(57)【要約】【課題】  無負荷状態では制御ＩＣの発振を停止することにより、省電力性に優れた電源装置を提供する。【解決手段】  ２次電池と、前記２次電池から電力供給され、前記負荷装置の着脱による磁気結合によりＯＮ／ＯＦＦされるホール素子と、前記ホール素子によってＯＮ／ＯＦＦされるフォトカプラと、前記フォトカプラの出力によってＯＮ／ＯＦＦされ、前記制御ＩＣの電源端子をＯＮ／ＯＦＦする制御ＩＣ電源用半導体スイッチ素子とを有する電源装置。【選択図】  図１
2006211852.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷装置と着脱可能であり、商用交流電源を入力とし直流変換した後、制御ＩＣでスイッチングされるトランスを介して前記商用交流電源と絶縁されたトランスの２次側の電圧を直流化し出力する電源装置において、
前記電源装置は、さらに、２次電池と、前記２次電池から電力供給され、前記負荷装置の着脱による磁気結合によりＯＮ／ＯＦＦされるホール素子と、前記ホール素子によってＯＮ／ＯＦＦされるフォトカプラと、前記フォトカプラの出力によってＯＮ／ＯＦＦされ、前記制御ＩＣの電源端子をＯＮ／ＯＦＦする制御ＩＣ電源用半導体スイッチ素子とを有することを特徴とする電源装置。
【請求項２】
負荷装置と着脱可能であり、商用交流電源を入力とし直流変換した後、制御ＩＣでスイッチングされるトランスを介して前記商用交流電源と絶縁されたトランスの２次側の電圧を直流化し出力する電源装置において、
前記電源装置は、さらに、２次電池と、前記２次電池から電力供給され、前記負荷装置の着脱による磁気結合によりＯＮ／ＯＦＦされるホール素子と、前記ホール素子によってＯＮ／ＯＦＦされるフォトカプラとを有する電源装置であって、
前記フォトカプラの出力が前記制御ＩＣの制御端子に接続されていることを特徴とする電源装置。
【請求項３】
前記負荷装置の着脱による磁気結合は、前記ホール素子へ磁力を与える磁石と、磁力を伝達するためのヨークにより行われる請求項１または２記載の電源装置。
【請求項４】
負荷装置と着脱可能であり、商用交流電源を入力とし直流変換した後、制御ＩＣでスイッチングされるトランスを介して前記商用交流電源と絶縁されたトランスの２次側の電圧を直流化し出力する電源装置において、
前記電源装置は、さらに、２次電池と、前記２次電池から電力供給される検出用半導体スイッチ素子と、前記検出用半導体スイッチ素子によってＯＮ／ＯＦＦされるフォトカプラと、前記フォトカプラの出力によってＯＮ／ＯＦＦされ、前記制御ＩＣの電源端子をＯＮ／ＯＦＦする制御ＩＣ電源用半導体スイッチ素子とを有する電源装置であって、
前記半導体スイッチ素子の制御端子が前記負荷装置の制御出力端子に接続され、前記制御出力端子は前記電源装置からの電力の供給可否をデジタル信号として前記負荷装置から出力し、前記検出用半導体スイッチ素子の他の一端が前記フォトカプラの入力に接続されていることを特徴とする電源装置。
【請求項５】
さらに、通常ＯＦＦの機械的スイッチを有し、前記制御ＩＣ電源用半導体スイッチ素子と並列に接続されている請求項１または４記載の電源装置。
【請求項６】
さらに、通常ＯＦＦの機械的スイッチを有し、前記フォトカプラと並列に接続されている請求項２記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡＣアダプター等の電源装置に関し、特に、商用交流電源を使って携帯機器、パソコン等の２次電池を内蔵する機器へ充電用電力を供給する電源装置の省電力技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、商用交流電源を入力とするいわゆるＡＣアダプターは安全の目的でトランスによって商用交流電源側（１次側）と出力側（２次側）が絶縁されており、２次側の負荷がゼロの場合（待機時）には１次側の発振のパルス幅を最小にして電力消費が少なくなるように制御されている。図５に、従来のＡＣアダプターの一例の回路ブロックを示す。
【０００３】
商用交流電源は直流変換回路１でＤＣ電圧に変換され、電源端子２４を介し、制御ＩＣ１４が起動する。
【０００４】
制御ＩＣ１４はパルス出力端子２５からパワー半導体素子１７のゲート信号をパルスで出力し、１次コイル２には断続した電流が流れ２次コイル３に交流電圧が発生する。
【０００５】
これを直流変換回路４で直流に変換し出力する。
【０００６】
出力電圧は電圧比較器５でチェックされ規定電圧以上であるか否かをフォトカプラ１２を介して制御ＩＣ１４の電圧制御端子２６にフィードバックする。
