JP2012005304A - 電源供給回路 - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力を低減させて装置をより効率的に駆動させることが可能な電源供給回路を提供する。
【解決手段】出力電圧を複数段階に切り替え可能な電源生成回路を備える電源供給回路において、前記電源生成回路の負荷状態を検出する負荷状態検出手段と、リファレンス端子を通じて入力されるリファレンス電圧の値に応じて前記電源生成回路から供給される出力電圧を安定させるよう作用するシャントレギュレーターを備える安定化回路と、分圧比によって前記リファレンス電圧を設定するための抵抗群を備え、前記負荷状態検出手段が検出した負荷が所定の閾値より低い場合は、前記検出された負荷が前記閾値より高い場合より分圧比が高くなるよう前記抵抗群の組合せを切り替える基準電圧設定手段と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電源供給回路に関し、特に出力電圧を複数段階に切替えることが可能な電源供給回路に関する。

従来、装置を構成する二次側回路に電源を供給するための電源供給回路が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この電源供給回路は、商用電源等の外部電源から電源の供給を受け、この外部電源を変圧して各二次側回路に電源を供給する。

また、このような電源供給回路において、負荷状態を切り替え可能なものが開示されている（例えば、特許文献２，３参照。）。例えば、電源供給回路を備える装置において任意の条件が成立した場合に、電源供給回路が生成（変圧）する電源の出力電圧を低下させることで負荷を低減し（このような状態を待機状態ともいう。）、装置全体での消費電力を低減する。

特開２０１０−１１５６３号公報 特開２０００−１１６０２７号公報 特開平１１−１８７６６５号公報

従来の電源供給回路において、エネルギーを効率的に使用するために、更なる消費電力の低減が求められる場合があった。

本発明は、上記課題にかんがみてなされたもので、消費電力を低減させて装置をより効率的に駆動させることが可能な電源供給回路の提供を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明では、出力電圧を複数段階に切り替え可能な電源生成回路を備える電源供給回路において、前記電源生成回路の負荷状態を検出する負荷状態検出手段と、リファレンス端子を通じて入力されるリファレンス電圧の値に応じて前記電源生成回路から供給される出力電圧を安定させるよう作用するシャントレギュレーターを備える安定化回路と、分圧比によって前記リファレンス電圧を設定するための抵抗群を備え、前記負荷状態検出手段が検出した負荷が所定の閾値より低い場合は、前記検出された負荷が前記閾値より高い場合より分圧比が高くなるよう前記抵抗群の組合せを切り替える基準電圧設定手段と、を有する構成としてある。

上記のように構成された発明では、負荷状態検出手段は、電源生成回路の出力側に接続されており電源生成回路の負荷状態を検出する。また、安定化回路は、シャントレギュレーターを備えており、電源生成回路から供給される出力電圧を安定させるよう作用する。そして、基準電圧設定手段は、分圧比によってリファレンス電圧を設定するための抵抗群を備えており、負荷状態検出手段が検出した負荷が所定の閾値より低い場合は、前記検出された負荷が前記閾値より高い場合より分圧比が高くなるよう前記抵抗群の組合せを切り替える。

シャントレギュレーターは入力されるリファレンス電圧の値に応じて出力値を変化させ、出力値に応じてカソードに接続される負荷の電圧降下を設定する。そのため、電源生成回路の負荷が低い場合において、リファレンス電圧の値を設定する抵抗の分圧比を変化させ、リファレンス電圧を上昇させるよう作用すれば、前記電圧降下を増加させることができ二次側回路に供給される出力電圧を低くすることができる。その結果、二次側回路の消費電力を低減させて装置をより効率的に駆動させることができる。

また、前記基準電圧設定手段は、前記負荷状態に応じて切り替わるスイッチ手段を有し、前記スイッチ手段の切り替えに応じて複数の抵抗の接続状態を切替える構成としてもよい。
上記のように構成された発明では、抵抗の接続状態を切り替えることで分圧比を変化させてリファレンス電圧を変更するため、より簡易な構成により本発明を実現することができる。

