(57)【要約】【課題】効率の低下を抑制しつつ異常状態に対する信頼性を高める。【解決手段】第１整流回路１０６は、ＡＣ入力電圧ＶＡＣを整流し、平滑キャパシタ１０８は第１整流回路１０６の出力電圧を平滑化する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０は、平滑キャパシタ１０８の電圧ＶＤＣを受け、ＤＣ出力電圧ＶＯＵＴを生成する。機械式リレー２０１は、第１グランドプレーン１２０と第２グランドプレーン１２２の間を接続する。第１整流回路１０６、機械式リレー２０１および駆動回路２０４の基準電圧ＶＧＮＤ１は、第１グランドプレーン１２０からとられ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０の基準電圧ＶＧＮＤ２は、第２グランドプレーン１２２からとられる。【選択図】図２
2015096009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＣ入力電圧をＤＣ出力電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータとともに使用される保護回路であって、
前記ＡＣ／ＤＣコンバータは、
前記ＡＣ入力電圧を整流する第１整流回路と、
前記第１整流回路の出力端子対の間に接続された平滑キャパシタと、
前記平滑キャパシタに生ずるＤＣ中間電圧を昇圧もしくは降圧し、前記ＤＣ出力電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータと、
第１グランドプレーンと、
第２グランドプレーンと、
を備え、
前記保護回路は、
前記第１グランドプレーンと前記第２グランドプレーンの間を接続する機械式リレーと、
前記ＡＣ入力電圧を整流する第２整流回路と、
前記第２整流回路の出力電圧を受け、前記機械式リレーのオン、オフを制御する駆動回路と、
を備え、
前記第１整流回路、前記機械式リレーおよび前記駆動回路の基準電圧は、前記第１グランドプレーンからとられ、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの基準電圧は、前記第２グランドプレーンからとられることを特徴とする保護回路。
【請求項２】
前記平滑キャパシタは、前記第２グランドプレーン側に設けられることを特徴とする請求項１に記載の保護回路。
【請求項３】
前記駆動回路は、前記ＡＣ入力電圧の振幅が所定の正常範囲を逸脱したときに、前記機械式リレーをオフすることを特徴とする請求項１または２に記載の保護回路。
【請求項４】
前記駆動回路は、前記機械式リレーをオフした後、前記ＡＣ入力電圧の振幅が前記正常範囲に含まれる状態が、所定の解除時間持続すると、前記機械式リレーをオンすることを特徴とする請求項３に記載の保護回路。
【請求項５】
前記駆動回路は、
前記第２整流回路の出力電圧を分圧して検出電圧を生成する検出電圧生成部と、
前記検出電圧が所定のしきい値電圧より高いときに所定レベルとなる異常検出信号を生成する異常判定部と、
前記異常検出信号にもとづいて前記機械式リレーのオン、オフを切りかえる駆動部と、
を含むことを特徴とする請求項３に記載の保護回路。
【請求項６】
前記駆動回路は、前記第２整流回路の出力電圧にもとづいて内部電源電圧を生成する内部電源をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の保護回路。
【請求項７】
前記機械式リレーは、コイルを有する電磁式リレーであり、
前記駆動部は、
ソースが前記コイルの一端に接続された第１トランジスタと、
前記第１トランジスタのドレインと前記平滑キャパシタの間に設けられた第１抵抗と、
前記第１トランジスタのゲートと前記平滑キャパシタの間に設けられた第２抵抗と、
ドレインが前記第１トランジスタのゲートと接続され、ソースが前記第２グランドプレーンと接続された第２トランジスタと、
前記異常検出信号にもとづいて前記第２トランジスタのゲート電圧を制御するプリドライバと、
を含むことを特徴とする請求項５または６に記載の保護回路。
【請求項８】
前記異常判定部、前記第２トランジスタおよび前記プリドライバはひとつの半導体チップに一体集積化されることを特徴とする請求項７に記載の保護回路。
【請求項９】
ＡＣ入力電圧をＤＣ出力電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータを備える電子機器であって、
前記ＡＣ／ＤＣコンバータは、
前記ＡＣ入力電圧を整流する第１整流回路と、
前記第１整流回路の出力端子対の間に接続された平滑キャパシタと、
前記平滑キャパシタに生ずるＤＣ中間電圧を昇圧もしくは降圧し、前記ＤＣ出力電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータと、
第１グランドプレーンと、
第２グランドプレーンと、
を備え、
前記電子機器はさらに、請求項１から８のいずれかに記載の保護回路を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１０】
ＡＣ入力電圧をＤＣ出力電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータを備える電源アダプタであって、
前記ＡＣ／ＤＣコンバータは、
前記ＡＣ入力電圧を整流する第１整流回路と、
前記第１整流回路の出力端子対の間に接続された平滑キャパシタと、
前記平滑キャパシタに生ずるＤＣ中間電圧を昇圧もしくは降圧し、前記ＤＣ出力電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータと、
第１グランドプレーンと、
第２グランドプレーンと、
を備え、
前記電源アダプタはさらに、請求項１から８のいずれかに記載の保護回路を備えることを特徴とする電源アダプタ。
【請求項１１】
ＡＣ入力電圧をＤＣ出力電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータとともに使用される保護回路であって、
前記ＡＣ／ＤＣコンバータは、
前記ＡＣ入力電圧の第１極性の成分が入力される第１ＡＣラインと、
前記ＡＣ入力電圧の第２極性の成分が入力される第２ＡＣラインと、
前記第１、第２ＡＣラインと接続され、前記ＡＣ入力電圧を整流する第１整流回路と、
前記第１整流回路の出力端子対の間に接続された平滑キャパシタと、
前記平滑キャパシタに生ずるＤＣ中間電圧を昇圧もしくは降圧し、前記ＤＣ出力電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記第１整流回路、前記平滑キャパシタ、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに基準電圧供給する第１グランドプレーンと、
を備え、
前記保護回路は、
前記第１、第２ＡＣラインと接続され、前記ＡＣ入力電圧を整流する第２整流回路と、
前記第１ＡＣラインの経路上に設けられた機械式リレーと、
前記第２整流回路の出力電圧を受け、前記機械式リレーのオン、オフを制御する駆動回路と、
前記第１グランドプレーンと絶縁されており、前記第２整流回路、前記機械式リレー、前記駆動回路に基準電圧を供給する第２グランドプレーンと、
を備えることを特徴とする保護回路。
【請求項１２】
前記駆動回路は、前記ＡＣ入力電圧の振幅が所定の正常範囲を逸脱したときに、前記機械式リレーをオフすることを特徴とする請求項１１に記載の保護回路。
【請求項１３】
