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過電流保護回路 - 松下電器産業株式会社
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発明の名称 過電流保護回路
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−37376(P2007−37376A)
公開日 平成19年2月8日(2007.2.8)
出願番号 特願2005−221402(P2005−221402)
出願日 平成17年7月29日(2005.7.29)
代理人 【識別番号】100115107
【弁理士】
【氏名又は名称】高松 猛
発明者 町川 惣 / 山北 滋之 / 深澤 敏則
要約 課題
回路規模や消費電力を抑制することが可能な過電流保護回路を提供すること。

解決手段
過電流保護回路10は、電池1から負荷5への給電経路に設けられるスイッチ素子2と、スイッチ素子2の両端の電位差に基づいて電流を検出し、検出された電流が予め定められた電流値を超えるときに、スイッチ素子2をオフさせるための制御信号を出力する過電流検出回路3とを備える。
特許請求の範囲
【請求項1】
電池から負荷への給電経路に設けられるスイッチ素子と、
前記スイッチ素子の両端の電位差に基づいて電流を検出し、前記検出された電流が予め定められた電流値を超えるときに、前記スイッチ素子をオフさせるための制御信号を出力する過電流検出回路と
を備える過電流保護回路。
【請求項2】
請求項1に記載の過電流保護回路であって、
前記過電流検出回路は、前記検出された電流が予め定められた電流値を超える過電流状態の継続時間を検出し、前記過電流状態が所定時間以上検出された場合に、前記スイッチ素子をオフさせるための制御信号を出力する過電流保護回路。
【請求項3】
請求項1又は2に記載の過電流保護回路であって、
前記過電流検出回路は、前記スイッチ素子をオフさせた時点から所定時間が経過すると、前記スイッチ素子をオンさせるための制御信号を出力する過電流保護回路。
【請求項4】
請求項1ないし3のいずれか一項に記載の過電流保護回路を備える携帯機器。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、過電流保護回路に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、特に携帯電話端において、電源の出力端子のショート等が原因で過度な電流(過電流)が流れ、これによる機器本体の発熱が問題となっている。多機能化が進む携帯電話端末は、機能の追加に伴って内部の電源の数が増加し、かつ、各電源の電流容量は大きくなる一方である。
【0003】
このため、電源数の増加により出力端子ショートの可能性が増大し、電流容量の増加により過電流となった場合の発熱量が増してきている。このような現状より、過電流に対する対策が急務となっている。
【0004】
過電流対策としては、電源ライン(給電経路)にヒューズを介在させるのが一般的である。
【0005】
図4は、従来の携帯電話端末における過電流保護装置を示す図である。図4において、電池101はヒューズ102を介して、本体(負荷)103に給電される。ヒューズ102は電池101と本体(負荷)103の間に挿入されている。そして、電源端子のショートによって過電流が流れた場合、ある大きさ以上の電流値が一定時間以上流れると溶断され、これによって、本体の発熱を抑制することが可能である。
【0006】
また、ヒューズを用いない過電流保護装置としては、例えば、特許文献1に記載されたものがある。特許文献1に記載の過電流保護装置では、電流検出抵抗の両端の電位差から電流値を検出し、スイッチ制御回路によりスイッチのオン/オフを制御する。
【0007】
すなわち、特許文献1の過電流保護回路では、過電流検出専用の抵抗と、時間測定回路と、スイッチ制御回路とを具備しており、過電流が検出され、その状態が所定時間継続すると、スイッチがオフされる。
【特許文献1】特開平2−223330号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
ヒューズによる過電流対策では、ヒューズが一度溶断してしまうと、電池からの給電ラインが切断されることになり、ヒューズを交換しない限り携帯機器の使用が不可能となってしまう。したがって、ヒューズ交換が不可欠となる。
【0009】
また、ヒューズの定格電流は数アンペア程度のものが一般的である。仮に、ヒューズの定格電流値を数百ミリアンペアと小さい値にすると、回路の正常な動作中にラッシュ電流が流れただけで(つまり、一時的な過電流が流れただけで)、ヒューズが溶断してしまう可能性がある。一方、定格電流を1アンペア程度にすると、今度は、各電源の負荷電流よりも十分大きいために過電流時に溶断されないことになり、過電流対策にならない。
