KR20170118848A - 전력 공급 장치, ac 어댑터, ac 차저, 전자 기기 및 전력 공급 시스템 - Google Patents

전력 공급 장치, ac 어댑터, ac 차저, 전자 기기 및 전력 공급 시스템 Download PDF

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Abstract

전력 공급 장치(4)는, 입력과 VBUS 출력의 사이에 배치된 DC/DC 컨버터(13)와, DC/DC 컨버터의 입력 전류를 제어하는 1차측 컨트롤러(30)와, 제어 입력에 결합되고, 신호 변환·전환을 실시하는 신호 변환·전환 회로(25)와, VBUS 출력과 신호 변환·전환 회로의 사이에 접속된 출력 캐패시터 CO와, 신호 변환·전환 회로에 결합되고, 신호 변환·전환을 실시한 제어 입력 신호를 수신하여, 1차측 컨트롤러로 피드백하는 2차측 컨트롤러(16)를 구비하고, 1차측 컨트롤러는, 2차측 컨트롤러로부터 피드백된 제어 입력 신호에 기초하여, 입력 전류를 제어함으로써, DC/DC 컨버터의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 가변으로 한다. 복수의 기기에 대해 전환 가능하며, 또한 출력 전압값 및 출력 가능 전류량을 제어 가능한 전력 공급 장치를 제공한다.

Description

전력 공급 장치, AC 어댑터, AC 차저, 전자 기기 및 전력 공급 시스템
본 실시 형태는, 전력 공급 장치, AC 어댑터, AC 차저, 전자 기기 및 전력 공급 시스템에 관한 것이다.
종래, 전력 공급을 수반하는 통신 규격에 대응한 단말 장치와 전력선 반송 통신 네트워크의 사이에서 상호 통신 가능한 직류 콘센트가 제공되어 있다.
데이터선을 사용한 전력 공급 기술에는, 파워 오버 이더넷(PoE: Power Over Ethernet) 기술이나 유니버설 시리얼 버스(USB: Universal Serial Bus) 기술이 있다.
USB 기술에는, 공급 전력 레벨에 대응하여, 최대 2.5W의 USB 2.0, 최대 4.5W의 USB 3.1, 최대 7.5W의 배터리 충전 규격 BC 1.2가 있다.
또한, USB 파워 딜리버리 사양은, 종래의 케이블이나 커넥터와도 호환성을 구비하고, USB 2.0이나 USB 3.1, USB 배터리 충전 규격 BC 1.2와도 공존하는 독립된 규격이다. 이 규격에서는, 전압 5V 내지 12V 내지 20V, 전류 1.5A 내지 2A 내지 3A 내지 5A의 범위 내에서, 충전 전류·전압을 선택 가능하며, 10W·18W·36W·65W·최대 100W까지 USB 충전·급전 가능하다.
이와 같은 전력 공급을 실시하는 전원으로서, DC/DC 컨버터가 있다. DC/DC 컨버터에는, 다이오드 정류 방식과 동기 정류 방식이 있다.
일본 특허공개 제2011-82802호 공보
Bob Dunstan 편저, "USB Power Delivery Specification Revision 1.0", 2012년 7월 5일 게재, http://www.usb.org/developers/docs/
본 실시 형태는, 복수의 기기에 대해 전환 가능하며, 또한 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 제어 가능한 전력 공급 장치, AC 어댑터, AC 차저, 전자 기기 및 전력 공급 시스템을 제공한다.
본 실시 형태의 일 형태에 의하면, 입력과 VBUS 출력의 사이에 배치된 DC/DC 컨버터와, 상기 DC/DC 컨버터의 입력 전류를 제어하는 1차측 컨트롤러와, 제어 입력에 결합되고, 상기 제어 입력의 제어 입력 신호의 신호 변환·전환을 실시하는 신호 변환·전환 회로와, 상기 VBUS 출력과 상기 신호 변환·전환 회로의 사이에 접속된 출력 캐패시터와, 상기 신호 변환·전환 회로에 결합되고, 상기 신호 변환·전환 회로에 있어서 신호 변환·전환을 실시한 상기 제어 입력 신호를 수신하여, 상기 1차측 컨트롤러로 피드백하는 2차측 컨트롤러를 구비하고, 상기 1차측 컨트롤러는, 상기 2차측 컨트롤러로부터 피드백된 상기 제어 입력 신호에 기초하여, 상기 입력 전류를 제어함으로써, 상기 DC/DC 컨버터의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량을 가변으로 한 전력 공급 장치가 제공된다.
본 실시 형태의 다른 형태에 의하면, 입력과 VBUS 출력의 사이에 배치된 DC/DC 컨버터와, 상기 DC/DC 컨버터의 입력 전류를 제어하는 1차측 컨트롤러와, 제어 입력에 결합되고, 상기 제어 입력의 제어 입력 신호의 신호 변환·전환을 실시하는 신호 변환·전환 회로와, 상기 신호 변환·전환 회로에 결합되고, 상기 신호 변환·전환 회로에 있어서 신호 변환·전환을 실시한 상기 제어 입력 신호를 수신하여, 상기 1차측 컨트롤러로 피드백하는 2차측 컨트롤러를 구비하고, 상기 1차측 컨트롤러는, 상기 2차측 컨트롤러로부터 피드백된 상기 제어 입력 신호에 기초하여, 상기 입력 전류를 제어함으로써, 상기 DC/DC 컨버터의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량을 가변으로 한 전력 공급 장치가 제공된다.
본 실시 형태의 다른 형태에 의하면, 입력과 VBUS 출력의 사이에 배치된 DC/DC 컨버터와, 상기 DC/DC 컨버터의 입력 전류를 제어하는 1차측 컨트롤러와, 제어 입력에 결합된 결합 캐패시터와, 상기 VBUS 출력과 상기 제어 입력의 사이에 결합된 출력 캐패시터와, 상기 제어 입력에 상기 결합 캐패시터를 통해 결합되고, 상기 VBUS 출력과 상기 제어 입력의 제어 입력 신호를 수신하여, 상기 1차측 컨트롤러로 피드백하는 2차측 컨트롤러를 구비하고, 상기 1차측 컨트롤러는, 상기 2차측 컨트롤러로부터 피드백된 상기 제어 입력 신호에 기초하여, 상기 입력 전류를 제어함으로써, 상기 DC/DC 컨버터의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량을 가변으로 한 전력 공급 장치가 제공된다.
본 실시 형태의 다른 형태에 의하면, 입력과 VBUS 출력의 사이에 배치된 DC/DC 컨버터와, 상기 DC/DC 컨버터의 입력 전류를 제어하는 1차측 컨트롤러와, 복수의 제어 입력에 결합되고, 상기 복수의 제어 입력의 제어 입력 신호를 전환하는 신호 변환·전환 회로와, 상기 신호 변환·전환 회로에 결합되고, 상기 신호 변환·전환 회로에 있어서 전환된 상기 제어 입력 신호를 수신하여, 상기 1차측 컨트롤러로 피드백하는 절연 회로와, 상기 VBUS 출력과 상기 신호 변환·전환 회로의 사이에 접속된 출력 캐패시터를 구비하고, 상기 1차측 컨트롤러는, 상기 절연 회로로부터 피드백된 상기 제어 입력 신호에 기초하여, 상기 입력 전류를 제어함으로써, 상기 DC/DC 컨버터의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량을 가변으로 한 전력 공급 장치가 제공된다.
본 실시 형태의 다른 형태에 의하면, 상기의 전력 공급 장치를 탑재한 AC 어댑터가 제공된다.
본 실시 형태의 다른 형태에 의하면, 상기의 전력 공급 장치를 탑재한 전자 기기가 제공된다.
본 실시 형태의 다른 형태에 의하면, 상기의 전력 공급 장치를 탑재한 전력 공급 시스템이 제공된다.
본 실시 형태에 의하면, 복수의 기기에 대해 전환 가능하며, 또한 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 제어 가능한 전력 공급 장치, AC 어댑터, AC 차저, 전자 기기 및 전력 공급 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은, 기본 기술에 따른 전력 공급 장치의 모식적 회로 블록 구성도.
도 2는, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치의 모식적 회로 블록 구성도.
도 3은, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 파워 출력 회로의 모식적 블록 구성도.
도 4는, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 사용해서 얻어지는 출력 전압과 출력 전류의 관계를 나타내는 모식도로서, (a) CVCC를 나타내는 직사각형 형상의 예, (b) 역사다리꼴의 「ㄱ」자 형상의 예, (c) 역삼각형의 「ㄱ」자 형상의 예, (d) 사다리꼴 형상의 예, (e) 오각형 형상의 예.
도 5는, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 2차측 컨트롤러 및 신호 변환·전환 회로의 모식적 블록 구성도.
도 6은, 출력(VBUS) 라인과의 접속 관계도 포함한 2차측 컨트롤러 및 신호 변환·전환 회로의 모식적 블록 구성도.
도 7은, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 신호 변환·전환 회로의 모식적 블록 구성도(구성예 1).
도 8은, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 신호 변환·전환 회로의 모식적 블록 구성도(구성예 2).
도 9는, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 신호 변환·전환 회로의 모식적 블록 구성도(구성예 3).
도 10은, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 신호 변환·전환 회로의 모식적 블록 구성도(구성예 4).
도 11은, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 신호 변환·전환 회로의 모식적 블록 구성도(구성예 5).
도 12는, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 신호 변환·전환 회로의 모식적 블록 구성도(구성예 6).
도 13은, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 신호 변환·전환 회로의 모식적 블록 구성도(구성예 7).
도 14는, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 신호 변환·전환 회로의 모식적 블록 구성도(구성예 8).
도 15는, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 신호 변환·전환 회로의 모식적 블록 구성도(구성예 9).
도 16의 (a)는, 도 15에 도시된 포트 셀렉터의 구성예, (b)는, 도 15에 도시된 포트 셀렉터의 다른 구성예.
도 17은, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 신호 변환·전환 회로의 모식적 블록 구성도(구성예 10).
도 18은, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치 간을 리셉터클을 통해 접속한 모식적 구성도.
도 19는, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 리셉터클 내부의 모식적 구성도.
도 20은, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치 간을 리셉터클 및 플러그를 통해 접속한 모식적 구성도.
도 21의 (a)는, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치 간을 리셉터클·플러그 케이블을 통해 접속한 모식적 구성도, (b)는, 2개의 리셉터클 간의 접속 관계를 나타내는 도면.
도 22의 (a)는, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 파워 출력 회로와 파워 입력 회로의 접속 관계를 설명하는 모식적 블록 구성도, (b)는, 도 22의 (a)에 대응하는 모식적 회로 구성도.
도 23의 (a)는, 도 22의 (b)에 도시한 파워 출력 회로의 구체적인 회로 구성예, (b)는, 도 23의 (a)에 적용 가능한 쌍방향 스위치의 구성도.
도 24는, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 파워 출력 회로의 모식적 회로 구성도(구성예 1).
도 25는, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 파워 출력 회로의 모식적 회로 구성도(구성예 2).
도 26은, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 파워 출력 회로의 모식적 회로 구성도(구성예 3).
도 27은, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 파워 출력 회로의 모식적 회로 구성도(구성예 4).
도 28의 (a)는, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용되는 2차측 컨트롤러의 모식적 회로 블록 구성도, (b)는, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용되는 2차측 컨트롤러의 다른 모식적 회로 블록 구성도.
도 29는, 제1 실시 형태의 변형예 1에 따른 전력 공급 장치의 모식적 회로 블록 구성도.
도 30은, 제1 실시 형태의 변형예 2에 따른 전력 공급 장치의 모식적 회로 블록 구성도.
도 31은, 제1 실시 형태의 변형예 3에 따른 전력 공급 장치의 모식적 회로 블록 구성도.
도 32는, 제1 실시 형태의 변형예 4에 따른 전력 공급 장치의 모식적 회로 블록 구성도.
도 33은, 제1 실시 형태의 변형예 5에 따른 전력 공급 장치의 모식적 회로 블록 구성도.
도 34는, 제1 실시 형태의 변형예 6에 따른 전력 공급 장치의 모식적 회로 블록 구성도.
도 35는, 제2 실시 형태에 따른 전력 공급 장치의 모식적 회로 블록 구성도.
도 36은, 제3 실시 형태에 따른 전력 공급 장치의 모식적 회로 블록 구성도.
도 37은, 제4 실시 형태에 따른 전력 공급 장치의 모식적 회로 블록 구성도.
도 38은, 제5 실시 형태에 따른 전력 공급 장치의 모식적 회로 블록 구성도.
도 39는, 제6 실시 형태에 따른 전력 공급 장치의 모식적 회로 블록 구성도.
도 40은, 제7 실시 형태에 따른 전력 공급 장치의 모식적 회로 블록 구성도.
도 41의 (a)는, 제8 실시 형태에 따른 전력 공급 장치의 모식적 회로 블록 구성도, (b)는, 제8 실시 형태의 변형예에 따른 전력 공급 장치의 모식적 회로 블록 구성도.
도 42는, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용되는 MOS 스위치의 모식적 회로 블록 구성도.
도 43은, 콘센트에 접속 가능한 플러그와 AC 어댑터/AC 차저를 케이블을 사용해서 접속하는 결선예로서, (a)는, AC 어댑터/AC 차저 내의 USB PD와 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(PD)를 외부의 플러그와 접속하는 예, (b) AC 어댑터/AC 차저 내의 USB PD와 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(PD)를 외부의 플러그와 접속하는 다른 예.
도 44는, 콘센트에 접속 가능한 플러그를 AC 어댑터/AC 차저에 내장한 예로서, (a)는, AC 어댑터/AC 차저 내에 USB PD와 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(PD)를 구비하는 예, (b)는, AC 어댑터/AC 차저에 내장된 리셉터클과 외부의 플러그를 접속하는 예.
도 45는, 콘센트에 접속 가능한 플러그와 AC 어댑터/AC 차저를 케이블을 사용해서 접속하는 결선예로서, (a)는, AC 어댑터/AC 차저 내의 PD와 외부의 플러그를 접속하는 예, (b)는, AC 어댑터/AC 차저에 리셉터클을 구비하는 예, (c)는, AC 어댑터/AC 차저에 내장된 플러그와 외부의 플러그를 접속하는 예.
도 46은, 콘센트에 접속 가능한 플러그와 AC 어댑터/AC 차저를 USB PD 케이블을 사용해서 접속하는 결선예로서, (a)는, AC 어댑터/AC 차저 내의 PD와 외부의 플러그를 접속하는 예, (b)는, AC 어댑터/AC 차저에 리셉터클을 구비하는 예, (c)는, AC 어댑터/AC 차저에 내장된 플러그와 외부의 플러그를 접속하는 예.
도 47은, 콘센트에 접속 가능한 플러그를 AC 어댑터/AC 차저에 내장한 예로서, (a)는, AC 어댑터/AC 차저 내의 PD와 외부의 플러그를 접속하는 예, (b)는, AC 어댑터/AC 차저에 리셉터클을 구비하는 예, (c)는, AC 어댑터/AC 차저에 내장된 플러그와 외부의 플러그를 접속하는 예.
도 48은, 콘센트에 접속 가능한 플러그를 AC 어댑터/AC 차저에 내장한 예로서, (a)는, AC 어댑터/AC 차저 내의 복수의 PD와 외부의 복수의 플러그를 접속하는 예, (b)는, AC 어댑터/AC 차저에 복수의 리셉터클을 구비하는 예, (c)는, AC 어댑터/AC 차저 내에 내장된 복수의 플러그와 외부의 복수의 플러그를 접속하는 예.
도 49의 (a)는, 콘센트에 접속 가능한 플러그와 전자 기기를 케이블을 사용해서 접속하는 결선예로서, 전자 기기 내부에 USB PD를 내장한 내부 회로를 복수 구비하고, USB PD를 사용한 신호가 복수 존재하는 예, (b)는, 콘센트에 접속 가능한 플러그를 전자 기기에 내장하고, 전자 기기 내부에 USB PD를 내장한 내부 회로를 복수 구비하고, USB PD를 사용한 신호가 복수 존재하는 예.
도 50의 (a)는, 콘센트에 접속 가능한 플러그를 전자 기기에 내장하고, 전자 기기 내부에 USB PD를 내장한 내부 회로를 복수 구비하고, USB PD를 사용한 신호가 복수 존재하는 예에 있어서, 하나의 내부 회로 내에 외부에 접속되는 USB PD를 갖는 예, (b)는, 콘센트에 접속 가능한 플러그를 전자 기기에 내장하고, 전자 기기 내부에 USB PD를 내장한 내부 회로를 복수 구비하고, USB PD를 사용한 신호가 복수 존재하는 예에 있어서, 하나의 내부 회로 내에 외부에 접속되는 복수의 USB PD를 갖는 예.
도 51의 (a)는, 접속 대상을 스마트폰으로 하는 경우의 실시 형태에 따른 USB PD의 보호 기능의 설명도, (b)는, 접속 대상을 랩톱 PC로 하는 경우의 실시 형태에 따른 USB PD의 보호 기능의 설명도.
도 52는, 리셉터클을 탑재한 AC 어댑터·AC 차저·전자 기기에 적용 가능한 실시 형태에 따른 전력 공급 장치의 모식적 조감 구조예.
도 53은, 리셉터클을 탑재한 AC 어댑터·AC 차저·전자 기기에 적용 가능한 실시 형태에 따른 전력 공급 장치의 모식적 조감 구조예.
도 54는, 복수의 리셉터클을 탑재한 AC 어댑터·AC 차저·전자 기기에 적용 가능한 실시 형태에 따른 전력 공급 장치의 모식적 조감 구조예.
도 55는, 플러그를 탑재한 AC 어댑터·AC 차저·전자 기기에 적용 가능한 실시 형태에 따른 전력 공급 장치의 모식적 조감 구조예.
도 56은, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 있어서, 복수의 리셉터클을 통해 복수의 접속 대상과 접속하는 모식적 회로 블록 구성도.
도 57은, 복수의 리셉터클 및 스위치를 탑재한 AC 어댑터·AC 차저·전자 기기에 적용 가능한 실시 형태에 따른 전력 공급 장치의 모식적 조감 구조예.
도 58의 (a)는, 복수의 실시 형태에 따른 전력 공급 장치 간에서, 제어 입출력 신호를 USB PB 통신에 사용하는 예를 설명하는 모식적 회로 블록 구성도, (b)는, 도 58의 (a)에 있어서, 신호 변환·전환 회로 내를 제어 입출력 신호가 통과하는 경우를 나타내는 모식적 회로 블록 구성도.
도 59는, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 적용 가능한 전력 공급 시스템에 있어서, 2개의 PC 간의 데이터 통신 및 전력 공급을 설명하는 모식적 블록 구성도.
도 60의 (a)는, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 적용 가능한 전력 공급 시스템에 있어서, 2개의 유닛 간의 데이터 통신 및 전력 공급을 설명하는 모식적 블록 구성도, (b)는, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 내장한 AC 어댑터·스마트폰을 포함하는 전력 공급 시스템의 모식적 블록 구성도.
도 61은, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 내장한 2개의 유닛을 포함하는 전력 공급 시스템의 모식적 블록 구성도.
도 62는, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 적용 가능한 전력 공급 시스템에 있어서, 다른 2개의 유닛을 포함하는 모식적 블록 구성도.
도 63은, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 적용 가능한 전력 공급 시스템의 제1 모식적 블록 구성도.
도 64는, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 적용 가능한 전력 공급 시스템의 제2 모식적 블록 구성도.
도 65는, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 적용 가능한 전력 공급 시스템의 제3 모식적 블록 구성도.
도 66은, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 적용 가능한 전력 공급 시스템의 제4 모식적 블록 구성도.
도 67은, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 적용 가능한 전력 공급 시스템에 있어서, CPU 인터페이스 내에 컨트롤러 및 신호 변환·전환 회로가 내장되는 구성의 모식적 블록 구성도.
다음으로, 도면을 참조하여, 본 실시 형태를 설명한다. 이하의 도면의 기재에 있어서, 동일 또는 유사한 부분에는 동일 또는 유사한 부호를 부여하고 있다. 단, 도면은 모식적인 것이며, 두께와 평면 치수의 관계, 각 층의 두께 비율 등은 현실의 것과는 상이한 점에 유의해야 한다. 따라서, 구체적인 두께나 치수는 이하의 설명을 참작하여 판단해야 할 것이다. 또한, 도면 상호 간에 있어서도 서로의 치수 관계나 비율이 상이한 부분이 포함되어 있음은 물론이다.
또한, 이하에 나타내는 실시 형태는, 기술적 사상을 구체화하기 위한 장치나 방법을 예시하는 것으로서, 구성 부품의 재질, 형상, 구조, 배치 등을 하기의 것으로 특정하는 것은 아니다. 이 실시 형태는, 청구범위에 있어서, 다양한 변경을 가할 수 있다.
[기본 기술]
기본 기술에 따른 전력 공급 장치(4A)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 입력·출력 간에 배치되고, 트랜스(15)·다이오드 D1·캐패시터 C1 및 트랜스(15)의 1차측 인덕턴스 L1에 접지 전위와의 사이에 직렬 접속되는 MOS 트랜지스터 Q1 및 저항 RS로 구성되는 DC/DC 컨버터(13)와, MOS 트랜지스터 Q1을 제어하는 1차측 컨트롤러(30)와, 입력과 1차측 컨트롤러(30) 사이에 접속되고, 1차측 컨트롤러(30)에 전원을 공급하는 전원 공급 회로(10)와, 출력에 접속되고, 출력 전압 Vo와 출력 전류 Io를 제어 가능한 2차측 컨트롤러(16)와, DC/DC 컨버터(13)의 출력과 2차측 컨트롤러(16)에 접속된 오차 보상용 에러 증폭기(21)와, 에러 증폭기(21)에 접속되고, 출력 정보를 1차측 컨트롤러(30)로 피드백하는 절연 회로(20)를 구비한다.