前記駆動回路は、前記機械式リレーをオフした後、前記ＡＣ入力電圧の振幅が前記正常範囲に含まれる状態が、所定の解除時間持続すると、前記機械式リレーをオンすることを特徴とする請求項１２に記載の保護回路。
【請求項１４】
前記駆動回路は、
前記第２整流回路の出力電圧を分圧して検出電圧を生成する検出電圧生成部と、
前記検出電圧が所定のしきい値電圧より高いときに所定レベルとなる異常検出信号を生成する異常判定部と、
前記異常検出信号にもとづいて前記機械式リレーのオン、オフを切りかえる駆動部と、
を含むことを特徴とする請求項１２または１３に記載の保護回路。
【請求項１５】
前記駆動回路は、前記第２整流回路の出力電圧にもとづいて内部電源電圧を生成する内部電源をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の保護回路。
【請求項１６】
前記機械式リレーは、コイルを有する電磁式リレーであり、
前記駆動部は、
前記第２整流回路の出力電圧を平滑化する平滑回路と、
ソースが前記コイルの一端に接続された第１トランジスタと、
前記第１トランジスタのドレインと前記平滑回路の出力の間に設けられた第１抵抗と、
前記第１トランジスタのゲートと前記平滑回路の出力の間に設けられた第２抵抗と、
ドレインが前記第１トランジスタのゲートと接続され、ソースが前記第２グランドプレーンと接続された第２トランジスタと、
前記異常検出信号にもとづいて前記第２トランジスタのゲート電圧を制御するプリドライバと、
を含むことを特徴とする請求項１４または１５に記載の保護回路。
【請求項１７】
前記異常判定部、前記第２トランジスタおよび前記プリドライバは、ひとつの半導体チップに一体集積化されることを特徴とする請求項１６に記載の保護回路。
【請求項１８】
ＡＣ入力電圧をＤＣ出力電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータを備える電子機器であって、
前記ＡＣ／ＤＣコンバータは、
前記ＡＣ入力電圧の第１極性の成分が入力される第１ＡＣラインと、
前記ＡＣ入力電圧の第２極性の成分が入力される第２ＡＣラインと、
前記第１、第２ＡＣラインと接続され、前記ＡＣ入力電圧を整流する第１整流回路と、
前記第１整流回路の出力端子対の間に接続された平滑キャパシタと、
前記平滑キャパシタに生ずるＤＣ中間電圧を昇圧もしくは降圧し、前記ＤＣ出力電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記第１整流回路、前記平滑キャパシタ、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに基準電圧を供給する第１グランドプレーンと、
を備え、
前記電子機器はさらに、請求項１１から１７のいずれかに記載の保護回路を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１９】
ＡＣ入力電圧をＤＣ出力電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータを備える電源アダプタであって、
前記ＡＣ／ＤＣコンバータは、
前記ＡＣ入力電圧の第１極性の成分が入力される第１ＡＣラインと、
前記ＡＣ入力電圧の第２極性の成分が入力される第２ＡＣラインと、
前記第１、第２ＡＣラインと接続され、前記ＡＣ入力電圧を整流する第１整流回路と、
前記第１整流回路の出力端子対の間に接続された平滑キャパシタと、
前記平滑キャパシタに生ずるＤＣ中間電圧を昇圧もしくは降圧し、前記ＤＣ出力電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記第１整流回路、前記平滑キャパシタ、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに基準電圧を供給する第１グランドプレーンと、
を備え、
前記電源アダプタはさらに、請求項１１から１７のいずれかに記載の保護回路を備えることを特徴とする電源アダプタ。
【請求項２０】
ＡＣ入力電圧をＤＣ出力電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、
保護回路と、
を備え、
前記ＡＣ／ＤＣコンバータは、
前記ＡＣ入力電圧を整流する第１整流回路と、
前記第１整流回路の出力端子対の間に接続された平滑キャパシタと、
前記平滑キャパシタに生ずるＤＣ中間電圧を昇圧もしくは降圧し、前記ＤＣ出力電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータと、
を備え、
前記保護回路は、
前記ＡＣ／ＤＣコンバータの直流電流ループまたは交流電流ループ上に設けられた機械式リレーと、
前記ＡＣ入力電圧を整流する第２整流回路と、
前記第２整流回路の出力電圧を受け、前記機械式リレーのオン、オフを制御する駆動回路と、
を備え、
前記機械式リレーがオフして、前記直流電流ループまたは前記交流電流ループが遮断されたときに、前記機械式リレー、前記第２整流回路、前記駆動回路に基準電圧を供給する第１グランドプレーンと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに基準電圧を供給する第２グランドプレーンが絶縁されるとともに、前記第１グランドプレーンがフローティング状態とならないように構成されたことを特徴とする電源回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡＣ／ＤＣコンバータに関する。
【背景技術】
【０００２】
テレビや冷蔵庫、エアコンをはじめとするさまざまな家電製品は、外部からの商用交流電力を受けて動作する。ラップトップ型コンピュータ、携帯電話端末やタブレット端末をはじめとする電子機器も、商用交流電力によって動作可能であり、あるいは商用交流電力によって、機器に内蔵の電池を充電可能となっている。こうした家電製品や電子機器（以下、電子機器と総称する）には、商用交流電圧をＡＣ／ＤＣ（交流／直流）変換する電源装置（インバータ、ＡＣ／ＤＣコンバータともいう）が内蔵され、あるいはインバータは、電子機器の外部の電源アダプタ（ＡＣアダプタ）に内蔵される。
【０００３】
図１は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１００ｒの基本構成を示すブロック図である。ＡＣ／ＤＣコンバータ１００ｒは主としてヒューズ１０２、フィルタ１０４、整流ブリッジ回路１０６、平滑キャパシタ１０８およびＤＣ／ＤＣコンバータ１１０を備える。
【０００４】
商用交流電圧ＶＡＣは、ヒューズ１０２を介してフィルタ１０４に入力される。フィルタ１０４は、商用交流電圧ＶＡＣのノイズを除去する。整流ブリッジ回路１０６は、商用交流電圧ＶＡＣを全波整流するダイオードブリッジ回路である。整流ブリッジ回路１０６の出力電圧は、平滑キャパシタ１０８によって平滑化され、直流電圧ＶＤＣに変換される。
【０００５】
絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータ（フライバックコンバータ）１１０は、直流電圧ＶＩＮを降圧して、目標値に安定化された出力電圧ＶＯＵＴを、出力端子ＤＣ＋、ＤＣ−間に接続される負荷（不図示）に供給する。
