JP4119208B2 - 電源装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源装置に関し、特に、商用電源のような交流電源を直流電源に変換して電子機器に供給する電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パーソナルコンピュータ（パソコン）、プリンタ、スキャナ等の電子機器は、一般に、商用電源を直流に変換して得た直流電源により動作するか、又は、当該直流電源により充電したバッテリにより動作する。このために、商用電源のような交流電源を直流電源に変換して電子機器に供給する電源装置（例えば、ＡＣアダプタ）を用いる。例えば、商用電源をＡＣアダプタを介してパソコンに接続した状態で、直流電源を供給しながら、パソコンを使用する。この時、ＡＣアダプタは、電子機器の消費する電力を供給すると同時に、交流を直流に変換するために、自らも電力を消費する。
【０００３】
図１３は、従来の電源装置（ＡＣアダプタ）を示す。電源装置６は、一次側回路６２で交流電源を直流電源に変換しスイッチングして出力し、この出力を二次側回路６３で所望の直流電源に変換して、２本の電源線に出力する。一次側回路６２は、ラインフィルタ６２１、一次整流回路６２２、入力平滑回路６２３、スイッチング回路６２４からなる。二次側回路６３は、二次整流回路６３１、出力平滑回路６３２からなる。電源線は、電子機器と電源装置６との間を接続し、電源電位の印加される電源電位線２、接地電位の接続される接地電位（ＧＮＤ）線３からなる。
【０００４】
この電源装置６は、それ自体で電源装置６の出力を監視して、省電力制御を行っている。即ち、検出回路６７で検出した二次側回路６３の出力（例えば電圧）をスイッチング制御回路６８にフィードバック入力することにより、一次側回路６２をフィードバック制御する。例えば、検出回路６７が検出した二次側回路６３の電圧値が小さい（即ち、電子機器における消費電力が小さい）場合、スイッチング制御回路６８がスイッチング回路６２４に対してＰＷＭ制御のデューティ比を小さくするか又はスイッチング周波数を低くする等の制御を行い、出力を低減させている。
【０００５】
一方、電力供給及び制御用信号のための信号線数を減少させると共に省電力化を図るために、電源供給と通信・制御とを同一線で行なうシリアル信号を重畳する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−１４１０６０号公報（第００２６〜００４７段落、図３、
図８及び図９）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
環境問題の１つとしてエネルギ消費の問題が指摘されており、このための対策として、種々の省エネルギの基準又は規格が定められている。パソコン等の電子機器では、そのスリープ（又は、スタンバイあるいはサスペンド）状態における消費電力を、１Ｗ（ワット）以下に制限する傾向にある。
【０００８】
しかし、実際には、商用電源を電源装置６を介して接続した状態の電子機器において、電源装置６まで含めた消費電力を１Ｗ以下にすることは容易ではない。即ち、前述のように電源装置６が独自に省電力制御を行ってはいるが、電源装置６自体における消費電力を抑制するものではない。電源装置６は、通常、パソコン等の電子機器が動作していない場合（軽負荷の場合）でも、それ自体で電力を消費している。このため、電源装置６での電力消費を損失電力と考えると、軽負荷の時点での電力の消費効率は極端に悪くなる。
【０００９】
一方、パソコン等の電子機器から電源装置６に対して省電力制御を通知する手段はない。例えば、電源装置６が電子機器に接続しているのは、電源電位線２及びＧＮＤ線３の２本のみであり、信号線は備えていない。従って、従来、パソコン等の電子機器における省電力モード（例えば、スリープ、スタンバイ又はサスペンド状態）の段階に応じて電源装置６の省電力制御を行うことはできなかった。また、電源装置６は、それ自体に手動で外部から交流電源を遮断するスイッチ（以下、交流スイッチ）を持たない。従って、電子機器において完全に電源を遮断した場合と同程度の超低電力消費を実現することは極めて困難であった。
【００１０】
本発明は、電子機器から送信された制御信号に基づいて省電力制御を行うことが可能な電源装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の電源装置は、交流電源（例えば、商用電源）に接続され交流電源から直流電源を形成しこれをスイッチングして出力する一次側回路と、一次側回路に接続され一次側回路の出力から所望の直流電源を形成して電源線に出力する二次側回路と、電子機器に接続され電源電位の印加される電源電位線及び接地電位の接続される基準電位線からなり二次側回路の出力する直流電源を出力してこれを電子機器に供給する電源線と、電源線に接続され電子機器から電源電位線の電位（例えば、５Ｖ）に重畳して送出された所定の制御信号を抽出してこれに基づいて一次側回路における消費電力を抑制する電力制御手段と、電源線と二次側回路との間に設けられ電源電位線の電位に重畳された制御信号をカットする重畳信号カットフィルタとを備える。
【００１２】
本発明の電源装置によれば、電源電位線の電位に重畳して制御信号を送出することにより、信号線を設けることなく、また、電源装置の電源出力特性に影響を与えることなく、パソコン等の電子機器から電源装置に対して制御信号を送出し、省電力モード（例えば、スタンバイ、スリープ又はサスペンド状態）であることを通知することができる。従って、電源装置に交流スイッチを設けることなく、電源装置それ自体における消費電力を抑制し、例えば交流電源を遮断した場合と同程度の超低電力消費を実現することができる。これにより、商用電源を電源装置を介して接続した状態の電子機器において、電子機器が軽負荷の場合（例えば、スタンバイ、スリープ、サスペンド等の状態）における電源装置まで含めた消費電力を極めて抑制することができ、電力消費の効率を向上し、環境問題としてのエネルギ消費問題に対応することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は電源システム構成図であり、本発明の電源装置を適用した電源システムの構成を示す。
【００１４】
電源システムは、電源装置１、電源電位線２、ＧＮＤ（接地電位）線３、電子機器４からなる。電源装置１は、一般家庭の商用電源（図示せず）のような交流電源に接続され、当該交流電源から形成した直流電源（５Ｖ、１６Ｖ等）を２本の電源線２及び３に出力し、これを介して当該直流電源を電子機器４に供給する。電源線２及び３は、電子機器４と電源装置１との間を接続し、電源電位の印加される電源電位線２、接地電位の接続されるＧＮＤ線３からなる。
【００１５】
電子機器４としては、例えばパソコン、レーザープリンタ、スキャナ、ルータ、ＤＳＵ等がある。電子機器４がパソコンである場合、電源装置１はいわゆるＡＣアダプタであり、これを介して商用電源を接続した状態で使用される。電子機器４がレーザープリンタやスキャナである場合、電源装置１は、ＡＣアダプタからなるか、又は、これらの電子機器４に内蔵される。
【００１６】
電源装置１は、電力制御手段１１、一次側回路１２、二次側回路１３、重畳信号カットフィルタ１４を備える。一次側回路１２は、交流電源から直流電源を形成する。二次側回路１３は、一次側回路１２が形成した直流電源から所望の直流電源を形成して、電源線２及び３に出力する。電力制御手段１１は、電子機器４から電源電位線２の電位に重畳して送出された制御信号を抽出して、これに基づいて一次側回路１２における消費電力を抑制する。重畳信号カットフィルタ１４は、電源線２及び３と二次側回路１３との間に設けられ、電源電位線２の電位（例えば、５Ｖ、１６Ｖ等、以下同じ）に重畳された制御信号をカットする。
【００１７】
