(57)【要約】 【課題】  待機時の消費電力が実質的に低減された電源回路を提供する。【解決手段】  待機時に負荷に電源を供給する電源回路であって、第１の電圧値を有する交流出力を直流に整流して負荷に供給する第１の整流部３３と、第１の電圧値よりも高い第２の電圧値を有する交流出力を直流に整流して負荷に供給する第２の整流部３４と、並列に設けられた第１の整流部３３及び第２の整流部３４と負荷との間に配置された蓄電部３と、蓄電部３が形成する電圧に応じて、第２の整流部３４と負荷との間を接続し又は切り離すことにより、第１の整流部３３及び第２の整流部３４の負荷との接続をいずれかに切り替える切り替え部４と、を備える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
待機時に負荷に電力を供給する電源回路であって、
第１の電圧値を有する交流出力を直流に整流して負荷に供給する第１の整流部と、
前記第１の電圧値よりも高い第２の電圧値を有する交流出力を直流に整流して負荷に供給する第２の整流部と、
並列に設けられた前記第１の整流部及び前記第２の整流部と負荷との間に配置された蓄電部と、
前記蓄電部が形成する電圧に応じて、前記第２の整流部と負荷との間を接続し又は切り離すことにより、前記第１の整流部及び前記第２の整流部の負荷との接続をいずれかに切り替える切り替え部と、
を備える、ことを特徴とする電源回路。
【請求項２】
中間タップを有するトランスを備え、
前記第１の整流部は前記トランスの中間タップ接続時の交流出力を受け、前記第２の整流部は、前記トランスの両端タップ接続時の交流出力を受ける、ことを特徴とする請求項１に記載の電源回路。
【請求項３】
前記第１の整流部及び前記第２の整流部は、それぞれ異なる容量のトランスからの交流出力を受ける、ことを特徴とする請求項１に記載の電源回路。
【請求項４】
前記切り替え部は、前記第１の整流部及び前記第２の整流部と、前記蓄電部と、の間にそれぞれ設けられた逆流防止用整流素子を備える、ことを特徴とする請求項１乃至３に記載の電源回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気・電子機器用電源回路に関し、特に待機時の消費電力を節減可能な電気・電子機器用電源回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
映像機器、音響機器等の電気・電子機器には、リモートコントローラによる遠隔操作、タイマーによる自動時間制御が可能なものが多い。遠隔操作あるいは自動時間制御によって電源のオン・オフを行う場合、電源がオフの状態であっても遠隔操作制御あるいは自動時間制御を行うための待機電力供給が必要となる。このような待機電力供給が必要な個所としては、リモートコントローラ受光部、制御用マイコン等があげられる。
【０００３】
近年、省エネルギー化の要求をふまえ、機器の待機時における電力消費量を低減させる為、機器の稼動時に電力を供給する主電源回路と、機器の待機時に電力を供給するスタンバイ電源回路とを別に設け、待機時の機器側の負荷を必要最小限にまで低減させる手法が主流である（例えば、特許文献１〜３参照）。主電源回路は主トランスを、スタンバイ電源回路は主トランスよりも低容量のスタンバイトランスを、それぞれ有し、スタンバイ電源回路と主電源回路との切り替えはリレー回路により行われる。待機時には低容量のスタンバイトランスが使用されるため、待機時の省電力化が可能となる。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１８４７１９号公報          特開２００１−１４５３５４号公報          特開２００２−１１２４５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
スタンバイ電源回路を備えた構成において、待機時のリモートコントローラ受光部、制御用マイコン等への電力供給、及び、作動電力供給時におけるリレー回路への電力供給は、スタンバイトランスにより行われる。このため、スタンバイトランスの２次側電圧及び定格電流は、リレーの駆動電圧に合わせて設計され、これより低くすることはできない。
【０００６】
