JP4010056B2 - 電源回路 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばテレビジョン受像機等のスタンバイ電源回路等に好適な電源回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
テレビジョン受像機等の電子機器では、例えば通常動作時に各回路部に対して電力を供給するためのメイン電源回路と、マイクロコンピュータ（以下、「マイコン」という）等に対して、常に駆動電力を供給するスタンバイ電源回路とが設けられている。このようなスタンバイ電源回路は、一般にテレビジョン受像機等の電子機器がオフとされている期間でも、マイコン等に対して駆動電力を供給するようにされている。
【０００３】
例えばテレビジョン受像機に設けられているスタンバイ電源回路は、小型トランス、整流・平滑回路、レギュレータ回路等によって構成され、小型トランスの２次側コイルに励起された交番電圧を整流、平滑し、レギュレータ回路で定電圧化（例えば５Ｖ）してマイコン等に供給している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、スタンバイ電源回路に使用されている小型トランスは、コアの形状が小さいため、巻線が細くなり、負荷側を流れる負荷電流により二次側から出力される電圧の変化が大きいという欠点がある。このため、例えば接続される負荷が重負荷となる時を重視して回路設計を行った場合、接続される負荷が軽負荷になった時は、小型トランスの二次側巻線から出力される出力電圧が必要以上に高い電圧となる。
【０００５】
一方、接続される負荷が軽負荷となる時を重視して回路設計を行った場合、接続される負荷が重負荷時になった時は、小型トランスの二次側巻線から出力される出力電圧が低下することになる。
【０００６】
言い換えるならば、例えばテレビジョン受像機等のスタンバイ電源回路において、通常動作時におけるマイコン等の消費電力を重視して回路設計を行った場合は、スタンバイ時にレギュレータで消費される無駄な消費電力が大きくなるという欠点があり、またスタンバイ時におけるマイコン等の消費電力を重視して回路設計を行った場合は、通常動作時に負荷に対して安定した駆動電圧を供給することができないという欠点があった。
【０００７】
このため、従来のスタンバイ電源回路では、マイコン等の通常動作時（重負荷時）でも動作が確実に実行されるような回路設計を行っていたが、近年、環境問題等の観点から、非動作時（スタンバイ時）に消費される無駄な消費電力が問題となっている。
【０００８】
そこで、本発明はこのような問題点を鑑みてなされたものであり、重負荷時でも安定した出力電圧を供給することができると共に、軽負荷時における消費電力を低減できる電源回路を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の電源回路は、小型トランスの二次側巻線の両端から得られる第１の出力電圧、またはその二次側巻線に設けられているタップから得られる第２の出力電圧によって充電される充電コンデンサと、この充電コンデンサの直流電圧が入力電圧とされ、一定電圧を出力するレギュレータと、このレギュレータに接続される負荷の状態を検出する検出回路と、この検出回路で検出された負荷の状態によって、第１の出力電圧又は第２の出力電圧を充電コンデンサに供給する切換回路とを備えるようにした。
【００１０】
本発明によれば、レギュレータに接続される負荷が重負荷とされる時は、充電コンデンサが第１の出力電圧によって充電されるようにし、負荷が軽負荷とされる時は、第１の出力電圧より低い電圧とされる第２の出力電圧によって充電コンデンサが充電されるようにした。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電源回路の実施の形態について説明する。
図１は本実施の形態としてテレビジョン受像機等のスタンバイ電源回路に好適な回路構成の一例を示した図である。
この図１において、小型トランスＴ１の一次側巻線は、入力端子ｔ１，ｔ２を介してＡＣプラグ１と接続されており、商用交流電圧が供給されている。
また、二次側巻線の両端は、出力端子ｔ３，ｔ４を介してダイオードＤ１〜Ｄ４によって構成されるブリッジ整流回路２に接続されている。
ブリッジ整流回路２の出力は、コンデンサＣ１に充電され、このコンデンサＣ１の両端に生じた電圧Ｖ１がトランジスタＱ３のエミッタに供給される。
【００１２】
また、小型トランスＴ１の二次側巻線には、センタタップが設けられており、このセンタタップと接続される出力端子ｔ５はダイオードＤ５のアノード、コンデンサＣ２、検出回路３のツェナダイオードＤ７、及び抵抗Ｒ３と接続される。従って、コンデンサＣ２は二次巻線のセンタタップの出力によって充電され、このコンデンサＣ２には電圧Ｖ２が生じる。
また、ダイオードＤ５のカソードは、コンデンサＣ３、トランジスタＱ３のコレクタ、及びレギュレータＩＣ１の入力端子inに接続される。
【００１３】
検出回路３は、ツェナダイオードＤ７、トランジスタＱ１，Ｑ２、及び抵抗Ｒ１〜Ｒ３によって構成され、ツェナダイオードＤ７のアノードは、バイアス抵抗Ｒ１を介して負極側に接続されると共に、ベース抵抗Ｒ２を介して、トランジスタＱ１のベースに接続されている。
トランジスタＱ１のコレクタは、トランジスタＱ２のベースに接続され、抵抗Ｒ３を介してコンデンサＣ２と接続されている。
【００１４】
