(57)【要約】【課題】高効率で待機時の電力の小さい、安価な電源装置を実現すること。【解決手段】センタータップ型の第一の整流回路と、二次側電圧を設定する第二の整流回路とを有する電源装置は、前記第一の整流回路の給電状態を検出する手段と、前記第一の整流回路を停止する手段と、前記給電状態が無負荷又は軽負荷状態を検出した場合に、前記第一の整流回路を停止させる制御手段とを有し、前記第二の整流回路への電源入力は、前記第一の整流回路の電源入力に接続されるトランス二次巻線の中心端子から供給される。【選択図】図１
2018113748.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センタータップ型の第一の整流回路と、二次側電圧を設定する第二の整流回路とを有する電源装置であって、
前記第一の整流回路の給電状態を検出する手段と、
前記第一の整流回路を停止する手段と、
前記給電状態が無負荷又は軽負荷状態を検出した場合に、前記第一の整流回路を停止させる制御手段と
を有し、
前記第二の整流回路への電源入力は、前記第一の整流回路の電源入力に接続されるトランス二次巻線の中心端子から供給されることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
トランス二次巻線の出力端子と前記第一の整流回路との間のスイッチ手段をさらに有し、
前記スイッチ手段を遮断することにより前記第一の整流回路を停止させることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
第二の整流回路の出力電圧を低減する手段を有し、無負荷又は軽負荷状態を検出した場合、前記第二の整流回路の出力電圧を低減させることを特徴とする請求項１または２に記載の電源装置。
【請求項４】
充電回路と、
前記充電回路との通信結果に応じて、前記第一の整流回路の制御を行う手段と
をさらに有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器に電力を供給する電源装置において、電源装置の待機電力を低減する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、効率規制が厳しくなってきており、効率規制を満足するために同期整流回路が用いられるようになってきている。この整流方式は、負荷を駆動したときの電力効率が良い反面、待機時の電力が比較的高いことが特徴となっていた。
【０００３】
同期整流回路の待機時の電力を低減するための方法として、複数出力を有するスイッチング電源において、電源制御用の出力から定電圧制御のための帰還をかけ、負荷を駆動するための同期整流用のスイッチング素子を制御信号に応じてオン／オフ制御する技術が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２５８２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
更なる効率改善のため、同期整流回路にセンタータップ方式を採用するケースが増えてきている。この方式を採用するトランスは、負荷を駆動するための同期整流用のトランス二次巻線の中心位置から出力を取り出す必要がある。しかしながら、上述の技術では、更にトランスに電源制御用の二次巻線を追加する必要があり、トランスの構造が複雑になり、安価な電源装置を実現することが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る電源装置は、センタータップ型の第一の整流回路と、二次側電圧を設定する第二の整流回路とを有する電源装置であって、前記第一の整流回路の給電状態を検出する手段と、前記第一の整流回路を停止する手段と、前記給電状態が無負荷又は軽負荷状態を検出した場合に、前記第一の整流回路を停止させる制御手段とを有し、前記第二の整流回路への電源入力は、前記第一の整流回路の電源入力に接続されるトランス二次巻線の中心端子から供給されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、高効率で待機時の電力の小さい、安価な電源装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態１における電源装置及び電池パックの構成の一例を説明するためのブロック図である。
