WO1998030950A1 - Systeme d'interrupteur pour une alimentation en courant d'un equipement portable - Google Patents

Description

明 細 香

携帯機器用の電源切り換え回路

技 術 分 野

本発明は、 複数の電池を内蔵するメ モ リ ー カー ドなど のカー ド型携帯機器に使用される電源切り換え回路にか かるものであって、 特に、 カ ー ド型携帯機器への電圧供 給源を内蔵電池から外部供給電源に切り換えたときに内 蔵電池の消耗を伴わないように工夫 した、 携帯機器用の 電源切 り換え回路に関する。

背 景 技 術

電池を内蔵した携帯機器と して、 P C M C I A ( Pers ona I Computer Memory Card Internat iona l Assoc i at i o n) 規格のカー ド型携帯機器が使用されている。 カー ド 型携帯機器をパソ コ ンに挿入するとパソ コ ンからデータ がカー ド型携帯機器に転送される。 そのときのカー ド型 携帯機器の動作のための電源はパソ コ ン側から供給され る。 データがカー ド型携帯機器に転送されてパソ コ ンか ら切り放された以後のカ ー ド型携帯機器の動作のための 電源は内蔵電池となる。 したがって、 カー ド型携帯機器 には、 供給電源を外部電源 （パソ コ ン側の電源） と内蔵 電池とのいずれかに選択するための電源切り換え回路が 必要となる。

そこで、 携帯機器において使用されている電源切 り換 え回路の従来例を 2 つ、 図 6及び図 7 に示す。

図 6 に示す第 1 例において、 外部電源 6 0 1 (例えば 5 V ) はスィ ッ チ 6 0 2 及びダイ オー ド 6 1 1 を介して 携帯機器本体 6 1 3 に接続している。 さ らに、 内蔵電池

6 0 4 (例えば 3 V ) はダイ オー ド 6 1 0 を介 して携帯 機器本体 6 1 3 に接続している。

携帯機器が単体のときは、 スィ ッ チ 6 0 2 は開かれて いるので、 携帯機器本体 6 1 3 には内蔵電池 6 0 4から ダイ オー ド 6 1 0 を通って電源が供給される。 このとき、 ダイ才ー ド 6 1 1 は内蔵電池 6 0 4 のから外部へ電流が 流出することを妨げる。

一方、 このスィ ッ チが閉 じて外部電源 6 0 1 もダイ 才 ー ド 6 1 1 を介して携帯機器本体 6 1 3 と接続 したとき は、 外部電源 6 0 1 の電圧が内蔵電池 6 0 4 の電圧よ り も高い場合に限り、 携帯機器本体 6 1 3 には外部電源 6 0 1 の電圧が供給される。 このとき、 ダイ オー ド 6 1 0 は外部電源が内蔵電池 6 0 4 を充電することを阻止する。

図 7 に示す第 2例では、 内蔵電池と携帯機器本体との 間に電界効果 ト ラ ンジスタ （以下 F E T とする） を用い ている。 外部電源 7 0 1 (例えば 5 V ) はスィ ッ チ 7 0 2 及びダイ才ー ド 7 1 1 を介して携帯機器本体 7 1 3 に 接続している。 一方、 内蔵電池 7 0 4 (例えば 3 V ) は P チャ ネル F E T 了 1 0 を介して携帯機器本体了 1 3 に 接続している。

P チ ャ ネル F E T 7 1 0 のソ ースは携帯機器本体 7 1 3 に、 ド レイ ンは内蔵電池 7 0 4 に接続している。 また、 同 F E T 7 1 0 のゲー ト は外部電源供給スィ ッ チ 7 0 2 接続する とと もに、 バイ アス抵抗 7 0 9 を経て内蔵電池 7 0 4 の負極に接続している。 内蔵電池 7 0 4 の負極は、 外部電源 7 0 1 の負極、 及び携帯機器本体 7 1 3 の負極 側端子に接続している。

こ こで、 外部電源供給スィ ッ チ 7 0 2が開放されてい る ときは、 F E T 7 1 0 の ド レイ ンは内蔵電池了 0 4 の 正極 3 V に、 ゲー 卜はバイ アス抵抗 7 0 9 を経て内蔵電 池 7 0 4 の負極 0 Vに、 それぞれ接続されている。 また、 F E T 7 1 0 のソースは、 ド レイ ン ' ソース間の寄生ダ ィ オー ドによ っ てほ ヾ ド レイ ン電圧 （ 3 V ) とな ってい る。 その結果、 ソース · ゲー ト間電圧は一 3 V となる。 したがって、 F E T 7 1 0 は導通状態とな り、 内蔵電池 7 0 4 の電圧 （ 3 V ) は携帯機器本体 7 1 3 に供給され 続ける。 このとき、 ダイオー ド 7 1 1 は内蔵電池 7 0 4 から外部へ電流が流出することを阻止している。

一方、 外部電源供給スィ ッ チ 7 0 2が閉 じているとき は、 F E T 7 1 0 のゲー ト及びソースは外部電源 7 0 1 の電圧 5 Vとなり、 ド レイ ンは内蔵電池 7 0 4 の電圧 3 V となる。 その結果、 ソース · ゲー ト間電圧は 0 V とな る。 したがって、 F E T 7 1 0 は遮断状態となり、 内蔵 電池 7 0 4 の電圧が携帯機器本体 7 1 3 に供給されるの を阻止して、 外部電源 7 0 1 の電圧 5 V力 スィ ッ チ 7 0 2、 ダイ オー ド 7 1 1 を介して携帯機器本体了 1 3 に供 給される。 このとき遮断状態の F E T 7 1 0 の寄生ダイ オー ドは外部電源 7 0 1 の電圧で内蔵電池 7 0 4 を充電 するこ とを阻止している。

