KR101772237B1 - 전원 제어 장치, 전원 시스템 및 전자 기기 - Google Patents

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Abstract

전자 기기(100)는, 전원 시스템(1)과, 전원 시스템(1)에 접속되는 부하 회로(2)를 구비한다. 부하 회로(2)는, 제1 모드 및 제2 모드를 서로 절환한다. 제1 모드에서는, 부하 회로(2)는, 전원 시스템(1)으로부터 공급되는 전력에 의해 동작한다. 한편, 제2 모드에서는, 부하 회로(2)는, 전원 시스템(1)으로부터의 전력의 공급이 불필요한 상태가 된다. 전원 제어 장치(4)는, 부하 회로(2)의 모드가 제1 모드로부터 제2 모드로 절환됨에 따라, AC/DC 컨버터(7)를 정지시킨다.

Description

전원 제어 장치, 전원 시스템 및 전자 기기{POWER-SUPPLY CONTROL DEVICE, POWER SUPPLY SYSTEM, AND ELECTRONIC DEVICE}
본 발명은 전원 제어 장치, 전원 시스템 및 전자 기기에 관한 것이다. 본 발명은 특히, 전원의 손실을 저감시키기 위한 전원 제어 장치, 및, 그 전원 제어 장치를 구비하는 전원 시스템, 및, 그 전원 시스템을 구비하는 전자 기기에 관한 것이다.
전자 기기는 일반적으로 부하 회로를 구동하기 위한 전원을 갖는다. 최근, 많은 전자 기기(대표적으로는 텔레비전 수상기)는, 기기 본체의 각 부에 전원 전압을 공급하는 주전원 회로와, 리모콘의 수광 회로 혹은 마이크로컴퓨터 등을 동작시키기 위한 스탠바이 전원 회로를 구비한다.
스탠바이 전원 회로는, 주전원 회로가 오프 상태이어도, 리모콘의 수광 회로 혹은 마이크로컴퓨터 등에 전원 전압을 공급한다. 예를 들면 리모콘으로부터 수광 회로에 대하여 전원 온의 지시가 있었을 경우, 마이크로컴퓨터의 제어에 의해 주전원 회로가 동작한다. 한편, 리모콘으로부터 수광 회로에 대하여 전원 오프의 지시가 있었을 경우, 마이크로컴퓨터의 제어에 의해 주전원 회로가 정지한다. 전자 기기의 대기 시에는, 기기 본체의 소비 전력이 작아진다. 주전원 회로가 정지함으로써 주전원 회로의 손실이 억제된다. 이 때문에, 전자 기기의 대기 전력을 삭감하는 것이 가능하게 된다.
예를 들면 일본 특허 공개 제 2004-23894호 공보(특허 문헌1)은, 주전원 회로 및 스탠바이 전원 회로를 구비하는 전자 기기를 개시한다. 스탠바이 전원 회로는, 스위칭 전원에 의해 구성된다. 이 스위칭 전원은, AC 전원 투입시에 발생하는 서지 전압을 검출하기 위한 수단을 구비한다. 이 검출 수단에 의해 서지 전압이 검출된 경우, 스위칭 제어 회로는, 스위칭 소자인 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)의 동작을 금지한다.
특허문헌 1:일본 특허 공개 제 2004-23894호 공보
전술한 바와 같이, 스탠바이 전원 회로에 의해, 전자 기기의 대기 시에 있어서의 전자 기기의 소비 전력을 작게 할 수 있다. 그러나, 스탠바이 전원 회로의 동작 중에 있어서의 전자 기기의 소비 전력은, 스탠바이 전원 회로의 손실을 포함한다. 전자 기기의 대기 시의 소비 전력을 작게 하기 위해서는, 스탠바이 전원 회로의 손실을 삭감하는 것이 바람직하다. 그러나 특허 문헌 1은, 이러한 전원의 손실에 관한 문제에 대해서 특별히 설명하고 있지 않다.
본 발명의 목적은, 부하 회로의 소비 전력이 작은 상태에 있어서의 전원의 손실을 저감하는 것을 가능하게 하기 위한 전원 제어 장치, 그 전원 제어 장치를 구비하는 전원 시스템 및 전자 기기를 제공하는 것이다.
본 발명은, 일 국면에서는, 부하 회로의 전원을 제어하기 위한 전원 제어 장치이다. 부하 회로는, 전원으로부터의 전력의 공급이 필요한 제1 상태와, 전원으로부터의 전력의 공급을 필요로 하지 않는 제2 상태를 서로 절환 가능하다. 전원 제어 장치는, 제1 상태와 제2 상태 사이에서의 부하 회로의 상태의 변화를 판정하기 위한 판정부와, 제1 상태로부터 제2 상태로의 변화가 판정부에 의해 판정된 경우에, 전원을 정지시키기 위한 제어부를 구비한다.
바람직하게는, 제어부는, 제2 상태로부터 제1 상태로의 변화가 판정부에 의해 판정된 경우에, 부하 회로로의 전력의 공급을 위하여 전원을 기동한다.
바람직하게는, 전원은, 축전 장치 및 전원 제어 장치가 공통으로 접속되는 노드를 갖는다. 전원 제어 장치는, 노드로부터 전력을 받는다. 제어부는, 부하 회로의 제1 상태로부터 제2 상태로의 변화에 의해 전원이 정지한 후에는, 축전 장치에 전력을 보충하기 위해서 전원을 간헐적으로 기동한다.
바람직하게는, 전원 제어 장치는, 노드의 전압이, 전원 제어 장치의 동작 전압의 범위의 하한값보다 크고, 또한, 축전 장치의 만충전 상태에 있어서의 전압 이하로 되도록, 전원이 간헐적으로 기동되었을 때에 있어서의 전원의 동작 기간을 제어한다.