トランジスタＱ２のコレクタは、切換回路４の抵抗Ｒ５を介してトランジスタＱ３のベースに接続され、さらに抵抗Ｒ４を介してトランジスタＱ３のエミッタ及びコンデンサＣ１に接続されている。また、トランジスタＱ３のコレクタは、レギュレータＩＣ１の入力端子in、及びコンデンサＣ３に接続されている。
【００１５】
検出回路３は、コンデンサＣ２の電圧Ｖ２が、バイアス抵抗Ｒ１及びツェナダイオードＤ７のツェナー電圧によって設定される所定の電圧レベル（但し、所定の電圧レベルは、レギュレータＩＣ１から安定化出力を得るのに十分な電圧レベルとする）より大きい時は、ツェナダイオードＤ７が導通状態となるので、トランジスタＱ１のベースにベース電流が流れてトランジスタＱ１はオン、トランジスタＱ２はオフになる。この場合、切換回路４のトランジスタＱ３には、ベース電流が流れないのでオフになる。
【００１６】
一方、コンデンサＣ２の電圧Ｖ２が所定の電圧レベル以下になると、ツェナダイオードＤ７が非導通になるので、トランジスタＱ１がオフ、トランジスタＱ２は抵抗Ｒ３を介してベース電流が流れるのでオンになる。この場合、切換回路４のトランジスタＱ３にはベース電流が流れるのでオンになる。
レギュレータＩＣ１の入力端子inは、コンデンサＣ３、及びトランジスタＱ３のコレクタと接続され、出力端子out は、コンデンサＣ４を介して出力端に接続されている。
【００１７】
次に、上記したような電源回路の動作について説明する。
この場合、小型トランスＴ１の二次側巻線の両端と接続された出力端子ｔ３−ｔ４間に励起された交番電圧は、ブリッジ整流回路２で整流され、コンデンサＣ１が充電される。これにより、コンデンサＣ１には電圧Ｖ１が発生する。
【００１８】
一方、小型トランスＴ１の二次側巻線のセンタタップの出力電圧は、ダイオードＤ２，Ｄ４で整流され、その出力によってコンデンサＣ２が充電される。これにより、コンデンサＣ２には電圧Ｖ２が発生する。この場合、コンデンサＣ２の電圧Ｖ２はコンデンサＣ１の両端に発生する電圧Ｖ１より低い値とし、例えばセンタタップの場合は、ほぼ１／２とすることができる。
【００１９】
本実施の形態の電源回路の出力端に接続される負荷ＣＬが、例えばテレビジョン受像機の電源オン等によって、重負荷となる時は、レギュレータＩＣ１から負荷ＣＬに供給される負荷電流が増大するため、レギュレータＩＣ１に対して入力電圧を供給しているコンデンサＣ３の電圧Ｖ３が低下し、これに伴いコンデンサＣ２の電圧Ｖ２も低下する。
【００２０】
コンデンサＣ２の電圧Ｖ２が低下すると、それまで導通状態であったツェナダイオードＤ７が非導通となり、検出回路３のトランジスタＱ１がオフ、トランジスタＱ２がオンになる。これにより、切換回路４のトランジスタＱ３がオンになり、コンデンサＣ３にトランジスタＱ３を介して入力されるブリッジ整流回路２からの出力によって充電が開始される。よって、コンデンサＣ３の電圧Ｖ３は、コンデンサＣ１の電圧Ｖ１とほぼ等しくなる。
つまり、接続される負荷ＣＬが重負荷の時は、小型トランスＴ１の二次側巻線の両端電圧がレギュレータＩＣ１に供給されることになる。
これにより、レギュレータＩＣ１の入力電圧が上昇し、重負荷が接続されている場合でもレギュレータＩＣ１の出力電圧Ｖ０がほぼ一定（５Ｖ）に保つことができるようになる。
【００２１】
なお、この時は、小型トランスＴ１から見ると二次側の負荷が増大しているため、小型トランスＴ１の二次側巻線のセンタタップの出力電圧によって充電されるコンデンサＣ２の電圧Ｖ２も低下することになる。これは、小型トランスＴ１の一次側巻線のインピーダンスが高く、ここへ二次側の負荷電流の一次側加算分が流れることによって、一次側巻線に印加される有効な電圧が降下するためであり、これに比例して小型トランスＴ１の二次側巻線のセンタタップの出力電圧が低下するためである。
【００２２】
次に、本実施の形態とされる電源回路の出力端に接続される負荷ＣＬが軽負荷になると、小型トランスＴ１から見た二次側負荷が減少するため、小型トランスＴ１のセンタタップの出力電圧が上昇し、これに伴ってコンデンサＣ２の電圧Ｖ２が上昇する。そしてコンデンサＣ２の電圧Ｖ２が所定の電圧レベルに達すると、ツェナダイオードＤ７が再び導通状態になる。これにより、検出回路３のトランジスタＱ１がオン、トランジスタＱ２がオフになり、切換回路４のトランジスタＱ３がオフになるので、コンデンサＣ３の電圧Ｖ３は、コンデンサＣ２の電圧Ｖ２とほぼ等しい電圧になる。
【００２３】
この時のコンデンサＣ３の電圧Ｖ３は、小型トランスＴ１の二次側巻線に設けられているセンタタップの出力電圧によって得られるため、コンデンサＣ１の電圧Ｖ１の約１／２の電圧となる。
【００２４】
つまり、本実施の形態とされる電源回路は、出力端に接続される負荷ＣＬが重負荷の時は、小型トランスＴ１の二次側巻線の両端からの出力電圧がレギュレータＩＣ１の入力電圧となり、負荷ＣＬが軽負荷の時は、上記二次側巻線の両端電圧のほぼ１／２とされる二次側巻線のセンタタップの出力電圧がレギュレータＩＣ１の入力電圧となるようにしている。
【００２５】
従って、本実施の形態とされる電源回路をテレビジョン受像機のスタンバイ電源回路に適用すれば、マイコン等の通常動作時（重負荷時）は、レギュレータＩＣ１の入力端子inに充分な電圧を供給することができるため、出力端子out からの出力電圧をほぼ一定の電圧Ｖ０に保つことができる。
また、スタンバイ時（軽負荷）は、少なくともレギュレータＩＣ１の入力電圧が低いため、レギュレータＩＣ１で消費される無駄な消費電力を低減することができるようになる。
【００２６】