電子機器４は、制御信号形成回路４１、負荷４２、重畳信号カットフィルタ４３を備える。制御信号形成回路４１は、電源装置１を制御する制御信号を形成して、電源電位線２の電位に重畳して送出する。負荷４２は、電源装置１から電源線２及び３を介して供給された電力を消費する。重畳信号カットフィルタ４３は、電源線２及び３と負荷４２との間に設けられ、電源電位線２の電位に重畳された制御信号をカットする。
【００１８】
図２は、電源装置構成図であり、図１の電源システムにおける本発明の電源装置１の構成を示す。
【００１９】
電力制御手段１１は、抽出・コントロール回路１１１、入力遮断制御回路１１６からなる。抽出・コントロール回路１１１は、電子機器４から電源電位線２の電位に重畳して送出された制御信号を抽出して、これに基づいて内部制御信号を形成して入力遮断制御回路１１６に送出する。入力遮断制御回路１１６は、内部制御信号に基づいて、一次側回路１２を制御する入力遮断制御信号を形成して、一次側回路１２に送出する。
【００２０】
一次側回路１２は、ラインフィルタ１２１、一次整流回路１２２、入力平滑回路１２３、スイッチング回路１２４からなり、交流電源から直流電源を形成しこれをスイッチングして出力する。ラインフィルタ１２１は、コンセントからの交流電源のノイズをカットする。一次整流回路１２２は、ラインフィルタ１２１を介して入力された交流電源を整流する。入力平滑回路１２３は、一次整流回路１２２において整流された（直流）電源を平滑化する。スイッチング回路１２４は、直流電源をＰＷＭ制御されたスイッチングにより得た矩形波を、トランスＴを介して、二次側回路１３に出力する。
【００２１】
二次側回路１３は、二次整流回路１３１、出力平滑回路１３２からなり、一次側回路１２の出力から所望の直流電源を形成して、重畳信号カットフィルタ１４を介して、２本の電源線２及び３に出力する。二次整流回路１３１はトランスＴを介して入力された一次側回路１２のスイッチング出力（ＰＷＭ出力）を整流する。出力平滑回路１３２は、二次整流回路１３１において整流された電源を平滑化して出力する。
【００２２】
なお、特に図示はしないが、電源装置１は、実際は、図１３に示すと同様の検出回路及びスイッチング制御回路を備える。即ち、検出回路は、出力平滑回路１３２と重畳信号カットフィルタ１４との間で出力平滑回路１３２の出力を検出する。スイッチング制御回路は、検出回路での検出結果に基づいて、スイッチング回路１２４を例えばＰＷＭ制御する。
【００２３】
図１及び図２において、電子機器４の負荷４２は、自己の電力消費の状態を示す状態信号を制御信号形成回路４１に送信する。例えば、電子機器４は、多くの場合、その負荷４２としてＣＰＵ（中央演算処理装置）を含む。そこで、ＣＰＵは、自己の動作モード、即ち、スリープモードの深さの程度を表す状態信号を送信する。又は、ＣＰＵは、当該電子機器４に対する外部からのスイッチ操作やキーボード操作などのハードウェア操作が所定時間以上ない場合や、所定の命令が所定時間以上実行されない場合に、これらを表す状態信号を送信する。負荷４２がＣＰＵを含まない場合、当該電子機器４における専用のハードウェアにより状態信号が形成される。
【００２４】
制御信号形成回路４１は、負荷４２から受信した状態信号に基づいて、制御信号を形成し、これを電源電位線２の電位に重畳させ、電源装置１に送信する。従って、制御信号は、電子機器４において、例えば、予め定められたハードウェア操作が行なわれた場合又はプログラムが予め定められた実行状態となった場合に基づいて送出される。制御信号は、基本的には、図３に示すようなパルス列からなる。即ち、電源電位線２の電位に重畳されたパルス列は、例えば、電源電位線２の電位（この例では、一例として＋５．０Ｖとした）を基準として、波高（振幅）が＋１．０Ｖのパルス信号からなる。これを抽出・コントロール回路１１１において抽出すると、振幅が＋１．０Ｖのパルス信号となる。なお、周波数は、予め定められ、例えば数１０ＫＨｚ〜数１００ＫＨｚとされる。
【００２５】
実際には、制御信号のパルス列は、例えば図４に示すようなパルス列とされる。即ち、４個（４ビット）のパルスの連続（期間Ａ）により制御信号の送信が通知され、次の４個のパルスに相当する期間が制御信号の送出期間（期間Ｂ）とされ、次の４個のパルスの連続（期間Ｃ）により制御信号の送信終了が通知される。期間Ｂにおいて、４個のパルス位置について、１番目及び３番目の位置に実線で示すようにパルスが存在し、２番目及び４番目の位置に点線で示すようにパルスが存在しないとすると、４ビットの制御信号「１０１０」が抽出される。従って、２4 ＝１６通りの制御信号を形成することができる。これにより、例えば、１６通りの制御信号の各々を、負荷４２の電力消費の状態（を示す状態信号）、例えばＣＰＵのスリープモードの深さの程度を表す状態信号に対応させることができる。なお、重畳される制御信号は、例えば、パルスコード変調、パルス幅変調、パルス周波数変調、パルス位相変調により送信するようにしてもよい。
【００２６】
このようなパルス列からなる制御信号は、図５に示すような回路（ＬＣフィルタ）からなる重畳信号カットフィルタ１４及び４３によりカットされる。これにより、電源装置１の電源出力特性に影響を与えないようにされ、また、電子機器４に供給される電源レベルの変動を防止することができる。
【００２７】
抽出・コントロール回路１１１は、電源電位線２に重畳された電子機器４からの制御信号（図３の下段の信号）を抽出し、これをデコードすることにより、これに基づいて、内部制御信号を形成して、入力遮断制御回路１１６に送信する。この例では、例えば、負荷４２の電力消費の状態が最も電力消費が少ない状態である場合、これを示す内部制御信号を出力する。
【００２８】
入力遮断制御回路１１６は、受信した内部制御信号に基づいて、ラインフィルタ１２１又は一次整流回路１２２を制御する。即ち、ラインフィルタ１２１又は一次整流回路１２２を制御するために、第１又は第２入力遮断制御信号を形成する。
【００２９】
例えば、第１入力遮断制御信号を形成して、ラインフィルタ１２１に入力する。これに応じて、図６に示すラインフィルタ１２１において、ノイズ除去のためのコンデンサＣに並列に接続された（高い抵抗値の）抵抗Ｒに直列に（本発明により）挿入されたスイッチＳＷ１をオフとする。これにより、ラインフィルタ１２１の抵抗Ｒにおけるリーク電流を遮断することができ、消費電力を低減して超低電力消費の状態とすることができる。なお、抵抗Ｒは、コンセントを抜いた際にコンデンサＣに残留する電荷を放出するためのものである。
【００３０】
また、第２入力遮断制御信号を形成して、一次整流回路１２２に入力する。これに応じて、図７に示すように、一次整流回路１２２の入力側（ラインフィルタ１２１と一次整流回路１２２との間）の電源線（一方又は双方）に直列に（本発明により）挿入されたスイッチＳＷ２がオフとされる。これにより、商用電源と一次整流回路１２２との間を遮断して一次整流回路１２２以降における電力消費をなくし、消費電力を低減して超低電力消費の状態とすることができる。
【００３１】
このように、入力遮断制御回路１１６は、第１又は第２入力遮断制御信号によりラインフィルタ１２１又は一次整流回路１２２を択一的に制御してもよく、第１及び第２入力遮断制御信号によりラインフィルタ１２１及び一次整流回路１２２を制御してもよい。例えば、負荷４２の電力消費が最も少ない場合には第１及び第２入力遮断制御信号を形成し、負荷４２の電力消費が２番目に少ない場合には第１又は第２入力遮断制御信号を形成するようにしてもよい。また、負荷４２の電力消費が最も少ない場合には第１及び第２入力遮断制御信号を形成し、負荷４２の電力消費が２番目に少ない場合には第２入力遮断制御信号のみを形成し、負荷４２の電力消費が３番目に少ない場合には第１入力遮断制御信号のみを形成するようにしてもよい。なお、第１及び第２入力遮断制御信号を形成してラインフィルタ１２１及び一次整流回路１２２を制御する場合、電源装置１のコンセントを抜いたとほぼ同様の超低電力消費の状態とすることができる。
【００３２】
図８は、消費電力制御処理フローであり、図１及び図２における電源装置１がＡＣアダプタ１であり電子機器４がレーザープリンタ４である場合であって、制御信号がプログラムが予め定められた実行状態となった場合に基づいて送出される場合における消費電力制御処理を示す。
