JP3807917B2

JP3807917B2 - 電子機器用電源回路

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Publication number: JP3807917B2
Application number: JP2000295722A
Authority: JP
Inventors: 卓郎岸本
Original assignee: D&M Holdings Inc
Current assignee: D&M Holdings Inc
Priority date: 2000-09-28
Filing date: 2000-09-28
Publication date: 2006-08-09
Anticipated expiration: 2020-09-28
Also published as: JP2002112456A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスタンバイ機能を有する映像および音響機器等の電子機器用電源回路に係わり、特に、スタンバイ時に消費される電力を節減した電子機器用電源回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、家庭用映像機器、音響機器等の電子機器は高機能化に伴い、電子機器の不動作状態（停止中）のスタンバイ状態でも、商用電源から常時通電を行い、リモートコントローラ（以下、リモコンと記す。）等によるユーザからの起動指示に対して迅速に電子機器の電源回路の一部を起動するスタンバイ機能を備えた電子機器が多用されている。この場合、スタンバイ状態で消費される電力が多いためエネルギーの省力化等の問題で国による規制も行われつつある。
【０００３】
この様なスタンバイ機能を有する電子機器用電源回路に於いて、エネルギーの省力化を図るための最も一般的な電子機器用電源回路は図５の様に構成されている。図５の従来の電源回路は商用交流電源に接続されたプラグ７を介して、音響機器、映像機器等の電子機器１０へ電源電圧を供給する主電源回路２及び電子機器１０のスタンバイ状態で制御回路３やリレー６等への駆動電圧を供給するためのスタンバイ電源回路１から構成される。
【０００４】
主電源回路２には商用交流電源に挿入されたプラグ７からの商用交流電圧がリレー６を介して供給される。
【０００５】
スタンバイ電源回路１は商用交流電圧が供給される１次巻線及び整流ダイオード１ｂと平滑コンデンサ１ｃが接続された２次巻線よりなる補助電源トランス１ａ及び電圧安定化回路１ｄで構成される。
【０００６】
スタンバイ電源回路１の電圧安定化回路１ｄの出力はマイクロコンピュータ（以下ＣＰＵと記す。）等の制御回路３に供給される。このＣＰＵ３は発光素子等の表示部８とリモコン１１からの赤外光を受光する受光素子よりなるリモコン受光部４に接続されると共に電子機器１０及びリレー駆動回路５を構成するリレー駆動トランジスタ５ｂのベースを制御する。
【０００７】
リレー駆動トランジスタ５ｂのエミッタは接地され、コレクタはリレー駆動コイル６ａの一端に接続され、他端はスタンバイ電源回路１の整流ダイオード１ｂの出力端に接続され、リレー６の接片はリレー駆動コイル６ａの励磁によって「オン」状態となる。尚６ｂは消弧用ダイオードである。
【０００８】
主電源回路２に設けられた主電源トランス２ｈの１次巻線側にはリレー６の接片が接続され、２次巻線側には整流ダイオード２ｄ、２ｅ、及び平滑コンデンサ２ｆ、２ｇが接続され、通常の電源回路が構成され、その出力は電子機器１０の各種回路の電源電圧として供給される。
【０００９】
