JPH0591660A - 電源切替回路 - Google Patents

電源切替回路

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JPH0591660A
JPH0591660A JP3247653A JP24765391A JPH0591660A JP H0591660 A JPH0591660 A JP H0591660A JP 3247653 A JP3247653 A JP 3247653A JP 24765391 A JP24765391 A JP 24765391A JP H0591660 A JPH0591660 A JP H0591660A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は複数の電源のうち消費電力に応じて
最も効率の良い電源を選択して使用することにより電力
効率を上げ、過負荷により出力電圧が下がりシステムダ
ウンすることのない電源切替回路を提供することを目的
とする。 【構成】 本発明による回路は、主電源と負荷との中間
にある電源切替回路であって、主電源に接続され主電源
の消費電力を検出する電力検出部1と、該電力検出部1
に接続される複数N個の副電源及び該副電源の各々を該
負荷へ接続する電源切替スイッチを有する電源部2と、
該電力検出部1の出力信号に応答して該電源切替スイッ
チを切替制御する電源切替制御部3とを具備する電源切
替回路にて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は複数の電源のうち消費電
力に応じて最も効率の良い電源を1つ選択しそれに切替
えて使用する電源切替回路に関し、特に、ノートパソコ
ンの如き携帯用パーソナルコンピュータ等の電子回路装
置において電池の寿命を延ばす目的に使用される電源切
替回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ノートパソコン等に使用される電
源回路において、図7に示すようにDC/DCコンバー
タ21とシリーズレギュレータ22の電源装置が設けら
れ、消費電力に応じて、消費電力が大きい場合はDC/
DCコンバータ21を使用し、消費電力が小さい場合は
シリーズレギュレータ22を使用するように電源を切替
えることによって電力効率を上げて電力源であるバッテ
リーの寿命を可能な限り長くするようにしていた。
【0003】通常、DC/DCコンバータは消費電力の
大きい場合(50−100%)に高効率(約80%)で
あり、消費電力の小さい場合(10−20%)に低効率
(約15−20%)である。一方シリーズレギュレータ
は消費電力の大きい場合に低効率であり、消費電力の小
さい場合に高効率(約50−60%)である。何故なら
ばDC/DCコンバータは自身の構成回路にて消費され
る電力が負荷電流の大きさによらず一様に必要であるの
に対して、シリーズレギュレータの消費電力はシリーズ
レギュレータの入力から出力への電圧降下分がジュール
熱で消費され、負荷電流が小さい場合そのジュール熱即
ちシリーズレギュレータでの消費電力は小さいからであ
る。
【0004】しかるに実際上のノートパソコンの使用で
は消費電力大の時に負荷電流1.3Aであり消費電力小
の時に負荷電流10mAである。従ってノートパソコン
において、消費電力が大きい場合はDC/DCコンバー
タ21を使用し、消費電力が小さい場合はシリーズレギ
ュレータ22を使用することによって電力効率を上げて
電力源であるバッテリーの寿命を可能な限り長くするが
できる。
【0005】ここで従来技術による電源切替回路の構成
を図7の構成図を参照にして説明する。図7において符
号20の電源部は、電源であるDC/DCコンバータ2
1とシリーズレギュレータ22とシリーズレギュレータ
22の出力をオンオフする電源切替スイッチ(PWS)
23とを有する。符号50は動作モード切替スイッチ
(SW1)であり、オンで消費電力を増加としオフで消
費電力を減少とする。符号130は電源切替制御部(P
WC)であり動作モード切替スイッチ(SW1)50に
従ってDC/DCコンバータ21及びシリーズレギュレ
ータ22をオンオフし、更に後述する全負荷をオンオフ
する。
【0006】次に図8の動作タイムチャートを用いて従
来技術による電源切替回路の動作を段階的に説明する。 ステップ1…動作モード切替スイッチ(SW1)50が
オンとされ、即ち消費電力増加信号が電源切替制御部
