(57)【要約】【課題】  本発明は、第１，第２の電源を効率よく負荷に供給することができ、第１及び第２の電源から負荷への電流パスが長時間持続することのない電源切り替え回路を提供することを目的とする。【解決手段】  第１，第２の電源を切り替えて負荷に供給する電源切り替え回路において、第１の電源と負荷との間に設けられた第１のトランジスタと、第２の電源と負荷との間に設けられた第２のトランジスタと、第１の電源と第２の電源の電圧を比較し、第１，第２のトランジスタのうち電圧の高い方の電源と負荷との間に設けられたトランジスタをオンさせる切り替え制御手段を有する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１，第２の電源を切り替えて負荷に供給する電源切り替え回路において、
第１の電源と負荷との間に設けられた第１のトランジスタと、
第２の電源と負荷との間に設けられた第２のトランジスタと、
前記第１の電源と前記第２の電源の電圧を比較し、前記第１，第２のトランジスタのうち電圧の高い方の電源と負荷との間に設けられたトランジスタをオンさせる切り替え制御手段を
有することを特徴とする電源切り替え回路。
【請求項２】
請求項１記載の電源切り替え回路において、
前記切り替え制御手段は、
前記第１の電源が前記第２の電源の電圧より高いとき前記第１のトランジスタをオンさせる信号を生成して出力するコンパレータと、
前記コンパレータの出力する信号を反転して前記第２のトランジスタをオンさせる信号を生成して出力するインバータを
有することを特徴とする電源切り替え回路。
【請求項３】
請求項１記載の電源切り替え回路において、
前記切り替え制御手段は、
前記第１の電源と前記第２の電源の電圧を比較して出力するコンパレータと、
前記コンパレータの出力する信号のレベル変化から所定時間は前記第１，第２のトランジスタを共にオンさせ、前記コンパレータの出力する信号が前記第１の電源が前記第２の電源の電圧より高いとき前記第１のトランジスタをオンさせ、前記コンパレータの出力する信号が前記第２の電源が前記第１の電源の電圧より高いとき前記第２のトランジスタをオンさせる第１，第２の制御信号を生成する論理回路を
有することを特徴とする電源切り替え回路。
【請求項４】
請求項３記載の電源切り替え回路において、
前記論理回路は、
前記コンパレータの出力する信号を遅延する遅延回路と、
前記コンパレータの出力する信号と前記遅延回路の出力信号から、前記コンパレータの出力する信号のレベル変化から所定時間だけレベル変化信号を生成するレベル変化検出回路と、
前記コンパレータの出力する信号が前記第１の電源が前記第２の電源の電圧より高いとき、及び前記レベル変化信号が生成されたとき前記第１のトランジスタをオンさせる第１の制御信号を出力する第１回路と、
前記コンパレータの出力する信号が前記第２の電源が前記第１の電源の電圧より高いとき、及び前記レベル変化信号が生成されたとき前記第２のトランジスタをオンさせる第２の制御信号を出力する第２回路を
有することを特徴とする電源切り替え回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源切り替え回路に関し、複数の電源を切り替えて負荷に供給する電源切り替え回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
電源供給経路が電池とＡＣアダプタがあるような電気製品においては、ＡＣアダプタが挿入された際には電池側からの供給を断ち、ＡＣアダプタからの電源供給のみに切り替えることが行われる。
【０００３】
図９は、従来の電源切り替え回路の一例の回路構成図を示す。同図中、電池１０の正側電源端子はダイオード１１を介して端子１３に接続され、ＡＣアダプタ１２の正側電源端子は直接、端子１３に接続され、端子１３に負荷１４の正側電源端子が接続されている。
【０００４】
この場合、ＡＣアダプタ１２が供給する電圧が電池１０の出力電圧とダイオード１１の逆方向耐圧との和を超えない限り、ＡＣアダプタ１２から電池１０に向かう電流パスは発生しない。また、電池１０から負荷１４への電流パスも発生しないため、ダイオード１１は電池１０と負荷１４との間に接続されたスイッチのように働く。
【０００５】
図１０は、従来の電源切り替え回路の他例の回路構成図を示す。同図中、電池１０の正側電源端子はダイオード１１を介して端子１３に接続され、ＡＣアダプタ１２の正側電源端子はダイオード１５を介して端子１３に接続され、端子１３に負荷１４の正側電源端子が接続されている。ダイオード１５は、ＡＣアダプタ１２の出力電圧が電池１０の出力電圧より低くなる場合を想定して設けられている。
【０００６】
