JP2004166438A

JP2004166438A - 電源アダプター

Info

Publication number: JP2004166438A
Application number: JP2002331735A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Sasaki; 敏博佐々木; Tomiyuki Kimura; 富至木村
Original assignee: Audio Technica KK
Current assignee: Audio Technica KK
Priority date: 2002-11-15
Filing date: 2002-11-15
Publication date: 2004-06-10

Abstract

【課題】電圧区分の異なる複数のプラグを備えている出力電圧可変型の電源アダプターにおいて、どのプラグに被接続機器が接続されたかを自動的に検知して、その被接続機器の電圧区分に見合った電圧に切り替える。
【解決手段】電圧区分の異なる複数のプラグＡ，Ｂを備えている電源アダプターにおいて、一方のプラグＢをダイオードＤ２を介してＤＣ−ＤＣコンバータ１０の出力ラインＶＬ１に接続するとともに、所定の抵抗Ｒ５を介して制御用駆動電源ラインＤＬにも接続し、制御手段３０にて、制御用駆動電源ラインＤＬから一方のプラグＢに向けて流れる電流の有無によって一方のプラグＢに電気機器が接続されたかどうかを判断し、一方のプラグＢに電気機器が接続された場合には、分圧用抵抗群（Ｒ１〜Ｒ３）の分圧比をあらかじめ決められている所定の値に変更する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源アダプターに関し、さらに詳しく言えば、例えば自動車のバッテリーを主電源として、ＣＤプレーヤやＭＤプレーヤなどにその電気機器に必要とされる電源を供給する出力電圧可変型の電源アダプター（電源供給装置）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えばＣＤプレーヤ，ＭＤプレーヤそれにラジカセなどの携帯型電気機器においては、その電源を電池に求めているが、多くの場合、外部電源でも使用可能とするための外部電源接続用ジャックを備えている。
【０００３】
その際、外部電源の電圧を被接続機器に見合った電圧とするために電源アダプターが用いられる。例えば、自動車のシガーライターソケットから電源を得る場合、日本でのカーバッテリーの電圧は１２Ｖ（大型トラックなどの特定の車両を除く。）であるため、ＣＤプレーヤなどでは機種にもよるが、その１２Ｖ電圧を電源アダプターにて例えば１．５〜６Ｖ程度に変換する必要がある。
【０００４】
この種の電源アダプター、特にカーバッテリー用の電源アダプターでは汎用性を持たせるため、出力電圧を例えば高低２段階に切り替え可能となっており、まず、その基本的な構成を図４により説明する。
【０００５】
すなわち、この電源アダプターは、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０と、平滑コンデンサＣ１を介してＤＣ−ＤＣコンバータ１０の出力側に接続され、その出力電圧を高低の２段階に切り替える電圧可変手段２０とを備え、電圧可変手段２０の出力ラインには、出力端子としての第１プラグＡと第２プラグＢの２つのプラグが並列的に接続されている。
【０００６】
ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、制御用ＩＣ１，電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｑ１，ダイオードＤ１およびチョークコイルＬ１から構成され、その入力側には図示しないカーバッテリーから例えば１２Ｖの電圧が印加される。
【０００７】
電圧可変手段２０は、直列に接続された分圧用抵抗Ｒ１，Ｒ２と、その一方の分圧用抵抗Ｒ２に対してスイッチＳＷ１を介して並列的に接続される補助分圧用抵抗Ｒ３とを備え、スイッチＳＷ１のオンオフにより、その分圧比が変えられる。
