(57)【要約】【課題】本発明は，電源装置の内部抵抗を小さくすることができるようにする電圧変換装置の提供を目的とする。【解決手段】直流電圧源から入力される電圧値を所定の電圧値にして出力する電圧変換装置において，出力電圧値を検出する出力検出部と，出力検出部によって検出された出力電圧値に応じて直流電圧源から取り出す電圧を検出するための制御用スイッチ部とを備え，制御用スイッチ部をグランドおよび直流電圧源の負極側に接続するように構成する。この構成に従って，制御用スイッチ部の実現に用いられるトランジスタとして内部抵抗の小さいＮ型トランジスタを用いることが可能になるので，電源装置の内部抵抗を小さくすることができるようになる。【選択図】図２
2005323497.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧源から入力される電圧値を所定の電圧値にして出力する電圧変換装置において，
出力電圧値を検出する出力検出部と，該出力検出部によって検出された出力電圧値に応じて直流電圧源から取り出す電圧を検出するための制御用スイッチ部を備え，
該制御用スイッチ部はグランドおよび前記直流電圧源の負極側に接続されることを特徴とする電圧変換装置。
【請求項２】
前記制御用スイッチ部はＮ型トランジスタであることを特徴とする請求項１記載の電圧変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，ノートパソコン等の小型電子機器に使用する電源装置などに用いられる電圧変換装置に関する。
【０００２】
ノートパソコン等の小型電子機器の電源装置はＤＣ−ＤＣコンバータにより出力電圧を変換して出力電圧を一定とするようにしている。また，内蔵直流電源として使用するＮｉＣｄ電池等の二次電池と充電器を搭載するとともに，商用交流電源を整流して直流電圧を出力するＡＣアダプタを使用できるようにして，ＡＣアダプタを使用して電力を供給する時に二次電池に充電するようにしているものも多い。
【０００３】
本発明は，このような二次電池と充電器を備える電源装置において，電源装置の内部抵抗を小さくして効率良く電力を供給することのできる電源装置の充電制御装置および電圧変換装置に関する。
【背景技術】
【０００４】
図１２は従来の電源装置１を示す。
【０００５】
図１２はＡＣアダプタ等の外部直流電源もしくは内部の二次電池をＤＣ−ＤＣコンバータで電圧に直流電圧を供給する電源装置であり，外部直流電源を使用する場合には，外部直流電源により内蔵二次電池を充電するようにしたものである。
【０００６】
図１２において，
２００は電源装置である。２１０はＤＣコネクタであって，外部直流電源を入力するものである。２１２は充電部であって，外部直流電源の電力により二次電池２１９を充電するものである。２１３は充電制御部であって，充電電流，充電電圧を制御するものである。充電部２１２の出力電流が規定値より低下した時にＴｒ1 をオンとし，規定値より高い時にオフとするようにＴｒ1 を制御することにより充電電流を一定にして，規定値を越えないようにするものである。また，制御部は充電電圧を監視し，規定値を越えた場合にはＴｒ1 をオフとして電圧を引き下げ，規定値より低下した場合にはＴｒ1 をオンとして充電電圧の安定化を図る。
【０００７】
２２０はＤＣ−ＤＣコンバータである。２１９は二次電池であって，外部直流電源を使用しない場合に使用され，ＤＣ−ＤＣコンバータ２２０に電力を供給するものである。Ｄ1 は二次電池から外部直流電源の側に電流が流れないようにするための逆流防止ダイオードである。
【０００８】
Ｄ2 は外部電源から二次電池２１９に直接電流が流れないようにするための逆流防止ダイオードである。
【０００９】
充電部２１２において，２１４は充電電圧発生部であって，Ｔｒ1 の生成するスイッチング電圧を平滑して，ＤＣ−ＤＣコンバータ２２０に供給するものである。２１５は電流検出部であって，充電電流を検出するものである。２１６は電圧検出部であって，充電電圧を検出するものである。Ｌ1 はチョークコイルであって，Ｔｒ1 がオンの期間にエネルギーを貯え，オフの期間に放出して．Ｔｒ1 により生成される断続電流を平滑するものである。Ｔｒ1 は制御トランジスタであって，スイッチング動作をするものであり，Ｐ型ＭＯＳＦＥＴである。Ｃ1 は平滑コンデンサであって，Ｔｒ1 の出力を平滑するものである。
【００１０】
Ｄ3 はフライバックダイオードであって，Ｔｒ1 のオンの期間にＬ1 に蓄積されたエネルギーをＴｒ1 のオフの期間にＬ1 −Ｃ1 −Ｄ3 のフライバック回路に右廻りの電流を流し，二次電池２１９に電力が供給されるようにするものである。
【００１１】
Ｒ0 ，Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 ，Ｒ4 は充電電流検出用の抵抗である。Ｒ1 ，Ｒ2 によりＲ0 の電流流入側の電圧を分圧し，Ｒ3 ，Ｒ4 はＲ0 の電流流出側の電圧を分圧し，それぞれの電圧差からＲ0 の降下電圧を検出し，Ｒ0 に流れる電流を測定するためのものである。
【００１２】
Ｒ5 ，Ｒ6 は分圧抵抗であり，充電部２１２の出力電圧を検出するためのものである。Ｄ4 は定電圧ダイオードであって，充電制御部２１３に定電圧を供給するものである。Ｒ7 はダイオードＤ4 の電流制限抵抗である。Ｄ5 は二次電池２１９から充電部２１２に電流が流れないようにするための逆流防止ダイオードである。
【００１３】
図１２の電源装置１の動作を説明する。
【００１４】
外部直流電源を使用する場合は，ＤＣコネクタ２１０からダイオードＤ1 を介して，ＤＣ−ＤＣコンバータ２２０に電力が供給される。ＤＣ−ＤＣコンバータ２２０は入力される電圧を変換し，負荷に供給する。このとき，逆流ダイオードＤ2 のために，外部電源から二次電池２１９に電流が直接流入することは阻止される。また，外部直流電源から供給される電力により充電制御部２１３が動作する。
【００１５】
充電電流が抵抗Ｒ0 の両端の電圧値により電流検出部２１５で検出され，両端の電圧の分圧値（ＥＲ2 −，ＥＲ2 ＋）が充電制御部２１３に入力される。充電制御部はＥＲ2 −とＥＲ2 ＋を比較する。比較値が規定値より大きければＴｒ1 をオフにし，規定値より小さければオンとして充電電流の安定化を図る。また，充電部２１２は充電電圧の安定化を図る。充電電圧は電圧検出部２１６により検出され，分圧されて充電制御部２１３に入力される（ＥＲ1 −）。充電制御部２１３において，電圧検出部２１６の検出電圧とＤ4 で発生する定電圧（ＥＲ1 ＋）が比較される（電圧比較部は図示を省略されている）。そして，検出電圧が規定値より低い場合には，充電制御部２１３はＴｒ1 をオンとする電圧を発生してＴｒ1 をオンとする。また，検出電圧が規定値より高い場合には，充電制御部２１３はＴｒ1 をオフとする電圧を発生してＴｒ1 をオフとする。Ｔｒ1 がオンの期間に流れる電流はＬ1 に蓄積され，Ｔｒ1 がオフの期間にＬ1 −Ｃ1 −Ｄ3 のフライバック回路に右廻りの電流が流れ，その時発生する電圧が二次電池２１９に印加される。このように，Ｔｒ1 により充電電流，出力電圧を安定化する。
【００１６】
二次電池２１９により外部負荷（図示せず）に電力を供給する場合には，二次電池２１９の電力がＤＣ−ＤＣコンバータ２２０に供給される。そして，ＤＣ−ＤＣコンバータ２２０により規定の出力電圧に変換されて外部負荷に供給される。このとき，逆流防止ダイオードＤ1 により二次電池２１９の電圧が外部直流電源に流出することはない。
【００１７】
図１３は従来の電源装置の１の動作説明図である。
【００１８】
図１３において，ＤＣ−ＩＮはＤＣコネクタ２１０に入力される外部直流電源の入力電圧であり，例えば，１６．０Ｖである。αＶは二次電池２１９の正極側に印加される電圧であって，充電部２１２の出力電圧である。使用される二次電池２１９によって，電圧が異なるものである。
【００１９】
従来の電源装置２は，外部直流電源の負極側と二次電池２１９の負極側を共通電位とし，正極側の電位を制御するようにしていた。そのような制御を行い易くするために制御トランジスタＴｒ1 をＰ型ＭＯＳＦＥＴにより外部直流電源の正極側に設けるようにしていた。
【００２０】
図１４は従来の電源装置２を示す。図１４ (a)は電源回路である。図１４ (b)は図１４ (a)の電源回路の動作説明図である。
【００２１】
図１４において，２００は電源装置である。２０１は直流電源である。２０２は電圧変換部であって，直流電源２０１の電圧を入力して，適正な電圧に変換して負荷２０５に供給するものである。２０３は制御部であって，電圧変換部２０２の出力電圧に応じて，Ｔｒ1 をオンもしくはオフとするゲート電圧を発生し，Ｔｒ1 をスイッチングする制御を行うものである。
【００２２】
２０４は電圧検出部であって，分圧抵抗Ｒ1 とＲ2 により電圧変換部２０２の出力電圧を分圧して検出するものである。Ｔｒ1 は制御トランジスタであって，Ｐ型ＭＯＳＦＥＴである。制御部２０３に制御されてスイッチング動作するものである。Ｌ1 はチョークコイルであって，Ｔｒ1 がオンの期間にエネルギーを蓄積し，オフの期間にＤ1 −Ｌ1 −Ｃ1 のフライバック回路に電流を流すことによりＴｒ1 で生成されるスイッチング電圧を平滑するものである。
【００２３】
Ｃ1 はコンデンサであって，Ｔｒ1 の動作で生成されるスイッチング電圧を平滑するものである。Ｄ1 はフライバックダイオードであって，Ｔｒ1 がオンの時にチョークコイルＬ1 に蓄積されたエネルギーを，Ｔｒ1 がオフの時にＬ1 −Ｃ1 −Ｄ1 のフライバック回路に電流を流すものである。
【００２４】
Ｄ2 は定電圧ダイオードであって，制御部２０３に定電圧（基準電圧）を供給するものである。Ｒ3 は定電圧ダイオードＤ2 の電流制限抵抗である。
【００２５】
図１４ (b)を参照し，図１４ (a)の電源回路の動作を説明する。
【００２６】
直流電源２０１の出力電圧が電圧変換部２０２に入力される。電圧検出部２０４の検出電圧が制御部２０３に入力され，Ｄ2 で発生される基準電圧と比較される。検出電圧が目標値より小さければ制御部２０３はＴｒ1 をオンにする電圧を生成し，Ｔｒ1 のゲートに印加してＴｒ1 をオンとする。電圧検出部２０４の検出電圧が目標値より高ければＴｒ1 をオフとするゲート電圧を発生してＴｒ1 に印加し，Ｔｒ1 をオフとする。
【００２７】
Ｔｒ1 がオンのとき直流電源２０１から供給される電力はＬ1 とＣ1 で平滑されて負荷２０５に供給される。そして，Ｔｒ1 がオフになった時は，Ｔｒ1 がオンの状態でＬ1 に蓄積されたエネルギーによりＬ1 −Ｃ1 −Ｄ1 に右廻りのフライバック電流が流れ，負荷に電力が供給される。
【００２８】
以上の動作で，Ｔｒ1 のオン期間が長くなれば電圧変換部２０２の出力電圧が高くなり，オン期間が短くなれば出力電圧は低くなるので，負荷に供給する電圧を安定化することができる。
【００２９】
図１４ (b)は，図１４ (a)の動作例であり，直流電源の電圧が７．２Ｖであり，負荷電圧が５．０Ｖである。
【００３０】
直流電源２０１の負側と負荷２０５の負側が共通電位とされて，直流電源２０１から７．２Ｖが電圧変換部２０２に入力される。電圧変換部２０２で５．０Ｖに電圧変換されて負荷２０５に供給される。そして，制御部２０３は電源回路の正極側の電位を制御して負荷２０５に供給する。また，正極側の電位を制御し易いように，制御トランジスタＴｒ1 はＰ型ＭＯＳＦＥＴ等のＰ型トランジスタを使用していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３１】
従来の電源装置２００では，外部直流電源から二次電池へ直接に電流が流れないようにするために逆流防止ダイオードＤ2 を必要としていた。ダイオードＤ2 の電圧降下は０．５５〜０．７Ｖ程度あり，二次電池としてＮｉＣｄ電池６本を使用した場合でもその電力損失は７．６％〜１０％に達し，無視できないものである。ＮｉＣｄ電池が２本の場合にはさらに電力損失の割合は大きくなり，電池容量の２３％〜３０％にもなる。
【００３２】
入力電圧をスイッチング制御して出力電圧を制御する場合には，効率は制御トランジスタのオン抵抗が効率に影響する。効率を良くするためには制御トランジスタＴｒ1 のオン抵抗を小さくすることが重要である。
【００３３】
制御トランジスタＴｒ1 をＰ型ＭＯＳＦＥＴで構成した場合には，ソースに正の入力電圧が印加されているので，ゲート電圧を接地電位に印加するだけでＴｒ1 をオンさせることができる。そのため，従来の電源装置のように正極側の電位を制御する場合にはＰ型トランジスタによる制御がし易いので制御トランジスタＴｒ1 にＰ型ＭＯＳＦＥＴを使用していた。
【００３４】
