(57)【要約】【課題】高耐圧の素子などを必要とせずに、また、検出電圧を減衰させることなく、高効率に同期整流することができる電力供給装置およびそれを搭載した電子機器を提供する。【解決手段】電力供給装置１は、入力・出力間に配置されたトランス１５と、トランス１５の１次側インダクタンスＬ１と接地電位との間に直列接続された第１のスイッチング素子Ｑ１と、第１のスイッチング素子Ｑ１を制御するＤＣ／ＤＣコントローラ３０と、トランス１５の２次側インダクタンスＬ２と接地電位との間に配置された第２のスイッチング素子Ｑ２および電流検出抵抗Ｒｓと、電流検出抵抗Ｒｓの両端の電圧を検出することで同期整流タイミングを検出して第２のスイッチング素子Ｑ２を制御する同期整流制御回路１６とを備える。【選択図】図５
2015015859.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力・出力間に配置されたトランスと、
前記トランスの１次側インダクタンスと接地電位との間に直列接続された第１のスイッチング素子と、
前記第１のスイッチング素子を制御するＤＣ／ＤＣコントローラと、
前記トランスの２次側インダクタンスと接地電位との間に配置された第２のスイッチング素子および電流検出抵抗と、
前記電流検出抵抗の両端の電圧を検出することで同期整流タイミングを検出して前記第２のスイッチング素子を制御する同期整流制御回路と
を備えることを特徴とする電力供給装置。
【請求項２】
前記電流検出抵抗の前記両端の電圧を検出することで過電流を検出する過電流検出回路をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電力供給装置。
【請求項３】
前記過電流検出回路と前記電流検出抵抗の片側の端子との間に配置され、前記片側の端子の電圧を平均化して前記過電流検出回路に出力するローパスフィルタをさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の電力供給装置。
【請求項４】
前記同期整流制御回路および前記過電流検出回路のそれぞれの出力側に接続されるＵＳＢ−ＰＤコントローラをさらに備えることを特徴とする請求項２又は３に記載の電力供給装置。
【請求項５】
前記同期整流制御回路は、
前記電流検出抵抗の前記両端の電圧と第１の閾値電圧とを比較して、比較結果を前記ＵＳＢ−ＰＤコントローラに出力する第１の検出コンパレータと、
前記電流検出抵抗の前記両端の電圧と第２の閾値電圧とを比較して、比較結果を前記ＵＳＢ−ＰＤコントローラに出力する第２の検出コンパレータと、
前記第２のスイッチング素子を駆動するための駆動用ドライバと
を備え、
前記ＵＳＢ−ＰＤコントローラは、前記同期整流制御回路から入力した比較結果に基づいて、前記第２のスイッチング素子の駆動制御を行うための同期制御信号を前記駆動用ドライバに出力することを特徴とする請求項４に記載の電力供給装置。
【請求項６】
前記ＵＳＢ−ＰＤコントローラは、前記電流検出抵抗の前記両端の電圧が前記第１の閾値電圧を上回った場合、前記第２のスイッチング素子をオフにするための同期制御信号を前記駆動用ドライバに出力し、前記電流検出抵抗の前記両端の電圧が前記第２の閾値電圧を下回った場合、前記第２のスイッチング素子をオンにするための同期制御信号を前記駆動用ドライバに出力することを特徴とする請求項５に記載の電力供給装置。
【請求項７】
前記過電流検出回路は、前記電流検出抵抗の前記両端の電圧が過電流検出設定値を超過した場合に、過電流を検出した旨の検出信号を前記ＵＳＢ−ＰＤコントローラに出力し、
前記ＵＳＢ−ＰＤコントローラは、前記過電流を検出した旨の前記検出信号を前記過電流検出回路から入力すると、前記第２のスイッチング素子を停止する旨の同期制御信号を前記駆動用ドライバに出力することを特徴とする請求項５又は６に記載の電力供給装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の電力供給装置を搭載したことを特徴とする電子機器。
【請求項９】