【０００７】
無負荷状態では出力端子電圧が上がりこの情報は電圧コンパレータ５、フォトカプラ１２を介して制御ＩＣ１４に伝わり、制御ＩＣ１４はパワー半導体素子１７のゲート信号を最小にするが発振は継続される。
【０００８】
また、別の従来例として２次電池を内蔵し負荷が小さい場合には商用交流電源入力を遮断する方式が提案されている。（例えば特許文献１参照）
【特許文献１】特開２０００−２７８９４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら前述した従来の技術では、パルス幅を最低にしても発振は継続されておりトランスのロス等で定格出力の１／１０程度が消費され不経済である。
【００１０】
また、特許文献１に示すような２次電池を使った技術では、商用交流電源をＯＦＦするための商用交流電源対応のリレー等の部品が必要になり小型化ができず高価であった。
【００１１】
したがって本発明は、無負荷状態では制御ＩＣの発振を停止することにより、省電力性に優れた電源装置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】
【００１２】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、負荷装置と着脱可能であり、商用交流電源を入力とし直流変換した後、制御ＩＣでスイッチングされるトランスを介して前記商用交流電源と絶縁されたトランスの２次側の電圧を直流化し出力する電源装置において、前記電源装置は、さらに、２次電池と、前記２次電池から電力供給され、前記負荷装置の着脱による磁気結合によりＯＮ／ＯＦＦされるホール素子と、前記ホール素子によっ
てＯＮ／ＯＦＦされるフォトカプラと、前記フォトカプラの出力によってＯＮ／ＯＦＦされ、前記制御ＩＣの電源端子をＯＮ／ＯＦＦする制御ＩＣ電源用半導体スイッチ素子とを有する電源装置である。
【００１３】
本発明の請求項２記載の発明は、負荷装置と着脱可能であり、商用交流電源を入力とし直流変換した後、制御ＩＣでスイッチングされるトランスを介して前記商用交流電源と絶縁されたトランスの２次側の電圧を直流化し出力する電源装置において、前記電源装置は、さらに、２次電池と、前記２次電池から電力供給され、前記負荷装置の着脱による磁気結合によりＯＮ／ＯＦＦされるホール素子と、前記ホール素子によってＯＮ／ＯＦＦされるフォトカプラとを有する電源装置であって、前記フォトカプラの出力が前記制御ＩＣの制御端子に接続されている電源装置である。
【００１４】
本発明の請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の電源装置において、前記負荷装置の着脱による磁気結合は、前記ホール素子へ磁力を与える磁石と、磁力を伝達するためのヨークにより行われる電源装置を設けたものである。
【００１５】
本発明の請求項４記載の発明は、負荷装置と着脱可能であり、商用交流電源を入力とし直流変換した後、制御ＩＣでスイッチングされるトランスを介して前記商用交流電源と絶縁されたトランスの２次側の電圧を直流化し出力する電源装置において、前記電源装置は、さらに、２次電池と、前記２次電池から電力供給される検出用半導体スイッチ素子と、前記検出用半導体スイッチ素子によってＯＮ／ＯＦＦされるフォトカプラと、前記フォトカプラの出力によってＯＮ／ＯＦＦされ、前記制御ＩＣの電源端子をＯＮ／ＯＦＦする制御ＩＣ電源用半導体スイッチ素子とを有する電源装置であって、前記半導体スイッチ素子の制御端子が前記負荷装置の制御出力端子に接続され、前記制御出力端子は前記電源装置からの電力の供給可否をデジタル信号として前記負荷装置から出力し、前記検出用半導体スイッチ素子の他の一端が前記フォトカプラの入力に接続されている電源装置である。
【００１６】
本発明の請求項５記載の発明は、請求項１または４記載の電源装置において、さらに、通常ＯＦＦの機械的スイッチを有し、前記制御ＩＣ電源用半導体スイッチ素子と並列に接続されている電源装置である。
【００１７】
本発明の請求項６記載の発明は、請求項２記載の電源装置さらに、通常ＯＦＦの機械的スイッチを有し、前記フォトカプラと並列に接続されている電源装置である。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に記載の構成によれば、負荷が装着されていない状態で１次側の発振が完全に停止するため大幅な消費電力カット（以下省エネ）が可能である。また、これに必要な回路の追加はごくわずかであり安価で小型に実現可能である。
