JPH1070880A - スタンバイ動作機能を有するスイッチング電源部 - Google Patents

スタンバイ動作機能を有するスイッチング電源部

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JPH1070880A
JPH1070880A JP9103741A JP10374197A JPH1070880A JP H1070880 A JPH1070880 A JP H1070880A JP 9103741 A JP9103741 A JP 9103741A JP 10374197 A JP10374197 A JP 10374197A JP H1070880 A JPH1070880 A JP H1070880A
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リースレ トーマス
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 スタンバイ動作でエネルギーを一次側から二
次側へ伝送するための回路コストと、制御量を二次側か
ら一次側へ伝送するための回路コストを低減する。 【解決手段】 第2の変成器(Tr2)は往路時間
(H)の間、エネルギーを一次側から二次側に伝送し、
復路時間(R)の間、制御量(U1−U3,Us)をス
イッチング電源部(4,11)の二次側から一次側へ伝
送するために用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項1の上位概
念による、スタンバイ動作機能を有するスイッチング電
源部であって、分離変成器と、スイッチングトランジス
タと、第2の変成器とを有し、前記スイッチングトラン
ジスタは、往路時間の間、導通し、復路時間の間、阻止
し、前記変成器はエネルギーをスタンバイ動作中に伝送
するためのものである形式の、スタンバイ動作機能を有
するスイッチング電源部に関する。
【0002】
【従来の技術】いわゆるスタンバイ動作では、所定の
段、例えば赤外線受信機およびマイクロプロセッサが、
赤外線信号を遠隔操作発生器から受信し、評価すること
ができるようにアクティブでなければならない。このよ
うな回路ではマイクロプロセッサは約750mWの電力
を必要とする。スタンバイ動作時の損失電力を低減する
ために、マイクロプロセッサをスタンバイ動作では遮断
し、アクティブな赤外線受信機の他にはフィルタ特性を
有するパッシブ形サーチ回路だけをアクティブに保持す
ることが公知である。サーチ回路は単に、遠隔操作発生
器からの信号が受信されたことだけを識別し、信号に含
まれる命令を識別したり評価することはできない。この
種のパルスを識別した際に、サーチ回路はマイクロプロ
セッサを投入接続し、次いでマイクロプロセッサが赤外
線信号に含まれる命令を識別し、機器の相応の機能を投
入接続することができる。この種の回路によって、スタ
ンバイ動作時の電力を約0.1Wに低減することができ
る。
【0003】このような小さな電力はスイッチング電源
部から問題なしに伝送することはできない。なぜなら、
スイッチングトランジスタのスイッチオン時間が過度に
短く、スイッチング電源部の効率が過度に小さいからで
ある。従ってスイッチング電源部とは別個の第2の変成
器を、小さなエネルギーをスタンバイ動作時に伝送する
ために設けることが公知である。
【0004】その他のスイッチング電源部では、情報を
二次側から一次側に伝送しなければならない。これは例
えば、種々の動作形式、すなわちスタンバイ動作、サー
チ動作、通常動作等を切り替えるための制御命令であ
る。一次側と二次側との電位分離を維持しなければなら
ないから、そのためには別の電位分離した変成素子、例
えばフォトカプラまたは変成器が必要である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、スタ
ンバイ動作でエネルギーを一次側から二次側へ伝送する
ための回路コストと、制御量を二次側から一次側へ伝送
するための回路コストを低減することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明により
冒頭に述べたスイッチング電源部において、前記第2の
