(57)【要約】【課題】本発明は、電源システムの製造から出荷までの長期バックアップを可能とするだけでなく、出荷後に必要なバックアップ時間に適した構成とすることで、プリント基板を大きくすることなく、最適なバックアップ電源を提供する。【解決手段】  本発明のバックアップ電源は、電源またはキャパシタからの電力供給によって作動する負荷回路が実装されたプリント基板を備えるバックアップ電源において、前記プリント基板は、前記負荷回路に電力を供給するための外付けキャパシタを接続可能なように接続端子が設けられていることを特徴とするバックアップ電源である。 【選択図】図１
2019161803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源または蓄電部からの電力供給によって作動する負荷回路と、前記蓄電部が実装されたプリント回路板を備える電子装置において、
前記プリント基板は、前記負荷回路に電力を供給するための外付け蓄電部を接続可能なように接続端子が設けられていること
を特徴とする電子装置。
【請求項２】
前記接続端子は、
ピンヘッダまたはワニ口クリップを含み、
前記プリント回路板から前記外付け蓄電部を着脱可能なように設けられていること
を特徴する請求項１に記載の電子装置。
【請求項３】
前記蓄電部は、
２以上であって、前記プリント回路板に分散されて実装されていること
を特徴とする請求項１又は２に記載の電子装置。
【請求項４】
前記蓄電部は、
前記外付け蓄電部よりも静電容量が小さいこと
を特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電子装置。
【請求項５】
前記負荷回路は、
リアルタイムクロック回路を含むこと
を特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電子装置。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
多くの電子装置を含む電源システムで、システムの主電源とは別に二次電池等のバックアップ電源が備えられている。バックアップ電源は、例えば電子装置に含まれるリアルタイムクロックデバイス（ＲＴＣ（Ｒｅａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｃｌｏｃｋ）デバイス）等の時計機能を有するデバイスに電力供給を継続するための電源である。
従来では、バックアップ電源として二次電池の採用が多かったが、近年では特に容量の大きな電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｄｏｕｂｌｅ−Ｌａｙｅｒ  Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）を採用することでより長時間のバックアップが可能となる。
また、ＥＤＬＣは、リチウムイオン電池等の二次電池と比較して、急激な電流変化に追従できるため瞬時停電発生時等の際にもバックアップすることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００２】
【特許文献１】特開２００４−４７８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、バックアップ可能な時間を長くするほど、ＥＤＬＣ等の蓄電部は必要な静電容量が大きくなるため、ＥＤＬＣ本体が大きくなってしまう。蓄電部は電源システム内部の電子装置に含まれるプリント回路板に実装されるが、蓄電部本体が大きくなってしまうとプリント基板が大きくなってしまうだけでなく、電子装置本体自体も大きくなってしまう。
【０００４】
また、長時間のバックアップが必要となる場合とは、電源システムが製造され、日時を設定されてから出荷するまでの数週間がほとんである。出荷後の通常の稼働時では、電源システム本体の保守等による一時的に電源を切る場合等の数分から数日程度のバックアップ時間で十分である。
本発明は、上記のような事情を踏まえ、電源システムの製造から出荷までの数週間程度の長期のバックアップを可能とするだけでなく、出荷後に必要なバックアップ時間に適した構成とすることで、プリント回路板を大きくする必要のない電子装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は以下の技術的特徴を有する。
【０００６】
