JP2001352754A

JP2001352754A - 電源供給装置および方法

Info

Publication number: JP2001352754A
Application number: JP2000168665A
Authority: JP
Inventors: Tamiji Nagai; 民次永井; Tamon Ikeda; 多聞池田; Kazuo Yamazaki; 和夫山崎
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2000-06-06
Filing date: 2000-06-06
Publication date: 2001-12-21

Abstract

(57)【要約】【課題】１つのフォトカプラで２種類以上の信号を二
次側から一次側へ伝送する。【解決手段】電圧・電流検出回路２４では、出力端子
Ｔ_o1から出力される電圧／電流が検出され、信号合成回
路２８へ供給される。電圧検出回路２９は、出力端子Ｔ
_o1と接地との間に設けられ、出力端子Ｔ_o1から出力され
る電圧が検出され、信号合成回路２８へ供給される。信
号合成回路２８では、電圧・電流検出回路２４からの電
圧／電流と、電圧検出回路２９からの電圧とを合成し
て、信号伝送回路２７へ供給する。信号伝送回路２７で
は、制御回路２６からの信号と、信号合成回路２８から
の信号とに基づいて、発光ダイオード３ａへ信号が出力
される。発光ダイオード３ａは、信号伝送回路２７から
供給される信号に基づいて、発光する。発光ダイオード
３ａが発光すると、フォトトランジスタ３ｂは、オンと
なり、受信回路１７において、信号が受信される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電源部に用いて
好適な電源供給装置および方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、トランスの二次側から一次側へ信
号を伝送する場合、絶縁が保持される帰還回路の一例と
してフォトカプラが使用される。例えば、図１０に示す
ように、二次側電源部５２から一次側電源部５１へフォ
トカプラ５３および５４を介して２つの信号がそれぞれ
二次側から一次側へ伝送される。このように、二次側か
ら一次側へ伝送する信号が２種類以上ある場合、それぞ
れの信号に対応してフォトカプラが使用されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フォト
カプラは、その形状が小さくならないため、複数のフォ
トカプラを使用することによって、そのフォトカプラの
パッケージの形状が大きくなるという問題があった。

【０００４】さらに、絶縁状態の部分を介して信号を伝
送するため、フォトカプラを多く使用すると、安全性が
低下する問題があった。

【０００５】従って、この発明の目的は、１つのフォト
カプラで２種類以上の信号を二次側から一次側へ伝送す
ることができる電源供給装置および方法を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、一次側と二次側とが絶縁された電源供給装置であっ
て、二次側の電圧および／または電流を検出する検出手
段と、少なくとも２つの電圧および／または電流を合成
する合成手段と、合成された合成信号を絶縁した状態で
一次側へ伝送する信号伝送手段と、伝送されて受け取っ
た合成信号から少なくとも２つの電圧および／または電
流を分離する分離手段と、分離された少なくとも２つの
電圧および／または電流それぞれに応じて一次側の動作
を制御する制御手段とからなることを特徴とする電源供
給装置である。

【０００７】請求項４に記載の発明は、一次側と二次側
とが絶縁され、二次側の電圧および／または電流を検出
し、少なくとも２つの電圧および／または電流を合成
し、合成された合成信号を絶縁した状態で一次側へ伝送
し、伝送されて受け取った合成信号から少なくとも２つ
の電圧および／または電流を分離し、分離された少なく
とも２つの電圧および／または電流それぞれに応じて一
次側の動作を制御するようにしたことを特徴とする電源
供給方法である。

【０００８】請求項４に記載の発明は、一次側と二次側
とが絶縁され、二次側の電圧および／または電流を検出
し、少なくとも２つの電圧および／または電流を合成
し、合成された合成信号を絶縁した状態で一次側へ伝送
し、伝送されて受け取った合成信号から少なくとも２つ
の電圧および／または電流を分離し、分離された少なく
とも２つの電圧および／または電流に応じて電源発生状
態と、電源停止状態とを切り替えるようにしたことを特
徴とする電源供給方法である。

