JP3917099B2

JP3917099B2 - Ａｃアダプタ電源装置

Info

Publication number: JP3917099B2
Application number: JP2003095896A
Authority: JP
Inventors: 昌男田邊; 充菅野
Original assignee: 株式会社ユタカ電機製作所
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2007-05-23
Anticipated expiration: 2023-03-31
Also published as: CN1538587A; US20040189253A1; JP2004304941A; CN100347929C

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯可能な小型のディジタル機器用の携帯可能なＡＣアダプタ電源装置であって、ＡＣ商用電圧値の異なる全世界に対応でき、また、ＡＣ入力の停電時、瞬時電圧低下時、電圧変動時でも停止させることなく稼動を可能にするためのバックアップ付きのＡＣアダプタ電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近時、ハブ、コードレスホン、ディジタルボード、ディジタル情報家電、ゲーム機などの負荷装置としての小型ディジタル機器は、日本国内はもとより、全世界どこでも携帯し、使用されている。そのため、ＡＣアダプタも携帯することが必要となってきている。
従来のACアダプタに接続される負荷装置は、AC入力電圧の瞬時電圧低下、停電、電圧変動などが発生しても問題視されなかったが、昨今の負荷装置は、通信やサーバなどの役割を担うものが多く、常時稼動していることが必須となってきている。たとえば、組み込み型のサーバや通信コンバータ、通信による監視・制御を可能とする負荷装置などである。またそのような負荷装置は直流電圧により駆動するものが多くなっている。
従来の無停電電源装置は、交流出力であり、バッテリ交換が困難かつバッテリがパックとして販売されており、容易に購入できるものではない。
また従来のACアダプタは瞬低・停電時に直流電圧を停止してしまい、常時稼動しなくてはならない負荷装置を停止してしまう恐れがある。
【０００３】
この種の負荷装置に使用されるＡＣアダプタとして、電源ケーブルが抜けたり、停電などによりアダプタの給電機能がダウンしても、２次電池がバックアップするようにした発明が提案されている（例えば、特許文献１）。
この発明によれば、放送用テレビカメラなどの持ち運び移動が可能なＡＶ機器に用いられる交流電源アダプタであって、ＡＣ１００Ｖ〜２４０Ｖの交流を直流に変換できること、２次電池を接続してアダプタの給電機能がダウンしたときバックアップできること、２次電池がリチウムイオン電池のときは充電可能で、ニカド電池のときは充電を阻止すること、が可能であると記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２８５８２９号公報。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の発明によれば、負荷が放送用テレビカメラという大電力を必要とするＡＶ機器に用いられる交流電源アダプタであり、この交流電源アダプタは、通常は、ＡＣコンセントに接続して使用し、電源ケーブルがＡＣコンセントから抜けたような場合の一時的なバックアップにのみ使用されるものであり、交流電源アダプタ自体の容量が大きく携帯に不向きなものであること、負荷が１種類だけであるから、出力電圧値は、予め設定された１種類だけであること、２次電池は、リチウムイオン電池かニカド電池の例は記載があるが、その他のコンシューマ向けに市販されている電池の使用については触れられていないこと、等の問題を有する。
【０００６】