【００３３】
レーザープリンタ４は、当該電源スイッチがオンとされると、印刷命令（印刷信号）の待受状態となる（ステップＳ１）。この状態では、レーザープリンタ４はヒータでローラを余熱中であり、相当に消費電力が大きくなる。従って、この場合、レーザープリンタ４は制御信号を送出せず、ＡＣアダプタ１は制御信号に基づく低電力消費制御を行なっていない。但し、ＡＣアダプタ１は、検出回路及びスイッチング制御回路によるスイッチング回路１２４のＰＷＭ制御を行なっている。
【００３４】
次に、レーザープリンタ４は、印刷命令が所定時間以上経過してもパソコン（図示せず）から入力されないかどうかを判断する（ステップＳ２）。所定時間以上経過しても入力されない場合、即ち、レーザープリンタ４の制御プログラム（ＯＳ）が所定時間以上待ち状態である場合、レーザープリンタ４は、ローラの余熱をオフし、印刷命令の受信回路以外の回路もオフして、ＡＣアダプタ１へスタンバイ状態（最も電力消費が少ない状態）を示す制御信号を送信して、この後印刷命令の待ち受け状態となる（ステップＳ３）。この制御信号に応じて、ＡＣアダプタ１は、超低電力消費制御を行う。即ち、例えば第１及び第２入力遮断制御信号を形成して、ラインフィルタ１２１の抵抗Ｒにおけるリーク電流を遮断し、商用電源と一次整流回路１２２との間を遮断して一次整流回路１２２以降（スイッチング回路１２４を含む）における電力消費をなくし、超低電力消費の状態となる。
【００３５】
この後、レーザープリンタ４は、印刷命令を受信すると、ＡＣアダプタ１へスタンバイ状態の解除を示す（即ち、通常状態を示す）制御信号を送信し、この後、印刷命令の受信回路以外の回路の回路動作を復帰し、ローラをウォームアップし、所定温度以上になると印刷を開始する（ステップＳ４）。この制御信号に応じて、ＡＣアダプタ１は、通常状態に復帰する。即ち、例えば第１及び第２入力遮断制御信号の形成を停止して、ラインフィルタ１２１のスイッチＳＷ１及び一次整流回路１２２のスイッチＳＷ２を投入して、通常の消費電力の状態となる。また、一次整流回路１２２以降が動作するので、検出回路及びスイッチング制御回路によるスイッチング回路１２４のＰＷＭ制御が再開される。
【００３６】
ステップＳ２において、印刷命令が所定時間以上経過しても入力されない状態でない（即ち、所定時間以上経過していない）場合、レーザープリンタ４は、印刷命令を受信すると、直ちに印刷を開始する（ステップＳ５）。
【００３７】
レーザープリンタ４は、ステップＳ４又はＳ５における印刷処理により、その消費電力が最大となる（ステップＳ６）。この際、ＡＣアダプタ１は、前述のスイッチング回路１２４のＰＷＭ制御により、当該消費電力に応じた電力を供給する。この後、レーザープリンタ４は、印刷が終了すると（ステップＳ７）、ステップＳ１以下を繰り返す。
【００３８】
なお、電子機器４からの制御信号は、ステップＳ３（又は、図９のステップＳ１３）において送出されるが、当該電子機器４の電源の投入をトリガとして当該投入の直後に送出されるようにしてもよい。又は、電源の投入後所定の時間経過後に送出されるようにしてもよい。また、ステップＳ３等において送出するか又は当該電源の投入をトリガとするかを選択できるようにしてもよい。
【００３９】
また、この場合、レーザープリンタ４に対して印刷命令を送出するパソコンも電子機器４の１つであるが、当該パソコン４は別途当該パソコン４用の電源装置（ＡＣアダプタ）１を備える。当該ＡＣアダプタ１も、本発明に従って、消費電力制御される。
【００４０】
図９は、消費電力制御処理フローであり、図１及び図２における電源装置１がＡＣアダプタ１であり電子機器４がレーザープリンタ４である場合であって、制御信号が予め定められたハードウェア操作（この例では、キーボードのキーの押し下げ）が行なわれた場合に基づいて送出される場合のレーザープリンタ４における消費電力制御処理を示す。
【００４１】
レーザープリンタ４は、ステップＳ１と同様に、電源スイッチのオンで印刷命令の待受け状態となる（ステップＳ１１）。前述のように、レーザープリンタ４はヒータでローラを余熱中であり、レーザープリンタ４は制御信号を送出せず、ＡＣアダプタ１は当該制御信号に基づく低電力消費制御を行なっておらず、スイッチング回路１２４のＰＷＭ制御を行なっている。
【００４２】
次に、レーザープリンタ４は、パソコンのキーボード（図示せず）の所定のキー（例えばＦ１キー）が押し下げられたかどうかを判断する（ステップＳ１２）。当該所定のキーが押し下げられると、パソコンは、レーザープリンタ４の強制的な低電力消費制御を行なうための割り込み処理モードとなり、レーザープリンタ４に対して低電力消費制御の強制的な開始を通知する。これにより、所定のキーが押し下げられた場合、即ち、所定のハードウェア操作が行なわれた場合、レーザープリンタ４は、当該通知を受信して、ステップＳ３と同様に、ローラの余熱をオフし、印刷命令の受信回路以外の回路もオフして、ＡＣアダプタ１へスタンバイ状態を示す制御信号を送信して、この後印刷命令の待ち受け状態となる（ステップＳ１３）。この制御信号に応じて、ＡＣアダプタ１は、前述のように、第１及び第２入力遮断制御信号を形成して、超低電力消費制御を行う。
【００４３】
この後、レーザープリンタ４は、ステップＳ４と同様に、印刷命令を受信すると、ＡＣアダプタ１へスタンバイ状態の解除を示す制御信号を送信し、印刷命令の受信回路以外の回路の回路動作を復帰し、ローラをウォームアップし、所定温度以上になると印刷を開始する（ステップＳ１４）。この制御信号に応じて、ＡＣアダプタ１は、前述のように、第１及び第２入力遮断制御信号の形成を停止して通常状態に復帰し、スイッチング回路１２４のＰＷＭ制御が再開される。
【００４４】
ステップＳ１２において、キーボードの所定のキーが押し下げられない（即ち、所定のハードウェア操作が行なわれない）場合、レーザープリンタ４は、ステップＳ５と同様に、印刷命令を受信すると、直ちに印刷を開始する（ステップＳ１５）。
【００４５】
レーザープリンタ４は、ステップＳ６と同様に、ステップＳ１４又はＳ１５における印刷処理により、その消費電力が最大となる（ステップＳ１６）。この際、ＡＣアダプタ１は、前述のように、スイッチング回路１２４のＰＷＭ制御により、当該消費電力に応じた電力を供給する。この後、レーザープリンタ４は、ステップＳ７と同様に、印刷が終了すると（ステップＳ１７）、ステップＳ１１以下を繰り返す。
【００４６】
図１０は、電源装置構成図であり、図１の電源システムにおける本発明の他の電源装置１の構成を示す。
【００４７】
この例の電源装置１は、図２の電源装置１の構成において、コントロール回路１１５、検出回路１１７、スイッチング制御回路１１８を付加したものである。検出回路１１７及びスイッチング制御回路１１８は、各々、図１３における検出回路６７及びスイッチング制御回路６８に相当する。従って、検出回路１１７で検出した二次側回路１３の出力（例えば電圧又は電流）をスイッチング制御回路１２４にフィードバック入力することにより、一次側回路１２をフィードバック制御する。例えば、検出回路１１７が検出した二次側回路１３の電圧値（又は電流値）が小さい場合、スイッチング制御回路１１８がスイッチング回路１２４に対してＰＷＭ制御のデューティ比をより小さくするか又はスイッチング周波数をより低くする等の制御を行い、出力を低減させる。
【００４８】
但し、この例では、検出回路１１７の出力がコントロール回路１１５に入力される。コントロール回路１１５には、抽出・コントロール回路１１１の抽出した制御信号も（デコードされることなく）そのまま入力される。コントロール回路１１５は、これらの入力に基づいて、内部制御信号を発生させ、スイッチング制御回路１１８及び入力遮断制御回路１１６に送信する。
【００４９】