【０００９】少なくとも２つの信号（電圧および／また
は電流）を合成した合成信号を伝送し、伝送された合成
信号を受信した後、分離することができ、分離した信号
に応じて電源発生状態と、電源停止状態とを切り替えて
制御できるので、少ない回路数で信号を伝送することが
できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態につ
いて図面を参照して説明する。なお、各図に亘り同じ効
果を有するものには、同一の参照符号を付し、説明の重
複を避ける。図１は、この発明が適用された全体的構成
を示す。トランスＴの一次巻線Ｔ₁は、一次電源部１と
接続され、その二次巻線Ｔ₂は、二次側電源２と接続さ
れる。二次側電源部２からフォトカプラ３の発光ダイオ
ード３ａへ発光ダイオード３ａを発光させる信号が供給
される。フォトカプラ３のフォトトランジスタ３ｂは、
発光ダイオード３ａが発光するとオンとなる。フォトト
ランジスタ３ｂがオンとなることによって発生する信号
が一次側電源部１で受信される。このとき、少なくとも
２種類の信号が二次側から一次側へ伝送される。

【００１１】この発明の一実施形態を図２を参照して説
明する。入力端子Ｔ_i1およびＴ_i2から電源が供給され
る。供給された電源は、ダイオードブリッジ１１および
コンデンサ１２からなる整流回路を介してトランスＴの
一次巻線Ｔ₁と接続される。また、一次巻線Ｔ₁には、ス
イッチング部１３が設けられている。

【００１２】受信回路１７では、フォトトランジスタ３
ｂがオンとなることによって発生する信号を受信する。
受信回路１７では、受信した信号を分離回路１６へ供給
する。分離回路１６では、供給された信号が、オン／オ
フ信号発生回路１４へ供給する信号か、電圧・電流制御
回路１５へ供給する信号かが判断される。オン／オフ信
号発生回路１４へ供給する信号であると判断されると、
分離回路１６からオン／オフ信号発生回路１４へ信号が
供給される。電圧・電流制御回路１５へ供給する信号で
あると判断されると、分離回路１６から電圧・電流制御
回路１５へ信号が供給される。

【００１３】オン／オフ信号発生回路１４では、分離回
路１６から供給された信号に応じて、スイッチング部１
３をオン／オフする信号がスイッチング部１３へ供給さ
れる。電圧・電流制御回路１５では、分離回路１６から
供給された信号に応じて、スイッチング部１３のデュー
ティー比を制御する信号がスイッチング部１３へ供給さ
れる。

【００１４】トランスＴの二次巻線Ｔ₂には、ダイオー
ド２１およびコンデンサ２２から構成される整流回路が
設けられる。ダイオード２１のカソードと、出力端子Ｔ
_o1との間に、スイッチ回路２３および電圧・電流検出回
路２４が設けられる。出力端子Ｔ_o2は、接地される。ス
イッチ回路２３と並列になるように、電流検出回路２５
が設けられる。電流検出回路２５では、出力端子Ｔ_o1か
ら出力される電流が検出される。検出された電流は、電
流検出回路２５から制御回路２６へ供給される。また、
検出された電流に応じて、スイッチ回路２３のオン／オ
フが制御される。制御回路２６では、電流検出回路２５
からの電流に応じて、スイッチ回路２３のオン／オフが
制御される。また、制御回路２６から信号伝送回路２７
へ信号が供給される。

【００１５】電圧・電流検出回路２４では、出力端子Ｔ
_o1から出力される電圧および／または電流が検出され
る。検出された電圧および／または電流は、電圧・電流
検出回路２４から信号合成回路２８へ供給される。電圧
検出回路２９は、出力端子Ｔ_o1と接地との間に設けら
れ、出力端子Ｔ_o1から出力される電圧が検出される。検
出された電圧は、電圧検出回路２９から信号合成回路２
８へ供給される。この電圧検出回路２９は、回路自体が
動作を停止している待機モードのときに、または負荷が
接続されたか否かを判断するときに用いられる。

