(57)【要約】      （修正有）【課題】外付け式ハードディスクが別途電源変換器に接続する必要がないようにさせ、且つ安全であり、寿命が長く、携帯に便利である電源変換回路を提供する。【解決手段】本発明の電源変換回路１００は、外部電源１０と電子装置２０との間に接続され、該電子装置は、第１電源入力端２２を有する。電源変換回路は、コンデンサ素子１２０、スイッチング素子１５０及び突入電流抑制回路１１５を含む。コンデンサ素子は、外部電源に電気接続する。スイッチング素子の入力端は、コンデンサ素子の出力端に電気接続し、その出力端は、第１電源入力端に接続する。第１電圧検出回路１６０の出力端は、スイッチング素子に接続し、コンデンサ素子の出力電圧を検出する。第１電圧検出回路がスイッチング素子の入力電圧が第１電圧所定値より大きいことを検出する時、スイッチング素子は、導通状態を呈する。【選択図】図１
2017005983.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部電源と少なくとも１つの電子装置との間を接続することに適用され、該電子装置は、ピーク電流負荷特性を有し、該電子装置は、第１電源入力端を有し、該第１電源入力端が必要な電圧は、動作電圧範囲にある電源変換回路であって、該電源変換回路は、
該外部電源に電気接続するコンデンサ素子と、
入力端が該コンデンサ素子の出力端に電気接続し、出力端が該電子装置の該第１電源入力端に接続するスイッチング素子と、
該コンデンサ素子と該該部電源との間に電気接続される該突入電流抑制回路と、
出力端が該スイッチング素子に接続し、該コンデンサ素子の出力電力を検出することに適用される第１電圧検出回路と、
を含み、該第１電圧検出回路は、該スイッチング素子の入力電圧が第１電圧所定値以上であることを検出する時、該第１電圧検出回路は、該スイッチング素子を駆動して導通状態にし、該コンデンサ素子に該電子装置の該第１電源入力端に対して給電させる電源変換回路。
【請求項２】
更に、直流変換回路を含み、該直流変換回路は、該突入電流抑制回路と該コンデンサ素子との間に接続される請求項１に記載の電源変換回路。
【請求項３】
更に、
入力端が該直流変換回路の出力端に電気接続するフィードバック回路と、
出力端が該直流変換回路のもう１つの入力端に接続し、入力端が該フィードバック回路の出力端に接続する制御器と、
該フィードバック回路と接続し、第２所定時間を設ける第２タイミング回路と、
出力端が該第２タイミング回路に電気接続し、入力端が該外部電源に接続し、該外部電源が取り外されたことを検出する時、該第２タイミング回路をリセットするリセット回路と、
を含み、該第２タイミング回路の計時が該第２所定時間未満である時、該直流変換回路の出力電圧は、第２電圧所定値まで調整され、該第２タイミング回路の計時が該第２所定時間以上である時、該第２タイミング回路が調整信号を該フィードバック回路に出力し、該直流変換回路の出力電圧を該第１電圧所定値まで低減させる請求項２に記載の電源変換回路。
【請求項４】
外部電源と少なくとも１つの電子装置との間を接続することに適用され、該電子装置は、ピーク電流負荷特性を有し、該電子装置は、第１電源入力端を有し、該第１電源入力端が必要な電圧は、動作電圧範囲にある電源変換回路であって、該電源変換回路は、
該外部電源に電気接続するコンデンサ素子と、
入力端が該コンデンサ素子の出力端に電気接続し、出力端が該電子装置の該第１電源入力端に接続するスイッチング素子と、
該コンデンサ素子と該該部電源との間に電気接続される該突入電流抑制回路と、
出力端が該スイッチング素子に接続し、入力端が該外部電源に電気接続し、第１時間所定値を設ける第１タイミング回路と、
出力端が該第１タイミング回路に電気接続し、入力端が該外部電源に接続し、該外部電源が取り外されたことを検出する時、該第１タイミング回路をリセットするリセット回路と、
を含み、該電源変換回路と該外部電源の接続時間が該第１時間所定値以上である時、該第１タイミング回路は、該スイッチング素子を駆動して導通状態にし、該コンデンサ素子に該電子装置の該第１電源入力端に対して給電させる電源変換回路。
【請求項５】
更に、直流変換回路を含み、該直流変換回路は、該突入電流抑制回路と該コンデンサ素子との間に接続される請求項４に記載の電源変換回路。
【請求項６】
更に、
入力端が該直流変換回路の出力端に電気接続するフィードバック回路と、
出力端が該直流変換回路のもう１つの入力端に接続し、入力端が該フィードバック回路の出力端に接続する制御器と、
該フィードバック回路と接続し、第２所定時間を設ける第２タイミング回路と、
