(57)【要約】【課題】携帯式電源供給装置の提供。【解決手段】本発明の携帯式電源供給装置は第１誤操作防止単方向導電ユニットと第２誤操作防止単方向導電ユニットを具え、これら誤操作防止単方向導電ユニットは外部入力電源の電流逆流を防止し、並びにサージ電流を抑制する。第１単方向導電ユニットと第２単方向導電ユニットが該第１誤操作防止単方向導電ユニットと該第２誤操作防止単方向導電ユニットの間に接続されて単一外部電源或いは複数の外部電源の電流を特定方向に導通させる。電源出力ユニットが該第１単方向導電ユニットと該第２単方向導電ユニットを流れる電流を負荷に提供するのに用いられる。本発明はこれらの各回路ユニットの相互組合せにより、外部電源の極性の逆接続を防止し、単一或いは複数の外部電源を供給でき、外部電源のホットプラグ機能を有する。【選択図】図１
2010220436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部電源の極性逆接続保護機能、単一或いは複数電源の電源供給がいずれも可能で、外部電源のホットプラグ機能を具えた携帯式電源供給装置において、
該外部電源の電流逆流を防止し、並びにサージ電流を抑制できる第１誤操作防止単方向導電ユニット及び第２誤操作防止単方向導電ユニットと、
該第１誤操作防止単方向導電ユニットと該第２誤操作防止単方向導電ユニットの間に電気的に接続されて、単一外部電源或いは複数の外部電源の電流を特定方向に導通させて、単一外部電源或いは複数の外部電源の供給する電流に導通する経路を形成する、第１単方向導電ユニット及び第２単方向導電ユニットと、
プラス極出力接続端とマイナス極出力接続端を具え、該プラス極出力接続端は該第１誤操作防止単方向導電ユニットと該第１単方向導電ユニットの間に電気的に接続され、該マイナス極出力接続端は該第２誤操作防止単方向導電ユニットと該第２単方向導電ユニットの間に電気的に接続され、該第１誤操作防止単方向導電ユニットとこれら単方向導電ユニットを流れる電流を負荷に提供することを特徴とする、携帯式電源供給装置。
【請求項２】
請求項１記載の携帯式電源供給装置において、該第１誤操作防止単方向導電ユニット、該第２誤操作防止単方向導電ユニット、該第１単方向導電ユニット或いは該第２単方向導電ユニットに並列に接続されて、電源導通或いは電源切断を制御するのに用いられるスイッチ制御ユニットを具えたことを特徴とする、携帯式電源供給装置。
【請求項３】
請求項２記載の携帯式電源供給装置において、該スイッチ制御ユニットは、
低抵抗で電源を導通或いは切断するスイッチ素子と、
該スイッチ素子を駆動して電源を導通或いは切断させる一組の駆動回路と、
を包含したことを特徴とする、携帯式電源供給装置。
【請求項４】
請求項１、２、３のいずれか記載の携帯式電源供給装置において、該第１誤操作防止単方向導電ユニット、該第２誤操作防止単方向導電ユニット、該第１単方向導電ユニット、及び該第２単方向導電ユニットはダイオード、ＭＯＳＦＥＴ或いはサイリスタとされることを特徴とする、携帯式電源供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電源供給装置に係り、特に、ホットプラグ可能で極性逆接続保護機能を有する携帯式電源供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
負荷に電圧源より給電する時、電圧源が極性が逆に接続、すなわち、極性逆接続されている場合、負荷は通常不利な影響を発生せず、これは通常、極性逆接続保護メカニズムが設置されているためである。このほか、負荷に、電圧源交換時の信号の切断をもたらさないために、通常はホットプラグの保護メカニズムが設置されている。
【０００３】
特許文献１には周知のホットプラグ機能を具えた一種の電源供給装置が記載され、それは電子装置と予備電源を包含する。該電子装置に第１収容溝と第１電気接続部が設置され、予備電源は主電池を収容する。該第１電気接続部と該予備電源を接続されている。第１収容溝と第１電気接続部はそれぞれ該主電池と該主電池の第１電気接続部に対応する。電子装置の第１電気接続部と該主電池の第１電気接続部が電気的に接続される時、該予備電源が電子装置の必要とする電力を提供し、電子装置が主電池交換時に停電せずまた信号が切断されないようにし、これによりホットプラグを実現する。