【0010】
このように、ヒューズを用いた回路による過電流対策は、数百ミリアンペアの精度でヒューズの定格電流を規定することがむずかしく、したがって、過電流を検出しようとする任意の電流値に見合ったヒューズを選定するのが困難であるという事情がある。
【0011】
また、過電流検出専用の抵抗、時間測定回路ならびにスイッチ制御回路を具備する過電流保護装置は、回路規模が大きくなってしまい、かつ、回路の消費電流が増加することになる。したがって、小型軽量化、低消費電力化が厳しく求められる携帯電話端末に搭載するのは困難であるという事情がある。
【0012】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、回路規模や消費電力を抑制することが可能な過電流保護回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明は、第1に、電池から負荷への給電経路に設けられるスイッチ素子と、前記スイッチ素子の両端の電位差に基づいて電流を検出し、前記検出された電流が予め定められた電流値を超えるときに、前記スイッチ素子をオフさせるための制御信号を出力する過電流検出回路とを備える過電流保護回路が提供されるものである。
【0014】
この構成により、スイッチ素子自体がもつ抵抗を過電流検出用の抵抗として活用するため、過電流検出用の抵抗を単独で用意する必要がない。したがって、回路構成を可能な限り簡素化することができ、回路規模ならびに消費電力を抑制することができる。
【0015】
本発明は、第2に、上記第1に記載の過電流保護回路であって、前記過電流検出回路は、前記検出された電流が予め定められた電流値を超える過電流状態の継続時間を検出し、前記過電流状態が所定時間以上検出された場合に、前記スイッチ素子をオフさせるための制御信号を出力する。
【0016】
この構成により、過電流検出の精度が向上し、より的確な過電流保護を実現することができる。
【0017】
本発明は、第3に、上記第1又は第2に記載の過電流保護回路であって、前記過電流検出回路は、前記スイッチ素子をオフさせた時点から所定時間が経過すると、前記スイッチ素子をオンさせるための制御信号を出力する。
【0018】
この構成により、スイッチ素子がオフしてから所定時間の経過後に、スイッチ素子をオン状態に自動的に復帰させることができる。
【0019】
本発明は、第4に、上記第1ないし第3のいずれかに記載の過電流保護回路を備える携帯機器が提供されるものである。
【0020】
この構成により、過電流による携帯機器の発熱を効果的に低減することができる。
【発明の効果】
【0021】
本発明によれば、回路規模や消費電力を抑制することが可能な過電流保護回路を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0022】
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る過電流保護回路の概略構成を示す図である。図1に示されるように、過電流保護回路10は、電池1と負荷(本体部)5とを結ぶ電流経路に介在するスイッチ素子2と、このスイッチ素子2の両端の電位差から過電流を検出して検出信号を生成し、その検出信号を、スイッチ素子2の切替制御信号(ここでは、スイッチ素子2をオンからオフに移行させる制御信号)として出力する過電流検出回路と、を有している。
【0023】
電池1はスイッチ素子2の一端に接続されており、スイッチ素子2を介して負荷5に電源電圧が供給される。スイッチ素子2が有する抵抗が、過電流検出用の抵抗として機能する。
【0024】
また、過電流検出回路3は、スイッチ素子2の両端の各々に接続されており、その両端子間の電位差に応じて、スイッチ素子2の状態を切り替えることができる。
【0025】
次に、図1の過電流保護回路10の動作を説明する。給電経路に過電流が流れると、スイッチ素子2自体の抵抗における電圧降下が増大し、スイッチ素子2の両端の電位差が増大する。ここで、過電流とみなされる電流量に相当する電位差(電圧)が、しきい値電圧として予め定められている。
【0026】
したがって、過電流検出回路3は、スイッチ素子2の両端の電位差(電圧)としきい値との関係から(例えば、スイッチ素子2の両端の電位差がしきい値電圧以上となるか、または、しきい値電圧を越えるかを判定することによって)、給電経路に流れる過電流を検出することが可能である。
【0027】
そして、本実施形態では、スイッチ素子2自体が過電流検出用の抵抗を兼用しており、過電流検出用の専用の抵抗が不要であり、また、その過電流の検出信号自体が、スイッチ素子2をオフさせるための制御信号も兼ねている(つまり、過電流検出回路3が、スイッチ素子2の切替制御回路も兼ねている)ため、スイッチ素子2を切り替えるための専用の制御回路も不要となる。
