JP3759434B2 - 電源装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は広範には、コンピュータ、モニター、および他のコンピュータ周辺機器の電源装置に関する。そして本発明は特に、コンピュータホストから供給された電源信号にしたがってモニターを始動させるための電源装置に関する。ここでディスプレイ電源管理信号モードのことを、以後ＤＰＭＳモードと称する。そしてコンピュータがこのモードにあるときは、電源装置がモニターを切ることを不可にしたうえで、電源装置の構成要素に電源の供給を停止することによって、コンピュータシステムの電力節減を図るようになっている。
【０００２】
【従来の技術】
最近、切換え型電源装置が、コンピュータやコンピュータの周辺機器に使われるようになってきた。このような切換え型電源装置の電源制御回路として、一般的には、パルス幅変調、（ＰＷＭ）制御装置を用いる。３８４２ＩＣや３８４４ＩＣシリーズのようなＰＷＭ制御装置には、その制御機能を普通に始動させるだけの十分な大きさの電圧と電流が必要で、ひいては始動回路が必要となる。しかしＰＷＭ制御装置がひとたび始動してからは、ＰＷＭ制御装置を作動するエネルギーは、補助電源から供給される。したがってこの始動回路は冗長回路となり、しかも電源消費は続く。
【０００３】
図１は、従来の切換え型電源装置を示したものである。ただし出力電圧を安定させるための安定化制御回路については省略されている。
【０００４】
図１に示されたように、フルブリッジ式整流器のような整流器１は、交流（ＡＣ）電圧を直流（ＤＣ）電圧に整流する。そしてフィルターコンデンサ２が、この整流された電圧をろ波し、電圧リップルを減衰させる。整流、ろ波された電圧は、始動抵抗器３を介して始動コンデンサ４を充電する。かくして始動抵抗器３は、電源制御回路５に、整流、ろ波された電圧を供する（ここで電源制御回路としては、たとえば３８４２制御器があげられる）。電源制御回路５は、作動後、ＮＭＯＳトランジスタのような制御トランジスタ６に、切換え信号を送る。ＮＭＯＳトランジスタ６のゲートは、電源制御回路５に接続している。
【０００５】
電源変圧器７は、一次巻線７ａ、二次巻線７ｂおよび三次巻線７ｃを有する。電源変圧器７の一次巻線７ａは、ＮＭＯＳトランジスタ６のドレインに接続しており、それによって、整流、ろ波された電圧を供する。ＮＭＯＳトランジスタ６を切換えることによって、二次巻線７ｂと三次巻線７ｃとにパルス電圧が発生する。三次巻線７ｃで発生したパルス電圧を、補助ダイオード８で整流し、始動コンデンサ４でろ波し、その出力電圧を電源制御回路の両端に供する。二次巻線７ｂで発生したパルス電圧を、出力ダイオード９で整流し、出力コンデンサ１０でろ波することによって、出力電圧が生じる。
【０００６】
以下に、図１に示されたような電源装置の操作について述べる。ＡＣ電圧を電源装置に供すると、このＡＣ電圧は、整流器１によって整流し、フィルターコンデンサ２によってろ波することによって、ＤＣ電圧となる。このＤＣ電圧は、始動抵抗器を介して始動コンデンサ４を充電する。この電圧はＡ点で上昇し、Ｂ点でも上昇し、それから電源制御回路５に供される。そしてＢ点での電圧が特定の電圧レベルを越えたとき、電源制御回路５が作動する。たとえば電源制御回路５が３８４２制御器だとすると、Ｂ点での電圧は少なくとも１６Ｖなければ、この３８４２制御器を作動できない。電源制御回路５が切換え信号を出して、制御トランジスタ６を切換える（オン、オフにする）。次いで、パルス電圧が二次巻線７ｂおよび三次巻線７ｃで発生する。二次巻線７ｂで発生したパルス電圧を、出力ダイオード９で整流し、出力コンデンサ１０でろ波し、かくしてＤＣ電圧を他の装置（図示せず）に供する。三次巻線７ｃで発生したパルス電圧を、補助ダイオード８で整流し、始動コンデンサ４でろ波し、その出力電圧を電源制御回路５の両端に供する。つまり、ＡＣ電圧をこの電源装置に供すると、電源制御回路５の電源は、最初は、始動抵抗器３を介して供される。電源制御回路の作動後、電源制御回路の作動電圧は、電源変圧器７の三次巻線７ｃを介して供される。しかし電流は、その間も始動抵抗器３を流れるので、電源消費はつづく。