を含み、
該リセット回路の出力端が更に該第２タイミング回路に電気接続し、該リセット回路の入力端が該外部電源に接続し、該リセット回路が、該外部電源が取り外されたことを検出する時、該リセット回路は、該第１タイミング回路及び該第２タイミング回路をリセットするリセット回路と、
該第２タイミング回路が該第２所定時間未満である時、該直流変換回路の出力電圧は、第２電圧所定値まで調整され、該第２タイミング回路が該第２所定時間以上である時、該第２タイミング回路が調整信号を該フィードバック回路に出力し、該直流変換回路の出力電圧を該第１電圧所定値まで低減させる請求項５に記載の電源変換回路。
【請求項７】
更に、
入力端が該直流変換回路の出力端に電気接続するフィードバック回路と、
出力端が該直流変換回路の入力端に接続し、入力端が該フィードバック回路の出力端に接続する制御器と、
該突入電流抑制回路と該外部電源との間に電気接続され、一つの出力端が該フィードバック回路に電気接続し、該外部電源の出力電流が電流所定値より大きいことを検出する時、該直流変換回路の出力電圧が降下する電流センサと、
を含む請求項２又は請求項５に記載の電源変換回路。
【請求項８】
更に、
入力端が該直流変換回路の出力端に電気接続するフィードバック回路と、
出力端が該直流変換回路の入力端に接続し、入力端が該フィードバック回路の出力端に接続する制御器と、
該突入電流抑制回路と該外部電源との間に電気接続され、一つの出力端が該フィードバック回路に電気接続し、該外部電源の出力電圧が外部電圧所定値未満であることを検出する時、該直流変換回路の出力電圧が降下する外部電源検出器と、
を含む請求項２又は請求項５に記載の電源変換回路。
【請求項９】
更に、電流センサを含み、該電流センサは、該突入電流抑制回路と該外部電源との間に電気接続され、該電流センサの一つの出力端が該突入電流抑制回路の一つの入力端に電気接続し、該電流センサのもう１つの出力端が該突入電流抑制回路のもう１つの入力端に電気接続し、該電留線が該外部電源の出力電流が電流所定値より大きいことを検出する時、該突入電流抑制回路の導通抵抗が高くなる請求項１又は請求項４に記載の電源変換回路。
【請求項１０】
更に、外部電源圧検出回路を含み、該外部電圧検出回路は、該突入電流抑制回路と該外部電源との間に電気接続され、該外部電圧検出回路の一つの出力端は、該外部電電圧検出回路の一つの入力端に電気接続し、該外部電圧検出回路のもう１つの出力端は、該突入電流抑制回路のもう１つの入力端に電気接続し、該外部電圧検出回路が該外部電源の出力電圧が外部電圧所定値より低いことを検出する時、該突入電流抑制回路の導通抵抗が高くなる請求項１又は請求項４に記載の電源変換回路。
【請求項１１】
前記直流変換回路は、降圧回路、昇圧回路、又は昇降圧回路である請求項２又は請求項５に記載の電源変換回路。
【請求項１２】
前記突入電流抑制回路は、限流器又は電圧レギュレータである請求項１又は請求項４に記載の電源変換回路。
【請求項１３】
更に、第１降圧回路を含み、該第１降圧回路の入力端は、該スイッチング素子の該出力端に接続し、該第１降圧回路の出力端は、該電子装置の該第２電源入力端に接続する請求項１又は請求項４に記載の電源変換回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源変換回路に関し、且つ特に、内部にコンデンサ素子を取り付けた電源変換回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ストレージ装置は、現代の多くの３Ｃ（Computer、Communication、Consumer Electronics）製品にとって一つの重要な装置であり、パソコン、携帯電話、カメラ又は監視器システムは、何れもストレージ装置を必要とする。３Ｃ製品中に設置されたストレージ装置以外に、更に随時携帯に便利なモバイルストレージ装置、例えば、メモリーカード、メモリースティック又はモバイルハードディスク等がある。そのうち、モバイルハードディスクは、その伝送速度が比較的速く、保存容量が比較的大きいことにより、現在広く使用されているストレージ装置である。
【０００３】
