(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
つぎの各要件（１）〜（４）を備えたことを特徴とする電源回路。
（１）交流電源を直流電源に変換して負荷回路に供給するＡＣ／ＤＣコンバータと、電池用端子に着脱自在に接続されるバックアップ用電池と、前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力により前記電池を充電する系と、前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力がないときに前記負荷回路に前記電池の出力を供給する系とを有する。
（２）前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力から前記電池に至る充電電流経路中に、充電電流の方向順に、充電電流検出用の抵抗ａと、充電出力調整用のトランジスタｂと、逆流防止用ダイオードｃと、電池分離用スイッチとなるＭＯＳトランジスタｄとが直列に存在する。前記ダイオードｃと前記ＭＯＳトランジスタｄの中間点が前記負荷回路側につながっており、この系により前記電池の出力が前記負荷回路に供給される。
（３）前記ＭＯＳトランジスタｄをオン・オフさせるためのゲートドライブ用のトランジスタｅとその制御回路があり、前記電池用端子間に所定値以上の電圧があるときに前記トランジスタｅがオンとなり、それを受けて前記ＭＯＳトランジスタｄがオンとなる。
（４）前記トランジスタｅまたは前記ＭＯＳトランジスタｄがオンする状態であることを検出して報知する回路を有する。
【請求項２】
請求項１において、前記電池用端子間にツェナーダイオードと抵抗の直列回路があり、このツェナーダイオードがオンしたときに前記トランジスタｅがオンするように回路構成されていることを特徴とする電源回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、交流電源を直流に変換して負荷回路に給電するとともにバックアップ用電池を充電し、交流電源が入力されていないときには電池から負荷回路に給電する方式の電源回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばノート型パソコンのように、ある種の電子回路機器ではＡＣ／ＤＣコンバータと充電回路とバックアップ電池を備えていて、交流電源が入力されているときにはそれを直流に変換して負荷回路に給電するとともにバックアップ用電池をトリクル充電し、交流電源が入力されていないときには電池から負荷回路に給電する方式の電源回路を採用したものがある。
【０００３】
この種の機器においては、内蔵しているバックアップ用電池がはんだ付けなどで固定的に実装されてものと（電池交換を前提としていない）、電池を自由に着脱交換できるタイプのものがある。後者のタイプの機器では、当然ながら、電池を装着していない状態では電池による電源バックアップの機能は働かない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述のようなバックアップ用電池を備えた機器の多くは、その電池の充電状態をＬＥＤランプなどで表示するようになっている（充分に充電されているとランプが点灯する）。しかし従来、バックアップ用電池が着脱自在なノート型パソコンのような機器においても、電池が装着されているのか取り外されているのかを表示するものはほとんどない。
【０００５】
ノート型パソコンやホームビデオカメラのように、利用者の身近に置かれて、つねに人の目にさらされて操作される機器の場合、バックアップ用電池が装着されているか否かは外観からすぐに分かるので、電池があることをあえてＬＥＤランプで表示する必要性もない。
【０００６】
しかし、本発明者らが先に開発したＬＡＮ集線装置の場合は事情が異なる。よく知られているように、ＬＡＮ集線装置は、オフィス内やビル内などの限られた範囲にてコンピュータ同士を接続してデータをやりとりするシステムの構築に使用する機器である。広く使われている１０ＢＡＳＥ−Ｔという規格のものは、通常の電話線に似た非シールドより対線を使い、その接続は他の規格の伝送路に比べてきわめて簡単である。ハブ（ＨＵＢ）と呼ばれる集線装置が市販されており、パソコンのＬＡＮボードにつながるケーブル先端のジャックを集線装置のマルチポートコネクタに接続するだけでＬＡＮを構築できる。
【０００７】
