JPH0684757U - 電源切替回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 バッテリの充電電流が過大になると、充電用
経路が遮断されるようにして安全な電源切替回路を提供
する。 【構成】 バッテリ３の電圧Ｖｂが外部直流電源１の電
圧Ｖａよりも高いときは、差動スイッチング回路４１に
より、ＦＥＴＱ２がオンになって外部直流電源が遮断さ
れた上でバッテリから負荷回路２に通電され、電圧Ｖａ
が電圧Ｖｂよりも低いときは、ＦＥＴＱ１がオンになっ
てバッテリが遮断された上で外部直流電源から負荷回路
に通電され、そして、電圧Ｖｂが電圧Ｖａよりも低く且
つ設定水準値以下のときは、バッテリ充電切替制御部５
A により、差動スイッチング回路に優先させてＦＥＴＱ
２がオンに制御されて、バッテリが充電される。バッテ
リの充電電流が増大してＦＥＴＱ２等の回路部品の温度
上昇が過大になると、ポジスタＰＴＣの温度が上昇して
その抵抗が増大し、上記の設定水準値が低下して、バッ
テリ充電用経路が外部直流電源から切り離される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、外部直流電源からバッテリに充電し且つ外部直流電源又はバッテリ 電源から選択的に負荷に電流を流すべくこれら各切り替えを自動的に行う電源切 替回路に関し、特に回路の異常温度上昇に対する安全を考慮した電源切替回路に 関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

携帯用機器等においては、外部供給電源に基づいて直流を供給する外部直流電 源から内蔵バッテリに充電し外部直流電源と内蔵バッテリとを自動的に切り替え て使用することにより内蔵バッテリの消耗を低減する方法が取られている。この ような外部直流電源と内蔵バッテリ電源とを自動的に切り替える電源切替回路に 関して、本出願と同一出願人による特願平４−２１４９３２号の出願がある。

【０００３】 図２は該出願に示す回路に考慮し得るバッテリ充電回路を付加してなる電源切 替回路の回路図であり、外部直流電源から内蔵バッテリへの充電と外部直流電源 使用と内蔵バッテリ使用とを自動的に切り替えるようにしたものである。

【０００４】 同図において、１は商用電源等による外部供給電源に基づいて直流を供給する 外部直流電源、２は負荷回路、３はバッテリ、４は負荷接続電源切替制御部、５ はバッテリ充電切替制御部である。

【０００５】 外部直流電源１及びバッテリ３の正極は、負荷接続電源切替制御部４の入力端 子ＩＮ１，ＩＮ２に接続され、負極は接地端子Ｇに接続されている。また、負荷 回路２の電源入力端子は負荷接続電源切替制御部４の出力端子ＯＵＴに接続され ている。

【０００６】 負荷接続電源切替制御部４は、ＭＯＳ型Ｐチャネルの電界効果トランジスタ（ 以下、ＦＥＴと称する）Ｑ１，Ｑ２と、差動スイッチング回路４１とにより構成 されている。ＦＥＴＱ１は、そのドレインが第１の入力端子ＩＮ１を介して外部 直流電源１の正極端子に接続され、ソースは出力端子ＯＵＴを介して負荷回路２ の正極入力端子に接続されている。また、ＦＥＴＱ２は、そのドレインが第２の 入力端子ＩＮ２を介してバッテリ３の正極端子に接続され、ソースは出力端子Ｏ ＵＴに接続されている。上記のＦＥＴＱ１とＦＥＴＱ２は本考案の第１と第２の スイッチング素子をなす。

【０００７】 差動スイッチング回路４１は、接合型Ｎチャネルの電界効果トランジスタ（以 下、ＦＥＴと称する）Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５と、ＰＮＰ型のトランジスタＱ６，Ｑ８ と、ＮＰＮ型のトランジスタＱ７，Ｑ９と、ＭＯＳ型Ｎチャネルの電界効果トラ ンジスタ（以下、ＦＥＴと称する）Ｑ１０，Ｑ１１と、抵抗Ｒ１〜Ｒ６等により 構成され、抵抗Ｒ１とＲ３と、抵抗Ｒ２とＲ４と、抵抗Ｒ５とＲ６とはそれぞれ 互いに同一抵抗値のものが使用されている。ＦＥＴＱ１とＦＥＴＱ２のゲートは 、ＦＥＴＱ１０とＱ１１の各ドレインにそれぞれ接続され、ＦＥＴＱ３とＱ４は 、ＦＥＴＱ１とＦＥＴＱ２のゲートに出力端子ＯＵＴからそれぞれ定電流を供給 する。そしてＦＥＴＱ５は各トランジスタＱ６，Ｑ８のエミッタに同様に定電流 を供給する。トランジスタＱ６は、ベースに第２の入力端子ＩＮ２の電圧を抵抗 Ｒ３，Ｒ４で分圧して受け、コレクタが、トランジスタＱ９のコレクタとＦＥＴ Ｑ１０のゲートに接続されると共に抵抗Ｒ５を介してトランジスタＱ７のベース に接続されている。そしてトランジスタＱ８は、ベースに第１の入力端子ＩＮ１ の電圧を抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧して受け、コレクタが、トランジスタＱ７のコレ クタとＦＥＴＱ１１のゲートに接続されると共に抵抗Ｒ６を介してトランジスタ Ｑ９のベースに接続されている。また、各トランジスタＱ７，Ｑ９のエミッタと ＦＥＴＱ１０，Ｑ１１の各ドレインは接地されている。

