JP2014154919A - 電源回路 - Google Patents

Abstract

【課題】電源回路において回路を複雑化することなく交流電源への接続が外れた後の発光ダイオードの無用な点灯を防止する。
【解決手段】スイッチング電源３のトランス２の２次巻線２ｂ側に、出力電圧の変動が所定値を越えたことを検出する検出回路２２と、検出回路２２が出力電圧の変動を検出したときに発光ダイオード５の駆動電流を強制的に減少させる消灯回路２３を備える。検出回路２２は、ツェナーダイオード２６の端子間の電位差がツェナー電圧を越えるか否かによって出力電圧の変動を検出する。消灯回路２３は、検出回路２２が出力電圧の変動を検出したときに導通へと切替るトランジスタ３２と、トランジスタ３２の導通への切替りに応じて発光ダイオード５のバイパスラインＬ１を非接続から接続へと切替えるトランジスタ３３を備える。バイパスラインが導通すると、発光ダイオード５へ供給される電流がバイパスされて減少し、発光ダイオード５が消灯する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源回路に関する。

従来から、テレビジョン受像機などの電気機器の電源回路として、スイッチング電源を備えたものが知られている。この電源回路は、電気機器が家庭用交流電源コンセントに接続されることによりスイッチング電源のトランスの１次巻線側に交流電圧が供給され、２次巻線側から所定電圧に変換された直流電圧が出力されて、この直流電圧が、例えば、メインマイコン、映像回路、音声回路などを含む負荷回路に供給されるようになっている。

負荷回路は、ユーザがリモコン操作などにより電気機器をパワーオフしたとき（スタンバイ状態にしたとき）には、一部の回路（例えば、音声回路）が電源回路から切り離されて消費電流が少なくなり、省エネが図られる。また、電気機器には、一般的に電源回路から負荷回路に電力が供給されているときに点灯してユーザに電気機器が動作していることを表示する発光ダイオード（パイロットランプ）が備えられる。

スイッチング電源を用いたものではないが、通常動作モード時（パワーオン時）用、及び待機モード時（スタンバイ時）用の電源回路を別々に備えると共に、各モード表示用のＬＥＤを別々に備える電源装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の電源装置における各モード表示用のＬＥＤは、各ＬＥＤに直列又は並列に設けられたトランジスタがマイコンからの信号によりオンオフ制御されることによって点灯・消灯制御される。

また、スタンバイ時に動作する電源回路からの電圧により点灯するＬＥＤを備えた受信機が知られている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載の受信機１００は、図４に示すように、全波整流回路１０１に接続されたＡＶＲ電源回路１０２が、スタンバイ時にマイコンからの制御信号により動作を開始してＬＥＤ１０３を点灯し、ユーザに対してスタンバイモードであることを表示するようになっている。そして、ＡＶＲ電源回路１０２の出力側であってＬＥＤ１０３のアノード側には、ＬＥＤ消灯用制御信号によりオン状態になるトランジスタ１０４が接続してあり、このトランジスタ１０４がオンすることによってＬＥＤ１０３のアノード電圧がゼロになりＬＥＤ１０３が消灯するようになっている。

特開２００３−２１９３１４号公報 特許第２６７１５８８号公報

ところで、パイロットランプとしての発光ダイオードを備えた電気機器の場合、交流電源コンセントへの接続を外せば、トランスの２次巻線側から出力される電圧が徐々に低下して発光ダイオードが消灯し、ユーザが発光ダイオードの消灯を目視することによって、電気機器の最終的な動作の停止を確認することができる。

ところが、２次巻線側には負荷回路などに複数の容量部品があるので、交流電源コンセントへの接続が外れてから発光ダイオードが実際に消灯するまでの間に数秒程度のタイムラグが生じる。特に、電気機器がスタンバイ状態に切替っているときに交流電源コンセントへの接続が外された場合には、前述の通り、負荷回路が消費電流の少ない状態に切替えられているので、多くの電荷が負荷回路に長時間残り、発光ダイオードがより長い時間（２０秒程度）発光を持続する場合があった。このような場合には、ユーザは、誤って当該電気機器の故障と判断してしまう虞があった。

