JP6154616B2 - Ａｃアダプタ及びａｃアダプタの電力供給判定方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＡＣアダプタ及びＡＣアダプタの電力供給判定方法に関する。

一般的に、ノート型パーソナルコンピュータ、液晶ディスプレイやゲーム機等の電子機器は、ＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎｔ）アダプタから電力を供給されて動作する形態をとっている。

ＡＣアダプタと電子機器は、脱着可能なコネクタで接続されている。ＡＣアダプタ側のコネクタはプラグ、電子機器側のコネクタはジャックと呼ばれている。ＡＣアダプタ側のプラグを電子機器側のジャックに接続することで電力を供給している。

ＥＩＡＪ（Ｊａｐａｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）極性統一プラグでは、電圧によってコネクタの形状やピン配列が統一されている。しかし、メーカ独自のコネクタを採用している例もある。

電子機器は、電子機器側の消費電力により、それぞれ仕様に適合したＡＣアダプタを採用している。よって、電圧が同じでも、定格電流が異なる場合、ユーザは、製造メーカが指定してない不適合のＡＣアダプタを使用することがある。

製造メーカが指定してない不適合のＡＣアダプタの使用を抑制する技術として、特許文献１（特開２０１２−０５５０８５号公報）が開示されている。

この技術は、ＡＣアダプタの固有ノイズを含んだ信号レベルを検出し、電子機器に接続されたＡＣアダプタの適合あるいは不適合を判定するものである。

その他、電源投入直後に給電を停止させる技術として、特許文献２（特開２０１２−０２２５３３号公報）が開示されている。

この技術は、電子機器の回路に故障があった場合に、電源投入直後に給電を停止させ、装置の保護及び安全を図ることができる電源投入制御回路を提供している。

ここで、一般的なＡＣアダプタの構成と動作を説明する。

図２は、一般的な他励フライバックコンバータ方式のＡＣアダプタの詳細構成の一例を示すブロック図である。

図２に示すように、ＡＣアダプタ２０１の構成は、電圧を変換する変圧器（トランス）２０８を備えている。

まず、変圧器２０８の１次回路側の構成と動作を説明する。１次回路側には、商用電源２２１に接続するプラグ２０２と、整流回路２０３と、平滑回路２０４と、スイッチング素子２０５と、抵抗２０６と、制御回路２０７と、変圧器２０８と、フォトカプラ２１１とを備えている。

商用電源２２１は、ＡＣアダプタにＡＣ１００Ｖ（ボルト）の交流電圧を供給している。整流回路２０３は、供給された交流電圧を全波整流して脈流に変換する。平滑回路２０４は、変換された脈流を直流電圧に平滑化する。スイッチング素子２０５は、平滑された直流電圧を高周波のパスル電圧に変換し、変圧器２０８に入力する。変圧器２０８は、１次回路側から入力された高周波のパルス電圧を所定の電圧まで降圧させて２次回路側へ出力する。１次回路側の制御回路２０７は、フォトカプラ２１１からの信号を受信し、抵抗２０６を通して一次回路のオン／オフ制御端子に接続している。

次に、変圧器２０８の２次回路側の構成と動作を説明する。２次回路側には、ダイオード２０９と、電解コンデンサ２１０と、フィードバック回路２１２と、プラグ２１３と、変圧器２０８と、フォトカプラ２１１とを備えている。

ダイオード２０９と電解コンデンサ２１０は、所定の電圧まで降圧されたパルス電圧を直流電圧に平滑化する。プラグ２１３は、図示していない電子機器に接続して直流電圧を供給する。フィードバック回路２１２は、供給した直流電圧を安定するように制御するため、２次回路に接続されていて、１次回路側の制御回路２０７へフォトカプラ２１１を中継して信号を送信する。