上述の構成の電子機器用電源回路ではリモコン１１又は本体起動スイッチ（プラグ７からＣＰＵ３迄の電源ラインの所定位置に配設せれるも、図示せず）によるスタンバイ状態ではリレー６は「オフ」状態で主電源回路２は動作しておらずスタンバイ電源回路１がＣＰＵ３とその周辺のリモコン受光部４、表示部８等へ電圧を供給しており、ＣＰＵ３は外部からのリモコン１１によるリモコン受光部４への起動指示あるいは本体起動スイッチによる操作者の起動指示を待ち受けている。操作者の起動指示を受けると、ＣＰＵ３はリレー駆動回路５のリレー駆動トランジスタ５ｂを動作させ、リレー６を「オン」にし、主電源回路２を動作させ、電子機器１０へ電圧を供給し各種電子回路を起動させる。
【００１０】
ＣＰＵ３はリモコン１１によるリモコン受光部４への電子機器１０の停止信号指示又は本体起動スイッチの停止指示を検知して、電子機器１０へ停止指示を出すと共に、リレー駆動回路５のリレー駆動トランジスタ５ｂを「オフ」することでリレー６を「オフ」させ、主電源回路２を停止状態として、スタンバイ状態へ移行させて消費電力の低減を図っている。
【００１１】
また、特開平１１−６９２６１号公報にはテレビジョン受像機等の電子機器に使用する目的で、主電源回路２に供給される商用交流電源の電圧を降圧せずに図６に示す様にブリッジ構成させた整流ダイオード２ａで整流し、平滑コンデンサ２ｂで平滑し、スイッチングトランス２ｋの１次巻線と直列接続したスイッチング素子２ｃとスイッチング制御部２ｊでスイッチング素子２ｃを駆動すると共に、スイッチングトランス２ｋの２次巻線側に複数の整流ダイオード２ｄ、２ｅと複数の平滑コンデンサ２ｆ、２ｇを介して電子機器１０としてのテレビジョン受像機へ所定電圧を供給するスイッチング電源回路としている。
【００１２】
さらに、商用交流電源に接続したプラグ７とスタンバイ電源回路１００の補助電源トランス１ａの１次巻線間にスタンバイ電源用リレー１２を設け、リレー駆動コイル１２ａをＣＰＵ３によって「オン」「オフ」制御することでリモコン１１の指示がなされる待機時のスタンバイ状態でスタンバイ電源用リレー１２を「オン」させてスタンバイ電源回路１００を動作させ、テレビジョン受像機受信時はまたスタンバイ電源用リレー１２を「オフ」してスタンバイ電源回路１００を「オフ」させ、必要な電源供給をすべてリレー６を「オン」させて主電源回路２を介して行うことでリモコン待機時に従来の様に動作させる補助電源トランス１ａが発生する漏話磁界がテレビジョン受像機のＣＲＴに対して悪影響を与えない様にしている。
【００１３】
この様にスタンバイ機能を有する電子機器１０ではリモコン１１により外部からの電子的な「オン」「オフ」操作が行え、利用者にとって便利な反面、スタンバイ時の消費電力を小さく留めるため、上述のような常時通電する部分のみに給電するスタンバイ電源回路１００を備えるのが一般的となっている。スタンバイ電源回路１００を商用交流電源に接続する際に商用周波数のトランスで構成するのは信頼性や安全面に於いても最も確かなものとされている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来の回路構成ではスタンバイ電源回路１がＣＰＵ３とその周辺回路に電流を供給しており、特に電子機器１０の動作時においてリレー６をオンするリレー駆動回路５に電流を供給する必要があり、スタンバイ電源回路1の規模を決定する要因の一つとなっている。
【００１５】
具体的な一例を数値で示すと、ＣＰＵ３とリモコン受光部４、及び表示部８は合計でＤＣ５Ｖ、１０ｍＡ〜１５ｍＡ、リレー駆動回路５はリレー自体を含めてＤＣ１２Ｖ、４５ｍＡ程度である。従ってスタンバイ電源回路１の補助電源トランス１ａは整流後の直流出力で１２Ｖ、６０ｍＡ程度以上の能力をもつ事が必要で、補助電源トランス１ａ自身の鉄損、銅損を含めて２〜３ＶＡの容量のものが使用される。そのためスタンバイ状態での消費電力はＣＰＵ３周辺での正味消費電力がきわめて小さいにも拘わらず、電子機器１０全体では１〜２Ｗ程度の値となり、今後の省エネルギー化に向けての限界となっていた。
