(57)【要約】【課題】  第一の電源と、第二の電源とを備える電源システムにおける電力供給の効率を向上することが可能な電源システム等を提供する。【解決手段】  電源システムは、外部からオンオフ状態の切り替えが可能であり、第一の出力２１０を第一出力端１２０に出力可能な第一の電源３００と、第一の出力２１０より電力が小さい第二の出力２２０を第二出力端１３０に出力可能な第二の電源５００と、第一の電源３００がオン状態のときには、第一の電源３００が、第一の出力２１０を、第一出力端１２０と共に第二出力端１３０に出力することを可能とする第一のスィッチ６００と、第一の電源３００がオン状態のときには、第二の電源５００が、第二の出力２２０を第二出力端１３０に対して出力しないように電気的な接続を切り離すことを可能とする第二のスィッチ７００と、第二の電源５００と、第一のスィッチ６００と、第二のスィッチ７００とのオンオフ状態の切り替えを行う制御部４００とを有する。【選択図】  図３
2015132871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部からオンオフ状態の切り替えが可能であり、第一の出力を第一出力端に出力可能な第一の電源と、
前記第一の出力より電力が小さい第二の出力を第二出力端に出力可能な第二の電源と、
前記第一の電源がオン状態のときには、前記第一の電源が、前記第一の出力を、前記第一出力端と共に前記第二出力端に出力することを可能とする第一のスィッチと、
前記第一の電源がオン状態のときには、前記第二の電源が、前記第二の出力を前記第二出力端に対して出力しないように電気的な接続を切り離すことを可能とする第二のスィッチと、
前記第二の電源と、前記第一のスィッチと、前記第二のスィッチとのオンオフ状態の切り替えを行う制御部とを備える
ことを特徴とする電源システム。
【請求項２】
前記制御部は、
前記第一の電源がオンになるのに応じて、前記第一のスィッチをオンにし、前記第二のスィッチをオフにすると共に、前記第二の電源をオフにする一方で、
前記第一の電源がオフになるのに応じて、前記第一のスィッチをオフにし、前記第二のスィッチをオンにすると共に、前記第二の電源をオンにする
ことを特徴とする請求項１記載の電源システム。
【請求項３】
前記第二の電源と前記第二のスィッチとの間において並列に接続されたコンデンサを更に備え、
前記コンデンサは、
前記第一のスィッチがオンで、前記第二のスィッチがオフのときには、前記第一の電源によって充電され、
前記第一の電源がオン状態からオフ状態に切り替わるのに応じて前記第一のスィッチがオフとなり、前記第二のスィッチがオンとなるのに応じて放電する
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の電源システム。
【請求項４】
前記第一のスィッチがオンのときに、前記第一の出力を前記コンデンサに供給するダイオードを、前記第一のスィッチと前記第二出力端との間と、前記第二の電源と前記コンデンサとの間に更に備える
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の電源システム。
【請求項５】
前記第一のスィッチおよび前記第二のスィッチは、電界効果トランジスタである
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の電源システム。
【請求項６】
外部からオンオフ状態の切り替えが可能であり、第一の出力を第一出力端に出力可能な第一の電源と、前記第一の出力より電力が小さい第二の出力を第二出力端に出力可能な第二の電源とを有する電源システムの制御方法であって、
前記第一の電源がオン状態のときには、前記第一の電源が、前記第一の出力を、前記第一出力端と共に前記第二出力端に出力するよう第一のスィッチによって切り替えると共に、前記第二の電源が、前記第二の出力を前記第二出力端に対して出力しないように、第二のスィッチによって電気的な接続を切り離す
ことを特徴とする制御方法。
【請求項７】
前記第一の電源がオンになるのに応じて、前記第一のスィッチをオンにし、前記第二のスィッチをオフにすると共に、前記第二の電源をオフにする一方で、
