(57)【要約】【課題】  トランスを用い、２次側と１次側が絶縁された電源装置では、信号を２次側から１次側に伝達するためには、電源装置とは別に絶縁素子等の素子を追加しなければなかった。そのため、絶縁部分に部品が集中し、プリント基板の実装密度を均一にすることができなかったという課題を解決する。【解決手段】  ２次側に接続した負荷の抵抗値、あるいは２次側の巻き数、あるいは平滑用コイルのインダクタンスを伝達すべき信号によって変化させ、この変化によって生じる１次側の電流値、あるいは１次側電流を断続するスイッチの制御パルス信号のデューティ比またはパルス幅を検出して、信号を再生するようにした。わずかな部品の追加で２次側から１次側に信号を伝達できる。【選択図】                    図１
2009095103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧がその１次側に印加されるトランスと、
前記トランスの２次側に発生する電圧を整流、平滑する整流平滑回路と、
前記整流平滑回路の出力側に接続され、抵抗値を可変できる可変負荷と、
伝達すべき信号を生成すると共に、この信号によって前記可変負荷の抵抗値を制御する信号生成器と、
前記整流平滑回路の出力電圧と基準電圧を比較し、その比較結果を出力する比較器と、
前記比較器の出力に関連する信号によって、出力パルス信号のパルス幅および／またはデューティ比が変化するパルス発振器と、
前記パルス発振器の出力パルス信号によって制御され、前記トランスの１次側に流れる電流を断続するスイッチと
前記パルス発振器の出力パルス信号が入力され、このパルス信号のパルス幅またはデューティ比に基づいて信号を再生する信号受信器と、
を具備したことを特徴とする信号伝達機能付き電源装置。
【請求項２】
電圧がその１次側に印加されるトランスと、
前記トランスの２次側に発生する電圧を整流、平滑する整流平滑回路と、
前記整流平滑回路の出力側に接続され、抵抗値を可変できる可変負荷と、
伝達すべき信号を生成すると共に、この信号によって前記可変負荷の抵抗値を制御する信号生成器と、
前記整流平滑回路の出力電圧と基準電圧を比較し、その比較結果を出力する比較器と、
前記比較器の出力に関連する信号によって、出力パルス信号のパルス幅および／またはデューティ比が変化するパルス発振器と、
前記パルス発振器の出力パルス信号によって制御され、前記トランスの１次側に流れる電流を断続するスイッチと
前記トランスの１次側に流れる電流を検出する電流検出器と、
前記電流検出器の出力が入力され、この入力された値に基づいて信号を再生する信号受信器と、
を具備したことを特徴とする信号伝達機能付き電源装置。
【請求項３】
前記可変負荷は、
抵抗値が一定の負荷と、この負荷に直列に接続されたスイッチとで構成される直列回路、またはこの直列回路を少なくとも２個並列接続した構成を有することを特徴とする請求項１若しくは請求項２記載の信号伝達機能付き電源装置。
【請求項４】
電圧がその１次側に印加され、２次側の巻き数を可変できる可変巻き数トランスと、
前記可変巻き数トランスの２次側に発生する電圧を整流、平滑する整流平滑回路と、
伝達すべき信号を生成すると共に、この信号によって前記可変巻き数トランスの２次側の巻き数を可変する信号生成器と、
前記整流平滑回路の出力電圧と基準電圧を比較し、その比較結果を出力する比較器と、
前記比較器の出力に関連する信号によって、出力パルス信号のパルス幅および／またはデューティ比が変化するパルス発振器と、
前記パルス発振器の出力パルス信号によって制御され、前記可変巻き数トランスの１次側に流れる電流を断続するスイッチと
前記パルス発振器の出力パルス信号が入力され、このパルス信号のパルス幅またはデューティ比に基づいて信号を再生する信号受信器と、
を具備したことを特徴とする信号伝達機能付き電源装置。
【請求項５】
電圧がその１次側に印加され、２次側の巻き数を可変できる可変巻き数トランスと、
前記可変巻き数トランスの２次側に発生する電圧を整流、平滑する整流平滑回路と、
伝達すべき信号を生成すると共に、この信号によって前記可変巻き数トランスの２次側の巻き数を可変する信号生成器と、
前記整流平滑回路の出力電圧と基準電圧を比較し、その比較結果を出力する比較器と、
前記比較器の出力に関連する信号によって、出力パルス信号のパルス幅および／またはデューティ比が変化するパルス発振器と、
前記パルス発振器の出力パルス信号によって制御され、前記可変巻き数トランスの１次側に流れる電流を断続するスイッチと
前記可変巻き数トランスの１次側に流れる電流を検出する電流検出器と、
前記電流検出器の出力が入力され、この入力された値に基づいて信号を再生する信号受信器と、
