JPH0919081A - Acアダプタ・電池使用直流電源回路 - Google Patents

Acアダプタ・電池使用直流電源回路

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JPH0919081A
JPH0919081A JP7184805A JP18480595A JPH0919081A JP H0919081 A JPH0919081 A JP H0919081A JP 7184805 A JP7184805 A JP 7184805A JP 18480595 A JP18480595 A JP 18480595A JP H0919081 A JPH0919081 A JP H0919081A
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JP
Japan
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battery
diode
plug
pole
converter
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JP7184805A
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English (en)
Inventor
Fumio Tokukasa
文男 徳嵩
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Hioki EE Corp
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Hioki EE Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電池エネルギーの負荷たるDC−DCコンバ
ータで消費される利用効率を大きく、電池寿命を長くす
る。 【構成】 DC−DCコンバータ30に対するプラグ1
2の電圧印加回路に第1ダイオード32を介在し、電池
28の電圧印加回路に第3ダイオード36を介在して、
その第3ダイオード36とPチャンネルMOS型FET
42のドレイン、ソース回路を並列接続し、そのPチャ
ンネルMOS型FET42のゲートを電池28の−極に
接続し、そのゲート抵抗44をゲートと第1、第3ダイ
オード36の両カソード接続点との間に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は商用電源の交流を直流に
変換して出力するACアダプタと電池の両方を使用でき
る電子機器類の直流電源回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電子機器類の直流電源回路にAC
アダプタと電池の両方を使用したものが、商用電源電圧
の停電に対処するため用いられている。図3はそのよう
なACアダプタ・電池使用直流電源回路の一例を示す回
路図である。図中、10がACアダプタ・電池使用直流
電源回路、12がそのACアダプタの本体(整流器)に
接続する筒状のプラグ、14がそのプラグと対になるジ
ャックである。このプラグ12は通常内周壁16が+
極、外周壁18が−極の2極プラグである。なお、20
はACアダプタの本体と接続するコードである。そし
て、ジャック14にはプラグ12の差し込み時に開き、
引き抜き時に閉じる接点開閉機構として、プラグ差し込
み時に外周壁18の−極と接触するばね22付きの可動
接点24と固定接点26とを具備する。
【0003】又、28はバックアップ用電池、30はプ
ラグ12の電圧を印加し、或いは電池28の電圧を印加
するDC−DCコンバータ、32はそのプラグ内周壁1
6の+極とDC−DCコンバータ30の+極入力端子と
の接続回路に介在する第1ダイオード、34はその電池
28の電圧印加回路に介在し、ジャック14の接点回路
と並列接続する第2ダイオード、36はその電池28の
電圧印加回路に介在し、第2ダイオード34と直列接続
する第3ダイオードである。このDC−DCコンバータ
30はプラグ12や電池28等の電圧の変動に関係な
く、出力端子38に定電圧を発生する。
【0004】そして、第1ダイオード32は差し込んだ
プラグが逆極性の場合に、DC−DCコンバータ30を
保護する。なお、市販されているACアダプタのプラグ
