JP2002333925A

JP2002333925A - 電気デバイス用待機回路

Info

Publication number: JP2002333925A
Application number: JP2002033987A
Authority: JP
Inventors: Carsten Deppe; カルシュテン、デッペ; Peter Luerkens; ペーター、リュールケンス; Thomas Duerbaum; トーマス、デュルバウム; Matthias Wendt; マティアス、ベント; Christoph Loef; クリストフ、レフ; Georg Sauerlaender; ゲオルク、ザウエルレンダー
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2001-02-10
Filing date: 2002-02-12
Publication date: 2002-11-22
Also published as: KR20080091745A; DE10106132A1; US20020190797A1; KR100911812B1; KR100932361B1; KR20020067008A; US7444530B2; CN100468269C; EP1231698A3; EP1231698A2; CN1369754A

Abstract

(57)【要約】【課題】電気デバイス用待機回路の提供。【解決手段】本発明は待機回路、待機回路を備える電
気デバイス、電気デバイスを制御するための方法、およ
び電源アセンブリに関する。従来のデバイスの場合は、
待機モードにあるときも電源ユニットと制御エレクトロ
ニクスは永久的に動作し、大きな電力を消費する。本発
明は、待機モードの際は電源ユニットをスイッチオフす
ることでエネルギーを節減すると同時に、便利な機能を
維持するための解決策を提唱する。好ましくはエネルギ
ーバッファ（蓄積）要素から電力を供給される待機回路
は、待機モードにおいてもアクティブにとどまり、信号
入力を起動事象が発生しないか監視する。起動事象が発
生すると、待機回路によって電源ユニットがスイッチオ
ンされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は待機回路、待機回路
を備える電気デバイス、電気デバイスを制御する方法、
および電源モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】多くの電気デバイス、例えば、ビデオレ
コーダ、衛星受信機、TVセット、セットトップボック
ス、コンピュータモニタなどは、いわゆる待機モードを
持つ。これらデバイスは、電気エネルギーを主電源から
供給される。この目的のために、これらは対応する電源
ユニットを備える。このような場合、50Hz変圧器に基づ
く電源に加えて、SMPS電源（switched-mode power supp
lies）も頻繁に使用される。SMPS電源は、通常は主電源
から整流器を介して引かれる安定化あるいは非安定化D.
C入力電圧にて動作する。このD.C電圧は、一つあるいは
複数の電子スイッチを用いて、通常は非常に高い（しば
しば主電源の周波数より何倍も高い）周波数を持つA.C
電圧あるいはA.C電流に変換される。このA.C電圧あるい
はA.C電流をさらに変成あるいは伝送することで、それ
ぞれ、一つあるいは複数のD.C電圧および／あるいはA.C
電圧が生成される。このように、主電力の周波数と比べ
てスイッチング周波数をはるかに高くすることで、より
小さな電磁コンポーネントを用いることが可能となる。
出力電圧の制御は、適当なスイッチ制御方法（例えば、
周波数の制御、パルス衝撃係数の制御、あるいは当業者
において周知の他の方法）を介して行なわれる。

【０００３】テレビなどのデバイスは、しばしば、回路
ブレーカを備え、これによって電源ユニットが主電源か
ら完全に隔離され、こうして、デバイスは「ハード（ha
rd）」にスイッチオフされる。つまり、例えば、機械的
なスイッチによって主電源から電気的に完全に隔離され
る。このオフ位置においては、デバイスはいかなる電気
エネルギーも消費しない。ただし、デバイスは、例え
ば、従来の無線遠隔コントロール、例えば無線あるいは
赤外遠隔コントロール上の「オフ（off）」ボタンを押
すことで待機モードにスイッチされることもある。する
と、デバイスの機能ユニット（例えば、ここではブラウ
ン管、受信機要素など）が、通常は、リレーあるいは電
子スイッチにて、もしくは二次側電源電圧が急激に低下
することで、スイッチオフされる。ただし、待機モード
においても、電源ユニットは、ここでは「待機回路（st
andby circuit）」と呼ばれるデバイスの少なくとも一
つのユニットがこの待機モードにおいてもアクティブに
とどまるため、主電源からは隔離されることはない。

【０００４】従来のデバイスにおいては、待機回路は、
しばしば中央マイクロコントローラも含め制御エレクト
ロニクス全体を包含する。待機回路は、電力をデバイス
の電源ユニットから引く。例えば、赤外遠隔コントロー
ルの場合は、待機モードにおいては、待機回路は、入来
する赤外遠隔制御信号を絶えず監視する。これら入来信
号が復号され、マイクロコントローラによって受信され
た信号が起動事象を表すか否か決定される。「起動事象
（activation event）」なる用語は、ここでは、デバイ
スをスイッチオン状態に導くことを意図される事象を指
す。例えば、テレビの場合は、これは、遠隔コントロー
ル上のオン／オフボタンの作動や、数値プログラムボタ
ンの一つの作動を指す。待機回路によって起動信号が受
信、復号および認識されると、待機回路は、デバイスが
完全動作モードとなるように機能ユニットを再びスイッ
チオンする。

【０００５】消費者は、多くのデバイスを、特に娯楽電
子デバイスの場合はそうであるが、殆ど永久的に待機モ
ードにて動作し、これらを主電源から切断（隔離）する
ことはないことが知られている。これは、例えば、遠隔
制御によるスイッチングオン、時間制御にるスイッチン
グオン（例えば、ビデオレコーダ）、あるいは入力信号
にて制御されるスイッチングオン（例えば、VPS信号に
よるビデオレコーダの起動、ビデオ信号によるコンピュ
ータモニタの起動）などの便利な機能が可能なのはこの
待機モードにおいてのみであるためである。

【０００６】多くのデバイスは、もはや、「ハード（ha
rd）」、つまり機械的な電源スイッチを全く持たない。
特にデバイス内の絶縁、電流負荷およびケーブルのルー
ティングに対して高い要件が課されるために、これら主
電源スイッチは、非常に高価につく。特に、タイマ付き
のデバイスの場合は、主電源が切られると、緩衝用の蓄
積手段が設けられているか、入力信号（無線タイマ、イ
ンターネット、テレテキスト、無線データシステム）に
よる自動制御が可能でない限り、デバイスが接続される
度にタイマをリセットすることが必要となるために主電
源を完全に切断（隔離）することは望ましくない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、待機モ
ードにおいて、デバイスは比較的大きな電気エネルギー
を消費する。これは、一方においては電源ユニットの電
力の散逸に起因し、他方においては、使用される、しば
しばマイクロコントローラも含む制御エレクトロニクス
全体を包含する、待機回路の電力の散逸に起因する。こ
れら残留消費は、全体では、1〜10Ｗに達する。

【０００８】本発明の一つの目的は、パワーダウンモー
ドの際の電力デバイスの電力消費をさらに低減すると同
時に、所望の便利な機能は維持することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的が請求項１に記
載の待機回路、請求項１５に記載の電気デバイス、請求
項２２に記載の電気デバイスを制御するための方法、お
よび請求項２５に記載の電気デバイス用の電源アセンブ
リによって達成される。従属クレームは本発明の様々な
好ましい実施例に関する。

【００１０】本発明による電気デバイス用待機回路は、
一つあるいは複数の信号入力を持つ。これらは、例え
ば、遠隔制御信号用受信機、オン／オフスイッチ、有効
な信号（例えば、ビデオ信号あるいはオーディオ信
号）、デジタルインタフェースあるいは他の信号送信機
がこの入力に接続でき、対応する信号が処理できるよう
に設計された電気回路接続から成る。この入力は、異な
る信号送信機（例えば、スイッチ、IR受信機等）がこの
同一の入力に接続できるように設計することもできる。
好ましくは、これら入力は、これらの評価（例えば、利
得、閾値の検出、場合によっては信号の復号）に関して
プログラムできるようにされる。

【００１１】この待機回路は、さらに制御ユニットを備
える。制御ユニットなる名称は、ここでは純粋に機能上
の理由から選択されたものであり、これは、様々な異な
る入力を所定のやり方にて結合し、対応する出力信号を
生成する論理素子でもあり得る。この目的に対しては、
ハードワイヤド回路を用いることもできるが、プログラ
マブルな論理素子の使用が提唱される。純粋な論理演算
（AND、OR等）以外に、これら（制御）回路は、他の要
素および機能、例えば、レジスタ、シフトレジスタ、演
算動作、比較器、タイマ等を備えていることも考えられ
る。同様に、制御機能が代わりにマイクロコントローラ
上でランするプログラムによって遂行されるソフトウエ
アベースの解決策も考えられる。制御ユニットの機能は
プログラマブルであることが望ましい。

【００１２】本発明によると、待機回路は、さらに電源
ユニットを制御するための制御出力を持つ。ここでは、
電源ユニットの制御とは、電源ユニットが、例えば、電
気的、光学的、電気機械的、あるいは他のやり方にて制
御される、つまり、これが様々な異なるスイッチング状
態にスイッチされることを意味するものと解される。こ
れには、電源ユニットのスイッチングオンおよびオフが
含まれるが、加えて、電源ユニットの様々な中間動作レ
ベルへのスイッチングオーバも含まれる。制御出力は、
このような制御をアクチュエート（実行）するのにふさ
わしい必要がある。電気的な駆動の場合は、この出力
は、これが制御に必要な電力を、例えば、オプトエレク
トロニックカップラあるいはリレーの回路に供給できる
ように設計される必要がある。これとの関連で、電力消
費を最適化するために、パルス駆動を用いることもでき
る。