また、例えば軽負荷が接続されている時に、商用交流電圧が低下した場合も、切換回路４が動作して、レギュレータＩＣ１には、小型トランスＴ１の二次側巻線の両端の出力電圧が入力電圧として供給されることになるため、軽負荷時の商用交流電圧の下限動作範囲を広げることができるといった利点もある。
【００２７】
さらにまた、切換回路４は負荷ＣＬが重負荷時のみならず、コンデンサＣ１の両端から直接負荷電流をとった場合も同様に働きレギュレータＩＣ１の出力電圧Ｖ０を一定に保つことができる。
【００２８】
なお、接続される負荷ＣＬが軽負荷と重負荷のみの場合、つまりテレビジョン受像機のマイコン等が通常動作時とスタンバイ時のみの場合は、検出回路３の代わりに、例えば負荷の状態に応じてマイコンでトランジスタＱ３のオン／オフをコントロールしても良い。
【００２９】
次に、本発明の他の実施の形態とされる電源回路の一例を図２に示す。なお、図１と同一部品には同一番号を付し説明は省略する。
この図２に示す電源回路では、ツェナダイオードＤ７のアノードがコンデンサＣ３の負極側へ接続される。また、ツェナダイオードＤ７のカソードは、抵抗Ｒ１３を介して切換回路１２を構成するトランジスタＱ１２のベースと接続され、さらに抵抗Ｒ１４を介してトランジスタＱ１１，Ｑ１２のエミッタ、及びコンデンサＣ１に接続されている。
【００３０】
また、切換回路１２を構成するトランジスタＱ１１のベースは、トランジスタＱ１２のコレクタに接続されていると共に、ベース抵抗Ｒ１２を介してコンデンサＣ３に接続されている。またトランジスタＱ１１のコレクタは電流制限用の抵抗Ｒ１１を介してコンデンサＣ３に接続されている。
この切換回路１２は、ツェナダイオードＤ７が導通状態になると、トランジスタＱ１２のエミッタからベース→抵抗Ｒ１３→ツェナダイオードＤ７と電流が流れ、トランジスタＱ１２はオンになり、トランジスタＱ１１はオフになる。
【００３１】
一方、ツェナダイオードＤ７が非導通状態になると、トランジスタＱ１２がオフになるが、トランジスタＱ１１のエミッタからベース→抵抗Ｒ１２と電流が流れ、トランジスタＱ１１はオンになる。
ただし、トランジスタＱ１１のコレクタ電流は、トランジスタＱ１２のコレクタ電流より大きいものとする。
【００３２】
図２に示したような電源回路の動作としては、レギュレータＩＣ１の出力端に接続される負荷ＣＬが軽負荷とされ、コンデンサＣ１の電圧Ｖ１が十分高い時は、ツェナダイオードＤ７は導通状態となり、トランジスタＱ１２がオン、トランジスタＱ１１がオフになる。この場合、コンデンサＣ３には、トランジスタＱ１２のコレクタ電流としてブリッジ整流回路２からの電流、又は二次側巻線のセンタタップからダイオードＤ５を介して供給される電流によって充電される。
【００３３】
ここで、例えばレギュレータＩＣ１に接続される負荷ＣＬが重負荷になると、レギュレータＩＣ１から負荷ＣＬに供給される負荷電流が増大するため、レギュレータＩＣ１に対して入力電圧を供給しているコンデンサＣ３の電圧が低下することになる。この時、小型トランスＴ１から見ると二次側負荷が増大しているため、小型トランスＴ１の二次側巻線の両端の出力電圧によって充電されるコンデンサＣ１の電圧Ｖ１も低下する。これにより、ツェナダイオードＤ７が非導通状態になり、トランジスタＱ１２がオフ、トランジスタＱ１１がオンになる。
【００３４】
コンデンサＣ３には、トランジスタＱ１１のコレクタ電流とされるブリッジ整流回路２からの電流によって充電されるので、接続される負荷ＣＬが軽負荷の時より、重負荷とされる時の方がコンデンサＣ３の電圧が高くなる。
【００３５】
従って、このような本実施の他の形態とされる電源回路に重負荷が接続された時は、上記同様、レギュレータＩＣ１からほぼ一定の電圧Ｖ０を出力することができると共に、少なくとも軽負荷が接続された時はレギュレータＩＣ１で消費される無駄な消費電力を低減することができる。
【００３６】
図３は、図２に示した他の実施の形態とされる電源回路の変形例の回路構成を示した図である。
この場合は、重負荷時にコンデンサＣ３に対して電流を供給するための切換回路２２のトランジスタＱ２１、Ｑ２２をダーリントン接続して、トランジスタＱ２１をオンさせるためのコントロール電流を低減するようにしている。
また、トランジスタＱ２２のベース抵抗Ｒ１２を負極側に接続してトランジスタＱ２１，Ｑ２２の飽和電圧を下げるようにしている。
また、ツェナダイオードＤ７を低電流（例えば１００μＡ以下）とする場合は、ツェナ電圧が例えば１０Ｖ以上のものを使う必要があるので、その場合はツェナダイオードＤ７のアノードを負極側に接続するようにしている。
なお、トランジスタＱ２１のエミッタ−ベース間の抵抗Ｒ２２はトランジスタＱ２１のコレクタ〜ベースリーク電流をバイパスするために設けらているものである。
【００３７】
この場合は、負荷ＣＬが軽負荷とされる時は、コンデンサＣ３は二次側巻線のセンタタップからダイオードＤ５を介して入力される電流によって充電される。また、重負荷時とされる時は、コンデンサＣ３がトランジスタＱ２１のコレクタ電流としてブリッジ整流回路２からの電流によって充電される。これにより、上記同様、重負荷が接続された時でも、レギュレータＩＣ１からほぼ一定の電圧Ｖ０を出力することができると共に、少なくとも軽負荷が接続された時はレギュレータＩＣ１で消費される無駄な消費電力を低減することができる。
【００３８】
図４は、本発明のさらに簡易化した他の実施の形態とされる電源回路の一例を示したものである。なお、図１と同一部品には同一番号を付し説明は省略する。この図４に示す電源回路では、ツェナダイオードＤ７のカソードが切換回路３１のトランジスタＱ３１のベースに接続され、アノードが負極側に接続されている。また、トランジスタＱ３１のエミッタはコンデンサＣ３に接続され、コレクタは、コンデンサＣ１に接続されると共に、抵抗Ｒ３１を介してベースに接続されている。
