バッテリの陰極の電位等の特定電位であれば良い。
【００１８】
切替回路１１はサイリスタ等からなるスイッチ１１１、１１２、１１３で構成されており、各スイッチの状態は切替制御回路１４により制御される。切替回路１１のスイッチ１１１は、閉状態及び開状態を切替えるスイッチであり、一接点は受電端子１７に、他接点は接続点１１４に接続されている。スイッチ１１２は、接点Ａ及び接点Ｂのいずれか一方に接続を切替えるスイッチであり、コモン端子は接続点１１４に接続されている。スイッチ１１３は、接点Ｃ及び接点Ｄのいずれか一方に接続を切替えるスイッチであり、コモン端子は接続点１１４と接続されている。充電回路１２は、バッテリ１３を充電する回路であり充電電流値のモードとして低電流モードと高電流モードとを有し、切替制御回路１４により、いずれか一方に切り替え可能に構成されている。充電回路１２の入力側は、切替回路１１のスイッチ１１２の接点Ａに接続されている。充電回路１２の出力側はバッテリ１３の陽極に接続されている。バッテリ１３の陰極は接地電位１９に接続されている。電源回路１６の入力側は、切替回路１１のスイッチ１１３の接点Ｄに接続されており、出力側には、後述する負荷に異なる電源電圧を出力して電力を供給する接続線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３が設けられている。接続線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３と接地電位２０との間に接地線ＧＮＤ１を介して、それぞれコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３が設けられている。接地線ＧＮＤ１は、接地電位２０と接続されている。
【００１９】
コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３は、電源回路１６に含まれるスイッチング素子のスイッチング動作により接続線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に生じた断続的な電圧を、電荷を充放電して平滑化する平滑コンデンサである。接続線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、それぞれダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３の陽極が接続されており、各ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３の陰極は昇圧回路１５の電圧入力端子１５ａに接続されている。昇圧回路１５は電圧入力端子１５ａに入力された電圧を昇圧して電圧出力端子１５ｂから出力する回路であり、昇圧オン／オフ端子１５ｄに所定の電圧が印加された場合にオン状態となり、昇圧オン／オフ端子１５ｄに接地電位が印加された場合にオフ状態になるように構成されている。ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３は、接続線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の異なる電圧により高い電圧の接続線から低い電圧の接続線に電流が流れ込むことを防ぐと共に、コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３及び後述する負荷装置に含まれるコンデンサの蓄積電荷を充電回路１２に帰還する帰還経路の一部となっている。充電回路１２の出力側は、バッテリ１３の陽極だけでなく、昇圧回路１５に設けられたフィードバック端子１５ｃにも接続されている。これにより昇圧回路１５は、充電回路１２の出力電圧である充電電圧が一定となるように昇圧比を制御する。また、昇圧回路１５は昇圧オン／オフ端子１５ｄを備えており、切替制御回路１４に接続されている。切替制御回路１４は、受電端子１７及び電源オン／オフ端子１８に電圧が印加されているか否かを検出する手段を備えており、検出結果に基づき切替回路１１の各スイッチ１１１、１１２、１１３の状態、充電回路１２の充電電流値のモード切替、昇圧回路１５のオン／オフ状態の切替、及び電源回路１６のオン／オフ状態の切替を制御可能に構成されている。
【００２０】
