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【発明の名称】 電源装置
【発明者】 【氏名】加藤 玄道

【氏名】永井 和俊

【氏名】西井 一成

【氏名】田中 稔之

【氏名】岩佐 隆司
【要約】 【課題】電池の内部インピーダンスのばらつきにより、電池寿命表示がしきい値付近で不安定になるのを防ぐ。

【解決手段】電池１と、前記電池１の給電をオンオフするスイッチ２と、前記スイッチ２により給電し電圧を一定に保つレギュレータ３と、前記レギュレータ３より給電する負荷回路４と、前記スイッチ２より電池電圧を入力するＡ／Ｄ変換器６と、前記スイッチ２がオフ時もデータ保持する不揮発メモリ１７と、前記Ａ／Ｄ変換器６が入力した電池電圧が所定の電圧を下回ったとき電池寿命データを前記不揮発メモリ１９に記述し、かつ所定のタイミングで前記電池寿命データを読み出す制御部５と、前記電池寿命データの読み出し結果を表示する電池寿命表示手段７からなり、電池寿命表示手段７は不揮発メモリ１７への記述によって制御されるので表示のちらつき等がなく安定したものとなる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】電池と、前記電池の給電をオンオフするスイッチと、前記スイッチにより給電し電圧を一定に保つレギュレータと、前記レギュレータより給電される負荷回路と、前記スイッチの後段より電池電圧を入力するＡ／Ｄ変換器と、前記スイッチがオフ時もデータ保持する不揮発メモリと、前記Ａ／Ｄ変換器が入力した電池電圧が第１の電圧を下回ったとき電池寿命データを前記不揮発メモリに記述し、かつ所定のタイミングで前記電池寿命データを読み出す制御部と、前記電池寿命データの読み出し結果を表示する電池寿命表示手段からなる電源装置。
【請求項２】制御部は、Ａ／Ｄ変換器が入力した電池電圧が第１の電圧よりも高い第２の電圧を上回ったとき、不揮発メモリに記述した電池寿命データを消去することを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項３】Ａ／Ｄ変換器は、負荷回路が動作しているタイミングでレギュレータの２次側より電源電圧を入力することを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項４】Ａ／Ｄ変換器は、スイッチのオン直後のタイミングでレギュレータの１次側より電源電圧を入力し、かつ負荷回路は前記スイッチのオンから所定時間動作しないことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項５】電池と、前記電池より給電され電圧を一定に保つレギュレータと、前記レギュレータから給電され所定電流以下に制限する定電流回路と、前記定電流回路の後段より給電される負荷駆動回路と、前記定電流回路の前段より給電されるマイコンからなる電源装置。
【請求項６】定電流回路の電流設定値は、レギュレータの供給可能電流よりも低く、かつ負荷駆動回路の安定時の電流よりも高く設定したことを特徴とする請求項５記載の電源装置。
【請求項７】負荷回路は、赤外線を集光する集光手段と、前記集光手段の光軸上に配し前記赤外線を電気信号に変換する焦電センサと、前記集光手段と前記焦電センサの間にあって前記赤外線を断続的に遮断するチョッパと、前記焦電センサと熱結合したサーミスタと、前記焦電センサの出力信号を増幅する信号処理回路と、前記チョッパを駆動する負荷駆動回路と、前記信号処理回路と前記サーミスタの出力信号から温度を演算するマイコンと、前記マイコンの演算結果を表示する温度表示手段からなる請求項１ないし６のいずれか１項記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電源装置、特に人の鼓膜付近が発する赤外線から体温を求めて表示する耳孔体温計等の電池を利用した機器の電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来この種の電源装置は図７に示すようなものが一般的であった。具体例として、ここでは、人の鼓膜付近が発する赤外線から体温を求めて表示する耳孔体温計を示している。図７において、乾電池２個を直列接続して構成した電池１はスイッチ２を介してレギュレータ３に３Ｖを給電する。レギュレータ３はＤＣ−ＤＣコンバータであり、５Ｖに昇圧して安定化し負荷回路４に給電する。