(PWC)130に入力されると、即座にシリーズレギ
ュレータ22のオン/オフ信号(CONT1)がオフと
なりDC/DCコンバータ21のオン/オフ信号(CO
NT2)がオンとなる。
【0007】ステップ2…これによりシリーズレギュレ
ータ22の出力はオフとなりDC/DCコンバータ21
の出力はオンとなり、消費電力が増加して電力を供給で
きる状態に移行する。 ステップ3…この直後負荷回路を全て使用状態、即ち消
費電力大の状態とする全負荷オン/オフ信号(CONT
3)をオンとする。
【0008】ステップ4…次に動作モード切替スイッチ
(SW1)50がオフとされ、即ち消費電力減少信号が
電源切替制御部(PWC)130に入力されると、今度
は全負荷オン/オフ信号(CONT3)をオフとし負荷
回路を消費電力小の状態とし、消費電力が小さくなった
ことを予測して、シリーズレギュレータ22のオン/オ
フ信号(CONT1)がオンとなりDC/DCコンバー
タ21のオン/オフ信号(CONT2)がオフとなる。
【0009】ステップ5…これによりシリーズレギュレ
ータ22の出力はオンとなりDC/DCコンバータ21
の出力はオフとなり、大きな消費電力は供給できなくな
る。以上のことから例えばノートパソコンにおいて消費
電力が大きい場合、即ち負荷としてLSI、IC、フロ
ッピーディスク、ハードディスク等の負荷が接続される
時、DC/DCコンバータを使用し、消費電力が小さい
場合は即ち負荷としてRAMメモリ、RTC(時計)が
接続される時、シリーズレギュレータを使用するように
電源を切替えることによって消費電力に応じて効率の良
い方の電源を選択して使用することにより電力効率を上
げることができる。
【0010】しかしながら、通常負荷大から負荷小に切
替え後、予測制御にて消費電力が大から小に切替わった
頃に、DC/DCコンバータ21からシリーズレギュレ
ータ22に切替えるが、図8の点線に示すように消費電
力大から消費電力小に切替わる時、DC/DCコンバー
タ21からシリーズレギュレータ22に電源が切替わる
より遅れて消費電力が大から小に切替わると、出力電圧
が下がりシステムダウンとなり、メモリーの内容が消え
るなど不都合が生じるという問題がある。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明はかか
る問題を解決するために、消費電力の大きさを検出する
手段を設け、消費電力大から消費電力小に切り替わる直
前に、シリーズレギュレータを入りとし、消費電力が確
実に大から小になったことを確認してDC/DCコンバ
ータを切りとすることにより出力電圧が下がりシステム
ダウンとなることのない電源切替回路を提供することを
目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の電源切替回路は、図1に示すように主電源と負荷と
の中間にある電源切替回路であって、主電源に接続され
主電源の消費電力を検出する電力検出部1と、該電力検
出部1に接続される複数N個の副電源と該副電源の各々
を該負荷へ接続する電源切替スイッチとを有する電源部
2と、該電力検出部1の出力信号に応答して該電源切替
スイッチを切替制御する電源切替制御部3とを具備して
構成される。
【0013】
【作用】本発明の電源装置切替回路によれば、動作モー
ド切替スイッチ(SW1)により電源切替制御部3に負
荷切替指令が伝達されると、それに対応した負荷が電源
部2の出力に接続され、その結果として、負荷電流が変
化し、電力検出部1により消費電力が検出されその検出
信号が電源切替制御部3に入力され、その検出された消
費電力に対応して最も効率の良い電源部2内の副電源を
選択し、負荷に切替え接続することにより副電源の出力
電圧がドロップしてシステムダウンとなることのない効
率の良い電源切替回路を提供することができる。
【0014】
【実施例】以下添付図面を用いて本発明の実施例を詳細
に説明する。本発明による電源切替回路の実施例の構成
を図2の構成図を参照にして説明する。図中従来技術の
電源切替回路の構成図に記された符号と同一符号は同一
のもの故、説明は省略する。図中符号10は電力検出部
であり、負荷へ流れる電流が変化すると電力検出部10
内の電流センス抵抗RSの両端電圧降下が差動増幅器A
MP1に伝わり、反転増幅器AMP2で数10倍に増幅
され電源切替制御部(PWC)30内のA/Dコンバー
タに入力され、消費電力の検出を行う。符号30は電源
切替制御部(PWC)であり従来技術の電源切替制御部
