JP2008035644A - 電源用デバイス、電子機器、検査デバイス、および電源検査システム - Google Patents

Abstract

【課題】回路規模を大型化することなく、充電回路からバックアップ電源への充電を停止できる電源用デバイスを提供する。
【解決手段】電源用デバイス１０は、他の回路に電力供給を行うためのものであり、メインバッテリーによる電力供給が停止した場合に、他の回路に電力供給を行うためのバックアップ用電池１２と、メインバッテリーから供給された電力を用いて、バックアップ用電池１２の充電に必要な電力を供給する充電回路１４とを備える。充電回路１４とバックアップ用電池１２との間に検査用端子１５が設けられ、充電回路１４がバックアップ用電池１２に印加する電圧以上の電圧を検査デバイス２０の直流電源１３から検査用端子１５印加する。これにより、充電回路１４からバックアップ用電池１２に充電電流が流れることを阻止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、他の回路に電力供給を行うための電源用デバイス、該電源用デバイスを備えた電子機器、上記電源用デバイスの検査を行う検査デバイス、ならびに、上記電源用デバイスおよび上記検査デバイスを接続した電源検査システムに関するものである。

一般に、携帯電話機などの携帯型電子機器（以下、「機器」と略称する。）には、自機器を動作させるためのメインバッテリーが搭載されている。さらに、メインバッテリーが外された場合や、メインバッテリー１０１が完全に放電した場合でも、例えば時計や、重要なデータを保持するメモリなど、最小限の回路を動作させるために、バックアップ用電池が搭載されている。

図４は、上記メインバッテリーおよびバックアップ用電池を備える従来の電源ユニットの基本的な構成の一例を示している。図示のように、電源ユニットは、電源用デバイス１００およびメインバッテリー１０１を備える構成であり、電源用デバイス１００は、バックアップ用電池１０２、電源回路１０３、および充電回路１０４を備える構成である。

メインバッテリー１０１は、機器内の各種構成に電力を供給するためのものである。バックアップ用電池１０２は、メインバッテリー１０１からの電力の供給が停止された場合に、機器内の最低限必要な構成に電力を供給するためのものである。電源回路１０３は、メインバッテリー１０１またはバックアップ用電池１０２から供給された電力ａ・ｄを利用して、機器内の各種構成（その他の回路）に対し適当な電圧を印加して動作させるものである。充電回路１０４は、メインバッテリー１０１から供給された電力ｂを利用して、バックアップ用電池１０２に対し適当な電圧を印加して電力ｃを供給し、充電させるものである。

メインバッテリー１０１から電力が供給されている場合、電源回路１０３は、メインバッテリー１０１から供給された電力ａを用いて、機器内の各種構成に対し適当な電圧を印加することになる。また、充電回路１０４は、メインバッテリー１０１から供給された電力ｂを用いて、バックアップ用電池１０２を十分に充電された状態（満充電の状態）に維持するために、必要に応じて電力ｃを供給することになる。

一方、バックアップ用電池１０２から電力が供給されている場合、電源回路１０３は、バックアップ用電池１０２から供給された電力ｄを用いて、機器内の各種構成またはその一部に対し適当な電圧を印加することになる。また、充電回路１０４は、メインバッテリー１０１からの電力ｂの供給が停止するので、バックアップ用電池１０２への電力ｃも停止することになる。

ところで、機器の一部または全部の機能を連続して使用できる時間である連続使用時間を保障するために、機器の製造工程において機器での消費電力の検査が行われている。図５は、上記消費電力の検査を行う場合における検査システムの基本的な構成の一例を示している。図示のように、上記検査システムは、図４に示される電源ユニットにおいて、メインバッテリー１０１の代わりに検査デバイス１１０を設けた構成となっている。すなわち、上記検査システムは、電源用デバイス１００と検査デバイス１１０を備える構成となる。検査デバイス１１０は、メインバッテリー１０１の代わりとなる直流電源１１１と、直流電源１１１から流れる電流を計測する電流計１１２とを備える構成である。

バックアップ用電池１０２が満充電の状態であれば、直流電源１１１から充電回路１０４を介してバックアップ用電池１０２に供給される電流（以下、「充電用電流」と称する。）が殆ど無い。したがって、直流電源１１１からの電流値、すなわち電流計１１２が計測する電流値は、直流電源１１１から電源回路１０３を介して機器内の各種構成に供給される電流（以下、「動作用電流」と称する。）の電流値となる。そこで、機器の一部または全部の機能を使用したときに電流計１１２が計測した電流値と、メインバッテリー１０１が放出可能な電気量（容量）とを用いて演算することにより、上記連続使用時間を求めることができる。