【００３９】
この場合は、例えばレギュレータＩＣ１に接続される負荷ＣＬが軽負荷で、コンデンサＣ３の電圧Ｖ３が、ツェナダイオードＤ７の電圧からトランジスタＱ３１のベース−エミッタ間電圧ＶBEを引いた電圧より高い時は、トランジスタＱ３１がオフになる。また、レギュレータＩＣ１に接続される負荷ＣＬが重負荷となり、コンデンサＣ３の電圧が低下して、ツェナダイオードＤ７の電圧からトランジスタＱ３１のベース−エミッタ間電圧ＶBEを引いた電圧の方が高くなると、トランジスタＱ３１がオンになる。
なお、トランジスタＱ３１に電圧が印可されている場合は、トランジスタＱ３１のエミッタ電圧は、ツェナダイオードＤ７の電圧からトランジスタＱ３１のベース−エミッタ間電圧ＶBEを引いた電圧に固定されることになる。
【００４０】
従って、このように電源回路を構成した場合でも、上記図１と同様に負荷ＣＬが軽負荷とされる時は、コンデンサＣ３が二次側巻線のセンタタップからダイオードＤ５を介して入力される電流によって充電され、重負荷時とされる時は、トランジスタＱ３１のエミッタ電流とされるブリッジ整流回路２からの電流によって充電される。
【００４１】
これにより、上記同様、スタンバイ電源回路に重負荷が接続された時でも、レギュレータＩＣ１から出力される電圧Ｖ０をほぼ一定に保つことができると共に、少なくとも軽負荷が接続された時はレギュレータＩＣ１で消費される無駄な消費電力を低減することができる。
【００４２】
なお、図１〜図４を用いて説明した本実施の形態とされる電源回路においては、小型トランスの二次巻線のほぼセンタにタップを設けた場合を例にとって説明したが、タップの位置はセンタに限定されるものでなく、小型トランスの二次巻線のいずれの位置に設けることも可能である。また、二次巻線に複数のタップを設けることも当然可能である。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の電源回路は、レギュレータに接続される負荷が重負荷とされる時は、充電コンデンサが例えばブリッジ整流回路で整流された第１の出力電圧によって充電され、負荷が軽負荷とされる時は、充電コンデンサが第１の出力電圧より低い電圧とされる例えば二次巻線のタップの交流出力を整流ダイオードで整流した第２の出力電圧によって充電されるように切換回路を制御しているため、接続される負荷が重負荷時の時でも安定した電圧を供給することができると共に、軽負荷時における消費電力を低減することができるようになる。
【００４４】
また、例えば軽負荷が接続されている時に、商用交流電圧が低下した場合でもレギュレータから安定した出力電圧とすることができるため、軽負荷時の商用交流電圧の下限動作範囲を広げることができるといった利点もある。
さらにまた、切換回路は負荷の重負荷時のみならず、小型トランスの両端から直接負荷をとる場合にも同様な動作をしてレギュレータの出力を一定に保つことができる。
【００４５】
特に、本発明の電源回路をテレビジョン受像機等のスタンバイ電源回路に適用すれば、スタンバイ時における消費電力を低減することができるため、例えばテレビジョン受像機等の年間消費電力を大幅に削減することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態とされる電源回路の回路構成の一例を示した図である。
【図２】本発明の他の実施の形態とされる電源回路の回路構成の一例を示した図である。
【図３】図２に示した電源回路の変形例を示した図である。
【図４】本発明のさらに他の実施の形態とされる電源回路の回路構成の一例を示した図である。
【符号の説明】
１ ＡＣプラグ、２ ブリッジ整流回路、３ １１ ２１ 検出回路、４ １２ ２２ 切換回路、Ｔ１ 小型トランス、ＩＣ１ レギュレータ、Ｃ１〜Ｃ３コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ５ ダイオード、Ｄ７ ツェナダイオード、Ｒ１〜Ｒ５Ｒ１１〜Ｒ１４ Ｒ２２ 抵抗
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばテレビジョン受像機等のスタンバイ電源回路等に好適な電源回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
テレビジョン受像機等の電子機器では、例えば通常動作時に各回路部に対して電力を供給するためのメイン電源回路と、マイクロコンピュータ（以下、「マイコン」という）等に対して、常に駆動電力を供給するスタンバイ電源回路とが設けられている。このようなスタンバイ電源回路は、一般にテレビジョン受像機等の電子機器がオフとされている期間でも、マイコン等に対して駆動電力を供給するようにされている。
【０００３】
例えばテレビジョン受像機に設けられているスタンバイ電源回路は、小型トランス、整流・平滑回路、レギュレータ回路等によって構成され、小型トランスの２次側コイルに励起された交番電圧を整流、平滑し、レギュレータ回路で定電圧化（例えば５Ｖ）してマイコン等に供給している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、スタンバイ電源回路に使用されている小型トランスは、コアの形状が小さいため、巻線が細くなり、負荷側を流れる負荷電流により二次側から出力される電圧の変化が大きいという欠点がある。このため、例えば接続される負荷が重負荷となる時を重視して回路設計を行った場合、接続される負荷が軽負荷になった時は、小型トランスの二次側巻線から出力される出力電圧が必要以上に高い電圧となる。