現在、市場でよく見る外付け式ハードディスクは、２．５インチ及び３．５インチの２種のサイズである。２．５インチのハードディスクの起動時に必要なエネルギーは、３．５インチのハードディスクよりも小さいが、ある応用の場合及び設計において、２つの２．５インチのハードディスクの並列使用を必要とし、これは、二層機種（２Ｂａｙ）と称される。現在、ハードディスクは、起動開始したばかりの時、大量の電流又は電力を必要とし、通常は、安定運転時の電流又は電力の２〜４倍であり、時間の経過に伴い、ハードディスクが徐々に安定運転に入る時、動作電流は、下降し、安定に向かう。従来の外付け式ハードディスクの設計において、２．５インクのハードディスクの二層機種であるか、３．５インチのハードディスクであるかに関わらず、通常依然として交流電を直流電に変換する機能を有するアダプタを採用して起動瞬間電流の問題を解決する。
【０００４】
しかしながら、アダプタを使用する必要があることは、外付け式ハードディスクの全体のコストが高くなることを意味している。また、アダプタを使用する必要があることは、使用者にとっても非常に不便であり、携帯上の不便性を増加させる以外に、外付け式ハードディスクが随時挿入するだけで使用できる利便性を失うことにもなる。
【０００５】
また、ＵＳＢタイプＣポートを有する電子装置は、５Ｖ/１．５Ａ及び３Ａの電圧源を提供し、ＰＤ（power delivery）のコミュニケーションプロトコルによって、ＵＳＢの電圧を１２Ｖまで引き上げることができる。但し、２．５インチのハードディスクの二層機種又は３．５インチのハードディスクにとって、その起動の瞬間に要する電力は、依然として不足しており、故にＵＳＢ電源のみによって完全に起動することはできない。
【０００６】
上記の問題を解決する為、専利出願第１０１１３５８３７は、以下の解決案を提供している。外殻内部に一つの電池を増設し、電池からハードディスクを起動させる瞬間に必要なエネルギーを供給する。この方法は、外付け式ハードディスクが別途のアダプタを使用することを不要にさせることができるが、別途電池を取り付ける必要がある。このような場合、外付け式ハードディスクの設計者は、電池の安全性及び寿命に特に注意する必要があり、且つ消費者がこの種の外付け式ハードディスクを購入する時、電池の安全性に対して一定の懸念を生じ、それにより、購入意欲を減少させる。従って、如何にしてコンデンサを利用して外付け式ハードディスクをＵＳＢ電源及びコンデンサのみを使用してアダプタを不要にし、且つ比較的安全で寿命が長い設計方式を用いて起動させるかは、当業者が考慮すべきところである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の問題を解決する為、本発明の目的は、電源変換回路を提供することにあり、この電源変換回路は、外付け式ハードディスクが別途電源変換器に接続する必要がないようにさせ、且つ安全であり、寿命が長く、携帯に便利であるという利点を有する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的及びその他の目的に基づき、本発明が提供する電源変換回路は、外部電源及び少なくとも１つの電子装置の間に接続することに適用され、電子装置は、第１電源入力端を有し、第１電源入力端が必要な電圧は、動作電圧範囲にある。電源変換回路は、コンデンサ素子、スイッチング素子、突入電流抑制回路、及び第１電圧検出回路を含む。コンデンサ素子は、外部電源に電気接続し、スイッチング素子の入力端は、コンデンサ素子の出力端に電気接続し、スイッチング素子の出力端は、電子装置の第１電源の入力端に接続する。突入電流抑制回路は、コンデンサ素子及び外部電源の間に電気接続され、第１電圧検出回路の出力端は、スイッチング素子に接続し、且つ第１電圧検出回路は、コンデンサ素子の出力電圧を検出することに適用される。そのうち、第１電圧検出回路は、スイッチング素子の入力電圧が第１電圧所定値以上であることを検出する場合、第１電圧検出回路は、スイッチング素子を導通状態に駆動し、コンデンサ素子に電子装置の第１電源入力端に対して給電させる。
【０００９】
上記の目的及びその他の目的に基づき、本発明は、更に、外部電源と少なくとも１つの電子装置の間に接続されることに適用され、電子装置は、ピーク電流負荷特性を有する電源変換回路を提供する。電子装置は、第１電源入力端を有し、第１電源入力端が必要とする電圧は、動作電圧の範囲にある。電源変換回路は、コンデンサ素子、スイッチング素子、突破電流抑制回路、第１タイミング回路を含む。コンデンサ素子は、外部電源に電気接続し、スイッチング素子の入力端は、コンデンサ素子の出力端に電気接続し、スイッチング素子の出力端は、電子装置の第１電源入力端に接続する。突入電流抑制回路は、コンデンサ素子と外部電源との間に電気接続され、第１タイミング回路の出力端は、スイッチング素子に接続し、第１タイミング回路の入力端は、外部電源に電気接続し、第１タイミング回路中に第１時間所定値を設定している。そのうち、電源変換回路及び外部電源の接続時間が該第１時間所定値以上になる時、第１タイミング回路は、スイッチング素子を駆動し、導通状態にし、コンデンサ素子に電子装置の第一電源入力端に対して給電させる。