前記電子機器は、モニタ、外部ハードディスクドライブ、セットトップボックス、ラップトップＰＣ、タブレットＰＣ、スマートホン、バッテリーチャージャーシステム、パーソナルコンピュータ、ディスプレイ、プリンタ、掃除機、冷蔵庫、ファクシミリ、電話機のいずれかであることを特徴とする請求項８に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力供給装置および電子機器に関し、特に、電力線を通信伝送線として用いて周辺機器に応じた電力を供給する技術に好適な電力供給装置および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電力供給を伴う通信規格に対応した端末装置と電力線搬送通信ネットワークとの間で相互通信可能な直流コンセントが提供されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
データ線を用いた電力供給技術には、パワーオーバーイーサネット（ＰｏＥ：Power Over Ethernet）技術やユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ：Universal Serial Bus）技術がある（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００４】
ＵＳＢ技術には、供給電力レベルに応じて、最大２．５ＷのＵＳＢ２．０、最大４．５ＷのＵＳＢ３．０、最大７．５Ｗのバッテリー充電規格ＢＣＳ１．２がある。
【０００５】
また、ＵＳＢパワーデリバリー仕様１．０は、従来のケーブルやコネクタとも互換性を備え、ＵＳＢ２．０やＵＳＢ３．０、ＵＳＢバッテリー充電規格ＢＣＳ１．２とも共存する独立した規格である。この規格では、電圧５Ｖ〜１２Ｖ〜２０Ｖ、電流１．５Ａ〜２Ａ〜３Ａ〜５Ａの範囲内で、充電電流・電圧を選択可能であり、１０Ｗ・１８Ｗ・３６Ｗ・６５Ｗ・最大１００ＷまでＵＳＢ充電・給電可能である。
【０００６】
このような電力供給を実施する電源として、ＤＣ／ＤＣコンバータがあり、ＤＣ／ＤＣコンバータには、例えばダイオード整流型と同期整流型がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−８２８０２号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】“特集  データ線で電力供給”、日経エレクトロニクス、２０１２年１０月９日、ｐｐ．２３−４０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、高耐圧の素子などを必要とせずに、また、検出電圧を減衰させることなく、高効率に同期整流することができる電力供給装置およびそれを搭載した電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様によれば、入力・出力間に配置されたトランスと、前記トランスの１次側インダクタンスと接地電位との間に直列接続された第１のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子を制御するＤＣ／ＤＣコントローラと、前記トランスの２次側インダクタンスと接地電位との間に配置された第２のスイッチング素子および電流検出抵抗と、前記電流検出抵抗の両端の電圧を検出することで同期整流タイミングを検出して前記第２のスイッチング素子を制御する同期整流制御回路とを備える電力供給装置が提供される。
【００１１】
本発明の他の態様によれば、上記の電力供給装置を搭載した電子機器が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高耐圧の素子などを必要とせずに、また、検出電圧を減衰させることなく、高効率に同期整流することができる電力供給装置およびそれを搭載した電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】比較例１に係る電力供給装置の模式的回路構成図。