【００１６】信号合成回路２８では、電圧・電流検出回
路２４からの電圧および／または電流と、電圧検出回路
２９からの電圧とを合成して、信号伝送回路２７へ供給
する。信号伝送回路２７では、制御回路２６からの信号
と、信号合成回路２８からの信号とに基づいて、発光ダ
イオード３ａへ信号が出力される。発光ダイオード３ａ
は、信号伝送回路２７から供給される信号に基づいて、
発光する。発光ダイオード３ａが発光すると、フォトト
ランジスタ３ｂは、オンとなり、受信回路１７におい
て、信号が受信される。

【００１７】図３に信号を合成して伝送し、伝送された
信号を分離する概略図を示す。一例として、制御回路２
６からＡ信号が信号伝送回路２７へ供給され、信号合成
回路２８からＢ信号が信号伝送回路２７へ供給される。
信号伝送回路２７では、Ａ信号およびＢ信号が合成され
た合成信号が発光ダイオード３ａへ供給される。発光ダ
イオード３ａでは、供給された合成信号に応じて発光さ
れる。発光ダイオード３ａの発光に応じて、フォトトラ
ンジスタ３ｂがオン／オフする。フォトトランジスタ３
ｂがオン／オフすることによって、伝送された合成信号
が受信回路１７で受信され、受信された合成信号は、分
離回路１６へ供給される。分離回路１６では、供給され
た合成信号がＡ信号およびＢ信号に分離される。分離さ
れたＡ信号は、オン／オフ信号発生回路１４へ供給さ
れ、分離されたＢ信号は、電圧・電流制御回路１５へ供
給される。このように、１つのフォトカプラで２つの信
号を二次側から一次側へ伝送することができる。

【００１８】ここで、フォトカプラ３の一例の特性図を
図４に示す。この特性図は、縦軸は、フォトカプラ３の
発光ダイオード３ａに入力される電流であり、横軸は、
フォトカプラ３のフォトトランジスタ３ｂの内部抵抗
（インピーダンス）である。図４中に示す特性曲線ａ
は、理想的な特性曲線であり、特性曲線ｂは、実際の特
性曲線である。このフォトカプラの特性を利用して、こ
の一実施形態では、２つの信号を合成した合成信号を二
次側から一次側へ伝送し、受信した一次側では、合成信
号を分離して、分離した信号に応じてスイッチング部１
３が制御される。この図４のＡ信号の領域は、アナログ
のスイッチ信号として使用する領域であり、Ｂ信号は、
アナログ信号を伝送するときに使用する領域である。

【００１９】２つの信号を合成した合成信号を伝送およ
び受信する一例を図５に示す。一次側では、電源部３１
の＋側が端子３２と接続され、−側が端子３７と接続さ
れる。フォトトランジスタ３ｂのコレクタは、端子３２
と接続され、そのエミッタは、抵抗３３および３５を介
して端子３７と接続される。フォトトランジスタ３ｂの
エミッタから端子３４が導出され、抵抗３３および３５
の接続点から端子３６が導出される。

【００２０】二次側では、発光ダイオード３ａのアノー
ドが端子４５と接続され、そのカソードは、ＮＰＮ型の
トランジスタ４１のコレクタおよびＮＰＮ型のトランジ
スタ４３のコレクタと接続される。トランジスタ４１の
エミッタおよびトランジスタ４３のエミッタは、端子４
７と接続される。トランジスタ４１のベースから端子４
２が導出され、トランジスタ４３のベースから端子４４
が導出される。電源部４６の＋側は、端子４５と接続さ
れ、その−側は、端子４７と接続される。

【００２１】端子４２からＡ信号が入力される。Ａ信号
が入力されると、トランジスタ４１がオンとなり、一例
として図６に示すＡ信号の領域となる２００μＡの電流
が発光ダイオード３ａに流れる。そして、発光ダイオー
ド３ａが発光すると、フォトトランジスタ３ｂがオンと
なる。このとき、２００μＡの電流が流れる場合、図６
に示すように、フォトトランジスタ３ｂの内部抵抗が高
くなり、端子３４から、一例として２００μＡの電流を
得ることができる。従って、端子３４からは、Ａ信号を
得ることができるが、端子３６からは、Ｂ信号を得るこ
とはできない。