には内周壁が−極、外周壁が+極のものがある。第2ダ
イオード34は電池28への充電を防止し、プラグ12
が差し込まれた状態で停電になった時に電池28からの
放電を可能にする。なお、プラグ12が差し込まれた状
態で停電になると、接点24、26は開いたままにな
る。第3ダイオード36も電池28への充電を防止する
ものであるが、更に電池28を逆極性で装着した時に電
流の逆流を阻止して、DC−DCコンバータ30を保護
する。従って、このようなACアダプタ・電池使用直流
電源回路10を用いると、簡単な回路構成で電池28へ
の充電を防止し、停電時のバックアップを行ない、AC
アダプタや電池28を逆極性で装着場合にも内部に備え
たDC−DCコンバータ30を保護できる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電池2
8の使用時には図4に示すように常時第3ダイオード3
6を介してDC−DCコンバータ30に電流Iが供給さ
れるため、第3ダイオード36による電力損失が問題に
なる。そこで、電池エネルギーの負荷たるDC−DCコ
ンバータ30で消費される利用効率η0 を求めて検討し
てみる。この利用効率η0 は負荷抵抗をR、第3ダイオ
ード36の順方向電圧をVF とすると、数1で示すこと
ができる。更に、数1を変形すると数2となる。
【数1】
【数2】
【0006】この数2から明らかなように利用効率η0
はVF が大きい程、又Iが小さい程低下する。通常、V
F はIの対数関数となるので、VF を定数とみなし、第
3ダイオード36として通常使用されるシリコンダイオ
ードを用いた場合につき、代表的な利用効率η0 をVF
=0.7V、I=80mA、R=100Ωとして求める
と、η0 =92%となる。それ故、電池28の使用時に
は常時第3ダイオード36により大きな電力損失が生じ
ている。しかも、DC−DCコンバータ30では最低動
作電圧が規定されているので、第3ダイオード36の順
方向電圧VF 分だけ、早くその最低動作電圧を下回るこ
とになり、電池28の寿命が短くなる。
【0007】本発明はこのような従来の問題点に着目し
てなされたものであり、電池エネルギーの負荷たるDC
−DCコンバータで消費される利用効率を大きく、電池
寿命を長くすることのできるACアダプタ・電池使用直
流電源回路を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の手段を、以下実施例に対応する図1等を用いて説明す
る。このACアダプタ・電池使用直流電源回路40には
筒状の内周壁16に+極、外周壁18に−極を有する2
極プラグ12を備えたACアダプタと、そのプラグ12
の差し込み時に開き、引き抜き時に閉じる接点開閉機構
として、プラグ12の差し込み時に外周壁18の−極と
接触するばね22付き可動接点24と固定接点26とを
具備するジャック14と、バックアップ用電池28と、
そのプラグ12の電圧を印加し、或いは電池28の電圧
を印加するDC−DCコンバータ30と、そのプラグ1
2の内周壁16の+極とDC−DCコンバータ30の+
極入力端子との接続回路に介在する第1ダイオード32
と、その電池28の電圧印加回路に介在し、ジャック1
4の接点回路と並列接続する第2ダイオード34と、そ
の電池28の電圧印加回路に介在し、第2ダイオード3
4と直列接続する第3ダイオード36とを備える。
【0009】そして、上記第2ダイオード34は電池2
8の−極とDC−DCコンバータ30の−極入力端子と
の間に、又第3ダイオードは電池28の+極とDC−D
Cコンバータ30の+極入力端子との間にそれぞれ接続
し、その第3ダイオード36とPチャンネルMOS型F
ET42のドレイン、ソース回路を並列接続し、そのP
チャンネルMOS型FET42のゲートを電池28の−
極に接続し、そのゲート抵抗44をゲートと第1、第3
ダイオード32、36の両カソード接続点との間に接続
する。
【0010】
【作用】上記のように構成すると、ジャック14に差し
込む2極プラグ12の極性が適切な場合、そのプラグ1
2の電圧を第1ダイオード32を介してDC−DCコン
バータ30に印加できる。しかも、第3ダイオード36
と並列にPチャンネルMOS型FET42のドレイン、
ソース回路を接続しておいても、電池28は充電されな
い。又、プラグ12が逆極性の場合にも第1ダイオード
