JP2009291049A - 電源装置、および電源装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】待機時の電力の消費を抑制すること。
【解決手段】入力電力を所定の電力に変換して、前記負荷に供給するための電力を出力する電力変換部１２０と、前記電力変換部への前記入力電力の供給を制御するためのリレー１１０と、前記負荷に供給される電力の値を測定する検出回路１３０と、前記測定された出力値が設定値より小さい場合に、前記電力変換部への前記入力電力の供給を停止するように前記リレーを制御する制御回路１４０とを具備する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、負荷への供給電力が小さい場合の待機電力の低減を図った電源装置、および電源装置の制御方法に関する。

近年、地球温暖化の原因と考えられている二酸化炭素の発生を抑制することが要請されている。二酸化炭素の発生を抑制するために、家電製品等の電子機器の待機電力を押さえることが要請されている。

特許文献１には、電源回路で、待機電源回路を備えて待機時のように負荷が軽い場合は副スイッチでオンオフを制御してＡＣ入力を遮断し、消費電力の低減を図った技術が開示されている。
特開２００１−３７０７９号公報

上述した技術によって、待機電力を抑制することができるが、待機時の商用交流電力等の入力電力の消費を更に抑制することが望まれている。

本発明の目的は、待機時の電力の消費を抑制することが可能な電源装置、および電源装置の制御方法を提供することにある。

本発明の一例に係わる電源装置は、負荷が接続される電源装置であって、入力電力を所定の電力に変換して、前記負荷に供給するための電力を出力する電力変換部と、前記電力変換部への前記入力電力の供給／停止を切り替え、前記供給または停止の状態保持に電力を使用しないリレーと、前記負荷に供給される電力の値を測定する測定回路と、前記測定された出力値が設定値より小さい場合に、前記電力変換部への前記入力電力の供給を停止するように前記リレーを制御する制御回路とを具備することを特徴とする。

本発明の一例に係わる制御方法は、入力電力を所定の電力に変換して負荷に供給するための電力を出力する電力変換部と、前記電力変換部への前記入力電力の供給／停止を切り替え、前記供給または停止の状態保持に電力を使用しないリレーとを有する電源装置の制御方法であって、前記負荷に供給される電力の値を前記電源装置に設けられた測定回路によって測定し、前記測定された出力値が設定値より小さい場合に、前記電源装置に設けられた制御回路が前記電力変換部への前記入力電力の供給を停止するように前記リレーを制御することを特徴とする。

本発明の一例に係わる電子機器システムは、電子機器と、前記電子機器の駆動電力を供給する電源装置とを有する電子機器システムであって、前記電源装置は、入力電力を所定の電力に変換して、前記電子機器に供給するための電力を出力する電力変換部と、前記電力変換部への前記入力電力の供給／停止を切り替え、前記供給または停止の状態保持に電力を使用しないリレーと、前記電子機器に供給される電力の値を測定する測定回路と、前記測定された出力値が設定値より小さい場合に、前記電力変換部への前記入力電力の供給を停止するように前記リレーを制御する制御回路とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、待機時の電力の消費を抑制することが可能になる。

本発明の実施の形態を以下に図面を参照して説明する。

まず、図１を参照して、本発明の一実施形態に係る電子機器システムの構成について説明する。この電子機器システムは、電子機器としてのバッテリ１５０駆動可能な携帯型のノートブック型パーソナルコンピュータ１０と、電源装置としてのＡＣ−ＤＣアダプタ１００として実現されている。

図１はノートブック型パーソナルコンピュータ１０およびＡＣ−ＤＣアダプタ１００を示す斜視図である。
本コンピュータ１０は、ＡＣ−ＤＣアダプタ１００から供給される直流電力、またはコンピュータ１０内に設けられたバッテリ１５０によって駆動される。ＡＣ−ＤＣアダプタ１００にはケーブル２００およびプラグを介してコンピュータ１０に供給される。

ＡＣ−ＤＣアダプタ１００は、商用交流電力を直流電力に変換すると共に、直流電力の電圧値を変圧して、情報処理装置に駆動電力を供給する。

図２は、本発明の一実施形態に係わるＡＣ−ＤＣアダプタ１００のシステム構成を示すブロック図である。
ＡＣ−ＤＣアダプタ１００は、リレー１１０、電力変換部１２０、切替／検出回路１３０、制御回路１４０、バッテリ１５０、および充電回路１６０等を有する。