본 발명은, 다른 국면에서는, 전원 시스템이며, 부하 회로에 전력을 공급 하기 위한 전원을 구비한다. 부하 회로는, 전원으로부터의 전력의 공급이 필요한 제1 상태와, 전원으로부터의 전력의 공급을 필요로 하지 않는 제2 상태를 서로 절환 가능하다. 전원 시스템은, 전원을 제어하기 위한 전원 제어 장치를 더 구비한다. 전원 제어 장치는, 제1 상태와 제2 상태 사이의 부하 회로의 상태의 변화를 판정하기 위한 판정부와, 제1 상태로부터 제2 상태로의 변화가 판정부에 의해 판정된 경우에, 전원을 정지시키기 위한 제어부를 포함한다.
본 발명은, 또 다른 국면에서는, 전자 기기이며, 전원과, 부하 회로와, 전원을 제어하기 위한 전원 제어 장치를 구비한다. 부하 회로는, 전원으로부터의 전력의 공급이 필요한 제1 상태와, 전원으로부터의 전력의 공급을 필요로 하지 않는 제2 상태를 서로 절환 가능하게 구성된다. 전원 제어 장치는, 제1 상태와 제2 상태 사이의 부하 회로의 상태의 변화를 판정하기 위한 판정부와, 제1 상태로부터 제2 상태로의 변화가 판정부에 의해 판정된 경우에, 전원을 정지시키기 위한 제어부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 전자 기기 본체(부하 회로)의 소비 전력이 작은 상태 일 때에 전원 자체의 손실을 저감하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 전원 시스템을 구비하는 전자 기기의 구성을 개념적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 전자 기기(100)의 보다 구체적인 구성예를 나타낸 블록도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 스탠바이 전원(14)의 일 구성예를 나타낸 회로도이다.
도 4는 도 2에 나타낸 스탠바이 전원(14)이 정상적으로 동작하는 경우의 손실을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 따른 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 실시 형태에 따른 전원 제어 장치(4)의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 7은 도 6에 나타낸 구성을 갖는 전원 제어 장치(4)의 동작을 나타낸 파형도이다.
도 8은 스탠바이 전원(14)의 기동 시간 (시간 ton)과 스탠바이 전원(14)의 손실과의 관계를 나타낸 도면이다.
도 9은 스탠바이 전원(14)의 기동 시간 (시간 ton)과 스탠바이 전원(14)의 단위 시간당의 기동 횟수와의 관계를 나타낸 도면이다.
도 10은 스탠바이 전원(14)의 효율과 스탠바이 전원(14)의 기동 시간 (시간 ton)과의 관계를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 형태에 따른 전자 기기(100)의 변형예의 구성을 나타낸 블록도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 도면 중 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 붙여서 그 설명은 반복하지 않는다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 전원 시스템을 구비하는 전자 기기의 구성을 개념적으로 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하여, 전자 기기(100)는, 전원 시스템(1)과, 전원 시스템(1)에 접속되는 부하 회로(2)를 구비한다. 부하 회로(2)는, 제1 모드 및 제2 모드를 서로 절환한다. 제1 모드에서는, 부하 회로(2)는, 전원 시스템(1)으로부터 공급되는 전력에 의해 동작한다. 이하, 제1 모드를 「통상 동작 모드」라고도 칭한다.
한편, 제2 모드에서는, 부하 회로(2)는, 전원 시스템(1)으로부터의 전력의 공급이 불필요한 상태로 된다. 예를 들면 부하 회로(2)는, 제2 모드에 있어서 대기 상태로 되는 동시에, 도 1에 나타나 있지 않은 다른 전원 (예를 들면 축전 장치)로부터의 전력의 공급에 의해 동작을 계속한다. 이하, 제2 모드를「대기 모드」라고도 칭한다. 또한, 제2 모드에 있어서 부하 회로(2)는 그 동작을 정지해도 된다.
전원 시스템(1)은, 전원(3)과, 전원 제어 장치(4)와, 기동 신호 발생 회로(5)를 구비한다. 전원(3)은, 교류 전력을 받기 위해서 콘센트에 접속되는 플러그(6)와, 플러그(6)를 개재해서 입력된 교류 전력을 직류 전력으로 변환하기 위한AC/DC 컨버터(7)를 포함한다. AC/DC 컨버터(7)에 의해 생성된 직류 전력은, 부하 회로(2) 및 전원 제어 장치(4)에 공급된다.
전원 제어 장치(4)는, 부하 회로(2)의 모드가 제1 모드로부터 제2 모드로 절환됨에 따라서, AC/DC 컨버터(7)를 정지시킨다. 그 한편, 전원 제어 장치(4)는, 기동 신호 발생 회로(5)로부터의 기동 신호에 따라 AC/DC 컨버터(7)를 기동한다. 기동 신호는, 부하 회로(2)의 모드를 제2 모드로부터 제1 모드로 절환하기 위한 신호이다.
부하 회로(2)의 모드가 제2 모드인 동안, 전원 제어 장치(4)는 도시하지 않은 축전 장치에 축적되는 전력에 의해 그 동작을 계속한다. 또한 후술하는 바와 같이, 전원 제어 장치(4)는, 그 축전 장치에 전력을 보충하기 위해서 AC/DC 컨버터(7)를 간헐적으로 기동시킨다.
도 2는, 도 1에 나타낸 전자 기기(100)의 보다 구체적인 구성예를 나타낸 블록도이다. 도 2를 참조하여, 전자 기기(100)는, 텔레비전 수상기이다. 부하 회로(2)는, 화상을 표시하기 위한 표시 회로, 음성을 재생하기 위한 재생 회로, 및 텔레비전 수상기의 대기 시에 부하 회로(2)의 동작을 제어하는 대기 회로(마이크로컴퓨터, 시계 등) 등을 포함한다.