【００１０】
上記の電源変換回路において、更に、リセット回路を含み、リセット回路の出力端は、第１タイミング回路に電気接続し、リセット回路の入力端は、外部電源に電気接続し、リセット回路が、該外部電源が取り外されたことを検出する時、リセット回路は、第１タイミング回路の時間をリセットする。
【００１１】
上記の電源変換回路において、更に、直流変換回路を含み、該直流変換回路は、突入電流抑制回路及びコンデンサ素子の間に接続される。そのうち、直流変換回路は、降圧回路又は昇圧回路、更には昇降圧回路（SEPIC）であることがでる。例えば、電子装置の第１電源入力端が必要な電圧値が１２Ｖであるとすると、外部電源の出力電圧比が１２Ｖより低い時、直流変換回路は、昇圧回路を採用し、反対に外部電源の出力電圧が１２Ｖより高い時、直流変換回路は、降圧回路を採用し、又は、外部電源の出力電圧の変化が比較的と大きい時、直流変換回路は、昇降圧回路を採用する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の電源変換回路は、外付け式ハードディスクが別途電源変換器に接続する必要がないようにさせ、且つ安全であり、寿命が長く、携帯に便利であるという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の電源変換回路の第１実施例である。
【図２】本発明の電源変換回路の第２実施例である。
【図３】本発明の第２実施例の電源変換回路の動作フロー図である。
【図４】本発明の電源変換回路の第３実施例である。
【図５】本発明の電源変換回路の第４実施例である。
【図６】本発明の第４実施例の電源変換回路の動作フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１を参照し、図１が示すのは、本発明の電源変換回路の第１実施例である。この電源変換回路１００は、外部電源及び少なくとも１つの電子装置の間に接続される。本実施例において、外部電源は、例えば、ＵＳＢ接続ポート１０であり、このＵＳＢ接続ポート１０は、５Ｖ（又はＵＳＢタイプＣのＰＤモードにおいて１２Ｖに上昇させることができる）の電圧を出力でき、且つこのＵＳＢ接続ポート１０は、集線器に設置することもできる。また、電子装置は、ピーク電流負荷特性を有し、いわゆるピーク電流負荷特性とは、電子装置の動作時、ある一定区間で比較的大きな電流を消耗する必要があることを指す。本実施例において、電子装置、例えば、３．５インチのハードディスク２０であり、この３．５インチのハードディスク２０は、第１電源入力端２２及び第２電源入力端２４を有する。且つ、上記第１電源入力端２２が必要とする電圧は、第２電源入力端２４が必要な電圧より大きい。本実施例において、第１電源入力端２２が必要な電圧は、１０Ｖ〜１３．５Ｖであり、この電圧範囲は、３．５インチハードディスク２０が瞬間的に受けることができる最低から最高動作電圧の範囲であり、３．５インチのハードディスク２０の安定状態における定格動作電圧値は、１２Ｖである。第１電源入力端２２から入力される電圧は、３．５インチハードディスク２０中のモータ（図示せず）に用いられ、３．５インチハードディスク２０中のモータが起動されたばかりの時、該モータの駆動には、比較的高い起動電圧、約１３〜１３．５Ｖを採用することができ、モータが起動を完成し、一定時間動作して安定状態に入った後、該モータを回転させる動作電圧は、１２Ｖである。また、第２電源入力端２４が必要とする電圧は５Ｖであり、第２電源入力端２４は、ＵＳＢ接続ポート１０に接続し、第２電源入力端２４から入力される電圧は、３．５インチのハードディスク２０中の制御回路を駆動することに用いられる。
【００１５】
