JP2012196077A - 電源回路、及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】フォトカプラーを駆動させるためのシャント・レギュレータの消費電力を低減することが可能な電源回路を提供する。
【解決手段】電圧変換回路がフィードバック制御を行う際に用いられるフィードバック信号を出力する検出回路を有する電源回路において、検出回路は、フォトカプラーの発光側に電圧を供給するシャント・レギュレータと、フォトカプラーの発光側のカソードとコレクター接続され、シャント・レギュレータのカソードとエミッター接続され、ベースが接地されたトランジスターと、一端が電圧変換回路の出力ライン及びフォトカプラーの発光側のアノードと並列接続され、他端がトランジスターのベースに接続された第一の抵抗と、一端がトランジスターのベースに接続され、他端がシャント・レギュレータのアノードと接続された第二の抵抗と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電源回路に関し、特に、出力電圧に対しフィードバック制御を行う電源回路、及び上記電源回路を備える電子機器に関する。

従来、電子機器は、所定の処理を実行する回路（以下、二次側回路とも記載する）と、この回路に対して電源を供給する電源回路とを備えて構成されている。このような電源回路では、入力電圧を変換する電圧変換回路を備える。また、電圧変換回路は、出力電圧の値に応じてフィードバック制御が行われ、電源回路が発生させる電圧を一定に保つ（例えば、特許文献１−４参照）。

上記したフィードバック制御を行うために、従来では、出力電圧（二次側電圧）の値に応じた信号をフォトカプラーを介して電圧変換回路に帰還させている。また、このフォトカプラーを駆動させるために、シャント・レギュレータを用いてフォトカプラーに対して電圧を供給している。

特開平８−１２６３１１号公報 特開平１０−２４８２５６号公報 特開２００１−１９００６６号公報 特開平７−２０３６７７号公報

シャント・レギュレータは、耐圧に応じて消費電力が決まる。即ち、使用可能な耐圧幅が高いシャント・レギュレータにおいては、その消費電力も高いものとなる。そのため、検出回路が検出する電圧が十分に高いものである場合は、シャント・レギュレータもその耐圧が高いものを使用する必要があり、消費電力も高くなっていた。一方で、製品のスタンバイモード時においては消費電力を可能な限り低減させることが望ましく、検出回路の検出電圧が高い場合にシャント・レギュレータが消費する消費電力が問題となる場合があった。

本発明は、上記課題にかんがみてなされたもので、フォトカプラーを駆動させるためのシャント・レギュレータの消費電力を低減することが可能な電源回路、及びこの電源回路を備える電子機器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、供給された電圧を所定電圧に変換する電圧変換回路と、前記電圧変換回路の出力電圧に応じて、同電圧変換回路がフィードバック制御を行う際に用いられるフィードバック信号を出力する検出回路と、を有する電源回路において、前記検出回路は、前記電圧変換回路へフィードバック信号を出力するフォトカプラーと、前記フォトカプラーの発光側に電圧を供給するシャント・レギュレータと、前記フォトカプラーの発光側のカソードとコレクター接続され、前記シャント・レギュレータのカソードとエミッター接続され、ベースが接地されたトランジスターと、一端が前記電圧変換回路の出力ライン及び前記フォトカプラーの発光側のアノードと並列接続され、他端が前記トランジスターのベースに接続された第一の抵抗と、一端が前記トランジスターのベースに接続され、他端が前記シャント・レギュレータのアノードと接続された第二の抵抗と、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、検出回路は、シャント・レギュレータが発生させる電圧によりフォトカプラーの発光側を駆動させ、フィードバック制御を行う。ここで、検出回路は、フォトカプラーの発光側のカソードとコレクター接続され、シャント・レギュレータのカソードとエミッター接続されたトランジスターと、一端が電圧変換回路の出力ライン及びフォトカプラーの発光側のアノードと接続され、他端がトランジスターのベースに接続された第一の抵抗と、一端がトランジスターのベースに接続され、他端がシャント・レギュレータのアノードと接続された第二の抵抗と、を有している。そのため、シャント・レギュレータには、第一及び第二の抵抗により抵抗分割された電圧が供給されるため、シャント・レギュレータの耐圧を低くすることができ、消費電力を低減することが可能となる。また、シャント・レギュレータとフォトカプラーとはトランジスターを通じてベース接地回路を構成するため、シャント・レギュレータの出力電圧に追随させてフォトカプラーを駆動させることが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、フォトカプラーを駆動させるためのシャント・レギュレータの消費電力を低減することができる。

