特許ウォッチ

公開番号2025177613
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-12-05
出願番号2024084615
出願日2024-05-24
発明の名称電子機器
出願人ミネベアミツミ株式会社
代理人アインゼル・フェリックス=ラインハルト,個人,個人
主分類H02J 7/35 20060101AFI20251128BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電子機器においてロードスイッチを適切に制御できるようにする。
【解決手段】電子機器100は、蓄電素子2の充電電圧Vsupに基づいて生成した出力電圧Voutを電源ラインLn2に出力する電源回路3と、電源ラインLn2に接続された入力端子Pin、電源ラインLn3に接続された出力端子Pout、および制御端子Pcを含むロードスイッチ4と、制御回路5と、電源ラインLn1と制御端子Pcとの間に接続されたスイッチ6と、制御端子Pcとグラウンド電位GNDとの間に接続されたスイッチ7と、を備える。制御回路5は、充電電圧Vsupが第1閾値Vth1より大きい場合にスイッチ7をオフし、充電電圧Vsupが第1閾値Vth1より小さい場合にスイッチ7をオンし、スイッチ6は、電源回路3が出力電圧Voutを出力している場合にオンし、電源回路3が出力電圧Voutの出力を停止している場合にオフする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電力を発生する発電部と、
前記発電部によって発生した電力を充電する蓄電素子と、
前記蓄電素子の充電電圧が供給される第１電源ラインと、
第２電源ラインおよび第３電源ラインと、
前記充電電圧に基づいて所定の直流電圧を生成し、出力電圧として前記第２電源ラインに出力する電源回路と、
前記第２電源ラインに接続された入力端子と、前記第３電源ラインに接続された出力端子と、制御端子とを含み、前記制御端子の電圧が制御閾値より大きい場合に、前記入力端子と前記出力端子とを接続し、前記制御端子の電圧が前記制御閾値より小さい場合に、前記入力端子と前記出力端子との接続を遮断するロードスイッチと、
前記第３電源ラインの電圧を電源電圧として動作する負荷と、
前記第１電源ラインと前記制御端子との間に接続された第１スイッチと、
前記制御端子とグラウンド電位との間に接続された第２スイッチと、を備え、
前記負荷は、制御回路を含み、
前記制御回路は、前記充電電圧を監視し、前記充電電圧が第１閾値より大きい場合に前記第２スイッチをオフし、前記充電電圧が前記第１閾値より小さい場合に前記第２スイッチをオンし、
前記第１スイッチは、前記電源回路が前記出力電圧を出力している場合にオンし、前記電源回路が前記出力電圧の出力を停止している場合にオフする、
電子機器。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
請求項１に記載の電子機器において、
前記電源回路は、前記充電電圧が第２閾値より大きい場合に前記出力電圧を出力し、前記充電電圧が前記第２閾値より小さい場合に前記出力電圧の出力を停止し、
前記第１閾値は前記第２閾値より大きい、
電子機器。
【請求項３】
請求項１に記載の電子機器において、
前記制御回路は、前記充電電圧を監視するための第１端子を有し、
前記制御回路の前記第１端子と前記第１電源ラインとの間に接続された第３スイッチを更に備え、
前記第３スイッチは、前記電源電圧が第３閾値電圧より大きい場合にオンし、前記電源電圧が前記第３閾値電圧より小さい場合にオフする、
電子機器。
【請求項４】
請求項１に記載の電子機器において、
前記第１スイッチは、第１主電極、第２主電極、および制御電極を有するトランジスタを含み、
前記第１スイッチの前記第１主電極が前記ロードスイッチの前記制御端子に接続され、前記第１スイッチの前記第２主電極が前記第１電源ラインに接続され、前記第１スイッチの前記制御電極が前記第２電源ラインに接続されている、
電子機器。
【請求項５】
請求項１に記載の電子機器において、
前記制御回路は、第２端子を有し、前記充電電圧の監視結果に応じて、前記第２スイッチのオン・オフを切り替えるための制御信号を前記第２端子から出力し、
前記第２スイッチは、第１主電極、第２主電極、および制御電極を有するトランジスタを含み、
前記第２スイッチの前記第１主電極が前記グラウンド電位に接続され、前記第２スイッチの前記第２主電極が前記ロードスイッチの前記制御端子に接続され、前記第２スイッチの前記制御電極が前記制御回路の前記第２端子に接続されている、
電子機器。
【請求項６】
請求項３に記載の電子機器において、
前記第３スイッチは、第１主電極、第２主電極、および制御電極を有するトランジスタを含み、
前記第３スイッチの前記第１主電極が前記制御回路の前記第１端子に接続され、前記第３スイッチの前記第２主電極が前記第１電源ラインに接続され、前記第３スイッチの前記制御電極が前記ロードスイッチの前記出力端子に接続されている、
