(57)【要約】【課題】太陽電池などの分散型電源と商用交流電源とを併用した電気機器用の電源回路において、商用交流電源のみを使用する機器の場合と同様に、電気機器が商用交流電源に接続されていないときには電気機器を動作しないようにする。【解決手段】電気機器１に設けられた電源回路１０は、入力ノードＮ４，Ｎ５間に入力された商用交流電圧を直流電圧に変換して負荷に出力するための交流−直流変換器２０と、交流−直流変換器２０と並列に負荷と接続され、太陽電池２から受けた直流電圧を設定された直流電圧値になるように変換して負荷に出力するための直流−直流変換器３０と、電源制御部４０とを含む。電源制御部４０は、交流−直流変換器２０の入力ノードＮ４，Ｎ５間に商用交流電圧が入力されていない場合に、直流−直流変換器３０の変換動作を停止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力ノードを有し、前記入力ノードに受けた商用交流電圧を直流電圧に変換して負荷に出力するための第１の変換器と、
前記第１の変換器と並列に前記負荷と接続され、分散型電源から受けた直流電圧を設定された直流電圧値になるように変換して前記負荷に出力するための第２の変換器と、
前記入力ノードに前記商用交流電圧が入力されているか否かを判定し、入力されていないと判定した場合に前記第２の変換器の変換動作を停止する電源制御部とを備える、電源回路。
【請求項２】
前記電源制御部は、前記入力ノードの電圧が基準値未満になってからの経過時間を測定し、測定された経過時間が基準時間を超えたことによって前記入力ノードに前記商用交流電圧が入力されていないと判定する、請求項１に記載の電源回路。
【請求項３】
前記電源制御部は、前記入力ノードの電圧を直流電圧に変換し、変換した直流電圧の大きさが基準値未満になったことによって前記入力ノードに前記商用交流電圧が入力されていないと判定する、請求項１に記載の電源回路。
【請求項４】
前記第１の変換器は、
前記商用交流電圧を整流する第１の整流回路と、
前記第１の整流回路から出力された電圧を平滑化する第１の平滑コンデンサとを含み、
前記第２の変換器は、
第１のスイッチ素子を有し、前記分散型電源から受けた直流電圧を前記第１のスイッチ素子のデューティ比に応じた大きさの直流電圧に変換するスイッチング電源部と、
前記第１のスイッチ素子のデューティ比を制御するスイッチング制御部とを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電源回路。
【請求項５】
前記電源回路は、前記第２の変換器の出力ノードと前記負荷との間に設けられ、前記第１の変換器から出力された電流が前記第２の変換器に流入するのを阻止するためのダイオードをさらに備える、請求項４に記載の電源回路。
【請求項６】
前記スイッチング電源部は、絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータまたは非絶縁型の昇降圧チョッパであり、
前記電源制御部は、前記スイッチング制御部に前記第１のスイッチ素子をオフ状態にさせることによって前記第２の変換器の変換動作を停止する、請求項４または５に記載の電源回路。
【請求項７】
前記スイッチング電源部は、絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータまたは非絶縁型の昇降圧チョッパであり、
前記第２の変換器は、前記スイッチング制御部を動作させる駆動電圧の供給経路に設けられた第２のスイッチ素子をさらに含み、
前記電源制御部は、前記第２のスイッチ素子をオフ状態にすることによって前記第２の変換器の変換動作を停止する、請求項４または５に記載の電源回路。
【請求項８】
前記電源回路は、前記分散型電源から出力された直流電圧を前記第２の変換器へ供給する経路に設けられた第３のスイッチ素子をさらに備え、
前記電源制御部は、前記第３のスイッチ素子をオフ状態にすることによって前記第２の変換器の変換動作を停止する、請求項４または５に記載の電源回路。
【請求項９】
前記電源制御部は、
前記入力ノードの電圧を整流する第２の整流回路と、
前記第２の整流回路の出力ノードに接続され、前記第２の整流回路から出力された電圧を予め定める電圧以下に制限するためのツェナーダイオードと、
前記ツェナーダイオードによって上限値が制限された前記第２の整流回路の出力電圧を、デジタル信号として受けるコンピュータとを含み、
前記コンピュータは、前記デジタル信号がローレベルとなってからの経過時間が、前記基準時間を越えた場合に、前記第２の変換器の変換動作を停止するための信号を出力する、請求項２に記載の電源回路。
【請求項１０】
前記電源制御部は、
前記入力ノードの電圧を整流する第２の整流回路と、
前記第２の整流回路から出力された電圧を平滑化する第２の平滑コンデンサと、
第２の平滑コンデンサにかかる電圧を受けるフォトカプラとを含み、
前記フォトカプラの出力信号は、記第２の変換器の変換動作を停止するための信号として用いられる、請求項３に記載の電源回路。
【請求項１１】
前記分散型電源は太陽電池である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電源回路。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電源回路を備えた電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、太陽電池などの分散型電源と商用交流電源とから負荷に対して並列給電するための電源回路およびこれを備えた電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化対策が世界的な課題として取り上げられている。具体的には、地球温暖化の要因の一つとされる二酸化炭素の排出量低減のため、化石燃料の使用量を低減する取り組みが進められている。
【０００３】
このような背景の下、一般家庭で使用される空調機器、冷蔵庫、および照明機器を始めとした家庭用の電気機器（家電機器とも称する）においては、基本性能を維持しながらエネルギー使用量を低減すること、すなわち省エネ化が求められ、現在そのための技術開発が進められている。
【０００４】
家電機器においては、さらに、太陽電池などの自然エネルギーの利用も進められている。たとえば、特開平５−１１８７１号公報（特許文献１）には、商用交流電力と太陽電池によって発電された直流電力とを併用した空気調和機（エアコンとも称する）の例が開示されている。以下、商用交流電力のみを利用する従来の家電機器と対比しながら、商用交流電源と太陽電池とを併用した家電機器について説明する。
【０００５】
図１８は、商用交流電力のみによって動作する従来の家電機器の構成を説明するためのブロック図である。図１８では、家電機器の例としてインバータエアコンが想定されている。
【０００６】
図１８に示すように、家電機器１０１は、交流−直流変換器１２０と、インバータ１０５と、インバータ１０５によって駆動される同期モータ１０６とを含む。交流−直流変換器１２０は、整流回路１２１と平滑コンデンサ１２６とを含む。
【０００７】
商用交流電源１０３からコンセント１０４を介して供給された交流電力は、整流回路１２１で整流された後、平滑コンデンサ１２６に与えられる。平滑コンデンサ１２６で平滑化された直流電力は、インバータ１０５によって三相高周波交流電力に変換されて、モータ１０６へ供給される。
【０００８】
図１９は、電力供給源として商用交流電源と太陽電池とを併用した家電機器の構成を説明するための図である。図１９の家電機器１０１Ａは、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１０と逆流防止用のダイオード１１１とをさらに含む点で、図１８の家電機器１０１と異なる。
【０００９】