【図２】実施形態１における電源装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】実施形態２における電源装置及び電池パックの構成の一例を説明するためのブロック図である。
【図４】実施形態２における電源装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】実施形態３における電源装置及び電池パックの構成の一例を説明するためのブロック図である。
【図６】実施形態３における電源装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】実施形態４における電源装置及び電池パックの構成の一例を説明するためのブロック図である。
【図８】実施形態４における電源装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
［実施形態１］
図１は、実施形態１における電源装置及び電池パックの構成の一例を説明するためのブロック図である。
【００１０】
１０１は電源装置、１０２はＡＣ入力部、１０３は一次整流回路、１０４はトランス、１０５は一次側巻線、１０６は補助巻線、１０７はＦＥＴ、１０８は電源ＩＣ、１０９及び１２６はダイオード、１１０及び１２７はコンデンサ、１１１（−１）及び１１１（−２）はフォトカプラである。１１２は二次側巻線、１１３、１１４及び１１５は二次側巻線端子、１１６は第一の整流回路、１１７は制御入力、１１８及び１３３は正極端子、１１９及び１３４は通信端子、１２０及び１３５は負極端子である。
【００１１】
１２１は制御部、１２２はＶｃｃ、１２３は制御出力、１２４は通信部、１２５は第二の整流回路、１２８、１３０及び１３１は抵抗器、１２９はシャントレギュレータ、１３２は電池パック、１３６は充電制御部、１３７はスイッチ、１３８は電池セルである。電源装置１０１のＡＣ入力部１０２に商用電源が入力されると、一次整流回路１０３で交流電圧が直流電圧に全波整流される。この直流電圧はトランス１０４の一次巻線１０５に供給される。さらに、電源ＩＣ１０８が起動して動作を開始する。
【００１２】
電源ＩＣ１０８の起動後、ＦＥＴ１０７がスイッチング動作を開始すると、補助巻線１０６に電圧が発生し、ダイオード１０９を介してコンデンサ１１０が充電され、電源ＩＣ１０８に継続的に電力が供給される。ＦＥＴ１０７のスイッチング動作により、トランス１０４の二次側巻線１１２に電圧が発生し、１１３、１１４及び１１５の二次側巻線端子に電圧が発生する。
【００１３】
二次側巻線端子１１４は二次側巻線１１２の中心点に接続され、第一の整流回路（センタータップ型同期整流回路：以下、同期整流回路と記す）１１６の正極に接続される。二次側巻線端子１１３及び１１５の電圧は、同期整流回路１１６によって導通／遮断制御され、負極に接続される。同期整流回路１１６の電圧制御は、第二の整流回路１２５の電圧制御で行われる。第二の整流回路１２５の電源入力は、トランス１０４の二次側巻線１１２の二次側巻線端子１１４、及び二次側巻線端子１１５から供給される。
【００１４】
ダイオード１２６とコンデンサ１２７によって整流された直流電圧は、抵抗器１３０及び１３１によって分割される帰還電圧により設定される。この帰還電圧は、シャントレギュレータ１２９の帰還電圧入力に供給される。シャントレギュレータ１２９のカソードの出力電圧は、帰還電圧入力に供給される電圧で決定される。
【００１５】
フォトカプラの発光部１１１（−２）の発光電流は、抵抗器１２８、及びシャントレギュレータ１２９のカソードの出力電圧で決定される。この発光電流は、一次側のフォトカプラの受光部１１１（−１）から電源ＩＣ１０８に伝達され、第二の整流回路の出力電圧を安定化するように制御される。その結果、同期整流回路１１６の出力電圧も、第二の整流回路の２倍の電圧に安定化され、正極端子１１８、負極端子１２０に供給される。正極端子１１８、負極端子１２０に供給された電圧は、電池パック１３２の正極端子１３３、負極端子１３５に供給される。第二の整流回路の電圧は、制御部１２１のＶｃｃ１２２に供給されている。
【００１６】
電池パック１３２の充電制御部１３６は、電池セル１３８の状態を監視し、充電が必要な状態であれば、スイッチ１３７を導通して電池セル１３８の充電制御を行う。充電制御部１３６は電池セル１３８の充電が完了するとスイッチ１３７を遮断して待機状態になる。この待機状態の情報を、通信端子１３４及び１１９を介して、制御部１２１の通信部１２４に伝達する。制御部１２１は電池パック１３２の待機状態を認識すると、制御出力１２３を制御して、同期整流回路１１６の動作を停止させ、待機電力の低減を行う。