또한, 2차측 컨트롤러(16)는, AC 결합 캐패시터를 통해 출력(VBUS)에 접속되어 있어도 된다.
또한, 기본 기술에 따른 전력 공급 장치(4A)는, 도 1에 도시한 바와 같이, DC/DC 컨버터(13)의 출력과 전력선 출력(VBUS)을 차단하는 스위치 SW와, 스위치 SW와 전력선 출력(VBUS)의 사이에 배치된 필터 회로(LF·CF)를 구비한다. 이 스위치 SW는, 2차측 컨트롤러(16)에 의해, 온/오프 제어 가능하다.
기본 기술에 따른 전력 공급 장치(4A)에 있어서는, 전력선 출력(VBUS)에 외부로부터 AC 신호가 중첩되어 입력된다.
기본 기술에 따른 전력 공급 장치(4A)에 있어서는, 전력선 출력(VBUS)으로부터 제어 입력 신호가 2차측 컨트롤러(16)에 입력되고, 출력측의 전력 정보는, 에러 증폭기(21) 및 절연 회로(20)를 통해 1차측 컨트롤러(30)로 피드백된다. 1차측 컨트롤러(30)는, MOS 트랜지스터 Q1의 ON/OFF를 제어하여 출력 전압을 안정화시킨다.
또한, 기본 기술에 따른 전력 공급 장치(4A)에 있어서는, 전류 센스용 저항 RS에 의해, 1차측 인덕턴스 L1에 도통하는 전류량을 검출하고, 1차측 컨트롤러(30)에 있어서, 1차측 과전류 등의 전류량을 제어하고 있다. 결과로서, 기본 기술에 따른 전력 공급 장치(4A)에 있어서는, 출력 전압값 및 출력 전류값 MAX 가변 기능을 갖는다.
기본 기술에 따른 전력 공급 장치(4A)에 있어서는, 2차측 컨트롤러(16)로부터 1차측 컨트롤러(30)로의 피드백 제어에 의해, 강압형 DC/DC 컨버터(13)의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값) 가변 기능을 갖는다. 이로 인해, 출력에 접속되는 부하(예를 들어, 스마트폰, 랩톱 PC, 태블릿 PC 등)에 대응하여, 출력 전압 Vo와 출력 전류 Io의 관계에 가변 기능을 갖는다.
출력측의 필터 코일로 형성되는 인덕턴스 LF는 분리용 인덕턴스이다. 즉, 인덕턴스 LF와 캐패시터 CF에 의해 구성되는 필터 회로에 의해, 출력으로부터 제어 입력 신호가 DC/DC 컨버터(13)에 입력되는 것을 분리하고 있다.
[제1 실시 형태]
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 입력과 VBUS 출력의 사이에 배치된 DC/DC 컨버터(13)와, DC/DC 컨버터(13)의 입력 전류를 제어하는 1차측 컨트롤러(30)와, 제어 입력에 결합되고, 제어 입력의 제어 입력 신호의 신호 변환·전환을 실시하는 신호 변환·전환 회로(25)와, VBUS 출력과 신호 변환·전환 회로(25)의 사이에 접속된 출력 캐패시터 CO와, 신호 변환·전환 회로(25)에 결합되고, 신호 변환·전환 회로(25)에 있어서 신호 변환·전환을 실시한 제어 입력 신호를 수신하여, 1차측 컨트롤러(30)로 피드백하는 2차측 컨트롤러(16)를 구비한다. 여기서, 1차측 컨트롤러(30)는, 2차측 컨트롤러(16)로부터 피드백된 제어 입력 신호에 기초하여, 입력 전류를 제어함으로써, DC/DC 컨버터(13)의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 가변으로 한다.
또한, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 2차측 컨트롤러(16)와 신호 변환·전환 회로(25)를 결합하는 결합 캐패시터 CC를 구비하고 있어도 된다.
또한, 도시는 생략하였지만, 신호 변환·전환 회로(25)와 제어 입력을 결합하는 AC 결합 캐패시터(도시생략)를 구비하고 있어도 된다.
또한, 신호 변환·전환 회로(25)는, 또한 VBUS 출력의 AC 신호 성분의 신호 변환·전환을 실시할 수 있다. VBUS 출력의 AC 신호 성분은, VBUS 출력과 신호 변환·전환 회로(25)의 사이에 접속된 출력 캐패시터 CO를 통해 신호 변환·전환 회로(25)에 결합된다.
또한, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, 신호 변환·전환 회로(25)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 복수의 제어 입력에 결합되고, 복수의 제어 입력 신호의 신호 변환·전환을 실시해도 된다.
또한, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 1차측 컨트롤러(30)에 접속되고, 복수의 제어 입력과 쌍으로 배치되는 복수의 VBUS 파워 출력에 대해 출력 전압을 공급하는 파워 출력 회로(130)를 구비하고 있어도 된다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 적용 가능한 파워 출력 회로(130)의 모식적 블록 구성은, 도 3에 도시한 바와 같이 나타낸다. 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 적용 가능한 파워 출력 회로(130)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 복수의 DC/DC 컨버터(131·132·…·13n)를 구비하고 있어도 된다.
신호 변환·전환 회로(25)에 있어서 전환된 제어 입력 신호는, 2차측 컨트롤러(16)의 통신 핀 COM에 입력된다.
또한, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn을 구비하고, 복수의 제어 입력은, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn에 결합되어 있어도 된다. 또한, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn을 통하여, 외부 기기에는, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)의 제어 출력 신호가 출력 가능하다.
또한, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 복수의 VBUS 파워 출력 단자 PT1·PT2·…·PTn을 구비하고, 파워 출력 회로(130)는, 복수의 VBUS 파워 출력 단자 PT1·PT2·…·PTn을 통해 출력 전압을 공급할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 복수의 제어 입력에 결합되는 AC 결합 캐패시터(도시생략)를 구비하고, 신호 변환·전환 회로(25)는 AC 결합 캐패시터를 통해 복수의 제어 입력에 결합되어 있어도 된다.
또한, 복수의 제어 입력은, 신호 변환·전환 회로(25)에 직접 접속되어 있어도 된다. 즉, 신호 변환·전환 회로(25)에는 복수의 제어 입력의 제어 입력 신호를 AC 결합 캐패시터를 통하지 않고, 도 2에 도시한 바와 같이, 직접 입력해도 된다.
또한, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 2차측 컨트롤러(16)와 신호 변환·전환 회로(25)를 결합하는 결합 캐패시터 CC를 구비하고 있어도 된다. 또한, 2차측 컨트롤러(16)와 신호 변환·전환 회로(25)의 사이는, 결합 캐패시터 CC를 통하지 않고, 직접 접속되어 있어도 된다.
또한, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, 신호 변환·전환 회로(25)는, 예를 들어 주파수 변환, 직류 레벨 변환, 진폭 레벨 변환 중 어느 것을 실행할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, 신호 변환·전환 회로(25)는, 2차측 컨트롤러(16)에 의해 제어되어 있어도 된다.
또한, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 2차측 컨트롤러(16)에 접속되고, 제어 입력 신호를 1차측 컨트롤러(30)로 피드백하는 절연 회로(20)를 구비하고 있어도 된다. 절연 회로(20)에는, 캐패시터, 포토커플러, 트랜스 등을 적용할 수 있다. 또한, 용도에 따라 절연 드라이버를 갖는 쌍방향 트랜스, 쌍방향 소자 등을 적용해도 된다.
또한, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 2차측 컨트롤러(16)에 접속되고, 제어 입력 신호를 절연 회로(20)로 피드백하는 오차 보상용 에러 증폭기(21)를 구비하고 있어도 된다. 에러 증폭기(21)는, 2차측 컨트롤러(16)에 의해 제어되고, 절연 회로(20)로 피드백하는 제어 입력 신호의 오차 보상을 실시할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 2에 도시한 바와 같이, DC/DC 컨버터(13)의 출력에 접속되고, DC/DC 컨버터(13)의 출력 전압을 차단하는 스위치 SW를 구비하고 있어도 된다. 이 스위치 SW에 의해, DC/DC 컨버터(13)의 출력과 전력선 출력(VBUS)을 차단할 수 있다. 이 스위치 SW는, 2차측 컨트롤러(16)에 의해, 온/오프 제어 가능하다. 스위치 SW는, 절연 게이트형 전계 효과 트랜지스터(MOSFET: Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)를 구비하고 있어도 된다.
또한, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 2에 도시한 바와 같이, DC/DC 컨버터(13)의 입력과, 1차측 컨트롤러(30)의 사이에 접속되고, 1차측 컨트롤러(30)에 전원을 공급하는 전원 공급 회로(10)를 구비하고 있어도 된다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서는, 전력선 출력(VBUS)에 외부로부터 AC 신호가 중첩되어 입력된다. 즉, 전력선 출력(VBUS)과 함께 복수의 제어 입력을 구비한다. 이로 인해, 분리용 인덕턴스 LF가 필요해진다. 인덕턴스 LF와 캐패시터 CF에 의해 구성되는 필터 회로에 의해, 출력으로부터 제어 입력 신호가 DC/DC 컨버터(13)에 입력되는 것을 분리할 수 있다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서는, 복수의 제어 입력으로부터 제어 입력 신호가 입력되고, 또한 신호 변환·전환 회로(25)에 있어서 전환된 제어 입력 신호가 2차측 컨트롤러(16)에 입력되고, 이 제어 입력 신호에 의해, 출력측의 전력 정보를 포함하는 제어 정보는, 에러 증폭기(18) 및 절연 회로(20)를 통해 1차측 컨트롤러(30)로 피드백된다. 1차측 컨트롤러(30)는, MOS 트랜지스터 Q1의 ON/OFF를 제어하여 출력 전압을 안정화시킨다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서는, 2차측 컨트롤러(16)로부터 1차측 컨트롤러(30)로의 피드백 제어에 의해, 강압형 DC/DC 컨버터(13)의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값) 가변 기능을 갖는다. 이로 인해, 출력에 접속되는 부하(예를 들어, 스마트폰, 랩톱 PC, 태블릿 PC 등)에 대응하여, 출력 전압 Vo와 출력 전류 Io의 관계에 가변 기능을 갖는다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)를 사용해서 얻어지는 출력 전압 Vo와 출력 전류 Io의 관계는, 도 4의 (a)에 도시한 바와 같은 직사각형 형상, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같은 역사다리꼴형의 「ㄱ」자 형상, 도 4의 (c)에 도시한 바와 같은 역삼각형의 「ㄱ」자 형상, 도 4의 (d)에 도시한 바와 같은 사다리꼴 형상, 도 4의 (e)에 도시한 바와 같은 오각형 형상 등, 다양한 형상을 채용할 수 있다. 예를 들어, 도 4의 (a)에 도시한 직사각형 형상은, CVCC(Constant Voltage Constant Current)의 예이다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 2차측 컨트롤러(16) 및 신호 변환·전환 회로(25)의 모식적 블록 구성은, 도 5에 도시한 바와 같이 나타낸다. 또한, 출력(VBUS) 라인과의 접속 관계도 포함한 2차측 컨트롤러(16) 및 신호 변환·전환 회로(25)의 모식적 블록 구성은, 도 6에 도시한 바와 같이 나타낸다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 있어서, 신호 변환·전환 회로(25)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 2차측 컨트롤러(16)와 접속되고, 주파수 변환을 실시하는 프로토콜 변환부(25P)와, 프로토콜 변환부(25P)와 제어 입력의 사이에 배치되고, 부호 변환을 실시하는 통신 회로(25C)를 구비하고 있어도 된다.
또한, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 있어서, 출력 캐패시터 CO는, 도 6에 도시한 바와 같이, 프로토콜 변환부(25P)와 VBUS 출력의 사이에 접속되어 있어도 된다.
신호 변환·전환 회로(25)는, 2차측 컨트롤러(16)에 의해 제어 가능하다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 있어서는, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn에 있어서의 제어 입력은, 통신 회로(25C)에 있어서 부호화 변조되고, 또한 프로토콜 변환부(25P)에 있어서, 예를 들어 주파수 f1→f2로 주파수 변환되어, 2차측 컨트롤러(16)에 입력된다.
또한, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn을 통하여, 외부 기기에는, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)의 제어 출력 신호가 출력 가능하다. 즉, 2차측 컨트롤러(16)로부터의 제어 신호도, 프로토콜 변환부(25P)에 있어서, 예를 들어 주파수 f2→f1로 주파수 변환되고, 또한 통신 회로(25C)에 있어서 부호화 변조되어, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn으로 출력 가능하다.
또한, VBUS 출력에 중첩되는 AC 신호 성분은, 출력 캐패시터 CO를 통하여, 프로토콜 변환부(25P)에 있어서, 예를 들어 주파수 f1→f2로 주파수 변환되고, 또한 통신 회로(25C)에 있어서 부호화 변조되어, 2차측 컨트롤러(16)에 입력된다. 또한, 2차측 컨트롤러(16)로부터의 제어 신호도, 프로토콜 변환부(25P)에 있어서, 예를 들어 주파수 f2→f1로 주파수 변환되고, 또한 통신 회로(25C)에 있어서 부호화 변조되어, 출력 캐패시터 CO를 통해 VBUS 출력으로 출력 가능하다. 이와 같이, VBUS 출력을 통해서도, 외부 기기에는, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)의 제어 출력 신호가 출력 가능하다.
(신호 변환·전환 회로의 구성)
(구성예 1)
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 신호 변환·전환 회로의 모식적 블록 구성예 1은, 도 7에 도시한 바와 같이 나타낸다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 있어서, 신호 변환·전환 회로(25S)는, 도 7에 도시한 바와 같이, 2차측 컨트롤러(16)에 의해 제어되고, 출력 캐패시터 CO와, 제어 단자 CT에 입력되는 제어 입력의 사이를 전환하는 전환 스위치(S1·T0·T1)를 구비하고 있어도 된다.
(구성예 2)
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 신호 변환·전환 회로의 모식적 블록 구성예 2는, 도 8에 도시한 바와 같이 나타낸다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 있어서, 신호 변환·전환 회로(25S)는, 도 8에 도시한 바와 같이, 출력 캐패시터 CO에 접속되는 송수신기(26)와, 2차측 컨트롤러(16)에 의해 제어되고, 송수신기(26)와 제어 단자 CT에 입력되는 제어 입력의 사이를 전환하는 전환 스위치(S1·T0·T1)를 구비하고 있어도 된다.
(구성예 3)
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 신호 변환·전환 회로의 모식적 블록 구성예 3은, 도 9에 도시한 바와 같이 나타낸다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 있어서, 신호 변환·전환 회로(25S)는, 도 9에 도시한 바와 같이, 2차측 컨트롤러(16)에 의해 제어되고, 출력 캐패시터 CO와 제어 단자 CT에 입력되는 제어 입력의 사이를 전환하는 송수신기(26)를 구비하고 있어도 된다. 여기서, 송수신기(26)는, 출력 캐패시터 CO와 제어 단자 CT에 입력되는 제어 입력의 사이를 송수신 신호 변환·전환을 실시할 수 있다.
(구성예 4)
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 신호 변환·전환 회로의 모식적 블록 구성예 4는, 도 10에 도시한 바와 같이 나타낸다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 있어서, 신호 변환·전환 회로(25S)는, 도 10에 도시한 바와 같이, 출력 캐패시터 CO에 접속되는 제1 송수신기(260)와, 제어 단자 CT에 입력되는 제어 입력에 접속되는 제2 송수신기(261)와, 2차측 컨트롤러(16)에 의해 제어되고, 제1 송수신기와 제2 송수신기(261)의 사이를 전환하는 전환 스위치(S1·T0·T1)를 구비하고 있어도 된다. 여기서, 제1 송수신기(260)와 제2 송수신기(261)는, 동일 구성을 구비한다.
(구성예 5)
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 신호 변환·전환 회로의 모식적 블록 구성예 5는, 도 11에 도시한 바와 같이 나타낸다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 있어서, 신호 변환·전환 회로(25S)는, 도 11에 도시한 바와 같이, 출력 캐패시터 CO에 접속되는 제1 송수신기(260)와, 제어 단자 CT에 입력되는 제어 입력에 접속되는 제2 송수신기(261)와, 2차측 컨트롤러(16)에 의해 제어되고, 제1 송수신기와 제2 송수신기(261)의 사이를 전환하는 전환 스위치(S1·T0·T1)를 구비하고 있어도 된다. 여기서, 제1 송수신기(260)와 제2 송수신기(261)는, 서로 다른 구성을 구비한다.
(구성예 6)
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 신호 변환·전환 회로의 모식적 블록 구성예 6은, 도 12에 도시한 바와 같이 나타낸다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 있어서, 신호 변환·전환 회로(25S)는, 도 12에 도시한 바와 같이, 출력 캐패시터 CO에 접속되는 제1 송수신기(260)와, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·CT3에 입력되는 제어 입력에 각각 접속되는 복수의 제2 송수신기(261·262·263)와, 2차측 컨트롤러(16)에 의해 제어되고, 제1 송수신기(260)와 복수의 제2 송수신기(261·262·263)의 사이를 전환하는 전환 스위치(S1·T0·T1)를 구비하고 있어도 된다. 여기서, 복수의 제2 송수신기(261·262·263)는, 동일 구성을 구비하고, 제1 송수신기(260)와 제2 송수신기(261·262·263)는, 서로 다른 구성을 구비하고 있어도 된다.
(구성예 7)
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 신호 변환·전환 회로의 모식적 블록 구성예 7은, 도 13에 도시한 바와 같이 나타낸다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 있어서, 신호 변환·전환 회로(25S)는, 도 13에 도시한 바와 같이, 2차측 컨트롤러(16)에 의해 제어되고, 출력 캐패시터 CO와 복수의 제어 단자 CT1·CT2·CT3·…·CTn에 입력되는 복수의 제어 입력의 사이를 전환하는 전환 스위치(S1·T0·T1·T2·T3·…·Tn)를 구비하고 있어도 된다.
(구성예 8)
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 신호 변환·전환 회로의 모식적 블록 구성예 8은, 도 14에 도시한 바와 같이 나타낸다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치는, 도 14에 도시한 바와 같이, 1차측 컨트롤러(30)에 접속되고, 복수의 제어 입력과 쌍으로 배치되는 복수의 VBUS 출력에 대해 출력 전압을 공급하는 파워 출력 회로(130)를 구비하고, 신호 변환·전환 회로(25S)는, 복수의 제어 입력을 전환하는 전환 스위치(S1·T0·T1·T2·T3·…·Tn)를 구비하고 있어도 된다.
또한, 도 14에 도시한 바와 같이, 복수의 제어 입력은, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn에 결합되고, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn을 통하여, 외부 기기에는, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)의 제어 출력 신호가 출력 가능하다.
또한, 도 14에 도시한 바와 같이, 파워 출력 회로(130)는, 복수의 VBUS 파워 출력 단자 PT1·PT2·…·PTn을 통해 출력 전압을 공급할 수 있다.
(구성예 9)
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 신호 변환·전환 회로의 모식적 블록 구성예 9는, 도 15에 도시한 바와 같이 나타낸다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치는, 도 15에 도시한 바와 같이, 1차측 컨트롤러(30)에 접속되고, 복수의 제어 입력과 쌍으로 배치되는 복수의 VBUS 출력에 대해 출력 전압을 공급하는 파워 출력 회로(130)를 구비하고, 신호 변환·전환 회로(25S)는, 복수의 제어 입력을 전환하는 포트 셀렉터(116)를 구비하고 있어도 된다.
또한, 도 15에 도시한 바와 같이, 복수의 제어 입력은, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn에 결합되고, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn을 통하여, 외부 기기에는, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)의 제어 출력 신호가 출력 가능하다.
또한, 도 15에 도시한 바와 같이, 파워 출력 회로(130)는, 복수의 VBUS 파워 출력 단자 PT1·PT2·…·PTn을 통해 출력 전압을 공급할 수 있다.
또한, 포트 셀렉터(116)의 구성예는, 도 16의 (a)에 도시한 바와 같이 나타내고, 다른 구성예는, 도 16의 (b)에 도시한 바와 같이 나타낸다.
포트 셀렉터(116)는, 도 16의 (a)에 도시한 바와 같이, CPU(125)와, CPU(125)에 접속되고, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn을 전환하는 스위치 SW를 구비하고 있어도 된다.
또한, 포트 셀렉터(116)는, 도 16의 (b)에 도시한 바와 같이, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn에 접속된 CPU(125)를 구비하고 있어도 된다. 즉, 도 16의 (b)에 도시된 예에서는, CPU(125) 자신이 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn을 전환하는 스위치 기능을 구비하고 있어도 된다.
(구성예 10)
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 신호 변환·전환 회로의 모식적 블록 구성예 10은, 도 17에 도시한 바와 같이 나타낸다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 있어서, 신호 변환·전환 회로(25S)는, 도 17에 도시한 바와 같이, 2차측 컨트롤러(16)의 내부에 배치되고, 또한 복수의 포트 셀렉터(1161·1162)를 구비하고 있어도 된다.
도 17에 도시한 바와 같이, 제어 입력 단자 CT1·CT2는, 포트 셀렉터(1161)에 접속되고, 제어 입력 단자 CT3·CT4는, 포트 셀렉터(1162)에 접속되어 있다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치는, 도 14의 구성예 8 혹은 도 15의 구성예 9와 마찬가지로, 1차측 컨트롤러(30)에 접속되고, 복수의 제어 입력과 쌍으로 배치되는 복수의 VBUS 출력에 대해 출력 전압을 공급하는 파워 출력 회로를 구비하고 있어도 된다.
