JP2013198184A - 電源回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 スタンバイ電源回路の動作を停止させるために流す電流を接地電位に流さない電源回路を提供する。
【解決手段】 フォトカプラＱ２は、メイン電源回路２の電圧とスタンバイ電源回路３の電圧とを比較し、メイン電源回路２の電圧がスタンバイ電源回路３の電圧以上である場合に、メイン電源回路２の電圧に基づく電流をスタンバイ電源回路３のコンデンサＣ３に流し、これにより、メイン電源回路２の電圧がスタンバイ電源回路３の電圧以上であることを示す情報をスイッチング制御回路３２に伝達する。従って、メイン電源回路２が動作しているとき、スタンバイ電源回路３の動作を停止させることができる。メイン電源回路２の電圧がスタンバイ電源回路３の電圧以上であることを示す情報を伝送する際に発生する電流は、接地電位に流れるのではなく、スタンバイ電源回路３のコンデンサＣ３に供給されて、スタンバイ電源回路の電源電圧として使用される。
【選択図】図１

Description

本発明は、メイン電源と、スイッチング電源から構成されるスタンバイ電源とを含む電源回路に関する。

例えば、オーディオ機器などの電子機器において、メイン電源回路とスタンバイ電源回路とを備える電源回路が使用されている。スタンバイ電源回路は、例えば、スイッチング電源回路によって構成されている。スタンバイ電願回路は、スタンバイ状態のときにマイコンなどの制御部およびその周辺回路のみに電源電圧を供給する回路である。ここで、電源オン状態のときには、メイン電源回路が電源電圧を生成するので、メイン電源回路からの電源電圧をマイコンに供給すればよい。しかし、スタンバイ電源回路を動作停止させるための回路部品を設ける必要性を考慮して、一般的にはスタンバイ電源回路は電源オン状態においても動作を継続している。

しかしながら、オーディオ機器においてはスタンバイ電源回路がスイッチング電源によって構成されている場合、スイッチング電源がオーディオ信号に対してノイズを混入させる原因となるので、電源オン状態になると積極的にスタンバイ電源回路を動作停止させることがある。図３は、そのためのスタンバイ電源回路の要部を示す回路図である。図３を参照し、電源オン状態になると、マイコンからの制御信号によってトランジスタＱ１０１をオン状態に制御する。すると、＋１２Ｖ電源電圧ラインから、フォトカプラＱ１０２のＬＥＤを介して接地電位に電流が流れ、フォトカプラＱ１０２のフォトトランジスタがオン状態になる。これにより、スイッチングＩＣ Ｑ１０３の検出端子１０３ａから接地電位に電流が流れて、スイッチングＩＣ Ｑ１０３は、スイッチング電源回路のスイッチング動作を停止させる。

図３の電源回路には以下の問題がある。１つは、マイコンからの制御信号によってスイッチング電源回路の動作を停止させているので、マイコンからの制御信号ラインを配線する必要がある。マイコンの基板上の搭載位置によっては、マイコンからトランジスタＱ１０１までの距離が非常に長くなり、配線が非常に長くなってしまい、スペース上の問題、コストの増大、ノイズの原因となる。従って、マイコンからの制御信号ラインを設けることなく、スタンバイ電源回路の動作を停止させる手法が求められる。もう１つは、フォトカプラのＬＥＤを流れる電流が接地電位へと流れているので、流れる電流が無駄に消費されてしまい、その分、電力損失が生じることである。従って、電力効率の向上が要求されている。

特開２０００−３２４８３３号公報 特開平５−２３６３９６号公報

本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、１つの目的は、マイコンからの制御信号ラインを設けることなく、スタンバイ電源回路の動作を停止させる電源回路を提供することである。