続いて、図１を参照し、電源変換回路１００は、直流変換回路１１０、コンデンサ素子１２０、フィードバック回路１３０、制御器１４０、スイッチング素子１５０、第１電圧検出回路１６０、及び第２タイミング回路（timer）１６５を含む。そのうち、直流変換回路１１０の入力端１１２は、ＵＳＢ接続ポート１０に電気接続する。本実施例において、直流変換回路１１０及びＵＳＢ接続ポート１１２の間に更に電流センサ１８０及び突入電流抑制回路１１５を設置する。また、コンデンサ素子１２０は、本実施例において、例えば、超コンデンサ又は電解コンデンサであり、それは、直流変換回路１１０の出力端１１６に接続する。フィードバック回路１３０の入力端１３１も直流変換回路１１０の出力端１１６に接続し、直流変換回路１１０の出力電圧を検出することに用いられる。また、制御器１４０の出力端は、直流変換回路１１０のもう１つの入力端１１４に電気接続し、制御器１４０のうち一つの入力端は、フィードバック回路１３０の出力端１３２に電気接続する。また、フィードバック回路１３０の制御器のその他の入力端は、それぞれ外部電圧検出回路１７０及び電流センサ１８０に電気接続する。スイッチング素子１５０の入力端は、コンデンサ素子１２０の出力端に電気接続し、該スイッチング素子１５０の出力端は、３．５インチのハードディスク２０の第１電源入力端２２に電気接続する。
【００１６】
図１に示す実施例において、電源変換回路１００と電気接続するプラグ（図示せず、例えば、ＵＳＢコネクタ）がＵＳＢ接続ポート１０に挿入された後、コンデンサ素子１２０に蓄積エネルギーがない状態において、短絡と同じであり、従って、突入電流抑制回路１１５によって入力電流を制限する方式でコンデンサ素子１２０に対して先に予備充電を行う必要がある。続いて、直流変換回路１１０がＵＳＢ接続ポート１０の出力する電圧を第２電圧所定値１３Ｖ〜１３．５Ｖまで昇圧し、同時に、コンデンサ素子１２０に対して充電を行う。コンデンサ素子１２０が充電する時、コンデンサ素子１２０の電圧は、徐々に上昇し、第１電圧検出回路１６０がコンデンサ素子１２０の出力電圧が第２電圧所定値（本実施例では１３Ｖ〜１３．５Ｖ）に到達する時、第１電圧検出回路１６０は、該スイッチング素子１５０を駆動し、導通状態にする。スイッチング素子１５０が導通状態になった後、コンデンサ素子１２０は、３．５インチのハードディスク２０の第１電源入力端２２に電力を出力し、３．５インチのハードディスク２０のモータの起動に要するエネルギーを供給する。
【００１７】
上記を総合し、電源変換回路１００に直流変換回路１１０及びコンデンサ素子１２０を設置することによって、３．５インチのハードディスク２０は、従来のように別途電源供給器を用いる必要がない。且つ、専利出願第１０１１３５８３７に比較し、本実施例の電源変換回路１００は、電池を増設する必要がなく、コンデンサを使用するので、相対して比較的安全である。また、コンデンサ素子１２０の寿命は、電池に比較し長くなり、故に本実施例の電源変換回路１００は、比較的長い使用寿命を有する。
【００１８】
図１を継続して参照し、第２タイミング回路１６５内に第２時間所定値を設け、この第２時間所定値は、例えば、１０秒である。電源変換回路１００がＵＳＢ接続ポート１０と電気接続した後、第２タイミング回路１６５が計時を開始する時、計時の時間が第２時間所定値以上になった後、第２タイミング回路１６５は、調整信号をフィードバック回路１３０に出力し、該フィードバック回路１３０は、制御器１４０によって直流変換回路１１０の出力電圧を第１電圧所定値まで低減し、この第１電圧所定値は、例えば、１２Ｖである。このように、３．５インチのハードディスク２０のモータが比較的高い入力電圧によって起動し、安定状態に入った後、直流変換回路１１０の出力電圧は、１２Ｖまで下がり、３．５インチのハードディスク２０のモータの駆動を安定して持続する。本実施例において、第２タイミング回路１６５は、電源変換回路１００がＵＳＢ接続ポート１０と電気接続した後から計時を開始するが、当業者は、その他の基準を採用することもでき、例えば、第２タイミング回路１６５は、直流変換回路１１０の出力電圧が１３．５Ｖに達した後から計時を開始するように設計することもでき、この時、第２タイミング回路１６５の入力端は、直流変換回路１１０の出力端に接続する。
【００１９】
本実施例において、直流変換回路１１０の出力電圧を先ず第２電圧所定値１３．５Ｖに設定した後、第１電圧所定値１２Ｖに降下する理由は、コンデンサ素子１２０の蓄積エネルギーは、その電圧の２乗と正比例するからであり（公式は、E=0.5*C*V^2）、従って、直流変換回路１１０の出力電圧は、開始したばかりでは先ず３．５インチのハードディスク２０の動作電圧範囲の上限（例えば、１３．５Ｖ）に設定し、このように、コンデンサ素子１２０に比較的高い蓄積エネルギーをもたせることができ、その後、直流変換回路１１０の出力電圧を動作電圧範囲の平均値（即ち、１２Ｖ）まで降下させ、３．５インチのハードディスク２０のモータを安定して駆動する。即ち、直流変換回路２０の出力電圧は、二段の電圧レベルを有し、初期の出力電圧の電圧レベルが比較的高く、３．５インチのハードディスク２０のモータが安定状態に入った後は、直流変換回路１１０の出力電圧の電圧レベルが比較的低い。しかしながら、当業者は、直流変換回路１１０の出力電圧を、開始したばかりで第１電圧所定値（即ち、１２Ｖ）に設定し、且つ第１電圧検出回路１６０がコンデンサ素子１２０の出力電圧が第１電圧所定値に達したことを検出時、第１電圧検出回路１６０が該スイッチング素子１２０を駆動して導通状態にするようにすることもできる。