【０００６】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０は、スイッチングトランジスタＭ１、整流ダイオードＤ１、出力キャパシタＣ１、制御回路１１２、フィードバック回路１１４を備える。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０の出力電圧ＶＯＵＴは、フィードバック回路１１４を介して制御回路１１２にフィードバックされる。制御回路１１２は、出力電圧ＶＯＵＴが所定の目標値に近づくようにデューティ比が調節されるパルス信号を生成し、パルス信号にもとづいてスイッチングトランジスタＭ１をスイッチングする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１６４１４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
こうしたＡＣ／ＤＣコンバータ１００ｒは、さまざまな国や地域で使用されるところ、電力事情が悪い国や地域では、コンセント（アウトレット）から異常高電圧が入力されるおそれがある。商用交流電圧ＶＡＣが定格より大きくなると、トランスＴ１やスイッチングトランジスタＭ１などの回路素子に過電圧が印加されることになり、回路素子の信頼性に影響を及ぼすおそれがある。そこで、電力事情が悪い国や地域で使用されることが想定されるＡＣ／ＤＣコンバータ１００ｒを設計する際には、トランスＴ１やスイッチングトランジスタＭ１として、高耐圧素子を選択する必要があった。
【０００９】
しかしながら高耐圧素子は、コストが高いのみでなく、デバイス特性が低耐圧素子に比べて劣るため、ＡＣ／ＤＣコンバータ１００ｒ全体の効率が低下するという問題があった。
【００１０】
本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、効率の低下を抑制しつつ異常状態に対する信頼性を高めたＡＣ／ＤＣコンバータおよびその保護回路の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のある態様は、ＡＣ入力電圧をＤＣ出力電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータとともに使用される保護回路に関する。ＡＣ／ＤＣコンバータは、ＡＣ入力電圧を整流する第１整流回路と、第１整流回路の出力端子対の間に接続された平滑キャパシタと、平滑キャパシタに生ずるＤＣ中間電圧を昇圧もしくは降圧し、ＤＣ出力電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータと、第１グランドプレーンと、第２グランドプレーンと、を備える。保護回路は、第１グランドプレーンと第２グランドプレーンの間を接続する機械式リレーと、ＡＣ入力電圧を整流する第２整流回路と、第２整流回路の出力電圧を受け、機械式リレーのオン、オフを制御する駆動回路と、を備える。第１整流回路、機械式リレーおよび駆動回路の基準電圧は、第１グランドプレーンからとられ、ＤＣ／ＤＣコンバータの基準電圧は、第２グランドプレーンからとられる。
【００１２】
この態様によると、過電圧入力などの異常発生時に、機械式リレーをオフすることにより、ＤＣ／ＤＣコンバータに過電圧が印加され、および／または大電流が流れるのを防止できるため、ＤＣ／ＤＣコンバータを、低耐圧素子（あるいは電流容量が小さい素子）を用いて構成することができ、これによりコストを削減し、効率の低下を抑制しつつ、異常高電圧に対する信頼性を高めることができる。
また、機械式リレーがオフして、電流ループが遮断された状態においても、第１整流回路、機械式リレー、駆動回路の基準電圧は安定であるため、機械式リレーの状態を正しく制御し続けることができる。
【００１３】
平滑キャパシタは、第２グランドプレーン側に設けられてもよい。
この場合、機械式リレーがオフした後に、ＤＣ／ＤＣコンバータに供給される電圧が急峻にドロップするのを抑制し、時間とともに緩やかに低下させることができる。
【００１４】
駆動回路は、ＡＣ入力電圧の振幅が所定の正常範囲を逸脱したときに、機械式リレーをオフしてもよい。
この場合、過電圧あるいは過電圧から回路を好適に保護できる。
【００１５】
駆動回路は、機械式リレーをオフした後、ＡＣ入力電圧の振幅が正常範囲に含まれる状態が、所定の解除時間持続すると、機械式リレーをオンしてもよい。
これにより、ＡＣ入力電圧が正常に戻ったときに、ＡＣ／ＤＣコンバータの動作を好適に再開させることができる。
【００１６】
駆動回路は、ＡＣ入力電圧の振幅が正常範囲を逸脱した状態が、所定の検出時間持続すると、機械式リレーをオフしてもよい。
この場合、極短時間の電圧変動やスパイク状のノイズによって、保護回路が誤動作するのを防止できる。
【００１７】
駆動回路は、第２整流回路の出力電圧を分圧して検出電圧を生成する検出電圧生成部と、検出電圧が所定のしきい値電圧より高いときに所定レベルとなる異常検出信号を生成する異常判定部と、異常検出信号にもとづいて機械式リレーのオン、オフを切りかえる駆動部と、を含んでもよい。
【００１８】
駆動回路は、第２整流回路の出力電圧にもとづいて内部電源電圧を生成する内部電源をさらに含んでもよい。
この場合、内部電源回路の入力部分のみを高耐圧素子で構成すれば足りる。
【００１９】
機械式リレーは、コイルを有する電磁式リレーであってもよい。駆動部は、ソースがコイルの一端に接続された第１トランジスタと、第１トランジスタのドレインと平滑キャパシタの間に設けられた第１抵抗と、第１トランジスタのゲートと平滑キャパシタの間に設けられた第２抵抗と、ドレインが第１トランジスタのゲートと接続され、ソースが第２グランドプレーンと接続された第２トランジスタと、異常検出信号にもとづいて第２トランジスタのゲート電圧を制御するプリドライバと、を含んでもよい。
【００２０】
異常判定部、第２トランジスタおよびプリドライバはひとつの半導体チップに一体集積化されてもよい。
「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。制御回路を１つのＩＣ（Integrated Circuit）として集積化することにより、回路面積を削減することができるとともに、回路素子の特性を均一に保つことができる。
【００２１】
本発明の別の態様は、ＡＣ入力電圧をＤＣ出力電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータを備える電子機器あるいは電源アダプタに関する。ＡＣ／ＤＣコンバータは、ＡＣ入力電圧を整流する第１整流回路と、第１整流回路の出力端子対の間に接続された平滑キャパシタと、平滑キャパシタに生ずるＤＣ中間電圧を昇圧もしくは降圧し、ＤＣ出力電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータと、第１グランドプレーンと、第２グランドプレーンと、を備えてもよい。電子機器あるいは電源アダプタはさらに、上述のいずれかの保護回路を備えてもよい。
【００２２】
本発明の別の態様も、保護回路に関する。ＡＣ／ＤＣコンバータは、ＡＣ入力電圧の第１極性の成分が入力される第１ＡＣラインと、ＡＣ入力電圧の第２極性の成分が入力される第２ＡＣラインと、第１、第２ＡＣラインと接続され、ＡＣ入力電圧を整流する第１整流回路と、第１整流回路の出力端子対の間に接続された平滑キャパシタと、平滑キャパシタに生ずるＤＣ中間電圧を昇圧もしくは降圧し、ＤＣ出力電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータと、第１整流回路、平滑キャパシタ、ＤＣ／ＤＣコンバータに基準電圧を供給する第１グランドプレーンと、を備える。保護回路は、第１、第２ＡＣラインと接続され、ＡＣ入力電圧を整流する第２整流回路と、第１ＡＣラインまたは第２ＡＣライン上に設けられた機械式リレーと、第２整流回路の出力電圧を受け、機械式リレーのオン、オフを制御する駆動回路と、第１グランドプレーンと絶縁されており、第２整流回路、機械式リレー、駆動回路に基準電圧を供給する第２グランドプレーンと、を備える。