そして、前記負荷状態検出手段は、前記電源生成回路の負荷を電流値として検出する構成としてもよい。

さらに、前記負荷状態検出回路は、前記電源生成回路の負荷を電位差として検出する構成としてもよい。

また、当該電源供給回路は、前記電源生成回路が発生させる出力電圧の値を切替える異なるモードを備える構成としてもよい。
例えば、電源生成回路が、任意の条件の成立に応じて、通常の出力電圧を二次側回路に供給する通常状態（モード）と、この通常状態より低い出力電圧を供給する待機状態（モード）を備える構成とすれば、この待機状態において装置に対して一層の効率化を達成することができる。

さらに、本発明の他の局面として、前記負荷状態検出回路は、前記電源生成回路の負荷を電流値として検出し、前記基準電圧設定手段は、前記負荷状態に応じて切り替わるスイッチ手段を有し、前記スイッチ手段の切り替えに応じて複数の抵抗の接続状態を切替え、当該電源供給手段は、前記電源生成回路が発生させる出力電圧の値を切替える異なるモードを備える構成としてもよい。

表示装置１００の構成を説明するためのブロック構成図である。 電源供給回路１０の構成を説明するためのブロック構成図である。 電源供給回路１０における出力電圧の変化を説明するための波形図である。

以下、下記の順序に従って本発明の実施形態を説明する。
１．第１の実施形態：
２．第２の実施形態：
３．その他の実施形態：

１．第１の実施形態：
以下、図を参照して、この発明に係る電源供給回路を具体化した第１の実施の形態について、電源供給回路を備えた表示装置をもとに説明を行う。

図１は、表示装置１００の構成を説明するためのブロック構成図である。表示装置１００は、テレビジョン受像機としての機能を備え、図示しないアンテナが受信したテレビジョン放送を受信し、このテレビジョン放送に基づく映像を表示する。また、表示装置１００は、図示しない商用電源Ｐに接続し、この商用電源Ｐから供給される電力をもとに安定化的に出力電圧Ｖｏｕｔを生成し、駆動を行う。

表示装置１００は、フロントエンド部９９と、バックエンド部９８と、表示部９７と、メイン制御回路９６と、外部入力端子９５と、電源供給回路１０と、を備えて構成される。表示装置１００を構成する各部は、バス又は任意のインタフェースを通じて接続され、メイン制御回路９６の制御のもと所定の処理を実行する。

フロントエンド部９９は、テレビジョン放送（地上波、ＢＳ波、ＣＳ波）に重畳された任意のチャンネルに係るデーター（映像データー、音声データー）を抽出し、復号化する各チューナー部や、各チューナー部を切り替える切り替え回路を備えて構成されている。バックエンド部９８は、チューナー部が抽出したデーターのスクランブルを解除するデ・スクランブル部や、フロントエンド部９９又は外部入力端子９５を通じて入力した映像データーに対して各種の信号処理を行う信号処理部や、音声データーに対して増幅処理等を施す音声信号処理部を備えて構成されている。

表示部９７は、例えば液晶を充填した画素を縦横に配列した表示部を備えるＬＣＤ（Liquid Crystal Display）パネルを備え、バックエンド部９８から出力された映像データーをドライバー回路によりデジタル・アナログ変換し、この映像データーに応じて各画素を駆動させる。

メイン制御回路９６は、例えば、ＣＰＵや、このＣＰＵが所定の処理を実行するためのプログラムを備えたＲＯＭ、及びＣＰＵのワークエリアとして作用するＲＡＭを備えて構成され、表示装置１００の駆動を統合的に制御する。また、メイン制御回路９６は、任意の条件が成立した場合に、表示装置１００を消費電力に応じて通常状態と待機状態とに切替える。
本実施形態では、表示装置１００は、メイン電源のオフや、信号入力が一定時間入力されないといった条件成立において、電源供給回路１０が各二次側回路に供給する出力電圧Ｖｏｕｔを低減させる。そのため、電源供給回路１０に接続された二次側回路はその起動を停止又は処理能力を低減させて、表示装置１００全体での消費電力を低減させる。

