自動モードスイッチングを備えた電力変換器
【課題】交流電力を直流電力に変換して、装着された電子デバイスに電力を供給するＡＣ／ＤＣスイッチドモード電力変換器を有する電力変換器を提供する。
【解決手段】電子デバイスが電力変換器から取り外されている場合は、常に、電力変換器回路を自動的に低電力の待機動作モードにすることにより節電する。電力変換器が待機モードで動作しているとき、監視回路は、コンデンサまたは他のエネルギー蓄積素子から電力を供給される。監視回路が電子デバイスの装着を示す出力電圧変化を検出したとき、または、蓄積素子が充電の必要があるときは、監視回路は、電力変換器回路をアクティブ動作モードにする。
【解決手段】電子デバイスが電力変換器から取り外されている場合は、常に、電力変換器回路を自動的に低電力の待機動作モードにすることにより節電する。電力変換器が待機モードで動作しているとき、監視回路は、コンデンサまたは他のエネルギー蓄積素子から電力を供給される。監視回路が電子デバイスの装着を示す出力電圧変化を検出したとき、または、蓄積素子が充電の必要があるときは、監視回路は、電力変換器回路をアクティブ動作モードにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子デバイス及び電子デバイス用の電力変換器回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
交流（ＡＣ）電力は、一般にコンセントから供給され、ライン電力と呼ばれる。電子デバイスは、直流（ＤＣ）電力を使用する回路を含む。電力変換器回路は、ＡＣ電力をＤＣ電力に変換するために使用される。このように生成されるＤＣ電力は、電子デバイスに電力を供給されて使用され、或いは、電子デバイスにおいてバッテリを充電するために使用されてもよい。
【０００３】
いくつかの応用例において、ＡＣ／ＤＣ電力変換器回路は、電子デバイスに組み込まれてもよい。例えばデスクトップコンピュータは、コンピュータ電源ユニットの形態でＡＣ／ＤＣ電力変換器回路を含むことが多い。コンピュータ電源ユニットは、ＡＣ電源コードを受けるソケットを有する。この種の構成を用いる場合、ＡＣ電源コードは、コンピュータの背面に直接プラグ接続され、外部電力変換器を用いないでのＡＣ電力の供給となる。
【０００４】
デスクトップコンピュータは内部電源を収容するのに十分に大きいが、ハンドヘルド電子デバイスやポータブルコンピュータ等の他のデバイはそれほど大きくない。その結果、一般的なハンドヘルド電子デバイス及びラップトップコンピュータは、外部電力変換器を使用する必要がある。電力変換器につながれていない場合には、ハンドヘルド電子デバイスまたはポータブルコンピュータは、内部バッテリにより電力を供給される。ＡＣライン電力が使用可能である場合、電力変換器が用いられて、電子デバイスのためにＡＣ電力をＤＣ電力に変換する。
【０００５】
コンパクトなＡＣ−ＤＣ電力変換器は、一般に、スイッチドモード電源アーキテクチャに基づいて設計される。スイッチドモード電力変換器は、ＡＣ電源からＤＣ電力の生成制御を行うための誘導性素子及び容量性素子等のエネルギー蓄積素子と共に動作するトランジスタを用いたスイッチ等のスイッチング回路を含む。フィードバックパスが設けられて、変換器出力にタップをつける。これにより、変動する負荷がかかっている状態でも所望のＤＣ電圧レベルの生成が保証される。
【０００６】
電力変換器効率は高いことが、節電のためにも望ましい。高い電力変換効率は、効率的な変換器トポロジと低電力損失の部品を使用することにより得られる。しかし、最適な設計がなされても、電力変換器を動作させるときに残留電力損失が残る。この残留電力損失は、変換器のスイッチドモード回路を動作させることにより発生する漏洩電流や他の寄生容量に起因するもので、電力変換器が電子デバイスに電力供給目的で能動的に使用されていない場合であっても、電力変換器による電力の消費を招く。電力変換器が電子デバイスに電力を供給していない場合の消費電力は望ましくない電力損失の原因を表すもので、これは変換器の機能性に悪影響を及ぼすことなく減少させることができるものである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
エネルギー蓄積回路を含む電力変換器が提供される。本電力変換器は、ライン電力信号等の入力信号を受信し、デバイスまたは他の回路に対する電力信号等の、対応出力信号を生成する。電力変換器を節電のために待機モードにできる。待機モードにおいては、エネルギー蓄積回路が適宜用いられて、電力変換器を待機モードから目覚めさせるときの回路へ電力供給源となる。本電力変換器回路は、独立型電源アダプタの一部として提供されるか、あるいは他の電子デバイスに組み込まれてもよい。
【０００８】
ある適当な構成を用いる場合、本電力変換器は、交流（ＡＣ）／直流（ＤＣ）スイッチドモード電力変換器回路等の電力変換器回路である。この電力変換器回路は、装着された電子デバイスに電力を供給するために、ＡＣライン電力をＤＣ電力に変換する。本電力変換器は、例えば携帯電話、ポータブルコンピュータまたは音楽プレーヤ等の電子デバイスに電力を供給するために使用される。
【０００９】
本電力変換器回路は、電力のフローを制御するように変調されるスイッチング回路を有する。スイッチング回路がｏｆｆにされると、電力変換器回路は基本的に停止状態となり、出力にＤＣ電力を生成しない。待機モード（スリープモードと呼ばれることもある）においては、電力変換器による消費電力は最小化される。装着された電子デバイスへの電力供給が必要なときは、本電力変換器回路はアクティブ動作モードで動作し、このモード下で、上記スイッチング回路を能動的に変調して、所望の出力信号（例えば、ＤＣ出力電圧）を生成する。
【００１０】
本電力変換器回路は、スイッチ回路を介して出力を出力線に出力する。通常動作中では、監視回路が、このスイッチ回路を閉状態にして、本電力変換器回路を出力線に結合させると共に、ＤＣ出力電圧を生成して電子デバイスに電力を供給する。モニタが、上記スイッチ回路を定期的に開状態にして、電力変換器回路を出力線から絶縁する。出力線上の電圧の挙動は、モニタにより監視される。電力を消費する負荷が存在する場合、出力線電圧は低下傾向となる。出力線電圧は、負荷のない内部昇圧回路により駆動されて、上昇する（あるいは、少なくとも所定の閾値を下回らない）。出力線上の電圧が上昇する（あるいは、所定の閾値を下回らない）場合、モニタは、電子デバイスが当該電力変換器から取り外されていると判断する。出力線上の電圧が低下する（あるいは、所定の閾値を下回る）場合、モニタは、電子デバイスが電力変換器に装着されていると判断する。