【０００４】
特許文献２には電池逆接続保護システムが記載され、それは電圧源、極性敏感装置及び低抵抗スイッチを包含する。該電圧源はプラス部とマイナス部を包含する。極性敏感装置は電圧源のプラス部と連通する第１部と第２部を包含する。低抵抗スイッチと電源の第１部と第２部が連通し並びに極性敏感装置の第２部と連通する。低抵抗スイッチは電圧源のプラス部の第１電源から電圧源のマイナス部の第２電圧を減じたものが閾値電圧より大きいとき、極性敏感装置の第２部と電圧源のマイナス部の間が導通し、そうでなければ、低抵抗スイッチが導通せず、これにより電池極性逆接続時に負荷を保護できる。このほか、特許文献３及び特許文献４にも電池極性逆接続時に負荷を保護するための保護回路が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】台湾特許出願第０９５１４６００２号明細書
【特許文献２】中国特許公告第１８３２２８５号明細書
【特許文献３】日本特許第０００３５０６４８９号明細書
【特許文献４】米国特許第６６２８４８９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述の周知の技術は、電池に対してホットプラグを行うか電池極性逆接続時に負荷を保護するかのいずれかの単一の機能しか有していなかった。
【０００７】
本発明の主要な目的は、上述の周知の技術に存在する欠点に対して、電源供給の極性逆接続の保護を行ない、単一或いは複数の電源供給がいずれも可能で、ホットプラグ機能を具えた携帯式電源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】
本発明の携帯式電源供給装置は第１誤操作防止単方向導電ユニットと第２誤操作防止単方向導電ユニット、第１単方向導電ユニット、第２単方向導電ユニット及び電源出力ユニットを包含する。第１誤操作防止単方向導電ユニットと第２誤操作防止単方向導電ユニットは該外部入力電源の電源逆流を防止し、並びにサージ電流を抑制する。第１単方向導電ユニットと第２単方向導電ユニットは該第１誤操作防止単方向導電ユニットと該第２誤操作防止単方向導電ユニットの間に電気的に接続され、単一外部電源或いは複数の外部電源の電流を特定方向に導通させ、単一外部電源或いは複数の外部電源が供給する電流がいずれも導通する経路を有するようにする。電源出力ユニットはプラス極出力接続端とマイナス極出力接続端を包含し、該プラス極出力接続端は電気的に第１誤操作防止単方向導電ユニットと第１単方向導電ユニットの間に接続され、マイナス極出力接続端は第２誤操作防止単方向導電ユニットと第２単方向導電ユニットの間に電気的に接続され、第１単方向導電ユニットと第２単方向導電ユニットを流れる電流を負荷に提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の携帯式電源供給装置は上述の各回路ユニットの相互組合せにより、外部電源の極性逆接続を防止し、単一或いは複数の外部電源を供給でき、外部電源のホットプラグ機能を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の携帯式電源供給装置の第１実施例の電気回路図である。
【図２】図１の携帯式電源供給装置に第１組直流電源ユニットのみが給電するときの表示図である。
【図３】図１の携帯式電源供給装置に第２組直流電源ユニットのみが給電するときの表示図である。
【図４】図１の携帯式電源供給装置に二組の直流電源ユニットがいずれも給電するときの表示図である。
【図５】本発明の携帯式電源供給装置の第２実施例の電気回路図の表示図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は本発明の携帯式電源供給装置１００の第１実施例の電気回路図であり、それは、第１誤操作防止単方向導電ユニットＤ１、第２誤操作防止単方向導電ユニットＤ２、第１単方向導電ユニットＥ１、第２単方向導電ユニットＥ２及び電源出力ユニット２０を包含する。