【０００３】制御部５はスイッチ２がオンしている間Ａ／Ｄ変換器６を介して電池電圧を入力し、レギュレータ３が５Ｖに昇圧可能な電池電圧の低圧側の保証値（仮に２．５Ｖとする）を下回ったら電池寿命であると判断する。これを受けて電池寿命表示手段７（消費電力の少ないＬＣＤを用いる）は使用者に電池寿命を告知し、電池交換を促す。
【０００４】電池１には内部インピーダンスがあるため、電流変動によって電圧が不安定になる。そこでしきい値にヒステリシスを設定し、しきい値ぎりぎりで変動した場合でも表示がちらつくことがないようになっている。
【０００５】図８は負荷回路４の内部ブロック図である。センサユニット８において導波管で構成した集光手段９は鼓膜付近から発せられる赤外線を集めて、焦電センサ１０に集光する。チョッパ１１は集光手段９と焦電センサ１０の間にあって往復動作し、赤外線を周期的に遮断する（チョッパは圧電素子によって駆動する）。
【０００６】チョッパ１１の内側は鏡面になっており、焦電センサ１０はチョッパ１１によって測定対象と自分を交互に見ることで、測定対象と焦電センサ１０の温度（以下、自己温度と称す）との差に比例した交流信号を出力する。この交流信号から測定対象と自己温度との差を逆算し、サーミスタ１２で求めた自己温度を加算することで、測定対象の温度を求めることができる。
【０００７】信号処理回路１３は、焦電センサ１０から発せられる微小な交流信号をマイコン１４に取り込み可能な電圧まで増幅するための交流アンプである。負荷駆動回路１５は、チョッパ１１を圧電素子で動作させるために高電圧パルスを出力する必要があり昇圧回路で構成されている。昇圧回路は昇圧比に比例して効率が低下し消費電流が増えるので、測定時のみ動作する。温度表示手段１６は、電池寿命表示手段７と同様にＬＣＤによって構成される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の電源装置では以下のような課題があった。
【０００９】（１）一般に乾電池の内部インピーダンスは温度等で変動しやすく、特に放電の進んだ電池は出力電圧が不安定になりやすい。ヒステリシスをつけたことでちらつきまでは起こらないにせよ、しきい値近くでは測定の度に電池交換の表示がついたり消えたりして、使用者の誤解をまねく恐れがある。
【００１０】（２）上記の課題を解決する手段として、いったん電池寿命と判断したら表示を継続するという方法があるが、電源スイッチを切るとその状態が解除されるので、しきい値近くでは電源をオンする度に電池交換の表示がついたり消えたりして、使用者の誤解を招く恐れがある。
【００１１】（３）従来の電源装置は、電池の出力電圧と予め実験により求めたレギュレータの入出力特性とから性能保証できる限界点を判断するものであるが、実際にはレギュレータの入出力特性にはばらつきがあるので、実際の限界よりもばらつき分手前で電池交換の表示をつけなければならない。
【００１２】（４）一般に電池は、通電を開始すると内部インピーダンスによる発熱で温度が上昇し、それにより内部インピーダンスが下がるので通電からの時間経過とともに電圧が上昇する。また電流変動の大きな負荷にあっては、それ自体の電圧変動も加算されるので、正確な電池電圧の検出を行うことが困難であった。
【００１３】（５）負荷駆動回路は昇圧回路を内蔵しているが、２次側電圧が設定値に達するまでは通電率が最高となるので、測定開始の度に大きな突入電流が流れる。一方、レギュレータには電流供給能力内であっても急激な電流変動に起因する過渡特性がある。従って測定開始時に負荷駆動回路に突入電流が流れると、測定毎にマイコンの電源電圧が過渡急変し、それによりマイコンが暴走を引き起こす恐れがあった。
【００１４】（６）レギュレータには電流供給能力があり、それを超える電流を流すと電圧が下がる特性がある。ここで負荷駆動回路の突入電流が流れレギュレータの電流供給能力を超えると、マイコンの電源電圧が一時低下しそれによってリセットがかかって電池の早切れに至る恐れがあった。