【図２】比較例１に係る電力供給装置の動作波形例の模式図であって、（ａ）電流Ｉｐの波形、（ｂ）電流Ｉｓの波形、（ｃ）電圧Ｖｓの波形、（ｄ）出力電圧ＶOの波形。
【図３】比較例２に係る電力供給装置の模式的回路構成図。
【図４】比較例２に係る電力供給装置の動作波形例の模式図であって、（ａ）電流Ｉｐの波形、（ｂ）電流Ｉｓの波形、（ｃ）電圧Ｖｄの波形、（ｄ）出力電圧ＶOの波形。
【図５】第１の実施の形態に係る電力供給装置の模式的回路構成図。
【図６】第１の実施の形態に係る可変電源装置の動作波形例の模式図であって、（ａ）電流Ｉｐの波形、（ｂ）電流Ｉｓの波形、（ｃ）電圧Ｖｃの波形、（ｄ）出力電圧ＶOの波形。
【図７】第２の実施の形態に係る電力供給装置の模式的回路構成図。
【図８】第２の実施の形態に係る電力供給装置の過電流検出回路およびＬＰＦの模式的回路構成図。
【図９】第２の実施の形態に係る電力供給装置の同期整流制御回路の模式的回路構成図。
【図１０】第２の実施の形態に係る電力供給装置の動作波形例の模式図であって、（ａ）電流Ｉｃおよび電圧Ｖｃの波形、（ｂ）同期制御信号Ｖｓｗの波形、（ｃ）、検出信号ＶC1の波形、（ｄ）、検出信号ＶC2の波形。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００１５】
又、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施の形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１６】
（比較例１）
比較例１に係る電力供給装置１Ａは、図１に例示するように、入力・出力間に配置されたフライバック型のトランス１５およびキャパシタＣと、トランス１５の１次側インダクタンスＬ１と接地電位との間に直列接続されるＭＯＳトランジスタＱ１（第１のスイッチング素子）と、ＭＯＳトランジスタＱ１を制御するＤＣ／ＤＣコントローラ３０と、トランス１５とキャパシタＣとの間に配置されたＭＯＳトランジスタＱ２（第２のスイッチング素子）およびＭＯＳトランジスタＱ２を制御する同期整流制御回路１６とを備える。
【００１７】
比較例１に係る電力供給装置１Ａにおいては、トランス１５・ＭＯＳトランジスタＱ１・ＭＯＳトランジスタＱ２・キャパシタＣによって、同期整流型ＤＣ／ＤＣコンバータが構成されている。ＭＯＳトランジスタＱ２は、同期整流用スイッチとして機能する。キャパシタＣは出力と接地間の容量を示す。
【００１８】
ＤＣ／ＤＣコントローラ３０は、ＭＯＳトランジスタＱ１のオン／オフを制御し、ＤＣ入力電圧をＤＣ出力電圧ＶOにＤＣ／ＤＣ変換させるとともに、ＤＣ出力電圧ＶOを安定化させる。電力供給装置１Ａは、例えば、ＵＳＢ対応の通信機能を備えた可変電源装置である。
【００１９】
比較例１に係る電力供給装置１Ａの動作波形例を図２に示す。時刻ｔ１において、ＭＯＳトランジスタＱ１をオンに転じると、１次側インダクタンスＬ１に電流量Ｉｐ１の電流Ｉｐが流れ、電力が蓄積される（図２（ａ））。時刻ｔ２において、ＭＯＳトランジスタＱ１をオフに転じること、蓄積された電力が放出されて電流量Ｉｓ１の電流Ｉｓが流れ（図２（ｂ））、ＭＯＳトランジスタＱ２のドレイン端子Ｄにはトランス１５によって発生する高電圧Ｖｓ１が加わる（図２（ｃ））。ＭＯＳトランジスタＱ１のオン／オフ制御に同期してＭＯＳトランジスタＱ２のオン／オフを制御することにより、電力損失が低減されて、所望の電圧範囲ＶO１〜ＶO２の出力電力が供給される（図２（ｄ））。時刻ｔ３以降も同様である。
【００２０】
同期整流制御回路１６は、ＭＯＳトランジスタＱ２のソース端子Ｓとドレイン端子Ｄとの電位差を観測して、電流方向（同期整流タイミング）を検出する。この場合、ＭＯＳトランジスタＱ２のドレイン端子（モニタ端子）Ｄにはトランス１５によって発生する高電圧Ｖｓが加わることになる。したがって、同期整流制御回路１６には高耐圧の素子を用いる必要があり、そのために回路規模や製造コストが増大するという問題がある。
【００２１】