【００１２】
第１誤操作防止単方向導電ユニットＤ１及び第２誤操作防止単方向導電ユニットＤ２の間には二つの相互に接続された上述の第１単方向導電ユニットＥ１及び第２単方向導電ユニットＥ２が接続されている。そのうち、第１誤操作防止単方向導電ユニットＤ１、第２誤操作防止単方向導電ユニットＤ２、第１単方向導電ユニットＥ１、第２単方向導電ユニットＥ２はいずれもダイオードとされる。第１誤操作防止単方向導電ユニットＤ１のカソードは第１単方向導電ユニットＥ１のカソードに接続され、第２誤操作防止単方向導電ユニットＤ２のアノードは第２単方向導電ユニットＥ２のアノードに接続され、第１単方向導電ユニットＥ１のアノードと第２単方向導電ユニットＥ２のカソードが接続されている。
【００１３】
上述の第１誤操作防止単方向導電ユニットＤ１のアノードに第１プラス極接続端Ｐ１が接続され、該第１単方向導電ユニットＥ１及び第２単方向導電ユニットＥ２の間に第１マイナス極接続端Ｐ２及び第２プラス極接続端Ｐ３が電気的に接続され、第２単方向導電ユニットＥ２のカソードに第２マイナス極接続端Ｐ４が接続され、第２単方向導電ユニットＥ２のアノードは接地する。
【００１４】
図１及び図４を参照されたい。該第１プラス極接続端Ｐ１及び第１マイナス極接続端Ｐ２の間は外部電源の第１組直流電源ユニットと電気的に接続可能である。第２プラス極接続端Ｐ３及び第２マイナス極接続端Ｐ４の間は外部電源の第２組直流電源ユニットと電気的に接続可能である。
【００１５】
図１を参照されたい。電源出力ユニット２０はプラス極出力接続端Ｐ５とマイナス極出力接続端Ｐ６を包含する。プラス極出力接続端Ｐ５は第１誤操作防止単方向導電ユニットＤ１のカソードに接続され、マイナス極出力接続端Ｐ６は第２単方向導電ユニットＥ２のアノードに接続される。プラス極出力接続端Ｐ５とマイナス極出力接続端Ｐ６は負荷（図示せず）に電気的に接続される。
【００１６】
二組の直流電源ユニットがいずれも正常に（正しい極性で）本発明の携帯式電源供給装置１００に接続される時、第１組直流電源ユニットのプラス極と第１プラス極接続端Ｐ１が電気的に接続され、第１組直流電源ユニットのマイナス極は第１マイナス極接続端Ｐ２と電気的に接続される。第２組直流電源ユニットのプラス極は第２プラス極接続端Ｐ３と電気的に接続され、第２組直流電源ユニットのマイナス極は第２マイナス極接続端Ｐ４と電気的に接続される。
【００１７】
図２から図４を参照されたい。直流電源ユニットが正確な極性で本発明の携帯式電源供給装置１００に接続される時、電流導通方向には以下のような数種類の状況がある。
１．第１組直流電源ユニットを接続する時（図２）、電流導通方向は、
第１組直流電源ユニットのプラス極→第１プラス極接続端Ｐ１→第１誤操作防止単方向導電ユニットＤ１→プラス極出力接続端Ｐ５→負荷→マイナス極出力接続端Ｐ６→第２単方向導電ユニットＥ２→第１マイナス極接続端Ｐ２→第１組直流電源ユニットのマイナス極。
２．第２組直流電源ユニットを接続する時（図３）、電流導通方向は、
第２組直流電源ユニットのプラス極→第２プラス極接続端Ｐ３→第１単方向導電ユニットＥ１→プラス極出力接続端Ｐ５→負荷→マイナス極出力接続端Ｐ６→第２誤操作防止単方向導電ユニットＤ２→第２マイナス極接続端Ｐ４→第２組直流電源ユニットのマイナス極。
３．同時に第１組直流電源ユニットと第２組直流電源ユニットを接続する時（図４）、電流導通方向は、
第１組直流電源ユニットのプラス極→第１プラス極接続端Ｐ１→第１誤操作防止単方向導電ユニットＤ１→プラス極出力接続端Ｐ５→負荷→マイナス極出力接続端Ｐ６→第２誤操作防止単方向導電ユニットＤ２→第２マイナス極接続端Ｐ４→第２組直流電源ユニットのマイナス極。
【００１８】
図２から図４を続いて参照されたい。直流電源ユニットが本発明の携帯式電源供給装置１００と極性逆接続される時、電流導通方向は以下の数種類がある。
１．一組の直流電源ユニットのみが接続され且つ極性逆接続される時、すなわち、第１組直流電源ユニット或いは第２組直流電源ユニットのみが接続され且つ極性逆接続される時、対応する第１誤操作防止単方向導電ユニットＤ１或いは第２誤操作防止単方向導電ユニットＤ２は逆方向不導通とされ、これにより電源出力ユニット２０は電源出力せず、ゆえに、極性逆接続保護の作用を達成する。