本発明者らは最近、バックアップ用電池を含む前述した方式の電源回路を備えたＬＡＮ集線装置を開発した。これによれば、突然停電になったり、誤って電源プラグを外してしまうような事故があっても、ＬＡＮ集線装置の機能は内蔵している電池によりバックアップされ、重要な情報処理を担っているコンピュータ・ネットワークに重大な障害を与えないですむ。
【０００８】
オフィスなどにＬＡＮ集線装置を設置して必要なケーブル配線を行ったならば、集線装置はＬＡＮを支える「縁の下のちから持ち」的な存在であり、平時には利用者の目にとまる必要のない機器である。したがって、それにふさわしい場所に設置されるのが普通であり、配線類とともにフリーアクセスフロアの床下に設置されることも珍しくはない。もちろん電源は入れっぱなしである（もともと電源スイッチはない）。
【０００９】
このような環境で利用されるＬＡＮ集線装置では、なんらかの事情でバックアップ用電池を取り外したままで使用する危険性がある。そこで、装置に給電したときに、バックアップ用電池が装着されているのか否かを利用者に報知する機能がぜひ必要になる。このような必要性はＬＡＮ集線装置の他にもあるであろう。
【００１０】
ところで、機器本体に電池パックが装着されていることを検出する方式として、電池装着部分にリミットスイッチのような接点式センサや光電センサあるいは磁気センサなどを設けておき、電池パックの有無を機械的または物理的に検出する方式が知られている。しかし、この方式はコストが高いという問題があり、また信頼性にも劣る。
【００１１】
この発明は前述した従来の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、充電回路とバックアップ用電池との間に簡単な回路を付加することで、電池が装着されているか否かを高い信頼性で検出して利用者に報知するようにした電源回路を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明の電源回路は、基本的に、つぎの要件（１）〜（４）を備えたものである（請求項１）。
【００１３】
（１）交流電源を直流電源に変換して負荷回路に供給するＡＣ／ＤＣコンバータと、電池用端子に着脱自在に接続されるバックアップ用電池と、前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力により前記電池を充電する系と、前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力がないときに前記負荷回路に前記電池の出力を供給する系とを有する。
【００１４】
（２）前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力から前記電池に至る充電電流経路中に、充電電流の方向順に、充電電流検出用の抵抗ａと、充電出力調整用のトランジスタｂと、逆流防止用ダイオードｃと、電池分離用スイッチとなるＭＯＳトランジスタｄとが直列に存在する。前記ダイオードｃと前記ＭＯＳトランジスタｄの中間点が前記負荷回路側につながっており、この系により前記電池の出力が前記負荷回路に供給される。
【００１５】
（３）前記ＭＯＳトランジスタｄをオン・オフさせるためのゲートドライブ用のトランジスタｅとその制御回路があり、前記電池用端子間に所定値以上の電圧があるときに前記トランジスタｅがオンとなり、それを受けて前記ＭＯＳトランジスタｄがオンとなる。
【００１６】
（４）前記トランジスタｅまたは前記ＭＯＳトランジスタｄがオンする状態であることを検出して報知する回路を有する。
【００１７】
以上の要件を備えた電源回路において、第２の発明では、前記電池用端子間にツェナーダイオードと抵抗の直列回路があり、このツェナーダイオードがオンしたときに前記トランジスタｅがオンするように回路構成している。また第３の発明では、前記電池用端子間に所定値以上の電圧があるという条件と、所定の制御信号が所定の状態になっているという条件の両方が整っているときに、前記トランジスタｅがオンするように回路構成している。
【００１８】
さらに第４の発明では、充電回路に関連して、つぎの要件（５）〜（７）を備えたことを特徴とする。
【００１９】
（５）前記抵抗ａでの電圧降下の大きさに応じて前記トランジスタｂを制御することで前記充電電流が所定値を超えないようにする電流制限回路と、前記トランジスタｂの出力側にて検出した電圧が所定値を超えないように前記トランジスタｂを制御する電圧制限回路とを有する。
【００２０】
（６）前記抵抗ａの充電電流下流側の電圧を抵抗回路で適宜に分圧した電圧が所定値を超えたときにトランジスタｆがオンとなるように回路構成し、これにより前記充電電流が充分に小さくなった満充電状態を検出する。
【００２１】
