(57)【要約】【課題】充電用の電源が切り換わる際に安全かつ安定した充電動作を可能にする充電装置を提供すること。【解決手段】電流制限機能を有する第１の電源１１１と、第１の電源１１１より電流制限機能が低い第２の電源１１２と、第１の電源１１１によりバッテリ１０１を充電する第１の充電回路１２０と、第２の電源１１２によりバッテリ１０１を充電する第２の充電回路１３０と、第１の電源の電圧と前記第２の電源の電圧を検出し、その検出結果に基づいて前記第２の充電回路の充電動作を制御する電源選択回路１４０とを備え、電流制限機能を備える第１の電源１１１の出力電圧に応じて第１の充電回路１２０又は第２の充電回路１３０のいずれかを選択し、電流制限機能の低い第２の電源１１２からの充電動作の際にはその充電電流を常に制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリと、
電流制限機能を有する第１の電源と、
前記第１の電源より電流制限機能が低い第２の電源と、
前記第１の電源により前記バッテリを充電する第１の充電回路と、
前記第２の電源により前記バッテリを充電する第２の充電回路と、
前記第１の電源の電圧と前記第２の電源の電圧を検出し、その検出結果に基づいて前記第２の充電回路の充電動作を制御する制御回路と
を備えることを特徴とする充電装置。
【請求項２】
前記制御回路は、前記第１の電源の出力電圧が所定値を下回ったときに前記第１の充電回路を停止し、前記第２の充電回路の充電動作を制御することを特徴とする請求項１記載の充電装置。
【請求項３】
前記制御回路は、前記第１の電源の出力電圧に応じて前記第１の充電回路又は前記第２の充電回路のいずれかを選択し、前記第２の電源からの充電動作の際には、該第２の電源からの充電電流を制御することを特徴とする請求項１記載の充電装置。
【請求項４】
外部制御手段を備え、
前記制御回路は、前記外部制御手段とデータを送受信する送受信手段を備えることを特徴とする請求項１記載の充電装置。
【請求項５】
前記制御回路は、前記外部制御手段からのデータ受信結果に基づいて、前記第２の充電回路の充電動作を制御することを特徴とする請求項４記載の充電装置。
【請求項６】
前記第１の電源は、ＡＣアダプタであり、前記第２の電源は、ＵＳＢ電源であることを特徴とする請求項１記載の充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）インターフェースからの電源（以下、ＵＳＢ電源という）を含む複数電源を備えた充電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パーソナルコンピュータと周辺機器を接続するインターフェース規格としてＵＳＢが注目を集めている。ＵＳＢは２本の信号線を用いて、シリアルデータを伝送する方式である。
【０００３】
近年、バッテリを有する携帯機器等の電子機器においては、ＡＣアダプタのような電源の他にＵＳＢ電源からもバッテリを充電する複数電源からの充電装置が用いられている。
【０００４】
このような従来の充電装置として、例えば特許文献１記載の携帯型電子機器が開示されている。
【０００５】
図５は、特許文献１記載の充電装置の構成を示すブロック図である。
【０００６】
図５において、充電装置１０は、バッテリ１１、ＵＳＢ電源１２、ＡＣアダプタのようなチャージ電源１３、及びＵＳＢ充電制御回路１４を備えて構成される。
【０００７】
ＵＳＢ充電制御回路１４は、ＵＳＢ電源１２から供給される電源をもとにバッテリ１１への充電を行う。ここで、一般に、携帯型電子機器が有するバッテリに最適化された外部チャージ電源１３は、短時間で充電できるなど、効率よく充電できることが多い。このため、充電の主たる電源であるチャージ電源１３が接続された場合には、ＵＳＢ電源１２からバッテリ１１への充電は行わず、チャージ電源１３からバッテリ１１への充電を行う。
【０００８】
以上のように、ＡＣアダプタのような外部チャージ電源１３とＵＳＢ電源１２の複数電源からバッテリ１１を充電できる構成とすることで、電子機器の利便性を向上している。