【００１１】
本電力変換器は、コンデンサまたはバッテリ等のエネルギー蓄積素子を含む。電力変換器回路が待機モードで動作している場合、モニタは、上記のエネルギー蓄積素子から電力を引き出す。これにより、モニタは、出力線の状態を能動的に監視することができ、電子デバイスが電力変換器に再度装着されたときを自動的に判断できる。モニタは、エネルギー蓄積素子の状態を更に監視する。エネルギー蓄積素子が放電し尽く（劣化）しそうになった場合には、モニタは、待機動作モードからアクティブ動作モードに一次的に遷移するよう電力変換器回路に指示して、エネルギー蓄積素子を充電する。電子デバイスが電力変換器に再度装着されたことを示す出力線電圧の低下が検出されると、モニタは、電子デバイスに電力が供給されるように、電力変換器回路をアクティブにする。
【００１２】
本発明の更なる特徴、特性及び種々の利点は、添付の図面及び好適な実施形態の以下の詳細な説明から更に明らかとなるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る電力変換器及び電子デバイスを含むシステムを示す回路図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に従って、図１の回路図に示されたような電力変換器に対して使用される例示的な構成要素を示す回路図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に従って、電子デバイスが電力変換器から取り外されるときに図２に示されたような電力変換器から出力電圧を発生する方法を示すグラフである。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に従って、待機モード動作及びエネルギー充電動作中に図２に示されたような電力変換器におけるエネルギー蓄積素子上の電圧が発生する方法を示すグラフである。
【図５】図５は、本発明の一実施形態に従って、電子デバイスを電力変換器に装着するときに図２に示されたような電力変換器から出力電圧を発生する方法を示すグラフである。
【図６】図６は、本発明の一実施形態に従って、電力変換器により電力を供給されている電子デバイスが電力変換器に装着されたままであるときの監視動作中に図２に示されたような電力変換器から出力電圧を発生する方法を示すグラフである。
【図７】図７は、本発明の一実施形態に従って、例示的な動作モード及び図２に示されたような電力変換器において動作モード間で遷移することに関係する動作を示す図である。
【図８】図８は、本発明の一実施形態に従って、電子デバイス内の電源線において電源変化を検出するために監視回路がエネルギー蓄積回路により電力を供給される方法を示す電子デバイスの図である。
【図９】図９は、本発明の一実施形態に従って、エネルギー蓄積回路により電力を供給される監視回路が、待機モードにされている電子デバイスにおける電源を目覚めさせる方法を示す電子デバイスの図である。
【図１０】図１０は、本発明の一実施形態に従って、エネルギー蓄積回路により電力を供給される監視回路が、第１の電源及び第２の電源を制御するのに使用される方法を示す第１の電源及び第２の電源を有する電子デバイスの図である。
【図１１】図１１は、本発明の一実施形態に従って、図１に示されたような電源アダプタ回路に対して使用される例示的な電源アダプタ筐体の構成を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の一実施形態に従って、図１に示されたような電源アダプタ回路に対して使用され且つ磁気装着機構を有する例示的な電源アダプタ筐体の構成を示す図である。
【図１３】図１３は、本発明の一実施形態に従って、電力変換器回路出力コンデンサが監視回路に電力を供給するためにエネルギー蓄積デバイスとして使用される方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
、電源アダプタと呼ばれることもある電力変換器は、電力のレベルまたは種類を変換するために使用される。本電力変換器は、例えば、直流（ＤＣ）電力レベルを増加または低下するために使用される。本電力変換器は、また、交流（ＡＣ）電力をＤＣ電力に変換するために使用される。ＡＣ電力をＤＣ電力に変換するのに使用される電力変換器が、一例として本明細書において説明されるが、一般に電力変換器回路は、あらゆる形態の適当な入力信号（例えば、ＡＣまたはＤＣの電流及び電圧）をあらゆる形態の適当な出力信号（例えば、増加、低下、あるいは変換されたＡＣまたはＤＣの電流及び電圧）に変換する回路を含む。ＡＣ入力信号から制御されたＤＣ出力電圧を生成するＡＣ／ＤＣ電力変換器如きの電力変換器を用いることは、単なる例示に過ぎない。
【００１５】
一般的な例において、電力変換器は、コンセント等のＡＣライン電力の電源にプラグ接続される。ＡＣ電源は、例えば１２０Ｖまたは２４０Ｖの電力を出力する。電力変換器における回路は、受信されるＡＣライン電力をＤＣ電力に変換する。例えばＡＣ／ＤＣ電力変換器は、入力においてＡＣライン電力を受信し、対応する出力においてＤＣ電力を供給する。出力電圧レベルは、１２Ｖ、５Ｖまたは他のあらゆる適当なＤＣ出力レベルである。
【００１６】
電力変換器における回路は、スイッチドモード電源アーキテクチャに基づく。スイッチドモード電源は、相対的にコンパクトな回路において電力変換を実現するために、金属酸化物半導体電力トランジスタ等のスイッチ素子と、パルス幅変調制御方式または周波数変調制御方式等の制御方式を使用する。スイッチング回路が第１の構成を有する場合、電力は、電源からインダクタ（例えば、変圧器）またはコンデンサ等の蓄積素子に転送される。スイッチング回路が第２の構成を有する場合、電力は上記蓄積素子から負荷に供給される。フィードバックが、電力転送動作を調節するために用いられる。これにより、出力電圧が所望のレベルで維持されることを確実にする。電力変換器において使用されるスイッチドモード電源のトポロジ例には、バック変換器、昇圧変換器、フライバック変換器等が含まれる。
【００１７】