を具備したことを特徴とする信号伝達機能付き電源装置。
【請求項６】
前記２次側の巻き数を可変できる可変巻き数トランスは、
２次側巻き線に少なくとも１つの中間タップを有するトランスと、
このトランスのタップを選択する選択スイッチと、
で構成されることを特徴とする請求項４若しくは請求項５記載の信号伝達機能付き電源装置。
【請求項７】
前記比較器と前記パルス発振器との間に、信号を電気的に絶縁する絶縁素子を配置したことを特徴とする請求項１乃至請求項６いずれかに記載の信号伝達機能付き電源装置。
【請求項８】
電圧がその１次側に印加されるトランスと、
前記トランスの２次側に発生する電圧を整流する整流ダイオードと、
前記整流ダイオードの出力側にその一端が接続され、インダクタンスを可変できる可変インダクタンスコイルと、
伝達すべき信号を生成し、この信号で前記可変インダクタンスコイルのインダクタンスを制御する信号生成器と、
前記トランスの１次側に流れる電流を断続するスイッチと、
前記スイッチを制御するパルス発振器と、
前記トランスの１次側に流れる電流を検出する電流検出器と、
前記電流検出器の出力が入力され、この入力された値に基づいて信号を再生する信号受信器と、
を具備したことを特徴とする信号伝達機能付き電源装置。
【請求項９】
前記可変インダクタンスコイルは、
第１のコイルと、
第２のコイルとスイッチの直列回路が少なくとも１つ前記第１のコイルに並列接続された構成を具備していることを特徴とする請求項８記載の信号伝達機能付き電源装置。
【請求項１０】
前記信号伝達機能付き電源装置は多値信号を伝達できる電源装置であって、
前記多値信号をデータ列の開始点、終了点、および２値信号に割り当て、前記開始点と終了点で囲まれたデータ列を伝達するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項９いずれかに記載の信号伝達機能付き電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置の２次側から１次側に信号を伝達する機能を内蔵した電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
直流を出力する電源装置には、フライバック型、フォワード型、プッシュプル型、ブリッジ型などの種類がある。図１２にこのような、１次側と２次側が絶縁されている電源装置の構成を示す。図１２において、１０は電源装置であり、トランス１１、整流平滑回路１２、基準電源１３、比較器１４、絶縁素子１５、パルス発振器１６、スイッチ１７で構成される。ＩＮはこの電源装置１０の入力端子、ＯＵＴは出力端子である。なお、スイッチ１７はＭＯＳＦＥＴ等が用いられ、絶縁素子１５としてはフォトカプラ等が用いられる。
【０００３】
入力端子ＩＮには電源１８から電圧Ｖｉｎが入力され、この電圧Ｖｉｎはトランス１１の１次側に印加される。スイッチ１７はパルス発振器１６の出力でオン、オフされる。このため、トランス１１の２次側にはパルス状の電圧が発生する。このパルス状電圧は整流平滑回路１２で整流、平滑され、出力端子ＯＵＴから負荷１９に出力される。
【０００４】
整流平滑回路１２の出力電圧は比較器１４に入力される。比較器１４は入力された電圧と基準電源１３が出力する基準電圧を比較し、絶縁素子１５を介してその比較結果をパルス発振器１６に出力する。パルス発振器１６は入力された比較結果に基づいて、スイッチ１７のデューティ比を変化させる。このようにすることにより、電源１８から絶縁され、かつ電圧が安定した電力を負荷１９に供給することができる。
【０００５】
このような電源装置において、信号を出力側（２次側）から入力側（１次側）に伝達するときは、信号生成器２０で伝達すべき信号を生成し、絶縁素子２１を介してこの信号を信号受信器２２に入力する。電源装置１０の入出力間は絶縁されているので、信号も絶縁素子２１を介して出力側から入力側に伝達するようにする。
【特許文献１】特開平６−１５３５３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような電源装置は、入出力間を絶縁する絶縁部分を構成するトランス１１と電源装置用絶縁素子１５、および信号伝達用絶縁素子２１を近接して配置しなければならない。そのため、絶縁部分に部品が集中し、プリント基板の実装密度を均一にすることができないという課題があった。
【０００７】
従って本発明の目的は、電源装置の絶縁部分を利用して出力側から入力側に信号を伝達することができる、信号伝達機能付き電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を解決するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