또한, 포트 셀렉터(1161·1162)는, 도 16의 (a)·도 16의 (b)의 구성예 9와 마찬가지로, CPU와, CPU에 접속되고, 복수의 제어 단자를 전환하는 스위치를 구비하고 있어도 되며, 또한 복수의 제어 단자에 접속된 CPU를 구비하고 있어도 된다.
(리셉터클을 통하는 접속예)
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치 간을 리셉터클(41R·42R)을 통해 접속한 모식적 구성은, 도 18에 도시한 바와 같이 나타낸다.
리셉터클(41R·42R)은, 각각 VBUS 단자, CC1 단자, CC2 단자, D- 단자, D+ 단자, GND 단자를 갖고, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치 간을 각각 접속한다.
VBUS 단자는, 장치끼리가 쌍방향 통신하기 위한 전력 라인 POL에 접속된다. 한쪽이 부하(LOAD), 다른 쪽은 예를 들어, 약 5V 내지 약 20V(MAX)의 가변 전원에 접속된다. 여기서, 가변 전원이, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치의 출력 전압에 상당한다. GND 단자는, 접지 단자이다.
CC1 단자·CC2 단자는, 장치끼리가 쌍방향 통신하기 위한 통신 전용 라인 COL에 접속되는 통신 단자이다. CC1 단자에는, 전원 VDD·임피던스 회로 Z1·Z2에 의해, 일정 전압이 공급 가능하도록 설정되어 있으며, 한쪽의 CC1 단자로부터, 예를 들어 데이터(BMC)가 공급되고, 다른 쪽의 CC1 단자에 있어서, 컴퍼레이터를 통해 수신된다. CC1 단자는, 일정 전압을 공급하는 대신에, 정전류원에 접속되어 있어도 된다. 여기서, 임피던스 회로 Z1·Z2는, 각각 예를 들어 전류원과 저항의 병렬 회로로 구성 가능하며, 전류원 혹은 저항 중 어느 하나를 선택할 수 있다. 또한, 한쪽의 CC2 단자에는, 전압 제어 레귤레이터(VCON)가 접속되고, 다른 쪽의 CC2 단자에는, 부하(LOAD)가 접속되어 있어도 된다.
D- 단자·D+ 단자는, 플리핑 기능을 실현하는 시리얼 데이터 인터페이스 단자이다.
(리셉터클 내부의 구성예)
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 리셉터클[41R(42R)] 내부의 모식적 구성은, 도 19에 도시한 바와 같이 나타낸다. 여기서, 리셉터클[41R(42R)]의 내부 구성은, VBUS, CC1, CC2, D-, D+, GND 단자가, 단자 배치 기판의 양면에 배치된다. 이로 인해, 표리의 구별이 없다.
(리셉터클 및 플러그를 통하는 접속예)
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치 간을 리셉터클[41R(42R)] 및 플러그[41P(42P)]를 통해 접속한 모식적 구성은, 도 20에 도시한 바와 같이 나타낸다. 도 20에 도시한 바와 같이, 리셉터클[41R(42R)]에는, 플러그[41P(42P)]를 삽입해서 전력 라인 POL을 통해 전력 공급이 가능해지고, 통신 전용 라인 COL을 통해 데이터 통신이 가능해진다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치 간을 리셉터클(41R·42R)·플러그(2)·케이블(POL/COL)을 통해 접속한 모식적 구성은, 도 21의 (a)에 도시한 바와 같이 나타낸다. 여기서, 플러그(2)는, 도 20에 도시된 플러그[41P(42P)]에 대응한다.
플러그(2)는, 도 19에 도시한 리셉터클(41R·42R)의 형상에 대응하여, 편면에 전극을 구비하고, VBUS, CC1, CC2, D-, D+, GND 단자를 갖는다. 또한, 플러그(2)는, 이면측에도 전극을 구비하고, GND, D+, D-, CC2, CC1, VBUS 단자를 갖는다. 플러그(2)는, 개량형 USB 플러그, 리셉터클[41R(42R)]은, 개량형 USB 리셉터클이라 호칭할 수 있다.
2개의 리셉터클(41R·42R) 간의 접속 관계는, 도 21의 (b)에 도시한 바와 같이 나타낸다. 2개의 리셉터클(41R·42R) 간의 접속 관계는, 도 21의 (b)에 도시한 바와 같이, 리셉터클(41R·42R)이, 플러그(41P·42P)의 사이에서, 노멀 접속 N·노멀 접속 N의 관계, 노멀 접속 N·리버스 접속 R의 관계, 리버스 접속 R·노멀 접속 N의 관계, 리버스 접속 R·리버스 접속 R의 관계의 4개의 접속 관계가 가능하다.
(파워 회로 간의 접속 관계)
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 파워 출력 회로(130)와 부하 회로(134)의 접속 관계를 설명하는 모식적 블록 구성은, 도 22의 (a)에 도시한 바와 같이 나타내고, 도 22의 (a)에 대응하는 모식적 회로 구성은, 도 22의 (b)에 도시한 바와 같이 나타낸다.
부하 회로(134)는, 리셉터클(41R·42R) 간의 접속에 의해 외부 접속되는 외부 장치 내에 배치되어 있는 것이라고 상정할 수 있다.
도 22의 (a)에 도시한 예에서는, 파워 출력 회로(130)에는, 복수의 VBUS 출력이 존재하고, 각각이, 전력 라인 POL1·POL2·PLO3을 통하여, 부하 회로(134)에 접속되어 있다. 파워 출력 회로(130)는, 도 22의 (b)에 도시한 바와 같이, 복수의 스위치(SWP·P1·P2·P3)를 구비하고, 부하 회로(134)는, 전력 라인 POL1·POL2·PLO3에 접속되는 복수의 스위치(SWP·P1·P2·P3)를 구비하고, 부하 1·부하 2·부하 3에 접속되어 있다. 파워 출력 회로(130)·부하 회로(134) 간은, 쌍방향 접속 가능하다.
도 22의 (b)에 도시된 파워 출력 회로(130)의 구체적인 회로 구성은, 도 23의 (a)에 도시한 바와 같이 나타낸다. 파워 출력 회로(130)는, 도 23의 (a)에 도시한 바와 같이, 1차측 컨트롤러(30)에 접속되는 버퍼(136)와, 버퍼(136)의 출력에 접속되는 복수의 스위치(SWP1·SWP2·SWP3)를 구비한다. 여기서, 복수의 스위치(SWP1·SWP2·SWP3)는, 예를 들어 도 23의 (b)에 도시한 바와 같이, 쌍방향 스위치로 구성 가능하다.
(파워 출력 회로의 구성)
(구성예 1)
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 파워 출력 회로(130)의 모식적 회로 구성예 1은, 도 24에 도시한 바와 같이 나타낸다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 파워 출력 회로(130)의 모식적 회로 구성예 1은, 도 24에 도시한 바와 같이, 다이오드 정류형 DC/DC 컨버터(13)의 트랜스(15)의 2차측 인덕턴스 L2로부터 분기된 구성을 구비한다. 즉, 다이오드 D11·캐패시터 C11의 출력으로부터 스위치 SW1·필터 회로 LF1·CF1을 통해 VBUS 출력 VBUS1이 얻어지고, 다이오드 D12·캐패시터 C12의 출력으로부터 스위치 SW2·필터 회로 LF2·CF2를 통해 VBUS 출력 VBUS2가 얻어지고, 다이오드 D13·캐패시터 C13의 출력으로부터 스위치 SW3·필터 회로 LF3·CF3을 통해 VBUS 출력 VBUS3이 얻어진다.
(구성예 2)
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 파워 출력 회로의 모식적 회로 구성예 2는, 도 25에 도시한 바와 같이 나타낸다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 파워 출력 회로(130)의 모식적 회로 구성예 2는, 도 25에 도시한 바와 같이, 복수의 DC/DC 컨버터(131·132·…·13n)를 구비한다. 즉, DC/DC 컨버터(131)의 출력으로부터 스위치 SW1·필터 회로 LF1·CF1을 통해 VBUS 출력 VBUS1이 얻어지고, DC/DC 컨버터(132)의 출력으로부터 스위치 SW2·필터 회로 LF2·CF2를 통해 VBUS 출력 VBUS2가 얻어지고, …, DC/DC 컨버터(13n)의 출력으로부터 스위치 SWn·필터 회로 LFn·CFn을 통해 VBUS 출력 VBUSn이 얻어진다.
(구성예 3)
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 파워 출력 회로의 모식적 회로 구성예 3은, 도 26에 도시한 바와 같이 나타낸다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 파워 출력 회로(130)의 모식적 회로 구성예 3은, 도 26에 도시한 바와 같이, 다이오드 정류형 DC/DC 컨버터(13)와, 다이오드 정류형 DC/DC 컨버터(13)의 출력에 접속된 복수의 DC/DC 컨버터(1131·1132·…·113n)를 구비한다. 즉, DC/DC 컨버터(1131)의 출력으로부터 스위치 SW1·필터 회로 LF1·CF1을 통해 VBUS 출력 VBUS1이 얻어지고, DC/DC 컨버터(1132)의 출력으로부터 스위치 SW2·필터 회로 LF2·CF2를 통해 VBUS 출력 VBUS2가 얻어지고, …, DC/DC 컨버터(113n)의 출력으로부터 스위치 SWn·필터 회로 LFn·CFn을 통해 VBUS 출력 VBUSn이 얻어진다.
(구성예 4)
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 파워 출력 회로의 모식적 회로 구성예 4는, 도 27에 도시한 바와 같이 나타낸다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 파워 출력 회로(130)의 모식적 회로 구성예 4는, 도 27에 도시한 바와 같이, 다이오드 정류형 DC/DC 컨버터(13)와, DC/DC 컨버터(13)의 출력에 접속되고, 2차측 컨트롤러(16)에 의해 도통 상태를 제어 가능한 복수의 MOS 스위치 MS11·MS12, MS21·MS22, MS31·MS32를 구비한다. 즉, 복수의 MOS 스위치 MS11·MS12, MS21·MS22, MS31·MS32의 출력으로부터 VBUS 출력 VBUS1, VBUS2, VBUS 출력 VBUS3이 얻어진다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 있어서, 2차측 컨트롤러(16)는, 도 28의 (a)에 도시한 바와 같이, 제어 입력 신호에 기초하여 전압 전류 판정을 행함과 함께, 출력 전압 Vo와 출력 전류 Io를 제어하는 전압 전류 제어 회로(17)를 구비하고 있어도 된다. 또한, 이 제어 입력 신호는, 반이중 통신 방식에 기초하는 신호를 구비하고 있어도 된다. 예를 들어, 주파수를 150㎑(300kbps)로 일정하게 하고, "1", "0"의 온·오프의 펄스폭을 변조시켜도 된다.
또한, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용되는 2차측 컨트롤러(16)는, 도 28의 (b)에 도시한 바와 같이, 또한 주파수 변환 회로(FSK)(161) 및 송신기 (164)·수신기(165)를 내장하고 있어도 된다. 여기서, 주파수 변환 회로(161)·송신기(164)·수신기(165)에 의해, 예를 들어 약 23.2㎒로부터 약 500㎑로의 주파수 변환을 실현할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 있어서, 2차측 컨트롤러(16) 대신에 신호 변환·전환 회로(25)가 제어 입력 신호에 기초하여 전압 전류 판정을 행함과 함께, 출력 전압 Vo와 출력 전류 Io를 제어하는 전압 전류 제어 회로(17)를 구비하고 있어도 된다.
또한, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서도, 전력선 출력(VBUS)에 외부로부터 중첩되어 입력되는 AC 신호를 추출하기 위한 출력 캐패시터 CO를 신호 변환·전환 회로(25)와 전력선 출력(VBUS) 간에 접속해도 된다. 이 경우에는, 분리용 인덕턴스 LF는 필요해진다. 즉, 전력선 출력(VBUS)으로부터 제어 입력 신호가 DC/DC 컨버터(13)에 입력되는 것을 분리하는 일이 필요하기 때문에, 인덕턴스 LF와 캐패시터 CF에 의해 구성되는 필터 회로가 필요하다. 이와 같이, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서도, 전력선 출력(VBUS)·AC 중첩 모드를 전력선 출력(VBUS)·AC 분리 모드와 병용해도 된다.
(변형예 1)
제1 실시 형태의 변형예 1에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 29에 도시한 바와 같이, 입력과 VBUS 출력의 사이에 배치된 DC/DC 컨버터(13)와, DC/DC 컨버터(13)의 입력 전류를 제어하는 1차측 컨트롤러(30)와, 제어 입력에 결합되고, 제어 입력의 제어 입력 신호의 신호 변환·전환을 실시하는 신호 변환·전환 회로(25S)와, 신호 변환·전환 회로(25S)에 결합되고, 신호 변환·전환 회로(25S)에 있어서 신호 변환·전환을 실시한 제어 입력 신호를 수신하여, 1차측 컨트롤러(30)로 피드백하는 2차측 컨트롤러(16)를 구비한다. 여기서, 1차측 컨트롤러(30)는, 2차측 컨트롤러(16)로부터 피드백된 제어 입력 신호에 기초하여, 입력 전류를 제어함으로써, DC/DC 컨버터(13)의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량을 가변으로 한다.
신호 변환·전환 회로(25S)는, 도 29에 도시한 바와 같이, VBUS 출력과 제어 입력의 사이를 전환하는 전환 스위치(SW0·SW1)를 구비한다. 이들 스위치는, 자동/수동 중 어느 것이라도 전환 가능하다.
또한, 제1 실시 형태의 변형예 1에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, 전환 스위치(SW0·SW1)는, 2차측 컨트롤러(16)에 의해 제어되어 있어도 된다.
DC/DC 컨버터(13)는, 다이오드 정류형이다.
DC/DC 컨버터(13)는, 트랜스(15)와, 트랜스(15)의 1차측 인덕턴스 L1과 접지 전위의 사이에 직렬 접속된 제1 MOS 트랜지스터 Q1 및 전류 센스용 저항 RS와, 트랜스(15)의 2차측 인덕턴스 L2와 출력의 사이에 접속된 다이오드 D1과, 출력과 접지 전위의 사이에 접속된 제1 캐패시터 C1을 구비한다.
DC/DC 컨버터(13)는, 동기 정류형이어도 된다. 그 밖의 구성은, 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
(변형예 2)
제1 실시 형태의 변형예 2에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 30에 도시한 바와 같이, 입력과 VBUS 출력의 사이에 배치된 DC/DC 컨버터(13)와, DC/DC 컨버터(13)의 입력 전류를 제어하는 1차측 컨트롤러(30)와, 복수의 제어 입력에 결합되고, 복수의 제어 입력의 제어 입력 신호의 신호 변환·전환을 실시하는 신호 변환·전환 회로(25S)와, 신호 변환·전환 회로(25S)에 결합되고, 신호 변환·전환 회로(25S)에 있어서 신호 변환·전환을 실시한 제어 입력 신호를 수신하여, 1차측 컨트롤러(30)로 피드백하는 2차측 컨트롤러(16)를 구비한다. 여기서, 1차측 컨트롤러(30)는, 2차측 컨트롤러(16)로부터 피드백된 제어 입력 신호에 기초하여, 입력 전류를 제어함으로써, DC/DC 컨버터(13)의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량을 가변으로 한다.
신호 변환·전환 회로(25S)는, 도 30에 도시한 바와 같이, VBUS 출력과 제어 입력의 사이를 전환하는 복수의 스위치 SW0·SW1·SW2·…·SWn을 구비한다. 이들 스위치 SW0·SW1·SW2·…·SWn은, 자동/수동 중 어느 것이라도 전환 가능하다.
또한, 제1 실시 형태의 변형예 2에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, 복수의 스위치 SW0·SW1·SW2·…·SWn은, 2차측 컨트롤러(16)에 의해 제어되어 있어도 된다.
또한, 신호 변환·전환 회로(25)는, 또한, VBUS 출력의 AC 신호 성분의 신호 변환·전환을 실시할 수 있다. VBUS 출력의 AC 신호 성분은, VBUS 출력과 신호 변환·전환 회로(25)의 사이에 접속된 출력 캐패시터 CO를 통하여, 신호 변환·전환 회로(25)에 결합된다.
또한, 제1 실시 형태의 변형예 2에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 1차측 컨트롤러(30)에 접속되고, 복수의 제어 입력과 쌍으로 배치되는 복수의 VBUS 파워 출력에 대해 출력 전압을 공급하는 파워 출력 회로(130)를 구비하고 있어도 된다.
제1 실시 형태의 변형예 2에 따른 전력 공급 장치(4)에 적용 가능한 파워 출력 회로(130)의 모식적 블록 구성은, 도 3에 도시한 바와 같이 나타낸다. 제1 실시 형태의 변형예 2에 따른 전력 공급 장치(4)에 적용 가능한 파워 출력 회로(130)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 복수의 DC/DC 컨버터(131·132·…·13n)를 구비하고 있어도 된다.
신호 변환·전환 회로(25)에 있어서 전환된 제어 입력 신호는, 2차측 컨트롤러(16)의 통신 핀 COM에 입력된다.
또한, 도 30에 도시한 바와 같이, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn을 구비하고, 복수의 제어 입력은, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn에 결합되어 있어도 된다. 또한, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn을 통하여, 외부 기기에는, 제1 실시 형태의 변형예 2에 따른 전력 공급 장치(4)의 제어 출력 신호가 출력 가능하다.
또한, 도 30에 도시한 바와 같이, 복수의 VBUS 파워 출력 단자 PT1·PT2·…·PTn을 구비하고, 파워 출력 회로(130)는, 복수의 VBUS 파워 출력 단자 PT1·PT2·…·PTn을 통해 출력 전압을 공급할 수 있다. 그 밖의 구성은, 제1 실시 형태의 변형예 1과 마찬가지이다.
(변형예 3)
제1 실시 형태의 변형예 3에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 31에 도시한 바와 같이, 입력과 VBUS 출력의 사이에 배치된 DC/DC 컨버터(13)와, DC/DC 컨버터(13)의 입력 전류를 제어하는 1차측 컨트롤러(30)와, 제어 입력에 결합된 결합 캐패시터 CC와, VBUS 출력과 제어 입력의 사이에 결합된 출력 캐패시터 CO와, 제어 입력에 결합 캐패시터 CC를 통해 결합되고, VBUS 출력과 제어 입력의 제어 입력 신호를 수신하여, 1차측 컨트롤러(30)로 피드백하는 2차측 컨트롤러(16)를 구비한다. 여기서, 1차측 컨트롤러(30)는, 2차측 컨트롤러(16)로부터 피드백된 제어 입력 신호에 기초하여, DC/DC 컨버터(13)의 입력 전류를 제어함으로써, DC/DC 컨버터(13)의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량을 가변으로 한다.
제1 실시 형태의 변형예 3에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 31에 도시한 바와 같이, 제어 단자 CT를 구비하고, 제어 입력은, 제어 단자 CT에 결합되어 있어도 된다.
또한, 제1 실시 형태의 변형예 3에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서는, 도 31에 도시한 바와 같이, VBUS 출력에 중첩된 AC 신호 성분은, 출력 캐패시터 CO 및 결합 캐패시터 CC를 통해 2차측 컨트롤러(16)에 입력 가능하다. 마찬가지로, 또한, VBUS 출력을 통하여, 외부 기기에는, 제1 실시 형태의 변형예 3에 따른 전력 공급 장치(4)의 제어 출력 신호가 출력 가능하다. 이와 같이, 제1 실시 형태의 변형예 3에 따른 전력 공급 장치(4)는, 제어 신호를 VBUS 출력의 전원 라인에 중첩하는 계와, 그대로 제어 단자 CT로부터 취출하는 계로 분기 가능하다. 그 밖의 구성은, 제1 실시 형태의 변형예 1과 마찬가지이다.
(변형예 4)
제1 실시 형태의 변형예 4에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 32에 도시한 바와 같이, 에러 증폭기(21)가 내장된 2차측 컨트롤러(16E)를 구비하고 있어도 된다. 즉, 2차측 컨트롤러(16E)·에러 증폭기(21)는, 도 32에 도시한 바와 같이, 일체화 형성되어 있어도 된다. 이 경우, 신호 변환·전환 회로(25)는, 2차측 컨트롤러(16E)에 의해 제어되어 있어도 된다.
또한, 제1 실시 형태의 변형예 4에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, 신호 변환·전환 회로(25)를 생략하고, 도 31에 도시한 바와 같은 변형예 3에 따른 전력 공급 장치(4)와 마찬가지의 구성을 채용해도 된다. 그 밖의 구성은, 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
(변형예 5)
또한, 제1 실시 형태의 변형예 5에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 33에 도시한 바와 같이, 에러 증폭기(21) 및 절연 회로(20)가 내장된 2차측 컨트롤러(16I)를 구비하고 있어도 된다. 즉, 2차측 컨트롤러(16I)·에러 증폭기(21)·절연 회로(20)는, 도 33에 도시한 바와 같이, 일체화 형성되어 있어도 된다. 이 경우, 신호 변환·전환 회로(25)는, 2차측 컨트롤러(16I)에 의해 제어되어 있어도 된다.
또한, 제1 실시 형태의 변형예 5에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, 신호 변환·전환 회로(25)를 생략하고, 도 31에 도시한 바와 같은 변형예 3에 따른 전력 공급 장치(4)와 마찬가지의 구성을 채용해도 된다. 그 밖의 구성은, 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
(변형예 6)
또한, 제1 실시 형태의 변형예 6에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 34에 도시한 바와 같이, 에러 증폭기(21), 절연 회로(20) 및 1차측 컨트롤러(30)가 내장된 2차측 컨트롤러(16P)를 구비하고 있어도 된다. 즉, 2차측 컨트롤러(16)·에러 증폭기(21)·절연 회로(20)·1차측 컨트롤러(30)는, 도 34에 도시한 바와 같이, 일체화 형성되어 있어도 된다. 이 경우, 신호 변환·전환 회로(25)는, 2차측 컨트롤러(16P)에 의해 제어되어 있어도 된다.
