JP2004101518A

JP2004101518A - 消費電力測定装置、消費電力計算方法、消費電力計算装置、スイッチングモード電源

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Publication number: JP2004101518A
Application number: JP2003285696A
Authority: JP
Inventors: Young-Hun Choi; 崔　容勲
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2002-09-06
Filing date: 2003-08-04
Publication date: 2004-04-02
Anticipated expiration: 2023-08-04
Also published as: EP1396728A3; US6943538B2; CN1487299A; JP3947139B2; EP1396728A2; KR20040022021A; US20040046543A1; KR100484160B1; EP1396728B1; CN100399035C

Abstract

【課題】　現在使用中である電気機器の実際の消費電力を測定し表示可能とする。
【解決手段】　入力交流電圧を整流及び平滑する整流手段３００と、整流手段の電圧が供給されて１次側巻線の電流断続により２次側に所定個の電圧を発生させる変圧手段３０３と、パルス幅変調制御信号により変圧手段の１次側出力電圧のオンオフするスイッチング手段３０１と、スイッチング手段のターンオン時間を計算するため変圧手段の１次側電圧を調整する電圧調整手段３０４と、電圧調整手段の出力に基づいてスイッチング手段のターンオン時間を計算し、計算されたターンオン時間、スイッチング手段のスイッチング周波数及び変圧手段のインダクタンスに基づいて消費電力を測定する制御手段３０５とを備えた。
【選択図】　　図３

Description

　本発明は、消費電力測定装置、消費電力計算方法、消費電力計算装置、スイッチングモード電源（ＳＭＰＳ：Switching Mode Power Supply）に関する。

　消費電力とは、一般に単位時間に幾らほどの比率で電力量を消費するか又は単位時間にどの位の比率で仕事をするかの定量的な表現であり、1［s］間に供給又は消費された電力量を示す。このような消費電力により電気機器製品（以下、単に電気機器とも称する）のエネルギー消費効率等級表示が変わり、効率等級が低い電気機器を購入すれば寿命になるまでエネルギーを浪費する。従って、エネルギー消費効率等級を確認して可及的等級が高い電気機器を購入することが望ましい。

韓国特許第１６６，６９１号明細書

　近年、エネルギー節電に対する認識が新しくなるにつれ、消費電力節電機能及び正常動作時にも消費電力が一定水準以上を超えないようにする電気機器が多い。

　ところが、現在使用中である電気機器の実際の消費電力を表示する機能を有した電気機器は見当らない。また、実際消費電力表示を具現しようとすればその回路が複雑となり、電気機器のコストアップに繋がるおそれが高い。このような価格的な側面においても電気機器に適用されていなかったとも考えられる。

　このため、電気機器の実際消費電力測定は製品開発段階でなされ、別途の測定機器を用いてなされる。従って、電気機器を使用する段階においては、電気機器の最大消費電力はマニュアルを見れば分るものの、使用者が現在使用している電気機器の実際の消費電力を把握することはできなかった。

　しかしながら、エネルギー節電機能及び効率に対する使用者の認識が新しく変わることにより、使用中である電気機器の消費電力を実時間に測定して表示させる機能の必要性が要求されている。

　そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，電気機器の消費電力を実時間に測定して表示する消費電力測定装置を提供することにある。

　上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，入力される交流電圧を整流及び平滑する整流手段と、前記整流手段の電圧が供給されて１次側巻線の電流断続により２次側に所定個の電圧を発生させる変圧手段と、フィードバック電圧及び同期信号により生成されたパルス幅変調制御信号により前記変圧手段の１次側出力電圧のオンオフをスイッチングするスイッチング手段と、前記スイッチング手段のターンオン時間を計算するため前記変圧手段の１次側電圧を調整する電圧調整手段と、前記電圧調整手段の出力に基づいて前記スイッチング手段のターンオン時間を計算し、前記計算されたターンオン時間、前記スイッチング手段のスイッチング周波数及び前記変圧手段のインダクタンスに基づいて消費電力を測定する制御手段とを含むことを特徴とする消費電力測定装置が提供される。

　この場合、上記電圧調整手段は、前記変圧手段の１次側電圧を所定レベル以下に減圧する減圧手段と、前記減圧手段により減圧された電圧を第１一定電圧レベルにクランピングする第１クランプ手段と、前記第１クランプ手段によりクランピングされた電圧を変圧する変圧器と、前記変圧器により変圧された電圧を第２一定電圧レベルにクランピングして前記制御手段に入力する第２クランプ手段とを含むようにしてもよい。また、上記制御手段により測定された消費電力量を表示する表示手段をさらに含んでもよい。

　このような本発明においては、変圧手段の１次側に電圧調整手段を介して制御手段を設け、電圧調整手段により制御手段の入力電圧を調整して制御手段を保護しつつ、制御手段によりスイッチング手段（例えばトランジスタ）のターンオンタイムに基づいて最終消費電力を算出するようにしたので、使用中に実際に消費されている消費電力を簡単な回路構成で測定することができ、これらを表示することができる。詳細は第２の実施形態にて説明する。

　上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，入力される交流電圧を整流及び平滑する整流手段と、前記整流手段の電圧が供給されて１次側巻線の電流断続により２次側に所定個の電圧を発生させる変圧手段と、フィードバック電圧及び同期信号により生成されたパルス幅変調制御信号により前記変圧手段の１次側出力電圧のオンオフをスイッチングするスイッチング手段と、前記スイッチング手段のターンオン時間を計算するため前記変圧手段の２次側電圧を調整する電圧調整手段と、前記電圧調整手段からの出力に基づいて前記スイッチング手段のターンオン時間を計算し、計算されたターンオン時間、前記整流回路に入力される交流電圧、前記スイッチング手段のスイッチング周波数及び前記変圧手段のインダクタンスから消費電力を測定する制御手段とを含むことを特徴とする消費電力測定装置が提供される。

　この場合、上記電圧調整手段は、前記変圧手段の２次側電圧を所定レベル以下に下げる減圧手段と、前記減圧手段により減圧された電圧を一定電圧レベルにクランピングして前記制御手段に入力する第３クランプ手段とを含むようにしてもよい。また、上記制御手段で測定された消費電力量を表示する表示手段をさらに含んでもよい。

　このような本発明においては、変圧器の２次側に電圧調整手段を介して制御手段を設け、電圧調整手段の第３クランプ手段により制御手段の入力電圧を調整して制御手段を保護しつつ、制御手段によりスイッチング手段のターンオン時間に基づいて最終消費電力を算出するようにしたので、使用中に実際に消費されている消費電力を簡単な回路構成で測定することができ、これらを表示することができる。なお、詳細は第１の実施形態にて説明する。

　上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，入力される交流電圧を整流及び平滑する整流手段と、前記整流手段の電圧が供給されて１次側巻線の電流断続により２次側に所定個の電圧を発生させる変圧手段と、フィードバック電圧及び同期信号により生成されたパルス幅変調制御信号により前記変圧手段の１次側出力電圧のオンオフをスイッチングするスイッチング手段と、前記スイッチング手段のターンオン時間を計算するため前記変圧手段の１次側電圧を調整する手段と、前記変圧手段の２次側電圧を調整する手段とを有し、これらの手段を選択可能な電圧調整手段と、前記電圧調整手段からの出力に基づいて前記スイッチング手段のターンオン時間を計算し、計算されたターンオン時間、前記整流手段に入力される交流電圧、前記スイッチング手段のスイッチング周波数及び前記変圧手段のインダクタンスから消費電力を測定する制御手段とを含む消費電力測定装置が提供される。