【００１３】電気デバイスがそのパワーダウンモードに
あるときも、この待機回路は、アクティブな状態にあ
る。この回路は、好ましくは、この動作モードにおいて
は可能な限り小量のエネルギーを消費するように設計さ
れる。一つあるいは複数の信号入力が、少なくとも周期
的な監視間隔にて、アクティブとなり、制御ユニットに
接続される。起動事象を表す信号がこれら信号入力の一
つに加えられると、制御ユニットが起動手続きを始動す
る。起動事象には、スイッチ入力の場合のスイッチの作
動、有効な信号入力の場合の有効な信号の発生（例え
ば、最も単純なケースとしてビデオ信号がテレビのA/V
入力に加えられたことが比較器によって検出されたと
き）、あるいは遠隔制御入力の場合の、デバイスをスイ
ッチオンすることを意図される、遠隔制御信号のコマン
ドシーケンスなどが含まれる。有効な信号にて定義され
る起動事象のもう一例として、ビデオレコーダの場合の
VPS信号を挙げることもできる。ただし、この目的に対
しては、純粋な閾値検出では不十分であるために、これ
に見合った複雑な復号回路（受信機回路）が必要とな
る。電力消費を最適化するため、この回路は、例えば、
プログラムされた録画時刻の直前に起動される。

【００１４】これとの関連で、起動手続きは、起動事象
によって様々である。最も単純なケースにおいては、制
御ユニットが制御出力を起動し、この結果として電源ユ
ニットがスイッチオンされ、この結果としてデバイスが
パワーアップモードにスイッチオーバされる。

【００１５】これとの関連で、遠隔制御入力は、特別な
配慮を要する。例えば、「オン（on）」なるスイッチ信
号が発生したときや、有効な信号が発生したときは、デ
バイスは、単にスイッチオンされるが、遠隔制御信号の
場合は、事態はより複雑となる。つまり、この場合は、
信号および必要な処理のみでも、格段に複雑なものとな
る。例えば、無線あるいは赤外遠隔制御信号の場合、問
題の信号は、増幅、復調、フィルタリングおよび好まし
くはデジタル化のための処理を必要とされる。さらに、
信号の単なる存在は必ずしも起動事象を表さないことも
ある。このため、最初にある遠隔制御信号が実際に（他
のデバイスではなく）そのデバイスに向けられたもので
あるか確認することが必要となる。さらに、受信された
遠隔制御信号が実際にデバイスを起動することを意図さ
れたものであるか否かを検証することも必要となる。最
後に、ユーザによって要望され、遠隔制御信号によって
始動されるデバイスの応答（リアクション）も常に同一
ではない。例えば、ユーザは、テレビを予め選択された
番組（受信チャネル）から直ちに、適当な番号ボタンを
押すことで、開始することもある。

【００１６】待機回路による遠隔制御信号の処理という
点では、本質的には、完全な分析、最小限の分析、およ
び多段分析のオプションがあり、用途に応じて、遠隔制
御信号の分析のどの形式が適切であるか各ケースにおい
て決定することが要求される。

【００１７】完全な分析においては、受信された遠隔制
御信号は、待機回路によって完全に分析される。つま
り、遠隔制御信号によって表されるコードが決定され、
格納されている待機信号、つまり、起動事象を始動する
ことを意図されるコマンドシーケンスと比較される。こ
れら待機信号は、予め待機回路内に格納される。ただ
し、起動事象を表すことを意図されるこれら信号は自由
にプログラムできること、つまり、待機回路内に格納で
きることが望ましい。

【００１８】最小限の分析においては、遠隔制御入力の
所で（例えば、赤外検出器ダイオード、超音波あるいは
無線受信機等によって）検出され事象によって、待機回
路内に起動事象が定義される。赤外遠隔コントロールの
場合は、これは、赤外ダイオードの光起電動作モード
（photovoltaic operating mode）にて行なうこともで
きる。任意の形式の赤外信号が発生すると直ちに、起動
事象が始動され、これによって電気デバイスが動作モー
ドにスイッチされ、デバイス制御ユニット（マイクロコ
ントローラ）が起動され、これによって信号が完全に復
号される。

【００１９】多段分析においては、待機回路は、最初
に、遠隔制御（信号）受信要素（例えば、赤外入力）の
所に任意の活動が存在しないか調べる。存在する場合
は、待機回路は、完全分析の始動に移る。このやり方
は、非常に低い電力消費にて、（少しの時間遅延を伴う
が）完全な機能が可能であるという長所を持つ。こうす
ることで、（例えば、予めセットされた待機コードは受
信されなかったときなど）不要な起動事象を回避するこ
とができる。

【００２０】起動事象を始動した受信されたコマンドシ
ーケンスを、最初に一時的に待機回路内に格納し、その
後「覚醒した（awakening）」デバイスのマイクロコン
トローラが、それをここから読み出すことで、伝送され
た信号が「失われる（lost）」ことなく、実行されるこ
とを確保するような措置を講ずることもできる。特に好
ましくは、デバイスがパワーアップモードにあるときで
も、遠隔制御信号は、最初、待機回路に向けられ、ここ
からデバイスの制御ユニットによって読み出されるよう
にされる。こうすることで、第二の遠隔制御信号受信機
の必要はなくなる。

【００２１】本発明のもう一面によると、デジタルデー
タ入力が追加の信号送信機入力として設けられる。これ
は、従来のシリアルあるいはパラレルインタフェース、
バスシステム等を含む任意のデジタルインタフェースに
接続される。より具体的には、コンピュータインタフェ
ース、例えば、イーサネット（登録商標）ネットワーク
も、定義された起動事象が発生しないか監視される。こ
れは、特にインターネットへの接続には便利である。

【００２２】この待機回路は、さらに、好ましくは、メ
モリを含み、これは、例えば、静的RAMとして実現され
る。このタイプのメモリでは格納されたデータを保持す
ることができるが、この目的に対して要求される電力は
極く僅かである。メモリのサイズは、動作パラメータ
（スイッチング挙動、アナログ入力の感度等）、受信さ
れた遠隔制御コード、格納された待機コード、およびク
ロックあるいは時間スイッチクロックレジスタを格納す
るのに十分なように設計される。

【００２３】本発明のもう一面によると、待機回路内
に、クロックも設けられる。この用語は、ここでは、機
能的にあらゆる形式のタイマあるいは連続カウンタを指
すために用いられる。つまり、クロックなる用語には、
自動的に増分される単純なカウンタレジスタも含まれ
る。待機回路内に、クロック発生器を設けることもでき
る。これとの関連で、好ましくは、少なくともクロック
パルス決定コンポーネント（例えば、水晶発振器）は外
部に、できればクロック発生器全体（発振器）は外部に
配置される。周波数決定コンポーネントを接続するため
の入力および外部的に発生されたクロックパルス用の入
力は集合的に「クロック入力（clock inputs）」と呼ば
れる。主電源周波数からクロックパルスを派生するユニ
ットもクロック発生器とみなされる。

【００２４】クロックを利用できれは、制御ユニットは
時間スイッチ機能を遂行し、これによって、起動手続き
を設定された起動時刻（あるいはカウント）において始
動することができる。好ましくは、待機回路のクロック
がデバイス全体のリアルタイムクロックとして働くよう
にされ、デバイス制御ユニットは、好ましくは、スイッ
チングオンされる度にこのクロックを読み出すようにさ
れる。カウンタレジスタを用いるバージョンにおいて
は、カウンタの位置が時間単位（年、月、日、時、分、
秒）に翻訳される。この場合は別個のリアルタイムクロ
ックは不要となる。

【００２５】本発明のもう一面によると、待機回路が、
デバイスと、例えば待機回路を含むデバイスのマイクロ
コントローラと通信できるようにするために通信接続が
設けられる。これは、当業者において周知の任意の形式
のデータ通信（接続）とすることができる。好ましく
は、デジタル通信方法が、例えば、シリアルあるいはパ
ラレルインタフェース、バスシステムなどを用いる。こ
こでは、好ましくは、I ^２C-バスが用いられるが、これ
は、集積回路間の特に単純な標準接続として低コストに
て実現できる。一つのやり方としては、この通信接続を
介して制御ユニットをプログラムすることで、起動事象
が定義される（例えば、制御ユニットはスイッチ信号が
受信されたときは起動手続きを始動するが、有効な信号
が受信されたときはこれを始動しないようにされる）。
別のやり方として、例えば、起動手続きを始動されるこ
とを意図される遠隔コントロールからのコマンドシーケ
ンスをメモリに転送することもできる。データの伝送も
可能な通信接続が用いられる場合は、スイッチングオン
された際に受信され、メモリ内に格納された遠隔制御コ
マンドシーケンス（およびスイッチングオンの後に受信
された適当な他の全てのコード）もこの通信接続を介し
て読み出すことができる。