電子機器の構成を説明するためのブロック構成図である。 電源回路の一部構成を示す回路図である。

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．その他の実施形態：

１．第１の実施形態：
以下、図を参照して、この発明に係る電子機器を具体化した第１の実施の形態について説明する。図１は、電子機器の構成を説明するためのブロック構成図である。

図１に示す電子機器は、表示装置１００であり、メインマイコン９９、サブマイコン９８、液晶パネル９７、電源回路８０を備えて構成されている。表示装置１００は、外部から入力されたビデオ信号に基づいて液晶パネル９７に映像を表示する。また、電源回路８０は図示しない商用電源とプラグを介して接続されており、表示装置１００の駆動時には各部に電源を供給する。さらに、表示装置１００は、任意の条件が成立すると、サブマイコン９８以外の各部の駆動を停止させ、このサブマイコン９８においてリモコン装置等の入力の監視を行うスタンバイモードに移行する。

液晶パネル９７は、ビデオ信号に応じた映像を表示する。液晶パネル９７は、パネル本体、パネル本体を駆動するドライバー回路、パネル本体に光源を供給するバックライト、更にはバックライトを駆動するインバーター回路とを備えて構成されている。パネル本体は、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）のサブピクセルにより構成された画素が解像度に応じた数だけ配列して構成され、ドライバー回路から出力される駆動電圧に応じて、各画素を駆動する。ドライバー回路は、電源回路８０から供給される駆動用電圧によりビデオ信号が指定する階調値に応じた駆動電圧を生成し、この駆動電圧を各画素に供給する。また、バックライトは、冷陰極管やＬＥＤ（Light Emitting Diode）により構成され、インバーター回路から供給されるバックライト駆動電圧により発光する。インバーター回路は、電源回路８０から供給されるインバーター入力電圧をＡＣのバックライト駆動電圧に変換して出力する。

メインマイコン９９は、入力したビデオ信号の処理、又は表示装置１００を構成する各部に対する統合的な制御を行う。また、このメインマイコン９９に対しても電源回路８０から５．０Ｖの電圧ＡＬＬ＋５．０Ｖが供給される。さらに、メインマイコン９９は、リモコン装置等を介してメイン電源のオフを示す入力を受信すると、表示装置１００をスタンバイモードに移行させる。このスタンバイモードでは、サブマイコン９８以外の各部の駆動を停止又は供給電圧を低減させ、消費電力の低減を図る。

サブマイコン９８は、リモコン装置等からの操作入力といった外部からの入力を受付ける。例えば、サブマイコン９８は、リモコン装置からの操作入力を受付けるリモコン受信部や、ＨＤＭＩ規格のＣＥＣ（Consumer Electronics Control）コマンドの入力を受付けるＩＦを備えて構成される。また、サブマイコン９８は、メインマイコン９９とバスを介して接続されており、外部からの入力をメインマイコン９９に出力する。
さらに、サブマイコン９８は、メインマイコン９９からスタンバイモードへ移行する命令を受けると、電源回路８０に対して出力しているＰ−ＯＮ信号の波形を変化し、リモコン入力やＨＤＭＩのＣＥＣコマンドの入力を監視する監視モードへ移行する。

電源回路８０は、商用電源等の外部電源から表示装置１００を構成する各部を駆動するための電源を生成する。図２は、電源回路の一部構成を示す回路図である。なお、図２に示す電源回路８０は、便宜上本実施形態に必要な回路のみを示す。

図２に示す電源回路は、インバーター回路に供給するインバーター入力電圧を生成する回路を示し、整流回路８１、平滑コンデンサー８２、スイッチング回路８３、トランス８４、整流回路８５、検出回路７０、電圧設定回路８６を備えて構成されている。この電源回路８０は、通常駆動時において、図示しない外部電源（ＡＣ１００Ｖ電源）をもとに、２４Ｖのインバーター入力電圧を供給する。また、スタンバイモードにおいては、ＡＣ１００Ｖ電源をもとに、５．０Ｖの電圧を供給する。なお、本発明の電圧変換回路は、スイッチング回路８３、トランス８４、整流回路８５により構成される。