図２は、本実施の形態における負荷装置の構成を示す回路図である。図２中３は、電力供給装置１に接続されて電力が供給される負荷装置を示しており負荷回路３１、３２、３３、及びコンデンサＣ４、Ｃ５、Ｃ６等で構成されている。電力供給装置１の接続線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３及び接地線ＧＮＤ１は、それぞれ負荷装置３の電源線Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６及び接地線ＧＮＤ２に接続されている。電源線Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６は、それぞれ負荷回路３１、３２、３３の陽極に接続されている。負荷回路３１、３２、３３の陰極は接地電位３４に接続されている。電源線Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６と接地線ＧＮＤ２との間には、それぞれコンデンサＣ４、Ｃ５、Ｌ６が設けられている。コンデンサＣ４、Ｃ５、Ｃ６は、電源線Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６に印加された電圧に混入したノイズ電圧及び負荷回路３１、３２、３３の負荷変動に伴い発生したリップル電圧を除去するためのバイパスコンデンサである。
【００２１】
まず、バッテリ１３から電力が供給される場合の電力供給装置１の動作を説明する。この場合には、外部電源２は受電端子１７に接続されていない。電源回路１６をオンにすべく電源オン／オフ端子１８に所定の電圧が印加される。切替制御回路１４は、受電端子１７に印加された電圧を検出しない状態で電源オン／オフ端子１８に所定の電圧が印加されたことを検出した場合に切替回路１１のスイッチ１１１を開状態に、スイッチ１１２を接点Ｂに接続した状態に、スイッチ１１３を接点Ｄに接続した状態に切替える。また、切替制御回路１４は、充電回路１２の充電電流値を低電流モードに切替え、昇圧回路１５をオフにし、電源回路１６をオンにする。バッテリ１３の陽極は切替回路１１のスイッチ１１２の接点Ｂ、接続点１１４及びスイッチ１１３の接点Ｄを介して電源回路１６に接続され、バッテリ１３の出力電圧が電源回路１６に入力される。電源回路１６は入力された電圧を負荷回路３１、３２、３３のそれぞれに対応した電源電圧に変換及び安定化して接続線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に出力する。接続線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に出力された電圧は負荷装置３の電源線Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６を介して負荷回路３１、３２、３３にそれぞれ印加されて電力が供給される。電力が供給されている間に電力供給装置１のコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３及び負荷装置３のコンデンサＣ４、Ｃ５、Ｃ６には一定の蓄積電荷が生じる。
【００２２】
次に、電源回路１６から負荷装置３への電力の供給を停止した場合の電力供給装置１の動作を説明する。電源回路１６をオフにすべく電源オン／オフ端子１８に接地電位が印加される。切替制御回路１４は、電源オン／オフ端子１８に接地電位が印加されたことを検出した場合に電源回路１６をオフにし、切替回路１１のスイッチ１１２を接点Ａに接続した状態に、スイッチ１１３を接点Ｃに接続した状態に切替え、昇圧回路１５をオンにする。昇圧回路１５の出力側は、切替回路１１のスイッチ１１３の接点Ｃ、接続点１１４、スイッチ１１２の接点Ａ及び充電回路１２を介してバッテリ１３の陽極に接続される。電力供給装置１のコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３及び負荷装置３のコンデンサＣ４、Ｃ５、Ｃ６の蓄積電荷による電圧は、それぞれダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３を介して昇圧回路１５の電圧入力端子１５ａに入力される。昇圧回路１５は、入力された電圧を昇圧し、電圧出力端子１５ｂ及び切替回路１１を介して充電回路１２に出力する。充電回路１２は、昇圧回路１５の出力電圧を低電流モードの充電電流値に対応した充電電圧に変換して出力しバッテリ１３を充電する。充電回路１２の出力電圧は、昇圧回路１５のフィードバック端子１５ｃにフィードバック入力されて充電電圧が一定となるように昇圧回路１５は昇圧比を制御する。これらにより電力供給装置１のコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３及び負荷装置３のコンデンサＣ４、Ｃ５、Ｃ６の蓄積電荷は、ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３及び昇圧回路１５からなる帰還経路並びに切替回路１１を介して充電回路１２に帰還してバッテリ１３を充電する。
【００２３】