【０００７】
一般的に、コンピュータやコンピュータ周辺機器の入力ＡＣ電圧は９０Ｖから２６４Ｖ程度である。そして始動抵抗器の消費する電源ロスは次のように算出される。９０ＶのＡＣ電圧が電源装置に供されたとすると、整流、ろ波されたあとＤＣ電圧はおおよそ、９０Ｖ×１．４１４＝１２７．６Ｖとなる。３８４２制御器を電源制御回路５として作動すると、この３８４２制御器の始動電流の最小値はおよそ１ｍＡである。したがって始動抵抗器の抵抗の最大値は、（１２７．６Ｖ−１６Ｖ）／１ｍＡ＝１１１．２６Ｋ．ＯＭＥＧＡ．である。ＡＣ電圧が２６４Ｖのとき、整流、ろ波された後のＡ点での電圧はおよそ３７３．２９６Ｖ（２６４Ｖ×１．４１４）となる。３８４２制御器の作動後、Ｂ点での電圧はおよそ１０Ｖに下がる。結局、始動抵抗器３の電源消費はおよそ、（３７３．２９６Ｖ−１０Ｖ）²／１１１．２６Ｋ．ＯＭＥＧＡ．＝１．１８Ｗである。
【０００８】
コンピュータやコンピュータ周辺機器において、これらの機器を作動させていないときの電源消費を抑えるための省電源機能が切望されている。省電源機能は電源消費を３Ｗ以下に抑えなければならないし、始動抵抗器３の電源ロス（１．１８Ｗ）も無視できないものである。
【０００９】
省電源モードの省電源ＩＣで操作すれば、一般的な電源回路でも始動抵抗器によるワット損を減らすことはできるが、いくつかの問題も残っている。
【００１０】
省電源モードでは、省電源ＩＣが電源制御をおこなう。省電源ＩＣは、不要な電源出力、たとえば省電源ＩＣ用の５Ｖおよび１０ｍＡの電源出力以外の、モニターの水平および垂直走査信号用の電源出力などを遮断する。
【００１１】
上記要求をかなえるための１つの方法は、省電源ＩＣが機能するように、始動抵抗器３を通る電流を維持し電源操作を続けることである。このようにすると、回路の電源レスポンスが早くなる。しかし、これによって回路が複雑となりコストが増加し、しかも要求電源量を満たすように電源消費を制御することができなくなる。
【００１２】
【発明の概要】
本発明の目的は、通常のモードでコンピュータホストの電源信号にしたがって動作する電源装置を提供することである。このホストはＤＰＭＳモードのとき電源信号を出力しないため、モニターへの電源は遮断される。したがってＤＰＭＳモードのときのモニターの消費電源は減少し、回路部品の複雑さやコストも抑えられる。
【００１３】
上記目的を達成するために本発明が提供する、外部からの第１信号にしたがって出力電源を出力する電源装置は、整流器、電源変圧器、電源制御回路、そして切換え装置を備える。整流器は、ＤＣ電圧源を提供するために設けられたものである。電源変圧器は、このＤＣ電圧源を受けて、出力電圧と第２信号を出力する。また電源制御回路は、この第２信号にしたがって、電源変圧器の出力電圧を制御するために設けられたものである。そして切換え装置は、第１信号にしたがって、電源制御回路に第２信号を出力する。
【００１４】
さらに本発明は、ホストとモニターを構成するものもある。このホストは、第１信号を提供するために設けられたものである。そしてモニターは、この第１信号にしたがって、モニターに出力電圧を提供するための、電源装置を備えている。そしてこの電源装置が、整流器、電源変圧器、電源制御回路、そして切換え装置を備えている。整流器は、ＤＣ電圧源を提供するために設けられたものである。電源変圧器は、このＤＣ電圧源を受けて、出力電圧と第２信号を出力する。また電源制御回路は、この第２信号にしたがって、電源変圧器の出力電圧を制御するために設けられたものである。そして切換え装置は、第１信号にしたがって、電源制御回路に第２信号を出力する。
