JP2009148061A

JP2009148061A - 電源スイッチ回路

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Publication number: JP2009148061A
Application number: JP2007322193A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Hattori; 安彦服部
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2007-12-13
Filing date: 2007-12-13
Publication date: 2009-07-02
Anticipated expiration: 2027-12-13
Also published as: JP5098620B2

Abstract

【課題】待機時の消費電力がゼロで、かつ操作性に優れた電源スイッチ回路に関する。
【解決手段】装置回路に電力を供給する電源回路を備えた電源スイッチ回路において、
前記電源回路に商用電源からの電力を供給するスイッチと、
このスイッチと並列に接続される起動用スイッチと、
この起動用スイッチがオンになると前記電源回路から出力される信号により動作を開始し、前記スイッチのオンとオフを切り替えるスイッチ制御回路と、
前記電源回路から信号が入力されると前記スイッチ制御回路に信号を出力するラッチ回路とを備え、
前記スイッチ制御回路は、動作を開始すると前記ラッチ回路が出力する信号をモニターし、この信号がハイレベルのときは起動シーケンスと判断して前記スイッチをオンにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気機器の電源スイッチ回路に関し、特に、待機時の消費電力がゼロで、かつ操作性に優れた電源スイッチ回路に関する。

近年、あらゆる電気機器の省エネルギー化が一段と進んでいる。また、その動きは電気機器の動作時の省エネルギー化だけにとどまらず、電気機器が動作信号を待っている状態、すなわち待機時に必要とされる電力の省エネルギー化にまで発展してきている。この様な待機時の電力を省エネルギー化するための電源スイッチ回路の先行技術文献としては、例えば次のようなものがある。

特開２００３―２８４３３７号公報

以下、従来の電源スイッチ回路について説明する。図４は従来の電源スイッチ回路の構成例である。スイッチ１は、オンの状態で電源プラグ２と電源回路３を接続する。なお、スイッチ６は機械式リレー、半導体リレーなどが用いられる。電源プラグ２は通常市販されているものであり、商用電源に接続される。電源回路３は、商用電源を直流に変換するものであり、電気部品で構成されているが、回路規模が大きく動作時及び待機時の消費電力は大きい。

スイッチ制御回路４は電源回路３の２次側に接続されている。スイッチ５はモーメンタリ動作形、すなわちボタンを押している間だけ動作するスイッチである。スイッチ６は、スイッチ制御回路４でオン又はオフに制御される。負荷７は、上述した構成からなる電源スイッチ回路を電源として動作する回路であり、例えば回路や装置等からなる。

図５は、待機時の消費電力を削減した回路の構成例である。図５において図４と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。補助電源回路８は、スイッチ１を介して電源プラグ２に接続されている。また、補助電源回路８は、スイッチ制御回路４に電力を供給するための電源回路であり、主電源回路となる電源回路３と比べて小型の電源回路が用いられる。

図６は、待機時の消費電力をゼロとした回路の構成例である。電源プラグ２はスイッチ１を介して電源回路３に接続されるが、スイッチ１には並列にスイッチ５が接続されている。このスイッチ５をオンにすると、電源回路３を介してスイッチ制御回路４が動作して、スイッチ制御回路４の制御によりスイッチ１がオンになる。スイッチ１がオンになった後は、起動用のスイッチ５をオフにしても通電が維持される。

なお、負荷７に供給されている電源をオフにするためには、負荷７よりスイッチ制御回路４に信号を出力し、スイッチ制御回路４がスイッチ１をオフにする。すなわち、スイッチ５をオフにしても電源をオフにすることはできない。

このように、従来の電源スイッチ回路は補助電源回路８を利用する等して電源オフ時の消費電力の削減に努めていた。

しかし、電気機器において、負荷７が自ら電源のオン−オフを制御する場合や、図４から図６で説明したように小型のスイッチを用いて電源のオン−オフを行う場合には、上述のように電源オフ時（待機時）でもオン−オフを制御する回路に電力を供給し、回路を動作させておく必要がある。しかし、これらの方法には次のような問題がある。

まず、図４の回路で電源回路３をオンするためには、予め主電源となるスイッチ１をオンにしておく必要がある。これを実現するため、スイッチ１を削除し、電源回路３を直接電源プラグ２に接続すれば、予めスイッチ１をオンにする必要はなくなるが、常に電源回路３に通電されている状態になる。

