JP2007511994A - チューナ互換性スイッチモード電源構造 - Google Patents

Abstract

本発明は、第１の出力電圧を発生させて、それを、例えばＡＭ／ＦＭチューナ、受信機、又はスイッチング動作に敏感である幾つかの他の装置のような、第１の装置（１２）へ供給する第１の電源（１１）と、第２の電圧出力を発生させて、それを第２の装置（１５，１６，１７）へ供給する第２の電源（１４）とを有する電源配置（１０）に関する。第２の電源は、第１の装置がオフである場合に動作する。電源配置は、第２の電源を動作させるよう配置された制御手段（１８）を更に有する。通常、制御手段は、第１の装置が動作している場合に第２の電源をオフとし、第１の装置が動作していない場合に第２の電源を動作させるよう切り替わる。本発明は、ＥＭＩ感受装置を伴う使用に適しており、費用効率が高く、小型で、極めて効率が良く、且つ待機電力が低い電源配置を可能にする。

Description

本発明は、電源配置に関する。

スイッチモード電源（ＳＭＰＳ）は、民生電子（ＣＥ）製品において増加の一途をたどる範囲で用いられている。このことの主な理由は、価格、サイズ、効率、及び、特にここ数年では、待機電力であった。これの主な例外は、音響機器が一般に無線周波数信号を受信するチューナを有するという事実に起因して、音響機器アプリケーションであった。チューナは、マイクロボルトの大きさを有する信号から情報を引き出すことができる比較的高感度な装置である。ＳＭＰＳによって引き起こされた電磁妨害のために、チューナを伴う使用に適したＳＭＰＳを設計することは、現在まで非常に困難であった。

一般的に、チューナアプリケーションでは、リニア電源が使用されてきた。このような電源の主な欠点は、大きく、効率が低く（一般に、５０％より低い。）、待機電力特性が悪いことである。しかし、例えばホームシネマのような音響アプリケーションの電力需要は、より小さな製品、より高い効率、及びより低い待機電力を求める市場で、急速に増えている。結果として、リニア電源の解決法が、明らかに障害であるように思われる。

ＷＯ０２／１９５５１は、無線受信機と、例えばスイッチモード音声電力増幅器及びスイッチモード電源のような、選択されたスイッチング周波数で動作するスイッチモード回路とを有するシステムを開示する。回路は、無線受信機によって受信された信号の周波数の関数としてスイッチモード回路のスイッチング周波数を設定するために含まれている。結果として、スイッチング周波数及びその高調波によって生成された干渉は、受信された信号の周波数帯よりも上又は下に動かされる。

しかし、ＷＯ０２／１９５５１に伴う問題は、記述されたスイッチング周波数のアプローチが、受信機がおよそ５４０〜１６００ｋＨｚにあるＡＭ帯で正しく受信することを可能にする一方で、このアプローチが、ＦＭ帯の周波数位置に起因して、場合によってはＦＭ帯で使用不可能であることである。ＦＭ帯は、およそ８８〜１０８ＭＨｚにあり、スイッチング周波数は、明らかに、極めて高くなければならないが、これは、ＷＯ０２／１９５５１に従うシステムで使用され得ない。
国際公開ＷＯ０２／１９５５１

本発明は、上記問題を解決し、且つ、ＡＭ帯のみならずＦＭ帯で受信するよう動作する装置を伴う使用に適しており、優れた待機電力特性を有する電源を提供することを目的とする。

上記目的は、請求項１に従う電源配置によって達成される。本発明の好ましい実施例は、従属請求項によって定義される。

本発明の第１の態様に従って、電源配置が設けられ、該配置は、電磁妨害（ＥＭＩ）を抑制するよう配置された構成を有する第１の電源を有する。該第１の電源は、少なくとも１つの第１の出力電圧を発生させて、それをＥＭＩに敏感である第１の装置へと供給する。当該配置は、少なくとも１つの第２の出力電圧を発生させるよう配置された構造を有する第２の電源を有する。前記第２の出力電圧は、第２の装置へと供給される。更に、制御手段は、前記第１の装置が作動して、前記第１の電源から電力を供給される場合に前記第２の電源が動作を停止しているように、前記第１及び第２の電源を動作させるよう配置されている。