電圧がその１次側に印加されるトランスと、
前記トランスの２次側に発生する電圧を整流、平滑する整流平滑回路と、
前記整流平滑回路の出力側に接続され、抵抗値を可変できる可変負荷と、
伝達すべき信号を生成すると共に、この信号によって前記可変負荷の抵抗値を制御する信号生成器と、
前記整流平滑回路の出力電圧と基準電圧を比較し、その比較結果を出力する比較器と、
前記比較器の出力に関連する信号によって、出力パルス信号のパルス幅および／またはデューティ比が変化するパルス発振器と、
前記パルス発振器の出力パルス信号によって制御され、前記トランスの１次側に流れる電流を断続するスイッチと
前記パルス発振器の出力パルス信号が入力され、このパルス信号のパルス幅またはデューティ比および／またはデューティ比に基づいて信号を再生する信号受信器と、
を具備したものである。トランスの２次側から１次側に信号を伝達できる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、
電圧がその１次側に印加されるトランスと、
前記トランスの２次側に発生する電圧を整流、平滑する整流平滑回路と、
前記整流平滑回路の出力側に接続され、抵抗値を可変できる可変負荷と、
伝達すべき信号を生成すると共に、この信号によって前記可変負荷の抵抗値を制御する信号生成器と、
前記整流平滑回路の出力電圧と基準電圧を比較し、その比較結果を出力する比較器と、
前記比較器の出力に関連する信号によって、出力パルス信号のパルス幅および／またはデューティ比が変化するパルス発振器と、
前記パルス発振器の出力パルス信号によって制御され、前記トランスの１次側に流れる電流を断続するスイッチと
前記トランスの１次側に流れる電流を検出する電流検出器と、
前記電流検出器の出力が入力され、この入力された値に基づいて信号を再生する信号受信器と、
を具備したものである。トランスの２次側から１次側に信号を伝達できる。
【００１０】
請求項３記載の発明は、
前記可変負荷は、請求項１若しくは請求項２記載の発明において、
抵抗値が一定の負荷と、この負荷に直列に接続されたスイッチとで構成される直列回路、またはこの直列回路を少なくとも２個並列接続した構成を有するものである。構成が簡単になる。
【００１１】
請求項４記載の発明は、
電圧がその１次側に印加され、２次側の巻き数を可変できる可変巻き数トランスと、
前記可変巻き数トランスの２次側に発生する電圧を整流、平滑する整流平滑回路と、
伝達すべき信号を生成すると共に、この信号によって前記可変巻き数トランスの２次側の巻き数を可変する信号生成器と、
前記整流平滑回路の出力電圧と基準電圧を比較し、その比較結果を出力する比較器と、
前記比較器の出力に関連する信号によって、出力パルス信号のパルス幅および／またはデューティ比が変化するパルス発振器と、
前記パルス発振器の出力パルス信号によって制御され、前記可変巻き数トランスの１次側に流れる電流を断続するスイッチと
前記パルス発振器の出力パルス信号が入力され、このパルス信号のパルス幅またはデューティ比に基づいて信号を再生する信号受信器と、
を具備したものである。トランスの２次側から１次側に信号を伝達できる。
【００１２】
請求項５記載の発明は、
電圧がその１次側に印加され、２次側の巻き数を可変できる可変巻き数トランスと、
前記可変巻き数トランスの２次側に発生する電圧を整流、平滑する整流平滑回路と、
伝達すべき信号を生成すると共に、この信号によって前記可変巻き数トランスの２次側の巻き数を可変する信号生成器と、
前記整流平滑回路の出力電圧と基準電圧を比較し、その比較結果を出力する比較器と、
前記比較器の出力に関連する信号によって、出力パルス信号のパルス幅および／またはデューティ比が変化するパルス発振器と、
前記パルス発振器の出力パルス信号によって制御され、前記可変巻き数トランスの１次側に流れる電流を断続するスイッチと
前記可変巻き数トランスの１次側に流れる電流を検出する電流検出器と、
前記電流検出器の出力が入力され、この出力に基づいて信号を再生する信号受信器と、
を具備したものである。トランスの２次側から１次側に信号を伝達できる。
【００１３】
請求項６記載の発明は、請求項４若しくは請求項５記載の発明において、
前記２次側の巻き数を可変できる可変巻き数トランスを、
２次側巻き線に少なくとも１つの中間タップを有するトランスと、
このトランスのタップを選択する選択スイッチと、
で構成したものである。構成が簡単になる。
【００１４】
請求項７記載の発明は、請求項１乃至請求項６いずれかに記載の発明において、