そうすると、電源回路３にはスイッチ制御回路４が接続されているため、スイッチ６がたとえオフであっても待機時電力を消費する。さらに、電源回路３は、負荷７に電力を供給する目的で作られているため、回路の規模が大きく、電源回路３自体の待機時の電力も大きい。したがって、図１の構成では待機時の電力の削減が困難である。

また、図５の回路では、回路規模が小さく待機時の消費電力も少ない補助電源回路８がスイッチ制御回路４に対して電力を供給するので、図１の様に電源回路３でスイッチ制御回路４に電力を供給するよりも消費電力を少なくできる。しかし、依然として補助電源回路８を動作させる電力は必要となる。

一方、図６の回路では、装置がオフの状態のとき、スイッチ１及びスイッチ５がオフであり、電源回路３も電源プラグ２と切り離されているため、待機時電力をまったく消費しない。しかし、起動スイッチ５は装置の電源をオンにする動作しか行うことができないため、操作性が悪いという問題がある。

本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたものであり、待機時の消費電力がゼロで、かつ操作性に優れた電源スイッチ回路を提供することを目的とする。

このような課題を達成するために請求項１記載の発明は、
装置回路に電力を供給する電源回路を備えた電源スイッチ回路において、
前記電源回路に商用電源からの電力を供給するスイッチと、
このスイッチと並列に接続される起動用スイッチと、
この起動用スイッチがオンになると前記電源回路から出力される信号により動作を開始し、前記スイッチのオンとオフを切り替えるスイッチ制御回路と、
前記電源回路から信号が入力されると前記スイッチ制御回路に信号を出力するラッチ回路とを備え、
前記スイッチ制御回路は、動作を開始すると前記ラッチ回路が出力する信号をモニターし、この信号がハイレベルのときは起動シーケンスと判断して前記スイッチをオンにする。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の電源スイッチ回路において、
前記スイッチ制御回路に接続される第２の起動用スイッチを備え、
前記スイッチ制御回路は、前記第２の起動用のスイッチがオンにされると前記第２の起動用スイッチから入力される信号が立ち下がるのを検出して、前記ラッチ回路から入力される信号をモニターし、
前記スイッチ制御回路は、前記ラッチ回路が出力する信号がロウレベルの場合は、電源オフのシーケンスと判断して前記スイッチをオフにする。

また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の電源スイッチ回路において、
前記起動用スイッチと共に前記第２の起動用スイッチを前記電源回路の１次側に接続し、前記スイッチ制御回路に対してはフォトカプラを介して前記第２の起動用スイッチの状態を伝達する。

さらに、請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の電源スイッチ回路において、
前記スイッチ制御回路にバックアップ用バッテリーを接続し、このバックアップバッテリーにタイマーを接続し、このタイマーで所定の時間が経過した際に前記バックアップ用バッテリーで前記スイッチ制御回路を起動する。

本発明では、次のような効果がある。ラッチ回路を設けると共にモニター信号で起動シーケンスか電源オフシーケンスかを判別するので、電源のオンとオフを一つのスイッチで行うことが可能であり、かつ電源スイッチ回路自身で電源をオフすることが可能となる。また、補助電源回路も必要としないので、電源オフ時の待機時電力がゼロである電源スイッチ回路を提供することができる。

以下、図１を参照して本発明の電源スイッチ回路の構成例を説明する。スイッチ１は、オンの状態で電源回路３を電源プラグ２に接続する。スイッチ制御回路４はスイッチ１を制御する。

また、スイッチ１には並列にスイッチ１０ａが接続されている。このスイッチ１０ａは、モーメンタリ動作型のスイッチで、オンにすると、電源回路３を介してスイッチ制御回路４が動作し、このスイッチ制御回路４の制御によりスイッチ１がオンになる。スイッチ１がオンになった後は、起動用のスイッチ１０ａをオフにしても通電が維持される。

スイッチ１０ｂは、スイッチ１０ａと同様にモーメンタリ動作型のスイッチでスイッチ制御回路４に接続されている。そして、このスイッチ１０ｂがオンになるとスイッチ制御回路４にオフ信号が入力される。具体的には、スイッチ制御回路４がグランドに接地され、電源がオフになる。なお、スイッチ１０ａとスイッチ１０ｂは２回路のモーメンタリスイッチを用いて構成しても差し支えない。また、以下の説明において、図１の回路ではスイッチ１０ａと１０ｂは常に同時にオン、オフされるものとする。