또한, 제1 실시 형태의 변형예 6에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, 신호 변환·전환 회로(25)를 생략하고, 도 31에 도시한 바와 같은 변형예 3에 따른 전력 공급 장치(4)와 마찬가지의 구성을 채용해도 된다. 그 밖의 구성은, 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
제1 실시 형태 및 그 변형예에 의하면, 복수의 기기에 대해 전환 가능하며, 또한 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 제어 가능한 전력 공급 장치를 제공할 수 있다.
[제2 실시 형태]
제2 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 35에 도시한 바와 같이, 입력과 VBUS 출력의 사이에 배치된 DC/DC 컨버터(13)와, DC/DC 컨버터(13)의 입력 전류를 제어하는 1차측 컨트롤러(30)와, 복수의 제어 입력에 결합되고, 복수의 제어 입력의 제어 입력 신호의 신호 변환·전환을 실시하는 신호 변환·전환 회로(25)와, VBUS 출력과 신호 변환·전환 회로(25)의 사이에 접속된 출력 캐패시터 CO와, 신호 변환·전환 회로(25)에 결합되고, 신호 변환·전환 회로(25)에 있어서 신호 변환·전환을 실시한 제어 입력 신호를 수신하여, 1차측 컨트롤러(30)로 피드백하는 2차측 컨트롤러(16)를 구비한다. 여기서, 1차측 컨트롤러(30)는, 2차측 컨트롤러(16)로부터 피드백된 제어 입력 신호에 기초하여, 입력 전류를 제어함으로써, DC/DC 컨버터(13)의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 가변으로 한다.
또한, 신호 변환·전환 회로(25)는, VBUS 출력의 AC 신호 성분의 신호 변환·전환을 실시할 수 있다. VBUS 출력의 AC 신호 성분은, VBUS 출력과 신호 변환·전환 회로(25)의 사이에 접속된 출력 캐패시터 CO를 통해 신호 변환·전환 회로(25)에 결합된다.
또한, 제2 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 35에 도시한 바와 같이, 1차측 컨트롤러(30)에 접속되고, 복수의 제어 입력과 쌍으로 배치되는 복수의 VBUS 파워 출력에 대해 출력 전압을 공급하는 파워 출력 회로(130)를 구비하고 있어도 된다.
신호 변환·전환 회로(25)에 있어서 전환된 제어 입력 신호는, 2차측 컨트롤러(16)의 통신 핀 COM에 입력된다.
또한, 제2 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 35에 도시한 바와 같이, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn을 구비하고, 복수의 제어 입력은, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn에 결합되어 있어도 된다. 또한, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn을 통하여, 외부 기기에는, 제2 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)의 제어 출력 신호가 출력 가능하다.
또한, 제2 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 35에 도시한 바와 같이, 복수의 VBUS 파워 출력 단자 PT1·PT2·…·PTn을 구비하고, 파워 출력 회로(130)는, 복수의 VBUS 파워 출력 단자 PT1·PT2·…·PTn을 통해 출력 전압을 공급할 수 있다.
또한, 제2 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 복수의 제어 입력에 결합되는 AC 결합 캐패시터(도시생략)를 구비하고, 신호 변환·전환 회로(25)는 AC 결합 캐패시터를 통해 복수의 제어 입력에 결합되어 있어도 된다.
제2 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, DC/DC 컨버터(13)는, 다이오드 정류형이다. 즉, DC/DC 컨버터(13)는, 트랜스(15)와, 트랜스(15)의 1차측 인덕턴스 L1과 접지 전위의 사이에 직렬 접속된 제1 MOS 트랜지스터 Q1 및 전류 센스용 저항 RS와, 트랜스(15)의 2차측 인덕턴스 L2와 출력의 사이에 접속된 다이오드 D1과, 출력과 접지 전위의 사이에 접속된 제1 캐패시터 C1을 구비한다.
또한, 제2 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 2차측 컨트롤러(16)와 신호 변환·전환 회로(25)를 결합하는 결합 캐패시터 CC를 구비하고 있어도 된다. 또한, 2차측 컨트롤러(16)·신호 변환·전환 회로(25) 간은, 결합 캐패시터 CC를 통하지 않고, 직접 접속되어 있어도 된다.
또한, 제2 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, 신호 변환·전환 회로(25)는, 예를 들어 주파수 변환, 직류 레벨 변환, 진폭 레벨 변환 중 어느 것을 실행할 수 있다.
또한, 제2 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, 신호 변환·전환 회로(25)는, 2차측 컨트롤러(16)에 의해 제어되어 있어도 된다.
또한, 제2 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 35에 도시한 바와 같이, DC/DC 컨버터(13)의 출력에 접속되고, DC/DC 컨버터(13)의 출력 전압을 차단하는 MOS 스위치 QSW를 구비하고 있어도 된다. 이 MOS 스위치 QSW에 의해, DC/DC 컨버터(13)의 출력과 전력선 출력(VBUS)을 차단할 수 있다. 이 MOS 스위치 QSW는, 2차측 컨트롤러(16)에 의해, 온/오프 제어 가능하다. 그 밖의 구성은, 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
제2 실시 형태에 의하면, 복수의 기기에 대해 전환 가능하며, 또한 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 제어 가능한 전력 공급 장치를 제공할 수 있다.
[제3 실시 형태]
제3 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 36에 도시한 바와 같이, 입력과 VBUS 출력의 사이에 배치된 DC/DC 컨버터(13)와, DC/DC 컨버터(13)의 입력 전류를 제어하는 1차측 컨트롤러(30)와, 복수의 제어 입력에 결합되고, 복수의 제어 입력의 제어 입력 신호의 신호 변환·전환을 실시하는 신호 변환·전환 회로(25)와, VBUS 출력과 신호 변환·전환 회로(25)의 사이에 접속된 출력 캐패시터 CO와, 신호 변환·전환 회로(25)에 결합되고, 신호 변환·전환 회로(25)에 있어서 신호 변환·전환을 실시한 제어 입력 신호를 수신하여, 1차측 컨트롤러(30)로 피드백하는 2차측 컨트롤러(16)를 구비한다. 여기서, 1차측 컨트롤러(30)는, 2차측 컨트롤러(16)로부터 피드백된 제어 입력 신호에 기초하여, 입력 전류를 제어함으로써, DC/DC 컨버터(13)의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 가변으로 한다.
또한, 신호 변환·전환 회로(25)는, VBUS 출력의 AC 신호 성분의 신호 변환·전환을 실시할 수 있다. VBUS 출력의 AC 신호 성분은, VBUS 출력과 신호 변환·전환 회로(25)의 사이에 접속된 출력 캐패시터 CO를 통해 신호 변환·전환 회로(25)에 결합된다.
또한, 제3 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 36에 도시한 바와 같이, 1차측 컨트롤러(30)에 접속되고, 복수의 제어 입력과 쌍으로 배치되는 복수의 VBUS 파워 출력에 대해 출력 전압을 공급하는 파워 출력 회로(130)를 구비하고 있어도 된다.
신호 변환·전환 회로(25)에 있어서 전환된 제어 입력 신호는, 2차측 컨트롤러(16)의 통신 핀 COM에 입력된다.
또한, 제3 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 36에 도시한 바와 같이, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn을 구비하고, 복수의 제어 입력은, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn에 결합되어 있어도 된다. 또한, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn을 통하여, 외부 기기에는, 제3 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)의 제어 출력 신호가 출력 가능하다.
또한, 제3 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 36에 도시한 바와 같이, 복수의 VBUS 파워 출력 단자 PT1·PT2·…·PTn을 구비하고, 파워 출력 회로(130)는, 복수의 VBUS 파워 출력 단자 PT1·PT2·…·PTn을 통해 출력 전압을 공급할 수 있다.
또한, 제3 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 복수의 제어 입력에 결합되는 AC 결합 캐패시터(도시생략)를 구비하고, 신호 변환·전환 회로(25)는 AC 결합 캐패시터를 통해 복수의 제어 입력에 결합되어 있어도 된다.
제3 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, DC/DC 컨버터(13)는, 동기 정류형이다. 즉, DC/DC 컨버터(13)는, 트랜스(15)와, 트랜스(15)의 1차측 인덕턴스 L1과 접지 전위의 사이에 직렬 접속된 제1 MOS 트랜지스터 Q1 및 전류 센스용 저항 RS와, 트랜스(15)의 2차측 인덕턴스 L2와 출력의 사이에 접속된 제2 MOS 트랜지스터 M1과, 출력과 접지 전위의 사이에 접속된 제1 캐패시터 C1을 구비한다.
또한, 제3 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, 신호 변환·전환 회로(25)는, 예를 들어 주파수 변환, 직류 레벨 변환, 진폭 레벨 변환 중 어느 것을 실행할 수 있다.
또한, 제3 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, 신호 변환·전환 회로(25)는, 2차측 컨트롤러(16)에 의해 제어되어 있어도 된다.
제3 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, DC/DC 컨버터에 다이오드 정류 방식 대신에 동기 정류 방식을 채용하고 있기 때문에, 다이오드 정류 방식을 갖는 제2 실시 형태에 비해 DC/DC 전력 변환 효율을 증대시킬 수 있다. 그 밖의 구성은, 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
제3 실시 형태에 의하면, 복수의 기기에 대해 전환 가능하며, 또한 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 제어 가능한 전력 공급 장치를 제공할 수 있다.
[제4 실시 형태]
제4 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 37에 도시한 바와 같이, 제1 실시 형태에 있어서의 전원 공급 회로(10) 대신에 AC 입력에 접속되고, 퓨즈(11)·초크 코일(12)·다이오드 정류 브리지(14)·캐패시터 C5·C6·C3 등으로 구성되는 AC/DC 컨버터를 구비한다.
또한, 트랜스(15)의 1차측의 보조 권취선에 의해 구성된 보조 인덕턴스 L4와, 보조 인덕턴스 L4에 병렬 접속된 다이오드 D2·캐패시터 C4를 구비하고, 캐패시터 C4로부터 1차측 컨트롤러(30)에 직류 전압 VCC가 공급된다.
제4 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 37에 도시한 바와 같이, 입력(AC/DC 컨버터의 DC 출력)과 VBUS 출력의 사이에 배치된 DC/DC 컨버터(13)와, DC/DC 컨버터(13)의 입력 전류를 제어하는 1차측 컨트롤러(30)와, 복수의 제어 입력에 결합되고, 복수의 제어 입력의 제어 입력 신호의 신호 변환·전환을 실시하는 신호 변환·전환 회로(25)와, VBUS 출력과 신호 변환·전환 회로(25)의 사이에 접속된 출력 캐패시터 CO와, 신호 변환·전환 회로(25)에 결합되고, 신호 변환·전환 회로(25)에 있어서 신호 변환·전환을 실시한 제어 입력 신호를 수신하여, 1차측 컨트롤러(30)로 피드백하는 2차측 컨트롤러(16)를 구비한다. 여기서, 1차측 컨트롤러(30)는, 2차측 컨트롤러(16)로부터 피드백된 제어 입력 신호에 기초하여, 입력 전류를 제어함으로써, DC/DC 컨버터(13)의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 가변으로 한다.
신호 변환·전환 회로(25)에 있어서 전환된 제어 입력 신호는, 2차측 컨트롤러(16)의 통신 핀 COM에 입력된다.
또한, 제4 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 37에 도시한 바와 같이, 1차측 컨트롤러(30)에 접속되고, 복수의 제어 입력과 쌍으로 배치되는 복수의 VBUS 출력에 대해 출력 전압을 공급하는 파워 출력 회로(130)를 구비하고 있어도 된다. 여기서, 파워 출력 회로(130)는, 도 3과 마찬가지로, 복수의 DC/DC 컨버터를 구비하고 있어도 된다.
또한, 도 37에 도시한 바와 같이, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn을 구비하고, 복수의 제어 입력은, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn에 결합되어 있어도 된다. 또한, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn을 통하여, 외부 기기에는, 제4 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)의 제어 출력 신호가 출력 가능하다.
2차측 컨트롤러(16)에는, USB 리셉터클로부터의 PDDET1·PDDET2가 기재되어 있지만, 이들은 없어도 된다.
제4 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, DC/DC 컨버터(13)는, 다이오드 정류형이다. 즉, DC/DC 컨버터(13)는, 트랜스(15)와, 트랜스(15)의 1차측 인덕턴스 L1과 접지 전위의 사이에 직렬 접속된 제1 MOS 트랜지스터 Q1 및 전류 센스용 저항 RS와, 트랜스(15)의 2차측 인덕턴스 L2와 출력의 사이에 접속된 다이오드 D1과, 출력과 접지 전위의 사이에 접속된 제1 캐패시터 C1을 구비한다.
또한, 제4 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 2차측 컨트롤러(16)와 신호 변환·전환 회로(25)를 결합하는 결합 캐패시터 CC를 구비하고 있어도 된다. 또한, 2차측 컨트롤러(16)·신호 변환·전환 회로(25) 간은, 결합 캐패시터 CC를 통하지 않고, 직접 접속되어 있어도 된다.
또한, 제4 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, 신호 변환·전환 회로(25)는, 예를 들어 주파수 변환, 직류 레벨 변환, 진폭 레벨 변환 중 어느 것을 실행할 수 있다.
또한, 제4 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, 신호 변환·전환 회로(25)는, 2차측 컨트롤러(16)에 의해 제어되어 있어도 된다.
제4 실시 형태에 의하면, 복수의 기기에 대해 전환 가능하며, 또한 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 제어 가능한 전력 공급 장치를 제공할 수 있다.
[제5 실시 형태]
제5 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 38에 도시한 바와 같이, 제1 실시 형태에 있어서의 전원 공급 회로(10) 대신에 AC 입력에 접속되고, 퓨즈(11)·초크 코일(12)·다이오드 정류 브리지(14)·캐패시터 C5·C6·C3 등으로 구성되는 AC/DC 컨버터를 구비한다.
또한, 트랜스(15)의 1차측의 보조 권취선에 의해 구성된 보조 인덕턴스 L4와, 보조 인덕턴스 L4에 병렬 접속된 다이오드 D2·캐패시터 C4를 구비하고, 캐패시터 C4로부터 1차측 컨트롤러(30)에 직류 전압 VCC가 공급된다.
제5 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 38에 도시한 바와 같이, 입력(AC/DC 컨버터의 DC 출력)과 VBUS 출력의 사이에 배치된 DC/DC 컨버터(13)와, DC/DC 컨버터(13)의 입력 전류를 제어하는 1차측 컨트롤러(30)와, 복수의 제어 입력에 결합되고, 복수의 제어 입력의 제어 입력 신호의 신호 변환·전환을 실시하는 신호 변환·전환 회로(25)와, VBUS 출력과 신호 변환·전환 회로(25)의 사이에 접속된 출력 캐패시터 CO와, 신호 변환·전환 회로(25)에 결합되고, 신호 변환·전환 회로(25)에 있어서 신호 변환·전환을 실시한 제어 입력 신호를 수신하여, 1차측 컨트롤러(30)로 피드백하는 2차측 컨트롤러(16)를 구비한다. 여기서, 1차측 컨트롤러(30)는, 2차측 컨트롤러(16)로부터 피드백된 제어 입력 신호에 기초하여, 입력 전류를 제어함으로써, DC/DC 컨버터(13)의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 가변으로 한다.
신호 변환·전환 회로(25)에 있어서 전환된 제어 입력 신호는, 2차측 컨트롤러(16)의 통신 핀 COM에 입력된다.
또한, 제5 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 38에 도시한 바와 같이, 1차측 컨트롤러(30)에 접속되고, 복수의 제어 입력과 쌍으로 배치되는 복수의 VBUS 출력에 대해 출력 전압을 공급하는 파워 출력 회로(130)를 구비하고 있어도 된다. 여기서, 파워 출력 회로(130)는, 도 3과 마찬가지로, 복수의 DC/DC 컨버터를 구비하고 있어도 된다.
또한, 도 38에 도시한 바와 같이, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn을 구비하고, 복수의 제어 입력은, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn에 결합되어 있어도 된다. 또한, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn을 통하여, 외부 기기에는, 제5 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)의 제어 출력 신호가 출력 가능하다.
2차측 컨트롤러(16)에는, USB 리셉터클로부터의 PDDET1·PDDET2가 기재되어 있지만, 이들은 없어도 된다.
제5 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, DC/DC 컨버터(13)는, 다이오드 정류형이다. 즉, DC/DC 컨버터(13)는, 트랜스(15)와, 트랜스(15)의 1차측 인덕턴스 L1과 접지 전위의 사이에 직렬 접속된 제1 MOS 트랜지스터 Q1 및 전류 센스용 저항 RS와, 트랜스(15)의 2차측 인덕턴스 L2와 출력의 사이에 접속된 다이오드 D1과, 출력과 접지 전위의 사이에 접속된 제1 캐패시터 C1을 구비한다.
또한, 제5 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 38에 도시한 바와 같이, 2차측 컨트롤러(16)에 접속되고, 제어 입력 신호를 1차측 컨트롤러(30)로 피드백하는 절연 회로(20)를 구비하고 있어도 된다.
또한, 제5 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 38에 도시한 바와 같이, 2차측 컨트롤러(16)에 접속되고, 제어 입력 신호를 절연 회로(20)로 피드백하는 오차 보상용 에러 증폭기(21)를 구비하고 있어도 된다. 여기서, 에러 증폭기(21)는, 도 38에 도시한 바와 같이, 증폭기(44)·다이오드 D3·저항 R5·R6 등의 개별 부품으로 구성되어 있다.
또한, 제5 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 2차측 컨트롤러(16)와 신호 변환·전환 회로(25)를 결합하는 결합 캐패시터 CC를 구비하고 있어도 된다. 또한, 2차측 컨트롤러(16)·신호 변환·전환 회로(25) 간은, 결합 캐패시터 CC를 통하지 않고, 직접 접속되어 있어도 된다.
또한, 제5 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, 신호 변환·전환 회로(25)는, 예를 들어 주파수 변환, 직류 레벨 변환, 진폭 레벨 변환 중 어느 것을 실행할 수 있다.
또한, 제5 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, 신호 변환·전환 회로(25)는, 2차측 컨트롤러(16)에 의해 제어되어 있어도 된다.
또한, 제5 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 38에 도시한 바와 같이, DC/DC 컨버터(13)의 출력에 접속되고, DC/DC 컨버터(13)의 출력 전압을 차단하는 MOS 스위치 QSW를 구비하고 있어도 된다. 이 MOS 스위치 QSW에 의해, DC/DC 컨버터(13)의 출력과 전력선 출력(VBUS)을 차단할 수 있다. 이 MOS 스위치 QSW는, 2차측 컨트롤러(16)에 의해, 온/오프 제어 가능하다. 그 밖의 구성은, 제2 실시 형태와 마찬가지이다.
제5 실시 형태에 의하면, 복수의 기기에 대해 전환 가능하며, 또한 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 제어 가능한 전력 공급 장치를 제공할 수 있다.
[제6 실시 형태]
제6 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 39에 도시한 바와 같이, 제3 실시 형태에 있어서의 전원 공급 회로(10) 대신에 AC 입력에 접속되고, 퓨즈(11)·초크 코일(12)·다이오드 정류 브리지(14)·캐패시터 C5·C6·C3 등으로 구성되는 AC/DC 컨버터를 구비한다.
또한, 트랜스(15)의 1차측의 보조 권취선에 의해 구성된 보조 인덕턴스 L4와, 보조 인덕턴스 L4에 병렬 접속된 다이오드 D2·캐패시터 C4를 구비하고, 캐패시터 C4로부터 1차측 컨트롤러(30)에 직류 전압 VCC가 공급된다.
제6 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 39에 도시한 바와 같이, 입력(AC/DC 컨버터의 DC 출력)과 VBUS 출력의 사이에 배치된 DC/DC 컨버터(13)와, DC/DC 컨버터(13)의 입력 전류를 제어하는 1차측 컨트롤러(30)와, 복수의 제어 입력에 결합되고, 복수의 제어 입력의 제어 입력 신호의 신호 변환·전환을 실시하는 신호 변환·전환 회로(25)와, VBUS 출력과 신호 변환·전환 회로(25)의 사이에 접속된 출력 캐패시터 CO와, 신호 변환·전환 회로(25)에 결합되고, 신호 변환·전환 회로(25)에 있어서 신호 변환·전환을 실시한 제어 입력 신호를 수신하여, 1차측 컨트롤러(30)로 피드백하는 2차측 컨트롤러(16)를 구비한다. 여기서, 1차측 컨트롤러(30)는, 2차측 컨트롤러(16)로부터 피드백된 제어 입력 신호에 기초하여, 입력 전류를 제어함으로써, DC/DC 컨버터(13)의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 가변으로 한다.
신호 변환·전환 회로(25)에 있어서 전환된 제어 입력 신호는, 2차측 컨트롤러(16)의 통신 핀 COM에 입력된다.
또한, 제6 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 39에 도시한 바와 같이, 1차측 컨트롤러(30)에 접속되고, 복수의 제어 입력과 쌍으로 배치되는 복수의 VBUS 출력에 대해 출력 전압을 공급하는 파워 출력 회로(130)를 구비하고 있어도 된다. 여기서, 파워 출력 회로(130)는, 도 3과 마찬가지로, 복수의 DC/DC 컨버터를 구비하고 있어도 된다.