本発明の基本的な考えは、少なくとも２つの出力電圧を生成する電源配置を提供することである。第１の電源は、例えばＡＭ／ＦＭチューナ、受信機又はスイッチング動作に敏感である幾つかの他の装置のような、少なくとも１つの第１の装置への第１の出力電圧を発生させる。第２の電源は、第１の装置がオフである場合に動作して、少なくとも１つの第２の装置への第２の出力電圧を発生させる。電源配置は、第２の電源を動作させるよう、即ち、それをオン及びオフとするよう配置された制御手段を更に有する。一般的に、制御手段は、チューナが動作している場合に第２の電源をオフモードとし、チューナが動作していない場合に第２の電源を動作させるよう切り替える。

２つの電源を用いることにより、夫々の電源の有利な特性を組み合わせて、チューナ又は幾つの他のＥＭＩ感受装置を伴う使用に適した電源配置を作り出すことが可能である。このような電源配置は、費用効率が高く、小型で、極めて効率が良く、且つ、待機電力が低い。これは、第１の電源が、その特性が第１の電源負荷に伴う使用に適しているように、例えば、ＥＭＩを抑制するその能力が強くなければならないように、選択されるという事実に起因する。第２の電源は、同様に、その特性が第２の電源の負荷に適合するように選択される。例えば、それは、多数の異なる電源電圧を発生させることができなければならない。一般的な音響アプリケーション、即ち、電源配置が少なくとも１つの第１の装置及び少なくとも１つの第２の装置と共に音響機器に含まれているアプリケーションに関して、１０又はそれ以上の異なる出力電圧が必要とされても良い。更に、第２の電源の待機電力は低くなりうる。

本発明の実施例に従って、前記第１の出力電圧は、例えば共振ハーフブリッジのようなチューナを伴う使用に適した第１の電源によって供給される。通常、前記第１の電源は、音声増幅器、チューナ自体及び制御手段に電力を供給する。これは、たとえ音声増幅器及び制御手段がＥＭＩに敏感でないとしても、それらは、第２の電源が動作していない場合に依然として動作することができなければならないという事実に起因する。共振ハーフブリッジの選択は、共振ハーフブリッジのトポロジー（即ち、構成）が比較的わずかなＥＭＩしか引き起こさないので、有利である。

本発明の他の実施例に従って、前記第２の出力電圧は、例えば、フライバック・コンバータのような、必ずしもチューナに適合しないが、簡単な方法で第２の出力及び望ましくは更なる出力電圧を発生させる能力を有し、非常に低い待機電力を有する第２の電源によって供給される。通常、第２の出力電圧は、例えばＣＤプレーヤー、ＤＶＤプレーヤー、ＶＣＲ等のように、スイッチング動作にそれほど敏感ではない装置に電力を供給する。

本発明の更なる他の実施例に従って、前記制御手段は、アプリケーション・ソフトウェアを実行する前記マイクロプロセッサの形で実施される。前記アプリケーション・ソフトウェアは、前記第２の電源を動作させる方法を前記マイクロプロセッサに指示する。これは、電源の動作が変形又は変更をなされなければならない場合に、これが前記アプリケーションによって実行可能であるという利点を有する。結果として、実際の電源ハードウェアでは、如何なる変更もなされる必要がない。

本発明の更なる特徴及び利点について、添付の特許請求の範囲及び以下の記述を検証することにより明らかにする。当業者にとって、本発明の異なった特徴が、後述する以外の実施例を作るよう組み合わされることは明らかである。

以下、本発明の好ましい実施例について、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例に従う電源配置１０の概略図を示す。当該配置は、例えば、ハーフブリッジ・コンバータの形をした、チューナ１２を伴う使用に適した第１の電源１１を有する。通常、第１の電源は、また、音声増幅器１３と、電子機器に、即ち、一般的には、当該配置が用いられる幾つかの形式の音響機器に含まれうる他の装置とに電力を供給する。ハーフブリッジ・コンバータの主たる説明は、以下で述べる。他の適切な形式の電源は、それらが比較的わずかなＥＭＩしか引き起こさないならば、第１の電源として使用され得る。当該配置は、例えば、複数の出力電圧を発生させることに適しており、低い待機電力を有するフライバック・コンバータ又は他の適切な電源の形をした、第２の電源１４を有する。一般的なフライバック・コンバータについては以下で述べる。通常、第２の電源は、例えば、ＣＤプレーヤー１５、ＤＶＤプレーヤー１６及びターンテーブル１７のような、スイッチング動作にそれ程敏感ではない装置に電力を供給する。望ましくは、第１及び第２の電源は、いずれも、主要入力Ｖｉｎから電力を供給される。制御手段１８は、例えばアプリケーション・ソフトウェア１９によって制御されるＣＰＵ１８の形で実施されて、第２の電源１４の動作を制御する。チューナ１２が作動している場合に、第２の電源は、チューナが第２の電源のスイッチング動作に敏感であるので、動作すべきでない。チューナが定性的に無線信号を受信するよう、スイッチング動作は、一時的に停止されなければならない。チューナが作動していない場合には、チューナ１２は、第２の電源１４を作動させるよう制御手段１８へ信号を送る。