以上説明したように、商用電源２０２の交流電圧が供給されるとＡＣアダプタ２０１は動作する。

特開２０１２−０５５０８５号公報 特開２０１２−０２２５３３号公報

不適合のＡＣアダプタを使用した場合、必ず異常な負荷電流が流れるとは限らないので、ＡＣアダプタ側の過電流保護回路や電子機器側のヒューズ等が動作しない可能性がある。このような場合、ＡＣアダプタが過負荷状態になるリスクがあった。あるいは電子機器が正常に動作しないリスクがあった。

本発明の目的は、この課題を解決したＡＣアダプタ及びＡＣアダプタの電力供給判定方法を提供することにある。

本発明は、電子機器へ電力を供給するＡＣアダプタにおいて、変圧器と、前記変圧器の二次側に配置される電流検出手段と、時間測定手段と、前記電流検出手段が検出した電流に基づき前記時間測定手段を制御し該時間測定手段が測定した時間に基づき前記電子機器への電力供給の可否を判定する判定手段を備えることを特徴とする。

本発明は、電子機器への電力供給判定方法であって、ＡＣアダプタによって前記電子機器へ電力を供給した後前記電子機器に流れる突入電流を検出し、前記突入電流検出時から所定の負荷電流が検出されるまでの時間を測定し、前記時間を所定の時間と比較して前記電子機器への電力供給の可否を判定することを特徴とする。

本発明のＡＣアダプタ及びＡＣアダプタの電力供給判定方法は、ＡＣアダプタの適合あるいは不適合を判定することができる。

本発明の第１の実施形態におけるＡＣアダプタの構成を示すブロック図である。 一般的な他励フライバックコンバータ方式のＡＣアダプタの詳細構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態におけるＡＣアダプタの詳細構成の一例を示すブロック図である。 一般的な電子機器の電源入力部の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態におけるＡＣアダプタの動作例のタイムチャートである。 本発明の第１の実施形態におけるＡＣアダプタの動作例のフローチャートである。 本発明の第１の実施形態において、電子機器と適合するＡＣアダプタを決定したとき、製品の開発時に予め製品毎に定義する時間の一例である。 本発明の第２の実施形態におけるＡＣアダプタの詳細構成の一例を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態におけるＡＣアダプタの構成を示すブロック図である。

図１に示すように、第１の実施形態におけるＡＣアダプタ１０１の構成は、変圧手段１０２と、電流検出手段１０３と、判定手段１０４と、時間測定手段１０５とを備えている。ＡＣアダプタ１０１は、商用電源１２１および電子機器１４１と接続する。変圧手段１０２は、電圧を変換する変圧器を備えている。電流検出手段１０３は、電子機器１４１に電力が供給されたときに流れる電流を検出する電流検出部である。判定手段１０４は、電流検出手段１０３が検出した電流に基づき時間測定手段１０５の駆動、停止を制御し、この測定時間に基づきＡＣアダプタの電力供給の継続あるいは停止を判定する。時間測定手段１０５は、時間を測定するタイマー部である。

図３は、本発明の第１の実施形態におけるＡＣアダプタの詳細構成の一例を示すブロック図である。

図３に示すように、ＡＣアダプタ３０１の構成は、電圧を変換する変圧器（トランス）３０８を備えている。

まず、変圧器３０８の１次回路側の構成と動作を説明する。１次回路側には、商用電源３２１に接続するプラグ３０２と、整流回路３０３と、平滑回路３０４と、スイッチング素子３０５と、第１抵抗３０６と、制御回路３０７と、変圧器３０８と、第１フォトカプラ３１１と、第２フォトカプラ３１７とを備えている。