一般的なノ\°ソ コ ンの場合は P C M C I A カー ドイ ン夕 —フ ： E イ スには 5 Vを供給 している場合が多い。 一方、 パソ コ ンに挿入して使用する P C M C I A規格のメ モ リ カー ドなどは 3 Vのコ イ ン型リ チュ ウ厶電池を内蔵する 場合が多い。 このよう に、 カー ド型携帯機器において、 外部供給電源の電圧のほうが内蔵電池の電圧よ リ高いた め、 上記の 2 つの従来例が適用され、 そ して、 外部電源 が供給されている間は、 内蔵電池の無駄な消耗を無く す ことができる。

とこ ろで、 カー ド型携帯機器にはその使用電力の都合 で 3 Vのコィ ン型リ チュ ウ厶電池を 2個直列に して 6 V で使用 したほうが有利なものもある。 しカヽし、 この場合 は、 外部供給電源の電圧 （ 5 V ) のほうが内蔵電池の電 圧 （ 6 V ) よ り低く なるため、 そのようなカー ド型携帯 機器は、 P C M C I Aカー ドイ ンターフ ェ イ スに 5 Vを 供給する一般的なパソ コ ンと組み合わせで使用できな く なる。

発 明 の 開 示

本発明の目的は、 2 個以上の内蔵電池を直列に接続し て使用する携帯機器において、 その携帯機器の外部供給 電源の電圧が携帯機器の内蔵電池の電圧よ り も低く ても 一定以上あれば、 携帯機器の外部供給電源の電圧が、 内 蔵電池の消耗を引き起こすことな く、 携帯機器に供給さ れるよ うに した、 携帯機器用の電源切り換え回路を提供 することにある。

上記目的を達成するため、 本発明の電源切り換え回路 は、 外部電源からの電力及び内蔵電池からの電力を携帯 機器本体に供給するための電力供給路と、 上記内蔵電池 と携帯機器本体との間に介在するスィ ツ チング素子と、 上記外部電源から供給される電圧の値を受け取って、 そ の電圧が一定レベルを越えると上記第 1 のスィ ツ チング 素子を遮断状態に切り換える第 1 の信号を出力 し、 また、 その電圧が一定レベルを越えなければ上記スィ ッ チング 素子を導通状態に切り換える第 2 の信号を出力する、 外 部電源電圧検知回路と含む。

好ま し く は、 上記スイ ッ チング素子は P チャネル電界 効果素子であ り、 その ド レイ ンは内蔵電池に接続され、 ソースは携帯機器本体の電力入力側に接続され、 ゲー ト は外部電源電圧検知回路にそれぞれ接続される。 そ して、 外部電源から一定レベル以上の電圧がこの P チ ャ ネル電 界効果素子のソースに供給され、 また、 外部電源電圧検 知回路を経てゲー トに供給されると、 ソース · ゲー ト間 の電圧差はこの P チヤネル電界効果素子の しきい値以下 になるので、 この P チ ャ ネル電界効果素子は遮断される。 したがって、 携帯機器本体へは外部電源の電圧のみ供給 される。 一方、 外部電源が携帯機器本体と切り離された ときまたは外部電源からの供給電圧が一定レベルにまで 達 しないとき は、 P チ ャ ネル電界効果素子は、 ソース · ゲ一 卜間の電圧差がしきい値を越えるので、 導通して、 内蔵電池の電圧が携帯機器本体に供給される。'

また好ま し く は、 上記スイ ッ チ ング素子及び外部電源 電圧検知回路はと もに P チャネル電界効果素子であ り、 スィ ツ チング素子の電界効果素子は ド レイ ンが外部電源 に、 ソースが定電圧レギユ レ一夕の入力側に、 ゲー トが レベルシフタの出力側にそれぞれ接続され、 また、 外部 電源電圧検知回路の電界効果素子は ド レイ ンがレベルシ フタの入力側に、 ソースが外部電源に、 ゲー トが定電圧 レギュ レー夕の出力側にそれぞれ接続される。 そ して、 外部電源から一定レベル以上の電圧が外部電源電圧検知 回路の電界効果素子に供給される と、 その電界効果素子 はソース · ゲー 卜間電圧がその電界効果素子の しきい値 を越えるので導通となり、 その結果、 この電界効果素子 を経て外部電源の電圧がレベルシフタに入力される。 す る と、 このレベルシフタは上記スイ ッ チング素子と して の電界効果素子を導通に切 り替え、 さらに、 内蔵電池と 定電圧レギュ レー夕の入力側に介在するスィ ツ チング素 子を遮断するので、 外部電源の電圧は定電圧レギユ レ一 夕に供給され、 この定電圧レギユ レ一夕は定電圧を携帯 機器本体に供給する。 一方、 外部電源が携帯機器本体と 切 り離されたときまたは外部電源からの供給電圧が一定 レベルにまで達 しないときは、 これらスィ ツ チング素子 の遮断ノ導通状態がすべて切り替わって、 その結果、 内 蔵電池の電圧のみが定電圧レギュ レー夕に入力される。

図 面 の 簡 単 な 锐 明 図 1 は、 本発明による電源切り換え回路の第 1 の実施 例を示すブ口 ッ ク図である。

図 2 は、 本発明による電源切り換え回路の第 2 の実施 例を示すブロ ッ ク図である。

図 3 は、 図 1 の電源切り替え回路の動作を説明するダ ィ アグラムである。

図 4 は、 本発明による電源切り換え回路の第 3 の実施 例を示すブロ ッ ク図である。 図 5 は図 4 における レべ ルシフ 夕回路中のィ ンバ一夕の等価回路を示す。

図 6 は、 従来の電源切り換え回路の 1 例を示す。 そ し て、

図 7 は、 従来の電源切り換え回路の他の例を示す。

発明 を実施す る た めの最良の形態

[第 1 実施例の説明 ]

電池を内蔵して P C M C I A規格のイ ンターフ ヱイ ス を有するカ ー ド型携帯機器へバソ コ ン本体から外部電源 を供給するときの電源切 り換え回路の第 1 の実施例を図 1 のブロ ッ ク図を参照 して説明する。