なお、電源切り替え回路に関する技術について公知文献を調査したが、これに対応する公知文献は発見できなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、図１０に示す電源切り替え回路では、負荷１４に供給される電圧は電池１０の出力電圧及びＡＣアダプタ１２の出力電圧よりもダイオード１１，１５の順方向電圧降下ＶＦ分だけ下がるために効率が悪い。また、電池１０の出力電圧とＡＣアダプタ１２の出力電圧に差がないような状態では、どちらからも負荷１４への電流パスが生じ、これが長時間持続して電池１０の寿命が短くなるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、第１，第２の電源を効率よく負荷に供給することができ、第１及び第２の電源から負荷への電流パスが長時間持続することのない電源切り替え回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、第１，第２の電源を切り替えて負荷に供給する電源切り替え回路において、
第１の電源と負荷との間に設けられた第１のトランジスタと、
第２の電源と負荷との間に設けられた第２のトランジスタと、
前記第１の電源と前記第２の電源の電圧を比較し、前記第１，第２のトランジスタのうち電圧の高い方の電源と負荷との間に設けられたトランジスタをオンさせる切り替え制御手段を有することにより、第１，第２の電源を効率よく負荷に供給することができ、第１及び第２の電源から負荷への電流パスが長時間持続することを防止できる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１記載の電源切り替え回路において、
前記切り替え制御手段は、
前記第１の電源と前記第２の電源の電圧を比較して出力するコンパレータと、
前記コンパレータの出力する信号のレベル変化から所定時間は前記第１，第２のトランジスタを共にオンさせ、前記コンパレータの出力する信号が前記第１の電源が前記第２の電源の電圧より高いとき前記第１のトランジスタをオンさせ、前記コンパレータの出力する信号が前記第２の電源が前記第１の電源の電圧より高いとき前記第２のトランジスタをオンさせる第１，第２の制御信号を生成する論理回路を有することにより、切り替え時に負荷への電源供給が瞬断することを防止できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、第１，第２の電源を効率よく負荷に供給することができ、第１及び第２の電源から負荷への電流パスが長時間持続することを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。
【００１３】
図１は、本発明の電源切り替え回路の第１実施形態の回路構成図を示す。同図中、電池２０の正側電源端子は電源切り替え回路２１の端子２２に接続され、ＡＣアダプタ２３の正側電源端子は電源切り替え回路２１の端子２４に接続されている。
【００１４】
電源切り替え回路２１において、端子２２はオン抵抗が低いｐチャネル電界効果トランジスタ（以下、単にトランジスタと呼ぶ）Ｍ２のソースに接続され、また、ダイオードＤ１を介してコンパレータ２５の電源端子に接続され、また、直列接続された抵抗Ｒ３，Ｒ４を介して接地されている。端子２４はオン抵抗が低いｐチャネルトランジスタＭ１のソースに接続され、また、ダイオードＤ２を介してコンパレータ２５の電源端子に接続され、また、直列接続された抵抗Ｒ１，Ｒ２を介して接地されている。
【００１５】
トランジスタＭ１，Ｍ２のドレインは共に端子２７に接続されている。端子２７には負荷２８の正側電源端子が接続されている。トランジスタＭ２のゲートはコンパレータ２５の出力端子に接続されて信号Ａを供給され、トランジスタＭ１のゲートはコンパレータ２５の出力を反転するインバータ２６の出力端子に接続されて信号Ｂを供給されている。コンパレータ２５の非反転入力端子は抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点に接続され、反転入力端子は抵抗Ｒ３，Ｒ４の接続点に接続されている。
【００１６】
ここで、抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値はＲ１／Ｒ２＝Ｒ３／Ｒ４＝１／２の関係にあり、コンパレータ２５はＡＣアダプタ２３の出力電圧、電池２０の出力電圧を監視している。ＡＣアダプタ２３の出力電圧＞電池２０の出力電圧の場合は、コンパレータ２５出力がハイレベルとなってトランジスタＭ１がオンし、ＡＣアダプタ２３の出力電圧が負荷２８に供給される。ＡＣアダプタ２３の出力電圧＜電池２０の出力電圧の場合は、コンパレータ２５出力がローレベルとなってトランジスタＭ２がオンし、電池２０の出力電圧が負荷２８に供給される。