本発明のバックアップ電源は、電源または蓄電素子からの電力供給によって作動する負荷回路と、前記蓄電素子が実装されたプリント回路板を備えるバックアップ電源において、前記プリント回路板は、前記負荷回路に電力を供給するための外付け蓄電部を接続可能なように接続端子が設けられていることを特徴とする電子装置である。
【発明の効果】
【０００７】
上記のような構成とすることで、電源システムに内蔵されるプリント回路板を小型化することができ、電源システム自体も小型化が可能となる。
さらに外付けの蓄電素子は、電源システムの出荷時は取り外すことができるように構成することで、プリント回路板に実装する蓄電素子を必要最小限の大きさにできるため、プリント回路板を小型化することができる。
【０００８】
さらに、プリント回路板に実装される蓄電素子を複数個の静電容量の小さな蓄電素子とし、並列に接続させる構成とすることで、プリント回路板の空きスペースに分散して蓄電部を設けることができるためプリント回路板への実装の自由度が高まる。
上記を踏まえ、出荷後の稼働時におけるバックアップに最適な構成とでき、さらに製造から出荷までの長時間のバックアップが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態による電子装置の構成を示した概略図である。
【図２】本発明の実施形態による電子装置の実装形態を示した概略図である。
【図３】本発明の実施形態による電子装置の実装形態を示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１１】
図１〜図３を参照して、実施形態に係る電源システム１００について説明する。
図１は本発明の実施形態による電源システム１００に含まれる電子機器１０１の回路構成を示した図である。
【００１２】
電子装置１０１は、ダイオード１、充電抵抗２、外付け蓄電部３、蓄電部４、負荷回路５と、これら部品が実装されるプリント回路板６（図示せず）を含む。
電子装置１０１は、外部から主電源Ｖｃｃが、電源回路を介して負荷回路５に接続されている。電源回路と負荷回路５との間には、ダイオード１、充電抵抗２、蓄電部４が接続されている。加えて、外付け蓄電部３は、高電位端子側が充電抵抗２を介して、蓄電部４に並列に接続されている。
【００１３】
主電源Ｖｃｃは負荷回路５、後述するプリント回路板６に実装される蓄電部４とプリント回路板に実装されない外付け蓄電部３に電源回路を介して電力を供給するように接続されている。
電源回路は、降圧回路を含み、主電源Ｖｃｃからの電圧を降圧してシステム電源（例えば３．３Ｖ）を負荷回路等に供給する。
負荷回路５は、ＲＴＣ５ａ、メモリ５ｂ、制御部５ｃを含む。負荷回路５は、後述するプリント回路板１０１に実装される。
ＲＴＣ５ａは低消費電流の時計カウント回路を適用でき、発振回路を含んだ時計ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）等から構成され、現在の時刻を計測するための回路である。
【００１４】
メモリ５ｂは、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などの不揮発メモリを含む。
制御部５ｃは、マイクロコンピュータ等を適用でき、図示しない表示器に時計表示させる。
蓄電部４は、主電源Ｖｃｃから電力を供給、充電されるように接続されている。例えば電気二重層キャパシタを含む。負荷回路５に電力を供給できるように接続されており、後述するプリント回路板６に実装される。例えば、はんだ材等の接合材を用いて実装される。      
【００１５】
また、出荷後におけるバックアップ時間が短い期間を想定して静電容量が選択される。製造から出荷までに保管される最大の時間を想定し、必要な静電容量を算出、外付け蓄電部３の静電容量を減算した静電容量を選択する。
【００１６】
外付け蓄電部３は、主電源Ｖｃｃから電力を供給、充電されるように接続されている。例えば電気二重層キャパシタを含む。蓄電部４と異なり、後述するプリント回路板６に実装されず、プリント回路板６に設けられた接続端子３ａ、３ｂに外付け蓄電部３の両端が接続され、着脱可能なように接続されている。このような構成にすることでプリント回路板６の小型化とバックアップ時間を長時間化を実現することが可能となる。
主電源Ｖｃｃが通電状態とき、電源回路は主電源Ｖｃｃから供給される電圧を降圧し、電力を負荷回路５に供給する。
【００１７】
主電源Ｖｃｃが通電状態であるとき、電源回路は主電源Ｖｃｃから供給される電圧を降圧し、蓄電部４、外付け蓄電部３の両方が充電される。