【００２６】従来の技術による待機回路は、しばしば、
デバイスの制御エレクトロニクス全体を包含する。つま
り、専用の待機回路は設けられず、マイクロコントロー
ラを含む制御エレクトロニクス全体が、待機モードの際
も、アクティブにとどまる。本発明のもう一つの実施例
においては、別個の待機回路が設けられる。これは、好
ましくは、集積回路、つまり、チップの形式にて実装さ
れる。

【００２７】この目的に対しては、例えば、8あるいは1
4個の端子を持つ標準のモデルが用いられる。この結果
として、非常に安価な製造コストと、低電力消費が達成
される。好ましくは、周知の低ドレインチップ技術（lo
w drain chip technologies）、例えば、CMOSが用いら
れる。

【００２８】待機回路は、好ましくは、パワーダウンモ
ードにおいては可能な限り小量の電気エネルギーが消費
されるように設計される。この設計思想は、（無負荷
時、つまり、信号が加えられてないときの電力消費を最
小に押さえる）エネルギー節減回路設計と、回路の必要
とされないコンポーネントは不能にする知能電力管理か
ら成る。さらなるエネルギー節減手段として、入力を、
絶えず監視するのではなく、バーストモードにて監視す
るやり方も提唱される。

【００２９】本発明によるデバイスは、パワーダウンモ
ードと動作モードにスイッチすることができ、パワーダ
ウンモードにおいては、電源ユニットは不能にされる
が、待機回路はアクティブにとどまる。このデバイス
は、電源ユニットとは別に、複数の機能ユニットを持
つ。この機能なる用語は、電気デバイスの機能に貢献す
るあらゆるユニットを指すことを意図される。例えば、
これには、テレビの場合のエレクトロニクスとブラウン
管、ビデオレコーダの場合のテープドライブ、ドライブ
エレクトロニクスおよび受信要素等が含まれる。ここ
で、機能ユニットなる用語は、電源への接続を可能に
し、機能ユニットに電気エネルギーを供給する電源ユニ
ット以外の、周知の電気デバイスの全ての電気コンポー
ネントを指すことを意図される。

【００３０】電源ユニットが不能にされても待機回路が
アクティブにとどまるためには、別個のエネルギー源が
必要となる。これは、例えば、単純な一次側電源、つま
り、好ましくは、変成器は持たず、電源システム（elec
tricity supply system）への直接の接続を持つ電源ユ
ニット（power supply unit）が用いられる。こうする
ことで、所要の低い動作電流を、保護抵抗を持つ電源シ
ステムから直接に、あるいはコンデンサを介して引くこ
とが可能となる。別のやり方として、待機回路に電気エ
ネルギーを供給するためのエネルギー蓄積手段を設ける
こともできる。この場合、これは、単に（好ましくは交
換可能な）蓄電池とすることもできる。待機回路が今日
の半導体技術を用いて実現されている場合、待機回路に
よって必要される電気エネルギーを、このような蓄電池
にて楽に2〜5年間に渡って供給することができる。

【００３１】ただし、最も好ましくは、再充電可能なエ
ネルギー源を用いる。これは、十分なキャパシタンスを
持つ蓄電池（アキュムレータ）あるいはコンデンサとす
ることもできる。モデルによって、これは従来の（例え
ば、電解）コンデンサとすることも、通常0.047Fあるい
はそれ以上のキャパシタンスを持つ特殊な高キャパシタ
ンスコンデンサとすることもできる。

【００３２】再充電可能な要素の場合は、好ましくは、
充電デバイスが設けられる。これは、外部エネルギー
源、例えば、太陽電池を用いることもできる。ただし、
通常は、これは、主として、デバイスの電源ユニットに
よって、これがアクティブなとき（デバイスが動作モー
ドにあるとき）電気エネルギーを供給される。

【００３３】これとの関連で、デバイスが長期間パワー
ダウンモードに放置された場合でも、待機回路の電源が
引き続いて保障されることを確保するための様々な方法
が存在する。一つのやり方においては、エネルギー蓄積
手段が監視され、例えば、これが供給する電圧が最小閾
値と比較される。エネルギー蓄積手段が最小レベル以下
に落ちると、これは、好ましくは、電源ユニットを、こ
れによってある期間（充電サイクルの間）充電のために
要求される電圧を供給できるように、スイッチングオン
することで、再充電される。この場合、好ましくは、電
源ユニットがスイッチングオンされたとき、電源ユニッ
トのみが充電回路への供給のためにアクティブとなり、
デバイス全体は動作状態にはされず、機能ユニットは不
能な状態にとどまるようにされる（つまり、パワーアッ
プマスキングが行なわれる）。

【００３４】別のやり方として、あるいはこれとの組合
せで、電源ユニットを、予めプログラムされた間隔（固
定された充電サイクル）にて、短期間スイッチオンする
ことで、エネルギー蓄積手段を充電するという充電戦略
を実行することもできる。この戦略は、待機回路内に設
けられた時間スイッチクロック機能を介して実現し、デ
バイスがある時間期間、例えば、エネルギー蓄積手段と
して1,000μFのコンデンサが用いられる場合は約５分
間、100mAhの蓄電池が用いられる場合は数週間に渡って
スイッチオフされ状態に放置されたとき、電源ユニット
が再びスイッチオンされるように事前にプログラムする
こともできる。ここでも、好ましくは、デバイスの機能
ユニットは除き、電源ユニットのみがスイッチオンされ
る。

【００３５】本発明による電源アセンブリにおいては、
待機回路は、電源モジュールと一体化される。この電源
アセンブリは、こうすることで、極普通のデバイス内に
「知能（intelligent）」電源ユニットとして用いるこ
とが可能となり、この電源ユニット自体は待機機能を持
つ。

【００３６】本発明のこれらおよびその他の特徴が、様
々な実施例を用いての以下の詳細な説明から明らかにな
ると考えるが、これらは、単に一例であり、制限を意図
するものではない。

【００３７】

【発明の実施の形態】図１は待機回路２０を備えるスイ
ッチングモジュールZPSを示す。スイッチングモジュー
ルZPSは１４個の外部端子１〜１４を持つ。この待機回
路は線形電圧レギュレータ２４を備える電源アセンブリ
２２を含む。加えて、クロック２６、制御ユニット２
８、及びメモリ３０も設けられる。

【００３８】モジュールZPSの端子１と２は電源に対し
て用いられる。電源アセンブリ２２は、この実施例では
線形電圧レギュレータ２４を備え、これには、一定の電
圧Vrefが参照として供給され、これは、一定の線形的に
調節された電源電圧を保持し、これを制御ユニット２８
及び必要に応じて他の要素（図示せず）供給する。こう
して、この回路モジュールは、約2〜15Ｖまでの広いレ
ンジの入力電圧に渡って動作することができる。電源ア
センブリ２２は、抵抗R1、R2、R3およびR4から形成され
る分圧器を備え、これら分圧器の各段の電圧レベルは３
つの比較器U0、U1およびU2の一つに接続される。これら
比較器U0、U1およびU2は、それぞれ、分圧された部分を
固定の参照レベルVrefと比較する。

【００３９】参照電圧は、図示するように、例えば、電
源I1とツェナーダイオード３１によって供給される。こ
うして、参照電圧Vrefは入力電圧からの独立を維持し、
一定の低い電力消費を持つ。

【００４０】比較器U0、U1およびU2の各出力信号は制御
ユニット２８に供給される。一体となってこれら３つの
デジタル信号は、入力１の所の電圧レベル＋Ubに関する
情報を提供する。例えば、もし、比較器の信号U0および
U1は０に等しいが（つまり、一度および二度分圧された
電源電圧は参照電圧より小さいが）、第三の比較器の信
号U2はまだ１に等しい場合（つまり、三度分圧された電
源電圧はまだ参照電圧より大きな場合）、このことは全
体として、制御ユニット２８に対して、電源電圧が急激
に落ちたが、ただしまだ最小レベルよりは上にあるとい
う情報を与える。

【００４１】以下のテーブルは、単に一例として、信号
U0、U1およびU2が全体としてどのように用いられるかそ
のやり方を示す。制御ユニットは、各ケースにおいて、
供給される値の関数として必要な動作を遂行する。 U0 U1 U2 意味 U＝Umax＝2V 1 1 1 充電動作において最大電圧に達した電源ユニットをスイッチオフ U＝2V−5V 1 1 0 通常の動作レンジ、いかなる動作も不要 U＝Umin1≒2V 1 0 0 最小動作電圧に達した電源ユニットをエネルギー蓄積手段を再充電するためにスイッチオン U＝Umin2≒1.5V 0 0 0 電圧の損失、情報およびチップの機能が不当

【００４２】スイッチングモジュールZPSは、従来の集
積CMOS半導体回路として構成される。この回路の設計に
当たっては、電力消費を可能な限り低く保つ配慮が払わ
れる。ここに提唱されるCMOSモジュールZPSは、一例と
して2〜5Ｖの入力電圧レンジにて動作する。本発明のこ
の実施例における平均電力消費は2mA未満であり、特に
好ましい環境においては200μA未満となる。