【００２２】端子４４からＢ信号が入力される。Ｂ信号
が入力されると、トランジスタ４３がオンとなり、一例
として図６に示すＢ信号の領域となる５ｍＡの電流が発
光ダイオード３ａに流れる。そして、発光ダイオード３
ａが発光すると、フォトトランジスタ３ｂがオンとな
る。このとき、５ｍＡの電流が流れる場合、図６に示す
ように、フォトトランジスタ３ｂの内部抵抗が低くな
り、端子３６から、一例として５ｍＡの電流を得ること
ができる。なお、端子３４からも２００μＡの電流を得
ることができる。従って、端子３４からＡ信号が得るこ
とができ、端子３５からＢ信号が得ることができる。

【００２３】このように、Ａ信号が入力され、トランジ
スタ４１がオンとなると、抵抗３３および３５から小信
号が取り出される。また、Ｂ信号が入力され、トランジ
スタ４３がオンとなると、抵抗３３および３５によっ
て、信号が分離される。このＢ信号は、図６に示すよう
にＡ信号より信号（電流）を大きくさせないと伝送する
ことができない。Ａ信号からＢ信号へ変化した場合、完
全動作となるので、そのままの信号で良い。

【００２４】この発明のアルゴリズムの一例を図７に示
すフローチャートを参照して説明する。ステップＳ１で
は、この回路が起動し、スイッチング電源が動作する。
ステップＳ２では、電圧検出回路２９において、出力端
子Ｔ_o1およびＴ_o2に接続される負荷に流れる電圧が検出
され、負荷が接続されているか否か、すなわち待機モー
ドか供給モードかが検出される。ステップＳ３では、検
出結果が待機モードか否かが判断され、待機モードであ
ると判断されると、ステップＳ４へ制御が移り、供給モ
ードであると判断されると、ステップＳ７へ制御が移
る。

【００２５】ステップＳ４では、制御回路２６から信号
伝送回路２７へＡ信号が供給される。ステップＳ５で
は、フォトカプラ３を介して、受信回路１７でＡ信号が
受信される。ステップＳ６では、受信回路１７でＡ信号
が受信されると、分離回路１６を介してオン／オフ信号
発生回路１４へ供給され、スイッチング部１３は、待機
モードで動作する。そして、制御は、ステップＳ２へ戻
る。

【００２６】ステップＳ７では、信号合成回路２８から
信号伝送回路２７へＢ信号が供給される。ステップＳ８
では、フォトカプラ３を介して、受信回路１７でＡ信号
およびＢ信号が受信される。ステップＳ９では、受信回
路１７でＡ信号およびＢ信号が受信されると、分離回路
１６を介してオン／オフ信号発生回路１４および電圧・
電流制御回路１５へ供給される。

【００２７】このとき、受信回路１７において、Ａ信号
が受信されると、分離回路１６を介して、オン／オフ信
号発生回路１４が制御され、スイッチング部１３は、消
費電力を抑えた待機モードで動作するようになる。さら
に、受信回路１７において、Ｂ信号が受信されると、分
離回路１６を介して電圧・電流制御回路１５が制御さ
れ、スイッチング部１３は、定電圧定電流の供給モード
で動作するようになる。二次側からＢ信号が伝送される
と、一次側ではＡ信号およびＢ信号が受信される。Ａ信
号およびＢ信号を受信すると、待機モードの動作が取り
消され、供給モードの動作が優先的に実行される。従っ
て、ステップＳ９では、スイッチング部１３は、供給モ
ードで動作する。そして、ステップＳ９の制御が終わる
と、ステップＳ２へ戻る。

【００２８】上述の実施形態では、フォトカプラ３がオ
ンとなるときに、スイッチング部１３が動作し、フォト
カプラ３がオフとなるときに、スイッチング部１３の動
作が停止するようにしているが、フォトカプラ３がオン
となるときに、スイッチング部１３の動作が停止し、フ
ォトカプラ３がオフとなるときに、スイッチング部１３
が動作するようにしても良い。ただし、フォトカプラ３
がオンとなるときに、スイッチング部１３の動作が停止
するので、Ａ信号およびＢ信号が二次側から一次側へ伝
送されると、スイッチング部１３の動作が停止すること
になる。