また、高電圧Ｖｓを検出するためには、例えば同期整流制御回路１６あるいは別の回路（図示せず）などにより検出電圧を減衰させる必要があるが、検出電圧を減衰させると、微小な電流がさらに減衰されるため、電流検出が困難になるという問題もある。
【００２２】
また、ＭＯＳトランジスタＱ２のドレイン端子Ｄ・ソース端子Ｓ間の電圧が、電流とは関係なく振れるため、電流量を検出することが困難になるという問題もある。
【００２３】
（比較例２）
比較例２に係る電力供給装置１Ａは、図３に例示するように、入力・出力間に配置されたフライバック型のトランス１５およびキャパシタＣと、トランス１５の１次側インダクタンスＬ１と接地電位との間に直列接続されるＭＯＳトランジスタＱ１（第１のスイッチング素子）と、ＭＯＳトランジスタＱ１を制御するＤＣ／ＤＣコントローラ３０と、２次側インダクタンスＬ２と接地電位との間に配置されたＭＯＳトランジスタＱ２（第２のスイッチング素子）およびＭＯＳトランジスタＱ２を制御する同期整流制御回路１６とを備える。
【００２４】
比較例２に係る電力供給装置１Ａにおいても、トランス１５・ＭＯＳトランジスタＱ１・ＭＯＳトランジスタＱ２・キャパシタＣによって、同期整流型ＤＣ／ＤＣコンバータが構成されている。ＭＯＳトランジスタＱ２は、同期整流用スイッチとして機能する。キャパシタＣは出力と接地間の容量を示す。
【００２５】
ＤＣ／ＤＣコントローラ３０は、ＭＯＳトランジスタＱ１のオン／オフを制御し、ＤＣ入力電圧をＤＣ出力電圧ＶOにＤＣ／ＤＣ変換させるとともに、ＤＣ出力電圧ＶOを安定化させる。電力供給装置１Ａは、例えば、ＵＳＢ対応の通信機能を備えた可変電源装置である。
【００２６】
比較例２に係る電力供給装置１Ａの動作波形例を図４に示す。時刻ｔ１において、ＭＯＳトランジスタＱ１をオンに転じると、１次側インダクタンスＬ１に電流量Ｉｐ１の電流Ｉｐが流れ、電力が蓄積される（図４（ａ））。時刻ｔ２において、ＭＯＳトランジスタＱ１をオフに転じること、蓄積された電力が放出されて電流量Ｉｓ１の電流Ｉｓが流れる（図４（ｂ））。そして、時刻ｔ３において、ＭＯＳトランジスタＱ２のドレイン端子Ｄにはトランス１５によって発生する高電圧Ｖｄ１が加わる（図４（ｃ））。ＭＯＳトランジスタＱ１のオン／オフ制御に同期してＭＯＳトランジスタＱ２のオン／オフを制御することにより、電力損失が低減されて、所望の電圧範囲ＶO１〜ＶO２の出力電力が供給される（図４（ｄ））。時刻ｔ３以降も同様である。
【００２７】
比較例２に係る電力供給装置においても、同期整流制御回路１６は、ＭＯＳトランジスタＱ２のドレイン端子Ｄ・ソース端子Ｓ間の電位差を観測して、電流方向（同整流期タイミング）を検出するので、ＭＯＳトランジスタＱ２のドレイン端子（モニタ端子）Ｄにはトランス１５によって発生する高電圧Ｖｄが加わることになる。したがって、同期整流制御回路１６には高耐圧の素子を用いる必要があり、そのために回路規模や製造コストが増大するという問題がある。
【００２８】
また、高電圧を検出するためには、同期整流制御回路１６あるいは別の回路（図示せず）などにより検出電圧を減衰させる必要があるが、検出電圧を減衰させると、微小な電流がさらに減衰されるため、電流検出が困難になるという問題もある。
【００２９】
また、ＭＯＳトランジスタＱ２のドレイン端子Ｄ・ソース端子Ｓ間の電圧が、電流とは関係なく振れるため、電流量を検出することが困難になるという問題もある。
【００３０】
[第１の実施の形態]
第１の実施の形態に係る電力供給装置１の模式的回路構成図は、図５に示すように、入力・出力間に配置されたフライバック型のトランス１５およびキャパシタＣと、トランス１５の１次側インダクタンスＬ１と接地電位との間に直列接続されるＭＯＳトランジスタＱ１（第１のスイッチング素子）と、ＭＯＳトランジスタＱ１を制御するＤＣ／ＤＣコントローラ３０と、トランス１５の２次側インダクタンスＬ２と接地電位との間に配置されたＭＯＳトランジスタＱ２（第２のスイッチング素子）および電流検出抵抗Ｒｓと、電流検出抵抗Ｒｓの両端の電圧を検出することで同期整流タイミングを検出してＭＯＳトランジスタＱ２を制御する同期整流制御回路１６と、電流検出抵抗Ｒｓの両端の電圧を検出することで過電流を検出する過電流検出回路１８とを備える。