本発明は、これらの問題を解決するだけでなく、負荷の電圧に応じて複数種類の電圧に切換えできるものを得ること、バッテリは、充電できるものもできないものも更にあらゆるタイプに対応できるものを得ること、出力電圧の異常の報知、停電等の報知、放電終了の報知が可能なものを得ること、携帯の可能なできるだけ小型化したものを得ること、を目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ＡＣ−ＤＣ変換回路１１で変換された直流電圧をＤＣ出力回路２３へ供給するラインと、前記ＡＣ−ＤＣ変換回路１１で変換された直流電圧を充電回路１３を介してバッテリ１４へ供給し、このバッテリ１４からこのバッテリ１４とＤＣ−ＤＣ変換回路１６の接離を制御するバッテリスイッチ回路１５と，昇降圧のためのＤＣ−ＤＣ変換回路１６を介して前記ＤＣ出力回路２３へ供給するラインとを具備したＡＣアダプタ電源装置において、前記ＡＣ−ＤＣ変換回路１１の出力側にＤＣ出力検出回路１７を接続し、このＤＣ出力検出回路１７の出力側に、外部へ状態監視信号を出力する装置状態出力回路２２に接続すると共に、前記バッテリスイッチ回路１５に接続し、前記ＡＣ−ＤＣ変換回路１１とＤＣ−ＤＣ変換回路１６に、設定出力電圧を切換えるための出力電圧切換えスイッチ１９を接続したことを特徴とするＡＣアダプタ電源装置である。
【０００８】
また、前記バッテリ１４には、このバッテリ１４の電圧を検出するバッテリ電圧検出回路１８を接続し、このバッテリ電圧検出回路１８の出力側に、外部へ状態監視信号を出力する装置状態出力回路２２に接続すると共に、前記バッテリ１４とＤＣ−ＤＣ変換回路１６の接離を制御するバッテリスイッチ回路１５に接続する。
前記充電回路１３には、バッテリ１４が２次電池のときにＡＣ−ＤＣ変換回路１１とバッテリ１４とを接続し、バッテリ１４が１次電池のときにＡＣ−ＤＣ変換回路１１とバッテリ１４とを切り離す信号を出力する充電オン／オフスイッチ２０を接続する。
前記バッテリスイッチ回路１５には、ＡＣ入力が無いときにバッテリ１４をＤＣ出力回路２３に接続するためにバッテリ１４とＤＣ−ＤＣ変換回路１６を接続し、ＡＣ入力がＡＣ−ＤＣ変換回路１１からＤＣ出力回路２３へ正常に供給されているときにバッテリ１４をＤＣ出力回路２３から遮断するためのコールドスタートスイッチ２１を接続する。
【０００９】
このような構成において、ＡＣ−ＤＣ変換回路１１の直流電圧は、一方では、ＤＣ出力回路２３に送られ、このＤＣ出力回路２３から負荷２４へ所定の直流電圧が供給され、他方では、充電回路１３に直流電圧を送る。バッテリ１４が充電可能なものであるときには、充電オン／オフスイッチ２０からオン信号を出力し、バッテリ１４を充電する。バッテリ１４が充電できないものであるときには、充電オン／オフスイッチ２０からオフ信号を出力してバッテリ１４への充電を禁止する。
【００１０】
ＤＣ出力検出回路１７では、常時、直流入力電圧を検出し、装置状態出力回路２２へ送り、正常か異常かを監視して、外部回路へ出力する。
異常の場合、ＤＣ出力検出回路１７からバッテリスイッチ回路１５へ信号を送り、バッテリ１４とＤＣ−ＤＣ変換回路１６とを接続し、出力電圧切換えスイッチ１９で設定された直流電圧がＤＣ出力回路２３に供給される。
【００１１】
バッテリ１４の電圧値は、バッテリ電圧検出回路１８で常時検出されており、もし、過放電電圧になると、バッテリ電圧検出回路１８から装置状態出力回路２２へ信号を送り、外部回路へ状態監視のための通信信号を送り出すとともに、バッテリスイッチ回路１５へ信号を送り、バッテリ１４とＤＣ−ＤＣ変換回路１６とを切り離す。
【００１２】
交流電源１０が回復すると、充電回路１３を介してバッテリ１４が再び充電を開始し、充電が完了すると、その充電電圧がバッテリ電圧検出回路１８で検出され、充電回路１３を切り離して充電を停止する。装置状態出力回路２２へ回復したことを表わす信号を送る。
【００１３】
次に、交流電源１０の無いところや交流電源１０が停電しているときに、直流電圧をＤＣ出力回路２３へ供給しようとするときには、コールドスタートスイッチ２１からオン信号をバッテリスイッチ回路１５へ送ることにより、バッテリ１４から供給する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明する。
図１において、１０は、交流電源で、この交流電源１０に接続されたＡＣ−ＤＣ変換回路１１は、ＡＣ−ＤＣコンバータからなり、出力電圧切換えスイッチ１９からの指令により負荷２４の印加電圧に応じて切換え可能な回路を内在している。