　この場合、上記電圧調整手段における前記スイッチング手段のターンオン時間を計算するため前記変圧手段の１次側電圧を調整する手段は、前記変圧手段の１次側電圧を所定レベル以下に下げる減圧手段と、前記減圧手段により減圧された電圧を第１一定電圧レベルにクランピングする第１クランプ手段と、前記第１クランプ手段によりクランピングされた電圧を変圧する変圧器と、前記変圧器により変圧された電圧を第２一定電圧レベルにクランピングして前記制御手段に入力する第２クランプ手段とを含むようにしてもよく、また上記電圧調整手段における前記スイッチング手段のターンオン時間を計算するため前記変圧手段の２次側電圧を調整する手段は、前記変圧手段の２次側電圧を所定レベル以下に下げる減圧手段と、前記減圧手段により減圧された電圧を一定電圧レベルにクランピングして前記制御手段に入力する第３クランプ手段とを含むようにしてもよい。また、上記制御手段で測定された消費電力量を表示する表示手段をさらに含んでもよい。

　上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，所定の第１次側コイルインダクタンスを備え、第１次側コイル電流が電源を供給するパルス幅変調制御信号によってオンオフされる変圧手段を通じて電源が供給される電気機器の消費電力計算方法において、前記第１次側コイルを通じて駆動電圧を決定する段階と、前記第１次側コイルから電流のオン時間に一致する第１レベル及び第２レベルを有するパルス波形を生成する段階と、前記第１次側コイルの駆動電圧、第１次側コイルでの電流オン時間及び前記第１次側コイルインダクタンスに基づいて入力電流を決定する段階と、下記の数式（ａ）に基づいて消費電力を計算する段階とを含むことを特徴とする消費電力計算方法が提供される。

・・・・（ａ）
（数式（ａ）において、Ｐは消費電力、Ｖ_ｉは前記第１次側コイルの駆動電圧、Ｌ_Ｐは第１次側コイルの所定インダクタンス、ｔ_ｏｎは第１次側コイルでの電流のオン時間、ｆ（Ｗ）はパルス幅変調制御用のスイッチング周波数である。）

　この場合、上記方法において、さらに上記駆動電圧をサンプリングする段階と、サンプリングされた駆動電圧を所定の最大値及び最小値でクランピングする段階と、クランピングされた電圧に基づいて前記第１次側コイルでオン時間を決定する段階とを含むようにしてもよい。

　また、上記方法において、駆動電圧をサンプリングする段階は、サンプリングされた駆動電圧を出力する比率を所定の値に変換させる第２変圧器を使用して駆動電圧を変圧するようにしてもよく、またサンプリングされた駆動電圧を所定の比率によって減圧させるようにしてもよい。

　上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，所定の第１次側コイルインダクタンスを有し、第１次側コイル電流が第２次側コイルを通じて電源を供給するパルス幅変調制御信号によってオンオフされる変圧器を通じて電源が供給される電気機器の消費電力計算装置において、前記第１次側コイルでの電流のオン時間に一致する第１レベル及び第２レベルを有するサンプリングされたパルス波形を出力するサンプリング回路と、前記第１次側コイルでの電流のオン時間及びサンプリングされたパルス波形に基づいてパルス幅変調スイッチング周波数を決定し、前記第１次側コイルでの電流のオン時間、パルス幅変調スイッチング周波数、前記第１次側コイルの駆動電圧及び第１次側コイルの所定インダクタンスに基づいて消費電力を計算する制御手段とを含むことを特徴とする消費電力計算装置が提供される。

　上記消費電力計算装置において、制御手段は、下記数式（ａ）によって消費電力を計算するようにしてもよい。

　前記第１次側コイルの両端部の一方を第１端部、他方を第２端部とすると、前記第１端部には入力電圧が印加され、前記第２端部にはパルス幅変調制御用のスイッチング周波数に基づいてスイッチングするスイッチング手段が連結されており、
　また、上記消費電力計算装置において、前記サンプリング回路は、前記第１次側コイルの第２端部から生成された電圧を減圧させる減圧器と、前記減圧器により減圧された電圧を第１ピーク・トゥ・ピーク値を有する電圧に抑圧する第１クランプ手段と、前記第１クランプ手段により抑圧された電圧を第２ピーク・トゥ・ピーク値を有する電圧に可変する第２変圧器と、前記変圧器により変圧された電圧を第３ピーク・トゥ・ピーク値を有する電圧に抑圧してサンプリングされたパルス波形を出力する第２クランプ手段とを含むようにしてもよく、また、電流のスイッチングによって第２次側コイルから生成された電圧を減圧する減圧器と、前記減圧器により減圧された電圧を所定のピーク・トゥ・ピーク値を有する電圧にクランプしてサンプリングされたパルス波形を出力する第３クランプ手段とを含むようにしてもい。

　また、上記消費電力計算装置において、第１次側コイルの両端部の一方を第１端部、他方を第２端部とすると、前記第１端部には入力電圧が印加され、前記第２端部にはパルス幅変調制御用のスイッチング周波数に基づいてスイッチングするスイッチング手段が連結されており、前記サンプリング回路は、前記第１次側コイルの第２端部から生成された電圧を減圧させる減圧器と、前記減圧器により減少された電圧を第１ピーク・トゥ・ピーク値を有する電圧に抑圧する第１クランプ手段と、前記第１クランプ手段により減圧された電圧を第２ピークートゥーピーク値を有する電圧に可変する第２変圧器と、前記第２変圧器により変圧された電圧を第３ピーク・トゥ・ピーク値を有する電圧に抑圧してサンプリングされたパルス波形を出力する第２クランプ手段とを含むようにしてよい。

　また、上記消費電力計算装置において、前記サンプリング回路は、電流のスイッチングによって第２次側コイルから生成された電圧を減圧する減圧器と、前記減圧器により減圧された電圧を所定のピーク・トゥ・ピーク値を有する電圧にクランプしてサンプリングされたパルス波形を出力する第３クランプ手段とを含むようにしてもよい。

　上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，電子機器に直流電圧を電源電圧として供給するスイッチングモード電源において、所定のインダクタンスを有し、それぞれ第１端部、第２端部を備えた第１次側コイル及び第２次側コイルにより構成され、前記第１次側コイルのうちいずれか一つの端部に直流電圧が印加される変圧器と、前記第１次側コイルの前記第２端部に連結され、パルス幅変調制御により前記第１次側コイルから電流をオンオフするスイッチング駆動回路と、制御信号によってパルス幅変調制御信号を前記スイッチング駆動回路へ供給するパルス幅変調制御手段と、前記変圧器の第２次側コイルからの電圧を整流する第２整流部と、前記第１次側コイルの電流のオン時間に一致する第１レベル及び第２レベルからなるサンプリングされたパルス波形を出力するサンプリング回路と、前記第１次側コイルの電流のオン時間を決定し、サンプリングされた前記パルス波形に基づいてパルス幅変調周波数をスイッチングし、前記第１次側コイルの電流のオン時間、パルス幅変調スイッチング周波数、前記直流電圧値及び第１次側コイルの所定のインダクタンスに基づいて消費電力を計算する制御手段とを含むスイッチングモード電源が提供される。