【０００５】
一方、接続される負荷が軽負荷となる時を重視して回路設計を行った場合、接続される負荷が重負荷時になった時は、小型トランスの二次側巻線から出力される出力電圧が低下することになる。
【０００６】
言い換えるならば、例えばテレビジョン受像機等のスタンバイ電源回路において、通常動作時におけるマイコン等の消費電力を重視して回路設計を行った場合は、スタンバイ時にレギュレータで消費される無駄な消費電力が大きくなるという欠点があり、またスタンバイ時におけるマイコン等の消費電力を重視して回路設計を行った場合は、通常動作時に負荷に対して安定した駆動電圧を供給することができないという欠点があった。
【０００７】
このため、従来のスタンバイ電源回路では、マイコン等の通常動作時（重負荷時）でも動作が確実に実行されるような回路設計を行っていたが、近年、環境問題等の観点から、非動作時（スタンバイ時）に消費される無駄な消費電力が問題となっている。
【０００８】
そこで、本発明はこのような問題点を鑑みてなされたものであり、重負荷時でも安定した出力電圧を供給することができると共に、軽負荷時における消費電力を低減できる電源回路を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の電源回路は、小型トランスの二次側巻線の両端から得られる第１の出力電圧、またはその二次側巻線に設けられているタップから得られる第２の出力電圧によって充電される充電コンデンサと、この充電コンデンサの直流電圧が入力電圧とされ、一定電圧を出力するレギュレータと、このレギュレータに接続される負荷の状態を検出する検出回路と、この検出回路で検出された負荷の状態によって、第１の出力電圧又は第２の出力電圧を充電コンデンサに供給する切換回路とを備えるようにした。
【００１０】
本発明によれば、レギュレータに接続される負荷が重負荷とされる時は、充電コンデンサが第１の出力電圧によって充電されるようにし、負荷が軽負荷とされる時は、第１の出力電圧より低い電圧とされる第２の出力電圧によって充電コンデンサが充電されるようにした。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電源回路の実施の形態について説明する。
図１は本実施の形態としてテレビジョン受像機等のスタンバイ電源回路に好適な回路構成の一例を示した図である。
この図１において、小型トランスＴ１の一次側巻線は、入力端子ｔ１，ｔ２を介してＡＣプラグ１と接続されており、商用交流電圧が供給されている。
また、二次側巻線の両端は、出力端子ｔ３，ｔ４を介してダイオードＤ１〜Ｄ４によって構成されるブリッジ整流回路２に接続されている。
ブリッジ整流回路２の出力は、コンデンサＣ１に充電され、このコンデンサＣ１の両端に生じた電圧Ｖ１がトランジスタＱ３のエミッタに供給される。
【００１２】
また、小型トランスＴ１の二次側巻線には、センタタップが設けられており、このセンタタップと接続される出力端子ｔ５はダイオードＤ５のアノード、コンデンサＣ２、検出回路３のツェナダイオードＤ７、及び抵抗Ｒ３と接続される。従って、コンデンサＣ２は二次巻線のセンタタップの出力によって充電され、このコンデンサＣ２には電圧Ｖ２が生じる。
また、ダイオードＤ５のカソードは、コンデンサＣ３、トランジスタＱ３のコレクタ、及びレギュレータＩＣ１の入力端子inに接続される。
【００１３】
検出回路３は、ツェナダイオードＤ７、トランジスタＱ１，Ｑ２、及び抵抗Ｒ１〜Ｒ３によって構成され、ツェナダイオードＤ７のアノードは、バイアス抵抗Ｒ１を介して負極側に接続されると共に、ベース抵抗Ｒ２を介して、トランジスタＱ１のベースに接続されている。
トランジスタＱ１のコレクタは、トランジスタＱ２のベースに接続され、抵抗Ｒ３を介してコンデンサＣ２と接続されている。
【００１４】
トランジスタＱ２のコレクタは、切換回路４の抵抗Ｒ５を介してトランジスタＱ３のベースに接続され、さらに抵抗Ｒ４を介してトランジスタＱ３のエミッタ及びコンデンサＣ１に接続されている。また、トランジスタＱ３のコレクタは、レギュレータＩＣ１の入力端子in、及びコンデンサＣ３に接続されている。
【００１５】
検出回路３は、コンデンサＣ２の電圧Ｖ２が、バイアス抵抗Ｒ１及びツェナダイオードＤ７のツェナー電圧によって設定される所定の電圧レベル（但し、所定の電圧レベルは、レギュレータＩＣ１から安定化出力を得るのに十分な電圧レベルとする）より大きい時は、ツェナダイオードＤ７が導通状態となるので、トランジスタＱ１のベースにベース電流が流れてトランジスタＱ１はオン、トランジスタＱ２はオフになる。この場合、切換回路４のトランジスタＱ３には、ベース電流が流れないのでオフになる。
【００１６】
一方、コンデンサＣ２の電圧Ｖ２が所定の電圧レベル以下になると、ツェナダイオードＤ７が非導通になるので、トランジスタＱ１がオフ、トランジスタＱ２は抵抗Ｒ３を介してベース電流が流れるのでオンになる。この場合、切換回路４のトランジスタＱ３にはベース電流が流れるのでオンになる。
レギュレータＩＣ１の入力端子inは、コンデンサＣ３、及びトランジスタＱ３のコレクタと接続され、出力端子out は、コンデンサＣ４を介して出力端に接続されている。
【００１７】
次に、上記したような電源回路の動作について説明する。