変成器は往路時間の間、エネルギーを一次側から二次側
に伝送し、復路時間の間、制御量をスイッチング電源部
の二次側から一次側へ伝送するために用いるように構成
して解決される。
【0007】
【発明の実施の形態】従って本発明では、第2の変成器
が、往路時間中にエネルギーを一次側から二次側へ伝送
するために使用され、復路時間中に制御量を二次側から
一次側に伝送するために使用される。
【0008】本発明は以下の知識に基づくものである。
流量変換器として動作する分離変成器は動作期間中に3
つのフェーズを有する。第1のフェーズ、いわゆる往路
時間中にはスイッチングトランジスタは導通し、エネル
ギーは変成器と整流回路を通って二次側の充電コンデン
サに運ばれる。第2のフェーズ、いわゆる復路時間中に
は一次側のスイッチングトランジスタと二次側の整流回
路とは阻止される。しかし往路時間の磁化電流を変成器
で消去しなければならない。消磁電流の振幅にパルス電
圧の振幅が依存する。すなわち、二次側での消磁電流の
変化によって、一次側のパルス電圧が変化する。第3の
フェーズ、いわゆる静止時間は、変成器の消磁後、新た
にスイッチングトランジスタが投入接続されるまでの時
間である。本発明では、往路時間と復路時間を異なるパ
ラメータの伝送に使用できるという事実が領される。な
ぜならこれらの時間は、パルス比によって変成器で常に
一義的に定められており、相互に別個に制御および評価
することができるからである。従って有利には前記の第
2の小さな変成器は、往路時間中にエネルギーをスタン
バイ動作で伝送するために一方の方向で、復路時間中に
制御量を伝送するために他方の方向で使用される。従っ
て、エネルギーを一次側から二次側へ伝送するためと、
制御量を二次側から一次側へ伝送するために、2つの構
成素子が必要ではなくなる。本発明の回路により、スタ
ンバイ電力は適用によって約0.1W以下になる。第2
の変成器は、耐圧性に対するすべての要求を満たして
も、例えば約5ccmの容積により実現することができ
る。
【0009】第2の変成器を介して伝送される制御量
は、有利には変成器の一次側で電源部を異なる2つの動
作形式、例えばスタンバイ動作とサーチ動作および通常
動作との間で切り替えるために用いる。このことは往路
時間中のパルス電圧の振幅が異なるようにして達成され
る。通常動作では有利には第2の変成器を介して、スイ
ッチングトランジスタをスイッチオン時間を制御するた
めの制御量が伝送される。この制御は、二次側で形成さ
れる動作電圧を安定化するために行われる。
【0010】有利には二次側は操作器または変調器を有
する。この操作器または変調器により、第2の変成器の
復路パルスが制御量によって振幅に変調される。一次側
は相応に、第2の変成器の復路パルスの振幅を評価し、
ここから制御量を形成する回路を有する。
【0011】有利には第2の変成器の二次側は補助給電
回路を有する。この補助給電回路は、第2の変成器の二
次巻線におけるパルスの整流によって往路時間中に、遠
隔操作受信機に対する動作電圧を形成する。ここで二次
側は、周波数選択性の、スタンバイ動作で作用するサー
チ回路を有する。サーチ回路は、遠隔操作発生器からの
パルスを識別する際に、二次側に配置されたマイクロプ
ロセッサを投入接続し、マイクロプロセッサはこれに基
づいてパルスに含まれる命令を評価し、相応の回路制御
機能または同調機能をトリガする。
【0012】有利には二次側は制御回路を有する。この
制御回路は、第1のスイッチング電源部により形成され
る動作電圧によって制御され、この動作電圧が偏差する
際、前記の変調器を介して復路パルスの振幅を、前記動
作電圧が安定化するように制御する。
【0013】有利には第2の変成器は第2のスイッチン
グ電源部の構成部材である。第2のスイッチング電源部
は第1のスイッチング電源部に対して小さい。第2のス
イッチング電源部は発振器を有し、この発振器はスタン
バイ動作で自由励振し、通常動作では第1のスイッチン
グ電源部によって同期する。この同期によって、制御ル
ープの安定した動作が保証される。第2のスイッチング
電源部は有利にはスタンバイ動作で第1のスイッチング
電源部を遮断する。
【0014】
【実施例】図1は、電源電圧UN、電源スイッチ1、第
1のスイッチング電源4に給電するための充電コンデン
