JP4861981B2 - 待機電力消費を低減するためのシステム及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、概して、電子デバイスの待機電力消費の低減に関する。更に具体的には、本発明は、電源制御回路の電力消費を低減するためのシステムに関する。

本項目は、本明細書及び／又は特許請求の範囲に記載される本発明の様々な態様に関連付けられうる従来の様々な態様を読者に紹介することを目的とする。この論考は、本発明の様々な態様のより良い理解を容易とするよう、背景情報を読者に提供する際に助けとなると確信する。従って、当然のことながら、これらの記述は、従来技術の明示としてではなく、この観点で読まれるべきである。

従来、例えば民生用電子機器などの電子デバイスは、機械式又は電気機械式のスイッチによって電源をオン又はオフとされた。例えば、テレビ受像機は、機械式のノブによりオン又はオフとされ得た。オフ位置からオン位置へと機械式のノブを回すことは、テレビ受像機の表示システムへ電源を電気的に結合する２つの電気接触を接続した。

しかし、約１９８０年の初頭に、電子デバイス、特に民生電子機器の電力制御は、機械式のスイッチからトランジスタに基づくスイッチへと脱却し始めた。トランジスタに基づくスイッチは、トランジスタへ電流を印加することによってオンにされうる。トランジスタに基づくスイッチは物的移動を必要としないので、それらは、電子デバイスの電力制御選択肢を大いに拡大した。例えば、トランジスタに基づくスイッチにより、テレビ受像機は、電子命令信号（例えば、リモート制御信号。）を受信した場合に、それ自体をオン又はオフにすることができるようになった。この電子信号は、例えば赤外線リモート制御などのリモート制御されるユニットによって、又はテレビ受像機自体に実装されたスイッチによって発生しうる。

トランジスタに基づくスイッチを用いる電子デバイスは、遠くにあるデバイスから信号を受信するよう構成された受信器を有する。受信器は、命令信号が受信されうる時を知らないので、受信器は、通常、電子デバイスがオフされていると思われる場合でさえオンしたままであるよう構成される。このモードは「待機モード」と呼ばれ、待機モードの間に取り出される電力（即ち、受信器用の電力。）は「待機電力」と呼ばれる。

電子デバイスの待機電力消費を低減することが望まれている。

特許請求の範囲により決まる技術的範囲に属するある態様が以下で挙げられているが、本発明は、以下で列挙されていない様々な態様を包含しうる。

開示される実施形態は、電子デバイスにおいて待機電力消費を低減するためのシステム及び方法に関する。受信器回路（１６）と、受信器回路（１６）に直列に結合される電源制御回路（１８）とを有する電子デバイス（１０）が提供される。受信器回路（１６）の接地接続は、電源制御回路（１８）の電圧供給接続へ結合される。

本発明の１又はそれ以上の実施例を以下で記載する。最初に図１を参照すると、本発明の実施例に従う待機電力消費を低減するよう構成された電子デバイスのブロック図が表され、全体として参照番号１０によって示される。一実施例において、電子デバイス１０は、テレビ受像機又は他の映像表示装置である。代替の実施例において、電子デバイス１０は、ビデオカセットレコーダ、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）再生機、デジタルビデオレコーダ、音声又は映像受信機、コンピュータ、カメラなどを含むが、それらだけに限定されない様々な民生電子機器でありうる。更なる他の実施例において、電子デバイス１０は、例えば、自動車又は安全システムで日常的に見うけられるもののように、遠隔作動システムを有しても良い。更に、当業者に明らかなように、前出の実施例は、単なる例であって、従って、限定的であるわけではない。

図１に表されるように、電子デバイス１０は、主電源１２を有しうる。主電源１２は、電子デバイス１０に対して、例えば１５ボルトの動作電力を供給するよう構成される。主電源１２は、電流制限抵抗１４又は他の電流源（図示せず。）へ結合されても良い。以下で更に詳細に述べられるように、抵抗１４は、動作電力を受信器１６及びスイッチモード電源（ＳＭＰＳ）制御器１８に供給するよう主電源１２から十分な電流を取り出すように選択されうる。一実施例において、受信器１６は、「電源オン」命令を受信して、ＳＭＰＳ制御器１８への「イネーブル」信号１７を発生させるよう構成される。他の実施例では、受信器１６は、第１の動作モードから第２の動作モードへ切り替わるための命令を受信するよう構成されても良い。例えば、受信器１６は、低電力動作モードから通常動作モードへ切り替わるための命令を受信することができる。