　この場合、上記制御手段は下記数式（ａ）によって消費電力を計算するようにしてもよい。

・・・・（ａ）
　（数式（ａ）において、Ｐは消費電力、Ｖ_ｉは前記第１次側コイルの駆動電圧（前記第１次側コイルに印加される直流電圧）、Ｌ_Ｐは第一次側コイルの所定インダクタンス、ｔ_ｏｎは第１次側コイルの電流のオン時間、ｆ（Ｗ）はパルス幅変調制御用のスイッチング周波数）

　また、スイッチングモード電源において、前記第１次側コイルの両端部の一方を第１端部、他方を第２端部とすると、前記第１端部には入力電圧が印加され、前記第２端部にはパルス幅変調制御用のスイッチング周波数に基づいてスイッチングするスイッチング手段が連結されており、前記サンプリング回路は前記第１次側コイルの第２端部から生成された電圧を減圧させる減圧器と、前記減圧器により減圧された電圧を第１ピーク・トゥ・ピーク値を有する電圧に抑圧する第１クランプ手段と、前記第１クランプ手段により抑圧された電圧を第２ピーク・トゥ・ピーク値を有する電圧に可変する第２変圧器と、前記第２変圧器により変圧された電圧を第３ピーク・トゥ・ピーク値を有する電圧に抑制してサンプリングされたパルス波形を出力する第２電圧クランプとを含むようにしてもよい。

　また、スイッチングモード電源において、前記サンプリング回路は、電流のスイッチングによって前記第２次側コイルから生成された電圧を減圧させる減圧器と、前記減圧器により減圧された電圧を所定のピーク・トゥ・ピーク値にクランプしてサンプリングされたパルス波形を出力するクランプ回路とを含むようにしてもよい。

　また、スイッチングモード電源において、前記第１次側コイルの両端部の一方を第１端部、他方を第２端部とすると、前記第１端部には入力電圧が印加され、前記第２端部にはパルス幅変調制御用のスイッチング周波数に基づいてスイッチングするスイッチング手段が連結されており、前記サンプリング回路は、前記第１次側コイルの前記第２端部から生成された電圧を減圧させる減圧器と、前記減圧器により減圧された電圧を第１ピーク・トゥ・ピーク値を有する電圧に抑圧する第１クランプ手段と、前記第１クランプ手段により減圧された電圧を第２ピーク・トゥ・ピーク値を有する電圧に可変する第２変圧器と、前記第２変圧器により変圧された電圧を第３ピーク・トゥ・ピーク値を有する電圧に制限してサンプリングされたパルス波形を出力する第２クランプ手段とを含むようにしてもよい。

　また、スイッチングモード電源において、前記サンプリング回路は、電流のスイッチングによって前記第２次側コイルから生成された電圧を減圧させる減圧器と、前記減圧器により減圧された電圧を所定のピーク・トゥ・ピーク値を有する電圧にクランプしてサンプリングされたパルス波形を出力する第３クランプ手段とを含むようにしてもよい。

　以上説明したように本発明によれば，例えばスイッチングモード電源により駆動する電気機器において、現在使用中である電気機器の実際の消費電力を測定し表示可能とすることにより、電気機器の正常動作可否を確認することができ、使用者の電気機器に対する信頼性を向上させることができる。

　以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

　先ず、本発明の第１の実施形態にかかる消費電力測定装置について図１、図２を参照しながら説明する。図１は本実施形態にかかる消費電力測定装置の構成を示す回路図であり、図２は図１に示す回路の動作を説明するための波形図である。

　一般に電気機器の消費電力は、製品開発段階において専用の測定装置により測定される。例えば測定装置を用いて電気機器の電源が入力される交流（ＡＣ）ラインから消費電力を測定する。こうした方式は複雑な回路を必要とするので、技術面のみならず、コスト面からも適用し難い。

　そこで、本実施形態では、図１に示すように変圧器１０３の２次側電圧Ｖ_ｓを用いて消費電力を測定する。これにより、簡単な回路構成で消費電力を測定することができる。

　具体的には、図１に示す消費電力測定装置の回路は、整流手段例えば整流部１００、スイッチング手段例えばスイッチング部（スイッチング駆動回路）１０１、スナバ回路１０２、変圧手段例えば変圧器１０３、電圧調整部１０４、制御手段例えば制御部１０５、表示手段例えばディスプレイ１０６を備える。

　変圧器１０３は、所定のインダクタンスを有し、それぞれ第１端部、第２端部を備えた第１次側コイル及び第２次側コイルにより構成される。第１次側コイルの両端部の一方を第１端部、他方を第２端部とすると、第１端部には整流部１００が連結され、整流器１００からの入力電圧が印加される。第１次側コイルの第２端部にはパルス幅変調制御用のスイッチング周波数に基づいてスイッチングするスイッチング部１０１が連結されている。

　整流部１００は消費電力測定装置に入力される交流（ＡＣ）電圧を一定の直流（ＤＣ）電圧に変換するものである。スイッチング部１０１はＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御信号により変圧器１０３の１次側電圧出力のオンオフ（スイッチング）するものである。スイッチング部１０１はフィードバックブロック１０１−２のフィードバック電圧及びＳＹＮＣブロック１０１−３の同期信号によりＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ制御部１０１−１と、ＰＷＭ信号によりスイッチング機能を果たすトランジスタＱ１１とから構成される。なお、トランジスタＱ１１は例えばＦＥＴ（Field Effect Transistor）で構成される。

　スナバ回路１０２は、トランジスタＱ１１がターンオフする瞬間に発生するサージ電圧の上昇を抑制してトランジスタＱ１１の破壊を防止するものである。スナバ回路１０２はＵＰＰＥＲスナバ回路とＤＯＷＮスナバ回路とから構成される。

　ＵＰＰＥＲスナバ回路は、変圧器１０３の１次側コイルの両端子間に、抵抗Ｒ１１とコンデンサＣ１２からなる並列回路とダイオードＤ１５とが直列に接続されて構成される。ダイオードＤ１５は、そのアノードが変圧器１０３の１次側コイルの一方の端子に接続されており、カソードが抵抗Ｒ１１とコンデンサＣ１２の接続点に接続されている。このようなＵＰＰＥＲスナバ回路は、トランジスタＱ１１のターンオフ時に発生するサージ電圧をダイオードＤ１５を通じてコンデンサＣ１２に充電させた後に、抵抗Ｒ１１を通じて徐々に放電させてサージ電圧が上昇することを抑制することにより、トランジスタＱ１１の破壊を防止することができる。すなわち、トランジスタＱ１１がターンオフする瞬間に、変圧器１０３の１次側で発生するサージ電圧が急速に上昇して、トランジスタＱ１１の定格電圧を超過すれば、スイッチング部１０１が破壊されるので、これを防止している。