本発明の他の目的は、スタンバイ電源回路の動作を停止させるために流す電流を接地電位に流さない電源回路を提供することである。

本発明の好ましい実施形態による電源回路は、メイン電源回路と、スタンバイ電源回路とを備え、前記スタンバイ電源回路が、スイッチング素子と、前記スイッチング素子を制御するスイッチング制御回路と、前記メイン電源回路の電圧と、前記スタンバイ電源回路の電圧とを比較し、前記メイン電源回路の電圧が前記スタンバイ電源回路の電圧以上である場合に、前記メイン電源回路の電圧に基づく電流を前記スタンバイ電源回路の電圧を生成する蓄積手段に供給することにより、前記メイン電源回路の電圧が前記スタンバイ電源回路の電圧以上であることを示す情報を前記スイッチング制御回路に伝達する伝達手段とを有し、前記スイッチング制御回路が、前記メイン電源回路の電圧が前記スタンバイ電源回路の電圧以上であることを示す情報を受ける場合に、前記スタンバイ電源回路の動作を停止させる。

伝達手段は、メイン電源回路の電圧と、スタンバイ電源回路の電圧とを比較し、メイン電源回路の電圧がスタンバイ電源回路の電圧以上である場合に、メイン電源回路の電圧に基づく電流をスタンバイ電源回路の蓄積手段に流し、これにより、メイン電源回路の電圧がスタンバイ電源回路の電圧以上であることを示す情報をスイッチング制御回路に伝達する。従って、メイン電源回路が動作しているときには、スタンバイ電源回路の動作を停止させることができる。本実施形態によると、別途、マイコン等の制御部からメイン電源回路が動作開始したことを示す制御信号を送信する必要が無く、マイコンからの制御信号の配線を設ける必要がない。また、メイン電源回路の電圧がスタンバイ電源回路の電圧以上であることを示す情報を伝送する際に発生する電流は、接地電位に流れるのではなく、スタンバイ電源回路の蓄積手段に供給されて、スタンバイ電源回路の電源電圧として使用される。従って、スタンバイ電源回路の動作を停止させるために流す電流を接地電位に流さないので、電力効率を向上することができる。

好ましい実施形態においては、前記メイン電源回路の電圧が前記スタンバイ電源回路の電圧未満である場合に、前記伝達手段が、前記メイン電源回路の電圧に基づく電流を前記スタンバイ電源回路の電圧を生成する蓄積手段に供給しないことにより、前記メイン電源回路の電圧が前記スタンバイ電源回路の電圧以上であることを示す情報を前記スイッチング制御回路に伝達せず、前記スイッチング制御回路が、前記メイン電源回路の電圧が前記スタンバイ電源回路の電圧以上であることを示す情報を受けない場合に、前記スタンバイ電源回路の動作を実行させる。

伝達手段は、メイン電源回路の電圧と、スタンバイ電源回路の電圧とを比較し、メイン電源回路の電圧がスタンバイ電源回路の電圧未満である場合に、メイン電源回路の電圧に基づく電流をスタンバイ電源回路の蓄積手段に流さず、これにより、メイン電源回路の電圧がスタンバイ電源回路の電圧以上であることを示す情報をスイッチング制御回路に伝達しない。従って、メイン電源回路が動作していないときには、スタンバイ電源回路が動作を実行し、電源電圧を生成することができる。

好ましい実施形態においては、前記伝達手段がフォトカプラを含み、前記フォトカプラのＬＥＤのアノードが前記メイン電源回路の電圧を生成する蓄積手段に接続され、前記ＬＥＤのカソードが前記スタンバイ電源回路の電圧を生成する蓄積手段に接続されている。

ＬＥＤのアノード電位がカソード電位以上になると、ＬＥＤがオン状態になって、メイン電源回路の電圧に基づく電流がＬＥＤを通してスタンバイ電源回路の蓄積手段に流れる。その結果、フォトトランジスタがオン状態になって、メイン電源回路の電圧がスタンバイ電源回路の電圧以上であることを示す情報がスイッチング制御回路に伝達される。

本発明は上記構成を有することによって、マイコンからの制御信号ラインを設けることなく、スタンバイ電源回路の動作を停止させる電源回路を提供することができる。

また、本発明は上記構成を有することによって、スタンバイ電源回路の動作を停止させるために流す電流を接地電位に流さない電源回路を提供することができる。

本発明の好ましい実施形態による電源回路を示す回路図である。 本発明の好ましい実施形態による電源回路の動作を示すタイミングチャートである。 従来のスタンバイ電源回路の要部を示す回路図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。図１は、本発明の好ましい実施形態による電源回路１を示す概略回路図である。電源回路１は、メイン電源回路２と、スタンバイ電源回路３と、リレースイッチ４とを備える。

