JP2010063293A - Power-saving power supply - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、待機状態における消費電力の削減可能な電源及び電子機器に関するものである。 The present invention relates to a power source and an electronic device that can reduce power consumption in a standby state.
液晶テレビやPC用モニタなどの電子機器ではリモコンや機器の前面にあるタッチスイッチで電源をオフしても、リモコンからのオン信号の受信やタッチスイッチのオンを検出する機能を動作させているため完全にはオフ状態にはならずいわゆる待機状態に入る。近年、待機状態での消費電力が問題となっており、待機状態での消費電力を出来るだけゼロに近づけるためのさまざまな技術が開発されている。 Electronic devices such as LCD TVs and PC monitors operate functions that detect the on signal from the remote control and the touch switch even when the power is turned off with the touch switch on the front of the remote control or device. It is not completely turned off and enters a so-called standby state. In recent years, power consumption in the standby state has become a problem, and various techniques have been developed to bring power consumption in the standby state as close to zero as possible.
図4には制御信号によって出力電圧検出回路の出力電圧設定値を変化させることができる出力電圧調整回路11を設け、待機状態の出力電圧を下げることにより、電子機器の消費電力低減化を実現することができる直流−直流変換器が開示されている。 In FIG. 4, an output voltage adjustment circuit 11 that can change the output voltage setting value of the output voltage detection circuit by a control signal is provided, and the power consumption of the electronic device is reduced by lowering the output voltage in the standby state. A DC-DC converter that can be used is disclosed.
しかし、図4の直流−直流変換器は、待機状態においても出力電圧を一定に調整するための出力電圧検出回路6での電力の消費は継続して行われている。出力電圧検出回路6にはフォトカプラの発光部7が存在し、出力電圧を一定にするためには発光部7に数mAの電流が流れている必要があるため出力電圧検出回路6全体では数十mW程度の電力が消費されている。
本発明はスイッチング電源の出力電圧検出回路及び出力電圧検出回路内のフォトカプラの消費電力を削減し、スイッチング電源および電子機器の待機状態の消費電力を低減することである。 An object of the present invention is to reduce the power consumption of the output voltage detection circuit of the switching power supply and the photocoupler in the output voltage detection circuit, and to reduce the power consumption of the switching power supply and the electronic device in the standby state.
請求項1の発明は、出力電圧値を一定にするための出力電圧検出回路と、補助巻線を含むトランスを有し、第一の状態では出力電圧検出回路で検出される出力電圧値が一定となるようにスイッチ素子を制御し、第二の状態では前記出力電圧検出回路を無効化し、補助巻線に生じる電圧が一定となるようにスイッチ素子を制御する電源である
The invention of
請求項2の発明は出力電圧値を一定にするための出力電圧検出回路と、前記出力電圧検出回路への電流を遮断する第一スイッチを有し、
第一の状態において前記第一スイッチをオンし前記出力電圧検出回路への電流を供給し、第二の状態において前記第一スイッチをオフすることで前記出力電圧検出回路を無効化する電源
The invention of
A power supply that turns on the first switch in the first state to supply current to the output voltage detection circuit, and disables the output voltage detection circuit by turning off the first switch in the second state.
請求項1と請求項2の発明によれば電源は第二の状態において出力電圧調整回路を無効化し、その消費電力を低減できる。 According to the first and second aspects of the present invention, the power supply can invalidate the output voltage adjusting circuit in the second state and reduce its power consumption.
請求項3の発明は、スイッチ素子の制御を行う制御回路と、
出力電圧値を一定にするための出力電圧検出回路と、
前記出力電圧検出回路の電流を遮断する第一スイッチと、
前記制御回路の制御端子へ供給する電圧を切り替える制御切替回路を有し、
第一の状態において前記第一スイッチをオンし前記出力電圧検出回路への電流を供給し、第二の状態において前記第一スイッチをオフすることで前記出力電圧検出回路を無効化し
前記制御切替回路は
第一の状態において前記制御回路の制御端子に出力電圧検出回路で検出される出力電圧値に対応する電圧が供給され、第二の状態において前記制御回路の制御端子に補助巻線に生じる電圧値に対応する電圧が供給されるように切り替えを行うことを特徴とする電源である。
The invention of claim 3 is a control circuit for controlling the switch element;
An output voltage detection circuit for making the output voltage value constant;
A first switch for cutting off the current of the output voltage detection circuit;
A control switching circuit for switching a voltage supplied to a control terminal of the control circuit;
In the first state, the first switch is turned on to supply current to the output voltage detection circuit, and in the second state, the output voltage detection circuit is invalidated by turning off the first switch. Is supplied to the control terminal of the control circuit in the first state with a voltage corresponding to the output voltage value detected by the output voltage detection circuit, and in the second state, the voltage generated in the auxiliary winding at the control terminal of the control circuit. The power source is characterized in that switching is performed so that a voltage corresponding to the value is supplied.