【特許文献１】特開２００１−２０２１６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、このような従来の充電装置にあっては、充電用の電源として電流制限機能を備えたチャージ電源と、チャージ電源に対して電流制限機能が低いＵＳＢ電源とが接続された状態で、充電に用いている側のチャージ電源が外れ、ＵＳＢ電源に切り換わった場合、過大電流が流れてしまい、ＵＳＢ電源の損傷や性能劣化につながるといった問題があった。
【００１０】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、充電用の電源が切り換わる際に安全かつ安定した充電動作を可能にする充電装置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】
【００１１】
本発明の充電装置は、バッテリと、電流制限機能を有する第１の電源と、前記第１の電源より電流制限機能が低い第２の電源と、前記第１の電源により前記バッテリを充電する第１の充電回路と、前記第２の電源により前記バッテリを充電する第２の充電回路と、前記第１の電源の電圧と前記第２の電源の電圧を検出し、その検出結果に基づいて前記第２の充電回路の充電動作を制御する制御回路とを備える構成を採る。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、充電用の電源が切り換わる際に安全かつ安定した充電の制御ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る充電装置の構成を示す回路図である。本実施の形態は、ＵＳＢ電源を含む複数電源を備えた充電装置に適用した例である。
【００１５】
図１において、充電装置１００は、バッテリ１０１と、電流制限機能を有する第１の電源１１１と、第１の電源１１１より電流制限機能が低い第２の電源１１２と、第１の電源１１１によりバッテリ１０１を充電する第１の充電回路１２０と、第２の電源１１２によりバッテリ１０１を充電する第２の充電回路１３０と、第１の電源の電圧と前記第２の電源の電圧を検出し、その検出結果に基づいて前記第２の充電回路の充電動作を制御する電源選択回路１４０とを備えて構成される。
【００１６】
バッテリ１０１は、本充電装置１００における充電の対象となる二次電池である。第１の電源１１１は、ＡＣアダプタのような外部チャージ電源であり、所定値以上の電流を供給すると供給電圧が低下する電流制限機能を備える。第２の電源１１２は、ＵＳＢ電源のような電源であり、第１の電源１１１に対して電流制限機能が低いものである。
【００１７】
第１の充電回路１２０は、トランジスタからなる充電制御用のスイッチ素子１２１と逆流防止用のスイッチ素子１２２とを備え、第１の電源１１１によりバッテリ１０１を充電する。第２の充電回路１３０は、ＰＭＯＳトランジスタからなる充電制御用の制御素子１３１、ＰＭＯＳトランジスタからなる逆流防止用のスイッチ素子１３２、電流検出用の検出抵抗１３３及び第２の電源１１２からの充電電流を検出する検出回路１３４を備え、第２の電源１１２によりバッテリ１０１を充電する。
【００１８】
電源選択回路１４０は、第１の電源１１１の出力電圧を基準電圧発生回路１４１の出力電圧と比較する比較器１４２と、第２の電源１１２の出力電圧を基準電圧発生回路１４１の出力電圧と比較する比較器１４３と、比較器１４２と比較器１４３の出力結果、及び検出回路１３４の出力結果に基づき、第２の充電回路１３０を制御する制御回路１４４とを備える。制御回路１４４は、第１の電源１１１の出力電圧が所定値を下回ったときに第１の充電回路１２０を停止し、第２の充電回路１３０の動作を制御する。
【００１９】
図２は、上記電源選択回路１４０の制御回路１４４の構成を示す回路図である。
【００２０】
図２において、制御回路１４４は、充電制御回路１５１、ＯＲ回路１５２、インバータ１５３、及びスイッチ素子１５４を備えて構成される。
【００２１】
充電制御回路１５１は、検出回路１３４の出力する検出電圧Ｖ１３４が基準電圧Ｖｒ１と等しくなるように制御素子１３１を駆動する信号Ｖ１３１を調整することにより、充電電流を所定の値に制御する。