전원(3)은, 플러그(6)와, 기계식 스위치(11)와, AC/DC 컨버터(7)와, 전원 제어 장치(4)와, 기동 신호 발생 회로(5)와, 축전 장치(15)를 구비한다. AC/DC 컨버터(7)는, 메인 전원 스위치(12)와, 메인 전원(13)과, 스탠바이 전원(14)을 포함한다.
기계식 스위치(11)는 상용 전원으로부터 AC/DC 컨버터(7)에 교류 전력(예를 들면 교류 100V)를 공급하고, 혹은 AC/DC 컨버터(7)로의 교류 전력의 공급을 정지하거나 하기 위한 스위치이다. 메인 전원 스위치(12)는, 예를 들면 메인 전원(13)의 전단에 설치된다. 단 메인 전원 스위치(12)는 메인 전원(13)에 내장되어도 된다.
본 실시 형태에서는, 메인 전원 스위치(12)는 전원 제어 장치(4)에 의해 제어되는 것으로 한다. 메인 전원 스위치(12)가 온 하면, 메인 전원(13)이 교류 전력을 직류 전력으로 변환한다. 예를 들면 메인 전원(13)은 스위칭 전원에 의해 구성되어도 되고, 혹은 다이오드 브릿지 및 평활 컨덴서에 의해 구성된 정류 회로이어도 된다.
부하 회로(2)는, 통상 동작 모드에 있어서, 메인 전원(13)으로부터 공급되는 전력에 의해 동작한다.
기동 신호 발생 회로(5)는, 리모콘(20)으로부터의 광 신호(적외선 신호)를 수신하기 위한 수광 회로(18) 및, 방송 전파 등에 의해 보내진 EPG(Electric Program Guide; 전자프로그램표)데이터를 수신하기 위한 EPG 데이터 수신 회로(19)를 포함한다. EPG 데이터 수신 회로(19)는 EPG 데이터를 부하 회로(2)로 송신한다.
수광 회로(18)는 리모콘(20)으로부터 송신된 전원 오프 신호를 수신하는 동시에 그 전원 오프 신호를 부하 회로(2)로 송신한다. 부하 회로(2)는, 수광 회로(18)로부터의 신호에 응답하고, 그 상태를 통상 동작 모드(상기의 제1 모드)로부터 대기 모드(상기의 제2 모드)로 변화시키는 동시에 부하 회로(2)가 대기 모드로 이행한 것을 나타내는 신호를 전원 제어 장치(4)로 송신한다. 전원 제어 장치(4)는, 부하 회로(2)로부터의 신호에 응답하고, 메인 전원 스위치(12)를 오프하는 동시에, 스탠바이 전원(14)을 정지시킨다.
메인 전원 스위치(12)가 오프함으로써, 메인 전원(13)이 정지한다. 스탠바이 전원(14)의 동작이 정지한 후, 전원 제어 장치(4) 및 기동 신호 발생 회로(5)는, 축전 장치(15)에 축적된 전력에 의해 동작한다. 또한, 축전 장치(15)는, 부하 회로(2)에 포함되는 대기 회로에 전력을 공급해도 된다.
축전 장치(15)는, 예를 들면 축전지 혹은 캐패시터에 의해 구성된다. 단 충방전 가능하게 구성되어 있으면 축전 장치(15)의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니다. 전원 제어 장치(4) 및 기동 신호 발생 회로(5)의 동작에 의해, 축전 장치(15)에 축적된 전력은 점차 감소한다. 전원 제어 장치(4)는, 축전 장치(15)에 전력을 보충하기 위해서, 스탠바이 전원(14)만을 기동한다.
스탠바이 전원(14)은 플러그(6), 기계식 스위치(11)를 개재해서 입력된 교류 전력을 직류 전력으로 변환함과 동시에 그 전력을 출력한다. 이에 의해 축전 장치(15)가 충전된다. 축전 장치(15)의 충전이 종료하면, 전원 제어 장치(4)는 스탠바이 전원(14)을 다시 정지시킨다. 부하 회로(2)의 모드가 제2 모드인 동안, 전원 제어 장치(4)는 스탠바이 전원(14)의 기동 및 정지를 반복한다. 즉 전원 제어 장치(4)는 스탠바이 전원(14)을 간헐적으로 기동한다.
수광 회로(18)가 리모콘(20)로부터 전원 온 신호를 수신한 경우, 혹은, EPG 데이터 수신 회로(19)가 EPG 데이터를 수신한 경우, 전원 제어 장치(4)는, 수광 회로(18)로부터의 전원 온 신호 혹은 EPG 데이터 수신 회로(19)로부터의 기동 신호에 따라 메인 전원 스위치(12)를 온함과 동시에 스탠바이 전원(14)을 기동한다.
스탠바이 전원(14)은, 전원 제어 장치(4)에 의해 기동 및 정지되도록 구성되어 있으면 된다. 따라서, 스탠바이 전원(14)의 구성은 특별히 한정되는 것은 아니다. 스탠바이 전원(14)은, 예를 들면 스위칭 전원에 의해 구성된다.
도 3은, 도 2에 나타낸 스탠바이 전원(14)의 일 구성예를 도시하는 회로도이다. 도 3을 참조하여, 스탠바이 전원(14)은, 정류 회로(21)와, 평활 컨덴서(22)와, 트랜스포머(23)와, MOSFET(24)와, 게이트 제어 회로(25)와, 다이오드(26)와, 평활 컨덴서(27)와, 포토 커플러(28)와, 제너 다이오드(29)를 구비한다. 정류 회로(21)는, 상용 전원으로부터 플러그(6)를 개재해서 공급되는 교류 전압을 정류한다. 평활 컨덴서(22)는, 정류 회로(21)로부터 출력되는 직류 전압의 변동 성분을 평활화한다.