図１９において、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１０は、太陽電池１０２の出力電圧を設定された電圧値に変換する。この場合の設定電圧値は、整流回路１２１の出力電圧の最大値またはそれより若干高い値である。変換後の直流電圧は、逆流防止用のダイオード１１１を経て平滑コンデンサ１２６に供給される。
【００１０】
家電機器１０１Ａでは、太陽電池１０２によって発電される電力が家電機器１０１Ａで必要とされる電力より大きい場合は、専ら太陽電池１０２の発電電力によって家電機器１０１Ａは動作する。朝夕や曇天時のように日照量が少ない場合には、家電機器１０１Ａが必要とする電力のうちの不足分が商用交流電源から供給される。夜間のように日照が全くない場合には、専ら商用交流電力によって家電機器１０１Ａは動作する。
【００１１】
曇天は機器使用中に不意に生じるものなので、不意の日照量の減少の場合にも家電機器１０１Ａの機能を損なうことのないようにする必要がある。このため、家電機器１０１Ａの使用中は、家電機器１０１Ａは商用交流用のコンセント１０４に常時接続される。家電機器１０１Ａをコンセント１０４に接続した後は、家電機器１０１Ａの使用者は、家電機器１０１Ａを駆動するための電力が太陽電池１０２から供給されるのか、それとも商用交流電源１０３から供給されるのかについて何ら意識する必要はない。この点で、従来の商用交流電源のみから電力を得て動作する家電機器（以下、商用交流機器と称する）と同じである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平５−１１８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、従来の商用交流機器の使用者は、待機電力削減などのために機器を使用しないときにコンセントを抜く、つまり商用交流から機器を切り離す場合がある。この場合、コンセントを抜くと機器は動作しない、と考えるのが普通である。
【００１４】
しかしながら、図１９に示す装置構成の場合、太陽電池１０２の発電量が、家電機器１０１Ａの必要とする電力を上回っていると、たとえコンセントを抜いていても家電機器１０１Ａが動作するという、従来の商用交流機器とはかけ離れた動作状態となる。また、太陽電池１０２の発電量が機器の必要とする電力に満たない場合には、コンセントを抜くと機器が不安定動作に陥る可能性がある。
【００１５】
この発明の目的は、太陽電池などの分散型電源と商用交流電源とを併用した電気機器用の電源回路において、商用交流電源のみを使用する機器の場合と同様に、電気機器が商用交流電源に接続されていないときには電気機器を動作しないようにすることである。さらに、この発明の目的は、このような電源回路を備えた電気機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この発明は一局面において電源回路であって、第１および第２の変換器と、電源制御部とを備える。第１の変換器は、入力ノードを有し、この入力ノードに受けた商用交流電圧を直流電圧に変換して負荷に出力するために設けられる。第２の変換器は、第１の変換器と並列に負荷と接続され、分散型電源から受けた直流電圧を設定された直流電圧値になるように変換して負荷に出力するために設けられる。電源制御部は、第１の変換器の入力ノードに商用交流電圧が入力されているか否かを判定し、入力されていないと判定した場合に第２の変換器の変換動作を停止する。
【００１７】
好ましい実施の一形態として、電源制御部は、第１の変換器の入力ノードの電圧が基準値未満になってからの経過時間を測定し、測定された経過時間が基準時間を超えたことによって第１の変換器の入力ノードに商用交流電圧が入力されていないと判定する。
【００１８】
好ましい実施の他の形態として、電源制御部は、第１の変換器の入力ノードの電圧を直流電圧に変換し、変換した直流電圧の大きさが基準値未満になったことによって第１の変換器の入力ノードに商用交流電圧が入力されていないと判定する。
【００１９】
上記の実施の各形態において、好ましくは、第１の変換器は、商用交流電圧を整流する第１の整流回路と、第１の整流回路から出力された電圧を平滑化する第１の平滑コンデンサとを含む。第２の変換器は、第１のスイッチ素子を有し、分散型電源から受けた直流電圧を第１のスイッチ素子のデューティ比に応じた大きさの直流電圧に変換するスイッチング電源部と、第１のスイッチ素子のデューティ比を制御するスイッチング制御部とを含む。
【００２０】
好ましくは、電源回路は、第２の変換器の出力ノードと負荷との間に設けられ、第１の変換器から出力された電流が第２の変換器に流入するのを阻止するためのダイオードをさらに備える。
【００２１】
好ましくは、スイッチング電源部は、絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータまたは非絶縁型の昇降圧チョッパである。この場合、上記の第２の変換器の変換動作を停止する方法として、電源制御部は、スイッチング制御部に第１のスイッチ素子をオフ状態にさせる。
【００２２】
好ましくは、スイッチング電源部は、絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータまたは非絶縁型の昇降圧チョッパである。第２の変換器は、スイッチング制御部を動作させる駆動電圧の供給経路に設けられた第２のスイッチ素子をさらに含む。この場合、上記の第２の変換器の変換動作を停止する方法として、電源制御部は、第２のスイッチ素子をオフ状態にする。
【００２３】
好ましくは、電源回路は、分散型電源から出力された直流電圧を第２の変換器へ供給する経路に設けられた第３のスイッチ素子をさらに備える。この場合、上記の第２の変換器の変換動作を停止する方法として、電源制御部は、第３のスイッチ素子をオフ状態にする。
【００２４】
上記の実施の一形態において、好ましくは、電源制御部は、第２の整流回路と、ツェナーダイオードと、コンピュータとを含む。第２の整流回路は、第１の変換器の入力ノードの電圧を整流する。ツェナーダイオードは、第２の整流回路の出力ノードに接続され、第２の整流回路から出力された電圧を予め定める電圧以下に制限する。コンピュータは、ツェナーダイオードによって上限値が制限された第２の整流回路の出力電圧を、デジタル信号として受ける。さらに、コンピュータは、デジタル信号がローレベルとなってからの経過時間が、基準時間を越えた場合に、第２の変換器の変換動作を停止するための信号を出力する。
【００２５】
上記の実施の他の形態において、好ましくは、電源制御部は、第２の整流回路と、第２の平滑コンデンサと、フォトカプラとを含む。第２の整流回路は、第１の変換器の入力ノードの電圧を整流する。第２の平滑コンデンサは、第２の整流回路から出力された電圧を平滑化する。フォトカプラは第２の平滑コンデンサにかかる電圧を受ける。フォトカプラの出力信号は、第２の変換器の変換動作を停止するための信号として用いられる。
【００２６】
上記の実施の各形態において、好ましくは、分散型電源は太陽電池である。
この発明は、他の局面において、上記の電源回路を用いた電気機器である。
【発明の効果】
【００２７】
この発明によれば、電源制御部は、第１の変換器の入力ノードに商用交流電圧が入力されていないと判定した場合に、分散型電源用に設けられた第２の変換器の変換動作を停止する。これによって、商用電力用のコンセントに接続されていない場合には電気機器が動作しないという、商用交流電源のみを使用する電気機器と同様の動作を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の実施の形態１による電源回路１０を備えた家電機器１の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の直流−直流変換器３０の構成を示す回路図である。