しかし，Ｐ型ＭＯＳＦＥＴはＮ型ＭＯＳＦＥＴに比較してオン抵抗が高い（約２．４倍）。そのため，制御トランジスタＴｒ1 にオン抵抗の低いＮ型ＭＯＳＦＥＴ等のＮ型トランジスタを使用することが望まれる。しかし，Ｎ型ＭＯＳＦＥＴをオンするためには，ソース−ゲート間電圧は正電圧とする必要があり，ドレイン電極に入力電圧が印加されている状態でＮ型ＭＯＳＦＥＴをオンさせるためには入力電圧より高いゲート電圧を印加しなければならない。従来の構成ではソースに直流電源の正電圧を印加するようにしていたので，ゲート電圧をその入力電圧以上に高くすることは不可能である。そのため，従来の構成ではＮ型ＭＯＳＦＥＴにより電圧制御をすることはできなかった。
【００３５】
本発明は，外部直流電源を使用する際に，二次電池への電流流入を防止するための逆流防止ダイオードＤ2 を除去することにより二次電池を効率的に使用できる電圧変換，また二次電池もしくは負荷への電圧供給制御を容易とした充電制御装置および電圧変換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】
【００３６】
制御トランジスタＴｒ1 とチョークコイルＬ1 を装置の接地側に配置し，Ｎ型の制御トランジスタＴｒ1 でも容易に制御できるようにした。
【００３７】
また，制御トランジスタＴｒ1 とチョークコイルＬ1 を装置の接地側に配置して二次電池の負側の電圧制御をするとともに充電時は電源電圧の負極側から切離し，逆流防止ダイオードＤ2 がなくても二次電池に外部電源からの電流が流れ込まないようにした。あるいは，二次電池の充電制御電圧を負電圧として二次電池の負側で電圧制御するようにして逆流防止ダイオードＤ2 がなくても充電できるようにした。
【００３８】
また，充電制御用トランジスタ，または電圧変換用トランジスタを負極側に接続したことで制御用トランジスタをＮ型にすることが可能となるので，制御トランジスタをＮ型トランジスタで構成し，電圧供給が容易となるようにした。
【００３９】
図１は本発明の基本構成(1) を示す。
【００４０】
図１において，１は電源装置である。１１は外部直流電源入力部であって，ＡＣアダプタ等の外部直流電源を接続する端子である。１２はダイオードであって，二次電池１４から外部直流電源入力部１１の側に電流が流れることを防止するものである。１３は直流電圧変換部であって，二次電池１４もしくは外部直流電源から供給される直流電圧を電圧変換して出力するものである。１４は二次電池である。１５は充電部であって，二次電池１４の負極側の電圧を制御し，外部直流電源から供給される電力により，二次電池１４を充電するものである。
【００４１】
１６は充電制御部であって，充電電流（もしくは充電電圧）を検出して充電電流，充電電圧を制御をするものである。１６’は出力検出部であって，充電電流もしくは充電電圧を検出するものである。１７は充電電圧発生部であって，充電電圧を発生するものである。１８は切り替えスイッチ回路であって，二次電池１４を使用する場合にオンとなって，二次電池１４の負側を接地側に接続し，二次電池１４を充電する場合にオフとするものである。
【００４２】
図１の構成の動作を説明する。
【００４３】
(1) 二次電池１４を充電する場合
ＡＣアダプタ（図示せず）が外部直流電源入力部１１に接続されていて，外部直流電源により電力が供給される。
【００４４】
外部直流電源より充電部１５に電力が供給され，充電部１５は動作する。充電制御部１６は切り替えスイッチ回路１８をオフとする。その結果，二次電池１４の負極側は接地側（グランド側）より浮いた状態となる。出力検出部１６’は充電電流（もしくは充電電圧）を検出する。充電制御部１６は充電電流（もしくは充電電圧）に基づいて充電電圧発生部１７の発生する充電電圧の制御をする。
【００４５】
充電電圧発生部１７は外部直流電源の電力を使用して充電電圧を発生する。充電制御部１６は充電電流（もしくは充電電圧）を監視し，充電電流が小さくなると二次電池１４の負側の電位を引き下げて二次電池１４に流れる充電電流を多くなるようにし，充電電流が大きくなると二次電池１４の負側の電位を高くして（＋側に近づける），二次電池１４に充電される電流を小さくする。このようにして，充電部１５は充電電圧発生部１７の発生する電圧を制御することにより二次電池１４の負側の電圧を制御して充電する。
【００４６】
なお，外部直流電源が使用されている状態において，充電がなされていない場合には，二次電池１４の負側は接地側に接続されていないので外部直流電源から二次電池に電流が流れ込むことはない。
【００４７】
(2) 二次電池１４を電圧源として使用する場合
充電部１５は切り替えスイッチ回路１８をオンとする（充電部１５に外部直流電源から電力が供給されなくなるとすぐに切り替えスイッチ回路１８をオンとする，あるいは切り替えスイッチ回路１８をダイオードにより構成し，二次電池１４が使用されていない場合には電池の負極側の電位と接地電位の関係がダイオードを逆方向接続となるようにし，電池が使用される場合には順方向となるようにする等でＡＣアダプタが接続されていなくても切り替えが可能になるようにする）。
【００４８】
二次電池１４の負極側が接地されたことにより二次電池１４の放電回路が形成され，二次電池１４から直流電圧変換部１３に電力が供給される。直流電圧変換部１３は二次電池１４の出力電圧を負荷に印加する直流電圧に変換する。
【００４９】
図２は本発明の基本構成(2) を示す図であり，Ｎ型トランジスタにより電源部の負極側の電圧を制御することにより出力電圧の変更もしくは安定化を図る構成を示す。
【００５０】
１は電源装置である。２は電源部であって，直流電源である。３は制御部であって，制御トランジスタのオン，オフ制御をするものである。４は制御トランジスタであって，Ｎ型トランジスタにより構成されるものである。５は出力検出部であって，出力電圧もしくは出力電流を検出するものである。６は負荷である。
【００５１】
図２の構成において，直流電源２は直流電圧を生成する。出力検出部５は出力電圧もしくは出力電流を検出し制御部３に入力する（以後，出力電圧を検出するものとして説明する）。制御部３は出力電圧が目標値より低い場合には制御トランジスタ４のゲートに正の電圧を印加して制御トランジスタ４をオンとする。出力電圧が目標値より高い場合には，制御トランジスタ４のゲートに接地電圧もしくは負の電圧を印加して制御トランジスタ４をオフとする。
【００５２】
図１の本発明の基本構成(1) において，二次電池の負側の電圧を制御して充電することにより，充電部の制御トランジスタとしてＮ型トランジスタを使用することができ，充電部の内部抵抗を小さくすることができる。また，二次電池から外部直流電源に電流が流れることを防止する逆流防止ダイオード（図１２の逆流防止ダイオードＤ2 ）を使用することなく外部直流電源から二次電池１４に直接電流が流れ込むことがないようにすることができるので，ダイオードによる電圧降下もなく二次電池１４の効率を大幅に向上させることができる。
【００５３】
図２の本発明の基本構成(2) において，制御トランジスタをＮ型ＭＯＳＦＥＴで構成した場合，ソース電極は入力電圧の負側に接続され，ＦＥＴをオンするのに必要な電圧は正の電圧であるから，入力電圧の正電圧をゲートに印加することにより比較的に簡単な構成でＦＥＴをオンさせることができる。また，ゲート電圧に入力電圧の負側の電圧を印加するだけでオフとすることができる。このように，制御トランジスタをＮ型トランジスタにし，電源部の負側の電圧を制御することにより簡単な構成で出力電圧の制御を行うことができる。そのため，電源装置の内部抵抗を小さくすることができる。
【発明の効果】
【００５４】
本発明によれば，制御トランジスタをＮ型トランジスタにしたことにより，電源部の負側の電圧を制御することで簡単な構成で出力電圧を制御でき，電源装置の内部抵抗を小さくすることができる。
【００５５】
また，二次電池の負側の電圧を制御して充電することと，充電時に二次電池の負極側を電源装置の負極側から切り離すようにしたことにより，二次電池から外部直流電源に電流が流れることを防止する逆流防止ダイオードを使用することなく外部直流電源から二次電池に直接電流が流れ込むことがないようにすることができる。そのため，二次電池を使用する時の効率を大幅に向上させることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
以下，実施の形態に従って本発明を詳細に説明する。
【００５７】
図３は本発明の実施例１を示す図である。図３は充電部において負電圧を発生し，二次電池の負極側の電位を制御することにより充電制御するものである。
【００５８】
図３において，２１はＡＣアダプタであって，外部直流電源である。２２はＤＣコネクタであって，ＡＣアダプタを接続する端子である。２３はフィルタである。２４はＤＣ−ＤＣコンバータである（図２の直流電圧変換部に相当する）。２５は二次電池である。２６は充電部であって，ＡＣアダプタから供給される電力を使用して，負電圧を発生し，二次電池１４の負極側の電位を制御し，充電制御するものである。２６’は負電圧発生部である。２７はスイッチ回路であって，ＡＣアダプタ２１から電力が供給されるとき，二次電池の負極側の接地を切り離し，二次電池２５を使用するときに二次電池の負極側を接地するものである。
【００５９】
２８は接点であって，ＡＣアダプタ２１を使用する時は，オフとなって二次電池２５の負電極が直接接地されないようにするものである。ＡＣアダプタ２１が接続されていない時はオンとなって二次電池２５の負極側が接地されるようにするものである。Ｄ1 は逆流防止ダイオードであって，二次電池２５を使用している時に，ＡＣアダプタ２１の側に二次電池２５の電流が流れることを防止するものである。
【００６０】
図３の動作は図４，図５の詳細図により説明される。
【００６１】
図４は本発明の実施例２であって，図３の構成の詳細図である。
【００６２】
図４において，２１はＡＣアダプタである。２２はＤＣコネクタであって，ＡＣアダプタを接続する端子である。２３はフィルタである。２４はＤＣ−ＤＣコンバータである。２５は二次電池である。２６は充電部である。２６’は負電圧発生部である。２７はスイッチ回路である。２８は接点である。Ｄ1 は逆流防止ダイオードである。フィルタ２３において，Ｌ3 はチョークコイル，Ｃ2 はコンデンサ，Ｃ4 はコンデンサである。
【００６３】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２４において，３１は主制御部である。Ｔｒ2 は制御トランジスタである。Ｌ2 はチョークコイルである。Ｄ7 はダイオードである。Ｃ3 はコンデンサである。
【００６４】
充電部２６において，２６’は負電圧発生部である。３０は充電制御部であって，充電制御を行うものである。Ｔｒ1 は制御トランジスタであって，チョークコイルＬ1 の流す電流のオン，オフを行うものである。
【００６５】
Ｌ1 はチョークコイルである。Ｄ4 はフライバックダイオードである。Ｒ1 は抵抗であって，充電電流を検出するためのものである。Ｔｒ3 はスイッチング用トランジスタであって，ＡＣアダプタ２１が使用されている状態において，二次電池２５の電圧が充分高くて充電を必要としない時にオフとなって二次電池２５の負極側と電源線が接続されないようにするものである。Ｃ1 はコンデンサであって，充電部２６で発生する負電圧を平滑するものである。
【００６６】
スイッチ回路２７において，Ｄ6 はダイオードである。Ｔｒ4 はスイッチ用トランジスタであって，二次電池２５を使用するときにオンとなり，さらに，ＡＣアダプタ２１とＤＣ−ＤＣコンバータ２４が接続されている状態において（接点２８が開いている），ＡＣアダプタが商用交流電源のコンセントに接続されていない等の場合にオンとなるものである。そして，ＡＣアダプタ２１が使用されていて二次電池２５を充電する時はＴｒ4 はオフとなる。４０は電池電圧監視部であって，二次電池２５の電圧を監視するものである。
【００６７】
４１は差動増幅器であって，二次電池２５の正極と負極の電圧を入力して比較し，二次電池２５の電圧を検出するためのものである。４２は外部入力電圧検出部であってＡＣアダプタ２１からの電圧入力の有無を判定するものである。４３は比較器であって，ＡＣアダプタ２１の正極側の電圧と基準電圧を比較するものである。ＡＣアダプタ２１の電圧が有る時にＨを出力し，無い時にＬを出力するものである。
【００６８】
４４は比較器であって，ＡＣアダプタ２１の正極側の電圧と基準電圧を比較するものである。ＡＣアダプタ２１の電圧入力が有る時にＬを出力し，無い時にＨを出力するものである。４６はマイクロコンピュータであって，充電制御部３０を制御する制御信号を生成するものである。
【００６９】
図４の構成において，ＤＣ−ＤＣコンバータ２４の動作は従来のものと同じであるので説明は省略する。
【００７０】