　ＤＯＷＮスナバ回路は、変圧器１０３の１次側コイルの一方の端子と接地間に、コンデンサＣ１３とダイオードＤ１６と抵抗Ｒ１２からなる並列回路が直列に接続されて構成される。ダイオードＤ１６は、そのアノードがコンデンサＣ１２の一方の端子に接続されており、カソードが接地されている。このようなＤＯＷＮスナバ回路は、トランジスタＱ１１がターンオフする瞬間、変圧器１０３の１次側で発生するサージ電圧をダイオードＤ１６を通じてコンデンサＣ１３に充電させた後に、抵抗Ｒ１２を通じて徐々に放電させてサージ電圧をが上昇することを抑制することにより、トランジスタＱ１１の破壊を防止することができる。

　変圧器１０３は、トランジスタＱ１１のターンオン時に変圧器１０３の第１次側コイルＬ_ｐにエネルギーを貯蔵した後、トランジスタＱ１１のターンオフ時に出力側（第２次側コイルＬ_ｓ）にエネルギーを伝達する。

　ここで、本実施形態にかかる消費電力測定装置の動作について図２を参照しながら説明する。先ず、例えば図２に示すt1〜t3区間における変圧器１０３の動作を説明する。

　ｔ１区間では、トランジスタＱ１１のゲート端に約１０Ｖの電圧が印加されれば、トランジスタＱ１１がターンオンされるため、図２のＢに示すように変圧器１０３の第１次側コイルＬ_ｐのＶ_ｄｓ両端電圧は０ｖになり、変圧器１０３の第１次側コイルＬ_ｐ両端に入力電圧が全てかかるため、図２のＥに示すようなＩ_ｐ電流が流れる。Ｉ_ｐが流れれば、Ｌ_ｐには１／２Ｌ_ｐ＊Ｉ_ｐ ^２［Ｊ］のエネルギーを充電する。この際、２次側Ｌ_ｓ両端は逆方向に電圧がかかるためＩ_ｓ電流は流れない。

　ｔ２区間で、トランジスタＱ１１のゲート電圧がＶ_ｇｓ＝０Ｖになる瞬間、トランジスタＱ１１はターンオフされ、Ｉ_ｐ電流は流れず、磁束をそのまま維持しようとするインダクタ特性により逆起電力が発生してＬ_ｐ両端の極性が変えられる。従って、Ｌ_ｐに貯蔵されていたインダクタエネルギー１／２Ｌ_ｐ＊Ｉ_ｐ ^２［Ｊ］が２次側に移動される。

　ｔ３区間で、１次側に貯蔵されたエネルギーが２次側に全て伝達されれば、Ｉ_s電流は０（ゼロ）Ａになって２次側にはそれ以上電流が流れない。

　次に、本実施形態にかかる消費電力測定装置の全体の動作について説明する。整流部１００のダイオードＤ１１〜Ｄ１４はＡＣ電圧を整流して下記数式１に該当する電圧をコンデンサＣ１１により平滑する。

・・・・（１）

　トランジスタＱ１１がスイッチングする瞬間にコンデンサＣ１１からトランジスタＱ１１へ電流Ｉ_pが流れる。このときの消費電力は下記数式（２）の通りである。

・・・・（２）

　上記数式（２）において、fはスイッチング部１０１のスイッチング周波数である。そして、Ｌ_ｐは変圧器１０３の１次側インダクタ値であるため、製造時に既知である。したがって、最終消費電力は、トランジスタＱ１１が導通する瞬間にＩ_p電流さえ分かれば、数式（２）により計算されうる。

　ところが、このようなＩ_p電流値を測定することは専用の測定装置によってでなければ困難であるという問題がある。しかしながら、本発明によれば下記式（３）によって専用の測定装置を用いることなく、Ｉ_p電流値を計算することができる。

・・・・（３）

　即ち、トランジスタＱ１１のターンオンタイムによりＩ_p電流値が分かり、最終消費電力は下記数式（４）により計算される。

・・・・（４）

　このように、トランジスタＱ１１のターンオンタイムさえ分かれば、数式４により最終消費電力を計算できる。従って、本実施形態では数式（４）を利用して最終消費電力を求める。

　ここで、上記数式（４）を利用して変圧器１０３の２次側電圧Ｖ_sにおいてトランジスタＱ１１のターンオンタイムを計算するための信号を出力する電圧調整部１０４についてを説明する。

　電圧調整部１０４は、変圧器１０３の２次側の両端子間に、分圧抵抗Ｒ１３、Ｒ１４が直列に接続され、抵抗Ｒ１４の両端子に図示の向きにツェナダイオードＺＤ１１が接続されて構成される。ツェナダイオードＺＤ１１は、制御部１０５に所定の電圧の入力を補償するためのものであり、制御部１０５の入力と接地間に接続されている。なお、ツェナダイオードＺＤ１１は、減圧手段例えば分圧抵抗Ｒ１３、Ｒ１４により減圧された電圧を一定電圧（例えば第３ピーク・トゥ・ピーク値を有する電圧）レベルにクランピング（抑圧）して制御手段に入力する第３クランプ手段（第３抑圧手段）の１例である。

　なお、変圧器１０３の２次側の一方の端子には、ダイオードＤ１７、コンデンサＣ１５、抵抗Ｒ１５、コンデンサＣ１４からなる整流回路が接続されている。

　ここで本実施形態にかかる電圧調整部１０４の動作を説明する。トランジスタＱ１１がターンオフされる瞬間に変圧器１０３は逆起電力により図２のＤに示すように２次側電圧Ｖ_s波形が生成される。生成された電圧は整流回路のダイオードＤ１７及びコンデンサＣ１５で整流され所望の２次側電圧Ｖ_ｓが得られる。

　このとき図２に示すように２次側電圧Ｖ_sがグラウンド下に落ちる部分がトランジスタＱ１１のターンオンタイム（オン時間）と一致することが分かる。従って、この２次側電圧Ｖ_sによりトランジスタＱ１１のターンオンタイム（オン時間）を測定することができる。ここで、分圧抵抗Ｒ１３，Ｒ１４は２次側電圧Ｖ_sを減圧するための減圧手段を構成し、２次側電圧Ｖ_sが減圧された時の波形が図２のＦに示されている。なお、２次側電圧Ｖ_sを減圧するための分圧抵抗Ｒ１３，Ｒ１４の抵抗値は回路仕様に合うように適切に選択すればよい。

　制御部１０５の入力Ｇと接地間は、上記ツェナダイオ−ドＺＤ１１により例えば５．１Ｖ（最大値）以上の電圧及び−０．７Ｖ（最小値）以下の電圧を排除して一定レベルの電圧にクランピング（抑圧）することにより、制御部１０５に正常な電圧が供給されるようにしている。この制御部１０５の入力Ｇの波形を図２のＧに示す。

　制御部１０５は、電圧調整部１０４から出力されるスイッチング部１０１のスイッチング周波数１／Ｔ及びトランジスタＱ１１のターンオンタイム(オン時間：図２に示す制御部１０５の入力波形Ｇでローと認識される領域)を計算する。これにより、数式（４）で計算されたトランジスタＱ１１のターンオンタイム（オン時間）を代入すれば、最終消費電力を算出することができる。算出された消費電力は、例えば本発明の消費電力測定装置のオペレーションパネルなどの入力手段（図示しない）から画面表示要求がなされれば、ディスプレイ部１０６を通じて表示するようにしてもよい。