【０００８】 バッテリ充電切替制御部５は、抵抗Ｒ７，Ｒ８と、ＭＯＳ型Ｎチャネルの電界 効果トランジスタ（以下、ＦＥＴと称する）Ｑ１２，Ｑ１３と、接合型Ｎチャネ ルの電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴと称する）Ｑ１４と抵抗Ｒ９〜Ｒ１２ と、ＩＣ化されたシャントレギュレータＳＲ等よりなる。抵抗Ｒ７，Ｒ８はバッ テリ電圧検出回路をなし、バッテリ３の端子間に接続されていてその分電圧を取 り出す。ＦＥＴＱ１２は該分電圧をゲートに受けドレインが外部直流電源１に接 続されソースが抵抗Ｒ９を介して接地されていて、該分電圧に応じてそのドレイ ン電流が調節される。ＦＥＴＱ１３は本考案の第３のスイッチング素子をなし、 シャントレギュレータＳＲの該設定電圧をゲートに受けドレインがＦＥＴＱ２の ゲートに接続されソースが抵抗Ｒ９を介して接地されていて、ＦＥＴＱ１１がオ フのときに、ＦＥＴＱ１２のドレイン電流に応じて抵抗Ｒ９による降下電圧が該 設定電圧以下になると抵抗Ｒ９を介してＦＥＴＱ２のゲートを接地させる。ＦＥ ＴＱ１４と抵抗Ｒ１０は抵抗Ｒ１１，Ｒ１２及びシャントレギュレータＳＲに対 する定電流回路を形成し、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２はシャントレギュレータＳＲのト リップ電圧を設定している。

【０００９】 上記の図２の構成において例えば、バッテリ３の電圧Ｖｂが外部直流電源１の 電圧Ｖａよりも高いとき、或いはバッテリ３が接続され、外部直流電源１が接続 されていないときは、トランジスタＱ６のベース電圧は、トランジスタＱ８のベ ース電圧より高くなる。一般にＭＯＳ型のＦＥＴＱ１，Ｑ２にはドレイン・ソー ス間に寄生ダイオードが形成されており、更に、トランジスタＱ６，Ｑ８のそれ ぞれのエミッタ電圧は同一であるので、トランジスタＱ６のベース・エミッタ間 電圧は、トランジスタＱ８のベース・エミッタ間電圧よりも高くなってトランジ スタＱ８がオンになり、バッテリ３からＦＥＴＱ２の寄生ダイオード及びＦＥＴ Ｑ５を介して流れる電流がトランジスタＱ８を介してトランジスタＱ９をオンに する。これによりトランジスタＱ８のコレクタが高レベルになって、ＦＥＴＱ１ １がオンになり、ＦＥＴＱ２はそのゲートが接地されてオンになり、バッテリ３ からＦＥＴＱ２を介して負荷回路２に通電される。一方、トランジスタＱ６はオ フになっていて、トランジスタＱ９がオンになっているのでＦＥＴＱ１０はオフ となる。これにより、ＦＥＴＱ１はオフとなり、外部直流電源１（第１の入力端 子ＩＮ１）と出力端子ＯＵＴとの間は遮断される。

【００１０】 また、バッテリ３の電圧Ｖｂが外部直流電源１の電圧Ｖａよりも低いとき、或 いは外部直流電源１が接続され、バッテリ３が接続されていないときは、前述と は対称的な状態になる。即ち、トランジスタＱ８のベースに印加される電圧は、 トランジスタＱ６のベースに印加される電圧より高くなってトランジスタＱ６が オンになり、外部直流電源１からＦＥＴＱ１の寄生ダイオード及びＦＥＴＱ５を 介して流れる電流がトランジスタＱ６を介してＱ７をオンにする。これによりト ランジスタＱ６のエミッタが高レベルになって、ＦＥＴＱ１０がオンになり、Ｆ ＥＴＱ１はそのゲートが接地されてオンになり、外部直流電源１からＦＥＴＱ１ を介して負荷回路２に通電される。一方、トランジスタＱ８はオフになっていて 、トランジスタＱ７がオンになっているのでＦＥＴＱ１１はオフとなる。これに より、ＦＥＴＱ２はオフとなり、バッテリ３（第２の入力端子ＩＮ２）と出力端 子ＯＵＴとの間は遮断される。