( 1 ) 電源切 り換え回路の構造 ：

図 1 の電源切 り換え回路において、 外部電源 1 0 1 と ス ィ ッ チ 1 0 2 との組み合わせは、 例えばパソ コ ン側か ら供給される外部供給電源 （低電圧発生源） を表す。 た だ し、 この外部電源 1 0 1 は電池であってもよい。 そ し て、 外部電源 1 0 1 はスィ ッチ 1 0 2及びダイ オー ド 1 1 1 を介して携帯機器本体 1 1 3 に接続されている。 また、 第 1 の P チ ャ ネル F E T 1 0 7 を介して直列に 接続された第 1 、 第 2 の内蔵電池 1 0 3、 1 0 4 の電圧 は、 第 2 の P チ ャ ネル F E T 1 1 0 を介して携帯機器本 体 1 1 3 に接続されている。 この内蔵電池 1 0 3、 1 0 4 の各々は単体の電池でもよ く、 またいく つかの電池を 直列に接続したものであってもよい。

外部電源 1 0 1 及びスィ ッ チ 1 0 2 には抵抗 〗 0 8及 び抵抗 1 0 9が直列に接続されている。 第 1 の P チ ヤネ ル F E T 1 0 7 の ド レイ ンは第 1 の内蔵電池 1 0 3 の負 極に、 ソースは第 2 の内蔵電池 1 0 4 の正極に、 また、 ゲー ト は抵抗 1 0 8及と抵抗 1 0 9 との中間に、 それぞ れ接続されている。 さ らに、 第 2 の P チ ャ ネル F E T 1 1 0 の ド レイ ンは第 〗 の内蔵電池 1 0 3 の正極に、 ソー スは携帯機器本体 1 1 3 の正極側端子に、 また、 ゲー ト はスィ ッ チ 1 0 2 と抵抗 1 0 8 の中間点に、 それぞれ接 続されている。

外部電源 1 0 1 の負極、 第 2 の内蔵電池 1 0 4 の負極、 及び携帯機器本体 1 1 3 の負極側端子は共通に接地され ている。

さらに、 第 1 の内蔵電池 1 0 3 の正極と第 2 の内蔵電 池 1 0 4 の正極との間には第 2 のダイ オー ド 1 0 5が接 続されている。 また、 第 1 の内蔵電池 1 0 3 の負極と第 2 の内蔵電池 1 0 4 の負極との間には第 3 のダイ オー ド 1 0 6 が接続されている。

( 2 ) 外部電源の電圧を携帯機器本体に供給するとき、 スィ ッ チ 1 0 2 を閉 じて外部電源 1 0 1 の電圧を第 1 のダイ オー ド 1 1 1 を介して携帯機器本体 1 1 3 に供給 するとき、 第 1 の P チ ャ ネル F E T 1 0 7 のゲー トには 抵抗 1 0 8 と抵抗 1 0 9 とで分圧された外部電源 1 0 1 電圧が供給され、 また、 第 2 の P チ ャ ネル F E T 1 1 0 のゲ一 卜 には外部電源 1 0 1 の電圧が供給される。

こ こで、 外部電源 1 0 1 を 5 V と し、 第 1 、 第 2 の内 蔵電池 1 0 3、 1 0 4 の電圧を 3 V と し、 抵抗 1 0 8 を 6 8 k Q、 抵抗 1 0 8 を 1 0 0 k Q とする。 また、 第 1 、 第 2 の P チ ャ ネル F E T 1 0 7、 1 1 0 の導通のソース • ゲー 卜間電圧の しきい値は一 0. 3 V とする。

する と、 第 1 の P チヤ ネノレ F E T 1 0 7 のゲー トには 5 * [ 1 0 0 / ( 6 8 + 1 0 0 ) ] = 2. 9 7 V ( 3 V ) の電圧が供給され、 ソースには第 2 の内蔵電池 1 0 4 の電圧 3 Vが供給されて、 ソース · ゲー ト間電圧はほ ぼ 0 V となり、 第 1 の P チ ャ ネル F E T 1 0 7 は遮断状 態となる。

一方、 第 2 の P チャ ネル F E T 1 1 0 のゲー ト には外 部電源の 5 Vが供給され、 ソースには同 じ く 外部電源の 5 Vが第 1 のダイ オー ド 1 1 1 を介して供給されるから、 ソ ース · ゲー ト間電圧は 0 V とな り、 第 2 の P チ ャ ネル F E T 1 0 7 も遮断状態となる。

したがって、 スィ ッ チ 1 0 2 を閉 じると、 第 1 、 第 2 の P チ ャ ネル F E T 1 0 7、 1 1 0 はともに遮断状態と なって、 第 1 、 第 2 の内蔵電池 1 0 3、 1 0 4 の電圧が 携帯機器本体 1 1 3 に供給されるのを遮断して、 外部電 源 1 0 2 の電圧 5 Vが携帯機器本体 〗 1 3 に供給される。

( 3 ) 外部電源の電圧を携帯機器本体に供給しないとき、 スィ ッ チ 〗 0 2 を開いて外部電源 1 0 1 と携帯機器本 体 1 1 3 との接続を断ったときは、 第 1 の P チ ャ ネル F E T 1 0 7 のゲ一 卜には接地電圧 0 Vが供給され、 ソー スには第 2 の内蔵電池 1 0 4 の電圧 3 Vが供給されて、 ソース · ゲー ト間電圧はほぼ一 3 V となり、 第 1 の P チ ャ ネル F E T 1 0 7 は導通状態となる。

一方、 第 2 の P チ ャ ネル F E T 1 1 0 のゲ一 卜 には接 地電圧 0 Vが供給され、

ソ ースには第 1 及第 2 の内蔵電池 1 0 3、 1 0 4 の合計 電圧 6 Vが ド レンから寄生ダイ 才ー ドを通って供給され るので、 ソース · ゲー ト間電圧は— 6 V となり、 第 2 の P チ ャ ネル F E T 1 1 0 も導通状態となる。

したがって、 スィ ッ チ 1 0 2 を開く と、 第 1 、 第 2 の P チ ャ ネル F E T 1 0 7、 1 1 0 はともに導通状態とな つて、 直列接続された第 1 、 第 2 の内蔵電池 1 0 3、 1 0 4 の電圧 6 Vが携帯機器本体 1 1 3 に供給される。 な お、 このと き、 第 1 のダイ オー ド 1 1 1 は内蔵電池 1 0 3、 1 0 4 の電圧 6 Vが外部のパソ コ ンの側に流出する のを阻止する。