負荷回路５に供給された電力は、ＲＴＣ５ａ、メモリ５ｂ、制御部５ｃに供給される。ＲＴＣ５ａは計時動作をし、制御部５ｃは、ＲＴＣ５ａから取得した時計データに基づいて図示しない表示装置に現在時刻を表示する。メモリ５ｂはＲＴＣ５ａから取得した時計データを記憶する。
【００１８】
外部からの電源供給を停止、すなわち主電源Ｖｃｃが非通電状態となると、充電された蓄電部３、外付け蓄電部４から電力が供給されているバックアップ状態となる。これにより、ＲＴＣ５ａの計時動作が継続される。
また、メモリ５ｂはバックアップされることで、データを不揮発に記憶する。
図２及び図３は本発明の実施形態による電子装置の実装形態を示した図である。
プリント回路板６は通常のガラスエポキシ樹脂系の基板で構成されてよい。プリント回路板６は、負荷回路５、蓄電部４を含む複数の電子部品が実装されている。
また、プリント回路板６には外付け蓄電部３を接続するための接続端子３ａ、３ｂが設けられており、接続端子３ａ、３ｂに外付け蓄電部３の電極が接続されている。接続端子３ａ、３ｂは、例えばコネクタやピンヘッダ、ワニ口クリップ等の着脱可能な端子であってよい。
【００１９】
電源システムの出荷時は取り外すことができるため、プリント回路板に実装する蓄電部を必要最小限の容量を持つ蓄電部にすることができ、プリント回路板への実装面積を小さくすることができる。
【００２０】
また、図３に示すように、蓄電部４を蓄電部４よりも小さな静電容量の蓄電部４ａ、４ｂ、４ｃを複数並列接続することで構成することもできる
これにより静電容量の小さな蓄電部を複数個並列にプリント回路板の空きスペースに分散して設けることができ、実装面積を効率的に使用できる
本実施形態では、３つの蓄電部４ａ、４ｂ、４ｃとしたが、２以上の蓄電部で構成してもよい。
【００２１】
上記から、電源システム１００を製造する際に、プリント回路板６に蓄電部４を実装すると同時に、外付け蓄電部３をプリント回路板６に外付け可能となる。
また、電源システム１００が通常運用中に数週間に及ぶ長期間の電源オフ状態が発生することが予めわかっている場合には、出荷後に取り外した外付け蓄電部３を再び取り付けることで、バックアップ可能となる。
なお、電源システム１００の筐体内に、電子装置１０１が収納されており、外付け蓄電部３は接続端子３ａ、３ｂに接続されたまま、筐体内の収納部に収納される。電源システム１００の出荷時は、外付け蓄電部３は接続端子３ａ、３ｂから外され、筐体内の収納部に収納される。
以上、本発明を実施形態に沿って説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、変更または改良を加えることが可能であることは当業者には明らかである。
【符号の説明】
【００２２】
１  ダイオード
２  充電抵抗
３、外付け蓄電部
３ａ、３ｂ    接続端子
４  蓄電部
４ａ、４ｂ、４ｃ  蓄電部
５、負荷回路
５ａ、ＲＴＣ
５ｂ、メモリ
５ｃ  制御部
６、プリント回路板
【図１】
2019161803.tif 000003
【図２】
2019161803.tif 000004
【図３】
2019161803.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成31年4月16日(2019.4.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気二重層キャパシタを用いた電源バックアップ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの電子装置を含む電源システムで、システムの主電源とは別に二次電池等のバックアップ電源が備えられている。バックアップ電源は、例えば電子装置に含まれるリアルタイムクロックデバイス（ＲＴＣ（Ｒｅａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｃｌｏｃｋ）デバイス）等の時計機能を有するデバイスに電力供給を継続するための電源である。
【０００３】
従来では、バックアップ電源として二次電池の採用が多かったが、近年では特に容量の大きな電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｄｏｕｂｌｅ−Ｌａｙｅｒ  Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）を採用することでより長時間のバックアップが可能となる。また、ＥＤＬＣは、リチウムイオン電池等の二次電池と比較して、急激な電流変化に追従できるため瞬時停電発生時等の際にもバックアップすることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−４７８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、バックアップ可能な時間を長くするほど、ＥＤＬＣ等の蓄電部は必要な静電容量が大きくなるため、ＥＤＬＣ本体が大きくなってしまう。蓄電部は電源システム内部の電子装置に含まれるプリント回路板に実装されるが、蓄電部本体が大きくなってしまうとプリント基板が大きくなってしまうだけでなく、電子装置本体自体も大きくなってしまう。