【図３】図１の太陽電池の電流電圧特性を示す図である。
【図４】図２に示す直流−直流変換器３０の機能ブロック図である。
【図５】図１の電源回路１０の動作を説明するための図である（太陽電池の出力電力が０の場合）。
【図６】図１の電源回路１０の動作を説明するための図である（太陽電池の出力電力が負荷の必要とする電力を下回っている場合）。
【図７】図１の電源回路１０の動作を説明するための図である（太陽電池の出力電力が負荷の必要とする電力を上回っている場合）。
【図８】図１の電源制御部４０の構成を示すブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態２による電源回路に適用される電源制御部５０の構成を示すブロック図である。
【図１０】図９の各部の電圧波形図である（コンセントに接続されている場合）。
【図１１】図９の各部の電圧波形図である（商用交流が一時的に停電した場合）。
【図１２】図９の各部の電圧波形図である（コンセントから切り離された場合）。
【図１３】図９の各部の電圧波形図である（夜間の場合）。
【図１４】この発明の実施の形態３による電源回路に用いられる直流−直流変換器３０Ａの構成を示す回路図である。
【図１５】この発明の実施の形態３の変形例による電源回路に用いられる直流−直流変換器３０Ｂの構成を示す回路図である。
【図１６】この発明の実施の形態４による電源回路に用いられる直流−直流変換器３０Ｃの構成を示す回路図である。
【図１７】この発明の実施の形態５による電源回路１０Ｄを備えた家電機器１Ｄの構成を示すブロック図である。
【図１８】商用交流電力のみによって動作する従来の家電機器の構成を説明するためのブロック図である。
【図１９】電力供給源として商用交流電力と太陽電池の発電電力とを併用した家電機器の構成を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、この発明の各実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰返さない。
【００３０】
以下の各実施の形態では、分散型電源として太陽電池を例に挙げて説明するが、この発明は風力発電機など他の分散型電源にも適用可能である。
【００３１】
＜実施の形態１＞
図１は、この発明の実施の形態１による電源回路１０を備えた家電機器１の構成を示すブロック図である。図１では、家電機器１としてインバータエアコンが想定されている。家電機器１は、商用交流電源３からの交流電力と太陽電池２で発電された直流電力との両方を受けて動作する。家電機器１は、電源回路１０と、電源回路１０から出力された直流電力を高周波の三相交流電力に変換するインバータ５と、インバータ５から出力された三相交流電力によって動作する同期モータ６とを含む。インバータ５およびモータ６が電源回路１０に対する負荷となっている。
【００３２】
電源回路１０は、交流−直流変換器２０（第１の変換器）と、負荷に対して交流−直流変換器２０と並列に接続された直流−直流変換器３０（第２の変換器）と、逆流阻止用のダイオード１１と、電源制御部４０とを含む。
【００３３】
交流−直流変換器２０は、コンセント４を介して商用交流電源３から入力ノードＮ４，Ｎ５間に受けた単相交流電力を直流電力に変換する。図１に示すように、交流−直流変換器２０は、整流回路２１（第１の整流回路）と、平滑コンデンサ２６とを含む。
【００３４】
整流回路２１は、ブリッジ接続されたダイオード２２〜２５によって構成される。ダイオード２２，２３は、高電圧側の出力ノードＮ６ｐと低電圧側の出力ノードＮ６ｎとの間に逆バイアス方向に直列に接続される。ダイオード２４，２５も同様に、高電圧側の出力ノードＮ６ｐと低電圧側の出力ノードＮ６ｎとの間に逆バイアス方向に直列に接続される。ダイオード２２，２３の接続ノードが交流−直流変換器２０の入力ノードＮ４に対応し、ダイオード２４，２５の接続ノードが交流−直流変換器２０の入力ノードＮ５に対応する。商用交流電圧は、入力ノードＮ４，Ｎ５間にコンセント４を介して入力される。
【００３５】
平滑コンデンサ２６は、整流回路２１の出力ノードＮ６ｐ，Ｎ６ｎ間に接続される。平滑コンデンサ２６によって整流回路２１の出力電圧が平滑化される。商用交流電圧の実効値が１００Ｖであれば、平滑コンデンサ２６にかかる電圧の最大値は、１００Ｖに２の平方根を乗じた１４１Ｖになる。
【００３６】
直流−直流変換器３０は、入力ノードＮ２ｐ，Ｎ２ｎ間に太陽電池２によって発電された直流電力Ｐｓを受け、その電圧値を設定された直流電圧になるように変換する。この設定値は、整流回路２１の出力電圧の最大値、またはそれよりも若干高めに設定される。たとえば、商用交流電圧の実効値が１００Ｖであれば、設定値は１４１Ｖまたはそれよりも若干高めに設定される。変換後の直流電圧は出力ノードＮ３ｐ，Ｎ３ｎを介して平滑コンデンサ２６に出力される。直流−直流変換器３０の高電圧側の出力ノードＮ３ｐと平滑コンデンサ２６の高電圧側のノードＮ７ｐとの間には、逆流阻止用のダイオード１１が設けられる。ダイオード１１は、夜間など太陽電池２の発電電力が０の場合に、交流−直流変換器２０から直流−直流変換器３０に電流が流入するのを阻止する。
【００３７】
直流−直流変換器３０は、さらに、制御ノードＣＴＬに電源制御部４０から制御電圧を受ける。制御電圧がロー（Ｌ）レベルのとき、直流−直流変換器３０は変換動作を停止する。
【００３８】
［直流−直流変換器３０の構成および動作］
図２は、図１の直流−直流変換器３０の構成を示す回路図である。図２において、高電圧側の入力ノードＮ２ｐを電源ノードＶＣＣ１とも記載し、低電圧側の入力ノードＮ２ｎを接地ノードＧＮＤ１とも記載する。さらに、高電圧側の出力ノードＮ３ｐを電源ノードＶＣＣ２とも記載する。電源ノードＶＣＣ１の電圧はたとえば１７Ｖであり、電源ノードＶＣＣ２の電圧はおよそ１４１Ｖである。
【００３９】
実施の形態１の場合、直流−直流変換器３０は、絶縁型のフライバックコンバータである。フライバックコンバータに代えて、他の種類のＤＣ−ＤＣコンバータ、たとえば、フォワードコンバータを用いることもできる。また、実施の形態３で述べるような非絶縁型の昇降圧チョッパであってもよい。
【００４０】
直流−直流変換器３０としてのフライバックコンバータは、変換回路３５（スイッチング電源部）と、制御回路ＩＣ１〜ＩＣ３と、抵抗素子６１〜６５と、フォトカプラ６６と、ＮチャネルのＭＯＳ（Metal-Oxide  Semiconductor）トランジスタ８７（ＮＭＯＳトランジスタ８７とも称する）と、インバータ８８とを含む。変換回路３５は、トランス３１と、ＮチャネルのＭＯＳトランジスタ３２（第１のスイッチ素子）と、ダイオード３３と、平滑コンデンサ３４とを含む。
【００４１】
変換回路３５において、トランス３１の一次巻線とＭＯＳトランジスタ３２とが入力ノードＮ２ｐ，Ｎ２ｎ間に直列に接続される。トランス３１の二次巻線とダイオード３３とが出力ノードＮ３ｐ，Ｎ３ｎ間に直列に接続される。ここで、ダイオード３３は、ＭＯＳトランジスタ３２がオン状態のときに、トランス３１の二次巻線に電流が流れないような極性で接続される。平滑コンデンサ３４は、出力ノードＮ３ｐ，Ｎ３ｎ間の電圧を平滑化する。
【００４２】
制御回路ＩＣ１（スイッチング制御部）は、ＭＯＳトランジスタ３２のスイッチングをＰＷＭ（Pulse-Width  Modulation）方式で制御するための集積回路（ＩＣ：Integrated  Circuit）である（ＰＷＭ−ＩＣとも称する）。制御回路ＩＣ１は、コンパレータ７１と、キャリア周波数で発振する三角波発振器７２と、抵抗素子７３とを含む。
【００４３】