【００２０】
また、ＵＳＢ接続ポート１０が３．５インチのハードディスク２０のモータを駆動する過程で接続抜き差しされ、第２タイミング回路１６５（又は、図２が示す第１タイミング回路２６０）の計時上の誤判を招き、ハードディスクが正常起動できなくなることを回避するため、別途リセット回路１９０を設計する必要があり、このリセット回路１９０の入力端がＵＳＢ接続ポート１０の出力端に電気接続され、リセット回路１９０の入力端が第２タイミング回路１６５（又は、図２が示す第１タイミング回路２６０）に電気接続される。一旦、ＵＳＢ電源が抜かれたことを検出すると、このリセット回路１９０は、第２タイミング回路１６５（又は、図２が示す第１タイミング回路２６０）が計数した時間をリセットする。
【００２１】
本実施例において、直流変換回路１１０及びＵＳＢ接続ポート１０の間に電流センサ１８０及び突入電流抑制回路１１５を更に設ける。突入電流抑制回路１１５を設置する理由は、コンデンサ素子１２０がＵＳＢ接続ポート１０に挿入される前にエネルギー蓄積が全くない可能性があり、蓄積エネルギーの全くないコンデンサ素子１２０は、回路上では短絡と同じであるからである。ＵＳＢ接続ポート１０が該電源変換回路１００に直接挿入された瞬間、瞬間的に比較的高い突入電流が生じる可能性があり、この瞬間の突入電流は、制御器１４０が即座に反応処理できるものではないので、直流変換回路１１０の前に突入電流を抑制する回路（即ち、突入電流抑制回路１１５）を増設する必要がある。突入電流抑制回路１１５自体も一つのスイッチであり、ただ元々オフ（高抵抗）からオン（低抵抗）になるまでの時間を引き延ばしているだけであり、これにより、電流を瞬間的に流れることができなくし、瞬間的な突入電流の問題を抑制している。突入電流抑制回路１１５は、入力電流を制限することで、一つの線形領域に動作するスイッチング素子により、ＵＳＢポートに過電流を発生させないことの前提において、先ずコンデンサ１２０に対して予備充電を行う。入力電流が大きくなるほど、コネクタと線材の損失が招く電圧降下が入力電圧を低下させ、従って、突入電流抑制回路１１５も最低入力電圧を制限するか、入力電流を制限する方式を合わせて使用することによって、突入電流の抑制を行うことができる。また、本発明において、突入電流抑制回路１１５の実施例は、比較的低いコストの方式、例えば、サーミスタ（temperature-coefficient resistor）で実現できる。または、突入電流抑制回路１１５は、限流器（current limiter）又は電圧レギュレータ（voltage regulator）を用いて実現することもできる。
【００２２】
市場におけるいくつかの電子装置は、その上のＵＳＢ接続ポート１０に対して保護措置を有し、そのＵＳＢ接続ポート１０が出力する電流の大きさに対して制限を有し、ＵＳＢ接続ポート１０が出力する電流が大きすぎる場合、ＵＳＢ接続ポート１０は、電力供給を停止する。また、異なるメーカーのＮＢ及びＰＣは、そのＵＳＢ接続ポート１０が提供できる電流及び保護設計パラメータに多々差異がある。また、出力電流が高いほど、電圧降下も大きくなり、ＵＳＢ接続ポート１０の電圧を低下させる。従って、このような状況に対応するため、電源変換回路１００は、外部電圧検出回路１７０及び電流センサ１８０を更に設置することができる。外部電圧検出回路１７０及び電流センサ１８０は、何れもフィードバック回路１３０及びＵＳＢ接続ポート１０の間に電気接続され、本実施例において、外部電圧検出回路１７０の入力端は、電流センサ１８０の出力端に接続する。また、電流センサ１８０のうち一つの出力端は、突入電流抑制回路１１５に電気接続し、且つフィードバック回路１３０のうち一つの出力端１３２は、制御器１４０に接続する。
【００２３】
継続して図１を参照し、電流センサ１８０がＵＳＢ接続ポート１０の出力電流が電流所定値より大きいことを検出する時、電流センサ１８０は、調整信号をフィードバック回路１３０に出力し、フィードバック回路１３０は、制御器１４０によって直流変換回路１１０の出力電圧を下方調整するように命令し、このようにＵＳＢ接続ポート１０の出力電流の値は、所定値以下に保持される。また、外部電圧検出回路１７０がＵＳＢ接続ポート１０の出力電圧が所定値より低くなることを検出する時、外部電圧検出回路１７０は、調整信号をフィードバック回路１３０に出力し、フィードバック回路１３０は、制御器１４０によって直流変換回路１１０の出力電圧を下方調整するように命令し、このようにＵＳＢ接続ポート１０の出力電圧は、所定値以上に保持される。このような方式によって、ＵＳＢ接続ポート１０が出力する電流が大き過ぎてＵＳＢ接続ポート１０が運転を停止するか、異常を生じる助教を回避することができる。