商用電源３２１は、ＡＣアダプタにＡＣ１００Ｖ（ボルト）の交流電圧を供給している。整流回路３０３は、供給された交流電圧を全波整流して脈流に変換する。平滑回路３０４は、変換された脈流を直流電圧に平滑化する。スイッチング素子３０５は、平滑された直流電圧を高周波のパスル電圧に変換し、変圧器３０８に入力する。変圧器３０８は、１次回路側から入力された高周波のパルス電圧を所定の電圧まで降圧させて２次回路側へ出力する。１次回路側の制御回路３０７は、第１フォトカプラ３１１からの信号を受信し、第１抵抗３０６を通して１次回路のオン／オフ制御端子に接続している。更に、制御回路３０７は、第２フォトカプラ３１７からのＡＣアダプタの電力供給の停止の信号も受信する。

次に、変圧器３０８の２次回路側の構成と動作を説明する。２次回路側には、ダイオード３０９と、電解コンデンサ３１０と、フィードバック回路３１２と、プラグ３１３と、変圧器３０８と、第１フォトカプラ３１１と、第２抵抗３１３と、電流検出部３１４と、判定部３１５と、タイマー部３１６、第１フォトカプラ３１１と第２フォトカプラ３１７とを備えている。

ダイオード３０９と電解コンデンサ３１０は、所定の電圧まで降圧されたパルス電圧を直流電圧に平滑化する。プラグ３１３は、図示していない電子機器に接続して直流電圧を供給する。フィードバック回路３１２は、供給した直流電圧を安定するように制御するため、２次回路に接続されていて、１次回路側の制御回路３０７へ第１フォトカプラ３１１を中継して信号を送信する。

第２抵抗３１３は、電流を検出するために、変圧器３０８の２次回路に直列に配置されている。電流検出部３１４は、第２抵抗３１３と並列に配置していて、２次回路の電流を検出している。判定部３１５は、突入電流を検出すると同時にタイマー部３１６の時間計測を開始させ、通常の負荷電流を検出すると同時にタイマー部３１６の時間計測を停止させる。タイマー部３１６は、突入電流を検出してから通常の負荷電流を検出する迄の時間を測定する。

突入電流は、ＡＣアダプタから電子機器に電力が供給されたときに流れる大きな電流である。突入電流を検出することにより、電子機器の電力供給が開始されたことが判る。

そして、判定部３１５は、タイマー部３１６が測定した時間を受信し、製品の開発時に予め製品毎に定義した時間と比較して、ＡＣアダプタの電力供給の継続あるいは停止を判定する。ここで、ＡＣアダプタの電力供給の停止と判定したとき、判定部３１５は、第２フォトカプラ３１７を通して、１次回路側の制御回路にＡＣアダプタの電力供給の停止の信号を送信する。また、判定部３１５は１次回路側の制御回路に備えられていてもよい。

以上説明したように、商用電源３２１の交流電圧が供給されるとＡＣアダプタ３０１は動作する。

製品の開発時に予め製品毎に定義した時間は、電子機器と適合するＡＣアダプタを決定したとき、製造メーカが定義する時間であり、突入電流を検出してからが通常の負荷電流を検出するまでの固有の時間である。製造メーカは、定義した時間をＡＣアダプタと電子機器に予め設定している。

図４は、一般的な電子機器の電源入力部の構成の一例を示すブロック図である。

図４に示すように、電子機器の電源入力部４０１の構成は、ＡＣアダプタに接続するためのジャック４０２と、電源制御ＩＣ４０３と、コンデンサ４０４とを備えている。電源制御ＩＣ４０３は、ジャック４０２から入力した直流電圧を任意の電圧に変換し、電源入力部の外部へ出力し、更にソフトスタート機能を有している。ソフトスタート機能は、出力電圧の増加する時間を変えることが出来る機能である。コンデンサ４０４は、電源制御ＩＣ４０３のソフトスタート機能に接続されている。そして、製品の開発時に製造メーカは、コンデンサの容量値によって、電圧が出力されるまでの時間を変えることが可能である。

