(57)【要約】【課題】本体装置が動作している状態で外部接続装置を接続した際に流れる電源投入電流を小さくして、本体装置に設けられている保護機能が働いて上記外部接続装置が動作しなくなってしまう問題を解消できるようにする。【解決手段】電力供給線を含む接続コードを装置本体に接続し、上記装置本体から動作用の電力が供給されて動作する外部接続装置に設けられる突入電流抑制回路３０を、上記２３接続コードを上記装置本体１０に接続したときに、上記電力供給線３１，３２に配設されている平滑コンデンサＣ１に流れる電流を抑制するための電流抑制用抵抗器Ｒ１と、上記接続コード２３を上記装置本体１０に接続してから所定の時間が経過した後は上記電流抑制用抵抗器Ｒ１が上記平滑コンデンサＣ１に対して無抵抗となるように短絡させるＦＥＴトランジスタ３３とを設ける。【選択図】        図１
2004180403.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置本体に接続する接続手段を有し、上記接続手段を介して上記装置本体より電源の供給を受けて動作する外部接続装置に設けられる突入電流抑制回路であって、
上記接続手段を介して上記装置本体に接続したときに、電力供給線に配設されている平滑コンデンサに流れる電流を抑制するための突入電流抑制用抵抗器と、上記接続手段を上記装置本体に接続してから所定の時間が経過した後は上記突入電流抑制用抵抗器が上記平滑コンデンサに対して無抵抗となるように短絡させる半導体スイッチング素子とを有することを特徴とする突入電流抑制回路。
【請求項２】
上記半導体スイッチング素子は、上記突入電流抑制用抵抗器と並列に接続されたＦＥＴトランジスタであり、上記接続手段が上記装置本体に接続されてから所定の時間が経過するまでは、上記ＦＥＴトランジスタのゲート電極が動作電圧に到達するのを抑制するためのタイマー回路を有することを特徴とする請求項１に記載の突入電流抑制回路。
【請求項３】
上記タイマー回路は、タイマー用抵抗器とタイマー用コンデンサとの直列回路からなり、上記直列回路の一端が上記電力供給線の一方の供給線に接続され、上記直列回路の他端が上記電力供給線の他方の供給線に接続されていて、上記タイマー用抵抗器とタイマー用コンデンサとの接続点と上記ＦＥＴトランジスタのゲート電極とが接続されていることを特徴とする請求項２に記載の突入電流抑制回路。
【請求項４】
上記接続手段が上記装置本体から離脱された際に、上記タイマー用コンデンサに蓄積された電荷を放電する放電経路が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の突入電流抑制回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は突入電流抑制回路に関し、特に、電力供給線を含む接続手段を装置本体に接続し、上記装置本体から動作用の電力が供給されて動作する外部接続装置に用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子機器においては、本体装置に外部接続装置を接続して、これらを一体的に動作させることが一般に行われている。また、上記本体装置に接続した外部接続装置の動作電源を上記本体装置より供給することも一般に行われている。
【０００３】
例えば、携帯型のノートパソコンにＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ    Ｓｅｒｉａｌ    Ｂｕｓ）を介して外部接続装置を接続すれば、上記外部接続装置の電源が上記携帯型のノートパソコンより供給されるように構成されている場合もある（最大電流はデフォルト：１００ｍＡ設定すると、ＭＡＸ：５００ｍＡ程度となる）。
【０００４】
このような応用に備えて、汎用機器では外部接続装置向けの電源を備えている。また、外部接続装置の動作異常、接続上のミスや故障に備えて、汎用機器においては外部に電力を供給する電源には保護機能が組み込まれていることが多い。
【０００５】
例えば、携帯型のノートパソコンのＵＳＢからは、標準の設定では１００ｍＡの電流が供給されるが、この設定で更におおきな電流を外部接続装置が流そうとすると保護回路が動作して電力供給を停止するようにしている。したがって、外部接続装置が瞬間的にでも極端に大きな電流を消費すると、動作電力を供給している携帯型のノートパソコンの動作に不都合が生じることがあった。
【０００６】
一方、装置本体から動作電力を供給してもらうように構成されている外部接続装置側においては、平均的には小さな動作電流で動作するように構成されているが、瞬間的には大電流を流す回路を内蔵していることが多い。但し、電源ラインに平滑コンデンサを備えることで、上記瞬間的に流れる大電流は上記平滑コンデンサから回路に供給するようにして、外部から供給される動作電流は安定した小さな値にするようにすることが広く行われている。これは、ロジック回路では一般に公知のことである。