【０００８】
ＤＣ−ＤＣコンバータ１０において、制御用ＩＣ１は、電源入力端子Ｖ_ＤＤ，駆動端子ＥＸＴ，グランド端子Ｖ_ＳＳおよび電圧検出端子ＦＢの４つの端子を有し、電源入力端子Ｖ_ＤＤには、カーバッテリーからの１２Ｖ電圧が印加される。
【０００９】
駆動端子ＥＸＴからは、電界効果トランジスタＱ１をスイッチングする信号が出力され、グランド端子Ｖ_ＳＳは、カーバッテリーのマイナス側に接続される。電圧検出端子ＦＢには、分圧用抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点から基準となる電圧Ｖｆｂがフィードバックされ、制御用ＩＣ１は、このフィードバック電圧Ｖｆｂが常に一定となるように、電界効果トランジスタＱ１のオンオフを制御する。
【００１０】
スイッチＳＷ１がオフのとき、出力電圧Ｖｏは、
Ｖｏ＝Ｖｆｂ×（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２
により求められる。これより高い電圧を得る場合には、スイッチＳＷ１をオンとして、分圧用抵抗Ｒ２に対して補助分圧用抵抗Ｒ３を並列に接続する。
【００１１】
このようにして、各プラグＡ，Ｂには、一例としてスイッチＳＷ１がオフのときには３Ｖが現れ、スイッチＳＷ１がオンのときには６Ｖが現れるが、被接続機器を間違った電圧に誤接続するのを防止するため、電子情報技術産業協会（ＪＥＩＴＡ）では、次のような電圧区分１〜５を設定し、その各区分ごとにプラグの外径および内径を規定している。
【００１２】
電圧区分１：ＤＣ３．１５Ｖ以下
（プラグ外径；２．３５ｍｍ，プラグ内径；０．７ｍｍ）
電圧区分２：ＤＣ３．１５Ｖを超えＤＣ６．３Ｖ以下
（プラグ外径；４．０ｍｍ，プラグ内径；１．７ｍｍ）
電圧区分３：ＤＣ６．３Ｖを超えＤＣ１０．５Ｖ以下
（プラグ外径；４．７５ｍｍ，プラグ内径；１．７ｍｍ）
電圧区分４：ＤＣ１０．５Ｖを超えＤＣ１３．５Ｖ以下
（プラグ外径；５．５ｍｍ，プラグ内径；３．３ｍｍ以上）
電圧区分５：ＤＣ１３．５Ｖを超えＤＣ１８Ｖ以下
（プラグ外径；６．５ｍｍ，プラグ内径；４．３ｍｍ以上）
【００１３】
この規格によれば、出力電圧が切り替え可能とした電源アダプターにおいても、誤接続の問題は解消されるが、スイッチＳＷ１を手動で切り替えていたのでは、その操作が煩わしいばかりでなく、異なった電圧が選択されることがある。そこで、下記特許文献１では、プラグの選択と連動してスイッチＳＷ１を切り替えるようにした提案がなされている。
【００１４】
すなわち、特許文献１においては、電圧区分の異なる２つのプラグを背中合わせにして１本の棒状として切り替えカバー内に摺動可能に組み込み、一方のプラグを切り替えカバーから突出させる場合には、他方のプラグが切り替えカバー内に没するようにして誤接続を防止するとともに、切り替えカバー内に上記スイッチＳＷ１に相当するマイクロスイッチを設けて、プラグの摺動に伴ってプラグ支持体に設けられている突起により、そのマイクロスイッチをオンオフするようにしている。
【００１５】
【特許文献１】
特開平７−１０６０３２号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１によると、切り替えカバー内のプラグ支持体と対向する限られた部分にマイクロスイッチを組み込む構成であるため、構造が複雑である。また、電源アダプター本体からマイクロスイッチにまでコードを引き回さなければならないなど、多くのコストアップ要因を含んでいる。さらには、マイクロスイッチの機械的な寿命の問題もある。
【００１７】