前記第一の電源がオフになるのに応じて、前記第一のスィッチをオフにし、前記第二のスィッチをオンにすると共に、前記第二の電源をオンにする
ことを特徴とする請求項６記載の制御方法。
【請求項８】
前記第二の電源と前記第二のスィッチとの間において並列に接続されたコンデンサを、前記第一のスィッチがオンで、前記第二のスィッチがオフのときには、前記第一の電源によって充電し、前記第一の電源がオン状態からオフ状態に切り替わるのに応じて、前記第一のスィッチをオフにし、前記第二のスィッチをオンにすることにより、前記コンデンサを放電する
ことを特徴とする請求項６または請求項７記載の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源システムおよびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一つの電源から、二種類の出力を得ることが可能な電源システムがある。例えば、ある電源システムは、メイン電源と、スタンバイ電源とを備えており、メイン電源は、高電圧の電力（以下、メイン出力ともいう）を供給することが可能であり、スタンバイ電源は、低電力（以下、スタンバイ出力ともいう）を供給することが可能であるとする。スタンバイ電源は、外部からの操作によりオンオフを制御することができないため、このような電源システムは、メイン電源が動作中であっても、スタンバイ電源が動作している。このため、メイン電源が高効率であっても、スタンバイ電源が動作することにより、そのスタンバイ電源による損失は、電源システムにおける電力供給の効率が低下する原因となっている。
【０００３】
ここで、本願出願に先だって存在する関連技術としては、例えば以下の特許文献がある。
【０００４】
特許文献１は、二つの電源を備える電源装置において、電力を供給する電源の切り替えをＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：電界効果トランジスタ）を用いて行う技術を開示する。
【０００５】
特許文献２は、二つの電源を備える電源装置において、動作中における負荷の大きさにより、それらの電源を使い分ける電源装置を開示する。
【０００６】
特許文献３は、電力供給を安定化させるため、電気回路にコンデンサとダイオードを備える技術を開示する。
【０００７】
特許文献４は、主電源と補助電源を備えるコンピュータにおいて、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）以外の装置には、補助電源を用いて、あらかじめ電力を供給しておくことにより、主電源がオンになって以降起動するまでの時間を短縮するコンピュータを開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１３−１２５５０５号公報
【特許文献２】特開２０１０−２２０４６０号公報
【特許文献３】特開２０１０−０１５３１０号公報
【特許文献４】特開２００５−１４９２２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１乃至４に提案されている技術を用いても、メイン電源と、スタンバイ電源とを備える電源システムにおける電力供給の効率向上に関しては考慮されておらず、上述した課題を解決するには至っていない。
【００１０】
そこで、本発明は、２種類の電源を備える電源システムにおける電力供給の効率を向上することが可能な電源システム等の提供を主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成すべく、本発明に係る電源システムは、以下の構成を備えることを特徴とする。
【００１２】
即ち、本発明に係る電源システムは、
外部からオンオフ状態の切り替えが可能であり、第一の出力を第一出力端に出力可能な第一の電源と、
前記第一の出力より電力が小さい第二の出力を第二出力端に出力可能な第二の電源と、
前記第一の電源がオン状態のときには、前記第一の電源が、前記第一の出力を、前記第一出力端と共に前記第二出力端に出力することを可能とする第一のスィッチと、