【００１５】本発明は上記課題を解決するもので、簡単な構成により上記課題を解決することのできる電源装置を提供するものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決するために、電池と、前記電池の給電をオンオフするスイッチと、前記スイッチにより給電し電圧を一定に保つレギュレータと、前記レギュレータより給電する負荷回路と、前記スイッチより電池電圧を入力するＡ／Ｄ変換器と、前記スイッチがオフ時もデータ保持する不揮発メモリと、前記Ａ／Ｄ変換器が入力した電池電圧が第１の電圧を下回ったとき電池寿命データを前記不揮発メモリに記述し、かつ所定のタイミングで前記電池寿命データを読み出す制御部と、前記電池寿命データの読み出し結果を表示する電池寿命表示手段からなるものである。
【００１７】上記発明によれば、電池はスイッチを介してレギュレータに給電し、レギュレータは電圧を安定化して負荷回路に給電し、制御部はＡ／Ｄ変換器が入力した電池電圧から電池寿命を判断して不揮発メモリに記述するので、いったん電池寿命と判定したら電源オフ後も判定を保持する。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明は、電池と、前記電池の給電をオンオフするスイッチと、前記スイッチにより給電し電圧を一定に保つレギュレータと、前記レギュレータより給電される負荷回路と、前記スイッチの後段より電池電圧を入力するＡ／Ｄ変換器と、前記スイッチがオフ時もデータ保持する不揮発メモリと、前記Ａ／Ｄ変換器が入力した電池電圧が第１の電圧を下回ったとき電池寿命データを前記不揮発メモリに記述し、かつ所定のタイミングで前記電池寿命データを読み出す制御部と、前記電池寿命データの読み出し結果を表示する電池寿命表示手段とからなる。
【００１９】そして、電池はスイッチを介してレギュレータに給電し、レギュレータは電圧を安定化して負荷回路に給電し、制御部はＡ／Ｄ変換器が入力した電池電圧から電池寿命を判断して不揮発メモリに記述するので、いったん電池寿命と判定したら電源オフ後も判定を保持する。
【００２０】さらに、制御部は、Ａ／Ｄ変換器が入力した電池電圧が第１の電圧よりも高い第２の電圧を上回ったとき、前記不揮発メモリに記述した電池寿命データを消去するものである。
【００２１】そして、制御部はＡ／Ｄ変換器により電池電圧を入力し、第１の発明において寿命と判定した第１の電圧よりも高い第２の電圧を上回ったとき不揮発メモリに記述した電池寿命データを消去するので、ヒステリシス効果によって安定した電池寿命判定の解除動作を得ることができる。
【００２２】さらに、Ａ／Ｄ変換器は、負荷回路が動作しているタイミングでレギュレータの２次側より電源電圧を入力するものである。
【００２３】そして、制御部はＡ／Ｄ変換器により負荷回路が検温動作を行っているタイミングでレギュレータの２次側の電圧を入力するので、レギュレータの電流供給能力の限界を直接検知する。
【００２４】さらに、Ａ／Ｄ変換器は、スイッチのオン直後のタイミングでレギュレータの１次側より電源電圧を入力し、かつ負荷回路は前記スイッチのオンから所定時間動作しないものである。
【００２５】そして、制御部はＡ／Ｄ変換器によりスイッチがオンした直後の電池が冷えて消費電力が少ないタイミングでレギュレータの１次側の電圧を入力し、一方、負荷回路はこの間動作しないので、最も低い電池電圧を安定して入力する。
【００２６】また、電池と、前記電池より給電され電圧を一定に保つレギュレータと、前記レギュレータから給電され所定電流以下に制限する定電流回路と、前記定電流回路の後段より給電される負荷駆動回路と、前記定電流回路の前段より給電されるマイコンからなるものである。
【００２７】そして、チョッパは赤外線を断続的に遮断し、信号処理回路は焦電センサの出力する電気信号を増幅し、定電流回路はレギュレータからの給電を所定電流以下に制限する。負荷駆動回路は定電流回路より給電してチョッパを駆動し、温度演算部はレギュレータより給電して信号処理回路とサーミスタの出力値を演算し温度に変換するので、温度演算部は負荷駆動部がオンするときの突入電流による電圧低下の影響を受けにくく、安定した動作をする。
【００２８】さらに、定電流回路の電流設定値は、レギュレータの供給可能電流よりも低く、かつ負荷駆動回路の安定時の電流よりも高く設定したものである。