一実施例において、受信器１６は、オン／オフ赤外線（ＩＲ）復号器と組み合わせてＩＲ受信器を有しており、ＩＲ受信器によって受信された電源オン信号を復号する。（図２に表される）代替の実施例において、受信器１６は、ＩＲ受信器に並列に配置されたオン／オフＩＲ復号器を備えるＳＭＰＳ制御器１８に直列にＩＲ受信器を有しても良い。この構成では、オン／オフ復号器は、イネーブル信号１７を発生させるよう構成される。更なる他の実施例では、受信器１６は、無線周波数（ＲＦ）受信器及びＲＦ復号器である。最後に、更なる他の代替の実施例では、受信器１６は、有線又は無線の他の適切な形式の信号を受信して復号するよう構成されても良い。

図１に表されるように、ＳＭＰＳ制御器１８は、受信器１６と接地との間に直列に結合されている。そのようなものとして、当業者に明らかなように、受信器１６における接地接続（ＶＳＳ）は、ＳＭＰＳ制御器１８における供給接続（ＶＤＤ）へ結合される。当業者に明らかなように、この直列配置は、受信器１６及びＳＭＰＳ制御器１８の従来の並列配置に比べて電力消費が少ない。

表されるように、電子デバイス１０は、また、受信器１６とＳＭＰＳ制御器１８との間に結合されたキャパシタ２０及びダイオード２２によって形成された電圧貯蔵部を有しても良い。電子デバイス１０が待機動作モードにある場合に、変圧器２６は、受信器１６のＶＳＳ端子、ＳＭＰＳ制御器１８のＶＤＤ端子、及びキャパシタ２０の端子を接続する電圧ノードが変圧器２６の二次巻線から切り離されるように、ダイオード２２に逆バイアスをかける電圧非印加状態にある。次に、ＳＭＰＳ制御器１８は、また、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）２４へ結合されても良い。一実施例において、ＳＭＰＳ制御器１８がイネーブル信号１７を受信する場合に、ＳＭＰＳ制御器１８は、ＩＧＢＴ２４を有効とするよう構成される。有効とされると、ＩＧＢＴ２４は、変圧器２６を作動させて、電力がダイオード２８を介して二次側部品３０へ流れることを可能にする。また、変圧器２６が作動する場合に、ダイオード２２は導通して、制御器１８及び変圧器２６の二次巻線によって設定される動作電位で制御器１８のＶＤＤ端子を設定する。二次側部品３０が電源を供給されると、ユーザ命令は、受信器１６から二次側部品（即ち、通常、非待機、又は作動モード動作）３０へ直接に送られる。一実施例において、二次側は、電源オン命令に加えて様々な命令を復号するよう構成されたマイクロプロセッサ１２２を有する。

図２は、本発明の実施例に従う待機電力消費を低減するよう構成された例となる電子デバイス５０の回路図である。簡単のために、同じ参照番号は、図１を参照して予め説明されたそれらの特徴部を示すために用いられている。電子デバイス５０は、主電源１２を有する。表される実施例において、主電源１２は、「主系統」とも呼ばれる複数電源ライン５２と、主電源５２の夫々へ結合された複数のスイッチ５４と、主系統５２を介して伝送される電力を整流するためのブリッジ回路５６とを有する。主電源１２は、主電源１２によって生成された電力を安定させるためのキャパシタ５８へ結合されても良い。一実施例において、キャパシタ５８は、１００マイクロファラッド（μＦ）のキャパシタである。

キャパシタ５８は、先に説明された抵抗１４へ結合されても良い。一実施例において、抵抗１４は、１．２ミリアンペアの電流を発生させる２７０キロオーム（ｋΩ）の抵抗を有する。抵抗１４は、抵抗１４を流れる電流フローを示す発光ダイオード（ＬＥＤ）６０へ結合されても良い。

表されるように、ＬＥＤ６０は、受信器１６、ダイオード６２、及びキャパシタ６４へ結合されても良い。先で述べられたように、受信器１６は、少なくとも「電源オン」信号、即ち、例えばリモートコントロールなどの外部デバイスからの命令を受信するよう構成される。一実施例において、受信器１６は、例えば、Ｖｉｓｈａｙ（ビシェイ）（登録商標）セミコンダクタ社製のＴＳＯＰ１１シリーズのＩＲ受信器モジュール、又はＡｔｍｅｌ（アットメル）（登録商標）社製の８ビットＡＶＲマイクロコントローラなどのＩＲ受信器を有する。当業者に明らかなように、ダイオード６２及びキャパシタ６４は、受信器１６にかかる電圧を安定させるよう構成されうる。一実施例において、キャパシタ６４は４７０ナノファラッド（ｎＦ）のキャパシタであり、ダイオード６２は５Ｖ１ツェナーダイオードである。