( 4 ) 内蔵電池交換のためのバイパスダイ 才ー ドついて、 第 2 および第 3 のダイ オー ド 1 0 5 および 1 0 6 は内 蔵電池交換時のバイパスダイオー ドである。 携帯機器を パソコ ンからはず しているとき （すなわち、 上記 （ 2 ) で説明 したよ う に、 スィ ッ チ 1 0 2 を開いて、 内蔵電池 1 0 3 および 1 0 4 の電圧を携帯機器本体 1 1 3 に供給 している とき） 、 一方の内蔵電池 1 0 4 を取り外すと、 残りの内蔵電池 1 0 3 はその電圧 3 Vを、 導通 している 第 2 の P チャ ネル F E T 1 1 0 及び第 3 のダイ オー ド 1 0 6 を介して、 携帯機器本体 1 1 3 に供給する。 内蔵電 池 1 0 4 を新しいものに交換したあと、 次に内蔵電池 1 0 4 を取り外すと、 その内蔵電池 1 0 4 はその電圧 3 V を、 導通 している第 2 の P チ ャ ネル F E T 1 1 0 及び第 2 のダイ オー ド 1 0 5 を介して、 携帯機器本体 1 1 3 に 供給する。

このよ うに、 2 つある内蔵電池 1 0 3、 1 0 4 のうち、 交換のためいずれか一方を取り外しても、 残り の内蔵電 池がその電圧を携帯機器本体 1 1 3 に供給し続けるので、 その電圧を利用 して、 電池交換時も携帯機器本体 1 1 3 のメ モ リ 一に格納 した記憶内容や計時内容を保持するこ とができる。

( 5 ) 電源切 り換え回路の動作電圧、

図 1 の電源切 り換え回路の動作電圧の時間的変化を図 3 を参照 して以下に説明する。

図 3 において、 縦軸は電圧レベルを、 横軸は時刻をそ れぞれ表す。 曲線 3 0 1 は第 1 の内蔵電池 1 0 3 の電圧 を、 曲線 3 0 2 は第 2 の内蔵電池部 1 0 4 の電圧を、 曲 線 3 0 3 は外部からの供給電圧を、 曲線 3 0 5 は携帯機 器本体 1 1 3 に最終的に印加される電圧レベルを、 それ ぞれ示す。 なお直線 3 0 4 は第 1 の P チャネル F E T 1 0 7 の導通の しきい値レベルを示す。

区間 T 1 は、 携帯機器がパソ コ ンからはずされていて、 内蔵電池 1 0 3 および 1 0 4 の電圧 （ 6 V ) が携帯機器 本体 1 1 3 に供給されている。 図 3 において、 供給電圧 6 Vは曲線 3 0 5 と して図示されている。

区間 T 2 は、 携帯機器から第 2 の内蔵電池を交換のた め取り外している期間である。 したがって、 携帯機器本 体 1 1 3 には、 上記 （ 3 ) で説明 したよ うに、 第 1 の内 蔵電池 1 0 3 の電圧 3 Vが供給されている。

区間 T 3 は、 第 2の内蔵電池を別のものと交換して携 帯機器に装着したため、 携帯機器はまた第 1 、 第 2 の内 蔵電池をともに装着した状態にある期間である。 その電 圧レベルは区間 T 1 と同 じ く、 6 Vである。

区間 T 4 は、 携帯機器から第 1 の内蔵電池を交換のた め取り外している期間である。 したがって、 携帯機器本 体 1 1 3 には第 2 の内蔵電池の電圧 3 Vが供給されてい る。

区間 T 5 は、 第 1 の内蔵電池を別のものと交換 して携 帯機器に装着した後、 パソ コ ン に挿入して外部電源 1 0 1 の電圧を携帯機器本体 1 1 3 に供給したときの外部電 源電圧と切り換えの関係を時間軸で解り易 く 示 してある 期間である。

この区間 T 5 が開始 して外部電源 1 0 1 の電圧が所定 レベル （後述） に到達するまでの間、 携帯機器本体 1 1 3 には第 1、 第 2 の内蔵電池 1 0 3、 1 0 4 の電圧 6 V が供給される。 その間、 第 1 の P チ ャ ネル F E T 1 0 7 は導通状態にある。 ところで第 1 の P チャネル F E T 1 0 了 はソースに第 2 の内蔵電池 1 0 4 の電圧 3 Vが供給 されているので、 ゲー トに 2. 5 V以上の電圧が供給さ れると、 ソース · ゲー ト間電圧が一 0. 5 V以上になつ て第 1 の P チャネル F E T 1 0 7 は遮断状態に切 り替わ る。 そ して、 第 1 の P チャネル F E T 1 0 7 のゲー トに 2. 5 V以上の電圧を供給するには、 外部電源 1 0 の電 圧が、 2. 5 / [ ( 6 8 + 1 0 0 ) / 1 0 0 ] = 4. 2 ( V ) 以上のときである。 ここで、 左の計算式の数値 1 0 0 は抵抗 1 0 9 の値 （ k Q ) であり、 6 8 は抵抗 1 0 8 の値 （ k Ω ) である。 すなわち、 区間 T 5が開始して 外部電源 1 0 1 の電圧が上昇して 4. 2 Vに達すると第 1 の P チャネル F E T 1 0 7 は遮断される。 図 3 のレべ ル 3 0 4 はこの 4. 2 Vを示す。

期間 T 6 は、 外部電源 1 0 の電圧が上昇して 4. 2 V に達し、 第 1 、 第 2 の内蔵電池 1 0 3、 1 0 4 の電圧 6 Vが携帯機器本体 1 1 3 に供給されなく なった時点で開 始する。 外部電源 1 0 1 の電圧は 4. 2 Vからさ らに 5 V まで上昇し、 その後はその値 5 Vで安定する。