リレー１１０は、商用交流電源から供給される入力電圧を制御回路１４０の制御下の元に電力変換部１２０への供給／非供給を切り替える。リレー１１０は大電流対応のパワーリレーを用いるが、必要な機能としては、電源供給無しで接続状態を維持できる双安定リレーで、通電・遮断の二つの状態を維持するために常開接点及び常閉接点を持つものを用いる。なお、リレー１１０の初期状態は常閉とする。

電力変換部１２０は、ノイズフィルタ１２１、第１整流回路１２２、第１平滑回路１２３、スイッチング素子１２４、パルストランス１２５、第２整流回路１２６、および第２平滑回路１２７等を有する。

リレー１１０を介して電力変換部１２０に入力された商用交流電力は、先ずノイズフィルタ１２１に入力される。ノイズフィルタ１２１は、商用交流電力に含まれるノイズ成分を除去して、第１整流回路１２２および第２平滑回路１２３に出力する。第１整流回路１２２および第２平滑回路１２３は、入力電力の整流および平滑を行って直流電力を生成し、スイッチング素子１２４に出力する。スイッチング素子１２４は、高速スイッチング動作を行って矩形波電力を生成し、パルストランス１２５に入力する。スイッチング素子１２４のスイッチング周波数は、制御回路１４０によって制御される。パルストランス１２５は、入力された矩形波電力を降圧して、第２整流回路１２６および第２平滑回路１２７に出力する。第２整流回路１２６および第２平滑回路１２７は、降圧された矩形波電力を整流／平滑を行うことによって、直流電力を出力する。

制御回路１４０によるスイッチング素子１２４のスイッチング周波数制御方式については、数多くの制御方式があるため、ここでは述べない。一般的に高負荷時にはスイッチングパルスのデューティー比を上げて出力を保ち、低負荷時にはデューティー比を下げる制御を行う。こうした制御は既に行われているものとして制御動作を記述する。

充電回路１６０は、電力変換部１２０の出力電力を用いてバッテリ１５０の充電および充電制御を行う。バッテリ１５０は、制御回路１４０に駆動電力を供給する。また、コンピュータ１０の消費電力が小さい場合に、電力変換部１２０の出力電力に替わってコンピュータ１０に駆動電力を供給する。

切替／検出回路１３０は、ＡＣ−ＤＣアダプタ１００から負荷（コンピュータ１０）に出力される電力値（電流値）を測定し、測定結果を制御回路１４０に出力する。制御回路１４０は、測定された電流値が設定値より小さい場合、制御回路１４０は電力変換部１２０からの出力電力をコンピュータ１０に供給するように切替／検出回路１３０に指示する。また、制御回路１４０は、測定された電流値が所定値より設定値以上の場合にバッテリ１５０の出力をコンピュータ１０に供給するように切替／検出回路１３０に指示する。

本実施形態によるＡＣ−ＤＣアダプタ１００の動作は次のようなものである。

バッテリ１５０の充電残量が無い場合は、リレー１１０を常閉状態、つまり通電状態として、バッテリ１５０充電を行う。この際、電力変換部１２０からのラインを有効とするように出力を切り替えておく。

バッテリ１５０の充電が完了したならば、切替／検出回路１３０の測定による負荷への出力値を参照しし、負荷がある程度ある場合にはリレー１１０を常閉状態のまま、出力切替えによって商用交流電力を用いた直流電力供給ラインを有効とさせる。負荷が殆ど無い場合は、待機中であると判断し、待機電力低減のため、リレー１１０を全開状態、つまり遮断状態として、かつスイッチング周波数を０として、完全にスイッチング動作を停止させ、出力切替えによって代わりにバッテリ１５０からの出力ラインを有効とさせておく。これにより、負荷への電力供給が開始された場合にもバッテリ１５０から給電し、出力検出を有効に動作させることができるようになる。

以上説明した処理を図３のフローチャートを参照して説明する。図３は、本発明の一実施形態に係わるＡＣ−ＤＣアダプタ１００によって行われる処理の手順を示すフローチャートである。