整流回路８１は、例えば、複数のダイオードにより構成されたブリッジ回路により実現される。また、整流回路８１は、図示しないプラグと入力側で接続され、プラグを介して供給されたＡＣ１００Ｖをこのブリッジ回路により整流する。
平滑コンデンサー８２は、整流回路８１の出力端子に並列に接続され、整流回路８１から出力される出力電圧の脈流を平滑化する。また、整流回路８１の出力端子は、後述するトランス８４の一次コイルとも接続されている。

本実施形態に係るスイッチング回路８３は、ＦＥＴＱ１の発信によりトランス８４にインバーター入力電圧のもととなる電圧を発生させる。スイッチング回路８３は、トランス８４の一次コイル８４ａと接続された起動抵抗回路８３ｂや、同一次コイルと接続されたＦＥＴＱ１、更には、このＦＥＴＱ１の駆動を制御する制御ＩＣ８３ａを備えて構成されている。また、制御ＩＣ８３ａは、起動抵抗回路８３ｂ、ＦＥＴＱ１のゲート、フォトカプラーの受光側コレクター、及び帰還コイル８４ｃと各端子によりそれぞれ接続されている。

トランス８４は、巻き線比が異なるコイル（一次コイル８４ａ、二次コイル８４ｂ、帰還コイル８４ｃ）により構成され、二次コイル８４ｂはそれぞれ２次側回路（図２に示す電源回路では、インバーター回路）に接続されている。さらに、トランス８４の二次コイル８４ｂには、ダイオードＤ１１及びコンデンサーＣ１１により構成された整流回路８５が接続されており、二次コイル８４ｂに発生した電圧を整流する。本実施形態では、整流回路８５と接続された出力ラインＡからは、通常駆動時は２４Ｖの電圧が発生する。また、スタンバイモード時は、出力ラインＡに５．０Ｖの電圧が発生する。

検出回路７０は、フォトカプラー７１と、シャント・レギュレータ７２と、レベルシフト回路７３と、電圧設定回路８６とを備え、トランス８４の二次コイル８４ｂに発生する電圧を監視電圧として監視し、この監視電圧に応じて制御ＩＣ８３ａのフィードバック端子にフィードバック信号を出力する。

レベルシフト回路７３は、出力ラインＡに発生する電圧を分圧する抵抗（第一の抵抗）Ｒ２０及び抵抗（第二の抵抗）Ｒ２１で構成された分圧回路７３ａと、抵抗Ｒ２０と抵抗Ｒ２１の抵抗分圧点にベース接続されたトランジスターＱ１２により構成される。本実施形態では、抵抗Ｒ２０と抵抗Ｒ２１は、その分圧比が１：２となるよう設定されている。また、抵抗Ｒ２０は、一端が抵抗Ｒ１１を介してフォトカプラー７１の発光側ＬＥＤのアノードと接続され、他端がトランジスターＱ１２のベースと接続されている。そして、抵抗Ｒ２１は、一端がトランジスターＱ１２のベースと接続され、他端が接地されている。
そして、トランジスターＱ１２は、フォトカプラー７１のＬＥＤにおけるカソードとコレクター接続され、シャント・レギュレータ７２のカソードとエミッター接続されている。さらに、トランジスターＱ１２のベースは、抵抗Ｒ２１を介して接地されることで、フォトカプラー７１の発光側及びシャント・レギュレータ７２との間でベース接地回路を構成している。

シャント・レギュレータ７２は、フォトカプラー７１を駆動する出力電圧Ｖｏｕｔを生成する。本実施形態では、シャント・レギュレータ７２は、カソードでトランジスターＱ１２とエミッター接続され、アノード側で接地されている。

電圧設定回路８６は、サブマイコン９８から出力されるＰ−ＯＮ信号に基づいて出力ラインＡに発生する電圧を変化させる。電圧設定回路８６は、抵抗Ｒ１３,Ｒ１４から成る抵抗回路８６ａ、Ｒ１６,Ｒ１７から成る抵抗回路８６ｂ、各抵抗回路と並列接続するダイオードＤ１７、ダイオードＤ１７並びに抵抗回路８６ｂとコレクター接続するトランジスターＱ１１、及び抵抗回路８６ａ及びダイオードＤ１７のカソードと接続する抵抗Ｒ１５を備えて構成されている。また、トランジスターＱ１１は、サブマイコン９８とベース接続され、スタンバイモードへ移行すると、サブマイコン９８から出力されるＰ−ＯＮ信号の波形変化によりオン・オフが切り替わる。さらに、抵抗Ｒ１６,Ｒ１７は抵抗Ｒ１３,Ｒ１４に比べて抵抗値が小さい素子により構成されている。