32によってDC−DCコンバータ30を保護できる。
一方、電池28の極性が適切に接続されている場合、最
初第3ダイオード36からゲート抵抗44を経て放電電
流が僅か流れると、PチャンネルMOS型FET42が
導通し、電池28からPチャンネルMOS型FET42
のON抵抗の小さなドレイン、ソース間を経て放電電流
がDC−DCコンバータ30に入る。
【0011】それ故、PチャンネルMOS型FET42
の動作開始時を除き、第3ダイオード36に放電電流が
流れず、第3ダイオード36での電力損失が発生しな
い。しかも、DC−DCコンバータ30に対して、第3
ダイオード36の順方向電圧VF の影響がない。なお、
ゲート44の抵抗値は非常に大きい。又、電池28を逆
極性で装着した場合にも、PチャンネルMOS型FET
42のゲート、ソース間が逆バイアスとなってカットオ
フ状態となるため、DC−DCコンバータ30を保護で
きる。
【0012】
【実施例】以下、添付図面に基づいて、本発明の実施例
を説明する。図1は本発明を適用したACアダプタ・電
池使用直流電源回路を示す図である。このACアダプタ
・電池使用直流電源回路40は従来のACアダプタ・電
池使用直流電源回路10にPチャンネルMOS型FET
42とそのゲート抵抗44を追加した構成を備える。そ
こで、従来の回路10を構成する各部品や箇所と同一の
部品や箇所には同一符号を用いて対応関係を示す。但
し、第2ダイオード34は電池28の−極とDC−DC
コンバータ30の一極入力端子との間に、又第3ダイオ
ード36は電池28の+極とDC−DCコンバータ30
の+極入力端子との間にそれぞれ接続する。
【0013】そして、PチャンネルMOS型FET42
のドレイン、ソース回路を第3ダイオード36と並列接
続し、そのアノードとドレイン、カソードとソースを結
合する。又、PチャンネルMOS型FET42のゲート
を電池28の−極に接続し、そのゲート抵抗44をゲー
トと第1、第3ダイオード32、36の両カソード接続
点との間に接続する。その際、ゲート抵抗44には常時
電流が流れるので、数MΩの高抵抗を用い、アイドル電
流を極力小さくして数μAにする。
【0014】ACアダプタの使用時、ジャック14に差
し込んだプラグ12の極性が適切で内周壁16が+極
で、外周壁18が−極の場合、プラグ12の電圧が第1
ダイオード32、ばね22、アース等を介してDC−D
Cコンバータ30に加わる。その際、電池28の極性が
適切でその+極がDC−DCコンバータ30の+極入力
端子に向けて接続されていれば、最初第3ダイオード3
6からゲート抵抗44を経て放電電流が僅か流れ、Pチ
ャンネルMOS型FET42のゲート、ソース間電圧が
しきい値以上になり、そのFET42のドレイン、ソー
ス間が導通する。しかし、プラグ12の電圧は通常電池
電圧より高く設定してあるため、第2ダイオード34を
通る電池28からの負荷電流の放電はない。又、電池2
8が充電されることもない。そして、差し込まれたプラ
グの内周壁が−極で、外周壁が+極で逆極性の場合にも
第1ダイオード32によってDC−DCコンバータ30
を保護できる。又、電池28を逆極性にして装着した場
合、第3ダイオード36が逆バイアスとなるので、FE
T42が逆バイアスとなってカットオフ状態となり、電
池28から放電しない。
【0015】電池の使用時、電池28の極性を適切に接
続していれば、電池28の放電初期にやはり第3ダイオ
ード36からゲート抵抗44を経て放電電流が僅か流れ
る。すると、電池28から更にPチャンネルMOS型F
ET42のON抵抗の小さなドレイン、ソース間を経て
大きな放電電流が流れ、ゲート抵抗44に僅か分流する
だけでDC−DCコンバータ30の+極入力端子にほと
んど流れ込む。その際の回路構成を示すと図2のように
なる。なお、プラグ12を抜いておくと、ジャック14
の接点24、26は閉じている。そこで、負荷たるDC
−DCコンバータ30で消費される電池エネルギーの利
用効率ηを求める。この利用効率ηは負荷抵抗をR、F
ET42のドレイン、ソース間導通時の等価抵抗をRO
N、ゲート抵抗をRG とすると、数3で示すことができ
る。
【数3】
【0016】それ故、利用効率ηは負荷抵抗をRG が小
さく、RONが大きくなる程低下する。通常ゲート抵抗R
G は1MΩあれば十分動作するし、MOS型FET4
2の導通時抵抗RONは0.5Ω以下である。そこで、R