上記不具合を解消するために、トランスの１次巻線側に供給される交流電圧を監視する監視回路を設け、その監視回路が交流電圧の低下を検出したときには、２次巻線側における発光ダイオードへの電圧供給ラインに設けたオンオフスイッチをオフにして発光ダイオードへの電流を強制的に遮断するように構成することが考えられる。しかしながら、この場合には、新たに監視回路が必要になる上に、１次巻線側の監視回路と２次巻線側のオンオフスイッチを絶縁状態で接続するためのフォトカプラも必要になり、部品点数が増加し、回路構成が複雑化する。

なお、特許文献１及び特許文献２に記載された発明は、いずれも、電気機器が交流電源コンセントへの接続から外れたときの、トランスの２次巻線側に設けられたＬＥＤ（パイロットランプ）の消灯の遅れを解消しようとするものではない。

そこで、本発明は、上記課題を解決するものであり、簡単な構成でありながら、当該電源回路を備えた電気機器が交流電源コンセントへの接続から外されたときに、パイロットランプとしての発光ダイオードが無用に長時間点灯し続けることを防止できる電源回路を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の電源回路は、１次巻線側に交流電源の電圧が供給されるトランスを有するスイッチング電源と、前記トランスの２次巻線からの出力電圧により駆動される負荷回路と、前記トランスの２次巻線からの出力電圧により駆動され、前記２次巻線から前記負荷回路への電力供給が行われていることを表示する発光ダイオードと、前記トランスの２次巻線側に設けられ、前記トランスの１次巻線側への交流電源の供給電圧の低下に基づく前記トランスの２次巻線側出力電圧の変動が所定値を越えたことを検出する検出回路と、前記検出回路により２次巻線側出力電圧の前記所定値を越える変動が検出されたときに、前記トランスの２次巻線側出力電圧から前記発光ダイオードへ供給される駆動電流を強制的に減少又は停止させて、前記発光ダイオードを消灯させる消灯回路と、を備える。

上記構成によれば、回路構成を複雑化することなく、当該電源回路の交流電源への接続が外されたときに、動作状態を表示する発光ダイオードが残留電荷により長時間点灯し続けることを防止することができる。これにより、発光ダイオードが無用に長時間点灯し続けることがないので、ユーザは、当該電源回路を備えた電気機器の動作停止をタイムリーに確認することができる。

前記検出回路は、前記２次巻線側と前記負荷回路側の電位差に基づいて前記トランスの２次巻線側出力電圧の変動が前記所定値を越えたか否かを検出するものであることが望ましい。これによれば、検出回路を例えば数個の回路素子で構成することができ、検出回路の構成を簡単化することができる。

前記消灯回路は、前記検出回路が前記トランスの２次巻線側出力電圧の前記所定値を越える変動を検出したときに導通・非導通が切替るスイッチ素子と、前記スイッチ素子の導通・非導通の切替りに応じて、前記トランスの２次巻線から前記発光ダイオードへの電力供給ラインに接続したバイパスラインの接続・非接続を切替えるバイパスオンオフ素子と、を有し、前記バイパスラインが接続されたときには、前記発光ダイオードに供給される駆動電流が強制的に減少されるものであることが望ましい。

上記構成によれば、トランスの２次巻線側出力電圧の所定値を越える変動を検出したときに、発光ダイオードを短時間で確実に消灯することができる。

前記消灯回路は、前記検出回路が前記トランスの２次巻線側出力電圧の前記所定値を越える変動を検出したときに導通から非導通へと切替るスイッチ素子を有し、前記スイッチ素子が非導通へ切替ることによって、前記トランスの２次巻線から前記発光ダイオードへの電力供給ラインが非導通になり、前記発光ダイオードに供給される駆動電流が強制的に停止されるものであることが望ましい。

上記構成によれば、トランスの２次巻線側出力電圧の所定値を越える変動を検出したときに、発光ダイオードを短時間で確実に消灯することができると共に、消灯回路の構成をより簡単化することができる。

