JP2011135742A - 変圧装置、電子機器、およびそれらを備えた電力供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】ＡＣアダプターや電子機器における端子を増やさずに、ＡＣアダプターの種類を判別する。
【解決手段】電子機器が電力を受けることが可能な状態になると、ＡＣアダプターの出力電圧が第２の電圧Ｖｂから第１の電圧Ｖａに変化するようにし、電子機器においてその電圧変化を検出可能な構成としたことにより、ＤＣ入力端子１及びＤＣ出力端子１８に新たに接点を追加することなく、ＡＣアダプターの種類を検出可能な構成を実現することができる。したがって、電子機器及びＡＣアダプターにおける電源端子の仕様を変更することなく、実現することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、変圧装置、電子機器、およびそれらを備えた電力供給システムに関する。

ノートパソコンなどの電子機器は、内蔵された電池から供給される電力、または商用電源からＡＣアダプターを介して供給される電力に基づき動作することができる。ＡＣアダプターは、商用電源の電圧（例えば１００Ｖ）を、ノートパソコンなどの電子機器に対応した電圧（例えば１６Ｖ）に変圧する機器である。

ＡＣアダプターは、商用電源に接続可能な入力端子と、ノートパソコンなどの電子機器に備わる入力端子に接続可能な出力端子とを備えている。出力端子の形状は、電子機器ごとに異なる場合と、種類が異なる電子機器で共通仕様となっている場合とがある。出力端子の形状が、種類が異なる電子機器で共通仕様となっていたとしても、ＡＣアダプターと電子機器とで定格電力などが異なる場合がある。定格が異なるＡＣアダプターを電子機器に接続した場合、電子機器が正常に動作しなかったり、電子機器やＡＣアダプターが故障してしまったりすることがある。したがって、ＡＣアダプターは、それに対応した電子機器に専用的に使用することが好ましい。

上記のように、ＡＣアダプターの誤接続を防止するための方法として、電子機器側において接続されたＡＣアダプターの種類を識別する手段を備える方法がある。通常、ＡＣアダプターの出力端子は、電源端子とグランド端子とを備えているが、ＡＣアダプターにさらに識別端子を備え、電子機器側にさらにＡＣアダプター識別用の端子を備えることで、電子機器においてＡＣアダプターの種類を識別することが可能となる。

特許文献１は、接続されたＡＣアダプターの電圧を検出するための電圧検出端子を備え、電圧検出端子の端子電圧を検出することにより接続されたＡＣアダプターの種類を判別する電源装置を開示している。

特開平５−８３８６４号公報

しかしながら特許文献１が開示している構成では、ＡＣアダプター及び電子機器の端子にＡＣアダプターの種類を判別するための専用端子を備えているため、ＡＣアダプターの出力端子や電子機器の入力端子の形状を変更する必要がある。換言すれば、ＡＣアダプターの出力端子や電子機器の入力端子の形状を変更しないと、ＡＣアダプターの種類を識別する構成を実現することができない。

本発明の変圧装置は、外部電源に接続可能な入力端子と、前記入力端子における電圧を第１の電圧値を有する電圧に変圧する第１の電圧制御部と、前記入力端子における電圧を前記第１の電圧値よりも低い第２の電圧値を有する電圧に変圧する第２の電圧制御部と、前記第１の電圧制御部及び前記第２の電圧制御部のうちいずれか一方を選択可能な切替部と、前記切替部から出力される電流の電流値を検出し、その検出結果に基づき前記切替部を切り替え制御する電流検出部と、前記切替部から出力される電力を外部に出力するための出力端子とを備え、前記電流検出部は、前記切替部から出力される電流の電流値と所定値とを比較し、前記電流値が前記所定値以上の場合は前記第１の電圧制御部を選択するよう前記切替部を制御し、前記電流値が前記所定値未満の場合は前記第２の電圧制御部を選択するよう前記切替部を制御する。

本発明の電子機器は、変圧装置を接続可能な入力端子と、前記接続端子の電圧値を検出する電圧検出部と、前記電圧検出部で検出された電圧値に基づき前記変圧装置の種類を識別可能な制御部とを備え、前記制御部は、前記電圧検出部で検出された電圧値に互いに電圧値が異なる複数の電圧値が含まれている場合と、前記電圧検出部で検出された電圧値が一定である場合とで、前記変圧装置の種類を識別する。