この発明によれば、電源は第二の状態において二次側の出力電圧調整回路を無効化し、その消費電力を低減でき、さらに第二の状態においても出力電圧をある程度安定化できる。 According to the present invention, the power supply can invalidate the output voltage adjustment circuit on the secondary side in the second state to reduce its power consumption, and the output voltage can be stabilized to some extent even in the second state.
請求項4の発明は上記発明に加えて、第一の状態から第二の状態へ移行する場合には前記制御回路の制御端子に補助巻線に生じる電圧値に対応する電圧が供給開始した後に、前記出力電圧検出回路を無効化し、第二の状態から第一の状態へ移行する場合には前記出力電圧検出回路の無効化を解除した後に、前記制御回路の制御端子に出力電圧検出回路で検出される出力電圧値に対応する電圧の供給を行う電源である
In the invention of
この発明によれば、電源は第二の状態において二次側の出力電圧調整回路を無効化し、その消費電力を低減でき、さらに第二の状態においても出力電圧をある程度安定化でき、加えて第二の状態から第一の状態、第一の状態から第二の状態への切り替わり時に出力電圧が制御されていない状態を経ることなく移行することができる。 According to the present invention, the power supply disables the output voltage adjustment circuit on the secondary side in the second state and can reduce its power consumption. Furthermore, in the second state, the output voltage can be stabilized to some extent. Transition from the second state to the first state and the state where the output voltage is not controlled at the time of switching from the first state to the second state can be made.
請求項5の発明は、二次側の出力電圧値を一定にするための制御情報を一次側に伝達するための第一フォトカプラと、
前記第一フォトカプラの第一フォトダイオードへの電流を遮断する第一スイッチを有し、
第一の状態において前記第一スイッチをオンし前記第一フォトダイオードへの電流を供給し、第二の状態において前記第一スイッチをオフすることで前記フォトダイオードへの電流を遮断する電源である。
The invention according to claim 5 is a first photocoupler for transmitting control information for making the output voltage value of the secondary side constant to the primary side,
A first switch for cutting off a current to the first photodiode of the first photocoupler;
A power supply that cuts off the current to the photodiode by turning on the first switch in the first state and supplying the current to the first photodiode and turning off the first switch in the second state. .
この発明によれば電源は第二の状態において出力電圧調整回路内のフォトカプラへの電流を遮断し、その消費電力を低減できる。 According to the present invention, in the second state, the power source cuts off the current to the photocoupler in the output voltage adjusting circuit, and can reduce the power consumption.
請求項6の発明は上記発明に加えて、第一の状態か第二の状態かを二次側に伝達するための第二フォトカプラと
前記第二フォトカプラの第二フォトダイオードへの電流を遮断する第二スイッチを有し、
第二の状態において前記第二フォトダイオードへの電流を遮断し、第一の状態において前記第二フォトダイオードへの電流を供給する電源である
According to a sixth aspect of the present invention, in addition to the above-mentioned invention, the second photocoupler for transmitting to the secondary side whether the first state or the second state is present, and the current to the second photodiode of the second photocoupler Has a second switch to shut off,
A power source that cuts off a current to the second photodiode in a second state and supplies a current to the second photodiode in a first state;
この発明によれば電源は第二の状態において出力電圧調整回路内のフォトカプラへの電流を遮断し、その消費電力を低減でき、さらに第二の状態であるか否かを一次側に伝達することができる。 According to the present invention, the power supply cuts off the current to the photocoupler in the output voltage adjusting circuit in the second state, and can reduce the power consumption, and further transmits to the primary side whether or not it is in the second state. be able to.
請求項7の発明は上記発明に加えて、第一の状態から第二の状態へ移行する場合には第二フォトダイオードへの電流供給の停止後に第一フォトダイオードへの電流供給を停止し、第二の状態から第一の状態へ移行する場合には第一フォトダイオードへの電流供給開始後に第二フォトダイオードへの電流供給を開始する電源である In addition to the above-mentioned invention, the invention of claim 7 stops the current supply to the first photodiode after stopping the current supply to the second photodiode in the case of shifting from the first state to the second state, In the case of transition from the second state to the first state, the power source starts the current supply to the second photodiode after starting the current supply to the first photodiode.