コンパレータ７１の反転（−）入力端子は、三角波発振器７２を介在して接地ノードＧＮＤ１と接続される。コンパレータ７１の非反転（＋）入力端子は、ノードＮ８に接続されるともに、抵抗素子７３を介して電源ノードＶＣＣ１と接続される。後述するように、ノードＮ８には、制御回路ＩＣ２，ＩＣ３から出力されたフィードバック信号と、制御ノードＣＴＬに入力された制御信号とが与えられる。コンパレータ７１の出力端子は、ＭＯＳトランジスタ３２のゲートに接続される。これによって、非反転（＋）入力端子に入力された電圧が三角波発振器７２の出力電圧を超えている間、ＭＯＳトランジスタ３２はオン状態になる。
【００４４】
制御回路ＩＣ３は、直流−直流変換器３０の出力電圧が一定になるように、出力ノードＮ３ｐ，Ｎ３ｎ間の電圧を制御回路ＩＣ１にフィードバックするための集積回路である（シャントレギュレータとも称する）。制御回路ＩＣ３は、差動増幅器８４と、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタ８５と、直流電源８６とを含む。
【００４５】
差動増幅器８４の非反転（＋）入力端子は、出力ノードＮ３ｐ，Ｎ３ｎ間に直列接続された抵抗素子６３，６４の接続ノードＮ１０に接続される。差動増幅器８４の反転（−）入力端子は、直流電源８６を介在して低電圧側の出力ノードＮ３ｎと接続される。差動増幅器８４の出力端子は、バイポーラトランジスタ８５のベースと接続される。
【００４６】
抵抗素子６５、フォトカプラ６６を構成する発光ダイオード６６Ａ、およびバイポーラトランジスタ８５は、この順で出力ノードＮ３ｐ，Ｎ３ｎ間に直列に接続される。なお、トランス３１の２次側に補助巻線と、補助巻線の出力電圧を整流するダイオードおよび平滑コンデンサとをさらに設け、この平滑コンデンサの高電圧側ノードと低電圧側の出力ノードＮ３ｎとの間に、抵抗素子６５、発光ダイオード６６Ａ、およびバイポーラトランジスタ８５を接続してもよい。
【００４７】
上記の制御回路ＩＣ３の構成によれば、出力ノードＮ３ｐ，Ｎ３ｎ間の電圧が増加すると、差動増幅器８４の非反転（＋）入力端子の電圧が増加するので、バイポーラトランジスタ８５のベース電圧が増加する。この結果、発光ダイオード６６Ａを通ってバイポーラトランジスタ８５を流れる電流量が増加するので、フォトカプラ６６を構成するフォトトランジスタ６６Ｂの電流量も増加する。そして、フォトトランジスタ６６Ｂの電流量が増加すると、ノードＮ８の電圧が減少するので、ＭＯＳトランジスタ３２のデューティ比が減少し、これによって出力ノードＮ３ｐ，Ｎ３ｎ間の電圧の増加が抑制される。逆に、出力ノードＮ３ｐ，Ｎ３ｎ間の電圧が減少すると、フォトトランジスタ６６Ｂを流れる電流量が減少するので、ノードＮ８の電圧が増加する。この結果、出力ノードＮ３ｐ，Ｎ３ｎ間の電圧の減少が抑制される。直流電源８６の出力電圧は、上記のフィードバック制御によって、出力ノードＮ３ｐ，Ｎ３ｎ間の電圧が所定の設定電圧値になるような大きさに設定される。この場合の出力ノードＮ３ｐ，Ｎ３ｎ間の設定電圧値は、整流回路２１から出力された電圧の最大値またはそれよりも若干高めの値である。
【００４８】
制御回路ＩＣ２は、直流−直流変換器３０の入力電圧が一定になるように、入力ノードＮ２ｐ，Ｎ２ｎ間の電圧を制御回路ＩＣ１にフィードバックするための集積回路である。制御回路ＩＣ２は、差動増幅器８１と、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタ８２と、直流電源８３とを含む。
【００４９】
差動増幅器８１の反転（−）入力端子は、入力ノードＮ２ｐ，Ｎ２ｎ間に直列接続された抵抗素子６１，６２の接続ノードＮ９に接続される。差動増幅器８１の非反転（＋）入力端子は、直流電源８３を介在して低電圧側の入力ノードＮ２ｎと接続される。差動増幅器８１の出力端子は、バイポーラトランジスタ８２のベースに接続される。バイポーラトランジスタ８２のコレクタはノードＮ８に接続され、エミッタは低電圧側の入力ノードＮ２ｎ（接地ノードＧＮＤ１）と接続される。
【００５０】
上記の制御回路ＩＣ２の構成によれば、入力ノードＮ２ｐ，Ｎ２ｎ間の電圧が低下すると、差動増幅器８１の反転（−）入力端子の電圧が減少するので、バイポーラトランジスタ８２のベース電圧が増加する。この結果、ノードＮ８の電圧が低下するので、ＭＯＳトランジスタ３２のデューティ比が減少し、入力ノードＮ２ｐ，Ｎ２ｎ間の電圧の低下が抑制される。逆に、入力ノードＮ２ｐ，Ｎ２ｎ間の電圧が増加すると、ノードＮ８の電圧が上昇するので、入力ノードＮ２ｐ，Ｎ２ｎ間の電圧の上昇が抑制される。直流電源８３の出力電圧は、上記のフィードバック制御によって、入力ノードＮ２ｐ，Ｎ２ｎ間の電圧が図１の太陽電池２の最大出力電圧（最適電圧）付近となるような値に設定される。
【００５１】
ＭＯＳトランジスタ８７は、ノードＮ８と接地ノードＧＮＤ１との間に接続される。ＭＯＳトランジスタ８７のゲートには、制御ノードＣＴＬに入力された制御電圧がインバータ８８を介して与えられる。したがって、制御ノードＣＴＬに入力された電圧がＬレベルになると、ＭＯＳトランジスタ８７がオン状態になるので、ノードＮ８の電圧が接地ノードＧＮＤ１の電圧（０）となる。この結果、コンパレータ７１の出力がＬレベルとなるので、ＭＯＳトランジスタ３２がオフ状態となり、直流−直流変換器３０は変換動作を停止する。
【００５２】
以下、太陽電池２の出力電圧と上記の直流−直流変換器３０のフィードバック動作との関係についてさらに説明する。
【００５３】
図３は、図１の太陽電池の電流電圧特性を示す図である。図３において、太陽電池の出力電圧は、電流電圧曲線９２上の開放電圧Ｖｏから短絡電流Ｉｓまでの間で変化し、動作点Ｐｍで最大電力が得られる。この最大出力電力時の電圧を最大出力電圧Ｖｍと称し、電流を最大出力電流Ｉｍと称する。一般に、太陽電池は、その出力電圧が最大出力電圧Ｖｍから開放電圧Ｖｏの間となるように制御されることが望ましい。具体的には図３の場合には、出力電圧が下限電圧ＶＬを超えるように制御することが望ましい。
【００５４】
図４は、図２に示す直流−直流変換器３０の機能ブロック図である。図４のＯＲ回路６７は、図２のノードＮ８を抵抗素子７３でプルアップすることによって実現される負論理のＯＲ回路（ワイヤードＯＲ）を示す。
【００５５】
太陽電池２の発電電力が負荷５，６で必要とされる電力より大きい場合（軽負荷時）には、制御回路ＩＣ３からＯＲ回路６７に出力されるフィードバック信号ＦＢによって、変換回路３５の出力電圧が設定値（１５０Ｖ）を超えないようにＭＯＳトランジスタ３２のオン時間が抑制される。一方、朝夕や曇天時のように日照量が少ない場合（重負荷時）には、太陽電池２の発電電力は負荷５，６で必要とされる電力よりも小さい。この場合には、制御回路ＩＣ２からＯＲ回路６７に出力されるフィードバック信号ＦＢによって、変換回路３５の入力電圧が設定値（１６Ｖ）未満とならないようにＭＯＳトランジスタ３２のオン時間が抑制される。制御ノードＣＴＬを介してＬレベルの電圧が入力された場合には、ＭＯＳトランジスタ３２のオン時間が０となることによって直流−直流変換器３０は動作を停止する。
【００５６】
［電源回路１０の基本動作］
図１の電源回路１０では、太陽電池２によって発電される電力が負荷で必要とされる電力より大きい場合は、専ら太陽電池２の発電電力によって家電機器１は動作する。朝夕や曇天時のように日照量が少ない場合には、太陽電池２の出力電圧が負荷５，６で必要とされる電力に満たない。この場合、負荷５，６が必要とする電力のうちの不足分が商用交流電源３から供給される。夜間のように日照が全くない場合には、専ら商用交流電力によって家電機器１は動作する。このことを図５〜図７を参照して以下に具体的に説明する。
【００５７】
図５〜図７は、図１の電源回路１０の動作を説明するための図である。図５〜図７において、上から順に、変換器２０，３０の出力電圧Ｖ１，Ｖ２の波形、整流回路２１の出力電流Ｉ１の波形、および太陽電池２の出力電力Ｐｓの波形が示される。
【００５８】