【０００７】
図７に具体例を示す。この例は、装置本体７０と外部接続装置７３とを接続ケーブル７５を介して接続している。上記装置本体７０には電源回路７１及び通信インタフェース７２が設けられており、上記外部接続装置７３には内部回路７４が設けられている。
【０００８】
そして、上記電源回路７１と上記内部回路７４とが電位供給線Ｖｄｄ及び基準電位線ＧＮＤを介して接続されている。図７の例では、上記電位供給線ＶｄｄにコイルＬ１が介設されているとともに、電位供給線Ｖｄｄ及び基準電位線ＧＮＤとの間にコンデンサＣ１が接続されている。
【０００９】
また、上記通信インタフェース７２と上記内部回路７４とが通信ケーブルＴｘ及びＲｘを介して接続されている。そして、通信ケーブルＴｘ及びＲｘを介して装置本体７０と外部接続装置７３との送受信が行われるとともに、上記電位供給線Ｖｄｄ及び基準電位線ＧＮＤを介して上記電源回路７１から上記外部接続装置７３に動作電力が供給されるようにしている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記装置本体７０（例えば、携帯型のノートパソコン）のＵＳＢに外部接続装置７３を接続する時に、上記装置本体７０が動作中の場合には、上記外部接続装置７３の電源ラインＶｄｄ及びＧＮＤに接続されている平滑コンデンサＣ１には、充電用の大電流が瞬間的に流れることになる。
【００１１】
上記瞬間的に流れる大電流を上記装置本体７０側で検出すると、上記装置本体７０に設けられている保護機能が動作して、上記外部接続装置７３に対する電力供給を停止してしまう結果、外部接続装置７３が動作しなくなってしまう問題があった。
【００１２】
例えば、携帯型のノートパソコン（外部接続装置７３）の特性として、瞬間的に流れる大電流を検出する特性は、各ノートパソコンメーカーの考え方で大きく違っている。すなわち、安全のために検出能力を上げるようにしているメーカーもあるし、外部接続装置７３を接続する時に発生する投入電流相当が流れる期間は許容するものも市販されている。
【００１３】
このため、汎用のノートパソコンに設けられているＵＳＢに対応するように外部接続装置７３を開発した場合には、各杜の携帯型のノートパソコンに対して個別に組み合わせてその都度評価することが必要であった。
【００１４】
しかし、ＵＳＢが一般化してきたため、全ての機器について評価することは到底できない。また、同一モデルの機器でも仕様変更されることがあるので、動作確認を推奨モデルであるにも関わらず正常な動作をしなくなる問題を完全に無くすことは不可能であった。
【００１５】
本発明は上述の問題点にかんがみ、本体装置が動作している状態で外部接続装置を接続した際に流れる電源投入電流を小さくして、本体装置に設けられている保護機能が働いて上記外部接続装置が動作しなくなってしまう問題を解消できるようにすることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の突入電流抑制回路は、装置本体に接続する接続手段を有し、上記接続手段を介して上記装置本体より電源の供給を受けて動作する外部接続装置に設けられる突入電流抑制回路であって、上記接続手段を介して上記装置本体に接続したときに、電力供給線に配設されている平滑コンデンサに流れる電流を抑制するための突入電流抑制用抵抗器と、上記接続手段を上記装置本体に接続してから所定の時間が経過した後は上記突入電流抑制用抵抗器が上記平滑コンデンサに対して無抵抗となるように短絡させる半導体スイッチング素子とを有することを特徴としている。
また、本発明の他の特徴とするところは、上記半導体スイッチング素子は、上記突入電流抑制用抵抗器と並列に接続されたＦＥＴトランジスタであり、上記接続手段が上記装置本体に接続されてから所定の時間が経過するまでは、上記ＦＥＴトランジスタのゲート電極が動作電圧に到達するのを抑制するためのタイマー回路を有することを特徴としている。
また、本発明のその他の特徴とするところは、上記タイマー回路は、タイマー用抵抗器とタイマー用コンデンサとの直列回路からなり、上記直列回路の一端が上記電力供給線の一方の供給線に接続され、上記直列回路の他端が上記電力供給線の他方の供給線に接続されていて、上記タイマー用抵抗器とタイマー用コンデンサとの接続点と上記ＦＥＴトランジスタのゲート電極とが接続されていることを特徴としている。