メイン電源回路２は、電源オン状態において電源電圧を生成し、スタンバイ状態において電源電圧を生成しない回路である。メイン電源回路２が生成する電源電圧は、主に、アンプ回路、ＤＳＰ（デジタル信号処理装置）、マイコン（制御部）等に供給される。一方、スタンバイ電源回路３は、スタンバイ状態において電源電圧を生成し、電源オン状態において電源電圧を生成しない回路である。スタンバイ電源回路が生成する電源電圧は、主に、マイコンに供給される。このように、本実施形態では、電源オン状態に時にスタンバイ電源回路の動作を停止させることで、オーディオ信号にノイズが混入することを防止する。

メイン電源回路２は、トランス２１と、全波整流回路２２と、コンデンサ（蓄積手段）Ｃ１とを含む。トランス２１の一次巻線の一端はリレースイッチ４を介して入力交流電源電圧の正側が供給されている。トランス２１の一次巻線の他端は入力交流電源電圧の負側が供給されている。ユーザ操作に応じて、リレースイッチ４がオン状態に制御されることによって、交流電源電圧がトランス２１に供給され、メイン電源回路２が電源電圧を生成する（この状態が電源オン状態である）。一方、ユーザ操作に応じて、リレースイッチ４がオフ状態に制御されることによって、交流電源電圧がトランス２１に供給されず、メイン電源回路２が電源電圧を生成しない（この状態がスタンバイ状態である）。

トランス２１は、一次巻線に供給される交流電源電圧を、一次巻線と二次巻線との巻数比に応じて変圧し、二次巻線から全波整流回路２２に電源電圧を出力する。全波整流回路２２は、トランス２の二次巻線から供給される電源電圧を整流し、直流電圧を生成し、コンデンサＣ１に供給する。コンデンサＣ１は、全波整流回路２２からの直流電圧を平滑して、メイン電源回路２の出力電圧ＶＭＡＩＮを生成する。

スタンバイ電源回路３は、スイッチング電源回路によって構成されている。スタンバイ電源回路３は、全波整流回路３１と、コンデンサＣ２と、スイッチング制御回路３２と、スイッチング素子Ｑ１と、トランス３３と、ダイオードＤ１と、コンデンサＣ３（蓄積手段）と、電流調整回路３４と、伝達手段（フォトカプラ）Ｑ２とを含む。

全波整流回路３１は、入力される交流電源電圧を全波整流し、直流電圧をコンデンサＣ２に供給する。コンデンサＣ２は、全波整流回路３１からの直流電圧を平滑し、トランス３３の一次巻線に供給する。

スイッチング制御回路３２は、スイッチング素子Ｑ１をオンオフ制御する回路であり、例えば、ＩＣによって構成されている。スイッチング制御回路３２は、メイン電源回路２の電圧がスタンバイ電源回路３の電圧以上であることを検出するための検出端子３２ａと、スイッチング素子Ｑ１をスイッチング制御する信号を出力するための制御端子３２ｂとを含む。検出端子３２ａは、フォトカプラＱ２のフォトトランジスタのコレクタ−エミッタを介して接地電位に接続されている。フォトトランジスタがオン状態のとき、検出端子３２ａからフォトトランジスタを介して接地電位に電流ＩＯＦＦが流れると、スイッチング制御回路３２は、メイン電源回路２が動作していると認識し、スイッチング素子Ｑ１を常時オフ状態に制御して、トランス３３の一次巻線に電源電圧が供給されないようにする。すなわち、スイッチング電源回路３の動作を停止させる。一方、フォトトランジスタがオフ状態のとき、検出端子３２ａから電流が流れないので、スイッチング制御回路３２は、メイン電源回路２が動作していないと認識し、スイッチング素子Ｑ１をスイッチング動作（オン／オフ動作）させるように制御し、トランス３３の一次巻線に電圧が供給されるようにする。すなわち、スイッチング電源回路３の動作を実行させる。