【００２２】
インバータ１５３は、比較器１４２の出力Ｖ１４２を論理反転する。ＯＲ回路１５２は、比較器１４２の出力Ｖ１４２の反転信号と比較器１４３の出力Ｖ１４３との論理和をとり、第２の充電回路１３０のスイッチ素子１３２を駆動する信号Ｖ１３２として出力される。スイッチ素子１５４は、第２の電源１１２の出力と制御回路１４４の出力の間に接続され、信号Ｖ１３２のハイレベル入力でオン状態、ローレベル入力でオフ状態とする。
【００２３】
以下、上述のように構成された充電装置１００の動作について説明する。
【００２４】
〔電源選択回路１４０の制御回路１４４の基本動作〕
図３は、充電装置１００の動作波形図である。
【００２５】
制御回路１４４の充電制御回路１５１は、検出回路１３４の出力する検出電圧Ｖ１３４が基準電圧Ｖｒ１と等しくなるように制御素子１３１を駆動する信号Ｖ１３１を調整することにより、充電電流を所定の値に制御する。比較器１４２の出力Ｖ１４２は、インバータ１５３によって論理反転され、比較器１４３の出力Ｖ１４３とともにＯＲ回路１５２に入力される。ＯＲ回路１５２の出力は、第２の充電回路１３０のスイッチ素子１３２を駆動する信号Ｖ１３２として出力される。スイッチ素子１５４は、第２の電源１１２の出力と制御回路１４４の出力の間に接続され、信号Ｖ１３２のハイレベル入力でオン状態、ローレベル入力でオフ状態とする。
【００２６】
〔電源選択回路１４０の制御回路１４４の動作〕
まず、図３の動作波形図における時刻Ｔ１に至るまでの期間において、第１の電源１１１の出力電圧が基準電圧発生回路１４１の出力電圧よりも高いとき、比較器１４２の出力Ｖ１４２はローレベルとなり、第１の充電回路１２０におけるスイッチ素子１２１及びスイッチ素子１２２はオン状態となる。また同時に、第２の電源１１２の出力電圧が基準電圧発生回路１４１の出力よりも高いとき、比較器１４３の出力Ｖ１４３はローレベルとなり、比較器１４２の出力Ｖ１４２との論理結果から信号Ｖ１３２はハイレベルとなってスイッチ素子１３２がオフ状態となり、第２の充電回路１３０はオフ状態となる。また、信号Ｖ１３２のハイレベルによりスイッチ素子１５４はオン状態なので、信号Ｖ１３１には第２の電源１１２の出力電圧にプルアップされるので、制御素子１３１もオフ状態となる。
【００２７】
次に、図３の動作波形図における時間Ｔ１において、第１の電源１１１の出力が低下し、比較器１４２の出力Ｖ１４２がハイレベルとなった場合、スイッチ素子１２１及びスイッチ素子１２２はオフ状態となり、第１の充電回路１２０は停止する。一方、ＯＲ回路１５２の出力信号Ｖ１３２は、ローレベルとなるので、第２の充電回路１３０におけるスイッチ素子１３１はオン状態となる。さらに、スイッチ素子１５４はオフし、制御回路１４４は信号Ｖ１３１によって制御素子１３１を制御し、充電電流を所定の値に制御する。
【００２８】
以上のように、本実施の形態によれば、充電装置１００は、電流制限機能を有する第１の電源１１１と、第１の電源１１１より電流制限機能が低い第２の電源１１２と、第１の電源１１１によりバッテリ１０１を充電する第１の充電回路１２０と、第２の電源１１２によりバッテリ１０１を充電する第２の充電回路１３０と、第１の電源の電圧と前記第２の電源の電圧を検出し、その検出結果に基づいて前記第２の充電回路の充電動作を制御する電源選択回路１４０とを備え、電流制限機能を備える第１の電源１１１の出力電圧に応じて第１の充電回路１２０又は第２の充電回路１３０のいずれかを選択し、電流制限機能の低い第２の電源１１２からの充電動作の際にはその充電電流を常に制御する構成としたので、過大電流の供給を防止することができ、安全かつ安定した充電制御を実現することができる。
【００２９】
（実施の形態２）
実施の形態１は、制御回路内部に備えた論理回路による充電の制御方法について説明した。実施の形態２では、制御回路外部に備えた外部制御手段による充電の制御方法について説明する。
【００３０】