【００２９】そこで、Ａ信号およびＢ信号が伝送されフ
ォトカプラ３がオンとなっても、スイッチング部１３の
動作が停止しないアルゴリズムの一例を図８に示すフロ
ーチャートを参照して説明する。

【００３０】ステップＳ１１では、この回路が起動し、
スイッチング電源が動作する。ステップＳ１２では、待
機モードでスイッチング部１３が動作する。ステップＳ
１３では、受信回路１７において、信号が受信されるか
否かが判断され、信号が受信されていると、ステップＳ
１４へ制御が移り、信号が受信されていないと、ステッ
プＳ２０へ制御が移る。ステップＳ２０では、所定の時
定数の後、ステップＳ１２へ制御が戻る。

【００３１】ステップＳ１４では、受信した信号がＡ信
号かＢ信号かが判断され、受信した信号がＡ信号である
と判断された場合、ステップＳ１５へ制御が移り、受信
した信号がＢ信号であると判断された場合、ステップＳ
２１へ制御が移る。ステップＳ１５では、待機モードで
スイッチング部１３が動作する。ステップＳ１６では、
所定の時定数の後、ステップＳ１７へ制御が移る。ステ
ップＳ１７では、Ａ信号があるか否かが判断され、Ａ信
号があると判断されると、ステップＳ１８へ制御が移
り、Ａ信号がないと判断されると、ステップＳ１５へ制
御が戻る。

【００３２】ステップＳ２１では、供給モードでスイッ
チング部１３が動作する。ステップＳ２２では、所定の
時定数の後、ステップＳ２３へ制御が移る。ステップＳ
２３では、Ｂ信号があるか否かが判断され、Ｂ信号があ
ると判断されると、ステップＳ１８へ制御が移り、Ｂ信
号がないと判断されると、ステップＳ２１へ制御が戻
る。

【００３３】ステップＳ１８では、スイッチング部１３
の動作が停止される。ステップＳ１９では、所定の時定
数の後、ステップＳ１４へ制御が戻る。

【００３４】このようにすることによって、待機モード
時に供給モードとなるＢ信号が供給されてフォトカプラ
３がオンとなっても、スイッチング部１３の動作を停止
することなく動作させることができる。

【００３５】ここで、Ｂ信号が信号合成回路２８から信
号伝送回路２７へ供給されたときのアルゴリズムの一例
を図９のフローチャートを参照して説明する。ステップ
Ｓ３１では、信号合成回路２８から信号伝送回路２７へ
Ｂ信号が供給される。ステップＳ３２では、受信回路１
７でＡ信号およびＢ信号が受信される。ステップＳ３３
では、Ａ信号およびＢ信号が受信されると、上述したよ
うに分離回路１６を介して電圧・電流制御回路１５へ信
号が供給され、電圧・電流制御回路１５によって、スイ
ッチング部１３が制御される。ステップＳ３４では、時
定数Δｔの遅延が施される。

【００３６】ステップＳ３５では、Ｂ信号が受信された
か否かが判断され、Ｂ信号が受信されたと判断される
と、ステップＳ３３へ制御が戻り、Ｂ信号が受信されな
かったと判断されると、ステップＳ３６へ制御が移る。
ステップＳ３６では、Ａ信号が受信されたか否かが判断
され、Ａ信号が受信されたと判断されると、ステップＳ
３７へ制御が移り、Ａ信号が受信されなかったと判断さ
れると、ステップＳ３５へ制御が戻る。ステップＳ３７
では、分離回路１６を介してオン／オフ信号発生回路１
４へ信号が供給され、オン／オフ信号発生回路１４によ
って、スイッチング部１３が制御される。

【００３７】この図９に示すフローチャートでは、Ｂ信
号を最初に発生させるようにしているが、Ａ信号を最初
に発生させるようにしても良い。

【００３８】この一実施形態において、スイッチング部
１３によって、制御され、出力電圧が所定値より高くな
ったときには、一時その出力を停止するように、スイッ
チング部１３は、制御される。