マイクロコンピュータ４６は外部入力電圧検出部４２の検出値と電池電圧監視部４０の電池電圧を入力する。電池電圧監視部４０の検出値はマイクロコンピュータ４６のＡ−Ｄ変換入力部（図示せず）に入力される。マイクロコンピュータ４６はＡＣアダプタ２１からの電圧入力があって，かつ電池電圧監視部４０の監視電圧により充電を必要とすると判定した場合には，充電制御部３０に動作を指示する制御信号を出力する。マイクロコンピュータ４６はＡＣアダプタ２１からの電圧入力がない場合には，その旨の信号を充電制御部３０に出力する。
【００７１】
さらに，外部入力電圧検出部４２の比較器４４はＡＣアダプタ２１からの電圧入力がある場合には，Ｌの信号を出力してＴｒ4 をオフとする。また，ＡＣアダプタ２１からの電圧入力がない場合には，Ｈを出力してＴｒ4 をオンとする。従って，ＡＣアダプタ２１がＤＣコンバータに接続されているため接点２８がオフであるが，ＡＣアダプタ２１が商用交流電源のコンセントに差し込まれていない等のため，ＡＣアダプタ２１からの電圧入力がない場合にはスイッチ回路２７がオンとなり，二次電池２５が動作する。
【００７２】
二次電池２５を充電する動作を説明する。
【００７３】
ＡＣアダプタ２１が接続されているので接点２８はオフとなる。また，外部入力電圧検出部４２の比較器４４の出力によりＴｒ4 はオフとなる。
【００７４】
充電制御部３０はＴｒ1 のオン，オフの制御をする。Ｔｒ1 がオンの期間にＬ1 に電流が流れ，Ｌ1 にエネルギーが蓄積される。次にＴｒ1 をオフとする。この時，Ｔｒ3 をオンとする（Ｔｒ3 は一度オンするとソースに負電圧が印加されオンし続ける）。Ｔｒ1 がオフの期間にＬ1 に蓄積されたエネルギーによりＬ1 −Ｃ1 −Ｔｒ3 −Ｄ4 −Ｌ1 の回路に電流が流れ，二次電池２５の負極と負電圧発生部２６’の接続点Ａに負電圧が発生する。その負電圧により二次電池２５の負極側の電位が制御され，二次電池２５に充電電流が流れ，二次電池２５が充電される。充電電流は抵抗Ｒ1 を流れ，その大きさに応じた電圧降下が抵抗Ｒ1 に生じ，充電制御部３０はその大きさに応じてＴｒ1 のオンの期間を調整し，二次電池２５が適正に充電されるようにする。
【００７５】
ＡＣアダプタ２１が使用されている状態において，二次電池２５の電圧が十分高く，二次電池２５に充電を必要としない時は，充電制御部３０はＴｒ3 をオフとする。比較器４４の出力によりＴｒ4 はオフである。そのため二次電池２５の負極側と電源線との接続はなく，二次電池２５の正極側に逆流防止ダイオードがなくてもＡＣアダプタ２１から二次電池２５に直接に電流が流れることはない。
【００７６】
図５は本発明の実施例３である。
【００７７】
図５は充電部２６の二次電池２５の充放電を制御するためのスイッチ回路の構成が図４と異なるのみである。ＡＣアダプタ２１，フィルタ２３，ＤＣ−ＤＣコンバータ２４，スイッチ回路２７の構成および動作は図４と同じであるので説明は省略する。
【００７８】
充電部２６において，２６’は負電圧発生部である。３０は充電制御部である。３１’はインバータである。Ｔｒ1 は制御トランジスタであって，チョークコイルＬ1 に流す電流のオン，オフを行うものである。Ｌ1 はチョークコイルである。
【００７９】
Ｄ4 はフライバックダイオードである。Ｒ1 は抵抗であって，充電電流を検出するものである。Ｒ2 は抵抗である。Ｔｒ3 はスイッチ用トランジスタであって，二次電池２５を充電していない時にオフとなって，二次電池２５の負極側と電源線との接続を断ち，ＡＣアダプタ２１の側から二次電池２５に電流が流れないようにするものである。Ｃ1 はコンデンサであって，充電部２６で発生する負電圧を平滑するものである。
【００８０】
図５の構成におけるＴｒ1 ，Ｔｒ3 ，Ｔｒ4 ，Ｔｒ5 の動作の関係について図６を参照して説明する。
【００８１】
図６は本発明の実施例３の充電器のタイムチャートである。
【００８２】
図６において，
(a)はＴｒ1 の動作を示す。Ｈレベルはオン，Ｌレベルはオフの期間である。
【００８３】
(b)は図５におけるＡ点の電圧変化を示す。Ｔｒ1 がオフの期間に負電圧が発生する状態を表している。
【００８４】
(c)はＴｒ3 の動作を表し，Ａ点の電圧が負になった時にオンとなり，以後オンし続ける（Ｔｒ3 は一度オンするとソース電位が負のままとなりオンし続ける）。
【００８５】
(d)はＴｒ4 の動作を表し，充電制御期間中はオフである。
【００８６】
(e)はＴｒ5 の動作を表し，充電期間中はオンである。
【００８７】
図５において，ＡＣアダプタ２１がＤＣコネクタ２２と接続され，ＡＣアダプタ２１により電力が供給されているとする。そのとき，電池電圧監視部４０の出力により二次電池２５の電圧が低下して充電を必要とすることをマイクロコンピュータ４６が認識すると，充電制御部３０に制御信号を送り，充電制御部３０はＴｒ4 のゲートにＬを出力し，Ｔｒ4 をオフとする（図６ (d)参照）。そして，そのＬの出力はインバータ３１’で反転されてＴｒ5 のゲートに印加される。そのため，Ｔｒ5 はオンとなる（図６ (e)参照）。そして，Ｔｒ5 がオンの時はＴｒ3 のゲート電圧は接地電圧となり，負電圧発生部２６’により発生する負電圧がソースに印加されることによりＴｒ3 はオンとなる。その結果，Ａ点に負電圧が印加され，二次電池２５の負電極の電位が下がり，二次電池２５が充電される。
【００８８】
ＡＣアダプタ２１がＤＣコネクタ２２に接続されているため接点２８はオフであるが，ＡＣアダプタ２１が商用交流電源のコンセントに挿入されていない等で使用されない場合には，充電制御部３０はＴｒ4 をオンとして，電池の負極を接地し，二次電池２５からＤＣ−ＤＣコンバータ２４に電力を供給する。
【００８９】
次に，二次電池２５の充電動作を説明する。
【００９０】
ＡＣアダプタ２１が使用されていないので接点２８はオフとなる。また，充電制御部３０はＴｒ4 をオフとする。
【００９１】
充電制御部３０はＴｒ1 のオンもしくはオフの制御をする。Ｔｒ1 がオンの期間にＬ1 に電流が流れ，Ｌ1 にエネルギーが蓄積される。Ｔｒ5 はオフであり，Ｔｒ3 のゲート電圧は接地電圧である。次にＴｒ1 をオフとする。Ｔｒ1 がオンの期間にＬ1 に蓄積されたエネルギーにより，Ｔｒ1 がオフの期間にＴｒ5 −抵抗Ｒ2 −抵抗Ｒ1 −Ｄ4 の回路に電流が流れ，Ｔｒ3 のソースに負電圧が印加され，Ｔｒ3 はオンとなる。その結果，Ｌ1 −Ｃ1 −Ｔｒ3 −Ｒ1 −Ｄ4 −Ｌ1 の回路に電流が流れ，Ａ点に負電圧が印加され，二次電池２５が充電制御される。充電電流は抵抗Ｒ1 を流れ，その大きさに応じた電圧降下が抵抗Ｒ1 に生じ，充電制御部３０はその大きさに応じてＴｒ1 のオンの期間を調整し，負電圧発生部２６’の発生する負電圧を制御して二次電池２５が適正に充電されるようにする。
【００９２】
なお，上記の説明において，主制御スイッチが入力回路と出力回路の間に直列に接続される場合について説明したが，主制御スイッチ回路が負荷に並列に接続される構成のＤＣ−ＤＣコンバータでもよい。
【００９３】
図７は本発明の実施例４である。
【００９４】
図７はＤＣコネクタ２２の接点２８を使用して二次電池２５の負極側電圧を装置の接地電圧から分離すると同時に，二次電池２５の負極側の電圧を制御することで二次電池２５の充電をする別の装置構成を示す。
【００９５】
図７において，
２１はＡＣアダプタである。２２はＤＣコネクタである。２４はＤＣ−ＤＣコンバータである。２５は二次電池である。２６は充電部である。３０は充電制御部である。Ｔｒ1 は充電部２６の制御トランジスタである。Ｌ1 ，Ｌ2 は電圧変換用のトランスである。Ｄ3 は整流用ダイオードである。Ｃ1 は平滑用コンデンサである。Ｒ0 ，Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 ，Ｒ4 は出力電流を検出するための検出抵抗である。Ｒ5 ，Ｒ6 は出力電圧を検出するための検出抵抗である。
【００９６】
充電制御部３０はＰＷＭ制御方式でＤＣ−ＤＣコンバータ２４を制御するものである。内部の詳細は図示されていないが，三角波発振器，誤差増幅器，ＰＷＭ比較器および制御トランジスタＴｒ1 の駆動回路等で構成される。Ｄ4 は出力電圧を制御するための基準電圧作成用のツェナーダイオードであり，抵抗Ｒ7 と直列に接続されることにより基準電圧を作成する。
【００９７】
ＤＣコネクタ２２にＡＣアダプタ２１が接続されていて，外部より電力が供給されている時，ＤＣ−ＤＣコンバータ２４にはＤ1 を介して外部電源から供給される電力は二次電池２５の正極側に印加される。しかし，二次電池２５の負極側はＤＣコネクタ２２の接点２８およびＤ6 により装置の接地点（外部電源の負極）とは遮断されているため電力が供給されることはない。
【００９８】
外部より電力が供給されているとき，二次電池２５に対して電力が供給され充電が行われるのは充電制御部３０の指示により充電用定電流回路が充電用の電力を作成しているときだけである。充電用定電流回路が動作しているとき外部回路から供給される電力は，制御トランジスタＴｒ1 により交流信号に変換されＬ1 に加えられ，Ｌ2 に伝えられる。Ｌ2 に伝えられた電圧は整流ダイオードＤ3 によって直流電圧に変換され，二次電池２５の正極に印加される。
【００９９】
充電用定電流回路は，Ｄ3 を介して二次電池２５に加えられるが，二次電池２５の負極側はＤＣコネクタ２２の接点２８および，Ｄ6 により装置の接地点と遮断されるため，充電用定電流回路で作成される電力は全て二次電池２５にのみ流れる。また，充電用定電流回路の正極側は装置の正極側電位と接続されてはいるが，負電位側は電池の負電極以外には接続されていないため，装置の正極側電位に影響を与えることがない。そして，二次電池２５の負極側の電圧が変動して二次電池２５の充電がなされる。
【０１００】
充電制御部３０の指示により，充電用定電流回路が停止しているときは，Ｔｒ1 はオフ状態に保たれるため入力電力がＬ2 側に伝播することはない。又，Ｄ3 が二次電池２５に対して逆方向に接続されているため，二次電池２５の電流がＬ2 を介して放電されることはない。
【０１０１】
ＤＣコネクタ２２の挿抜により外部からの電力供給が途絶えたとき，二次電池２５の正極は直接ＤＣ−ＤＣコンバータ２４に接続されており，また，二次電池２５の負極もＤＣコネクタの接点を介して装置の接地点に接続されるために二次電池２５の電圧がそのままＤＣ−ＤＣコンバータ２４に伝えられる。一方，Ｄ1 により二次電池２５からの出力がＤＣ−ＤＣコンバータ２４以外への電力流出を防止する。
【０１０２】
又，ＤＣコネクタにＡＣアダプタ等が接続されているが，ＡＣアダプタにＡＣ電源が供給されていない等の理由によりＡＣアダプタが非動作状態にあるとき，二次電池の負極側がＤＣコネクタの接点を介して直接装置グランドに接続されない状態においては，Ｄ6 が二次電池２５の電圧により順方向にバイアスされ，導通状態となるので，二次電池２５の負極側と装置の接地点が接続される。
【０１０３】
以上のように，図７の構成により，充電部２６の出力側をトランス結合にすれば，充電部２６の出力電圧は装置接地電位と分離することが可能となり，二次電池の負極電圧を制御して，二次電池２５の充電が可能となる。
【０１０４】
図８は本発明の実施例５を示す（本発明の基本構成(2) の実施例）。
【０１０５】
図８において，２００は電源装置である。２０１は直流電源である（図２の直流電源２に相当する）。２０２は電圧変換部であって，出力電圧の制御（出力電圧値の制御，安定化制御）を行うものである。
【０１０６】
２０３は制御部であって，出力電圧の検出値に基づいて，Ｔｒ1 のスイッチング制御するものである。２０４は電圧検出部であって，出力電圧値を検出するものである。２０５は負荷である。Ｔｒ1 は制御トランジスタであって，Ｎ型ＭＯＳＦＥＴである。
【０１０７】
Ｌ1 はチョークコイルであって，直流電源２０１の負側に備えられたものである。Ｃ1 は平滑コンデンサである。Ｄ1 はフライバックダイオードである。
【０１０８】
Ｄ2 は定電圧ダイオードであって，定電圧を発生するものである。Ｒ1 ，Ｒ2 は分圧抵抗であって，出力電圧を分圧するものである。Ｒ3 はダイオードＤ2 の電流制限抵抗である。
【０１０９】
図８ (a)の構成の動作を説明する。
【０１１０】
直流電源２０１の出力電圧により制御部２０３が動作を開始する。電圧検出部２０４の検出電圧が制御部２０３に入力され，定電圧ダイオードＤ2 の生成する電圧と比較する。出力電圧が目標電圧より小さければ制御部２０３はＴｒ1 に正のゲート電圧を印加し，Ｔｒ1 をオンとする。負荷に直流電源２０１から電力が供給されるとともに，Ｌ1 にエネルギーが蓄積される。電圧変換部２０２の出力電圧が目標値より大きければ，制御部２０３はＴｒ1 のゲート電圧を接地電圧もしくは負電圧としてＴｒ1 をオフとする。Ｔｒ1 がオフの時，オン期間にＬ1 に蓄積されたエネルギーにより，Ｌ1 −Ｄ1 −Ｃ1 のフライバック回路に右廻りに電流が流れ，負荷２０５に整流電圧が印加される。