一例として本明細書において説明されている好適な構成では、ＡＣ／ＤＣ電力変換器は、電圧整流器及びフライバック変換器を使用して実現される。電圧整流器は、相対的に高い電圧レベルでＡＣライン電力をＤＣ電力に変換する。因みに、本電力変換器のフライバック変換器部は、ＤＣ電力を、整流器回路の出力において、１２Ｖ、５Ｖ、または電子デバイスの回路を動作させることのできる他の適当な低いレベル電圧、にまで低下させる。必要に応じて、他の電力変換器アーキテクチャが使用してもよい。フライバック変換器の設計に基づくスイッチドモード電力変換器構成を使用することは、一例として本明細書において説明される。
【００１８】
ＡＣ／ＤＣ電力変換器は、ＤＣ電力を、あらゆる適当な電子デバイスに供給する。ＡＣ／ＤＣ電力変換器からＤＣ電力を受ける電子デバイスの例には、ハンドヘルドコンピュータ、小型デバイスまたは装着型デバイス、ポータブルコンピュータ、デスクトップコンピュータ、ルータ、アクセスポイント、無線通信機能を備えたバックアップ記憶装置、移動電話、音楽プレーヤ、リモート制御、全地球測位システムデバイス及びこれらのデバイスのうちの１つ以上の機能を組み合わせるデバイスが含まれる。一例として本明細書において説明される適当な構成を用いる場合、ＡＣ／ＤＣ電力変換器から電力を受信する電子デバイスは、ハンドヘルド電子デバイス（例えば、移動電話または音楽プレーヤ）等のコンパクトなポータブルデバイスである。しかし、これらは単なる例示である。ＡＣ／ＤＣ電力変換器は、あらゆる適当な電子デバイスと共に動作する。
【００１９】
電力変換器が電力を電子デバイスに出力する例示的なシステム環境を図１に示す。図１に示されるように、システム８は、ＡＣ電源１４等のＡＣ電力の電源と、ＡＣ／ＤＣ電力変換器１２等の電力変換器と、電子デバイス１０等の電子デバイスとを含む。
【００２０】
例えばＡＣ電源１４は、電源コードを介してＡＣライン電力を供給する通常のコンセントである。コンセントの電力は、一般に、約１１０Ｖ〜２４０ＶのＡＣ電圧で配電されている。
【００２１】
電力変換器１２は、ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２等の電力変換器回路を含む。ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２は、フライバック変換器または他の適当な電力変換器トポロジ等のスイッチドモード電源の設計に基づいてもよい。
【００２２】
電子デバイス１０は、電力変換器１２から取り外された場合にデバイス１０に電力を供給するためのバッテリを有するようにしてもよい。電力変換器１２がＡＣ電源１４にプラグ接続され、電力デバイス１０が電力変換器１２に接続されている場合には、電力変換器１２は、デバイス１０に対してＡＣ電源１４から受信するＡＣ電力をＤＣ電力に変換する。
【００２３】
必要ならば、コネクタは、電力変換器１２の入力及び／または出力において設けられる。例えば、デバイス１０は、ＵＳＢ（ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｓｅｒｉａｌ ｂｕｓ）ケーブルがプラグ接続されるＵＳＢポートを有する。このＵＳＢケーブルは、電力変換器１２と電子デバイス１０との間でＤＣ電力を送電する。例えば、ＵＳＢケーブルまたは他のケーブルは、変換器１２からデバイス１０に、１２Ｖ、５Ｖの正のＤＣ電圧または他の適当な正のＤＣ電圧レベルを送電するための正の電源線７２等の第１の線を含む。このＤＣ電圧レベルはＶｂｕｓで示され、変換器１２の線７３は電源バスまたは出力線と呼ばれる。ＵＳＢケーブルまたは他のケーブルは、０Ｖの接地電圧または他の適当な接地電圧レベルをデバイス１０に送電するための、接地線７４等の第２の線を更に有する。ＵＳＢケーブル等のケーブルは、オプションとして、デバイス１０と変換器１２との間で情報を送電するために使用されるデータ線を更に含むことができる。
【００２４】
電子デバイス１０は、電力変換器１２に接続されると、ＵＳＢコネクタ及びケーブル（一例として）の電力ピンを介してＤＣ電力を受信する。尚、電力変換器１２や電子デバイス１０に接続する目的でＵＳＢコネクタを使用することは、単なる例示である。必要に応じて、あらゆる適当なプラグ、ジャック、ポート、ピン、他のコネクタまたはハードワイヤード接続は、電力変換器１２及び電子デバイス１０を相互接続するために使用される。同様に、ハードワイヤード接続または適当なプラグ、ジャック、ポート、ピン構造、あるいは他のコネクタが電力変換器１２を電源１４に接続するために使用される。
【００２５】
ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２は、ＡＣ電源１４からのＡＣ電力をＤＣ電力に変換して出力パス６４、７０上に出力する。出力パス６４は、スイッチ回路ＳＷ２を介して変換器出力線７３に結合された正の電源線である。パス７０は接地電源線であり、これは、変換器１２の接地出力７５と、ケーブルまたは変換器１２をデバイス１０に接続する他のパス内の接地線７４とに接続される。スイッチ回路ＳＷ２等のスイッチング回路は、ＤＣ電力の流れを制御することのできるあらゆる適当な電気部品に基づいてもよく、この電気部品としては、ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２の出力から、電子デバイス１０と関連付けられた電源入力線（例えば、電源線７２及び７４に接続されるデバイス１０の入力）へのＤＣ電力の流れを制御できるものであれば、いかなるものでもよい。例えばスイッチ回路ＳＷ２は、１つ以上の電界効果電力トランジスタ（パワーＦＥＴ）等の１つ以上のトランジスタを使用して実現される。電子デバイス１０等の電子デバイスが電力変換器１２に接続されている通常の動作中では、電力変換器１２は、ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２を使用して、線６４及び７０上にＤＣ電源電圧を供給する。スイッチ回路ＳＷ２は、一般に通常の動作中は閉状態にあるため、線６４は出力線７３に対して短絡することになる。これにより、ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２の出力であるＤＣ電源電圧をパス７２及び７４を介して電子デバイスに出力できる。
【００２６】
ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２は、内部スイッチング回路を制御する制御回路を含む。制御回路はフィードバック信号に応答する。例えば、１つのフィードバックパスが用いられて、このパスが、ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２の出力線７３上の電圧Ｖｂｕｓの現在のレベルに関する情報を供給する。このフィードバック情報に応答して、ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２の制御回路は、ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路の出力に供給されているＤＣ電圧の量に対するリアルタイムの調整を可能とする。例えば、出力６４上のＤＣ電圧が、５Ｖの公称値Ｖｓｅｃを有していて、電圧が望ましくないことに５．０５Ｖに上昇したことをフィードバックが示す場合には、ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２の制御回路は、ＤＣ出力電圧を、再び公称値（Ｖｓｅｃ）に低下させるような調整を行う。
【００２７】
電力変換器１２は、エネルギー蓄積回路５０を含む。エネルギー蓄積回路５０（エネルギー蓄積素子と呼ばれることもある）は、エネルギーを蓄積するあらゆる適当な回路に基づいてもよい。一例として、エネルギー蓄積回路５０は、１つ以上のバッテリ、コンデンサ等を含む。ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２が電力を出力パス６４に供給しているときの電力変換器１２の動作中、パス６６等のパスは、電力をエネルギー蓄積回路５０に転送するために使用される。このようにエネルギー蓄積回路５０に転送される電力は、バッテリ、コンデンサまたは回路５０における他のエネルギー蓄積素子を充電するために使用される。図１の例において、エネルギー蓄積回路５０は、パス６４及び６６によりＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２に結合される。しかし、これは単なる例示である。必要に応じて、あらゆる適当な転送パスは、ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２からの充電電力をエネルギー蓄積回路５０に供給するために使用される。
【００２８】
図１に示されるように、電力変換器１２は、モニタ５４等の監視回路を含む。モニタ５４は、パス６６及び６０等のパスを使用して電力変換器１２の状態を監視する。モニタ５４は、適宜、パス７６等のパスを使用して制御信号をＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２に出力する。この制御信号は、ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路を適当な動作モードにする。一般にあらゆる適当な数の動作モードは、必要に応じて、ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２によりサポートされる。
【００２９】
一例として本明細書において説明されている好適な構成では、ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２をアクティブ動作モードまたは待機モードにする。高電力モードまたは通常の動作モードと呼ばれることもあるアクティブ動作モードにおいて、ＡＣ−ＤＣ電力変換器１２２は、ｏｎであり、エネルギー蓄積回路５０を充電し且つ電子デバイス１０に電力を供給するためにＤＣ出力電力を供給する。スリープモードまたは低電力モードと呼ばれることもある待機モードにおいて、ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２は、ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２により殆どまたは全く電力が消費されない（すなわち、スイッチドモード電源スイッチの変調を阻止することにより、ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２をｏｆｆにする）状態になる。必要に応じて、ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２は、複数の更なる低電力状態（例えば、部分ｏｆｆ状態及び全ｏｆｆ状態）を有する。ＡＣ−ＤＣ電力変換器１２２を待機状態またはアクティブ状態のいずれかにする構成は、一例として本明細書において説明される場合もある。しかし、これは単なる例示である。電力変換器１２は、一般に、あらゆる適当な数の動作モード（例えば、全ｏｎモード、部分ｏｎモード、スリープモード、ディープスリープモード等）をサポートする。
【００３０】
ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２は、待機モードにあるとき、ｏｆｆであり、出力６４を浮動状態にある。この状況において、エネルギー蓄積回路５０に蓄積されている電力は、エネルギー蓄積回路５０内からパス６６に配電される。例えば、エネルギー蓄積回路５０がバッテリまたはコンデンサを含む場合、そのバッテリまたはコンデンサは、バッテリ電圧またはコンデンサ電圧をパス６６に供給する。エネルギー蓄積回路５０により供給される電圧は、ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２自身がアクティブ動作モードである場合にパス６４に供給される公称出力電圧レベル（Ｖｓｅｃ）と同一の電圧レベルで、供給される。
【００３１】
電圧調節器５２は、パス６６を介してエネルギー蓄積回路５０により供給された電圧を入力ＩＮで受信し、対応する出力電圧を出力ＯＵＴを介して出力パス５８に供給する。出力線７３上に負荷がない場合は、電圧調節器５２がパス５８に供給する電圧は、Ｖｓｅｃに対して上昇する（すなわち、待機動作中に電圧調節器５２によりパス５８に供給される電圧は、Ｖｓｅｃより高い上昇電圧Ｖａｕｘに等しい）。例えばＶｓｅｃが５．０Ｖ（一例として）である場合、Ｖａｕｘは５．１Ｖ（一例として）である。
【００３２】