この場合、小型トランスＴ１の二次側巻線の両端と接続された出力端子ｔ３−ｔ４間に励起された交番電圧は、ブリッジ整流回路２で整流され、コンデンサＣ１が充電される。これにより、コンデンサＣ１には電圧Ｖ１が発生する。
【００１８】
一方、小型トランスＴ１の二次側巻線のセンタタップの出力電圧は、ダイオードＤ２，Ｄ４で整流され、その出力によってコンデンサＣ２が充電される。これにより、コンデンサＣ２には電圧Ｖ２が発生する。この場合、コンデンサＣ２の電圧Ｖ２はコンデンサＣ１の両端に発生する電圧Ｖ１より低い値とし、例えばセンタタップの場合は、ほぼ１／２とすることができる。
【００１９】
本実施の形態の電源回路の出力端に接続される負荷ＣＬが、例えばテレビジョン受像機の電源オン等によって、重負荷となる時は、レギュレータＩＣ１から負荷ＣＬに供給される負荷電流が増大するため、レギュレータＩＣ１に対して入力電圧を供給しているコンデンサＣ３の電圧Ｖ３が低下し、これに伴いコンデンサＣ２の電圧Ｖ２も低下する。
【００２０】
コンデンサＣ２の電圧Ｖ２が低下すると、それまで導通状態であったツェナダイオードＤ７が非導通となり、検出回路３のトランジスタＱ１がオフ、トランジスタＱ２がオンになる。これにより、切換回路４のトランジスタＱ３がオンになり、コンデンサＣ３にトランジスタＱ３を介して入力されるブリッジ整流回路２からの出力によって充電が開始される。よって、コンデンサＣ３の電圧Ｖ３は、コンデンサＣ１の電圧Ｖ１とほぼ等しくなる。
つまり、接続される負荷ＣＬが重負荷の時は、小型トランスＴ１の二次側巻線の両端電圧がレギュレータＩＣ１に供給されることになる。
これにより、レギュレータＩＣ１の入力電圧が上昇し、重負荷が接続されている場合でもレギュレータＩＣ１の出力電圧Ｖ０がほぼ一定（５Ｖ）に保つことができるようになる。
【００２１】
なお、この時は、小型トランスＴ１から見ると二次側の負荷が増大しているため、小型トランスＴ１の二次側巻線のセンタタップの出力電圧によって充電されるコンデンサＣ２の電圧Ｖ２も低下することになる。これは、小型トランスＴ１の一次側巻線のインピーダンスが高く、ここへ二次側の負荷電流の一次側加算分が流れることによって、一次側巻線に印加される有効な電圧が降下するためであり、これに比例して小型トランスＴ１の二次側巻線のセンタタップの出力電圧が低下するためである。
【００２２】
次に、本実施の形態とされる電源回路の出力端に接続される負荷ＣＬが軽負荷になると、小型トランスＴ１から見た二次側負荷が減少するため、小型トランスＴ１のセンタタップの出力電圧が上昇し、これに伴ってコンデンサＣ２の電圧Ｖ２が上昇する。そしてコンデンサＣ２の電圧Ｖ２が所定の電圧レベルに達すると、ツェナダイオードＤ７が再び導通状態になる。これにより、検出回路３のトランジスタＱ１がオン、トランジスタＱ２がオフになり、切換回路４のトランジスタＱ３がオフになるので、コンデンサＣ３の電圧Ｖ３は、コンデンサＣ２の電圧Ｖ２とほぼ等しい電圧になる。
【００２３】
この時のコンデンサＣ３の電圧Ｖ３は、小型トランスＴ１の二次側巻線に設けられているセンタタップの出力電圧によって得られるため、コンデンサＣ１の電圧Ｖ１の約１／２の電圧となる。
【００２４】
つまり、本実施の形態とされる電源回路は、出力端に接続される負荷ＣＬが重負荷の時は、小型トランスＴ１の二次側巻線の両端からの出力電圧がレギュレータＩＣ１の入力電圧となり、負荷ＣＬが軽負荷の時は、上記二次側巻線の両端電圧のほぼ１／２とされる二次側巻線のセンタタップの出力電圧がレギュレータＩＣ１の入力電圧となるようにしている。
【００２５】
従って、本実施の形態とされる電源回路をテレビジョン受像機のスタンバイ電源回路に適用すれば、マイコン等の通常動作時（重負荷時）は、レギュレータＩＣ１の入力端子inに充分な電圧を供給することができるため、出力端子out からの出力電圧をほぼ一定の電圧Ｖ０に保つことができる。
また、スタンバイ時（軽負荷）は、少なくともレギュレータＩＣ１の入力電圧が低いため、レギュレータＩＣ１で消費される無駄な消費電力を低減することができるようになる。
【００２６】
また、例えば軽負荷が接続されている時に、商用交流電圧が低下した場合も、切換回路４が動作して、レギュレータＩＣ１には、小型トランスＴ１の二次側巻線の両端の出力電圧が入力電圧として供給されることになるため、軽負荷時の商用交流電圧の下限動作範囲を広げることができるといった利点もある。
【００２７】
さらにまた、切換回路４は負荷ＣＬが重負荷時のみならず、コンデンサＣ１の両端から直接負荷電流をとった場合も同様に働きレギュレータＩＣ１の出力電圧Ｖ０を一定に保つことができる。
【００２８】
なお、接続される負荷ＣＬが軽負荷と重負荷のみの場合、つまりテレビジョン受像機のマイコン等が通常動作時とスタンバイ時のみの場合は、検出回路３の代わりに、例えば負荷の状態に応じてマイコンでトランジスタＱ３のオン／オフをコントロールしても良い。
【００２９】
次に、本発明の他の実施の形態とされる電源回路の一例を図２に示す。なお、図１と同一部品には同一番号を付し説明は省略する。
この図２に示す電源回路では、ツェナダイオードＤ７のアノードがコンデンサＣ３の負極側へ接続される。また、ツェナダイオードＤ７のカソードは、抵抗Ｒ１３を介して切換回路１２を構成するトランジスタＱ１２のベースと接続され、さらに抵抗Ｒ１４を介してトランジスタＱ１１，Ｑ１２のエミッタ、及びコンデンサＣ１に接続されている。
【００３０】
また、切換回路１２を構成するトランジスタＱ１１のベースは、トランジスタＱ１２のコレクタに接続されていると共に、ベース抵抗Ｒ１２を介してコンデンサＣ３に接続されている。またトランジスタＱ１１のコレクタは電流制限用の抵抗Ｒ１１を介してコンデンサＣ３に接続されている。