【００２４】
更に、詳細に述べれば、直流変換回路１１０の出力電圧が下降する時、直流変換回路１１０の出力電力も伴って減少し、連帯してＵＳＢ接続ポート１０が出力する電力及び直流変換回路１１０の入力電力も伴って減少し、このようにＵＳＢ接続ポート１０が出力する電力を一定の所定範囲に制限することができる。また、３．５インチのハードディスク２０のモータが必要な電力が高くなっても、ＵＳＢ接続ポート１０が出力する電力は、一定の範囲に制限され、ＵＳＢ接続ポート１０が供給できる電力を越えて別途必要な電力は、コンデンサ素子１２０自身に蓄積された電気エネルギーにより提供され、コンデンサ素子１２０の容量の選択は、出力電圧が電子装置の必要とする最低動作電圧より低くなることがないように十分である必要がある。
【００２５】
続いて、図２を参照し、図２が示すのは、本発明の電源変換回路の第２実施例である。図２において、図１と同じ部材は、同じ部材符号で示し、再度説明を記載しない。第２実施例において、図１で示される第１電圧検出回路１６０は、第１タイミング回路２６０によって置き換えられる。また、第１タイミング回路２６０の出力端は、スイッチング素子１５０の入力端に電気接続し、第１タイミング回路２６０の入力端は、リセット回路１９０に電気接続する。本実施例において、電源変換回路２００は、２つの２．５インチのハードディスク２０’に接続する。従って、この２つの２．５インチのハードディスク２０’は、起動時に依然として大量の電力を得る必要がある。第２タイミング回路１６５は、ＵＳＢ接続ポート１０に電気接続し、電源変換回路２００がＵＳＢ接続ポート１０と接続した後、第２タイミング回路１６５が計時を開始する。計時時間が第１時間所定値（約５秒）に達する前は、ＵＳＢ接続ポート１０がコンデンサ素子１２０に対する充電を持続し、コンデンサ素子１２０の電圧値を限定された時間内で第２電圧所定値（約５．８Ｖ）に到達させる。計時時間が第１時間所定値以上になった後は、第１タイミング回路２６０は、スイッチング素子１５０を導通状態（in conduction）にするよう命令し、この時、コンデンサ素子１２０は、既に５．８Ｖまで蓄積されており、従って、コンデンサ素子１２０は、２つの２．５インチのハードディスク２０’に対して蓄積エネルギーの提供を開始し、２つの２．５インチのハードディスク２０’のモータの起動の瞬間に必要なエネルギーをサポートする。計時時間が第２時間所定値以上になった後、第２タイミング回路１６５は、フィードバック回路１３０によって制御器１４０に影響を与え、直流変換回路１１０の出力電圧が５Ｖの電圧レベルまで回復させる。本実施例において、第１時間所定値は、コンデンサ素子１２０を第２電圧所定値まで充電するのに必要な時間を指し、当然ながら、当業者は、状況に応じて第１時間所定値及び第２電圧所定値を調整することもできる。
【００２６】
同時に図３を参照し、図２が示す電源変換回路の動作フローを以下に簡単に記載する。
【００２７】
Ｓ１１０：突入電流抑制回路１１５によってコンデンサ素子１２０に対し、先ず予備充電を行う。また、外部電圧検出回路１７０又は/及び電流センサ１８０は、ＵＳＢ接続ポート１０が出力する電力を随時にモニタリングし、所定の範囲にあるように抑制する。
【００２８】
Ｓ１２０：直流変換回路１１０を起動し、コンデンサ素子１２０に出力する電圧を第２電圧所定値まで引き上げ、コンデンサ素子１２０の大容量の充電を行う。
【００２９】
Ｓ１３０：第１タイミング回路２６０の計時時間が第１時間所定値に到達する時、第１タイミング回路２６０は、スイッチング素子１５０をオンにするよう命令し、直流変換回路１１０及びコンデンサ素子１２０に電力を出力させ、２つの２．５インチのハードディスク２０’を起動させる。
【００３０】
Ｓ１４０：第２タイミング回路１６５の計時時間が第２時間所定値に到達する時、２つの２．５インチのハードディスク２０の動作が安定状態に入った後、第２タイミング回路１６５が直流変換回路１１０の出力電圧を第１電圧所定値に調整するように間接的に命令する。
【００３１】