前記第一の電源がオン状態のときには、前記第二の電源が、前記第二の出力を前記第二出力端に対して出力しないように電気的な接続を切り離すことを可能とする第二のスィッチと、
前記第二の電源と、前記第一のスィッチと、前記第二のスィッチとのオンオフ状態の切り替えを行う制御部とを備える
ことを特徴とする。
【００１３】
同目的を達成する本発明に係る電源システムの制御方法は、
外部からオンオフ状態の切り替えが可能であり、第一の出力を第一出力端に出力可能な第一の電源と、前記第一の出力より電力が小さい第二の出力を第二出力端に出力可能な第二の電源とを有する電源システムの制御方法であって、
前記第一の電源がオン状態のときには、前記第一の電源が、前記第一の出力を、前記第一出力端と共に前記第二出力端に出力するよう第一のスィッチによって切り替えると共に、前記第二の電源が、前記第二の出力を前記第二出力端に対して出力しないように、第二のスィッチによって電気的な接続を切り離す
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
上記の本発明によれば、２種類の電源を備える電源システムにおける電力供給の効率を向上することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電源システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る電源システムの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る電源システムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本発明を実施する形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電源システムの構成を示すブロック図である。
【００１８】
本実施形態に係る電源システムは、整流回路１と、トランス２と、メイン電源３と、動作制御回路４と、スタンバイ電源５と、Ｍ＿ＦＥＴ６と、Ｓ＿ＦＥＴ７とを有する。
【００１９】
Ｍ＿ＦＥＴ６とＳ＿ＦＥＴ７は、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）である。
【００２０】
整流回路１は、入力ＡＣ１１をＡＣ（交流）からＤＣ（直流）に変換する。整流回路１が出力する直流電圧は、トランス２の１次側に印加される。トランス２の２次側には、図１に示すように、メイン電源３とスタンバイ電源５とが接続されている。即ち、トランス２の１次側に入力された直流電圧は、トランス２の仕様に応じて定められている所定の比率に従って分圧され、その比率に応じて分圧された直流電圧が、メイン電源３と、スタンバイ電源５とに印加される。トランス２は、前記のような構成には限定されず、２種類の電源（３、５）に対して所定の電圧を印加できれば個別に用意してもよい。
【００２１】
メイン電源３は、少なくともスタンバイ電源５と比較して大きな電力（メイン出力２１）を出力段から出力することができる。また、メイン電源３は、外部からの操作に基づきオンオフ制御を行うインタフェース（図示せず）によって、メイン出力２１を出力するか否かを制御（オンオフ制御）することが可能である。一方、スタンバイ電源５が出力するスタンバイ出力２２は、当該インタフェースを作動するために使用される。そのため、スタンバイ電源５は、少なくともメイン電源３と比較して、小電力であり、且つ低効率な回路でよい。
【００２２】
尚、本実施形態において、整流回路１、メイン電源３、及び、スタンバイ電源５には、現在では一般的な構成の整流回路を採用することができるので、本実施形態における詳細な説明は省略する。
【００２３】
動作信号１４は、メイン電源３が自装置の動作状態（オンオフ）を動作検出回路４に通知する信号である。
【００２４】
動作制御回路４は、動作信号１４を基に、スタンバイ信号１５を出力すると共に、Ｍ＿ＦＥＴ制御信号１６とＳ＿ＦＥＴ制御信号１７とによるオンオフ動作を制御する。
【００２５】
