JP2001145354A - 電気機器の低消費電力スタンバイ電源回路 - Google Patents

電気機器の低消費電力スタンバイ電源回路

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JP2001145354A
JP2001145354A JP32145899A JP32145899A JP2001145354A JP 2001145354 A JP2001145354 A JP 2001145354A JP 32145899 A JP32145899 A JP 32145899A JP 32145899 A JP32145899 A JP 32145899A JP 2001145354 A JP2001145354 A JP 2001145354A
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transformer
load
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Kenji Arima
健二 有馬
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LG Electronics Inc
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Abstract

(57)【要約】 【課題】 待機状態における消費電力の低減を可能とし
た低消費電力スタンバイ電源回路を提供することにあ
る。 【解決手段】 商用トランスの2次側の整流器からのD
C電圧により充電されるフィルタコンデンサと、フィル
タコンデンサと負荷との共通接点に接続された電流制限
抵抗と、電流制限抵抗を流れる電流の大小を検出する電
流検出部と、トランスの1次側を間欠通電するように制
御するACスイッチ素子と、ACスイッチ素子のオン・
オフを制御するACスイッチ制御部と、ACスイッチ素
子とACスイッチ制御手段に常に電源を供給する補助電
源とを備え、トランスの2次側のDC電圧の変化に対応
する電流を検出し、回路の負荷状態に応じて1次側に接
続されたACスイッチ素子をオン・オフ制御するように
構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は低消費電力スタンバ
イ電源回路に関し、特に電気機器本体の電源スイッチが
オフしているが、リモコンからの電源オン・オフ制御が
可能な待機状態(スタンバイ状態)において、消費電力
の低減を図るための低消費電力スタンバイ電源回路に関
する。
【0002】
【従来の技術】電気機器のスタンバイ電源回路は、大別
して以下の2種類に分類される。即ち、(1)電気機器
の動作時のセット本体の負荷から、待機時の軽負荷まで
を単一のスイッチング電源で対応するワンコンバータ方
式、及び、(2)電気機器の動作時のセット本体の電源
回路とは別個に、待機時のための電源を持つ専用電源方
式、である。さらに後者の専用電源方式は、商用トラ
ンスを使用したもの、及びスイッチング電源を使用し
たもの、に分類される。
【0003】専用電源方式によるスタンバイ電源回路で
は、消費電力の低減を図るために負荷状態に応じて電力
供給を断続的に行う間欠通電が一般的に行われている。
上述の商用トランスを利用したスタンバイ電源回路で
も、待機時にトランスを間欠通電する回路方式が提案さ
れている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述の専用電源方式に
おいて、以下のような問題点がある。即ち、 (1)スイッチング電源による方式では、高電圧部品が
多くなって回路も複雑となり、その結果信頼性の維持と
向上のために配慮すべき個所が多くなる。 (2)スイッチング電源による方式では、一般的にスイ
ッチング周波数が可聴周波数以上の高い周波数である
が、回路にはAC入力電圧をダイオード整流した高電圧
を供給して大振幅動作をさせるためノイズを発生し易
い。
【0005】(3)トランスを間欠通電する方式であっ
ても負荷の変動に対して充分に追従しないため、スタン
バイ電圧が変動を起こす。そこで、本発明の目的は、従
来の商用トランスを使用する方式において、簡単な回路
構成を可能とし、負荷の変動に対応して、a)負荷が軽
い時はトランスの1次側のAC入力の遮断時間を長く
し、b)負荷が重い時は自動的にトランスの1次側の遮
断時間を短く制御することにより、商用トランスの変換
損失の低減及び整流ダイオードの損失を軽減し、その結
果、消費電力の低減を可能とした低消費電力スタンバイ
電源回路を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、AC入力に接
続された電気機器のセット本体の電源スイッチと、電源
スイッチに1次側が接続され2次側がセット本体に接続
された商用トランスを少なくとも有する電源回路におい
て、電源スイッチがオフしていることによりセット本体
が電源オフ状態のときで、かつリモコンを使用して電源
スイッチのオン・オフが可能な待機状態における低消費
電力スタンバイ電源回路であって、商用トランスの2次