트랜스포머(23)는, 1차 권선(23A) 및 2차 권선(23B)을 포함한다. 1차 권선(23A)의 일단에는, 평활 컨덴서(22)에 의해 평활화된 직류 전압이 입력된다. MOSFET(24)는, 트랜스포머(23)의 1차 권선(23A)의 타단과 접지 노드 사이에 접속된다. 게이트 제어 회로(25)는 MOSFET(24)의 게이트 전압을 제어함으로써, MOSFET(24)의 스위칭 동작을 제어한다.
게이트 제어 회로(25)는, MOSFET(24)의 스위칭 동작을 제어하기 위한 신호를 출력한다. 예를 들면, 게이트 제어 회로(25)는, PWM(펄스 폭 변조) 방식에 따라서 펄스 신호를 생성함과 동시에, 그 펄스 신호를 MOSFET(24)의 게이트에 출력한다. MOSFET(24)는 게이트 제어 회로(25)로부터의 신호에 따라 온 및 오프한다. 이것에 의해, 트랜스포머(23)의 2차 권선(23B)에 교류 전압이 발생한다. 이 전압은, 다이오드(26)에 의해 정류되는 동시에, 평활 컨덴서(27)에 의해 평활화된다. 이에 의해, 스탠바이 전원(14)은, 노드(N)로부터 전압(VN)을 출력한다. 노드(N)에는 축전 장치(15) 및 전원 제어 장치(4)가 접속된다. 전압(VN)은 축전 장치(15) 및 전원 제어 장치(4)로 공급되는 동시에, 기동 신호 발생 회로(5) 등의 다른 회로로 공급된다.
포토 커플러(28)는, 트랜스포머(23)의 2차측의 전압에 의해 동작한다. 포토 커플러(28)는, 트랜스포머(23)의 2차측으로부터 트랜스포머(23)의 1차측으로 귀환 신호를 제공하는 귀환 회로를 구성한다. 다이오드(26)의 캐소드는 발광 다이오드(28A)의 애노드에 접속된다. 발광 다이오드(28A)의 캐소드는, 제너 다이오드(29)를 개재해서 접지된다. 포토트랜지스터(28B)의 콜렉터는 게이트 제어 회로(25)에 접속된다. 포토트랜지스터(28B)의 에미터는 접지된다.
전압(VN)이 제너 다이오드(29)에 의해 결정되는 소정 전압보다도 상승한 경우에는 발광 다이오드(28A)가 온한다. 발광 다이오드(28A)가 온함으로써, 발광 다이오드(28A)로부터 광이 발하여진다. 포토트랜지스터(28B)는, 발광 다이오드(28A)가 발한 광에 따라 온한다. 포토트랜지스터(28B)가 온함으로써, 게이트 제어 회로(25)는 전압(VN)을 내리도록 동작한다. 예를 들면, 게이트 제어 회로(25)는 MOSFET(24)의 게이트에 공급하는 신호의 주파수를 저하시킨다. 혹은, 게이트 제어 회로(25)는, MOSFET(24)의 온 기간을 짧게 한다.
한편, VN가 저하하면, 발광 다이오드(28A)는 발광을 정지한다. 발광 다이오드(28A)의 발광이 정지함으로써 포토트랜지스터(28B)가 오프한다. 이 경우, 게이트 제어 회로(25)는 전압(VN)을 올리도록 동작한다. 예를 들면 게이트 제어 회로(25)는, MOSFET(24)의 스위칭 주파수가 커지도록, MOSFET(24)를 제어한다. 전술한 제어에 의해, 전압(VN)은 대략 일정하게 유지된다.
스탠바이 전원(14)이 상시 동작할 경우(예를 들면 부하 회로(2)에 포함되는 대기 회로에 전력을 상시 공급하는 경우)에는, 스탠바이 전원(14)의 손실이 정상적으로 발생한다. 구체적으로는, 도 4에 나타내는 바와 같이 전류값이 A인 전류가 스탠바이 전원(14) 내를 정상적으로 흐른다.
도 5는, 본 발명의 실시 형태에 따른 효과를 설명하기 위한 도면이다. 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시 형태에서는, 부하 회로(2)가 전원(3)로부터의 전력의 공급을 필요로 하지 않는 상태(제2 모드)에 있어서, 스탠바이 전원(14)이 기본적으로 정지한다. 스탠바이 전원(14)은 축전 장치(15)의 충전을 위해서만 기동된다. 따라서, 스탠바이 전원(14)은 간헐적으로 기동된다.
예를 들면 도 5에 도시하는 바와 같이, 시각(t1, t2)에 있어서 스탠바이 전원(14)이 기동된다. 기간(tc)은, 시각(t1)으로부터 시각(t2)까지의 기간이며, 스탠바이 전원(14)의 기동의 주기를 나타낸다. 시간(ton)은 스탠바이 전원(14)의 1회의 기동당의 동작 시간을 나타낸다. 본 실시 형태에 따르면, 예를 들면 시간(ton) 동안만 전류값은 A이지만, 시간적으로 평균화된 전류값은 전류값(A)에 비해서 대폭 작아진다. 따라서, 본 실시 형태에 따르면, 스탠바이 전원(14)의 손실을 작게 할 수 있다.
또한 제2 모드에서는, 메인 전원 스위치(12)가 오프하고 있기 때문에 메인 전원(13)에서의 손실은 발생하지 않는다. 따라서 부하 회로(2)의 제2 모드에 있어서, 전원(3)의 손실을 저감할 수 있다.
