JP2019030090A

JP2019030090A - 電源装置

Info

Publication number: JP2019030090A
Application number: JP2017145956A
Authority: JP
Inventors: 林　勇生; Isao Hayashi; 勇生林
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2017-07-28
Filing date: 2017-07-28
Publication date: 2019-02-21

Abstract

【課題】スイッチング動作を停止させた状態でも通信機能を維持できるようにする。
【解決手段】蓄電手段を有する電子機器に対して給電を行う電源装置は、電子機器から給電停止要求信号を受信を受信した場合には、電子機器に対して電力要求データの送信を行い、前記電子機器からの電力供給を検出していない場合には、第一の動作状態で動作を行い、前記電子機器からの電力供給を検出した場合には、第一の動作状態から第二の動作状態に変更する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源装置の軽負荷時の電力を低減することができる電源装置に関する。

近年、電子機器と通信を行い、電子機器の要求に応じて出力仕様を可変する電源装置が用いられるようになってきている。

このような電源装置は、給電先の電子機器の要求に応じた出力電圧の可変制御が可能である反面、電力の供給機能のみを有する従来の電源装置と比較して、軽負荷時の消費電力が高いことが問題となっていた。

特許文献１には、電子機器が電源オフまたは軽負荷時のときに、電源装置から電子機器への電力供給を停止することにより、軽負荷時の消費電力を低減する方法が記載されている。

特開２００２−６２９５２号公報

しかしながら、前述の先行技術では、電子機器が電源オフ時または軽負荷時に電力の供給を停止させてしまうため、前述の通信機能を維持させることができなかった。そのため、電子機器が電力供給の再開を必要としても、電源装置側で給電を再開することができないという問題が生じていた。

そこで、本発明は、スイッチング動作を停止させた状態でも通信機能を維持できるようにすることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る電源装置は、
蓄電手段を有する電子機器に対して給電を行う電源装置であって、前記電子機器との通信を行う通信制御手段と、前記電子機器への電力要求データを生成するデータ生成手段と、前記電子機器からの電力供給を検出する電力検出手段と、通常時の動作を行う第一の動作状態と、前記第一の動作状態より消費電力の小さい第二の動作状態とを制御するための一次側制御手段と、前記通信制御手段と前記一次側制御手段との通信手段とを有し、前記通信制御手段は、前記電子機器から給電停止要求信号を受信した場合には、前記電子機器に対して前記電力要求データの送信を行い、前記電力検出手段が前記電子機器からの電力供給を検出していない場合には、前記一次側制御手段が前記第一の動作状態で動作を行い、前記電力検出手段が前記電子機器からの電力供給を検出した場合には、前記通信制御手段から前記一次側制御手段に通信を行い、前記一次側制御手段が前記第一の動作状態から前記第二の動作状態に変更することを特徴とする。

本発明に係る電源装置によれば、スイッチング動作を停止させた状態でも通信機能を維持することができる。

実施形態１における電源装置１０１の構成要素および電子機器１２６の構成要素を説明するためのブロック図である。電源装置１０１の動作例を説明するためのフローチャートである。図２の受電検出処理を説明するためのフローチャートである。実施形態２における電源装置１０１の動作例を説明するためのフローチャートである。実施形態３における電源装置１０１の構成要素および電子機器１２６の構成要素を説明するためのブロック図である。実施形態３における電源装置１０１の動作例を説明するためのフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

［実施形態１］
図１は、実施形態１における電源装置１０１の構成要素および電子機器１２６の構成要素を説明するためのブロック図である。

図１において、１０２はＡＣ入力部、１０３は一次整流回路、１０４はトランス、１０５は一次側巻線、１０６は補助巻線、１０７はスイッチング素子（以下、ＦＥＴ）、１０８は一次側制御部、１０９−１および１０９−２は第一のフォトカプラである。

１１０は帰還入力部、１１１はダイオード、１１２はコンデンサ、１１３−１および１１３−２は第二のフォトカプラ、１１４は発振制御入力部、１１５は二次側巻線、１１６は二次整流回路、１１７は通信制御部、１１８は記憶部、１１９は電圧検出部である。

１２０はスイッチ制御部、１２１は通信部、１２２は発振制御部、１２３はスイッチ、１２４は電圧制御部、１２５は接続部、１２７は接続部、１２８は制御部、１２９は充放電制御部、１３０は二次電池である。