スイッチング素子Ｑ１は、スイッチング制御回路３２によってスイッチング動作が制御される。スイッチング素子Ｑ１は、特に限定されないが、代表的にはＭＯＳＦＥＴであり、そのゲートがスイッチング制御回路３２の制御端子３２ｂに接続され、そのドレインがトランス３３の一次巻線の一端に接続され、そのソースが接地電位に接続されている。

トランス３３は、一次巻線に供給される電源電圧を、一次巻線と二次巻線との巻数比に応じて変圧して、二次巻線からダイオードＤ１に電源電圧を供給する。ダイオードＤ１は、トランス３３の二次巻線から供給される電源電圧を整流してコンデンサＣ３に供給する。コンデンサＣ３は、ダイオードＤ１からの電源電圧を平滑し、スタンバイ電源回路３の出力電圧ＶＳＴＢを生成して出力する。

伝達手段（フォトカプラ）Ｑ２は、メイン電源回路２が電源電圧を生成しているか否かの情報をスイッチング制御回路３２に伝達して、スイッチング制御回路３２にスイッチング素子Ｑ１をスイッチング動作させるか、あるいは、スイッチング素子Ｑ１を常時オフ状態にさせるかを制御させる。詳細には、フォトカプラＱ２は、メイン電源回路２が生成する電源電圧（コンデンサＣ１の充電電圧）と、スタンバイ電源回路３が生成する電源電圧（コンデンサＣ３の充電電圧）とを比較する。フォトカプラＱ２は、メイン電源回路２が生成する電源電圧が、スタンバイ電源回路３が生成する電源電圧以上である場合、そのことを示す情報をスイッチング制御回路３２に伝達し、スイッチング制御回路３２にスイッチング電源回路３の動作を停止させる。一方、フォトカプラＱ２は、メイン電源回路２が生成する電源電圧が、スタンバイ電源回路３が生成する電源電圧未満である場合、上記情報をスイッチング制御回路３２に伝達せず、スイッチング制御回路３２にスイッチング電源３の動作を実行させる。

フォトカプラＱ２のＬＥＤは、アノードがメイン電源回路２のコンデンサＣ１の一端に接続され、カソードが抵抗Ｒ２を介してコンデンサＣ３の一端に接続されている。フォトカプラＱ２のフォトトランジスタは、コレクタがスイッチング制御回路３２の検出端子３２ａに接続され、エミッタが接地電位に接続されている。ＬＥＤは電流が流れると発光し、その光信号はフォトトランジスタに伝達される。フォトトランジスタは、その光信号を受信すると、オン状態になって、コレクタからエミッタに電流を流す。

メイン電源回路２が生成する電源電圧が、スタンバイ電源回路３が生成する電源電圧以上である場合、メイン電源回路２のコンデンサＣ１から、フォトカプラＱ２のＬＥＤ、抵抗Ｒ２を介して、スタンバイ電源回路３のコンデンサＣ３に電流ＩＡＤＤが流れる。この電流ＩＡＤＤは、上記の通り、メイン電源回路２が生成する電源電圧が、スタンバイ電源回路３が生成する電源電圧以上であることをスイッチング制御回路３２に伝達するために使用される。さらに、電源オン状態になってスタンバイ電源回路３が動作を停止した後、メイン電源回路２が生成する電圧に基づく電流によってコンデンサＣ３が充電されるので、マイコンに供給する電源電圧をコンデンサＣ３に生成することができる。

図３に示す従来の電源回路ではフォトカプラのＬＥＤを流れる電流は接地電位へと流れ、電流が無駄に消費されてしまい、電力損失が生じていた。しかし、本実施形態における電源回路１では、情報伝達のためにフォトカプラＱ１のＬＥＤに流れる電流は、接地電位に流れるのではなく、スタンバイ電源回路３のコンデンサＣ３へと流れ、電源オン状態のときにマイコンに供給するための電源電圧として使用される。従って、ＬＥＤに流れる電流を無駄に消費することが無く、電力効率が非常に優れる。

電流調整回路３４は、メイン電源回路２のコンデンサＣ１から、スタンバイ電源回路３のコンデンサＣ３に流れる電流の電流値を調整するための回路であり、ダイオードＤ２と、抵抗Ｒ１とを含む。ダイオードＤ２は、アノードがメイン電源回路２のコンデンサＣ１に接続され、カソードが抵抗Ｒ１の一端に接続されている。抵抗Ｒ１の他端はコンデンサＣ３に接続されている。