본 실시 형태에 따른 전원 제어 장치(4)는 반도체 집적 회로에 의해 실현 가능하다. 도 6은, 본 실시 형태에 따른 전원 제어 장치(4)의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6을 참조하여, 전원 제어 장치(4)는, 신호 수신부(31)와, 판정부(32)와, 발진 회로(OSC)(33)와, 기준 전압 발생 회로(34)와, 컴패레이터(35)와, 제어부(36)와, 과전류 검출기(37)와, 과전압 검출기(38)와, 저전압 검출기(39)와, 보호 회로(40)를 구비한다.
신호 수신부(31)는, 리모콘(20)로부터 수광 회로(18)로 송신된 전원 온 신호를 수광 회로(18)로부터 받는다. 신호 수신부(31)는, 전원 온 신호를 수신한 것을 나타내는 신호를 판정부(32)로 송신한다. 판정부(32)는, 신호 수신부(31)로부터의 신호에 기초하여, 부하 회로(2)의 모드가 대기 모드로부터 통상 동작 모드로 변화했다고 판정한다. 한편, 부하 회로(2)는, 부하 회로(2)의 모드가 통상 동작 모드로부터 대기 모드로 변화했을 때에, 그 변화를 나타내는 신호를 판정부(32)로 출력한다. 판정부(32)는, 부하 회로(2)로부터의 신호에 따라, 부하 회로(2)의 모드가 통상 동작 모드로부터 대기 모드로 변화했다고 판정한다. 판정부(32)는, 그 판정 결과를 나타내는 신호를 제어부(36)로 보낸다.
발진 회로(33)는, 예를 들면 신호 수신부(31) 및 판정부(32)에, 그들의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 공급한다. 또한, 발진 회로(33)로부터의 신호는 신호 수신부(31) 및 판정부(32)뿐만아니라 제어부(36) 등의 다른 회로로 공급되어도 된다.
기준 전압 발생 회로(34)는, 노드(N)으로부터 출력되는 전압(VN)에 기초하여, 기준 전압(Vref1, Vref2, Vref3, Vref4)을 발생시킨다. 예를 들면 기준 전압 발생 회로(34)는, 밴드갭 회로에 의해 구성된다. 기준 전압 발생 회로(34)는 기준 전압(Vref1∼Vref4)을 개별로 발생시켜도 되고, 어떤 기준 전압을 저항 분압 회로에 의해 분압함으로써 기준 전압(Vref1∼Vref4)을 발생 시켜도 된다.
컴패레이터(35)는, 전압(VN)과, 기준 전압(Vref1)를 비교하는 동시에, 그 비교 결과를 제어부(36)에 출력한다. 전압(VN)이 기준 전압(Vref1)보다도 큰 경우에는, 컴패레이터(35)는 H(하이) 레벨의 신호를 제어부(36)에 출력한다. 한편, 전압(VN)이 기준 전압(Vref1)보다도 저하하면, 컴패레이터(35)는, L(로우) 레벨의 신호를 출력한다. 기준 전압(Vref1)의 값은, 전원 제어 장치(4)의 동작 전압의 범위의 하한값에 상당한다.
과전류 검출기(37)는, 스탠바이 전원(14)으로부터 출력되는 전류(Iout)에 비례한 전압을 발생시키는 동시에, 그 전압과 기준 전압(Vref2)을 비교한다. 전류(Iout)에 비례한 전압이 기준 전압(Vref2)보다도 커지면, 과전류 검출기(37)는 H 레벨의 신호를 보호 회로(40)로 출력한다.
과전압 검출기(38)는, 전압(VN)과 기준 전압(Vref3)를 비교하여, 그 비교 결과를 보호 회로(40)에 출력한다. 전압(VN)이 기준 전압(Vref3)보다도 큰 경우에, 과전압 검출기(38)는 H 레벨의 신호를 보호 회로(40)에 출력한다.
저전압 검출기(39)는, 전압(VN)과 기준 전압(Vref4)을 비교하여, 그 비교 결과를 보호 회로(40)에 출력한다. 전압(VN)이 기준 전압(Vref4)보다도 저하한 경우, 저전압 검출기(39)는 H 레벨의 신호를 보호 회로(40)에 출력한다.
제어부(36)는, 메인 전원 스위치(12) 및 스탠바이 전원(14)의 기동/ 정지를 제어한다. 판정부(32)에 의해 부하 회로(2)의 모드가 대기 모드로부터 통상 동작 모드로 변화했다고 판정된 경우, 제어부(36)는 메인 전원 스위치(12)에 신호(ENm)를 보내고, 메인 전원 스위치(12)를 온시킨다. 또한, 제어부(36)는 스탠바이 전원(14)에, 신호(ENs)를 보낸다. 스탠바이 전원(14)에 포함되는 게이트 제어 회로(25)(도 3 참조)는, 신호(ENs)에 따라 MOSFET(24)의 스위칭 제어를 개시한다. 이에 의해 전원(3)이 기동된다.
판정부(32)에 의해, 부하 회로(2)의 모드가 통상 동작 모드로부터 대기 모드로 변화했다고 판정된 경우, 제어부(36)는 메인 전원 스위치(12)를 오프하기 위한 신호(ENm)를 메인 전원 스위치(12)에 송신함과 동시에, 스탠바이 전원(14)을 정지시키기 위한 신호(ENs)를 스탠바이 전원(14)에 송신한다. 메인 전원 스위치(12)는, 신호(ENm)에 따라 오프함과 동시에, 스탠바이 전원(14)에 포함되는 게이트 제어 회로(25)는 신호(ENs)에 의해 정지한다.