（７）前記トランジスタｆがオンとなったときにＬＥＤランプを点灯させる回路を有する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
＝＝＝＝全体の基本構成＝＝＝＝
この発明の一実施例による電源回路の構成を図１に示している。この回路は基本的に、商用の交流電源１を直流電源（１５ボルト）に変換して負荷回路２に供給するＡＣ／ＤＣコンバータ３と、電池用端子４ａ・４ｂに着脱自在に接続されるバックアップ用電池５と、ＡＣ／ＤＣコンバータ３の出力により電池５を充電する系と、ＡＣ／ＤＣコンバータ３の出力がないときに負荷回路２に電池５の出力を供給する系とを有する。なお負荷回路２の一部として、後述するようにＬＥＤランプを駆動する状態表示回路６が含まれている。
【００２３】
ＡＣ／ＤＣコンバータ３の出力から電池５に至る充電電流経路中に、充電電流の方向順に、充電電流検出用の抵抗Ｒ３と、充電出力調整用のトランジスタＱ１と、逆流防止用ダイオードＤ１と、電池分離用スイッチとなるＭＯＳトランジスタＱ２とが直列に存在する。そして、ダイオードＤ１とＭＯＳトランジスタＱ２の中間点が逆流防止用のダイオードＤ３を介して負荷回路２側につながっており、この系により電池５の出力が負荷回路２に供給される。なお、電池５の放電電流がＡＣ／ＤＣコンバータ３側に流れ込まないように逆流防止用のダイオード４がある。
【００２４】
＝＝＝＝充電回路部分の構成＝＝＝＝
充電出力調整用のトランジスタ（メイントランジスタとも記す）Ｑ１について、そのベースとグランドラインとの間にトランジスタＱ３と抵抗Ｒ８が直列接続され、エミッタ・ベース間に抵抗Ｒ７が接続されている。この経路のベース電流を加減することでメイントランジスタＱ１を流れる充電電流（コレクタ電流）を加減する。トランジスタＱ３のベースには図示していない定電圧源（負荷回路２に含まれる）から一定電圧Ｖｒが印加されていて、Ｑ３はつねにコレクタ電流が流れる（一定ではない）。なお、以下の説明では、電池５が端子４ａ・４ｂに接続されていて、ＭＯＳトランジスタＱ２はオンしているものとする。
【００２５】
トランジスタＱ３のエミッタと電流検出用抵抗Ｒ３の充電電流上流側との間に、トランジスタＱ６と抵抗Ｒ２が直列に接続されている。このトランジスタＱ６のベースは抵抗Ｒ４を介して電流検出用抵抗Ｒ３の充電電流下流側に接続されている。したがって、抵抗Ｒ３を流れる充電電流が大きくてその電圧降下が大きいほど、トランジスタＱ６のベース・エミッタ間電圧が大きくなり、Ｑ６のコレクタ電流（抵抗Ｒ８に流れ込む電流）が大きくなる。その結果、トランジスタＱ３のエミッタ電位が上昇し、Ｑ３のコレクタ電流（メイントランジスタＱ１のベース電流）が減少し、メイントランジスタＱ１を流れる充電電流が減少する。以上の構成が、充電電流が所定値を超えないようにメイントランジスタＱ１を制御する前述の電流制限回路である。
【００２６】
また、メイントランジスタＱ１のコレクタとトランジスタＱ３のエミッタとの間に、抵抗Ｒ９とトランジスタＱ４とが直列に接続されている。さらに、メイントランジスタＱ１のコレクタとグランドの間には充電電圧検出用の抵抗Ｒ１０とＲ１１が直列に接続され、その中間点がトランジスタＱ４のベースに接続されている。メイントランジスタＱ１のコレクタ電圧（充電電圧）が上昇すると、抵抗Ｒ１０・Ｒ１１での検出電圧（トランジスタＱ４のベース電位）が上昇し、Ｑ４のコレクタ電流（抵抗Ｒ８に流れ込む電流）が大きくなる。その結果、トランジスタＱ３のエミッタ電位が上昇し、Ｑ３のコレクタ電流（メイントランジスタＱ１のベース電流）が減少し、充電電圧が低下する。以上の構成が、充電電圧が所定値を超えないようにメイントランジスタＱ１を制御する前述の電圧制限回路である。
【００２７】
＝＝＝＝満充電検出回路＝＝＝＝
電池５が充分に充電されると、充電電流はごく少なくなる。これを検出するのが満充電検出回路である。電流検出用抵抗Ｒ３の充電電流下流側とグランド間に抵抗Ｒ５とＲ６が直列に接続されており、またＲ３の上流側とグランド間にトランジスタＱ７と抵抗Ｒ１が直列に接続されている。抵抗Ｒ５とＲ６の中点がトランジスタＱ７のベースに接続されている。
【００２８】
抵抗Ｒ３を流れる充電電流が規定値を超えて大きいと、Ｒ３による電圧降下が大きく、したがってトランジスタＱ７のベース・エミッタ間電圧が大きく、Ｑ７はオンしている。このときトランジスタＱ７と抵抗Ｒ１の中点から取り出す満充電検出信号▲１▼がＨレベルになっている。一方、抵抗Ｒ３を流れる充電電流が規定値以下になると、トランジスタＱ７のベース・エミッタ間電圧が小さくなってＱ７がオフする。すると満充電検出信号▲１▼がＬレベルになる。