サ3を備えた第1の電源整流器2を示す。第1のスイッ
チング電源4は、例えば第1の変成器Tr1,スイッチ
ングトランジスタT1および発振器5を有する。スイッ
チング電源部4は動作電圧Vx,Vaudio、および
テレビジョン受信機シャーシ6に対するVsysを形成
する。電源電圧UNはさらに、電流制限に用いるコンデ
ンサ7、8を介して第2の電源整流器9に印加される。
第2の電源整流器9は充電コンデンサ10に、第2のス
イッチング電源部11に対する動作電圧を形成する。第
2のスイッチング電源部は例えば、制御発振器12、ス
イッチングトランジスタT2および変成器Tr2を有す
る。第2の変成器Tr2の二次側には、遠隔操作発生器
13により制御される赤外線受信機14、補助給電回路
15、サーチ回路16、復路変調器17並びに制御電圧
発生器18が設けられている。
【0015】以下、個々の段の役目と機能を説明する。
【0016】制御発振器12は第2のスイッチング電源
11のスイッチング周波数を決める。このスイッチング
周波数はほぼ90kHzである。スタンバイ動作では発
振器12は自由発振する。通常動作では、制御発振器1
2は線路19を介して第1のスイッチング電源部4によ
り、安定した制御ループを保証するために同期される。
【0017】変成器Tr2は、動作期間Tの往路時間H
の間(図2)、約5mWのエネルギーを二次側に、赤外
線受信機に対するエネルギー供給として伝送する。復路
時間Rの間は、変成器Tr2は制御量を二次側から一次
側へ伝送する。これについては以下、詳細に説明する。
補助給電回路15はパルス電圧Uiの整流によって変成
器Tr2の二次巻線31に、往路時間Hの間、動作電圧
UHを形成する。この動作電圧は赤外線受信機14に供
給される。赤外線受信機14は制御命令を遠隔操作発生
器13から受信し、これに基づいてパルスPをサーチ回
路16と、テレビジョン受信機シャーシ6に含まれるマ
イクロプロセッサ20に送出する。サーチ回路16はパ
ッシブフィルタとして構成されており、動作電圧を必要
としない。このフィルタはパルスPの周波数に同調して
いる。フィルタ作用によって遠隔操作発生器13からの
ノイズ信号が抑圧される。サーチ回路16はパルスPの
発生に応答するが、しかしこれに含まれる制御命令を識
別することはできない。パルスPが識別されると直ちに
マイクロプロセッサ20が投入接続される。このマイク
ロプロセッサは次にパルスPに含まれる命令を評価し、
相応の制御機能をトリガする。
【0018】発生器18は、スイッチング電源部4によ
り形成された動作電圧Vsysを評価し、出力側に調整
量Uを形成する。この調整量は、動作電圧Vsysの目
標値からの偏差を表す。この調整量Usは変成器Tr2
のパルスUiの振幅を、復路時間Rの間、制御し、これ
により一次側でスイッチングトランジスタ1のスイッチ
オン時間がVsysの安定するように制御される。
【0019】復路変調器17は、復路パルスRIのパル
ス電圧Uiにおける振幅を二次巻線31で制御し、ひい
ては変成器Tr2の一次巻線30でも、これに供給され
る制御量に相応して制御する。
【0020】動作形式検知器21はTr2の一次側で、
変成器Tr2の一次巻線30における復路パルスRIの
振幅、すなわちRI1,RI2またはRI3を評価し、
これに従って、復路変調器17により設定される所定の
動作形式への投入接続またはトランジスタT1のスイッ
チオン時間の制御が行われる。
【0021】以下、テレビジョン受信機シャーシ6の給
電でのスイッチング電源部の異なる動作形式を説明す
る。
【0022】オフ状態 電源スイッチ1の開放によってスイッチング電源部は電
源から完全に分離されている。従って電源からは電力は
取り出されず、動作電圧は形成されない。この状態では
テレビジョン受信機の遠隔操作発生器13を投入接続す
ることはできない。
【0023】スタンバイ動作 ここでは電源スイッチ1は閉じられる。コンデンサ7、
8を介して約0.1Wの電力が整流器に達し、整流器は
制御発振器12を含む第2のスイッチング電源部11に
対する動作電圧を形成する。制御発振器12は今度は約
90kHzの周波数で自由発振する。変成器Tr2は約
5mWの電力を伝送する。変成器Tr2の二次巻線31