【００１７】
例えば電池２０の出力電圧が３ＶでＡＣアダプタ２３が接続されていない時には、抵抗Ｒ３，Ｒ４の接続点の電圧は２Ｖ、抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点の電圧は０Ｖとなり、この電圧関係の時にはトランジスタＭ２がオンし、トランジスタＭ１がオフする。
【００１８】
次に、ＡＣアダプタ２３が挿入され、ＡＣアダプタ２３の出力電圧が例えば５Ｖの場合、抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点の電圧は約３．３Ｖとなり、コンパレータ２５の出力は反転し、トランジスタＭ１はオンし、トランジスタＭ２はオフする。
【００１９】
これにより、負荷２８に供給される電圧は電池２０の出力電圧及びＡＣアダプタ２３の出力電圧からほとんど低下することがなく効率が向上する。また、電池２０の出力電圧とＡＣアダプタ２３の出力電圧に差がないような状態でも、コンパレータ２５の出力によりトランジスタＭ１，Ｍ２のいずれか一方がオンし、電池２０とＡＣアダプタ２３のどちらか一方から負荷２８に電流が供給される。
【００２０】
ところで、ＡＣアダプタ挿入時にチャタリング等でトランジスタＭ１，Ｍ２のオン、オフが短時間の間に交互するような場合、瞬間的にトランジスタＭ１，Ｍ２が共にオフとなることが考えられ、この瞬間は負荷２８への電源供給が瞬断するおそれがある。これを防止するのが第２実施形態である。
【００２１】
図２は、本発明の電源切り替え回路の第２実施形態の回路構成図を示す。同図中、図１と同一部分には同一符号を付す。図２において、電池２０の正側電源端子は電源切り替え回路３１の端子２２に接続され、ＡＣアダプタ２３の正側電源端子は電源切り替え回路３１の端子２４に接続されている。
【００２２】
電源切り替え回路３１において、端子２２はオン抵抗が低いｐチャネル電界効果トランジスタ（以下、単にトランジスタと呼ぶ）Ｍ２のソースに接続され、また、ダイオードＤ１を介してコンパレータ２５の電源端子に接続され、また、直列接続された抵抗Ｒ３，Ｒ４を介して接地されている。端子２４はオン抵抗が低いｐチャネルトランジスタＭ１のソースに接続され、また、ダイオードＤ２を介してコンパレータ２５の電源端子に接続され、また、直列接続された抵抗Ｒ１，Ｒ２を介して接地されている。
【００２３】
トランジスタＭ１，Ｍ２のドレインは共に端子２７に接続されている。端子２７には負荷２８の正側電源端子が接続されている。トランジスタＭ２のゲートは論理回路３２の出力端子３３に接続され、トランジスタＭ１のゲートは論理回路３２の出力端子３４に接続されている。
【００２４】
コンパレータ２５の非反転入力端子は抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点に接続されて信号Ａを供給され、反転入力端子は抵抗Ｒ３，Ｒ４の接続点に接続されて信号Ｂを供給されている。コンパレータ２５の出力端子は論理回路３２の入力端子３５に接続されて信号Ｃを供給する。論理回路３２はコンパレータ２５が出力する信号Ｃが変化したときに出力端子３３，３４の出力信号Ｈ，Ｇが共にローレベルになるようにするもので、信号Ｃが安定している場合には、信号Ｇは信号Ｃと異なるレベル、信号Ｈは信号Ｃと同一レベルである。
【００２５】
ここで、抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値はＲ１／Ｒ２＝Ｒ３／Ｒ４＝１／２の関係にあり、コンパレータ２５はＡＣアダプタ２３の出力電圧、電池２０の出力電圧を監視している。ＡＣアダプタ２３の出力電圧＞電池２０の出力電圧で安定している場合はトランジスタＭ１がオンして、ＡＣアダプタ２３の出力電圧が負荷２８に供給される。ＡＣアダプタ２３の出力電圧＜電池２０の出力電圧で安定している場合はトランジスタＭ２がオンして、電池２０の出力電圧が負荷２８に供給される。
【００２６】
図３は、論理回路３２の回路構成図を示す。同図中、入力端子３５にはコンパレータ２５の出力信号Ｃが供給され、タイマ４０と一致回路４１とアンド回路４２とノット回路４３に供給される。
【００２７】
タイマ４０は信号Ｃを一定時間遅延した信号Ｄを生成して一致回路４１に供給する。一致回路４１は信号Ｃと信号Ｄから（１）式の演算を行ってレベル変化信号としての信号Ｅを生成し、アンド回路４２，４４に供給する。
【００２８】
Ｅ＝／Ｃ・／Ｄ＋Ｃ・Ｄ                                …（１）
但し、信号／Ｃは信号Ｃを反転したことを表わす。
【００２９】