図２に表されるように、受信器１６は、キャパシタ６６及びダイオード６８へ結合されても良い。当業者に明らかなように、キャパシタ６６及びダイオード６８は、受信器１６及び赤外線（ＩＲ）復号器７６が異なる接地レベルにあるので、キャパシタ６６を通るＩＲ復号器７６の供給電圧（ＶＤＤ）への信号経路の電圧をクランプするために用いられる。ダイオード６８は、抵抗７０、ツェナーダイオード７２、及びキャパシタ７９へ結合されても良い。抵抗７０、ダイオード７２、及びキャパシタ７９は、ＩＲ復号器７６へ電圧ＶＤＤを供給するよう構成されうる。一実施例において、抵抗７０は２２ｋΩ抵抗であり、ツェナーダイオード７２は３Ｖ３ダイオードであり、キャパシタ７９は１μＦキャパシタである。本実施例では、抵抗７０、ダイオード７２、及びキャパシタ７９は、ＩＲ復号器７６のＶＤＤ入力に対して３．３ボルトの電圧を発生させるよう構成される。

ＩＲ復号器７６は、受信器１６から入力を受信して、その入力が電源オン命令を含むかどうかを判断するよう構成されうる。待機モードの間、トランジスタ８６は、抵抗８４を介してＩＲ復号器７６によって「オン」にされている。受信器１６からの出力が電源オン命令であるならば、ＩＲ復号器７６は、抵抗８４を介してトランジスタ８６を「オフ」に切り替える。更に、ＩＲ復号器７６は、抵抗８８を介してトランジスタ９０をオンに切り替えることもできる。以下で更に詳細に説明されるように、トランジスタ８６をオフとして、トランジスタ９０を有効とすることは、待機モードから電子デバイス５０を起動させる一連のイベントの一部でありうる。一実施例において、ＩＲ復号器７６は、また、キャパシタ７８、キャパシタ８０、及び発振器８２へ結合されても良い。一実施例において、ＩＲ復号器７６はＰＩＣ１２Ｆ６２９低電力マイクロコントローラであり、抵抗８４は１０ｋΩ抵抗であり、抵抗８８は１０ｋΩ抵抗である。更に、キャパシタ７８は１００ピコファラッド（ｐＦ）キャパシタであっても良く、キャパシタ８０は１００ｐＦキャパシタであっても良く、発振器８２は低周波（例えば、１００キロヘルツ）発振器であっても良い。更に、図２に表されないが、当業者に明らかなように、代替の実施例では、ＩＲ復号器７６は、受信器１６に組み込まれるか、あるいは、受信器１６とＳＭＰＳ制御器１８との間に直列に配置されるかのいずれかであっても良い。

先に述べられたように、ＩＲ復号器７６が電源オン命令を表す信号を受信する場合に、ＩＲ復号器７６はトランジスタ８６を無効にすることができる。無効にされると、トランジスタ８６は、抵抗９６、９８によって形成される分配器を有効とすることによってスイッチモード電源の通常作動モード動作を可能にする。抵抗９６、９８は、制御器１８の３ピンを作動領域にバイアスするよう選択される。図２に表されるように、抵抗９６及び抵抗９８によって生成される電圧分配器は、（「ＩＳＮＳ」と表される）ＳＭＰＳ制御器１８の一次電圧監視入力ピンへ結合されており、抵抗１００及びキャパシタ１０２は、（「ＰＩＳ」と表される）ＳＭＰＳ制御器１８の一次電流入力基準ピンへ結合されて、より高い主電圧を制限するフィードバック電流を安定させる。当業者に明らかなように、これらの入力の夫々に対する電圧印加は、ＳＭＰＳ制御器１８を有効にする。一実施例において、抵抗９６は１００ＭΩ抵抗であり、抵抗９８は１０５ｋΩ抵抗である。この構成において、抵抗９６及び抵抗９８によって形成された電圧分配器は、ＳＭＰＳ制御器１８のＩＳＮＳ入力で１．７ボルトを発生させることができる。本実施において、抵抗１００は１ＭΩ抵抗であっても良く、キャパシタ１０２は１ｎＦキャパシタであっても良い。