におけるパルス電圧から往路時間Hの間、補助給電回路
15で遠隔操作受信機14に対する動作電圧UHが形成
され、遠隔操作受信機は受信状態となる。遠隔操作発生
器13は操作されていない。従って、遠隔操作受信機1
4はまずパルスPを送出しない。従ってサーチ回路16
も同じようにパルスPを受け取らず、これにより復路パ
ルスRI3の振幅を変成器Tr2において値U3に変調
する。この値は動作形式検知器21において一次側で検
知される。動作形式検知器21は第1のスイッチング電
源部4に調整量を送出し、この調整量はスイッチングト
ランジスタT1を阻止状態に保持し、従って第1のスイ
ッチング電源部4は完全に遮断される。電源からの全体
電力消費は約0.1Wであり、実質的にアクティブな段
12、21、15、14に対するものだけである。
【0024】サーチ動作 遠隔操作発生器13が操作されると、遠隔操作受信機1
4はパルスPをサーチ回路16とマイクロプロセッサ2
30に送出する。次にサーチ回路16はパルスPの発生
を識別するが、パルスPに含まれる命令を識別すること
はできない。サーチ回路16は復路変調器17を介して
復路パルスRI2の振幅を変成器Tr2において電圧値
U2に変調する。動作形式検知器21は、復路パルスR
I2のこの新たな電圧値を検知し、スイッチング電源部
4に電圧を送出する。この電圧は、スイッチングトラン
ジスタT1のスイッチング動作をスタートし、これによ
りスイッチング電源部4は約5Wの電力伝送に切り替え
られる。これにより、マイクロプロセッサ20に動作電
圧が供給され、パルスPに含まれる命令を評価すること
ができるようになる。この命令は例えば、“テレビジョ
ン受信機をプログラムスペース3に投入接続せよ”また
は“VCRを再生に投入接続せよ”などである。マイク
ロプロセッサ20はこれに基づきテレビジョン受信機を
完全に投入接続するか、またはビデオレコーダを遠隔操
作発生器13により設定された動作形式に切り替える。
すなわち、通常動作に投入接続され、遠隔操作発生器1
3からパルスPによって定義された命令により設定され
た機能を行う。変成器Tr2の作用は、動作電圧UHを
形成する往路時間Hの間、二次側においては変化しな
い。
【0025】通常動作 通常動作への投入接続により、マイクロプロセッサ20
はスイッチング電源4を全電力伝送で作動させる。制御
発振器12は第1のスイッチング電源部4により線路1
9を介して同期される。スイッチング電源部4のp出力
電圧Vsysから発生器18で、Vssysの振幅に依
存する調整量Usが得られる。Usは変調器17で復路
パルスRI1を値U1に変調する。したがってVsys
の振幅の変化は電圧U1の変化に作用し、動作形式検知
器21で検知される。動作形式検知器は第1のスイッチ
ングトランジスタ4に調整量を送出し、この調整量はス
イッチングトランジスタT1のスイッチオン時間を、ス
イッチング電源部4の出力電圧Vが安定するように制御
する。スイッチングトランジスタT1のスイッチオン時
間の制御は動作電圧Vsysの大きさに依存して、スイ
ッチング電源部4の出力電圧Vが安定化されるように以
下のようにして行われる。
【0026】電圧Vsysが低下すると、発生器18か
ら送出される制御電流の形態の調整量がUsが小さくな
る。これにより変成器Trの二次巻線31における復路
パルスRI1が小さくなる。すなわち、図2の電圧U1
が低下する。これによりこれにより復路パルス変成器T
r2の一次巻線30における復路パルスRI1が小さく
なる。これにより動作形式検知器21の出力電圧もまた
小さくなる。この電圧によってスイッチオン時間が長く
なり、ひいてはスイッチングトランジスタT1のコレク
タ電流の最終値が増大する。このことによって、変成器
Tr1を介して伝送されるエネルギーが増大し、最初に
述べた動作電圧の低下が補償される。
【0027】従って変成器Tr2を介して復路時間Rの
間、二次側から一次側へ順次異なる制御情報が伝送され
る。これはまず、スタンバイ動作の調整に対する電圧U
3、次にサーチ動作の投入接続に対する電圧U2、そし
て形成される出力電圧を安定化するためのスイッチング
電源4の制御に対する電圧U1である。
【0028】図3は第2の変成器Tr2の等価回路を示
す。
【0029】図4は、図1のブロック回路図に対して実