【００１１】 バッテリ３の電圧Ｖｂが外部直流電源１の電圧Ｖａよりも低いときは、このと きバッテリ３の電圧Ｖｂが所定電圧以上になっていると、ＦＥＴＱ１２はオンし て外部直流電源１から電流供給されて抵抗Ｒ９の電位が上昇し、ＦＥＴＱ１３は オフになる。よってＦＥＴＱ２は、上記のバッテリ３の電圧Ｖｂが外部直流電源 １の電圧Ｖａよりも高いとき、の条件に従う。また、バッテリ３の電圧Ｖｂが外 部直流電源１の電圧Ｖａよりも低く且つ設定水準値以下のときは、ＦＥＴＱ１２ はオフして抵抗Ｒ９の電位が下降する。このときＦＥＴＱ１１がオフならば、Ｆ ＥＴＱ１３はオンになる。よってＦＥＴＱ２は、ＦＥＴＱ１１の作動に優先して ＦＥＴＱ１３に従って作動してオンになり、バッテリ３が充電される。

【００１２】

【考案が解決しようとする課題】

上記の電源切替回路においては、バッテリ３の電圧Ｖｂが外部直流電源１の電 圧Ｖａよりも低く且つ設定水準値以下のときは、ＦＥＴＱ１１がオフならば、Ｆ ＥＴＱ１３がオンになってＦＥＴＱ２がオンになり、バッテリ３が充電されるが 、バッテリ３のショートや外部直流電源１の誤動作等の異常が発生すると、回路 部品が異常温度上昇して損傷するという問題点があった。

【００１３】 本考案の目的は、バッテリの充電電流が増大して回路部品の温度上昇が過大に なると、充電回路が遮断されるようにして安全な電源切替回路を提供することに ある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】

本考案は上記の目的を達成するために、外部直流電源からバッテリに充電し且 つ外部直流電源又はバッテリ電源から選択的に負荷に電流を流すべくこれら各切 り替えを行う電源切替回路において、外部直流電源と負荷との間に接続された第 １のスイッチング素子と、バッテリ電源と負荷との間に接続された第２のスイッ チング素子と、バッテリ電源の電圧が外部直流電源の電圧よりも低いときに第１ のスイッチング素子をオンに且つ第２のスイッチング素子をオフに制御し高いと きに第２のスイッチング素子をオンに且つ第１のスイッチング素子をオフに制御 する差動スイッチング回路と、バッテリ電圧が外部直流電源の電圧よりも設定水 準値以下に低下しているか否かによる判別に基づいてオン・オフし前記設定水準 値以下であることの判別のとき前記差動スイッチング回路に優先させて第２のス イッチング素子をオンに制御する第３のスイッチング素子と、抵抗要素と並列に 接続されていて外部直流電源の電圧を共通に受けて通電され抵抗要素の端子電圧 に応じて第３のスイッチング素子を前記判別に基づいたオン・オフに制御するシ ャントレギュレータと、互いに直列接続された電界効果トランジスタとポジスタ とが外部直流電源とシャントレギュレータとの間に接続され且つ電界効果トラン ジスタのゲートにポジスタによる降下電圧を受けていて該降下電圧が大になるに 従って前記設定水準値を低下せしめる温度補償型定電流回路とを備えた。

【００１５】

【作用】

本考案によれば、バッテリ電圧が外部直流電源電圧よりも高いとき、或いはバ ッテリが接続され外部直流電源が接続ていないときは、差動スイッチング回路に より、第２の電界効果トランジスタがオンに且つ第１の電界効果トランジスタが オフになる。よって外部直流電源が遮断された上でバッテリから負荷回路に通電 される。また、バッテリ電圧が外部直流電源電圧よりも低いとき、或いは外部直 流電源が接続され、バッテリが接続されていないときは、差動スイッチング回路 により、第１のスイッチング素子がオンに且つ第２のスイッチング素子がオフに なる。よってバッテリが遮断された上で外部直流電源から負荷回路に通電される 。そしてまた、バッテリ電圧が外部直流電源電圧よりも低く且つ設定水準値以下 のときは、バッテリ充電切替制御部により、差動スイッチング回路に優先させて 第２のスイッチング素子がオンに制御されて、バッテリが充電される。バッテリ の充電電流が増大して回路部品の温度上昇が過大になると、ポジスタの温度が上 昇してその抵抗が増大し、よってバッテリを充電に移行させるべく設定された外 部直流電源電圧の設定水準値が低下してバッテリ充電用経路が外部直流電源から 切り離される。