ノット回路４３は信号Ｃを反転した信号Ｆをアンド回路４４に供給する。これにより、アンド回路４２は信号Ｅのハイレベル時に信号Ｃを取り出し（信号Ｅのローレベル時には強制的にローレベル出力とする）、信号Ｈとして端子３３から出力する。また、アンド回路４４は信号Ｅのハイレベル時に信号Ｆを取り出し（信号Ｅのローレベル時には強制的にローレベル出力とする）、信号Ｇとして端子３４から出力する。
【００３０】
図４に図３の論理回路の各部における真理値表を示す。図４では、信号Ｃがローレベルからハイレベルに変化したタイミングＨｔ１の各部の値をＨｔ１の行に示し、タイミングＨｔ１からタイマ４０で計時した一定時間後のハイレベルで安定したタイミングＨｔ２の各部の値をＨｔ２の行に示す。また、信号Ｃがハイレベルからローレベルに変化したタイミングＬｔ１の各部の値をＬｔ１の行に示し、タイミングＬｔ１からタイマ４０で計時した一定時間後のローレベルで安定したタイミングＬｔ２の各部の値をＬｔ２の行に示す。
【００３１】
図５は、タイマ４０の回路構成図を示す。同図中、定電圧Ｖ１を入力されているバッファアンプ５０の出力端子はコンパレータ５１の非反転入力端子に接続されている。コンパレータ５１の非反転入力端子はスイッチＳＷ１，定電流源５２を介して接地され、スイッチＳＷ２，定電流源５３を介して電源Ｖｃｃに接続されると共に、コンデンサＣ１を介して接地されている。
【００３２】
スイッチＳＷ１は端子５４から供給される信号Ｃがローレベルのときにのみオンし、スイッチＳＷ２は端子５４から供給される信号Ｃがハイレベルのときにのみオンする。これにより、コンパレータ５１の反転入力端子には信号Ｊが供給される。コンパレータ５１の反転入力端子には定電圧Ｖ２が供給されており、コンパレータ５１は端子５５から信号Ｄを出力する。
【００３３】
ここで、図６に示すように、信号ＣがタイミングＨｔ１で立ち上がるとスイッチＳＷ２がオンしてコンデンサＣ１の電圧（信号Ｊ）は徐々に上昇し、定電圧Ｖ２を超えるタイミングＨｔ２で信号Ｄはハイレベルとなる、また、信号ＣがタイミングＬｔ１で立ち下がるとスイッチＳＷ２がオンしてコンデンサＣ１の電圧は徐々に低下し、定電圧Ｖ２を下回るタイミングＬｔ２で信号Ｄはローレベルとなる。これによって、タイマ４０は信号Ｃを時間τ（＝Ｈｔ２−Ｈｔ１２）だけ遅延した信号Ｄを生成する。
【００３４】
図７は、一致回路４１の回路構成図を示す。同図中、端子６０、６１に信号Ｃ，Ｄが供給され、アンド回路６２に供給される。これと共に、信号Ｃ，Ｄはノット回路６３，６４で反転されてアンド回路６５に供給される。アンド回路６２，６５それぞれの出力信号はオア回路６７に供給され、オア回路６７の出力する信号Ｅは端子６８から出力される。
【００３５】
図８に図７の一致回路の入出力信号における真理値表を示す。図４において、信号Ｃ，Ｄが共にハイレベルまたはローレベルのとき信号Ｅがハイレベルとなり、信号Ｃ，Ｄの値が異なるときに信号Ｅがローレベルとなることが分かる。
【００３６】
このため、図３において、信号Ｃが変化したタイミングでは信号Ｅがローレベルとなるために信号Ｇ，Ｈが共にローレベルとなる。従って、トランジスタＭ１，Ｍ２は共にオンとなり、負荷２８への電源供給が瞬断することを防止できる。
【００３７】
なお、ＡＣアダプタ２３，電池２０が請求項記載の第１，第２の電源に相当し、トランジスタＭ１，Ｍ２が第１，第２のトランジスタに相当し、コンパレータ２５，論理回路３２が切り替え制御手段に相当し、タイマ４０が遅延回路に相当し、一致回路がレベル変化検出回路に相当し、アンド回路４４が第１回路に相当し、アンド回路４２が第２回路に相当する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の電源切り替え回路の第１実施形態の回路構成図である。
【図２】本発明の電源切り替え回路の第２実施形態の回路構成図である。
【図３】論理回路３２の回路構成図である。
【図４】論理回路の各部における真理値表を示す図である。
【図５】タイマ４０の回路構成図である。
【図６】タイマの各部における信号タイミングチャートである。
【図７】一致回路４１の回路構成図である。
【図８】一致回路の入出力信号における真理値表を示す図である。
【図９】従来の電源切り替え回路の一例の回路構成図である。
【図１０】従来の電源切り替え回路の他例の回路構成図である。
【符号の説明】
【００３９】
２０  電池
２３  ＡＣアダプタ
２５  コンパレータ
２６  インバータ
２８  負荷
３２  論理回路
４０  タイマ
４１  一致回路
Ｒ１〜Ｒ４  抵抗
Ｍ１，Ｍ２  電界効果トランジスタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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