このようにスタンバイトランスの２次側出力電圧の設定に制限があるため、従来の構成では、待機時の消費電力の低減には限界があった。すなわち、２次側出力電圧の比較的大きいスタンバイトランスを用いる必要があるため、スタンバイトランス自体の損失の低減、及び、待機時の消費電力の低減に限界があった。本発明は、上記従来技術における欠点を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一態様における電力回路は、待機時に負荷に電源を供給する電源回路であって、第１の電圧値を有する交流出力を直流に整流して負荷に供給する第１の整流部と、前記第１の電圧値よりも高い第２の電圧値を有する交流出力を直流に整流して負荷に供給する第２の整流部と、並列に設けられた前記第１の整流部及び前記第２の整流部と負荷との間に配置された蓄電部と、前記蓄電部が形成する電圧に応じて、前記第２の整流部と負荷との間を接続し又は切り離すことにより、前記第１の整流部及び前記第２の整流部の負荷との接続をいずれかに切り替える切り替え部と、を備える。
【０００８】
上記構成の電源回路は、中間タップを有するトランスを備えてもよく、前記第１の整流部は前記トランスの中間タップ接続時の交流出力を受け、前記第２の整流部は、前記トランスの両端タップ接続時の交流出力を受けてもよい。
【０００９】
上記構成の電源回路は、前記第１の整流部及び前記第２の整流部は、それぞれ異なる容量のトランスからの交流出力を受けてもよい。
【００１０】
上記構成において、前記切り替え部は、前記第１の整流部及び前記第２の整流部と、前記蓄電部と、の間にそれぞれ設けられた逆流防止用整流素子を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、待機時の消費電力が実質的に低減された電源回路が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態に係る電源回路ついて、図面を参照して詳細に説明する。本実施の形態に係る電源回路は、映像機器、音響機器等の電気・電子機器に設けられる。なお、以下に示す例は一例であり本発明はこれに限定されない。
【００１３】
本実施の形態に係る電源回路の構成を図１に示す。図１に示す電源回路１００は、主電源回路１１０と、スタンバイ電源回路１２０と、リレー部１３０と、を備える。
【００１４】
主電源回路１１０は、商用電源等の電源１１１に接続され、機器の電源１１１がオンされた状態（通常動作時）で主回路１１２の動作に必要な電力を供給する。主回路１１２は、電気・電子機器の通常動作を制御するための回路を構成する。
【００１５】
スタンバイ電源回路１２０は、商用電源等の電源１１１に接続され、機器の電源１１１がオンされた状態で負荷１２１に必要な電力を供給する。負荷１２１は、電気・電子機器の待機時に動作するマイクロコンピュータ用電源、タイマー、遠隔操作用の受光素子、発光素子等のいずれか或いはこれらの組み合わせから構成される。
【００１６】
リレー部１３０は一次切りリレーの接点１３１の開閉を駆動するリレーコイル電源１３２等を備え、電源１１１からの電力供給先を、主電源回路１１０とスタンバイ電源回路１２０との間で切り替える。機器の通常動作時（一次切りスイッチ閉路状態）、一次切りリレーの接点１３１は閉状態にあり、機器の待機時（一次切りスイッチ開路状態）、一次切りリレーの接点１３１は開状態にある。
【００１７】
リレー部１３０は、例えば、機器のスタンバイスイッチ（又は遠隔操作による電源）オフ、ボタン等によるマイコンからの指示に従って切り替わる。リレー部１３０は、電源オンの指示があったとき、リレー接点１３１が閉状態の場合には電源１１１を主電源回路１１０に接続し、リレー接点１３１が開状態の場合には電源１１１をスタンバイ電源回路１２０に接続する。スタンバイ電源回路１２０の接続時における消費電力は、主電源回路１１０接続時における消費電力よりも小さく、従って、機器は待機時では低消費電力モードにある。
【００１８】
以下、本実施の形態に係るスタンバイ電源回路１２０について詳細に説明する。
図２にスタンバイ電源回路１２０の構成の一例を示す。図２に示すスタンバイ電源回路１２０は、スタンバイトランス５と、第１の整流部３３と、第２の整流部３４と、切り替え部４と、蓄電部３と、を備える。
【００１９】
スタンバイトランス５は、両端タップの間に設けられた中間タップ８を備え、１次側は電源１１１に接続される。スタンバイトランス５の両端タップ使用時の２次側出力電圧値は、少なくともリレー部１３０を安定に駆動するために必要な値に設定されている。スタンバイトランス５の中間タップ８使用時の２次側出力電圧値は、両端タップ使用時の２次側出力電圧値よりも低い電圧値であって、待機時の動作に最低限必要な値に設定されている。
【００２０】
第１の整流部３３及び第２の整流部３４は、スタンバイトランス５の２次側交流出力を直流に整流する。第１の整流部３３及び第２の整流部３４は、負荷１２１に接続される。