또한, 도 39에 도시한 바와 같이, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn을 구비하고, 복수의 제어 입력은, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn에 결합되어 있어도 된다. 또한, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn을 통하여, 외부 기기에는, 제6 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)의 제어 출력 신호가 출력 가능하다.
2차측 컨트롤러(16)에는, USB 리셉터클로부터의 PDDET1·PDDET2가 기재되어 있지만, 이들은 없어도 된다.
제6 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, DC/DC 컨버터(13)는, 동기 정류형이다. 즉, DC/DC 컨버터(13)는, 트랜스(15)와, 트랜스(15)의 1차측 인덕턴스 L1과 접지 전위의 사이에 직렬 접속된 제1 MOS 트랜지스터 Q1 및 전류 센스용 저항 RS와, 트랜스(15)의 2차측 인덕턴스 L2와 출력의 사이에 접속된 제2 MOS 트랜지스터 M1과, 출력과 접지 전위의 사이에 접속된 제1 캐패시터 C1을 구비한다.
또한, 제6 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 2차측 컨트롤러(16)와 신호 변환·전환 회로(25)를 결합하는 결합 캐패시터 CC를 구비하고 있어도 된다. 또한, 2차측 컨트롤러(16)·신호 변환·전환 회로(25) 간은, 결합 캐패시터 CC를 통하지 않고, 직접 접속되어 있어도 된다.
또한, 제6 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, 신호 변환·전환 회로(25)는, 예를 들어 주파수 변환, 직류 레벨 변환, 진폭 레벨 변환 중 어느 것을 실행할 수 있다.
또한, 제6 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, 신호 변환·전환 회로(25)는, 2차측 컨트롤러(16)에 의해 제어되어 있어도 된다.
제6 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, DC/DC 컨버터에 다이오드 정류 방식 대신에 동기 정류 방식을 채용하고 있기 때문에, 다이오드 정류 방식을 갖는 제2·제4·제5 실시 형태에 비해 DC/DC 전력 변환 효율을 증대시킬 수 있다. 그 밖의 구성은, 제3 실시 형태와 마찬가지이다.
제6 실시 형태에 의하면, 복수의 기기에 대해 전환 가능하며, 또한 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 제어 가능한 전력 공급 장치를 제공할 수 있다.
[제7 실시 형태]
제7 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 40에 도시한 바와 같이, 제3 실시 형태에 있어서의 전원 공급 회로(10) 대신에 AC 입력에 접속되고, 퓨즈(11)·초크 코일(12)·다이오드 정류 브리지(14)·캐패시터 C5·C6·C3 등으로 구성되는 AC/DC 컨버터를 구비하는 점은, 제6 실시 형태와 마찬가지이다.
또한, 트랜스(15)의 1차측의 보조 권취선에 의해 구성된 보조 인덕턴스 L4와, 보조 인덕턴스 L4에 병렬 접속된 다이오드 D2·캐패시터 C4를 구비하고, 캐패시터 C4로부터 1차측 컨트롤러(30)에 직류 전압 VCC가 공급된다.
제7 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 40에 도시한 바와 같이, 입력(AC/DC 컨버터의 DC 출력)과 VBUS 출력의 사이에 배치된 DC/DC 컨버터(13)와, DC/DC 컨버터(13)의 입력 전류를 제어하는 1차측 컨트롤러(30)와, 복수의 제어 입력에 결합되고, 복수의 제어 입력의 제어 입력 신호의 신호 변환·전환을 실시하는 신호 변환·전환 회로(25)와, VBUS 출력과 신호 변환·전환 회로(25)의 사이에 접속된 출력 캐패시터 CO와, 신호 변환·전환 회로(25)에 결합되고, 신호 변환·전환 회로(25)에 있어서 신호 변환·전환을 실시한 제어 입력 신호를 수신하여, 1차측 컨트롤러(30)로 피드백하는 2차측 컨트롤러(16)를 구비한다. 여기서, 1차측 컨트롤러(30)는, 2차측 컨트롤러(16)로부터 피드백된 제어 입력 신호에 기초하여, 입력 전류를 제어함으로써, DC/DC 컨버터(13)의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 가변으로 한다.
신호 변환·전환 회로(25)에 있어서 전환된 제어 입력 신호는, 2차측 컨트롤러(16)의 통신 핀 COM에 입력된다.
또한, 제7 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 40에 도시한 바와 같이, 1차측 컨트롤러(30)에 접속되고, 복수의 제어 입력과 쌍으로 배치되는 복수의 VBUS 출력에 대해 출력 전압을 공급하는 파워 출력 회로(130)를 구비하고 있어도 된다. 여기서, 파워 출력 회로(130)는, 도 3과 마찬가지로, 복수의 DC/DC 컨버터를 구비하고 있어도 된다.
또한, 도 40에 도시한 바와 같이, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn을 구비하고, 복수의 제어 입력은, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn에 결합되어 있어도 된다. 또한, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn을 통하여, 외부 기기에는, 제7 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)의 제어 출력 신호가 출력 가능하다.
2차측 컨트롤러(16)에는, PDDET1·PDDET2가 기재되어 있지만, 이들은 없어도 된다.
제7 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, DC/DC 컨버터(13)는, 동기 정류형이다. 즉, DC/DC 컨버터(13)는, 트랜스(15)와, 트랜스(15)의 1차측 인덕턴스 L1과 접지 전위의 사이에 직렬 접속된 제1 MOS 트랜지스터 Q1 및 전류 센스용 저항 RS와, 트랜스(15)의 2차측 인덕턴스 L2와 출력의 사이에 접속된 제2 MOS 트랜지스터 M1과, 출력과 접지 전위의 사이에 접속된 제1 캐패시터 C1을 구비한다.
또한, 제7 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 40에 도시한 바와 같이, 2차측 컨트롤러(16)에 접속되고, 제어 입력 신호를 1차측 컨트롤러(30)로 피드백하는 절연 회로(20)를 구비하고 있어도 된다.
또한, 제7 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 40에 도시한 바와 같이, 2차측 컨트롤러(16)에 접속되고, 제어 입력 신호를 절연 회로(20)로 피드백하는 오차 보상용 에러 증폭기(21)를 구비하고 있어도 된다. 여기서, 에러 증폭기(21)은, 도 40에 도시한 바와 같이, 증폭기(44)·다이오드 D3·저항 R5·R6 등의 개별 부품으로 구성되어 있다.
또한, 제7 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 2차측 컨트롤러(16)와 신호 변환·전환 회로(25)를 결합하는 결합 캐패시터 CC를 구비하고 있어도 된다. 또한, 2차측 컨트롤러(16)·신호 변환·전환 회로(25) 간은, 결합 캐패시터 CC를 통하지 않고, 직접 접속되어 있어도 된다.
또한, 제7 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, 신호 변환·전환 회로(25)는, 예를 들어 주파수 변환, 직류 레벨 변환, 진폭 레벨 변환 중 어느 것을 실행할 수 있다.
또한, 제7 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, 신호 변환·전환 회로(25)는, 2차측 컨트롤러(16)에 의해 제어되어 있어도 된다.
제7 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, DC/DC 컨버터에 다이오드 정류 방식 대신에 동기 정류 방식을 채용하고 있기 때문에, 다이오드 정류 방식을 갖는 제2·제4·제5 실시 형태에 비해 DC/DC 전력 변환 효율을 증대시킬 수 있다.
또한, 제7 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 40에 도시한 바와 같이, DC/DC 컨버터(13)의 출력에 접속되고, DC/DC 컨버터(13)의 출력 전압을 차단하는 MOS 스위치 QSW를 구비하고 있어도 된다. 이 MOS 스위치 QSW에 의해, DC/DC 컨버터(13)의 출력과 전력선 출력(VBUS)을 차단할 수 있다. 이 MOS 스위치 QSW는, 2차측 컨트롤러(16)에 의해, 온/오프 제어 가능하다. 그 밖의 구성은, 제6 실시 형태와 마찬가지이다.
제7 실시 형태에 의하면, 복수의 기기에 대해 전환 가능하며, 또한 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 제어 가능한 전력 공급 장치를 제공할 수 있다.
[제8 실시 형태]
제8 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 41의 (a)에 도시한 바와 같이, 입력과 VBUS 출력의 사이에 배치된 DC/DC 컨버터(13)와, DC/DC 컨버터(13)의 입력 전류를 제어하는 1차측 컨트롤러(30)와, 복수의 제어 입력에 결합되고, 복수의 제어 입력의 제어 입력 신호의 신호 변환·전환을 실시하는 신호 변환·전환 회로(25)와, VBUS 출력과 신호 변환·전환 회로(25)의 사이에 접속된 출력 캐패시터 CO와, 신호 변환·전환 회로(25)에 결합되고, 신호 변환·전환 회로(25)에 있어서 신호 변환·전환을 실시한 제어 입력 신호를 수신하여, 1차측 컨트롤러(30)로 피드백하는 절연 회로(20M)를 구비한다. 여기서, 1차측 컨트롤러(30)는, 절연 회로(20M)로부터 피드백된 제어 입력 신호에 기초하여, 입력 전류를 제어함으로써, DC/DC 컨버터(13)의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 가변으로 한다.
여기서, 신호 변환·전환 회로(25)에 있어서 전환된 제어 입력 신호는, 절연 회로(20M)의 통신 핀 COM에 입력된다.
제어 입력은, 신호 변환·전환 회로(25)에 직접 접속되어 있어도 된다.
또한, 신호 변환·전환 회로(25)는, 절연 회로(20M)에 의해 제어 가능하다.
또한, 제8 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 41의 (a)에 도시한 바와 같이, 1차측 컨트롤러(30)에 접속되고, 복수의 제어 입력과 쌍으로 배치되는 복수의 VBUS 출력에 대해 출력 전압을 공급하는 파워 출력 회로(130)를 구비하고 있어도 된다. 여기서, 파워 출력 회로(130)는, 도 3과 마찬가지로, 복수의 DC/DC 컨버터를 구비하고 있어도 된다.
또한, 도 41의 (a)에 도시한 바와 같이, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn을 구비하고, 복수의 제어 입력은, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn에 결합되어 있어도 된다. 또한, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn을 통하여, 외부 기기에는, 제8 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)의 제어 출력 신호가 출력 가능하다.
또한, 제8 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서는, 도 41의 (a)에 도시한 바와 같이, 2차측 컨트롤러 및 에러 증폭기가 제외되어 있다.
또한, 제8 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 절연 회로(20M)와 신호 변환·전환 회로(25)를 결합하는 결합 캐패시터 CC를 구비하고 있어도 된다. 또한, 절연 회로(20M)·신호 변환·전환 회로(25) 간은, 결합 캐패시터 CC를 통하지 않고, 직접 접속되어 있어도 된다. 절연 회로(20M)에는, 캐패시터, 포토커플러, 트랜스 등을 적용할 수 있다. 또한, 용도에 따라 절연 드라이버를 갖는 쌍방향 트랜스, 쌍방향 소자 등을 적용해도 된다.
또한, 제8 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, 신호 변환·전환 회로(25)는, 예를 들어 주파수 변환, 직류 레벨 변환, 진폭 레벨 변환 중 어느 것을 실행할 수 있다.
또한, 제8 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, 신호 변환·전환 회로(25)는, 절연 회로(20) 혹은 1차측 컨트롤러(30)에 의해 제어되어 있어도 된다. 그 밖의 구성은, 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
(변형예)
제8 실시 형태의 변형예에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 41의 (b)에 도시한 바와 같이, 입력과 VBUS 출력의 사이에 배치된 DC/DC 컨버터(13)와, DC/DC 컨버터(13)의 입력 전류를 제어하는 1차측 컨트롤러(30)와, 복수의 제어 입력에 결합되고, 복수의 제어 입력의 제어 입력 신호의 신호 변환·전환을 실시하는 신호 변환·전환 회로(25)와, VBUS 출력과 신호 변환·전환 회로(25)의 사이에 접속된 출력 캐패시터 CO와, 신호 변환·전환 회로(25)에 결합되고, 신호 변환·전환 회로(25)에 있어서 신호 변환·전환을 실시한 제어 입력 신호를 수신하여, 1차측 컨트롤러(30)로 피드백하는 절연 회로(20M)를 구비한다. 여기서, 1차측 컨트롤러(30)는, 절연 회로(20M)로부터 피드백된 제어 입력 신호에 기초하여, 입력 전류를 제어함으로써, DC/DC 컨버터(13)의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 가변으로 한다.
여기서, 신호 변환·전환 회로(25)에 있어서 전환된 제어 입력 신호는, 절연 회로(20C)의 통신 핀 COM에 입력된다.
또한, 도 41의 (b)에 도시한 바와 같이, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn을 구비하고, 복수의 제어 입력은, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn에 결합되어 있어도 된다. 또한, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn을 통하여, 외부 기기에는, 제8 실시 형태의 변형예에 따른 전력 공급 장치(4)의 제어 출력 신호가 출력 가능하다.
또한, 제8 실시 형태의 변형예에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서는, 도 41의 (b)에 도시한 바와 같이, 2차측 컨트롤러 및 에러 증폭기가 제외되어 있다.
또한, 제8 실시 형태의 변형예에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서는, 도 41의 (b)에 도시한 바와 같이, 절연 회로(20C)와 신호 변환·전환 회로(25)를 결합하는 결합 캐패시터 CC가, 절연 회로(20C)에 내장되어 있다. 그 밖의 구성은, 제8 실시 형태와 마찬가지이다.
제8 실시 형태 및 그 변형예에 의하면, 복수의 기기에 대해 전환 가능하며, 또한 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 제어 가능한 전력 공급 장치를 제공할 수 있다.
(MOS 스위치)
제1·제8 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 적용 가능한 스위치 SW, 혹은 제2·3·5·7의 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 적용 가능한 MOS 스위치 QSW의 모식적 회로 블록 구성예는, 도 42에 도시한 바와 같이, 2개의 직렬 접속된 ｎ채널 MOSFETQn1·Qn2와, 이 직렬 접속된 ｎ채널 MOSFETQn1·Qn2의 양단에 접속된 방전용 MOSFETQD1·QD2를 구비한다.
제1 내지 제7 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, 2개의 직렬 접속된 ｎ채널 MOSFETQn1·Qn2의 게이트는 2차측 컨트롤러(16)에 접속되고, 2차측 컨트롤러(16)에 의해, 온/오프 제어된다. 2차측 컨트롤러(16)에는, 전압 전류 제어 회로(17)가 내장되어 있으며, 제어 입력 신호는, 2차측 컨트롤러(16)의 통신 핀 COM에 입력된다. 또한, 제8 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, 2개의 직렬 접속된 ｎ채널 MOSFETQn1·Qn2의 게이트는, 절연 회로(20M·20C) 혹은 1차측 컨트롤러(30)에 의해, 제어 가능하다.
(AC 어댑터/AC 차저)
제1 내지 제8 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 43 내지 도 48에 도시한 바와 같이, AC 어댑터/AC 차저(3)에 내장 가능하다.
콘센트(1)에 접속 가능한 플러그(2)와 AC 어댑터/AC 차저(3)를 케이블을 사용해서 접속하는 결선예로서, AC 어댑터/AC 차저(3) 내의 신호 변환·전환 회로(25)를 외부의 플러그(2A·2B)와 접속하는 예는, 도 43의 (a)에 도시한 바와 같이 나타내고, 다른 예는, 도 43의 (b)에 도시한 바와 같이 나타낸다.
도 43의 (a)에 있어서, 신호 변환·전환 회로(25)에 의해, USB PD(4U)·실시 형태에 따른 전력 공급 장치(PD)(4)의 제어 입력 신호의 전환을 실시할 수 있다. 신호 변환·전환 회로(25)는, 전력 공급 장치(PD)(4)에 내장 가능하다.
도 43의 (a)에 있어서는, 신호 변환·전환 회로(25)·플러그(2A) 간은 전력 라인 POL에 의해 접속되고, 신호 변환·전환 회로(25)·플러그(2B) 간은 전력 라인 POL·통신 전용 라인 COL이 접속된다.
USB PD(4U)·전력 공급 장치(PD)(4)는, 도 43의 (a)에 도시한 바와 같이, 신호 변환·전환 회로(25)와 각각 쌍방향으로 접속 가능하다.
도 43의 (b)에 있어서는, 복수의 신호 변환·전환 회로(251·252)에 의해, USB PD(4U)·실시 형태에 따른 전력 공급 장치(PD)(4)의 제어 입력 신호의 전환을 실시할 수 있다. 신호 변환·전환 회로(251·252)는, USB PD(4U)·전력 공급 장치(PD)(4)에 내장 가능하다.
도 43의 (b)에 있어서는, 신호 변환·전환 회로(251)·플러그(2A) 간은 전력 라인 POL에 의해 접속되고, 신호 변환·전환 회로(252)·플러그(2B) 간은 전력 라인 POL·통신 전용 라인 COL이 접속된다.
USB PD(4U)·전력 공급 장치(PD)(4)는, 도 43의 (b)에 도시한 바와 같이, 신호 변환·전환 회로(251·252)와 각각 쌍방향으로 접속 가능하다.
신호 변환·전환 회로(25)는, AC 어댑터/AC 차저(3)에 1개 혹은 복수 내장 가능하다. 이와 같은 신호 변환·전환 회로 동작에 의해, USB PD(4U)와 전력 공급 장치(PD)(4)를 동시에 구비하는 AC 어댑터/AC 차저(3)에 있어서는, 출력의 취출 개수를 다양하게 선택할 수 있다. 예를 들어, USB PD(4U)와 전력 공급 장치(PD)(4)의 취출 개수비를 1:N, 1:1, N:1로 해도 된다. 여기서, N은 2 이상의 정수이다.
콘센트(1)에 접속 가능한 플러그(2)를 AC 어댑터/AC 차저(3)에 내장한 예로서, AC 어댑터/AC 차저(3) 내에 USB PD(4U)와 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(PD)(4)를 구비하는 예는, 도 44의 (a)에 도시한 바와 같이 나타내고, AC 어댑터/AC 차저(3)에 내장된 리셉터클(41UR·41R)과 외부의 플러그(2A·2B)를 접속하는 예는, 도 44의 (b)에 도시한 바와 같이 나타낸다.
도 44의 (a)에 있어서, 신호 변환·전환 회로(251·252)에 의해, USB PD(4U)·전력 공급 장치(PD)(4)의 제어 입력 신호의 전환을 실시할 수 있다. 신호 변환·전환 회로(251·252)는, USB PD(4U)·전력 공급 장치(PD)(4)에 내장 가능하다.
USB PD(4U)·전력 공급 장치(PD)(4)는, 도 44의 (a)에 도시한 바와 같이, 신호 변환·전환 회로(251·252)와 각각 쌍방향으로 접속 가능하다.
도 44의 (b)에 있어서는, 복수의 신호 변환·전환 회로(251·252)에 의해, USB PD(4U)용 리셉터클(41UR)·전력 공급 장치(PD)(4)용 리셉터클(41R)의 제어 입력 신호의 전환을 실시할 수 있다.
리셉터클(41UR)·플러그(2A) 간은 전력 라인 POL에 의해 접속된다. 리셉터클(41R)·플러그(2B) 간은 전력 라인 POL·통신 전용 라인 COL이 접속된다.
신호 변환·전환 회로(251·252)는, 도 44의 (b)에 도시한 바와 같이, 리셉터클(41UR·41R)과 각각 쌍방향으로 접속 가능하다.
실시 형태에 따른 전력 공급 장치(PD)(4)를 내장한 AC 어댑터/AC 차저(3)는, 도 45의 (a)에 도시한 바와 같이, 콘센트(1)에 접속 가능한 플러그(2)와 케이블을 사용해서 접속 가능하며, 또한 외부에 배치된 플러그(5)와 접속 가능하다. 신호 변환·전환 회로(25)·플러그(5) 간은 전력 라인 POL·통신 전용 라인 COL에 의해 접속된다. 도 45의 (a)에 있어서는, 신호 변환·전환 회로(25)에 의해, 전력 공급 장치(PD)(4)의 제어 입력 신호의 전환을 실시할 수 있다. 신호 변환·전환 회로(25)는, 전력 공급 장치(PD)(4)에 내장 가능하다.
또한, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 내장한 AC 어댑터/AC 차저(3)는, 도 45의 (b)에 도시한 바와 같이, 콘센트(1)에 접속 가능한 플러그(2)와 케이블을 사용해서 접속 가능하며, 또한 전력 공급 장치(PD)(4)용 리셉터클(41R)·신호 변환·전환 회로(25)를 구비하고 있어도 된다. 도 45의 (b)에 있어서는, 신호 변환·전환 회로(25)에 의해, 전력 공급 장치(PD)(4)용 리셉터클(41R)의 제어 입력 신호의 전환을 실시할 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 내장한 AC 어댑터/AC 차저(3)는, 도 45의 (c)에 도시한 바와 같이, 콘센트(1)에 접속 가능한 플러그(2)와 케이블을 사용해서 접속 가능하며, 또한 플러그(41P)를 구비하고 있어도 된다. 플러그(41P)는 외부에 배치된 플러그(5)와 접속 가능하다. 플러그(41P)·플러그(5) 간은 전력 라인 POL·통신 전용 라인 COL에 의해 접속된다. 도 45의 (c)에 있어서는, 신호 변환·전환 회로(25)에 의해, 전력 공급 장치(PD)(4)용 플러그(41P)의 제어 입력 신호의 전환을 실시할 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(PD)(4)를 내장한 AC 어댑터/AC 차저(3)는, 도 46의 (a)에 도시한 바와 같이, 콘센트(1)에 접속 가능한 플러그(2)와 USB PD 케이블(6)을 사용해서 접속되고, 또한 외부에 배치된 플러그(5)와 접속 가능하다. 신호 변환·전환 회로(25)·플러그(5) 간은 전력 라인 POL·통신 전용 라인 COL에 의해 접속된다. 도 46의 (a)에 있어서는, 신호 변환·전환 회로(25)에 의해, 전력 공급 장치(PD)(4)의 제어 입력 신호의 전환을 실시할 수 있다. 신호 변환·전환 회로(25)는, 전력 공급 장치(PD)(4)에 내장 가능하다.