この発明によれば電源は第二の状態において出力電圧調整回路内のフォトカプラへの電流を遮断し、その消費電力を低減でき、さらに第二の状態であるか否かを一次側に伝達することができる。加えて第二の状態から第一の状態、第一の状態から第二の状態への切り替わり時に出力電圧が制御されていない状態を経ることなく移行することができる。 According to the present invention, the power supply cuts off the current to the photocoupler in the output voltage adjusting circuit in the second state, and can reduce the power consumption, and further transmits to the primary side whether or not it is in the second state. be able to. In addition, it is possible to shift without going through a state in which the output voltage is not controlled at the time of switching from the second state to the first state and from the first state to the second state.
請求項8の発明は上記いずれかの発明に加えて、第一の状態と第二の状態は電源外部からの入力信号に応じて判断される電源である In addition to any of the above inventions, the first state and the second state are power sources that are determined according to an input signal from the outside of the power source.
この発明によれば電源は第一の状態と第二の状態の状態移行を外部からの信号で行うことができる。 According to the present invention, the power source can perform the state transition between the first state and the second state by an external signal.
請求項9の発明は上記いずれかの発明の電源を内蔵し、第一の状態と第二の状態とは電子機器の通常状態と待機状態であることを特徴とする電子機器。 The invention according to claim 9 incorporates the power source according to any one of the above-mentioned inventions, and the first state and the second state are a normal state and a standby state of the electronic device.
この発明によれば電子機器は待機状態における消費電力が低減することができる。 According to the present invention, the power consumption of the electronic device in the standby state can be reduced.
以下にまず従来のスイッチング電源について図1を参照して説明する。 First, a conventional switching power supply will be described with reference to FIG.
図1において、このスイッチング電源はAC入力120と、整流ダイオード121と平滑コンデンサ123と、スイッチ素子101とスイッチング制御回路102と、補助電源整流回路103と、トランス105と、二次側整流回路104と、出力電圧検出回路106、フォトカプラのフォトダイオード107とフォトトランジスタ108とを有する。
In FIG. 1, the switching power supply includes an
整流ダイオード121と平滑コンデンサ123はAC入力120を整流、平滑しDC電圧を生成し、トランス105の一次巻線111に供給する。一次巻線111の他方にはスイッチ素子101が接続されており、通常スイッチ素子101はMOSFETやトランジスタを用いる。スイッチ素子101はスイッチング制御回路102に接続されており、スイッチング制御回路102はスイッチ素子101のオン、オフを制御し制御端子109に生じる電圧が一定となるように制御を行う。
The
スイッチング制御回路102がスイッチ素子101のオン、オフの制御を行う方法はPWMと呼ばれる方法が一般的であり、PWMは一定周期中のオン時間とオフ時間の割合を制御するものである。他の制御方式としてはPFMと呼ばれる方法もある。さらに複数のスイッチ素子を制御する多石方式もある。ここでは何れの制御方式であってもよいがPWM制御の場合を例に説明を行う。
A method called PWM is generally used by the switching
スイッチ素子101が一定の周波数でオン、オフを行い一次巻線111に電流が断続的に流れることにより、二次巻線112及び補助巻線113に電圧が断続的にトランス105の巻線の比に応じて生じる。補助巻線113に生じる電圧は補助電源整流回路103により整流され、スイッチング制御回路102の電源として供給され、また、フォトトランジスタ108を介して制御端子109に接続される。
The
二次巻線112に生じる電圧は二次側整流回路104により整流され、出力電圧Voutとなる。また出力電圧Voutは出力電圧検出回路106に接続され、出力電圧検出回路106内のフォトダイオード107を介してフォトトランジスタ108に流れる電流を変化させる。出力電圧Voutが大きくなるとフォトダイオードの発光が強くなり、出力電圧Voutが小さくなると発光が弱くなる。フォトダイオード107の発光強度の変化はフォトトランジスタ108により検出され、フォトトランジスタ108に流れる電流は出力電圧Voutが大きくなると増大、出力電圧Voutが小さくなると減少する。
The voltage generated in the secondary winding 112 is rectified by the secondary