２．二組の直流電源ユニットがいずれも本発明の携帯式電源供給装置１００に接続される時に、一方が極性が正しく接続、すなわち極性正接続され、もう一方が極性が逆に接続、すなわち極性逆接続される時、例えば、第１組直流電源ユニットが極性正接続され、第２組直流電源ユニットが極性逆接続される時、第１誤操作防止単方向導電ユニットＤ１が導通し、これにより、第１組直流電源ユニットが電源を出力する。第２組直流電源ユニットが極性逆接続されているため、第２誤操作防止単方向導電ユニットＤ２は逆方向に不導通で、これにより、第２組直流電源ユニットは電源出力しない。同様に、第２組直流電源ユニットが極性正接続され、第１組直流電源ユニットが極性逆接続される時、第２組直流電源ユニットのみが電源出力する。
これにより、二組の直流電源ユニットを有する時に、且つ一組が極性正接続されもう一組が極性逆接続される時、極性正接続された直流電源ユニットだけが電源を出力し、極性逆接続の直流電源ユニットは電源出力せず、ゆえに極性逆接続保護の作用を達成する。
３．二組の直流電源ユニットがいずれも本発明の携帯式電源供給装置１００に極性逆接続される時、第１誤操作防止単方向導電ユニットＤ１と第２誤操作防止単方向導電ユニットＤ２がいずれも逆方向に不導通であり、これにより、第１組直流電源ユニットと第２組直流電源ユニットはいずれも電源出力がなく、ゆえに、極性逆接続保護の作用を達成する。
【００１９】
図５は本発明の携帯式電源供給装置２００の第２実施例の電気回路図である。本発明の携帯式電源供給装置の第２実施例は第１実施例の構造と類似するが、第２実施例では、第１実施例の第１誤操作防止単方向導電ユニットＤ１にスイッチ制御ユニットＦが並列に接続されている。該スイッチ制御ユニットＦは低抵抗のスイッチ素子Ｆ１とスイッチ素子Ｆ１の駆動に用いられる駆動回路Ｆ２を包含する。第１組直流電源ユニットが本発明の携帯式電源供給装置に極性正接続される時、スイッチ制御ユニットＦは導通し、極性逆接続される時、スイッチ制御ユニットＦは不導通である。
【００２０】
第１組直流電源ユニットと第２組直流電源ユニットが極性が正しく本発明の携帯式電源供給装置２００に接続される時、その電流の方向は第１実施例の電流の方向と相似であるが、異なるところは、第１組直流電源ユニットが極性正接続される時、電流はスイッチ制御ユニットＦを流れ、第１誤操作防止単方向導電ユニットＤ１を流れないことである。第１組直流電源ユニット或いは第２組直流電源ユニットに極性逆接続がある時、電流の流れる方向には以下の数種類がある。
１．一組の直流電源ユニットのみが接続され且つ極性逆接続される時、すなわち、第１組直流電源ユニット或いは第２組直流電源ユニットが接続され且つ極性逆接続される時、対応する第１誤操作防止単方向導電ユニットＤ１或いは第２誤操作防止単方向導電ユニットＤ２は逆方向不導通とされ、このとき、電源はスイッチ制御ユニットＦ中の駆動回路Ｆ２に供給されず、スイッチ素子Ｆ１を導通させず、これにより電源出力ユニット２０は電源出力しない。
２．二組の直流電源ユニットが接続され、一組の直流電源ユニットが極性正接続され、もう一組の直流電源ユニットが極性逆接続されるとき、例えば、第１組直流電源ユニットが極性正接続され、第２組直流電源ユニットが極性逆接続されるとき、第１誤操作防止単方向導電ユニットＤ１が導通し、電源が第１誤操作防止単方向導電ユニットＤ１を通過した後、該電源がスイッチ制御ユニットＦ中の駆動回路Ｆ２にスイッチ素子Ｆ１を導通させ、スイッチ素子Ｆ１の抵抗は比較的小さいため、電源がスイッチ素子Ｆ１より伝送されるよう改められ、ゆえに第１組直流電源ユニットは電源出力を有し、これによりスイッチ制御ユニットＦは電気エネルギーの損耗を減らすことができる。第２組直流電源ユニットが極性逆接続されているため、第２誤操作防止単方向導電ユニットＤ２は逆方向不導通とされ、これにより第２組直流電源ユニットは電源出力がない。同様に、第１組直流電源ユニットが極性逆接続され、第２組直流電源ユニットが極性正接続されるとき、第２組直流電源ユニットは電源出力する。