第１の整流部３３は、スタンバイトランス５の２次側出力タップと中間タップ８とに接続されたダイオード１０と平滑コンデンサ１２とから構成される。第１の整流部３３は、スタンバイトランス５の中間タップ８使用時の２次側出力を直流に整流する。
第２の整流部３４は、スタンバイトランス５の２次側出力の両端タップに接続されたダイオード１１と平滑コンデンサ１３とから構成される。第２の整流部３４は、スタンバイトランス５の両端タップ使用時の２次側交流出力を直流に整流する。
第２の整流部３４は、その後段との開閉用に、ＮＰＮトランジスタ１５又はＰＮＰトランジスタ１４に接続される。
【００２１】
切り替え部４は、第１の整流部３３及び第２の整流部３４からの出力をいずれかに切り替える機能を有し、負極性のトリガーパルスで駆動するフリップフロップ回路から構成される。切り替え部４は、後述する蓄電部３の形成する電圧値に応じて第２の整流部３４と負荷１２１とを接続し又は切り離すことにより、第１の整流部３３及び第２の整流部３４と負荷１２１との間の接続をいずれか一方に切り替える。
【００２２】
切り替え部４は、フリップフロップ回路トリガー用トランジスタ２６（ＰＮＰトランジスタ）、トランジスタ２７（ＮＰＮトランジスタ）、フリップフロップ回路出力トランジスタ１７（ＮＰＮトランジスタ）、出力トランジスタ１８（ＮＰＮトランジスタ）、逆流防止用整流素子としてのダイオード１９〜２２等を備える。ＮＰＮトランジスタ１５及びＰＮＰトランジスタ１４の駆動部１６には、フリップフロップ回路を構成するトランジスタ１７の出力が接続される。第１の整流部３３及び第２の整流部３４の出力は逆流防止用整流素子としてのダイオード１９〜２２を介し、安定化用のレギュレータに接続される。
【００２３】
蓄電部３は、コンデンサ、蓄電池等から構成される。蓄電部３は、安定化用レギュレータ２３の入力側に接続される。蓄電部３の正極側には、ツェナーダイオード２４、２５を介して、切り替え部４のフリップフロップ回路を構成するトランジスタ２６、２７のベースが接続される。ツェナーダイオード２５のツェナー電圧は、ツェナーダイオード２４のツェナー電圧よりも高く設定されている。
【００２４】
以下、本実施の形態に係るスタンバイ電源回路１２０の、待機時の動作を以下に説明する。
【００２５】
スタンバイ電源回路１２０が最初に電源１１１に接続されると、接続当初は中間タップ８を利用した第１の整流部３３から蓄電部３への充電が開始される。電源１１１とスタンバイ電源回路１２０を接続した時点では、蓄電部３の対ＧＮＤ（グランド）間電圧が零電位である為、電圧下限値検出用ツェナーダイオード２４、及び電圧上限値検出用ツェナーダイオード２５共に遮断となる。
【００２６】
従って、フリップフロップ回路トリガー用トランジスタ２６は導通、トランジスタ２７が遮断され、フリップフロップ回路出力トランジスタ１７は導通、出力トランジスタ１８が遮断となる。フリップフロップ回路出力トランジスタ１７が導通、出力トランジスタ１８も遮断された状態では、トランジスタ１６が導通し、トランジスタ１４とトランジスタ２８、トランジスタ１５が導通する。
【００２７】
トランジスタ１４、トランジスタ１５が導通する事で、スタンバイトランス５の両端タップを利用した第２の整流部３４が安定化用のレギュレータ２３を介して負荷１２１に接続される。このとき、スタンバイトランス５の中間タップ８を利用した第１の整流部３３からの出力電圧は、スタンバイトランス５の両端タップを利用した第２の整流部３４の出力電圧の方が高い為、逆流防止用ダイオード１９、２０によって遮断される。
【００２８】
このように、電源投入後、蓄電部３の対ＧＮＤ電圧が低い状態で、切り替え部４は両端タップを利用する第２の整流部３４と負荷１２１とを接続する。
【００２９】
またこの状態で、スタンバイトランス５の両端タップを利用した第２の整流部３４を介して蓄電部３の充電が行われる。蓄電部３の充電が進んで所定の電圧値（ツェナーダイオード２４のツェナー電圧）を超える対ＧＮＤ電圧を形成したとき、電圧下限値検出用ツェナーダイオード２４は導通状態となるが、電圧上限値検出用ツェナーダイオード２５はツェナー電圧が電圧下限値検出用ツェナーダイオード２４より高く設定されている為、遮断状態を維持する。電圧下限値検出用ツェナーダイオード２４が導通状態になると、フリップフロップ回路トリガー用トランジスタ２６は遮断されるが、本フリップフロップ回路は負極性のトリガーパルスで反応する為、出力状態を維持する。
【００３０】