出力線５８は、パス５６により出力線７３及びパス７２に結合される。待機モード中、モニタ５４は、パス６２等のパスを介してスイッチ制御信号をスイッチ回路ＳＷ２に供給する。制御信号は、スイッチ回路ＳＷ２を、線６４及び出力線７３が互いに電気的に切断された開モードにする。出力線７３をパス６４から切断することにより、出力７３をＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２及びエネルギー蓄積回路５０から絶縁する。モニタ５４によりスイッチ回路ＳＷ２を開いた後に出力線７３上に予定される電圧は、電子デバイス１０の状態に依存する。
【００３３】
スイッチ回路ＳＷ２が開いて電子デバイス１０が電力変換器１２から切断されると、電圧調節器５２は、上昇電圧Ｖａｕｘをパス５８及び５６を介して出力線７３に供給していき、これにより、ＶｂｕｓをＶａｕｘにまでドライブする。モニタ５４がスイッチ回路ＳＷ２を開成したときに電子デバイス１０が電力変換器１２に接続されているような場合には、電子デバイス１０は、負荷として動作し、線５８及び５６を介して電圧調節器出力ＯＵＴから電力を引き出していく。電圧調節器５２は、相対的に少ない量の電流のみを電子デバイス１０に供給するように動作する電流制限回路を含む。その結果、電子デバイス１０から取り出された電力は、Ｖｂｕｓを低下させるようになる。
【００３４】
モニタ５４は、パス５６及び６０を介して出力線７３上で電圧Ｖｂｕｓを監視することにより、電子デバイス１０の装着状態を判断する。モニタ５４は、スイッチ回路ＳＷ２が開かれれた下で電圧Ｖｂｕｓの上昇が検出された場合には、電子デバイス１０は現時点では電力変換器１２から取り外されていると判断する。モニタ５４は、スイッチ回路ＳＷ２が開かれていて電圧Ｖｂｕｓの低下が検出された場合には、電子デバイス１０は現時点では電力変換器１２に装着されていると判断する。モニタ５４は、電子デバイス１０が電力変換器１２に装着されていると判断する場合は、常に、ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２をアクティブ動作モードにし、デバイス１０に電力を供給する。電子デバイス１０の存在が検出されない場合、モニタは、ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路を待機モードのままにし、節電する。モニタ５４が、エネルギー蓄積回路５０が長時間の待機モード動作により放電し尽くしそうになったと検出したときは、エネルギー蓄積回路５０を直ちに充電するようにＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２を目覚めさせる。
【００３５】
図１の電力変換器１２は、あらゆる適当な回路を使用して実現される。電力変換器１２を実現するのに使用される例示的な回路を図２に示す。図２の例において、電力変換器回路１２２は、フライバックスイッチドモード電源の設計に従って設けられている。しかし、これは単なる例示である。必要に応じて、あらゆる適当な電力変換器回路が、ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２に対して使用される。
【００３６】
図２に示されるように、ＡＣ電源１４は、端子Ｌ及びＮにおいて電力変換器回路１２２に結合される。端子Ｌ及びＮからのＡＣ電力は、パス２０及び２２に供給される。
【００３７】
電力変換器１２は、整流器回路１６を有する。ダイオード１８は、線２４及び２６を介してパス２０、２２上のＡＣ電圧を整流された（正の）信号に変換する。パス２０及び２２上のＡＣ電圧は正弦波であってもよく、整流器回路１６の出力は整流された正弦波である。電力変換器１２はコンデンサ２８を含み、ダイオード１８からの生の整流出力を平滑化する。整流器１６の一部であると考えられてもよいコンデンサ２８は、電源１４からのＡＣ信号を整流してＡＣリプル量を減少させたものをＤＣ電圧に変換してノード３０上に出力する。
【００３８】
ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２は、変換器制御回路３８等の電力変換器制御回路を含む。接地線５６は、変換器制御回路を接地パス２４に接続する。正の電源電圧Ｖｂは、入力８４において変換器制御回路３８に入力される。入力８４には、ブリード回路８２により電源線２６にタップ付けすることにより、電圧Ｖｂが出力される。ブリード回路８２は、１つ以上の抵抗器等の電流制限素子を含む。
【００３９】
変圧器３２は、整流器１６の出力に接続された入力と、ダイオード４０及びコンデンサ４２に接続された出力とを有する。変圧器３２は、１０：１または２０：１等の巻数比を有する。バイポーラトランジスタまたは金属酸化物半導体電力トランジスタ等のスイッチング回路ＳＷ１は、変圧器３２の１次側を流れる電流Ｉｐを調節する。スイッチング回路ＳＷ１は、変換器制御回路３８から制御入力端子３６で制御信号を受信する。この制御信号は、約２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ（一例として）の周波数を有する。制御回路３８は、線３６上に制御信号を生成し、変換器１２への電力の流れを調節する。電力変換器１２がアクティブ動作モードで動作する場合、制御信号はアクティブとなって、必要に応じて変更されて電圧Ｖｂｕｓの大きさを調節する。電力変換器１２が待機モードにあるときは、制御信号は非アクティブ状態である（すなわち、線３６上に存在する時間と共に変化する制御信号はない）。これにより、出力線７３上に負荷が接続されていないときの、スイッチング回路ＳＷ１の動作により発生するかもしれない電力変換器１２の消費電力を減少させることができる。スイッチＳＷ３及びＳＷ４等のオプションのスイッチング回路を開状態にし漏洩電流を減少する（例えば、変換器制御回路３８及び／またはモニタ５４からの制御信号を用いる）ことにより、待機消費電力は更に減少する。
【００４０】
線３６上でスイッチング回路ＳＷ１に出力される制御信号は、周波数が変換器を流れる電力量を制御するように調整された信号であってもよく、あるいは、デューティサイクルが、変換器を流れる電力の量をパルス幅変調方式に従って制御するように調整されたパルス幅変調（ＰＷＭ）信号等の信号であってもよい。
【００４１】