しかしながら、メインバッテリー、バックアップ用電池などに用いられる二次電池は、満充電の状態または完全に放電した状態で放置すると寿命が短くなるので、適度に充電された状態で出荷されることが一般的である。このため、電流計１１２が計測する電流値は、充電用電流の電流値を含むことになる。それでも、上記充電用電流の電流値が推定できれば、上記連続使用時間を容易に求めることができる。しかしながら、二次電池の出荷時の充電状態については、特に規定が無いため、ロットごと、或いは固体ごとに異なっているので、充電用電流の電流値を推定することは困難である。このため、電流計１１２の電流値から上記連続使用時間を求めることが困難となる。
実開平４−９３１７６号公報（１９９２年８月１３日公開） 特開２００２−１３１４０３号公報（２００２年５月９日公開）

このように、機器の製造工程において機器での消費電力の検査を行う場合、上記充電用電流の影響を最小限に抑える必要がある。従来、この問題点を回避するために、バックアップ用電池１０２を着脱可能な構造とし、上記消費電力の検査のときにバックアップ用電池１０２を取り外すことが行われていた。しかしながら、この場合、上記消費電力の検査の後に、取り外したバックアップ用電池１０２を再度取り付ける工程が必要になる。

また、メインバッテリー１０１（検査デバイス１１０）と充電回路１０４との間、または充電回路１０４とバックアップ用電池１０２との間に、機械的または電気的なスイッチを設けて、上記消費電力の検査のときに上記スイッチをオフにすることが行われていた。しかしながら、この場合、スイッチを追加する必要があるので、電源用デバイス１００の回路規模が大型化することになる。

また、特許文献１には、回路検査時にも電池の電流が検査機に影響を与えることが無く、検査が正確に行えるプリント配線板構造が開示されている。このプリント配線板構造では、電池と回路との間のスイッチとして、プリント配線板上のオス型コネクタの一部端子を利用しており、このコネクタに対応するメス型コネクタの一部端子をジャンパ線で接続している。

コネクタの組立て前には、電池と回路との間がコネクタにより切断されている。したがって、検査時に電池の影響を受けなくて済む。そして、検査後の組立て工程で、オス型コネクタにメス型コネクタを接続することにより、電池と回路との間が接続される。これにより、電池と回路との間を接続する新たな工程を行う必要がない。しかしながら、特許文献１に記載のプリント配線板構造では、コネクタの一部端子を利用するために、コネクタの規模を大型化する必要がある。

また、特許文献２には、電池パックの電池保護回路の動作を検査する電池パックの検査装置が開示されている。図６は、同文献に記載された電池パックおよび検査装置の要部構成を示している。図示のように、電池パック１２０には、バックアップ用電池１２１、充電制御回路１２２、およびスイッチ素子１２３が設けられている。また、検査装置１３０には、充電用電源１３１が設けられている。

充電用電源１３１は、バックアップ用電池１２１を充電するための充電用電流を供給するものである。スイッチ素子１２３は、バックアップ用電池１２１への充電をオン・オフするものである。充電制御回路１２２は、バックアップ用電池１２１の過充電を防止するものである。具体的には、充電制御回路１２２は、バックアップ用電池１２１の端子電圧を監視して過充電電圧が検出されたときには、スイッチ素子１２３をオフ状態に制御している。

特許文献２に記載の電池パック１２０には、充電制御回路１２２とバックアップ用電池１２１との間に検査用端子１２４が設けられている。検査装置１３０は、検査用端子１２４に過充電電圧を印加することにより、充電制御回路１２２が機能しているか否かを検査することができる。

図６に示される電池パック１２０を、図５に示されるバックアップ用電池１０２に適用すると、外部の検査装置によりバックアップ用電池１０２への充電を停止できるので、電流計１１２の電流値から上記連続使用時間を求めることができる。しかしながら、充電制御回路１２２およびスイッチ素子１２３を新たに設ける必要があるので、電源用デバイス１００の回路規模が大型化することになる。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、回路規模を大型化することなく、充電回路からバックアップ電源への充電を停止できる電源用デバイスなどを提供することにある。

本発明に係る電源用デバイスは、他の回路に電力供給を行うための電源用デバイスであって、主電源による前記電力供給が停止した場合に、前記他の回路に電力供給を行うためのバックアップ電源と、前記主電源から供給された電力を用いて、前記バックアップ電源の充電に必要な電力を供給する充電回路とを備える電源用デバイスにおいて、上記課題を解決するために、前記充電回路と前記バックアップ電源との間に、外部接続端子を設けたことを特徴としている。