【０１１１】
図８ (b)は図８ (a)の動作説明図である。
【０１１２】
直流電源２０１の電圧が７．２Ｖ，負荷電圧（電圧変換部２０２の出力）電圧が５．０Ｖとする。直流電源の正極側の電位と負荷の正極側の電位は共通なので等しく，負荷２０５の負側の電位を制御して，負荷２０５に印加される電圧が５．０Ｖになるように制御する。
【０１１３】
Ｔｒ1 のソース電極は入力電圧の負側に接続されているので，オンするのに必要な電圧は正の電圧である。従って，制御部２０３は入力電圧の正電圧をゲートに印加することにより簡単にＴｒ1 をオンさせることができる。また，ゲート電圧に入力電圧の負電圧側の電圧を印加することによりオフとすることができる。このように，図８(a) の構成によれば，Ｎ型ＭＯＳＦＥＴにより直流電源２０１の負側の電圧を制御することにより簡単な構成で出力電圧の制御を行うことができる。そのため，電源装置の内部抵抗を大幅に小さくすることができる。
【０１１４】
図９は本発明の実施例６を示す（本発明の基本構成(2) の実施例）。
【０１１５】
図９はＤＣ−ＤＣコンバータにより出力電圧を制御するものであって，外部直流電源と内部の二次電池を切り替えて使用できるものである。そして，内部の二次電池を充電する充電部を備え，外部直流電源を使用する場合には，外部直流電源の電力を利用して内部の二次電池２１９を充電する。そして，逆流防止ダイオード（図１２の従来の技術の逆流防止ダイオードＤ2 ）を使用することなく二次電池２１９に外部直流電源から直接電流が流れこむことのないようにしたものである。
【０１１６】
図９において，
２００は電源装置である。２１０はＤＣコネクタであって，外部直流電源との接続コネクタであり，外部直流電源を使用する場合に接続されるものである（図１の外部直流電源入力部１１に相当する）。ＤＣコネクタ２１０は接点２１１を備える。２１１は接点であって，ＤＣコネクタが接続されている場合には，接点２１１のＡ，Ｂを開き，二次電池２１９の負側が直接接地されることのないようにするものである。ＤＣコネクタ２１０が引き抜かれている場合には接点２１１のＡ，Ｂは閉じるものである。２１２は充電部であって，外部直流電源から電力の供給を受けて二次電池２１９を充電するものである。充電部２１２は図８ (a)の電圧変換部２０２に相当するものであり，同様の構成を備えるものである。
【０１１７】
２１３は充電制御部であって，充電制御を行うものである。
【０１１８】
２１４は充電電圧発生部であって，充電電圧を発生するものである。
【０１１９】
２１５は電流検出部であって，二次電池２１９の充電電流を検出するものである（図１の出力検出部１６’に相当する）。
【０１２０】
２１６は電圧検出部であって，充電部２１２の出力電圧を検出するものである。
【０１２１】
２１９は二次電池である。
【０１２２】
２２０はＤＣ−ＤＣコンバータである（図１の直流電圧変換部１３に相当するものである）。Ｔｒ1 は制御トランジスタであり，Ｎ型ＭＯＳＦＥＴである。Ｔｒ1 は充電制御部２１３が充電動作していないときはＴｒ1 はオフである。
【０１２３】
Ｒ0 は電流検出抵抗である。Ｒ1 ，Ｒ2 は分圧抵抗であって，電流検出抵抗Ｒ0 の電流流出側の電圧を分圧するものである。Ｒ3 ，Ｒ4 は分圧抵抗であって，電流検出抵抗Ｒ0 の電流流入側の電圧を分圧するものである。
【０１２４】
Ｄ1 は逆流防止ダイオードであって，二次電池２１９から外部直流電源に電流が逆流することを防止するものである。Ｄ3 は整流ダイオードである。Ｄ4 は定電圧ダイオードである。Ｄ5 は充電部２１２が充電動作していないときに，二次電池２１９から電力が充電制御部２１２の側に流出することを防止するものである。
【０１２５】
Ｄ6 はダイオードであって，ＤＣ−ＤＣコネクタ２１０が接続されているため接点２１１が開いている状態において二次電池を使用する場合（ＤＣコネクタ２１０は接続されているが，外部電源のスイッチがオフとなっていて，外部電源が使用されていない状態）において，二次電池２１９が使用されるときにオンなって，二次電池２１９の負側を接地するものである。
【０１２６】
Ｌ1 はチョクーコイルである。Ｃ1 は平滑コンデンサである。図９の構成の動作を説明する。
【０１２７】
(1) 外部電源を使用する場合
ＤＣコネクタ２１０が接続され，接点２１１が開く。外部直流電源からＤＣ−ＤＣコンバータ２２０に電力が供給され，電圧変換されて負荷に出力される。
【０１２８】
一方，外部直流電源の電力が充電制御部２１３に入力され，二次電池２１９を充電する。充電電流検出部２１５は充電電流を検出し，電圧値として充電制御部２１３に入力する（ＥＲ2 −，ＥＲ2 ＋）。充電制御部２１３はＥＲ2 −とＥＲ2 ＋を比較し，その差によりＴｒ1 のオン，オフを制御する。電流値が規定値を越えたら負電圧をＴｒ1 のゲートに印加してオフとし，規定値以下であればＴｒ1 のゲートに正電圧を印加してオンとする。電圧検出部２１６は充電部２１２の出力電圧を検出する。充電制御部２１３は電圧検出部２１６の検出電圧を定電圧ダイオードＤ4 の発生する定電圧と比較する。出力電圧が目標値より高ければ充電制御部２１３はＴｒ1 のゲートに接地電圧もしくは負電圧を印加してオフとし，出力電圧が目標電圧より低ければ充電制御部２１３はＴｒ1 のゲートに正の電圧を印加してオンとする。Ｔｒ1 がオンのとき二次電池２１９にエネルギーを供給するとともに，Ｌ1 にエネルギーが蓄積され，Ｔｒ1 がオフのときにＬ1 −Ｄ3 −Ｃ1 の回路に右廻りにフライバック電流が流れて，二次電池２１９に電力を供給する。この時，接点２１１が開いている。そして，ダイオードＤ6 に印加される電圧の向きは逆方向である（充電電流は，二次電池２１９の正極−二次電池２１９の負極−Ｄ5 −Ｌ1 −Ｔｒ1 −接地の回路にこの向きに流れるので二次電池２１９の負極側は接地電位より高い）。そのため，二次電池２１９は負極側が浮いている状態なので，外部直流電源から二次電池２１９に電流が直接流れることはない。
【０１２９】
(2) 二次電池を使用する場合（ＤＣコネクタ２１０が接続されていない場合）
ＤＣコネクタ２１０が接続されていない場合には接点２１１が閉じている。そのため，二次電池２１９の負極が接地され，二次電池２１９からＤＣ−ＤＣコンバータ２２０に電力が供給される。このとき，逆流防止ダイオードＤ1 ，Ｄ5 のために二次電池２１９から充電部２１２の側に電流が流れることはない。
【０１３０】
(3) 二次電池を使用する場合（ＤＣコネクタ２１０が接続されているが，外部直流電源（ＡＣアダプタ）のプラグが商用交流電源のコンセントに挿入されていない等の場合）
接点２１１は開いている。しかし，ダイオードＤ6 に印加される電圧の向きは順方向となるので，二次電池２１９は接地され，二次電池２１９からＤＣ−ＤＣコンバータ２２０に電力が供給される。このとき，逆流防止ダイオードＤ1 ，Ｄ5 のために二次電池２１９から外部直流電源，充電部２１２に二次電池から電流が流れることはない。
【０１３１】
図９の構成において，充電制御部２１３はＮ型ＭＯＳＦＥＴによりスイッチング制御されるので内部抵抗が小さい。また，二次電池２１９の正極とＤＣ−ＤＣコンバータ２２０の間に逆防止ダイオード（図１２の従来の技術の逆流防止ダイオードＤ2 ）がないので，二次電池２１９の出力電圧の低下が妨げられることがない。
【０１３２】
図１０は図９の実施例６の構成の動作説明図である。
【０１３３】
ＤＣ−ＩＮは外部直流電源の電圧であって，１６．０Ｖである。αＶは充電制御部の出力電圧であって，二次電池２１９に応じて決められる電圧である。実施例６の構成では，二次電池２１９の負側の電圧を制御して充電制御する。
【０１３４】
図１１は本発明の実施例７を示す（本発明の基本構成(2) の実施例）。
【０１３５】
図１１において，２１０はＤＣコネクタである。２１１は接点である。２１３は充電制御部である。２１４は充電電圧発生部である。２１５は電流検出部である。２１６は電圧検出部である。２１９は二次電池である。２２１はトランスである。Ｌ1 は一次側のコイルであり，Ｌ2 は二次側のコイルである。
【０１３６】
Ｔｒ1 は制御トランジスタであって，Ｎ型ＭＯＳＦＥＴである。Ｄ1 は逆流防止ダイオードである。Ｄ3 はフライバックダイオードである。Ｄ5 は逆流防止ダイオードである。Ｄ6 はダイオードであって，二次電池２１９を使用する場合に，その負極側を接地するものである。
【０１３７】
Ｒ0 は電流検出用の抵抗である。Ｒ1 ，Ｒ2 は分圧抵抗である。Ｒ3 ，Ｒ4 は分圧抵抗である。Ｒ5 ，Ｒ6 は分圧抵抗である。Ｒ7 はダイオードＤ4 の電流制限抵抗である。
【０１３８】
図１１の構成は充電制御部にトランス２２１を設け，一次側の電圧を制御し，二次側の出力で二次電池を充電するようにしたものである。この点以外の動作は図４の場合と同じである。即ち，外部直流電源を使用する場合にはＤＣコネクタ２１０が接続され外部直流電源から電力が供給される。このとき，接点２１１が開かれて，二次電池２１９の負極側は接地側より浮いた状態とされる（ダイオードＤ6 のカソード側電位は接地電位より高くなるのでＤ6 はオフである）。充電制御部２１３によりトランス２２１の一次側の電圧が制御され，二次側にエネルギーが伝えられて二次電池２１９が充電される。このとき，二次電池２１９の負極側の電位は接地側より浮いている状態であるので，逆流防止ダイオード（図１２のダイオードＤ2 ）がなくても外部直流電源から二次電池２１９に直接電流が流れることはない。
【０１３９】
ＤＣコネクタ２１０が引き抜かれていて二次電池２１９が使用される場合には，接点２１１が閉じ，二次電池２１９の負極側が接地されるので，二次電池２１９からＤＣ−ＤＣコンバータ２２０に電力が供給される。このとき，ダイオードＤ5 のために，二次電池２１９から充電部２１２に電流が流れることはない。ＤＣコネクタ２１０が接続されているため接点２１１は開いているが，ＡＣアダプタ（外部直流電源）が商用交流電源のコンセントに挿入されていない等の場合には，ダイオードＤ6 がオンとなって二次電池２１９の負極側が接地される。
【図面の簡単な説明】
【０１４０】
【図１】本発明の基本構成(1) を示す図である。
【図２】本発明の基本構成(2) を示す図である。
【図３】本発明の実施例１を示す図である。
【図４】本発明の実施例２を示す図である。
【図５】本発明の実施例３の動作説明図である。
【図６】本発明の実施例３の充電部のタイムチャートを示す図である。
【図７】本発明の実施例４を示す図である。
【図８】本発明の実施例５を示す図である。
【図９】本発明の実施例６を示す図である。
【図１０】本発明の実施例６の動作説明図である。
【図１１】本発明の実施例７を示す図である。
【図１２】従来の電源装置１を示す図である。
【図１３】従来の電源装置１の動作説明図である。
【図１４】従来の電源装置２を示す図である。
【符号の説明】
【０１４１】
１    電源装置
２    直流電源
２’  電圧変換部
３    制御部
４    制御トランジスタ（Ｎ型トランジスタ）
５    出力検出部
１１  外部直流電源入力部
１２  ダイオード
１３  直流電圧変換部
１４  二次電池
１５  充電部
１６  充電制御部
１６’出力検出部
１７  充電電圧発生部
１８  切り替えスイッチ回路
【図１】
2005323497.tif 000003
【図２】
2005323497.tif 000004
【図３】
2005323497.tif 000005
【図４】
2005323497.tif 000006
【図５】
2005323497.tif 000007
【図６】
2005323497.tif 000008
【図７】
2005323497.tif 000009
【図８】
2005323497.tif 000010
【図９】
2005323497.tif 000011
【図１０】
2005323497.tif 000012
【図１１】
2005323497.tif 000013
【図１２】
2005323497.tif 000014
【図１３】
2005323497.tif 000015
【図１４】
2005323497.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成17年6月22日(2005.6.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部電源により二次電池を充電する充電部を備え、該二次電池に並列に接続された該外部電源と該二次電池のいずれかからの電力を負荷に供給する電源装置において、
前記二次電池の負極側にドレインが接続されるＮ型トランジスタと、
充電動作時に、前記二次電池の負極側を接地から切り離す接点と、