まず、図５は太陽電池２の出力電力Ｐｓが０の場合の波形を示す。この場合、図１の整流回路２１は、商用交流電圧を全波整流した電圧ＦＷＲを出力する。このとき、図１の平滑コンデンサ２６は、このコンデンサ２６にかかる電圧Ｖ１がこの整流電圧ＦＷＲよりも低い間だけ充電される。図５の場合には、時刻ｔ１から、整流電圧ＦＷＲがピーク電圧Ｖｐｅａｋとなる時刻ｔ２までの間、整流回路２１からの出力電流Ｉ１によって平滑コンデンサ２６が充電される。
【００５９】
時刻ｔ２を過ぎて時刻ｔ３までの間は、整流電圧ＦＷＲが平滑コンデンサ２６の両端の電圧Ｖ１よりも低くなるので、図１のダイオード２２，２４がともにオフ状態になり、商用交流電源３から電流Ｉ１は供給されない。この間、平滑コンデンサ２６から負荷側へは絶えず電流が供給されるので、平滑コンデンサ２６にかかる電圧Ｖ１は徐々に減少する。
【００６０】
再び整流電圧ＦＷＲが平滑コンデンサ２６にかかる電圧Ｖ１を超える時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間、整流回路２１からの出力電流Ｉ１によって平滑コンデンサ２６が充電される。以下同様の現象が商用交流の半周期ごとに繰り返される。図５の場合、時刻ｔ５〜ｔ６に再び整流回路２１から出力電流Ｉ１が流れて平滑コンデンサ２６が充電される。
【００６１】
次に、図６は太陽電池２の出力電力Ｐｓが０ではないが、負荷（図１では、インバータ５およびモータ６）の必要とする電力ＬＰを下回っている場合の波形を示す。この場合も図５の場合と同様に、整流電圧ＦＷＲが平滑コンデンサ２６にかかる電圧Ｖ１を超える時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間、整流回路２１からの出力電流Ｉ１によって平滑コンデンサ２６が充電される。
【００６２】
時刻ｔ２を過ぎて時刻ｔ３までの間は、整流電圧ＦＷＲが平滑コンデンサ２６の電圧Ｖ１よりも低くなるので、図１のダイオード２２，２４がともにオフ状態になり、整流回路２１から電流Ｉ１が出力されない。この間、平滑コンデンサ２６から負荷側へは絶えず電流が供給されるので、平滑コンデンサ２６にかかる電圧Ｖ１は徐々に減少する。しかしながら、図６の場合には、この間に太陽電池２の出力電力Ｐｓが直流−直流変換器３０を介して供給されることにより、平滑コンデンサ２６が絶えず充電されるので、平滑コンデンサ２６にかかる電圧Ｖ１の減少は図５の場合に比べると小さい。この結果、整流回路２１からの出力電流Ｉ１によって平滑コンデンサ２６が充電される期間（ｔ１〜ｔ２、ｔ３〜ｔ４、ｔ５〜ｔ６）は図５の場合よりも短くなり、この間の出力電流Ｉ１の電流量も減少する。この出力電流Ｉ１が少なくなった分に相当する電力が太陽電池２から負荷に供給される電力である。言い換えると、太陽電池２の出力電力Ｐｓが負荷の必要とする電力ＬＰを下回っている場合は、不足分の電力が商用交流電源３から供給される。
【００６３】
なお、直流−直流変換器３０は、出力電圧Ｖ２を整流電圧ＦＷＲの最大値Ｖｐｅａｋまたはそれより若干高めの値になるように制御している。しかしながら、太陽電池２の出力電力Ｐｓが負荷の必要とする電力ＬＰを下回っている場合は、直流−直流変換器３０はこの出力電圧の設定値を維持することができない。このとき、図２、図４の制御回路ＩＣ２によるフィードバック動作によって、直流−直流変換器３０は入力電圧の設定値を維持するように動作する。この結果、直流−直流変換器３０の出力電圧Ｖ２は、平滑コンデンサ２６の電圧Ｖ１を追随するように変化する。
【００６４】
次に、図７は太陽電池２の出力電力Ｐｓが負荷（図１では、インバータ５およびモータ６）の必要とする電力ＬＰを上回っている場合の波形を示す。この場合には、負荷を駆動するのに十分な電力が太陽電池２によって供給されるので、図１の平滑コンデンサ２６にかかる電圧Ｖ１は直流−直流変換器３０によって設定された出力電圧値に等しくなる。この設定電圧値は整流電圧ＦＷＲの最大値Ｖｐｅａｋまたはそれより若干高めの値であるので、整流回路２１の出力電圧ＦＷＲは常に平滑コンデンサ２６にかかる電圧Ｖ１より小さくなり、整流回路２１から出力される電流Ｉ１は常に０になる。すなわち、家電機器１は専ら太陽電池２の発電電力によって動作する。
【００６５】
なお、モータ６を停止させた場合も、図７の場合と同様である。この場合、負荷で必要とされる電力ＬＰが０なので、平滑コンデンサ２６にかかる電圧Ｖ１が直流−直流変換器３０の出力電圧Ｖ２に等しくなるまで充電された後は、ＭＯＳトランジスタ３２はほぼオフ状態になる。
【００６６】
［電源制御部４０の構成と動作］
再び図１を参照して、この発明の特徴である電源制御部４０について説明する。電源制御部４０は、交流−直流変換器２０の入力ノードＮ４，Ｎ５間に商用交流電力が入力されていない場合に、直流−直流変換器３０の変換動作を停止するための回路である。
【００６７】
図１に示すように、電源制御部４０の入力ノードＤＣ１，ＤＣ２は太陽電池２の出力ノードＮ１ｐ，Ｎ１ｎにそれぞれ接続され、太陽電池２の出力電圧を受ける。電源制御部４０の入力ノードＡＣ１，ＡＣ２は交流−直流変換器２０の入力ノードＮ４，Ｎ５にそれぞれ接続され、コンセント４を介して入力された商用交流電圧を受ける。電源制御部４０の出力ノードＯＵＴは、直流−直流変換器３０の制御ノードＣＴＬに接続される。電源制御部４０は、入力ノードＡＣ１，ＡＣ２を介して受けた交流−直流変換器２０の入力ノードＮ４，Ｎ５間の電圧を直流電圧に変換し、変換された直流電圧が所定の基準値未満になったとき出力ノードＯＵＴから出力する信号をハイ（Ｈ）レベルからロー（Ｌ）レベルに切替える。この論理レベルの変化を受けて、直流−直流変換器３０の制御ノードＣＴＬに入力される制御電圧がＬレベルに切替わることにより、ＭＯＳトランジスタ３２がオフ状態になる。この結果、直流−直流変換器３０の変換動作が停止する。
【００６８】
図８は、図１の電源制御部４０の構成を示すブロック図である。図８を参照して、電源制御部４０は、半波整流回路４１（第２の整流回路）と、平滑コンデンサ４５と、抵抗素子４６，４８と、フォトカプラ４７とを含む。半波整流回路４１は、商用交流電圧を分圧するための抵抗素子４２，４３と、整流用のダイオード４４とを含む。
【００６９】
まず、これらの接続について説明すると、抵抗素子４２，４３は入力ノードＡＣ１，ＡＣ２間にこの順で直列に接続される。ダイオード４４は、抵抗素子４２，４３の接続ノードＮ１７とノードＮ１８との間に、ノードＮ１７側がアノードとなりノードＮ１８側がカソードとなるように接続される。平滑コンデンサ４５はノードＮ１８と入力ノードＡＣ２との間に接続される。抵抗素子４６およびフォトカプラ４７内部の発光ダイオード４７Ａは、ノードＮ１８と入力ノードＡＣ２との間にこの順で直列に、平滑コンデンサ４５に対して並列となるように接続される。フォトカプラ４７内部のフォトトランジスタ４７Ｂおよび抵抗素子４８は、入力ノードＤＣ１，ＤＣ２間にこの順で直列に接続される。フォトトランジスタ４７Ｂと抵抗素子４８との接続ノードＮ１９は、出力ノードＯＵＴを介して直流−直流変換器３０の制御ノードＣＴＬに接続される。次に、上記の構成の電源制御部４０の動作について説明する。
【００７０】
電源制御部４０は、入力ノードＡＣ１，ＡＣ２を介して交流−直流変換器２０の入力ノードＮ４，Ｎ５間の電圧を受ける。電源制御部４０の内部で、入力ノードＮ４，Ｎ５間の交流電圧は抵抗素子４２，４３によって分圧され、分圧された交流電圧がダイオード４４によって半波整流される。平滑コンデンサ４５は、半波整流後の電圧のピーク電圧まで充電される。平滑コンデンサ４５に充電された電圧によって、抵抗素子４６およびフォトカプラ４７の内部の発光ダイオード４７Ａに電流が流れるので、フォトカプラ４７内部のフォトトランジスタ４７Ｂに発光ダイオード４７Ａの出力光が照射される。このとき、太陽電池２から電圧が出力されていれば、フォトトランジスタ４７Ｂに電流が流れ、抵抗素子４８に電圧が生じる。この結果、出力ノードＯＵＴの電圧がＨレベルになるので、直流−直流変換器３０は通常の変換動作を行なう。