　このように、第１の実施形態にかかる消費電力測定装置においては、変圧器１０３の２次側に電圧調整部１０４を介して制御部１０５を設け、電圧調整部１０４により制御部１０５の入力電圧を調整しつつ、制御部１０５によりトランジスタＱ１１のターンオンタイムに基づいて最終消費電力を算出するようにしたので、使用中に実際に消費されている消費電力を簡単な回路構成で測定することができ、これらを表示することができる。

　次に、本発明の第２の実施形態にかかる電力測定装置について図３、図４を参照しながら説明する。図３は本実施形態にかかる消費電力測定装置の構成を示す回路図であり、図４は図３に示す回路の動作を説明するための波形図である。

　第１の実施形態では図１に示す変圧器１０３の２次側電圧Ｖ_ｓを用いて消費電力を測定する場合について説明したが、第２の実施形態では図３に示す変圧器３０３の１次側電圧Ｖ_ｄｓを用いて消費電力を測定する。これによっても簡単な回路構成で消費電力を測定することができる。

　具体的には、図３に示す消費電力測定装置を構成する回路は、整流手段例えば整流部３００と、スイッチング手段例えばスイッチング部（スイッチング駆動回路）３０１と、スナバ回路３０２と、変圧器３０３と、電圧調整手段例えば電圧調整部３０４と、制御手段例えば制御部３０５と、表示手段例えばディスプレイ部３０６とを備える。電圧調整部３０４は、変圧器３０３の第１次側コイルでの電流のオン時間（ターンオンタイム）に一致する第１レベル及び第２レベルを有するサンプリングされたパルス波形を出力するサンプリング回路の１例でもある。制御部３０５は、サンプリングされたパルス波形パルス幅変調スイッチング周波数を決定し、第１次側コイルでの電流のオン時間、パルス幅変調スイッチング周波数、第１次側コイルの駆動電圧及び第１次側コイルの所定インダクタンスに基づいて消費電力を計算する。

　変圧器３０３は、所定のインダクタンスを有し、それぞれ第１端部、第２端部を備えた第１次側コイル及び第２次側コイルにより構成される。第１次側コイルの両端部の一方を第１端部、他方を第２端部とすると、第１端部には整流部３００が連結され、整流器３００からの入力電圧が印加される。第１次側コイルの第２端部にはパルス幅変調制御用のスイッチング周波数に基づいてスイッチングするスイッチング部３０１が連結されている。

　整流部３００は消費電力測定装置に入力される交流（ＡＣ）電圧を一定の直流（ＤＣ）電圧に変換するものであり、図１に示す整流器１００と同様の機能を有する。整流器に設けられるコンデンサＣ３１は図１に示す整流器１００のコンデンサＣ３１と同様の機能を有する。

　スイッチング部３０１は、ＰＷＭ制御信号により変圧器３０３の１次側電圧出力のオンオフ（スイッチング）するものであり、図１に示すスイッチング部１０１と同様の機能を有する。すなわち、スイッチング部３０１はフィードバックブロック３０１−２のフィードバック電圧及びＳＹＮＣブロック３０１−３の同期信号によりＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ制御部３０１−１及びＰＷＭ信号によりスイッチング機能を果たすトランジスタＱ３１から構成される。なお、トランジスタＱ３１は例えばＦＥＴで構成される。

　スナバ回路３０２は、トランジスタＱ３１がターンオフする瞬間に発生するサージ電圧の上昇を抑制してトランジスタＱ３１の破壊を防止するものである。スナバ回路３０２はＵＰＰＥＲスナバ回路とＤＯＷＮスナバ回路とから構成される。

　ＵＰＰＥＲスナバ回路は、変圧器３０３の１次側コイルの両端子間に、抵抗Ｒ３１とコンデンサＣ３２からなる並列回路とダイオードＤ３５とが直列に接続されて構成される。ダイオードＤ３５は、そのアノードが変圧器３０３の１次側コイルの一方の端子に接続されており、カソードが抵抗Ｒ３１とコンデンサＣ３２の接続点に接続されている。このようなＵＰＰＥＲスナバ回路は、トランジスタＱ３１のターンオフ時に発生するサージ電圧をダイオードＤ３５を通じてコンデンサＣ３２に充電させた後に、抵抗Ｒ３１を通じて徐々に放電させてサージ電圧が上昇することを抑制することにより、トランジスタＱ３１の破壊を防止することができる。すなわち、トランジスタＱ３１がターンオフする瞬間に、変圧器３０３の１次側で発生するサージ電圧が急速に上昇して、トランジスタＱ３１の定格電圧を超過すれば、スイッチング部３０１が破壊されるので、これを防止している。

　ＤＯＷＮスナバ回路は、変圧器３０３の１次側コイルの一方の端子と接地間に、コンデンサＣ３３とダイオードＤ３６と抵抗Ｒ３２からなる並列回路が直列に接続されて構成される。ダイオードＤ３６は、そのアノードがコンデンサＣ３２の一方の端子に接続されており、カソードが接地されている。このようなＤＯＷＮスナバ回路は、トランジスタＱ３１がターンオフする瞬間、変圧器３０３の１次側で発生するサージ電圧をダイオードＤ３６を通じてコンデンサＣ３３に充電させた後に、抵抗Ｒ３２を通じて徐々に放電させてサージ電圧をが上昇することを抑制することにより、トランジスタＱ３１の破壊を防止することができる。

　変圧器３０３はトランジスタＱ３１のターンオン時に１次側Ｌ_pにエネルギーを貯蔵しておき、トランジスタ３Ｑ３１のターンオフ時に出力側（２次側）にエネルギーを伝達する。

　ここで、本実施形態にかかる消費電力測定装置の動作について図４を参照しながら説明する。先ず、例えば図４に示すｔ１〜ｔ３区間における変圧器３０３の動作を説明する。

　ｔ１区間では、トランジスタＱ３１のゲート端子に約１０Ｖの電圧が印加されれば、トランジスタＱ３１がターンオンされるため、図２のＢに示すように変圧器３０３の第１次側コイルＬ_ｐのＶ_ｄｓ両端電圧は０Ｖになり、変圧器３０３の第１次側コイルＬ_p両端に入力電圧が全てかかるため、図２のＥに示すようなＩ_p電流が流れる。Ｉ_pが流れれば、Ｌ_pには１／２Ｌ_p＊Ｉ_ｐ ^２［Ｊ］のエネルギーを充電する。この際、２次側Ｌ_s両端には逆方向に電圧がかかるため、Ｉ_s電流は流れない。

　ｔ２区間では、トランジスタＱ３１のゲート電圧がＶ_gs＝０Ｖになる瞬間、トランジスタＱ３１はターンオフされ、Ｉ_p電流は流れず、磁束をそのまま維持しようとするインダクタ特性により逆起電力が発生してＬ_p両端の極性が変えられる。従って、Ｌ_pに貯蔵されていたインダクタエネルギー１／２Ｌ_p＊Ｉ_ｐ ^２［Ｊ］が２次側に移動される。

　ｔ３区間では、１次側に貯蔵されたエネルギーが２次側に全て伝達されれば、Ｉ_s電流は０（ゼロ）Ａになって２次側にはそれ以上電流が流れない。

　次に、本実施形態にかかる消費電力測定装置の全体の動作について説明する。整流部３００のダイオードＤ３１〜Ｄ３４はＡＣ電圧を整流して下記数式５に該当する電圧をコンデンサＣ３１により平滑する。