先ず、制御回路１４０はバッテリ１５０の残量が有るか否かを判別する（ステップＳ１１）。残量が無いと判断した場合（ステップＳ１１のＮＯ）、リレー１１０は常開状態（非通電状態）であるか否かを判別する（ステップＳ１２）。常開状態であると判断した場合（ステップＳ１２のＮＯ）、ステップＳ１１の処理に戻る。常開状態であると判断した場合（ステップＳ１２のＹＥＳ）、制御回路１４０はリレー１１０を常閉状態（通電状態）にする（ステップＳ１３）。リレー１１０を常閉状態にすることで、商用交流電力が電力変換部１２０によって直流電力に変換される。充電回路１６０は変換された直流電力を用いてバッテリ１５０の充電を開始する（ステップＳ１４）。また、制御回路１４０は、切替／検出回路１３０にコンピュータ１０に対して電力変換部１２０から出力される直流電力を供給するように指示する（ステップＳ１５）。

ステップＳ１１において、バッテリ１５０残量が有ると判断した場合（ステップＳ１１のＹＥＳ）、制御回路１４０は、切替／検出回路１３０の測定値を参照して、コンピュータ１０に供給されている出力値（電流値）が設定値より小さいか否かを判別する（ステップＳ１６）。設定値より小さくないと判断した場合（ステップＳ１６のＮＯ）、制御回路１４０は、切替／検出回路１３０にコンピュータ１０に対して電力変換部１２０から出力される直流電力を供給するように指示する（ステップＳ１７）。

ステップＳ１６において、出力値が設定値より小さいと判断した場合（ステップＳ１６のＹＥＳ）、制御回路１４０は、リレー１１０を常開状態（非通電状態）にする（ステップＳ１８）。そして、電力変換部１２０のスイッチング素子１２４のスイッチング動作を停止させる（ステップＳ１９）。そして、制御回路１４０は、切替／検出回路１３０にバッテリ１５０から出力される直流電力をコンピュータ１０に対して供給するように指示する（ステップＳ２０）。

以上の処理で、負荷としてのコンピュータ１０の消費電力が設定値より小さい場合に、リレー１１０を常開状態（非通電状態）にすることで、ＡＣ−ＤＣアダプタ１００での商用交流電力の使用を０にすることが出来る。また、コンピュータ１０の消費電力が設定値より小さい場合に、バッテリ１５０からコンピュータ１０に駆動電力を供給することで、ＡＣ−ＤＣアダプタ１００での商用交流電力を使用しないようにすることが出来る。

また、バッテリ１５０を搭載することによって、ＡＣ−ＤＣアダプタ１００に商用交流電力が供給されていない状態でも、制御回路１４０、切替／検出回路１３０、およびリレー１１０がバッテリ１５０によって駆動することができるので、バッテリ１５０の残量が少なくなった場合に、自動的に常開状態から常閉状態にすることができる。

バッテリ１５０からコンピュータ１０への出力を行うことは必須ではない。バッテリ１５０の電圧とコンピュータ１０への出力電圧が異なる場合はレギュレータを混載することも可能である。また、バッテリ１５０及び充電回路１６０は、燃料電池などの二次電池であってもよい。また、バッテリ１５０の代わりに一次電池を用いることも可能である。

なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

本発明の一実施形態に係る電子機器システムの構成を示す斜視図。 本発明の一実施形態に係わるＡＣ−ＤＣアダプタのシステム構成を示すブロック図。 本発明の一実施形態に係わるＡＣ−ＤＣアダプタによって行われる処理の手順を示すフローチャート。

符号の説明

１０…ノートブック型パーソナルコンピュータ（電子機器），１００…ＡＣ−ＤＣアダプタ，１１０…リレー，１２０…電力変換部，１２１…ノイズフィルタ，１２２…第１整流回路，１２３…第１平滑回路，１２４…スイッチング素子，１２５…パルストランス，１２６…第２整流回路，１２６…第２整流回路，１３０…切替／検出回路，１４０…制御回路，１５０…バッテリ，１６０…充電回路。

Claims (13)