LATCH回路（ラッチ回路）１１は、電源回路３の出力電圧１０２が立ち上がると、モニター信号１０３をハイレベルにする。また、スイッチ制御回路４からトリガ信号１０４が入力されると、モニター信号１０３がロウレベルに保持され、この保持状態は電源回路３の出力信号１０２の電圧が一定値以下になると解除される。

次に、図２を参照して図１の電源回路１をオンにするときの動作を説明する。ここで、図２は図１の動作を説明する波形図であるが、以下の動作は特に断りが無い限り、図２の符号３００の期間内における動作を意味するものとする。

まず、起動用のスイッチ１０ａ、１０ｂをオンにすると（図２の符号２００）、電源回路３に電圧が入力され（符号２０１）、電源回路３の出力信号１０２が立ち上がり（符号２０２）、この信号がスイッチ制御回路４に入力され、スイッチ制御回路４が動作する。

スイッチ制御回路４は、動作が開始されるとLATCH回路１１が出力するモニター信号１０３の状態を確認する（符号２０３）。そして、モニター信号１０３がハイレベルの場合は（符号２０７）、起動シーケンスと判断して主電源保持信号１０５を出力して（符号２０５）、スイッチ１をオンにする。

これと同時に、スイッチ制御回路４はトリガ信号１０４を発生して（符合２０４）、LATCH回路１１は、モニター信号１０３をロウレベルに保持する（符号２０８）。また、スイッチ１０ａをオフにしてもスイッチ１がオンになっているため、主電源保持信号１０５はハイレベルのままであり（符号２０５）、装置の電源はオン状態を保持する。

続いて、装置の電源をオフにするときの動作について説明するが、以下の説明では、特に断りが無い限り図２の符号３１０の期間内における動作を意味するものとする。まず、装置の電源がオンになっている状態で（符号２０５）、起動用のスイッチ１０ａ、１０ｂをオンにすると（符号２０９）、起動用スイッチ１０ｂにより、オフ信号１０６がスイッチ制御回路４に入力される。スイッチ制御回路４はオフ信号が立ち下がるのを検出して（符号２１２）、LATCH回路１１が出力するモニター信号１０３の状態を確認する。

LATCH回路モニター信号１０３がロウレベルの場合は（符号２１０）、スイッチ制御回路４は電源オフシーケンスと判断し、主電源保持信号２０５をロウレベルにして（符号２１１）、スイッチ１をオフにする。スイッチ１がオフになり、起動スイッチ１０がオフされると装置の電源はオフになる。

なお、LATCH回路１１が出力するモニター信号１０３は、操作者が電源オフシーケンスをしたつもりが誤って電源がオンされることを防止するためのものである。もし、LATCH回路１１が無い場合、電源オフシーケンスでスイッチ１０がオンされるとスイッチ１がオフになるが、この状態では起動シーケンスと区別できないため、再度電源オンシーケンスに入ってしまい電源をオフすることができない。

このため、LATCH回路１１を追加すると共に、起動シーケンスと電源オフシーケンスをモニター信号１０３で判別するようにしている。

このように、ＬＡＴＣＨ回路１１を設けると共にモニター信号１０３で起動シーケンスか電源オフシーケンスかを判別するので、電源のオン、オフを一つのスイッチ１０ａ、１０ｂで行うことが可能であり、かつ電源スイッチ回路自身で電源をオフすることが可能となる。また、補助電源回路も必要としないので、電源オフ時の待機時電力がゼロである電源スイッチ回路を提供することができる。

次に、本発明の応用例を説明する。図３は本発明の応用例の構成図であるが、図１と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。起動スイッチ１２は、２回路のモーメンタリ動作型のスイッチで、そのうちの一つは主電源用のスイッチ１と並列に接続され、もう一方はフォトカプラ１３ａ（フォトカプラのLED側）に接続される。

フォトカプラ１３ｂ、すなわちフォトカプラのフォトトランジスタ側はスイッチ制御回路４に接続される。バックアップ用バッテリー１４はスイッチ制御回路４に接続される。

つまり、図１と図３で異なる点は、起動用スイッチ１２を両方とも電源回路の１次側に移動すると共に、２次側へのスイッチ１２の状態の伝達はフォトカプラ１３ａ、１３ｂを介して行なう点と、スイッチ制御回路４にバックアップ用バッテリー１４を付けたことの２点である。