フォトトランジスタ108はスイッチング制御回路102の制御端子109に接続されているため、フォトトランジスタ108に流れる電流が変化すると制御端子109の電圧値が変化する。スイッチング制御回路102は制御端子109の電圧が上昇したときにはスイッチ素子101のスイッチオン時間を短くし、制御端子109の電圧が低下したときにはスイッチ素子101のスイッチオン時間を長くする制御を行い、出力端子109の電圧が一定になるように動作する。スイッチング電源全体として出力電圧Voutが大きくなるとスイッチ素子101のスイッチオン時間が短くなり、出力電圧Voutが小さくなるとスイッチ素子101のスイッチオン時間が長くなるというフィードバック制御が行われ、出力電圧Voutが一定に制御される。
Since the
一次巻線111、補助巻線113、フォトトランジスタ108は二次巻線112、フォトダイオード107と絶縁分離されており、これはAC入力のような危険な高電圧を安全な出力電圧と分離し使用者の安全を担保するためである。AC入力120を含み、一次巻線111、補助巻線113、フォトトランジスタ108が接続されている回路を一次側、二次巻線112、フォトダイオード107が接続されている回路を二次側と呼び、このようにトランスやフォトカプラ等を用いて一次側と二次側を分離した電源は絶縁型電源と呼ばれている
The primary winding 111, the auxiliary winding 113, and the
以上に説明した従来のスイッチング電源では、電子機器が待機状態においても出力電圧Voutを一定にするための制御は継続的におこなわれているため、出力電圧検出回路106での電力の消費は継続的に行われている。
In the conventional switching power supply described above, since the control for keeping the output voltage Vout constant is performed even when the electronic device is in a standby state, the power consumption in the output
ここで出力電圧Vout=18V、フォトダイオード107の電流を1mA、出力電圧検出回路106の抵抗R1と抵抗R2の合計抵抗値R1+R2=33kΩとすると、
抵抗R1と抵抗R2の消費電力はVout^2/(R1+R2)=9.8mW
フォトダイオード107と抵抗R10の消費電力はVout×1mA=18mW
となり、出力電圧回路106で27.8mWの電力を消費している。
Here, if the output voltage Vout = 18V, the current of the
The power consumption of the resistor R1 and the resistor R2 is Vout ^ 2 / (R1 + R2) = 9.8 mW
The power consumption of the
Thus, the
図2は、本発明のスイッチング電源であって、電子機器が待機状態となったときの出力電圧検出回路での電力消費を低減するものである。 FIG. 2 shows a switching power supply according to the present invention, which reduces power consumption in an output voltage detection circuit when an electronic device enters a standby state.
図1と共通部分の説明は省略する。図2において、このスイッチング電源はAC入力120、整流ダイオード121、平滑コンデンサ123、スイッチ素子101、スイッチング制御回路102、補助電源整流回路103、トランス105、二次側整流回路104、出力電圧検出回路206、フォトダイオードa207(「第一フォトダイオード」に相当)、フォトトランジスタa208、遅延回路211、遅延回路212、フォトダイオードb203(「第二フォトダイオード」に相当)、フォトトランジスタb204、スイッチQa201(「第一スイッチ」に相当)、スイッチQb202(「第二スイッチ」に相当)、制御切替回路210、スイッチQc205を有する。フォトダイオードa207とフォトトランジスタa208は1つのフォトカプラa、フォトダイオードb203とフォトトランジスタb204は1つのフォトカプラb内に存在する。
Description of the parts common to FIG. 1 is omitted. In FIG. 2, the switching power supply includes an
電子機器の通常状態での本発明のスイッチング電源の動作について説明を行う。 The operation of the switching power supply of the present invention in the normal state of the electronic device will be described.
電子機器の通常状態においては制御信号Vmainがハイ(3.3V)となる。この制御信号Vmainは電子機器のマイコン(図示せず)がリモコンやタッチスイッチのオンを検出し出力する等、電子機器の状態に応じて、もしくはプログラムされた時間制御に応じて供給される。またロック式スイッチ等の機械的に状態を保持するスイッチにより電圧を供給してもよい。
この状態ではスイッチQb202はオンされ、フォトダイオードb203には電流が流れる。制御切替回路210のフォトトランジスタb204はオンとなり、スイッチQc205がオフされる。またスイッチQa201はオンされ、出力電圧検出回路206には電流が流れ、フォトダイオードa207の電流も流れる。
In a normal state of the electronic device, the control signal Vmain is high (3.3 V). This control signal Vmain is supplied in accordance with the state of the electronic device or in accordance with programmed time control, such as a microcomputer (not shown) of the electronic device detecting and outputting the on-state of the remote controller or the touch switch. Further, the voltage may be supplied by a switch that mechanically holds a state, such as a lock switch.