先に述べられたように、ＩＲ復号器７６が電源オン命令を表す信号を受信するならば、ＩＲ復号器７６はトランジスタ９０を有効にすることができる。有効にされると、トランジスタ９０は、抵抗９４を通る光カプラ９２への電流の経路を開放することができる。先に述べられたように、ＩＲ復号器７６は、電源オン命令のみを復号して待機電力消費を低減するよう構成されうる。しかし、電源が入れられると、電子デバイス５０は、様々な他の適切な信号又は命令を復号するよう構成されうる。この理由のために、電源を入れられると、光カプラ９２は、ＩＲ受信器１６から、二次側部品の中の他のＩＲ復号器１２２への命令のパススルーとして作用する。ＩＲ復号器７６とは異なり、ＩＲ復号器１２２は、電源オン命令に加えて他の信号も復号するよう構成される。例えば、ＩＲ復号器１２２は、テレビ受像機のためのチャンネル変更命令又はボリューム調整を受信するよう構成されても良い。一実施例において、抵抗９４は１０ｋΩ抵抗であっても良い。ＩＲ復号器１２２は、一般的に利用可能な多数の制御マイクロプロセッサ又は特殊目的制御復号器のいずれかであっても良い。

ＳＭＰＳ制御器１８に戻る。ＳＭＰＳ制御器１８は、電力制御マイクロプロセッサ又はマイクロコントローラの如何なる適切な形式であっても良い。一実施例において、ＳＭＰＳ制御器１８は、Ｓｉｅｍｅｎｓ（ジーメンス）（登録商標）セミコンダクタ社製のＴＤＡ４６０５−３バイポーラ集積回路である。他の実施例では、ＳＭＰＳ制御器１８は、富士セミコンダクタ社製のＦＡ１３８４Ｘシリーズ電源制御器である。

（「ＶＤＤ」と表される）ＳＭＰＳ制御器１８の電源入力ピンは、キャパシタ２０及びダイオード２２によって形成される電圧貯蔵部へ結合されても良い。一実施例において、キャパシタ２０は４７μＦキャパシタである。更に、図２に表されるように、ＳＭＰＳ制御器１８の（「Ｉｎ」と表される）二次電圧情報ピン及び（「Ｚｅｒ」と表される）発振器フィードバック入力は、抵抗１０６、１０８、１１０、１１２と、ダイオード１１４と、キャパシタ１１６及び１１８へ結合されている。当業者に明らかなように、抵抗１０６、１０８、１１０、ダイオード１１４、並びにキャパシタ１１６及び１１８は、二次電圧情報ピンにおける調整入力と、発振フィードバックピンにおける入力絶縁フィードバックとを発生させるよう構成されうる。一実施例において、抵抗１０６は１０ｋΩ抵抗であり、抵抗１０８は４ｋΩ抵抗であり、抵抗１１０は２ｋΩ抵抗であり、キャパシタ１１６は６ｎＦキャパシタであり、キャパシタ１１８は１μＦキャパシタである。

先に述べられたように、ＳＭＰＳ制御器１８のＩＳＮＳ入力へ印加される電圧は、ＳＭＰＳ制御器１８を有効にすることができる。有効にされたＳＭＰＳ制御器１８は、（「ｏｕｔ」と表される）出力ピンから抵抗１２０を越えて電圧／電流を発生させることができる。この出力電圧／電流は、ＩＧＢＴ２４を有効にすることができる。ＩＧＢＴ２４が有効にされると、二次側変圧器２６は、主電源１２から電流を取り出し始める。この電力は、変圧器２６を越えてダイオード２８を介して二次側部品３０へ送られる。これは、電子デバイスが普通に機能することを可能にする。一実施例において、抵抗１２０は４７Ω抵抗である。

本発明は様々な変形及び代わりの形で実施されうるが、特別の実施例が、図面において一例として示され、本明細書において詳細に説明されている。しかし、当然のことながら、本発明は、開示される特定の形に限定されるわけではない。むしろ、本発明は、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の精神及び適用範囲から逸脱しない範囲にある全ての変形、均等及び代替を網羅する。

本発明の実施例に従う、待機電力消費を低減するよう構成された電子デバイスのブロック図である。 本発明の実施例に従う、待機電力を低減するよう構成された電子デバイスの回路図である。

Claims (19)