前記Ｎ型トランジスタのゲートを操作して前記二次電池への充電を制御する充電制御部とを備えることを、
特徴とする電源装置。
【手続補正２】
【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、ノートパソコン等の小型電子機器に使用する電源装置に関する。
【０００２】
ノートパソコン等の小型電子機器の電源装置はＤＣ−ＤＣコンバータにより出力電圧を変換して出力電圧を一定とするようにしている。また、内蔵直流電源として使用するＮｉＣｄ電池等の二次電池と充電器を搭載するとともに、商用交流電源を整流して直流電圧を出力するＡＣアダプタを使用できるようにして、ＡＣアダプタを使用して電力を供給する時に二次電池に充電するようにしているものも多い。
【０００３】
本発明は、このような二次電池と充電器を備える電源装置において、電源装置の内部抵抗を小さくして効率良く電力を供給することのできる技術に関する。
【背景技術】
【０００４】
図１２は従来の電源装置１を示す。
【０００５】
図１２はＡＣアダプタ等の外部直流電源もしくは内部の二次電池をＤＣ−ＤＣコンバータで電圧に直流電圧を供給する電源装置であり、外部直流電源を使用する場合には、外部直流電源により内蔵二次電池を充電するようにしたものである。
【０００６】
図１２において、２００は電源装置である。２１０はＤＣコネクタであって、外部直流電源を入力するものである。２１２は充電部であって、外部直流電源の電力により二次電池２１９を充電するものである。２１３は充電制御部であって、充電電流、充電電圧を制御するものである。充電部２１２の出力電流が規定値より低下した時にＴｒ1 をオンとし、規定値より高い時にオフとするようにＴｒ1 を制御することにより充電電流を一定にして、規定値を越えないようにするものである。また、充電制御部２１３は充電電圧を監視し、規定値を越えた場合にはＴｒ1 をオフとして電圧を引き下げ、規定値より低下した場合にはＴｒ1 をオンとして充電電圧の安定化を図る。
【０００７】
２２０はＤＣ−ＤＣコンバータである。２１９は二次電池であって、外部直流電源を使用しない場合に使用され、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２０に電力を供給するものである。Ｄ1 は二次電池から外部直流電源の側に電流が流れないようにするための逆流防止ダイオードである。
【０００８】
Ｄ2 は外部電源から二次電池２１９に直接電流が流れないようにするための逆流防止ダイオードである。
【０００９】
充電部２１２において、２１４は充電電圧発生部であって、Ｔｒ1 の生成するスイッチング電圧を平滑して、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２０に供給するものである。２１５は電流検出部であって、充電電流を検出するものである。２１６は電圧検出部であって、充電電圧を検出するものである。Ｌ1 はチョークコイルであって、Ｔｒ1 がオンの期間にエネルギーを貯え、オフの期間に放出して．Ｔｒ1 により生成される断続電流を平滑するものである。Ｔｒ1 は制御トランジスタであって、スイッチング動作をするものであり、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴである。Ｃ1 は平滑コンデンサであって、Ｔｒ1 の出力を平滑するものである。
【００１０】
Ｄ3 はフライバックダイオードであって、Ｔｒ1 のオンの期間にＬ1 に蓄積されたエネルギーをＴｒ1 のオフの期間にＬ1 −Ｃ1 −Ｄ3 のフライバック回路に右廻りの電流を流し、二次電池２１９に電力が供給されるようにするものである。
【００１１】
Ｒ0 ，Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 ，Ｒ4 は充電電流検出用の抵抗である。Ｒ1 ，Ｒ2 によりＲ0 の電流流入側の電圧を分圧し、Ｒ3 ，Ｒ4 によりＲ0 の電流流出側の電圧を分圧し、それぞれの電圧差からＲ0 の降下電圧を検出し、Ｒ0 に流れる電流を測定するためのものである。
【００１２】
Ｒ5 ，Ｒ6 は分圧抵抗であり、充電部２１２の出力電圧を検出するためのものである。Ｄ4 は定電圧ダイオードであって、充電制御部２１３に定電圧を供給するものである。Ｒ7 はダイオードＤ4 の電流制限抵抗である。Ｄ5 は二次電池２１９から充電部２１２に電流が流れないようにするための逆流防止ダイオードである。
【００１３】
図１２の電源装置１の動作を説明する。
【００１４】
外部直流電源を使用する場合は、ＤＣコネクタ２１０からダイオードＤ1 を介して、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２０に電力が供給される。ＤＣ−ＤＣコンバータ２２０は入力される電圧を変換し、負荷に供給する。このとき、逆流ダイオードＤ2 のために、外部電源から二次電池２１９に電流が直接流入することは阻止される。また、外部直流電源から供給される電力により充電制御部２１３が動作する。
【００１５】
充電電流が抵抗Ｒ0 の両端の電圧値により電流検出部２１５で検出され、両端の電圧の分圧値（ＥＲ2 −，ＥＲ2 ＋）が充電制御部２１３に入力される。充電制御部２１３はＥＲ2 −とＥＲ2 ＋を比較する。比較値が規定値より大きければＴｒ1 をオフにし、規定値より小さければオンとして充電電流の安定化を図る。また、充電部２１２は充電電圧の安定化を図る。充電電圧は電圧検出部２１６により検出され、分圧されて充電制御部２１３に入力される（ＥＲ1 −）。充電制御部２１３において、電圧検出部２１６の検出電圧とＤ4 で発生する定電圧（ＥＲ1 ＋）が比較される（電圧比較部は図示を省略されている）。そして、検出電圧が規定値より低い場合には、充電制御部２１３はＴｒ1 をオンとする電圧を発生してＴｒ1 をオンとする。また、検出電圧が規定値より高い場合には、充電制御部２１３はＴｒ1 をオフとする電圧を発生してＴｒ1 をオフとする。Ｔｒ1 がオンの期間に流れる電流はＬ1 に蓄積され、Ｔｒ1 がオフの期間にＬ1 −Ｃ1 −Ｄ3 のフライバック回路に右廻りの電流が流れ、その時発生する電圧が二次電池２１９に印加される。このように、Ｔｒ1 により充電電流、出力電圧を安定化する。
【００１６】
二次電池２１９により外部負荷（図示せず）に電力を供給する場合には、二次電池２１９の電力がＤＣ−ＤＣコンバータ２２０に供給される。そして、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２０により規定の出力電圧に変換されて外部負荷に供給される。このとき、逆流防止ダイオードＤ1 により二次電池２１９の電圧が外部直流電源に流出することはない。
【００１７】
図１３は従来の電源装置１の動作説明図である。
【００１８】
図１３において、ＤＣ−ＩＮはＤＣコネクタ２１０に入力される外部直流電源の入力電圧であり、例えば、１６．０Ｖである。αＶは二次電池２１９の正極側に印加される電圧であって、充電部２１２の出力電圧である。使用される二次電池２１９によって、電圧が異なるものである。
【００１９】
従来の電源装置１は、外部直流電源の負極側と二次電池２１９の負極側を共通電位とし、正極側の電位を制御するようにしていた。そのような制御を行い易くするために制御トランジスタＴｒ1 をＰ型ＭＯＳＦＥＴにより外部直流電源の正極側に設けるようにしていた。
【００２０】
図１４は従来の電源装置２を示す。図１４（ａ）は電源回路である。図１４（ｂ）は図１４（ａ）の電源回路の動作説明図である。
【００２１】
図１４において、２００は電源装置である。２０１は直流電源である。２０２は電圧変換部であって、直流電源２０１の電圧を入力して、適正な電圧に変換して負荷２０５に供給するものである。２０３は制御部であって、電圧変換部２０２の出力電圧に応じて、Ｔｒ1 をオンもしくはオフとするゲート電圧を発生し、Ｔｒ1 をスイッチングする制御を行うものである。
【００２２】
２０４は電圧検出部であって、分圧抵抗Ｒ1 とＲ2 により電圧変換部２０２の出力電圧を分圧して検出するものである。Ｔｒ1 は制御トランジスタであって、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴであり、制御部２０３に制御されてスイッチング動作するものである。Ｌ1 はチョークコイルであって、Ｔｒ1 がオンの期間にエネルギーを蓄積し、オフの期間にＤ1 −Ｌ1 −Ｃ1 のフライバック回路に電流を流すことによりＴｒ1 で生成されるスイッチング電圧を平滑するものである。
【００２３】
Ｃ1 はコンデンサであって、Ｔｒ1 の動作で生成されるスイッチング電圧を平滑するものである。Ｄ1 はフライバックダイオードであって、Ｔｒ1 がオンの時にチョークコイルＬ1 に蓄積されたエネルギーを、Ｔｒ1 がオフの時にＬ1 −Ｃ1 −Ｄ1 のフライバック回路に電流を流すものである。
【００２４】
Ｄ2 は定電圧ダイオードであって、制御部２０３に定電圧（基準電圧）を供給するものである。Ｒ3 は定電圧ダイオードＤ2 の電流制限抵抗である。
【００２５】
図１４（ｂ）を参照し、図１４（ａ）の電源回路の動作を説明する。
【００２６】
直流電源２０１の出力電圧が電圧変換部２０２に入力される。電圧検出部２０４の検出電圧が制御部２０３に入力され、Ｄ2 で発生される基準電圧と比較される。検出電圧が目標値より小さければ制御部２０３はＴｒ1 をオンにする電圧を生成し、Ｔｒ1 のゲートに印加してＴｒ1 をオンとする。電圧検出部２０４の検出電圧が目標値より高ければＴｒ1 をオフとするゲート電圧を発生してＴｒ1 に印加し、Ｔｒ1 をオフとする。
【００２７】
Ｔｒ1 がオンのとき直流電源２０１から供給される電力はＬ1 とＣ1 で平滑されて負荷２０５に供給される。そして、Ｔｒ1 がオフになった時は、Ｔｒ1 がオンの状態でＬ1 に蓄積されたエネルギーによりＬ1 −Ｃ1 −Ｄ1 に右廻りのフライバック電流が流れ、負荷に電力が供給される。
【００２８】
以上の動作で、Ｔｒ1 のオン期間が長くなれば電圧変換部２０２の出力電圧が高くなり、オン期間が短くなれば出力電圧は低くなるので、負荷に供給する電圧を安定化することができる。
【００２９】
図１４（ｂ）は、図１４（ａ）の動作例であり、直流電源の電圧が７．２Ｖであり、負荷電圧が５．０Ｖである。
【００３０】
直流電源２０１の負側と負荷２０５の負側が共通電位とされて、直流電源２０１から７．２Ｖが電圧変換部２０２に入力される。電圧変換部２０２で５．０Ｖに電圧変換されて負荷２０５に供給される。そして、制御部２０３は電源回路の正極側の電位を制御して負荷２０５に供給する。また、正極側の電位を制御し易いように、制御トランジスタＴｒ1 はＰ型ＭＯＳＦＥＴ等のＰ型トランジスタを使用していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３１】
従来の電源装置２００では、外部直流電源から二次電池へ直接に電流が流れないようにするために逆流防止ダイオードＤ2 を必要としていた。ダイオードＤ2 の電圧降下は０．５５〜０．７Ｖ程度あり、二次電池としてＮｉＣｄ電池６本を使用した場合でもその電力損失は７．６％〜１０％に達し、無視できないものである。ＮｉＣｄ電池が２本の場合にはさらに電力損失の割合は大きくなり、電池容量の２３％〜３０％にもなる。
【００３２】
入力電圧をスイッチング制御して出力電圧を制御する場合には、効率は制御トランジスタのオン抵抗が効率に影響する。効率を良くするためには制御トランジスタＴｒ1 のオン抵抗を小さくすることが重要である。
【００３３】
制御トランジスタＴｒ1 をＰ型ＭＯＳＦＥＴで構成した場合には、ソースに正の入力電圧が印加されているので、ゲート電圧を接地電位に印加するだけでＴｒ1 をオンさせることができる。そのため、従来の電源装置のように正極側の電位を制御する場合にはＰ型トランジスタによる制御がし易いので制御トランジスタＴｒ1 にＰ型ＭＯＳＦＥＴを使用していた。
【００３４】
しかし、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴはＮ型ＭＯＳＦＥＴに比較してオン抵抗が高い（約２．４倍）。そのため、制御トランジスタＴｒ1 にオン抵抗の低いＮ型ＭＯＳＦＥＴ等のＮ型トランジスタを使用することが望まれる。しかし、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴをオンするためには、ソース−ゲート間電圧は正電圧とする必要があり、ドレイン電極に入力電圧が印加されている状態でＮ型ＭＯＳＦＥＴをオンさせるためには入力電圧より高いゲート電圧を印加しなければならない。従来の構成ではソースに直流電源の正電圧を印加するようにしていたので、ゲート電圧をその入力電圧以上に高くすることは不可能である。そのため、従来の構成ではＮ型ＭＯＳＦＥＴにより電圧制御をすることはできなかった。