ところで、図１の構成では２回路ある起動用のスイッチ１０ａ、１０ｂが、電源回路３の入力側と出力側にそれぞれ接続されている。通常、電源回路３の入力側は商用電源に接続され、出力側（２次回路）は入力側（１次回路）と絶縁を取る必要があるため、起動用のスイッチ１０ａと１０ｂの間でも絶縁を取る必要が生じ、その結果スイッチ自体が大型化してしまう。

図３の構成では、装置の電源がオンになっている状態で、起動スイッチ１２をオンにすると、フォトカプラ１３を介して起動スイッチ１２の状態がスイッチ制御回路４に伝えられる。従って、起動スイッチ１２の回路は、いずれも電源回路３の入力側（１次側）に接続できるため、起動スイッチ１２を小型化できる。

また、図３の構成では、バックアップ用バッテリー１４をスイッチ制御回路４に接続することで、起動スイッチ１２を操作しなくても装置の電源をオンにすることを可能としている。

すなわち、上述した図１の構成では、起動用のスイッチ１０ａ、１０ｂを操作しなくても、負荷７によって装置の電源を「オフ」にすることこそ可能であったが、装置の電源を「オン」するためには起動スイッチを操作しなくてはならなかった。

図３の構成によれば、スイッチ１に半導体リレーなど駆動に必要な電力が小さい制御素子を用いることで、バックアップ用バッテリー１４の電力でスイッチ制御回路４及びスイッチ１の制御を行うことが可能となる。このため、スイッチ制御回路４に図示しないタイマー回路などを実装し、設定した時刻に、バックアップ用バッテリー１４を用いてスイッチ制御回路４を動作させて、装置をオンするなどの動作が可能となる。

このように、図３の応用例では、フォトカプラ１３ａ、１３ｂを用いて起動用スイッチ１２の状態を２次側に伝達するので、起動用スイッチ１２を小型化でき、ひいては電源スイッチ回路自体を小型化できる。また、バックアップ用バッテリー１４を備えているので、負荷７で装置の電源を「オフ」にすることのみならず、装置の電源を「オン」することもできる。

本発明の電源スイッチ回路の構成例である。図１の動作を説明する波形図である。本発明の応用例の構成図である。従来技術による電源スイッチ回路の構成例である。従来技術による電源スイッチ回路の応用例である。従来技術による電源スイッチ回路の第２の応用例である。

符号の説明

１スイッチ
２電源プラグ
３電源回路
４スイッチ制御回路
７装置回路
１０ａスイッチ
１０ｂスイッチ
１１ＬＡＴＣＨ回路
１２起動用スイッチ
１３フォトカプラ
１４バックアップ用バッテリー

Claims

装置回路に電力を供給する電源回路を備えた電源スイッチ回路において、
前記電源回路に商用電源からの電力を供給するスイッチと、
このスイッチと並列に接続される起動用スイッチと、
この起動用スイッチがオンになると前記電源回路から出力される信号により動作を開始し、前記スイッチのオンとオフを切り替えるスイッチ制御回路と、
前記電源回路から信号が入力されると前記スイッチ制御回路に信号を出力するラッチ回路とを備え、
前記スイッチ制御回路は、動作を開始すると前記ラッチ回路が出力する信号をモニターし、この信号がハイレベルのときは起動シーケンスと判断して前記スイッチをオンにすることを特徴とする電源スイッチ回路。
前記スイッチ制御回路に接続される第２の起動用スイッチを備え、
前記スイッチ制御回路は、前記第２の起動用のスイッチがオンにされると前記第２の起動用スイッチから入力される信号が立ち下がるのを検出して、前記ラッチ回路から入力される信号をモニターし、
前記スイッチ制御回路は、前記ラッチ回路が出力する信号がロウレベルの場合は、電源オフのシーケンスと判断して前記スイッチをオフにすることを特徴とする請求項１記載の電源スイッチ回路。
前記起動用スイッチと共に前記第２の起動用スイッチを前記電源回路の１次側に接続し、前記スイッチ制御回路に対してはフォトカプラを介して前記第２の起動用スイッチの状態を伝達することを特徴とする請求項１又は２記載の電源スイッチ回路。
前記スイッチ制御回路にバックアップ用バッテリーを接続し、このバックアップバッテリーにタイマーを接続し、このタイマーで所定の時間が経過した際に前記バックアップ用バッテリーで前記スイッチ制御回路を起動す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電源スイッチ回路。