G =1MΩ、RON=0.5Ω、R=100Ωとして利用
効率ηを求めると、η=99.5%となる。従って、M
OS型FET42とそのゲート抵抗44を追加すると、
従来のACアダプタ・電池使用直流電源回路10より利
用効率は数%向上し、損失はほとんどなくなる。しか
も、常時の放電に際し、放電電流が第3ダイオード36
を流れることがないので、DC−DCコンバータ30に
対し、第3ダイオード36の順方向電圧VF の影響もな
く、電池28の寿命が長くなる。なお、電池28を逆極
性で装着しても、PチャンネルMOS型FET42のゲ
ート、ソース間が逆バイアスとなってカットオフ状態と
なるため、DC−DCコンバータ30に逆電圧が印加さ
れることがない。
【0017】
【発明の効果】以上説明した本発明によれば、従来のA
Cアダプタ・電池使用直流電源回路にPチャンネルMO
S型FETとそのゲート抵抗を追加することにより、第
3ダイオードの継続的な電力損失やそのDC−DCコン
バータに対する順方向電圧の影響がなくなり、電池エネ
ルギーの負荷たるDC−DCコンバータで消費される利
用効率を大きく、電池寿命を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したACアダプタ・電池使用直流
電源回路を示す図である。
【図2】同ACアダプタ・電池使用直流電源回路のプラ
グ引き抜き状態における電池放電のPチャンネルMOS
型FET導通時の回路構成を示す図である。
【図3】従来のACアダプタ・電池使用直流電源回路を
示す図である。
【図4】同ACアダプタ・電池使用直流電源回路のプラ
グ引き抜き状態における電池放電の回路構成を示す図で
ある。
【符号の説明】
12…ACアダプタのプラグ 14…ジャック 16、
18…内、外周壁 22…ばね 24、26…接点 2
8…電池 30…DC−DCコンバータ 32、34、
36…第1、第2、第3ダイオード 40…ACアダプ
タ・電池使用直流電源回路 42…PチャンネルMOS
型FET 44…ゲート抵抗

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 筒状の内周壁に+極、外周壁に−極を有
    する2極プラグを備えたACアダプタと、そのプラグ差
    し込み時に開き、引き抜き時に閉じる接点開閉機構とし
    て、プラグ差し込み時に外周壁の−極と接触するばね付
    き可動接点と固定接点とを具備するジャックと、バック
    アップ用電池と、そのプラグの電圧を印加し、或いは電
    池の電圧を印加するDC−DCコンバータと、そのプラ
    グ内周壁の+極とDC−DCコンバータの+極入力端子
    との接続回路に介在する第1ダイオードと、その電池電
    圧印加回路に介在し、ジャックの接点回路と並列接続す
    る第2ダイオードと、その電池電圧印加回路に介在し、
    第2ダイオードと直列接続する第3ダイオードとからな
    るACアダプタ・電池使用直流電源回路において、上記
    第2ダイオードは電池の−極とDC−DCコンバータの
    −極入力端子との間に、又第3ダイオードは電池の+極
    とDC−DCコンバータの+極入力端子との間にそれぞ
    れ接続し、その第3ダイオードとPチャンネルMOS型
    FETのドレイン、ソース回路を並列接続し、そのPチ
    ャンネルMOS型FETのゲートを電池の−極に接続
    し、そのゲート抵抗をゲートと第1、第3ダイオードの
    両カソード接続点との間に接続することを特徴とするA
    Cアダプタ・電池使用直流電源回路。
JP7184805A 1995-06-28 1995-06-28 Acアダプタ・電池使用直流電源回路 Pending JPH0919081A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007252129A (ja) * 2006-03-17 2007-09-27 Brother Ind Ltd 電子機器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007252129A (ja) * 2006-03-17 2007-09-27 Brother Ind Ltd 電子機器

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