留意すべきは、電力増幅器１３及び制御手段１８は、たとえ第２の電源が作動していないとしても、それらの要素は作動すべきであるので、第１の電源１１から電力を供給される必要がある。

図２は、本発明の実施例に従う電源配置に含まれる周知のフライバック・コンバータ２０の概略図を示す。フライバック変圧器２１の両端のコンバータの入力電圧Ｖｉｎを主要出力Ｖｏｕｔへ切り替えるよう、トランジスタ２２がオンとされ、それによって電流が一次巻線で徐々に増大し、エネルギーが変圧器のコアに蓄えられる。次に、このエネルギーは、トランジスタがオフとされる場合に、二次巻線を介して変圧器の二次側へと整流する。変圧器巻線の極性は、トランジスタがその導通状態にある場合に出力ダイオード２３が遮断されるように、配置される。トランジスタがオフとなると、二次電圧は反転して、二次電流をダイオードを介して出力負荷へと流す。二次巻線のインダクタンスは、電流が負荷へと伝達される場合には出力ダイオードに直列である。これは、フィルタインダクタが出力において必要とされないことを意味し、結果として、夫々の出力は、１つのダイオード及び１つの出力フィルタキャパシタしか必要としない。従って、フライバック・コンバータは、費用を下げ、複数の出力供給を発生させることに適している。

図３は、本発明の他の実施例に従う電源配置に含まれる周知のハーフブリッジ・コンバータ３０の概略図を示す。２つのキャパシタ３１、３２は直列に接続されており、人為的な入力電圧中点３３が設けられている。２つのトランジスタ３４、３５の交互駆動が用いられ、これは、夫々の半周期で一次巻線の両端に夫々のキャパシタを接続する。ダイオード３６、３７は、夫々の半周期の間に、遮断及び導通の夫々を行う。これらのダイオードを流れる電流は、出力インダクタ３８でのエネルギーの増大を引き起こし、それによって、電力が夫々のトランジスタ導通時間において直接的に出力Ｖｏｕｔへと伝送される。ハーフブリッジは、極めて効率が良く、出力リップルが非常に低く、チューナと共に使用することに非常に適している。

たとえ本発明がその特定の実施例を参照して記述されているとしても、多種多様な変更及び変形等が当業者には明らかであろう。従って、記述された実施例は、添付の特許請求の範囲により定められている本発明の適用範囲を限定するものではない

本発明の実施例に従う電源配置の概略図を示す。 本発明の実施例に従う電源配置に含まれるフライバック・コンバータの概略図を示す。 本発明の他の実施例に従う電源配置に含まれるハーフブリッジ・コンバータの概略図を示す。

Claims (8)

1. 電磁妨害を抑制するよう配置された構成を有し、少なくとも１つの第１の出力電圧を発生させて、それを電磁妨害に敏感である第１の装置へと供給する第１の電源；
   少なくとも１つの第２の出力電圧を発生させるよう配置された構造を有し、前記少なくとも１つの第２の出力電圧を発生させて、それを第２の装置へと供給する第２の電源；及び
   前記第１の装置が作動して、前記第１の電源から電力を供給される場合に動作を停止している前記第２の電源を動作させるよう配置された制御手段；
   を有する電源配置。
2. 前記第１の装置は、ＡＭ／ＦＭ帯で受信するよう動作するチューナを有する、ことを特徴とする請求項１記載の電源配置。
3. 前記第１及び第２の電源は、同じ電源主要入力から電力を供給される、ことを特徴とする請求項１又は２記載の電源配置。
4. 前記第１の電源は、共振ハーフブリッジ・コンバータを有する、ことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の電源配置。
5. 前記第２の電源は、フライバック・コンバータを有する、ことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の電源配置。
6. 前記第１の装置及び前記第２の装置と共に音響機器に含まれる、ことを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の電源配置。
7. 前記制御手段は、前記音響機器によって制御される、ことを特徴とする請求項６記載の電源配置。
8. 前記制御手段は、前記第２の電源を動作させる方法をマイクロプロセッサに指示するアプリケーション・ソフトウェアを実行する前記マイクロプロセッサを有する、ことを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか一項記載の電源配置。

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