【０００６】
また、長時間のバックアップが必要となる場合とは、電源システムが製造され、日時を設定されてから出荷するまでの数週間がほとんである。出荷後の通常の稼働時では、電源システム本体の保守等による一時的に電源を切る場合等の数分から数日程度のバックアップ時間で十分である。
【０００７】
本発明は、上記のような事情を踏まえ、電源システムの製造から出荷までの数週間程度の長期のバックアップを可能とするだけでなく、出荷後に必要なバックアップ時間に適した構成とすることで、プリント回路板を大きくする必要のない電子装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は以下の技術的特徴を有する。
【０００９】
本発明のバックアップ電源は、電源または蓄電素子からの電力供給によって作動する負荷回路と、前記蓄電素子が実装されたプリント回路板を備えるバックアップ電源において、前記プリント回路板は、前記負荷回路に電力を供給するための外付け蓄電部を接続可能なように接続端子が設けられていることを特徴とする電子装置である。
【発明の効果】
【００１０】
上記のような構成とすることで、電源システムに内蔵されるプリント回路板を小型化することができ、電源システム自体も小型化が可能となる。
【００１１】
さらに外付けの蓄電素子は、電源システムの出荷時は取り外すことができるように構成することで、プリント回路板に実装する蓄電素子を必要最小限の大きさにできるため、プリント回路板を小型化することができる。
【００１２】
さらに、プリント回路板に実装される蓄電素子を複数個の静電容量の小さな蓄電素子とし、並列に接続させる構成とすることで、プリント回路板の空きスペースに分散して蓄電部を設けることができるためプリント回路板への実装の自由度が高まる。
【００１３】
上記を踏まえ、出荷後の稼働時におけるバックアップに最適な構成とでき、さらに製造から出荷までの長時間のバックアップが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態による電子装置の構成を示した概略図である。
【図２】本発明の実施形態による電子装置の実装形態を示した概略図である。
【図３】本発明の実施形態による電子装置の実装形態を示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１６】
図１〜図３を参照して、実施形態に係る電源システム１００について説明する。図１は本発明の実施形態による電源システム１００に含まれる電子機器１０１の回路構成を示した図である。
【００１７】
電子装置１０１は、ダイオード１、充電抵抗２、外付け蓄電部３、蓄電部４、負荷回路５と、これら部品が実装されるプリント回路板６（図示せず）を含む。
【００１８】
電子装置１０１は、外部から主電源Ｖｃｃが、電源回路を介して負荷回路５に接続されている。電源回路と負荷回路５との間には、ダイオード１、充電抵抗２、蓄電部４が接続されている。加えて、外付け蓄電部３は、高電位端子側が充電抵抗２を介して、蓄電部４に並列に接続されている。
【００１９】
主電源Ｖｃｃは負荷回路５、後述するプリント回路板６に実装される蓄電部４とプリント回路板に実装されない外付け蓄電部３に電源回路を介して電力を供給するように接続されている。
【００２０】
電源回路は、降圧回路を含み、主電源Ｖｃｃからの電圧を降圧してシステム電源（例えば３．３Ｖ）を負荷回路等に供給する。
【００２１】
負荷回路５は、ＲＴＣ５ａ、メモリ５ｂ、制御部５ｃを含む。負荷回路５は、後述するプリント回路板１０１に実装される。
【００２２】
ＲＴＣ５ａは低消費電流の時計カウント回路を適用でき、発振回路を含んだ時計ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）等から構成され、現在の時刻を計測するための回路である。
【００２３】
メモリ５ｂは、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などの不揮発メモリを含む。