一般的なＰＷＭ方式を用いる場合、線３６上の制御信号は、スイッチング回路ＳＷ１をｏｎにして電流Ｉｐを流すようにするために、高い値をとり、スイッチング回路ＳＷ１をｏｆｆにして電流Ｉｐが流れないようにするためには、低い値を取るような信号である。例えば、線３６上の制御信号は、デューティサイクルが制御回路３８により調節される方形波ＰＷＭ信号であって、これにより、Ｖｂｕｓの出力７３上での振幅を調整する。必要に応じて、周波数変調方式が使用される。周波数変調方式においては、線３６上の制御信号は、周波数が制御回路３８により調節される方形波または他の制御信号であって、これにより電圧Ｖｂｕｓの大きさを調整する。電力変換器１２等の電力変換器においてＰＷＭ制御信号を使用することが、一例として本明細書において説明されている。しかし、ＰＷＭ制御信号を使用することは単なる例示である。必要に応じて、あらゆる適当な種類の制御信号は、変換器１２において電力の流れを制御するために使用される。
【００４２】
制御回路３８がＰＷＭ制御信号等の制御信号をスイッチング回路ＳＷ１に適用する場合、変圧器３２の２次側における電流Ｉｓは、制御信号の周波数に等しい周波数（例えば、約２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ）を有する。ダイオード４０とコンデンサ４２は、ノード４４においてこのＡＣ信号をＤＣ電圧に変換する。この電圧は、線６４に出力され、図１のＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２の出力を示す。本明細書においてＶｓｅｃと呼ばれることもある線６４上の公称電源出力電圧は、例えば１２Ｖ、５Ｖまたは他の適当な電圧である。電子デバイス１０がアクティブ動作モード中に出力線７３に接続される場合に出力６４において生成される電圧は、スイッチ回路ＳＷ２、出力７３及びパス７２を介して電子デバイス１０に転送され、電子デバイス１０の回路に電力を供給する。
【００４３】
電力変換器１２は、開ループ制御方式を使用して制御される。この種の構成を用いる場合、電力変換器１２は、所定のＰＷＭ信号、周波数変調信号または他の制御信号をスイッチング回路ＳＷ１に適用し、出力６４及び出力線７３上で所望の出力レベルを生成する。必要に応じて、線４８及び４９から形成されたフィードバックパス等のフィードバックパスＦＢを提供することにより、閉ループ制御方式が使用される。線４８及び４９、制御回路３８を使用することにより、ノード４４及び４６を介して現在の電圧レベル（すなわち線６４上の出力電圧）でフィードバックを受信する。ノード４４上で現時点で監視された出力電圧の値が所望の目標レベルを下回る（すなわち、所望のＶｓｅｃレベルを下回る）場合、ＰＷＭ信号のデューティサイクルまたは周波数変調方式において、制御信号の周波数は、それ相応に出力電圧を上昇するように増加される。ノード４４上の出力電圧及びＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２の出力６４が高すぎると制御回路３８が判断する場合には、ＰＷＭ信号のデューティサイクルまたは制御信号の周波数は、出力電圧を所望の目標レベルに低下するように、減少される。
【００４４】
変換器制御回路３８等の回路は、変圧器３２の１次側に配置される。監視回路５４、エネルギー蓄積回路５０、スイッチ回路ＳＷ２及び電圧調節器５２等の回路は、変圧器３２の２次側上に配置される。必要に応じて、絶縁段５１等の絶縁段がフィードバックパスＦＢに含まれ、変圧器３２の１次側及び２次側の回路を電気的に絶縁するのを助ける。同様に、絶縁段７８等が、モニタ５４と変換器制御回路３８との間の制御パス７６に含まれてもよい。絶縁段５１、７８は、信号変圧器、オプションの絶縁デバイス等から形成される。
【００４５】
図２に示されるように、エネルギー蓄積回路５０は、コンデンサ８０等のエネルギー蓄積素子から形成される。コンデンサ８０は、パス６６と接地（例えば、ノード４６）との間に結合される。待機動作中、コンデンサ８０は、モニタ５４及び電圧調節器５２に電力を供給するために使用される。モニタ５４は、パス６６上でコンデンサ８０からの出力電圧を監視し、コンデンサ８０が充電を必要とする程度まで放電し尽くしたときを判断する。コンデンサ８０のエネルギーを充電するのが望ましい場合、モニタ５４は、制御パス７６を介して目覚制御信号を変換器制御回路３８に送出する。それに応答して、変換器制御回路３８は、制御線３６上の制御信号の生成を再開することによりアクティブ動作モードに遷移する。これにより、パス６６を介してコンデンサ８０に転送される線６４上のＤＣ出力電圧を生成するようになり、コンデンサ８０を再充電する。バッテリを用いたエネルギー蓄積素子は、放電し尽くした場合にこのように再充電される。例えば、バッテリに基づくエネルギー蓄積素子５０は、パス６６とバッテリとの間に接続された充電器回路を有する。
【００４６】
電圧調節器回路５２は、ＤＣ−ＤＣ昇圧変換器５２Ａ等のＤＣ−ＤＣ電力変換器及び電流制限回路５２Ｂ等の電流制限回路から形成される。必要に応じて、電流制限回路５２Ｂの電流制限機能は、電流変換器回路５２Ａの電圧調節機能と組み合わされる。図２の例において、電圧調節機能及び電流制限機能は、別個の回路を使用して実現されている。これは単なる例示である。電力変換器５２Ａ及び５２Ｂ等の回路は、１つ、２つまたは３つ以上の集積回路から形成されてもよく、必要に応じて個別の構成要素を含んでもよい。
【００４７】
電力変換器５２Ａは、制御回路（制御回路３８等）、蓄積素子（コンデンサ及び／またはインダクタ）、並びに他の構成要素（例えば、ダイオード）から形成された昇圧回路等のスイッチドモード電源である。これらのような電気部品は、単一の集積回路の一部として実現される。動作中、昇圧変換器５２Ａは、入力ＩＮ上で電力（例えば、コンデンサ８０からのＤＣ電圧Ｖｓｔｏｒｅ）を受信してもよく、出力ＯＵＴ上で対応する出力電圧を出力する。電力変換器５２Ａの出力ＯＵＴ上の出力電圧は、電圧Ｖｓｔｏｒｅより低くてもよく、あるいは高くてもよい。図２の例において、変換器５２Ａは、電力変換器回路１２２の出力６４において生成された公称出力電圧Ｖｓｅｃよりも高い公称出力電圧Ｖａｕｘを出力ＯＵＴ上で生成する昇圧変換器である。例えば、Ｖｓｅｃが５．０Ｖにあるときは、Ｖａｕｘは５．１Ｖ（一例として）である。電圧Ｖｓｔｏｒｅの範囲は、コンデンサ８０がフル充電される場合の５．０Ｖからコンデンサ８０が放電し尽くした時の低い値（例えば、約１〜４．５Ｖの範囲の電圧）に及んでもよい。
【００４８】
電流制限回路５２Ｂは、負荷が出力線７３に接続されるときに電力変換器５２Ａから引き出される電流の最大量を制限する１つ以上の抵抗器または他の適当な回路を使用して実現される。