電源装置１０１のＡＣ入力部１０２に商用電源が入力されると、一次整流回路１０３で交流電圧が直流電圧に全波整流される。この直流電圧はトランス１０４の一次巻線１０５に供給される。また、補助巻線１０６に電圧が発生し、ダイオード１１１を介してコンデンサ１１２が充電され、一次側制御部１０８に電力が供給される。そこで、一次側制御部１０８が起動して動作を開始する。

一次側制御部１０８の起動後、ＦＥＴ１０７がスイッチング動作を開始すると、補助巻線１０６に継続的に電圧が発生し、一次側制御部１０８は動作を継続する。また、ＦＥＴ１０７のスイッチング動作によりトランス１０４の二次側巻線１１５に電圧が発生する。二次整流回路１１６は、二次側巻線１１５に発生した電圧を整流して二次側の直流電圧を生成する。

通信制御部１１７のスイッチ制御部１２０は、接続部１２５に接続部１２７が接続されていない状態では、スイッチ１２３を導通状態に制御して、通信制御部１１７に電力を供給可能にしている。この状態において、通信制御部１１７の発振制御部１２２が第二のフォトカプラの発光部１１３−２に電流を供給しており、第二のフォトカプラの受光部１１３−１は、一次側制御部１０８の発振制御入力部１１４に電流を発生させている。

一次側制御部１０８は、発振制御入力部１１４に電流が発生していることを検出して、発振が必要な条件であると判定して、ＦＥＴ１０７のスイッチング制御により二次側への電力供給を行う。二次側の直流電圧は電圧制御部１２４で検出され、電圧制御部１２４は二次側の電圧を安定化するための電圧帰還信号を生成する。この電圧帰還信号は、第一のフォトカプラの発光部１０９−２から第一のフォトカプラの受光部１０９−１を介して、一次側制御部１０８の帰還入力部１１０に伝達される。一次側制御部１０８は、帰還入力部１１０の電圧を安定化するように、ＦＥＴ１０７のスイッチング動作の制御を行う。この構成により、二次整流回路１１６の出力電圧は所定の電圧に設定される。また、スイッチ１２３を導通状態にすることにより、接続部１２７が接続部１２５に接続された場合に、電子機器１２６に電力を供給可能にしている。

電子機器１２６の制御部１２８は、接続部１２７に電源装置１０１からの電源が供給されていない場合、充放電制御部１２９を介して二次電池１３０の電力で動作を行う。接続部１２７に電源装置１０１から電源が供給されると、電子機器１２６は通常動作時は電源装置１０１からの電力で動作を行う。

電源装置１０１は、電子機器１２６が低消費電力で動作を行う場合でも電力供給を継続すると、電力供給のための制御が必要になり、電子機器１２６の動作に必要な電力以上の消費電力が発生することになる。そこで、電子機器１２６の制御部１２８は、例えばパワーオフモード、スタンバイモード等の低消費電力で動作を行う場合、通信部１２１に給電停止信号を出力する。この給電停止信号を受信すると、通信制御部１１７は通信部１２１から電子機器１２６の制御部１２８に対して、通信制御部１１７を駆動するための電力供給を要求する信号を送信する。この電力供給を要求する信号は、記憶部１１８に記憶されている。

電子機器１２６は、この電力供給を要求する信号を受信すると、内蔵する二次電池１３０の電力を使用して動作を開始すると共に、電源装置１０１の接続部１２５に対して、電力の供給を開始する。

電源装置１０１は、電子機器１２６に対して電力供給を要求する信号を送信後、電子機器１２６の接続部１２７から接続部１２５に電力が供給されたか否かの判定を行う。例えば、スイッチ制御部１２０を制御してスイッチ１２３を遮断した後、電圧検出部１１９の電圧が所定時間の間に所定電圧以上であれば受電状態と判定し、所定時間の間に所定電圧未満であれば、受電なしと判定する。この電圧検出部１１９の検出方法は、電圧検出ＩＣを使用してもよいし、アナログ−デジタル変換による電圧検出を行ってもよい。電圧検出部１１９の入力部にコンデンサ等の蓄電素子（不図示）を用いて、電圧検出までの時間を調整してもよい。

電子機器１２６からの電力供給が検出されない場合、１２２は第二のフォトカプラ１１３−２の発光を継続すると共に、電圧検出部１１９は電子機器１２６からの電力検出を継続する。