本発明によれば、トランスの１次巻線側への交流電源の供給電圧の低下に基づくトランスの２次巻線側出力電圧の変動が所定値を越えたことを検出する検出回路がトランスの２次巻線側に設けられ、検出回路によって２次巻線側出力電圧の所定値を越える変動が検出されたときに、発光ダイオードへ供給される駆動電流を強制的に減少又は停止させるので、回路構成を複雑化することなく、当該電源回路の交流電源への接続が外されたときに、発光ダイオードが無用に長時間点灯し続けることを防止することができる。これにより、ユーザは、当該電源回路を備えた電気機器の動作停止をタイムリーに確認することができる。

本発明の第１の実施形態に係る電源回路のブロック図。 同第２の実施形態に係る電源回路のブロック図。 同第３の実施形態に係る電源回路における消灯回路のブロック図。 従来装置としての受信機のブロック図。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る電源回路について、図１を参照して説明する。本実施形態の電源回路１は、例えばテレビジョン受像機などの電気機器用として設けられたものであり、１次巻線２ａ側と２次巻線２ｂ側が絶縁されたトランス２を有するスイッチング電源３と、２次巻線２ｂ側からの出力電圧により駆動される負荷回路４と、同じく２次巻線２ｂ側からの出力電圧により駆動され、２次巻線２ｂ側から負荷回路４への電力供給が行われていることを表示するパイロットランプとしての発光ダイオード５と、を備える。

トランス２の１次巻線２ａ側には、プラグ６を家庭用の交流電源７に接続することにより印加された交流電圧を、全波整流回路８とコンデンサ９を介して整流平滑した直流電圧（＋Ｂ電圧）が供給される。１次巻線２ａに供給される＋Ｂ電圧は、スイッチング回路１０により高速でスイッチング（オンオフ）され、２次巻線２ｂ側の出力電圧がフィードバック回路１１とフォトカプラ１２を介してスイッチング回路１０にフィードバックされることによってスイッチング（オンオフ）のデューティが可変調整されて、２次巻線２ｂ側に、トランス２の巻数比を反映した所定の出力電圧が得られるようになっている。

例えば、トランス２の巻数比（１次側：２次側）が、Ｎ１：Ｎ２である場合は、２次巻線２ｂ側に、最大（（＋Ｂ電圧）×√２×Ｎ２／Ｎ１）ボルトの極性の反転した直流電圧が出力される。

２次巻線２ｂ側の所定の出力端子１３には、整流用のダイオード１４及び比較的大容量のコンデンサ１５を介して、常時一定の電圧・電流になるように調整した電圧・電流を出力する汎用電源レギュレータ回路１６と、パワーオン時に動作して、汎用電源レギュレータ回路１６よりも大きな一定の電圧・電流になるように調整した電圧・電流を出力するパワーオン電源レギュレータ回路１７とが接続されている。

負荷回路４は、メインマイコン４ｂと、映像回路や音声回路などの当該電気機器の種々の機能を奏するための多数の電子回路とを含み、リモコン受光部１８を介して、リモコン１９からの操作信号２１が入力されることによって負荷回路４自体の状態を通常動作状態とスタンバイ状態との間で切替えるようになっている。

具体的には、負荷回路４のメインマイコン４ｂは、ユーザがリモコン１９の電源ボタン１９ａを押下操作してパワーオンしたときには、パワーオン電源レギュレータ回路１７に制御信号を送信してパワーオン電源レギュレータ回路１７を起動し、負荷回路４に比較的大きな電圧・電流を供給させて負荷回路４の全ての回路を動作状態とする（通常動作状態）。また、ユーザが電源ボタン１９ａを押下操作してパワーオフしたときには、負荷回路４のメインマイコン４ｂは、パワーオン電源レギュレータ回路１７を停止させて、パワーオン電源レギュレータ回路１７から電源供給を受けている負荷回路４の一部の回路４ａ（例えば音声回路）を停止させる（スタンバイ状態）。スタンバイ状態に移行したときにも、汎用電源レギュレータ回路１６は動作を継続しているので、負荷回路４の一部の回路４ａを除く部分には汎用電源レギュレータ回路１６からの電力が供給される。