以上の構成を有する電源回路１についてその動作を説明する。図２は、電源回路１の動作を説明するためのタイミングチャートである。図２において、時刻ｔ１までは、リレースイッチ４がオフ状態になっており、スタンバイ状態である。従って、メイン電源回路２は電源電圧を生成しておらず、メイン電源回路２が生成する電源電圧ＶＭＡＩＮ＝０（Ｖ）である。スタンバイ電源回路３において、メイン電源回路２の電源電圧ＶＭＡＩＮが０（Ｖ）であるので、フォトカプラＱ２のＬＥＤはオフ状態であり、電流が流れず、フォトトランジスタはオフ状態である。つまり、メイン電源回路２の電圧がスタンバイ電源回路３の電圧未満であるので、メイン電源回路２の電圧がスタンバイ電源回路３の電圧以上である旨の情報はスイッチング制御回路３２に伝達されない。従って、スイッチング制御回路３２は、検出端子３２ａから電流が流れず、スイッチング素子Ｑ１をスイッチング動作させる。従って、スイッチング電源回路３は、動作を実行し、電源電圧ＶＳＴＢ＝ＶＳ（Ｖ）を生成している。

時刻ｔ１において、ユーザ操作に応じて、リレースイッチ４がオン状態に制御される。これにより、メイン電源回路２のトランス２１には交流電源電圧が供給される。メイン電源回路２が生成する電源電圧ＶＭＡＩＮは時刻ｔ１〜ｔ２にかけて徐々に上昇していく。しかし、時刻ｔ１〜ｔ２においては、メイン電源回路２が生成する電源電圧ＶＭＡＩＮは、スタンバイ電源回路３が生成する電源電圧ＶＳＴＢ未満である。従って、時刻ｔ１までと同様に、フォトカプラＱ２のＬＥＤには電流が流れず、フォトトランジスタはオフ状態である。従って、スイッチング制御回路３２は、検出端子３２ａから電流が流れず、スイッチング素子Ｑ１のスイッチング動作を継続させる。従って、スイッチング電源回路３は、電源電圧ＶＳＴＢ＝ＶＳ（Ｖ）を生成している。

時刻ｔ２において、メイン電源回路２が生成する電源電圧ＶＭＡＩＮは、スタンバイ電源回路３が生成する電源電圧ＶＳＴＢ以上になる。従って、フォトカプラＱ２のＬＥＤがオン状態になって、コンデンサＣ１の電圧に基づく電流が、フォトカプラＱ２のＬＥＤ、抵抗Ｒ２を介して、コンデンサＣ３へと流れる。つまり、メイン電源回路２の電圧がスタンバイ電源回路３の電圧以上であるので、メイン電源回路２の電圧がスタンバイ電源回路３の電圧以上である旨の情報がスイッチング制御回路３２に伝達される。これにより、フォトカプラＱ２のフォトトランジスタはオン状態になり、スイッチング制御回路３２の検出端子３２ａからフォトトランジスタを介して接地電位に電流ＩＯＦＦが流れる。これにより、スイッチング制御回路３２は、スイッチング素子Ｑ１のスイッチング動作を停止させ、常時オフ状態に制御する。従って、スイッチング電源回路３の動作は停止する。スイッチング電源回路３の動作が停止し、トランス３３の二次巻線には電圧が発生しなくなる。しかし、メイン電源回路２の電圧に基づく電流がコンデンサＣ３へと流れ、コンデンサＣ３を充電することによって、スタンバイ電源回路３の電圧は生成され続け、マイコンに電源電圧を供給することができる。

時刻ｔ３において、ユーザ操作に応じて、リレースイッチ４がオフ状態に制御される。これにより、メイン電源回路２のトランス２１には交流電源電圧が供給されなくなる。メイン電源回路２が生成する電源電圧ＶＭＡＩＮは時刻ｔ３〜ｔ４にかけて徐々に低下していく。スタンバイ電源回路３の電源電圧ＶＳＴＢは上記の通りコンデンサＣ１から流れる電流によってコンデンサＣ３が充電されることによって生成されているので、この電圧も時刻ｔ３〜ｔ４にかけて徐々に低下していく。