또한, 제어부(36)는, 컴패레이터(35)로부터 보내진 H 레벨의 신호에 응답하여, 스탠바이 전원(14)을 기동하기 위해서 신호(ENs)를 스탠바이 전원(14)에 송신한다. 게이트 제어 회로(25)는, 신호(ENs)에 따라 MOSFET(24)의 스위칭 제어를 개시한다. 스탠바이 전원(14)이 기동됨으로써, 축전 장치(15)로서의 캐패시터가 충전된다. 제어부(36)는, 캐패시터의 충전이 종료하면, 스탠바이 전원(14)을 정지하기 위해서 신호(ENs)를 스탠바이 전원(14)에 송신한다.
스탠바이 전원(14)에 이상이 발생한 경우 혹은 캐패시터에 이상이 발생한 경우에는, 예를 들면 Iout가 과대가 된다. 혹은 전압(VN)이 과대 혹은 과소가 된다. Iout가 과대인 경우, 과전류 검출기(37)로부터 H 레벨의 신호가 출력된다. 마찬가지로, 전압(VN)이 과대인 경우, 과전압 검출기(38)로부터 H 레벨의 신호가 출력되고, 전압(VN)이 과소인 경우, 저전압 검출기(39)로부터 H 레벨의 신호가 출력된다. 보호 회로(40)는, 과전류 검출기(37), 과전압 검출기(38) 및 저전압 검출기(39) 중의 적어도 1개로부터 H 레벨의 신호가 출력된 경우에는, 제어부(36)에, 전원 시스템의 이상을 나타내는 신호를 제어부(36)에 보낸다. 제어부(36)는, 이 신호에 따라 메인 전원 스위치(12)를 제어하기 위한 신호(ENm)를 메인 전원 스위치(12)에 보낸다. 또한, 보호 회로(40)는, 전원 제어 장치(4)의 동작을 정지시킨다.
예를 들면, 제어부(36)는, 보호 회로(40)로부터의 신호에 따라, 메인 전원 스위치(12)를 오프하기 위한 신호(ENm)를 메인 전원 스위치(12)에 보낸다. 이 경우, 부하 회로(2) 및 전원 시스템(1)이 정지하므로, 전자 기기(100)의 보호를 도모할 수 있다. 또한, 제어부(36)는, 메인 전원 스위치(12)를 온하기 위한 신호(ENm)를 메인 전원 스위치(12)에 송신해도 된다. 이 경우, 스탠바이 전원계에 이상이 발생해도, 전자 기기(100)의 본체부인 부하 회로(2)의 기능을 유지할 수 있다.
도 7은, 도 6에 나타낸 구성을 갖는 전원 제어 장치(4)의 동작을 나타낸 파형도이다. 도 7 및 도 6을 참조하여, 전압(VN)은, 기준 전압(Vref1)보다 크고 또한 전압(Vfl) 이하로 제어된다. 바람직하게는, 전압(VN)은 전압(Vfl)보다 작아지도록 제어된다. 여기서, 전압(Vfl)은, 캐패시터의 만충전 상태의 전압(VN)에 상당한다.
전원 제어 장치(4)는 캐패시터에 축적된 전력을 소비하므로, 전압(VN)은 서서히 저하한다. 전압(VN)이 기준 전압(Vref1), 즉 동작 전압의 범위의 하한값에 도달하면, 전원 제어 장치(4)는 신호(ENs)의 레벨을 L 레벨로부터 H 레벨로 변화시킨다. 이에 의해, 스탠바이 전원(14)으로부터 전류(Iout)가 출력된다. 스탠바이 전원(14)로부터 전류(Iout)가 출력됨으로써 캐패시터가 충전되는 동시에 전압(VN)은 상승한다.
시간(ton) 동안, 전류(Iout)가 흐른다. 시간(ton)이 경과한 후에, 전원 제어 장치(4)는 신호(ENs)의 레벨을 H 레벨로부터 L 레벨로 변화시킨다. 이에 의해, 스탠바이 전원(14)이 정지하는 동시에 캐패시터의 충전이 종료한다. 그 후, 전압(VN)이 기준 전압(Vref1)에 도달하면, 전원 제어 장치(4)는 신호(ENs)의 레벨을 L 레벨로부터 H 레벨로 다시 변화시킨다.
본 실시 형태에서는, 스탠바이 전원(14)의 동작 시간인 시간(ton)은 일정하다. 예를 들면 제어부(36)는 타이머 기능을 갖는 동시에, 시간(ton)을 계측한다. 시간(ton)은, 이하에 설명하는 바와 같이, 스탠바이 전원(14)의 효율에 기초해서 미리 정해진다.
도 8은, 스탠바이 전원(14)의 기동 시간(시간ton)과 스탠바이 전원(14)의 손실과의 관계를 나타낸 도면이다. 도 8을 참조하여, 스탠바이 전원(14)의 손실은 시간(ton)에 대하여 단조 증가한다. 예를 들면 스탠바이 전원(14)의 손실은 시간(ton)에 비례한다.
전류(Iout)가 일정하다고 하면, 캐패시터의 전압(즉 전압(VN))의 시간변화율은, 캐패시터의 충전 개시 시에는 크지만, 점차 저하한다. 캐패시터의 전압은 전압(Vfl)에 근접하지만, 캐패시터가 거의 만충전의 상태에서는, 충전 시간을 길게 해도 캐패시터의 전압은 거의 변화하지 않는다. 그 한편으로, 충전 시간을 길게 함으로써 스탠바이 전원의 손실이 증대한다.
도 9는, 스탠바이 전원(14)의 기동 시간(시간ton)과 스탠바이 전원(14)의 단위 시간당의 기동 횟수와의 관계를 나타낸 도면이다. 도 9를 참조하여, 시간(ton)이 짧아질 수록 캐패시터의 충전 시간이 짧아진다. 캐패시터의 충전 시간이 짧은 경우에는, 캐패시터에 축적되는 전력이 적어진다. 이 때문에, 단위 시간당의 스탠바이 전원(14)의 기동 횟수가 증가한다.