上記の構成によると、充電回路とバックアップ電源との間に外部接続端子が設けられている。この外部接続端子に対し、上記充電回路が上記バックアップ電源に印加する電圧以上の電圧を外部から印加することにより、充電回路からバックアップ電源に充電電流が流れることを阻止できる。したがって、本発明に係る電源用デバイスは、スイッチを設けたり、バックアップ電源を取り外したりする必要が無いので、回路規模を大型化することなく、充電回路からバックアップ電源への充電を停止することができる。

本発明に係る電源用デバイスでは、前記主電源または前記バックアップ電源から供給された電力を用いて、前記他の回路に対応する電力を供給する電源回路をさらに備えてもよい。さらに、該電源回路および前記充電回路は、電源用ＩＣにて一体に形成されていてもよい。

なお、上記構成の電源用デバイスを備えて電子機器であれば、上述の効果を奏することができる。ここで、電子機器の例としては、電源用デバイスおよび主電源を備えた電源ユニット、ＰＣ（Personal Computer）、移動通信端末、家電製品などが挙げられる。

本発明に係る検査デバイスは、他の回路に電力供給を行うための電源用デバイスであって、主電源による前記電力供給が停止した場合に、前記他の回路に電力供給を行うためのバックアップ電源と、前記主電源から供給された電力を用いて、前記バックアップ電源の充電に必要な電力を供給する充電回路とを備える電源用デバイスの検査を行う検査デバイスであって、上記課題を解決するために、前記主電源の代わりに電力を供給する第１電源と、第１電源から供給される電流を計測する電流計と、バックアップ電源に電力を供給する第２電源とを備えており、第２電源は、前記充電回路が前記バックアップ電源を充電する場合に印加する電圧以上の電圧を前記バックアップ電源に印加することを特徴としている。

上記の構成によると、第２電源は、電源用デバイスにおける充電回路がバックアップ電源を充電する場合に印加する電圧以上の電圧を上記バックアップ電源に印加している。これにより、充電回路からバックアップ電源に充電電流が流れることを阻止できるので、主電源の代わりである第１電源から上記充電回路を介して上記バックアップ用電源に供給される充電用電流は殆ど無い。したがって、第１電源からの電流値、すなわち電流計が計測する電流値は、第１電源から他の回路に供給される動作用電流の電流値となる。したがって、電流計が計測した電流値を用いて、上記電源用デバイスが他の回路に供給する電力に関する各種検査を行うことができる。

なお、上記電源用デバイスが他の回路に供給する電力に関する各種検査としては、上記電力値の検査、主電源が二次電池である場合の連続使用時間の検査、などが挙げられる。

本発明に係る検査デバイスでは、第１電源の正極または負極と、第２電源の正極または負極とに接続して接地する接地線をさらに備えており、該接地線は、前記電源用デバイスの接地線と接続することが好ましい。この場合、検査デバイスは、接地レベルを電源用デバイスの接地レベルに揃えることができるので、正確な検査を行うことができる。

なお、上記構成の電源用デバイスと、上記構成の検査デバイスとを接続した電源検査システムであれば、上述の効果を奏することができる。

以上のように、本発明に係る電源用デバイスは、充電回路とバックアップ電源との間に設けられた外部接続端子に対し、上記充電回路が上記バックアップ電源に印加する電圧以上の電圧を外部から印加することにより、充電回路からバックアップ電源への充電電流を阻止できるので、回路規模を大型化することなく、充電回路からバックアップ電源への充電を停止できるという効果を奏する。

〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１および図２を参照して説明する。図１は、本実施形態の電源検査システムの概略構成を示している。図示のように、電源検査システムは、電源用デバイス１０および検査デバイス２０を備えており、電源用デバイス１０は、バックアップ用電池（バックアップ電源）１２、電源回路１３、および充電回路１４を備える構成である。なお、図示の電源用デバイス１０は、消費電力の検査のために、メインバッテリー（主電源）の代わりに検査デバイス２０が設けられている。

メインバッテリー（図示せず）は、機器内の各種構成に電力を供給するためのものである。バックアップ用電池１２は、メインバッテリーからの電力の供給が停止された場合に、機器内の最低限必要な構成に電力を供給するためのものである。メインバッテリーおよびバックアップ用電池１２は、共に充電可能な二次電池である。なお、どのような二次電池を使用するかは、機器の性能による。

電源回路１３は、メインバッテリーまたはバックアップ用電池１２から供給された電力ａ・ｄを利用して、機器内の各種構成に対し適当な電圧を印加して動作させるものである。充電回路１４は、メインバッテリーから供給された電力ｂを利用して、バックアップ用電池１２に対し適当な電圧を印加して電力ｃを供給し、充電させるものである。