【００２４】
制御部５ｃは、マイクロコンピュータ等を適用でき、図示しない表示器に時計表示させる。
【００２５】
蓄電部４は、主電源Ｖｃｃから電力を供給、充電されるように接続されている。例えば電気二重層キャパシタを含む。負荷回路５に電力を供給できるように接続されており、後述するプリント回路板６に実装される。例えば、はんだ材等の接合材を用いて実装される。      
【００２６】
また、出荷後におけるバックアップ時間が短い期間を想定して静電容量が選択される。製造から出荷までに保管される最大の時間を想定し、必要な静電容量を算出、外付け蓄電部３の静電容量を減算した静電容量を選択する。
【００２７】
外付け蓄電部３は、主電源Ｖｃｃから電力を供給、充電されるように接続されている。例えば電気二重層キャパシタを含む。蓄電部４と異なり、後述するプリント回路板６に実装されず、プリント回路板６に設けられた接続端子３ａ、３ｂに外付け蓄電部３の両端が接続され、着脱可能なように接続されている。このような構成にすることでプリント回路板６の小型化とバックアップ時間を長時間化を実現することが可能となる。主電源Ｖｃｃが通電状態とき、電源回路は主電源Ｖｃｃから供給される電圧を降圧し、電力を負荷回路５に供給する。
【００２８】
主電源Ｖｃｃが通電状態であるとき、電源回路は主電源Ｖｃｃから供給される電圧を降圧し、蓄電部４、外付け蓄電部３の両方が充電される。負荷回路５に供給された電力は、ＲＴＣ５ａ、メモリ５ｂ、制御部５ｃに供給される。ＲＴＣ５ａは計時動作をし、制御部５ｃは、ＲＴＣ５ａから取得した時計データに基づいて図示しない表示装置に現在時刻を表示する。メモリ５ｂはＲＴＣ５ａから取得した時計データを記憶する。
【００２９】
外部からの電源供給を停止、すなわち主電源Ｖｃｃが非通電状態となると、充電された蓄電部３、外付け蓄電部４から電力が供給されているバックアップ状態となる。これにより、ＲＴＣ５ａの計時動作が継続される。また、メモリ５ｂはバックアップされることで、データを不揮発に記憶する。
【００３０】
図２及び図３は本発明の実施形態による電子装置の実装形態を示した図である。
【００３１】
プリント回路板６は通常のガラスエポキシ樹脂系の基板で構成されてよい。プリント回路板６は、負荷回路５、蓄電部４を含む複数の電子部品が実装されている。また、プリント回路板６には外付け蓄電部３を接続するための接続端子３ａ、３ｂが設けられており、接続端子３ａ、３ｂに外付け蓄電部３の電極が接続されている。接続端子３ａ、３ｂは、例えばコネクタやピンヘッダ、ワニ口クリップ等の着脱可能な端子であってよい。
【００３２】
電源システムの出荷時は取り外すことができるため、プリント回路板に実装する蓄電部を必要最小限の容量を持つ蓄電部にすることができ、プリント回路板への実装面積を小さくすることができる。
【００３３】
また、図３に示すように、蓄電部４を蓄電部４よりも小さな静電容量の蓄電部４ａ、４ｂ、４ｃを複数並列接続することで構成することもできる。
【００３４】
これにより静電容量の小さな蓄電部を複数個並列にプリント回路板の空きスペースに分散して設けることができ、実装面積を効率的に使用できる。
【００３５】
本実施形態では、３つの蓄電部４ａ、４ｂ、４ｃとしたが、２以上の蓄電部で構成してもよい。
【００３６】
上記から、電源システム１００を製造する際に、プリント回路板６に蓄電部４を実装すると同時に、外付け蓄電部３をプリント回路板６に外付け可能となる。
【００３７】
また、電源システム１００が通常運用中に数週間に及ぶ長期間の電源オフ状態が発生することが予めわかっている場合には、出荷後に取り外した外付け蓄電部３を再び取り付けることで、バックアップ可能となる。
【００３８】
なお、電源システム１００の筐体内に、電子装置１０１が収納されており、外付け蓄電部３は接続端子３ａ、３ｂに接続されたまま、筐体内の収納部に収納される。電源システム１００の出荷時は、外付け蓄電部３は接続端子３ａ、３ｂから外され、筐体内の収納部に収納される。
以上、本発明を実施形態に沿って説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、変更または改良を加えることが可能であることは当業者には明らかである。
【符号の説明】
【００３９】
１  ダイオード
２  充電抵抗
３、外付け蓄電部
３ａ、３ｂ    接続端子
４  蓄電部
４ａ、４ｂ、４ｃ  蓄電部
５、負荷回路
５ａ、ＲＴＣ
５ｂ、メモリ
５ｃ  制御部
６、プリント回路板