【００３１】
第１の実施の形態に係る電力供給装置１においては、トランス１５・ＭＯＳトランジスタＱ１・ＭＯＳトランジスタＱ２・キャパシタＣによって、同期整流型ＤＣ／ＤＣコンバータが構成されている。
【００３２】
ＭＯＳトランジスタＱ２は、同期整流用スイッチとして機能する。キャパシタＣは出力と接地間の容量を示す。
【００３３】
ＤＣ／ＤＣコントローラ３０は、ＭＯＳトランジスタＱ１のオン／オフを制御し、ＤＣ入力電圧をＤＣ出力電圧ＶOにＤＣ／ＤＣ変換させるとともに、ＤＣ出力電圧ＶOを安定化させる。電力供給装置１Ａは、例えば、ＵＳＢ対応の通信機能を備えた可変電源装置である。
【００３４】
ＵＳＢ−ＰＤ（USB Power Delivery）などにおいては、ＵＳＢ端子に接続される対象機器に応じた任意のレベルのＤＣ出力電圧ＶOを出力することが要求されるので、周辺機器への過電流を検出することが必要になる。過電流検出回路１８は、電流検出抵抗Ｒｓの両端の電位差（電圧）を検出し、検出値が所定の閾値（過電流検出設定値）を超過した場合に、過電流を検出したものとみなして、異常状態における対象機器の破壊を防止する。
【００３５】
同期整流制御回路１６は、過電流検出回路１８が過電流の検出のために用いる電流検出抵抗Ｒｓを利用して、同期整流タイミングを検出して同期整流制御を行う。
【００３６】
第１の実施の形態に係る電力供給装置１の動作波形例を図６に示す。
【００３７】
時刻ｔ１において、ＭＯＳトランジスタＱ１をオンに転じると、１次側インダクタンスＬ１に電流量Ｉｐ１の電流Ｉｐが流れ、電力が蓄積される（図６（ａ））。時刻ｔ２において、ＭＯＳトランジスタＱ１をオフに転じること、蓄積された電力が放出されて電流量Ｉｓ１の電流Ｉｓが流れる（図６（ｂ））。ＭＯＳトランジスタＱ１のオン／オフ制御に同期して、ＭＯＳトランジスタＱ２のオン／オフを制御する。ＭＯＳトランジスタＱ２をオンに転じると、電流Ｉｓが流れることにより、電流検出抵抗Ｒｓの両端の電圧Ｖｃは０Ｖ付近で変動し、負の電圧−Ｖｃ１が発生する（図６（ｃ））。この負の電圧−Ｖｃ１の発生を検出することで、過電流検出回路１８は過電流を検出することができ、それとともに、同期整流制御回路１６は同期整流タイミングを検出することとができる。同期整流制御回路１６による同期整流制御によって、電力損失が低減されて、所望の電圧範囲ＶO１〜ＶO２の出力電力が供給される（図６（ｄ））。時刻ｔ３以降も同様である。
【００３８】
以上説明したように、第１の実施の形態に係る電力供給装置１によれば、２次側インダクタンスＬ２と接地電位との間に電流検出抵抗Ｒｓを挿入することで、トランス１５に起因する電圧変化のない、電流による信号のみを監視することで、過電流の検出だけでなく、同期整流タイミングを検出することができる。これにより、電流検出抵抗Ｒｓの両端の電圧Ｖｃが大きく振れることがなくなる。したがって、同期整流制御回路１６に高耐圧の素子を用いる必要がなくなり、回路規模や製造コストを低減化することができる。
【００３９】
また、高電圧を検出する必要がなくなるので、検出電圧を減衰させる必要もなくなり、検出電圧をそのまま検出することができる。
【００４０】
[第２の実施の形態]
第２の実施の形態に係る電力供給装置１は、図７に示すように、第１の実施の形態に係る電力供給装置１の構成に加えて、過電流検出回路１８と電流検出抵抗Ｒｓの片側のモニタ端子（ＭＯＳトランジスタＱ２のソース端子）との間にローパスフィルタ（ＬＰＦ）２０を挿入している。また、同期整流制御回路１６および過電流検出回路１８のそれぞれの出力側に接続されるＵＳＢ−ＰＤコントローラ１０を備える。ここで、電流検出抵抗Ｒｓの片側のモニタ端子（ＭＯＳトランジスタＱ２のソース端子）では電流検出抵抗Ｒｓの両端の電圧Ｖｃが検出される。
【００４１】