側に接続された整流手段に接続され、整流手段からのD
C電圧により充電されるフィルタコンデンサと、フィル
タコンデンサと負荷との共通接点に接続された電流制限
抵抗と、電流制限抵抗に接続され、この抵抗を流れる電
流の大小を検出する電流検出手段と、商用トランスの1
次側に接続され、1次側を間欠通電するように制御する
ACスイッチ素子と、電流検出手段の出力を受け、AC
スイッチ手段のオン・オフを制御するACスイッチ制御
手段と、AC入力に接続され、ACスイッチ素子とAC
スイッチ制御手段に常に電源を供給する補助電源と、を
備え、商用トランスの2次側のDC電圧の変化に対応す
る電流を検出し、回路の負荷状態に応じて商用トランス
の1次側に接続されたACスイッチ素子をオン・オフ制
御することによりトランスを間欠通電し、消費電力を削
減することを特徴とする。
【0007】好適には、ACスイッチ素子は、商用トラ
ンスの2次側で検出された検出電流が、予め設定された
電流値より大きい時にオフ、小さい時はオンするように
制御される。さらに好適には、負荷の変動に対応して、
負荷が軽い時は商用トランスの1次側のAC入力の遮断
時間を長くし、負荷が重い時は前記商用トランスの1次
側の遮断時間を短く制御するように制御する。
【0008】
【発明の実施の形態】図1は本発明による低消費電力ス
タンバイ電源回路の一実施形態としてのブロック構成図
である。AC入力にその1次側が接続されたトランス1
は商用周波数用のトランス(以下、商用トランス)であ
り、さらに商用トランス1の1次側にACスイッチ6を
接続する。このACスイッチ6はゼロクロス機能付きの
フォトトライアック(図2のTR参照)を使用し、フォ
トトライアックのLED側(図2のLED参照)に電流
が流れた時に、ACスイッチ6は短絡状態(オン)とな
り、電流が流れない時は開放状態(オフ)になるように
動作する。
【0009】また、商用トランス1の2次側に接続され
た整流器2は、ACをDCに変換するものでダイオード
ブリッジで構成される(図2のD1参照)。DCに変換
された電圧はフィルタコンデンサ3により平滑され、負
荷8及び電流検出部4に供給される。電流検出部4はフ
ォトカプラで構成される(図2のPC2参照)。整流器
2の出力は、定電流動作をさせるための電流制限抵抗R
を介して電流検出部4に供給される。電流検出部4では
電流の大小を検出し、検出信号としてACスイッチ制御
部5に出力される。ACスイッチ制御部5は、電流検出
部4からの検出信号によりACスイッチ6をオン・オフ
制御する。
【0010】補助電源7はACスイッチ6及びACスイ
ッチ制御部5に電源を供給するための電源回路である。
図2は図1のブロック構成の詳細回路図である。図1の
補助電源7は、リアクタンス素子としてのコンデンサC
1、電解コンデンサC4及び整流器D2で構成される。
AC入力をリアクタンス素子C1により電圧降下させ
る。電圧降下したACは整流器D2により整流され、後
段の負荷(電圧供給負荷)に対して必要なDC電圧を供
給する。リアクタンス素子C1と電圧供給負荷による分
圧で電圧供給しているため、DC変換の損失を小さくす
ることができ、小電力負荷に適合させることができる。
【0011】図中の、T1は図1の商用トランス1に対
応し、D1は整流器2に対応し、電解コンデンサD2,
D3及びコイルL1はフィルタコンデンサ3に対応し、
フォトカプラPC2は電流検出部4に対応し、トランジ
スタQ1はACスイッチ制御部5に対応し、フォトトラ
イアックユニットPC1はACスイッチ6に対応し、R
3は電流制限抵抗Rに対応する。なお、フォトトライア
ックユニットPC1はAC入力電圧のゼロクロス点でオ
ン・オフ動作を行うようになっている。
【0012】次に、電流検出部4からACスイッチ制御
部5を経てACスイッチ6をオン・オフ制御し、これに
よる商用トランスの間欠通電について、以下に図1及び
図にそって詳しく説明する。 (1)まず、AC電源が入力されると、コンデンサC
1、電解コンデンサC4及び整流器D2で構成される補
助電源7が立ち上がり、DC電圧が抵抗R2を経てトラ
ンジスタQ1のベースに直流バイアスとして与えられ
る。その結果、トランジスタQ1がオンすることによ
り、フォトトライアックユニットPC1のLEDに電流
が流れ、商用トランス1の1次側に接続されているフォ
トトライアックTRが導通(オン)し、初期の起動状態
となる。フォトトライアックユニットPC1がオン(即
ち、ACスイッチ6がオン)することにより、商用トラ
ンスT1(1)の2次側に電圧が供給され、整流ダイオ
ードD1により整流された出力電圧は電解コンデンサC
2及びC3を充電しながら上昇する。
【0013】(2)そして、電解コンデンサC2,C3
における電圧が上昇すると、電流制限抵抗R3を経てフ
ォトカプラPC2のLEDに電流が流れ始め、その結
果、受光トランジスタQRのコレクタ電流が抵抗R2を
通してトランジスタQ1のベース電流を吸い込み、トラ
ンジスタQ1をオフ状態にする。その結果、フォトトラ
イアックユニットPC1のLEDの電流は流れなくな
り、フォトトライアックTRは非導通(オフ)となる。
【0014】(3)このようにフォトトライアックTR
がオフとなると、電解コンデンサC2及びC3に充電さ