即ち、スイッチング回路１２４におけるＰＷＭ制御のデューティ比の増減で対応可能な電力消費の範囲では、コントロール回路１１５は、抽出・コントロール回路１１１からの制御信号を無視して入力遮断制御回路１１６には内部制御信号を送出せず、検出回路１１７からの出力をスイッチング制御回路１１８にそのまま内部制御信号として入力する。前記デューティ比をそれ以上減少できない程の低電力消費の範囲では、コントロール回路１１５は、抽出・コントロール回路１１１からの制御信号に基づいて、スイッチング回路１２４への制御信号を形成しその出力するパルスを間引く。例えば、制御信号が示す負荷４２の電力消費の状態が少ない程度に応じて、当該パルスを間引く回数を増やす。更に、当該パルスを間引く回数が所定回数以上となる程の超低電力消費の範囲では、コントロール回路１１５は、抽出・コントロール回路１１１からの制御信号に基づいて、前述の第１及び／又は第２入力遮断制御信号を形成して入力遮断制御回路１１６に入力する。この時、スイッチング回路１２４は、例えば動作（スイッチング）させない。
【００５０】
これにより、例えば、電子機器４が低電力消費モードの場合はスイッチング制御回路１１８を用いてスイッチング回路１２４を制御し、電子機器４が超低電力消費モードの場合は入力遮断制御回路１１６を用いてラインフィルタ１２１及び一次整流回路１２２を制御することができる。これにより、電子機器４の省電力消費モードの各段階に応じた電源装置１内の省電力制御ができることとなる。
【００５１】
図１１は、電源装置構成図であり、図１の電源システムにおける本発明の他の電源装置１の構成を示す。
【００５２】
この例の電源装置１は、図１０の電源装置１の構成において、例えば４ビットのＣＰＵ１１１Ｃを設けてインテリジェント化したものである。即ち、抽出・コントロール手段１１１Ａは、抽出・重畳回路１１１Ｂと消費電力制御処理手段１１１Ｃとからなる。抽出・重畳回路１１１Ｂは所定の制御信号を抽出する。消費電力制御処理手段１１１Ｃは、抽出された所定の制御信号を処理する。即ち、所定の制御信号に基づいて、一次側回路１２における消費電力を抑制する処理を行なう。消費電力制御処理手段１１１Ｃは、前述のＣＰＵ１１１Ｃとその上で実行される消費電力制御処理プログラム（図示せず）とで構成される。消費電力制御処理プログラムは、例えばＣＰＵ１１１Ｃの備えるメモリ（図示せず）に格納される。
【００５３】
抽出・重畳回路１１１Ｂは、制御信号を抽出して、これを消費電力制御処理手段１１１Ｃに入力する。消費電力制御処理手段１１１Ｃは、抽出・コントロール回路１１１と同様に、制御信号に基づいて内部制御信号を形成して、コントロール回路１１５に送出する。制御信号を受信した消費電力制御処理手段１１１Ｃは、抽出・重畳回路１１１Ｂに指示信号を出力して、電源装置１における制御状態情報、即ち、超低電力消費モードに移行した旨を電子機器４に返信させる。即ち、抽出・重畳回路１１１Ｂは、当該指示信号に基づいて当該移行を知らせる応答信号を形成して、電子機器４の制御信号形成回路４１と同様にして、電源電位線２の電位に重畳して送出する。制御信号形成回路４１が、抽出・コントロール回路１１１と同様にして、電源電位線２の電位に重畳して送出された応答信号を抽出する。従って、電源装置１と電子機器４との間で、双方向通信を行うことができる。例えば、応答信号は当該制御信号の反転信号とされる。これにより、図４の例の場合、８通りの制御信号及びこれに対応する８通りの応答信号を電源電位線２に重畳することができる。
【００５４】
図１２は、消費電力制御処理フローであり、図１１の電源装置１を備える電源システムにおける消費電力制御処理を示す。なお、電源装置１はＡＣアダプタ１であり電子機器４はレーザープリンタ４である。
【００５５】
レーザープリンタ４が、図８のステップＳ３又は図９のステップＳ１３の実行により、ローラの余熱をオフし、インタフェース回路以外の回路の回路動作をオフし、電源装置１へスタンバイ状態を示す制御信号を送信する（ステップＳ２１）。制御信号を受信した電源装置１は、前述のように、当該制御信号に基づいて、第１及び／又は第２入力遮断制御信号を形成してラインフィルタ１２１及び／又は一次整流回路１２２を制御することにより、超低電力消費制御モードに移行し、電源装置１において移行に問題が無ければ（障害なく移行できたら）、レーザープリンタ４に超低電力消費制御モードに移行したことを示す応答信号を返信する（ステップＳ２２）。応答信号を受信したレーザープリンタ４は、電源装置１から受信した応答信号に基づいて、消費電力が１Ｗ以下であることをパソコン（図示せず）へ送信する（ステップＳ２３）。これを受信したパソコンは、レーザプリンタ４が１Ｗ以下のスタンバイ状態であることをアイコン表示する（ステップＳ２４）。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電源装置において、電源電位線の電位に重畳して制御信号を送出することにより、信号線を設けることなく、また、電源装置の電源出力特性に影響を与えることなく、電子機器から電源装置に対して制御信号を送出して省電力モードであることを通知することができるので、電源装置に交流スイッチを設けることなく、電源装置それ自体における消費電力を抑制し、例えば交流電源を遮断した場合と同程度の超低電力消費を実現することができる。これにより、商用電源を電源装置を介して接続した状態の電子機器において、当該電子機器が軽負荷の場合における電源装置まで含めた消費電力を１Ｗ以下にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電源システム構成図であり、本発明の電源装置を適用した電源システムの構成を示す。
【図２】電源装置構成図であり、図１の電源システムにおける本発明の電源装置の構成を示す。
【図３】制御信号説明図である。
【図４】制御信号説明図である。
【図５】重畳信号カットフィルタ構成図である。
【図６】ラインフィルタ構成図である。
【図７】一次整流回路説明図である。
【図８】消費電力制御処理フローであり、電源装置がＡＣアダプタであり電子機器がレーザープリンタである場合における消費電力制御処理を示す。
【図９】消費電力制御処理フローであり、電源装置がＡＣアダプタであり電子機器がレーザープリンタである場合における消費電力制御処理を示す。
【図１０】電源装置構成図であり、図１の電源システムにおける本発明の他の電源装置１の構成を示す。
【図１１】電源装置構成図であり、図１の電源システムにおける本発明の他の電源装置１の構成を示す。
【図１２】消費電力制御処理フローであり、図１１の電源装置を備える電源システムにおける消費電力制御処理を示す。
【図１３】従来の電源装置の構成図である。
【符号の説明】
１ 電源装置
２ 電源電位線
３ ＧＮＤ線
４ 電子機器
１１ 電力制御手段
１２ 一次側回路
１３ 二次側回路
１４ 重畳信号カットフィルタ
４１ 制御信号形成回路
４２ 負荷
４３ 重畳信号カットフィルタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源装置に関し、特に、商用電源のような交流電源を直流電源に変換して電子機器に供給する電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パーソナルコンピュータ（パソコン）、プリンタ、スキャナ等の電子機器は、一般に、商用電源を直流に変換して得た直流電源により動作するか、又は、当該直流電源により充電したバッテリにより動作する。このために、商用電源のような交流電源を直流電源に変換して電子機器に供給する電源装置（例えば、ＡＣアダプタ）を用いる。例えば、商用電源をＡＣアダプタを介してパソコンに接続した状態で、直流電源を供給しながら、パソコンを使用する。この時、ＡＣアダプタは、電子機器の消費する電力を供給すると同時に、交流を直流に変換するために、自らも電力を消費する。
【０００３】