【００４３】スイッチングモジュールZPSの入力６と７
は、タイマ増分率に対するクロック入力から成る。これ
らクロック入力は、この実施例においては、発振器によ
って供給され、このアクティブエレクトロニクスはクロ
ック２６と一体化され、これは、外部水晶発振器３２に
接続される。クロック２６は32-ビットカウンタレジス
タから成り、このカウンタレジスタは入力６、７の所に
出現する（図示されてない分割器にて分割された）クロ
ックパルスの度に増分される。このカウンタレジスタ２
６は制御ユニット２８に接続され、制御ユニット２８
は、ここからカウンタ位置を読み出し、これを、年、
月、日、時、分、秒に変換する。

【００４４】回路モジュールZPSの出力８は、電源ユニ
ットを駆動するために用いられる。制御ユニット２８
は、出力ドライバU7を駆動し、これによって広いレンジ
の電流（１mA〜200mA）が出力８から少なくとも短期間
供給される。この目的には、スイッチングモジュールZP
Sの用い方によって、電源ユニットのオプトエレクトロ
ニックカップラ、リレーあるいは直接SMPS入力が電源ユ
ニットをオン・オフするために用いられる。

【００４５】バス駆動コンポーネント３４がメモリ３０
と制御ユニット２８に接続される。バス駆動コンポーネ
ント３４は、入力／出力９、１０を介して駆動される。
問題のコンポーネントは、I^２C-バスに対する周知のバ
ス駆動コンポーネントから成る。メモリ３０との間ある
いは制御ユニット２８との間でやりとりされるデータは
I^２C-バスを介して、当業者においては周知のこれに対
するプロトコルに従って伝送される。

【００４６】スイッチングモジュールZPSは、さらに信
号入力３、４及び５を持つ。入力３は、この実施例にお
いてはスイッチ入力から成る。この入力にオン／オフス
イッチを直接に接続することもできる。スイッチが作動
されると、これによって解放される電圧パルスが比較器
U3によって参照電圧Vrefと比較される。比較の結果は制
御ユニット２８に供給される。本発明の代替の実施例に
おいては双安定フリップフロップがこのスイッチの下流
に接続されるが、本発明のこの実施例においてはこの機
能は制御ユニット２８によって直接に行なわれる。

【００４７】入力４は、回路モジュールZPSがその中で
用いられる電気デバイスの有効な信号（useful signa
l）に対する有効な信号入力（useful signal input）か
ら成る。例えば、テレビの場合はこの入力はSCART（A/
V）入力から成り、コンピュータモニタの場合はVGA（同
期）信号から成り、オーディオ増幅器の場合はミュージ
ック信号から成り、ビデオレコーダの場合はSCART信号
から成り、電気通信デバイスの場合は呼を示す信号から
成り、コンピュータ周辺機器の場合は各々のバス接続上
の信号から成る。この信号は増幅され、比較器U4によっ
て参照電圧Vrefと比較されるが、ここでも、制御ユニッ
ト２８によってこの比較の結果が評価される。

【００４８】入力５は遠隔制御入力から成り、これは赤
外検出器ダイオードあるいは赤外検出器モジュールに直
接に接続されるよう設計される。赤外検出器ダイオード
は非常に低いレベルのアナログ信号を供給するが、これ
は（自動利得制御を備える）増幅器U5によって増幅さ
れ、フィルタ（図示せず）によって帯域フィルタリング
される。この信号は次にA/DコンバータU6によってデジ
タル信号に変換された後に、制御ユニット２８によって
処理される。

【００４９】赤外検出器モジュールの場合はデジタル信
号を直接に供給し、このためこの場合はU5およびU6は必
要とされない。

【００５０】出力５の所の信号は制御ユニット２８に供
給される。制御ユニット２８は、受信したデジタル赤外
信号を復号する、つまり、コマンドシーケンスを割り当
てる役割を持つ。この実施例においては、メモリ内に格
納されるシーケンスに基づいて、起動手続き（activati
on procedure）が始動されるように意図（設計）され
る。制御ユニット２８は、受信されたシーケンスとメモ
リ３０内に格納されているこれらシーケンスを比較す
る。これらシーケンスが十分に一致する場合は、起動手
続きが始動される（後に説明）。この過程において、こ
れら及び他の入りコマンドシーケンスは、制御ユニット
２８によって、その後デバイスのマイクロコントローラ
が「覚醒（woken up）」した際に、これらをI^２C-バス
を介して取り出すことができるようにメモリ３０内にフ
ァイルされる。

【００５１】スイッチングモジュールZPSはさらに入力
１１〜１４を持つが、これらはプログラミングピンとし
て提供される。これらピンを適当に配線することで様々
なデバイスを駆動することができる。これらピンは、入
力９と１０の所のI^２C-バスに対する代替として提供す
ることもでき、この場合は、例えば、回路モジュールZP
Sをピンジャンパにて特定の動作モードにプログラミン
グすることが可能となる。４つのプログラミングピン１
１〜１４の所で全体で１６の異なる２進組合せを選択で
き、３状態入力のバージョンの場合は、８１の組合せが
可能となる。

【００５２】このようなプログラミング（つまり、モー
ドの選択）の例を以下にテーブルの形式にて示す。 0. 0000 標準モード、I^２Cにてプログラミング 1. 0001 標準TV、TVセットに対するスイッチIRコードが発生した場合は起動手続き ... 10. 1010 コンピュータモニタ、スイッチあるいはアナログ入力の所に信号が発生した場合は起動手続き 11. 1011 ..... 従って、同一のスイッチングモジュールZPSを異なるデ
バイスにインストールし、プログラミングピン１１〜１
４をデバイスに応じて適当にセットすることができる。
（例えば、コンピュータモニタ内にインストールされる
場合は、これが1010にセットされる）。

【００５３】制御ユニット２８は、これに供給される様
々な信号を適当に結合し、定義された起動事象が発生し
たとき出力８を起動する。制御ユニット２８は、プログ
ラマブル論理素子から成る。代替のバージョン（図示せ
ず）においては、この制御ユニットは、クロックの発振
器をクロックパルスとして用いる単純なマイクロコント
ローラから成り、この場合は、プログラミングはI^２Cイ
ンタフェース３４を介して行なわれる。制御ユニット２
８は、そのプログラミングに依存して、以下の機能を遂
行する。 −要素U3、U4あるいはU6からの対応する出力信号が発生
した際に起動事象を開始する（信号入力の監視）。 −クロック２６に対する値がメモリ３０内に格納されて
いる起動時刻と一致した際に起動事象を始動する（時間
スイッチ機能）。 −比較器U0、U1およびU2によってエネルギー源が枯渇し
そうであることを示すデジタル値が供給された際に起動
事象を始動する（充電サイクル）。

【００５４】この過程において、制御ユニット２８は、
インテリジェント電力マネジメント（intelligent powe
r manegement）を動作し、これによって、特定の動作モ
ードあるいは対応するプログラミングにおいて必要とさ
れない待機回路ZPSのコンポーネントはスイッチオフさ
れる。これによって、例えば、入力３、４、および５の
下流のエレクトロニクスである出力ドライバU7やI^２Cイ
ンタフェース３４が制御される。

【００５５】代替のバージョンにおいては、入力３、４
および５の各監視（interrogation）は、バーストモー
ドにて所定の間隔で行なわれる。スイッチの場合は10〜
500ms毎の監視が要求されるが、有効な信号入力（usefu
l signal input）の場合は、顕著な悪影響なく、監視間
隔を最大5sまでの延ばすことが可能である。好ましく
は、スイッチは100ms毎に監視され、有効な信号入力は1
s毎に監視される。こうすることで、例えば、増幅器U5
のように全エネルギー消費に大きく寄与する問題の要素
を絶えずオン状態にしておく必要はなくなり、代わり
に、これらは定期的に短期間だけ起動される。

【００５６】図２は電気デバイス４０のブロック図を示
す。このデバイスは、例えば、テレビ、ビデオレコー
ダ、あるいは他の電気デバイスであり得る。デバイス４
０は、電源用の電源ユニット４２を備え、これは端子４
４にて電力システムに接続される。デバイス４０は、さ
らに、デバイス制御ユニット４５（例えば、テレビの場
合はマイクロコントローラから成るコントロール）およ
び機能ユニット４６（例えば、テレビの場合は、ブラウ
ン管および受信機要素）を備える。機能ユニット４６と
デバイス制御ユニットの電気エネルギーは、電源ユニッ
ト４２から供給される。有効な信号（例えば、テレビの
場合のSCART入力の所のビデオ信号）は、有効な信号入
力（useful signal input）４８を介して機能ユニット
４６に到着する。

【００５７】デバイス４０はスイッチングモジュールZP
Sを備える。これは別個の回路から成る。スイッチング
モジュールは、エネルギーバッファ要素５０から電気エ
ネルギーの供給を受ける。このスイッチングモジュール
は、出力８を介して電源ユニット４２をオン・オフスイ
ッチすることができる。

【００５８】電気デバイス４０は、外部入力要素の一例
として、オン／オフスイッチ５２と赤外検出器ダイオー
ド５４を備える。これらはスイッチングモジュールZPS
の信号入力に接続される。スイッチングモジュールZPS
は、I^２C-バスを介してのデバイスの機能ユニット４６
への通信接続を持つ。