【００１６】
上述の様にスタンバイ時から主電源回路２を動作させるまでの間は、スタンバイ電源回路１が主電源回路２の商用交流電源電圧を入力するリレー６を駆動する比較的容量の大きい電力の供給を受けもたなくてはならず、スタンバイ電源回路１のスタンバイ時における消費電力を節減できない原因となっていた。
【００１７】
本発明は叙上の課題を解消するためになされたものであり、主電源回路２を動作させる時に消費するリレー駆動用の電流をスタンバイ電源回路１から供給させなくてもリレー６を駆動できるようにし、スタンバイ電源回路１のスタンバイ時、消費電力をより少なくすることができる電子機器用電源回路を得ることを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項１記載の発明は、電子機器に電源電圧を供給する主電源回路と、商用交流電源に接続され制御回路へ電流を供給するスタンバイ電源回路と、商用交流電源の電圧の前記主電源回路への供給をオン・オフするリレー回路と、前記リレー回路を駆動するためのコンデンサを備え前記リレー回路をオン・オフするよう駆動するリレー駆動回路と、前記リレー駆動回路による前記リレー回路のオン・オフを制御する前記制御回路と、前記主電源回路からの電流を前記コンデンサへ供給する第１の電流供給回路と、前記スタンバイ電源回路からの電流を前記コンデンサへ供給する第２の電流供給回路とを備え、前記リレー駆動回路は、前記コンデンサに充電された電荷により前記リレー回路をオンした後、前記第１の電流供給回路から供給される電流により前記リレー回路のオンを継続することを特徴とする。
【００２１】
上述の本発明の電子機器用電源回路によればスタンバイ状態では、スタンバイ状態からリレー６を駆動し「オン」とするに充分な時間リレー６に流すだけの電荷をコンデンサ５ａ、平滑コンデンサ１ｃに充電し、リレー６が一度「オン」となると主電源回路１に接続された第１の電流供給回路１３からの電流で前記リレー６をオンし続ける。したがってスタンバイ電源回路１はリレー６を駆動し続けるのに必要な電流の供給能力を必要としない。
【００２２】
本発明によれば電子機器１０の動作状態でのスタンバイ電源回路１の供給電力を減少させることができ、スタンバイ電源回路１の補助電源トランス１ａをより小型にする事によって補助電源トランス１ａの鉄損、銅損をも小さくし、スタンバイ時の消費電力の節減に効果をもたらす事ができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、電子機器として映像機器、或いは音響機器の各種回路に電源電圧を供給するための電子機器用電源回路を図１乃至図４を用いて説明する。
【００２４】
図１は本発明の１実施形態例を示す電子機器用電源回路の回路図、図２は本発明の他の実施形態例を示す電子機器用電源回路の回路図、図３は本発明の電子機器用電源回路のスタンバイ状態から動作状態への移行する場合のフローチャート、図４はリレー駆動用のコンデンサの電圧と電源回路の平滑コンデンサの電圧の関係を示す説明図である。尚、従来構成を示す図５及び図６との対応部分には同一符号を付して、重複説明は省略する。
【００２５】