図１３は、従来の電源装置（ＡＣアダプタ）を示す。電源装置６は、一次側回路６２で交流電源を直流電源に変換しスイッチングして出力し、この出力を二次側回路６３で所望の直流電源に変換して、２本の電源線に出力する。一次側回路６２は、ラインフィルタ６２１、一次整流回路６２２、入力平滑回路６２３、スイッチング回路６２４からなる。二次側回路６３は、二次整流回路６３１、出力平滑回路６３２からなる。電源線は、電子機器と電源装置６との間を接続し、電源電位の印加される電源電位線２、接地電位の接続される接地電位（ＧＮＤ）線３からなる。
【０００４】
この電源装置６は、それ自体で電源装置６の出力を監視して、省電力制御を行っている。即ち、検出回路６７で検出した二次側回路６３の出力（例えば電圧）をスイッチング制御回路６８にフィードバック入力することにより、一次側回路６２をフィードバック制御する。例えば、検出回路６７が検出した二次側回路６３の電圧値が小さい（即ち、電子機器における消費電力が小さい）場合、スイッチング制御回路６８がスイッチング回路６２４に対してＰＷＭ制御のデューティ比を小さくするか又はスイッチング周波数を低くする等の制御を行い、出力を低減させている。
【０００５】
一方、電力供給及び制御用信号のための信号線数を減少させると共に省電力化を図るために、電源供給と通信・制御とを同一線で行なうシリアル信号を重畳する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−１４１０６０号公報（第００２６〜００４７段落、図３、
図８及び図９）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
環境問題の１つとしてエネルギ消費の問題が指摘されており、このための対策として、種々の省エネルギの基準又は規格が定められている。パソコン等の電子機器では、そのスリープ（又は、スタンバイあるいはサスペンド）状態における消費電力を、１Ｗ（ワット）以下に制限する傾向にある。
【０００８】
しかし、実際には、商用電源を電源装置６を介して接続した状態の電子機器において、電源装置６まで含めた消費電力を１Ｗ以下にすることは容易ではない。即ち、前述のように電源装置６が独自に省電力制御を行ってはいるが、電源装置６自体における消費電力を抑制するものではない。電源装置６は、通常、パソコン等の電子機器が動作していない場合（軽負荷の場合）でも、それ自体で電力を消費している。このため、電源装置６での電力消費を損失電力と考えると、軽負荷の時点での電力の消費効率は極端に悪くなる。
【０００９】
一方、パソコン等の電子機器から電源装置６に対して省電力制御を通知する手段はない。例えば、電源装置６が電子機器に接続しているのは、電源電位線２及びＧＮＤ線３の２本のみであり、信号線は備えていない。従って、従来、パソコン等の電子機器における省電力モード（例えば、スリープ、スタンバイ又はサスペンド状態）の段階に応じて電源装置６の省電力制御を行うことはできなかった。また、電源装置６は、それ自体に手動で外部から交流電源を遮断するスイッチ（以下、交流スイッチ）を持たない。従って、電子機器において完全に電源を遮断した場合と同程度の超低電力消費を実現することは極めて困難であった。
【００１０】
本発明は、電子機器から送信された制御信号に基づいて省電力制御を行うことが可能な電源装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の電源装置は、交流電源（例えば、商用電源）に接続され交流電源から直流電源を形成しこれをスイッチングして出力する一次側回路と、一次側回路に接続され一次側回路の出力から所望の直流電源を形成して電源線に出力する二次側回路と、電子機器に接続され電源電位の印加される電源電位線及び接地電位の接続される基準電位線からなり二次側回路の出力する直流電源を出力してこれを電子機器に供給する電源線と、電源線に接続され電子機器から電源電位線の電位（例えば、５Ｖ）に重畳して送出された所定の制御信号を抽出してこれに基づいて一次側回路における消費電力を抑制する電力制御手段と、電源線と二次側回路との間に設けられ電源電位線の電位に重畳された制御信号をカットする重畳信号カットフィルタとを備える。
【００１２】
本発明の電源装置によれば、電源電位線の電位に重畳して制御信号を送出することにより、信号線を設けることなく、また、電源装置の電源出力特性に影響を与えることなく、パソコン等の電子機器から電源装置に対して制御信号を送出し、省電力モード（例えば、スタンバイ、スリープ又はサスペンド状態）であることを通知することができる。従って、電源装置に交流スイッチを設けることなく、電源装置それ自体における消費電力を抑制し、例えば交流電源を遮断した場合と同程度の超低電力消費を実現することができる。これにより、商用電源を電源装置を介して接続した状態の電子機器において、電子機器が軽負荷の場合（例えば、スタンバイ、スリープ、サスペンド等の状態）における電源装置まで含めた消費電力を極めて抑制することができ、電力消費の効率を向上し、環境問題としてのエネルギ消費問題に対応することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は電源システム構成図であり、本発明の電源装置を適用した電源システムの構成を示す。
【００１４】
電源システムは、電源装置１、電源電位線２、ＧＮＤ（接地電位）線３、電子機器４からなる。電源装置１は、一般家庭の商用電源（図示せず）のような交流電源に接続され、当該交流電源から形成した直流電源（５Ｖ、１６Ｖ等）を２本の電源線２及び３に出力し、これを介して当該直流電源を電子機器４に供給する。電源線２及び３は、電子機器４と電源装置１との間を接続し、電源電位の印加される電源電位線２、接地電位の接続されるＧＮＤ線３からなる。
【００１５】
電子機器４としては、例えばパソコン、レーザープリンタ、スキャナ、ルータ、ＤＳＵ等がある。電子機器４がパソコンである場合、電源装置１はいわゆるＡＣアダプタであり、これを介して商用電源を接続した状態で使用される。電子機器４がレーザープリンタやスキャナである場合、電源装置１は、ＡＣアダプタからなるか、又は、これらの電子機器４に内蔵される。
【００１６】
電源装置１は、電力制御手段１１、一次側回路１２、二次側回路１３、重畳信号カットフィルタ１４を備える。一次側回路１２は、交流電源から直流電源を形成する。二次側回路１３は、一次側回路１２が形成した直流電源から所望の直流電源を形成して、電源線２及び３に出力する。電力制御手段１１は、電子機器４から電源電位線２の電位に重畳して送出された制御信号を抽出して、これに基づいて一次側回路１２における消費電力を抑制する。重畳信号カットフィルタ１４は、電源線２及び３と二次側回路１３との間に設けられ、電源電位線２の電位（例えば、５Ｖ、１６Ｖ等、以下同じ）に重畳された制御信号をカットする。
【００１７】
電子機器４は、制御信号形成回路４１、負荷４２、重畳信号カットフィルタ４３を備える。制御信号形成回路４１は、電源装置１を制御する制御信号を形成して、電源電位線２の電位に重畳して送出する。負荷４２は、電源装置１から電源線２及び３を介して供給された電力を消費する。重畳信号カットフィルタ４３は、電源線２及び３と負荷４２との間に設けられ、電源電位線２の電位に重畳された制御信号をカットする。
【００１８】
図２は、電源装置構成図であり、図１の電源システムにおける本発明の電源装置１の構成を示す。
【００１９】
電力制御手段１１は、抽出・コントロール回路１１１、入力遮断制御回路１１６からなる。抽出・コントロール回路１１１は、電子機器４から電源電位線２の電位に重畳して送出された制御信号を抽出して、これに基づいて内部制御信号を形成して入力遮断制御回路１１６に送出する。入力遮断制御回路１１６は、内部制御信号に基づいて、一次側回路１２を制御する入力遮断制御信号を形成して、一次側回路１２に送出する。
【００２０】
一次側回路１２は、ラインフィルタ１２１、一次整流回路１２２、入力平滑回路１２３、スイッチング回路１２４からなり、交流電源から直流電源を形成しこれをスイッチングして出力する。ラインフィルタ１２１は、コンセントからの交流電源のノイズをカットする。一次整流回路１２２は、ラインフィルタ１２１を介して入力された交流電源を整流する。入力平滑回路１２３は、一次整流回路１２２において整流された（直流）電源を平滑化する。スイッチング回路１２４は、直流電源をＰＷＭ制御されたスイッチングにより得た矩形波を、トランスＴを介して、二次側回路１３に出力する。