【００２９】そして、定電流回路は負荷駆動回路のオン時にレギュレータの供給可能電流よりも低い電流値で制限をかけるので、温度演算部は負荷駆動部がオンするときの突入電流による電圧低下の影響を受けることはあり得ず、ただし安定時は前記負荷駆動部が必要とする電流以上を供給するので、安定した動作をする。
【００３０】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００３１】（実施例１）図１は本発明の実施例１の電源装置のブロック図である。図１において、乾電池を２個直列接続して構成した電池１はスイッチ２を介してレギュレータ３に３Ｖを給電する。レギュレータ３はＤＣ−ＤＣコンバータであり、５Ｖに昇圧して安定化し負荷回路４に給電する。
【００３２】制御部５はスイッチ２がオンしている間Ａ／Ｄ変換器６を介して電池電圧を入力し、レギュレータ３が５Ｖに昇圧可能な電池電圧の低側の保証値（仮に２．５Ｖとする）を下回ったら電池寿命であると判断する。これを受けて電池寿命表示手段７（消費電力の少ないＬＣＤを用いる）は使用者に電池寿命を告知し、電池交換を促す。以上は従来例と同様である。
【００３３】制御部５は、いったん電池寿命と判断すると不揮発メモリ１７にこれを記憶し、また電源投入時にその情報を読み出す。これにより、電池１の内部インピーダンスと電流変動によって電池電圧が不安定になっても、しきい値ぎりぎりで電池寿命表示がちらつくことがない。
【００３４】（実施例２）図２は本発明の実施例２の電源装置の制御部５のフローチャートである。実施例１で、電池寿命と判定した電圧Ｖ１よりも所定電圧（０．２〜０．３Ｖ）だけ高い電圧Ｖ２を上回ったとき、不揮発メモリ１７に記述した電池寿命データを消去する。
【００３５】これにより実施例１で電源オフ中に保持される電池寿命データが、新品電池に交換されたとき解除されることとなり、さらにＶ１とＶ２に電圧差を付けたことによるヒステリシス効果で、安定した動作を得ることができる。
【００３６】（実施例３）図３は本発明の実施例３の電源装置のブロック図である。図３において、制御部５はＡ／Ｄ変換器６を介してレギュレータ３の２次側電圧を、負荷回路４が検温しているタイミングに検出し所定の電圧以下になったら電池寿命と判定する。レギュレータ３はＤＣ−ＤＣコンバータであり、電池１が所定電圧以下になると昇圧できなくなって２次側電圧が低下する。一般に負荷回路４は検温中に消費電流が増加するので、その時点のレギュレータ３昇圧条件が最も厳しい。レギュレータ３の２次側電圧が安定ならば、検出精度の低下には至らないので、この点の電圧低下を観測することがシステムの寿命を最も的確に把握することになる。
【００３７】（実施例４）図４は本発明の実施例４の電源装置のスイッチ２オンからの時間経過と電池電圧の関係を示したタイミングチャートである。図３で示すスイッチ２のオンで立ち上がったレギュレータ３の１次側電圧は、安定なＴａ期間を経て発熱により内部インピーダンスが下がり電圧が上昇するＴｂ期間に入る。電池の温度が安定したところで電圧の上昇は止まるＴｃ期間にはいるが、Ｔｄ期間で負荷を動作させると電流が一時的に増えるので電圧が下がる。
【００３８】この現象は、室温が高いときよりも低いときの方が顕著に現れる。これは、発熱による温度上昇が大きく、その分内部インピーダンスの変化が大きいためである。
【００３９】一方、負荷回路４はスイッチ２のオンからＴｅ期間は動作しない構成としたので、Ｔａ期間で電池電圧をとることできわめて安定な電池寿命判定を行うことができる。
【００４０】（実施例５）図５は本発明の実施例５の電源装置のブロック図である。図５のセンサユニット８において、導波管で構成した集光手段９は鼓膜付近から発せられる赤外線を集めて、焦電センサ１０に集光する。チョッパ１１は集光手段９と焦電センサ１０の間にあって往復動作し、赤外線を周期的に遮断する（チョッパは圧電素子によって駆動する）。
【００４１】チョッパ１１の内側は鏡面になっており、焦電センサ１０はチョッパ１１によって測定対象と自分を交互に見ることで、測定対象と焦電センサ１０の温度との差に比例した交流信号を出力する。この交流信号から測定対象と自己温度との差を逆算し、サーミスタ１２で求めた自己温度を加算することで、測定対象の温度を求めることができる。