In this state, the switch Qb202 is turned on, and a current flows through the photodiode b203. The phototransistor b204 of the control switching circuit 210 is turned on and the switch Qc205 is turned off. Further, the switch Qa201 is turned on, a current flows through the output
この状態においては図2のスイッチング電源は図1の従来のスイッチング電源と同等である。図1について先に説明したのと同様に、出力電圧Voutは出力電圧検出回路206に接続され、出力電圧検出回路206内のフォトダイオードa207の発光が出力電圧Voutが大きくなると強くなり、出力電圧Voutが小さくなると弱くなる。フォトダイオードa207の発光強度の変化(「制御情報」に相当)はフォトトランジスタa208により検出され、フォトトランジスタa208に流れる電流は出力電圧Voutが大きくなると増大し、出力電圧Voutが小さくなると減少する。
In this state, the switching power supply of FIG. 2 is equivalent to the conventional switching power supply of FIG. As described above with reference to FIG. 1, the output voltage Vout is connected to the output
フォトトランジスタa208はスイッチング制御回路102の制御端子109に接続されているため、フォトトランジスタa208に流れる電流が変化すると制御端子109の電圧値が変化する。スイッチング制御回路102は制御端子109の電圧が上昇したときにはスイッチ素子101のスイッチオン時間を短くし、制御端子109の電圧が低下したときにはスイッチ素子101のスイッチオン時間を長くするという制御を行い、出力端子109の電圧が一定になるように動作するため、スイッチング電源全体として出力電圧Voutが大きくなるとスイッチ素子101のスイッチオン時間が短くなり、出力電圧Voutが小さくなるとスイッチ素子101のスイッチオン時間が長くなり、出力電圧Voutが一定(VoH)となるように制御される。
Since the phototransistor a208 is connected to the
ここで出力電圧Vout=VoH=18V、フォトダイオードa207の電流を1mA、出力電圧検出回路206の抵抗R1と抵抗R2の合計抵抗値R1+R2=33kΩとすると、
抵抗R1と抵抗R2の消費電力はVout^2/(R1+R2)=9.8mW
フォトダイオード107と抵抗R10の消費電力はVout×1mA=18mW
となり、出力電圧検出回路206で図1の従来のスイッチング電源と同じ27.8mWの電力を消費している。
Here, assuming that the output voltage Vout = VoH = 18V, the current of the photodiode a207 is 1 mA, and the total resistance value R1 + R2 = 33 kΩ of the resistor R1 and the resistor R2 of the output
The power consumption of the resistor R1 and the resistor R2 is Vout ^ 2 / (R1 + R2) = 9.8 mW
The power consumption of the
Thus, the output
さらに本発明のスイッチング電源では、抵抗R4、遅延回路211、遅延回路212、フォトダイオードb203と抵抗R9で電力を消費しており、
Further, in the switching power supply of the present invention, power is consumed by the resistor R4, the
制御信号Vmain=3.3V、補助電源電圧Vcc=10V、フォトダイオードb203の電流を2mA、抵抗R4の抵抗値を30kΩ、遅延回路211の抵抗R5と抵抗R6の合計抵抗値R5+R6=80kΩ、遅延回路212の抵抗R7と抵抗R8の合計抵抗値R7+R8=80kΩとすると、
抵抗R4の消費電力はVcc^2/R4=3.3mW
抵抗R5と抵抗R6の消費電力はVmain^2/(R5+R6)=0.1mW
抵抗R7と抵抗R8の消費電力はVmain^2/(R7+R8)=0.1mW
フォトダイオードb203と抵抗R9の消費電力はVmain×2mA=6.6mW
となり、通常状態においては図1の従来のスイッチング電源に加え10.1mWの電力を消費している
Control signal Vmain = 3.3V, auxiliary power supply voltage Vcc = 10V, current of photodiode b203 is 2 mA, resistance value of resistor R4 is 30 kΩ, total resistance value R5 + R6 = 80 kΩ of resistor R5 and resistor R6 of
The power consumption of the resistor R4 is Vcc ^ 2 / R4 = 3.3 mW
The power consumption of the resistors R5 and R6 is Vmain ^ 2 / (R5 + R6) = 0.1 mW
The power consumption of the resistors R7 and R8 is Vmain ^ 2 / (R7 + R8) = 0.1 mW
The power consumption of the photodiode b203 and the resistor R9 is Vmain × 2 mA = 6.6 mW
In the normal state, 10.1 mW of power is consumed in addition to the conventional switching power supply of FIG.
次に電子機器の待機状態での本発明のスイッチング電源の動作について説明を行う。 Next, the operation of the switching power supply of the present invention in the standby state of the electronic device will be described.