以下に、電圧設定回路８６における出力ラインＡに係る電圧の設定手法を説明する。Ｐ−ＯＮ信号がハイレベルになる通常駆動時においては、抵抗分圧点Ｂがグランドに落ちるため、抵抗Ｒ１３,Ｒ１４により構成される抵抗回路８６ａが選択され、出力ラインＡの値を設定する。即ち、この状態においては出力ラインＡの電圧値を２４Ｖに保つよう作用する。一方、Ｐ−ＯＮ信号がローレベルになるスタンバイ時においては、抵抗回路８６ａ及び抵抗回路８６ｂの合成抵抗により出力ラインＡの値を設定する。ここで、抵抗Ｒ１６,Ｒ１７は抵抗Ｒ１３,Ｒ１４に比べて十分に抵抗値が小さいため、結果として抵抗回路８６ｂが選択されることとなる。この状態においては出力ラインＡの電圧値を５．０Ｖに保つよう作用する。

フォトカプラー７１は、発光側がレベルシフト回路７３に接続される他、受光側のトランジスターが制御ＩＣ８３ａのフィードバック端子とコレクター接続され、エミッターが接地されている。フォトカプラー７１は、シャント・レギュレータ７２から出力される電圧により発光側のＬＥＤを発光させ、制御ＩＣ８３ａのフィードバック端子にＬＥＤの発光量に応じたフィードバック信号を出力する。

＜＜電源回路８０の作用・効果＞＞
以下、通常駆動時における電源回路８０の作用を説明する。
コンセントを通じて入力したＡＣ１００Ｖ電源は、整流回路８１及び平滑コンデンサー８２により整流・平滑化される。この状態で起動抵抗回路８３ｂを通じて制御ＩＣ８３ａのスタート端子にスタート電圧が供給され、制御ＩＣ８３ａはＦＥＴＱ１を所定のスイッチング周期でオン・オフする。そのため、トランス８４の帰還コイル８４ｃに電圧が生じ、制御ＩＣ８３ａの入力端子への駆動電圧の供給を維持する。

また、サブマイコン９８はＰ−ＯＮ信号をハイレベルに維持するため、電圧設定回路８６の抵抗回路８６ａが選択され、出力ラインＡには２４Ｖのインバーター入力電圧が発生する。一方、検出回路７０では、レベルシフト回路７３の分圧回路７３ａの分圧比に応じた電圧がトランジスターＱ１２のベースに供給され、シャント・レギュレータ７２を駆動させる。そのため、シャント・レギュレータ７２からの出力電圧Ｖｏｕｔに応じてフォトカプラー７１の発光させ、出力ラインＡに発生する電圧が２４Ｖを保つようスイッチング回路８３をフィードバック制御する。

次に、スタンバイモードにおける電源回路８０の機能を説明する。
リモコン装置等からの操作入力により、メインマイコン９９がスタンバイモードへの移行を検出すると、サブマイコン９８はＰ−ＯＮ信号をローレベルに変化させる。すると、トランジスターＱ１１がオフするため、電圧設定回路８６の抵抗回路８６ｂが選択され、出力ラインＡに発生する電圧を５．０Ｖに変化させるよう作用する。一方、検出回路７０では、出力ラインＡに発生する電圧を分圧回路７３ａの分圧比に応じて分圧した電圧がトランジスターＱ１２のベースに入力し、シャント・レギュレータ７２を駆動させる。そのため、シャント・レギュレータ７２からの出力電圧Ｖｏｕｔに応じてフォトカプラー７１が発光し、出力ラインＡに発生する電圧が５．０Ｖを保つようスイッチング回路８３をフィードバック制御する。

以上説明したように、本実施形態に係る電源回路８０では、シャント・レギュレータ７２には、抵抗Ｒ２０,Ｒ２１により抵抗分割された電圧が供給されるため、シャント・レギュレータ７２の耐圧を低くすることができ、消費電力を低減することが可能となる。即ち、消費電力が０．１ｍＡのシャント・レギュレータは消費電力が１．０ｍＡのシャント・レギュレータより耐圧が低くなる傾向にあるが、本実施形態に係る検出回路によれば、監視電圧を抵抗分圧した電圧をシャント・レギュレータに供給することで、消費電力が低いが耐圧が低いシャント・レギュレータであっても使用することができる。