電子機器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光発電装置、エネルギーハーベスタ、およびマイクロ波アンテナ等の発電装置によって発電した電力を、所謂スーパーキャパシタ（ウルトラキャパシタ）と称される電気二重層コンデンサ（ＥＤＬＣ：ＥｌｅｃｔｒｉｃＤｏｕｂｌｅＬａｙｅｒＣａｐａｃｉｔｏｒ）に充電し、その充電した電力によって動作する電子機器が知られている（特許文献１参照）。このような電子機器は、従来のリチウムイオン二次電池等のバッテリを不要とし、ユーザがバッテリを定期的に充電する等のメンテナンスの負担を軽減することができることから、近年注目されつつある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００５－３２８６６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本願発明者は、本願に先立って、電気二重層コンデンサ等の大容量キャパシタに蓄えられた電力によって動作する電子機器を開発することを検討した。具体的には、電子機器において、発電デバイスから電気二重層コンデンサ等の大容量キャパシタに充電された電力をＤＣ／ＤＣコンバータによって所定の大きさの電圧に変換し、電子機器内の負荷の一つであるマイクロコントローラ（以下、「マイコン」とも称する。）に電源電圧として供給することを検討した。
【０００５】
大容量キャパシタからＤＣ／ＤＣコンバータを介してマイコンに電源電圧を供給した場合、マイコンが動作することにより、大容量キャパシタに蓄えられていた電力がマイコンによって消費される。これにより、電源電圧が徐々に低下し、最終的にはマイコンの最低動作電圧よりも低下する。電源電圧がマイコンの最低動作電圧よりも低くなった場合、マイコンが正常に動作することができず、電子機器が意図しない動作を行う可能性がある。
【０００６】
そこで、本願発明者は、大容量キャパシタの電力に基づいて電源電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータと電源電圧の供給対象である負荷（マイコン）との間にロードスイッチを直列に接続し、大容量キャパシタの電圧によってロードスイッチのオン／オフを制御することにより、電源電圧がマイコンの最低動作電圧よりも低下する前に、負荷への電力（電源電圧）の供給を停止することを検討した。
【０００７】
しかしながら、ロードスイッチのオン／オフを制御するための制御信号として大容量キャパシタの電圧を用いる方法では、ロードスイッチを適切に制御できない場合があることが本願発明者の検討により明らかとなった。
【０００８】
例えば、ロードスイッチとしての半導体集積回路（以下、「ＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）」とも称する。）において、ロードスイッチのオン／オフを制御するための制御端子にプルダウン抵抗が接続されていない場合には、ロードスイッチを適切にオン／オフさせることができないおそれがある。具体的には、ロードスイッチの制御端子にプルダウン抵抗が接続されていない場合、大容量キャパシタが放電されず、大容量キャパシタの電圧が不定な大きさになる可能性がある。すなわち、大容量キャパシタの電圧が、最低動作電圧を上回る電源電圧を生成できるほど十分に大きくないが、ロードスイッチをオンさせるには十分な大きさとなる状況が発生する。この場合、ロードスイッチがオフせず、ＤＣ／ＤＣコンバータから不十分な大きさの電源電圧（最低動作電圧を下回る電圧）がマイコン等の電子機器内の回路に供給され、電子機器が意図しない動作を行う可能性がある。
【０００９】
本発明は、上述した課題を解消するためのものであり、ロードスイッチを備えた電子機器において、ロードスイッチを適切に制御できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の代表的な実施の形態に係る電子機器は、電力を発生する発電部と、前記発電部によって発生した電力を充電する蓄電素子と、前記蓄電素子の充電電圧が供給される第１電源ラインと、第２電源ラインおよび第３電源ラインと、前記充電電圧に基づいて所定の直流電圧を生成し、出力電圧として前記第２電源ラインに出力する電源回路と、前記第２電源ラインに接続された入力端子と、前記第３電源ラインに接続された出力端子と、制御端子とを含み、前記制御端子の電圧が制御閾値より大きい場合に、前記入力端子と前記出力端子とを接続し、前記制御端子の電圧が前記制御閾値より小さい場合に、前記入力端子と前記出力端子との接続を遮断するロードスイッチと、前記第３電源ラインの電圧を電源電圧として動作する負荷と、前記第１電源ラインと前記制御端子との間に接続された第１スイッチと、前記制御端子とグラウンド電位との間に接続された第２スイッチと、を備え、前記負荷は、制御回路を含み、前記制御回路は、前記充電電圧を監視し、前記充電電圧が第１閾値より大きい場合に前記第２スイッチをオフし、前記充電電圧が前記第１閾値より小さい場合に前記第２スイッチをオンし、前記第１スイッチは、前記電源回路が前記出力電圧を出力している場合にオンし、前記電源回路が前記出力電圧の出力を停止している場合にオフする、ことを特徴とする。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許