電子機器の待機状態においては制御信号Vmainがロー(0V)となる。この制御信号Vmainは電子機器のマイコン(図示せず)などがリモコンやタッチスイッチのオフを検出し出力する等の方法で供給される。この状態ではスイッチQb202はオフされ、フォトダイオードb203には電流が流れない。制御切替回路210のフォトトランジスタb204はオフとなり、スイッチQc205がオンされる。またスイッチQa201はオフされ、出力電圧検出回路206には電流が流れないため、フォトダイオードa207の電流も流れない。フォトトランジスタa208はオフとなる。このため、スイッチング制御回路102の制御端子109にはスイッチQc205、抵抗R11を介し、補助電源整流回路103で整流された補助巻線113の電圧Vccが供給される。
制御端子109にはVccを分圧して供給する構成とすることも可能である。
In the standby state of the electronic device, the control signal Vmain is low (0 V). The control signal Vmain is supplied by a method in which a microcomputer (not shown) of an electronic device detects that a remote control or a touch switch is off and outputs it. In this state, the switch Qb202 is turned off and no current flows through the photodiode b203. The phototransistor b204 of the control switching circuit 210 is turned off, and the switch Qc205 is turned on. Further, since the switch Qa201 is turned off and no current flows through the output
The
スイッチング制御回路102は制御端子109の電圧が一定になるようにスイッチ素子101のオン時間を調整するため結果として、補助電源電圧Vccが一定となるように制御される。このとき出力電圧Voutは接続されている負荷が一定であれば、ほぼ一定の電圧VoLに安定する。しかしスイッチング制御回路102は補助電源電圧Vccを一定に制御しているのであって、出力電圧Voutを制御しているのではないため、出力電圧Voutの安定度は補助電源電圧Vccの安定度に比べて低い状態である。またVoLは通常状態の出力電圧Vout=VoHに比べて低い電圧とすることで待機状態での電子機器の消費電力を削減することが可能である。
Since the switching
ここで制御電源電圧Vcc=5.5V、制御切替回路211の抵抗R3と抵抗R4の合計抵抗値R1+R2=500kΩとすると、
出力電圧検出回路206はスイッチQa201がオフであり電力の消費は0mW制御信号Vmain=0Vであるため、
遅延回路211、遅延回路212、フォトダイオードb203と抵抗R9の電力の消費は0mW
制御切替回路210はフォトトランジスタb204がオフでスイッチQc205がオンであるため、抵抗R3と抵抗R4で電力を消費しており、
抵抗R5と抵抗R6の消費電力はVcc^2/(R3+R4)=0.1mW
となり、従来のスイッチング電源に比べ
27.8mW−0.1mW=27.7mW
27.7mW電力消費が低減している。
Here, if the control power supply voltage Vcc = 5.5V and the total resistance value R1 + R2 = 500 kΩ of the resistance R3 and the resistance R4 of the
In the output
Power consumption of
In the control switching circuit 210, the phototransistor b204 is off and the switch Qc205 is on, so that power is consumed by the resistors R3 and R4.
The power consumption of the resistors R5 and R6 is Vcc ^ 2 / (R3 + R4) = 0.1 mW
Compared with the conventional switching power supply, 27.8 mW-0.1 mW = 27.7 mW
27.7 mW power consumption is reduced.
このように、本発明のスイッチング電源においては待機状態における電力消費が低減している。さらに、通常状態での電力消費の増加が10.1mWであり、待機状態での電力消費の低減が27.7mWであることから一日のうちの待機状態の時間が約6.4時間以上であれば一日の電力量についても低減される。
−27.7mW×6.4時間+10.1mW×(24−6.4時間)<0
Thus, in the switching power supply of the present invention, power consumption in the standby state is reduced. Furthermore, since the increase in power consumption in the normal state is 10.1 mW and the reduction in power consumption in the standby state is 27.7 mW, the standby state time of the day is about 6.4 hours or more. If there is, the amount of electricity per day is also reduced.
-27.7 mW x 6.4 hours + 10.1 mW x (24-6.4 hours) <0
図3は本発明のスイッチング電源の制御シーケンスに関するもので、電源の起動S1、待機状態から通常状態への移行S2、通常状態S3、通常状態から待機状態への移行S4の4つの状態について以下に説明する。 FIG. 3 relates to the control sequence of the switching power supply according to the present invention. The power supply startup S1, the transition from the standby state to the normal state S2, the normal state S3, and the transition from the normal state to the standby state S4 are described below. explain.
S1はスイッチング電源の起動に関する状態である。スイッチング電源が起動し、出力電圧Voutが上昇し始める。制御信号Vmainはまだローの状態であり、スイッチQa201及びスイッチQb202のゲート−ソース間電圧Vgsはローである。先に説明したとおりVoutはVoLで一定となる。またスイッチQbのドレイン電流Idは流れていない。 S1 is a state related to activation of the switching power supply. The switching power supply is activated and the output voltage Vout starts to rise. The control signal Vmain is still low, and the gate-source voltage Vgs of the switches Qa201 and Qb202 is low. As described above, Vout is constant at VoL. Further, the drain current Id of the switch Qb does not flow.