(PWC)130と異なる所は電流センサ部10からの
アナログ入力をディジタル出力に変換するA/Dコンバ
ータが内臓されていることと、切替制御部の動作が後述
するように異なることである。
【0015】次に図3に示す電源部2の出力に接続され
る出力回路図の説明をする。出力回路は符号45の負荷
切替スイッチと符号40,41,42,43の負荷(L
D0,1,2,3)とから成り、負荷切替スイッチ45
はそれぞれの負荷41,42,43に対して出力スイッ
チ開閉駆動回路DR1,2,3とそれぞれの出力スイッ
チLSW1,2,3から成る。一方負荷40はRAMメ
モリー、RTC(リアルタイムクロック)であり、負荷
41はLSI、ICであり、負荷42はフロッピーディ
スクであり、負荷43はハードディスクである。
【0016】最初に図4の動作タイムチャートと図5の
電力小モードから電力大モードに移行する動作フローチ
ャートとを参照にして本発明による電源切替回路の動作
を図4における番号0から7の順に段階的に説明する。
図5において符号S0からS6はステップ0からステッ
プ6を示す。負荷40(LD0)には常時電流が流れて
いる。
【0017】ステップ0…初めに電力小モードにおいて
動作モード切替スイッチ(SW1)50がオンとなる。 ステップ1…動作モード切替スイッチ(SW1)50が
オンとされ即ち消費電力増加信号が電源切替制御部(P
WC)30に入力されると、即座にDC/DCコンバー
タ21のオン/オフ信号(CONT2)がオンとなる。
【0018】ステップ2…これによりDC/DCコンバ
ータ21の出力はオンとなり、消費電力が増加しても電
力を供給できる状態に移行する。 ステップ3…次にDC/DCコンバータ21の出力がオ
ンとなってから一定時間経過後、数msec以上、本実
施例では10msec経過後に負荷電流の増減を指示す
る信号(CONT3)がオンになる。
【0019】ステップ4…これにより負荷切替スイッチ
45内の出力スイッチ開閉駆動回路DR1,2,3が全
てオンとなり負荷切替スイッチ45内の出力スイッチL
SW1,2,3が全てオンとなり負荷41,42,43
(LD1,2,3)の全てにに電流が流れる。負荷電流
が増加すると電流センサー部10内の電流センス抵抗R
Sの両端電圧降下が差動増幅器AMP1に伝わり、反転
増幅器AMP2で数10倍に増幅され電源切替制御部
(PWC)30内のA/Dコンバータにアナログ入力さ
れる。
【0020】ステップ5…この電源切替制御部(PW
C)30内のA/Dコンバータでディジタルに変換され
た電流センサ情報信号は電源切替制御部(PWC)30
内の切替制御部に入力され消費電流が増加したことを知
らせる。 ステップ6…切替制御部はこの指示によりシリーズレギ
ュレータ出力の接続を切り離す信号(CONT1)をオ
フにする。
【0021】ステップ7…これによりシリーズレギュレ
ータ22の出力はオフとなる。次に、図4の動作タイム
チャートと図6の電力大モードから電力小モードに移行
する動作フローチャートとを参照にして本発明による電
源切替回路の動作を図4における番号10から17の順
に段階的に説明する。 ステップ10…次に動作モード切替スイッチ(SW1)
50がオフとなる。
【0022】ステップ11…動作モード切替スイッチ
(SW1)50がオフとされ即ち消費電力減少信号が電
源切替制御部(PWC)30に入力されると、即座にシ
リーズレギュレータ22出力の接続を切り離す信号(C
ONT1)がオンになる。 ステップ12…これによりシリーズレギュレータ22の
出力はオンとなる。 ステップ13…次にシリーズレギュレータ22の出力が
オンとなってから一定時間経過後、数msec経過後に
負荷電流の増減を指示する信号(CONT3)がオフに
なる。
【0023】ステップ14…これにより負荷切替スイッ
チ45内の出力スイッチ開閉駆動回路DR1,2,3が
全てオフとなり出力スイッチ(LSW1,2,3)が全
てオフとなり負荷41,42,43(LD1,2,3)
の全てに出力電流が流れなくなる。 ステップ15…これにより負荷電流が減少する。電流が
減少すると電力検出部10内の電流センス抵抗RSの両
端電圧降下が極僅か作動増幅器AMP1に伝わり、反転
増幅器AMP2で数10倍に増幅され電源切替制御部
(PWC)30内のA/Dコンバータにアナログ入力さ
れる。
【0024】ステップ16…この電源切替制御部(PW
C)30内のA/Dコンバータでディジタルに変換され
た電流センス情報信号は電源切替制御部(PWC)30
内の切替制御部に入力され消費電流が減少したことを知