【００３９】このように、電源回路から出力される電源
を定電圧および定電流にする、供給モードの信号と、小
電力時の電力にする、待機モードの信号とが１つのフォ
トカプラ（帰還回路）で実現することができる。

【００４０】この一実施形態では、電源回路が動作して
いないときの消費電力を抑えるために信号の伝送を停止
し、供給モードとして動作させるための信号と、待機モ
ードとして動作させるための信号とを伝送するようにし
ているが、電圧、電流または電力を切り替える信号を伝
送するようにしても良い。

【００４１】この一実施形態では、Ａ信号およびＢ信号
の２つの信号を合成して伝送し、伝送された後、２つの
信号に分離するようにしているが、３つ以上の信号を合
成して伝送し、伝送された後、３つ以上の信号に分離す
るようにしても良い。

【００４２】

【発明の効果】この発明に依れば、絶縁状態を保持し
て、信号を伝送する帰還回路の数を少なくすることがで
きる。絶縁状態を保持する回路の数を少なくすることが
できるので、より高い安全動作が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明が適用される概略的構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】この発明が適用される一実施形態のブロック図
である。

【図３】この発明を説明するための概略図である。

【図４】この発明に適用されるフォトカプラの一例の特
性図である。

【図５】この発明を説明するための概略的なブロック図
である。

【図６】この発明を説明するためのフォトカプラの一例
の特性図である。

【図７】この発明が適用される一実施形態のフローチャ
ートである。

【図８】この発明が適用される一実施形態のフローチャ
ートである。

【図９】この発明が適用される一実施形態のフローチャ
ートである。

【図１０】従来の電源部の概略的構成を示すブロック図
である。

【符号の説明】

Ｔ_i1、Ｔ_i2・・・入力端子、Ｔ・・・トランス、Ｔ₁・
・・一次巻線、Ｔ₂・・・二次巻線、Ｔ_o1、Ｔ_o2・・・
出力端子、３・・・フォトカプラ、３ａ・・・発光ダイ
オード、３ｂ・・・フォトトランジスタ、１１・・・ダ
イオードブリッジ、１２、２２・・・コンデンサ、１３
・・・スイッチング部、１４・・・オン／オフ信号発生
回路、１５・・・電圧・電流制御回路、１６・・・分離
回路、１７・・・受信回路、２１・・・ダイオード、２
３・・・スイッチ回路、２４・・・電圧・電流検出回
路、２５・・・電流検出回路、２６・・・制御回路、２
７・・・信号伝送回路、２８・・・信号合成回路、２９
・・・電圧検出回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山崎和夫東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内Ｆターム(参考） 5G065 AA08 DA06 DA07 EA06 GA03 HA01 HA07 JA01 LA01 LA02 LA07 5H730 AA17 BB43 BB57 CC01 EE02 EE07 FD01 FD31 FF19 FG05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一次側と二次側とが絶縁された電源供給
装置であって、二次側の電圧および／または電流を検出する検出手段
と、少なくとも２つの上記電圧および／または電流を合成す
る合成手段と、合成された合成信号を絶縁した状態で一次側へ伝送する
信号伝送手段と、伝送されて受け取った上記合成信号から上記少なくとも
２つの電圧および／または電流を分離する分離手段と、分離された上記少なくとも２つの電圧および／または電
流それぞれに応じて上記一次側の動作を制御する制御手
段とからなることを特徴とする電源供給装置。
【請求項２】上記合成信号は、少なくとも第１および
第２の電流から構成されるようにしたことを特徴とする
請求項１に記載の電源供給装置。
【請求項３】上記一次側の動作は、電源待機状態、電源供給状態または電源停止状態に応じ
た動作としたことを特徴とする請求項１に記載の電源供
給装置。
【請求項４】一次側と二次側とが絶縁され、二次側の電圧および／または電流を検出し、少なくとも２つの上記電圧および／または電流を合成
し、合成された合成信号を絶縁した状態で一次側へ伝送し、伝送されて受け取った上記合成信号から上記少なくとも
２つの電圧および／または電流を分離し、分離された上記少なくとも２つの電圧および／または電
流それぞれに応じて上記一次側の動作を制御するように
したことを特徴とする電源供給方法。