次に、タイムチャートを用いて本実施の形態の動作を詳細に説明する。

図５は、本発明の第１の実施形態におけるＡＣアダプタの動作例のタイムチャートである。

図５は、ＡＣアダプタと商用電源とを接続するタイミングと、ＡＣアダプタと電子機器とを接続するタイミングと、電子機器１、電子機器２および電子機器３に上記ＡＣアダプタから電力が供給された際に該ＡＣアダプタの２次側で測定される突入電流と負荷電流を、同じ時間軸で表している。

ＡＣアダプタと商用電源とを接続するタイミングは、図５のタイムチャートのＰ１の点である。Ｐ１の点以後は、ＡＣアダプタにＡＣ１００Ｖの電圧が供給される。

ＡＣアダプタと電子機器とを接続するタイミングは、図５のタイムチャートのＰ２の点である。Ｐ２の点以後は、ＡＣアダプタから電子機器に電圧が供給される。

図５のタイムチャートは、最初にＡＣアダプタと商用電源とを接続し、次にＡＣアダプタと電子機器とを接続している。しかし、ユーザの操作によっては順番が逆になる場合もある。

電子機器１、電子機器２および電子機器３に最初に電子機器に大きな突入電流５０１が流れ、次に電子機器が動作を開始すると通常の負荷電流５０２が流れる。

前述のように、製品の開発時に製造メーカは、電源入力部のコンデンサの容量値によって、判定部が比較する時間を予め定義している。そして、電子機器１、電子機器２および電子機器３はそれぞれ異なった時間（ｎ１、ｎ２およびｎ３）を定義されている。

次に、フローチャートを用いて本実施の形態の動作を詳細に説明する。

図６は、本発明の第１の実施形態におけるＡＣアダプタの動作例のフローチャートである。

図６に示すように、まず、ＡＣアダプタと商用電源とを接続する（ステップＳ６０１）。ＡＣアダプタには電力が供給され、このときタイマー部の時間を０秒にセット（あるいはリセット）され得る。

次に、ＡＣアダプタと電子機器とを接続する（ステップＳ６０２）。しかし、ユーザの操作によっては、ステップＳ６０２は、Ｓ６０１の前になる場合もある。

ＡＣアダプタが電子機器に接続されると、電流検出部は突入電流を検出し、突入電流をトリガーにして、同時にタイマー部は時間計測を開始する（ステップＳ６０３）。あるいは判定部が突入電流をトリガーとしてタイマー部を起動する。

次に、電流検出部は負荷電流を検出し、同時にタイマー部は時間計測を停止する（ステップＳ６０４）。あるいは判定部がタイマー部を停止させる。

次に、判定部は、測定した時間が定義した時間と適合するか否かを比較し、ＡＣアダプタの電力供給の継続あるいは停止の判定をする（ステップＳ６０５）。

測定した時間が定義した時間と適合した場合（図のＹｅｓ）、判定部は電力供給の停止の信号を制御回路に発信しない（ステップＳ６０６）。そして、ＡＣアダプタの電力供給は継続し、電子機器の動作は継続する。

一方、測定した時間が定義した時間と適合しない場合（図のＮｏ）、判定部は電力供給の停止の信号を制御回路に発信する（ステップＳ６０７）。そして、制御回路は電力供給のオン／オフ制御端子に接続しているので、ＡＣアダプタの電力供給は停止し、電子機器の動作は停止する。

次に、表を用いて、製品の開発時に製造メーカ定義した時間の例を説明する。

図７は、本発明の第１の実施形態において、電子機器と適合するＡＣアダプタを決定したとき、製品の開発時に予め製品毎に定義する時間の一例である。

電子機器１とＡＣアダプタ１の場合、時間（ｎ１）を０．５〜１．０秒、電子機器２とＡＣアダプタ２の場合、時間（ｎ２）を１．０〜１．５秒、電子機器３とＡＣアダプタ３の場合、時間（ｎ３）を１．０〜１．５秒に予め定義した例である。