次に外部電源２から電力が供給される場合の電力供給装置１の動作を説明する。この場合には、外部電源２は受電端子１７に接続されている。切替制御回路１４は、受電端子１７に印加された電圧を検出した場合に切替回路１１のスイッチ１１１を閉状態に、スイッチ１１２を接点Ａに接続した状態に、スイッチ１１３を接点Ｄに接続した状態に切替え、充電回路１２の充電電流値を高電流モードに切替える。外部電源２は、切替回路１１のスイッチ１１１、接続点１１４及びスイッチ１１２の接点Ａを介して充電回路１２と接続される。充電回路１２は、外部電源２の出力電圧を高電流モードの充電電流値に対応した充電電圧に変換して出力しバッテリ１３を充電する。次に電源回路１６をオンにすべく電源オン／オフ端子１８に所定の電圧が印加される。切替制御回路１４は、電源オン／オフ端子１８に所定の電圧が印加されたことを検出した場合に電源回路１６をオンにする。外部電源２は切替回路１１のスイッチ１１１、接続点１１４及びスイッチ１１３の接点Ｄを介して電源回路１６に接続されて外部電源２の電圧が電源回路１６に入力される。電源回路１６は入力された電圧を負荷回路３１、３２、３３のそれぞれに対応した電源電圧に変換及び安定化して接続線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に出力する。接続線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に出力された電圧は負荷装置３の電源線Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６を介して負荷回路３１、３２、３３にそれぞれ印加されることにより、電力が供給される。電力が供給されている間に電力供給装置１のコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３及び負荷装置３のコンデンサＣ４、Ｃ５、Ｃ６には一定の蓄積電荷が生じる。
【００２４】
次に、外部電源２が接続された状態で電源回路１６から負荷装置３への電力の供給を停止した場合の電力供給装置１の動作を説明する。電源回路１６をオフにすべく電源オン／オフ端子１８に接地電位が印加される。切替制御回路１４は、電源オン／オフ端子１８に接地電位が印加されたことを検出した場合に切替回路１１のスイッチ１１１を開状態に、スイッチ１１２を接点Ａに接続した状態に、スイッチ１１３を接点Ｃに接続した状態に切替え、充電回路１２の充電電流値を低電流モードに切替え、昇圧回路１５をオンにする。昇圧回路１５の出力側は、切替回路１１のスイッチ１１３の接点Ｃ、接続点１１４、スイッチ１１２の接点Ａ及び充電回路１２を介してバッテリ１３の陽極に接続される。電力供給装置１のコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３及び負荷装置３のコンデンサＣ４、Ｃ５、Ｃ６の蓄積電荷による電圧は、ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３を介して昇圧回路１５の電圧入力端子１５ａに入力される。昇圧回路１５は、入力された電圧を昇圧して電圧出力端子１５ｂ及び切替回路１１を介して充電回路１２に出力する。充電回路１２は、昇圧回路１５の出力電圧を低電流モードの充電電流値に対応した充電電圧に変換して出力しバッテリ１３を充電する。充電回路１２の出力電圧は、昇圧回路１５のフィードバック端子１５ｃにフィードバック入力されて充電電圧が一定となるように昇圧回路１５は昇圧比を制御する。これらにより電力供給装置１のコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３及び負荷装置３のコンデンサＣ４、Ｃ５、Ｃ６の蓄積電荷は、ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３及び昇圧回路１５からなる帰還経路並びに切替回路１１を介して充電回路１２に帰還してバッテリ１３を充電する。蓄積電荷がバッテリ１３に充電されるに従い昇圧回路１５に入力される蓄積電荷による電圧は減少する。昇圧回路１５に入力される電圧が低いために所定の充電電圧が得られなくなった場合に切替回路１１は昇圧回路１５をオフにし、充電回路１２の充電電流値を高電流モードに切替え、切替回路１１のスイッチ１１１を閉状態に切替える。これにより、外部電源２は、充電回路１２と接続されバッテリ１３が充電可能に構成される。
【００２５】