図１は図５に対応している。図１に於いて、１は補助電源トランス１ａ、整流ダイオード１ｂ、平滑コンデンサ１ｃ、電圧安定化回路１ｄからなるスタンバイ電源回路、２は主電源トランス２ｈ、整流ダイオード２ｄ、２ｅ、平滑コンデンサ２ｆ、２ｇからなる主電源回路、３はスタンバイ状態と動作状態を制御する制御回路（ＣＰＵ）、４はリモコン１１からのスタンバイ、或いは起動指示を受信しＣＰＵ３へ伝達する受光部、６はリレーコイル６ａ、サージ吸収用ダイオード６ｂからなるリレーであり、５はリレー駆動トランジスタ（以下リレー駆動素子と記す。）５ｂ、リレー駆動用電流源となるコンデンサ５ａからなるリレー６を駆動するリレー駆動回路であり、コンデンサ５ａの一端は接地され、他端はリレー６の駆動コイル６ａの一端に接続する。
【００２６】
主電源回路２の整流ダイオード２ｅで整流し、平滑コンデンサ２ｆで平滑した平滑電圧Ｖｍａｉｎはダイオード９ｂのアノードに供給され、このダイオード９ｂのカソードはリレー駆動回路５内のコンデンサ５ａの他端に接続されて、第１の電流供給回路（経路）１３を形成する。
【００２７】
また、スタンバイ電源回路１の平滑コンデンサ１ｃの平滑電圧Ｖｓｕｂはダイオード９ｃのアノードに供給され、このダイオード９ｃのカソードは抵抗９ａを介してリレー駆動回路５内のコンデンサ５ａの他端に接続されて、第２の電流供給回路（経路）１４を形成している。
【００２８】
図２は図６に対応していて、図６と同様に主電源回路２００はスイッチング電源を構成していてる。２ａは商用交流を降圧せずに整流する１次側整流ダイオード、２ｂは１次側平滑コンデンサ、２ｃはスイッチング素子、２ｋはスイッチングトランス、２ｄ、２ｅは２次側整流ダイオード、２ｆ、２ｇは２次側平滑コンデンサ、２ｊはスイッチング制御回路である。また第１及び第２の電流供給回路（経路）１３、１４は図１と全く同一回路構成である。
【００２９】
尚、図１及び図２の電子機器用電源回路では第２の電流供給回路１４に順方向に平滑コンデンサ１ｃの充電電流をリレー駆動用電流源となるコンデンサ５ａに流すダイオード９ｃを設けたが、第２の電流供給回路（経路）１４には抵抗９ａを接続するだけであってもよい。
【００３０】
更に、ダイオード９ｃ及び抵抗９ａの直列回路を短絡、直結し、ダイオード９ｃ及び抵抗９ａを省略して、スタンバイ電源回路１内の平滑コンデンサ１ｃをそのままリレー駆動電源としてのコンデンサ５ａに代用する様にしてもよい。
【００３１】
以下、上述の構成に於ける電子機器用電源回路の動作を説明する。電子機器１０が不動作のスタンバイ状態ではＣＰＵ３からリレー駆動素子５ｂへ出力されず、従ってリレー６は「オフ」で主電源回路２の主電源トランス２ｈ、スイッチングトランス２ｋは商用交流電源から切り離され主電源回路２は停止している。従って、平滑コンデンサ２ｆ、２ｇは充電されない。一方、スタンバイ電源回路１の補助電源トランス１ａは交流商用電源に接続されたままでＣＰＵ３に電流を供給すると共にダイオード９ｃ及び抵抗９ａを介してリレー駆動用電流源となるコンデンサ５ａを常時充電している。
【００３２】
次にリモコン１１からリモコン受光部４を介して電子機器１０を起動する指示を受けた場合、ＣＰＵ３は直ちにリレー駆動素子５ｂを「オン」にしリレー駆動コイル６ａを励磁し、リレー６を「オン」にさせる。リレー６を駆動する電流が流れるとリレー駆動用電流源となるコンデンサ５ａの電荷は減少し端子両端の充電電圧は降下して行く、一方、主電源回路１の主電源トランス２ｈ、スイッチングトランス２ｋが通電された事によりその２次側の平滑コンデンサ２ｆが充電され電圧が上昇するとダイオード９ｂを経由してコンデンサ５ａをも充電する。
【００３３】
上述のスタンバイ時において長い時間経過すると、コンデンサ５ａに充電された電荷は第１及び第２の電流供給回路１３、１４に設けたダイオード９ｂ、９ｃの逆バイアス状態のインピーダンスやリレー駆動素子５ｂのカットオフ状態のインピーダンスによって少しずつ放電されるが、放電された電荷はスタンバイ電源回路１から少しずつ電荷が充電される。この時の電荷はコンデンサ５ａから放電された電荷を補うだけであるため僅かであり、従って充電電流は微少な電流で済むことになる。スタンバイ時に電源を「オン」するようにリモコン１１から指令があった場合は、リレー６を「オン」する駆動電流はこのコンデンサ５ａに充電された電荷を放電して駆動電流としているので、スタンバイ電源回路１から電流を出力する必要がない。