電源供給回路１０は、図示しない商用電源Ｐと接続し、商用電源Ｐから供給される外部電源から安定化電源を生成する。以下、本実施形態に係る電源供給回路１０について詳細に説明を行う。図２は、電源供給回路１０の構成を説明するためのブロック構成図である。電源供給回路１０は、入力端子１１と、フィルター回路１２と、整流平滑回路１３と、電源生成回路１４と、負荷検出回路１５と、安定化回路１６と、フィードバック回路１７と、を備えて構成されている。

入力端子１１は、例えばプラグであり、商用電源Ｐを供給するプラグソケットに挿入されて商用電源Ｐの供給を受ける。フィルター回路１２は商用電源Ｐに含まれるノイズ成分を除去するための回路である。整流平滑回路１３は、交流電源を整流及び平滑化する回路である。

電源生成回路１４は、整流・平滑化された電源をもとに所定電圧の交流電源を生成する回路である。本実施形態に係る電源生成回路１４は、制御回路１４ａの制御のもと直流電源を交流電源に変換する他例発振回路であり、上記制御回路１４ａの他、トランスＴと、スイッチングトランジスターＴｓｗとを備えて構成されている。そのため、整流・平滑化された直流電源がトランスＴの入力巻線Ｔ１に供給されると、制御回路１４ａはスイッチングトランジスターＴｓｗを動作させて、トランスＴの出力巻線Ｔ２に交流の出力電源を発生させる。また、制御回路１４ａは、メイン制御回路９６から待機状態に変更する旨の命令が入力された場合は、スイッチングトランジスターＴｓｗの発振周期を変更させるなどして、出力電源の電圧値を低下させる。

負荷検出回路１５は、電源生成回路１４の出力側に接続されて、電源生成回路１４の負荷を検出する。本実施形態に係る負荷検出回路１５はコイルＬ１を備えて構成され、このコイルＬ１に流れる検出電流Ａｄを電源生成回路１４の負荷として検出する。

安定化回路１６は、電源生成回路１４から出力電源として他の回路に供給される出力電圧Ｖｏｕｔの電圧値を安定させる回路である。本実施形態に係る電源生成回路１４は、入力ラインＬｉｎと、シャントレギュレーターＤ１と、入力ラインＬｉｎを通じてシャントレギュレーターＤ１に供給されるリファレンス電圧Ｖｒｅｆを設定するリファレンス電圧設定回路（リファレンス電圧設定手段）１６ａと、出力抵抗Ｒ４と、を備えて構成されている。

リファレンス電圧設定回路１６ａは、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３と、トランジスターＴｒ１を備えて構成される回路であり、シャントレギュレーターＤ１のリファレンス端子Ｒｅに供給されるリファレンス電圧Ｖｒｅｆの値を負荷検出回路１５から送信される検出電流Ａｄに応じて切替える。トランジスターＴｒ１のベースは、負荷検出回路１５に接続され、コレクターは抵抗Ｒ３に接続され、エミッターは接地されている。また、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３は、入力ラインＬｉｎに並列接続され、出力側でダイオードＤ２を介して接続されている。さらに、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２（場合によっては抵抗Ｒ２とＲ３の合成抵抗）は、入力ラインＬｉｎに供給される出力電圧Ｖｏｕｔを分圧比に応じて分圧するよう直列回路を構成している。

ここで、シャントレギュレーターＤ１は、リファレンス端子Ｒｅを通じて入力されたリファレンス電圧Ｖｒｅｆと内部に備える基準電圧Ｖｓｔとの電圧差を増幅して出力するＩＣである。また、シャントレギュレーターＤ１のカソードには、出力抵抗Ｒ４が接続されており、この出力抵抗Ｒ４はシャントレギュレーターＤ１の出力値に応じた電圧降下を発生させる。ここで、リファレンス電圧Ｖｒｅｆは、入力ラインＬｉｎに供給される出力電圧Ｖｏｕｔを抵抗Ｒ１〜Ｒ３の組合せにより生じる分圧比に応じて生成するため、出力電圧Ｖｏｕｔの電圧値が増加すると、リファレンス電圧Ｖｒｅｆも増加する。そのため、シャントレギュレーターＤ１から出力される出力値の増加に応じて、出力抵抗Ｒ４により生じる電圧降下も高くなる。