このＡＣ−ＤＣ変換回路１１は、逆流防止ダイオード１２，ＤＣ出力回路２３を介して負荷２４に接続されている。
【００１５】
前記ＡＣ−ＤＣ変換回路１１には、また、充電回路１３とＤＣ出力検出回路１７が接続され、この充電回路１３は、バッテリ１４からこのバッテリ１４とＤＣ−ＤＣ変換回路１６の接離を制御するバッテリスイッチ回路１５，さらに昇降圧のためのＤＣ−ＤＣ変換回路１６を介して前記ＤＣ出力回路２３に接続されている。また、前記ＤＣ出力検出回路１７は、前記バッテリスイッチ回路１５と装置状態出力回路２２に接続され、この装置状態出力回路２２は、前記負荷２４に接続されている。
【００１６】
前記バッテリ１４は、このバッテリ１４の電圧を検出するバッテリ電圧検出回路１８に接続されている。このバッテリ電圧検出回路１８は、充電完了信号を前記充電回路１３に送るとともに、バッテリ１４が過放電電圧に達するとバッテリスイッチ回路１５及び装置状態出力回路２２に信号を送るようになっている。
前記出力電圧切換えスイッチ１９は、前記ＡＣ−ＤＣ変換回路１１の他に、前記ＤＣ−ＤＣ変換回路１６に接続され、出力電圧の切換え信号を送り、負荷２４に対応した出力電圧の切換えを制御するようになっている。
前記充電回路１３には、バッテリ１４が充電可能な２次電池であるときはオン信号を出力し、充電できない１次電池であるときはオフ信号を出力する充電オン／オフスイッチ２０が接続されている。
前記バッテリスイッチ回路１５には、交流電源１０がない場所で使用するとき、交流電源１０の停電のときなどに、バッテリ１４とＤＣ−ＤＣ変換回路１６を接続するためのオン信号を出力するコールドスタートスイッチ２１が接続されている。
【００１７】
図３は、以上の回路構成を組み込んだＡＣアダプタ電源装置の一実施例を示す斜視図である。
この図３において、ＡＣアダプタハウジング２５は、その大きさが例えば手の平サイズで、簡単に携帯ができるように小型化されている。このＡＣアダプタハウジング２５の正面のバッテリ装着凹部２７には、例えば、コンシュウマ向けに市販されているニッケル水素電池その他のバッテリ１４が着脱自在に装着される。このバッテリ１４は、もちろんバッテリパックであっても良く、また、充電不可能な電池であってもよく、その種類は限定されない。
前記ＡＣ−ＤＣ変換回路１１は、ＡＣアダプタハウジング２５と分離した構成でもよいし、内蔵してもよい。また、ＡＣアダプタハウジング２５には、出力電圧切換えスイッチ１９，充電オン／オフスイッチ２０，コールドスタートスイッチ２１を形成すると共に、充電中を表示する充電表示灯２６が設けられている。２８は、負荷２４に接続されるＤＣ出力端子である。
【００１８】
以上のような構成による作用を説明する。
交流電源１０からＡＣ９０Ｖ〜２４０Ｖの交流入力電圧が正常にＡＣ−ＤＣ変換回路１１に入力しているものとすると、ＡＣ−ＤＣ変換回路１１からは、図２における１点鎖線のラインにて表わされているように、ＡＣ−ＤＣ変換回路１１の直流電圧は、一方では、ＤＣ出力回路２３に送られ、このＤＣ出力回路２３から負荷２４へ所定の直流電圧が供給され、他方では、充電回路１３に直流電圧を送り、バッテリ１４が充電される。
交流電源１０が異常な状態では、図２における点線のラインにて表わされるように、バッテリ１４からＤＣ−ＤＣ変換回路１６を介して所定の電圧に昇降圧されて、ＤＣ出力回路２３から負荷２４へ所定の直流電圧が供給される。
【００１９】
さらに詳細に説明すると、交流電源１０の正常時に、ＡＣ−ＤＣ変換回路１１にて変換された直流電圧は、出力電圧切換えスイッチ１９で指定された負荷２４に対応した直流電圧に変換されて出力する。
このＡＣ−ＤＣ変換回路１１の直流電圧は、一方では、逆流防止ダイオード１２を経てＤＣ出力回路２３に送られ、このＤＣ出力回路２３から負荷２４へ所定の直流電圧が供給され、他方では、充電回路１３に直流電圧を送る。ここで、バッテリ１４が２次電池であって、充電可能なものであるときには、充電オン／オフスイッチ２０からオン信号を出力し、バッテリ１４を充電する。バッテリ１４が１次電池であって、充電できないものであるときには、充電オン／オフスイッチ２０からオフ信号を出力してバッテリ１４への充電を禁止する。
【００２０】