以上の説明から分かるよ うに、 この実施例は、 内蔵電 池を複数個直列に使用する携帯機器であってその内蔵電 池の電圧 （例えば 6 V ) よ り も外部供給電源の電圧が低 い場合であっても、 その外部電源の電圧が一定値以上 (例えば 4 . 2 V以上） であれば、 外部電源の電圧よ り 低い内蔵電池 1 個の電圧を基準に内蔵電池の消耗を伴う こ とな く 外部電源電圧を携帯機器に供給できる優れた電 源切り替え回路を実現している。

[第 2 実施例の説明 ]

電池を内蔵 して P C M C I A規格のイ ンタ一フ ヱ イ ス を有するカー ド型携帯機器へパソ コ ン本体から外部電源 を供給するときの電源切り換え回路の第 2 の実施例を図 2 のブロ ッ ク図を参照 して説明する。

( 1 ) 電源切 り換え回路の構造 ：

この実施例の切 り換え回路は、 図 1 に示した第 1 の実 施例の切り換え回路における抵抗 1 0 8 を P チ ャ ネル F E Tに代え、 さ らに、 第 1 のダイ オー ド 1 1 1 と携帯機 器本体 1 1 3 との間には定電圧レギユ レ一夕を介在させ たものにほぼ相当する。

外部電源 2 0 1 はスィ ッ チ 2 0 2が閉 じたと き第 1 の ダイオー ド 2 1 1 及び定電圧レギユ レ一夕 2 1 2 を介し て携帯器本体 2 1 3 に電圧を供給する。 一方、 第 1 の内 蔵電池 2 0 3 と第 2 の内蔵電池 2 0 4 は第 1 の P チ ヤ ネ ル F E T 2 0 7 を介して直列に接続され、 第 2 の P チ ヤ ネル F E T 2 0 8 及び定電圧レギユ レ一夕 2 1 2 を介し て携帯器本体 2 1 3 に電圧を供給する

外部電源 2 0 1 の正極側 （スィ ッ チ 2 0 2 ) と第 1 の P チ ャ ネル F E T 2 0 7 のゲー ト と間には第 3 の P チ ヤ ネル F E T 2 0 8 が接続されている。 この第 3 の P チ ヤ ネル F E T 2 0 8 のソースは外部電源 2 0 1 の正極側に、 ド レイ ンは第 1 の P チ ャ ネル F E T 2 0 7 のゲー 卜 に、 ゲー トは定電圧レギユ レ一タ 2 1 2 の出力側に接続され ている。

外部電源 2 0 1 の負極、 第 2 の内蔵電池 2 0 4 の負極、 及び携帯機器本体 2 1 3 の負極側端子は共通に接地され ている。

第 1 の P チ ヤ ネノレ F E T 2 0 7 のゲー ト と、 第 2 の P チ ャ ネル F E T 2 1 0 のゲ一 卜 と第 3 の P チ ャ ネル F E T 2 0 8 の ド レイ ンは互いに接続 し、 抵抗 2 0 9 を介 し て上記共通接地に接続 している。

さらに、 第 1 の内蔵電池 2 0 3 の正極と第 2 の内蔵電 池 2 0 4 の正極との間には第 2 のダイ才ー ド 2 0 5が接 続されている。 また、 第 1 の内蔵電池 2 0 3 の負極と第 2 の内蔵電池 2 0 4の負極との間には第 3 のダイ オー ド 2 0 6が接続されている。

( 2 ) 外部電源の電圧を携帯機器本体に供給するとき、 スィ ッ チ 2 0 2 を閉 じて外部電源 2 0 1 の電圧を第 1 のダイ オー ド 2 1 1 を介 して定電圧レギユ レ一夕 2 1 2 に供給する。 すると定電圧レギユ レ一夕 2 1 2 は所定値 の電圧を携帯機器本体 2 1 3 に供給する

ここで、 外部電源 2 0 2 を 5 V と し、 第 1、 第 2 の内 蔵電池 1 0 3、 1 0 4 の電圧を 3 V と し、 抵抗 2 0 9 を 1 0 0 Ι Ωとする。 第 1 、 第 2、 第 3 の Ρ チ ヤ ネノレ F E T 2 0 7、 2 1 0、 2 0 8 の導通のソー ス ' ゲ一 卜間電 圧の しきい値はそれぞれ一 0. 5 V とする。 さ らに、 定 電圧レギユ レ一夕 2 1 2 の出力電圧は 3. 3 V とする。

すると、 第 3 の Ρ チ ャ ネル F E T 2 0 8 のソースには 外部電源 2 0 1 の電圧 5 Vが供給され、 ゲー ト には定電 圧レギユ レ一夕 2 1 2 の出力電圧は 3. 3 Vが供給され る。 その結果、 この第 3 の Ρ チャネル F E T 2 0 8 は、 ソース · ゲー ト間電圧が一 1 . 7 V となり導通して、 ド レイ ン、 ソースはともに外部電源 2 0 1 の電圧 5 V とな り、 この電圧 5 Vを第 1 の Ρ チ ャ ネル F E T 2 0 7 のゲ 一 卜及び第 2 の Ρ チ ャ ネル F E T 2 1 0 のゲー ト に供給 する。

第 1 の Ρ チ ャ ネル F Ε Τ 2 0 7 のゲー 卜 には第 3 の Ρ チ ャ ネル F Ε Τ 2 0 8 の ド レイ ンから 5 Vが供給され、 また、 ソースには第 2 の内蔵電池 2 0 4 の 3 Vが供給さ れる。 その結果、 この第 1 の Ρ チ ャ ネル F E T 2 0 7 の ソ ース · ゲー ト間電圧は + 2 V となり、 遮断状態となり、 第 1 の内蔵電池 2 0 3 と第 2 の内蔵電池 2 0 4 との接続 は遮断される。