스탠바이 전원(14)의 기동 횟수가 증가함으로써 캐패시터의 방전 시간이 짧아지므로, 스탠바이 전원(14)의 정지 기간이 짧아진다. 이 때문에 스탠바이 전원(14)의 손실의 저감량이 작아진다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 스탠바이 전원(14)의 손실과 스탠바이 전원(14)의 기동 횟수는, 트레이드 오프의 관계에 있다. 따라서, 도 10에 나타낸 바와 같이 스탠바이 전원(14)의 효율은 ton=ta에 있어서 최대가 된다. 스탠바이 전원(14)의 최대효율이란, 스탠바이 전원(14)의 정지에 의한 손실의 저감량이 최대인 것을 의미한다.
시간(ton)이 시간(ta)보다 긴 경우에는 캐패시터의 충전 시간이 길어짐으로써 스탠바이 전원(14)의 손실이 증가한다. 또한 스탠바이 전원(14)의 정지 기간이 짧아짐으로써 스탠바이 전원(14)의 손실 저감량이 감소한다. 이 때문에 스탠바이 전원(14)의 효율이 저하한다.
한편, 시간(ton)이 시간(ta) 보다도 짧은 경우에는, 스탠바이 전원(14)의 1회의 기동당의 손실이 저감되지만, 스탠바이 전원(14)의 기동 횟수의 증가에 의해 스탠바이 전원(14)의 손실의 저감량이 감소한다. 이 때문에 스탠바이 전원(14)의 효율이 저하한다.
또한, 시간(ton)은 가변 이어도 된다. 또한, 제어부(36)는, 스탠바이 전원(14)의 기동의 주기(기간(tc)의 길이)를 과거의 이력에 기초해서 제어해도 된다. 예를 들면, 캐패시터의 분위기 온도가 높을 때에는 캐패시터의 분위기 온도가 낮을 때에 비해, 캐패시터에 축적된 전하의 감소량이 커진다. 따라서, 제어부(36)는 캐패시터의 충전 시간 간격을 학습함과 동시에, 그 학습 결과에 기초해서 시간(ton)의 길이, 또는 기간(tc)의 길이를 변화시켜도 된다.
전술한 실시 형태에서는, 축전 장치(15) 및 전원 제어 장치(4)는 스탠바이 전원(14)만으로부터 전력이 공급 되도록 구성된다. 단, 본 실시 형태에 따른 전원 시스템의 구성은 이와 같이 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 도 11에 나타낸 바와 같이, 전원 시스템(1), 축전 장치(15) 및 전원 제어 장치(4)에 전력을 급전하기 위한 급전 장치(50)를 구비해도 된다.
축전 장치(15) 및 전원 제어 장치(4)에 전력을 공급하는 것이 가능하면, 급전 장치(50)의 구성은 특별히 한정되는 것은 아니다. 급전 장치(50)는, 예를 들면 태양 전지 등의 발전 장치, 전지 혹은 캐패시터 등의 축전 장치, 혹은 USB(Universal Serial Bus) 인터페이스 회로와 같이, 전자 기기(100) 이외의 장치로부터 전력을 받기 위한 장치 등등이다. 급전 장치(50)가 전원 제어 장치(4)에 전력이 공급 가능한 상태일 때에는, 전원 제어 장치(4)가 스탠바이 전원(14)을 간헐적으로 기동할 필요가 발생하지 않게 된다. 따라서 부하 회로(2)가 대기 모드인 동안에 있어서의 전원 시스템의 손실을 더 한층 저감할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시 형태에 따르면 전원 제어 장치는, 부하 회로의 모드가, 전원으로부터의 전력의 공급이 필요한 모드로부터, 그 전원으로부터의 전력의 공급을 필요로 하지 않는 모드로 절환되었을 경우에, 전원을 정지시킨다. 이것에 의해 전원의 손실을 저감할 수 있다.
금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라 청구의 범위에 의해 나타나고, 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
1 : 전원 시스템
2 : 부하 회로
3 : 전원
4 : 전원 제어 장치
5 : 기동 신호 발생 회로
6 : 플러그
7 : AC/DC 컨버터
11 : 기계식 스위치
12 : 메인 전원 스위치
13 : 메인 전원
14 : 스탠바이 전원
15 : 축전 장치
18 : 수광 회로
19 : EPG 데이터 수신 회로
20 : 리모콘
21 : 정류 회로
22, 27 : 평활 컨덴서
23 : 트랜스포머
23A : 1차 권선
23B : 2차 권선
24 : MOSFET
25 : 게이트 제어 회로
26 : 다이오드
28 : 포토 커플러
28A : 발광 다이오드
28B : 포토트랜지스터
29 : 제너 다이오드
31 : 신호 수신부
32 : 판정부
33 : 발진 회로
34 : 기준 전압 발생 회로
35 : 컴패레이터
36 : 제어부
37 : 과전류 검출기
38 : 과전압 검출기
39 : 저전압 검출기
40 : 보호 회로
50 : 급전 장치
100 : 전자 기기
N : 노드

Claims (9)

  1. 부하 회로에 전력을 공급하기 위한 메인 전원 및 스탠바이 전원을 구비하는 전원을 제어하기 위한 전원 제어 장치로서,
    상기 부하 회로는, 상기 메인 전원으로부터의 전력의 공급이 필요한 제1 상태와, 상기 메인 전원으로부터의 전력의 공급을 필요로 하지 않는 제2 상태를 서로 절환 가능하고,
    상기 전원 제어 장치는,
    상기 제1 상태와 상기 제2 상태 사이에서의 상기 부하 회로의 상태의 변화를 판정하기 위한 판정부와,
    상기 제1 상태로부터 상기 제2 상태로의 상기 변화가 상기 판정부에 의해 판정되었을 경우에, 상기 메인 전원을 정지시키기 위한 제어부를 구비하고,
    상기 스탠바이 전원은 상기 스탠바이 전원의 출력 전압의 출력단, 축전 장치 및 상기 전원 제어 장치가 공통으로 접속되는 노드를 갖고,
    상기 전원 제어 장치는 상기 노드로부터 전력을 받고,
    상기 축전 장치는 상기 노드에 전력을 공급하고,
    상기 제어부는 상기 스탠바이 전원의 출력 전압과 기준 전압과의 비교에 따라, 상기 스탠바이 전원의 기동 및 정지를 제어하고, 이에 따라 상기 축전 장치에 전력을 보충하기 위해서 상기 스탠바이 전원을 간헐적으로 기동하는, 전원 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제2 상태로부터 상기 제1 상태로의 상기 변화가 상기 판정부에 의해 판정되었을 경우에, 상기 부하 회로로의 전력을 공급하기 위해서 상기 메인 전원을 기동하는 전원 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전원 제어 장치는, 상기 노드의 전압이, 상기 전원 제어 장치의 동작 전압의 범위의 하한값보다 크고, 또한, 상기 축전 장치의 만충전 상태에 있어서의 전압 이하가 되도록, 상기 스탠바이 전원이 간헐적으로 기동되었을 때에 있어서의 상기 스탠바이 전원의 동작 기간을 제어하는 전원 제어 장치.