【００１９】
また、トランスの１次側（商用交流電源側）をコントロールするためにフォトカプラを用いているために電気的に絶縁されていて安全である。
【００２０】
この電源装置を携帯電話のチャージャとして使用することにより電源装置と携帯機器との新たな接続端子を必要とせず、電話が装着されないときの前記の待機状態を実現できる。
【００２１】
請求項２に記載の構成によれば、請求項１と同じく負荷が装着されていない状態で１次側の発振が完全に停止するため大幅な省エネが可能である。また、これに必要な回路の追加はごくわずかであり安価で小型に実現可能である。
【００２２】
請求項１に記載の構成のように制御ＩＣの電源はカットしていないので制御ＩＣ１４の消費電力分だけは電力が消費されるがその代わり請求項１の構成よりも簡単で安価である。
また、トランスの１次側（商用交流電源側）をコントロールするためにフォトカプラを用いているために電気的に絶縁されていて安全である。
【００２３】
この電源装置を携帯電話のチャージャとして使用することにより電源装置と携帯機器との新たな接続端子を必要とせず、電話が装着されないときの前記の待機状態を実現できる。
【００２４】
請求項３の記載の構成によれば、この電源装置の負荷となりうる機器、たとえば携帯電話に磁力を発生する部品を内蔵する必要が無く単に小型の磁性板を内蔵するだけでよい。
【００２５】
請求項４の記載の構成によれば、パソコン等の電子機器に接続するＡＣアダプターとして本発明の請求項４を使用した場合、負荷となる電子機器が電力供給を必要としない状態で１次側の発振が完全に停止するため大幅な省エネが可能である。また、これに必要な回路の追加はごくわずかであり安価で小型に実現可能である。
【００２６】
また、トランスの１次側（商用交流電源側）をコントロールするためにフォトカプラを用いているために電気的に絶縁されていて安全である。
【００２７】
請求項５の記載の構成によれば、長時間使われないことによって２次電池が過放電してしまったとしても機械的スイッチを押すことによってユーザが簡単に制御ＩＣの電源を復帰させることができる。
【００２８】
請求項６の記載の構成によれば、長時間使われないことによって２次電池が過放電してしまったとしてもユーザが簡単に制御ＩＣの発振制御端子をＯＮにし、機能を復帰させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明を適用した電源装置の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３０】
〔第１の実施の形態〕
図１は、第１の実施の形態に係る電源装置の一例としてのＡＣアダプターのブロック図である。ここで先に説明した図５に示した従来例と同じ機能を有する部品には同じ番号を付し説明を省略する。
【００３１】
２次電池７はダイオード６を介して充電されている。ホール素子８が、磁石９とバックヨーク１０と鉄板１１とにより印加された磁力によってＯＮするとフォトカプラ１３がＯＮしスイッチ素子１５がＯＮして制御ＩＣ１４に電源を供給する。これによって制御ＩＣ１４が作動しパワー半導体素子１７のゲートにパルス信号を与え全体の回路が起動する。
【００３２】
ホール素子８に印加される磁力がなくなるとホール素子８はＯＦＦになり、フォトカプラ１３がＯＦＦしスイッチ素子１５がＯＦＦして制御ＩＣ１４は動作を停止し電源回路全体が停止し消費電力はほぼゼロになる。この状態が待機状態である。この待機状態においても２次電池７は電圧を保っておりホール素子８がＯＮすれば直ちに電源全体を再起動できる。
【００３３】
以上述べたとおり、携帯電話のチャージャ等でＡＣアダプターに携帯電話を差し込むタ
イプにおいてはこのような方式で携帯電話が装着されないときの待機状態において省エネを実現できる。
【００３４】
〔第２の実施の形態〕
図２は第２の実施の形態に係る電源装置の一例としてのＡＣアダプターのブロック図を示している。図２においても、先に説明した図５に示した従来例または、図１に示した第１の実施の形態と同じ機能を有する部品には同じ番号を付し説明を省略する。
【００３５】
図２では制御ＩＣ１４の電源端子２４をスイッチ素子でＯＮ／ＯＦＦする代わりに、制御ＩＣ１４の発振制御端子２７を制御することにより第一の実施の携帯と等価的に同じ機能を実現している。
【００３６】