発光ダイオード５は、そのアノード側端子５ａを、常時動作している汎用電源レギュレータ回路１６に接続されて所定の電圧（例えば、５ボルト）を供給されて発光し、２次巻線２ｂ側から負荷回路４への電力供給が行われていることを表示する。そして、発光ダイオード５のアノード側端子５ａと２次巻線２ｂの出力端子１３との間には、１次巻線２ａ側への交流電源の供給電圧（＋Ｂ電圧）の低下に基づく２次巻線２ｂ側の出力電圧の変動が所定値を越えたことを検出する検出回路２２と、２次巻線側出力電圧の所定値を越える変動が検出されたときに発光ダイオード５のアノード側端子５ａに供給される駆動電流を強制的に減少させる消灯回路２３とが設けられている。

検出回路２２は、アノード側端子２６ａが整流用のダイオード２４及びコンデンサ２５を介して２次巻線２ｂ側の出力端子１３に接続され、カソード側端子２６ｂが汎用電源レギュレータ回路１６側に接続されたツェナーダイオード２６、及び抵抗２８、２９から構成される。抵抗２８、２９は、中間点２７が所定の電圧になるように汎用電源レギュレータ回路１６からの電圧を分圧する。上記の所定の電圧については、後述する。

消灯回路２３は、ベースが中間点２７に接続され、コレクタが汎用電源レギュレータ回路１６からの一定出力電圧Ｖｃｃに抵抗３１を介して接続されたノーマリーオフのｎｐｎトランジスタ３２（スイッチ素子）と、ベースがトランジスタ３２のコレクタに接続され、エミッタが発光ダイオード５のアノード側端子５ａに接続されたノーマリーオフのｐｎｐトランジスタ３３（バイパスオンオフ素子）と、から構成される。

検出回路２２は、アノード側端子２６ａの電圧の変動が所定値を越えたときに、中間点２７の電圧（トランジスタ３２のベース電圧）を、所定の電圧（例えば、０．６ボルト）を越えて上昇させ、トランジスタ３２を導通させるようになっている。この所定の電圧は、ツェナーダイオード２６のツェナー電圧と、抵抗２８、２９の各抵抗値を変更することにより、調整可能である。

具体的には、いま、アノード側端子２６ａの電位は、ダイオード２４の作用により２次巻線２ｂ側出力の逆極性の−Ｖ１ボルトであり、カソード側端子２６ｂの電位は、抵抗２８、２９により調整された＋Ｖ２ボルトであるとすると、両者の電位差の絶対値（Ｖ１＋Ｖ２）がツェナー電圧以上であるときには、汎用電源レギュレータ回路１６からツェナーダイオード２６及びダイオード２４を通る電流ｉが流れて中間点２７の電圧が上昇せず、トランジスタ３２は導通しない。

ところが、ユーザがプラグ６の交流電源７への接続を外すなどして、１次巻線２ａへの供給電圧（＋Ｂ電圧）が低下することに伴って、２次巻線２ｂ側の電圧が変動すると、アノード側端子２６ａの電位は逆極性であるので、−Ｖ１ボルトから（−Ｖ１＋δｖ）ボルトに変化する（上昇する）。このときの電位差の絶対値（Ｖ１＋Ｖ２−δｖ）がツェナー電圧以下になると、ツェナーダイオード２６が非導通になるので、電流ｉが停止し、中間点２７の電圧が上昇してトランジスタ３２が導通する。

トランジスタ３２が導通すると、トランジスタ３３のベース電圧が低下するのでトランジスタ３３が導通する。トランジスタ３３が導通すると、発光ダイオード５のアノード側端子５ａに供給される電流がトランジスタ３３を通ってグランドへ流れ、発光ダイオード５が強制的に消灯される。発光ダイオード５が短時間のうちに消灯されるので、ユーザが当該電気機器の動作停止をタイムリーに確認することができる。図中のラインＬ１が、請求項におけるバイパスラインに相当する。

以上のように、ツェナーダイオード２６のツェナー電圧、及び抵抗２８、２９の値を調整することにより、検出回路２２は、簡単な回路でありながら、２次巻線２ｂ側の電圧の所定値を越える変動を直ちに検出して発光ダイオード５を短時間のうちに消灯させることができる。所定値は、１次巻線２ａ側に供給される電圧（＋Ｂ電圧）の正常範囲内での変動を考慮して設定することが好ましい。