また、 第 2 の Ρ チ ャ ネル F E T 2 1 0 のゲー ト には第 3 の Ρ チ ヤ ネノレ F Ε Τ 2 0 8 の ド レイ ンカヽら 5 V力 供給 され、 ソースには第 1 のダイ 才ー ド 2 1 1 を経て外部電 源 2 0 1 の電圧 5 Vが供給される。 その結果、 この第 2 の Ρ チ ャ ネル F Ε Τ 2 1 0 のソース · ゲ一 卜間電圧は 0 V となり、 遮断状態となる。 すなわち、 スィ ッ チ 2 0 2 を閉 じると、 まず第 3 の P チャネル F E T 2 0 8が導通して、 その結果、 第 1 の P チ ャ ネル F E T 2 0 7 及び第 2 の P チ ャ ネル F E T 2 1 0 はと も に遮断となり、 第 1、 第 2 の内蔵電池 2 0 3、 2 0 4 からの電圧の供給を停止する。 そ して、 外部電源 2 0 1 の電圧 5 Vが定電圧レギユ レ一夕 2 1 2 に供給さ れ、 定電圧レギユ レ一夕 2 1 2 は安定化 した 3、 3 Vの 電圧を携帯機器本体 2 1 3 に供給する。

( 3 ) 外部電源の電圧を携帯機器本体に供給しないとき、 スィ ッ チ 2 0 2 を開いて外部電源 2 0 1 と定電圧レギ ユ レ一夕 2 1 2 との接続を断つと、 第 3 の P チャネル F E T 2 0 8のゲー 卜には定電圧レギユ レ一夕 2 1 2 の 3 Vが、 ソースには外部電源 2 0 1 からの 0 Vが供給され る。 その結果、 第 3 の P チ ヤ ネノレ F E T 2 0 8 は、 ソー ス · ゲー ト間電圧が + 3、 3 V となり、 遮断される。

したがって、 第 1 の P チ ャ ネル F E T 2 0 7 のゲ一 卜 には抵抗 2 0 9 を介して接地となるので 0 Vが供給され、 ソースには第 2 の内蔵電池 2 0 4 から 3 Vが供給される。 その結果、 第 1 の P チ ャ ネル F E T 2 0 7 は、 ソース ' ゲー ト間電圧が一 3 V となり、 導通となる。 したがって、 直列に接続された第 1 、 第 2 の内蔵電池 2 0 3、 2 0 4 力ヽらの電圧 6 Vが第 2 の P チ ャ ネル F E T 2 1 0 の ド レ ィ ンに供給される。

この第 2 の P チ ャ ネル F E T 2 1 0 は、 ド レイ ンと ソ ース間に寄生ダイ オー ドが介在しているため、 ソ ースに も 6 Vの電圧が供給される。 一方、 ゲー ト は抵抗 2 0 9 を介して接地とな り 0 Vである。 その結果、 第 2 の P チ ャ ネル F E T 2 1 0 は、 ソ ー ス ' ゲ一 卜間電圧が一 6 V となり、 導通となる。

したがって、 外部電源を供給していないときは （スィ ツ チ 2 0 2 を開いているときは） 、 第 1 の P チャ ネル F E T 2 0 7及び第 2 の P チ ヤ ネゾレ F E T 2 1 0 はともに 導通となって、 直列に接続された第 1 、 第 2 の内蔵電池

2 0 3、 2 0 4 からの電圧 6 Vが定電圧レギユ レ一夕 2 1 2 に供給される。 このとき、 第 1 のダイ オー ド 2 1 1 はこの 6 Vが外部に流出することを阻止している。 6 V 供給される定電圧レギユ レ一夕 2 1 2 は安定化 した 3、

3 V の電圧を携帯機器本体 2 1 3 に出力する。

( 4 ) 内蔵電池交換のためのバイ パスダイ オー ドついて バイ パスダイ オー ドと しての第 2、 第 3 のダイ オー ド 2 0 5、 2 0 6 の機能は、 第 1 実施例の第 2、 第 3 のダ ィ オー ド 1 0 5、 1 0 6 の機能と同 じであるので、 その 説明は省略する。

( 5 ) 電源切 り換え回路の動作電圧、

携帯機器をパソ コ ン に挿入して外部電源 2 0 1 の電圧 を携帯機器本体 2 1 3 に供給する と、 外部電源 2 0 1 の 電圧が所定レベル （後述） にまで立ち上がるまで期間は、 携帯機器本体 1 1 3 に は第 1、 第 2 の内蔵電池 2 0 3、 2 0 4 の電圧 6 Vが定電圧レギユ レ一夕 2 1 2 に供給さ れ続ける。 第 3 の P チ ャ ネル F E T 2 0 8 のソース · ゲー 卜間電 圧が一 0、 5 V以上になる と、 前述 したよ うに、 第 3 の Ρ チ ャ ネル F E T 2 0 8 は導通 して、 その結果、 第 1 、 第 2 の Ρ チャ ネル F E T 2 0 7、 2 0 8 は遮断し、 第 1 、 第 2 の内蔵電池 2 0 3、 2 0 4 の電圧 6 Vが定電圧レギ ユ レ一夕 2 1 2 に供給されなく なる。 と ころで、 第 3 の P チャネル F E T 2 0 8 は、 ゲー トに定電圧レギユ レ一 夕 2 1 2 の出力 3、 3 Vが供給されているので、 ソース に 3. 3 - ( - 0. 5 ) = 3. 8 V以上の電圧が供給さ れると、 導通する。

すなわち、 直列接続の内蔵電池が 6 Vで、 外部電源か ら 3、 8 V以上の電圧が供給される と、 外部電源から電 圧が携帯器機器本体に供給される ことになる。

以上の説明から分かるよ うに、 この実施例は、 複数の 内蔵電池を複数個直列に使用する携帯機器であってその 内蔵電池の電圧 （例えば 6 V ) よ り も外部供給電源の電 圧が低い場合であっても、 その外部電源の電圧が一定値 以上 （例えば 3、 8 V以上） であれば、 内蔵電池の消耗 を伴う こ となく 外部電源電圧を携帯機器に供給できる優 れた電源切り替え回路を実現している。

[第 3 実施例の説明 ]

電池を内蔵して P C M C I A規格のイ ンターフ ェ イ ス を有する力一 ド型携帯機器へパソ コ ン本体から外部電源 を供給するときの電源切り換え回路の第 3 の実施例を図 4 のブロ ッ ク図を参照 して説明する。 ( 1 ) 電源切 り換え回路の構造 ：