【００４２】信号処理回路１３は、焦電センサ１０から発せられる微小な交流信号をマイコン１４に取り込み可能な電圧まで増幅するための交流アンプである。負荷駆動回路１５は、チョッパ１１を圧電素子で動作させるために高電圧パルスを出力する必要があり昇圧回路で構成されている。昇圧回路は昇圧比に比例して効率が低下し消費電流が増えるので、測定時のみ動作するさせる。温度表示手段１６は電池寿命表示手段７と同様にＬＣＤによって構成される。以上は従来例と同様である。
【００４３】負荷駆動回路１５はチョッパ１１の動作開始時に突入電流が流れ、そのままだとレギュレータ３の２次側電圧全体が低下してしまうので、定電流回路１８を介して電流供給する。この構成だと負荷駆動回路１５オン時に定電流回路１８の２次側電圧は低下するが１次側は低下にくいので、安定電源を必要とする信号処理回路１３やマイコン１４はここから電源をとる構成とする。
【００４４】（実施例６）図６は本発明の実施例６の電源装置の出力特性図で、図５で示すレギュレータ３の出力電圧と出力電流の特性（ＶＩ特性）図である。
【００４５】２次側の電圧は所定電流以下ならばフィードバック制御がかかって一定電圧を維持することができるが、ある時点から低下し始める。このときの電流をＩ１とし負荷駆動回路１５の安定動作時の消費電流をＩ３としたとき、定電流回路１８の設定値Ｉ２がＩ１＞Ｉ２＞Ｉ３となるように設定する。
【００４６】このようなシステムの電池寿命では、負荷駆動回路１５がオン時の突入電流によりマイコンの電源電圧が低下してシステムリセットがかかるので、突入電流を抑えて電源電圧の低下を抑えることにより、いっそうの長寿命化を図ることができる。
【００４７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、次に示すような有利な効果を有する。
【００４８】（１）電池電圧が低下して電池寿命になったことを不揮発メモリに記憶するようにしたので、電源をいったんオフしても電池寿命であることを保持しており、電池電圧がしきい値ぎりぎりでも電源を入れる度に寿命判定が切り替わることがない。また、電池の内部インピーダンスと電流変動により電池電圧が不安定になったときでも電源を入れる度に寿命判定が切り替わることもない。
【００４９】（２）電池寿命と判定した電圧より高い所定電圧を検出したら不揮発メモリ中の電池寿命データを消去するので、電源オフ時も保持できるようにした電池寿命データを、新品電池に交換したときに解除することができる。また、電池寿命と判定する電圧よりも解除する電圧を高く設定したヒステリシス効果により、安定した判定動作を得ることができる。
【００５０】（３）電源レギュレータ２次側の電圧（負荷回路に供給される電圧）を検温中に測定して電池寿命と判定するようにしたので、電池の内部インピーダンスや電源レギュレータの昇圧能力のばらつきにかかわらず、電池寿命を的確に検出することができる。
【００５１】（４）電源レギュレータ１次側の電圧をスイッチのオン直後に測定し、かつその期間は負荷回路を動作禁止としたので、電池の内部インピーダンスや、室温によって電池電圧の検知が影響を受けることがない。また、負荷変動によって電池電圧の検知が影響を受けることがない。
【００５２】（５）チョッパを駆動するための負荷駆動回路が定電流回路を介して電源レギュレータより給電し、マイコン及び信号処理回路は電源レギュレータから直接給電するようにしたので、負荷駆動回路の動作時の突入電流を定電流回路で抑えてマイコンの電源電圧が低下しにくいようにし、電池の長寿命化が図れる。また、センサ信号処理回路の電源電圧が安定するため、精度が向上する。
【００５３】（６）定電流回路の設定を電源レギュレータの電流供給能力以下に抑えることとしたので、負荷駆動回路の動作時の突入電流を定電流回路で抑えてマイコンの電源電圧が低下し得ないようにし、さらなる電池の長寿命化が図れる。また、センサ信号処理回路の電源電圧がきわめて安定するため、更なる精度向上が実現可能となる。
【出願人】 【識別番号】０００００５８２１
【氏名又は名称】松下電器産業株式会社
【出願日】 平成９年（１９９７）７月８日
【代理人】 【弁理士】
【氏名又は名称】滝本 智之 （外１名）
【公開番号】 特開平１１−２３６７９
【公開日】 平成１１年（１９９９）１月２９日
【出願番号】 特願平９−１８２０２７