1. 動作電圧源によって動作電力を供給される装置であって、
   変圧器を介して前記動作電圧源によって給電される二次側部品と、
   前記動作電圧から接地までの電流供給ラインにおいて直列に配置されている制御信号供給手段及び電源制御手段と
   を有し、
   前記制御信号供給手段は、前記電流供給ラインにおいて電流制限手段を介して前記動作電圧源に接続され、当該装置の低電力動作モード又は通常動作モードを選択するための制御信号を供給するよう動作し、
   前記電源制御手段は、前記電流供給ラインにおいて前記制御信号供給手段と前記接地との間に直列に接続され、前記制御信号供給手段から前記制御信号を受け取って、該制御信号に応答して前記変圧器の一次巻線を流れる電流を制御することで、前記動作電圧源による前記二次側部品への給電を制御するよう動作する、装置。
2. 前記制御信号供給手段は、ユーザから当該装置の電源オン又は電源オフを指示する赤外線信号を受信する赤外線受信器を有する、請求項１記載の装置。
3. 前記電源制御手段は、当該装置が通常動作モードにある場合に動作し、当該装置が低電力動作モードにある場合に停止する、請求項１記載の装置。
4. 前記電源制御手段は電源マイクロコントローラを有する、請求項１記載の装置。
5. 動作電圧源によって動作電力を供給される電子デバイスであって、
   変圧器を介して前記動作電圧源によって給電される二次側部品と、
   前記動作電圧源から接地までの電流供給ラインにおいて直列に配置されているリモート制御信号受信器回路及び電源制御回路と
   を有し、
   前記リモート制御信号受信器回路は、前記電流供給ラインにおいて電流制限デバイスを介して前記動作電圧源に接続され、ユーザから当該電子デバイスの電源オン又は電源オフを指示するリモート制御信号を受け取って、該リモート制御信号に応答して当該電子デバイスの低電力動作モード又は通常動作モードを選択するための制御信号を供給するよう動作し、
   前記電源制御回路は、前記電流供給ラインにおいて前記リモート制御信号受信器回路と前記接地との間に直列に接続され、前記リモート制御信号受信器回路から前記制御信号を受け取って、該制御信号に応答して前記変圧器の一次巻線を流れる電流を制御することで前記動作電圧源による前記二次側部品への給電を制御するよう動作する、電子デバイス。
6. 前記受信器回路は赤外線受信器を有する、請求項５記載の電子デバイス。
7. 前記受信器回路は赤外線復号器を有する、請求項６記載の電子デバイス。
8. 前記リモート制御信号受信器回路が受信した前記リモート制御信号に含まれる電源オン命令を復号するよう構成され、前記電源制御回路に並列に結合される赤外線復号器を有する、請求項５記載の電子デバイス。
9. 前記赤外線復号器は、該赤外線復号器が前記電源オン命令を復号する場合に、前記電源制御回路を有効とするよう構成される、請求項８記載の電子デバイス。
10. 前記赤外線復号器は、前記電源オン命令以外の他の命令を示すリモート制御信号を無視するよう構成される、請求項８記載の電子デバイス。
11. 前記二次側部品は、映像表示部を有する、請求項５記載の電子デバイス。
12. テレビジョンシステムを有する、請求項５記載の電子デバイス。
13. 前記受信器回路は無線周波数受信器を有する、請求項５記載の電子デバイス。
14. 動作電圧源と、変圧器を介して前記動作電圧源によって給電される二次側部品とを有する装置において、前記動作電圧源による前記二次側部品への給電を制御する方法であって、
    前記動作電圧源から接地までの電流供給ラインにおいて前記動作電圧源に接続されている受信器において、ユーザから当該装置の電源オン又は電源オフを指示する電子命令信号を受信するステップと、
    該電子命令信号を復号するステップと、
    前記電流供給ラインにおいて前記受信器と前記接地との間に直列に接続されている電源制御器へ前記復号された電子命令信号を送信するステップと、
    前記復号された電子命令信号に応答して前記変圧器の一次巻線を流れる電流を制御することで前記動作電圧源による前記二次側部品への給電を制御するステップと
    を有する方法。
15. 前記受信器は、赤外線受信器を有する、請求項１４記載の方法。
16. 前記電子命令信号を復号するステップは、赤外線復号器により前記電子命令信号を復号するステップを有する、請求項１５記載の方法。
17. 前記電流供給ラインを流れる電流は、１．２ミリアンペアよりも小さい電流である、請求項１４記載の方法。
18. 前記電子命令信号を受信するステップは、電源オン命令を受信するステップを有する、請求項１４記載の方法。
19. 前記電子命令信号が前記電源オン命令以外の他の命令を有する場合に、該他の命令を復号するための第２の復号器へ前記電子命令信号を送信するステップを更に有する、請求項１８記載の方法。

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