【００７１】
なお、抵抗素子４６および発光ダイオード４７Ａに電流が流れることによって平滑コンデンサ４５の電圧は次第に減少していくが、平滑コンデンサ４５の容量を十分に大きくすれば商用交流電圧が入力されている限り、抵抗素子４８にかかる電圧を基準値以上に保つことができる。
【００７２】
一方、商用交流用のコンセントが抜かれるなどによって、交流−直流変換器２０の入力ノードＮ４，Ｎ５間の電圧が０の場合、電源制御部４０の平滑コンデンサ４５にかかる電圧も０になる。この結果、発光ダイオード４７Ａおよびフォトトランジスタ４７Ｂに流れる電流も０になるので、抵抗素子４８には電圧が生じない。この結果、出力ノードＯＵＴの電圧がＬレベル（基準値未満）になる。このＬレベルの電圧によって、図２の制御回路ＩＣ１は、ＭＯＳトランジスタ３２をオフ状態にするので、直流−直流変換器３０の変換動作が停止する。
【００７３】
なお、夜間など、太陽電池２に電圧が発生していない場合には、フォトトランジスタ４７Ｂに電流が流れないので、交流−直流変換器２０の入力ノードＮ４，Ｎ５間の電圧の有無に拘らず出力ノードＯＵＴの電圧はＬレベルになる。もっとも、この場合には太陽電池２から電力が供給されていないので、直流−直流変換器３０は、出力ノードＯＵＴの論理レベル（ハイまたはロー）とは無関係に動作を停止する。
【００７４】
以上のとおり、実施の形態１の電源回路１０によれば、家電機器１に商用交流電圧が供給されているか否かに応じて、より具体的には、家電機器１が商用交流電源３用のコンセント４に接続されているか否に応じて、直流−直流変換器３０を動作状態または停止状態に切替えることできる。
【００７５】
＜実施の形態２＞
図９は、この発明の実施の形態２による電源回路に適用される電源制御部５０の構成を示すブロック図である。図９の電源制御部５０は、平滑コンデンサ４５に代えてツェナーダイオード５１およびマイクロコンピュータ５２（マイコンとも称する）を含む点で、図８の電源制御部４０と異なる。その他の構成については図９の電源制御部５０は図８の電源制御部４０と同じであるので、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。
【００７６】
まず、ツェナーダイオード５１およびマイクロコンピュータ５２の接続について説明する。図９に示すように、ツェナーダイオード５１のカソードはノードＮ１８に接続され、ツェナーダイオード５１のアノードは入力ノードＡＣ２に接続される。マイクロコンピュータ５２の入力ノード５２Ａ，５２ＢはノードＮ１８，ＡＣ２にそれぞれ接続される。マイクロコンピュータ５２の出力ノード５２Ｃ，５２Ｄ間には、抵抗素子４６とフォトカプラ４７内部の発光ダイオード４７Ａとが直列に接続される。次に、上記の構成の電源制御部５０の動作について説明する。
【００７７】
電源制御部５０は、入力ノードＡＣ１，ＡＣ２を介して図１の交流−直流変換器２０の入力ノードＮ４，Ｎ５間の電圧を受ける。電源制御部５０の内部で、入力ノードＮ４，Ｎ５間の交流電圧は抵抗素子４２、４３によって分圧され、分圧された交流電圧がダイオード４４によって半波整流される。半波整流された電圧の上限値は、ツェナーダイオード５１によって所定電圧未満となるようにスライスされる。この結果、ツェナーダイオード５１によって商用交流電源３の周期に同期したデジタルパルス電圧Ｖ４が生成される。生成されたデジタルパルス電圧Ｖ４はマイクロコンピュータ５２に入力される。
【００７８】
マイクロコンピュータ５２は、入力されたパルス電圧Ｖ４がＨレベルからＬレベルに切替わってからの経過時間を計測する。そして、マイクロコンピュータ５２は、入力されたパルス電圧Ｖ４がＬレベル（基準値未満）である時間が基準時間を超えた場合に、図１の交流−直流変換器２０の入力ノードＮ４，Ｎ５間に商用交流電圧Ｖ３が入力されていないと判定する。この場合、マイクロコンピュータ５２は出力ノード５２Ｃ，５２Ｄ間に出力する電圧Ｖ５をＬレベルにする。逆に、入力されたパルス電圧Ｖ４がＬレベル（基準値未満）である時間が基準時間以下の場合には、マイクロコンピュータ５２は図１の交流−直流変換器２０の入力ノードＮ４，Ｎ５間に商用交流電圧Ｖ３が入力され続けていると判定し、出力ノード５２Ｃ，５２Ｄ間に出力する電圧Ｖ５をＨレベルに維持する。
【００７９】
マイクロコンピュータ５２が出力電圧Ｖ５をＨレベルにした場合には、発光ダイオード４７Ａに電流が供給されるので、フォトカプラ４７内部のフォトトランジスタ４７Ｂに発光ダイオード４７Ａの出力光が照射される。このとき、太陽電池２から電圧が出力されていれば、フォトトランジスタ４７Ｂに電流が流れ、抵抗素子４８に電圧が発生する。この結果、出力ノードＯＵＴの電圧Ｖ７がＨレベルになるので、直流−直流変換器３０は通常の変換動作を行なう。
【００８０】
一方、マイクロコンピュータ５２が出力電圧Ｖ５をＬレベルにした場合には、発光ダイオード４７Ａおよびフォトトランジスタ４７Ｂにはほとんど電流が流れないので、抵抗素子４８に発生する電圧Ｖ７はＬレベルになる。この結果、出力ノードＯＵＴの電圧がＬレベル（基準値未満）になり、このＬレベルの電圧を受けて、図２の制御回路ＩＣ１は、ＭＯＳトランジスタ３２をオフ状態にする。これにより、直流−直流変換器３０は変換動作を停止する。
【００８１】
上記で、入力パルス電圧Ｖ４の判定に用いる基準時間は商用交流電源３の周期の数サイクル分に設定されることが望ましい。商用交流用のコンセントが抜かれたことにより商用交流電圧Ｖ３が０となった場合には、デジタルパルス電圧Ｖ４がマイクロコンピュータ５２に入力されない時間は、基準時間である商用交流電源３の周期の数サイクル分をはるかに超える。この結果、マイクロコンピュータ５２は交流−直流変換器２０の入力ノードＮ４，Ｎ５間に商用交流電圧Ｖ３が入力されていないと判定し、直流−直流変換器３０の変換動作を停止する。これに対して、商用交流電源３の瞬時停電などで商用交流電圧Ｖ３の入力がわずかな時間だけ０になった場合には、デジタルパルス電圧Ｖ４もその時間だけ０になる。しかし、デジタルパルス電圧Ｖ４が０である時間が基準時間である数サイクル以内であれば、マイクロコンピュータ５２は、交流−直流変換器２０の入力ノードＮ４，Ｎ５間に商用交流電圧Ｖ３が入力され続けていると判定し、直流−直流変換器３０の変換動作を停止させない。以下、図１０〜図１３の波形図を参照して、電源制御部５０の動作をさらに具体的に説明する。
【００８２】
図１０〜図１３は、図９の各部の電圧波形図である。図１０〜図１３において、上から順に、コンセント４から出力される電圧Ｖ３、マイクロコンピュータ５２の入力電圧Ｖ４、マイクロコンピュータ５２の出力電圧Ｖ５、太陽電池２の出力電圧Ｖ６、および抵抗素子４８にかかる電圧Ｖ７の各波形図が示される。
【００８３】
まず、図１０は、家電機器１がコンセント４に接続され、商用交流電圧Ｖ３と太陽電池２の出力電圧Ｖ６（１５Ｖ）の両方を受けている場合の波形図を示す。この場合、マイクロコンピュータ５２は、商用交流電源３の周期に等しいパルス電圧Ｖ４を受けるので、図１の交流−直流変換器２０の入力ノードＮ４，Ｎ５間に商用交流電圧Ｖ３が入力されていると判定し、Ｈレベルの電圧Ｖ５を出力する。この結果、抵抗素子４８および出力ノードＯＵＴにもＨレベル（５Ｖ）の電圧Ｖ７が生じる。
【００８４】
次に、図１１は、図１０の状態で、瞬時停電などにより商用交流電圧Ｖ３が時刻ｔ２〜ｔ３で一時的に０Ｖになった場合を示す。この場合、マイクロコンピュータ５２に入力される電圧Ｖ４は、時刻ｔ１から時刻ｔ３までの間、０Ｖになる。しかしながら、この時間が所定の基準時間（たとえば、商用交流電源の数サイクル）以内であれば、マイクロコンピュータ５２から出力される電圧Ｖ５はＨレベル（５Ｖ）が維持される。この結果、抵抗素子４８に生じる電圧Ｖ７もＨレベル（５Ｖ）が維持される。