前記比較器と前記パルス発振器との間に、信号を電気的に絶縁する絶縁素子を配置したものである。２次側と１次側を電気的に絶縁できる。
【００１５】
請求項８記載の発明は、
電圧がその１次側に印加されるトランスと、
前記トランスの２次側に発生する電圧を整流する整流ダイオードと、
前記整流ダイオードの出力側にその一端が接続され、インダクタンスを可変できる可変インダクタンスコイルと、
伝達すべき信号を生成し、この信号で前記可変インダクタンスコイルのインダクタンスを制御する信号生成器と、
前記トランスの１次側に流れる電流を断続するスイッチと、
前記スイッチを制御するパルス発振器と、
前記トランスの１次側に流れる電流を検出する電流検出器と、
前記電流検出器の出力が入力され、この入力された値に基づいて信号を再生する信号受信器と、
を具備したものである。トランスの２次側から１次側に信号を伝達できる。
【００１６】
請求項９記載の発明は、請求項８記載の発明において、
前記可変インダクタンスコイルは、
第１のコイルと、
第２のコイルとスイッチの直列回路が少なくとも１つ前記第１のコイルに並列接続された構成を具備したものである。構成が簡単になる。
【００１７】
請求項１０記載の発明は、請求項１乃至請求項９いずれかに記載の発明において、
前記信号伝達機能付き電源装置は多値信号を伝達できる電源装置であって、
前記多値信号をデータ列の開始点、終了点、および２値信号に割り当て、前記開始点と終了点で囲まれたデータ列を伝達するようにしたものである。データ列を正確に伝達できる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
請求項１，２、３、４、５、６、７、８、９および１０の発明によれば、トランスの２次側に接続された負荷の抵抗値、あるいはトランスの２次側の巻き数、あるいは平滑用コイルのインダクタンスを伝達する信号によって変化させて、１次側に流れる電流を断続するパルス信号の変化、あるいは１次側の電流値を検出して、信号を再生するようにした。
【００１９】
信号伝達を電源装置の素子を用いて行うことができるので、わずかな素子を追加するだけで２次側から１次側に信号を伝達することができるという効果がある。特に、２次側と１次側を電気的に絶縁する必要がある電源装置では、絶縁素子を追加することなく絶縁された信号を伝達することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係る信号伝達機能付き電源装置の一実施例を示す構成図である。なお、図１２と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。図１において、３０は信号伝達機能付き電源装置であり、トランス１１、整流平滑回路１２、基準電源１３、比較器１４、絶縁素子１５、パルス発振器１６、スイッチ１７、信号生成器３１、信号受信器３２、可変負荷３３で構成される。可変負荷３３は、抵抗値が固定の負荷３３ａとこの負荷３３ａに直列に接続されたスイッチ３３ｂで構成される。ＳＯＵＴ端子は伝達された信号を外部に出力する端子である。
【００２１】
電源装置の動作は図１２従来例と同じである。すなわち、入力端子ＩＮに印加された電圧Ｖｉｎはトランス１１の１次側に印加される。スイッチ１７はパルス発振器１６でそのオン、オフが制御され、１次側の電流を断続する。このため、トランス１１の２次側にパルス電圧が発生する。このパルス電圧は整流平滑回路１２で整流、平滑され、出力端子ＯＵＴから負荷１９に供給される。
【００２２】
整流平滑回路１２の出力電圧は比較器１４に入力される。比較器１４は入力された電圧と、基準電源１３が出力する基準電圧を比較し、絶縁素子１５を介してその比較結果をパルス発振器１６に出力する。パルス発振器１６は比較器１４の出力に基づいて、出力パルス信号のデューティ比またはパルス幅を変化させる。このようにすることにより、負荷１９のインピーダンスが変化しても、この負荷１９に安定した定電圧を供給することができる。なお、パルス発振器１６の出力パルス信号は、パルス幅とデューティ比の両方が変化する場合もあり、またどちらか一方のみ変化する場合もある。
【００２３】
この実施例では、電源装置３０の出力側から入力側に信号を伝達するために、信号生成器３１、信号受信器３２、可変負荷３３を用いる。可変負荷３３は負荷３３ａとスイッチ３３ｂが直列接続された構成を有しており、整流平滑回路１２の出力側に接続される。信号生成器３１は伝達すべき２値信号を生成すると共に、この２値信号でスイッチ３３ｂのオン、オフを制御して、可変負荷３３の抵抗値を変化させる。また、信号受信器３２はパルス発振器１６の出力パルス信号のパルス幅またはデューティ比から信号を再生して、信号出力端子ＳＯＵＴから出力する。