また、本発明のその他の特徴とするところは、上記接続手段が上記装置本体から離脱された際に、上記タイマー用コンデンサに蓄積された電荷を放電する放電経路が設けられていることを特徴としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照しながら本発明の突入電流抑制回路の第１の実施の形態について説明する。
図１に示すように、本実施の形態の形態の突入電流抑制回路３０（図２参照）は、携帯型のノートパソコン（装置本体）１０のＵＳＢ端子１１に接続コネクタ２１を接続し、接続コード２３を介して上記携帯型のノートパソコン１０から動作電力を供給されて動作する外部接続装置２０の内部に配設されている。
【００１８】
図２は、上記外部接続装置２０を構成する接続装置本体２２の内部に設けられている本実施の形態の突入電流抑制回路３０の要部構成を示す図である。
図２に示したように、本実施の形態の突入電流抑制回路３０は、基準電位線３１と電位供給線３２との間に配設されていて、携帯型のノートパソコン１０が動作している状態で接続コネクタ２１をＵＳＢ端子１１に差し込んだときに、平滑コンデンサＣ１に流れる突入電流を抑制する。
【００１９】
本実施の形態においては、電位供給線３２がプラス電位Ｖｄｄ側に接続されており、そこにＰチャンネルＦＥＴトランジスタ３３が介設されている。そして、上記ＦＥＴトランジスタ３３と並列に電流抑制用抵抗器Ｒ１が配設されているとともに、上記基準電位線３１と電位供給線３２との間にタイマー用コンデンサＣ２とタイマー用抵抗器Ｒ２との直列回路が配設されている。
【００２０】
また、上記タイマー用コンデンサＣ２とタイマー用抵抗器Ｒ２との接続点と上記ＦＥＴトランジスタ３３のゲート電極Ｇとが接続されており、上記接続点の電圧がゲート電圧ＶＧとして上記ゲート電極Ｇに与えられる。
【００２１】
上述のような構成により、携帯型のノートパソコン１０が動作している状態で接続コネクタ２１をＵＳＢ端子１１に差し込むと、携帯型のノートパソコン１０から供給される電流ＩＰは、電流抑制用抵抗器Ｒ１を通して平滑コンデンサＣ１を充電する。これにより、図３（ａ）において符号Ａに示すように、上記電流ＩＰは平滑コンデンサＣ１の充電に応じて徐々に減少していく。
【００２２】
また、上記電流ＩＰはタイマー用コンデンサＣ２及びタイマー用抵抗器Ｒ２の回路にも流れるので、図３（ｂ）に示すように、「Ｃ２×Ｒ２」の時定数に応じてゲート電極Ｇに印加されるゲート電圧ＶＧが下降していく。この状態を、図３（ｂ）において符号Ｄで示している。
【００２３】
そして、所定の時間が経過すると、図３（ｄ）に示すように、ＦＥＴトランジスタ３３オンする。これにより、上記ＦＥＴトランジスタ３３のソース電極Ｓとドレイン電極Ｄとの間が導通して、上記ソース電極Ｓ〜ドレイン電極Ｄを通して電流ＩＰが流れるようになる。このタイミングを図３（ａ）において符号Ｂで示している。これにより、定常状態においては図３（ｃ）に示すように、内部回路２４には規定の出力電圧ＶＯＵＴが出力される。
【００２４】
そして、図３（ｄ）に示したように、接続コネクタ２１がＵＳＢ端子１１から抜かれて接続が解除されると、タイマー用コンデンサＣ２に蓄積されている電荷が放電されることにより、符号Ｅで示したようにゲート電圧ＶＧは瞬間的にマイナスになる。このように、タイマー用コンデンサＣ２に蓄積された電荷が放電されることにより、次回に接続コネクタ２１がＵＳＢ端子１１に接続されたときにはＦＥＴトランジスタ３３はオフとなっているので、ＦＥＴトランジスタ３３のソース電極Ｓ〜ドレイン電極Ｄを通して電流ＩＰが流れて平滑コンデンサＣ１が急速に充電される不都合は生じない。
【００２５】
また、接続コネクタ２１をＵＳＢ端子１１から抜いた直後で、ＦＥＴトランジスタ３３がオンしている状態において、上記接続コネクタ２１を上記ＵＳＢ端子１１に再接続した場合には、上記平滑コンデンサＣ１は未だ十分に充電されているので、この場合も突入電流は流れない。
【００２６】
なお、上述した実施の形態においては、接続コード２３を有する例を説明したが、接続コネクタ２１が接続装置本体２２に直接接続されている場合にも本発明を同様に適用することができる。
【００２７】
（第２の実施の形態）
図４は、本発明の突入電流抑制回路の第２の実施の形態を示している。
この第２の実施の形態の突入電流抑制回路４０においては、電位供給線３２を−ＶＳＳ電位に接続するとともに、半導体スイッチング素子としてＮチャンネルＦＥＴトランジスタ４１を使用した例を示している。その他の部分は上述した図２の回路と同じなので、詳細な説明を省略する。
【００２８】
（第３の実施の形態）
次に、図５及び図６を参照しながら本発明の突入電流抑制回路の第２の実施の形態を説明する。