また、シャント・レギュレータ７２とフォトカプラー７１とはトランジスターＱ１２を通じてベース接地回路を構成するため、シャント・レギュレータ７２の出力電圧Ｖｏｕｔに追随させてフォトカプラー７１を駆動させることが可能となる。即ちベース接地回路では、入力電圧と出力電圧とが同相の関係を保つため、シャント・レギュレータ７２からの出力電圧Ｖｏｕｔにフォトカプラー７１の駆動を追従させることができる。

２．その他の実施形態：
本発明は、様々な実施形態が存在する。
電子機器として表示装置を用いたことは一例であり、これに限定されない。即ち、本実施形態に係る電源回路を備える電子機器であればどの様な装置にも適用することができる。
また、電源回路８０がインバーター入力電圧を供給することは一例であり、これに限定されない。

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。

７０…検出回路、７１…フォトカプラー、７２…シャント・レギュレータ、７３…レベルシフト回路、７３ａ…分圧回路、８０…電源回路、８１…整流回路、８２…平滑コンデンサー、８３…スイッチング回路、８４…トランス、８５…整流回路、８６…電圧設定回路、９７…液晶パネル、９８…サブマイコン、９９…メインマイコン、１００…表示装置

Claims (4)

1. 供給された電圧を所定電圧に変換する電圧変換回路と、
   前記電圧変換回路の出力ラインに発生する出力電圧に応じて、同電圧変換回路がフィードバック制御を行う際に用いられるフィードバック信号を出力する検出回路と、を有する電源回路において、
   前記検出回路は、
   前記電圧変換回路へフィードバック信号を出力するフォトカプラーと、
   前記フォトカプラーの発光側に電圧を供給するシャント・レギュレータと、
   前記フォトカプラーの発光側のカソードとコレクター接続され、前記シャント・レギュレータのカソードとエミッター接続され、ベースが接地されたトランジスターと、
   一端が前記電圧変換回路の出力ライン及び前記フォトカプラーの発光側のアノードと接続され、他端が前記トランジスターのベースに接続された第一の抵抗と、
   一端が前記トランジスターのベースに接続され、他端が前記シャント・レギュレータのアノードと接続された第二の抵抗と、を有することを特徴とする電源回路。
2. スタンバイモード時において、前記電圧変換回路の出力ラインに接続される負荷抵抗の抵抗値を変化させて、前記出力ラインに発生する電圧を降圧する電圧設定回路を有することを特徴とする請求項１に記載の電源回路。
3. 前記電圧変換回路は、
   一次コイルに入力された一次側電圧を二次コイルにて所定の電圧に変換して二次側に伝達するトランスと、
   前記二次コイルで生成された電圧を整流して前記出力電圧を生成する整流回路と、
   前記トランスの一次コイルに所定電圧を供給するスイッチング回路と、を有し、
   前記検出回路は、前記出力電圧の値に応じた前記フィードバック信号を前記スイッチング回路に出力することを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の電源回路。
4. 供給された電圧を所定電圧に変換する電圧変換回路と、
   前記電圧変換回路の出力ラインに発生する出力電圧に応じて、同電圧変換回路がフィードバック制御を行う際に用いられるフィードバック信号を出力する検出回路と、前記出力ラインに発生する電圧に応じて駆動する二次側回路とを有する電子機器において、
   前記検出回路は、
   前記電圧変換回路へフィードバック信号を出力するフォトカプラーと、
   前記フォトカプラーの発光側に電圧を供給するシャント・レギュレータと、
   前記フォトカプラーの発光側のカソードとコレクター接続され、前記シャント・レギュレータのカソードとエミッター接続され、ベースが接地されたトランジスターと、
   一端が前記電圧変換回路の出力ライン及び前記フォトカプラーの発光側のアノードと接続され、他端が前記トランジスターのベースに接続された第一の抵抗と、
   一端が前記トランジスターのベースに接続され、他端が前記シャント・レギュレータのアノードと接続された第二の抵抗と、を有することを特徴とする電子機器。

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