【００２４】
この実施例のフライバック型の絶縁型電源装置では、入力電圧をＶｉｎ、出力電圧をＶｏ、スイッチ１７のオン時間をＴｏｎ、パルス発振器１６の出力パルス信号の周期をＴ、トランス１１の１次側（スイッチ１７が接続されている側）のインダクタンスをＬ、整流平滑回路１２の出力電流をＩｏとすると、下記（１）式が成立する。
Ｖｏ＝（Ｖｉｎ×Ｔｏｎ）２／（２Ｌ×Ｉｏ×Ｔ）  ・・・・・・・  （１）
【００２５】
前述したように、信号伝達機能付き電源装置３０は出力電圧Ｖｏが一定になるように制御されるので、入力電圧Ｖｉｎが一定であるとすると、パルス発振器１６のデューティ比は出力電流Ｉｏの変化に応じて変化する。スイッチ３３ｂをオンにすると負荷３３ａが負荷１９に並列に接続されるので、出力電流Ｉｏは増加する。従って、伝達する信号に応じてスイッチ３３ｂをオンオフし、パルス発振器１６の出力パルスのデューティ比を信号受信器３２で検出することにより、トランス１１の２次側から１次側に信号を伝達することができる。なお、デューティ比の代わりにパルス幅を検出してもよい。
【００２６】
例えば、負荷１９と３３ａの値を同じにすると、スイッチ３３ｂがオンになると出力電流Ｉｏは倍になり、前記（１）式からデューティ比は√（２）倍になる。従って、信号受信器３２で、デューティ比の閾値を、スイッチ３４をオフにしたときの１．２倍にすることにより、２値信号を取り出すことができる。
【００２７】
図２に基づいてこのことを詳しく説明する。図２（Ａ）はスイッチ３３ｂの状態、（Ｂ）はスイッチ１７の状態の時間変化を表している。横軸は時間である。最初スイッチ３３ｂはオフなので、負荷３３ａは切り離されている。スイッチ１７は時間Ｔｏｎ１の間オンになり、（Ｔ−Ｔｏｎ１）の間オフになる動作を繰り返す。周期はＴ、デューティ比はＴｏｎ１／Ｔである。
【００２８】
時刻ｔ１でスイッチ３３ｂがオンになると、負荷３３ａが負荷１９に並列に接続されるので、出力電流Ｉｏは増加する。そのため、スイッチ１７がオンになる時間はＴｏｎ２に増加する。周期Ｔは変わらないので、デューティ比はＴｏｎ２／Ｔに増加する。時刻ｔ２でスイッチ３３ｂがオフになると、スイッチ１７のオン時間はＴｏｎ１になり、デューティ比はＴｏｎ１／Ｔに戻る。
【００２９】
スイッチ１７のオン、オフはパルス発振器１６の出力パルス信号で制御されるので、信号受信器３２でパルス発振器１６の出力パルスのデューティ比を測定することにより、信号生成器３１で生成した信号を入力側に伝達することができる。図１２の従来例と比較すると、絶縁素子の数を少なくすることができる。
【００３０】
図３に本発明の他の実施例を示す。この実施例はパルス発振器１６の出力パルス信号のデューティ比の代わりに、トランス１１の１次側に流れる電流を検出して信号を再生するようにしたものである。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００３１】
図３において、４１は電流検出器であり、トランス１１の１次側に流れる電流の経路の途中に配置されている。４２は信号受信器であり、電流検出器４１の出力が入力される。電流検出器４１はトランス１１の１次側に流れる電流を検出し、この検出した電流値を信号受信器４２に出力する。信号受信器４２はこの電流値から信号を再生する。
【００３２】
図２で説明したように、スイッチ３３ｂがオンになり、整流平滑回路の出力電流Ｉｏが増加すると、スイッチ１７のオン時間が長くなる。そのため、トランス１１の１次側に流れる平均電流が増加する。信号受信器４２はこの電流の増加を検出して、信号生成器３１が生成した信号を再生する。
【００３３】
図４に可変負荷の他の実施例を示す。図４において、３４は可変負荷、３５は信号生成器である。可変負荷３４は、抵抗値が固定の負荷３４ａ〜３４ｄと、スイッチ３４ｅ〜３４ｈで構成されている。負荷３４ａとスイッチ３４ｅ、負荷３４ｂとスイッチ３４ｆ、負荷３４ｃとスイッチ３４ｇ、負荷３４ｄとスイッチ３４ｈはそれぞれ直列接続されており、この直列回路は並列接続されている。この並列回路の一端は整流平滑回路１２の出力側に、他端は出力端子ＯＵＴに接続される。
【００３４】
３５は信号生成器であり、図１の信号生成器３１の代わりに用いられる。信号生成器３５は０〜４までの多値信号を生成し、この多値信号によってスイッチ３４ｅ〜３４ｈを制御する。例えば、多値信号が０のときは全スイッチをオフに、１のときはスイッチ３４ｅのみをオンに、２のときはスイッチ３４ｅと３４ｆをオンに、というように制御する。この実施例では０〜４までの多値信号を伝達することができる。また、負荷３４ａ〜３４ｄの抵抗値を異ならせることにより、さらに多くの信号を伝達することができる。
【００３５】