この切換回路１２は、ツェナダイオードＤ７が導通状態になると、トランジスタＱ１２のエミッタからベース→抵抗Ｒ１３→ツェナダイオードＤ７と電流が流れ、トランジスタＱ１２はオンになり、トランジスタＱ１１はオフになる。
【００３１】
一方、ツェナダイオードＤ７が非導通状態になると、トランジスタＱ１２がオフになるが、トランジスタＱ１１のエミッタからベース→抵抗Ｒ１２と電流が流れ、トランジスタＱ１１はオンになる。
ただし、トランジスタＱ１１のコレクタ電流は、トランジスタＱ１２のコレクタ電流より大きいものとする。
【００３２】
図２に示したような電源回路の動作としては、レギュレータＩＣ１の出力端に接続される負荷ＣＬが軽負荷とされ、コンデンサＣ１の電圧Ｖ１が十分高い時は、ツェナダイオードＤ７は導通状態となり、トランジスタＱ１２がオン、トランジスタＱ１１がオフになる。この場合、コンデンサＣ３には、トランジスタＱ１２のコレクタ電流としてブリッジ整流回路２からの電流、又は二次側巻線のセンタタップからダイオードＤ５を介して供給される電流によって充電される。
【００３３】
ここで、例えばレギュレータＩＣ１に接続される負荷ＣＬが重負荷になると、レギュレータＩＣ１から負荷ＣＬに供給される負荷電流が増大するため、レギュレータＩＣ１に対して入力電圧を供給しているコンデンサＣ３の電圧が低下することになる。この時、小型トランスＴ１から見ると二次側負荷が増大しているため、小型トランスＴ１の二次側巻線の両端の出力電圧によって充電されるコンデンサＣ１の電圧Ｖ１も低下する。これにより、ツェナダイオードＤ７が非導通状態になり、トランジスタＱ１２がオフ、トランジスタＱ１１がオンになる。
【００３４】
コンデンサＣ３には、トランジスタＱ１１のコレクタ電流とされるブリッジ整流回路２からの電流によって充電されるので、接続される負荷ＣＬが軽負荷の時より、重負荷とされる時の方がコンデンサＣ３の電圧が高くなる。
【００３５】
従って、このような本実施の他の形態とされる電源回路に重負荷が接続された時は、上記同様、レギュレータＩＣ１からほぼ一定の電圧Ｖ０を出力することができると共に、少なくとも軽負荷が接続された時はレギュレータＩＣ１で消費される無駄な消費電力を低減することができる。
【００３６】
図３は、図２に示した他の実施の形態とされる電源回路の変形例の回路構成を示した図である。
この場合は、重負荷時にコンデンサＣ３に対して電流を供給するための切換回路２２のトランジスタＱ２１、Ｑ２２をダーリントン接続して、トランジスタＱ２１をオンさせるためのコントロール電流を低減するようにしている。
また、トランジスタＱ２２のベース抵抗Ｒ１２を負極側に接続してトランジスタＱ２１，Ｑ２２の飽和電圧を下げるようにしている。
また、ツェナダイオードＤ７を低電流（例えば１００μＡ以下）とする場合は、ツェナ電圧が例えば１０Ｖ以上のものを使う必要があるので、その場合はツェナダイオードＤ７のアノードを負極側に接続するようにしている。
なお、トランジスタＱ２１のエミッタ−ベース間の抵抗Ｒ２２はトランジスタＱ２１のコレクタ〜ベースリーク電流をバイパスするために設けらているものである。
【００３７】
この場合は、負荷ＣＬが軽負荷とされる時は、コンデンサＣ３は二次側巻線のセンタタップからダイオードＤ５を介して入力される電流によって充電される。また、重負荷時とされる時は、コンデンサＣ３がトランジスタＱ２１のコレクタ電流としてブリッジ整流回路２からの電流によって充電される。これにより、上記同様、重負荷が接続された時でも、レギュレータＩＣ１からほぼ一定の電圧Ｖ０を出力することができると共に、少なくとも軽負荷が接続された時はレギュレータＩＣ１で消費される無駄な消費電力を低減することができる。
【００３８】
図４は、本発明のさらに簡易化した他の実施の形態とされる電源回路の一例を示したものである。なお、図１と同一部品には同一番号を付し説明は省略する。この図４に示す電源回路では、ツェナダイオードＤ７のカソードが切換回路３１のトランジスタＱ３１のベースに接続され、アノードが負極側に接続されている。また、トランジスタＱ３１のエミッタはコンデンサＣ３に接続され、コレクタは、コンデンサＣ１に接続されると共に、抵抗Ｒ３１を介してベースに接続されている。
【００３９】
この場合は、例えばレギュレータＩＣ１に接続される負荷ＣＬが軽負荷で、コンデンサＣ３の電圧Ｖ３が、ツェナダイオードＤ７の電圧からトランジスタＱ３１のベース−エミッタ間電圧ＶBEを引いた電圧より高い時は、トランジスタＱ３１がオフになる。また、レギュレータＩＣ１に接続される負荷ＣＬが重負荷となり、コンデンサＣ３の電圧が低下して、ツェナダイオードＤ７の電圧からトランジスタＱ３１のベース−エミッタ間電圧ＶBEを引いた電圧の方が高くなると、トランジスタＱ３１がオンになる。
なお、トランジスタＱ３１に電圧が印可されている場合は、トランジスタＱ３１のエミッタ電圧は、ツェナダイオードＤ７の電圧からトランジスタＱ３１のベース−エミッタ間電圧ＶBEを引いた電圧に固定されることになる。
【００４０】
従って、このように電源回路を構成した場合でも、上記図１と同様に負荷ＣＬが軽負荷とされる時は、コンデンサＣ３が二次側巻線のセンタタップからダイオードＤ５を介して入力される電流によって充電され、重負荷時とされる時は、トランジスタＱ３１のエミッタ電流とされるブリッジ整流回路２からの電流によって充電される。
【００４１】