【００２１】
二次側回路１３は、二次整流回路１３１、出力平滑回路１３２からなり、一次側回路１２の出力から所望の直流電源を形成して、重畳信号カットフィルタ１４を介して、２本の電源線２及び３に出力する。二次整流回路１３１はトランスＴを介して入力された一次側回路１２のスイッチング出力（ＰＷＭ出力）を整流する。出力平滑回路１３２は、二次整流回路１３１において整流された電源を平滑化して出力する。
【００２２】
なお、特に図示はしないが、電源装置１は、実際は、図１３に示すと同様の検出回路及びスイッチング制御回路を備える。即ち、検出回路は、出力平滑回路１３２と重畳信号カットフィルタ１４との間で出力平滑回路１３２の出力を検出する。スイッチング制御回路は、検出回路での検出結果に基づいて、スイッチング回路１２４を例えばＰＷＭ制御する。
【００２３】
図１及び図２において、電子機器４の負荷４２は、自己の電力消費の状態を示す状態信号を制御信号形成回路４１に送信する。例えば、電子機器４は、多くの場合、その負荷４２としてＣＰＵ（中央演算処理装置）を含む。そこで、ＣＰＵは、自己の動作モード、即ち、スリープモードの深さの程度を表す状態信号を送信する。又は、ＣＰＵは、当該電子機器４に対する外部からのスイッチ操作やキーボード操作などのハードウェア操作が所定時間以上ない場合や、所定の命令が所定時間以上実行されない場合に、これらを表す状態信号を送信する。負荷４２がＣＰＵを含まない場合、当該電子機器４における専用のハードウェアにより状態信号が形成される。
【００２４】
制御信号形成回路４１は、負荷４２から受信した状態信号に基づいて、制御信号を形成し、これを電源電位線２の電位に重畳させ、電源装置１に送信する。従って、制御信号は、電子機器４において、例えば、予め定められたハードウェア操作が行なわれた場合又はプログラムが予め定められた実行状態となった場合に基づいて送出される。制御信号は、基本的には、図３に示すようなパルス列からなる。即ち、電源電位線２の電位に重畳されたパルス列は、例えば、電源電位線２の電位（この例では、一例として＋５．０Ｖとした）を基準として、波高（振幅）が＋１．０Ｖのパルス信号からなる。これを抽出・コントロール回路１１１において抽出すると、振幅が＋１．０Ｖのパルス信号となる。なお、周波数は、予め定められ、例えば数１０ＫＨｚ〜数１００ＫＨｚとされる。
【００２５】
実際には、制御信号のパルス列は、例えば図４に示すようなパルス列とされる。即ち、４個（４ビット）のパルスの連続（期間Ａ）により制御信号の送信が通知され、次の４個のパルスに相当する期間が制御信号の送出期間（期間Ｂ）とされ、次の４個のパルスの連続（期間Ｃ）により制御信号の送信終了が通知される。期間Ｂにおいて、４個のパルス位置について、１番目及び３番目の位置に実線で示すようにパルスが存在し、２番目及び４番目の位置に点線で示すようにパルスが存在しないとすると、４ビットの制御信号「１０１０」が抽出される。従って、２4 ＝１６通りの制御信号を形成することができる。これにより、例えば、１６通りの制御信号の各々を、負荷４２の電力消費の状態（を示す状態信号）、例えばＣＰＵのスリープモードの深さの程度を表す状態信号に対応させることができる。なお、重畳される制御信号は、例えば、パルスコード変調、パルス幅変調、パルス周波数変調、パルス位相変調により送信するようにしてもよい。
【００２６】
このようなパルス列からなる制御信号は、図５に示すような回路（ＬＣフィルタ）からなる重畳信号カットフィルタ１４及び４３によりカットされる。これにより、電源装置１の電源出力特性に影響を与えないようにされ、また、電子機器４に供給される電源レベルの変動を防止することができる。
【００２７】
抽出・コントロール回路１１１は、電源電位線２に重畳された電子機器４からの制御信号（図３の下段の信号）を抽出し、これをデコードすることにより、これに基づいて、内部制御信号を形成して、入力遮断制御回路１１６に送信する。この例では、例えば、負荷４２の電力消費の状態が最も電力消費が少ない状態である場合、これを示す内部制御信号を出力する。
【００２８】
入力遮断制御回路１１６は、受信した内部制御信号に基づいて、ラインフィルタ１２１又は一次整流回路１２２を制御する。即ち、ラインフィルタ１２１又は一次整流回路１２２を制御するために、第１又は第２入力遮断制御信号を形成する。
【００２９】
例えば、第１入力遮断制御信号を形成して、ラインフィルタ１２１に入力する。これに応じて、図６に示すラインフィルタ１２１において、ノイズ除去のためのコンデンサＣに並列に接続された（高い抵抗値の）抵抗Ｒに直列に（本発明により）挿入されたスイッチＳＷ１をオフとする。これにより、ラインフィルタ１２１の抵抗Ｒにおけるリーク電流を遮断することができ、消費電力を低減して超低電力消費の状態とすることができる。なお、抵抗Ｒは、コンセントを抜いた際にコンデンサＣに残留する電荷を放出するためのものである。
【００３０】
また、第２入力遮断制御信号を形成して、一次整流回路１２２に入力する。これに応じて、図７に示すように、一次整流回路１２２の入力側（ラインフィルタ１２１と一次整流回路１２２との間）の電源線（一方又は双方）に直列に（本発明により）挿入されたスイッチＳＷ２がオフとされる。これにより、商用電源と一次整流回路１２２との間を遮断して一次整流回路１２２以降における電力消費をなくし、消費電力を低減して超低電力消費の状態とすることができる。
【００３１】
このように、入力遮断制御回路１１６は、第１又は第２入力遮断制御信号によりラインフィルタ１２１又は一次整流回路１２２を択一的に制御してもよく、第１及び第２入力遮断制御信号によりラインフィルタ１２１及び一次整流回路１２２を制御してもよい。例えば、負荷４２の電力消費が最も少ない場合には第１及び第２入力遮断制御信号を形成し、負荷４２の電力消費が２番目に少ない場合には第１又は第２入力遮断制御信号を形成するようにしてもよい。また、負荷４２の電力消費が最も少ない場合には第１及び第２入力遮断制御信号を形成し、負荷４２の電力消費が２番目に少ない場合には第２入力遮断制御信号のみを形成し、負荷４２の電力消費が３番目に少ない場合には第１入力遮断制御信号のみを形成するようにしてもよい。なお、第１及び第２入力遮断制御信号を形成してラインフィルタ１２１及び一次整流回路１２２を制御する場合、電源装置１のコンセントを抜いたとほぼ同様の超低電力消費の状態とすることができる。
【００３２】
図８は、消費電力制御処理フローであり、図１及び図２における電源装置１がＡＣアダプタ１であり電子機器４がレーザープリンタ４である場合であって、制御信号がプログラムが予め定められた実行状態となった場合に基づいて送出される場合における消費電力制御処理を示す。
【００３３】
レーザープリンタ４は、当該電源スイッチがオンとされると、印刷命令（印刷信号）の待受状態となる（ステップＳ１）。この状態では、レーザープリンタ４はヒータでローラを余熱中であり、相当に消費電力が大きくなる。従って、この場合、レーザープリンタ４は制御信号を送出せず、ＡＣアダプタ１は制御信号に基づく低電力消費制御を行なっていない。但し、ＡＣアダプタ１は、検出回路及びスイッチング制御回路によるスイッチング回路１２４のＰＷＭ制御を行なっている。
【００３４】
次に、レーザープリンタ４は、印刷命令が所定時間以上経過してもパソコン（図示せず）から入力されないかどうかを判断する（ステップＳ２）。所定時間以上経過しても入力されない場合、即ち、レーザープリンタ４の制御プログラム（ＯＳ）が所定時間以上待ち状態である場合、レーザープリンタ４は、ローラの余熱をオフし、印刷命令の受信回路以外の回路もオフして、ＡＣアダプタ１へスタンバイ状態（最も電力消費が少ない状態）を示す制御信号を送信して、この後印刷命令の待ち受け状態となる（ステップＳ３）。この制御信号に応じて、ＡＣアダプタ１は、超低電力消費制御を行う。即ち、例えば第１及び第２入力遮断制御信号を形成して、ラインフィルタ１２１の抵抗Ｒにおけるリーク電流を遮断し、商用電源と一次整流回路１２２との間を遮断して一次整流回路１２２以降（スイッチング回路１２４を含む）における電力消費をなくし、超低電力消費の状態となる。