【００１７】
尚、電池パック１３２の電池セル１３８の充電が再度必要な状態になると、充電制御部１３６が制御部１２１に電源供給信号を伝達し、制御部１２１が同期整流回路１１６の起動を行っても良い。
【００１８】
図１の構成により、トランス１０４に、第二の整流回路に電力を供給するための特別な二次側巻線が不要となる。このようにして、低価格でありながら、高効率、低待機電力の電源装置を実現することが可能になる。図２は、実施形態１における電源装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【００１９】
Ｓ１０１はＳＴＡＲＴ、Ｓ１０２はＢＰ通信、Ｓ１０３はＢＰ有、Ｓ１０４は充電モード、Ｓ１０５は同期整流回路：動作、Ｓ１０６はスイッチ１３７：ＯＮ、Ｓ１０７はＲＥＴ、Ｓ１０８はスイッチ１３７：ＯＦＦ、Ｓ１０９は同期整流回路：停止である。Ｓ１１０は充電完了、Ｓ１１１はＥＮＤである。電源装置１０１はＳ１０１で制御をスタートする。Ｓ１０２では、制御部１２１が電池パック１３２と通信を行う。
【００２０】
Ｓ１０３では電池パック１３２の有無判定を行い、電池パック１３２を検出するとＳ１０４に移行する。Ｓ１０４では、電池パック１３２のモード判定を行い、充電モードの場合にはＳ１０５に移行する。Ｓ１０５では、制御部１２１が制御出力１２３をＯＮして、同期整流回路１１６の動作を行う。Ｓ１０６では、電池パック１３２の充電制御部１３６がスイッチ１３７を導通させて、電池セル１３８の充電を開始し、Ｓ１０７のＲＥＴに移行してＳ１０１のＳＴＡＲＴに戻る。
【００２１】
Ｓ１０３で電池パック１３２が検出されない場合、又はＳ１０４で電池パック１３２が充電モードではない場合にはＳ１０８に移行する。Ｓ１０８では電池パック１３２の充電制御部１３６がスイッチ１３７を遮断する。Ｓ１０９では、制御部１２１が制御出力１２３をＯＦＦして、同期整流回路１１６を停止させる。Ｓ１１０で充電完了判定を行い、充電が完了している場合にはＳ１１１に移行して終了する。Ｓ１１０で充電が完了していない場合には、Ｓ１０７のＲＥＴに移行してＳ１０１のＳＴＡＲＴに戻る。
【００２２】
実施形態１では、電子機器の例として充電機能を内蔵した電池パックの説明を行ったが、待機（低電力）モードを外部に伝達可能な電子機器であれば、どのような電子機器でも良い。
【００２３】
［実施形態２］
図３は、実施形態２における電源装置及び電池パックの構成の一例を説明するためのブロック図である。図３において、実施形態１の図１と共通のブロックは同一の符号を付けて説明を省略する。
【００２４】
２０１は実施形態２の電源装置、２０２及び２０３はスイッチである。同期整流回路１１６の動作を停止する手段として、スイッチ２０２及び２０３を遮断する。スイッチ２０２及び２０３は、例えばＭｏｓ−ＦＥＴが使用可能である。動作の詳細は、実施形態１の図１と同様のため省略する。この構成により、容易に同期整流回路１１６の動作／停止制御が可能になる。図４は、実施形態２における電源装置の動作を説明するためのフローチャートである。Ｓ２０１はスイッチ２０２、２０３：ＯＮ、Ｓ２０２はスイッチ２０２、２０３：ＯＦＦである。詳細の説明は実施形態１の図２と同様のため省略する。
【００２５】
［実施形態３］
図５は、実施形態３における電源装置及び電池パックの構成の一例を説明するためのブロック図である。図５において、実施形態２の図３と共通のブロックは同一の符号を付けて説明を省略する。
【００２６】
３０１は実施形態３の電源装置、３０２は制御部、３０３は第二の整流回路、３０４は抵抗器、３０５はスイッチ、３０６は電圧制御出力である。抵抗器３０４は、抵抗器１３１と二次ＧＮＤの間に介挿される。スイッチ３０５が導通している状態では、第二の整流回路の出力電圧は、抵抗器１３０及び１３１によって分割される帰還電圧により決定される。この結果、同期整流回路１１６の出力電圧は、電池パック１３２の充電に必要な電圧に調整される。
【００２７】
スイッチ３０５が遮断している状態では、第二の整流回路の出力電圧は、抵抗器１３０、１３１及び３０４によって分割される帰還電圧により決定される。この結果、第二の整流回路の出力電圧は、制御部３０２の駆動可能な下限電圧程度まで低減され、待機時の電力の更なる低減が可能になる。
【００２８】