【００１５】
本発明は、以下に示した詳細な説明と添付図面から、より十分に理解されよう。ただし、これらの説明および図面は、例として示しただけであって、本発明を限定しようとするものではない。
【００１６】
【好適な実施の形態の詳細な説明】
図２は、本発明の実施の形態による電源装置の回路図を示す。簡潔にするために、出力電圧を安定化させるための安定化制御回路は省略してある。従来技術に関して示された部品と同様の部品については、同じ参照番号で示し、それらの説明は省略する。
【００１７】
図２で示されるように、整流装置１１は、ブリッジ式の整流器１とコンデンサ２とを含み、外部からの交流（ＡＣ）電圧を直流（ＤＣ）電圧に、整流するものである。電源変圧器７は、一次巻線７ａ、二次巻線７ｂおよび三次巻線７ｃを有する。電源制御回路１２は、電源制御チップ５と制御トランジスタ６とを備える。制御トランジスタ６がたとえばＮＭＯＳトランジスタだとすると、電源制御チップ５は、３８４２および３８４４シリーズの制御ＩＣから選んだものになる。電源が切換え信号を出力し、制御トランジスタ６のオン、オフを切換える。したがって、電源変圧器７の一次巻線７ａを通る電流の量が変化し、二次巻線７ｂ、三次巻線７ｃがそれぞれ誘導電圧を発生するようになっている。切換え装置は、コンピュータホスト（図示せず）からの電源信号Ｖｉｎを検出するために設けられたものである。この実施の形態においては、切換え装置はリレーになっている。図３に示したように、電源Ｖｉｎは、コンピュータホスト３１から直列伝送ラインを介してモニター３２の電源に伝送される。切換え装置が電源信号Ｖｉｎを検出すると、切換え装置１３をオンにして、三次巻線７ｃで発生した電源を電源制御回路に提供する。さらにこの実施の形態において切換え装置は、ホスト３１の電源信号Ｖｉｎにしたがって、定期的にオン、オフする。ただし切換え装置のオン、オフ状態は、ホスト３１の他の信号のいずれに対しても、応答できるようになっている。また三次巻線７ｃと切換え装置１３との間に、保護ダイオード８が設けられている。ダイオード８のアノードは電源変圧器７の三次巻線７ｃに接続され、いっぽうダイオード８のカソードは切換え装置１３に接続されている。さらに、電源変圧器７と切換え装置１３との間に始動回路１４が設けられており、これは複数の抵抗器やコンデンサを備えて成る。
【００１８】
以下に、上記の電源装置の動作について述べる。コンピュータホスト３１が通常のモードで動作していることを想定し、したがってホスト３１は、モニター３２に電源信号Ｖｉｎを提供し、切換え装置１３をオンにする。ＡＣ電圧がモニター３２の電源に提供されると、このＡＣ電圧は、整流器１とフィルタコンデンサ２とを介して、ＤＣ電圧となる。次いでこのＤＣ電圧を、始動回路１４を介して電源制御チップ５に提供する。したがって電源制御チップ５は可動となって、定期的切換え信号を出し、制御トランジスタ６を連続的に切換える（オン、オフする）。それからパルス電圧が、二次巻線７ｂと三次巻線７ｃとに発生する。二次巻線７ｂで発生したパルス電圧を、出力ダイオード９で整流し、出力コンデンサ１０でろ波する。これによってＤＣ出力電圧が、他の回路装置（図示せず）に提供される。
【００１９】
コンピュータホスト３１がＤＰＭＳモードで動作しているとき、ホスト３１の電源信号Ｖｉｎは遮断される。そこで切換え装置１３はオフとなり、電源制御チップ５は不可となる。さらに電源制御チップ５が作動しないため、制御トランジスタ６が切換え動作を停止する。結局、一次巻線７ａの磁束変化がおきないため、電源変圧器は誘導電圧を出力できない。さらに、この電源装置とＡＣ電源との間に電流の経路がないため、外部のＡＣ電圧はこの電源装置に電源を提供できない。したがって電源はこれ以上消費されなくなる。