【００３５】
この後、レーザープリンタ４は、印刷命令を受信すると、ＡＣアダプタ１へスタンバイ状態の解除を示す（即ち、通常状態を示す）制御信号を送信し、この後、印刷命令の受信回路以外の回路の回路動作を復帰し、ローラをウォームアップし、所定温度以上になると印刷を開始する（ステップＳ４）。この制御信号に応じて、ＡＣアダプタ１は、通常状態に復帰する。即ち、例えば第１及び第２入力遮断制御信号の形成を停止して、ラインフィルタ１２１のスイッチＳＷ１及び一次整流回路１２２のスイッチＳＷ２を投入して、通常の消費電力の状態となる。また、一次整流回路１２２以降が動作するので、検出回路及びスイッチング制御回路によるスイッチング回路１２４のＰＷＭ制御が再開される。
【００３６】
ステップＳ２において、印刷命令が所定時間以上経過しても入力されない状態でない（即ち、所定時間以上経過していない）場合、レーザープリンタ４は、印刷命令を受信すると、直ちに印刷を開始する（ステップＳ５）。
【００３７】
レーザープリンタ４は、ステップＳ４又はＳ５における印刷処理により、その消費電力が最大となる（ステップＳ６）。この際、ＡＣアダプタ１は、前述のスイッチング回路１２４のＰＷＭ制御により、当該消費電力に応じた電力を供給する。この後、レーザープリンタ４は、印刷が終了すると（ステップＳ７）、ステップＳ１以下を繰り返す。
【００３８】
なお、電子機器４からの制御信号は、ステップＳ３（又は、図９のステップＳ１３）において送出されるが、当該電子機器４の電源の投入をトリガとして当該投入の直後に送出されるようにしてもよい。又は、電源の投入後所定の時間経過後に送出されるようにしてもよい。また、ステップＳ３等において送出するか又は当該電源の投入をトリガとするかを選択できるようにしてもよい。
【００３９】
また、この場合、レーザープリンタ４に対して印刷命令を送出するパソコンも電子機器４の１つであるが、当該パソコン４は別途当該パソコン４用の電源装置（ＡＣアダプタ）１を備える。当該ＡＣアダプタ１も、本発明に従って、消費電力制御される。
【００４０】
図９は、消費電力制御処理フローであり、図１及び図２における電源装置１がＡＣアダプタ１であり電子機器４がレーザープリンタ４である場合であって、制御信号が予め定められたハードウェア操作（この例では、キーボードのキーの押し下げ）が行なわれた場合に基づいて送出される場合のレーザープリンタ４における消費電力制御処理を示す。
【００４１】
レーザープリンタ４は、ステップＳ１と同様に、電源スイッチのオンで印刷命令の待受け状態となる（ステップＳ１１）。前述のように、レーザープリンタ４はヒータでローラを余熱中であり、レーザープリンタ４は制御信号を送出せず、ＡＣアダプタ１は当該制御信号に基づく低電力消費制御を行なっておらず、スイッチング回路１２４のＰＷＭ制御を行なっている。
【００４２】
次に、レーザープリンタ４は、パソコンのキーボード（図示せず）の所定のキー（例えばＦ１キー）が押し下げられたかどうかを判断する（ステップＳ１２）。当該所定のキーが押し下げられると、パソコンは、レーザープリンタ４の強制的な低電力消費制御を行なうための割り込み処理モードとなり、レーザープリンタ４に対して低電力消費制御の強制的な開始を通知する。これにより、所定のキーが押し下げられた場合、即ち、所定のハードウェア操作が行なわれた場合、レーザープリンタ４は、当該通知を受信して、ステップＳ３と同様に、ローラの余熱をオフし、印刷命令の受信回路以外の回路もオフして、ＡＣアダプタ１へスタンバイ状態を示す制御信号を送信して、この後印刷命令の待ち受け状態となる（ステップＳ１３）。この制御信号に応じて、ＡＣアダプタ１は、前述のように、第１及び第２入力遮断制御信号を形成して、超低電力消費制御を行う。
【００４３】
この後、レーザープリンタ４は、ステップＳ４と同様に、印刷命令を受信すると、ＡＣアダプタ１へスタンバイ状態の解除を示す制御信号を送信し、印刷命令の受信回路以外の回路の回路動作を復帰し、ローラをウォームアップし、所定温度以上になると印刷を開始する（ステップＳ１４）。この制御信号に応じて、ＡＣアダプタ１は、前述のように、第１及び第２入力遮断制御信号の形成を停止して通常状態に復帰し、スイッチング回路１２４のＰＷＭ制御が再開される。
【００４４】
ステップＳ１２において、キーボードの所定のキーが押し下げられない（即ち、所定のハードウェア操作が行なわれない）場合、レーザープリンタ４は、ステップＳ５と同様に、印刷命令を受信すると、直ちに印刷を開始する（ステップＳ１５）。
【００４５】
レーザープリンタ４は、ステップＳ６と同様に、ステップＳ１４又はＳ１５における印刷処理により、その消費電力が最大となる（ステップＳ１６）。この際、ＡＣアダプタ１は、前述のように、スイッチング回路１２４のＰＷＭ制御により、当該消費電力に応じた電力を供給する。この後、レーザープリンタ４は、ステップＳ７と同様に、印刷が終了すると（ステップＳ１７）、ステップＳ１１以下を繰り返す。
【００４６】
図１０は、電源装置構成図であり、図１の電源システムにおける本発明の他の電源装置１の構成を示す。
【００４７】
この例の電源装置１は、図２の電源装置１の構成において、コントロール回路１１５、検出回路１１７、スイッチング制御回路１１８を付加したものである。検出回路１１７及びスイッチング制御回路１１８は、各々、図１３における検出回路６７及びスイッチング制御回路６８に相当する。従って、検出回路１１７で検出した二次側回路１３の出力（例えば電圧又は電流）をスイッチング制御回路１２４にフィードバック入力することにより、一次側回路１２をフィードバック制御する。例えば、検出回路１１７が検出した二次側回路１３の電圧値（又は電流値）が小さい場合、スイッチング制御回路１１８がスイッチング回路１２４に対してＰＷＭ制御のデューティ比をより小さくするか又はスイッチング周波数をより低くする等の制御を行い、出力を低減させる。
【００４８】
但し、この例では、検出回路１１７の出力がコントロール回路１１５に入力される。コントロール回路１１５には、抽出・コントロール回路１１１の抽出した制御信号も（デコードされることなく）そのまま入力される。コントロール回路１１５は、これらの入力に基づいて、内部制御信号を発生させ、スイッチング制御回路１１８及び入力遮断制御回路１１６に送信する。
【００４９】
即ち、スイッチング回路１２４におけるＰＷＭ制御のデューティ比の増減で対応可能な電力消費の範囲では、コントロール回路１１５は、抽出・コントロール回路１１１からの制御信号を無視して入力遮断制御回路１１６には内部制御信号を送出せず、検出回路１１７からの出力をスイッチング制御回路１１８にそのまま内部制御信号として入力する。前記デューティ比をそれ以上減少できない程の低電力消費の範囲では、コントロール回路１１５は、抽出・コントロール回路１１１からの制御信号に基づいて、スイッチング回路１２４への制御信号を形成しその出力するパルスを間引く。例えば、制御信号が示す負荷４２の電力消費の状態が少ない程度に応じて、当該パルスを間引く回数を増やす。更に、当該パルスを間引く回数が所定回数以上となる程の超低電力消費の範囲では、コントロール回路１１５は、抽出・コントロール回路１１１からの制御信号に基づいて、前述の第１及び／又は第２入力遮断制御信号を形成して入力遮断制御回路１１６に入力する。この時、スイッチング回路１２４は、例えば動作（スイッチング）させない。
【００５０】
これにより、例えば、電子機器４が低電力消費モードの場合はスイッチング制御回路１１８を用いてスイッチング回路１２４を制御し、電子機器４が超低電力消費モードの場合は入力遮断制御回路１１６を用いてラインフィルタ１２１及び一次整流回路１２２を制御することができる。これにより、電子機器４の省電力消費モードの各段階に応じた電源装置１内の省電力制御ができることとなる。