本発明は、上記した課題を解決するためになされたもので、その目的は、電圧区分の異なる複数のプラグを備えている電源アダプターにおいて、どのプラグに被接続機器が接続されたかを自動的に検知して、出力電圧を機械的なスイッチによることなく、その被接続機器の電圧区分に見合った電圧に切り替え可能とすることにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、所定の主電源に接続されるＤＣ−ＤＣコンバータと、上記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を高低の少なくとも２段階に切り替える分圧用抵抗群よりなる電圧可変手段と、上記分圧用抵抗群の分圧比を選択する制御手段と、上記電圧可変手段の出力ラインに並列的に接続された第１，第２の少なくとも２つの出力端子とを含み、上記制御手段にて上記分圧用抵抗群の分圧比を選択することにより、上記出力端子から異なる出力電圧が供給される電源アダプターにおいて、一方の上記第１出力端子は、ダイオードを介して上記電圧可変手段の出力ラインに接続されるとともに、所定の抵抗を介して上記制御手段側の駆動電源ラインにも接続され、上記制御手段は、上記駆動電源ラインから上記第１出力端子に向けて流れる電流の有無によって上記第１出力端子に電気機器が接続されたかどうかを判断し、上記第１出力端子に電気機器が接続された場合には、上記分圧用抵抗群の分圧比をあらかじめ決められている所定の値に変更することを特徴としている。
【００１９】
例えば、主電源がＤＣ１２Ｖのカーバッテリーで、第１出力端子が上記電圧区分２に適合するプラグで、第２出力端子が上記電圧区分１に適合するプラグであるとして、本発明によれば、電気機器が上記電圧区分２の第１出力端子に接続されると、制御手段側の駆動電源ラインからその電気機器に向けて所定の電流が流れるため、制御手段は出力電圧が４．５Ｖとなるように分圧用抵抗群の分圧比を変更する。
【００２０】
これに対して、電気機器が上記電圧区分１の第２出力端子に接続された場合には、制御手段側の駆動電源ラインからその電気機器に向けて所定の電流が流れないため、制御手段は出力電圧が１．５Ｖとなるように分圧用抵抗群の分圧比を変更する。
【００２１】
接続する電気機器を過電圧から保護する観点からして、第１，第２の両出力端子のいずれにも電気機器が接続されていない初期状態および第２出力端子に電気機器が接続された場合には、出力電圧を低いＬｏ電圧値（例えば、１．５Ｖ）とし、第１出力端子に電気機器が接続された場合にのみ、出力電圧を上記Ｌｏ電圧値よりも高いＨｉ電圧値（例えば、４．５Ｖ）とすることが好ましい。
【００２２】
本発明の好ましい態様によれば、制御手段は、スイッチングトランジスタ，コンパレータＩＣもしくは電圧検出ＩＣよりなり、これらによって分圧用抵抗群内の主分圧用抵抗に対して補助分圧用抵抗が直並列の任意の状態で選択的に接続される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、図１ないし図３を参照して、本発明の第１ないし第３実施形態を説明するが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。
【００２４】
まず、図１に示す第１実施形態に係る電源アダプターにおいても、先に説明した従来技術と同じく、その基本的な構成として、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０と、平滑コンデンサＣ１を介してＤＣ−ＤＣコンバータ１０の出力側に接続され、その出力電圧を高低の２段階に切り替える電圧可変手段２０とを備えている。
【００２５】
ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、制御用ＩＣ１，電界効果トランジスタＱ１，ダイオードＤ１およびチョークコイルＬ１から構成され、その入力側には図示しないカーバッテリーから１２Ｖ電圧が印加される。このＤＣ−ＤＣコンバータ１０は降圧型で、入力電圧（この例では１２Ｖ）よりも低い電圧を出力する。
【００２６】
電圧可変手段２０は、直列に接続された分圧用抵抗Ｒ１，Ｒ２と、その一方の分圧用抵抗Ｒ２に対して選択的に並列的に接続される補助分圧用抵抗Ｒ３とを備えているが、その分圧比は制御手段３０によって制御される。
【００２７】