Ｍ＿ＦＥＴ６のソースとドレインは、メイン電源３のメイン出力２１が出力されるメイン出力端子（第一出力端）１２に接続されているラインと、スタンバイ電源５のスタンバイ出力２２が出力されるスタンバイ出力端子（第二出力端）１３に接続されているラインとの間に接続されている。Ｍ＿ＦＥＴ６は、Ｍ＿ＦＥＴ６のゲートに入力されるＭ＿ＦＥＴ制御信号１６に応じて、メイン電源３とスタンバイ出力端子１３との間における電流の流れを制御する。即ち、Ｍ＿ＦＥＴ制御信号１６は、動作制御回路４がＭ＿ＦＥＴ６に対して、Ｍ＿ＦＥＴ６の動作状態（オンオフ）を変更するように指示する信号である。
【００２６】
スタンバイ電源５のスタンバイ出力２２は、Ｓ＿ＦＥＴ７を介して、スタンバイ出力端子１３に出力可能である。即ち、Ｓ＿ＦＥＴ７のソースとドレインは、スタンバイ電源５とスタンバイ出力端子１３との間に接続される。Ｓ＿ＦＥＴ７は、Ｓ＿ＦＥＴ７のゲートに入力されるＳ＿ＦＥＴ制御信号１７に応じて、スタンバイ電源５とスタンバイ出力端子１３との間における電流の流れを制御する。即ち、Ｓ＿ＦＥＴ制御信号１７は、動作制御回路４がＳ＿ＦＥＴ７に対して、Ｓ＿ＦＥＴ７の動作状態（オンオフ）を変更するように指示する信号である。
【００２７】
スタンバイ信号１５は、動作制御回路４がスタンバイ電源５に対して、スタンバイ電源５の動作状態（オンオフ）を変更するように指示する信号である。
【００２８】
スタンバイ電源５は、デフォルトでは、オン状態であり、スタンバイ信号１５が示す内容を基にオンオフする。
【００２９】
以下、図１を参照して本実施形態に関する電源システムの動作について説明する。
【００３０】
はじめに、メイン電源３がオンでない場合に、図１に示す電源システムは、入力ＡＣ１１により、スタンバイ電源５が動作する。このとき、メイン電源３が停止しているため、動作制御回路４は、スタンバイ電源５に対して、スタンバイ信号１５を用いたオフ状態への変更指示を行わない。即ち、スタンバイ電源５は、オン状態のままである。
【００３１】
動作制御回路４は、Ｍ＿ＦＥＴ制御信号１６を用いてＭ＿ＦＥＴ６にオフ状態への変更を指示する。この指示を受けて、Ｍ＿ＦＥＴ６は、メイン電源３とスタンバイ出力端子１３との電気的な接続を切り離す。
【００３２】
また、動作制御回路４は、Ｓ＿ＦＥＴ制御信号１７を用いて、Ｓ＿ＦＥＴ７にオン状態への変更を指示する。これにより、スタンバイ電源５の出力（スタンバイ出力２２）は、スタンバイ出力端子１３から外部に出力が可能になる。
【００３３】
外部からのインタフェースを用いてメイン電源３がオン状態になった場合、メイン電源３は、動作信号１４により、動作制御回路４にオン状態になった旨を通知する。動作制御回路４は、通知された動作信号１４によって、メイン電源３が動作していることを検出する。そのとき、動作制御回路４は、スタンバイ信号１５によって、スタンバイ電源５にオフ状態への変更を指示する。また、動作制御回路４は、Ｓ＿ＦＥＴ制御信号１７によって、Ｓ＿ＦＥＴ７にオフ状態への変更を指示する。これにより、Ｓ＿ＦＥＴ７は、スタンバイ電源５とスタンバイ出力端子１３との電気的な接続を切り離す。また、動作制御回路４は、Ｍ＿ＦＥＴ制御信号１６によって、Ｍ＿ＦＥＴ６にオン状態への変更を指示する。これにより、Ｍ＿ＦＥＴ６は、メイン電源３とスタンバイ出力端子１３とを電気的に接続する。これにより、メイン出力２１は、スタンバイ出力端子１３から外部に出力が可能になる。
【００３４】
上述したように、メイン電源３が動作している際にスタンバイ電源５を停止することにより、スタンバイ電源５による電力損失は無くなる。スタンバイ電源５は、メイン電源３と比較して小電流であるため、メイン電源３のメイン出力２１をスタンバイ出力端子１３から出力することによる、メイン電源３における電流の増加分は小さい。そのため、メイン電源３のメイン出力２１をスタンバイ出力端子１３から出力することによる電力効率の悪化はほとんど生じない。よって、本実施形態に係る電源システムは、メイン電源３が動作している場合には低効率なスタンバイ電源５を停止する。これにより、本実施形態に係る電源システムによれば、高効率なメイン電源３が動作することによって、当該電源システム全体における電力供給の効率を改善することができる。