ＤＣ出力検出回路１７では、常時ＡＣ−ＤＣ変換回路１１の出力電圧を検出し、その電圧値を装置状態出力回路２２へ送り、正常か異常かを監視して、負荷２４や外部回路へその信号を出力する。
ここで、交流電源１０が停電したり、瞬時低下したり、電圧変動したりすると、ＡＣ−ＤＣ変換回路１１の出力電圧も変動するので、この変動をＤＣ出力検出回路１７で検出し、このＤＣ出力検出回路１７から装置状態出力回路２２へ信号を送り、この装置状態出力回路２２から負荷２４や外部回路へ状態監視のための通信信号を送り出す。
同時にＤＣ出力検出回路１７からバッテリスイッチ回路１５へも信号を送り、バッテリ１４とＤＣ−ＤＣ変換回路１６とを接続する。すると、ＤＣ−ＤＣ変換回路１６が起動して昇降圧し、この昇降圧した電圧に基づき出力電圧切換えスイッチ１９で設定された直流電圧がＤＣ出力回路２３に供給され、さらに負荷２４に印加されて、負荷２４は、バックアップされて正常な稼動状態を継続する。
【００２１】
バッテリ１４の電圧値は、バッテリ電圧検出回路１８で常時検出されており、もし、バッテリ１４の充電残量が少なくなり、電圧値が放電終了電圧に近い電圧になると、バッテリ電圧検出回路１８から装置状態出力回路２２へ信号を送り、この装置状態出力回路２２から負荷２４や外部回路へ状態監視のための通信信号を送り出す。また、この状態から放電終了電圧に低下した場合、バッテリスイッチ回路１５へ信号を送り、バッテリ１４とＤＣ−ＤＣ変換回路１６とを切り離し、ＤＣ−ＤＣ変換回路１６を停止する。
【００２２】
バッテリ１４の充電残量が過放電電圧になる前に、交流電源１０が回復し、ＡＣ−ＤＣ変換回路１１の出力電圧が正常に戻った場合には、その電圧をＤＣ出力検出回路１７で検出して、ＤＣ出力検出回路１７から装置状態出力回路２２へ回復したことを表わす信号を送り、この装置状態出力回路２２から負荷２４や外部回路へ状態監視のための通信信号を送り出すとともに、バッテリスイッチ回路１５へ信号を送り、バッテリ１４とＤＣ−ＤＣ変換回路１６とを切り離し、ＤＣ−ＤＣ変換回路１６を停止する。交流電源１０の回復により、ＡＣ−ＤＣ変換回路１１の出力電圧が正常に戻ると、充電回路１３を介してバッテリ１４が再び充電を開始し、充電が完了すると、その充電電圧がバッテリ電圧検出回路１８で検出され、充電回路１３を切り離して充電を停止する。また、バッテリ電圧検出回路１８から装置状態出力回路２２へ回復したことを表わす信号を送り、この装置状態出力回路２２から負荷２４や外部回路へ状態監視のための通信信号を送り出す。
【００２３】
次に、交流電源１０の無いところや交流電源１０が停電しているときに、直流電圧をＤＣ出力回路２３へ供給しようとするときには、コールドスタートスイッチ２１をオン信号をバッテリスイッチ回路１５へ送ることにより、バッテリスイッチ回路１５は、バッテリ１４とＤＣ−ＤＣ変換回路１６とを接続する。これにより、ＤＣ−ＤＣ変換回路１６が起動して出力電圧切換えスイッチ１９で設定した直流電圧がＤＣ出力回路２３へ供給され、負荷２４を稼動すると共に、バッテリ電圧検出回路１８から装置状態出力回路２２へ回復したことを表わす信号を送り、この装置状態出力回路２２から負荷２４や外部回路へ状態監視のための通信信号を送り出す。
この場合において、バッテリ１４の電圧値が過放電電圧になったときは、前記同様、バッテリ電圧検出回路１８から装置状態出力回路２２へ信号を送り、この装置状態出力回路２２から負荷２４や外部回路へ状態監視のための通信信号を送り出すとともに、バッテリスイッチ回路１５へ信号を送り、バッテリ１４とＤＣ−ＤＣ変換回路１６とを切り離し、ＤＣ−ＤＣ変換回路１６を停止する。
【００２４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、ＡＣ−ＤＣ変換回路１１で変換された直流電圧をＤＣ出力回路２３へ供給するラインと、前記ＡＣ−ＤＣ変換回路１１で変換された直流電圧を充電回路１３を介してバッテリ１４へ供給し、このバッテリ１４からこのバッテリ１４とＤＣ−ＤＣ変換回路１６の接離を制御するバッテリスイッチ回路１５と，昇降圧のためのＤＣ−ＤＣ変換回路１６を介して前記ＤＣ出力回路２３へ供給するラインとを具備したＡＣアダプタ電源装置において、前記ＡＣ−ＤＣ変換回路１１の出力側にＤＣ出力検出回路１７を接続し、このＤＣ出力検出回路１７の出力側に、外部へ状態監視信号を出力する装置状態出力回路２２に接続すると共に、前記バッテリスイッチ回路１５に接続し、前記ＡＣ−ＤＣ変換回路１１とＤＣ−ＤＣ変換回路１６に、設定出力電圧を切換えるための出力電圧切換えスイッチ１９を接続したので、携帯可能な小型の交流電源アダプタを得ることができ、また、負荷の電圧に応じて複数種類の電圧に切換えでき、さらに、出力電圧の異常の報知、停電等の報知の報知が可能である。