更に蓄電部３への充電が進み、蓄電部３の対ＧＮＤ間電圧が所定の電圧値（ツェナーダイオード２５のツェナー電圧）を超えたとき、電圧下限値検出用ツェナーダイオード２４に続き、電圧上限値検出用ツェナーダイオード２５が導通となる。電圧上限値検出用ツェナーダイオード２５が導通すると、トランジスタ２７が導通され、フリップフロップ回路出力トランジスタ１７が遮断、出力トランジスタ１８は導通となる。
【００３１】
フリップフロップ回路出力トランジスタ１７が遮断、出力トランジスタ１８が導通になると、トランジスタ１６が遮断される為、トランジスタ１４とトランジスタ２８、トランジスタ１５が遮断される。又、トランジスタ２９も導通する事で、トランジスタ３０も導通となる。その結果、スタンバイトランス５の両端タップを利用した第２の整流部３４と負荷１２１との間の接続が切り離される。
【００３２】
このように、切り替え部４は、蓄電部３の対ＧＮＤ電圧が予め定めた電圧値（ツェナーダイオード２５のツェナー電圧）を超えたとき、第２の整流部３４と負荷１２１との間の接続を切り離す。
【００３３】
スタンバイトランス５の両端タップを利用した第２の整流部３４と安定化用のレギュレータ２３の接続が切り離された当初は、蓄電部３の対ＧＮＤ間電圧が、スタンバイトランス５の中間タップ８を利用した第１の整流部３３からの出力電圧よりも高い為、第１の整流部３３と負荷１２１との間の接続は逆流防止用ダイオード１９、２０によって遮断される。
【００３４】
しかし、待機状態でも、負荷１２１としてマイコン、受光素子、発光素子の点灯が存在する為、負荷電流によって、蓄電部３に充電された電荷が放電され、蓄電部３の対ＧＮＤ間の電圧は次第に低下する。
【００３５】
待機時の負荷電流によって、蓄電部３に充電された電荷が放電され、蓄電部３の対ＧＮＤ間電圧の低下が進み、蓄電部３の対ＧＮＤ間電圧が電圧上限値検出用ツェナーダイオード２５のツェナー電圧を下回ったとき、電圧上限値検出用ツェナーダイオード２５が遮断、フリップフロップ回路トリガー用トランジスタ２７も遮断となる。しかし、本フリップフロップ回路は負極性のトリガーパルスで反応する為、第２の整流部３４と負荷１２１とは接続されない。
【００３６】
また、電圧下限値検出用ツェナーダイオード２４のツェナー電圧は電圧上限値検出用ツェナーダイオード２５のツェナー電圧よりも更に低く設定されている為、電圧下限値検出用ツェナーダイオード２４は導通状態のままで、フリップフロップ回路トリガー用トランジスタ２６も遮断状態を維持する。
【００３７】
さらに蓄電部３の対ＧＮＤ電圧が低下し、第１の整流部３３の電圧値が蓄電部３の電圧を上回った時、第１の整流部３３は負荷側に接続される。このとき、負荷側には蓄電部３及び第1の整流部３３から電力が供給される。第1の整流部３３の電圧値は安定化に必要な電圧値下限値と両端タップに切り替えるまでの時間をもとに設定されている。
【００３８】
このように、蓄電部３の対ＧＮＤ電圧がツェナーダイオード２４のツェナー電圧よりも高い状態では、切り替え部４は、第２の整流部３４と負荷１２１とを切り離すことにより、負荷１２１に蓄電部３或いは蓄電部３及び第１の整流部３３から電力を供給する。
【００３９】
更に蓄電部３の放電が進み、蓄電部３の対ＧＮＤ間電圧が、電圧下限値検出用ツェナーダイオード２４のツェナー電圧を下回ったとき、電圧下限値検出用ツェナーダイオード２４が遮断状態に移行、フリップフロップ回路トリガー用トランジスタ２６が導通する。フリップフロップ回路トリガー用トランジスタ２６が導通する事で、フリップフロップ回路の状態が移行、前述のようにして、第２の整流部３４と負荷１２１とが接続される。
【００４０】
以降の待機時は、前述のように、スタンバイトランス５の両端タップでの整流から中間タップ８での整流迄を繰り返す。待機状態では蓄電部３の対ＧＮＤ間の電圧によって、スタンバイ電源回路１２０のスタンバイトランス５の両端タップ及び中間タップ８が交互に選択される。
【００４１】
以上説明したように、本実施の形態は、中間タップ８を備えるスタンバイ電源１１１用トランスと、両端タップを利用する第２の整流部３４及び中間タップ８を利用する第１の整流部３３と負荷１２１との接続をいずれかに切り替える切り替え部４と、待機時に電力を補助的に供給する為の電力供給用の蓄電部３と、を備える。
【００４２】
このスタンバイ電源回路１２０は、負荷１２１側への電力供給によるスタンバイ電源回路１２０の出力側電圧を監視し、電圧値が所定値を超えたとき、第２の整流部３４と負荷１２１との間の接続を切り離すことにより、第１の整流部３３と負荷１２１との接続に切り替える。この中間タップ８への切り替えによってトランス２次側の損失が低減される。また、蓄電部３の形成する電位が第１の整流部３３の出力電圧よりも高い状態では、第１の整流部３３と負荷１２１との間は遮断され、負荷１２１には蓄電部３から電力が供給される。このため、待機時の消費電力は抑制される。