本発明の電力供給システムは、上記変圧装置と、上記電子機器とを備えている。

本発明によれば、ＡＣアダプターや電子機器における端子を増やさずに、ＡＣアダプターの種類を識別することができる。

本実施の形態にかかる電子機器のブロック図 本実施の形態にかかるＡＣアダプターのブロック図 ＡＣアダプターの電圧特性図 ＡＣアダプターにおける動作フローを示すフローチャート ノートパソコンにおける動作フローを示すフローチャート

（実施の形態）
図１は、本実施の形態にかかる電子機器のブロック図である。図１に示す電子機器は、一例としてノートパソコンの構成を示している。図１に示す電子機器は、ＡＣアダプターを介して供給される電力に基づき動作する機器である。図１に示す電子機器は、ＤＣ入力端子１、電源回路２、負荷３、電圧検出回路４、およびマイコン５を備えている。

ＤＣ入力端子１は、ＡＣアダプターのＤＣ出力端子（後述）を接続可能な端子である。ＤＣ入力端子１には、直流電力が印加される。電源回路２は、ＤＣ入力端子１に印加される直流電力の電圧を負荷３に適した電圧に変換し、負荷３に電力供給する回路である。すなわち、電源回路２は、ＤＣ−ＤＣコンバーターの機能を備えている。負荷３は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）３ａ、メモリー３ｂ、ハードディスクドライブ３ｃ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）３ｄを備えている。なお、負荷３に含まれる構成は、一般的にノートパソコンに内蔵されている構成であり、これらに限定されるものではない。電圧検出回路４は、ＤＣ入力端子１の電圧を検出し、その電圧値をマイコン５に送る回路である。マイコン５は、電圧検出回路４から送られる電圧値に基づき、ＡＣアダプターの定格電力の種類を識別する。

図２は、本実施の形態にかかる変圧装置のブロック図である。本実施の形態では、変圧装置の一例としてＡＣアダプターを挙げた。図２に示すＡＣアダプターは、一例としてノートパソコンに電力供給可能なＡＣアダプターの構成を示している。図２に示すＡＣアダプターは、ＡＣ入力端子１１、変圧回路１２、第１の電圧制御回路１３、第２の電圧制御回路１４、スイッチ１５、センス抵抗１６、電流検出回路１７、ＤＣ出力端子１８を備えている。

ＡＣ入力端子１１は、商用電源に接続可能である。ＡＣ入力端子１１には、商用電源から交流電力が入力される。変圧回路１２は、ＡＣ入力端子１１に入力される交流電力の電圧を所定の直流電圧に変圧する回路である。すなわち、変圧回路１２は、ＡＣ−ＤＣコンバーターの機能を備えている。第１の電圧制御回路１３は、変圧回路１２の出力電圧を第１の電圧Ｖａに変圧する回路である。本実施の形態では、第１の電圧Ｖａは１６Ｖとした。第２の電圧制御回路１４は、変圧回路１２の出力電圧を第２の電圧Ｖｂに変圧する回路である。本実施の形態では、第２の電圧Ｖｂは１０Ｖとした。なお、第１の電圧と第２の電圧の値は一例であり、少なくとも異なる値であればよい。スイッチ１５は、電流検出回路１７からの制御により、第１の電圧制御回路１３または第２の電圧制御回路１４に接続される。センス抵抗１６は、スイッチ１５とＤＣ出力端子１８との間に接続され、電流検出回路１７の電流検出に用いられる。電流検出回路１７は、センス抵抗１６の入力側と出力側との間に並列に接続され、センス抵抗１６の入力側と出力側との電位差に基づき電流値を検出する。ＤＣ出力端子１８は、電子機器のＤＣ入力端子１（図１参照）に接続可能である。

図３は、ＡＣアダプターの電流−電圧特性を示す特性図である。具体的には、電流検出回路１７で検出された電流値と、ＤＣ出力端子１８における電圧との関係を示す。図４は、ＡＣアダプターにおける動作フローを示す。図５は、電子機器における動作フローを示す。

以下、電源供給システムの動作を説明する。

まず、ＡＣアダプターのＤＣ出力端子１８と、電子機器のＤＣ入力端子１とを接続する。次に、ＡＣアダプターのＡＣ入力端子１１を商用電源に接続する。次に、電子機器が電力を受けることが可能な状態になると（図４のＳ１におけるＹＥＳ判定）、ＡＣアダプターにはＡＣ入力端子１１を介して電力が供給される。なお、「電子機器が電力を受けることが可能な状態」とは、例えば、電子機器における電源スイッチがオフからオンに切り替えられた状態、電子機器が自身に接続された充電池を充電することが可能な状態、電子機器における負荷電流や負荷状態が変わった状態などがある。本実施の形態では、当該状態の一例として、電子機器の電源スイッチがオフからオンに切り替えられた状態としている。