れた電圧は放電を開始する。放電電圧の時間的な変化
は、負荷8の状態(負荷が重いか軽いか)で決定される
ので、電解コンデンサC2及びC3の電圧は軽い負荷の
時は緩やかに降下し、重い負荷の時は急激に降下するこ
とになる。
【0015】(4)このような電解コンデンサC2及び
C3の放電電圧の降下とともに、抵抗R3を介して流れ
ていたフォトカプラPC2のLED電流は減少してい
き、その結果、受光側トランジスタQRのコレクタにお
ける電流の吸い込み量も減少を続ける。 (5)そして最終的には、上述のように、補助電源7を
経て供給されたDC電圧によって抵抗R2を経てトラン
ジスタQ1のベースにバイアス電圧が供給され、トラン
ジスタQ1がオンすることになる。トランジスタQ1の
オン状態でフォトトライアックユニットPC1のLED
に電流が流れ、フォトトライアックTRはオンし、商用
トランス1の2次側へ電圧が供給され、電解コンデンサ
C2及びC3を再び充電しながら電解コンデンサC2,
C3の電圧は上昇する。
【0016】(6)以降の動作は、(2)から(5)を
繰り返し継続することになる。
【0017】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
による低消費電力スタンバイ電源回路は、以下の顕著な
効果を持つ。即ち、 (1)本発明のように商用トランスを間欠的に動作させ
ることにより、電気機器のスタンバイ電源回路を低消費
電力で動作させることができる。
【0018】(2)本発明の商用トランス方式は、従来
のスイッチング電源方式と比べ高電圧部品が少なくなく
簡単な回路構成によって信頼性の向上が図れる。 (3)本発明のフォトトライアックでは、商用周波数で
のオン・オフ動作をAC電圧のゼロクロス点で行うため
ノイズの発生が少ない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による低消費電力スタンバイ電源回路の
一実施形態としてのブロック構成図である。
【図2】図1のブロック構成の詳細回路図である。
【符号の説明】
1,T1…トランス 2,D1,D2…整流器 3…フィルタコンデンサ 4…電流検出部 5…ACスイッチ制御部 6…ACスイッチ 7…補助電源 8…負荷 PC2…フォトカプラ PC1…フォトトライアックユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5C026 EA06 5G065 AA01 DA06 EA06 HA01 JA01 LA01 MA01 MA03 MA10 NA01 NA02 NA09 5H006 CA06 CA12 CB01 CB09 CC01 DA04 DB02 DB03 DC05 5K048 AA16 BA01 DA01 HA31

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 AC入力に接続された電気機器のセット
    本体の電源スイッチと、前記電源スイッチに1次側が接
    続され2次側がセット本体に接続された商用トランスを
    少なくとも有する電源回路において、前記電源スイッチ
    がオフしていることによりセット本体が電源オフ状態の
    ときで、かつリモコンを使用して電源スイッチのオン・
    オフが可能な待機状態における低消費電力スタンバイ電
    源回路であって、 前記商用トランスの2次側に接続された整流手段に接続
    され、前記整流手段からのDC電圧により充電されるフ
    ィルタコンデンサと、 前記フィルタコンデンサと負荷との共通接点に接続され
    た電流制限抵抗と、 前記電流制限抵抗に接続され、前記抵抗を流れる電流の
    大小を検出する電流検出手段と、 前記商用トランスの1次側に接続され、前記1次側を間
    欠通電するように制御するACスイッチ素子と、 前記電流検出手段の出力を受け、前記ACスイッチ素子
    のオン・オフを制御するACスイッチ制御手段と、 前記AC入力に接続され、前記ACスイッチ素子とAC
    スイッチ制御手段に常に電源を供給する補助電源と、を
    備え、 前記商用トランスの2次側のDC電圧の変化に対応する
    電流を検出し、回路の負荷状態に応じて前記商用トラン
    スの1次側に接続されたACスイッチ素子をオン・オフ
    制御することによりトランスを間欠通電し、消費電力を
    削減することを特徴とする低消費電力スタンバイ電源回
    路。
  2. 【請求項2】 前記ACスイッチ素子は、前記商用トラ
    ンスの2次側で検出された検出電流が、予め設定された
    電流値より大きい時にオフ、小さい時はオンするように
    制御される請求項1に記載の低消費電力スタンバイ電源
    回路。
  3. 【請求項3】 前記負荷の変動に対応して、負荷が軽い
    時は前記商用トランスの1次側のAC入力の遮断時間を
    長くし、負荷が重い時は前記商用トランスの1次側の遮
    断時間を短く制御するように制御する請求項1に記載の
    低消費電力スタンバイ電源回路。
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