또한, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 내장한 AC 어댑터/AC 차저(3)는, 도 46의 (b)에 도시한 바와 같이, 콘센트(1)에 접속 가능한 플러그(2)와 USB PD 케이블(6)을 사용해서 접속 가능하며, 또한 리셉터클(41R)을 구비하고 있어도 된다. 도 46의 (b)에 있어서는, 신호 변환·전환 회로(25)에 의해, 전력 공급 장치(PD)(4)용 리셉터클(41R)의 제어 입력 신호의 전환을 실시할 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 내장한 AC 어댑터/AC 차저(3)는, 도 46의 (c)에 도시한 바와 같이, 콘센트(1)에 접속 가능한 플러그(2)와 USB PD 케이블(6)을 사용해서 접속되고, 또한 플러그(41P)를 구비하고 있어도 된다. 플러그(41P)는 외부에 배치된 플러그(5)와 접속 가능하다. 플러그(41P)·플러그(5) 간은 전력 라인 POL·통신 전용 라인 COL에 의해 접속된다. 도 46의 (c)에 있어서는, 신호 변환·전환 회로(25)에 의해, 전력 공급 장치(PD)(4)용 플러그(41P)의 제어 입력 신호의 전환을 실시할 수 있다.
또한, 콘센트(1)에 접속 가능한 플러그(2)는, 도 47의 (a) 내지 도 47의 (c)에 도시한 바와 같이, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 내장한 AC 어댑터/AC 차저(3)에 내장되어 있어도 된다.
실시 형태에 따른 전력 공급 장치(PD)(4) 및 플러그(2)를 내장한 AC 어댑터/AC 차저(3)는, 도 47의 (a)에 도시한 바와 같이, 외부에 배치된 플러그(5)와 접속 가능하다. 신호 변환·전환 회로(25)·플러그(5) 간은 전력 라인 POL·통신 전용 라인 COL에 의해 접속된다. 도 47의 (a)에 있어서는, 신호 변환·전환 회로(25)에 의해, 전력 공급 장치(PD)(4)의 제어 입력 신호의 전환을 실시할 수 있다. 신호 변환·전환 회로(25)는, 전력 공급 장치(PD)(4)에 내장 가능하다.
또한, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치 및 플러그(2)를 내장한 AC 어댑터/AC 차저(3)는, 도 47의 (b)에 도시한 바와 같이, 리셉터클(41R)을 구비하고 있어도 된다. 도 47의 (b)에 있어서는, 신호 변환·전환 회로(25)에 의해, 전력 공급 장치(PD)(4)용 리셉터클(41R)의 제어 입력 신호의 전환을 실시할 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치 및 플러그(2)를 내장한 AC 어댑터/AC 차저(3)는, 도 47의 (c)에 도시한 바와 같이, 플러그(41P)를 구비하고 있어도 된다. 플러그(41P)는 외부에 배치된 플러그(5)와 접속 가능하다. 플러그(41P)·플러그(5) 간은 전력 라인 POL·통신 전용 라인 COL에 의해 접속된다. 도 47의 (c)에 있어서는, 신호 변환·전환 회로(25)에 의해, 전력 공급 장치(PD)(4)용 플러그(41P)의 제어 입력 신호의 전환을 실시할 수 있다.
실시 형태에 따른 전력 공급 장치는, 도 48의 (a) 내지 도 48의 (c)에 도시한 바와 같이, AC 어댑터/AC 차저(3)에 복수 개 내장 가능하다. 또한, 콘센트(1)에 접속 가능한 플러그(2)를 내장하고 있다.
복수의 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(PD)(41·42) 및 플러그(2)를 내장한 AC 어댑터/AC 차저(3)는, 도 48의 (a)에 도시한 바와 같이, 외부에 배치된 복수의 플러그(51·52)와 접속 가능하다. 신호 변환·전환 회로(25)와 플러그(51·52) 간은 전력 라인 POL·통신 전용 라인 COL에 의해 접속된다. 도 48의 (a)에 있어서는, 신호 변환·전환 회로(25)에 의해, 전력 공급 장치(PD)(41·42)의 제어 입력 신호의 전환을 실시할 수 있다. 신호 변환·전환 회로(25)는, 전력 공급 장치(PD)(41·42)에 내장 가능하다.
또한, 복수의 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(PD)(41·42) 및 플러그(2)를 내장한 AC 어댑터/AC 차저(3)는, 도 48의 (b)에 도시한 바와 같이, 리셉터클(41R·42R)을 구비하고 있어도 된다. 도 48의 (b)에 있어서는, 신호 변환·전환 회로(25)에 의해, 전력 공급 장치(PD)(41·42)용 리셉터클(41R·42R)의 제어 입력 신호의 전환을 실시할 수 있다.
또한, 복수의 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(PD)(41·42) 및 플러그(2)를 내장한 AC 어댑터/AC 차저(3)는, 도 48의 (c)에 도시한 바와 같이, 플러그(41P·42P)를 구비하고 있어도 된다. 플러그(41P·42P)는 외부에 배치된 플러그(51·52)와 접속 가능하다. 플러그(41P·42P)와 플러그(51·52) 간은 전력 라인 POL·통신 전용 라인 COL에 의해 접속된다. 도 48의 (c)에 있어서는, 신호 변환·전환 회로(25)에 의해, 전력 공급 장치(PD)(41·42)용 플러그(41P·42P)의 제어 입력 신호의 전환을 실시할 수 있다.
(전자 기기)
제1 내지 제8 실시 형태에 따른 전력 공급 장치는, 도 49 내지 도 50에 도시한 바와 같이, 전자 기기(7)에 내장 가능하다. 전자 기기로서는, 예를 들어 모니터, 외부 하드디스크 드라이브, 셋톱 박스, 랩톱 PC, 태블릿 PC, 스마트폰, 배터리 차저 시스템, 퍼스널 컴퓨터, 도킹 스테이션, 디스플레이, 프린터, 청소기, 냉장고, 팩시밀리, 전화기, 카 내비게이션, 카 컴퓨터, 텔레비전, 안경, 헤드 마운트 디스플레이, 선풍기, 에어컨, 레이저 디스플레이 혹은 벽 콘센트 등 다양한 기기를 적용할 수 있다.
콘센트(1)에 접속 가능한 플러그(2)와 전자 기기(7)를 케이블을 사용해서 접속하는 결선예로서, 전자 기기(7) 내부에 전력 공급 장치(41·42) 및 리셉터클(41R·42R)을 내장한 내부 회로(71·72)를 구비하는 예는, 도 49의 (a)에 도시한 바와 같이 나타낸다.
또한, 콘센트(1)에 접속 가능한 플러그(2)를 전자 기기(7)에 내장하고, 전자 기기(7) 내부에 전력 공급 장치(41·42) 및 리셉터클(41R·42R)을 내장한 내부 회로(71·72)를 구비하는 예는, 도 49의 (b)에 도시한 바와 같이 나타낸다.
도 49의 (a)·도 49의 (b)에 있어서, 리셉터클(41R·42R) 간은, 전력 라인 POL·통신 전용 라인 COL에 의해 접속 가능하다. 도 49의 (a)·도 49의 (b)에 있어서는, 신호 변환·전환 회로(25)에 의해, 전력 공급 장치(PD)(41·42)용 리셉터클(41R·42R)의 제어 입력 신호의 전환을 실시할 수 있다.
콘센트(1)에 접속 가능한 플러그(2)를 전자 기기(7)에 내장하고, 전자 기기(7) 내부에 전력 공급 장치(41·42) 및 리셉터클(41R·42R)을 내장한 내부 회로(71·72)를 구비하는 예에 있어서, 하나의 내부 회로(72) 내에 외부에 접속되는 리셉터클(43R)을 갖는 예는, 도 50의 (a)에 도시한 바와 같이 나타낸다.
또한, 콘센트(1)에 접속 가능한 플러그(2)를 전자 기기(7)에 내장하고, 전자 기기(7) 내부에 전력 공급 장치(41·42) 및 리셉터클(41R·42R)을 내장한 내부 회로(71·72)를 구비하는 예에 있어서, 하나의 내부 회로(72) 내에 외부에 접속되는 복수의 리셉터클(43R·44R)을 갖는 예는, 도 50의 (b)에 도시한 바와 같이 나타낸다.
도 50의 (a)·도 50의 (b)에 있어서도, 리셉터클(41R·42R) 간은, 전력 라인 POL·통신 전용 라인 COL에 의해 접속 가능하다. 또한, 도 50의 (a)·도 50의 (b)에 있어서는, 신호 변환·전환 회로(25)에 의해, 전력 공급 장치(PD)(41·42)용 리셉터클(41R·42R)의 제어 입력 신호의 전환을 실시할 수 있다.
(보호 기능)
접속 대상을 스마트폰(160)으로 하는 경우의 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)의 보호 기능의 설명도는, 도 51의 (a)에 도시한 바와 같이 나타내고, 접속 대상을 랩톱 PC(140)로 하는 경우의 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)의 보호 기능의 설명도는, 도 51의 (b)에 도시한 바와 같이 나타낸다.
실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 51의 (a)·도 51의 (b)에 도시한 바와 같이, 1차측 과전력 보호 회로(OPP1)(81·83)와, 1차측 과전력 보호 회로(OPP1)(81·83)와 접속된 2차측 과전력 보호 회로(OPP2)(82·84)를 구비하고 있어도 된다. 1차측 과전력 보호 회로(OPP1)(81·83)는, 1차측 컨트롤러(도시생략)에 접속된다. 또한, 1차측 과전력 보호 회로(OPP1)(81·83)는, 1차측 컨트롤러에 내장되어 있어도 된다. 2차측 과전력 보호 회로(OPP2)(82·84)는, 2차측 컨트롤러(16)에 접속된다.
또한, 도 51의 (a)·도 51의 (b)에 도시한 바와 같이, 리셉터클(41R)·접속 대상(스마트폰(160)·랩톱 PC(140)) 간은 전력 라인 POL·통신 전용 라인 COL에 의해 접속된다. 2차측 컨트롤러(16)와 리셉터클(41R) 간에는, 신호 변환·전환 회로(25)가 접속되어 있으며, 신호 변환·전환 회로(25)에 의해, 전력 공급 장치(PD)(41·42)용 리셉터클(41R)의 제어 입력 신호의 전환을 실시할 수 있다.
리셉터클(41R)에 접속되는 대상 기기(세트)에 대응하여, 리셉터클(41R)에 있어서의 전력 정보·통신 제어 정보가 2차측 컨트롤러(16)로부터 2차측 과전력 보호 회로(OPP2)(82·84)로 전송되고, 또한 2차측 과전력 보호 회로(OPP2)(82·84)는, 이 전력 정보·통신 제어 정보를 1차측 과전력 보호 회로(OPP1)(81·83)로 전송한다. 이 결과, 리셉터클(41R)에 접속되는 대상 기기(세트)에 대응하여, 과전류 검출 설정값을 변경하고, DC/DC 컨버터(13)의 전력 전환을 실시할 수 있다.
리셉터클(41R)에 있어서의 전력 정보·통신 제어 정보가 과전류 검출 설정값을 초과하였는지 여부의 판단은, 1차측 과전력 보호 회로(OPP1)(81)·2차측 과전력 보호 회로(OPP2)(82) 중 어느 하나로 실시해도 된다.
리셉터클(41R)에 있어서의 전력 정보·통신 제어 정보가 과전류(과전력) 검출 설정값을 초과하였다고 판단된 경우에는, 1차측 과전력 보호 회로(OPP1)(81·83)는, 1차측 컨트롤러(도시생략)에 과전류(과전력) 보호 제어 신호를 송신하고, DC/DC 컨버터(13)의 전력 억제를 위한 전환을 실시할 수 있다.
실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에는, 과전류 보호(OCP: Over Current Protection), 과전력 보호(OPP: Over Power Protection), 과전압 보호(OVP: Over Voltage Protection), 과부하 보호(OLP: Over Load Protection), 과온도 보호(TSD: Thermal Shut Down) 등의 여러 기능을 적용할 수 있다.
실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에는, 예를 들어 1차측 컨트롤러(도시생략)에 어떠한 센서 소자를 접속하고, 이 센서 소자의 특성에 따라 보호를 실시하는 센서(SENSOR) 보호 기능을 구비하고 있어도 된다.
실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, 과전류(과전력) 검출 설정값을 변경하는 경우에는, 상기한 바와 같이 리셉터클(41R)에 있어서의 전력 정보·통신 제어 정보를 2차측 컨트롤러(16)·2차측 과전력 보호 회로(OPP2)(82·84)를 통해 1차측 과전력 보호 회로(OPP1)(81·83)로 전송하고, 리셉터클(41R)에 접속되는 대상 기기(세트)에 대응하여 과전류 검출 설정값을 변경하고, DC/DC 컨버터(13)의 전력 전환을 실시할 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, 과전류(과전력) 검출 설정값을 변경하는 경우에는, 리셉터클(41R)에 있어서의 전력 정보·통신 제어 정보를 2차측 컨트롤러(16)로부터 직접 1차측 과전력 보호 회로(OPP1)(81·83)로 전송하고, 1차측 과전력 보호 회로(OPP1)(81·83)에 있어서, 직접 설정값을 변경하도록해도 된다.
또한, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)의 외부로부터 직접 1차측 과전력 보호 회로(OPP1)(81·83)로 전송하도록 해도 된다.
이와 같이, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서는, 1차측 과전력 보호 회로(OPP1)(81·83)에 있어서, 리셉터클(41R)에 접속되는 대상 기기(세트)에 대응하여 공급 전력 레벨을 변경할 수 있다. 이 결과, 이상 상태에 있어서의 대상 기기(세트)의 파괴를 방지할 수 있다.
접속 대상을 스마트폰(160)으로 하는 경우, 스마트폰(160)(전력량 5V·1A=5W)에 대해, 2차측 컨트롤러(16)로부터 2차측 과전력 보호 회로(OPP2)(82)로, 예를 들어 7W의 전력 정보·통신 제어 정보가 전송되면, 2차측 과전력 보호 회로(OPP2)(82)로부터 1차측 과전력 보호 회로(OPP1)(81)로 이 7W의 전력 정보·통신 제어 정보가 전송되고, 1차측 과전력 보호 회로(OPP1)(81)에 있어서, 7W로부터 예를 들어 10W로의 과전류(과전력) 검출 설정값 UP의 전환(SW)을 행한다. 이 결과, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)의 DC/DC 컨버터에서는, 10W까지의 전력 전송이 가능해진다.
접속 대상을 랩톱 PC(140)로 하는 경우, 랩톱 PC(140)(전력량 20V·3A=60W)에 대해, 2차측 컨트롤러(16)로부터 2차측 과전력 보호 회로(OPP2)(84)로, 예를 들어 80W의 전력 정보·통신 제어 정보가 전송되면, 2차측 과전력 보호 회로(OPP2)(84)로부터 1차측 과전력 보호 회로(OPP1)(83)로 이 80W의 전력 정보·통신 제어 정보가 전송되고, 1차측 과전력 보호 회로(OPP1)(83)에 있어서, 80W로부터 예를 들어 100W로의 과전류(과전력) 검출 설정값 UP의 전환(SW)을 행한다. 이 결과, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)의 DC/DC 컨버터에서는, 100W까지의 전력 전송이 가능해진다.
(리셉터클/플러그)
리셉터클을 탑재한 AC 어댑터·AC 차저·전자 기기·도킹 스테이션에 적용 가능한 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(85)는, 도 52에 도시한 바와 같이, 예를 들어 AC 전원 100V 내지 115V를 갖는 콘센트에 접속 가능하며, 또한 전력 라인 POL·통신 전용 라인 COL에 접속된 플러그를 삽입 가능하다. 플러그 구조의 예는, 도 21의 (a) 혹은 도 55에 나타낸다.
전력 라인 POL은, 리셉터클의 상측 전력 단자 PU·하측 전력 단자 PD의 어느 쪽에도 접속 가능하고, 통신 전용 라인 COL은, 리셉터클의 상측 통신 단자 CU·하측 통신 단자 CD의 어느 쪽에도 접속 가능하다.
전력 라인 POL에는 전력 정보가 전송 가능하며, 통신 전용 라인 COL에는 통신 제어 정보가 전송 가능하다. 실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 탑재한 AC 어댑터·AC 차저·전자 기기에 적용 가능한 전력 공급 장치(85)는, 도 52에 도시한 바와 같이, 전력 단자 PU·PD, 통신 단자 CU·CD의 모두 접속 가능하며, 대응하는 플러그의 상하(표리)를 선택할 필요가 없어, 사용 편리성이 좋다. 여기서, 리셉터클의 상측 전력 단자 PU·하측 전력 단자 PD는, 도 18·도 19에 도시된 리셉터클[41R(42R)]의 상측 VBUS 단자·하측 VBUS 단자에 대응하고 있다. 또한, 리셉터클의 상측 통신 단자 CU·하측 통신 단자 CD는, 도 18·도 19에 도시된 리셉터클[41R(42R)]의 상측 통신 단자 CC1(CC2)·하측 통신 단자 CC1(CC2)에 대응하고 있다. 또한, 다른 단자에 대해서는, 도시를 생략하고, 간략화 표시하였다.
또한, 리셉터클을 탑재한 AC 어댑터·AC 차저·전자 기기·도킹 스테이션에 적용 가능한 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(86)는, 도 53에 도시한 바와 같이, 예를 들어 AC 전원 230V를 갖는 콘센트에 접속 가능하며, 또한 전력 라인 POL·통신 전용 라인 COL에 접속된 플러그를 삽입 가능하다. 플러그 구조의 예는, 도 21의 (a) 혹은 도 55에 나타낸다.
또한, 리셉터클을 탑재한 AC 어댑터·AC 차저·전자 기기에 적용 가능한 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(87)는, 도 54에 도시한 바와 같이, 예를 들어 AC 전원 100V 내지 115V를 갖는 콘센트에 접속 가능하며, 또한 전력 라인 POL·통신 전용 라인 COL에 접속된 복수의 플러그를 삽입 가능하다. 플러그 구조의 예는, 도 21의 (a) 혹은 도 55에 나타낸다.
신호 변환·전환 회로는, AC 어댑터·AC 차저·전자 기기·도킹 스테이션에 1개 혹은 복수 내장 가능하다. 이와 같은 신호 변환·전환 회로 동작에 의해, 전력 공급 장치(85·86·87)의 출력 취출 개수를 다양하게 선택 가능하다. 예를 들어, 취출 개수비를 1:N, 1:1, N:1로 해도 된다. 여기서, N은 2 이상의 정수이다. 또한, USB PD 리셉터클과 병용하는 것도 가능하다.
또한, 플러그(2)를 탑재한 AC 어댑터·AC 차저·전자 기기에 적용 가능한 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(88)는, 도 55에 도시한 바와 같이, 예를 들어 AC 전원 100V 내지 115V를 갖는 콘센트나, AC 전원 230V를 갖는 콘센트에 접속 가능하다. 플러그(2)는, 도 43의 (a)·도 43의 (b), 도 44의 (b), 도 45의 (a)·도 45의 (c), 도 46의 (a)·도 46의 (c), 도 47의 (a)·도 47의 (c), 도 48의 (a)·도 48의 (c)의 형태와 동의이다. 또한, 플러그(2)는, USB-PD에도 적용 가능해도 된다.
(복수의 접속 대상)
실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 있어서, 복수의 리셉터클을 통해 복수의 접속 대상과 접속하는 모식적 회로 블록 구성은, 도 56에 도시한 바와 같이 나타낸다. 도 56에 있어서, 2차측 컨트롤러(도시생략)와 접속되는 신호 변환·전환 회로(25)는, 리셉터클(41R1·41R2·41R3)을 통하여, 각각 접속 대상인 스마트폰(160)·랩톱 PC(140)·태블릿 PC(150)에 접속된다. 리셉터클(41R1·41R2·41R3)과 스마트폰(160)·랩톱 PC(140)·태블릿 PC(150) 사이에는, 전력 라인 POL·통신 전용 라인 COL이 접속되어 있다. 전력 라인 POL은, 신호 변환·전환 회로(25)에 의해 제어 가능한 스위치 SWC에 의해 스위칭 제어되고, 전력선 출력(VBUS)에 접속된다. 통신 전용 라인 COL 위에는, 스마트폰(160)·랩톱 PC(140)·태블릿 PC(150)로부터 전력 공급 장치(4)로의 제어 입력 신호 및 실시 형태에 따른 전력 공급 장치로부터 스마트폰(160)·랩톱 PC(140)·태블릿 PC(150)로의 제어 출력 신호가 전송 가능하다.
복수의 리셉터클(41R1·41R2·41R3·41R4)을 탑재한 AC 어댑터·AC 차저·전자 기기·도킹 스테이션에 적용 가능한 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(89)의 모식적 조감 구조예는, 도 57에 도시한 바와 같이 나타낸다. 도 57의 예에서는, 4개의 리셉터클(41R1·41R2·41R3·41R4)이 접속 가능하며, 스위치(89S)에 의해, 수동으로 전환할 수 있다. 도 56에 도시한 리셉터클(41R1·41R2·41R3)은, 도 57의 리셉터클(41R1·41R2·41R3)과 대응하고 있다. 또한, 도 57의 예에서는, 4개의 리셉터클(41R1·41R2·41R3·41R4)의 예가 도시되어 있지만, 예를 들어 2개, 혹은 6개 등, 임의의 개수에 대응 가능하다.