この第１実施形態において、制御手段３０は、コレクタ−エミッタ間が補助分圧用抵抗Ｒ３とＤＣ−ＤＣコンバータ１０のマイナス側出力ラインＶＬ２との間に接続されたＮＰＮ型の第１トランジスタＱ２と、コレクタ−エミッタ間が第１トランジスタＱ２のベースと上記マイナス側出力ラインＶＬ２との間に接続されたＮＰＮ型の第２トランジスタＱ３とを備えている。
【００２８】
この制御手段３０を設けるにあたって、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０の入力側から制御用駆動電源ラインＤＬが引き出されており、第１トランジスタＱ２のベースおよび第２トランジスタＱ３のコレクタは抵抗Ｒ４を介して制御用駆動電源ラインＤＬに接続されている。
【００２９】
また、制御用駆動電源ラインＤＬとＤＣ−ＤＣコンバータ１０のマイナス側出力ラインＶＬ２との間には、３つの抵抗Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７を含む抵抗直列回路が接続されており、第２トランジスタＱ３のベースは抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ７の接続点に接続されている。なお、制御用駆動電源ラインＤＬの電圧はＤＣ１２Ｖである。
【００３０】
この第１実施形態および後述する第２および第３実施形態では、第１プラグＡに上記電圧区分１（ＤＣ３．１５Ｖ以下）に適合するプラグ（プラグ外径；２．３５ｍｍ，プラグ内径；０．７ｍｍ）が用いられ、第２プラグＢに上記電圧区分２（ＤＣ３．１５Ｖを超えＤＣ６．３Ｖ以下）に適合するプラグ（プラグ外径；２．３５ｍｍ，プラグ内径；１．７ｍｍ）が用いられている。
【００３１】
第１プラグＡは、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０のプラス側出力ラインＶＬ１とマイナス側出力ラインＶＬ２との間に接続されている。なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０のプラス側出力ラインＶＬ１とマイナス側出力ラインＶＬ２は、電圧可変手段２０によってコントロールされるラインである。
【００３２】
これに対して、第２プラグＢは、その一方の端子部がＤＣ−ＤＣコンバータ１０のマイナス側出力ラインＶＬ２に直接的に接続されるが、他方の端子部はダイオードＤ２を介してＤＣ−ＤＣコンバータ１０のプラス側出力ラインＶＬ１に接続されている。ダイオードＤ２の向きは、プラス側出力ラインＶＬ１側から見て順方向である。また、第２プラグＢの他方の端子部は、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６の接続点にも接続されている。
【００３３】
次に、この第１実施形態の動作について説明する。通常状態（第１，第２プラグＡ，Ｂに機器が接続されていない状態）では、第１トランジスタＱ２がオフで、第２トランジスタＱ３がオンになるように、抵抗Ｒ４〜Ｒ７の値を選ぶ。
【００３４】
一例として、制御用駆動電源ラインＤＬの電圧がＤＣ１２Ｖ，抵抗Ｒ４が１００ｋΩ，抵抗Ｒ５が１０ｋΩ，抵抗Ｒ６が１００ｋΩ，抵抗Ｒ７が７．５ｋΩであるとすると、第１および第２プラグＡ，Ｂに機器が接続されていない通常状態では、第２トランジスタＱ３がオンとなり、そのコレクタ電圧はほぼ０Ｖであるから、第１トランジスタＱ２がオフとなる。
【００３５】
これにより、補助用分圧抵抗Ｒ３は分圧用抵抗Ｒ１，Ｒ２から切り離されるため、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０の出力電圧は、分圧用抵抗Ｒ１，Ｒ２による分圧比で分圧され、第１，第２プラグＡ，Ｂには例えば３Ｖの電圧が供給される。したがって、この場合には第１プラグＡに定格電圧３Ｖの機器を接続して使用することができる。
【００３６】
これに対して、第２プラグＢに機器が接続されると、その被接続機器の電源インピーダンスが抵抗Ｒ６，７に対して十分に小さいことを条件として、制御用駆動電源ラインＤＬから抵抗Ｒ５を介して被接続機器に向けて電流が流れる。