フィードバック回路１７は、電源生成回路１４の負荷が所定値に達した場合に制御回路１４ａに電源生成回路１４の負荷を低減させるためのフィードバック信号を送信する。本実施形態では、フィードバック回路１７は、フォトカプラーを備えて構成され、出力電圧が一定値に達した場合にフォトカプラーが導通し制御回路１４ａにフィードバック信号を送信する。

図３は、電源供給回路１０における出力電圧の変化を説明するための波形図である。以下、図３をもとに、本実施形態にかかる電源供給回路１０の機能を説明する。

待機状態に移行させるための条件が成立せず、表示装置１００が通常状態である場合、電源生成回路１４はトランスＴの出力巻線Ｔ２に出力電源を発生させる。この状態では、出力電源は一定の値の負荷を有するため、負荷検出回路１５のコイルＬ１には検出電流Ａｄが発生し、この検出電流Ａｄを安定化回路１６のリファレンス電圧設定回路１６ａに供給する。また、入力ラインＬｉｎには出力電圧の一部として出力電圧Ｖｏｕｔ（例えば１２Ｖ）が供給される。

リファレンス電圧設定回路１６ａでは、トランジスターＴｒ１が検出電流Ａｄによりオンするため、ダイオードＤ２を降伏させず、シャントレギュレーターＤ１のリファレンス端子Ｒｅには抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２により設定されたリファレンス電圧Ｖｒｅｆが供給される。そのため、シャントレギュレーターＤ１はリファレンス電圧Ｖｒｅｆと内部の基準電圧Ｖｓｔの差を増幅した分だけ出力抵抗Ｒ４に電流を流し、電圧降下を生じさせる。この結果として、任意の二次側回路に供給される出力電圧Ｖｏｕｔが一定の値に保たれる。

一方、待機状態に移行させるための条件が成立し表示装置１００が待機状態に移行すると、電源生成回路１４はトランスＴの出力巻線Ｔ２に発生する出力電源を変化させる。この状態では、出力電源は通常状態より低い値の負荷を有するため、負荷検出回路１５のコイルＬ１には検出電流Ａｄを発生しない。また、入力ラインＬｉｎには出力電圧の一部として出力電圧Ｖｏｕｔ（例えば６Ｖ）が印加される。

リファレンス電圧設定回路１６ａでは、トランジスターＴｒ１がオフ状態を維持し、ダイオードＤ２を降伏させるため、シャントレギュレーターＤ１のリファレンス端子には抵抗Ｒ２及びＲ３の合成抵抗と、抵抗Ｒ１の分圧比により設定されたリファレンス電圧Ｖｒｅｆが入力する。

このとき、抵抗Ｒ２及び抵抗Ｒ３は並列回路を構成するため、抵抗Ｒ２のみよりも低い抵抗値となる。即ち、トランジスターＴｒ１がオンする場合に比べて、シャントレギュレーターＤ１に入力するリファレンス電圧Ｖｒｅｆの値が高くなり、シャントレギュレーターＤ１内部の基準電圧Ｖｓｔとの差が高くなる。そのため、シャントレギュレーターＤ１の出力値が大きくなり、トランジスターＴｒ１がオンする場合に比べて、出力抵抗Ｒ４における電圧降下が大きくなる。その結果、二次側回路に供給される出力電圧Ｖｏｕｔの値が低くなり（図３）、二次側回路における消費電力をより低減させる。