【００２３】
この態様によると、過電圧入力などの異常発生時に、機械式リレーをオフすることにより、ＤＣ／ＤＣコンバータに過電圧が印加され、および／または大電流が流れるのを防止できるため、ＤＣ／ＤＣコンバータを、低耐圧素子（あるいは電流容量が小さい素子）を用いて構成することができ、これによりコストを削減し、効率の低下を抑制しつつ、異常高電圧に対する信頼性を高めることができる。
また、機械式リレーがオフして、電流ループが遮断された状態においても、第１整流回路、機械式リレー、駆動回路の基準電圧は安定であるため、機械式リレーの状態を正しく制御し続けることができる。
【００２４】
駆動回路は、ＡＣ入力電圧の振幅が所定の正常範囲を逸脱したときに、機械式リレーをオフしてもよい。
この場合、過電圧あるいは過電圧から回路を好適に保護できる。
【００２５】
駆動回路は、機械式リレーをオフした後、ＡＣ入力電圧の振幅が正常範囲に含まれる状態が、所定の解除時間持続すると、機械式リレーをオンしてもよい。
これにより、ＡＣ入力電圧が正常に戻ったときに、ＡＣ／ＤＣコンバータの動作を好適に再開させることができる。
【００２６】
駆動回路は、ＡＣ入力電圧の振幅が正常範囲を逸脱した状態が、所定の検出時間持続すると、機械式リレーをオフしてもよい。
この場合、極短時間の電圧変動やスパイク状のノイズによって、保護回路が誤動作するのを防止できる。
【００２７】
駆動回路は、第２整流回路の出力電圧を分圧して検出電圧を生成する検出電圧生成部と、検出電圧が所定のしきい値電圧より高いときに所定レベルとなる異常検出信号を生成する異常判定部と、異常検出信号にもとづいて機械式リレーのオン、オフを切りかえる駆動部と、を含んでもよい。
【００２８】
駆動回路は、第２整流回路の出力電圧にもとづいて内部電源電圧を生成する内部電源をさらに含んでもよい。
この場合、内部電源回路の入力部分のみを高耐圧素子で構成すれば足りる。
【００２９】
機械式リレーは、コイルを有する電磁式リレーであり、駆動部は、第２整流回路の出力電圧を平滑化する平滑回路と、ソースがコイルの一端に接続された第１トランジスタと、第１トランジスタのドレインと平滑回路の出力の間に設けられた第１抵抗と、第１トランジスタのゲートと平滑回路の出力の間に設けられた第２抵抗と、ドレインが第１トランジスタのゲートと接続され、ソースが第２グランドプレーンと接続された第２トランジスタと、異常検出信号にもとづいて第２トランジスタのゲート電圧を制御するプリドライバと、を含んでもよい。
【００３０】
異常判定部、第２トランジスタおよびプリドライバは、ひとつの半導体チップに一体集積化されてもよい。
【００３１】
本発明の別の態様は、ＡＣ入力電圧をＤＣ出力電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータを備える電子機器または電源アダプタに関する。ＡＣ／ＤＣコンバータは、ＡＣ入力電圧の第１極性の成分が入力される第１ＡＣラインと、ＡＣ入力電圧の第２極性の成分が入力される第２ＡＣラインと、第１、第２ＡＣラインと接続され、ＡＣ入力電圧を整流する第１整流回路と、第１整流回路の出力端子対の間に接続された平滑キャパシタと、平滑キャパシタに生ずるＤＣ中間電圧を昇圧もしくは降圧し、ＤＣ出力電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータと、第１整流回路、平滑キャパシタ、ＤＣ／ＤＣコンバータに基準電圧を供給する第１グランドプレーンと、を備えてもよい。電子機器または電源アダプタはさらに、上述のいずれかの保護回路を備えてもよい。
【００３２】
本発明のさらに別の態様は、リレー制御回路である。このリレー制御回路は、ＡＣ入力電圧をＤＣ出力電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ、過電圧保護のための機械式リレー、機械式リレーのコイルと直列に設けられた第１トランジスタ、とともに使用される。リレー制御回路は、ＡＣ入力電圧を整流、平滑化した電圧が入力される高電圧入力端子と、ＡＣ入力電圧を整流、平滑化、分圧した検出電圧が入力される交流検出端子と、高電圧入力端子の電圧を降圧し、内部電源電圧を生成する内部電源と、検出電圧を所定のしきい値電圧と比較し、検出電圧が所定の正常範囲を逸脱すると所定レベルとなる異常検出信号を生成する異常判定部と、第１トランジスタのゲートと接続されるリレー出力端子と、外部のグランドプレーンから基準電圧を受ける接地端子と、リレー出力端子と接地端子の間に設けられた第２トランジスタと、異常検出信号にもとづいて第２トランジスタのゲート電圧を制御するプリドライバと、を備え、ひとつの半導体基板に一体集積化される。
【００３３】
本発明のさらに別の態様は、電源回路である。この電源回路は、ＡＣ入力電圧をＤＣ出力電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、保護回路と、を備える。ＡＣ／ＤＣコンバータは、ＡＣ入力電圧を整流する第１整流回路と、第１整流回路の出力端子対の間に接続された平滑キャパシタと、平滑キャパシタに生ずるＤＣ中間電圧を昇圧もしくは降圧し、ＤＣ出力電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータと、を備える。保護回路は、ＡＣ／ＤＣコンバータの直流電流ループまたは交流電流ループ上に設けられた機械式リレーと、ＡＣ入力電圧を整流する第２整流回路と、第２整流回路の出力電圧を受け、機械式リレーのオン、オフを制御する駆動回路と、を備える。電源回路は、機械式リレーがオフして、直流電流ループまたは交流電流ループが遮断されたときに、機械式リレー、第２整流回路、駆動回路に基準電圧を供給する第１グランドプレーンと、ＤＣ／ＤＣコンバータに基準電圧を供給する第２グランドプレーンが絶縁されるとともに、第１グランドプレーンがフローティング状態とならないように構成される。
【００３４】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００３５】
本発明のある態様によれば、効率の低下を抑制しつつ異常状態に対する信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】インバータの基本構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態に係る保護回路を備えるＡＣ／ＤＣコンバータを示す回路図である。
【図３】図２のＡＣ／ＤＣコンバータの具体的な構成を示す回路図である。
【図４】リレー制御回路の構成例を示す回路図である。
【図５】図５は、第１の実施の形態に係るＡＣ／ＤＣコンバータの動作波形図（タイムチャート）である。
【図６】第２の実施の形態に係る保護回路を備えるＡＣ／ＤＣコンバータを示す回路図である。
【図７】図６の保護回路の具体的な構成を示す回路図である。
【図８】図８（ａ）、（ｂ）は、第２の変形例に係るリレー制御回路を示す回路図である。
【図９】ＡＣ／ＤＣコンバータを備えるＡＣアダプタを示す図である。
【図１０】図１０（ａ）、（ｂ）は、ＡＣ／ＤＣコンバータを備える電子機器を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００３８】
