(57)【要約】【課題】より長い時間、補助電源によって負荷部をバックアップできる。【解決手段】実施形態の電源切替回路は、主電源ラインと、補助電源ラインと、ダイオードと、トランジスタと、を備える。前記主電源ラインは、主電源から負荷部に電源を供給する。前記補助電源ラインは、前記主電源から前記負荷部への電源の供給が低下した場合に、補助電源から前記負荷部に電源を供給する。前記ダイオードは、前記補助電源ラインにおいて、アノード端子が前記補助電源側に接続され、カソード端子が前記負荷部側に接続されている。前記トランジスタは、前記補助電源ラインにおいて、ソース端子が前記ダイオードのアノード端子に接続され、ドレイン端子が前記ダイオードのカソード端子に接続され、ベース端子が前記主電源ラインに接続されている。【選択図】図３
2013046501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主電源から負荷部に電源を供給する主電源ラインと、
前記主電源から前記負荷部への電源の供給が低下した場合に、補助電源から前記負荷部に電源を供給する補助電源ラインと、
前記補助電源ラインにおいて、アノード端子が前記補助電源側に接続され、カソード端子が前記負荷部側に接続されたダイオードと、
前記補助電源ラインにおいて、ソース端子が前記ダイオードのアノード端子に接続され、ドレイン端子が前記ダイオードのカソード端子に接続され、ベース端子が前記主電源ラインに接続されたトランジスタと、
を備えた電源切替回路。
【請求項２】
前記補助電源ラインは、前記補助電源である２次電池から前記負荷部に電源を供給する請求項１に記載の電源切替回路。
【請求項３】
前記主電源ラインにおいて、アノード端子が前記主電源側に接続され、カソード端子が前記負荷部側に接続されたダイオードを備えた請求項１または２に記載の電源切替回路。
【請求項４】
負荷部と、
主電源から前記負荷部に電源を供給する主電源ラインと、
前記主電源から前記負荷部への電源の供給が低下した場合に、補助電源から前記負荷部に電源を供給する補助電源ラインと、
前記補助電源ラインにおいて、アノード端子が前記補助電源側に接続され、カソード端子が前記負荷部側に接続されたダイオードと、
前記補助電源ラインにおいて、ソース端子が前記ダイオードのアノード端子に接続され、ドレイン端子が前記ダイオードのカソード端子に接続され、ベース端子が前記主電源ラインに接続されたトランジスタと、
を備えた電子機器。
【請求項５】
前記補助電源ラインは、前記補助電源である２次電池から前記負荷部に電源を供給する請求項４に記載の電子機器。
【請求項６】
前記主電源ラインにおいて、アノード端子が前記主電源側に接続され、カソード端子が前記負荷部側に接続されたダイオードを備えた請求項４または５に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電源切替回路および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＣ電源（１００Ｖまたは２００Ｖ）からＤＣ電源を生成し、生成したＤＣ電源を各種装置に供給することにより当該装置を動作させ、停電時には、装置内の重要なデータを保持するためのバックアップ用電源として搭載している２次電池から装置に電源を供給する機器がある。バックアップ用電源を備えた機器においては、停電時のみ２次電池から装置に電源を供給するために、電源の供給元を切り替える切替回路が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、バックアップ用電源として用いられる２次電池は電池容量が減ってくると出力電圧が下がる傾向にあるため、データのバックアップ時間を長くするためには、電源の供給元を切り替える切替回路での電圧ドロップを減らすことで、１回の充電でバックアップ用電源を長時間使用することが可能となる。しかしながら、従来は、ダイオードを利用して、電源の供給元を２次電池に切り替えて、２次電池からシステムに電源を供給しているため、ダイオードの順方向電圧降下により電圧が低下してしまい、システムへの電源の供給にロスが発生する、という課題がある。また、電源の供給元を切り替えるための切替専用のＩＣも存在するが、ダイオードに比べて高価である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