変圧回路１２は、ＡＣ入力端子１１に入力される電力の電圧を所定の電圧に変圧する。第１の電圧制御回路１３は、変圧回路１２の出力電圧を第１の電圧Ｖａに変圧する。第２の電圧制御回路１４は、変圧回路１２の出力電圧を第２の電圧Ｖｂに変圧する。なお、スイッチ１５は、電源スイッチがオフからオンに切り替えられたとき、第２の電圧制御回路１４側から第１の電圧制御回路１３側に切り替えるため、スイッチ１５の出力端子における電圧は１６Ｖとなる。したがって、ＤＣ出力端子１８における電圧も１６Ｖとなる。

次に、電流検出回路１７は、センス抵抗１６の両端の電位差に基づき電流を検出する（図４におけるＳ２）。このとき、電流検出回路１７は、図３に示す特性図に基づき、スイッチ１５の切り替え動作を制御する（図４におけるＳ３）。すなわち、電流検出回路１７は、検出した電流値Ｉ_DETと所定電流値Ｉ_REFとを比較し、電流値Ｉ_DETが所定電流値Ｉｂよりも低い場合は、第２の電圧制御回路１４側に接続するようスイッチ１５を制御し（図４におけるＳ５）、電流値Ｉ_DETが所定電流値Ｉ_REFを越えた場合は、第１の電圧制御回路１３側に接続するようスイッチ１５を制御する（図４におけるＳ４）。なお、「所定電流値Ｉ_REF」は、例えば１００ｍＡとした。

電子機器の電源スイッチがオフからオンに切り替えられて以降、ＡＣアダプター内を流れる電流値は徐々に上昇する。電流検出回路１７は、検出している電流値Ｉ_DETと所定電流値Ｉ_REFとを比較し続け、電流値Ｉ_DETが所定電流値Ｉ_REFを越えると（図４のＳ３におけるＹＥＳ判断）スイッチ１５を第１の電圧制御回路１３側へ切り替えるよう制御する（図４におけるＳ４）。図３に示す特性図では、電流値Ｉ_DETが所定電流値Ｉ_REFに達するとスイッチ１５を第１の電圧制御回路１３側へ切り替えるため、ＤＣ出力端子１８における電圧は第１の電圧（１６Ｖ）となる。

すなわち、本実施の形態のＡＣアダプターは、電子機器の電源がオフからオンに切り替えられた場合、ＤＣ出力端子１８の電圧が、まず第２の電圧Ｖｂとなり、その後第２の電圧Ｖｂとは異なる第１の電圧Ｖａに変化する。なお、従来のＡＣアダプターでは、電子機器の電源がオフからオンに切り替えられた場合、ＤＣ出力端子の電圧は本実施の形態のように複数の電圧値に変化する構成ではなく、一つの電圧値（例えば１６Ｖ）となっていた。

次に、電子機器のＤＣ入力端子１には、図３に示すように変化する電圧に基づく電力が入力される。電源回路２は、ＤＣ入力端子１に入力される電力を負荷３に含まれる各種デバイスに供給する（図５におけるＳ１１）。

一方、電圧検出回路４は、ＤＣ入力端子１における電圧を検出し、電圧値をマイコン５へ送る（図５におけるＳ１２）。マイコン５は、電圧検出回路４から送られる電圧値が図３に示すように変化したことを検出、すなわち第２の電圧Ｖｂが存在することを検出すると（図５のＳ１３におけるＹＥＳ判断）、「接続されたＡＣアダプターは第１のＡＣアダプターである」と判断する（図５におけるＳ１４）。一方、マイコン５は、電圧値が第１の電圧Ｖａのまま変化がないことを検出すると（図５のＳ１３におけるＮＯ判断）、「接続されたＡＣアダプターは第２のＡＣアダプターである」と判断する（図５におけるＳ１５）。すなわち、マイコン５は、ＤＣ入力端子１１における電圧値の変化に基づき、接続されたＡＣアダプターの種類を判別することができる。

なお、「第１のＡＣアダプター」は、例えば電子機器の定格電力よりも低い小電力対応のＡＣアダプターとすることができる。「第２のＡＣアダプター」は、例えば電子機器の定格電力対応のＡＣアダプターとすることができる。