1. 負荷が接続される電源装置であって、
   入力電力を所定の電力に変換して、前記負荷に供給するための電力を出力する電力変換部と、
   前記電力変換部への前記入力電力の供給／停止を切り替え、前記供給または停止の状態保持に電力を使用しないリレーと、
   前記負荷に供給される電力の値を測定する測定回路と、
   前記測定された出力値が設定値より小さい場合に、前記電力変換部への前記入力電力の供給を停止するように前記リレーを制御する制御回路とを具備することを特徴とする電源装置。
2. 前記制御回路および前記測定回路を駆動するための電池を更に具備し、
   前記制御回路は、前記測定された出力値が設定値より大きい負荷が接続された場合に、前記電力変換部への前記入力電力の供給を行うように前記リレーを制御することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 前記電池は二次電池であり、
   前記電力変換回路は交流電力を直流電力に変換し、
   前記直流電力を用いて前記二次電池の充電を行う充電回路を更に具備することを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
4. 前記電力変換部の出力と前記電池からの出力とが入力され、前記制御回路の制御に応じて前記電力変換部の出力および前記電池の出力の一方の出力を前記負荷に選択的に供給する切替回路を更に具備し、
   前記制御回路は、前記測定された出力値が前記設定値より小さい場合に前記切替回路に対して前記電池の出力を前記負荷に供給するように指示し、前記測定された出力値が前記設定値より大きい場合に前記切替回路に対して前記電力変換部の出力を前記負荷に供給するように指示することを特徴とする請求項３に記載の電源装置。
5. 前記リレーは、双安定リレーであることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
6. 前記制御回路は、前記電池の残り容量が設定値より小さくなった場合に、前記測定回路によって測定された出力値に係わらずに、前記電力変換部への前記入力電力の供給を行うように前記リレーを制御することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
7. 入力電力を所定の電力に変換して負荷に供給するための電力を出力する電力変換部と、前記電力変換部への前記入力電力の供給／停止を切り替え、前記供給または停止の状態保持に電力を使用しないリレーとを有する電源装置の制御方法であって、
   前記負荷に供給される電力の値を前記電源装置に設けられた測定回路によって測定し、前記測定された出力値が設定値より小さい場合に、前記電源装置に設けられた制御回路が前記電力変換部への前記入力電力の供給を停止するように前記リレーを制御することを特徴とする電源装置の制御方法。
8. 前記電源装置は制御回路、前記測定回路、および前記リレーを駆動するための電池を更に具備し、
   前記測定された出力値が設定値より小さい場合に、前記制御回路が前記電力変換部への前記入力電力の供給を行うように前記リレーを制御することを特徴とする請求項７に記載の電源装置の制御方法。
9. 前記電池は二次電池であり、
   前記電力変換回路は交流電力を直流電力に変換し、
   前記電源装置は、前記直流電力を用いて前記二次電池の充電を行う充電回路を更に具備することを特徴とする請求項８に記載の電源装置の制御方法。
10. 前記電力変換部の出力と前記電池からの出力が入力され、前記制御回路の制御に応じて記電力変換部および前記電池の一方の出力を前記負荷に選択的に供給する切替回路を更に具備し、
    前記制御回路は、前記測定された出力値が前記設定値より小さい場合に前記切替回路に対して前記電池の出力を前記負荷に供給するように指示し、前記測定された出力値が前記設定値より小さく無い場合に前記切替回路に対して前記電力変換部の出力を前記負荷に供給するように指示することを特徴とする請求項９に記載の電源装置の制御方法。
11. 前記リレーは、双安定リレーであることを特徴とする請求項７に記載の電源装置の制御方法。
12. 前記電池の残り容量が設定値より小さくなった場合に、前記測定回路によって測定される力値に係わらずに、前記電力変換部への前記入力電力の供給を行うように前記リレーを制御することを特徴とする請求項７に記載の電源装置の制御方法。
13. 電子機器と、前記電子機器の駆動電力を供給する電源装置とを有する電子機器システムであって、
    前記電源装置は、
    入力電力を所定の電力に変換して、前記電子機器に供給するための電力を出力する電力変換部と、
    前記電力変換部への前記入力電力の供給／停止を切り替え、前記供給または停止の状態保持に電力を使用しないリレーと、
    前記電子機器に供給される電力の値を測定する測定回路と、
    前記測定された出力値が設定値より小さい場合に、前記電力変換部への前記入力電力の供給を停止するように前記リレーを制御する制御回路とを具備することを特徴とする電子機器システム。

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