電子機器１２６からの電力供給を検出すると、スイッチ制御部１２０はスイッチ１２３の遮断状態を継続して二次整流回路１１６からの電力供給を停止すると共に、電子機器１２６の二次電池１３０の電力を使用して通信制御部１１７の動作を継続する。さらに、発振制御部１２２の出力を停止することにより、第二のフォトカプラの発光部１１３−２の発光を停止する。第二のフォトカプラの受光部１１３−１は、第二のフォトカプラの発光部１１３−２の発光が停止したことにより発振制御入力部１１４の電流を停止する。

一次側制御部１０８は、発振制御入力部１１４の電流が停止したことを検出して、二次側への電力供給が不要な条件と判定して、ＦＥＴ１０７のスイッチングを停止させて、二次側への電力供給を停止する。なお、一次側制御部１０８は、二次側への電力供給が不要な条件と判定した場合に、二次側の出力電圧を低下させる等により低消費電力の状態で駆動してもよい。

次に、図２を参照して、電源装置１０１の動作例を説明する。

図２において、ステップＳ１０２は一次側制御部の動作開始、ステップＳ１０３はスイッチ導通、ステップＳ１０４は発光開始、ステップＳ１０５は電子機器検出、ステップＳ１０６は給電停止信号、ステップＳ１０７は電力要求信号を送信、ステップＳ１０８は受電検出処理、ステップＳ１０９は受電検出、ステップＳ１１０はスイッチ遮断、ステップＳ１１１は発光停止、ステップＳ１１２は一次側制御部（動作停止）を示す。

電源装置１０１のＡＣ入力部１０２に商用電源が入力されると、図２のフローチャートがスタートする。

ステップＳ１０２では、一次側制御部１０８が動作を開始して、二次側に電力が供給される。

ステップＳ１０３では、二次側に電力が供給されることにより、スイッチ１２３が導通して通信制御部１１７が動作を開始して、ステップＳ１０４に移行する。

ステップＳ１０４では、発振制御部１２２が第二のフォトカプラの発光部１１３−２の発光を行って一次側制御部１０８の動作を継続して、ステップＳ１０５に移行する。

ステップＳ１０５では、通信制御部１１７が、電子機器１２６が検出されたか否かによる分岐を行う。通信制御部１１７の電子機器１２６の検出方法は、通信部１２１の状態の変化による判定でもよいし、電子機器１２６の制御部１２８から送信される通信データによる判定でもよい。ステップＳ１０５で電子機器１２６が検出されていない場合、ステップＳ１０２に移行する。ステップＳ１０５で電子機器１２６が検出されると、ステップＳ１０６に移行する。

ステップＳ１０６では、通信制御部１１７が給電停止信号の有無による分岐を行う。ステップＳ１０６で給電停止信号が検出されていない場合、ステップＳ１０２に移行する。ステップＳ１０６で給電停止信号が検出されると、ステップＳ１０７に移行する。

ステップＳ１０７では、電源装置１０１の通信制御部１１７から電子機器１２６の制御部１２８に対して電力要求信号を送信して、ステップＳ１０８に移行する。

ステップＳ１０８では、受電検出処理が行われる。この受電検出処理により、電子機器１２６からの電力が供給されているか否かが検出される。

図３を参照して、ステップＳ１０８で行われる受電検出処理を説明する。受電検出処理は、図３に示すステップＳＳ１０１からステップＳＳ１０７までの処理を含む。

ステップＳＳ１０１では、スイッチ１２３の遮断が行われてステップＳＳ１０２に移行する。

ステップＳＳ１０２では、通信制御部１１７の記憶部１１８に記憶されている所定時間のタイマーがスタートする。

ステップＳＳ１０３では、所定時間のタイムアウトが判定され、所定時間が経過するまで待機し、所定時間が経過するとステップＳＳ１０４に移行する。

ステップＳＳ１０４では、電圧検出部１１９が電源装置１０１の接続部１２５の電圧（Ｖｏｕｔ）を測定してステップＳＳ１０５に移行する。

ステップＳＳ１０５では、記憶部１１８に記憶されている所定電圧とＶｏｕｔの電圧の比較結果による分岐が行われる。ステップＳＳ１０５でＶｏｕｔが所定電圧以上ではない場合、ステップＳＳ１０６に移行して受電なしの状態と判定して、ステップＳＳ１０７から図２のステップＳ１０９に移行する。ステップＳＳ１０５でＶｏｕｔが所定電圧以上の場合、ステップＳＳ１０８に移行して受電ありの状態と判定して、ステップＳＳ１０７から図２のステップＳ１０９に移行する。