【００２５】
バッテリ１４に、このバッテリ１４の電圧を検出するバッテリ電圧検出回路１８を接続し、このバッテリ電圧検出回路１８の出力側に、外部へ状態監視信号を出力する装置状態出力回路２２を接続すると共に、前記バッテリスイッチ回路１５を接続したので、バッテリの過放電電圧の放置、放電終了の報知が可能なものを得ることができる。
【００２６】
充電回路１３に、バッテリ１４が２次電池のときにＡＣ−ＤＣ変換回路１１にバッテリ１４を接続し、バッテリ１４が１次電池のときにＡＣ−ＤＣ変換回路１１からバッテリ１４を切り離す信号を出力する充電オン／オフスイッチ２０を接続したので、バッテリは、充電できるもの、できないもの、その他のあらゆるタイプに対応できる。
【００２７】
バッテリスイッチ回路１５に、ＡＣ入力が無いときにバッテリ１４とＤＣ−ＤＣ変換回路１６を接続し、ＡＣ入力が正常に供給されているときにバッテリ１４を遮断するためのコールドスタートスイッチ２１を接続したので、常時携帯して、商用電源電圧の異なる全世界での使用、ＡＣコンセントのない場所での使用ができるだけでなく、バッテリの充電器としても使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるＡＣアダプタ電源装置の一実施例を示す電気回路図である。
【図２】本発明によるＡＣアダプタ電源装置による概略の動作説明のための電気回路図である。
【図３】本発明によるＡＣアダプタ電源装置の外観の一実施例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０…交流電源、１１…ＡＣ−ＤＣ変換回路、１２…逆流防止ダイオード、１３…充電回路、１４…バッテリ、１５…バッテリスイッチ回路、１６…ＤＣ−ＤＣ変換回路、１７…ＤＣ出力検出回路、１８…バッテリ電圧検出回路、１９…出力電圧切換えスイッチ、２０…充電オン／オフスイッチ、２１…コールドスタートスイッチ、２２…装置状態出力回路、２３…ＤＣ出力回路、２４…負荷、２５…ＡＣアダプタハウジング、２６…充電表示灯、２７…バッテリ装着凹部、２８…ＤＣ出力端子。

Claims

ＡＣ−ＤＣ変換回路１１で変換された直流電圧をＤＣ出力回路２３へ供給するラインと、前記ＡＣ−ＤＣ変換回路１１で変換された直流電圧を、充電回路１３を介してバッテリ１４へ供給し、このバッテリ１４の後段への接離をバッテリスイッチ回路１５で制御し，このバッテリスイッチ回路１５で接離された昇降圧のためのＤＣ−ＤＣ変換回路１６を介して前記ＤＣ出力回路２３へ供給するラインとを具備したＡＣアダプタ電源装置において、前記ＡＣ−ＤＣ変換回路１１の出力側にＤＣ出力検出回路１７を接続し、このＤＣ出力検出回路１７の出力側に、外部へ状態監視信号を出力する装置状態出力回路２２を接続すると共に、前記バッテリスイッチ回路１５を接続し、前記ＡＣ−ＤＣ変換回路１１とＤＣ−ＤＣ変換回路１６に、設定出力電圧を切換えるための出力電圧切換えスイッチ１９を接続し、前記バッテリ１４に、このバッテリ１４の電圧を検出するバッテリ電圧検出回路１８を接続し、このバッテリ電圧検出回路１８の出力側に、外部へ状態監視信号を出力する装置状態出力回路２２を接続すると共に、前記バッテリスイッチ回路１５を接続し、前記充電回路１３に、バッテリ１４が２次電池のときにＡＣ−ＤＣ変換回路１１にバッテリ１４を接続し、バッテリ１４が１次電池のときにＡＣ−ＤＣ変換回路１１からバッテリ１４を切り離す信号を出力する充電オン／オフスイッチ２０を接続し、前記バッテリスイッチ回路１５に、ＡＣ入力が無いときにバッテリ１４とＤＣ−ＤＣ変換回路１６を接続し、ＡＣ入力が正常に供給されているときにバッテリ１４を遮断するためのコールドスタートスイッチ２１を接続したことを特徴とするＡＣアダプタ電源装置。