らせる。切替制御部はこの指示によりDC/DCコンバ
ータ21のオン/オフ信号(CONT2)をオフとす
る。
【0025】ステップ17…これによりDC/DCコン
バータ21の出力はオフとなる。以上の動作により、動
作モード切替スイッチ(SW1)50がオンからオフに
され即ち消費電力減少信号が電源切替制御部(PWC)
30に入力された時、即座にシリーズレギュレータ22
の出力はオンになり、電力検出部10の情報信号は電源
切替制御部(PWC)30内の切替制御部に入力され消
費電流が十分に減少したことを知らせ、その結果DC/
DCコンバータ21の出力はオフとされるのでシリーズ
レギュレータ22のみに大きな負荷がかかることなく出
力電圧が下がりシステムダウンとなることのない電源切
替回路を提供することができる。
【0026】なお本実施例では電力検出部10におい
て、電流変化により消費電力を検出する回路を用いた
が、電圧変化により消費電力を検出しても構わない。更
に消費電力を検出する回路である電力検出部10はバッ
テリーの寿命を表示する目的(バッテリーの寿命が残り
何分かを表示する)でも使用することができる。
【0027】以上説明したように、本発明の実施例によ
れば、従来技術による電源切替回路に消費電力の大きさ
を検出する手段を付加し、消費電力大から消費電力小に
切り替わる直前に、シリーズレギュレータを入りとし、
消費電力が確実に大から小になったことを確認してDC
/DCコンバータを切りとすることにより出力電圧が下
がりシステムダウンとなることのない電源切替回路を提
供することができる。
【0028】
【発明の効果】本発明によればシステムダウンが許され
ない無停止型コンピュータの如き高信頼性コンピュータ
において、2つの電源を備え常時1つの電源のみ使用し
他の電源は待機しており、使用中の電源が異常となるや
いなや電源が切替えられて使用される冗長運転(二重化
運転システム)が行われているが、電源異常信号を電流
センサの電流検出異常信号として捕え、使用中の電源異
常が発生した時に待機中の電源に切替えることにより冗
長運転を可能とすることも考えられる。
【0029】更に本発明によれば消費電力に対応して最
も効率の良い電源が選択され切替えられて使用されるの
でノートパソコン等に電源として使用される電池の寿命
を長くすることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電源切替回路の原理構成図である。
【図2】本発明の実施例の電源切替回路の構成図であ
る。
【図3】本発明の実施例の電源切替回路の出力回路図で
ある。
【図4】本発明の実施例の電源切替回路の動作を示すタ
イムチャートである。
【図5】本発明の実施例の電源切替回路の電力小モード
から電力大モードに移行する動作フローチャートであ
る。
【図6】本発明の実施例の電源切替回路の電力大モード
から電力小モードに移行する動作フローチャートであ
る。
【図7】従来の電源切替回路の構成図である。
【図8】従来の電源切替回路図7の動作を示すタイムチ
ャートである。
【符号の説明】 1、10…電力検出部 2、20…電源部 3、30、130…電源切替制御部 21…DC/DCコンバータ 22…シリーズレギュレータ 40、41、42、43…負荷 45…負荷切替スイッチ 50…動作モード切替スイッチ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主電源と負荷との中間にある電源切替回
    路であって、主電源に接続され主電源の消費電力を検出
    する電力検出部(1)と、該電力検出部(1)に接続さ
    れる複数N個の副電源と該副電源の各々を該負荷へ接続
    する電源切替スイッチとを有する電源部(2)と、該電
    力検出部(1)の出力信号に応答して該電源切替スイッ
    チを切替制御する電源切替制御部(3)とを具備する電
    源切替回路。
  2. 【請求項2】 該電源切替制御部(3)は該主電源の消
    費電力に対応して該電源部(2)内で最も効率の良い副
    電源を該負荷に切替え接続する請求項1に記載の電源切
    替回路。
  3. 【請求項3】 該電源切替制御部(3)は該負荷に接続
    中の副電源の異常時に、該電源部(2)内の他の副電源
    を該負荷に切替え接続する請求項1に記載の電源切替回
    路。
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