例えば、日本国内で使用する電気機器であれば、交流電源電圧が１００ボルトであるので、その前後１０％の変動までは正常の範囲内であるとすると、９０ボルト以下に低下したときに、初めてプラグ６の交流電源７からの抜脱が生じたと判断するように設定する。具体的には、＋Ｂ電圧の最大値は、９０×√２＝１２７ボルトになるので、巻数比がＮ１：Ｎ２＝８：５０であるとすると、２次巻線２ｂ側の電圧の最大値は、極性が反転した−１２７×（８／５０）＝−２０．３２ボルトである。従って、ツェナーダイオード２６のアノード側端子２６ａの電位が−２０．３２ボルトを越えて上昇したときに、ツェナーダイオード２６が非導通になり、中間点２７の電位が０．６ボルトを越えるように、ツェナーダイオード２６のツェナー電圧、及び抵抗２８、２９の抵抗値を設定する。

なお、コンデンサ１５の容量が大きいので、出力端子１３の電圧変動が生じたときにも、汎用電源レギュレータ回路１６は、相当の期間一定の出力電圧を保持することができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る電源回路について、図２を参照して説明する。第１の実施形態と異なるところは、検出回路２２と消灯回路２３の構成、及び検出回路２２の前段のダイオード２４、コンデンサ２５の向きが逆向きであることであり、同一の構成部分については、同一の番号を付して説明を省略する。

２次巻線２ｂの出力端子１３に接続されるダイオード２４、コンデンサ２５は、第１の実施形態とは逆の向きに挿入されて、検出回路２２に対して正の極性の電圧を印加するようになっている。

その上で、検出回路２２は、第１の実施形態とは逆向きのツェナーダイオード３４が挿入される。具体的には、ツェナーダイオード３４は、アノード側端子３４ａが分圧抵抗２８、２９を介して汎用電源レギュレータ回路１６側に接続され、カソード側端子３４ｂがダイオード２４側（２次巻線２ｂ側の出力端子１３側）に接続される。また、中間点２７の電圧を調整するための抵抗３０が付加される。

消灯回路２３は、ベースが検出回路２２の中間点２７に接続され、コレクタが発光ダイオード５のカソード側端子５ｂに接続されたノーマリーオフのｎｐｎトランジスタ３５（スイッチ素子）から構成される。トランジスタ３５のエミッタはグランドに接続される。

検出回路２２は、ツェナーダイオード３４のツェナー電圧と、抵抗２８、２９、３０の各値を調整することにより、カソード側端子３４ｂの電圧の変動が所定値を越えたときに、中間点２７の電圧（トランジスタ３５のベース電圧）が所定の電圧より低下し、トランジスタ３５を非導通に切替えるようになっている。

具体的には、いま、カソード側端子３４ｂの電位は、正極性の＋Ｖ１ボルトであり、アノード側端子３４ａの電位は、抵抗２８、２９により調整された＋Ｖ２ボルトであるとすると（但し、Ｖ１＞Ｖ２）、両者の電位差の絶対値（Ｖ１−Ｖ２）がツェナー電圧以上であるときには、ダイオード２４から汎用電源レギュレータ回路１６へと向かう電流ｉが流れて中間点２７が所定の電圧（例えば０．６ボルト）を維持し、トランジスタ３５は導通を維持し、発光ダイオード５が発光を続ける。

ところが、１次巻線２ａへの供給電圧（＋Ｂ電圧）が低下することに伴って、２次巻線２ｂ側の電圧が変動すると、カソード側端子３４ｂの電位が＋Ｖ１ボルトから（Ｖ１−δｖ）ボルトに変化する（下降する）。このときの電位差の絶対値（（Ｖ１−δｖ）−Ｖ２）がツェナー電圧以下になると、ツェナーダイオード３４が非導通になるので、電流ｉが停止し、汎用電源レギュレータ回路１６から抵抗２９、３０を介してグランドへ電流が流れ、中間点２７の電圧（汎用電源レギュレータ回路１６からの出力電圧を、抵抗２９と抵抗３０で分圧した電圧）が所定電圧以下に下降してトランジスタ３５が非導通になる。