また、注意すべきこととして、ＵＳＢ接続ポート１０及び電源変換回路２００が電気接続を失う時、リセット回路１９０は、第１タイミング回路２６０及び第２タイミング回路１６５に対してリセットを行う。
【００３２】
上記図１及び図２の実施例は、３．５インチのハードディスク及び２つの２．５インチのハードディスクを電子装置とした実施例であるが、当業者は、光学ディスクドライブ又はその他の類似特性を有する装置を電子装置の実施形態とすることもできる。また、上記の実施例は、ＵＳＢ接続ポートを外部電源とした実施例であるが、当業者は、イーサネット電源、ＵＳＢタイプＣのＰＤ接続ポート又はその他の信号伝送及び給電類似特性を同時に有するコネクタを外部電源の実施形態とすることもできる。また、本発明において、直流変換回路１１０は、状況に応じて設置しないこともでき、以下に実施例により説明する。
【００３３】
図４及び図５を参照し、図４が示すのは、本発明の電源変換回路の第３実施例であり、図５が示すのは、本発明の電源変換回路の第４実施例である。図４又は図５において、図１又は図２と同じ部材は、同じ部材符号で示し、再度説明を記載しない。第３実施例及び第４実施例において、外部電源は、ＵＳＢタイプＣ接続ポート１０’であり、ＵＳＢタイプＣ接続ポート１０’の出力電圧は、１２Ｖ又は５Ｖに調整することができ、且つ供給可能な電流は、一般のタイプＣではないＵＳＢ接続ポートよりも高く、そのうち、１２Ｖは、図４の３．５インチのハードディスクの第１電源入力端２２の動作電圧の範囲に対応し、５Ｖは、図５の２．５インチのハードディスクの動作電圧の範囲に対応する。従って、電源変換回路５００，６００において、直流変換回路１１０を設置する必要がない。また、図４の電源変換回路５００は、更に、第１降圧回路２５５を含み、第１降圧回路２５５の入力端は、スイッチング素子１５０の出力端に接続し、第１降圧回路２５５の出力端は、３．５インチのハードディスク２０の第２電源入力端２４に接続し、これにより、５Ｖの電圧が３．５インチのハードディスク２０の第２電源入力端２４に印加される。
【００３４】
図４及び図５において、電流センサ１８０がＵＳＢタイプＣ接続ポート１０’の出力電流が電流所定値よりも大きいことを検出する時、電流センサ１８０は、突入電流抑制回路１１５にその導通抵抗を高めるよう命令し、即ち、これにより、ＵＳＢタイプＣ接続ポート１０’の出力電流が電流所定値を超過しないように制限し、ＵＳＢタイプＣ接続ポート１０’が供給できる電力を越える別途必要な電力は、コンデンサ素子１２０自身に蓄積したエネルギーにより提供する。
【００３５】
また、図４及び図５に示すように、外部電圧検出回路１７０によって外部電源の出力電圧を検出することもでき、ＵＳＢタイプＣ接続ポート１０’の出力電圧が外部電圧所定値より小さい時、外部電圧検出回路１７０は、突入電流抑制回路１１５にその抵抗を高めるよう命令し、即ち、これにより、ＵＳＢタイプＣ接続ポート１０’の出力電圧を該外部電圧所定値より低くならないように制限し、ＵＳＢタイプＣ接続ポート１０’が供給できる電力を越える別途必要な電力は、コンデンサ素子１２０自身が蓄積する電力により提供する。
【００３６】
以下に、同時に図６を参照し、図５が示す電源変換回路の動作フローを簡単に記載する。
【００３７】
Ｓ２１０：突入電流抑制回路１１５によってコンデンサ素子１２０に対し、先ず予備充電を行う。また、外部電圧検出回路１７０又は/及び電流センサ１８０は、ＵＳＢタイプＣ接続ポート１０’が出力する電力を随時にモニタリングし、所定の範囲にあるように抑制する。
【００３８】
Ｓ２２０：第１タイミング回路２６０の計時時間が第１時間所定値に達する時、コンデンサ素子１２０の蓄積エネルギーが一定の程度に到達しているので、第１タイミング回路２６０がスイッチング素子１５０をオンにするように命令し、コンデンサ素子１２０中の電力により２つの２．５インチのハードディスクを起動する。
【符号の説明】
【００３９】
１０  ＵＳＢ接続ポート
１１０  直流変換回路
１１５  突入電流抑制回路
１２０  コンデンサ素子
１３０  フィードバック回路
１４０  制御器
１５０  スイッチング素子
１６５  第２タイミング回路
１６０  第１電圧検出回路
１７０  外部電圧検出回路
１８０  電流センサ
１９０  リセット回路
２０  ３．５インチのハードディスク
２０’  ２．５インチのハードディスク
２５５  第１降圧回路
２６０  第１タイミング回路
【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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