【００２０】
この実施の形態の回路構造によると、ホストがＤＰＭＳモードで動作しているとき、電源は不可となり、電源装置の構成要素も電源を消費しなくなる。これによって、従来の回路構造の問題点を解決した。
【００２１】
本発明の好適な実施の形態についての以上の説明は、例示と解説を目的としたものである。そして上記の教唆から、明瞭な変形や変更が可能である。ここでは実施の形態を、本発明の原理とその実際的な適用を最良に示すものとして、選択し説明したため、当業者が、種々の実施の形態において、予想される特定の利用に適切な種々の変形をもって、本発明を活用することが可能となる。このような変形および変更はすべて、上記の請求項が正しく合法的に公正に権利づけられた範囲にしたがって解釈されたとき、それらの請求項によって定められた本発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の電源装置の回路図を示す。
【図２】本発明の実施の形態による電源装置の回路図を示す。
【図３】本発明の実施の形態による、コンピュータとモニターのブロック図を示す。
【符号の説明】
１ 整流器
２ コンデンサ
３ 始動抵抗器
４ 始動コンデンサ
５ 電源制御チップ
６ 制御トランジスタ
７ 電源変圧器
８ 保護ダイオード
９ 出力ダイオード
１０ 出力コンデンサ
１１ 整流装置
１２ 電源制御回路
１３ 切換え装置
１４ 始動回路
３１ コンピュータホスト
３２ モニター

Claims (21)

1. 外部からの電源信号である第１信号にしたがって出力電圧を出力する電源装置であって、この装置が：
   ＤＣ電圧源を供する整流器；
   このＤＣ電圧源を受けて、出力電圧と第２信号とを出力する電源変圧器；
   この第２信号にしたがって、電源変圧器の出力電圧を制御する電源制御回路；および
   この電源制御回路に、第１信号にしたがって、前記第２信号を出力する切換え装置を備える、電源装置に於いて、
   上記電源制御回路が：
   前記切換え装置に結合されている電源制御チップ；と
   この電源制御チップと前記電源変圧器との間に結合されている制御トランジスタとをさらに備え、この制御トランジスタが、電源制御チップの切換え信号にしたがって、オン、オフを切換えて、前記電源変圧器の出力電圧を制御することを特徴とする電源装置。
2. 前記制御トランジスタがＮＭＯＳ変圧器である、請求項１記載の電源装置。
3. 前記電源制御チップが、３８４２および３８４４シリーズの制御ＩＣから選択される、請求項１記載の電源装置。
4. 前記電源変圧器が、一次巻線、二次巻線、および三次巻線を有し、ＤＣ電圧源がこの一次巻線と前記制御トランジスタに印加され、次いで制御トランジスタのオン、オフ切換え操作にしたがって、二次巻線によって前記出力電圧が、三次巻線によって前記第２信号が、それぞれ発生する、請求項１記載の電源装置。
5. 前記電源装置が、前記電源変圧器の三次巻線と前記切換え装置との間に配置された、保護ダイオードをさらに備える、請求項４記載の電源装置。
6. 前記整流器が、ブリッジ式整流器とコンデンサとを備える、請求項５記載の電源装置。
7. 前記ＤＣ電圧源を受ける抵抗器とＤＣ電圧源によって充電されるコンデンサとを備えて成る始動回路をさらに備える、請求項５記載の電源装置。
8. コンピュータ装置であって、
   電源信号である第１信号を供するホスト；と
   モニターとを備え、このモニターが、前記電源信号である第１信号にしたがって、モニターに出力電圧を供する電源装置を含み、さらにこの電源装置が：