際に実験された回路を示す。ここでは図1の個々の段は
それぞれ破線による囲みによって示されており、図1と
同じ参照符号が付してある。ツェナーダイオード25
は、第2のスイッチング電源部11に対する動作電圧の
安定化に使用する。図1の2つのスイッチング電源部4
と11との回路結合は、(1)の付された線路による接
続によって示されている。
【0030】図1に加えてさらに以下の構成部材が示さ
れている。ブロック22は一次側制御に作用する。すな
わち、スイッチング電源部4の出力電圧の安定化に作用
する。このブロックは必ずしも必要なわけではない。な
ぜなら、この制御はすでに述べたようにスイッチング電
源部11を介して行われているからである。
【0031】ブロック23はスイッチングトランジスタ
T1に対する詳細なドライバ回路およびこのスイッチン
グトランジスタ自体である。スイッチングトランジスタ
T1に対するスイッチング動作は、変成器Tr1の巻線
W1からの正のフィードバック結合によって維持され
る。周波数は制御クランプ作用によって制御される。こ
の作用は、スイッチングトランジスタT1のスイッチオ
ンフェーズ中の磁化電流上昇に相応する。巻線W1を流
れる位置磁電流が遮断される振幅、従って蓄積されたエ
ネルギーの大きさは、形成された出力電圧Vが安定化さ
れるように制御される。周波数は、コアの磁気特性、負
荷、または印加される動作電圧の偏差による変化の影響
を受ける。スイッチングトランジスタT1のベース電流
はチョークL3,トランジスタT3,一次巻線W1そし
てダイオードD3を流れる。このベース電流はトランジ
スタT4のスイッチオンによって遮断される。チョーク
L3は負のベース電流並びにスイッチングトランジスタ
T1に対する電圧を形成する。トランジスタT4は、ト
ランジスタT5が飽和するときに導通する。この制御回
路は比較的簡単に確実に所定のように動作する。ここで
スイッチングトランジスタT1のベース電流は、スイッ
チングトランジスタT1の損失のないスイッチングに対
する理想曲線を示す。スイッチングトランジスタT1に
対するこのドライバ回路は、特許出願19602556
に詳細に記載されている。線路32は抵抗33、34と
共に、始動発振器5に対する電流供給部を形成する。
【0032】ブロック24はスイッチングトランジスタ
T1に対するコレクタ電流測定回路を示す。この測定回
路は、往路時間Hの間に鋸歯状に上昇する、スイッチン
グトランジスタT1を通る電流の制限に使用する。
【0033】ここまでは、投入接続、すなわちスタンバ
イ動作から通常動作への切り替えは遠隔操作発生器13
により行われることを前提とした。同じようにこの投入
接続をマイクロプロセッサにより、またはSCARTケ
ーブルにより端子25、26を介して行うこともでき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明により構成されたスイッチング電源部の
ブロック回路図である。
【図2】第2の変成器における往路時間と復路時間の間
の電圧および信号経過を示す線図である。
【図3】第2の変成器に対する等価回路図である。
【図4】図1のスイッチング電源部の実際に実験された
実施例の回路図である。
【符号の説明】
N スイッチング電源部により電源から取り出され、伝
送される電力 P 遠隔操作発生器により送信されるパルス R1 通常動作での復路時間 R2 サーチ動作での復路時間 R3 スタンバイ動作での復路時間 RI 第2の変成器における復路パルス T 第2の変成器の動作期間 U1 通常動作時の復路パルスRI1の振幅 U2 サーチ動作時の復路パルスRI2の振幅 U3 スタンバイ動作時の復路パルスRI3の振幅 Ui 第2の変成器の二次巻線の電圧 Us 第2の変成器における復路パルスの振幅を変調す
るための調整量 UH 赤外線受信機に対する動作電圧
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マルクス レーム ドイツ連邦共和国 フィリンゲン−シュヴ ェニンゲン ティローラーシュトラーセ 10 (72)発明者 トーマス リースレ ドイツ連邦共和国 フェーレンバッハ ブ ルクヴェーク 12 (72)発明者 ジェラール リル ドイツ連邦共和国 ウンターキルナッハ パノラマヴェーク 6 (72)発明者 ホセ−イグナシオ ロドリゲス−ドゥラン ドイツ連邦共和国 フィリンゲン ブレン トヴェーク 16