なお、図１、図２においてホール素子８の傍には磁石９とバックヨーク１０が配置されＡＣアダプターの外部から鉄板１１が近づくとホール素子８がＯＮするようになっている。
鉄板１１が離れるとホール素子８はＯＦＦになる。この構成ではＡＣアダプターに接続される機器には磁石を持つ必要が無く鉄板があればよい。
【００３７】
もちろん、図１または図２において機器側に磁石があっても構わない。
〔第３の実施の形態〕
図３は第３の実施の形態に係る電源装置の一例としてのＡＣアダプターのブロック図を示している。図３においても、先に説明した図５に示した従来例または、図１もしくは図２に示した実施の形態と同じ機能を有する部品には同じ番号を付し説明を省略する。図３ではホール素子８の代わりに、検出用スイッチ素子１８として、ＰチャンネルのＦＥＴが使用されている。
【００３８】
ＡＣアダプターに接続される機器がノートパソコンなどの場合においてノートパソコン側の機器側信号出力スイッチ素子１９がＯＮすることにより、電力要求制御端子２８を介して、検出用スイッチ素子１８がＯＮし、ＡＣアダプターの制御ＩＣ１４の起動をうながすことができ、機器側信号出力スイッチ素子１９がＯＦＦの場合はＡＣアダプターの制御ＩＣ１４は待機モードで発振を停止して省エネが可能である。
【００３９】
また、機器側信号出力スイッチ素子１９を固定抵抗器に置き換えればＡＣアダプターとノートパソコンが接続されている時だけＡＣアダプターの制御ＩＣ１４は動作し、はずされている場合には待機モードで発振を停止し２次電池７だけで待機することができる。
【００４０】
〔第４の実施の形態〕
図１の構成において２次電池７が放電しきってしまった場合には動作をスタートさせることができない。このような場合は機械スイッチ１６を押せば手動で復帰させることができる。この時、機械スイッチ１６を押した瞬間に制御ＩＣが作動しホール素子やフォトカプラが動作するためほんの一瞬だけ機械スイッチ１６を押せばよい。
【００４１】
この機能を設けることによって２次電池７は実際の電池でなくてもコンデンサ等で代用することも十分に可能である。
【００４２】
図４に、負荷機器として携帯電話とした携帯電話充電器の例を示す。
【００４３】
さらに、図２の構成においても、２次電池７が放電してしまった場合には動作をスタートさせることができない。このような場合は機械スイッチ１６を押せば手動で復帰させることができる。この時も、機械スイッチ１６を押した瞬間に制御ＩＣが発振を開始し２次
コイル３につながるホール素子やフォトカプラが動作を開始する。したがって一瞬だけ機械スイッチ１６を押せばよい。この場合も、この機能を設けることによって２次電池７は実際の電池でなくてもコンデンサ等で代用することも十分に可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の電源装置は、省電力性に優れているため、商用交流電源を使って携帯機器、パソコン等の２次電池を内蔵する機器へ充電用電力を供給するＡＣアダプター等に適用する場合に、有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】第１の実施の形態に係る電源装置のブロック図
【図２】第２の実施の形態に係る電源装置のブロック図
【図３】第３の実施の形態に係る電源装置のブロック図
【図４】第４の実施の形態に係る電源装置を応用した携帯電話の充電器を示す斜視図
【図５】従来の燃料電池システムの構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００４６】
１    直流変換回路
２    １次コイル
３    ２次コイル
４    直流変換回路
５    電圧比較器
６    ダイオード
７    ２次電池
８    ホール素子
９    磁石
１０    バックヨーク
１１    鉄板
１２    フォトカプラ１
１３    フォトカプラ２
１４    制御ＩＣ
１５    制御ＩＮ電源用スイッチ素子
１６    機械スイッチ
１７    パワー半導体素子，
１８    検出用半導体スイッチ素子
１９    機器側信号出力スイッチ素子
２１    充電器
２２    携帯電話
２３    ＬＥＤ
２４    電源端子
２５    パルス出力端子
２６    電圧制御端子
２７    発振制御端子
２８    電力要求制御端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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