図４は、本発明の実施の形態２に係る充電装置の電源選択回路の制御回路の構成を示す回路図である。本実施の形態の説明に当たり、図２と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。充電装置の電源選択回路の制御回路以外の構成は、図１と同様であり、本制御回路は図１の制御回路１４４に置き換えて使用される。
【００３１】
図４において、充電装置の電源選択回路の制御回路２４４は、充電制御回路１５１、外部制御手段２６０との間で信号を送受信する送受信部２５０、及びスイッチ素子１５４を備えて構成される。
【００３２】
送受信部２５０は、シリアル・パラレルインターフェースのような送受信手段を備える送受信部であり、比較器１４２の出力Ｖ１４２と比較器１４３の出力Ｖ１４３に基づき、制御回路１４４の外部へ信号を送信する。さらに、送受信部２５０は、外部制御手段２６０からの入力信号を受信し、その受信結果に基づいて逆流防止用のスイッチ素子１３２及びスイッチ素子１５４を駆動する。
【００３３】
外部制御手段２６０は、マイクロプロセッサのような記憶手段を備える外部制御手段であり、送受信部２５０から送信される信号に基づいて、記憶手段に対応付けられた信号を送受信部２５０へ送信する。さらに、外部制御手段２６０は、本充電装置だけでなく、携帯機器に含まれるその他装置の状態との対応付けによっても、充電の制御が可能である。
【００３４】
このように、本実施の形態によれば、実施の形態１と同様に、電流制限機能の低い第２の電源からの充電動作の際には、その充電電流を制御することによって、過大電流の供給を防止することができ、安全かつ安定した充電の制御ができる。さらに、外部制御手段２６０による制御のため、より利便性の高い充電の制御が可能になる。
【００３５】
以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。例えば、上記各実施の形態では、逆流防止用のスイッチ素子１２２及びスイッチ素子１３２にＰＭＯＳトランジスタを用いたが、ダイオードでも適用可能である。
【００３６】
また、上記各実施の形態は、ＵＳＢ機器の充電装置に適用した例であるが、第１の電源より電流制限機能が低い第２の電源を有するものであれば、どのような充電装置であってもよい。
【００３７】
また、上記各実施の形態では充電装置という名称を用いたが、これは説明の便宜上であり、携帯端末装置、ＵＳＢインターフェース、ＵＳＢ機器等であってもよいことは勿論である。
【００３８】
さらに、上記充電装置を構成する各回路部、例えば比較器，ゲート回路等の種類、数及び接続方法などは前述した実施の形態に限られない。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明に係る充電装置は、供給電流制限機能が低い電源を含む複数電源から搭載バッテリを充電する電子機器に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る充電装置の構成を示す回路図
【図２】上記実施の形態１に係る充電装置の電源選択回路の制御回路の構成を示す回路図
【図３】上記実施の形態１に係る充電装置の動作波形図
【図４】本発明の実施の形態２に係る充電装置の電源選択回路の制御回路の構成を示す回路図
【図５】従来の充電装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００４１】
１００  充電装置
１０１  バッテリ
１１１  第１の電源
１１２  第２の電源
１２０  第１の充電回路
１２１，１２２，１３２  スイッチ素子
１３０  第２の充電回路
１４０  電源選択回路
１３１  制御素子
１３３  検出抵抗
１３４  検出回路
１４１  基準電圧発生回路
１４２，１４３  比較器
１４４，２４４  制御回路
１５１  充電制御回路
１５２  ＯＲ回路
１５３  インバータ
１５４  スイッチ素子
２５０  送受信部
２６０  外部制御手段
【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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