なお、負荷とスイッチの直列回路の個数は、任意に選ぶことができる。また、可変負荷は図１の３１、図４の３４の構成に限定されることはない。要は、信号生成器の出力によって抵抗値が可変できる構成であればよい。
【００３６】
図５に他の実施例を示す。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。図５において、５０は信号伝達機能付き電源装置であり、整流平滑回路１２、基準電源１３、比較器１４、絶縁素子１５、パルス発振器１６、スイッチ１７、信号受信器３２、可変巻き数トランス５１、信号生成器５２で構成されている。
【００３７】
可変巻き数トランス５１は２次側の巻き数を可変できるトランスであり、２次側に中間タップＴｐ１を有するトランス５１ａ、および選択スイッチ５１ｂで構成される。５２は信号生成器であり、伝達すべき２値信号を生成する。選択スイッチ５１ｂは中間タップＴｐ１若しくはタップＴｐ２のいずれかを選択して、整流平滑回路１２に接続する。
【００３８】
電源装置としての動作は図１実施例と同じである。スイッチ１７はパルス発振器１６の出力パルスでオン、オフされ、このためトランス５１の２次側にパルス電圧が発生する。このパルス電圧は整流平滑回路１２で整流、平滑され、負荷１９に電力を供給する。整流平滑回路１２の出力電圧は比較器１４で基準電圧と比較され、その比較結果は絶縁素子１５を介してパルス発振器１６に入力される。パルス発振器１６は入力された比較結果に基づいて出力パルス信号のデューティ比および／またはパルス幅を変化させる。
【００３９】
信号生成器５２は伝達すべき２値信号を生成し、この２値信号によってスイッチ５１ｂを制御する。スイッチ５１ｂは信号生成器５２の出力が例えば“０”のときは中間タップＴｐ１を選択し、“１”のときはタップＴｐ２を選択する。
【００４０】
可変巻き数トランス５１の１次側巻き線の巻き数をＮｐ、２次側巻き線の巻き数をＮｓ、入力電圧をＶｉｎ、出力電圧をＶｏ、パルス発振器１６の出力パルス信号のデューティ比をＤｏｎとすると、下記（２）式が成立する。
Ｖｏ＝（Ｎｓ／Ｎｐ）×Ｖｉｎ×Ｄｏｎ  ・・・・・・・・  （２）
【００４１】
Ｖｉｎを一定とすると、Ｖｏは一定値になるように制御されるので、デューティ比Ｄｏｎは２次側巻き線の巻き数Ｎｓに反比例する。例えば、中間タップＴｐ１を整流平滑回路１２に接続に接続したときの巻き数が、タップＴｐ２を接続したときの巻き数の半分とすると、パルス発振器１６の出力パルスのデューティ比は、前者の場合が後者の場合の倍になる。このデューティ比を信号受信器３２で測定することにより、信号生成器６２で生成した信号を再生することができる。なお、デューティ比でなく、パルス幅から信号を再生することもできることは図１実施例と同じである。
【００４２】
また、図３実施例のように、可変巻き数トランス５１の１次側に流れる電流の経路に電流検出器４１を配置し、この可変巻き数トランス５１の１次側に流れる電流値から信号を再生するようにしてもよい。２次側の巻き数が少なくなると１次側の電流が増加するので、この電流変化を測定することにより、信号を再生することができる。
【００４３】
図６に可変巻き数トランスの他の構成を示す。この構成のトランスを用いると、多値信号を伝達することができる。図６において、５３は可変巻き数トランスであり、その２次側にＴｐ３〜Ｔｐ６の４つの中間タップを有するトランス５３ａ、および選択スイッチ５３ｂで構成される。５４は信号生成器であり、図５実施例の信号生成器５２に相当する。信号生成器５４は多値信号を生成し、この多値信号で選択スイッチ５３ｂを制御する。
【００４４】
信号生成器５４は、０〜４の多値信号を生成し、この多値によって選択スイッチ５３ｂを制御する。例えば、多値信号が０のときはタップＴｐ３を選択し、１のときはタップＴｐ４を選択する。同様にして、４のときはタップＴｐ７を選択する。このようにすることにより、０〜４の多値信号を1次側に伝達することができる。
【００４５】
なお、選択するタップ数は任意に選択することができる。また、可変巻き数トランスの構成は５１、５３に限定されることはない。要は、信号生成器の出力によって2次側の巻き数を可変できる構成であればよい。
【００４６】
図７に他の実施例を示す。図７はフォワード型の絶縁型スイッチング電源装置に適用したものである。なお、図３と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。図７おいて、６０は信号伝達機能付き電源装置であり、トランス１１、パルス発振器１６、スイッチ１７、信号生成器３１、電流検出器４１、信号受信器４２、ダイオード６１、６２、可変インダクタンスコイル６３、コンデンサ６４で構成されている。