(USB PD 통신)
복수의 실시 형태에 따른 전력 공급 장치 간에서, 제어 입출력 신호를 USB PD 통신에 사용하는 예를 설명하는 모식적 회로 블록 구성은, 도 58의 (a)에 도시한 바와 같이 나타내고, 도 58의 (a)에 있어서, 신호 변환·전환 회로 내를 제어 입출력 신호가 통과하는 경우를 나타내는 모식적 회로 블록 구성은, 도 58의 (b)에 도시한 바와 같이 나타낸다.
제1 전력 공급 장치에 있어서는, 도 58의 (a)에 도시한 바와 같이, 2차측 컨트롤러(161)가 결합 캐패시터 CC를 통해 신호 변환·전환 회로(251)에 접속되고, 신호 변환·전환 회로(251)는, 제어 단자 CT1에 접속되어 있다. 그 밖의 구성은 도시를 생략하였다.
제2 전력 공급 장치에 있어서는, 도 58의 (a)에 도시한 바와 같이, 2차측 컨트롤러(162)가 결합 캐패시터 CC를 통해 신호 변환·전환 회로(252)에 접속되고, 신호 변환·전환 회로(252)는, 제어 단자 CT2에 접속되어 있다. 그 밖의 구성은 도시를 생략하였다. 또한, 신호 변환·전환 회로(251·252)는, AC 결합 캐패시터를 통해 제어 단자 CT1·CT2에 접속되어 있어도 된다. 또한, 전력 라인 POL(VBUS 출력)과 신호 변환·전환 회로(251·252)의 사이에는, 출력 캐패시터 CO가 접속된다(도시생략).
USB PD 통신에서는, 제어 단자 CT1·CT2 간은, 전력 라인 POL에 의해 접속된다.
제1 전력 공급 장치·제2 전력 공급 장치 간에서, 제어 입출력 신호를 USB PD 통신에 사용하는 경우, 도 58의 (b)에 도시한 바와 같이, 신호 변환·전환 회로(251) 내를 제어 입출력 신호가 통과하도록 구성하면 된다.
(전력 공급 시스템)
실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 적용 가능한 전력 공급 시스템에 있어서는, 케이블의 방향을 바꾸지 않고, 전력의 소스를 전환할 수 있다. 예를 들어, 외부 기기로부터 랩톱 PC의 배터리의 충전과, 랩톱 PC의 배터리나 내부 전력 공급 장치로부터 외부 기기(디스플레이 등)의 급전을 케이블의 교체 없이 실현할 수 있다.
또한, 전력 라인 POL·통신 전용 라인 COL을 통해 2개의 유닛 간에서, 전력 전송·반이중 데이터 통신을 실현할 수 있다.
실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 적용 가능한 전력 공급 시스템에 있어서, 배터리 차저 시스템과 랩톱 PC 사이에서는, DC 전력 공급(DC 출력 VBUS)과 데이터 통신을 전력 라인 POL·통신 전용 라인 COL을 사용해서 전송 가능하다. 여기서, 배터리 차저 시스템·랩톱 PC에는, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치가 탑재된다.
실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 적용 가능한 전력 공급 시스템에 있어서, 스마트폰과 랩톱 PC의 사이에 있어서도, 전력 라인 POL·통신 전용 라인 COL을 사용하여, DC 전력 공급(DC 출력 VBUS), 데이터 통신을 전력 라인 POL·통신 전용 라인 COL을 사용해서 전송 가능하다. 여기서, 스마트폰·랩톱 PC에는, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치가 탑재된다.
실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 적용 가능한 전력 공급 시스템에 있어서, 2개의 퍼스널 컴퓨터 PCA·PCB 간의 데이터 통신 및 전력 공급을 설명하는 모식적 블록 구성은, 도 59에 도시한 바와 같이 나타낸다. 도 59에 있어서, DC/DC 컨버터는 도시를 생략하고, 2차측 컨트롤러(16A·16B)·신호 변환·전환 회로(25A·25B)가 도시되어 있다. 퍼스널 컴퓨터 PCA·PCB에는, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치가 탑재되어 있다. 또한, 2차측 컨트롤러(16A·16B)와 신호 변환·전환 회로(25A·25B) 간은, 직접 접속되어 있다. 또한, 2차측 컨트롤러(16A·16B)와 신호 변환·전환 회로(25A·25B) 간은, 결합 캐패시터 CC를 통해 접속되어 있어도 된다. 또한, 전력 라인 POL(VBUS 출력)과 신호 변환·전환 회로(25A·25B)의 사이에는, 출력 캐패시터 CO가 접속된다(도시생략).
퍼스널 컴퓨터 PCA·PCB 간은, 전력 라인 POL 및 통신 전용 라인 COL을 통해 접속된다. 통신 전용 라인 COL은 제어 단자 CT1·CT2 사이에 접속된다.
도 59에 도시한 바와 같이, 제어 단자 CT1은 신호 변환·전환 회로(25A)를 통해 컨트롤러(16A)에 접속되고, 제어 단자 CT2는 신호 변환·전환 회로(25B)를 통해 컨트롤러(16B)에 접속된다. 또한, 신호 변환·전환 회로(25A·25B)와 제어 단자 CT1·CT2 간은, AC 결합 캐패시터를 통해 접속되어 있어도 된다. 또한, 퍼스널 컴퓨터 PCA에는, 배터리 E와 배터리 E에 접속되는 배터리 차저 IC(CHG)(53)가 탑재되고, 퍼스널 컴퓨터 PCB에는, 파워 매니지먼트 IC(PMIC: Power Management IC)(54)가 탑재되어 있다.
실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 적용 가능한 전력 공급 시스템에 있어서는, 예를 들어 퍼스널 컴퓨터 PCB로부터 퍼스널 컴퓨터 PCA의 배터리 E의 충전과, 퍼스널 컴퓨터 PCA의 배터리 E로부터 퍼스널 컴퓨터 PCB의 급전을 케이블의 교체 없이 실현할 수 있다.
또한, 통신 전용 라인 COL에는, 신호 변환·전환 회로(25A·25B)를 통해 2차측 컨트롤러(16A·16B)가 접속되어 있어, 퍼스널 컴퓨터 PCA·PCB 간에 있어서, 예를 들어 반이중 데이터 통신을 실현하고 있다. 여기서, 캐리어 주파수는, 예를 들어 약 23.2㎒이며, FSK 변복조 주파수는, 예를 들어 약 300kbps다. 여기서, 부호오류율(BER: Bit Error Rate)은, 예를 들어 약 1×10-6이며, 비스트(BIST: built-in self test)용 LSI를 내장하고 있어도 된다.
실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 적용 가능한 전력 공급 시스템에 있어서, 2개의 유닛(56·58) 간의 데이터 통신 및 전력 공급을 설명하는 모식적 블록 구성은, 도 60의 (a)에 도시한 바와 같이 나타낸다.
2개의 유닛(56·58) 간은, 전력 라인 POL 및 통신 전용 라인 COL에 의해 접속된다. 전력 라인 POL 및 통신 전용 라인 COL은, 2개의 유닛(56·58)에 내장되는 리셉터클(41R·42R)에 플러그 접속된다.
2개의 유닛(56·58)은, 임의의 전자 기기이며, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치가 탑재되어 있다. 도 60의 (a)에 있어서, DC/DC 컨버터는 도시를 생략하고, 2차측 컨트롤러(16A·16B)·신호 변환·전환 회로(25A·25B)가 도시되어 있다. 또한, 2차측 컨트롤러(16A·16B)와 신호 변환·전환 회로(25A·25B)의 사이에는, 직접 접속되어 있다. 또한, 2차측 컨트롤러(16A·16B)와 신호 변환·전환 회로(25A·25B) 간은, 결합 캐패시터 CC를 통해 접속되어 있어도 된다. 또한, 전력 라인 POL(VBUS 출력)과 신호 변환·전환 회로(25A·25B)의 사이에는, 출력 캐패시터 CO가 접속된다(도시생략).
실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 내장한 AC 어댑터/AC 차저(3)·스마트폰(160)을 포함하는 전력 공급 시스템의 모식적 블록 구성은, 도 60의 (b)에 도시한 바와 같이 나타낸다.
AC 어댑터/AC 차저(3)·스마트폰(160) 간은, 전력 라인 POL 및 통신 전용 라인 COL에 의해 접속된다. 전력 라인 POL 및 통신 전용 라인 COL은, AC 어댑터(3)·스마트폰(160)에 내장되는 리셉터클(41R·42R)에 플러그 접속된다.
AC 어댑터/AC 차저(3)·스마트폰(160)에는, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치가 탑재되어 있다. 도 60의 (b)에 있어서, DC/DC 컨버터는 도시를 생략하고, 2차측 컨트롤러(16A·16B)·신호 변환·전환 회로(25A·25B)가 도시되어 있다.
AC 어댑터/AC 차저(3)는, AC/DC 컨버터(60)·2차측 컨트롤러(16A)·신호 변환·전환 회로(25A)를 구비한다. 스마트폰(160)은, 2차측 컨트롤러(16B)·신호 변환·전환 회로(25B)·임베디드형 컨트롤러(EMBC)(64)·CPU(68)·PMIC(54)·배터리(66)·배터리 차저 IC(CHG)(62)를 구비한다. 2차측 컨트롤러(16A·16B)와 신호 변환·전환 회로(25A·25B) 간에는, 결합 캐패시터 CC를 구비하고 있어도 된다. 또한, 전력 라인 POL(VBUS 출력)과 신호 변환·전환 회로(25A·25B)의 사이에는, 출력 캐패시터 CO가 접속된다(도시생략). 또한, 신호 변환·전환 회로(25A·25B)와 리셉터클(41R·42R) 간에는, AC 결합 캐패시터를 구비하고 있어도 된다.
실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 적용 가능한 전력 공급 시스템에 있어서는, 예를 들어 AC 어댑터/AC 차저(3)로부터 스마트폰(160)의 배터리(66)의 충전과, 스마트폰(160)의 배터리(66)로부터 외부 기기의 급전을 케이블의 교체 없이 실현할 수 있다.
실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 내장한 2개의 유닛(56·58)을 포함하는 전력 공급 시스템의 모식적 블록 구성은, 도 61에 도시한 바와 같이 나타낸다.
2개의 유닛(56·58) 간은, 전력 라인 POL 및 통신 전용 라인 COL에 의해 접속된다. 전력 라인 POL 및 통신 전용 라인 COL은, 2개의 유닛(56·58)에 내장되는 리셉터클(41R·42R)에 플러그 접속된다.
2개의 유닛(56·58)에는, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치가 탑재되어 있다. 도 61에 있어서, DC/DC 컨버터는 도시를 생략하고, 2차측 컨트롤러(16A·16B)·신호 변환·전환 회로(25A·25B)가 도시되어 있다. 또한, 전력 라인 POL(VBUS 출력)과 신호 변환·전환 회로(25A·25B)의 사이에는, 출력 캐패시터 CO가 접속된다(도시생략).
유닛(56)은, AC/DC 컨버터(60)·2차측 컨트롤러(16A)·신호 변환·전환 회로(25A)를 구비하고, 유닛(58)은, 2차측 컨트롤러(16B)·신호 변환·전환 회로(25B)·부하(70)를 구비한다. 여기서, 부하(70)는, CPU, 배터리 BAT, 컨트롤러CTR 등으로 구성 가능하다. 2차측 컨트롤러(16A·16B)와 신호 변환·전환 회로(25A·25B) 간에는, 결합 캐패시터를 구비하고 있어도 된다. 또한, 신호 변환·전환 회로(25A·25B)와 리셉터클(41R·42R) 사이에는, AC 결합 캐패시터를 구비하고 있어도 된다.
실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 적용 가능한 전력 공급 시스템에 있어서는, 예를 들어 유닛(56)으로부터 유닛(58)의 급전과, 유닛(58)으로부터 외부 기기의 급전을 케이블의 교체 없이 실현 가능하다.
또한, 통신 전용 라인 COL에는, 신호 변환·전환 회로(25A·25B)를 통해 2차측 컨트롤러(16A·16B)가 접속되어 있어서, 유닛(56·58) 사이에 있어서도, 예를 들어 반이중 데이터 통신을 실현하고 있다.
실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 적용 가능한 전력 공급 시스템에 있어서, 도 61의 구성과는 상이한 2개의 유닛(56·58)을 포함하는 모식적 블록 구성은, 도 62에 도시한 바와 같이 나타낸다.
유닛(56)은, 배터리 E·CPU(68A)·2차측 컨트롤러(16A)·신호 변환·전환 회로(25A)를 구비하고, 유닛(58)은, CPU(68B)·2차측 컨트롤러(16B)·신호 변환·전환 회로(25B)·부하 CL을 구비한다.
2개의 유닛(56·58) 간은, 전력 라인 POL 및 통신 전용 라인 COL에 의해 접속된다. 전력 라인 POL 및 통신 전용 라인 COL은, 2개의 유닛(56·58)에 내장되는 리셉터클(41R·42R)에 플러그 접속된다(도시생략). 전력 라인 POL은 배터리 E·부하 CL 간에 접속되고, 통신 전용 라인 COL은 2차측 컨트롤러(16A·16B) 간에 접속된다. 또한, 전력 라인 POL(VBUS 출력)과 신호 변환·전환 회로(25A·25B)의 사이에는, 출력 캐패시터 CO가 접속된다(도시생략). 2차측 컨트롤러(16A·16B)와 신호 변환·전환 회로(25A·25B) 사이에는, 결합 캐패시터를 구비하고 있어도 된다. 또한, 신호 변환·전환 회로(25A·25B)와 통신 전용 라인 COL 간에는, AC 결합 캐패시터를 구비하고 있어도 된다.
실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 적용 가능한 전력 공급 시스템에 있어서는, 예를 들어 유닛(58)으로부터 유닛(56)의 배터리 E의 충전과, 유닛(56)의 배터리 E로부터 유닛(58)의 급전을 케이블의 교체 없이 실현할 수 있다. 또한, 유닛(56·58) 사이에 있어서도, 예를 들어 반이중 데이터 통신을 실현하고 있다.
실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 글로벌로 적용 가능한 제1 전력 공급 시스템(100)은, 도 63에 도시한 바와 같이, 플러그를 통해 콘센트에 접속되는 모니터(110)와, USB PD 케이블을 사용해서 모니터(110)에 접속된 외부 하드디스크 드라이브(120)·셋톱 박스(180)·랩톱 PC(140)·태블릿 PC(150)·스마트폰(160)을 구비한다. 여기서, 모니터(110)는, 그 밖에 TV나 도킹 스테이션이어도 된다.
각 구성 요소에는, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)가 탑재되어 있지만, 도 63에서는, DC/DC 컨버터·결합 캐패시터 CC는 도시를 생략하고, 컨트롤러(16)·신호 변환·전환 회로(25)가 도시되어 있다. 또한, 전력 라인 POL(VBUS 출력)과 신호 변환·전환 회로(25)의 사이에는, 출력 캐패시터 CO가 접속된다(도시생략). 또한, 통신 전용 라인 COL에 AC 결합 캐패시터를 적용해도 된다. 또한, USB PD를 적용하는 경우에는, 컨트롤러(16)는, USB PD 컨트롤러를 적용해도 된다.
모니터(110)와 외부 하드디스크 드라이브(120)·셋톱 박스(180)·랩톱 PC(140)·태블릿 PC(150)·스마트폰(160) 사이에서는, 전력 라인 POL 및 통신 전용 라인 COL을 사용해서 전력 전송 및 통신 데이터 전송이 가능하다. 전력 라인 POL은, 굵은 실선으로 도시되어 있으며, 통신 전용 라인 COL은, 파선으로 도시되어 있다. 또한, USB PD를 적용하는 경우에는, 파선으로 나타내는 통신 전용 라인 COL 대신에 전력 라인 POL을 사용해도 된다. 또한, 통신 전용 라인 COL은, AC 결합 캐패시터(도시생략)를 통해 신호 변환·전환 회로(25)·컨트롤러(16)에 접속된다. 한편, AC 결합 캐패시터를 통하지 않고 직접 신호 변환·전환 회로(25)·컨트롤러(16)에 접속되어 있어도 된다.
원형 파선으로 나타내는 부분은, 전력 라인 POL용 케이블과 통신 전용 라인 COL용 케이블이 분리되어 있음을 나타내고 있다. 전력 라인 POL용 케이블로서는, USB PD 케이블, 통신 전용 라인 COL용 케이블로서는 통신 전용 케이블(COM)을 적용할 수 있다. 또한, 전력 라인 POL·통신 전용 라인 COL 변환 내장 케이블을 사용해도 된다.
모니터(110)에는, AC/DC 컨버터(60)·컨트롤러(16)·신호 변환·전환 회로(25)가 탑재되고, 외부 하드디스크 드라이브(120)에는, CPU+인터페이스 보드(122)·컨트롤러(16)·신호 변환·전환 회로(25)가 탑재되고, 셋톱 박스(180)에는, CPU+인터페이스 보드(132)·컨트롤러(16)·신호 변환·전환 회로(25)가 탑재되고, 랩톱 PC(140)에는, NVDC(Narrow Voltage DC/DC) 차저(142)·CPU(148)·PCH(Platform Control Hub)(147)·EC(Embedded Controller)(146)·컨트롤러(16)·신호 변환·전환 회로(25)가 탑재되고, 태블릿 PC(150)에는, ACPU(Application CPU)(156)·배터리 차저 IC(CHG)(158)·배터리(157)·컨트롤러(16)·신호 변환·전환 회로(25)가 탑재되고, 스마트폰(160)에는, ACPU(166)·USB 차저(162)·배터리(172)·컨트롤러(16)·신호 변환·전환 회로(25)가 탑재되어 있다.
실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 글로벌로 적용 가능한 제2 전력 공급 시스템(200)은, 도 64에 도시한 바와 같이, 플러그를 통해 콘센트에 접속되는 USB PD 어댑터(230)와, USB PD 어댑터(230)에 접속된 랩톱 PC(140)와, 랩톱 PC(140)에 접속된 외부 하드디스크 드라이브(120)·모니터(110)·태블릿 PC(150)·스마트폰(160)을 구비한다. 여기서, 랩톱 PC(140)는, 그 밖에 도킹 스테이션이어도 된다.
각 구성 요소에는, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)가 탑재되어 있지만, 도 64에서는, DC/DC 컨버터·결합 캐패시터 CC는 도시를 생략하고, 컨트롤러(16)·신호 변환·전환 회로(25)가 도시되어 있다. 전력 라인 POL(VBUS 출력)과 신호 변환·전환 회로(25)의 사이에는, 출력 캐패시터 CO가 접속된다(도시생략). 또한, 통신 전용 라인 COL에 AC 결합 캐패시터를 적용해도 된다. 또한, USB PD를 적용하는 경우에는, 컨트롤러(16)는, USB PD 컨트롤러를 적용해도 된다.
랩톱 PC(140)와 USB PD 어댑터(230)·외부 하드디스크 드라이브(120)·모니터(110)·태블릿 PC(150)·스마트폰(160)의 사이에서는, 전력 라인 POL 및 통신 전용 라인 COL을 사용해서 전력 전송 및 통신 데이터 전송이 가능하다.
USB PD 어댑터(230)에는, AC/DC 컨버터(60)·컨트롤러(16)·신호 변환·전환 회로(25)가 탑재된다. 랩톱 PC(140)에는, NVDC 차저(142)·CPU(148)·PCH(147)·EC(146)·배터리(154)·DC/DC 컨버터(159)·컨트롤러(161·162)·신호 변환·전환 회로(251·252)가 탑재되고, 모니터(110)에는, PMIC(112)·컨트롤러(16)·신호 변환·전환 회로(25)가 탑재된다. 그 밖의 구성은, 제1 전력 공급 시스템(100)(도 63)과 마찬가지이다.
실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 글로벌로 적용 가능한 제3 전력 공급 시스템(300)은, 도 65에 도시한 바와 같이, 플러그를 통해 콘센트에 접속되는 USB PD 어댑터/차저(310)와, USB PD 어댑터/차저(310)에 접속된 외부 하드디스크 드라이브(120)·모니터(110)·셋톱 박스(180)·랩톱 PC(140)·태블릿 PC(150)·스마트폰(160)을 구비한다.
각 구성 요소에는, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)가 탑재되어 있지만, 도 65에서는, DC/DC 컨버터·결합 캐패시터 CC는 도시를 생략하고, 컨트롤러(16)·신호 변환·전환 회로(25)가 도시되어 있다. 전력 라인 POL(VBUS 출력)과 신호 변환·전환 회로(25)의 사이에는, 출력 캐패시터 CO가 접속된다(도시생략). 또한, 통신 전용 라인 COL에 AC 결합 캐패시터를 적용해도 된다. 또한, USB PD를 적용하는 경우에는, 컨트롤러(16)는, USB PD 컨트롤러를 적용해도 된다.
USB PD 어댑터/차저(310)와 외부 하드디스크 드라이브(120)·모니터(110)·셋톱 박스(180)·랩톱 PC(140)·태블릿 PC(150)·스마트폰(160)의 사이에서는, 전력 라인 POL 및 통신 전용 라인 COL을 사용해서 전력 전송 및 통신 데이터 전송이 가능하다.
USB PD 어댑터/차저(310)에는, AC/DC 컨버터(60)·컨트롤러(16)·신호 변환·전환 회로(25)가 탑재된다. 그 밖의 구성은, 제1 전력 공급 시스템(100)(도 63)·제2 전력 공급 시스템(200)(도 64)과 마찬가지이다.