図６は、実施形態３における電源装置の動作を説明するためのフローチャートである。図６において、実施形態２の図４と同様のフローは同一の符号を付けて説明を省略する。Ｓ３０１はスイッチ３０５：ＯＮ、Ｓ３０２はスイッチ３０５：ＯＦＦである。Ｓ１０４で充電モードの場合にはＳ２０１に移行し、制御部３０２が制御出力１２３をＯＮして、スイッチ２０２及び２０３を導通することにより同期整流回路１１６の動作を行う。Ｓ３０１では、制御部３０２が電圧制御出力３０６をＯＮして、スイッチ３０５が導通され、同期整流回路１１６の出力電圧は電池パック１３２の充電に必要な電圧に調整される。
【００２９】
Ｓ１０４で充電モードではない場合にはＳ１０８に移行してスイッチ１３７が遮断され、充電が停止される。Ｓ２０２では、制御部３０２が制御出力１２３をＯＦＦして、スイッチ２０２及び２０３を遮断することにより同期整流回路１１６の停止を行う。Ｓ３０２では、制御部３０２が電圧制御出力３０６をＯＦＦして、スイッチ３０５が遮断されることにより、第二の整流回路の出力電圧が低減される。
【００３０】
［実施形態４］
実施形態４では、電源装置の例として２巻同時充電装置における実施形態を説明する。図７は、実施形態４における電源装置及び電池パックの構成の一例を説明するためのブロック図である。図７において、実施形態３の図５と共通のブロックは同一の符号を付けて説明を省略する。
【００３１】
４０１は２巻同時充電装置、４０２は制御部、４０３は通信端子、４０４及び４０５は充電ＩＣ、４０６及び４１２は正極端子、４０７及び４１３は通信端子、４０８及び４１４は負極端子、４０９及び４１１は電池パック、４１０及び４１５は通信ＩＣ、４１６は電池セルである。
【００３２】
充電ＩＣ４０４は、通信端子１１９及び１３４を介して、電池パック４０９の通信ＩＣ４１０と通信可能になっており、電池セル１３８の充電状態（電圧、残容量等）に応じて充電制御を行う。充電ＩＣ４０５は、通信端子４０７及び４１３を介して、電池パック４１１の通信ＩＣ４１５と通信可能になっており、電池セル４１６の充電状態（電圧、残容量等）に応じて充電制御を行う。
【００３３】
制御部４０２の通信部１２４は、充電ＩＣ４０４と通信可能に構成されており、電池パック４０９の充電状態を検出可能である。制御部４０２の通信部４０３は、充電ＩＣ４０５と通信可能に構成されており、電池パック４１１の充電状態を検出可能である。制御部４０２は、充電状態では同期整流回路１１６を動作させ、充電を行わない待機時には、同期整流回路１１６を停止させると共に、第二の整流回路の出力電圧を低減させる。
【００３４】
図８は、実施形態４における電源装置の動作を説明するためのフローチャートである。図８において、実施形態３の図６と同様のフローは同一の符号を付けて説明を省略する。Ｓ４０１は充電ＩＣ通信、Ｓ４０２はＩＣ４０４充電モード、Ｓ４０３はＩＣ４０４：充電、Ｓ４０４はＩＣ４０５充電モード、Ｓ４０５はＩＣ４０５：充電である。
【００３５】
Ｓ３０１でスイッチ３０５が導通され、同期整流回路１１６の出力電圧が充電ＩＣ４０４及び４０５に必要な電圧に調整されると、Ｓ４０２に移行する。Ｓ４０２では、ＩＣ４０４と通信ＩＣ４１０が通信を行い、電池セル１３８の充電を行うか判定される。電池セル１３８の充電を行う場合、Ｓ４０３に移行し、充電ＩＣ４０４が充電制御を行う。Ｓ４０４では、ＩＣ４０５と通信ＩＣ４１５が通信を行い、電池セル４１６の充電を行うか判定される。電池セル４１６の充電を行う場合、Ｓ４０５に移行し、充電ＩＣ４０５が充電制御を行う。
【００３６】
なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変更又は変形が可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１０１  電源装置
１０２  ＡＣ入力部
１０３  一次整流回路
１０４  トランス
１０５  一次側巻線
１０６  補助巻線
１０７  ＦＥＴ
１０８  電源ＩＣ
１０９及び１２６  ダイオード
１１０及び１２７  コンデンサ
１１１（−１）及び１１１（−２）  フォトカプラ
【図１】
2018113748.tif 000003
【図２】
2018113748.tif 000004
【図３】
2018113748.tif 000005
【図４】
2018113748.tif 000006
【図５】
2018113748.tif 000007
【図６】
2018113748.tif 000008
【図７】
2018113748.tif 000009
【図８】
2018113748.tif 000010