この第３の実施の形態の突入電流抑制回路５０の場合は、平滑コンデンサＣ１と直列に、半導体スイッチング素子としてＦＥＴトランジスタ５１を接続している。そして、上記ＦＥＴトランジスタ５１と並列に電流抑制用抵抗器Ｒ１を接続している。また、上記平滑コンデンサＣ１及びＦＥＴトランジスタ５１と並列にタイマー用コンデンサＣ２とタイマー用抵抗器Ｒ２との直列回路が配設されている。
【００２９】
また、上記タイマー用コンデンサＣ２とタイマー用抵抗器Ｒ２との直列回路の接続点と電位供給線３２との間にダイオードＤが接続されている。上記ダイオードＤは、接続コネクタ２１がＵＳＢ端子１１からが抜かれて接続が解除されたときに、上記タイマー用コンデンサＣ２に蓄積されていた電荷を放電させる経路を構成するものである。
【００３０】
上述のような構成により、接続コネクタ２１がＵＳＢ端子１１に差し込まれると、図（ａ）に示すように、上記電位供給線３２と上記基準電位線３１間にはＶｄｄの電位が印加される。これにより、平滑コンデンサＣ１には図（ｂ）に示すように、充電電流ｉｃが流れる。この充電電流ｉｃは、図６（ｂ）において符号Ｇで示すように、電流抑制用抵抗器Ｒ１と平滑コンデンサＣ１との時定数で零に向かって収束していく。
【００３１】
上記ＦＥＴトランジスタ５１のゲート電圧ＶＧは、図６（ｃ）に示すように、タイマー用抵抗器Ｒ２とタイマー用コンデンサＣ２とにより定まる時定数でＶｄｄの電位に向かって上昇していく。そして、その過程においてＦＥＴトランジスタ５１がオンすることにより、図（ｂ）において符号Ｈで示したように充電電流ｉｃ＝０に収束する。
【００３２】
そして、この例の場合も、接続コネクタ２１がＵＳＢ端子１１から抜かれて接続が解除されると、平滑コンデンサＣ１に蓄積されていた電荷が内部回路２４に流れて放電される。この状態を図６（ｂ）において、符号Ｊで示している。また、タイマー用コンデンサＣ２に蓄積されていた電荷は、タイマー用抵抗器Ｒ２及びダイオードＤを通して放電されるので、再接続が行われても不都合は生じない。
【００３３】
本発明は上述したように構成したので、接続コネクタ２１をＵＳＢ端子１１に接続し、接続装置本体２２で使用する電力を上記携帯型のノートパソコン１０側から供給してもらう場合に、上記携帯型のノートパソコン１０を動作させている状態で上記接続コネクタ２１を接続しても、大きな突入電流が流れるのを確実に防止することができる。
【００３４】
したがって、本実施の形態の突入電流抑制回路を設けることにより、接続装置本体２２の電源ラインに大きな平滑コンデンサＣ１を使えるので、内部回路２４の動作を安定させることができる。また、接続装置本体２２を接続して動作させられる装置本体１０側における過電流抑制機構の規格に多少のばらつきがあっても不都合なく動作させることが可能となり、外部接続可能な機器の選択巾を広げることができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、電源ラインに大きなコンデンサを使えるので、外部接続装置の動作を安定させることができる。これにより、電源ラインに大きなコンデンサを配設することが可能となるので、外部接続装置の動作を安定させることができる。また、外部接続装置を接続して動作させられる装置本体側の機器の選択巾を広げることができる。
また、装置本体から電源の供給を受る外部接続装置を、上記装置本体の動作中に抜き差しすることが可能となり、装置本体に外部接続装置を接続して所定の動作を行う際の使用性を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示し、装置本体としての携帯型のノートパソコンに外部接続装置を接続する様子を示す図である。
【図２】第１の実施の形態を示し、突入電流抑制回路の概略構成を示す回路図である。
【図３】第１の実施の形態の突入電流抑制回路の動作を説明するための動作波形図である。
【図４】第２の実施の形態を示し、突入電流抑制回路の概略構成を示す回路図である。
【図５】第３の実施の形態を示し、突入電流抑制回路の概略構成を示す回路図である。
【図６】第３の実施の形態の突入電流抑制回路の動作を説明するための動作波形図である。
【図７】装置本体から動作用の電力が供給されて動作する外部接続装置の電源回路の従来例を示す図である。
【符号の説明】
１０  携帯型のノートパソコン
１１  ＵＳＢ端子
２０  外部接続装置
２１  接続コネクタ
２２  接続装置本体
２３  接続コード
２４  内部回路
３０  突入電流抑制回路
３１  基準電位線
３２  電位供給線
３３  ＦＥＴトランジスタ
Ｃ１  平滑コンデンサ
Ｒ１  電流抑制用抵抗器
Ｃ２  タイマー用コンデンサ
Ｒ２  タイマー用抵抗器
【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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