【００４７】
ダイオード６１、６２で整流ダイオードを構成している。これらのダイオードのカソードは共通接続され、アノードはトランス１１の２次側に接続されている。
【００４８】
可変インダクタンスコイル６３は、コイル６３ａおよび６３ｂ、スイッチ６３ｃ、ダイオード６３ｄで構成されている。コイル６３ｂ、スイッチ６３ｃおよびダイオード６３ｄは直列接続され、この直列回路はコイル６３ａと並列に接続される。可変インダクタンスコイル６３の一端は整流ダイオードに、他端は出力端子ＯＵＴに接続される。コンデンサ６４は出力端子ＯＵＴに並列に接続される。スイッチ６３ｃは信号生成器３１の出力で制御される。可変インダクタンスコイル６３とコンデンサ６４で平滑回路を構成している。
【００４９】
このような構成において、スイッチ６３ｃをオンにするとコイル６３ａと６３ｂが並列に接続され、その合成インダクタンスは小さくなる。すなわち、スイッチ６３ｃを操作することにより、インダクタンスを変えることができる。なお、ダイオード６３ｄは、コイル６３ｂを接続したときに逆電流が流れるのを防止する。
【００５０】
次に、図８に基づいてフォワード型絶縁スイッチング電源装置の動作を説明する。図８（Ａ）はトランス１１の２次側の等価回路である。なお、図７と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。図８（Ａ）において、６５はトランス１１の２次側に発生するパルス信号の信号源を表している。
【００５１】
スイッチ１７がオンの時は、信号源６５の出力電流はダイオード６１、可変インダクタンスコイル６３、コンデンサ６４の経路を流れる。また、スイッチ１７がオフの時は、可変インダクタンスコイル６３に蓄積された電力はコンデンサ６４、ダイオード６２の経路を流れる。
【００５２】
図８（Ｂ）の上の波形は信号源６５の出力波形であり、スイッチ１７がオンの時はＶｐｐ、オフの時は０Ｖのパルス波になる。下の波形は可変インダクタンスコイル６３に流れる電流であり、信号源６５の出力がＶｐｐの時は増加し、０の時は減少する。この電流の最大値と最小値の差をΔＩＬ、可変インダクタンスコイル６３のインダクタンスをＬ、出力電圧をＶｏ、スイッチ１７がオンになる時間をＴｏｎ、オフになる時間をＴｏｆｆとすると、下記（３）式が成立する。
ΔＩＬ＝（Ｖｐｐ−Ｖｏ）×Ｔｏｎ／Ｌ＝Ｖｏ×Ｔｏｆｆ／Ｌ  ・・・・  （３）
また、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏとの間には、前記（２）式が成立する。
【００５３】
次に、図９を用いて信号伝達の動作を説明する。図１１において、（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれスイッチ１７、６３ｃの状態、（Ｃ）、（Ｄ）はそれぞれコイル６３ａ、６３ｂに流れる電流、（Ｅ）はトランス１１の１次側に流れる電流である。スイッチ１７は定周期でオン、オフを繰り返し、スイッチ６３ｃは伝達する信号の論理状態によってオンまたはオフになる。
【００５４】
時刻ｔ３まではスイッチ６３ｃがオフなので、コイル６３ｂには電流が流れない。（Ｅ）に示すように、トランス１１の１次側に流れる電流の最大値はＩｐ１になる。時刻ｔ３でスイッチ６３ｂがオンになると、（Ｄ）に示すようにコイル６３ｂに電流が流れる。このため、（Ｅ）に示すように、トランス１１の１次側に流れる電流の最大値は、Ｉｐ１より大きいＩｐ２になる。なお、（Ｃ）の点線はコイル６３ａと６３ｂに流れる電流の合成電流である。
【００５５】
時刻ｔ４でスイッチ６３ｂがオフになると、トランス１１の１次側に流れる電流の最大値はＩｐ１になり、時刻ｔ５で再びオンになるので、最大電流はＩｐ２になる。この電流変化を電流検出器４１で検出することにより、信号受信器４２で信号を再生することができる。
【００５６】
図１０に、可変インダクタンスコイルの他の構成を示す。なお、図７と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。図１０において、６６は可変インダクタンスコイルであり、コイル６７ａ〜６７ｄ、スイッチ６８ａ〜６８ｄ、およびダイオード６９ａ〜６９ｄで構成されている。
【００５７】
コイル６７ａ、スイッチ６８ａ、ダイオード６９ａは直列接続される。同様に、コイル６７ｂ〜６７ｄ、スイッチ６８ｂ〜６８ｄ、ダイオード６９ｂ〜６９ｄはそれぞれ直列接続され、これら４つの直列回路はコイル６３ａに並列に接続される。
【００５８】