【００５９】電気デバイス４０は、パワーアップモード
とパワーダウンモードとの間でスイッチされる。パワー
アップモードにおいては、電源ユニット４２はスイッチ
オンされ、機能ユニット４６およびデバイス制御ユニッ
ト４５に電気エネルギーを供給する。同時にバッファ要
素５０も電気エネルギーの供給を受け、こうしてこのエ
ネルギー蓄積手段も自身を充電する。デバイス４０がパ
ワーアップモードにあるときは、機能ユニット４６もア
クティブとなる。例えば、テレビの場合は、ブラウン管
および受信機要素の両方ともスイッチオンされる。有効
な信号（例えば、アンテナからの信号）４８は、機能ユ
ニット４６に供給され、ここでこれはその機能に応じた
処理（例えば、認識、復調、表示、録画など）を施され
る。パワーアップモードにおいては、デバイス４０は、
赤外遠隔コントロール（図示せず）を介して遠隔的に制
御することができる。赤外遠隔コントロールからの信号
は、赤外検出器ダイオード５４によって検出され、適当
な信号入力を介してスイッチングモジュールZPSに送ら
れる。スイッチングモジュールZPSは、これら信号をI^２
C-バスを介して対応する機能ユニット４６に転送する。
代替として、機能ユニット４６毎に遠隔制御信号に対す
る別個の受信機を設け、これら信号をスイッチングモジ
ュールZPSを経由せず、直接に機能ユニット４６に送る
こともできる。

【００６０】デバイス４０は、パワーアップモードから
パワーダウンモードにスイッチできる。これは、適当な
外部コマンド入力によって（例えば、「オフ（off）」
スイッチ５２の作動あるいは対応する遠隔制御コマン
ド）行なわれる。ただし、パワーダウン過程は、例え
ば、有効な信号４８が所定の時間期間存在しない場合、
デバイス制御ユニット４５によっても実行される。

【００６１】不能にされた（スイッチを切られた）時点
で、デバイス制御ユニット４５は、スイッチングモジュ
ールZPSをプログラムすることで、所望の起動事象を定
義する。例えば、このプログラミングを介してある将来
の起動時間がスイッチングモジュールに送信され、その
時刻が到来すると、スイッチングモジュールZPSが時間
スイッチに基づいてその起動手続きを始動するようにさ
れる。同様に、スイッチングモジュールZPSの信号入力
と関連では、信号入力の所に発生する事象の内のある特
定の事象が起動事象として定義される。遠隔制御信号と
の関連では、起動を始動することを意図されるために、
スイッチングモジュールZPSに送信されるべきコマンド
シーケンスが定義される。次に、電源ユニット４２が
（デバイス制御ユニット４５によって直接に、あるいは
I^２C通信リンクを介して送られる対応するコマンドに従
ってスイッチングモジュールZPSによって間接的に）ス
イッチオフされる。電気デバイス４０は、こうして、パ
ワーダウンモードとなるが、このパワーダウンモードに
おいては、バッファ要素５０から電力を供給されるスイ
ッチングモジュールZPSのみがまだアクティブな状態に
とどまる。機能ユニット４６とデバイス制御ユニット４
５は完全にスイッチオフされ、それ以上の電力が電源ユ
ニット４２から供給されることはない。理想的には電源
ユニットによってさえも、それ以上の電力が主電源４４
から引かれることはない。スイッチ式電源ユニットがス
イッチオフされているときでも、以下により詳細に説明
するように、まだ幾らかの残留損失が発生する。

【００６２】スイッチングモジュールZPSは、このパワ
ーダウンモードの際に、信号入力およびクロックを、起
動事象が発生しないか監視する。起動事象には、この実
施例においては、以下が含まれる： −「オン（on）」スイッチ５２の作動された −有効な信号４８が発生した −格納されている「覚醒（wake-up）」シーケンスと十
分に一致する遠隔制御コマンドシーケンスが検出された −起動時間が到来した（事前にセットされた時刻と内部
クロックの状態が一致した） −バッファ要素５０の所の電源電圧が定義されている最
小値より落ちた

【００６３】用途によって、特に考慮下の電気デバイス
４０のタイプによっては、上述の機能の内の少数のある
いはたった１つのみがこれによって制御される。他の幾
つかの用途においては、必要に応じて追加の事象が定義
され、これら事象に対する追加の入力を設けられる。

【００６４】スイッチングモジュールZPSが、パワーダ
ウンモードにおいて起動事象を検出すると、これは、電
源ユニット４２を出力８を介して駆動することで、これ
を再びパワーアップする。結果として、電気デバイス４
０がパワーアップモードにスイッチされ、このパワーア
ップモードにおいては、機能ユニット４６とデバイス制
御ユニット４５は電源ユニット４２から電力を供給され
る。同時に、バッファ要素５０が再びエネルギーを充電
される。

【００６５】起動手続きがバッファ要素５０を再充電す
るためにのみ始動された場合は、適当なパワーアップマ
スキング（power-up masking）を用い、これによって機
能ユニット４６とデバイス制御ユニット４５はパワーア
ップされず、電源ユニット４２が単にバッファ要素５０
にこれが再度十分に充電されるまでエネルギーを供給す
るようにされる。この充電サイクルは、時間にて制御す
ることも（つまり、不能にされた際にさらなる充電サイ
クルが遂行されるべき時刻を定義することで行なうこと
も）、バッファ要素５０によって供給される電圧を監視
し、バッファ要素５０が消耗する十分前に充電サイクル
を起動することで行なうこともできる。待機回路ZPSと
の関連で説明した電源アセンブリ２２から供給される適
当な信号をこの目的のために評価することもできる。

【００６６】起動手続きが受信された遠隔制御コマンド
シーケンスに基づいて始動された場合は、開始遅延（st
art delay）の後に、「覚醒（awakening）」したデバイ
ス制御ユニット４５は、受信された遠隔制御コマンドを
読み出し、これをスイッチングモジュールZPS内に一時
的に格納し、その後これらを処理する。これによって、
最初にこの起動を始動して信号がパワーアップモードに
スイッチされたデバイスによっても実行されないことが
確保される。

【００６７】図３は待機回路を備える電気デバイスの第
一の実施例を略図にて示す。この実施例は、軽負荷電源
ユニット（最大約25Wまで）に特に適する。この電気デ
バイス４０は、この実施例においても、機能ユニット４
６と、マイクロコントローラを備えるデバイス制御ユニ
ット４５を含む。このデバイスのフロント５６には、ス
イッチ５２と赤外検出器ダイオード５４が設けられる。
有効な信号入力４８が機能ユニット４６とスイッチング
モジュールZPSに接続される。1000μFの電解コンデンサ
５８がエネルギーバッファ要素として用いられる。この
電気デバイス４０は、SMPS（withced-mode power suppl
y）電源ユニット４２を備える。一次側においては、こ
の電源ユニットは、主電源フィルタ６０とヒューズ６２
を介して電源システムに接続される。この電源ユニット
４２の一次側と二次側は、標準に従って十分に分離され
る。対応する隔離が太線６４によって示される。SMPS電
源ユニット４２は、オプトエレクトロニックカップラ６
６を介してスイッチオン・オフされる。ここでは光結合
によって十分な絶縁が保障される。

【００６８】オプトエレクトロニックカップラ６６のLE
DはスイッチングモジュールZPSの出力８に接続される。
これを介してスイッチングモジュールZPSは電源ユニッ
トをオン・オフする。SMPS電源ユニット（swithced-mod
e power supplies）は、しはしば、一体化されたコンポ
ーネントを備え、これによって電源ユニットの動作（内
部交流電圧の生成）が制御される。今日入手可能なこれ
らコンポーネントの幾つかは、電子スイッチへの接続を
持つ。換言すれば、このようなスイッチを低コストにて
追加することができる。この場合は、このスイッチによ
って、入力電圧から高い周波数の内部A.C.電圧を生成す
る制御される半導体スイッチがスイッチオフ状態にとど
まることを確保される。ただし、この場合、電源ユニッ
トがスイッチオフされても、入力段は生きており、僅か
ではあるが、残留消費が発生する。

【００６９】二次側においては、電源ユニット４２は、
デバイス４０の機能ユニット４６に電力を供給する。電
源ユニット４２の二次出力６８は、内部にマイクロコン
トローラを含むデバイス制御ユニット４５に電力を供給
する。電源ユニット４２がスイッチオンされたとき、ス
イッチングモジュールZPSに対する電源として機能する
コンデンサバッファ要素５８も、ダイオードを介して、
この出力にて充電される。回路モジュールZPSは、出力
９と１０（I^２C-バス）を介して、デバイス制御ユニッ
ト４５に接続される。スイッチングモジュールZPSの振
る舞いは、デバイス制御ユニット４５によってプログラ
ムされるが、様々な信号、例えば、入力５からの遠隔制
御コードも、この接続によって、デバイス制御ユニット
４５に送信される。