本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合や、部材Ａと部材Ｂが、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
【００３９】
（第１の実施の形態）
図２は、第１の実施の形態に係る保護回路２００を備えるＡＣ／ＤＣコンバータ１００を示す回路図である。ＡＣ／ＤＣコンバータ１００は、図１のＡＣ／ＤＣコンバータ１００ｒに加えて、保護回路２００をさらに備える。
【００４０】
保護回路２００は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１００とともに使用され、ＡＣ／ＤＣコンバータ１００を構成する回路部品を、過電圧等の異常状態から保護する。
【００４１】
ＡＣ／ＤＣコンバータ１００は、ヒューズ１０２、フィルタ１０４、第１整流回路１０６、平滑キャパシタ１０８、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０、第１グランドプレーン１２０、第２グランドプレーン１２２を備える
【００４２】
第１整流回路１０６は、整流ブリッジ回路であり、ＡＣ入力電圧ＶＡＣを全波整流する。平滑キャパシタ１０８は、第１整流回路１０６の出力端子対の間に接続される。
【００４３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０は、平滑キャパシタ１０８に生ずるＤＣ中間電圧ＶＤＣを昇圧もしくは降圧し、ＤＣ出力電圧ＶＯＵＴを生成する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０の構成は特に限定されない。
【００４４】
保護回路２００は、機械式リレー２０１、第２整流回路２０２、駆動回路２０４を備える。機械式リレー２０１は、第１グランドプレーン１２０と第２グランドプレーン１２２の間を接続する。図中、第１グランドプレーン１２０と第２グランドプレーン１２２は、異なる回路シンボルで表すこととする。
【００４５】
第２整流回路２０２は、ＡＣ入力電圧ＶＡＣを整流する。本実施の形態において、第２整流回路２０２は、単相全波整流回路である。第２整流回路２０２は、フィルタ１０４を経た後のＡＣ入力電圧ＶＡＣ’を整流してもよい。また、部品点数の増加をいとわない場合、第２整流回路２０２はブリッジ整流回路であってもよい。
【００４６】
駆動回路２０４は、第２整流回路２０２の出力電圧（整流電圧ともいう）ＶＲＥＣＴを受け、機械式リレー２０１のオン、オフを制御する。具体的には、整流電圧ＶＲＥＣＴは、駆動回路２０４における異常の有無の判定に利用され、また駆動回路２０４の電源としても利用される。機械式リレー２０１はコイルＬ１を有する電磁式リレーであり、駆動回路２０４は、コイルＬ１に供給される駆動電流ＩＬ１を制御することにより、機械式リレー２０１のオン、オフを切りかえる。
【００４７】
第１整流回路１０６、機械式リレー２０１および駆動回路２０４の基準電圧ＶＧＮＤ１は、第１グランドプレーンからとられる。またＤＣ／ＤＣコンバータ１１０の基準電圧ＶＧＮＤ２は、第２グランドプレーン１２２からとられる。また本実施の形態において、平滑キャパシタ１０８は、第２グランドプレーン１２２側に設けられる。
【００４８】
たとえば駆動回路２０４は、ＡＣ入力電圧ＶＡＣの振幅が所定の正常範囲ＶＬ〜ＶＨから逸脱したとき、機械式リレー２０１をオフする。また駆動回路２０４は、ＡＣ入力電圧ＶＡＣの振幅が所定の正常範囲ＶＬ〜ＶＨ内に戻ると、機械式リレー２０１をオンする。
【００４９】
以上がＡＣ／ＤＣコンバータ１００の全体構成である。
【００５０】
続いて保護回路２００のさらに具体的な構成例を説明する。図３は、図２のＡＣ／ＤＣコンバータ１００の具体的な構成を示す回路図である。
【００５１】
たとえばフィードバック回路１１４は、シャントレギュレータおよびフォトカプラを含み、出力電圧ＶＯＵＴが目標値に近づくように電圧レベルが調節されるフィードバック電圧ＶＦＢを生成する。抵抗ＲＳは、スイッチングトランジスタＭ１と直列に設けられる。抵抗ＲＳには、スイッチングトランジスタＭ１のオン時間にトランスＴ１の１次巻線Ｗ１に流れる電流に比例した電圧降下（検出電圧）ＶＣＳが発生する。補助巻線Ｗ３には、スイッチングトランジスタＭ１のオフ時間において２次巻線Ｗ２に流れる電流に応じた電圧ＶＺＴが発生する。制御回路１１２は、フィードバック電圧ＶＦＢ、検出電圧ＶＣＳ、ＶＺＴにもとづいて、スイッチングトランジスタＭ１をスイッチングする。なおＤＣ／ＤＣコンバータ１１０の構成、制御方式は特に限定されず、ピーク電流モード、平均電流モード、電圧モードなど、さまざまな方式が利用でき、また自励式、他励式であるとを問わない。
【００５２】
駆動回路２０４は、検出電圧生成部２０６、異常判定部２０８、駆動部２１０、内部電源２１２を備える。異常判定部２０８、内部電源２１２および駆動部２１０の一部は、ひとつの半導体基板（以下、リレー制御回路２２０という）に集積化されている。
【００５３】
検出電圧生成部２０６は、第２整流回路２０２の出力電圧ＶＲＥＣＴを分圧して検出電圧ＶＤＥＴを生成する。リレー制御回路２２０は、高電圧入力（ＶＨＩＮ）端子、交流検出（ＡＣＤＥＴ）端子、接地（ＧＮＤ）端子、タイマー（ＴＩＭＥＲ）端子、検出出力（ＤＥＴ＿ＯＵＴ）端子、リレー出力（ＲＬ＿ＯＵＴ）端子、電源（ＶＣＣ）端子を有する。ＶＨＩＮ端子には、外部の抵抗Ｒ２１を介して、整流電圧ＶＲＥＣＴが入力される。ＡＣＤＥＴ端子には、検出電圧ＶＤＥＴが入力される。ＧＮＤ端子は、第１グランドプレーン１２０と接続され、基準電圧ＶＧＮＤ１が供給される。ＴＩＭＥＲ端子には、後述する解除時間設定用のキャパシタＣ１２が外付けされる。ＤＥＴ＿ＯＵＴ端子は、異常判定の有無を外部に通知するために設けられる。たとえばＤＥＴ＿ＯＵＴ端子には、フォトカプラ２２２が外付けされる。
【００５４】
内部電源２１２は、ＶＨＩＮ端子の整流電圧ＶＲＥＣＴを受け、それを降圧して、内部電源電圧ＶＣＣを生成する。内部電源２１２の出力端子には、ＶＣＣ端子を介してキャパシタＣ１１が外付けされる。内部電源電圧ＶＣＣは、リレー制御回路２２０内の異常判定部２０８、プリドライバ２１４等に供給される。
【００５５】
異常判定部２０８は、検出電圧ＶＤＥＴを所定のしきい値電圧ＶＴＨと比較し、ＡＣ入力電圧ＶＤＥＴが所定の正常範囲を逸脱するとネゲート（ローレベル）される異常検出信号Ｓ１を生成する。
【００５６】
異常判定部２０８は、機械式リレー２０１をオフした後、ＡＣ入力電圧ＶＡＣの振幅が所定の正常範囲に含まれる状態が、所定の解除時間τＲＥＳＥＴ持続すると、異常検出信号Ｓ１をアサート（たとえばハイレベル）する。解除時間τＲＥＳＥＴは、ＴＩＭＥＲ端子に接続されるキャパシタＣ１２の容量値に応じて設定可能としてもよい。たとえば異常判定部２０８は、ＡＣ入力電圧ＶＡＣの振幅が所定の正常範囲に含まれる期間、キャパシタＣ１２を定電流で充電するよう構成される。そしてＴＩＭＥＲ端子の電圧ＶＴＩＭＥＲが、解除時間τＲＥＳＥＴに応じたしきい値電圧に達すると、異常検出信号Ｓ１をアサートしてもよい。
【００５７】
インバータ２２４は、異常検出信号Ｓ１を反転し、ＤＥＴ＿ＯＵＴ端子から出力する。異常検出信号Ｓ１は、外部のプロセッサや、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０の制御回路１１２等に入力されてもよい。
【００５８】
駆動部２１０は、異常検出信号Ｓ１にもとづいて機械式リレー２０１のオン、オフを切りかえる。たとえば駆動部２１０は、第１トランジスタＭ１１、第２トランジスタＭ１２、第１抵抗Ｒ１１、第２抵抗Ｒ１２、プリドライバ２１４を含む。