これにより、上記同様、スタンバイ電源回路に重負荷が接続された時でも、レギュレータＩＣ１から出力される電圧Ｖ０をほぼ一定に保つことができると共に、少なくとも軽負荷が接続された時はレギュレータＩＣ１で消費される無駄な消費電力を低減することができる。
【００４２】
なお、図１〜図４を用いて説明した本実施の形態とされる電源回路においては、小型トランスの二次巻線のほぼセンタにタップを設けた場合を例にとって説明したが、タップの位置はセンタに限定されるものでなく、小型トランスの二次巻線のいずれの位置に設けることも可能である。また、二次巻線に複数のタップを設けることも当然可能である。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の電源回路は、レギュレータに接続される負荷が重負荷とされる時は、充電コンデンサが例えばブリッジ整流回路で整流された第１の出力電圧によって充電され、負荷が軽負荷とされる時は、充電コンデンサが第１の出力電圧より低い電圧とされる例えば二次巻線のタップの交流出力を整流ダイオードで整流した第２の出力電圧によって充電されるように切換回路を制御しているため、接続される負荷が重負荷時の時でも安定した電圧を供給することができると共に、軽負荷時における消費電力を低減することができるようになる。
【００４４】
また、例えば軽負荷が接続されている時に、商用交流電圧が低下した場合でもレギュレータから安定した出力電圧とすることができるため、軽負荷時の商用交流電圧の下限動作範囲を広げることができるといった利点もある。
さらにまた、切換回路は負荷の重負荷時のみならず、小型トランスの両端から直接負荷をとる場合にも同様な動作をしてレギュレータの出力を一定に保つことができる。
【００４５】
特に、本発明の電源回路をテレビジョン受像機等のスタンバイ電源回路に適用すれば、スタンバイ時における消費電力を低減することができるため、例えばテレビジョン受像機等の年間消費電力を大幅に削減することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態とされる電源回路の回路構成の一例を示した図である。
【図２】本発明の他の実施の形態とされる電源回路の回路構成の一例を示した図である。
【図３】図２に示した電源回路の変形例を示した図である。
【図４】本発明のさらに他の実施の形態とされる電源回路の回路構成の一例を示した図である。
【符号の説明】
１ ＡＣプラグ、２ ブリッジ整流回路、３ １１ ２１ 検出回路、４ １２ ２２ 切換回路、Ｔ１ 小型トランス、ＩＣ１ レギュレータ、Ｃ１〜Ｃ３コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ５ ダイオード、Ｄ７ ツェナダイオード、Ｒ１〜Ｒ５Ｒ１１〜Ｒ１４ Ｒ２２ 抵抗
Claims (4)
- 交流入力が供給される一次側巻線および二次側巻線を有し、該二次側巻線からの負荷電流の増大に伴い該二次側巻線に誘起する電圧が低下するトランスと、
該トランスの二次側巻線の両端からの交流出力を整流する整流回路と、
上記二次側巻線に設けられているタップに一端が接続されるダイオードと基準電圧に一端が接続される充電コンデンサとで直列回路を形成して、上記タップから上記ダイオードを介して流れる電流により上記充電コンデンサを充電する充電回路と、
上記直列回路の上記ダイオードと上記充電コンデンサとの接続点と上記整流回路との間に接続されるトランジスタと、
上記整流回路に得られる整流電圧と上記基準電圧との差または、該整流電圧と上記充電コンデンサに得られる電圧との差が所定以下になると上記トランジスタを導通させる検出回路と、
上記充電コンデンサに得られる電圧を入力して、ほぼ一定電圧を出力するレギュレータと、
を備えていることを特徴とする電源回路。 - 上記整流回路は、ブリッジ整流回路であって、上記整流電圧は、上記二次巻線の両端からの交流出力を全波整流した電圧とされ、上記二次側巻線に設けられているタップは、センタータップとされることを特徴とする請求項１に記載の電源回路。
- 通常動作時に負荷とされる回路に電力を供給する電源部と、
上記電源部からの電力供給がオフとされる期間であっても待機電力を供給する待機電力部を有する電子機器において、
上記待機電力部は、
交流入力が供給される一次側巻線および二次側巻線を有し、該二次側巻線からの負荷電流の増大に伴い該二次側巻線に誘起する電圧が低下するトランスと、
該トランスの二次側巻線の両端からの交流出力を整流する整流回路と、
上記二次側巻線に設けられているタップに一端が接続されるダイオードと基準電圧に一端が接続される充電コンデンサとで直列回路を形成して、上記タップから上記ダイオードを介して流れる電流により上記充電コンデンサを充電する充電回路と、
上記直列回路の上記ダイオードと上記充電コンデンサとの接続点と上記整流回路との間に接続されるトランジスタと、
上記整流回路に得られる整流電圧と上記基準電圧との差または、該整流電圧と上記充電コンデンサに得られる電圧との差が所定以下になると上記トランジスタを導通させる検出回路と、
上記充電コンデンサに得られる電圧を入力して、ほぼ一定電圧を出力するレギュレータと、
を備えていることを特徴とする電子機器。 - 上記整流回路は、ブリッジ整流回路であって、上記整流電圧は、上記二次巻線の両端からの交流出力を全波整流した電圧とされ、上記二次側巻線に設けられているタップは、センタータップとされることを特徴とする請求項３に記載の電子機器。
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