【００４９】
電力変換器回路１２２が待機モードにあるとき、スイッチ回路ＳＷ２は開く。出力線７３上に負荷がないため、電流制限回路５２Ｂは、昇圧変換器５２Ａの出力ＯＵＴ上の電圧を大きさをわずかに変化させて線５８に渡す。この状況において、昇圧変換器５２Ａからの公称出力電圧がＶａｕｘにあるとき、出力線７３上のＤＣ電圧ＶｂｕｓはＶａｕｘに上昇する。
【００５０】
電子デバイス１０等の負荷が電力変換器１２に接続される場合、出力線７３上の電圧Ｖｂｕｓは低下する。電流制限回路５２Ｂがデバイス１０から供給される電流の量を制限するため、昇圧変換器５２Ａは、この状況においてＶｂｕｓをＶａｕｘに維持できない。これにより、電圧Ｖｂｕｓは負荷がかかった状態で低下する。
【００５１】
従って、モニタ５４は、スイッチ回路ＳＷ２を制御しつつ、電圧Ｖｂｕｓを測定し且つ起こる変化を観察することにより、電子デバイス１０の装着状態を監視する。
【００５２】
図３は、ユーザが電子デバイスを電力変換器１２から取り外すときに出力線７３上の電圧Ｖｂｕｓを発生する方法を示す。ｔ０の前の時間において、電子デバイス１０は、電力変換器１２に装着され、線７２及び７４を介してＤＣ電力を受信する。電力変換器回路１２２は、アクティブ動作モードであり、出力６４上の公称出力電圧ＶｓｅｃのＤＣ出力電圧を供給する。電力変換器回路１２２の出力６４上の電圧Ｖｓｅｃが電力変換器出力線７３に渡されるように、スイッチ回路ＳＷ２はアクティブ動作モード中に閉成される。従って、線７３上の電圧Ｖｂｕｓは、ｔ０の前の時間においてＶｓｅｃに等しい。時間ｔ０において、ユーザは、電子デバイス１０を出力線７３から取り外す。出力線７３が電圧Ｖｓｅｃを供給している出力６４に接続されるため、電圧Ｖｂｕｓは電圧Ｖｓｅｃのままである。時間ｔ１において、モニタ５４は、スイッチ回路ＳＷ２を開状態にし、出力線７３を電力変換器回路１２２から絶縁する。モニタ５４は、数秒または数分、あるいは他の適当な時間毎に１回このようにスイッチ回路ＳＷ２を開状態にし、電子デバイス１０の装着状態をチェックする。
【００５３】
時間ｔ０の後の時間において、電子デバイス１０は出力線７３に接続されていない。その結果、スイッチ回路ＳＷ２が時間ｔ１において開かれるとき、電子デバイス１０は出力線７３に負荷を供給しない。これにより、曲線８６の傾斜部分８７により示されるように、Ｖｂｕｓは、電圧調節器５２の出力ＯＵＴにおいて供給される電圧Ｖａｕｘのレベルに上昇できる。モニタ５４は、パス６０を使用して電圧Ｖｂｕｓにおけるこのような上昇を監視する。時間ｔ２において閾値電圧Ｖｔｈ２等の事前定義された閾値電圧に到達した場合、モニタ５４は、電子デバイス１０が電力変換器１２から除去されたと判断する。従って、モニタ５４は、制御パス７６を介して電源切断コマンドを電力変換器回路１２２に送出し、ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２及び電力変換器１２を待機消費電力モードにする。このモードにおいて、電圧Ｖｂｕｓが時間ｔ２とｔ３との間の時間ｔにおいてＶａｕｘに上昇できるように、スイッチ回路ＳＷ２は開状態のままである。
【００５４】
図４のグラフにおける線８８は、電子デバイス１０が電力変換器１２から取り外されるときの関数としてコンデンサ８０の出力におけるパス６６上の電圧Ｖｓｔｏｒｅが発生する方法を示す。時間ｔｉにおいて、電力変換器１２は待機モードである。待機モードにおいて、電力変換器回路１２２はｏｆｆであり（すなわち、スイッチング回路ＳＷ１を能動的に切り換えていない）及びモニタ５４は、コンデンサ８０に蓄積されたエネルギーにより電力を供給されている。最初に、時間ｔｉにおいて、コンデンサ８０は、Ｖｓｅｃの電圧Ｖｓｔｏｒｅ（すなわち、電力変換器回路１２２がアクティブ状態にあるときの電力変換器回路１２２により生成される出力６４上の公称出力電圧）を有する。
【００５５】
時間ｔｉ〜ｔｄの間、モニタ５４は、電子デバイス１０の装着状態の変化を検出するように動作する。これにより、電力を消費し、コンデンサ８０は放電し尽くす。その結果、曲線部分９０により示されるように、電圧ＶｓｔｏｒｅはＶｓｅｃからＶｔｈ４に低下する。
【００５６】
時間ｔｄにおいて、Ｖｓｔｏｒｅは所定の閾値電圧Ｖｔｈ４を下回る。モニタ５４は、Ｖｓｔｏｒｅがｖｔｈ４を下回ったことを検出する場合、電力変換器回路１２２をｏｎにする起動制御コマンドをパス７６上で送出する。電力変換器回路１２２が時間ｔｄにおいてアクティブ動作モードになると、曲線８８の線部分９２により示されるように、出力６４上の出力電圧は公称出力電圧Ｖｓｅｃに上昇する。
【００５７】
モニタ５４は、線部分９２により示された充電処理を監視してＶｓｔｏｒｅが完全に充電された状態に戻った時を確認するか、あるいは所定の期間（例えば、コンデンサ８０を再充電するのに十分である数秒等の期間）アクティブ状態のままでいるよう電力変換器回路１２２に指示する。時間ｔｒにおいて、コンデンサ８０が充電された後、モニタ５４は、電力変換器回路１２２を待機モードにする。線部分９４により示されるように、線部分９０の放電処理は繰り返される。モニタ５４は、要求される限り（すなわち、電子デバイス１０を装着するまで）、図４に示されるように、電力変換器回路１２２をｏｎ及びｏｆｆにする。
【００５８】
図５のグラフは、電子デバイス１０を電力変換器１２に装着する処理中に電圧Ｖｂｕｓを発生する方法を示す。時間ｔｓにおいて、電子デバイス１０は電力変換器１２に装着されない。出力線７３上に負荷がないため、曲線９６の線部分９８により示されるように、電圧ＶｂｕｓはＶａｕｘに上昇し、電圧調節器５４の無負荷出力電圧に一致する。時間ｔａにおいて、ユーザは、電子デバイス１０を電力変換器１２に装着する（例えば、デバイス１０と電力変換器１２との間にＵＳＢケーブルまたは他のケーブルを接続することにより）。デバイス１０は、出力線７３に接続されると、出力線７３に負荷をかけ始める。
【００５９】
電流制限回路５２Ｂは、電圧調節器５２が電子デバイス１０により要求される電流の全量を出力するのを防止する。これにより、線部分１００により示されるように、電圧Ｖｂｕｓは、時間ｔａにおけるＶａｕｘから時間ｔｂにおけるＶｔｈ３等の所定の閾値電圧に低下する。モニタ５４は、電圧ＶｂｕｓがＶｔｈ３に低下したことを検出する場合、電子デバイス１０が電力変換器１２に装着されたと判断する。従って、モニタ５４は、電力変換器回路１２２をアクティブ動作モードにするコマンドをパス７６を介して電力変換器回路１２２に送出する。