・・・・（５）

　トランジスタＱ３１がスイッチングする瞬間にコンデンサＣ３１からトランジスタＱ３１へ電流Ｉ_pが流れ、この際消費電力は下記数式（６）の通りである。

・・・・（６）

　上記数式（６）において、ｆはスイッチング部３０１のスイッチング周波数である。そして、Ｌ_pは変圧器３０３の１次側インダクタ値であるため、製造時に既知である。したがって、最終消費電力はトランジスタＱ３１が導通する瞬間にＩ_p電流さえ分かれば数式（６）により計算されうる。

　ところが、このようなＩ_p電流値を測定することは専用の測定装置によってでなければ困難であるという問題がある。しかしながら、本発明によれば下記数式（７）によりＩ_p電流値を計算することができる。

・・・・（７）

　即ち、トランジスタＱ３１のターンオンタイムによりＩ_p電流値が分かり、最終消費電力は下記数式（８）により計算される。

・・・・（８）

　このように、トランジスタＱ３１のターンオンタイムさえ分かれば、数式（８）により最終消費電力を計算することができる。従って、本実施形態では数式（８）を利用して最終消費電力を求める。

　ここで、上記数式（４）を利用して変圧器３０３の1次側電圧Ｖ_dsにおいてトランジスタＱ３１のターンオンタイムを計算するための信号を出力する電圧調整部３０４について説明する。

　本実施形態にかかる電圧調整部は、変圧器１０３の２次側に接続される図１の回路と異なり、変圧器（第１変圧器）３０３の１次側に接続される。具体的には電圧調整部は、変圧器（第２変圧器）Ｔ３２と、この変圧器Ｔ３２の１次側に設けられる分圧抵抗Ｒ３４、Ｒ３５、ツェナダイオードＺＤ３１と、変圧器Ｔ３２の２次側に設けられる抵抗３６、ツェナダイオードＺＤ３２とを備える。なお、変圧器３０３は変圧手段の１例であり、分圧抵抗Ｒ３４、Ｒ３５はこの変圧手段の１次側電圧を所定レベル以下に減圧する減圧手段の１例である。ツェナダイオードＺＤ３１は減圧手段例えば分圧抵抗Ｒ３４、Ｒ３５により減圧された電圧を第１一定電圧レベル（例えば第１ピーク・トゥ・ピーク値を有する電圧）にクランピングする第１クランプ手段（第１抑圧手段）の１例であり、変圧器Ｔ３２は第１クランプ手段例えばツェナダイオードＺＤ３１によりクランピング（抑圧）された電圧を変圧する変圧器の１例である。ツェナダイオードＺＤ３２は変圧器Ｔ３１により変圧された電圧を第２一定電圧（例えば第１ピーク・トゥ・ピーク値を有する電圧）レベルにクランピングして制御手段例えば制御部３０５に入力する第２クランプ手段（第２抑圧手段）の１例である。

　分圧抵抗Ｒ３４、Ｒ３５は、変圧器１０３の１次側の両端子間に直列して接続されている。ツェナダイオードＺＤ３１は、抵抗Ｒ３５の両端子、すなわち変圧器Ｔ３２の１次側の両端子に図示の向きに接続されている。

　変圧器Ｔ３２の２次側の両端子には、抵抗Ｒ３６とツェナダイオードＺＤ３２が図示の向きに直列に接続されている。抵抗Ｒ３６とツェナダイオードＺＤ３２の接続点は、制御部３０５の入力端子に接続されている。

　上記分圧抵抗Ｒ３４，Ｒ３５は、図４に示すＶ_ｄｓ
(図５のＤに示す波形)の電圧を減圧するための減圧手段を構成し、１／２０となるように減圧する。減圧されたＶ_ds波形を図４のＦに示す。ツェナダイオ−ドＺＤ３１は分圧抵抗Ｒ３４、Ｒ３５により減圧されたＶ_dsで１２Ｖ以上を排除して一定レベルの電圧にクランピング（抑圧）する（波形は図４のＧを参照）。変圧器Ｔ３２はクランピングされたＶ_dsを２次側に伝達する。変圧器Ｔ３２におけるインダクタはＡＣ的に信号を伝達するので図４のＨに示すような波形となる（０Ｖを基準に上部分と下部分との面積が同じである）。

　制御部１０５の入力と接地間は、上記ツェナダイオ−ドＺＤ３２により例えば５．１Ｖ以上の電圧及び−０．７Ｖ以下の電圧を排除（クランピング）して、制御部３０５に正常な電圧が供給されるようにしている。この制御部３０５の入力の波形を図４のＩに示す。

　制御部３０５は、電圧調整部３０４から出力されるスイッチング部３０１のスイッチング周波数１／Ｔ及びトランジスタＱ３１のターンオンタイム(図４に示す制御部３０５の入力波形Ｉでローと認識される領域)を計算することができる。従って、数式（８）で計算されたトランジスタＱ３１のターンオンタイムを代入すれば、最終消費電力を算出できる。算出された消費電力は、例えば本発明の消費電力測定装置のオペレーションパネルなどの入力手段（図示しない）から画面表示要求がなされれば、ディスプレイ部３０６を通じて表示するようにしてもよい。

　このように、第２の実施形態にかかる消費電力測定装置においては、変圧器１０３の１次側に電圧調整部３０４を介して制御部３０５を設け、電圧調整部３０４により制御部３０５の入力電圧を調整しつつ、制御部３０５によりトランジスタＱ３１のターンオンタイムに基づいて最終消費電力を算出するようにしたので、使用中に実際に消費されている消費電力を簡単な回路構成で測定することができ、これらを表示することができる。

　以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

　例えば、第１の実施形態において説明した変圧器１０３の２次側電圧Ｖ_sを用いて消費電力を測定するものと、第２の実施形態において説明した変圧器３０３の１次側電圧Ｖ_dsを用いて消費電力を測定するものとのうちいずれか一方を選択してスイッチングモード電源を利用する電気機器に適用してもよく、両方を一つの回路に設けて電気機器に適用して、選択的に使用するようにしてもよい。また、消費電力測定装置は、スイッチングモード電源として具現化してもよく、消費電力計算装置として具現化してもよい。

　本発明は，本発明は電源測定装置に適用でき、特にスイッチングモード電源を使用する電気機器で実時間に消費電力を測定し表示する消費電力測定装置に適用できる。

本発明の第１実施形態に係る消費電力測定装置の構成を示す回路図である。図１に示す回路の動作を説明するための波形図である。本発明の第２実施形態に係る消費電力測定装置の構成を示す回路図である。図３に示す回路の動作を説明するための波形図である。

符号の説明

　１００　　　整流部
　１０１　　　スイッチング部
　１０１−１　　　ＰＷＭ制御部
　１０１−２　　　フィードバックブロック
　１０１−３　　　ＳＹＮＣブロック
　１０２　　　スナバ回路
　１０３　　　変圧器
　１０４　　　電圧調整部
　１０５　　　制御部
　１０６　　　ディスプレイ部