【００３５】
外部からのインタフェースを用いてメイン電源３がオフ状態になった場合、メイン電源３は、動作信号１４により、動作制御回路４にオフ状態になった旨を通知する。動作制御回路４は、通知された動作信号１４によって、メイン電源３が停止していることを検出する。そのとき、動作制御回路４は、スタンバイ信号１５によって、スタンバイ電源５にオン状態への変更を指示する。動作制御回路４は、Ｍ＿ＦＥＴ制御信号１６によって、Ｍ＿ＦＥＴ６にオフ状態への変更を指示する。これにより、Ｍ＿ＦＥＴ６は、メイン電源３とスタンバイ出力端子１３との電気的な接続を切り離す。また、動作制御回路４は、Ｓ＿ＦＥＴ制御信号１７によって、Ｓ＿ＦＥＴ７にオン状態へ変更するよう指示する。これにより、Ｓ＿ＦＥＴ７は、スタンバイ電源５とスタンバイ出力端子１３を電気的に接続して、スタンバイ電源５のスタンバイ出力２２を、スタンバイ出力端子１３から外部に出力することが可能になる。
【００３６】
以上、説明したように、第１の実施形態には、２種類の電源（メイン電源３と、スタンバイ電源５）を有する電源システムにおける電力供給の効率を向上することができるという効果がある。その理由は、本実施形態に係る電源システムは、メイン電源３が動作中は低効率なスタンバイ電源５を停止して、高効率なメイン電源３の出力をスタンバイ出力端子１３から出力することにより、スタンバイ電源５における電源の損失を防ぐことができるからである。
【００３７】
＜第２の実施形態＞
次に上述した第１の実施形態に係る電源システムを基本とする第２の実施形態について説明する。以下の説明においては、本実施形態に係る特徴的な部分を中心に説明する。その際、上述した第１の実施形態と同様な構成については、同一の参照番号を付すことにより、重複する説明は省略する。
【００３８】
図２は、本発明の第２の実施形態に係る電源システムの構成を示すブロック図である。
【００３９】
本実施形態に係る電源システムは、第１の実施形態で説明した構成に、逆流防止用のダイオード８と、状態保持コンデンサ９と、コンデンサ２３とを追加した構成である。状態保持コンデンサ９は、後述する如く、メイン電源３によって充電可能である。
【００４０】
コンデンサ２３は、負荷（不図示）が接続されている端子に一般的に接続されている脈流防止用のコンデンサである。本実施形態に係る電源システムの動作説明の便宜上から、コンデンサ２３は、スタンバイ出力端子１３に接続されている。状態保持コンデンサ９と、コンデンサ２３とは、図２に示す如くグランドとの間に並列に接続されている。
【００４１】
ダイオード８のアノード側は、Ｍ＿ＦＥＴ６のソースとスタンバイ出力端子１３との間に接続されている。ダイオード８のカソード側は、スタンバイ電源５と、Ｓ＿ＦＥＴ７のドレインと、状態保持コンデンサ９の一方の端子に接続されている。
【００４２】
メイン電源３をオフに変更した場合に、第１の実施形態において前述したように、動作制御回路４は、スタンバイ電源５をオン状態に変更し、Ｍ＿ＦＥＴ６をオフ状態に変更し、そしてＳ＿ＦＥＴ７をオン状態に変更するよう指示する。これにより、スタンバイ電源５は、それまで出力していたメイン電源３に代わり、スタンバイ出力２２を、スタンバイ出力端子１３から出力することになる。
【００４３】
コンデンサ２３は、スタンバイ電源５が小電力であることに応じて、静電容量が小さいことが想定される。この場合、スタンバイ電源５の起動時の立ち上りが遅れると、コンデンサ２３に保持していた静電容量が足りないことに起因して、スタンバイ出力端子１３に出力する電圧が低下してしまう虞がある。
【００４４】
そこで、本実施形態では、図２に示す上述した回路構成を採用することにより、スタンバイ電源５がオフ状態であっても、メイン電源３がオン状態の場合において、Ｍ＿ＦＥＴ６がオン状態であり、且つＳ＿ＦＥＴ７がオフ状態であれば、状態保持コンデンサ９に電荷が蓄えられる。そのため、スタンバイ出力端子１３に出力する電源がメイン電源３からスタンバイ電源５に切り替わった場合に、スタンバイ電源５が立ち上がるまでの間、状態保持コンデンサ９は、蓄積していた電荷を、スタンバイ出力端子１３に出力することが可能である。これにより、スタンバイ出力端子１３の電圧が低下することを防ぐことが可能になる。