以上説明したように、本実施形態に係る電源供給回路１０では、シャントレギュレーターＤ１は入力されるリファレンス電圧Ｖｒｅｆの値に応じて出力値を変化させ、出力値に応じてカソードに接続される負荷の電圧降下を設定する。そのため、電源生成回路１４の負荷が低い場合において、リファレンス電圧Ｖｒｅｆの値を設定する抵抗の分圧比を変化させ、リファレンス電圧を上昇させるよう作用すれば、電圧降下を増加させることができ二次側回路に供給される出力電圧Ｖｏｕｔを低くすることができる。その結果、二次側回路の消費電力を低減させて装置をより効率的に駆動させることができる。

２．第２の実施形態：
上記した第１の実施形態では、負荷検出回路１５はコイルＬ１をもとに電源生成回路１４の負荷を検出したが、負荷を検出する構成としてはこれに限定されない。例えば、コイルＬ１の代わりに抵抗を用いて出力電圧Ｖｏｕｔ電圧差を検出する構成としてもよい。

３．その他の実施形態：
本発明は様々な実施形態が存在する。
例えば、本発明に係る電源供給回路１０を備える装置としては表示装置に限定されない。

なお、本発明は上記実施例に限られるものでないことは言うまでもない。当業者であれば言うまでもないことであるが、
・上記実施例の中で開示した相互に置換可能な部材および構成等を適宜その組み合わせを変更して適用すること
・上記実施例の中で開示されていないが、公知技術であって上記実施例の中で開示した部材および構成等と相互に置換可能な部材および構成等を適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用すること
・上記実施例の中で開示されていないが、公知技術等に基づいて当業者が上記実施例の中で開示した部材および構成等の代用として想定し得る部材および構成等と適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用すること
は本発明の一実施例として開示されるものである。

１０…電源供給回路、１１…入力端子、１２…フィルター回路、１３…整流平滑回路、１４…電源生成回路、１４ａ…制御回路、１５…負荷検出回路、１６…安定化回路、１６ａ…リファレンス電圧設定回路、１７…フィードバック回路、９５…外部入力端子、９６…メイン制御回路、９７…表示部、９８…バックエンド部、９９…フロントエンド部、１００…表示装置

Claims (6)

1. 出力電圧を複数段階に切り替え可能な電源生成回路を備える電源供給回路において、
   前記電源生成回路の負荷状態を検出する負荷状態検出手段と、
   リファレンス端子を通じて入力されるリファレンス電圧の値に応じて前記電源生成回路から供給される出力電圧を安定させるよう作用するシャントレギュレーターを備える安定化回路と、
   分圧比によって前記リファレンス電圧を設定するための抵抗群を備え、前記負荷状態検出手段が検出した負荷が所定の閾値より低い場合は、前記検出された負荷が前記閾値より高い場合より分圧比が高くなるよう前記抵抗群の組合せを切り替える基準電圧設定手段と、を有することを特徴とする電源供給回路。
2. 前記基準電圧設定手段は、前記負荷状態に応じて切り替わるスイッチ手段を有し、
   前記スイッチ手段の切り替えに応じて複数の抵抗の接続状態を切替えることを特徴とする請求項１に記載の電源供給回路。
3. 前記負荷状態検出手段は、前記電源生成回路の負荷を電流値として検出することを特徴とする請求項１に記載の電源供給回路。
4. 前記負荷状態検出手段は、前記電源生成回路の負荷を電位差として検出することを特徴とする請求項１に記載の電源供給回路。
5. 当該電源供給回路は、前記電源生成回路が発生させる出力電圧の値を切替える異なるモードを備えることを特徴とする請求項１に記載の電源供給回路。
6. 前記負荷状態検出手段は、前記電源生成回路の負荷を電流値として検出し、
   前記基準電圧設定手段は、前記負荷状態に応じて切り替わるスイッチ手段を有し、
   前記スイッチ手段の切り替えに応じて複数の抵抗の接続状態を切替え、
   当該電源供給回路は、前記電源生成回路が発生させる出力電圧の値を切替える異なるモードを備えることを特徴とする請求項１に記載の電源供給回路。

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