【００５９】
第１トランジスタＭ１１はコイルＬ１と直列に設けられており、そのソースは、コイルＬ１の一端に接続される。第１抵抗Ｒ１１は、第１トランジスタＭ１１のドレインと平滑キャパシタ１０８の間に設けられる。第２抵抗Ｒ１２は、第１トランジスタＭ１１のゲートと平滑キャパシタ１０８の間に設けられる。第２トランジスタＭ１２のドレインは、ＲＬ＿ＯＵＴ端子を介して第１トランジスタＭ１１のゲートと接続され、そのソースは第２グランドプレーン１２２と接続される。プリドライバ２１４は、異常検出信号Ｓ１にもとづいて第２トランジスタＭ１２のゲート電圧を制御する。
【００６０】
たとえば機械式リレー２０１がノーマリオンであってもよい。この場合、プリドライバ２１４は、異常検出信号Ｓ１がネゲート（ローレベル）されると、第２トランジスタＭ１２のゲート電圧をローレベルとして第２トランジスタＭ１２をオフする。これにより異常時に、第１トランジスタＭ１１がオンとなり、コイルＬ１に電流ＩＬ１が供給され、機械式リレー２０１がオフする。
【００６１】
反対に異常検出信号Ｓ１がアサート（ハイレベル）されると、第２トランジスタＭ１２のゲート電圧をハイレベルとして第２トランジスタＭ１２をオンする。これにより正常時に、第１トランジスタＭ１１がオフとなり、コイルＬ１の電流ＩＬ１がゼロとなり、機械式リレー２０１がオンする。
【００６２】
図４は、リレー制御回路２２０の構成例を示す回路図である。
内部電源２１２は、スタータ回路２３０、クランプ回路２３４を含む。スタータ回路２３０は、ＶＨＩＮ端子とＶＣＣ端子の間に設けられ、ＡＣ／ＤＣコンバータ１００の起動時において、整流電圧ＶＲＥＣＴによりＶＣＣ端子に接続された出力キャパシタＣ１１を充電する経路を含む。好ましくは、スタータ回路２３０は、７００Ｖ〜８００Ｖ程度の耐圧を有する高耐圧トランジスタのトランジスタＭ２１と、トランジスタＭ２１のオン、オフを制御するゲート制御回路２３２と、を含む。たとえばＮＭＯＳトランジスタＭ２１はデプレッション型であり、ソースおよびバックゲートが共通に接続されてもよい。高耐圧トランジスタ素子のデバイス構造は公知の技術を用いればよいため、説明は省略する。
【００６３】
スタータ回路２３０による充電によって、ＶＣＣ端子の電圧ＶＣＣは非常に高くなる場合がある。クランプ回路２３４は、ＶＣＣ端子の電圧ＶＣＣを所定の上限電圧（たとえば１２Ｖ）以下にクランプし、駆動回路２０をはじめとする内部回路に供給する。
【００６４】
異常判定部２０８は、比較回路２４０、判定ロジック部２５０を備える。比較回路２４０は、検出電圧ＶＤＥＴが所定の正常範囲ＶＴＨＬ〜ＶＴＨＨから逸脱したときにアサート（ハイレベル）される判定信号Ｓ２を生成する。比較回路２４０は、第１コンパレータ２４２、第２コンパレータ２４４、ＯＲゲート２４６を含む。第１コンパレータ２４２、第２コンパレータ２４４はそれぞれ、検出電圧ＶＤＥＴをしきい値ＶＨ、ＶＬと比較する。ＯＲゲート２４６は、コンパレータ２４２、２４４の出力Ｓ２Ｈ、Ｓ２Ｌの論理和である判定信号Ｓ２を生成する。
【００６５】
判定信号Ｓ２のチャタリングを防止するために、コンパレータ２４２、２４４はヒステリシスコンパレータであってもよい。
【００６６】
過電圧異常のみを判定する場合、第２コンパレータ２４４は省略でき、低電圧異常のみを判定する場合、第１コンパレータ２４２は省略できる。
【００６７】
判定ロジック部２５０は、判定信号Ｓ２がアサート（ハイレベル）されると、異常検出信号Ｓ１をネゲート（ローレベル）する。また判定ロジック部２５０は、判定信号Ｓ２がアサート（ハイレベル）された状態が、解除時間τＲＥＳＥＴ持続すると、異常検出信号Ｓ１をアサート（ハイレベル）する。
【００６８】
たとえば判定ロジック部２５０は、インバータ２５２、タイマー２５４、ＡＮＤゲート２５６を含む。インバータ２５２は、判定信号Ｓ２を反転する。
【００６９】
タイマー２５４は、判定信号Ｓ２がネゲートされると、ＴＩＭＥＲ端子に定電流を供給し、キャパシタＣ１２を充電する。これにより、ＴＩＭＥＲ端子の電圧ＶＴＩＭＥＲは、判定信号Ｓ２がネゲートされる期間、上昇していく。そしてタイマー２５４は、電圧ＶＴＩＭＥＲがしきい値ＶＲＥＳＥＴに達すると、解除信号Ｓ３をアサート（ハイレベル）とする。ＴＩＭＥＲ端子の電圧ＶＴＩＭＥＲは、判定信号Ｓ２がアサートされるたびに０Ｖにリセットされる。
【００７０】
ＡＮＤゲート２５６は、解除信号Ｓ３とインバータ２５２の出力＃Ｓ２の論理積をとり、異常検出信号Ｓ１として出力する。
【００７１】
続いて、ＡＣ／ＤＣコンバータ１００の動作を説明する。
図５は、第１の実施の形態に係るＡＣ／ＤＣコンバータ１００の動作波形図（タイムチャート）である。この例では、時刻ｔ０〜ｔ２の２サイクルの間、ＡＣ入力電圧ＶＡＣは正常であり、時刻ｔ２〜ｔ３の２サイクルの間、ＡＣ入力電圧ＶＡＣは異常であり、時刻ｔ３以降、正常となっている。
【００７２】
時刻ｔ０に、差し込みプラグがコンセント（アウトレット）に挿入され、ＡＣ入力電圧ＶＡＣの供給がスタートする。その後まもなくして、ＶＣＣ端子のキャパシタＣ１１が充電され、駆動回路２０４（リレー制御回路２２０）が動作可能となる。
【００７３】
駆動回路２０４が動作可能となると、ＡＣ入力電圧ＶＡＣの振幅は正常であるため、ＲＬ＿ＯＵＴ端子が直ちにローレベルとなり、第１トランジスタＭ１１がオフし、機械式リレー２０１がオンする。機械式リレー２０１がオンすることにより、平滑キャパシタ１０８に直流電圧ＶＤＣが生成され、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０によりＤＣ出力電圧ＶＯＵＴが生成される。
【００７４】
時刻ｔ２に、検出電圧ＶＤＥＴがしきい値ＶＨを超えると、異常検出信号Ｓ１がネゲート（ローレベル）され、ＲＬ＿ＯＵＴ端子がハイレベルとなる。これにより、機械式リレー２０１がオフする。
【００７５】
時刻ｔ３に、ＡＣ入力電圧ＶＡＣの振幅が正常に戻った後、解除時間τＲＥＳＥＴが経過すると、ＲＬ＿ＯＵＴ端子がローレベルとなり、機械式リレー２０１が再びオンする。
【００７６】
以上がＡＣ／ＤＣコンバータ１００の動作である。
このＡＣ／ＤＣコンバータ１００によると、過電圧入力などの異常発生時に、機械式リレー２０１をオフすることにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０に過電圧が印加され、および／または大電流が流れるのを防止できる。
より詳しくは、機械式リレー２０１がオフすることにより、第２グランドプレーン１２２が第１グランドプレーン１２０と完全に切り離されるため、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０を経由する電流ループが存在しなくなる。したがってＤＣ／ＤＣコンバータ１１０を低耐圧素子（あるいは電流容量が小さい素子）を用いて構成することができ、コストを削減し、効率の低下を抑制しつつ、異常高電圧に対する信頼性を高めることができる。
【００７７】
また機械式リレー２０１がオフした状態においても、第１整流回路１０６、機械式リレー２０１、駆動回路２０４の基準電圧ＶＧＮＤ１は安定であるため、異常の有無の判定を継続しながら、機械式リレー２０１の状態を正しく制御し続けることができる。
【００７８】
（第２の実施の形態）
図６は、第２の実施の形態に係る保護回路３００を備えるＡＣ／ＤＣコンバータ１００ａを示す回路図である。ＡＣ／ＤＣコンバータ１００ａは、図１のＡＣ／ＤＣコンバータ１００ｒに加えて、保護回路３００をさらに備える。第１の実施の形態と第２の実施の形態では、保護回路３００を設ける箇所が異なっている。