以上説明したように、電子機器へ電力を供給するＡＣアダプタにおいて、本発明は、ＡＣアダプタの適合あるいは不適合を判定することができる。
（第２の実施形態）
図８は、本発明の第２の実施形態におけるＡＣアダプタの詳細構成の一例を示すブロック図である。

図８に示すように、ＡＣアダプタ８０１の詳細構成は、スイッチング素子２０５が変圧器２０８に巻きつけられた帰還巻線に接続されている。

第２の実施形態において、スイッチング素子２０５が、変圧器２０８に巻きつけられた帰還巻線によって、スイッチング素子自体が自励発信を行う構成にしたこと以外は第１の実施形態と同様の構成を有する。よって、第２の実施形態と同一の構成要素には同一参照数字を付記してその説明を省略する。

第２の実施形態の電流検出部、タイマー部、判定部、フィードバック回路および制御回路は、第１の実施形態と同様の構成で制御しているため、第１の実施形態と同様の効果を有する。

尚、本願発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本願発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更、変形して実施することが出来る。

１０１、２０１、３０１、８０１ ＡＣアダプタ
１０２ 変圧手段
１０３ 電流検出手段
１０４ 判定手段
１０５ 時間測定手段
１２１、２２１、３２１ 商用電源
１４１ 電子機器
２０２、３０２ プラグ
２０３、３０３ 整流回路
２０４、３０４ 平滑回路
２０５、３０５ スイッチング素子
２０６ 抵抗
２０７、３０７ 制御回路
２０８、３０８ 変圧器
２０９、３０９ ダイオード
２１０、３１０ 電解コンデンサ
２１１ フォトカプラ
２１２、３１２ フィードバック回路
２１３、３１３ プラグ
３０６ 第１抵抗
３１１ 第１フォトカプラ
３１３ 第２抵抗
３１４ 電流検出部
３１５ 判定部
３１６ タイマー部
３１７ 第２フォトカプラ
４０１ 電源入力部
４０２ ジャック
４０３ 電源制御ＩＣ
４０４ コンデンサ
５０１ 突入電流
５０２ 負荷電流

Claims (8)

1. 電子機器へ電力を供給するＡＣアダプタにおいて、変圧器と、前記変圧器の二次側に配置される電流検出手段と、時間測定手段と、前記ＡＣアダプタによって前記電子機器へ電力を供給した後前記電流検出手段が前記電子機器に流れる突入電流を検出し、前記時間測定手段により、前記突入電流検出時から所定の負荷電流が検出されるまでの時間を測定し、前記時間を所定の時間と比較して前記電子機器への電力供給の可否を判定する判定手段と
   を備えることを特徴とするＡＣアダプタ。
2. 前記電子機器への電力供給を制御する電力供給制御手段を備え、前記判定手段は前記測定された時間が前記所定の時間と一定時間以上相違する場合前記電力供給を停止させる信号を前記電力供給制御手段へ送信する請求項１に記載のＡＣアダプタ。
3. 前記所定の時間はＡＣアダプタ内に保持されている請求項２に記載のＡＣアダプタ。
4. 前記所定の時間はＡＣアダプタに対応する電子機器に固有の値である請求項２または３に記載のＡＣアダプタ。
5. 前記電力供給制御手段は前記判定手段の機能を含む請求項２から４のいずれかの請求項に記載のＡＣアダプタ。
6. 電子機器への電力供給判定方法であって、ＡＣアダプタによって前記電子機器へ電力を供給した後前記電子機器に流れる突入電流を検出し、前記突入電流検出時から所定の負荷電流が検出されるまでの時間を測定し、前記時間を所定の時間と比較して前記電子機器への電力供給の可否を判定することを特徴とする電子機器への電力供給判定方法。
7. 前記所定の時間は前記ＡＣアダプタ内に保持されている請求項６に記載の電力供給判定方法。
8. 前記所定の時間は前記ＡＣアダプタに対応する電子機器に固有の値である請求項６または７に記載の電力供給判定方法。

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