Claims

入力される交流電圧を整流及び平滑する整流手段と、
　前記整流手段の電圧が供給されて１次側巻線の電流断続により２次側に所定個の電圧を発生させる変圧手段と、
　フィードバック電圧及び同期信号により生成されたパルス幅変調制御信号により前記変圧手段の１次側出力電圧のオンオフをスイッチングするスイッチング手段と、
　前記スイッチング手段のターンオン時間を計算するため前記変圧手段の１次側電圧を調整する電圧調整手段と、
　前記電圧調整手段の出力に基づいて前記スイッチング手段のターンオン時間を計算し、前記計算されたターンオン時間、前記スイッチング手段のスイッチング周波数及び前記変圧手段のインダクタンスに基づいて消費電力を測定する制御手段と、
　を含むことを特徴とする消費電力測定装置。
前記制御手段により測定された消費電力量を表示する表示手段をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の消費電力測定装置。
前記電圧調整手段は、
　前記変圧手段の１次側電圧を所定レベル以下に減圧する減圧手段と、
　前記減圧手段により減圧された電圧を第１一定電圧レベルにクランピングする第１クランプ手段と、
　前記第１クランプ手段によりクランピングされた電圧を変圧する変圧器と、
　前記変圧器により変圧された電圧を第２一定電圧レベルにクランピングして前記制御手段に入力する第２クランプ手段と、
　を含むことを特徴とする請求項１に記載の消費電力測定装置。
入力される交流電圧を整流及び平滑する整流手段と、
　前記整流手段の電圧が供給されて１次側巻線の電流断続により２次側に所定個の電圧を発生させる変圧手段と、
　フィードバック電圧及び同期信号により生成されたパルス幅変調制御信号により前記変圧手段の１次側出力電圧のオンオフをスイッチングするスイッチング手段と、
　前記スイッチング手段のターンオン時間を計算するため前記変圧手段の２次側電圧を調整する電圧調整手段と、
　前記電圧調整手段からの出力に基づいて前記スイッチング手段のターンオン時間を計算し、計算されたターンオン時間、前記整流回路に入力される交流電圧、前記スイッチング手段のスイッチング周波数及び前記変圧手段のインダクタンスから消費電力を測定する制御手段と、
　を含むことを特徴とする消費電力測定装置。
前記制御手段で測定された消費電力量を表示する表示手段をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の消費電力測定装置。
前記電圧調整手段は、
　前記変圧手段の２次側電圧を所定レベル以下に下げる減圧手段と、
　前記減圧手段により減圧された電圧を一定電圧レベルにクランピングして前記制御手段に入力する第３クランプ手段と、
　を含むことを特徴とする請求項４に記載の消費電力測定装置。
入力される交流電圧を整流及び平滑する整流手段と、
　前記整流手段の電圧が供給されて１次側巻線の電流断続により２次側に所定個の電圧を発生させる変圧手段と、
　フィードバック電圧及び同期信号により生成されたパルス幅変調制御信号により前記変圧手段の１次側出力電圧のオンオフをスイッチングするスイッチング手段と、
　前記スイッチング手段のターンオン時間を計算するため前記変圧手段の１次側電圧を調整する手段と、前記変圧手段の２次側電圧を調整する手段とを有し、これらの手段を選択可能な電圧調整手段と、
　前記電圧調整手段からの出力に基づいて前記スイッチング手段のターンオン時間を計算し、計算されたターンオン時間、前記整流手段に入力される交流電圧、前記スイッチング手段のスイッチング周波数及び前記変圧手段のインダクタンスから消費電力を測定する制御手段と、
　を含む消費電力測定装置。
前記制御手段で測定された消費電力量を表示する表示手段をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の消費電力測定装置。
前記電圧調整手段における前記スイッチング手段のターンオン時間を計算するため前記変圧手段の１次側電圧を調整する手段は、
　前記変圧手段の１次側電圧を所定レベル以下に下げる減圧手段と、
　前記減圧手段により減圧された電圧を第１一定電圧レベルにクランピングする第１クランプ手段と、
　前記第１クランプ手段によりクランピングされた電圧を変圧する変圧器と、
　前記変圧器により変圧された電圧を第２一定電圧レベルにクランピングして前記制御手段に入力する第２クランプ手段と、
　を含むことを特徴とする請求項７に記載の消費電力測定装置。
前記電圧調整手段における前記スイッチング手段のターンオン時間を計算するため前記変圧手段の２次側電圧を調整する手段は、
　前記変圧手段の２次側電圧を所定レベル以下に下げる減圧手段と、
　前記減圧手段により減圧された電圧を一定電圧レベルにクランピングして前記制御手段に入力する第３クランプ手段とを含むことを特徴とする請求項７に記載の消費電力測定装置。
所定の第１次側コイルインダクタンスを備え、第１次側コイル電流が電源を供給するパルス幅変調制御信号によってオンオフされる変圧手段を通じて電源が供給される電気機器の消費電力計算方法において、
　前記第１次側コイルを通じて駆動電圧を決定する段階と、
　前記第１次側コイルから電流のオン時間に一致する第１レベル及び第２レベルを有するパルス波形を生成する段階と、
　前記第１次側コイルの駆動電圧、第１次側コイルでの電流オン時間及び前記第１次側コイルインダクタンスに基づいて入力電流を決定する段階と、
　下記の数式（ａ）に基づいて消費電力を計算する段階と、
　を含むことを特徴とする消費電力計算方法。

・・・・（ａ）
（数式（ａ）において、Ｐは消費電力、Ｖ_ｉは前記第１次側コイルの駆動電圧、Ｌ_Ｐは第１次側コイルの所定インダクタンス、ｔ_ｏｎは第１次側コイルでの電流のオン時間、ｆ（Ｗ）はパルス幅変調制御用のスイッチング周波数である。）
駆動電圧をサンプリングする段階と、
　サンプリングされた駆動電圧を所定の最大値及び最小値でクランピングする段階と、
　クランピングされた電圧に基づいて前記第１次側コイルでオン時間を決定する段階と、
　をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の消費電力計算方法。
駆動電圧をサンプリングする段階は、サンプリングされた駆動電圧を出力する比率を所定の値に変換させる第２変圧器を使用して駆動電圧を変圧することを特徴とする請求項１１に記載の消費電力計算方法。
駆動電圧をサンプリングする段階は、サンプリングされた駆動電圧を所定の比率によって減圧させることを特徴とする請求項１１に記載の消費電力計算方法。
所定の第１次側コイルインダクタンスを有し、第１次側コイル電流が第２次側コイルを通じて電源を供給するパルス幅変調制御信号によってオンオフされる変圧器を通じて電源が供給される電気機器の消費電力計算装置において、
　前記第１次側コイルでの電流のオン時間に一致する第１レベル及び第２レベルを有するサンプリングされたパルス波形を出力するサンプリング回路と、
　前記第１次側コイルでの電流のオン時間及びサンプリングされたパルス波形に基づいてパルス幅変調スイッチング周波数を決定し、前記第１次側コイルでの電流のオン時間、パルス幅変調スイッチング周波数、前記第１次側コイルの駆動電圧及び第１次側コイルの所定インダクタンスに基づいて消費電力を計算する制御手段と、
　を含むことを特徴とする消費電力計算装置。
前記制御手段は、下記数式（ａ）によって消費電力を計算することを特徴とする請求項１５に記載の消費電力計算装置。