図８に示すように、第２の実施の形態に係る電力供給装置１に用いられる過電流検出回路１８は、検出コンパレータにより構成され、過電流検出回路１８と電流検出抵抗Ｒｓの片側のモニタ端子（ＭＯＳトランジスタＱ２のソース端子）との間にはローパスフィルタ２０が挿入される。過電流検出回路１８が過電流を検出する際、図６（ｃ）に示したピーク電圧−Ｖｃ１の検出では検出精度が低いため、ローパスフィルタ２０によって平均化した電圧を過電流検出回路１８に供給して、検出精度を向上させることができる。
【００４２】
図１０（ａ）は、図６（ｃ）に対応した波形を例示しており、ローパスフィルタ２０によって平均化された電流Ｉｃ（図１０（ａ）において一点破線で表示された電流検出抵抗Ｒｓを導通する過電流検出波形）を例示している。
【００４３】
一方で、同期整流制御回路１６側には、ローパスフィルタ２０を挿入せずに、フィルタリングされていない電圧Ｖｃ（図１０（ａ）において太い実線で表示された電流検出抵抗Ｒｓの両端の電圧検出波形）を供給する。
【００４４】
第２の実施の形態に係る電力供給装置１に用いられる過電流検出回路１８は、電流検出抵抗Ｒｓの両端の電圧を検出する。より具体的には、過電流検出回路１８は、電流検出抵抗Ｒｓの両端の電圧Ｖｃが過電流検出設定値を超過した場合に、過電流検出回路１８は、過電流を検出した旨の検出信号をＵＳＢ−ＰＤコントローラ１０に出力する。
【００４５】
第２の実施の形態に係る電力供給装置１に用いられる同期整流制御回路１６は、図９に示すように、第１の検出コンパレータ２４と第２の検出コンパレータ２６とを備える。第１の検出コンパレータ２４は、電流検出抵抗Ｒｓの両端の電圧Ｖｃと第１の閾値電圧（リリース電圧）ＶT1とを比較し、第２の検出コンパレータ２６は、電流検出抵抗Ｒｓの両端の電圧Ｖｃと第２の閾値電圧（トリガ電圧）ＶT2とを比較する。それぞれの比較結果は、ＵＳＢ−ＰＤコントローラ１０に出力される。
【００４６】
また、第２の実施の形態に係る電力供給装置１に用いられる同期整流制御回路１６は、ＭＯＳトランジスタＱ２を駆動するための駆動用ドライバ（ＤＲ）２２をさらに備える。ＵＳＢ−ＰＤコントローラ１０は、同期整流制御回路１６から入力した比較結果に基づいて、ＭＯＳトランジスタＱ２のオン／オフ制御を行うための同期制御信号を駆動用ドライバ２２に出力する。駆動用ドライバ２２は、ＵＳＢ−ＰＤコントローラ１０から入力した同期制御信号にしたがって、ＭＯＳトランジスタＱ２のオン／オフ制御を行う。
【００４７】
一方で、ＵＳＢ−ＰＤコントローラ１０は、上述した過電流を検出した旨の検出信号を過電流検出回路１８から入力すると、同期整流制御を停止する（ＭＯＳトランジスタＱ２を停止する）旨の同期制御信号を駆動用ドライバ２２に出力する。駆動用ドライバ２２は、ＵＳＢ−ＰＤコントローラ１０から入力した同期整流制御を停止する旨の同期制御信号にしたがって、ＭＯＳトランジスタＱ２を停止する（オフに転じる）。
【００４８】
第２の実施の形態に係る電力供給装置１の動作波形例を図１０に示す。同期整流制御回路１６は、２つの電圧閾値、すなわち、リリース電圧ＶT1とトリガ電圧ＶT2とを用いる。より具体的には、第１の検出コンパレータ２４がリリース電圧ＶT1を第１の閾値電圧ＶT1として用い、第２の検出コンパレータ２６がトリガ電圧ＶT2を第２の閾値電圧ＶT2として用いる。
【００４９】
同期整流制御回路１６は、電流検出抵抗Ｒｓの両端の電圧Ｖｃがトリガ電圧ＶT2を下回ると（例えば、時刻０・時刻Ｔ２）、電流検出抵抗Ｒｓの両端の電圧Ｖｃがトリガ電圧ＶT2を下回った旨の検出信号（図１０（ｄ）のＶC2）をＵＳＢ−ＰＤコントローラ１０に出力し、ＵＳＢ−ＰＤコントローラ１０は、ＭＯＳトランジスタＱ２をオンにする旨の同期制御信号を駆動用ドライバ２２に出力する。
【００５０】
また、同期整流制御回路１６は、電流検出抵抗Ｒｓの両端の電圧Ｖｃがリリース電圧ＶT1を上回ると（例えば、時刻Ｔ１・時刻Ｔ３）、電流検出抵抗Ｒｓの両端の電圧Ｖｃがリリース電圧ＶT1を上回った旨の検出信号（図１０（ｃ）のＶC1）をＵＳＢ−ＰＤコントローラ１０に出力し、ＵＳＢ−ＰＤコントローラ１０は、ＭＯＳトランジスタＱ２をオフにする旨の同期制御信号（図１０（ｄ）のＶｓｗ）を駆動用ドライバ２２に出力する。駆動用ドライバ２２は、ＵＳＢ−ＰＤコントローラ１０から受信した同期制御信号にしたがって、ＭＯＳトランジスタＱ２のオン／オフ制御を行う。