【００３５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、二次電池と充電器とを備える電源装置において、電源装置の内部抵抗を小さくして効率良く電力を供給することができるようにする新たな技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３６】
この目的を達成するために、本発明の電源装置は、外部電源により二次電池を充電する充電部を備え、二次電池に並列に接続された外部電源と二次電池のいずれかからの電力を負荷に供給するという構成を採るときにあって、（１）二次電池の負極側にドレインが接続されるＮ型トランジスタと、（２）充電動作時に、二次電池の負極側を接地から切り離す接点と、（３）Ｎ型トランジスタのゲートを操作して二次電池への充電を制御する充電制御部とを備えるように構成する。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、電源装置の充電制御部により制御される制御トランジスタとしてＮ型トランジスタを用いることができるようにしたことで、電源装置の内部抵抗を小さくすることができるようになり、これにより、効率良く電力を供給することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
次に、本発明の実施形態例と本発明に関連する技術とについて説明する。
【００３９】
以下では、これらの技術を総称して本発明・本発明関連技術と称することにする。
【００４０】
本発明・本発明関連技術では、制御トランジスタＴｒ1 とチョークコイルＬ1 を装置の接地側に配置し、Ｎ型の制御トランジスタＴｒ1 でも容易に制御できるようにした。
【００４１】
また、制御トランジスタＴｒ1 とチョークコイルＬ1 を装置の接地側に配置して二次電池の負側の電圧制御をするとともに充電時は電源電圧の負極側から切離し、逆流防止ダイオードＤ2 がなくても二次電池に外部電源からの電流が流れ込まないようにした。あるいは、二次電池の充電制御電圧を負電圧として二次電池の負側で電圧制御するようにして逆流防止ダイオードＤ2 がなくても充電できるようにした。
【００４２】
また、充電制御用トランジスタ、または電圧変換用トランジスタを負極側に接続したことで制御用トランジスタをＮ型にすることが可能となるので、制御トランジスタをＮ型トランジスタで構成し、電圧供給が容易となるようにした。
【００４３】
図１は本発明・本発明関連技術の基本構成（１）を示す図である。
【００４４】
図１において、１は電源装置である。１１は外部直流電源入力部であって、ＡＣアダプタ等の外部直流電源を接続する端子である。１２はダイオードであって、二次電池１４から外部直流電源入力部１１の側に電流が流れることを防止するものである。１３は直流電圧変換部であって、二次電池１４もしくは外部直流電源から供給される直流電圧を電圧変換して出力するものである。１４は二次電池である。１５は充電部であって、二次電池１４の負極側の電圧を制御し、外部直流電源から供給される電力により、二次電池１４を充電するものである。
【００４５】
１６は充電制御部であって、充電電流（もしくは充電電圧）を検出して充電電流、充電電圧を制御をするものである。１６’は出力検出部であって、充電電流もしくは充電電圧を検出するものである。１７は充電電圧発生部であって、充電電圧を発生するものである。１８は切り替えスイッチ回路であって、二次電池１４を使用する場合にオンとなって、二次電池１４の負側を接地側に接続し、二次電池１４を充電する場合にオフとするものである。
【００４６】
図１の構成の動作を説明する。
【００４７】
（１）二次電池１４を充電する場合
ＡＣアダプタ（図示せず）が外部直流電源入力部１１に接続されていて、外部直流電源により電力が供給される。
【００４８】
外部直流電源より充電部１５に電力が供給され、充電部１５は動作する。充電制御部１６は切り替えスイッチ回路１８をオフとする。その結果、二次電池１４の負極側は接地側（グランド側）より浮いた状態となる。出力検出部１６’は充電電流（もしくは充電電圧）を検出する。充電制御部１６は充電電流（もしくは充電電圧）に基づいて充電電圧発生部１７の発生する充電電圧の制御をする。
【００４９】
充電電圧発生部１７は外部直流電源の電力を使用して充電電圧を発生する。充電制御部１６は充電電流（もしくは充電電圧）を監視し、充電電流が小さくなると二次電池１４の負側の電位を引き下げて二次電池１４に流れる充電電流を多くなるようにし、充電電流が大きくなると二次電池１４の負側の電位を高くして（＋側に近づける）、二次電池１４に充電される電流を小さくする。このようにして、充電部１５は充電電圧発生部１７の発生する電圧を制御することにより二次電池１４の負側の電圧を制御して充電する。
【００５０】
なお、外部直流電源が使用されている状態において、充電がなされていない場合には、二次電池１４の負側は接地側に接続されていないので外部直流電源から二次電池に電流が流れ込むことはない。
【００５１】
（２）二次電池１４を電圧源として使用する場合
充電部１５は切り替えスイッチ回路１８をオンとする（充電部１５に外部直流電源から電力が供給されなくなるとすぐに切り替えスイッチ回路１８をオンとする、あるいは切り替えスイッチ回路１８をダイオードにより構成し、二次電池１４が使用されていない場合には電池の負極側の電位と接地電位の関係がダイオードを逆方向接続となるようにし、電池が使用される場合には順方向となるようにする等でＡＣアダプタが接続されていなくても切り替えが可能になるようにする）。
【００５２】
二次電池１４の負極側が接地されたことにより二次電池１４の放電回路が形成され、二次電池１４から直流電圧変換部１３に電力が供給される。直流電圧変換部１３は二次電池１４の出力電圧を負荷に印加する直流電圧に変換する。
【００５３】
図２は本発明・本発明関連技術の基本構成（２）を示す図であり、Ｎ型トランジスタにより電源部の負極側の電圧を制御することにより出力電圧の変更もしくは安定化を図る構成を示す。
【００５４】
１は電源装置である。２は電源部であって、直流電源である。３は制御部であって、制御トランジスタのオン、オフ制御をするものである。４は制御トランジスタであって、Ｎ型トランジスタにより構成されるものである。５は出力検出部であって、出力電圧もしくは出力電流を検出するものである。６は負荷である。
【００５５】
図２の構成において、直流電源２は直流電圧を生成する。出力検出部５は出力電圧もしくは出力電流を検出し制御部３に入力する（以後、出力電圧を検出するものとして説明する）。制御部３は出力電圧が目標値より低い場合には制御トランジスタ４のゲートに正の電圧を印加して制御トランジスタ４をオンとする。出力電圧が目標値より高い場合には、制御トランジスタ４のゲートに接地電圧もしくは負の電圧を印加して制御トランジスタ４をオフとする。
【００５６】
図１の本発明・本発明関連技術の基本構成（１）において、二次電池の負側の電圧を制御して充電することにより、充電部の制御トランジスタとしてＮ型トランジスタを使用することができ、充電部の内部抵抗を小さくすることができる。また、二次電池から外部直流電源に電流が流れることを防止する逆流防止ダイオード（図１２の逆流防止ダイオードＤ2 ）を使用することなく外部直流電源から二次電池１４に直接電流が流れ込むことがないようにすることができるので、ダイオードによる電圧降下もなく二次電池１４の効率を大幅に向上させることができる。
【００５７】
図２の本発明・本発明関連技術の基本構成（２）において、制御トランジスタをＮ型ＭＯＳＦＥＴで構成した場合、ソース電極は入力電圧の負側に接続され、ＦＥＴをオンするのに必要な電圧は正の電圧であるから、入力電圧の正電圧をゲートに印加することにより比較的に簡単な構成でＦＥＴをオンさせることができる。また、ゲート電圧に入力電圧の負側の電圧を印加するだけでオフとすることができる。このように、制御トランジスタをＮ型トランジスタにし、電源部の負側の電圧を制御することにより簡単な構成で出力電圧の制御を行うことができる。そのため、電源装置の内部抵抗を小さくすることができる。
【００５８】
以上に説明したように、本発明・本発明関連技術によれば、制御トランジスタをＮ型トランジスタにしたことにより、電源部の負側の電圧を制御することで簡単な構成で出力電圧を制御でき、電源装置の内部抵抗を小さくすることができる。
【００５９】
また、二次電池の負側の電圧を制御して充電することと、充電時に二次電池の負極側を電源装置の負極側から切り離すようにしたことにより、二次電池から外部直流電源に電流が流れることを防止する逆流防止ダイオードを使用することなく外部直流電源から二次電池に直接電流が流れ込むことがないようにすることができる。そのため、二次電池を使用する時の効率を大幅に向上させることができるようになる。
【００６０】
次に、本発明・本発明関連技術について具体的な回路構成に従って詳細に説明する。
【００６１】
図３は本発明・本発明関連技術の構成例１を示す図である。
【００６２】
図３は充電部において負電圧を発生し、二次電池の負極側の電位を制御することにより充電制御するものである。
【００６３】
図３において、２１はＡＣアダプタであって、外部直流電源である。２２はＤＣコネクタであって、ＡＣアダプタを接続する端子である。２３はフィルタである。２４はＤＣ−ＤＣコンバータである（図２の直流電圧変換部に相当する）。２５は二次電池である。２６は充電部であって、ＡＣアダプタから供給される電力を使用して、負電圧を発生し、二次電池１４の負極側の電位を制御し、充電制御するものである。２６’は負電圧発生部である。２７はスイッチ回路であって、ＡＣアダプタ２１から電力が供給されるとき、二次電池の負極側の接地を切り離し、二次電池２５を使用するときに二次電池の負極側を接地するものである。
【００６４】
２８は接点であって、ＡＣアダプタ２１を使用する時は、オフとなって二次電池２５の負電極が直接接地されないようにするものである。ＡＣアダプタ２１が接続されていない時はオンとなって二次電池２５の負極側が接地されるようにするものである。Ｄ1 は逆流防止ダイオードであって、二次電池２５を使用している時に、ＡＣアダプタ２１の側に二次電池２５の電流が流れることを防止するものである。
【００６５】
図３の動作は図４、図５の詳細図により説明される。
【００６６】
図４は本発明・本発明関連技術の構成例２であって、図３の構成の詳細図である。
【００６７】
図４において、２１はＡＣアダプタである。２２はＤＣコネクタであって、ＡＣアダプタを接続する端子である。２３はフィルタである。２４はＤＣ−ＤＣコンバータである。２５は二次電池である。２６は充電部である。２６’は負電圧発生部である。２７はスイッチ回路である。２８は接点である。Ｄ1 は逆流防止ダイオードである。フィルタ２３において、Ｌ3 はチョークコイル、Ｃ2 はコンデンサ、Ｃ4 はコンデンサである。
【００６８】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２４において、３１は主制御部である。Ｔｒ2 は制御トランジスタである。Ｌ2 はチョークコイルである。Ｄ7 はダイオードである。Ｃ3 はコンデンサである。
【００６９】
充電部２６において、２６’は負電圧発生部である。３０は充電制御部であって、充電制御を行うものである。Ｔｒ1 は制御トランジスタであって、チョークコイルＬ1 の流す電流のオン、オフを行うものである。
【００７０】
Ｌ1 はチョークコイルである。Ｄ4 はフライバックダイオードである。Ｒ1 は抵抗であって、充電電流を検出するためのものである。Ｔｒ3 はスイッチング用トランジスタであって、ＡＣアダプタ２１が使用されている状態において、二次電池２５の電圧が充分高くて充電を必要としない時にオフとなって二次電池２５の負極側と電源線が接続されないようにするものである。Ｃ1 はコンデンサであって、充電部２６で発生する負電圧を平滑するものである。
【００７１】
スイッチ回路２７において、Ｄ6 はダイオードである。Ｔｒ4 はスイッチ用トランジスタであって、二次電池２５を使用するときにオンとなり、さらに、ＡＣアダプタ２１とＤＣ−ＤＣコンバータ２４が接続されている状態において（接点２８が開いている）、ＡＣアダプタが商用交流電源のコンセントに接続されていない等の場合にオンとなるものである。そして、ＡＣアダプタ２１が使用されていて二次電池２５を充電する時はＴｒ4 はオフとなる。４０は電池電圧監視部であって、二次電池２５の電圧を監視するものである。
【００７２】