【００８５】
次に、図１２は、家電機器１が商用交流電力と太陽電池２の発電電力の両方を受けている状態から、時刻ｔ２に商用交流用のコンセント４から家電機器１が切り離された場合を示す。この場合、時刻ｔ１以降、マイクロコンピュータ５２に入力される電圧はＬレベル（０Ｖ）になり、時刻ｔ３に、Ｌレベルになった時刻ｔ１からの経過時間が基準時間Ｔｒｅｆに達する。この結果、マイクロコンピュータ５２は出力電圧Ｖ５をＨレベル（５Ｖ）からＬレベル（０Ｖ）に切替える。これにより、抵抗素子４８にかかる電圧Ｖ７もＨレベル（５Ｖ）からＬレベル（０Ｖ）に切替わる。この論理レベルの変化を受けて、直流−直流変換器３０は変換動作を停止する。
【００８６】
次に、図１３は、夜間に太陽電池２の出力電圧Ｖ６が０Ｖの状態で、家電機器１がコンセント４に接続され、実効値が１００Ｖの商用交流電圧Ｖ３を受けている場合を示す。この場合、マイクロコンピュータ５２には図１０の場合と同様のパルス電圧Ｖ４が入力されるので、マイクロコンピュータ５２の出力電圧Ｖ５はＨレベル（５Ｖ）である。しかしながら、太陽電池２の出力電圧Ｖ６が０Ｖであるので、抵抗素子４８にかかる電圧Ｖ７は０Ｖになる。
【００８７】
以上のとおり、実施の形態２による電源回路によれば、家電機器１に商用交流電圧が供給されているか否かに応じて、より具体的には、家電機器１が商用交流電源３のコンセント４に接続されているか否かに応じて、直流−直流変換器３０を動作状態または停止状態に切替えることできる。特に実施の形態２の電源制御部５０には、瞬時停電などで一時的に商用交流電圧が０になった場合には、直流−直流変換器３０の変換動作を停止させないという利点がある。
【００８８】
＜実施の形態３＞
図１４は、この発明の実施の形態３による電源回路に用いられる直流−直流変換器３０Ａの構成を示す回路図である。図１４において、高電圧側の入力ノードＮ２ｐを電源ノードＶＣＣ１とも記載し、低電圧側の入力ノードＮ２ｎを接地ノードＧＮＤ１とも記載する。
【００８９】
図１４の直流−直流変換器３０Ａは、変換回路２００が非絶縁型かつ極性反転型の昇降圧チョッパである点で、絶縁型のフライバックコンバータを変換回路３５として用いた図２の直流−直流変換器３０と異なる。さらに、図１４の直流−直流変換器３０Ａは、出力電圧をフィードバックするための回路構成が図２の直流−直流変換器３０と異なる。
【００９０】
図１４に示すように、変換回路２００は、リアクトル２０１と、ＰチャネルのＭＯＳトランジスタ（ＰＭＯＳトランジスタ）２０２（第１のスイッチ素子）と、インバータ２０５と、ダイオード２０３と、平滑コンデンサ２０４とを含む。
【００９１】
変換回路２００において、入力ノードＮ２ｐ，Ｎ２ｎ間にＭＯＳトランジスタ２０２およびリアクトル２０１がこの順で直列に接続される。ＭＯＳトランジスタ２０２のゲートは、インバータ２０５を介してコンパレータ７１の出力端子に接続される。ＭＯＳトランジスタ２０２とリアクトル２０１との接続ノードＮ１１にはダイオード２０３のカソードが接続される。ダイオード２０３のアノードは低電圧側の出力ノードＮ３ｎに接続される。平滑コンデンサ２０４は、出力ノードＮ３ｐ，Ｎ３ｎ間の電圧を平滑化する。直流−直流変換器３０Ａは極性反転型であるので、低電圧側の入力ノードＮ２ｎは高電圧側の出力ノードＮ３ｐに接続される。
【００９２】
次に、出力ノードＮ３ｐ，Ｎ３ｎ間の電圧が所定の設定値になるように制御するために、低電圧側の出力ノードＮ３ｎの電圧を制御回路ＩＣ１Ａにフィードバックするための構成について説明する。
【００９３】
まず、図１４の制御回路ＩＣ１Ａは、直流電源７５をさらに含む点で図２の制御回路ＩＣ１と異なる。直流電源７５の負極は接地ノードＧＮＤ１に接続され、直流電源７５の正極は直列接続された抵抗素子６３，６４を介して低電圧側の出力ノードＮ３ｎと接続される。
【００９４】
さらに、図１４の直流−直流変換器３０Ａは、制御回路ＩＣ３に代えて制御回路ＩＣ３Ａを含む点で図２の直流−直流変換器３０と異なる。制御回路ＩＣ３Ａは、直流−直流変換器２１０の出力電圧が一定になるように、出力ノードＮ３ｐ，Ｎ３ｎ間の電圧を制御回路ＩＣ１Ａにフィードバックするための集積回路である。制御回路ＩＣ３Ａは、差動増幅器８４Ａと、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタ８５と、直流電源８６とを含む。
【００９５】
差動増幅器８４Ａの反転（−）入力端子は、抵抗素子６３，６４の接続ノードＮ１０に接続される。差動増幅器８４Ａの非反転（＋）入力端子は、直流電源８６を介在して接地ノードＧＮＤ１と接続される。すなわち、差動増幅器８４Ａの入力端子の極性は、図２の差動増幅器８４と逆である。差動増幅器８４Ａの出力端子は、バイポーラトランジスタ８５のベースと接続される。バイポーラトランジスタ８５のエミッタは接地ノードＧＮＤ１に接続され、コレクタはノードＮ８に接続される。直流−直流変換器３０Ａは非絶縁型であるので、出力電圧をノードＮ８にフィードバックするためにフォトカプラ（図２の参照符号６６）を必要としない。
【００９６】
上記の構成によれば、出力ノードＮ３ｐ，Ｎ３ｎ間の電圧が増加するにつれて、すなわち、低電圧側の入力ノードＮ２ｎに対する低電圧側の出力ノードＮ３ｎの電圧が低下するにつれて、ノードＮ８の電圧が低下する。この結果、ＭＯＳトランジスタ２０２のデューティ比が減少するので、出力ノードＮ３ｐ，Ｎ３ｎ間の電圧の増加が抑制される。逆に、出力ノードＮ３ｐ，Ｎ３ｎ間の電圧が減少すると、ノードＮ８の電圧が上昇するので、出力ノードＮ３ｐ，Ｎ３ｎ間の電圧の減少が抑制される。直流電源７５の出力電圧および抵抗素子６３，６４の分圧比は、上記のフィードバック制御によって出力ノードＮ３ｐ，Ｎ３ｎ間の電圧が所定の設定電圧値になるように設定される。この場合、出力ノードＮ３ｐ，Ｎ３ｎ間の設定電圧値は、図１の整流回路２１から出力された電圧の最大値またはそれよりも若干高めの値である。
【００９７】
図１４においても、図２の実施の形態１の場合と同様に、制御ノードＣＴＬに入力された電圧がＬレベルになると、ＭＯＳトランジスタ８７がオン状態になるので、ノードＮ８の電圧が接地ノードＧＮＤ１の電圧（０）となる。この結果、コンパレータ７１の出力がＬレベルとなるので、ＭＯＳトランジスタ２０２がオフ状態となり、直流−直流変換器３０Ａは変換動作を停止する。すなわち、電源回路に商用交流電圧が供給されていない場合には、より具体的には、電源回路が商用交流電源用のコンセントに接続されていない場合には、直流−直流変換器３０Ａの変換動作を停止させることができる。
【００９８】
図１４のその他の点については、図２に示した実施の形態１の直流−直流変換器３０と同じであるので、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。直流−直流変換器３０Ａ以外の電源回路の構成も実施の形態１，２の場合と同じであるので説明を繰返さない。特に注意すべき点は、非絶縁型の直流−直流変換器３０Ａの場合であっても、図８、図９で説明した電源制御部４０，４０Ａには入出力を絶縁するためにフォトカプラ４７が必要になる点である。なぜなら、フォトカプラ４７を設けないと、電源制御部４０，４０Ａを介して商用交流電源３の入力ノードＮ４，Ｎ５間がショートする場合が生じるからである。
【００９９】
＜実施の形態３の変形例＞
図１５は、この発明の実施の形態３の変形例による電源回路に用いられる直流−直流変換器３０Ｂの構成を示す回路図である。図１５において、高電圧側の入力ノードＮ２ｐを電源ノードＶＣＣ１とも記載し、低電圧側の入力ノードＮ２ｎを接地ノードＧＮＤ１とも記載する。
【０１００】