【0028】
このような、本発明の第1の実施形態によれば、回路構成を可能な限り簡素化して回路規模ならびに消費電力を抑制でき、携帯電話端末等の小型軽量化、低消費電力化が厳しく求められる携帯機器にも搭載可能な過電流保護回路が実現される。
【0029】
(第2の実施形態)
図2は、本発明の第2の実施形態に係る過電流保護回路の概略構成を示す図である。図2において、第1の実施形態で説明した図1と重複する部分には、同じ符号を付す。
【0030】
図2に示すように、本実施形態の過電流保護回路12は、時間測定回路4が追加されている。本実施形態では、この時間測定回路4を含めて、一つの過電流検出回路が構成されているとみることができる。
【0031】
図2の過電流保護回路12において、時間測定回路4は、図2の過電流検出回路3からの過電流検出の通知を受けると、所定時間の測定を開始する。そして、その所定時間の測定終了時点においてもなお、図2の過電流検出回路3からの過電流検出信号が継続的に出力されている場合にのみ、時間測定回路から過電流の検出信号(兼スイッチ素子2の切替制御信号)が出力される。これによって、スイッチ素子2がオフ状態となり、電池1から負荷5への給電が停止され、機器本体の発熱が防止される。
【0032】
本実施形態にて時間測定を行うのは、以下の理由による。すなわち、正常な状態でも、何らかの原因で一時的な過電流(ラッシュカレントなど)が生じる場合があるが、これはあくまで一瞬で収束するため、給電経路をオフする必要はない。
【0033】
そこで、過電流が検出された場合に、その状態が、予め定められている時間継続するかを検出し、その継続が検出された場合にのみ、過電流検出信号(スイッチ素子2の切替制御信号を兼ねる)を生成して出力するようにした。これにより、過電流検出の精度が向上し、より的確な過電流保護を実現することができる。
【0034】
また、時間測定回路4を利用すると、スイッチ素子がオフしてから所定時間の経過後に、オフ状態のスイッチ素子2を再びオンさせるための制御信号を、自動的に生成することも可能となる。したがって、一度オフしたスイッチ素子2を、所定時間経過後に、自動的にオン状態に復帰させることができる。
【0035】
このような、本発明の第2の実施形態によれば、過電流検出の精度が向上し、より的確な過電流保護を実現することができる。
【0036】
(第3の実施形態)
図3は、本発明の第3の実施形態に係る携帯電話端末を説明するための図であり、図3(a)は携帯電話端末の外観の斜視図、図3(b)は、携帯電話端末の内部における電源供給を受ける回路の例を示す回路図である。なお、携帯機器の一例として携帯電話端末を例にとって説明したが、携帯電話端末に限られず、PDA(携帯情報端末)、超小型のコンピュータ端末等、種々の携帯機器に適用可能である。
【0037】
図3(a)に示すように、携帯電話端末20は、上部筐体23に設けられた表示パネル21と、下部筐体24に設けられた操作キー22と、を有する。
【0038】
図3(b)に示すように、電池1から、本発明の第1の実施形態又は第2の実施形態に係る過電流保護回路10、12を経由して電源供給を受ける負荷(本体回路)5としては、電話処理IC25や、液晶駆動用IC26等がある。
【0039】
先に説明したように、本発明の第1又は第2の実施形態の過電流保護回路は、スイッチ素子自体がもつ抵抗を過電流検出用の抵抗として活用し、また、過電流検出回路がスイッチ素子の切替制御回路としての機能も備えており、回路構成が可能な限り簡素化されている。したがって、小型軽量化、低消費電力化が厳しく求められる携帯電話端末等の携帯機器にも搭載可能である。
【0040】
このような本発明の第3の実施形態によれば、過電流による、携帯電話端末等の携帯機器の発熱を効果的に抑制でき、発熱による携帯電話端末等の機能の損傷等の危険性を、十分に低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【0041】
本発明の過電流保護回路は、回路規模や消費電力を抑制することが可能な効果を有し、携帯電話端末等の携帯機器等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【0042】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る過電流保護回路の概略構成を示す図
【図2】本発明の第2の実施形態に係る過電流保護回路の概略構成を示す図
【図3】本発明の第3の実施形態に係る携帯電話端末を説明するための図
【図4】従来の過電流保護装置を示す回路図
【符号の説明】
【0043】
1 電池
2 スイッチ素子
3 過電流検出回路
4 時間測定回路
5 負荷




 

 


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