【００５１】
なお、検出信号ＶC1のパルス高さは、図１０（ｃ）に示すように、ＶC11で表され、検出信号ＶC2のパルス高さは、図１０（ｄ）に示すように、ＶC21で表される。
【００５２】
なお、図示は省略するが、同期制御信号Ｖｓｗ、検出信号ＶC1・ＶC2の立上り／立下り部分に発生するチャタリングをマスクするためのマスク信号をＵＳＢ−ＰＤコントローラ１０の内部において発生し、同期制御信号Ｖｓｗ、検出信号ＶC1・ＶC2の立上り／立下り部分に発生するチャタリングをマスクするようにしても良い。
【００５３】
以上説明したように、第２の実施の形態に係る電力供給装置１によれば、２次側インダクタンスＬ２と接地電位との間に電流検出抵抗Ｒｓを挿入することで、トランス１５に起因する電圧変化のない、電流による信号のみを監視することで、過電流の検出だけでなく、同期整流タイミングを検出することができる。これにより、同期整流タイミングを検出するための電流検出抵抗Ｒｓのモニタ端子の電圧値が大きく振れることがなくなる。したがって、同期整流制御回路１６に高耐圧の素子を用いる必要がなくなり、回路規模や製造コストが低減化することができる。
【００５４】
また、高電圧を検出する必要がなくなるので、検出電圧を減衰させる必要もなくなり、検出電圧をそのまま検出することができる。
【００５５】
さらにまた、ローパスフィルタ２０によって平均化した電圧を過電流検出回路１８に供給して、過電流検出回路１８による過電流の検出精度を向上させることができる。
【００５６】
第１〜第２の実施の形態に係る電力供給装置１を搭載可能な電子機器としては、例えば、モニタ、外部ハードディスクドライブ、セットトップボックス、ラップトップＰＣ、タブレットＰＣ、スマートホン、バッテリーチャージャーシステム、パーソナルコンピュータ、ディスプレイ、プリンタ、掃除機、冷蔵庫、ファクシミリ、電話機のいずれかである。
【００５７】
また、第１〜第２の実施の形態に係る電力供給装置は、フライバックＤＣ／ＤＣコンバータに限定されず、フィードフォワードＤＣ／ＤＣコンバータにおいても適用可能である。
【００５８】
第１〜第２の実施の形態によれば、高耐圧の素子などを必要とせずに、また、検出電圧を減衰させることなく、高効率に同期整流することができる電力供給装置およびそれを搭載した電子機器を提供することができる。
【００５９】
[その他の実施の形態]
上記のように、実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【００６０】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明の電力供給装置は、ＰｏＥ、ＵＳＢ、およびその他同種のものなどの電力線を用いて電力供給を行う電力供給装置として用いることができ、家電機器、モバイル機器などに幅広く適用可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１、１Ａ…電力供給装置
１０…ＵＳＢ−ＰＤコントローラ
１５…トランス
１６…同期整流制御回路
１８…過電流検出回路
２０…ローパスフィルタ
２２…駆動用ドライバ
２４…第１のコンパレータ
２６…第２のコンパレータ
３０…ＤＣ／ＤＣコントローラ
【図１】
2015015859.tif 000003
【図２】
2015015859.tif 000004
【図３】
2015015859.tif 000005
【図４】
2015015859.tif 000006
【図５】
2015015859.tif 000007
【図６】
2015015859.tif 000008
【図７】
2015015859.tif 000009
【図８】
2015015859.tif 000010
【図９】
2015015859.tif 000011
【図１０】
2015015859.tif 000012