【００３４】
即ち、主電源回路２が動作しているときは主電源回路２からリレー６を「オン」状態に持続する電流を流し、リレー６が「オフ」する瞬間迄リレー駆動用電流源となるコンデンサ５ａ、平滑コンデンサ１ｃに主電源回路２から電流が流れコンデンサ５ａ、平滑コンデンサ１ｃに電荷が充電される。
【００３５】
上述の様にスタンバイ状態から電子機器１０の動作状態へ移行し、リレー６の「オン」状態を維持する。電子機器１０の動作状態でスタンバイ電源回路１の平滑コンデンサ１ｃの端子間の充電電圧Ｖｓｕｂより、主電源回路２の平滑コンデンサ２ｆの端子間の充電電圧Ｖｍａｉｎを若干高くしたＶｓｕｂ＜Ｖｍａｉｎに設定しておけばスタンバイ電源１からリレー駆動回路５へ流れる電流を無くすことができる。
【００３６】
電子機器１０の動作状態でリモコン１１からスタンバイ指示を受けた場合、ＣＰＵ３は電子機器１０へ退避指示を出した後、リレー駆動回路５への出力を停止し、リレー６を「オフ」させる。主電源回路１の主電源トランス２ｈは「オフ」となるため、主電源回路２の平滑コンデンサ２ｅは充電されず、ダイオード９ｂを経由してリレー駆動回路５のコンデンサ５ａへの電流は停止される。このように本発明ではスタンバイ電源回路１の補助電源トランス１ａの負荷は制御回路３とそれに付属する表示部８、受光部４等の若干の回路とリレー駆動用電流源としてのコンデンサ５ａへの初期の充電だけで、本来のスタンバイ状態に必要な電流に比し数倍大きいリレー駆動電流を必要としない。
【００３７】
一般的定数を考えると、リレー６に最も汎用型の駆動電圧が１２Ｖのものを使用した場合、定格駆動電流は４４ｍＡ程度である。また、主電源回路２の平滑コンデンサ２ｆの充電立ち上がり時間は主電源トランス２ｈが１００〜２００ＶＡ程度で整流回路を両波とした場合、３〜４波で９０％に達する。従ってリレー６の機械的動作遅れ時間を加味してもリレー駆動用電流源となるコンデンサ５ａの容量は２２０μＦ程度あればスタンバイ状態から電子機器１０の動作状態への遷移時にリレー６への駆動電流が途切れることなく主電源回路２からの電流供給に切換えることができる。切換えタイミングの電圧の関係を図４に示す。
【００３８】
図４ではリレー６が「オン」となった瞬間ｔ＝０からリレー駆動用電流源となるコンデンサ５ａの電圧は下降を始め、一方主電源回路２の平滑コンデンサ２ｆの電圧は充電に伴い上昇し、ダイオード９ｂを介してリレー駆動用電流源のコンデンサ５ａを充電し始め、リレー６を駆動保持し続けるための電圧を維持する。
【００３９】
主電源回路２にスイッチング電源を用いた場合の図２の基本的な動作は図１の場合と何ら変わらないので重複説明を省略する。主電源回路２の構成をスイッチング電源とした事でリレー駆動用電流源となるコンデンサ５ａの容量値の設定が若干大きくなる相違はあるが、スイッチングトランス２ｋの１次側平滑コンデンサ２ｆの充電立ち上がり時間とスイッチング制御回路２ｊの立ち上がり時間を加味してリレー駆動用電流源となるコンデンサ５ａの容量値を設定することで、図１と同様のリレー動作を実現できる。
【００４０】
本発明の実施例で制御回路３をＣＰＵで構成した場合、スタンバイ状態から電子機器１０の動作状態への移行、またその逆の移行がきわめて容易となる事は明らかであるが、それらの制御シーケンスのうちの一つを図３のフローチャートで説明する。
【００４１】