S2は待機状態から通常状態への移行に関する。Vout=VoLが電子機器(図示せず)に供給され、電子機器のリモコンやタッチスイッチがオンされることにより、機器が起動し制御信号Vmainがローからハイ(3.3V)に変化する。Vmainがハイとなるとその電圧は遅延回路211と遅延回路212に供給されるが遅延回路の定数(抵抗R5から抵抗R8の値)の設定によって、スイッチQa201のゲート−ソース電圧Vgsが先にハイとなりスイッチQa201が先にオンする。出力電圧検出回路206に電流が供給され、フォトトランジスタa208がオンする(フォトダイオードa207の発光強度により完全なオン状態ではない)が、まだスイッチQb202がオフであるため、フォトダイオード204がオフであり、スイッチQc205がオンであることによってVout=VoLの状態である。
S2 relates to the transition from the standby state to the normal state. When Vout = VoL is supplied to an electronic device (not shown) and a remote control or touch switch of the electronic device is turned on, the device is activated and the control signal Vmain changes from low to high (3.3 V). When Vmain becomes high, the voltage is supplied to the
S3は通常状態に関する。S2状態の後、遅延回路212に供給された電圧によってスイッチQb202がオンする。フォトダイオードb203に電流がながれ、フォトトランジスタb204がオンする。それによってスイッチQbがオフされ、Vout=VoHへと上昇する。
S3 relates to the normal state. After the state S2, the switch Qb202 is turned on by the voltage supplied to the
状態S2からS3の移行にあたり、スイッチQa201が先にオンし、スイッチQb202が後にオンしたがこれは、この順序が逆であってスイッチQa201がオフで、スイッチQb202がオンしフォトダイオードa207に電流が流れておらずフォトダイオードb203に電流が流れている状態を生じるとフォトトランジスタa208とスイッチQc205が同時にオフとなり、制御端子109が開放され、出力電圧Voutが制御されず上昇するということを防ぐためである。
In the transition from the state S2 to S3, the switch Qa201 is turned on first, and the switch Qb202 is turned on later. This is to prevent the phototransistor a208 and the switch Qc205 from being simultaneously turned off and the
S4は通常状態から待機状態への移行に関する。電子機器のリモコンやタッチスイッチがオフされることにより、電子機器が待機状態となり制御信号Vmainがハイからローに変化する。制御信号Vmainがローになったことにより、フォトダイオードb203への電流が停止し、フォトトランジスタb204がオフし、スイッチQc205がオンし、出力電圧VoutはVoLに向かって変化し始める。制御信号Vmainは遅延回路211と遅延回路212に供給されるが遅延回路の定数(抵抗R5から抵抗R8の値)の設定によって、スイッチQa201のゲート−ソース電圧Vgsが先にローとなりスイッチQa201が先にオフする。出力電圧検出回路206に電流が供給されなくなり、フォトトランジスタa208がオフする。その後スイッチQb202がオフするが、フォトダイオードb203の電流は既に停止しており、変化はない。Vout=VoLへと一定になる。
S4 relates to the transition from the normal state to the standby state. When the remote control or touch switch of the electronic device is turned off, the electronic device enters a standby state, and the control signal Vmain changes from high to low. When the control signal Vmain becomes low, the current to the photodiode b203 is stopped, the phototransistor b204 is turned off, the switch Qc205 is turned on, and the output voltage Vout starts to change toward VoL. The control signal Vmain is supplied to the
状態S3からS4の移行においてもフォトダイオードa207に電流が流れておらずフォトダイオードb203に電流が流れている状態は生じず制御端子109が開放され、出力電圧Vout制御されず上昇するということはない。
Even in the transition from the state S3 to S4, no current flows through the photodiode a207 and no current flows through the photodiode b203, the
本発明のスイッチング電源は待機状態から通常状態、通常状態から待機状態への切り替わり時に出力電圧が制御されていない状態を経ることなく移行することができる。 The switching power supply of the present invention can be shifted without going through a state where the output voltage is not controlled when switching from the standby state to the normal state and from the normal state to the standby state.
以上のように、本発明のスイッチング電源においては待機状態における電力消費が低減している。さらに、通常状態での電力消費の増加に比べ、待機状態での電力消費の低減が大きく、待機状態の時間が長い場合は一日の電力量についても低減される。 As described above, in the switching power supply of the present invention, power consumption in the standby state is reduced. Furthermore, compared with an increase in power consumption in the normal state, the power consumption in the standby state is greatly reduced. When the time in the standby state is long, the daily power consumption is also reduced.