【００４３】
図３に、待機時の２次側電圧の時間変化を示し、図４に、待機時の待機電力の時間変化を示す。図３に示すように、待機時、スタンバイトランス５の両端タップ接続が選択された状態で、２次側出力電圧は所定上限値Ｖａに至るまで増大する（状態Ｉ）。このとき、蓄電部３にはその最大容量まで電荷が蓄積（充電）される。
【００４４】
電圧Ｖａに達すると、両端タップ接続が切り離され、負荷１２１には蓄電部３から電力が供給される。蓄電部３の放電に伴い、２次側電圧は次第に低下する（状態ＩＩ）。このとき、蓄電部３が形成する対ＧＮＤ電圧により、スタンバイトランス５から負荷１２１へ電力供給は遮断される。従って、この間の機器の消費電力は、図４に示すように、トランスの損失のみとなる。
【００４５】
その後、負荷１２１での電力消費によって蓄電部３の対ＧＮＤ間電圧が時間の経過により更に低下し、所定値Ｖｃ以下となったとき、負荷１２１に必要な電源１１１は蓄電部３だけでなく中間タップ８からも補完される（図３、状態ＩＩＩ）。従って、この間の機器の消費電力は、図４に示すように、トランスの損失と、中間タップ８からの電力供給分となる。
【００４６】
さらに蓄電部３の対ＧＮＤ電圧が低下し、タップ切り替え電圧下限値Ｖｂに達したとき、切り替え部４はスタンバイトランス５の両端タップ接続に切り替える。ここで、タップ切り替え電圧の下限値Ｖｂは、整流後の電圧を安定化する為に最低限必要な電圧値を基に設定され、２次側の電力消費値（負荷電流×電圧）を最大限低減可能な値に設定されている。両端タップ接続に切り替え後、２次側電圧は上昇を開始し、この間に蓄電部３には再び電荷が蓄積される（図３、状態Ｉ）。以降スタンバイ電源回路１２０は、状態Ｉ〜ＩＩＩを繰り返す。
【００４７】
以上のプロセスを繰り返す事で待機時、機器の消費電力の低減が図られる。すなわち、図４において、中間タップ８を用いない場合には、消費電力は一定となる。しかし、中間タップ８と両端タップとを周期的に切り替える本実施の形態においては、中間タップ８を用いない場合と比較して、斜線部に示す量の消費電力が実質的に低減される。
【００４８】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の修正等が可能である。
【００４９】
例えば、図３に示す構成において、図５に示すように、スタンバイトランス５の整流部の切り替えをマイクロコンピュータ等を備えた切り替え回路１５０によって行うようにしてもよい。切り替え回路１５０は、蓄電部３の充電状態に応じて変化する２次側電圧値に応じて、整流部を切り替える。
【００５０】
また、中間タップ８付きスタンバイトランス５を用いず、図６に示すように、第１の整流部３３及び第２の整流部３４にそれぞれ接続される定格容量の異なるスタンバイトランス５を別個に設けても良い。図６において、トランス３１は図２のスタンバイトランス５の中間タップ８接続時に相当し、トランス３２は図２のスタンバイトランス５の両端タップ接続時に相当する。このような構成によっても、上記と同様の効果が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態にかかる電源回路の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかるスタンバイ電源回路の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態における待機時の２次側電圧の時間経過を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態における待機時の２次側電力の時間経過を示す図である。
【図５】本発明の他の実施の形態にかかるスタンバイ電源回路の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の他の実施の形態にかかるスタンバイ電源回路の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５２】
１００：電源回路、１１０：主電源回路、１２０：スタンバイ電源回路、１３０：リレー部、１２１：負荷、１３２：リレーコイル電源、５：スタンバイトランス、３３：第１の整流部、３４：第２の整流部、４：切り替え部、３：蓄電部
【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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