図３はスタンバイ状態から電子機器１０を動作状態へ移行させるプロセスを示すものでリモコン１１からリモコン受光部４へ、又は本体起動スイッチからの起動指示を受けた場合にＣＰＵ３はリレー駆動用電流源のコンデンサ５ａの電圧をチェックし、リレー６を駆動するに充分な、予め定めた値ｋ₁を超えているかを判断し、（第１ステップＳＴ₁）超えていればリレー駆動信号をリレー駆動回路５に出力、（第３ステップＳＴ₃）して、第４ステップＳＴ₄に進める。超えていなければ一定時間、たとえば１０ｍｓ待って再び電圧をチェック（第ステップＳＴ₂）する。第４ステップＳＴ₄で次のステップに進められる。
【００４２】
また、スタンバイ電源回路１内の平滑コンデンサ１ｃをリレー駆動回路５内のリレー駆動電流源としてのコンデンサ５ａに代用する場合は、図１及び図２で第２の電流供給回路１４は単なる経路として、コンデンサ５ａと接地を含む系路を省略することは明白である。
【００４３】
また主電源回路２からリレー駆動用電流源となるコンデンサ５ａ、平滑コンデンサ１ｃへの電流供給を主電源回路２の主電源トランス２ｈの２次側の平滑コンデンサ２ｆからダイオード９ｂを経て、直接ではなく、安定化電源回路等で何らかの電圧調整措置を介して行う事も可能である。
【００４４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によればスタンバイ状態で電流を供給するスタンバイ電源回路１に要求される電流容量にはリレー６を駆動するためのリレー駆動電流を含まず、制御回路３のみの電流値を供給すれば充分な設定にできる為、きわめて小規模な補助電源トランス１ａとする事ができ、トランス自体の鉄損と銅損を少なく、スタンバイ時の消費電力の小さいスタンバイ電源回路１を供給でき、スタンバイ時消費電力の小さい映像機器、音響機器等の電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態例を示す電子機器用電源回路の回路図である。
【図２】本発明の他の実施形態例を示す電子機器用電源回路の回路図である。
【図３】本発明のスタンバイ状態から電子機器動作状態への移行を示すフローチャートである。
【図４】本発明のリレー駆動用電流源のコンデンサの電圧と主電源回路平滑コンデンサの電圧の関係を示す説明図である。
【図５】従来の電子機器用の電源回路の回路図である。
【図６】従来の他の電子機器用電源回路の回路図である。
【符号の説明】
１，１００‥‥スタンバイ電源回路、１ｃ‥‥補助電源平滑コンデンサ、２，２００‥‥主電源回路、２ｆ，２ｇ‥‥主電源用平滑コンデンサ、２ｈ‥‥主電源トランス、２ｋ‥‥スイッチングトランス、３‥‥制御回路（ＣＰＵ）、４‥‥リモコン受光部、５‥‥リレー駆動回路、５ａ‥‥リレー駆動用電流源用のコンデンサ、６‥‥リレー、８‥‥表示素子、９ａ‥‥抵抗、９ｂ，９ｃ‥‥ダイオード、１０‥‥電子機器

Claims

電子機器に電源電圧を供給する主電源回路と、
商用交流電源に接続され制御回路へ電流を供給するスタンバイ電源回路と、
商用交流電源の電圧の前記主電源回路への供給をオン・オフするリレー回路と、
前記リレー回路を駆動するためのコンデンサを備え前記リレー回路をオン・オフするよう駆動するリレー駆動回路と、
前記リレー駆動回路による前記リレー回路のオン・オフを制御する前記制御回路と、
前記主電源回路からの電流を前記コンデンサへ供給する第１の電流供給回路と、
前記スタンバイ電源回路からの電流を前記コンデンサへ供給する第２の電流供給回路とを備え、
前記リレー駆動回路は、前記コンデンサに充電された電荷により前記リレー回路をオンした後、前記第１の電流供給回路から供給される電流により前記リレー回路のオンを継続することを特徴とする電子機器用電源回路。