６７は信号生成器であり、０〜４の多値信号を生成する。スイッチ６８ａ〜６８ｄはこの多値信号によってそのオン、オフが制御される。例えば、多値信号が０のときは全てのスイッチがオフになり、１〜４のときはそれぞれ１〜４個のスイッチがオンになり、他のスイッチはオフになる。このように、信号生成器６７の出力信号によって可変インダクタンスコイル６６のインダクタンスは変化する。
【００５９】
図９で説明したように、可変インダクタンスコイルのインダクタンスによって、トランス１１の１次側に流れる電流の最大値が変化する。この最大値によって信号を再生することにより、多値信号を伝達することができる。なお、コイル、スイッチ、ダイオードからなる直列回路の数は任意に設定することができる。また、可変インダクタンスコイルの構成はこの実施例に限られることはなく、他の構成を用いてもよい。要は、信号生成器の出力によってインダクタンスを可変できる構成であればよい。
【００６０】
なお、図７実施例ではフォワード型電源装置について説明したが、プッシュプル型やハーフブリッジ型の電源装置に適用することもできる。また、図１実施例と同様に、出力電圧と基準電圧を比較器で比較し、これによってスイッチ１７のオンオフ時間を制御して出力電圧を安定化するようにしてもよい。
【００６１】
可変負荷、可変巻き数トランス、可変インダクタンスコイルを用いて多値信号を伝達できるようにすると、２値データ列を伝達することができる。このことを、図１１を用いて説明する。図１１（Ａ）は伝達すべきデータ列であり、左側から順番に伝達される。データ列は“Ｎ”、“Ｓ”、“１”、“０”、“Ｅ”で構成され、“Ｎ”はデータがないことを、“Ｓ”はデータ列の先頭を、“Ｅ”はデータ列の最後を、“１”は論理１を、“０”は論理０を表している。
【００６２】
図１１（Ｂ）はデータと多値信号の関係の一例を示す。データ“Ｎ”、“Ｓ”、“１”、“０”、“Ｅ”に対して、多値信号０〜４を割り当てる。（Ａ）に示すようなデータ列を生成するように信号生成器の出力を調整することにより、２値データ列を正確に伝達することができる。
【００６３】
なお、図１、図３、図５実施例では、フライバック型の電源装置について説明したが、信号伝達は電源の種類に依存しないので、フォワード型、プッシュプル型、ブリッジ型、ハーフブリッジ型等の電源に適用することもできる。また、また、１次側と２次側間の絶縁が必要ない場合は、絶縁素子１５を省略することができる。さらに、これらの実施例では整流平滑回路の出力電圧を直接比較器で基準電圧と比較するようにしたが、間接的に比較する方式であってもよい。
【００６４】
また、図３、図７実施例において、電流検出器４１は図の位置に限られることはない。トランス１１の１次側の電流が測定できる位置であればどこに配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施例の動作を説明するための波形図である。
【図３】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図４】可変負荷の構成図である。
【図５】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図６】可変巻き数トランスの構成図である。
【図７】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図８】フォワード型電源装置の動作を説明するための図である。
【図９】フォワード型電源装置の動作を説明するための図である。
【図１０】可変インダクタンスコイルの構成図である。
【図１１】データ列伝達を説明するための図である。
【図１２】従来の電源装置と信号伝達装置の構成図である。
【符号の説明】
【００６６】
１１、５１ａ、５３ａ  トランス
１２  整流平滑回路
１３  基準電源
１４  比較器
１５  絶縁素子
１６  パルス発振器
１７、３３ｂ、３４ｅ〜３４ｈ、６３ｃ、６８ａ〜６８ｄ  スイッチ
１８  電源
１９、３３ａ、３４ａ〜３４ｄ  負荷
３０、４０、５０、６０  信号電圧機能付き電源装置
３１、３５、５２、５４、６７  信号生成器
３２、４２  信号受信器
３３、３４  可変負荷
４１  電流検出器
５１、５３  可変巻き数トランス
５１ｂ、５３ｂ  選択スイッチ
６１、６２、６３ｄ、６９ａ〜６９ｄ  ダイオード
６３、６６  可変インダクタンスコイル
６３ａ、６３ｂ、６７ａ〜６７ｄ  コイル
６４  コンデンサ
６５  信号源
ＩＮ  入力端子
ＯＵＴ  出力端子
ＳＯＵＴ  信号出力端子
Ｔｐ１、Ｔｐ３〜Ｔｐ６  中間タップ
Ｔｐ２、Ｔｐ７  タップ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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