【００２９】
満充電検出信号▲１▼は状態表示回路６に伝わり、信号▲１▼がＨレベルのときには充電中を示すＬＥＤランプが点灯し、信号▲１▼がＬレベルのときには満充電を示すＬＥＤランプが点灯する。
【００３０】
＝＝＝＝電池５の装着／非装着を検出する系＝＝＝＝
電池分離用スイッチとなるＭＯＳトランジスタＱにについて、ソース・ゲート間には抵抗Ｒ１２が接続され、ゲート・グランド間にはゲートドライブ用のトランジスタＱ５が接続されている。また、電池用端子４ａ・４ｂ間にはツェナーダイオードＤ２と抵抗Ｒ１３とＲ１４が直列に接続されており、抵抗Ｒ１３とＲ１４の中点がトランジスタＱ５のベースに接続されている。
【００３１】
ここで、端子４ａ・４ｂに電池５が接続されておらず、かつＡＣ／ＤＣコンバータ３にも交流電源１を入力していない状態を想定する。この状態ではまったく電源がないので、当然ながらＭＯＳトランジスタＱ２もゲートドライブ用トランジスタＱ５もオフしている。
【００３２】
そして電池５がないままで、ＡＣ／ＤＣコンバータ３に交流電源１を入力したとする。このとき、前記充電回路の出力電圧（充電電圧）がＭＯＳトランジスタＱ２のソース側に印加されるが、ＭＯＳトランジスタＱ２はオフしているので、Ｑ２のドレイン側には充電電圧は現れない。したがってツェナーダイオードＤ２はオフのままであり、そのためトランジスタＱ５もオフのままである。つまりＭＯＳトランジスタＱ２はオンしない。
【００３３】
ある程度以上充電されている電池５を端子４ａ・４ｂに接続したとする。このとき、電池５の出力電圧がツェナーダイオードＤ２と抵抗Ｒ１３とＲ１４の直列回路にかかり、Ｄ２がオンし、トランジスタＱ５をオンさせるベース電圧が発生する。トランジスタＱ５がオンすると、ＭＯＳトランジスタＱ２がオンし、充電回路の出力電圧（充電電圧）がＱ２のドレインに現れる。これで、充電回路の出力により電池５がトリクル充電される状態となる。この状態において、交流電源１の入力がなくなり、充電回路の出力がなくなると、電池５の放電電流がＭＯＳトランジスタＱ２およびダイオードＤ３を通って負荷回路２側に流れる。これが電池５によるバックアップ状態である。
【００３４】
ところで、トランジスタＱ５のベース側から電池検出信号▲２▼を取り出す。前述したように、電池５があれば電池検出信号▲２▼がＨレベルでトランジスタＱ５がオンしている。また、電池５がなければ電池検出信号▲２▼がＬレベルでトランジスタＱ５がオフしている。この信号▲２▼は状態表示回路６に伝わり、信号▲２▼がＬレベルのときは電池がないことを知らせるＬＥＤランプが点灯し、信号▲２▼がＨレベルのときは電池があることを知らせるＬＥＤランプが点灯する。なお、ブザー音などの他の報知手段により電池の有無を報知することもできる。
【００３５】
電池５の装着／非装着を検出する系について、図２にこの発明の他の実施例を示している。図１におけるツェナーダイオードＤ２に代えて、図２ではトランジスタＱ８を接続している。このトランジスタＱ８のベース・エミッタ間に抵抗Ｒ１５を接続するとともに、負荷回路２に含まれる制御系からの制御信号▲３▼を抵抗Ｒ１６を介してトランジスタＱ８のベースに印加する構成としている。この実施例では、電池５が接続されていて端子４ａ・４ｂ間に所定値以上の電圧があるという条件と、所定の制御信号▲３▼がＬレベルになっているという条件の両方が整っているときに、ゲートドライブ用のトランジスタＱ５がオンし、その結果ＭＯＳトランジスタＱ２がオンする。
【００３６】
【発明の効果】
この発明によれば、充電回路とバックアップ用電池との間に簡単な回路を付加することで、電池が装着されているか否かを高い信頼性で検出して利用者に報知できる。電池の装着の有無を適当なセンサにより機械的あるいは物理的に検出する従来の構成に比べて、実施コストが相当に安上がりだし、故障の心配も少ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例による電源回路の回路図である。
【図２】同上実施例の一部を変更した他の実施例の要部のみの回路図である。
【符号の説明】
１  交流電源
２  負荷回路
３  ＡＣ／ＤＣコンバータ
４ａ・４ｂ  電池用端子
５  電池
６  状態表示回路
Ｒ３  充電電流検出用の抵抗ａ
Ｑ１  充電出力調整用のトランジスタｂ
Ｄ１  逆流防止用のダイオードｃ
Ｑ２  電池分離用スイッチとなるＭＯＳトランジスタｄ
Ｑ５  ゲートドライブ用のトランジスタｅ
【図１】
0003683053.tif 000002
【図２】
0003683053.tif 000003