【００１６】

【実施例】

図１は本考案の一実施例を示す電源切替回路の回路図である。同図において、 図２と同等の部分には同一の符号を付して示し、以下に異なる部分について説明 する。

【００１７】 ５A は図２におけると同様にＦＥＴＱ２を制御する充電切替制御部である。Ｐ ＴＣはポジスタで、図２における抵抗Ｒ１０に代えて、ＦＥＴＱ１４と直列をな して外部直流電源１とシャントレギュレータＳＲとの間に接続され、ＦＥＴＱ２ に近づけて熱伝導良好にして設置されている。そしてＦＥＴＱ１４のゲートはポ ジスタＰＴＣによる降下電圧を受けていて、ＦＥＴＱ１４とポジスタＰＴＣとは 、温度補償型定電流回路を形成している。即ち、バッテリ３を充電に移行させる べくＦＥＴ１３に対して設定された外部直流電源１の電圧の設定水準値を該降下 電圧が大になるに従って低下せしめるようにしている。

【００１８】 以上の図１の構成において、各回路部品及び外部直流電源１やバッテリ３等が 正常なときは図２の回路と同様に作動する。

【００１９】 バッテリ３の電圧が外部直流電源１の電圧よりも低く且つ設定水準値以下のと きは、バッテリ充電切替制御部５A により、差動スイッチング回路４１に優先さ せてＦＥＴＱ２がオンに制御されて、バッテリ３が充電される。バッテリ３のシ ョートや外部直流電源１の誤動作等により、バッテリ３の充電電流が増大してＦ ＥＴＱ２等の回路部品の温度上昇が過大になると、ポジスタＰＴＣの温度が上昇 してその抵抗が増大し、外部直流電源１の電圧の設定水準値が低下して、バッテ リ充電用経路が外部直流電源１から切り離される。よって回路部品の損傷などの 事故が未然に防止される。

【００２０】

【考案の効果】

以上説明したように本考案によれば、バッテリの充電電流が増大して回路部品 の温度上昇が過大になると、ポジスタの温度が上昇してその抵抗が増大し、バッ テリを充電に移行させるべく設定された外部直流電源の電圧の設定水準値が低下 して、バッテリ充電用経路が外部直流電源から切り離されるようにしたので、回 路部品の温度上昇による損傷などの事故が未然に防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す電源切替回路の回路図

【図２】従来の電源切替回路の回路図

【符号の説明】

１…外部直流電源、２…負荷回路、３…バッテリ、４…
負荷接続電源切替制御部、４１…差動スイッチング回
路、５A …バッテリ充電切替制御部、Ｑ１，Ｑ２…Ｐチ
ャネルの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、Ｑ１０〜Ｑ
１３，Ｑ１４…Ｎチャネルの電界効果トランジスタ（Ｆ
ＥＴ）、Ｑ６，Ｑ８…ＰＮＰ型のトランジスタ、Ｑ７，
Ｑ９…ＮＰＮ型のトランジスタ、Ｒ１〜Ｒ８，Ｒ９，Ｒ
１１，Ｒ１２…抵抗、ＳＲ…シャントレギュレータ、Ｉ
Ｎ１，ＩＮ２…入力端子、ＯＵＴ…出力端子、Ｇ…接地
端子、ＰＴＣ…ポジスタ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部直流電源からバッテリに充電し且つ
   外部直流電源又はバッテリ電源から選択的に負荷に電流
   を流すべくこれら各切り替えを行う電源切替回路におい
   て、 外部直流電源と負荷との間に接続された第１のスイッチ
   ング素子と、 バッテリ電源と負荷との間に接続された第２のスイッチ
   ング素子と、 バッテリ電源の電圧が外部直流電源の電圧よりも低いと
   きに第１のスイッチング素子をオンに且つ第２のスイッ
   チング素子をオフに制御し高いときに第２のスイッチン
   グ素子をオンに且つ第１のスイッチング素子をオフに制
   御する差動スイッチング回路と、 バッテリ電圧が外部直流電源の電圧よりも設定水準値以
   下に低下しているか否かによる判別に基づいてオン・オ
   フし前記設定水準値以下であることの判別のとき前記差
   動スイッチング回路に優先させて第２のスイッチング素
   子をオンに制御する第３のスイッチング素子と、 抵抗要素と並列に接続されていて外部直流電源の電圧を
   共通に受けて通電され抵抗要素の端子電圧に応じて第３
   のスイッチング素子を前記判別に基づいたオン・オフに
   制御するシャントレギュレータと、 互いに直列接続された電界効果トランジスタとポジスタ
   とが外部直流電源とシャントレギュレータとの間に接続
   され且つ電界効果トランジスタのゲートにポジスタによ
   る降下電圧を受けていて該降下電圧が大になるに従って
   前記設定水準値を低下せしめる温度補償型定電流回路と
   を備えた、 ことを特徴とする電源切替回路。