【００７９】
第１ＡＣライン１３０、第２ＡＣライン１３２にはそれぞれ、フィルタ１０４を介してＡＣ入力電圧ＶＡＣの第１極性、第２極性の成分ＶＡＣ＋、ＶＡＣ−が入力される。
【００８０】
第１整流回路１０６は、第１ＡＣライン１３０、第２ＡＣライン１３２と接続され、ＡＣ入力電圧ＶＡＣを整流する。
平滑キャパシタ１０８は、第１整流回路１０６の出力端子対の間に接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０は、平滑キャパシタ１０８に生ずるＤＣ中間電圧ＶＤＣを昇圧もしくは降圧し、ＤＣ出力電圧ＶＯＵＴを生成する。
第１グランドプレーン１３４は、第１整流回路１０６、平滑キャパシタ１０８、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０に基準電圧ＶＧＮＤ１を供給する。
【００８１】
保護回路３００は、機械式リレー３０１、第２整流回路３０２、駆動回路３０４、第２グランドプレーン１３６を備える。
第２整流回路３０２は、第１ＡＣライン１３０、第２ＡＣライン１３２と接続され、ＡＣ入力電圧ＶＡＣを整流する。第２整流回路３０２は、交流電圧ＶＡＣを全波整流するダイオードブリッジ回路である。
【００８２】
機械式リレー３０１は、第２ＡＣライン１３２上に設けられる。なお機械式リレー３０１は第１ＡＣライン１３０上に設けてもよい。
【００８３】
駆動回路３０４は、第２整流回路３０２の出力電圧（整流電圧ともいう）ＶＲＥＣＴを受け、機械式リレー３０１のオン、オフを制御する。
【００８４】
第２グランドプレーン１３６は、第１グランドプレーン１３４とは独立に設けられており、それらは互いに絶縁されている。第２グランドプレーン１３６は、第２整流回路３０２、機械式リレー３０１、駆動回路３０４に基準電圧ＶＧＮＤ２を供給する。
【００８５】
駆動回路３０４は、ＡＣ入力電圧ＶＡＣの振幅が所定の正常範囲ＶＬ〜ＶＨを逸脱したときに、機械式リレー３０１をオフする。
【００８６】
図７は、図６の保護回路３００ａの具体的な構成を示す回路図である。
【００８７】
駆動回路３０４は、検出回路３０８、駆動部３１０を備える。
【００８８】
検出回路３０８は、第２整流回路３０２の出力電圧ＶＲＥＣＴを分圧して検出電圧ＶＤＥＴを生成し、リレー制御回路２２０のＡＣＤＥＴ端子に入力する。
【００８９】
リレー制御回路２２０の構成は図３のそれと同じであり、異常判定部２０８、内部電源２１２、プリドライバ２１４、第２トランジスタＭ１２を含む。
【００９０】
駆動部３１０は、リレー制御回路２２０の内部のプリドライバ２１４、第２トランジスタＭ１２に加えて、第１抵抗Ｒ１１、第２抵抗Ｒ１２、第１トランジスタＭ１１、ツェナーダイオードＺＤ１、平滑回路３０６を含む。
【００９１】
平滑回路３０６は、第２整流回路３０２の出力電圧ＶＲＥＣＴを平滑化し、直流電圧ＶＤＣ２を生成する。第１トランジスタＭ１１のソースは、コイルＬ１の一端に接続される。第１抵抗Ｒ１１は、第１トランジスタＭ１１のドレインと平滑回路３０６の出力の間に設けられる。第２抵抗Ｒ１２は、第１トランジスタＭ１１のゲートと平滑回路３０６の出力の間に設けられる。
【００９２】
以上が第２の実施の形態に係るＡＣ／ＤＣコンバータ１００ａの構成である。
このＡＣ／ＤＣコンバータ１００ａによっても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００９３】
第１、第２の実施の形態に開示されるＡＣ／ＤＣコンバータ１００は、以下の技術的思想として把握することも可能である。
ＡＣ／ＤＣコンバータ１００および保護回路２００（３００）は、電源回路を形成する。ＡＣ／ＤＣコンバータ１００は、ＡＣ入力電圧ＶＡＣを整流する第１整流回路１０６と、第１整流回路１０６の出力端子対の間に接続された平滑キャパシタ１０８と、平滑キャパシタ１０８に生ずるＤＣ中間電圧ＶＤＣを昇圧もしくは降圧し、ＤＣ出力電圧ＶＯＵＴを生成するＤＣ／ＤＣコンバータ１１０と、を備える。保護回路２００（３００）は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１００の直流電流ループ（交流電流ループ）上に設けられた機械式リレー２０１（３０１）と、ＡＣ入力電圧ＶＡＣを整流する第２整流回路２０２（３０２）と、第２整流回路２０２（３０２）の出力電圧ＶＲＥＣＴを受け、機械式リレー２０１（３０１）のオン、オフを制御する駆動回路２０４（３０４）と、を備える。この電源回路は、機械式リレー２０１（３０１）がオフして、直流電流ループ（交流電流ループ）が遮断されたときに、機械式リレー２０１（３０１）、第２整流回路２０２（３０２）、駆動回路２０４（３０４）に基準電圧ＶＧＮＤ１（ＶＧＮＤ２）を供給する第１グランドプレーン１２０（１３６）と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０に基準電圧ＶＧＮＤ２（ＶＧＮＤ１）供給する第２グランドプレーン１２２（１３４）が絶縁されるとともに、第１グランドプレーン１２０（１３６）がフローティング状態とならないように構成される。
したがって、第１、第２の実施の形態で説明した構成に限定されず、この技術的思想として把握しうるさまざまな変形例も、本発明の範囲に含まれる。
【００９４】
また、第１の実施の形態において図３および図４に示したリレー制御回路２２０は、第２の実施の形態にも利用可能であることに留意されたい。すなわち、リレー制御回路２２０は、第１、第２の実施の形態で共通に利用可能であるため、ユーザが、リレー制御回路２２０の用途を選択することができる。
【００９５】
以上、本発明について、第１、第２の実施の形態をもとに説明した。これら実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。
【００９６】
（第１の変形例）
機械式リレー２０１はノーマリオフであってもよい。この場合、プリドライバ２１４は、異常検出信号Ｓ１がネゲート（ローレベル）されると、第２トランジスタＭ１２のゲート電圧をハイレベルとして第２トランジスタＭ１２をオンする。これにより異常時に、第１トランジスタＭ１１がオフとなり、コイルＬ１の電流が遮断され、機械式リレー２０１がオフする。
【００９７】
反対に異常検出信号Ｓ１がアサート（ハイレベル）されると、第２トランジスタＭ１２のゲート電圧をローレベルとして第２トランジスタＭ１２をオフする。これにより正常時に、第１トランジスタＭ１１がオンとなり、コイルＬ１に電流ＩＬ１がゼロとなり、機械式リレー２０１がオンする。
【００９８】
（第２の変形例）
第１、第２の実施の形態では、リレー制御回路２２０に、ＶＨＩＮ端子とＡＣＤＥＴ端子を設ける場合を説明したが、本発明はそれには限定されない。
図８（ａ）、（ｂ）は、第２の変形例に係るリレー制御回路２２０を示す回路図である。図８（ａ）のリレー制御回路２２０ａは、ＡＣＤＥＴ端子および検出電圧生成部２０６に代えて、ＮＭＯＳトランジスタＭ１３、抵抗Ｒ３１、Ｒ３２を備える。
【００９９】
ＮＭＯＳトランジスタＭ１３は、高耐圧トランジスタであり、デプレッション型で構成される。
【０１００】
ＮＭＯＳトランジスタＭ１３のドレインはＶＨＩＮ端子と接続され、そのゲートは、そのソースと接続される。またＮＭＯＳトランジスタＭ１３のバックゲートもソースと接続される。
【０１０１】
第１抵抗Ｒ３１および第２抵抗Ｒ３２は、ＮＭＯＳトランジスタＭ１３のソースと接地の間に設けられる。第１抵抗Ｒ３１および第２抵抗Ｒ３２によって、ＮＭＯＳトランジスタＭ１３のソース電圧Ｖｓが分圧される。第１抵抗Ｒ３１および第２抵抗Ｒ３２の接続ノードＮ１に生ずる電圧が、検出電圧ＶＤＥＴとなる。