図３は、本実施の形態における昇圧回路１５の一例を示す回路図である。昇圧回路１５は、ＰＷＭ回路１５１及びチョッパ回路１５２で構成されている。ＰＷＭ回路１５１は、フィードバック端子１５ｃ、昇圧オン／オフ端子１５ｄ、基準電圧源５１、誤差増幅器５２、三角波発生回路５３、及びＰＷＭ比較器５４等で構成されている。基準電圧源５１は、昇圧オン／オフ端子１５ｄが接続されており、昇圧オン／オフ端子１５ｄに印加する制御電圧により基準電圧源５１のオン／オフ状態が制御される。フィードバック端子１５ｃに印加された電圧は、固定抵抗Ｒ1 及びＲ2 により分圧されて固定利得の誤差増幅器５２の反転入力端子に入力され、基準電圧源５１から非反転入力端子に入力された基準電圧との偏差が増幅出力される。増幅された信号はＰＷＭ比較器５４に入力されて三角波発生回路５３から入力された基準信号と比較される。ＰＷＭ比較器５４の出力信号はチョッパ回路１５２のスイッチングトランジスタＴｒのベースに入力される。ＰＷＭ比較器５４は、フィードバック端子１５ｃに入力された電圧が、基準電圧源５１が出力する基準電圧と一致するようにＰＷＭ制御したパルス電圧をスイッチングトランジスタＴｒのベースに対して出力する。スイッチングトランジスタＴｒは、ベースに入力されたパルス電圧に応じてオン／オフする。
【００２６】
チョッパ回路１５２は、電圧入力端子１５ａ、リアクトルＬ、スイッチングトランジスタＴｒ、ダイオードＤ４、平滑コンデンサＣ７、及び電圧出力端子１５ｂ等から構成されている。電圧入力端子１５ａは、リアクトルＬの一方の端子に接続され、リアクトルＬの他方の端子は、ＮＰＮ型トランジスタであるスイッチングトランジスタＴｒのコレクタ、及びダイオードＤ４の陽極に接続されている。スイッチングトランジスタＴｒのエミッタは接地され、ダイオードＤ４の陰極は、平滑コンデンサＣ７の一方の端子に接続されており、平滑コンデンサＣ７の他方の端子は接地されている。スイッチングトランジスタＴｒがオンであるとき、図３中矢印に示すようにコレクタ電流Ｉc が流れて、リアクトルＬにエネルギーが蓄積される。スイッチングトランジスタＴｒがオフであるとき、リアクトルＬに蓄積されたエネルギー及び電圧入力端子１５ａからのエネルギーが、ダイオードＤ４を通じて電圧出力端子１５ｂから出力される。ここで、リアクトルＬが十分大きく、ＰＷＭ回路１５１がスイッチングトランジスタＴｒをスイッチングする周期をＴon、その内のオフの時間をＴoff、電圧入力端子１５ａに入力される電圧をＶ0 とすれば、スイッチングトランジスタＴｒがオフであるとき、そのコレクタ・エミッタ間の電圧Ｖceは、Ｖce＝（Ｔon／Ｔoff）Ｖ0 ＝ＡＶ0 （Ａ＝Ｔon／Ｔoff ；昇圧率）となる。コレクタ・エミッタ間電圧Ｖceは、出力電圧端子１５ｂに出力される。
【００２７】
図３に示すＰＷＭ回路１５１の昇圧オン／オフ端子１５ｄは、図１で示すように切替制御回路１４と接続されており、切替制御回路１４は、昇圧オン／オフ端子１５ｄに印加する制御電圧で基準電圧源５１の出力のオン／オフ状態を制御することにより昇圧回路１５のオン／オフ状態を切替える。また、図１に示すように昇圧回路１５のフィードバック端子１５ｃは、充電回路１２が出力する充電電圧が入力されており、昇圧回路１５にフィードバック入力され、充電電圧が一定となるように図３に示すＰＷＭ回路１５１は昇圧比のＰＷＭ制御を行う。
【００２８】
電力供給装置１は、負荷装置３への電力供給が停止された場合にコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３の蓄積電荷を自然放電させることなく充電回路１２に帰還させてバッテリ１３を充電することにより省電力となる。一般に蓄積電荷による電圧は負荷装置３の内部に含まれる図示しないＩＣ等の誤動作を引き起こすことがある。電力供給装置１は、蓄積電荷をバッテリ１３に速やかに帰還させるためＩＣ等の誤動作を防ぐことが可能となる。また、負荷装置３の負荷が大きい場合、電力の供給を停止した後にコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３の蓄積電荷のうち、充電回路１２に帰還せずに負荷装置３から接地電位３４に向かう放電経路を介して自然放電される蓄積電荷の割合が増大する。そこで負荷回路３１、３２、３３の陰極と接地電位３４との間にスイッチを設けて、負荷装置３への電力供給が停止された場合にスイッチを開状態にして負荷回路３１、３２、３３から接地電位３４への放電経路を遮断しても良い。この新たに設けられるスイッチは、例えば、切替制御回路１４と接続されて、切替制御回路１４が電源回路１６をオフにすると共にスイッチを開状態にするように構成すると良い。
【００２９】
本実施の形態では、３本の接続線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３が電源回路１６の出力側に設けられた場合を示したが、接続線の数はこれに限るものではなく、負荷装置３に含まれる負荷回路の数に合わせて２本以下でも、４本以上でも良く、接続線の数に対応する電源線、ダイオード及びコンデンサを設ければ良い。また、電力供給装置１に受電端子１７を備える例を示したが、ＵＳＢ規格の機器類等の受電端子を設けて、これらを切替可能に切替回路１１を構成することにより、外部電源２の他に様々な電圧供給形態に対応可能にしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本実施の形態における電力供給装置及び外部電源の内部構成を示す回路図である。