図１５の直流−直流変換器３０Ｂは、変換回路２１０が降圧チョッパ２１１と昇圧チョッパ２１２とを組合わせた極性非反転型の昇降圧チョッパによって構成される点で、図１４の直流−直流変換器３０Ａと異なる。図１５において出力電圧をフィードバックするための構成は、図２に示した実施の形態１の直流−直流変換器３０とほぼ同じであるが、図１５の直流−直流変換器３０Ｂは非絶縁型であるので、フォトカプラ６６および抵抗素子６５を含まない。
【０１０１】
図１５に示すように、変換回路２１０は、リアクトル２１３と、ＰチャネルのＭＯＳトランジスタ２１４と、インバータ２１９と、ＮチャネルのＭＯＳトランジスタ２１５と、ダイオード２１６，２１７と、平滑コンデンサ２１８とを含む。ＭＯＳトランジスタ２１４およびダイオード２１６はこの順で入力ノードＮ２ｐ，Ｎ２ｎ間に、ダイオード２１６のアノードが入力ノードＮ２ｎ側となるように接続される。リアクトル２１３は、ＭＯＳトランジスタ２１４およびダイオード２１６の接続ノードＮ１２とノードＮ１３との間に接続される。ＭＯＳトランジスタ２１５はノードＮ１３と低電圧側の入力ノードＮ２ｎとの間に接続される。ＭＯＳトランジスタ２１４のゲートはインバータ２１４を介して制御回路ＩＣ１に含まれるコンパレータ７１の出力ノードと接続され、ＭＯＳトランジスタ２１５のゲートは直接、コンパレータ７１の出力ノードと接続される。ダイオード２１７のアノードはノードＮ１３に接続され、カソードは高電圧側の出力ノードＮ３ｐに接続される。平滑コンデンサ２１８は出力ノードＮ３ｐ，Ｎ３ｎ間に接続される。直流−直流変換器３０Ｂは極性非反転型であるので、低電圧側の入力ノードＮ２ｎと低電圧側の出力ノードＮ３ｎとが直結される。
【０１０２】
図１５の制御回路ＩＣ１，ＩＣ２の構成および動作は、図２で説明した実施の形態１の場合と同じであるので、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰返さない。
【０１０３】
図１５の制御回路ＩＣ３は、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタ８５のコレクタがノードＮ８に接続される点で図２の制御回路ＩＣ３と異なる。図１５において、出力ノードＮ３ｐ，Ｎ３ｎ間の電圧が低下すると、バイポーラトランジスタ８５のベース電圧が低下するのでノードＮ８の電圧が増加する。この結果、ＭＯＳトランジスタ２１４，２１５のデューティ比が増加するので、出力ノードＮ３ｐ，Ｎ３ｎ間の電圧低下が抑制される。
【０１０４】
図１５の直流−直流変換器３０Ｂにおいても、実施の形態１，３の場合と同様に、ＮチャネルのＭＯＳトランジスタ８７がノードＮ８と接地ノードＧＮＤ１との間に接続される。制御ノードＣＴＬは、インバータ８８を介してＭＯＳトランジスタ８７のゲートに接続される。したがって、制御ノードＣＴＬに入力された電圧がＬレベルになると、ＭＯＳトランジスタ８７がオン状態になるので、ノードＮ８の電圧が接地ノードＧＮＤ１の電圧（０）に等しくなる。この結果、コンパレータ７１の出力がＬレベルとなるので、ＭＯＳトランジスタ２１４，２１５がオフ状態となり、直流−直流変換器３０Ｂは変換動作を停止する。すなわち、電源回路に商用交流電圧が供給されていない場合に、より具体的には、電源回路が商用交流電源用のコンセントに接続されていない場合に、直流−直流変換器３０Ｂの変換動作を停止させることができる。
【０１０５】
＜実施の形態４＞
図１６は、この発明の実施の形態４による電源回路に用いられる直流−直流変換器３０Ｃの構成を示す回路図である。図１６の直流−直流変換器３０Ｃは、ＭＯＳトランジスタ８７およびインバータ８８に代えて、制御回路ＩＣ１の駆動電圧の供給経路に設けられたＰチャネルのＭＯＳトランジスタ８９（第２のスイッチ素子）およびインバータ９０を含む点で、図２の直流−直流変換器３０と異なる。たとえば、図１６では、コンパレータ７１の電源端子と高電圧側の入力ノードＮ２ｐとの間にＭＯＳトランジスタ８９が設けられる。ＭＯＳトランジスタ８９のゲート電極はインバータ９０を介して制御ノードＣＴＬと接続される。
【０１０６】
上記の構成の場合、制御ノードＣＴＬに入力された電圧がＬレベルになると、ＭＯＳトランジスタ８９がオフ状態になるので、コンパレータ７１に駆動電圧が供給されなくなる。この結果、変換回路３５のＭＯＳトランジスタ３２がオフ状態になるので、直流−直流変換器３０の変換動作が停止する。
【０１０７】
図１６のその他の点については、図２に示した実施の形態１の直流−直流変換器３０と同じであるので、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。さらに、直流−直流変換器３０Ｃ以外の電源回路の構成も実施の形態１，２の場合と同じであるので説明を繰返さない。
【０１０８】
このように、図１６の直流−直流変換器３０Ｃによっても、電源回路に商用交流電圧が供給されているか否かに応じて、より具体的には、電源回路が商用交流電源用のコンセントに接続されているか否に応じて、直流−直流変換器３０Ｃを動作状態または停止状態に切替えることできる。
【０１０９】
＜実施の形態５＞
図１７は、この発明の実施の形態５による電源回路１０Ｄを備えた家電機器１Ｄの構成を示すブロック図である。
図１７の電源回路１０Ｄは、太陽電池２の高電圧側の出力ノードＮ１ｐと直流−直流変換器３０の高電圧側の入力ノードＮ２ｐとの間に接続されたＰチャネルのＭＯＳトランジスタ９１（第３のスイッチ素子）およびインバータ９３をさらに含む点で、図１の電源回路１０と異なる。ＭＯＳトランジスタ９１のゲート電極はインバータ９３を介して電源制御部４０の出力ノードＯＵＴと接続される。さらに、図１７の直流−直流変換器３０Ｄは、外部から変換動作を停止するための制御ノードＣＴＬを含まない点で図１の直流−直流変換器３０と異なる。
【０１１０】
上記の構成において、電源制御部４０は、交流−直流変換器２０の入力ノードＮ４，Ｎ５間の電圧を入力ノードＡＣ１，ＡＣ２を介して受け、この入力ノードＮ４，Ｎ５間の交流電圧を直流電圧に変換する。電源制御部４０は、変換によって得られた直流電圧が所定の基準値未満になったとき出力ノードＯＵＴから出力する信号をＨレベルからＬレベルに切替える。これにより、ＭＯＳトランジスタ９１がオフ状態になるので、直流−直流変換器３０Ｄに太陽電池２の出力電圧が供給されなくなる。この結果、直流−直流変換器３０Ｄの変換動作が停止する。
【０１１１】
このように、実施の形態５の電源回路１０Ｄによっても、家電機器１Ｄに商用交流電圧が供給されているか否かに応じて、より具体的には、家電機器１Ｄが商用交流電源３用のコンセント４に接続されているか否に応じて、直流−直流変換器３０Ｄを動作状態または停止状態に切替えることできる。図１７の電源制御部４０に代えて、図９に示した実施の形態２の電源制御部５０を用いてもよい。
【０１１２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１１３】
１，１Ｄ  家電機器、２  太陽電池、３  商用交流電源、４  コンセント、５  インバータ（負荷）、６  モータ（負荷）、１０，１０Ｄ  電源回路、１１  ダイオード、２０  交流−直流変換器、２１  整流回路、２６  平滑コンデンサ、３０，３０Ａ〜３０Ｄ  直流−直流変換器、３２  ＭＯＳトランジスタ、３３  ダイオード、３５，２００，２１０  変換回路、４０，５０  電源制御部、４１  半波整流回路、４４  ダイオード、４５  平滑コンデンサ、４７  フォトカプラ、５１  ツェナーダイオード、５２  マイクロコンピュータ、６６  フォトカプラ、８７  ＮＭＯＳトランジスタ、８９，９１  ＰＭＯＳトランジスタ、ＩＣ１，ＩＣ１Ａ，ＩＣ２，ＩＣ３，ＩＣ３Ａ  制御回路。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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