【００４５】
以上説明した第２の実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加え、さらに、スタンバイ電源５のスタンバイ出力２２をスタンバイ出力端子１３から出力するように切り替わるときに、スタンバイ出力端子１３に出力する電圧が低下することを防ぐことができるという効果がある。
【００４６】
その理由は、本実施形態に係る電源システムは、スタンバイ電源５がオフ状態のときに状態保持コンデンサ９を充電し、メイン電源３からスタンバイ電源５に切り替わったときに、スタンバイ電源５が立ち上がるまでの間、状態保持コンデンサ９の放電を利用することによってスタンバイ出力端子１３における出力電圧の脈流を防止することができるからである。
【００４７】
＜第３の実施形態＞
次に上述した第１および第２の実施形態に係る電源システムに共通した第３の実施形態について説明する。
【００４８】
図３は、本発明の第３の実施形態に係る電源システムの構成を示すブロック図である。
【００４９】
図３に示す電源システムは、第一の電源３００と、制御部４００と、第二の電源５００と、第一のスィッチ６００と、第二のスィッチ７００とを有する。
【００５０】
第一の電源３００は、外部からオンオフ状態の切り替えが可能であり、第一の出力２１０を第一出力端１２０に出力する。また、第一の電源３００は、自装置のオンオフ状態を電源通知信号１４０により、制御部４００に通知する。
【００５１】
第二の電源５００は、第一の出力２１０より電力が小さい第二の出力２２０を第二出力端１３０に出力する。
【００５２】
第一のスィッチ６００は、第一の電源３００がオン状態のときには、第一の電源３００が、第一の出力２１０を、第一出力端１２０と共に第二出力端１３０に出力する。
【００５３】
第二のスィッチ７００は、第一の電源３００がオン状態のときには、第二の電源５００が、第二の出力２２０を第二出力端１３０に対して出力しないように電気的な接続を切り離す。
【００５４】
制御部４００は、電源通知信号１４０を基に、電源制御信号１５０と、第一のスィッチ制御信号１６０と、第二のスィッチ制御信号１７０とによって、第二の電源５００と、第一のスィッチ６００と、第二のスィッチ７００とのオンオフ状態の切り替えを行う。
【００５５】
以上、説明したように、第３の実施形態には、２種類の電源（第一の電源３００と、第二の電源５００）を有する電源システムにおける電力供給の効率を向上することができるという効果がある。その理由は、本実施形態に係る電源システムは、第一の電源３００が動作中には、低効率な第二の電源５００を停止して、高効率な第一の電源３００の出力を第二出力端１３０から出力することにより、第二の電源５００における電力の損失を防ぐことができるからである。
【符号の説明】
【００５６】
１    整流回路
２    トランス
３    メイン電源
４    動作制御回路
５    スタンバイ電源
６    Ｍ＿ＦＥＴ
７    Ｓ＿ＦＥＴ
８    ダイオード
９    状態保持コンデンサ
１１    入力ＡＣ
１２    メイン出力端子
１３    スタンバイ出力端子
１４    動作信号
１５    スタンバイ信号
１６    Ｍ＿ＦＥＴ制御信号
１７    Ｓ＿ＦＥＴ制御信号
２１    メイン出力
２２    スタンバイ出力
２３    コンデンサ
１００    Ｖ
１２０    第一出力端
１３０    第二出力端
１４０    電源通知信号
１５０    電源制御信号
１６０    第一のスィッチ制御信号
１７０    第二のスィッチ制御信号
２００    Ｖ
３００    第一の電源
４００    制御部
５００    第二の電源
６００    第一のスィッチ
７００    第二のスィッチ
【図１】
2015132871.tif 000003
【図２】
2015132871.tif 000004
【図３】
2015132871.tif 000005