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スタンバイ動作機能を有するスイッチン
    グ電源部であって、 分離変成器(Tr1)と、スイッチングトランジスタ
    (T1)と、第2の変成器(Tr2)とを有し、 前記スイッチングトランジスタ(T1)は、往路時間
    (H)の間、導通し、復路時間(R)の間、阻止し、 前記変成器はエネルギーをスタンバイ動作中に伝送する
    ためのものである形式のスイッチング電源部において、 前記第2の変成器(Tr2)は往路時間(H)の間、エ
    ネルギーを一次側から二次側に伝送し、復路時間(R)
    の間、制御量(U1−U3,Us)をスイッチング電源
    部(4,11)の二次側から一次側へ伝送するために用
    いる、ことを特徴とする、スタンバイ動作機能を有する
    スイッチング電源部。
  2. 【請求項2】 一次側の制御量(U1−U3)は電源部
    (4)を種々異なる動作形式、例えばスタンバイ動作、
    サーチ動作、通常動作の間で切り替えるために使用す
    る、請求項1記載のスイッチング電源部。
  3. 【請求項3】 通常動作では、スイッチングトランジス
    タ(T1)のスイッチオン時間を制御するための制御量
    (Us)が、二次側で形成される動作電圧(V)の安定
    化のために伝送される、請求項1記載のスイッチング電
    源部。
  4. 【請求項4】 二次側は変調器(17)を有し、該変調
    器により復路パルス(RI)は第2の変成器(Tr2)
    にて制御量によって振幅変調される、請求項1記載のス
    イッチング電源部。
  5. 【請求項5】 一次側は回路(21)を有し、該回路は
    第2の変成器(Tr2)における復路パルス(RI)の
    振幅を評価し、そこから制御量を形成する、請求項4記
    載のスイッチング電源部。
  6. 【請求項6】 二次側は補助給電回路(15)を有し、 該補助給電回路は、第2の変成器(Tr2)の二次巻線
    (31)にてパルス電圧(Ui)を、往路時間(H)の
    間、整流することによって遠隔操作受信機(14)に対
    する動作電圧(UH)を形成する、請求項1記載のスイ
    ッチング電源部。
  7. 【請求項7】 二次側は、周波数選択性の、スタンバイ
    動作で作用するサーチ回路を有し、 該サーチ回路は、遠隔操作発生器(13)からのパルス
    (P)を識別する際に、二次側に配置されたマイクロプ
    ロセッサ(20)を投入接続し、 該マイクロプロセッサはこれに基づいて、パルス
    (P)に含まれれる命令を評価し、相応の制御機能また
    は同調機能をトリガする、請求項1記載のスイッチング
    電源部。
  8. 【請求項8】 二次側は制御回路(18)を有し、 該制御回路は、第1のスイッチング電源部(4)により
    形成された動作電圧(Vsys)によって制御され、 該制御回路は、前記動作電圧(Vsys)が偏差すると
    き、変調器を介して復路パルス(RI)の振幅を、一次
    側で動作電圧(Vsys)が安定するように制御する、
    請求項4記載のスイッチング電源部。
  9. 【請求項9】 第2の変成器(Tr2)は、第1のスイ
    ッチング電源部(4)よりも小さな第2のスイッチング
    電源部(11)の構成部材である、請求項1記載のスイ
    ッチング電源部。
  10. 【請求項10】 第2のスイッチング電源部(11)は
    発振器(12)を有し、 該発振器はスタンバイ動作時には自由発振し、通常動作
    時には第1のスイッチング電源部(4)によって同期す
    る、請求項9記載のスイッチング電源部。
  11. 【請求項11】 第2のスイッチング電源部(11)
    は、スタンバイ動作時に第1のスイッチング電源部
    (4)を遮断する、請求項9記載のスイッチング電源
    部。
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