これにより、二組の直流電源ユニットを有し、且つ一組の直流電源ユニットが極性正接続され、もう一組の直流電源ユニットが極性逆接続されるときは、極性正接続された直流電源ユニットのみが電源出力し、極性逆接続された直流電源ユニットは電源出力せず、ゆえに極性逆接続保護の作用を達成する。
３．二組の直流電源ユニットがいずれも極性逆接続されるとき、すなわち、第１組直流電源ユニットと第２組直流電源ユニットがいずれも極性逆接続されるとき、第１誤操作防止単方向導電ユニットＤ１と第２誤操作防止単方向導電ユニットＤ２はいずれも逆方向不導通とされ、このとき、電源はスイッチ制御ユニットＦの駆動回路Ｆ２に提供されないので、駆動回路Ｆ２ににスイッチ素子Ｆ１を導通させることがなく、これにより直流電源ユニットと第２組直流電源ユニットはいずれも電源出力せず、すなわち電源出力ユニット２０は電源出力しない。
【００２１】
直流電源ユニットのホットプラグ（活線挿抜）の状況は以下のとおりである。
（１）本発明の携帯式電源供給装置に通電した状態で直流電源ユニットを接続するとき（活線挿入）、すなわち、第１組直流電源ユニット或いは第２組直流電源ユニットを本発明の携帯式電源供給装置２００に接続し且つ極性正接続するとき、第１誤操作防止単方向導電ユニットＤ１或いは第２誤操作防止単方向導電ユニットＤ２内部の抵抗が比較的高くサージ電流増加を抑制し、サージ電流終了後、第１誤操作防止単方向導電ユニットＤ１或いは第２誤操作防止単方向導電ユニットＤ２が導通し、これにより活線挿入が実現する。
（２）本発明の携帯式電源供給装置に通電した状態で直流電源ユニットを抜き取るとき（活線抜出）、すなわち使用中に第１組直流電源ユニット或いは第２組直流電源ユニットのいずれかの直流電源ユニットを抜き取るとき、第１誤操作防止単方向導電ユニットＤ１或いは第２誤操作防止単方向導電ユニットＤ２を導通させる電源がないが、もう一つの直流電源ユニットが給電するため、電源は続けて供給され、これにより直流電源の活線抜出が実現する。
【００２２】
総合すると、本発明の携帯式電源供給装置は上述の各回路ユニットの相互組合せにより、外部電源の極性逆接続を防止し、単一或いは複数の外部電源を供給でき、外部電源のホットプラグ（活線挿抜）機能を有する。
【００２３】
以上は本発明の好ましい実施例の記述であり、各種の追加、改良と置換が本発明の実施例に使用可能であり、本発明の特許請求の範囲の画定する本発明の原理の精神及び範囲より離脱することはない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明に多くの形式、構造、配置、比率、材料、部品及び装置の変更が可能であることが分かる。例えば、第１誤操作防止単方向導電ユニットＤ１、第２誤操作防止単方向導電ユニットＤ２、第１単方向導電ユニットＥ１、第２単方向導電ユニットＥ２はいずれもＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜半導体型電界効果トランジスタ）或いはサイリスタ（ＳＣＲ）に置換可能である。第１誤操作防止単方向導電ユニットＤ１、第２誤操作防止単方向導電ユニットＤ２、第１単方向導電ユニットＥ１、第２単方向導電ユニットＥ２はいずれも並列にスイッチ制御ユニットＦ等を設置可能である。
【符号の説明】
【００２４】
１００、２００  携帯式電源供給装置
Ｄ１  第１誤操作防止単方向導電ユニット
Ｄ２  第２誤操作防止単方向導電ユニット
Ｅ１  第１単方向導電ユニット
Ｅ２  第２単方向導電ユニット
Ｆ  スイッチ制御ユニット      Ｆ１  スイッチ素子
Ｆ２  駆動回路
Ｐ１  第１プラス極接続端      Ｐ２  第１マイナス極接続端
Ｐ３  第２プラス極接続端      Ｐ４  第２マイナス極接続端
Ｐ５  プラス極出力接続端      Ｐ６  マイナス極出力接続端
２０  電源出力ユニット
【図１】
2010220436.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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