   ＤＣ電圧源を提供する整流器；
   このＤＣ電圧源を受け、次いで出力電圧と第２信号とを出力する電源変圧器；
   この第２信号にしたがって、電源変圧器の出力電圧を制御する電源制御回路；および
   この電源制御回路に、第１信号にしたがって、第２信号を出力する切換え装置を備える、前記コンピュータ装置に於いて、
   上記電源制御回路が：
   前記切換え装置に結合されている電源制御チップ；と
   この電源制御チップと前記電源変圧器との間に結合されている制御トランジスタとをさらに備え、この制御トランジスタが、電源制御チップの切換え信号にしたがって、オン、オフを切換えて、前記電源変圧器の出力電圧を制御することを特徴とする電源装置。
9. 前記制御トランジスタがＮＭＯＳ変圧器である、請求項８記載の電源装置。
10. 前記電源制御チップが、３８４２および３８４４シリーズの制御ＩＣから選択される、請求項８記載の電源装置。
11. 前記電源変圧器が、一次巻線、二次巻線、および三次巻線を有し、ＤＣ電圧源がこの一次巻線と前記制御トランジスタに印加され、次いで制御トランジスタのオン、オフ切換え操作にしたがって、二次巻線によって前記出力電圧が、三次巻線によって前記第２信号が、それぞれ発生する、請求項８記載の電源装置。
12. 前記電源装置が、前記電源変圧器の三次巻線と前記切換え装置との間に配置された、保護ダイオードをさらに備える、請求項１１記載の電源装置。
13. 前記整流器が、ブリッジ式整流器とコンデンサとを備える、請求項１２記載の電源装置。
14. 前記ＤＣ電圧源を受ける抵抗器とＤＣ電圧源によって充電されるコンデンサとを備えて成る始動回路をさらに備える、請求項１１記載の電源装置。
15. 電源信号である第１信号を供するホストを結合するモニター装置であって、このモニター装置が：
    電源信号である第１信号にしたがってモニター装置に出力電圧を出力する電源装置を含み、さらにこの電源装置が：
    ＤＣ電圧源を提供する整流器；
    このＤＣ電圧源を受け、次いで出力電圧と第２信号とを出力する電源変圧器；
    この第２信号にしたがって、電源変圧器の出力電圧を制御する電源制御回路；および
    この電源制御回路に、第１信号にしたがって、第２信号を出力する切換え装置を備える、前記モニター装置に於いて、
    上記電源制御回路が：
    前記切換え装置に結合されている電源制御チップ；と
    この電源制御チップと前記電源変圧器との間に結合されている制御トランジスタとをさらに備え、この制御トランジスタが、電源制御チップの切換え信号にしたがって、オン、オフを切換えて、前記電源変圧器の出力電圧を制御することを特徴とする電源装置。
16. 前記制御トランジスタがＮＭＯＳ変圧器である、請求項１５記載の電源装置。
17. 前記電源制御チップが、３８４２および３８４４シリーズの制御ＩＣから選択される、請求項１５記載の電源装置。
18. 前記電源変圧器が、一次巻線、二次巻線、および三次巻線を有し、ＤＣ電圧源がこの一次巻線と前記制御トランジスタに印加され、次いで制御トランジスタのオン、オフ切換え操作にしたがって、二次巻線によって前記出力電圧が、三次巻線によって前記第２信号が、それぞれ発生する、請求項１５記載の電源装置。
19. 前記電源装置が、前記電源変圧器の三次巻線と前記切換え装置との間に配置された、保護ダイオードをさらに備える、請求項１８記載の電源装置。
20. 前記整流器が、ブリッジ式整流器とコンデンサとを備える、請求項１８記載の電源装置。
21. 前記ＤＣ電圧源を受ける抵抗器とＤＣ電圧源によって充電されるコンデンサとを備えて成る始動回路をさらに備える、請求項１８記載の電源装置。

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