４１は差動増幅器であって、二次電池２５の正極と負極の電圧を入力して比較し、二次電池２５の電圧を検出するためのものである。４２は外部入力電圧検出部であってＡＣアダプタ２１からの電圧入力の有無を判定するものである。４３は比較器であって、ＡＣアダプタ２１の正極側の電圧と基準電圧を比較するものである。ＡＣアダプタ２１の電圧が有る時にＨを出力し、無い時にＬを出力するものである。
【００７３】
４４は比較器であって、ＡＣアダプタ２１の正極側の電圧と基準電圧を比較するものである。ＡＣアダプタ２１の電圧入力が有る時にＬを出力し、無い時にＨを出力するものである。４６はマイクロコンピュータであって、充電制御部３０を制御する制御信号を生成するものである。
【００７４】
図４の構成において、ＤＣ−ＤＣコンバータ２４の動作は従来のものと同じであるので説明は省略する。
【００７５】
マイクロコンピュータ４６は外部入力電圧検出部４２の検出値と電池電圧監視部４０の電池電圧を入力する。電池電圧監視部４０の検出値はマイクロコンピュータ４６のＡ−Ｄ変換入力部（図示せず）に入力される。マイクロコンピュータ４６はＡＣアダプタ２１からの電圧入力があって、かつ電池電圧監視部４０の監視電圧により充電を必要とすると判定した場合には、充電制御部３０に動作を指示する制御信号を出力する。マイクロコンピュータ４６はＡＣアダプタ２１からの電圧入力がない場合には、その旨の信号を充電制御部３０に出力する。
【００７６】
さらに、外部入力電圧検出部４２の比較器４４はＡＣアダプタ２１からの電圧入力がある場合には、Ｌの信号を出力してＴｒ4 をオフとする。また、ＡＣアダプタ２１からの電圧入力がない場合には、Ｈを出力してＴｒ4 をオンとする。従って、ＡＣアダプタ２１がＤＣコンバータに接続されているため接点２８がオフであるが、ＡＣアダプタ２１が商用交流電源のコンセントに差し込まれていない等のため、ＡＣアダプタ２１からの電圧入力がない場合にはスイッチ回路２７がオンとなり、二次電池２５が動作する。
【００７７】
二次電池２５を充電する動作を説明する。
【００７８】
ＡＣアダプタ２１が接続されているので接点２８はオフとなる。また、外部入力電圧検出部４２の比較器４４の出力によりＴｒ4 はオフとなる。
【００７９】
充電制御部３０はＴｒ1 のオン、オフの制御をする。Ｔｒ1 がオンの期間にＬ1 に電流が流れ、Ｌ1 にエネルギーが蓄積される。次にＴｒ1 をオフとする。この時、Ｔｒ3 をオンとする（Ｔｒ3 は一度オンするとソースに負電圧が印加されオンし続ける）。Ｔｒ1 がオフの期間にＬ1 に蓄積されたエネルギーによりＬ1 −Ｃ1 −Ｔｒ3 −Ｄ4 −Ｌ1 の回路に電流が流れ、二次電池２５の負極と負電圧発生部２６’の接続点Ａに負電圧が発生する。その負電圧により二次電池２５の負極側の電位が制御され、二次電池２５に充電電流が流れ、二次電池２５が充電される。充電電流は抵抗Ｒ1 を流れ、その大きさに応じた電圧降下が抵抗Ｒ1 に生じ、充電制御部３０はその大きさに応じてＴｒ1 のオンの期間を調整し、二次電池２５が適正に充電されるようにする。
【００８０】
ＡＣアダプタ２１が使用されている状態において、二次電池２５の電圧が十分高く、二次電池２５に充電を必要としない時は、充電制御部３０はＴｒ3 をオフとする。比較器４４の出力によりＴｒ4 はオフである。そのため二次電池２５の負極側と電源線との接続はなく、二次電池２５の正極側に逆流防止ダイオードがなくてもＡＣアダプタ２１から二次電池２５に直接に電流が流れることはない。
【００８１】
図５は本発明・本発明関連技術の構成例３を示す図である。
【００８２】
図５は充電部２６の二次電池２５の充放電を制御するためのスイッチ回路の構成が図４と異なるのみである。ＡＣアダプタ２１、フィルタ２３、ＤＣ−ＤＣコンバータ２４、スイッチ回路２７の構成および動作は図４と同じであるので説明は省略する。
【００８３】
充電部２６において、２６’は負電圧発生部である。３０は充電制御部である。３１’はインバータである。Ｔｒ1 は制御トランジスタであって、チョークコイルＬ1 に流す電流のオン、オフを行うものである。Ｌ1 はチョークコイルである。
【００８４】
Ｄ4 はフライバックダイオードである。Ｒ1 は抵抗であって、充電電流を検出するものである。Ｒ2 は抵抗である。Ｔｒ3 はスイッチ用トランジスタであって、二次電池２５を充電していない時にオフとなって、二次電池２５の負極側と電源線との接続を断ち、ＡＣアダプタ２１の側から二次電池２５に電流が流れないようにするものである。Ｃ1 はコンデンサであって、充電部２６で発生する負電圧を平滑するものである。
【００８５】
図５の構成におけるＴｒ1 ，Ｔｒ3 ，Ｔｒ4 ，Ｔｒ5 の動作の関係について図６を参照して説明する。
【００８６】
図６は本発明・本発明関連技術の構成例３の充電器のタイムチャートである。
【００８７】
図６において、 (ａ）はＴｒ1 の動作を示す。Ｈレベルはオン、Ｌレベルはオフの期間である。（ｂ）は図５におけるＡ点の電圧変化を示す。Ｔｒ1 がオフの期間に負電圧が発生する状態を表している。（ｃ）はＴｒ3 の動作を表し、Ａ点の電圧が負になった時にオンとなり、以後オンし続ける（Ｔｒ3 は一度オンするとソース電位が負のままとなりオンし続ける）。（ｄ）はＴｒ4 の動作を表し、充電制御期間中はオフである。（ｅ）はＴｒ5 の動作を表し、充電期間中はオンである。
【００８８】
図５において、ＡＣアダプタ２１がＤＣコネクタ２２と接続され、ＡＣアダプタ２１により電力が供給されているとする。そのとき、電池電圧監視部４０の出力により二次電池２５の電圧が低下して充電を必要とすることをマイクロコンピュータ４６が認識すると、充電制御部３０に制御信号を送り、充電制御部３０はＴｒ4 のゲートにＬを出力し、Ｔｒ4 をオフとする（図６（ｄ）参照）。そして、そのＬの出力はインバータ３１’で反転されてＴｒ5 のゲートに印加される。そのため、Ｔｒ5 はオンとなる（図６（ｅ）参照）。そして、Ｔｒ5 がオンの時はＴｒ3 のゲート電圧は接地電圧となり、負電圧発生部２６’により発生する負電圧がソースに印加されることによりＴｒ3 はオンとなる。その結果、Ａ点に負電圧が印加され、二次電池２５の負電極の電位が下がり、二次電池２５が充電される。
【００８９】
ＡＣアダプタ２１がＤＣコネクタ２２に接続されているため接点２８はオフであるが、ＡＣアダプタ２１が商用交流電源のコンセントに挿入されていない等で使用されない場合には、充電制御部３０はＴｒ4 をオンとして、電池の負極を接地し、二次電池２５からＤＣ−ＤＣコンバータ２４に電力を供給する。
【００９０】
次に、二次電池２５の充電動作を説明する。
【００９１】
ＡＣアダプタ２１が使用されていないので接点２８はオフとなる。また、充電制御部３０はＴｒ4 をオフとする。
【００９２】
充電制御部３０はＴｒ1 のオンもしくはオフの制御をする。Ｔｒ1 がオンの期間にＬ1 に電流が流れ、Ｌ1 にエネルギーが蓄積される。Ｔｒ5 はオフであり、Ｔｒ3 のゲート電圧は接地電圧である。次にＴｒ1 をオフとする。Ｔｒ1 がオンの期間にＬ1 に蓄積されたエネルギーにより、Ｔｒ1 がオフの期間にＴｒ5 −抵抗Ｒ2 −抵抗Ｒ1 −Ｄ4 の回路に電流が流れ、Ｔｒ3 のソースに負電圧が印加され、Ｔｒ3 はオンとなる。その結果、Ｌ1 −Ｃ1 −Ｔｒ3 −Ｒ1 −Ｄ4 −Ｌ1 の回路に電流が流れ、Ａ点に負電圧が印加され、二次電池２５が充電制御される。充電電流は抵抗Ｒ1 を流れ、その大きさに応じた電圧降下が抵抗Ｒ1 に生じ、充電制御部３０はその大きさに応じてＴｒ1 のオンの期間を調整し、負電圧発生部２６’の発生する負電圧を制御して二次電池２５が適正に充電されるようにする。
【００９３】
なお、上記の説明において、主制御スイッチが入力回路と出力回路の間に直列に接続される場合について説明したが、主制御スイッチ回路が負荷に並列に接続される構成のＤＣ−ＤＣコンバータでもよい。
【００９４】
図７は本発明・本発明関連技術の構成例４を示す図である。
【００９５】
図７はＤＣコネクタ２２の接点２８を使用して二次電池２５の負極側電圧を装置の接地電圧から分離すると同時に、二次電池２５の負極側の電圧を制御することで二次電池２５の充電をする別の装置構成を示す。
【００９６】
図７において、２１はＡＣアダプタである。２２はＤＣコネクタである。２４はＤＣ−ＤＣコンバータである。２５は二次電池である。２６は充電部である。３０は充電制御部である。Ｔｒ1 は充電部２６の制御トランジスタである。Ｌ1 ，Ｌ2 は電圧変換用のトランスである。Ｄ3 は整流用ダイオードである。Ｃ1 は平滑用コンデンサである。Ｒ0 ，Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 ，Ｒ4 は出力電流を検出するための検出抵抗である。Ｒ5 ，Ｒ6 は出力電圧を検出するための検出抵抗である。
【００９７】
充電制御部３０はＰＷＭ制御方式でＤＣ−ＤＣコンバータ２４を制御するものである。内部の詳細は図示されていないが、三角波発振器、誤差増幅器、ＰＷＭ比較器および制御トランジスタＴｒ1 の駆動回路等で構成される。Ｄ4 は出力電圧を制御するための基準電圧作成用のツェナーダイオードであり、抵抗Ｒ7 と直列に接続されることにより基準電圧を作成する。
【００９８】
ＤＣコネクタ２２にＡＣアダプタ２１が接続されていて、外部より電力が供給されている時、ＤＣ−ＤＣコンバータ２４にはＤ1 を介して外部電源から供給される電力は二次電池２５の正極側に印加される。しかし、二次電池２５の負極側はＤＣコネクタ２２の接点２８およびＤ6 により装置の接地点（外部電源の負極）とは遮断されているため電力が供給されることはない。
【００９９】
外部より電力が供給されているとき、二次電池２５に対して電力が供給され充電が行われるのは充電制御部３０の指示により充電用定電流回路が充電用の電力を作成しているときだけである。充電用定電流回路が動作しているとき外部回路から供給される電力は、制御トランジスタＴｒ1 により交流信号に変換されＬ1 に加えられ、Ｌ2 に伝えられる。Ｌ2 に伝えられた電圧は整流ダイオードＤ3 によって直流電圧に変換され、二次電池２５の正極に印加される。
【０１００】
充電用定電流回路は、Ｄ3 を介して二次電池２５に加えられるが、二次電池２５の負極側はＤＣコネクタ２２の接点２８および、Ｄ6 により装置の接地点と遮断されるため、充電用定電流回路で作成される電力は全て二次電池２５にのみ流れる。また、充電用定電流回路の正極側は装置の正極側電位と接続されてはいるが、負電位側は電池の負電極以外には接続されていないため、装置の正極側電位に影響を与えることがない。そして、二次電池２５の負極側の電圧が変動して二次電池２５の充電がなされる。
【０１０１】
充電制御部３０の指示により、充電用定電流回路が停止しているときは、Ｔｒ1 はオフ状態に保たれるため入力電力がＬ2 側に伝播することはない。また、Ｄ3 が二次電池２５に対して逆方向に接続されているため、二次電池２５の電流がＬ2 を介して放電されることはない。
【０１０２】
ＤＣコネクタ２２の挿抜により外部からの電力供給が途絶えたとき、二次電池２５の正極は直接ＤＣ−ＤＣコンバータ２４に接続されており、また、二次電池２５の負極もＤＣコネクタの接点を介して装置の接地点に接続されるために二次電池２５の電圧がそのままＤＣ−ＤＣコンバータ２４に伝えられる。一方、Ｄ1 により二次電池２５からの出力がＤＣ−ＤＣコンバータ２４以外への電力流出を防止する。
【０１０３】
また、ＤＣコネクタにＡＣアダプタ等が接続されているが、ＡＣアダプタにＡＣ電源が供給されていない等の理由によりＡＣアダプタが非動作状態にあるとき、二次電池の負極側がＤＣコネクタの接点を介して直接装置グランドに接続されない状態においては、Ｄ6 が二次電池２５の電圧により順方向にバイアスされ、導通状態となるので、二次電池２５の負極側と装置の接地点が接続される。
【０１０４】
以上のように、図７の構成により、充電部２６の出力側をトランス結合にすれば、充電部２６の出力電圧は装置接地電位と分離することが可能となり、二次電池の負極電圧を制御して、二次電池２５の充電が可能となる。
【０１０５】
図８は本発明・本発明関連技術の構成例５を示す図である（本発明・本発明関連技術の基本構成（２）の具体例）。
【０１０６】
図８において、２００は電源装置である。２０１は直流電源である（図２の直流電源２に相当する）。２０２は電圧変換部であって、出力電圧の制御（出力電圧値の制御、安定化制御）を行うものである。
【０１０７】
２０３は制御部であって、出力電圧の検出値に基づいて、Ｔｒ1 のスイッチング制御するものである。２０４は電圧検出部であって、出力電圧値を検出するものである。２０５は負荷である。Ｔｒ1 は制御トランジスタであって、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴである。
【０１０８】
Ｌ1 はチョークコイルであって、直流電源２０１の負側に備えられたものである。Ｃ1 は平滑コンデンサである。Ｄ1 はフライバックダイオードである。