実施形態の電源切替回路は、主電源ラインと、補助電源ラインと、ダイオードと、トランジスタと、を備える。前記主電源ラインは、主電源から負荷部に電源を供給する。前記補助電源ラインは、前記主電源から前記負荷部への電源の供給が低下した場合に、補助電源から前記負荷部に電源を供給する。前記ダイオードは、前記補助電源ラインにおいて、アノード端子が前記補助電源側に接続され、カソード端子が前記負荷部側に接続されている。前記トランジスタは、前記補助電源ラインにおいて、ソース端子が前記ダイオードのアノード端子に接続され、ドレイン端子が前記ダイオードのカソード端子に接続され、ベース端子が前記主電源ラインに接続されている。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】図１は、本実施形態にかかるプリンタ装置とＰＯＳ端末との概観を示す図である。
【図２】図２は、ＰＯＳ端末の機能的構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、電源部の電気的構成を示す図である。
【図４】図４は、２４Ｖ電源ラインまたは２次電池ラインから負荷部に電源を供給する動作を説明するための図である。
【図５】図５は、２４Ｖ電源ラインまたは２次電池ラインから負荷部に電源を供給する動作を説明するための図である。
【図６】図６は、２４Ｖ電源ラインまたは２次電池ラインから負荷部に電源を供給する動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
図１は、本実施形態にかかるプリンタ装置とＰＯＳ端末との概観を示す図である。ＰＯＳ（Point  Of  Sales）端末１は、プリンタ装置７に電源を供給する電子機器であり、現金等を収容するためのドロワ２の上に載置されており、このドロワ２の引出し２ａの開閉を制御する。
【０００７】
ＰＯＳ端末１には、正面側にオペレータが預かり金額などを入力するためのキーボード３とモードスイッチ４とが設けられていると共に、オペレータ用のメインディスプレイ５が接続され、背面側には客用のサブディスプレイ６が接続される。モードスイッチ４は、「登録」、「点検」、「精算」、「設定」などの各種業務モードを選択するためのスイッチで、例えば鍵などで操作される。
【０００８】
また、ＰＯＳ端末１には、ＰＯＳ端末１が電源ケーブルＣ１により電源を供給して駆動するプリンタ装置７が接続されている。なお、電源ケーブルＣ１には、ＰＯＳ端末１からプリンタ装置７に電源を供給するための配線（詳細は後述する）の他、データの送受信を行う信号線も含まれている。なお、電源とともにデータの伝送を行う電源ケーブルＣ１としては、例えばＵＳＢ（Universal  Serial  Bus）などであってよい。
【０００９】
プリンタ装置７は、熱によって専用紙に印字を行なうサーマルヘッド（印字部）を有するサーマルプリンタであり、ＰＯＳ端末１により供給される電源およびデータに基づいて、レシートおよびジャーナルの印刷を行う。プリンタ装置７によって印字されたレシートはレシート発行口８から発行される。なお、本実施形態ではサーマル方式で印字を行う印字部を有する構成を例示するが、印字部の印字方式は、他の方式であってよく、例えばインクジェット方式であってもよい。
【００１０】
また、ＰＯＳ端末１には、商品の販売登録の際に商品ラベルに印刷されたバーコードを読み取るためのバーコードスキャナ９が接続されている。メインディスプレイ５およびサブディスプレイ６は、バックライトを備えた液晶カラーディスプレイ等で構成され、販売登録された商品の品名および価格や、１取引の合計金額や釣銭額などを表示する。
【００１１】
図２は、ＰＯＳ端末の機能的構成を示すブロック図である。図２に示すように、ＰＯＳ端末１は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）１０、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）１１、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）１２、記憶部１３、通信Ｉ／Ｆ１４、スピーカ１５、ＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）１６、冷却ファン１７、メインディスプレイ５、サブディスプレイ６、表示制御部２３、キーボード３、モードスイッチ４、キーボード制御部３２、プリンタ制御部４２、シリアルポート５２、バーコードスキャナ９、電源部６０を備えている。
【００１２】
ＣＰＵ１０は、ＲＯＭ１１や記憶部１３に記憶されたプログラムをＲＡＭ１２の作業領域に展開し、順次実行することでＰＯＳ端末１全体の処理を中央制御する。ＲＯＭ１１、記憶部１３は、ＰＯＳ端末１のプログラムや各種設定データを記憶する。なお、記憶部１３は、半導体メモリやＨＤＤ（Hard  Disk  Drive）などの読み書き可能な記憶媒体であってよい。
【００１３】