直列に接続された第 1 、 第 2 の内蔵電池 4 0 3、 4 0 4 は、 第 1、 第 2 の P チ ヤ ネゾレ F E T 4 1 4、 4 1 5 及 び定電圧レギユ レ一夕 4 1 7 を介 して携帯機器本体 4 1 8 に電圧を供給する。 一方、 外部電源 4 0 1 の電圧は ス イ ッ チ 4 0 2及び第 3 の 卩 チ ャ ネル £ 丁 4 1 6 及び定 電圧レギユ レ一夕 4 1 7 を介して携帯器本体 4 1 8 に電 圧を供給する。

イ ンノく一夕 4 1 1、 第 5 の P チ ヤ ネソレ F E T 4 0 7、 第 6 の P チ ャ ネル F E T 4 0 8、 第 1 の N チ ヤ ネゾレ F E T 4 0 9、 第 2 の Ν チ ャ ネル F E T 4 1 0 は （図 4 で点 線において囲まれた部分） フ リ ップフ ロ ップ型の レベル シフタ 4 1 9 を構成している。

レベル シフ タ 4 1 9 の一つの出力は第 1 、 第 2 の Ρ チ ャ ネノレ F E T 4 1 4、 4 1 5 のゲ一 卜 に、 レべゾレ シ フ タ 4 1 9 の他の出力は第 3 の P チ ャ ネル F E T 4 1 6 のゲ — 卜に、 それぞれ接続されている。

ダイ オー ド 4 0 5、 4 0 6 は内蔵電池と外部電源のい ずれか高い方の電源電圧をレベルシフタ 4 1 9 のフ リ ツ プフ ロ ップへ供給し、 イ ンバー夕 4 1 1 へは定電圧レギ ユ レ一夕 4 1 7 の出力電圧を供給 している。

第 4 の P チ ャ ネル F E T 4 1 2 の ソ ー ス は外部電源 4 0 1 (スィ ッ チ 4 0 2 ) に、 ゲー トは定電圧レギユ レ一 夕 4 1 7 の出力に、 ド レイ ンは抵抗 4 1 3 を介 して共通 電位に接地して外部電源の電圧検出回路を構成している。 第 4 の P チ ャ ネル F E T 4 1 2 のソースは電圧検出回 路の出力であって、 レベルシフ タ 4 1 9 の入力に接続さ れている。

こ こで、 外部電源 4 0 1 を 5 V と し、 第 1、 第 2 の内 蔵電池 4 0 3、 4 0 4 の電圧を 3 V と し、 第 4 の Ρ チ ヤ ネル F Ε Τ 4 1 2 のソース · ゲ一 卜間電圧の しきい値は — 0. 5 V、 定電圧レギユ レ一夕 4 1 7 の出力は 3. 3 V とする。

( 2 ) 外部電源の電圧を携帯機器本体に供給する とき、 スィ ッ チ 4 0 2 を閉 じて外部電源 4 0 1 の電圧を第 3 の P チャ ネル F E T 1 6 を介して定電圧レギユ レ一夕

1 7 に供給する。 すると定電圧レギユ レ一夕 4 1 7 は 所定値の電圧を携帯機器本体 2 1 3 に供給する。

すなわち、 第 4 の P チ ャ ネル F E T 4 1 2 のソースに は外部電源 4 0 1 が供給され、 ゲー トには定電圧レギュ レ一夕 4 1 7 の出力電圧の 3. 3 Vが供給される。

したがって、 第 4 の P チ ヤ ネソレ F E T 4 1 2 のソース ' ゲー ト間電圧は 3. 3 - 5 = 一 1 . 7 Vである力、 ら、 第 4 の P チャネル F E T 4 1 2 は導通となる。 この 結果、 レベルシフ タ 4 1 9 の入力は外部電源電圧の 5 V となり、 レベルシフタ 4 1 9 の第 1、 第 2 の P チ ャ ネル F E T 4 1 4、 4 1 5 のゲ一 卜 に接続している出力には " 1 " 力 第 3 の P チ ヤ ネノレ F E T 4 1 6 のゲー ト に接 続している レベルシフ夕 4 1 9 の他の出力には" 0 " の 電圧が供給される。 レベルシフ 夕 4 1 9 には内蔵電池と外部電源のいずれ か高い方の電源電圧がダイ 才ー ド 4 0 5、 4 0 6 を介 し て供給されているから、 この場合は、 外部電源 4 0 1 の 電圧 5 Vよ り高い第 1 、 第 2 の内蔵電池 4 0 3、 4 0 4 の直列電圧の 6 Vが供給され、 レベルシフ夕の出力 " 1 " の電圧は 6 V である。

この結果、 第 3 の P チ ャ ネル F E T 4 1 6 のソース電 圧は 5 V、 ゲー 卜電圧は 0 Vでソース ' ゲー ト間電圧は — 5 Vで第 3 の P チ ャ ネル F E T 4 1 6 は導通、 第 1 の P チ ャ ネル F E T 4 1 4 のソース電圧は 6 V、 ゲー ト電 圧も 6 Vでソース · ゲ一 卜間電圧は 0 Vで第 1 の P チ ヤ ネル F E T 4 1 4 は遮断、 第 2 の P チ ャ ネル F E T 4 1 5 のソース電圧は 5 V、 ゲー 卜電圧は 6 Vでソース · ゲ 一 卜間電圧は + 1 Vで第 2 の P チ ャ ネル F E T 4 1 5 は 遮断とな り、 第 1 、 第 2 の内蔵電池 4 0 3、 4 0 4 の電 圧は定電圧レギユ レ一夕 4 1 7 に入力されない。

( 3 ) 外部電源の電圧を携帯機器本体に供給しないとき、 スィ ッ チ 4 0 2 を開いて外部電源 4 0 1 を供給しない と きは、 抵抗 4 1 3 には第 4 の P チ ヤ ネゾレ F E T 4 1 2 を介して電流が流れな く なるから レベルシフ タ 4 1 9 の 入力は 0 Vとなる。