【００３７】
例えば、被接続機器の電源インピーダンスが２ｋΩで１ｍＡの電流が流れたとすると、抵抗Ｒ５で１０Ｖの電圧降下が発生するため、第２トランジスタＱ３がオフとなり、抵抗Ｒ４に流れる電流が第１トランジスタＱ２のベースに供給されて第１トランジスタＱ２がオンとなる。
【００３８】
これにより、分圧用抵抗Ｒ２に対して補助分圧用抵抗Ｒ３が並列に接続されることになるため、第２プラグＢにはダイオードＤ２を介して例えば６Ｖの電圧が供給されることになる。
【００３９】
このように、本発明によれば、第２プラグＢに機器を接続したかどうかによって、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０の出力電圧が例えば３Ｖ，６Ｖの２段階に切り替えられる。接続する機器としては、例えばＣＤプレーヤ，ＭＤプレーヤそれにラジカセなどを例示することができる。
【００４０】
次に、図２に示す本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態においては、電圧可変手段２０の制御手段３０としてコンパレータＩＣ２を用いている。なお、図２はコンパレータＩＣ２の周辺の回路構成を示し、補助分圧用抵抗Ｒ３は、上記第１実施形態と同じく図１の分圧用抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点に接続されており、また、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０自体の構成も上記第１実施形態と変わるところはない。
【００４１】
この第２実施形態においては、コンパレータＩＣ２の出力側に上記補助分圧用抵抗Ｒ３が接続され、コンパレータＩＣ２の＋入力端子には抵抗Ｒ７を介して第２プラグＢが接続される。なお、第２プラグＢは上記第１実施形態と同じく、ダイオードＤ２を介してＤＣ−ＤＣコンバータ１０のプラス出力側ラインＶＬ１に接続され、また、抵抗Ｒ５を介して制御用駆動電圧ラインＤＬにも接続される。
【００４２】
また、制御用駆動電圧ラインＤＬとＤＣ−ＤＣコンバータ１０のマイナス出力側ラインＶＬ２との間に抵抗Ｒ８，Ｒ９を含む抵抗直列回路が接続され、コンパレータＩＣ２の−入力端子は、抵抗Ｒ８と抵抗Ｒ９の接続点に接続される。
【００４３】
抵抗Ｒ５が１０ｋΩ，抵抗Ｒ７が１００ｋΩ，抵抗Ｒ８が１００ｋΩ，抵抗Ｒ９が３３ｋΩであるとして、第１，第２プラグＡ，Ｂのいずれにも機器が接続されていない通常状態もしくは第１プラグＡに機器が接続されている状態では、コンパレータＩＣ２の出力は「Ｈｉ」であるため、補助分圧用抵抗Ｒ３は分圧用抵抗Ｒ１，Ｒ２から切り離され、したがって、各プラグＡ，Ｂには例えば３Ｖの電圧が供給される。
【００４４】
これに対して、第２プラグＢに機器が接続され、制御用駆動電源ラインＤＬから抵抗Ｒ５を介してその接続機器に向けて１ｍＡ以上の電流が流れると、コンパレータＩＣ２の出力が「Ｌｏ」となり、補助分圧用抵抗Ｒ３が分圧用抵抗Ｒ２に対して並列に接続されることになる。したがって、各プラグＡ，Ｂには例えば６Ｖの電圧が供給される。
【００４５】
図３は、上記コンパレータＩＣ２に代えて、電圧検出ＩＣ３を用いた本発明の第３実施形態である。この場合には、電圧検出ＩＣ３の出力側に補助分圧用抵抗Ｒ３が接続され、その入力側には抵抗Ｒ１０を介して第２プラグＢが接続される。なお、第２プラグＢは上記各実施形態と同じく、ダイオードＤ２を介してＤＣ−ＤＣコンバータ１０のプラス出力側ラインＶＬ１に接続され、また、抵抗Ｒ５を介して制御用駆動電圧ラインＤＬにも接続される。
【００４６】
抵抗Ｒ５が１０ｋΩ，抵抗Ｒ１０が１００ｋΩであり、電圧検出ＩＣ３の検出電圧が３Ｖであるとして、第１，第２プラグＡ，Ｂのいずれにも機器が接続されていない通常状態もしくは第１プラグＡに機器が接続されている状態では、電圧検出ＩＣ３の出力は「Ｈｉ」であるため、補助分圧用抵抗Ｒ３は分圧用抵抗Ｒ１，Ｒ２から切り離され、したがって、各プラグＡ，Ｂには例えば３Ｖの電圧が供給される。