本発明のスイッチング電源はテレビ、モニタ等に加えプリンタなどのさまざまな電子機器に応用可能であることは言うまでもない。 It goes without saying that the switching power supply of the present invention can be applied to various electronic devices such as printers in addition to televisions and monitors.
101:スイッチ素子
102:スイッチング制御回路
103:補助電源整流回路
104:二次側整流回路
105:トランス
106:出力電圧検出回路
107:フォトダイオード
108:フォトトランジスタ
109:制御端子
111:一次巻線
112:二次巻線
113:補助巻線
120:AC入力
121:整流ダイオード
123:平滑コンデンサ
201:スイッチQa
202:スイッチQb
203:フォトダイオードb
204:フォトトランジスタb
206:出力電圧検出回路
207:フォトダイオードa
208:フォトトランジスタa
210:制御切替回路
211:遅延回路
212:遅延回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101: Switch element 102: Switching control circuit 103: Auxiliary power supply rectifier circuit 104: Secondary side rectifier circuit 105: Transformer 106: Output voltage detection circuit 107: Photodiode 108: Phototransistor 109: Control terminal 111: Primary winding 112: Secondary winding 113: Auxiliary winding 120: AC input 121: Rectifier diode 123: Smoothing capacitor 201: Switch Qa
202: Switch Qb
203: Photodiode b
204: Phototransistor b
206: Output voltage detection circuit 207: Photodiode a
208: Phototransistor a
210: Control switching circuit 211: Delay circuit 212: Delay circuit
Claims (9)
第一の状態において前記第一スイッチをオンし前記出力電圧検出回路への電流を供給し、第二の状態において前記第一スイッチをオフすることで前記出力電圧検出回路を無効化する電源 An output voltage detection circuit for making the output voltage value constant, and a first switch for cutting off a current to the output voltage detection circuit;
A power supply that turns on the first switch in the first state to supply current to the output voltage detection circuit, and disables the output voltage detection circuit by turning off the first switch in the second state.
出力電圧値を一定にするための出力電圧検出回路と、
前記出力電圧検出回路の電流を遮断する第一スイッチと、
前記制御回路の制御端子へ供給する電圧を切り替える制御切替回路を有し、
第一の状態において前記第一スイッチをオンし前記出力電圧検出回路への電流を供給し、第二の状態において前記第一スイッチをオフすることで前記出力電圧検出回路を無効化し
前記制御切替回路は
第一の状態において前記制御回路の制御端子に出力電圧検出回路で検出される出力電圧値に対応する電圧が供給され、第二の状態において前記制御回路の制御端子に補助巻線に生じる電圧値に対応する電圧が供給されるように切り替えを行うことを特徴とする電源 A control circuit for controlling the switch element;
An output voltage detection circuit for making the output voltage value constant;
A first switch for cutting off the current of the output voltage detection circuit;
A control switching circuit for switching a voltage supplied to a control terminal of the control circuit;
The first switch is turned on to supply current to the output voltage detection circuit in the first state, and the output voltage detection circuit is invalidated by turning off the first switch in the second state. Is supplied to the control terminal of the control circuit in the first state with a voltage corresponding to the output voltage value detected by the output voltage detection circuit, and in the second state, the voltage generated in the auxiliary winding at the control terminal of the control circuit. Power supply characterized by switching so that a voltage corresponding to the value is supplied
前記第一フォトカプラの第一フォトダイオードへの電流を遮断する第一スイッチを有し、
第一の状態において前記第一スイッチをオンし前記第一フォトダイオードへの電流を供給し、第二の状態において前記第一スイッチをオフすることで前記フォトダイオードへの電流を遮断する電源 A first photocoupler for transmitting control information for making the output voltage value on the secondary side constant to the primary side;
A first switch for cutting off a current to the first photodiode of the first photocoupler;
A power supply that cuts off the current to the photodiode by turning on the first switch in the first state and supplying the current to the first photodiode and turning off the first switch in the second state
前記第二フォトカプラの第二フォトダイオードへの電流を遮断する第二スイッチを有し、
第二の状態において前記第二フォトダイオードへの電流を遮断し、第一の状態において前記第二フォトダイオードへの電流を供給する請求項5の電源 A second photocoupler for transmitting to the secondary side whether the first state or the second state, and a second switch for cutting off a current to the second photodiode of the second photocoupler,
6. The power supply of claim 5, wherein the current to the second photodiode is interrupted in a second state and the current to the second photodiode is supplied in the first state.
9. An electronic device comprising the power source according to claim 1, wherein the first state and the second state are a normal state and a standby state of the electronic device.
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