【０１０９】
Ｄ2 は定電圧ダイオードであって、定電圧を発生するものである。Ｒ1 ，Ｒ2 は分圧抵抗であって、出力電圧を分圧するものである。Ｒ3 はダイオードＤ2 の電流制限抵抗である。
【０１１０】
図８（ａ）の構成の動作を説明する。
【０１１１】
直流電源２０１の出力電圧により制御部２０３が動作を開始する。電圧検出部２０４の検出電圧が制御部２０３に入力され、定電圧ダイオードＤ2 の生成する電圧と比較する。出力電圧が目標電圧より小さければ制御部２０３はＴｒ1 に正のゲート電圧を印加し、Ｔｒ1 をオンとする。負荷に直流電源２０１から電力が供給されるとともに、Ｌ1 にエネルギーが蓄積される。電圧変換部２０２の出力電圧が目標値より大きければ、制御部２０３はＴｒ1 のゲート電圧を接地電圧もしくは負電圧としてＴｒ1 をオフとする。Ｔｒ1 がオフの時、オン期間にＬ1 に蓄積されたエネルギーにより、Ｌ1 −Ｄ1 −Ｃ1 のフライバック回路に右廻りに電流が流れ、負荷２０５に整流電圧が印加される。
【０１１２】
図８（ｂ）は図８（ａ）の動作説明図である。
【０１１３】
直流電源２０１の電圧が７．２Ｖ、負荷電圧（電圧変換部２０２の出力）電圧が５．０Ｖとする。直流電源の正極側の電位と負荷の正極側の電位は共通なので等しく、負荷２０５の負側の電位を制御して、負荷２０５に印加される電圧が５．０Ｖになるように制御する。
【０１１４】
Ｔｒ1 のソース電極は入力電圧の負側に接続されているので、オンするのに必要な電圧は正の電圧である。従って、制御部２０３は入力電圧の正電圧をゲートに印加することにより簡単にＴｒ1 をオンさせることができる。また、ゲート電圧に入力電圧の負電圧側の電圧を印加することによりオフとすることができる。このように、図８(a) の構成によれば、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴにより直流電源２０１の負側の電圧を制御することにより簡単な構成で出力電圧の制御を行うことができる。そのため、電源装置の内部抵抗を大幅に小さくすることができる。
【０１１５】
図９は本発明・本発明関連技術の構成例６を示す図である（本発明・本発明関連技術の基本構成（２）の具体例）。
【０１１６】
図９はＤＣ−ＤＣコンバータにより出力電圧を制御するものであって、外部直流電源と内部の二次電池を切り替えて使用できるものである。そして、内部の二次電池を充電する充電部を備え、外部直流電源を使用する場合には、外部直流電源の電力を利用して内部の二次電池２１９を充電する。そして、逆流防止ダイオード（図１２の従来の技術の逆流防止ダイオードＤ2 ）を使用することなく二次電池２１９に外部直流電源から直接電流が流れこむことのないようにしたものである。
【０１１７】
図９において、２００は電源装置である。２１０はＤＣコネクタであって、外部直流電源との接続コネクタであり、外部直流電源を使用する場合に接続されるものである（図１の外部直流電源入力部１１に相当する）。ＤＣコネクタ２１０は接点２１１を備える。２１１は接点であって、ＤＣコネクタが接続されている場合には、接点２１１のＡ，Ｂを開き、二次電池２１９の負側が直接接地されることのないようにするものである。ＤＣコネクタ２１０が引き抜かれている場合には接点２１１のＡ，Ｂは閉じるものである。２１２は充電部であって、外部直流電源から電力の供給を受けて二次電池２１９を充電するものである。充電部２１２は図８（ａ）の電圧変換部２０２に相当するものであり、同様の構成を備えるものである。
【０１１８】
２１３は充電制御部であって、充電制御を行うものである。２１４は充電電圧発生部であって、充電電圧を発生するものである。２１５は電流検出部であって、二次電池２１９の充電電流を検出するものである（図１の出力検出部１６’に相当する）。２１６は電圧検出部であって、充電部２１２の出力電圧を検出するものである。２１９は二次電池である。
【０１１９】
２２０はＤＣ−ＤＣコンバータである（図１の直流電圧変換部１３に相当するものである）。Ｔｒ1 は制御トランジスタであり、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴである。Ｔｒ1 は充電制御部２１３が充電動作していないときはＴｒ1 はオフである。
【０１２０】
Ｒ0 は電流検出抵抗である。Ｒ1 ，Ｒ2 は分圧抵抗であって、電流検出抵抗Ｒ0 の電流流出側の電圧を分圧するものである。Ｒ3 ，Ｒ4 は分圧抵抗であって、電流検出抵抗Ｒ0 の電流流入側の電圧を分圧するものである。
【０１２１】
Ｄ1 は逆流防止ダイオードであって、二次電池２１９から外部直流電源に電流が逆流することを防止するものである。Ｄ3 は整流ダイオードである。Ｄ4 は定電圧ダイオードである。Ｄ5 は充電部２１２が充電動作していないときに、二次電池２１９から電力が充電制御部２１２の側に流出することを防止するものである。
【０１２２】
Ｄ6 はダイオードであって、ＤＣ−ＤＣコネクタ２１０が接続されているため接点２１１が開いている状態において二次電池を使用する場合（ＤＣコネクタ２１０は接続されているが、外部電源のスイッチがオフとなっていて、外部電源が使用されていない状態）において、二次電池２１９が使用されるときにオンなって、二次電池２１９の負側を接地するものである。
【０１２３】
Ｌ1 はチョクーコイルである。Ｃ1 は平滑コンデンサである。図９の構成の動作を説明する。
【０１２４】
（１）外部電源を使用する場合
ＤＣコネクタ２１０が接続され、接点２１１が開く。外部直流電源からＤＣ−ＤＣコンバータ２２０に電力が供給され、電圧変換されて負荷に出力される。
【０１２５】
一方、外部直流電源の電力が充電制御部２１３に入力され、二次電池２１９を充電する。充電電流検出部２１５は充電電流を検出し、電圧値として充電制御部２１３に入力する（ＥＲ2 −，ＥＲ2 ＋）。充電制御部２１３はＥＲ2 −とＥＲ2 ＋を比較し、その差によりＴｒ1 のオン、オフを制御する。電流値が規定値を越えたら負電圧をＴｒ1 のゲートに印加してオフとし、規定値以下であればＴｒ1 のゲートに正電圧を印加してオンとする。電圧検出部２１６は充電部２１２の出力電圧を検出する。充電制御部２１３は電圧検出部２１６の検出電圧を定電圧ダイオードＤ4 の発生する定電圧と比較する。出力電圧が目標値より高ければ充電制御部２１３はＴｒ1 のゲートに接地電圧もしくは負電圧を印加してオフとし、出力電圧が目標電圧より低ければ充電制御部２１３はＴｒ1 のゲートに正の電圧を印加してオンとする。Ｔｒ1 がオンのとき二次電池２１９にエネルギーを供給するとともに、Ｌ1 にエネルギーが蓄積され、Ｔｒ1 がオフのときにＬ1 −Ｄ3 −Ｃ1 の回路に右廻りにフライバック電流が流れて、二次電池２１９に電力を供給する。この時、接点２１１が開いている。そして、ダイオードＤ6 に印加される電圧の向きは逆方向である（充電電流は、二次電池２１９の正極−二次電池２１９の負極−Ｄ5 −Ｌ1 −Ｔｒ1 −接地の回路にこの向きに流れるので二次電池２１９の負極側は接地電位より高い）。そのため、二次電池２１９は負極側が浮いている状態なので、外部直流電源から二次電池２１９に電流が直接流れることはない。
【０１２６】
（２）二次電池を使用する場合（ＤＣコネクタ２１０が接続されていない場合）
ＤＣコネクタ２１０が接続されていない場合には接点２１１が閉じている。そのため、二次電池２１９の負極が接地され、二次電池２１９からＤＣ−ＤＣコンバータ２２０に電力が供給される。このとき、逆流防止ダイオードＤ1 、Ｄ5 のために二次電池２１９から充電部２１２の側に電流が流れることはない。
【０１２７】
（３）二次電池を使用する場合（ＤＣコネクタ２１０が接続されているが、外部直流電源（ＡＣアダプタ）のプラグが商用交流電源のコンセントに挿入されていない等の場合）
接点２１１は開いている。しかし、ダイオードＤ6 に印加される電圧の向きは順方向となるので、二次電池２１９は接地され、二次電池２１９からＤＣ−ＤＣコンバータ２２０に電力が供給される。このとき、逆流防止ダイオードＤ1 、Ｄ5 のために二次電池２１９から外部直流電源、充電部２１２に二次電池から電流が流れることはない。
【０１２８】
図９の構成において、充電制御部２１３はＮ型ＭＯＳＦＥＴによりスイッチング制御されるので内部抵抗が小さい。また、二次電池２１９の正極とＤＣ−ＤＣコンバータ２２０の間に逆防止ダイオード（図１２の従来の技術の逆流防止ダイオードＤ2 ）がないので、二次電池２１９の出力電圧の低下が妨げられることがない。
【０１２９】
図１０は図９の構成例６の動作説明図である。
【０１３０】
ＤＣ−ＩＮは外部直流電源の電圧であって、１６．０Ｖである。αＶは充電制御部の出力電圧であって、二次電池２１９に応じて決められる電圧である。構成例６の構成では、二次電池２１９の負側の電圧を制御して充電制御する。
【０１３１】
図１１は本発明・本発明関連技術の構成例７を示す図である（本発明・本発明関連技術の基本構成（２）の具体例）。
【０１３２】
図１１において、２１０はＤＣコネクタである。２１１は接点である。２１３は充電制御部である。２１４は充電電圧発生部である。２１５は電流検出部である。２１６は電圧検出部である。２１９は二次電池である。２２１はトランスである。Ｌ1 は一次側のコイルであり、Ｌ2 は二次側のコイルである。
【０１３３】
Ｔｒ1 は制御トランジスタであって、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴである。Ｄ1 は逆流防止ダイオードである。Ｄ3 はフライバックダイオードである。Ｄ5 は逆流防止ダイオードである。Ｄ6 はダイオードであって、二次電池２１９を使用する場合に、その負極側を接地するものである。
【０１３４】
Ｒ0 は電流検出用の抵抗である。Ｒ1 ，Ｒ2 は分圧抵抗である。Ｒ3 ，Ｒ4 は分圧抵抗である。Ｒ5 ，Ｒ6 は分圧抵抗である。Ｒ7 はダイオードＤ4 の電流制限抵抗である。
【０１３５】
図１１の構成は充電制御部にトランス２２１を設け、一次側の電圧を制御し、二次側の出力で二次電池を充電するようにしたものである。この点以外の動作は図４の場合と同じである。即ち、外部直流電源を使用する場合にはＤＣコネクタ２１０が接続され外部直流電源から電力が供給される。このとき、接点２１１が開かれて、二次電池２１９の負極側は接地側より浮いた状態とされる（ダイオードＤ6 のカソード側電位は接地電位より高くなるのでＤ6 はオフである）。充電制御部２１３によりトランス２２１の一次側の電圧が制御され、二次側にエネルギーが伝えられて二次電池２１９が充電される。このとき、二次電池２１９の負極側の電位は接地側より浮いている状態であるので、逆流防止ダイオード（図１２のダイオードＤ2 ）がなくても外部直流電源から二次電池２１９に直接電流が流れることはない。
【０１３６】
ＤＣコネクタ２１０が引き抜かれていて二次電池２１９が使用される場合には、接点２１１が閉じ、二次電池２１９の負極側が接地されるので、二次電池２１９からＤＣ−ＤＣコンバータ２２０に電力が供給される。このとき、ダイオードＤ5 のために、二次電池２１９から充電部２１２に電流が流れることはない。ＤＣコネクタ２１０が接続されているため接点２１１は開いているが、ＡＣアダプタ（外部直流電源）が商用交流電源のコンセントに挿入されていない等の場合には、ダイオードＤ6 がオンとなって二次電池２１９の負極側が接地される。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】本発明・本発明関連技術の基本構成（１）を示す図である。
【図２】本発明・本発明関連技術の基本構成（２）を示す図である。
【図３】本発明・本発明関連技術の構成例１を示す図である。
【図４】本発明・本発明関連技術の構成例２を示す図である。
【図５】本発明・本発明関連技術の構成例３を示す図である。
【図６】本発明・本発明関連技術の構成例３の充電器のタイムチャートである。
【図７】本発明・本発明関連技術の構成例４を示す図である。
【図８】本発明・本発明関連技術の構成例５を示す図である。
【図９】本発明・本発明関連技術の構成例６を示す図である。
【図１０】本発明・本発明関連技術の構成例６の動作説明図である。
【図１１】本発明・本発明関連技術の構成例７を示す図である。
【図１２】従来の電源装置を示す図である。
【図１３】従来の電源装置の動作説明図である。
【図１４】従来の電源装置を示す図である。
【符号の説明】
【０１３８】
１    電源装置
２    直流電源
２’  電圧変換部
３    制御部
４    制御トランジスタ（Ｎ型トランジスタ）
５    出力検出部
１１  外部直流電源入力部
１２  ダイオード
１３  直流電圧変換部
１４  二次電池
１５  充電部
１６  充電制御部
１６’出力検出部
１７  充電電圧発生部
１８  切り替えスイッチ回路