  4. 부하 회로에 전력을 공급하기 위한, 메인 전원과 스탠바이 전원을 포함하는 전원을 구비하고,
    상기 부하 회로는, 상기 메인 전원으로부터의 전력의 공급이 필요한 제1 상태와, 상기 메인 전원으로부터의 전력의 공급을 필요로 하지 않는 제2 상태를 서로 절환 가능하고,
    상기 전원을 제어하기 위한 전원 제어 장치를 더 구비하고,
    상기 전원 제어 장치는,
    상기 제1 상태와 상기 제2 상태 사이에서의 상기 부하 회로의 상태의 변화를 판정하기 위한 판정부와,
    상기 제1 상태로부터 상기 제2 상태로의 상기 변화가 상기 판정부에 의해 판정된 경우에, 상기 메인 전원을 정지시키기 위한 제어부를 포함하고,
    상기 스탠바이 전원은 상기 스탠바이 전원의 출력 전압의 출력단, 축전 장치 및 상기 전원 제어 장치가 공통으로 접속되는 노드를 갖고,
    상기 전원 제어 장치는 상기 노드로부터 전력을 받고,
    상기 축전 장치는 상기 노드에 전력을 공급하고,
    상기 제어부는 상기 스탠바이 전원의 출력 전압과 기준 전압과의 비교에 따라, 상기 스탠바이 전원의 기동 및 정지를 제어하고, 이에 따라 상기 축전 장치에 전력을 보충하기 위해서 상기 스탠바이 전원을 간헐적으로 기동하는, 전원 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제2 상태로부터 상기 제1 상태로의 상기 변화가 상기 판정부에 의해 판정되었을 경우에, 상기 부하 회로로의 전력을 공급하기 위해서 상기 메인 전원을 기동하는 전원 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 전원 제어 장치는, 상기 노드의 전압이, 상기 전원 제어 장치의 동작 전압의 범위의 하한값보다 크고, 또한, 상기 축전 장치의 만충전 상태에 있어서의 전압 이하가 되도록, 상기 스탠바이 전원이 간헐적으로 기동되었을 때에 있어서의 상기 스탠바이 전원의 동작 기간을 제어하는 전원 시스템.
  7. 메인 전원과 스탠바이 전원을 포함하는 전원과,
    상기 메인 전원으로부터의 전력의 공급이 필요한 제1 상태와, 상기 메인 전원으로부터의 전력의 공급을 필요로 하지 않는 제2 상태를 서로 절환 가능하게 구성된 부하 회로와,
    상기 전원을 제어하기 위한 전원 제어 장치를 구비하고,
    상기 전원 제어 장치는,
    상기 제1 상태와 상기 제2 상태 사이에서의 상기 부하 회로의 상태의 변화를 판정하기 위한 판정부와,
    상기 제1 상태로부터 상기 제2 상태로의 상기 변화가 상기 판정부에 의해 판정된 경우에, 상기 메인 전원을 정지시키기 위한 제어부를 포함하고,
    상기 스탠바이 전원은 상기 스탠바이 전원의 출력 전압의 출력단, 축전 장치 및 상기 전원 제어 장치가 공통으로 접속되는 노드를 갖고,
    상기 전원 제어 장치는 상기 노드로부터 전력을 받고,
    상기 축전 장치는 상기 노드에 전력을 공급하고,
    상기 제어부는 상기 스탠바이 전원의 출력 전압과 기준 전압과의 비교에 따라, 상기 스탠바이 전원의 기동 및 정지를 제어하고, 이에 따라 상기 축전 장치에 전력을 보충하기 위해서 상기 스탠바이 전원을 간헐적으로 기동하는, 전자 기기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제2 상태로부터 상기 제1 상태로의 상기 변화가 상기 판정부에 의해 판정되었을 경우에, 상기 부하 회로로의 전력을 공급하기 위해서 상기 메인 전원을 기동하는 전자 기기.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 전원 제어 장치는, 상기 노드의 전압이, 상기 전원 제어 장치의 동작 전압의 범위의 하한값보다 크고, 또한, 상기 축전 장치의 만충전 상태에 있어서의 전압 이하가 되도록, 상기 스탠바이 전원이 간헐적으로 기동되었을 때에 있어서의 상기 스탠바이 전원의 동작 기간을 제어하는 전자 기기.
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