【００４７】
これに対して、第２プラグＢに機器が接続され、制御用駆動電源ラインＤＬから抵抗Ｒ５を介してその接続機器に向けて１ｍＡ以上の電流が流れると、電圧検出ＩＣ３の出力が「Ｌｏ」となり、補助分圧用抵抗Ｒ３が分圧用抵抗Ｒ２に対して並列に接続されることになる。したがって、各プラグＡ，Ｂには例えば６Ｖの電圧が供給される。
【００４８】
上記の各実施形態において、主電源は１２Ｖのカーバッテリーに限られるものではない。また、第１プラグＡ側に上記と同様な機器接続検出回路を設けて、第１プラグＡ側に機器が接続された場合に、低い電圧が優先して出力されるようにすることもできる。また、第１プラグＡと第２プラグＢとに同時に機器が接続されないようにするため、択一的にプラグを使用可能とする例えばプラグカバーを設けることも可能である。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電圧区分の異なる複数のプラグを備えている出力電圧可変型の電源アダプターにおいて、一方のプラグをダイオードを介してＤＣ−ＤＣコンバータの出力ラインに接続するとともに、所定の抵抗を介して制御用駆動電源ラインにも接続し、制御手段にて、制御用駆動電源ラインから上記一方のプラグに向けて流れる電流の有無によって上記一方のプラグに電気機器が接続されたかどうかを判断し、上記一方のプラグに電気機器が接続された場合には、分圧用抵抗群の分圧比をあらかじめ決められている所定の値に変更するようにしたことにより、どのプラグに被接続機器が接続されたかを自動的に検知して、出力電圧を機械的なスイッチによることなく、その被接続機器の電圧区分に見合った電圧に切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電源アダプターの第１実施形態を示す回路図。
【図２】本発明による電源アダプターの第２実施形態の要部を示す回路図。
【図３】本発明による電源アダプターの第３実施形態の要部を示す回路図。
【図４】従来の電源アダプターの基本的な構成を示す回路図。
【符号の説明】
１０ＤＣ−ＤＣコンバータ
２０電圧可変手段
３０制御手段
Ａ第１プラグ
Ｂ第２プラグ
Ｄ２ダイオード
ＤＬ制御用駆動電源ライン

Claims

所定の主電源に接続されるＤＣ−ＤＣコンバータと、上記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を高低の少なくとも２段階に切り替える分圧用抵抗群よりなる電圧可変手段と、上記分圧用抵抗群の分圧比を選択する制御手段と、上記電圧可変手段の出力ラインに並列的に接続された第１，第２の少なくとも２つの出力端子とを含み、上記制御手段にて上記分圧用抵抗群の分圧比を選択することにより、上記出力端子から異なる出力電圧が供給される電源アダプターにおいて、
一方の上記第１出力端子は、ダイオードを介して上記電圧可変手段の出力ラインに接続されるとともに、所定の抵抗を介して上記制御手段側の駆動電源ラインにも接続され、上記制御手段は、上記駆動電源ラインから上記第１出力端子に向けて流れる電流の有無によって上記第１出力端子に電気機器が接続されたかどうかを判断し、上記第１出力端子に電気機器が接続された場合には、上記分圧用抵抗群の分圧比をあらかじめ決められている所定の値に変更することを特徴とする電源アダプター。
上記制御手段は、上記第１，第２の両出力端子のいずれにも電気機器が接続されていない初期状態および上記第２出力端子に電気機器が接続された場合には、出力電圧を低いＬｏ電圧値とし、上記第１出力端子に電気機器が接続された場合にのみ、出力電圧を上記Ｌｏ電圧値よりも高いＨｉ電圧値とすることを特徴とする請求項１に記載の電源アダプター。
上記制御手段が、スイッチングトランジスタ，コンパレータＩＣもしくは電圧検出ＩＣよりなり、これらによって上記分圧用抵抗群内の主分圧用抵抗に対して補助分圧用抵抗が直並列の任意の状態で選択的に接続されることを特徴とする請求項１または２に記載の電源アダプター。