通信Ｉ／Ｆ１４は、ＣＰＵ１０の制御の下、外部機器との間でデータの送受信を行う通信インタフェースである。スピーカ１５は、ＣＰＵ１０の制御の下、エラー発生時における警告音やユーザへの各種報知音等を出力する。ＬＥＤ１６は、ＣＰＵ１０の制御の下、光を点滅させることなどによりユーザへの報知を行う。冷却ファン１７は、ＰＯＳ端末１の内部を冷却するためのファンである。
【００１４】
表示制御部２３は、メインディスプレイ５、サブディスプレイ６に対する情報の表示を制御する。キーボード制御部３２は、キーボード３、モードスイッチ４を制御する。プリンタ制御部４２は、プリンタ装置７を制御する。シリアルポート５２は、バーコードスキャナ９等の機器を接続するＲＳ−２３２Ｃ、ＵＳＢなどのシリアル通信方式のインタフェースである。
【００１５】
電源部６０は、ＰＯＳ端末１の各部、ＰＯＳ端末１と接続するプリンタ装置７、バーコードスキャナ９などに電源を供給する。なお、以下の説明では、電源部６０からの電源の供給を受ける各部（ＰＯＳ端末１の各部、プリンタ装置７、バーコードスキャナ９など）を総称して負荷部とする。
【００１６】
ここで、図３を用いて、電源部６０の詳細について説明する。図３は、電源部の電気的構成を示す図である。電源部６０は、図３に示すように、ＡＣ−ＤＣ変換部６１、リチウムイオン電池６２、電源切替回路６３などを備える。
【００１７】
ＡＣ−ＤＣ変換部６１は、商用電源の交流電圧を直流電圧（２４Ｖ）に変換する。そして、ＡＣ−ＤＣ変換部６１は、電源切替回路６３を介して、変換した直流電圧を負荷部に印加して電源を供給する主電源である。
【００１８】
リチウムイオン電池６２は、停電等によりＡＣ−ＤＣ変換部６１からの電源供給が停止または低下した場合に、電源切替回路６３を介して、出力電圧を負荷部に印加して負荷部に電源を供給するバックアップ電源（補助電源）である。本実施形態では、リチウムイオン電池６２には、満充電での出力電圧が８．０Ｖで、放電を停止する出力電圧が６．０Ｖの２直セルの２次電池（電池）を用いる。
【００１９】
電源切替回路６３は、商用電源から交流電圧が印加されている通常時においては、ＡＣ−ＤＣ変換部６１において変換された直流電圧を負荷部に印加する。一方、電源切替回路６３は、商用電源からの交流電圧の印加が停止されている停電時においては、リチウムイオン電池６２からの出力電圧を負荷部に印加する。
【００２０】
より具体的には、電源切替回路６３は、２４Ｖ電源ライン６４、２次電池ライン６５、第１ダイオード６６、第２ダイオード６７、およびトランジスタ６８などを備えている。
【００２１】
２４Ｖ電源ライン６４は、ＡＣ−ＤＣ変換部６１により直流電圧が印加されて、ＡＣ−ＤＣ変換部６１から負荷部に電源を供給する主電源ラインである。
【００２２】
２次電池ライン６５は、リチウムイオン電池６２により出力電圧（２４Ｖ電源ライン６４に印加された直流電圧よりも低い電圧）が印加されて、停電等が発生してＡＣ−ＤＣ変換部６１から負荷部への電源の供給が低下した場合に、リチウムイオン電池６２から負荷部に電源を供給する補助電源ラインである。
【００２３】
第１ダイオード６６は、２４Ｖ電源ライン６４において、アノード端子６６ａがＡＣ−ＤＣ変換部６１側に接続され、カソード端子６６ｂが負荷部側に接続されて、ＡＣ−ＤＣ変換部６１側から負荷部側に向かってのみ電流を流す整流作用を有する電子素子である。
【００２４】
第２ダイオード６７は、２次電池ライン６５において、アノード端子６７ａがリチウムイオン電池６２側に接続され、カソード端子６７ｂが負荷部側に接続されて、リチウムイオン電池６２側から負荷部側に向かってのみ電流を流す整流作用を有する電子素子である。
【００２５】
トランジスタ６８は、２次電池ライン６５において、ソース端子６８ａが第２ダイオード６７のアノード端子６７ａに接続され、ドレイン端子６８ｂが第２ダイオード６７のカソード端子６７ｂに接続され、ベース端子６８ｃが２４Ｖ電源ライン６４に接続されたｐ型のＦＥＴ（Field  Effect  Transistor）トランジスタである。つまり、トランジスタ６８は、リチウムイオン電池６２から負荷部へ電源を供給する２次電池ライン６５に接続された第２ダイオード６７のバイパスとして機能する。
【００２６】
次に、図４〜６を用いて、２４Ｖ電源ライン６４または２次電池ライン６５から負荷部に電源を供給する動作について詳細に説明する。図４〜６は、２４Ｖ電源ラインまたは２次電池ラインから負荷部に電源を供給する動作を説明するための図である。
【００２７】
商用電源からの電源の供給があり、ＡＣ−ＤＣ変換部６１により２４Ｖ電源ライン６４に直流電圧が印加されている場合、２４Ｖ電源ライン６４に印加される直流電圧が２次電池ライン６５に印加される出力電圧よりも高くなるので、図４に示すように、２４Ｖ電源ライン６４が、第１ダイオード６６を介して負荷部に電源を供給する。