【００７０】本発明のこの実施例においては、バッファ
要素としては、標準のコンデンサが用いられる。1,000
μFなるキャパシタンスを持つコンデンサにて、2〜5Ｖ
なる電圧にて、10μAなる電流を要求するスイッチング
モジュールZPSに対して、必要な電源電圧を約５分間保
障できる。ただし、再充電は非常に速くでき、このコン
デンサは、１秒以内に完全に充電することができる。本
発明のこの第一の実施例においては、従って、電源電圧
を監視することで、再充電サイクルが制御される。電源
ユニット４２は、オプトエレクトロニックカップラ６６
にて、妨害雑音なしにスイッチオンできる。電源ユニッ
トの残りの部分も同様に設計され、このため、スイッチ
ングオン過程によってはっきりと知覚できるようなある
いは少なくとも不快な雑音が生成されるようなことはな
く、この周期的な充電サイクルが特に目立った不快感を
与えることはない。電源アセンブリによって、入力電圧
が閾値より落ちたことが検出されとき始動されるこの充
電サイクルにおいて、スイッチングモジュールZPSは、
電源ユニット４２を起動し、これによって端子６８を介
してバッファ要素５８が充電される。同時に、パワーア
ップマスキングを起動する信号あるいはコマンドが端子
９と１０を介してデバイス制御ユニット４５に送られ、
これによって、電源ユニット４２がこうして短期間起動
された際は、デバイス制御ユニット４５は完全にはパワ
ーアップされず、機能ユニット４６は全くパワーアップ
されないことが確保される。５分間隔に１秒間行なわれ
る各充電サイクルにおいて、5Ｗが消費されるものと想
定すると、パワーダウンモードにおける平均電力消費
は、全体で0.017Ｗとなる。

【００７１】別のやり方として、電源ユニットのスイッ
チングオンしても、デバイス制御ユニット４５（および
機能ユニット４６）が自動的にパワーアップされないよ
うなパワーアップマスキング方式を選択することもでき
るが、この場合は、最初に、この目的のために、例え
ば、通信端子９、１０を介して、専用の「起動コマンド
（activation command）」を送ることが必要となる。

【００７２】代替として、例えば、0.1Fなるキャパシタ
ンス、および5.5Ｖなる最大電圧を持つ高キャパシタン
スコンデンサ（Super Cap、Gold Cap）を用いることも
できる。もし、回路モジュールZPSが、2〜5Ｖなる電圧
にて10μＡなる電流を要求する場合は、だいたい８時間
の一度充電サイクルが必要となる。10Ｗという上述より
少しの若干大きな電源ユニットと、10秒という充電時間
を用いた場合、平均電力消費は0.034Ｗとなる。

【００７３】具体的なアプリケーションにおいて、前述
のどの要素をエネルギーバッファ要素として用いるか、
および周知の充電戦略のどれを用いるかの決定は、電子
デバイスのタイプ（および電源ユニットのタイプ）に基
づいて行なうことである。上述の様々なタイプのバッフ
ァ要素を組み合わせて用いることもできる。代替とし
て、電源を太陽電池を用いて確保し、高容量コンデンサ
（Super Cap）にてバッファ（サポート）することもで
きる。ただし、この場合も、暗い環境においてもデバイ
スの機能を保障するためには、充電サイクルが必要とな
る。

【００７４】図４は電子デバイス４０の代替実施例を示
す。殆どのコンポーネントは、本発明の第一の実施例の
それと同一であり、従って、上述の説明がここでも適用
する。本発明の第一の実施例と異なる点は、電源ユニッ
ト４２が、オプトエレクトロニックカップラを介して、
スイッチングモジュールZPSにてスイッチオン・オフさ
れないことである。代わりに、この実施例においては、
主電源４４のすぐ後に双安定リレー７０が設けられ、こ
れをスイッチングモジュールZPSにて、出力８を介して
駆動することで、電源ユニット４２からの電源電圧が切
断される。本発明のこの実施例においては、従って、電
源ユニット４２は非常に単純な構造とすることができ、
制御できることは必要とされない。この実施例において
は、電源ユニット４２には単純な50Hzの変圧器を用いる
ことができ、必要であれば、電源電圧を整流および平滑
化するための下流エレクトロニクスが設けられる。本発
明のこの実施例は、（100Ｗを越える）重負荷のSMPS電
源に適する。前述のように、SMPS電源が「切断（discon
nected）」されているときでも、入力段（フィルタ等）
内では残留消費が発生する。高負荷電源ユニットの場合
は、これらの損失が非常に大きくなることがあり、この
ため、この実施例においては、電源ユニットは、リレー
７０にて電源網から完全に分離される。

【００７５】本発明の第一の実施例とのもう一つの違い
は、バッファ要素の性質にある。この実施例において
は、蓄電池（アキュムレータ）７２が設けられ、これが
充電回路７４によって充電される。本発明の第一の実施
例と比較してのこの追加の差異は、リレー７０あるいは
オプトエレクトロニックカップラ６６による電源ユニッ
ト４２の制御とは独立なものである。本発明のこれら実
施例は、ここでも、単に対応する可能な組合せの一例と
して示されるものであり、具体的な実施に当たっては、
スイッチングモジュールZPSを制御するためにどのよう
なタイプの電源ユニットを用いるべきか、およびどのよ
うなタイプのエネルギー源を用いるべきかを用途に応じ
て選択する必要がある。

【００７６】本発明の第二の実施例において用いられる
蓄電池７２は、十分に大きなキャパシタンスを持ち、一
日より遥かに長い期間に渡る無活動状態をサポートする
ことができる。好ましくは、100mAhのキャパシタンスを
持つ蓄電池が用いられる。この場合は、100μAの電力消
費にて６週間に渡っての動作が保障される。ただし、こ
の要素（蓄電池）では、充電時間は非常に長くなり、約
５時間が必要となる。代替として、１時間以内の高速充
電を行なうこともできるが、ただし、これには一層複雑
な回路が必要となる。ただし、サイクル時間が６週間と
非常に長いために、普通は、電子デバイス４０の通常の
動作の際に発生する充電過程にて、十分な充電が確保で
きる。

【００７７】ただし、デバイスが、それにもかかわらず
非常に長時間に渡ってパワーダウンモードに放置される
ような場合は、本発明のこの実施例においては、時間制
御（time control）にて充電サイクルを管理すること
で、電源電圧が保障される。不能にされる度に、スイッ
チングモジュールZPSがデバイス制御ニット４５のマイ
クロコントローラによってプログラムされ、これによっ
て、確実に保障できる動作期間（例えば、５週間）の後
に、デバイスがこの間に起動されなかった場合は、充電
サイクルが時間制御にて始動される。

【００７８】図５は電子デバイス４０の第三の実施例を
示す。本発明の最初の２つの実施例とは対照的に、この
実施例においては、スイッチングモジュールZPSの電源
のためのバッファ要素は設けられず、代わりに、スイッ
チングモジュールZPSは、電源システムから電源回路７
６を介して直接に電気エネルギーを供給される。電源回
路７６は主電源フィルタ６０に接続される。これは、M
Ωレンジの保護抵抗と整流器回路を備える。0.05Ｗより
小さなエネルギー消費を目標に設定した場合、全世界で
動作できるように（世界中の85Ｖから240Ｖの主電源を
対象に）設計された保護抵抗にて、最大50μＡまで引く
ことができる。この回路がより厳しく規定された電源網
（例えば、200Ｖから240Ｖ）に対して設計した場合は、
100μＡを超えるより高い電流を引くことができる。抵
抗の代わりにコンデンサを用いた場合は、数mＡのレン
ジのさらに高い電流を引くことができる。

【００７９】図５に示す本発明の第三の実施例において
は、絶縁を示す線６４の経路から明らかなように、スイ
ッチングモジュールZPSは、一次側からは、標準を満足
するほど十分には絶縁されてない。標準によって要求さ
れる絶縁を引き続き確保するためには、端子９と１０を
オプトエレクトロニックカップラ７８、８０を用いてデ
バイス制御ユニット４５に接続することが必要となる。

【００８０】別個には示されないが、本発明の代替実施
例においては、図５のオプトエレクトロニックカップラ
７８と８０は省かれる。この代替実施例においては、デ
バイス制御ユニット４５とスイッチングモジュールZPS
との間の通信は存在せず、スイッチングモジュールZPS
は、例えば、上述のプログラミングピンを介して、特定
の機能に対して永久的にプログラミングされる。本発明
のこの実施例におけるこの解決策は、非常に剛直なやり
方ではあるが、ただし、電気デバイス４０に対するいか
なる介在あるいは修正も必要とされないために、コスト
面で有利であることに加えて、待機回路ZPSを現存のデ
バイス設計に簡単に組み込みむことができる。

【００８１】図６は回路モジュールZPSの第二の実施例
を示す。本発明のこの実施例は、たった８個の端子しか
持たず、このため、これは８個の端子を持つ通常の二重
インラインパッケージ（dual in line package）として
集積CMOS回路内に収容することができる。