この結果、 レベルシフタ 4 1 9 の第 1 、 第 2 の P チ ヤ ネル F E T 4 1 4、 4 1 5 のゲー トに接続している出力 には " 0 " 力 第 3 の P チ ャ ネル F E T 4 1 6 のゲー ト に接続している レベルシフタ 4 1 9 の他の出力には" 1 " の電圧が供給される。 こ こでも レベルシフ タの出力 " 1 " の電圧は 6 Vである。

この結果、 第 1 の P チ ャ ネル F E T 4 1 4 のソ ース電 圧は 6 V、 ゲー ト電圧は 0 Vでソ ース ' ゲー ト間電圧は 一 6 Vで第 1 の P チ ャ ネル F E T 4 1 4 は導通、 第 2 の P チ ャ ネル F E T 4 1 5 のソース電圧も 5 V、 ゲー ト電 圧は 0 Vでソース · ゲ一 卜間電圧は一 6 Vで第 2 の P チ ャ ネル F E T 4 1 5 も導通、 第 3 の P チ ャ ネル F E 丁 4 1 6 のソース電圧は 6 V、 ゲー ト電圧も 6 Vでソース . ゲー ト間電圧は 0 Vで第 3 の P チ ャ ネル F E T 4 1 6 は 遮断とな り、 第 1 、 第 2 の内蔵電池 4 0 3、 4 0 4 の電 圧が定電圧レギユ レ一夕 4 1 7 に入力される。

なお、 図 4 の レベルシフ タ 4 1 9 に使用 しているイ ン バー夕 4 1 1 の詳細を図 5 の等価回路を用いて説明する。

このイ ンゾ 一夕 4 1 1 は、 N チャ ネル F E T 5 0 2 と P チ ャ ネル F E T 5 0 3 の C M O S構造を基本構造とす るもので、 それにアノ ー ドをコ モンとするダイ オー ド 5 0 4、 5 0 6 と さ らに抵抗 5 0 5 とからなる π形のゲー 卜保護回路が付随している。 この M O Sのゲー トは Ρ チ ャネル F E T 5 0 3 のソース電圧を超えるカ ツ ト才フ電 圧を印加できる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 外部電源からの電力及び内蔵電池からの電力を携帯 機器本体に供給するための電力供給路と、

上記内蔵電池と携帯機器本体との間に介在する第 1 のスイ ッ チ ング素子と、

上記外部電源から供給される電圧の値を受け取って、 その電圧が一定レベルを越えると上記第 1 のスィ ッ チ ング素子を遮断状態に切 り換える第 1 の信号を出力 し、 また、 その電圧が一定レベルを越えなければ上記第 1 のスイ ッ チ ング素子を導通状態に切り換える第 2 の信 号を出力する、 外部電源電圧検知回路と含む

携帯機器用の電源切り換え回路。

2 . 上記外部電源電圧検知回路は、 上記外部電源の電圧 を分圧する抵抗を含む、 請求の範囲第 1 項記載の携帯 機器用の電源切 り換え回路。

3 . 上記外部電源と上記携帯機器本体とを接続する上記 電力供給路は、 外部電源と携帯機器本体との間に定電 圧レギユ レ一夕を介在させている、 請求の範囲第 1 項 記載の携帯機器用の電源切り換え回路

4 . 上記外部電源電圧検知回路は、 外部電源に接続され る第 2 のスィ ツ チング素子と抵抗との直列接続体から なり、 この第 2 のスイ ッ チング素子は、 外部電源の電 圧と、 上記定電圧レギユ レ一夕からの出力電圧とに応 答して導通か遮断のいずれかの状態になって、 その結 果、 上記外部電源電圧検知回路は第 1 のスイ ッ チング 素子に対して上記第 1 または第 2 の信号を出力するこ とになる、 請求の範囲第 3項記載の携帯機器用の電源 切り換え回路。

上記第 1 のスイ ッ チング素子にはそのスイ ッ チング 素子を通って外部電源の電圧が内蔵電池の方に流れる のを阻止するためのダイ 才一 ドが設けられている、 請 求の範囲第 1 項項記載の携帯機器用の電源切 り換え回 路。

外部電源からの電力を携帯機器に供給するための電 力供給路には、 そこを通って内蔵電池の電圧が外部に 流出することを阻止するための第 1 のダイ 才ー ドが介 在されている、 請求の範囲第 1 項または 3項記載の携 帯機器用の電源切り換え回路。

上記内蔵電池は第 1 の内蔵電池と第 2 の内蔵電池が 直列に接続されたものからな り、 これら第 1 の内蔵電 池と第 2 の内蔵電池との間には第 3 のスイ ッ チング素 子が介在し、

これら第 3 のスィ ツ チング素子は上記外部電源電圧 と上記第 2 の内蔵電池の出力電圧に応答して導通か遮 断かのいずれかの状態になり、

さ らに、 第 1 の電池の正極側と第 2 の電池の正極側 とを第 2 のダイ 才ー ド力

また、 第 1 の電池の負極側と第 2 の電池の負極側とを 第 3 のダイ 才ー ドが接続されている、

請求の範囲第 2項または 4項に記載の携帯機器用の電 源切 り換え回路。

さ らに、 外部電源と上記定電圧レギユ レ一夕との間 に第 4 のスィ ツ チング素子を介在させ、

上記第 4 の第 4 のスイ ッ チング素子は、 上記外部電 源電圧検知回路から上記第 1 のスイ ッ チ ング素子を遮 断状態に切 り換える第 1 の信号を受け取ると導通の状 態に、 また、 上記第 1 のスイ ッ チング素子を導通状態 に切 り換える上記第 2 の信号を受け取ると遮断の状態 に、 それぞれ切 り替わる、

請求の範囲第 4項に記載の携帯機器用の電源切 り換え 回路。

上記スィ ツ チング素子のうちの少なく とも一つは、 電界効果素子からなる、 請求の範囲第 1 項、 4、 7、 8項のいずれかに記載の携帯機器用の電源切 り換え回 路。