ステップＳ１０９では、ステップＳ１０８で判定した受電有無による分岐を行う。ステップＳ１０９で電子機器１２６からの受電が検出されていない場合、ステップＳ１０２に移行する。ステップＳ１０９で電子機器１２６からの電力が検出された場合、ステップＳ１１０でスイッチ１２３を遮断した後、ステップＳ１１１に移行する。

ステップＳ１１１では、発振制御部１２２が第二のフォトカプラの発光部１１３−２の発光を停止して、ステップＳ１１２に移行する。

ステップＳ１１２では、第二のフォトカプラの発光部１１３−２の発光信号が停止されたことが、第二のフォトカプラの受光部１１３−１および発振制御入力部１１４に伝達され、一次側制御部１０８を動作停止状態に設定する。その後、ステップＳ１０５に移行する。

以上説明したように、実施形態１における電源装置１０１によれば、電子機器１２６が低消費電力の状態において、二次電池１３０の電力を使用して通信制御部１１７を駆動可能になると共に、電源装置１０１の発振動作を停止することで、電源装置１０１の省電力化が可能になる。

また、電源装置１０１は、一次側制御部１０８の動作が停止している状態で電子機器１２６が取外されて電子機器１２６からの電力供給が遮断された場合でも、自動で一次側制御部１０８が動作状態に復帰することが可能になる。これにより、その後で二次電池１３０が接続されていない電子機器１２６が接続されても、問題なく電源供給を開始することが可能になる。

［実施形態２］
次に、実施形態２を説明する。実施形態２において、電源装置１０１の構成要素および電子機器１２６の構成要素は、実施形態１と同様であるため、それらの説明を省略する。

図４を参照して、実施形態２における電源装置１０１の動作例を説明する。なお、図４に示す処理のうち、図２に示す処理と同様の処理については同一の符号を付し、それらの説明を省略する。

図４において、ステップＳ２０１は二次電池満充電、ステップＳ２０２は低消費電力、ステップＳ２０３は充電完了信号を受信、ステップＳ２０４は充電を示す。

ステップＳ１０２からステップＳ１０５までの処理については、実施形態１で説明した処理と同様の処理が行われるため、それらの説明を省略する。

ステップＳ１０５で電源装置１０１が電子機器１２６を検出すると、ステップＳ２０１に移行する。ステップＳ２０１では、二次電池１３０が満充電の状態か否かの分岐を行う。ステップＳ２０１で満充電ではない場合、ステップＳ２０４に移行して二次電池１３０の充電を行うと共に、ステップＳ１０５に移行する。ステップＳ２０１で満充電である場合、ステップＳ２０２に移行する。

ステップＳ２０２では、電子機器１２６が低消費電力の状態か否かの分岐を行う。ステップＳ２０２で電子機器１２６が通常動作に戻る場合、ステップＳ１０２に移行する。ステップＳ２０２で電子機器１２６が低消費電力の状態である場合、ステップＳ２０３に移行する。

ステップＳ２０３では、電子機器１２６から充電完了信号を受信して、ステップＳ１０７に移行する。

ステップＳ１０７からステップＳ１１２までの処理については、実施形態１で説明した処理と同様の処理が行われるため、それらの説明を省略する。

以上説明したように、実施形態２における電源装置１０１によれば、二次電池１３０の充電完了後に二次電池１３０の電力を使用して通信制御部１１７を駆動すると共に、電源装置１０１の発振動作を停止することで、電源装置１０１の省電力化が可能になる。

［実施形態３］
図５を参照して、実施形態３における電源装置１０１の構成要素および電子機器１２６の構成要素を説明する。図５に示す構成要素のうち、図１に示す構成要素と同様の動作を行うものについては同一の符号を付し、それらの説明を省略する。

図５において、２０２は通信制御部、２０３は電圧制御出力部、２０４は電圧制御部、２０５は電圧制御入力部、２０７は制御部である。

電源装置１０１は、接続部１２５に接続部１２７が接続されると、電子機器１２６に第一の電圧供給を開始する。電子機器１２６は、第一の電圧供給を受けると電源装置１０１との通信を開始する。

電子機器１２６は第一の電圧では充電動作を実現できないため、電源装置１０１から第一の電圧が供給されたことを検出すると、制御部２０７が電子機器１２６の充電動作に必要な要求電力条件信号を生成する。この要求電力条件信号は、電子機器１２６の充電動作に必要な電圧および／または電流の条件を含んでおり、電源装置１０１の通信部１２１に送信される。

通信制御部２０２は、電子機器１２６から受信した要求電力条件を電圧制御出力部２０３から電圧制御部２０４の電圧制御入力部２０５に伝達し、接続部１２５に出力する電圧条件および／または電流条件の変更を行う。