【００５１】
図１１は、電源装置構成図であり、図１の電源システムにおける本発明の他の電源装置１の構成を示す。
【００５２】
この例の電源装置１は、図１０の電源装置１の構成において、例えば４ビットのＣＰＵ１１１Ｃを設けてインテリジェント化したものである。即ち、抽出・コントロール手段１１１Ａは、抽出・重畳回路１１１Ｂと消費電力制御処理手段１１１Ｃとからなる。抽出・重畳回路１１１Ｂは所定の制御信号を抽出する。消費電力制御処理手段１１１Ｃは、抽出された所定の制御信号を処理する。即ち、所定の制御信号に基づいて、一次側回路１２における消費電力を抑制する処理を行なう。消費電力制御処理手段１１１Ｃは、前述のＣＰＵ１１１Ｃとその上で実行される消費電力制御処理プログラム（図示せず）とで構成される。消費電力制御処理プログラムは、例えばＣＰＵ１１１Ｃの備えるメモリ（図示せず）に格納される。
【００５３】
抽出・重畳回路１１１Ｂは、制御信号を抽出して、これを消費電力制御処理手段１１１Ｃに入力する。消費電力制御処理手段１１１Ｃは、抽出・コントロール回路１１１と同様に、制御信号に基づいて内部制御信号を形成して、コントロール回路１１５に送出する。制御信号を受信した消費電力制御処理手段１１１Ｃは、抽出・重畳回路１１１Ｂに指示信号を出力して、電源装置１における制御状態情報、即ち、超低電力消費モードに移行した旨を電子機器４に返信させる。即ち、抽出・重畳回路１１１Ｂは、当該指示信号に基づいて当該移行を知らせる応答信号を形成して、電子機器４の制御信号形成回路４１と同様にして、電源電位線２の電位に重畳して送出する。制御信号形成回路４１が、抽出・コントロール回路１１１と同様にして、電源電位線２の電位に重畳して送出された応答信号を抽出する。従って、電源装置１と電子機器４との間で、双方向通信を行うことができる。例えば、応答信号は当該制御信号の反転信号とされる。これにより、図４の例の場合、８通りの制御信号及びこれに対応する８通りの応答信号を電源電位線２に重畳することができる。
【００５４】
図１２は、消費電力制御処理フローであり、図１１の電源装置１を備える電源システムにおける消費電力制御処理を示す。なお、電源装置１はＡＣアダプタ１であり電子機器４はレーザープリンタ４である。
【００５５】
レーザープリンタ４が、図８のステップＳ３又は図９のステップＳ１３の実行により、ローラの余熱をオフし、インタフェース回路以外の回路の回路動作をオフし、電源装置１へスタンバイ状態を示す制御信号を送信する（ステップＳ２１）。制御信号を受信した電源装置１は、前述のように、当該制御信号に基づいて、第１及び／又は第２入力遮断制御信号を形成してラインフィルタ１２１及び／又は一次整流回路１２２を制御することにより、超低電力消費制御モードに移行し、電源装置１において移行に問題が無ければ（障害なく移行できたら）、レーザープリンタ４に超低電力消費制御モードに移行したことを示す応答信号を返信する（ステップＳ２２）。応答信号を受信したレーザープリンタ４は、電源装置１から受信した応答信号に基づいて、消費電力が１Ｗ以下であることをパソコン（図示せず）へ送信する（ステップＳ２３）。これを受信したパソコンは、レーザプリンタ４が１Ｗ以下のスタンバイ状態であることをアイコン表示する（ステップＳ２４）。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電源装置において、電源電位線の電位に重畳して制御信号を送出することにより、信号線を設けることなく、また、電源装置の電源出力特性に影響を与えることなく、電子機器から電源装置に対して制御信号を送出して省電力モードであることを通知することができるので、電源装置に交流スイッチを設けることなく、電源装置それ自体における消費電力を抑制し、例えば交流電源を遮断した場合と同程度の超低電力消費を実現することができる。これにより、商用電源を電源装置を介して接続した状態の電子機器において、当該電子機器が軽負荷の場合における電源装置まで含めた消費電力を１Ｗ以下にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電源システム構成図であり、本発明の電源装置を適用した電源システムの構成を示す。
【図２】電源装置構成図であり、図１の電源システムにおける本発明の電源装置の構成を示す。
【図３】制御信号説明図である。
【図４】制御信号説明図である。
【図５】重畳信号カットフィルタ構成図である。
【図６】ラインフィルタ構成図である。
【図７】一次整流回路説明図である。
【図８】消費電力制御処理フローであり、電源装置がＡＣアダプタであり電子機器がレーザープリンタである場合における消費電力制御処理を示す。
【図９】消費電力制御処理フローであり、電源装置がＡＣアダプタであり電子機器がレーザープリンタである場合における消費電力制御処理を示す。
【図１０】電源装置構成図であり、図１の電源システムにおける本発明の他の電源装置１の構成を示す。
【図１１】電源装置構成図であり、図１の電源システムにおける本発明の他の電源装置１の構成を示す。
【図１２】消費電力制御処理フローであり、図１１の電源装置を備える電源システムにおける消費電力制御処理を示す。
【図１３】従来の電源装置の構成図である。
【符号の説明】
１ 電源装置
２ 電源電位線
３ ＧＮＤ線
４ 電子機器
１１ 電力制御手段
１２ 一次側回路
１３ 二次側回路
１４ 重畳信号カットフィルタ
４１ 制御信号形成回路
４２ 負荷
４３ 重畳信号カットフィルタ
Claims (6)
- 交流電源に接続され、前記交流電源から直流電源を形成しこれをスイッチングして出力する一次側回路と、
前記一次側回路に接続され、前記一次側回路の出力から所望の直流電源を形成して、電源線に出力する二次側回路と、
電子機器に接続され、電源電位の印加される電源電位線及び接地電位の接続される基準電位線からなり、前記二次側回路の出力する直流電源を出力して、これを前記電子機器に供給する電源線と、
前記電源線に接続され、前記電子機器から前記電源電位線の電位に重畳して送出された所定の制御信号を抽出して、これに基づいて前記一次側回路における消費電力を抑制する電力制御手段と、
前記電源線と前記二次側回路との間に設けられ、前記電源電位線の電位に重畳された制御信号をカットする重畳信号カットフィルタとを備える
ことを特徴とする電源装置。 - 前記一次側回路は、前記電源電位線及び基準電位線との間に接続されたコンデンサと、これに並行に接続された抵抗とからなるフィルタを含み、
前記抵抗に直列にスイッチを設け、
前記電力制御手段が、前記所定の制御信号に基づいて、前記スイッチをオフする
ことを特徴とする請求項１記載の電源装置。 - 前記一次側回路は、前記交流電源を整流することにより前記直流電源を形成する一次整流回路を含み、
前記交流電源と前記一次整流回路との間にスイッチを設け、
前記電力制御手段が、前記所定の制御信号に基づいて、前記スイッチをオフする
ことを特徴とする請求項１記載の電源装置。 - 前記所定の制御信号は、前記電子機器において、予め定められたハードウェア操作が行なわれた場合又はプログラムが予め定められた実行状態となった場合に基づいて送出されたものである
ことを特徴とする請求項１記載の電源装置。 - 前記所定の制御信号は、前記電子機器の電源の投入の直後に送出されたものである
ことを特徴とする請求項１記載の電源装置。 - 当該電源装置は、更に、
ＣＰＵと、
前記所定の制御信号に基づいて、前記一次側回路における消費電力を抑制する消費電力制御処理プログラムとを備え、
前記電力制御手段は、前記所定の制御信号を抽出する抽出回路と前記ＣＰＵと消費電力制御処理プログラムとで構成され、抽出された前記所定の制御信号を処理する消費電力制御処理手段とからなる
ことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
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