【００２８】
なお、ＡＣ−ＤＣ変換部６１により２４Ｖ電源ライン６４に直流電圧が印加されている場合、２４Ｖ電源ライン６４に印加される直流電圧が２次電源ライン６５に印加される出力電圧よりも高くなるため、２４Ｖ電源ライン６４から２次電池ライン６５に向かって電流が流れ込もうとするが、２次電池ライン６５には、第２ダイオード６７が設けられているため、２４Ｖ電源ライン６４から２次電池ライン６５への電流の流れ込みを防止することができる。
【００２９】
商用電源からの電源の供給が遮断されて停電が発生し、ＡＣ−ＤＣ変換部６１により２４Ｖ電源ライン６４に印加される直流電圧が２次電池ライン６５に印加された出力電圧より低くなった場合、図５に示すように、２次電池ライン６５が、第２ダイオード６７を介して負荷部に電源を供給する。商用電源からの電源の供給が遮断されて停電が発生した直後においては、２４Ｖ電源ライン６４の直流電圧が十分に低下しておらず、２４Ｖ電源ライン６４の直流電圧に所定の電圧Ｖｇｓを加算した電圧が、２次電池ライン６５の出力電圧よりも高くなる。そのため、トランジスタ６８はオンされず、２次電池ライン６５は、第２ダイオード６７を介して負荷部に電源を供給する。ここで、所定の電圧Ｖｇｓとは、トランジスタ６８をオンするために必要な電位差である。
【００３０】
なお、リチウムイオン電池６２から電源が供給されている間、２４Ｖ電源ライン６４に印加される直流電圧が２次電源ライン６５に印加される出力電圧よりも低くなるため、２次電池ライン６５から２４Ｖ電源ライン６４に向かって電流が流れ込もうとするが、２４Ｖ電源ライン６４には、第１ダイオード６６が設けられているため、２次電池ライン６５から２４Ｖ電源ライン６４への電流の流れ込みを防止することができる。
【００３１】
商用電源からの電源の供給が遮断されて停電が発生した後、２４Ｖ電源ライン６４の直流電圧に所定の電圧Ｖｇｓを加算した電圧が、２次電池ライン６５の出力電圧よりも低くなると、トランジスタ６８がオンされて、図６に示すように、２次電池ライン６５は、トランジスタ６８を介して負荷部に電源を供給する。トランジスタ６８を介して負荷部に電源を供給する際の電圧降下（数１０ｍＶ）は、第２ダイオード６７を介して負荷部に電源を供給する場合の電圧降下（０．２Ｖ）よりも小さいため、２次電池ライン６５による負荷部への電源供給のロスを少なくすることができ、より長い時間、リチウムイオン電池６２によって負荷部をバックアップすることができる。
【００３２】
このように本実施形態にかかるＰＯＳ端末１によれば、ＡＣ−ＤＣ変換部６１から負荷部に電源を供給する２４Ｖ電源ライン６４と、ＡＣ−ＤＣ変換部６１から負荷部への電源の供給が低下した場合に、リチウムイオン電池６２から負荷部に電源を供給する２次電池ライン６５と、２次電池ライン６５において、アノード端子６７ａがリチウムイオン電池６２側に接続され、カソード端子６７ｂが負荷部側に接続された第２ダイオード６７と、２次電池ライン６５において、ソース端子６８ａが第２ダイオード６７のアノード端子６７ａに接続され、ドレイン端子６８ｂが第２ダイオード６７のカソード端子６７ｂに接続され、ベース端子６８ｃが２４Ｖ電源ライン６４に接続されたトランジスタ６８と、を備えることにより、ＡＣ−ＤＣ変換部６１から負荷部への電源の供給が停止して停電が発生した場合に、トランジスタ６８を第２ダイオード６７のバイパスとして機能させることができるので、２次電池ライン６５による負荷部への電源供給のロスを少なくすることができ、より長い時間、リチウムイオン電池６２によって負荷部をバックアップすることができる。
【００３３】
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３４】
１  ＰＯＳ端末
７  プリンタ装置
９  バーコードスキャナ
６０  電源部
６１  ＡＣ−ＤＣ変換部
６２  リチウムイオン電池
６３  電源切替回路
６４  ２４Ｖ電源ライン
６５  ２次電池ライン
６６  第１ダイオード
６７  第２ダイオード
６８  トランジスタ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３５】
【特許文献１】特開２００１−１４２５８４号公報
【図１】
2013046501.tif 000003
【図２】
2013046501.tif 000004
【図３】
2013046501.tif 000005
【図４】
2013046501.tif 000006
【図５】
2013046501.tif 000007
【図６】
2013046501.tif 000008