【００８２】図１に示す本発明の第一の実施例とは対照
的に、この第二の実施例のスイッチングモジュールZPS
は、たった一つの信号入力３しか持たない。この信号入
力３は、図６に示すように、アナログ信号、遠隔制御信
号およびスイッチ信号に対する万能入力として用いられ
る。この実施例においては、赤外検出器ダイオード５
４、スイッチ５２およびアナログ入力回路５５は、入力
３の所で互いに並列にアースに接続される。内部的に
は、入力３の後に、コンポーネントU5AとU6Aを備える遠
隔制御信号を評価するための手段と、比較器U3Aを備え
るスイッチ信号を評価するための手段が設けられる。増
幅器UA5は、赤外（IR）ダイオード（５４）からの信号
を増幅するとともに、これに（＋Ubの後に高い抵抗の接
続を生成する）低い休止電流（quiescent current）を
供給する。この休止電流の設計は、この実施例において
は、スイッチが開放されたとき、電圧がU3Aのスイッチ
ング閾値より高くとどまるように選択される。これには
自動的な休止電流の設定が必要となる。スイッチ（５
２）が作動されると、電圧は0Ｖに落ち、比較器U3Aが状
態を変える。赤外ダイオード５４によって遠隔制御コマ
ンドが受信されたときと、スイッチ５２が作動されたと
きでは、異なる信号が発生するために、制御ユニット２
８は、入力３の所の信号がどちらのタイプに属するかを
識別することができる。

【００８３】回路５５は、他のタイプである可能性もあ
る信号を端子５３に接続し、この際に単に信号が存在す
るか否かの大雑把な監視を遂行する。この信号はトラン
ジスタQ1を駆動し、トランジスタQ1は前述のスイッチと
類似のやり方で、入力３をR5を介して0Ｖにスイッチす
る。この実施例においては、デバイスが動作中であると
きは、入力信号が常に端子５３に加えられ、このため回
路５５によって入力３が常にアースに接続され、このた
め、他の入力、つまり、スイッチ信号、遠隔制御信号等
が認識できなくなるという問題が発生する。パワーアッ
プの後にもデバイスがコマンドを認識できるようにする
ために、この回路が６の所に信号が出現したとき、Q2と
R9を介して不能にされる。本発明のこの実施例の目的に
対しては、出力６による電源ユニットの駆動において
は、電源ユニットがスイッチオンされている限り、出力
６の所に一定の出力信号が存在するものと想定される。
この出力信号によってQ2がスイッチオンされ、この結果
としてQ1の所の信号S3が短絡され、この結果として回路
５５の動作が不能にされる。万一電源ユニットのバース
ト的な駆動が必要な場合は、この不能化を別個の出力あ
るいは追加の別個のコンポーネントにて行うこともでき
る。

【００８４】図７はスイッチングモジュールZPSの非常
に単純な使用を示す。このケースにおいては、スイッチ
ングモジュールZPSは、電子デバイスにおいて以前しば
しば用いられてきた電源ユニットを電源から機械的に切
断する働きをするSMPS電源（swichted-mode power supp
ly）の代替として機能する。この比較的高価な回路は、
スイッチングモジュールZPSに接続されたスイッチ５２
と、図３および図４に示すように制御される電源との組
合せによって実現される。

【００８５】スイッチングモジュールZPSは、この最も
単純な形式においては、たった２つの比較器、制御ユニ
ット２８および電源（図示せず）を駆動するためのドラ
イバU7Aを備える電源アセンブリ２２のみを含む。交換
可能な（アルカリマンガン）乾電池V1がバッファ要素と
して設けられる。これを用いることで、この回路は最大
７年間動作することができる。この実施例においては、
電子デバイスとのデータ接続は設けられないが、これは
不要でもある。このような最小限の解決は、従来のデバ
イス内に、修正なしにあるいは僅かな修正のみで、用い
ることができる。

【００８６】図８は電気デバイス４０の第四の実施例を
示す。このデバイス４０の機能ユニット４６、入力４
８、デバイス制御ユニット４５、およびコントロールが
そこに配置されるフロント５６については図１〜４に示
すように構成される。ただし、これらとは対照的に、デ
バイス４０は、この実施例においては、電源アセンブリ
８２を含み、この中に電源ユニット機能とスイッチング
モジュールZPSが一体化される。電源アセンブリ８２
は、出力として機能ユニット４６に対する電源出力８４
を持つ。バッファ出力８６も設けられる。通信接続８８
は、スイッチングモジュールZPSとデバイス制御ユニッ
ト４５との間の双方向通信として機能する。電源アセン
ブリ８２は、さらに、デバイス４０の信号入力４８に接
続された有効な信号に対する入力９０を持つ。

【００８７】電源アセンブリ８２は、スイッチングオン
／オフするためのオプトエレクトロニックカップラ６６
を備えるSMSP電源ユニット４２を含む。この電源ユニッ
ト４２は、一次側においては、フィルタ６０を介して主
電源端子４４に接続される。同様にデバイスヒューズ６
２も設けられる。スイッチングモジュールZPSのエネル
ギー源に対するバッファ要素としては高容量コンデンサ
（Super Cap）９２が設けられ、これは、電源ユニット
４２がスイッチオンされたとき、出力８４とダイオード
を介して充電される。この電源アセンブリ８２は、さら
に、スイッチ５２と赤外検出器ダイオード５４を備え、
これら要素はデバイス４０のフロント側に配置される。
このためには、電源アセンブリ８２をデバイスの内側に
配置することで要素５２と５４がフロントからアクセス
できるようにするか、あるいはこれら要素をフロント側
に別個に設け、電源アセンブリ８２の対応する端子に接
続することが必要となる。機能の点では、図８に示す本
発明の実施例は、図３に示す電気デバイスの第一の実施
例と同一であり、上述の説明がここでも適用する。単に
これら要素の配列のために、スイッチングアセンブリZP
Sは既に主電源アセンブリ８２の一部となっている。こ
うすることで、電源ユニット４２、このドライブ（この
実施例においては、一例として、オプトエレクトロニッ
クカップラ６６）、およびスイッチングモジュールZPS
は互いに最もうまく同調される。

【００８８】上に説明の全ての実施例は、各ケースにお
いて用いられる要素の一例としての組合せに過ぎず、こ
れら個々の要素（例えば、リレーによる回路／オプトエ
レクトロニックカップラによる回路、蓄電池／コンデン
サ／高容量コンデンサ／アキュムレータによるバッファ
リング等）の他の組合せも各ケースにおいて可能であ
る。

【００８９】上述の本発明のあるいは本発明の実施例の
他の拡張には以下が含まれる：−電源ユニット４２とス
イッチングモジュールZPSを図８に示すように組み合わ
せる代わりに、電気デバイスの制御するために用いられ
るマイクロコントローラ（デバイス制御ユニット４５）
に、例えば、同等な機能を持つハードウエアをマイクロ
コントローラ内に統合することで、あるいは２つの機能
要素を一つの共通のパッケージ内に統合することで、ス
イッチングモジュールZPSとしての機能を持たせること
もできる。この場合は、もはや、電気デバイスの別個の
要素としての「待機回路（standby circuit）」は不要
となる。

【００９０】上述の実施例においては、全てのケースに
おいて、赤外ダイオードがスイッチングモジュールZPS
の信号入力に直接に接続された。ただし、この赤外ダイ
オードの代わりに、検出された信号の予備処理と、好ま
しくは、デジタル信号の生成を行なう既製の赤外検出器
モジュールを用いることもできる。

【００９１】遠隔制御信号に対する検出器として接続さ
れた赤外ダイオードは、増幅器およびバイアス電流のた
めの電源を必要とする。ただし、この赤外ダイオード
は、別のやり方として、光起電動作モード（photovolta
ic operating mode）にて動作することもできる。この
動作モードにおいては、赤外ダイオードは可変抵抗とし
ては用いられず、赤外光が当たると、結果として、赤外
ダイオードの所に（低い）電圧を生成する。特に無負荷
における低電力消費を達成するために、このダイオード
を、無負荷においては（つまり、信号が存在しないとき
は）、これが最初に光起電力動作モードにスイッチされ
るように接続することもできる。そして、信号の存在に
起因する電圧が検出された時点で初めて、このダイオー
ドを、検出回路に対して通常用いられるより敏感な光導
電モード（photoresistive mode）に切り替えて、これ
を、信号を受信および処理するための従来のIR検出器ダ
イオードとして用いることもできる。

【００９２】特に本発明の第三の実施例（図５）におけ
る通信端子９、１０を双方向オプトエレクトロニックカ
ップラ７８、８０と共に用いるやり方は、どちらかとい
うとコストのかかる解決策である。この代替として、単
に、単方向インタフェースを用い、これによって、デー
タを単にスイッチングモジュールZPSからデバイスコン
トローラユニット４５に送ることもできる。このコスト
削減解決策においては、遠隔制御入力５によって起動さ
れると、スイッチングモジュールZPSは、（デバイス制
御ユニット４５を開始するための）適当なスイッチオン
遅延の後に、検出された遠隔制御コードをこの単方向イ
ンタフェースを介して送信する。この解決策は、（スイ
ッチングモジュールZPSが電源アセンブリ８２と一体化
される）図８に示す本発明の実施例とも非常にうまく組
み合わせることができる。さらなる代替として、多くの
SMPSにおいていずれにしても存在するオプトエレクトロ
ニックカップラを、このインタフェースとして用いるこ
ともできる。