・・・・（ａ）
（数式（ａ）において、Ｐは消費電力、Ｖ_ｉは前記第１次側コイルの駆動電圧、Ｌ_Ｐは第１次側コイルの所定インダクタンス、ｔ_ｏｎは第１次側コイルでの電流のオン時間、ｆ（Ｗ）はパルス幅変調制御用のスイッチング周波数である。）
前記第１次側コイルの両端部の一方を第１端部、他方を第２端部とすると、前記第１端部には入力電圧が印加され、前記第２端部にはパルス幅変調制御用のスイッチング周波数に基づいてスイッチングするスイッチング手段が連結されており、
　前記サンプリング回路は、
　前記第１次側コイルの第２端部から生成された電圧を減圧させる減圧器と、
　前記減圧器により減圧された電圧を第１ピーク・トゥ・ピーク値を有する電圧に抑圧する第１クランプ手段と、
　前記第１クランプ手段により抑圧された電圧を第２ピーク・トゥ・ピーク値を有する電圧に可変する第２変圧器と、
　前記変圧器により変圧された電圧を第３ピーク・トゥ・ピーク値を有する電圧に抑圧してサンプリングされたパルス波形を出力する第２クランプ手段とを含むことを特徴とする請求項１５に記載の消費電力計算装置。
前記サンプリング回路は、
　電流のスイッチングによって第２次側コイルから生成された電圧を減圧する減圧器と、
　前記減圧器により減圧された電圧を所定のピーク・トゥ・ピーク値を有する電圧にクランプしてサンプリングされたパルス波形を出力する第３クランプ手段とを含むことを特徴とする請求項１５に記載の消費電力計算装置。
前記第１次側コイルの両端部の一方を第１端部、他方を第２端部とすると、前記第１端部には入力電圧が印加され、前記第２端部にはパルス幅変調制御用のスイッチング周波数に基づいてスイッチングするスイッチング手段が連結されており、
　前記サンプリング回路は、
　前記第１次側コイルの第２端部から生成された電圧を減圧させる減圧器と、
　前記減圧器により減少された電圧を第１ピーク・トゥ・ピーク値を有する電圧に抑圧する第１クランプ手段と、
　前記第１クランプ手段により減圧された電圧を第２ピークートゥーピーク値を有する電圧に可変する第２変圧器と、
　前記第２変圧器により変圧された電圧を第３ピーク・トゥ・ピーク値を有する電圧に抑圧してサンプリングされたパルス波形を出力する第２クランプ手段とを含むことを特徴とする請求項１６に記載の消費電力計算装置。
前記サンプリング回路は、
　電流のスイッチングによって第２次側コイルから生成された電圧を減圧する減圧器と、
　前記減圧器により減圧された電圧を所定のピーク・トゥ・ピーク値を有する電圧にクランプしてサンプリングされたパルス波形を出力する第３クランプ手段とを含むことを特徴とする請求項１６に記載の消費電力計算装置。
電子機器に直流電圧を電源電圧として供給するスイッチングモード電源において、
　所定のインダクタンスを有し、それぞれ第１端部、第２端部を備えた第１次側コイル及び第２次側コイルにより構成され、前記第１次側コイルのうちいずれか一つの端部に直流電圧が印加される変圧器と、
　前記第１次側コイルの前記第２端部に連結され、パルス幅変調制御により前記第１次側コイルから電流をオンオフするスイッチング駆動回路と、
　制御信号によってパルス幅変調制御信号を前記スイッチング駆動回路へ供給するパルス幅変調制御手段と、
　前記変圧器の第２次側コイルからの電圧を整流する第２整流部と、
　前記第１次側コイルの電流のオン時間に一致する第１レベル及び第２レベルからなるサンプリングされたパルス波形を出力するサンプリング回路と、
　前記第１次側コイルの電流のオン時間を決定し、サンプリングされた前記パルス波形に基づいてパルス幅変調周波数をスイッチングし、前記第１次側コイルの電流のオン時間、パルス幅変調スイッチング周波数、前記直流電圧値及び第１次側コイルの所定のインダクタンスに基づいて消費電力を計算する制御手段と、
　を含むスイッチングモード電源。
前記制御手段は下記数式（ａ）によって消費電力を計算することを特徴とする請求項２１に記載のスイッチングモード電源。

・・・・（ａ）
　（数式（ａ）において、Ｐは消費電力、Ｖ_ｉは前記第１次側コイルの駆動電圧（前記第１次側コイルに印加される直流電圧）、Ｌ_Ｐは第一次側コイルの所定インダクタンス、ｔ_ｏｎは第１次側コイルの電流のオン時間、ｆ（Ｗ）はパルス幅変調制御用のスイッチング周波数）
前記第１次側コイルの両端部の一方を第１端部、他方を第２端部とすると、前記第１端部には入力電圧が印加され、前記第２端部にはパルス幅変調制御用のスイッチング周波数に基づいてスイッチングするスイッチング手段が連結されており、
　前記サンプリング回路は
　前記第１次側コイルの第２端部から生成された電圧を減圧させる減圧器と、
　前記減圧器により減圧された電圧を第１ピーク・トゥ・ピーク値を有する電圧に抑圧する第１クランプ手段と、
　前記第１クランプ手段により抑圧された電圧を第２ピーク・トゥ・ピーク値を有する電圧に可変する第２変圧器と、
　前記第２変圧器により変圧された電圧を第３ピーク・トゥ・ピーク値を有する電圧に抑制してサンプリングされたパルス波形を出力する第２電圧クランプとを含むことを特徴とする請求項２１に記載のスイッチングモード電源。
前記サンプリング回路は、
　電流のスイッチングによって前記第２次側コイルから生成された電圧を減圧させる減圧器と、
　前記減圧器により減圧された電圧を所定のピーク・トゥ・ピーク値にクランプしてサンプリングされたパルス波形を出力するクランプ回路とを含むことを特徴とする請求項２１に記載のスイッチングモード電源。
前記第１次側コイルの両端部の一方を第１端部、他方を第２端部とすると、前記第１端部には入力電圧が印加され、前記第２端部にはパルス幅変調制御用のスイッチング周波数に基づいてスイッチングするスイッチング手段が連結されており、
　前記サンプリング回路は、
　前記第１次側コイルの前記第２端部から生成された電圧を減圧させる減圧器と、
　前記減圧器により減圧された電圧を第１ピーク・トゥ・ピーク値を有する電圧に抑圧する第１クランプ手段と、
　前記第１クランプ手段により減圧された電圧を第２ピーク・トゥ・ピーク値を有する電圧に可変する第２変圧器と、
　前記第２変圧器により変圧された電圧を第３ピーク・トゥ・ピーク値を有する電圧に制限してサンプリングされたパルス波形を出力する第２クランプ手段と、を含むことを特徴とする請求項２１に記載のスイッチングモード電源。
前記サンプリング回路は、
　電流のスイッチングによって前記第２次側コイルから生成された電圧を減圧させる減圧器と、
　前記減圧器により減圧された電圧を所定のピーク・トゥ・ピーク値を有する電圧にクランプしてサンプリングされたパルス波形を出力する第３クランプ手段と、を含むことを特徴とする請求項２２に記載のスイッチングモード電源。