【０１０２】
この変形例において、ＡＣ入力電圧ＶＡＣの振幅が正常範囲に含まれるとき、ＮＭＯＳトランジスタＭ１３が線形領域で動作するように、回路の動作点が定められる。この動作点は、具体的には、ＮＭＯＳトランジスタＭＮ１のサイズ、第１抵抗Ｒ３１および第２抵抗Ｒ３２の抵抗値に応じて設定可能である。
【０１０３】
ＡＣ入力電圧ＶＡＣの振幅が正常範囲に含まれるとき、ＮＭＯＳトランジスタＭ１３は線形領域で動作する。線形領域において、ドレイン電流Ｉｄは、ＡＣ入力電圧ＶＡＣの振幅に応じて変化する。
【０１０４】
ＮＭＯＳトランジスタＭ１３が飽和領域に入ると、ドレイン電流Ｉｄはほぼ一定値ＩＭＡＸをとる。したがって交流電圧ＶＡＣの振幅が、線形領域と飽和領域の境界に対応する電圧（以下、クランプ電圧ＶＣＬという）を超えると、第１抵抗Ｒ３１と第２抵抗Ｒ３２の両端間の電圧、言い換えればＮＭＯＳトランジスタＭ１３のソース電圧Ｖｓは、ＶＭＡＸ＝（Ｒ３１＋Ｒ３２）×ＩＭＡＸ付近にてクランプされ、したがって、検出電圧ＶＤＥＴも、ある一定レベルにてクランプされる。
【０１０５】
リレー制御回路２２０ａによれば、検出電圧ＶＤＥＴにもとづいて、ＡＣ入力電圧ＶＡＣの振幅の範囲を判定することができる。
【０１０６】
図８（ｂ）のリレー制御回路２２０ｂは、ＡＣＤＥＴ端子および検出電圧生成部２０６に代えて、ＮＭＯＳトランジスタＭ１３、Ｍ１４、Ｍ１５、抵抗Ｒ３３を備える。ＮＭＯＳトランジスタＭ１３は、高耐圧のデプレッションＭＯＳＦＥＴである。
【０１０７】
トランジスタＭ１４、Ｍ１５は、ＮＭＯＳトランジスタＭ１３のドレイン電流Ｉｄを所定係数倍（×Ｋ）して折り返すカレントミラー回路を形成する。変換抵抗Ｒ３３は、カレントミラー回路の出力電流Ｋ×Ｉｄの経路上に設けられる。検出電圧ＶＤＥＴは、ＶＣＣ−Ｋ×Ｉｄ×Ｒ３１となる。
【０１０８】
リレー制御回路２２０ｂの動作点は、ＮＭＯＳトランジスタＭ１３が飽和領域で動作するように定められる。この場合、ＮＭＯＳトランジスタＭ１３のドレイン電流Ｉｄは、交流電圧ＶＡＣの振幅に応じて変化し、したがって検出電圧ＶＤＥＴも、ＡＣ入力電圧ＶＡＣの振幅に応じて変化する。
【０１０９】
リレー制御回路２２０ｂによれば、検出電圧ＶＤＥＴにもとづいて、ＡＣ入力電圧ＶＡＣの振幅の範囲を判定することができる。
【０１１０】
（第３の変形例）
第１、第２の実施の形態では、ＡＣ入力電圧ＶＡＣの振幅が正常範囲を逸脱すると直ちに機械式リレー２０１、３０１をオフしたが、本発明はそれには限定されない。たとえば駆動回路２０４、３０４は、ＡＣ入力電圧ＶＡＣの振幅が正常範囲を逸脱した状態が、所定の検出時間ＴＤＥＴ持続すると、機械式リレー２０１（３０１）をオフしてもよい。検出時間ＴＤＥＴは、ＡＣ入力電圧の数サイクルに対応する時間であってもよい。またリレー制御回路２２０に、タイマー用（ＤＥＴ＿ＴＩＭＥＲ）端子を追加し、ＤＥＴ＿ＴＩＭＥＲ端子に接続するキャパシタの容量に応じて、検出時間ＴＤＥＴを設定可能としてもよい。
この変形例によれば、極短時間の電圧変動やスパイク状のノイズによって、保護回路が誤動作するのを防止できる。
【０１１１】
（第４の変形例）
各信号のアサート、ネゲートと、ハイレベル、ローレベルの割り当ての組み合わせは任意である。
【０１１２】
（用途）
最後に、第１あるいは第２の実施の形態で説明したＡＣ／ＤＣコンバータ１００の用途を説明する。ＡＣ／ＤＣコンバータ１００は、ＡＣアダプタや電子機器の電源ブロックに好適に利用される。
【０１１３】
図９は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１００を備えるＡＣアダプタ８００を示す図である。ＡＣアダプタ８００は、プラグ８０２、筐体８０４、コネクタ８０６を備える。プラグ８０２は、図示しないコンセントから商用交流電圧ＶＡＣを受ける。ＡＣ／ＤＣコンバータ１００は、筐体８０４内に実装される。ＡＣ／ＤＣコンバータ１００により生成された直流出力電圧ＶＯＵＴは、コネクタ８０６から電子機器８１０に供給される。電子機器８１０は、ノートＰＣ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話、携帯オーディオプレイヤなどが例示される。
【０１１４】
図１０（ａ）、（ｂ）は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１００を備える電子機器９００を示す図である。図１０（ａ）、（ｂ）の電子機器９００はディスプレイ装置であるが、電子機器９００の種類は特に限定されず、オーディオ機器、冷蔵庫、エアコン、洗濯機、掃除機など、電源装置を内蔵する機器であればよい。
【０１１５】
プラグ９０２、図示しないコンセントから商用交流電圧ＶＡＣを受ける。ＡＣ／ＤＣコンバータ１００は、筐体８０４内に実装される。ＡＣ／ＤＣコンバータ１００により生成された直流出力電圧ＶＯＵＴは、同じ筐体９０４内に搭載される、マイコン、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、電源回路、照明機器、アナログ回路、デジタル回路などの負荷に供給される。
【０１１６】
実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。
【符号の説明】
【０１１７】
１００…ＡＣ／ＤＣコンバータ、１０２…ヒューズ、１０４…フィルタ、１０６…第１整流回路、１０８…平滑キャパシタ、１１０…ＤＣ／ＤＣコンバータ、１１２…制御回路、１１４…フィードバック回路、１２０…第１グランドプレーン、１２２…第２グランドプレーン、１３０…第１ＡＣライン、１３２…第２ＡＣライン、１３４…第１グランドプレーン、１３６…第２グランドプレーン、Ｍ１…スイッチングトランジスタ、Ｔ１…トランス、Ｗ１…１次巻線、Ｗ２…２次巻線、Ｄ１…整流ダイオード、Ｃ１…出力キャパシタ、２００…保護回路、２０１…機械式リレー、２０２…第２整流回路、２０４…駆動回路、２０６…検出電圧生成部、２０８…異常判定部、２１０…駆動部、２１２…内部電源、２１４…プリドライバ、Ｍ１１…第１トランジスタ、Ｍ１２…第２トランジスタ、Ｒ１１…第１抵抗、Ｒ１２…第２抵抗、２２０…リレー制御回路、２２２…フォトカプラ、２２４…インバータ、２３０…スタータ回路、２３２…ゲート制御回路、２３４…クランプ回路、２４０…比較回路、２４２…第１コンパレータ、２４４…第２コンパレータ、２４６…ＯＲゲート、２５０…判定ロジック部、２５２…インバータ、２５４…タイマー、２５６…ＡＮＤゲート、Ｓ１…異常検出信号、Ｓ２…判定信号、３００…保護回路、３０１…機械式リレー、３０２…第２整流回路、３０４…駆動回路、３０６…平滑回路、３０８…検出回路、３１０…駆動部、８００…ＡＣアダプタ、８０２…プラグ、８０４…筐体、８０６…コネクタ、８１０，９００…電子機器、９０２…プラグ、９０４…筐体。
【図１】
2015096009.tif 000003
【図２】
2015096009.tif 000004
【図３】
2015096009.tif 000005
【図４】
2015096009.tif 000006
【図５】
2015096009.tif 000007
【図６】
2015096009.tif 000008
【図７】
2015096009.tif 000009
【図８】
2015096009.tif 000010
【図９】
2015096009.tif 000011
【図１０】
2015096009.tif 000012