次に、図６を参照して、実施形態３における電源装置１０１の動作例を説明する。なお、図６に示す処理のうち、図２および図４に示す処理と同様の処理については同一の符号を付し、それらの説明を省略する。

図６において、ステップＳ３０１は要求電力条件を受信、ステップＳ３０２は要求電力を生成を示す。

ステップＳ１０５で電子機器１２６が検出されると、ステップＳ３０１に移行する。ステップＳ３０１で電子機器１２６から要求電力条件信号を受信すると、ステップＳ３０２に移行する。ステップＳ３０２では、通信制御部２０２が電圧制御部２０４を制御して、接続部１２５に出力する電圧条件および／または電流条件の変更を行う。その後、ステップＳ３０２からステップＳ２０１に移行する。

ステップＳ２０１からステップＳ２０４までの処理については、実施形態１で説明した処理と同様の処理が行われるため、それらの説明を省略する。ステップＳ１０７からステップＳ１１２までの処理については、実施形態１で説明した処理と同様の処理が行われるため、それらの説明を省略する。

以上説明したように、実施形態３における電源装置１０１によれば、電子機器１２６から受信した要求電力情報に基づき、出力電圧および／または出力電流の条件を変更することが可能になる。

［実施形態４］
実施形態１〜３で説明した様々な機能、処理または方法は、パーソナルコンピュータ、マイクロコンピュータ、ＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｕｎｉｔ）、プロセッサなどがプログラムを用いて実現することもできる。以下、実施形態４では、パーソナルコンピュータ、マイクロコンピュータ、ＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｕｎｉｔ）、プロセッサなどを「コンピュータＸ」と呼ぶ。また、実施形態４では、コンピュータＸを制御するためのプログラムであって、実施形態１〜３で説明した様々な機能、処理または方法を実現するためのプログラムを「プログラムＹ」と呼ぶ。

実施形態１〜３で説明した様々な機能、処理または方法は、コンピュータＸがプログラムＹを実行することによって実現される。この場合において、プログラムＹは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体を介してコンピュータＸに供給される。実施形態４におけるコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、ハードディスク装置、磁気記憶装置、光記憶装置、光磁気記憶装置、メモリカード、揮発性メモリ、不揮発性メモリなどの少なくとも１つを含む。実施形態４におけるコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙな記憶媒体である。

なお、本発明の実施形態は上述の実施形態１、２、３または４に限定されるものではない。発明の要旨を逸脱しない範囲で変更または修正された実施形態１、２、３または４も本発明の実施形態に含まれる。

１０１電源装置、１２６電子機器

Claims

蓄電手段を有する電子機器に対して給電を行う電源装置であって、
前記電子機器との通信を行う通信制御手段と、
前記電子機器への電力要求データを生成するデータ生成手段と、
前記電子機器からの電力供給を検出する電力検出手段と、
通常時の動作を行う第一の動作状態と、前記第一の動作状態より消費電力の小さい第二の動作状態とを制御するための一次側制御手段と、
前記通信制御手段と前記一次側制御手段との通信手段と
を有し、
前記通信制御手段は、
前記電子機器から給電停止要求信号を受信した場合には、前記電子機器に対して前記電力要求データの送信を行い、
前記電力検出手段が前記電子機器からの電力供給を検出していない場合には、前記一次側制御手段が前記第一の動作状態で動作を行い、
前記電力検出手段が前記電子機器からの電力供給を検出した場合には、前記通信制御手段から前記一次側制御手段に通信を行い、前記一次側制御手段が前記第一の動作状態から前記第二の動作状態に変更することを特徴とする電源装置。
前記電子機器は、前記蓄電手段の充電手段をさらに有し、前記電源装置は、前記電子機器から前記蓄電手段が満充電状態である旨の信号を受信すると、前記電子機器に対して前記電力要求データの送信を行うことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
前記一次側制御手段は、前記電力検出手段が前記電子機器からの電力供給が遮断されたことを検出した場合、前記第二の動作状態から前記第一の動作状態に変更することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電源装置。
第一の出力と、前記第一の出力より出力電力の大きい第二の出力のいずれかに変更する出力変更手段をさらに有し、前記通信制御手段が前記電子機器から前記第二の出力を要求されていない場合には前記第一の出力で前記電子機器に給電を行い、前記通信制御手段が前記電子機器から前記第二の出力を要求された場合には、前記出力変更手段が第二の出力に変更を行い、前記電子機器に給電を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の電源装置。