マイコン５は、第１のＡＣアダプターが接続されたと判断すると（図５におけるＳ１４）、負荷３における動作制限や機能制限を行う。すなわち、負荷３における小電力で動作可能な機能のみ実行可能なように制御する。また、マイコン５は、第２のＡＣアダプターが接続されたと判断すると（図５におけるＳ１５）、負荷３における動作制限や機能制限は行わない。すなわち、負荷３におけるすべての機能を実行可能なように制御する。なお、本実施の形態では、ＡＣアダプターの識別結果に応じて負荷３の動作制御を行う構成としたが、これは一例である。識別結果に応じた負荷３の制御は、必須ではない。

本実施の形態によれば、電子機器が電力を受けることが可能な状態になると、ＡＣアダプターの出力電圧が第２の電圧Ｖｂから第１の電圧Ｖａに変化するようにし、電子機器においてその電圧変化を検出可能な構成としたことにより、ＤＣ入力端子１及びＤＣ出力端子１８に新たに接点を追加することなく、ＡＣアダプターの種類を検出可能な構成を実現することができる。したがって、電子機器及びＡＣアダプターにおける電源端子の仕様を変更することなく、実現することができる。

なお、本実施の形態では、電子機器が電力を受けることが可能な状態になるとＡＣアダプターの出力電圧を第２の電圧から第１の電圧へ変化させる構成としたが、ＡＣアダプターにおける過電流保護動作時に電圧を変化させる構成としてもよい。

本実施の形態におけるＡＣアダプターは、本発明の変圧装置の一例である。本実施の形態におけるノートパソコンは、本発明の電子機器の一例である。本実施の形態におけるＡＣアダプターとノートパソコンとを備えたシステムは、本発明の電力供給システムの一例である。本実施の形態におけるＡＣ入力端子１１は、本発明の変圧装置における入力端子の一例である。本実施の形態における第１の電圧制御回路１３は、本発明の第１の電圧制御部の一例である。本実施の形態における第２の電圧制御回路１４は、本発明の第２の電圧制御部の一例である。本実施の形態におけるスイッチ１５は、本発明の切替部の一例である。本実施の形態におけるセンス抵抗１６及び電流検出回路１７は、本発明の電流検出部の一例である。本実施の形態におけるＤＣ出力端子１８は、本発明の出力端子の一例である。本実施の形態におけるＤＣ入力端子１は、本発明の電子機器における入力端子の一例である。本実施の形態における電圧検出回路４は、本発明の電圧検出部の一例である。本実施の形態におけるマイコン５は、本発明の制御部の一例である。本実施の形態における負荷３は、本発明の負荷の一例である。

本発明は、変圧装置、電子機器、電力供給システムに有用である。特に、ＡＣアダプターと、ＡＣアダプターを介して給電を行うことができる電子機器とを備えた、電源供給システムに有用である。

１ ＤＣ入力端子
２ 電源回路
３ 負荷
４ 電圧検出回路
５ マイコン
１１ ＡＣ入力端子
１２ 変圧回路
１３ 第１の電圧制御回路
１４ 第２の電圧制御回路
１５ スイッチ
１６ センス抵抗
１７ 電流検出回路
１８ ＤＣ出力端子

Claims (3)

1. 外部電源に接続可能な入力端子と、
   前記入力端子における電圧を第１の電圧値を有する電圧に変圧する第１の電圧制御部と、
   前記入力端子における電圧を前記第１の電圧値よりも低い第２の電圧値を有する電圧に変圧する第２の電圧制御部と、
   前記第１の電圧制御部及び前記第２の電圧制御部のうちいずれか一方を選択可能な切替部と、
   前記切替部から出力される電流の電流値を検出し、その検出結果に基づき前記切替部を切り替え制御する電流検出部と、
   前記切替部から出力される電力を外部に出力するための出力端子とを備え、
   前記電流検出部は、
   前記切替部から出力される電流の電流値と所定値とを比較し、
   前記電流値が前記所定値以上の場合は前記第１の電圧制御部を選択するよう前記切替部を制御し、
   前記電流値が前記所定値未満の場合は前記第２の電圧制御部を選択するよう前記切替部を制御する、変圧装置。
2. 変圧装置を接続可能な入力端子と、
   前記接続端子の電圧値を検出する電圧検出部と、
   前記電圧検出部で検出された電圧値に基づき、前記変圧装置の種類を識別する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記電圧検出部で検出された電圧値に互いに電圧値が異なる複数の電圧値が含まれている場合と、前記電圧検出部で検出された電圧値が一定である場合とで、前記変圧装置の種類を識別する、電子機器。
3. 請求項１に記載の変圧装置と、請求項２に記載の電子機器とを備えた、電力供給システム。

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