【００９３】時間スイッチクロック機能を、ある指定さ
れた時刻にパワーアップされるべきデバイスを、パワー
ダウンモードにスイッチするために用いることもでき
る。例えば、指定された時刻に番組情報を受信するセッ
トトップボックスや、そのタイマがVPSのタイプに従っ
て制御されるビデオレコーダも、このやり方にてパワー
ダウンモードにスイッチし、この間は対応する電源ユニ
ットをスイッチオフすることもできる。

【００９４】遠隔制御機能は、上述の説明では通常の赤
外遠隔コントロールを用いて実現された。ただし、当業
者においては理解できるように、他の形式の遠隔コント
ロール（例えば、無線、超音波など）を、選択される信
号のタイプによって要求される個別の要件（信号の形
式、検出、受信、処理、符号化と復号など）も考慮し、
用いることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】待機回路の第一の実施例の略図を示す。

【図２】待機回路を備える電気デバイスのコンポーネン
トのブロック図を示す。

【図３】待機回路を備える電気デバイスの第一の実施例
の略図を示す。

【図４】待機回路を備える電気デバイスの第二の実施例
の略図を示す。

【図５】待機回路を備える電気デバイスの第三の実施例
の略図を示す。

【図６】待機回路の第二の実施例の略図を示す。

【図７】待機回路の第三の実施例の略図を示す。

【図８】電源アセンブリを備える電気デバイスの第四の
実施例の略図を示す。

【符号の説明】

２０待機回路 ZPS スイッチングモジュール２２電源アセンブリ２６クロック２８制御ユニット３０メモリ３２外部水晶発振器３４ I^２C インタフェース４０電気デバイス４２ SMPS電源ユニット４８有効な信号入力５２スイッチ５４赤外検出器ダイオード５８電解コンデンサ６０主電源フィルタ６６オプトエレクトロニックカップラ７２蓄電池（アキュムレータ）７４充電回路７６電源回路８２電源アセンブリ８６バッファ出力８８通信接続９２高容量コンデンサ（Super Cap）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者カルシュテン、デッペドイツ連邦共和国アーヘン、アーヘナーシュトラーセ、123 (72)発明者ペーター、リュールケンスドイツ連邦共和国アーヘン、キルヒフェルトシュトラーセ、64 (72)発明者トーマス、デュルバウムドイツ連邦共和国ランゲルベーヘ、ヒルケンウェーク、10 (72)発明者マティアス、ベントドイツ連邦共和国ビュルゼーレン、プファレル‐トミー‐シュトラーセ、９ (72)発明者クリストフ、レフドイツ連邦共和国アーヘン、アイナッテネルシュトラーセ、24 (72)発明者ゲオルク、ザウエルレンダードイツ連邦共和国アーヘン、メッフェルダティスシュトラーセ、５Ｆターム(参考） 5B011 KK03 LL06 5H410 BB04 EA10 EA28 EB01 EB26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一つあるいは複数の信号入力と、制御ユニットと、電源ユニットを制御する制御出力とを備える電気デバイス用待機回路であって、前記制御ユニットが前記信号入力に所定の起動事象が発
生したとき起動手続きを始動し、前記制御出力に電源ユニットをスイッチオンする信号が
生成されることを特徴とする待機回路。
【請求項２】前記信号入力の一つが、電気デバイスの有
効な信号に対する有効な信号入力であることを特徴とす
る請求項１記載の待機回路。
【請求項３】前記信号入力の一つが、ボタンを接続する
ためのスイッチ入力であることを特徴とする請求項１ま
たは２記載の待機回路。
【請求項４】前記入力信号の一つが、無線遠隔コントロ
ールからの信号用の遠隔制御入力であることを特徴とす
る請求項１乃至３のいずれかに記載の待機回路。
【請求項５】赤外センサ素子を接続するための前記入力
信号が、赤外遠隔コントロールからの信号の検出に適す
ることを特徴とする請求項４記載の待機回路。
【請求項６】前記信号入力の一つが、任意のデジタルイ
ンタフェース、例えばコンピュータネットワークに接続
することができるデジタルデータ入力から成ることを特
徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の待機回路。
【請求項７】メモリが設けられることを特徴とする請求
項１乃至６のいずれかに記載の待機回路。
【請求項８】クロックが設けられることを特徴とする請
求項１乃至７のいずれかに記載の待機回路。
【請求項９】前記制御ユニットが時間スイッチ機能を遂
行し、起動時刻が予めセットされ、前記起動手続きが前記起動時刻が到来したとき始動され
ることを特徴とする請求項８記載の待機回路。
【請求項１０】一つあるいは複数のクロック入力が設け
られることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記
載の待機回路。
【請求項１１】前記制御ユニットおよび／あるいはメモ
リとの間でデータを送信および／あるいは受信するため
の一つあるいは複数の通信端子が設けられることを特徴
とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の待機回路。
【請求項１２】前記回路が単一の集積コンポーネントと
して構成されることを特徴とする請求項１乃至１１のい
ずれかに記載の待機回路。
【請求項１３】前記制御ユニットが前記遠隔制御入力に
到達する信号を通信端子を介して転送することを特徴と
する請求項１乃至１２のいずれかに記載の待機回路。
【請求項１４】メモリが遠隔制御起動信号を格納し、前記制御ユニットが前記遠隔制御入力に到着する信号を
格納された前記起動信号と比較し、これらが一致する場合、前記起動手続きを始動すること
を特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の待機
回路。
【請求項１５】一つあるいは複数の機能ユニットおよび
電源に接続し、前記機能ユニットに電気エネルギーを供
給するための電源ユニットを備える電気デバイスであっ
て、このデバイスがパワーダウンモードにスイッチ可能であ
り、このパワーダウンモードにおいては、前記電源ユニット
はスイッチオフされ、一方、待機回路はアクティブにと
どまり、この待機回路がデバイスの電源ユニットを起動事象が発
生したときスイッチオンすることを特徴とする電気デバ
イス。
【請求項１６】請求項１乃至１４のいずれかに記載の待
機回路を備えることを特徴とする請求項１５記載の電気
デバイス。
【請求項１７】前記待機回路に電気エネルギーを供給す
るための電源回路が設けられ、前記電源回路は、電気エネルギーを電源グリッドから直
接に引くことを特徴とする請求項１５または１６に記載
の電気デバイス。
【請求項１８】前記待機回路に電気エネルギーを供給す
るためのエネルギー蓄積手段が設けられることを特徴と
する請求項１５または１７記載の電気デバイス。
【請求項１９】前記エネルギー蓄積手段が再充電可能な
要素から成り、前記電源ユニットがスイッチオンされている間に前記エ
ネルギー蓄積手段が充電されることを特徴とする請求項
１８記載の電気デバイス。
【請求項２０】前記待機回路の制御ユニットが前記デバ
イスがパワーダウンモードにスイッチされたとき、所定の時間期間の後に、前記デバイスがパワーアップモ
ードにスイッチバックされ、前記エネルギー蓄積手段が
再び充電されようにプログラミングされ、前記時間期間が、前記再充電可能な要素が前記待機回路
に時間期間を通じて動作するのに十分な電気エネルギー
を供給できるように計算されることを特徴とする請求項
１９記載の電気デバイス。
【請求項２１】エネルギー蓄積手段の残りの量を監視す
るための回路が含まれることを特徴とする請求項１乃至
２０のいずれかに記載の電気デバイスあるいは請求項１
乃至１４のいずれかに記載の待機回路。
【請求項２２】電気デバイスを制御するための方法であ
って、一つあるいは複数の機能ユニットおよびこれら機能ユニ
ットに電気エネルギーを供給するための少なくとも一つ
の電源ユニットを備える電気デバイスがパワーアップモ
ードからパワーダウンモードにスイッチされ、前記パワーアップモードの際には少なくとも一つの電源
ユニットがスイッチオンされ、前記パワーダウンモード
の際には全ての電源ユニットがスイッチオフされ、ただし、待機回路は、前記パワーダウンモードの際もア
クティブ状態にとどまり、この待機回路が一つあるいは複数の信号入力を起動事象
が発生しないか監視し、この待機回路が起動事象が発生したとき前記デバイスを
パワーダウンモードから再びパワーアップモードにスイ
ッチすることを特徴とする方法。
【請求項２３】前記始動した起動事象が前記待機回路内
に格納され、前記デバイスがスイッチオンされた後に問い合せられる
ことを特徴とする請求項２２記載の方法。
【請求項２４】前記待機回路が通信インタフェースを介
してプログラミングされ、前記入力の所に発生する事象のどれが起動事象を表すべ
きか設定されることを特徴とする請求項２２または２３
に記載の方法。
【請求項２５】電源ユニットを含む電気デバイスに対す
る電源アセンブリであって、前記電源ユニットをスイッチオン／オフするためのスイ
ッチング手段と、一つあるいは複数の信号入力を持つ待機回路が設けら
れ、前記待機回路が、前記電源ユニットがスイッチオフされ
ている際もアクティブにとどまり、信号入力の一つの所
に起動事象が発生したとき、前記電源ユニットをスイッ
チオンされるように、前記回路要素を制御することを特
徴とする電源アセンブリ。