실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 적용 가능한 제4 전력 공급 시스템(400)은, 도 66에 도시한 바와 같이, 플러그를 통해 콘센트에 접속되는 고기능 USB PD 어댑터/차저(330)와, 고기능 USB PD 어댑터/차저(330)에 접속된 외부 하드디스크 드라이브(120)·모니터(110)·셋톱 박스(180)·랩톱 PC(140)·태블릿 PC(150)·스마트폰(160)을 구비한다.
각 구성 요소에는, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)가 탑재되어 있지만, 도 66에서는, DC/DC 컨버터·결합 캐패시터 CC는 도시를 생략하고, 컨트롤러(16)·신호 변환·전환 회로(25)가 도시되어 있다. 전력 라인 POL(VBUS 출력)과 신호 변환·전환 회로(25)의 사이에는, 출력 캐패시터 CO가 접속된다(도시생략). 또한, 통신 전용 라인 COL에 AC 결합 캐패시터를 적용해도 된다. 또한, USB PD를 적용하는 경우에는, 컨트롤러(16)는, USB PD 컨트롤러를 적용해도 된다.
고기능 USB PD 어댑터/차저(330)와 외부 하드디스크 드라이브(120)·모니터(110)·셋톱 박스(180)·랩톱 PC(140)·태블릿 PC(150)·스마트폰(160)의 사이에서는, 전력 라인 POL 및 통신 전용 라인 COL을 사용해서 전력 전송 및 통신 데이터 전송이 가능하다.
고기능 USB PD 어댑터/차저(330)에는, 동기 FET 스위칭 컨버터를 내장한 AC/DC 컨버터(60A)·컨트롤러(16)·신호 변환·전환 회로(25)가 탑재된다. 그 밖의 구성은, 제3 전력 공급 시스템(300)(도 65)과 마찬가지이다.
실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 적용 가능한 전력 공급 시스템에 있어서, CPU+인터페이스 보드[122(132)] 내에 컨트롤러(16)가 내장되는 구성의 모식적 블록 구성은, 도 67에 도시한 바와 같이 나타낸다. 즉, 도 63 내지 도 66에 도시된 전력 공급 시스템(100 내지 400)에 있어서, CPU+인터페이스 보드[122(132)] 내에 컨트롤러(16)가 내장되어 있어도 된다. 이 경우에는, CPU+인터페이스 보드(122)에 전력 라인 POL 및 통신 전용 라인 COL을 사용해서 전력 및 통신 데이터가 전송 가능하다. 이와 같은 CPU+인터페이스 보드[122(132)] 내에 컨트롤러(16)가 내장된 칩은, 컨트롤러를 포함한 CPU나 DSP나 그 밖의 컨트롤러와의 통합 칩으로서도 구성 가능하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 복수의 기기에 대해 전환 가능하며, 또한 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 제어 가능한 전력 공급 장치, AC 어댑터, AC 차저, 전자 기기 및 전력 공급 시스템을 제공할 수 있다.
[그 밖의 실시 형태]
상기한 바와 같이 실시 형태에 의해 기재하였지만, 본 개시의 일부를 이루는 논술 및 도면은 본 실시 형태를 한정하는 것으로 이해해서는 안 된다. 본 개시로부터 당업자에게는 다양한 대체 실시 형태, 실시예 및 운용 기술이 밝혀질 것이다.
이와 같이, 본 실시 형태는 여기에서는 기재하지 않은 다양한 실시 형태 등을 포함한다.
본 실시 형태의 전력 공급 장치, AC 어댑터, 전자 기기 및 전력 공급 시스템은, 가전 기기, 모바일 기기 등에 적용 가능하다.
1: 콘센트
2, 5, 41P, 42P, 51, 52: 플러그
3: AC 어댑터/AC 차저
4, 4A, 41, 42, 85, 86, 87, 88, 89: 전력 공급 장치(PD)
6: USB PD 케이블
7: 전자 기기
10: 전원 공급 회로
11: 퓨즈
12: 초크 코일
13, 131, 132, … , 13n, 1131, 1132, … , 113n: DC/DC 컨버터
14: 다이오드 브리지
15: 트랜스
16, 16A, 16B, 16E, 16I, 16P, 161, 162: 2차측 컨트롤러(컨트롤러)
17: 전압 전류 제어 회로
20, 20C, 20M: 절연 회로
21: 에러 증폭기
25, 25S, 25A, 25B, 251, 252: 신호 변환·전환 회로
25P: 프로토콜 변환부
25C: 통신 회로
26, 260, 261, 262, 263: 송수신기
30: 1차측 컨트롤러
41R, 42R, 43R, 44R: 리셉터클
44: 증폭기
53, 62, 158: 배터리 차저 IC(CHG)
54, 112: 파워 매니지먼트 IC(PMIC)
56, 58: 유닛
60, 60A: AC/DC 컨버터
64: 임베디드형 컨트롤러(EMBC)
66, 154, 157, 172: 배터리
68, 68A, 68B, 148: CPU
70: 부하
71, 72: 내부 회로
81, 83: 1차측 OPP 회로부
82, 84: 2차측 OPP 회로부
110: 모니터(TV, 도킹 스테이션)
116, 1161, 1162: 포트 셀렉터
120: 외부 하드디스크 드라이브(HDD)
122, 132: CPU+인터페이스 보드
125: CPU
130: 파워 출력 회로
132: CPU+인터페이스 보드
134: 부하 회로
136: 버퍼
140: 랩톱 PC
142: NVDC 차저 IC
146: EC
147: PCH
150: 태블릿 PC
152, 170: USB 리셉터클
156, 166: ACPU
159: DC/DC 컨버터
160: 스마트폰
161: 주파수 변환 회로(FSK)
162: USB 배터리 차저 IC
164: 송신기
165: 수신기
180: 셋톱 박스
230: USB PD 어댑터
CT1, CT2, …, CTn: 제어 단자
PT1, PT2, …, PTn: VBUS 파워 출력 단자
CC: 결합 캐패시터
CO: 출력 캐패시터

Claims (63)

  1. 입력과 VBUS 출력의 사이에 배치된 DC/DC 컨버터와,
    상기 DC/DC 컨버터의 입력 전류를 제어하는 1차측 컨트롤러와,
    제어 입력에 결합되고, 상기 제어 입력의 제어 입력 신호의 신호 변환·전환을 실시하는 신호 변환·전환 회로와,
    상기 VBUS 출력과 상기 신호 변환·전환 회로의 사이에 접속된 출력 캐패시터와,
    상기 신호 변환·전환 회로에 결합되고, 상기 신호 변환·전환 회로에 있어서 신호 변환·전환을 실시한 상기 제어 입력 신호를 수신하여, 상기 1차측 컨트롤러로 피드백하는 2차측 컨트롤러
    를 구비하고, 상기 1차측 컨트롤러는, 상기 2차측 컨트롤러로부터 피드백된 상기 제어 입력 신호에 기초하여, 상기 입력 전류를 제어함으로써, 상기 DC/DC 컨버터의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량을 가변으로 한 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 2차측 컨트롤러와 상기 신호 변환·전환 회로를 결합하는 결합 캐패시터를 구비하는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 신호 변환·전환 회로와 상기 제어 입력을 결합하는 AC 결합 캐패시터를 구비하는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신호 변환·전환 회로는, 또한 상기 VBUS 출력의 AC 신호 성분의 신호 변환·전환을 실시할 수 있는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신호 변환·전환 회로는, 복수의 제어 입력에 결합되고, 복수의 제어 입력의 제어 입력 신호의 신호 변환·전환을 실시할 수 있는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 1차측 컨트롤러에 접속되고, 복수의 상기 제어 입력과 쌍으로 배치되는 복수의 VBUS 출력에 대해 출력 전압을 공급하는 파워 출력 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 파워 출력 회로는, 복수의 DC/DC 컨버터를 구비하는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신호 변환·전환 회로는,
    상기 2차측 컨트롤러와 접속되고, 주파수 변환을 실시하는 프로토콜 변환부와,
    상기 프로토콜 변환부와 상기 제어 입력의 사이에 배치되고, 부호 변환을 실시하는 통신 회로
    를 구비하는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 출력 캐패시터는, 상기 프로토콜 변환부와 상기 VBUS 출력의 사이에 접속된 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신호 변환·전환 회로는, 상기 2차측 컨트롤러에 의해 제어 가능한 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신호 변환·전환 회로는, 상기 2차측 컨트롤러에 의해 제어되고, 상기 출력 캐패시터와 상기 제어 입력의 사이를 전환하는 전환 스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신호 변환·전환 회로는,
    상기 출력 캐패시터에 접속되는 제1 송수신기와,
    상기 2차측 컨트롤러에 의해 제어되고, 상기 제1 송수신기와 상기 제어 입력의 사이를 전환하는 전환 스위치
    를 구비하는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  13. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신호 변환·전환 회로는, 상기 2차측 컨트롤러에 의해 제어되고, 상기 출력 캐패시터와 상기 제어 입력의 사이를 전환하는 제1 송수신기를 구비하는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  14. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신호 변환·전환 회로는,
    상기 출력 캐패시터에 접속되는 제1 송수신기와,
    상기 제어 입력에 접속되는 제2 송수신기와,
    상기 2차측 컨트롤러에 의해 제어되고, 상기 제1 송수신기와 상기 제2 송수신기의 사이를 전환하는 전환 스위치
    를 구비하는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 송수신기와 상기 제2 송수신기는, 동일 구성을 구비하는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제1 송수신기와 상기 제2 송수신기는, 서로 다른 구성을 구비하는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  17. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신호 변환·전환 회로는,
    상기 출력 캐패시터에 접속되는 제1 송수신기와,
    복수의 상기 제어 입력에 각각 접속되는 복수의 제2 송수신기와,
    상기 2차측 컨트롤러에 의해 제어되고, 상기 제1 송수신기와 복수의 상기 제2 송수신기의 사이를 전환하는 전환 스위치
    를 구비하는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  18. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신호 변환·전환 회로는, 상기 2차측 컨트롤러에 의해 제어되고, 상기 출력 캐패시터와 복수의 상기 제어 입력의 사이를 전환하는 전환 스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 1차측 컨트롤러에 접속되고, 복수의 상기 제어 입력과 쌍으로 배치되는 복수의 VBUS 출력에 대해 출력 전압을 공급하는 파워 출력 회로를 구비하고,
    상기 신호 변환·전환 회로는, 상기 출력 캐패시터와 복수의 상기 제어 입력을 전환하는 전환 스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 1차측 컨트롤러에 접속되고, 복수의 상기 제어 입력과 쌍으로 배치되는 복수의 VBUS 출력에 대해 출력 전압을 공급하는 파워 출력 회로를 구비하고,
    상기 신호 변환·전환 회로는, 복수의 상기 제어 입력을 전환하는 포트 셀렉터를 구비하는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 포트 셀렉터는, CPU를 구비하는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 포트 셀렉터는, 복수 배치되는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  23. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신호 변환·전환 회로는, 상기 2차측 컨트롤러의 내부에 배치되고, 또한 복수의 포트 셀렉터를 구비하는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  24. 입력과 VBUS 출력의 사이에 배치된 DC/DC 컨버터와,
    상기 DC/DC 컨버터의 입력 전류를 제어하는 1차측 컨트롤러와,
    제어 입력에 결합되고, 상기 제어 입력의 제어 입력 신호의 신호 변환·전환을 실시하는 신호 변환·전환 회로와,
    상기 신호 변환·전환 회로에 결합되고, 상기 신호 변환·전환 회로에 있어서 신호 변환·전환을 실시한 상기 제어 입력 신호를 수신하여, 상기 1차측 컨트롤러로 피드백하는 2차측 컨트롤러
    를 구비하고, 상기 1차측 컨트롤러는, 상기 2차측 컨트롤러로부터 피드백된 상기 제어 입력 신호에 기초하여, 상기 입력 전류를 제어함으로써, 상기 DC/DC 컨버터의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량을 가변으로 한 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 신호 변환·전환 회로는, 상기 VBUS 출력과 상기 제어 입력의 사이를 전환하는 전환 스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 신호 변환·전환 회로는, 복수의 제어 입력에 결합되고, 상기 VBUS 출력과 상기 복수의 제어 입력의 제어 입력 신호를 전환하는 전환 스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  27. 제24항에 있어서,
    상기 신호 변환·전환 회로는, 복수의 제어 입력에 결합되고, 상기 복수의 제어 입력의 제어 입력 신호의 신호 변환·전환을 실시함과 함께,
    상기 2차측 컨트롤러는, 상기 신호 변환·전환 회로에 있어서 신호 변환·전환을 실시한 상기 제어 입력 신호를 수신하여, 상기 1차측 컨트롤러로 피드백하는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  28. 입력과 VBUS 출력의 사이에 배치된 DC/DC 컨버터와,
    상기 DC/DC 컨버터의 입력 전류를 제어하는 1차측 컨트롤러와,
    제어 입력에 결합된 결합 캐패시터와,
    상기 VBUS 출력과 상기 제어 입력의 사이에 결합된 출력 캐패시터와,
    상기 제어 입력에 상기 결합 캐패시터를 통해 결합되고, 상기 VBUS 출력과 상기 제어 입력의 제어 입력 신호를 수신하여, 상기 1차측 컨트롤러로 피드백하는 2차측 컨트롤러
    를 구비하고, 상기 1차측 컨트롤러는, 상기 2차측 컨트롤러로부터 피드백된 상기 제어 입력 신호에 기초하여, 상기 입력 전류를 제어함으로써, 상기 DC/DC 컨버터의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량을 가변으로 한 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  29. 제1항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 2차측 컨트롤러는, 상기 제어 입력 신호에 기초하여 전압 전류 판정을 행하는 전압 전류 제어 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  30. 제1항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 2차측 컨트롤러에 접속되고, 상기 제어 입력 신호를 상기 1차측 컨트롤러로 피드백하는 절연 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 2차측 컨트롤러에 접속되고, 상기 제어 입력 신호를 상기 절연 회로로 피드백하는 오차 보상용 에러 증폭기를 구비하는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  32. 입력과 VBUS 출력의 사이에 배치된 DC/DC 컨버터와,
    상기 DC/DC 컨버터의 입력 전류를 제어하는 1차측 컨트롤러와,
    복수의 제어 입력에 결합되고, 상기 복수의 제어 입력의 제어 입력 신호를 전환하는 신호 변환·전환 회로와,
    상기 신호 변환·전환 회로에 결합되고, 상기 신호 변환·전환 회로에 있어서 전환된 상기 제어 입력 신호를 수신하여, 상기 1차측 컨트롤러로 피드백하는 절연 회로와,
    상기 VBUS 출력과 상기 신호 변환·전환 회로의 사이에 접속된 출력 캐패시터
    를 구비하고, 상기 1차측 컨트롤러는, 상기 절연 회로로부터 피드백된 상기 제어 입력 신호에 기초하여, 상기 입력 전류를 제어함으로써, 상기 DC/DC 컨버터의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량을 가변으로 한 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 제어 입력은, 상기 신호 변환·전환 회로에 직접 접속되는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  34. 제32항에 있어서,
    상기 신호 변환·전환 회로는, 상기 절연 회로에 의해 제어 가능한 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  35. 제32항에 있어서,
    상기 1차측 컨트롤러에 접속되고, 복수의 상기 제어 입력과 쌍으로 배치되는 복수의 VBUS 출력에 대해 출력 전압을 공급하는 파워 출력 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 파워 출력 회로는, 복수의 DC/DC 컨버터를 구비하는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  37. 제32항에 있어서,
    상기 복수의 제어 입력에 각각 결합되는 복수의 AC 결합 캐패시터를 구비하고,
    상기 신호 변환·전환 회로는 상기 복수의 AC 결합 캐패시터를 통해 상기 복수의 제어 입력에 접속되는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  38. 제32항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 회로와 상기 신호 변환·전환 회로를 결합하는 결합 캐패시터를 구비하는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  39. 제1항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신호 변환·전환 회로는, 주파수 변환, 직류 레벨 변환, 진폭 레벨 변환 중 어느 것을 실행 가능한 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  40. 제38항에 있어서,
    상기 결합 캐패시터는, 상기 절연 회로에 내장되어 있는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  41. 제1항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 DC/DC 컨버터의 출력에 접속되고, 상기 DC/DC 컨버터의 출력 전압을 차단하는 스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  42. 제41항에 있어서,
    상기 스위치는, 절연 게이트형 전계 효과 트랜지스터를 구비하는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  43. 제1항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입력과, 상기 1차측 컨트롤러의 사이에 접속되고, 상기 1차측 컨트롤러에 전원을 공급하는 전원 공급 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  44. 제1항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서,
    AC 입력과 상기 DC/DC 컨버터의 입력의 사이에 접속된 AC/DC 컨버터
    를 구비하는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  45. 제1항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 DC/DC 컨버터는, 다이오드 정류형인 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  46. 제45항에 있어서,
    상기 DC/DC 컨버터는,
    트랜스와,
    상기 트랜스의 1차측 인덕턴스와 접지 전위의 사이에 직렬 접속된 제1 MOS 트랜지스터 및 전류 센스용 저항과,
    상기 트랜스의 2차측 인덕턴스와 상기 출력의 사이에 접속된 다이오드와,
    상기 출력과 접지 전위의 사이에 접속된 제1 캐패시터
    를 구비하는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  47. 제1항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 DC/DC 컨버터는, 동기 정류형인 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  48. 제47항에 있어서,
    상기 DC/DC 컨버터는,
    트랜스와,
    상기 트랜스의 1차측 인덕턴스와 접지 전위의 사이에 직렬 접속된 제1 MOS 트랜지스터 및 전류 센스용 저항과,
    상기 트랜스의 2차측 인덕턴스와 상기 출력의 사이에 접속된 제2 MOS 트랜지스터와,
    상기 출력과 접지 전위의 사이에 접속된 제1 캐패시터
    를 구비하는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  49. 제31항에 있어서,
    상기 2차측 컨트롤러와 상기 에러 증폭기는, 일체화되어 있는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  50. 제31항에 있어서,
    상기 2차측 컨트롤러와 상기 에러 증폭기 및 상기 절연 회로는, 일체화되어 있는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  51. 제31항에 있어서,
    상기 2차측 컨트롤러와 상기 에러 증폭기와 상기 절연 회로 및 상기 1차측 컨트롤러는, 일체화되어 있는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  52. 제1항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 입력 신호는, 반이중 통신 방식에 기초하는 신호를 구비하는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  53. 제1항 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서,
    과전류 보호, 과전력 보호, 과전압 보호, 과부하 보호, 과온도 보호 중 어느 것의 보호 기능을 구비하는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  54. 제1항 내지 제53항 중 어느 한 항에 있어서,
    출력 전압과 출력 전류의 관계는, 직사각형 형상, 역사다리꼴 형상, 역삼각형 형상, 사다리꼴 형상, 혹은 오각형 형상 중 어느 것의 형상을 채용할 수 있는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 장치.
  55. 제1항 내지 제54항 중 어느 한 항에 기재된 전력 공급 장치를 탑재한 것을 특징으로 하는, AC 어댑터.
  56. 제1항 내지 제54항 중 어느 한 항에 기재된 전력 공급 장치를 탑재한 것을 특징으로 하는, AC 차저.
  57. 제1항 내지 제54항 중 어느 한 항에 기재된 전력 공급 장치를 탑재한 것을 특징으로 하는, 전자 기기.
  58. 제57항에 있어서,
    상기 전자 기기는, 모니터, 외부 하드디스크 드라이브, 셋톱 박스, 랩톱 PC, 태블릿 PC, 스마트폰, 배터리 차저 시스템, 퍼스널 컴퓨터, 도킹 스테이션, 디스플레이, 프린터, 청소기, 냉장고, 팩시밀리, 전화기, 카 내비게이션, 카 컴퓨터, 텔레비전, 안경, 헤드 마운트 디스플레이, 선풍기, 에어컨, 레이저 디스플레이 혹은 벽 콘센트 중 어느 것인 것을 특징으로 하는, 전자 기기.
  59. 제1항 내지 제54항 중 어느 한 항에 기재된 전력 공급 장치를 탑재한 것을 특징으로 하는, 전력 공급 시스템.
  60. 제59항에 있어서,
    상기 전력 공급 시스템은,
    플러그를 통해 콘센트에 접속 가능한 모니터와,
    상기 모니터에 접속된 외부 하드디스크 드라이브, 셋톱 박스, 랩톱 PC, 태블릿 PC, 혹은 스마트폰
    을 구비하는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 시스템.
  61. 제59항에 있어서,
    상기 전력 공급 시스템은,
    플러그를 통해 콘센트에 접속 가능한 USB PD 어댑터/차저와,
    상기 USB PD 어댑터/차저에 접속된 랩톱 PC와,
    상기 랩톱 PC에 접속된 외부 하드디스크 드라이브, 모니터, 태블릿 PC, 혹은 스마트폰
    을 구비하는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 시스템.
  62. 제59항에 있어서,
    상기 전력 공급 시스템은,
    플러그를 통해 콘센트에 접속 가능한 USB PD 어댑터와,
    상기 USB PD 어댑터에 접속된 외부 하드디스크 드라이브, 모니터, 셋톱 박스, 랩톱 PC, 태블릿 PC, 혹은 스마트폰
    을 구비하는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 시스템.
  63. 제59항에 있어서,
    상기 전력 공급 시스템은,
    플러그를 통해 콘센트에 접속되는 고기능 USB PD 어댑터/차저와,
    상기 고기능 USB PD 어댑터/차저에 접속된 외부 하드디스크 드라이브, 모니터, 셋톱 박스, 랩톱 PC, 태블릿 PC, 혹은 스마트폰
    을 구비하는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 시스템.
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