メインバッテリーから電力が供給されている場合、電源回路１３は、メインバッテリーから供給された電力ａを用いて、機器内の各種構成に対し適当な電圧を印加することになる。また、充電回路１４は、メインバッテリーから供給された電力ｂを用いて、バックアップ用電池１２を十分に充電された状態（満充電の状態）に維持するために、必要に応じて電力ｃを供給することになる。

一方、バックアップ用電池１２から電力が供給されている場合、電源回路１３は、バックアップ用電池１２から供給された電力ｄを用いて、機器内の各種構成またはその一部に対し適当な電圧を印加することになる。また、充電回路１４は、メインバッテリーからの電力ｂの供給が停止するので、バックアップ用電池１２への電力ｃも停止することになる。

一方、検査デバイス２０は、メインバッテリーの代わりとなる直流電源（第１電源）２１と、直流電源２１から流れる電流を計測する電流計２２とを備える構成である。以上の電源用デバイス１０および検査デバイス２０の構成は、図５に示される従来の電源用デバイス１００および検査デバイス１１０の構成と同様である。

本実施形態の電源用デバイス１０には、充電回路１４とバックアップ用電池１２との間に検査用端子（外部接続端子）１５が設けられている。また、本実施形態の検査デバイス２０には、検査用端子１５に適当な電圧を印加して、検査用端子１５を介してバックアップ用電池１２に電力ｅを供給する直流電源（第２電源）２３が設けられている。

図２は、図１に示される電源用デバイス１０の要部構成を示している。図示のように、検査デバイス２０の直流電源２３は、検査用端子１５に対し、充電回路１４がバックアップ用電池１２に印加する電圧（例えば３．１Ｖ）よりも高い電圧（例えば３．２Ｖ）を印加する。これにより、検査デバイス２０から検査用端子１５を介してバックアップ用電池１２に充電用電流が供給される。一方、充電回路１４からバックアップ用電池１２への充電用電流の供給を停止することができる。

したがって、バックアップ用電池１２の充電状態に関係なく、検査デバイス２０の直流電源２１から充電回路１４を介してバックアップ用電池１２に供給される充電用電流は殆ど無い。これにより、直流電源２１からの電流値、すなわち電流計２２が計測する電流値は、直流電源２１から電源回路１３を介して機器内の各種構成に供給される動作用電流の電流値となる。そこで、機器の一部または全部の機能を使用したときに電流計２２が計測した電流値と、メインバッテリーの容量とを用いて演算することにより、機器の一部または全部の機能を連続して使用できる連続使用時間を求めることができ、所定の連続使用時間に到達しているか否かを検査することができる。

以上より、本実施形態の電源用デバイス１０は、充電回路１４からバックアップ用電池１２への充電用電流の供給を停止するために、スイッチを設けたり、バックアップ用電池１２を取り外したりする必要がないので、電源用デバイス１０の回路規模の大型化を防止でき、製造工程の工程数が増加することを防止できる。

なお、本実施形態では、検査デバイス２０の直流電源２３は、検査用端子１５に対し、充電回路１４がバックアップ用電池１２に印加する電圧よりも高い電圧を印加しているが、バックアップ用電池１２に印加する電圧に等しい電圧を印加してもよい。この場合でも、充電回路１４からバックアップ用電池１２への充電用電流の供給を停止することができる。

〔実施の形態２〕
本発明の他の実施形態について図３を参照して説明する。図３は、本実施形態の電源用デバイスおよび検査デバイスの概略構成を示している。

ところで、通常の携帯型電子機器の場合、電源用デバイス１０に含まれる複数の電子回路は、電源用ＩＣ（Integrated Circuit）にて一体的に形成されることが多い。また、メインバッテリーは、電源用デバイス１０に着脱可能に設けられ、装着時にメインバッテリー用コネクタ（メインバッテリー接続端子）に接続されることが多い。

そこで、図３に示される本実施形態の電源用デバイス３０は、図１に示される電源用デバイス１０に比べて、電源回路１３および充電回路１４が電源用ＩＣ３１にて一体に備える点と、メインバッテリーに接続するメインバッテリー接続端子３２を備える点が異なる。また、これに伴い物理的な接続関係が異なっているが、幾何学的な接続関係は同じである。なお、上記実施形態で説明した構成と同様の機能を有する構成には同一の符号を付して、その説明を省略する。