トランジスタ３５が非導通になると、発光ダイオード５のカソード側端子５ｂからグランドに抜ける電力供給ラインが遮断されるので発光ダイオード５が強制的に消灯される。

第２の実施形態では、第１の実施形態に比べて、発光ダイオード５の点灯時には、消灯回路２３に備えるトランジスタ３５が常時電流を消費するので省エネの観点からは劣るが、トランジスタの個数が１個で済む分だけ回路をさらに簡単化することができる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態に係る電源回路について、図３を参照して説明する。第３の実施形態は、第１の実施形態とほぼ同一の構成であり、消灯回路２３の構成だけが異なる。具体的には、消灯回路２３のトランジスタ３３をノーマリーオフのｎｐｎトランジスタに変更すると共に、このトランジスタ３３を発光ダイオード５のカソード側端子５ｂに直列に挿入したことである。

検出回路２２が２次巻線２ｂ側の所定値以上の電圧変動を検出していない間は、中間点２７の電圧がトランジスタ３２の導通電圧以下であるので、トランジスタ３２が非導通のままであり、トランジスタ３３は、ベースに一定の電圧（例えば０．６ボルト）が印加されて導通するので、発光ダイオード５が点灯し続ける。検出回路２２が所定値を越える変動を検出したときには、トランジスタ３２が導通し、トランジスタ３３が非導通になるので電力供給ラインが遮断されて発光ダイオード５が強制的に消灯される。

１ 電源回路
２ トランス
２ａ １次巻線
２ｂ ２次巻線
３ スイッチング電源
４ 負荷回路
５ 発光ダイオード
７ 交流電源
２２ 検出回路
２３ 消灯回路
３２ トランジスタ（スイッチ素子）
３３ トランジスタ（バイパスオンオフ素子）
３５ トランジスタ（スイッチ素子）
Ｌ１ ライン（バイパスライン）

Claims (4)

1. １次巻線側に交流電源の電圧が供給されるトランスを有するスイッチング電源と、
   前記トランスの２次巻線からの出力電圧により駆動される負荷回路と、
   前記トランスの２次巻線からの出力電圧により駆動され、前記２次巻線から前記負荷回路への電力供給が行われていることを表示する発光ダイオードと、
   前記トランスの２次巻線側に設けられ、前記トランスの１次巻線側への交流電源の供給電圧の低下に基づく前記トランスの２次巻線側出力電圧の変動が所定値を越えたことを検出する検出回路と、
   前記検出回路により２次巻線側出力電圧の前記所定値を越える変動が検出されたときに、前記トランスの２次巻線側出力電圧から前記発光ダイオードへ供給される駆動電流を強制的に減少又は停止させて、前記発光ダイオードを消灯させる消灯回路と、を備えることを特徴とする電源回路。
2. 前記検出回路は、
   前記２次巻線側と前記負荷回路側の電位差に基づいて前記トランスの２次巻線側出力電圧の変動が前記所定値を越えたか否かを検出することを特徴とする請求項１に記載の電源回路。
3. 前記消灯回路は、
   前記検出回路が前記トランスの２次巻線側出力電圧の前記所定値を越える変動を検出したときに導通・非導通が切替るスイッチ素子と、
   前記スイッチ素子の導通・非導通の切替りに応じて、前記トランスの２次巻線から前記発光ダイオードへの電力供給ラインに接続したバイパスラインの接続・非接続を切替えるバイパスオンオフ素子と、を有し、
   前記バイパスラインが接続されたときには、前記発光ダイオードに供給される駆動電流が強制的に減少されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電源回路。
4. 前記消灯回路は、
   前記検出回路が前記トランスの２次巻線側出力電圧の前記所定値を越える変動を検出したときに導通から非導通へと切替るスイッチ素子を有し、
   前記スイッチ素子が非導通へ切替ることによって、前記トランスの２次巻線から前記発光ダイオードへの電力供給ラインが非導通になり、前記発光ダイオードに供給される駆動電流が強制的に停止されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電源回路。

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