ここで、メイン電源回路２の電源電圧ＶＭＡＩＮはアンプ回路やＤＳＰ等の消費電力の大きい回路で消費されるので電圧値が低下する速度が速いが、スタンバイ電源回路３の電源電圧ＶＳＴＢはマイコン等の消費電力の小さい回路で消費されるだけであるので電圧値が低下する速度が、メイン電源回路２と比較して遅い。

従って、時刻ｔ４において、メイン電源回路２が生成する電源電圧ＶＭＡＩＮは、スタンバイ電源回路３が生成する電源電圧ＶＳＴＢ未満になる。すると、フォトカプラＱ２のＬＥＤはオフ状態になり、電流が流れなくなり、フォトトランジスタはオフ状態になる。従って、スイッチング制御回路３２は、検出端子３２ａから電流が流れなくなり、スイッチング素子Ｑ１のスイッチング動作を開始させる。従って、スイッチング電源回路３は、電源電圧の生成動作を開始し、電源電圧ＶＳＴＢ＝ＶＳ（Ｖ）を生成するようになる。つまり、スタンバイ電源回路３の電圧は、メイン電源回路２の電圧に基づく電流によって生成することができなくなるが、スタンバイ電源回路３自身によって電源電圧が生成されるので、継続してマイコンに電源電圧を供給することができる。

以上のように、本実施形態によると、メイン電源回路２の電圧に基づく電流によってフォトカプラＱ２を動作させるので、マイコンからの制御信号を伝達する必要がない。従って、マイコンからの制御信号を伝達するための配線が不要である。また、フォトカプラＱ２のＬＥＤを流れる電流は、接地電位に流れるのではなく、コンデンサＣ３へと流れてスタンバイ電源回路３の電圧として使用されるので、電力効率が向上する。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。

本発明は、例えばオーディオアンプに好適に採用され得る。

１ 電源回路
２ メイン電源回路
３ スタンバイ電源回路
４ リレースイッチ
２１ トランス
２２ 全波整流回路
３１ 全波整流回路
３２ スイッチング制御回路
３３ トランス
３４ 電流調整回路
Ｑ１ スイッチング素子
Ｑ２ 伝達手段（フォトカプラ）

Claims (3)

1. メイン電源回路と、スタンバイ電源回路とを備え、
   前記スタンバイ電源回路が、
   スイッチング素子と、
   前記スイッチング素子を制御するスイッチング制御回路と、
   前記メイン電源回路の電圧と、前記スタンバイ電源回路の電圧とを比較し、前記メイン電源回路の電圧が前記スタンバイ電源回路の電圧以上である場合に、前記メイン電源回路の電圧に基づく電流を前記スタンバイ電源回路の電圧を生成する蓄積手段に供給することにより、前記メイン電源回路の電圧が前記スタンバイ電源回路の電圧以上であることを示す情報を前記スイッチング制御回路に伝達する伝達手段とを有し、
   前記スイッチング制御回路が、前記メイン電源回路の電圧が前記スタンバイ電源回路の電圧以上であることを示す情報を受ける場合に、前記スタンバイ電源回路の動作を停止させる、電源回路。
2. 前記メイン電源回路の電圧が前記スタンバイ電源回路の電圧未満である場合に、前記伝達手段が、前記メイン電源回路の電圧に基づく電流を前記スタンバイ電源回路の電圧を生成する蓄積手段に供給しないことにより、前記メイン電源回路の電圧が前記スタンバイ電源回路の電圧以上であることを示す情報を前記スイッチング制御回路に伝達せず、
   前記スイッチング制御回路が、前記メイン電源回路の電圧が前記スタンバイ電源回路の電圧以上であることを示す情報を受けない場合に、前記スタンバイ電源回路の動作を実行させる、請求項１に記載の電源回路。
3. 前記伝達手段がフォトカプラを含み、
   前記フォトカプラのＬＥＤのアノードが前記メイン電源回路の電圧を生成する蓄積手段に接続され、前記ＬＥＤのカソードが前記スタンバイ電源回路の電圧を生成する蓄積手段に接続されている、請求項１または２に記載の電源回路。

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