図３に示されるように、電源用ＩＣ３１は、メインバッテリー接続端子３２の正極端子に接続されると共に、抵抗素子を介してバックアップ用電池１２に接続されている。また、メインバッテリー接続端子３２は、負極端子が接地されている。また、検査用端子１５は、電源用ＩＣ３１とバックアップ用電池１２との間に接続されている。

一方、図３に示される検査デバイス２０は、図１に示される検査デバイス２０に比べて、接地線が設けられている点が異なり、その他の構成は同様である。接地線は、２つの直流電源２１・２３の負極と接続され、接地されている。

上記構成の電源用デバイス３０に対して上記連続使用時間の検査を行う場合、上記構成の検査デバイス２０は、直流電源２１の正極が電流計２２を介して、メインバッテリー接続端子３２の正極端子に接続され、直流電源２３の正極が検査用端子１５に接続される。

さらに、接地線がメインバッテリー接続端子３２の負極端子に接続される。これにより、電源用デバイス３０の接地レベルと検査デバイス２０の接地レベルとを揃えることができ、その結果、正確な検査を行うことができる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

例えば、上記実施形態の電源用デバイスは、携帯型電子機器の各種構成に電力を供給しているが、車載型電子機器、家電製品など、任意の電子機器の各種構成に電力を供給することができる。また、メインバッテリーは、他の回路に電力を供給できればよいので、交流電源、交流電源を利用した直流電源などの任意の電源を利用可能である。また、バックアップ用電池は、蓄電可能なものであればよいので、例えば電気二重層を利用することもできる。

電源用デバイスを大型化することなく、充電回路からバックアップ電源への充電を阻止できるので、主電源およびバックアップ電源を備える任意の電源用デバイスに適用できる。

本発明の一実施形態である電源用デバイスおよび検査デバイスの概略構成を示す回路図である。 上記電源用デバイスの要部構成を示す回路図である。 本発明の他の実施形態である電源用デバイスおよび検査デバイスの概略構成を示す回路図である。 従来の電源用デバイスの基本的な構成の一例を示す回路図である。 検査時における従来の電源用デバイスおよび検査デバイスの基本的な構成の一例を示す回路図である。 従来の電池パックおよび検査装置の要部構成を示す回路図である。

符号の説明

１０・３０ 電源用デバイス
１２ バックアップ用電池（バックアップ電源）
１３ 電源回路
１４ 充電回路
１５ 検査用端子（外部接続端子）
３１ 電源用ＩＣ
２０ 検査デバイス
２１ 直流電源（第１電源）
２２ 電流計
２３ 直流電源（第２電源）

Claims (7)

1. 他の回路に電力供給を行うための電源用デバイスであって、
   主電源による前記電力供給が停止した場合に、前記他の回路に電力供給を行うためのバックアップ電源と、前記主電源から供給された電力を用いて、前記バックアップ電源の充電に必要な電力を供給する充電回路とを備える電源用デバイスにおいて、
   前記充電回路と前記バックアップ電源との間に、外部接続端子を設けたことを特徴とする電源用デバイス。
2. 前記外部接続端子には、前記充電回路が前記バックアップ電源に印加する電圧以上の電圧が外部から印加されることを特徴とする請求項１に記載の電源用デバイス。
3. 前記主電源または前記バックアップ電源から供給された電力を用いて、前記他の回路に対応する電力を供給する電源回路をさらに備えており、
   該電源回路および前記充電回路は、電源用ＩＣにて一体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電源用デバイス。
4. 請求項１ないし３の何れか１項に記載の電源用デバイスを備えた電子機器。
5. 他の回路に電力供給を行うための電源用デバイスであって、主電源による前記電力供給が停止した場合に、前記他の回路に電力供給を行うためのバックアップ電源と、前記主電源から供給された電力を用いて、前記バックアップ電源の充電に必要な電力を供給する充電回路とを備える電源用デバイスの検査を行う検査デバイスであって、
   前記主電源の代わりに電力を供給する第１電源と、
   第１電源から供給される電流を計測する電流計と、
   バックアップ電源に電力を供給する第２電源とを備えており、
   第２電源は、前記充電回路が前記バックアップ電源を充電する場合に印加する電圧以上の電圧を前記バックアップ電源に印加することを特徴とする検査デバイス。
6. 第１電源の正極または負極と、第２電源の正極または負極とに接続して接地する接地線をさらに備えており、
   該接地線は、前記電源用デバイスの接地線と接続することを特徴とする請求項５に記載の検査デバイス。
7. 請求項１ないし３の何れか１項に記載の電源用デバイスと、請求項５または６に記載の検査デバイスとを接続した電源検査システム。

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