【図２】本実施の形態における負荷装置の構成を示す回路図である。
【図３】本実施の形態における昇圧回路の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００３１】
１ 電力供給装置
２ 外部電源
３ 負荷装置
１１ 切替回路
１１１、１１２、１１３ スイッチ
１２ 充電回路
１３ バッテリ
１４ 切替制御回路
１５ 昇圧回路
１６ 電源回路
１７ 受電端子
１８ 電源オン／オフ端子
１９、２０ 接地電位
２１ ＡＣアダプタ
２２ 商用交流電源
１５ａ 電圧入力端子
１５ｂ 電圧出力端子
１５ｃ フィードバック端子
１５ｄ 昇圧オン／オフ端子
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３ ダイオード
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３ コンデンサ
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３ 接続線
ＧＮＤ１ 接地線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に電力を供給するバッテリと、該バッテリ及び前記負荷との間に設けられたスイッチと、前記バッテリを充電する充電回路とを備えた電力供給装置において、
前記スイッチ及び前記負荷を接続する接続線と、
該接続線及び特定電位の間に設けられたコンデンサと、
該コンデンサの蓄積電荷を前記充電回路に帰還させる帰還経路と、
前記スイッチをオンにして前記負荷への電力の供給が行われる場合に前記バッテリ及び前記負荷を直列に接続する一方、前記スイッチをオフにして前記負荷への電力の供給が停止された場合に前記帰還経路、前記充電回路及び前記バッテリを直列に接続する切替回路と
を備えることを特徴とする電力供給装置。
【請求項２】
前記帰還経路は、前記蓄積電荷による電圧を昇圧する昇圧回路を有することを特徴とする請求項１に記載の電力供給装置。
【請求項３】
外部電源から電力が供給される受電端子を備えており、
前記切替回路は、前記受電端子に電力が供給された場合に前記受電端子及び前記負荷を直列に接続すると共に、前記受電端子、前記充電回路及び前記バッテリを直列に接続し、
前記受電端子に電力が供給されていない場合に前記バッテリ及び前記負荷を直列に接続するように構成してあること
を特徴とする請求項１又は２に記載の電力供給装置。
【請求項１】
負荷に電力を供給するバッテリと、該バッテリ及び前記負荷との間に設けられたスイッチと、前記バッテリを充電する充電回路とを備えた電力供給装置において、
前記スイッチ及び前記負荷を接続する接続線と、
該接続線及び特定電位の間に設けられたコンデンサと、
該コンデンサの蓄積電荷を前記充電回路に帰還させる帰還経路と、
前記スイッチをオンにして前記負荷への電力の供給が行われる場合に前記バッテリ及び前記負荷を直列に接続する一方、前記スイッチをオフにして前記負荷への電力の供給が停止された場合に前記帰還経路、前記充電回路及び前記バッテリを直列に接続する切替回路と
を備えることを特徴とする電力供給装置。
【請求項２】
前記帰還経路は、前記蓄積電荷による電圧を昇圧する昇圧回路を有することを特徴とする請求項１に記載の電力供給装置。
【請求項３】
外部電源から電力が供給される受電端子を備えており、
前記切替回路は、前記受電端子に電力が供給された場合に前記受電端子及び前記負荷を直列に接続すると共に、前記受電端子、前記充電回路及び前記バッテリを直列に接続し、
前記受電端子に電力が供給されていない場合に前記バッテリ及び前記負荷を直列に接続するように構成してあること
を特徴とする請求項１又は２に記載の電力供給装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００８−９９４０３（Ｐ２００８−９９４０３Ａ）
【公開日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２７６８０２（Ｐ２００６−２７６８０２）
【出願日】平成１８年１０月１０日（２００６．１０．１０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月１０日（２００６．１０．１０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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