【００６０】
電力変換器回路１２２が起動すると、電力変換器回路１２２からの出力電圧が電力を電子デバイス１０に供給することにより、図５の線部分１０２により示されるように、電圧Ｖｂｕｓは公称値Ｖｓｅｃに上昇できる。時間ｔｃの後の時間において（例えば、線部分１０４に沿う）、Ｖｂｕｓは、変換器制御回路３８により電圧Ｖｓｅｃで保持される。
【００６１】
図６は、電子デバイス１０が装着されたままである間にモニタ５４がスイッチ回路ＳＷ２を開成するときにＶｂｕｓを発生する方法を示す。時間ｔｂｇにおいて、電力変換器１２は、アクティブ状態であり、Ｖｓｅｃの電圧Ｖｂｕｓを供給することにより電子デバイス１０に電力を供給している。時間ｔｏｐにおいて、モニタ５４はスイッチ回路ＳＷ２を開成する。電子デバイス１０が電力変換器１２に接続されるため、電圧Ｖｂｕｓは低下する。時間ｔｃｌにおいて所定の閾値電圧Ｖｔｈ１に到達した場合、モニタ５４は、電子デバイス１０が依然として電力変換器１２に接続され且つスイッチ回路ＳＷ２を閉成すると判断する。電圧Ｖｂｕｓは、電子デバイス１０が電力変換器１２から切断されたと電子デバイス１０が誤って判断するのを防止するために、電圧Ｖｍｉｎ（例えば、約４．５Ｖ）を上回ったままであるのが好ましい。スイッチ回路ＳＷ２が閉じられると、電力は出力線７３に回復され、電圧Ｖｂｕｓは上昇して時間ｔｆｎにおいて公称出力電圧レベルＶｓｅｃに到達する。
【００６２】
ユーザがデバイス１０を電力変換器１２に対して着脱するときに、変換器１２及びデバイス１０が図１のシステム８において動作する方法を示す図を図７に示す。
【００６３】
アクティブ動作モード１０６において、電力変換器１２は、一般にＡＣ−ＤＣ電力変換器として動作しており、電力をＡＣ電源１４から装着された電子デバイス１０に供給している。一般的な例において、電子デバイス１０は、電子デバイス１０が電力変換器１２に接続されるときに再充電される再充電可能なバッテリを含む。モード１０６の動作中、モニタ５４は、本質的に、スイッチ回路ＳＷ２を閉状態のままにし、電力を線６４から出力線７３及び電子デバイス１０に配電できるようにする。モニタ５４は、適当な時間において（例えば、数秒、数分毎に１回等）、スイッチ回路ＳＷ２を短時間だけ開状態にして、電子デバイス１０が依然として装着されているかをチェックする。スイッチ回路ＳＷ２が開かれても電圧Ｖｂｕｓが上昇しない場合（例えば、図６に関連して説明したように、電圧ＶｂｕｓがＶｔｈ１に低下する場合）、モニタ５４は、電子デバイス１０が依然として電力変換器１２に装着されていると判断する。線１０８により示されるように、アクティブ動作モード１０６の動作は継続する。
【００６４】
しかし、図３に関連して説明したように、スイッチ回路ＳＷ２が開かれて電圧Ｖｂｕｓが閾値Ｖｔｈ２に上昇する場合、モニタ５４は、デバイス１０が取り外されたと判断する。線１１０により示されるように、モニタ５４は、電力変換器回路１２２及び電力変換器１２を待機モード１１４にする。
【００６５】
待機モード１１４中、電力変換器回路１２２は、アクティブ状態ではないため、モニタ５４に電力を供給するための電力を配電できない。電力は、エネルギー蓄積回路５０から供給される。特に、エネルギー蓄積回路５０は、モニタ５４及び昇圧変換器５２Ａの入力ＩＮ（図２）に電圧Ｖｓｔｏｒｅを供給する。電圧Ｖｓｔｏｒｅの電圧レベルが十分である（すなわち、Ｖｔｈ４を上回る）限り、エネルギー蓄積回路５０は、監視回路５４及び電圧調節器５２に電力を供給するために使用される。この時間の間、モニタ５４は、電子デバイス１０の装着状態を定期的にチェックする。図５に関連して説明したようにこれらのチェックのうちの１つのチェック中に電圧ＶｂｕｓがＶｔｈ３を下回る場合、線１１２により示されるように、モニタ５４は、電力変換器回路１２２及び電力変換器１２をアクティブ動作モード１０６に戻す。モニタ５４は、図４に関連して説明したように電圧ＶｓｔｏｒｅがＶｔｈ４を下回ると判断する場合、電力変換器回路１２２を短時間だけアクティブにする（アクティブ動作モード１１８）。アクティブ動作モード１１８において、電力変換器回路１２２は、アクティブ状態であり、エネルギー蓄積素子５０を調節する（例えば、コンデンサ８０パス６６を充電することにより）。モード１１８の動作中、デバイス１０は取り外されたままである。
【００６６】
電圧Ｖｓｔｏｒｅが回復された後（図４の線部分９２）、線１２０により示されるように、モニタ５４は、電力変換器回路１２２及び電力変換器１２を待機モード１１４に戻す。
【００６７】
必要に応じて、Ｖａｕｘは、種々のレベル（例えば、Ｖｓｅｃより大きくないが、デバイス１０の最小動作電圧または他のそのような負荷より大きいレベル）で出力される。図４、図５、図６及び図７の例において、Ｖｓｅｃより大きいＶａｕｘ値を使用することにより、スイッチ回路ＳＷ２を開くときのデバイス１０の装着状態を検出しやすくするのを補助する。ＶａｕｘがＶｓｅｃより大きくない例において、デバイス１０または他のそのような負荷の存在は、電圧Ｖｂｕｓが低下しなかった（例えば、Ｖｂｕｓが特定の閾値電圧を下回らなかった）ことを判断することにより検出される。ＶａｕｘがＶｓｅｃより大きい構成は、一例として本明細書において説明される。しかし、これは単なる例示である。
【００６８】
図８に示されるように、システム８の回路は、デバイス３００等の電子デバイスの全てまたは一部に組み込まれてもよい。デバイス３００は、ポータブルコンピュータ、ハンドヘルド演算装置、デスクトップコンピュータ、テレビまたはステレオシステム等の消費者電子機器、コンピュータ表示装置、ゲームコントローラ、あるいは他のあらゆる適当な電子機器である。通常の動作中、デバイス３００は、電力変換器１２の回路により電力を供給される。これにより、デバイス３００の回路はフルに電力を供給される。デバイス３００の回路要素は、図８においてデバイス回路２１０として概略的に示され、ユーザインタフェース構成要素等の電子部品（例えば、タッチスクリーン、タッチパッド、マウス、キー、ボタン、リモート制御からの信号を監視する赤外線受信機回路等の無線ユーザコマンドを受信する回路、ユーザ信号を監視する無線周波数ワイヤレス通信回路、処理及び記憶回路、センサ等）を含む。
【００６９】
エネルギー蓄積回路５０は、通常の動作中に充電される。節電するのが望ましい場合、回路１２２を省電力（待機動作）モードにする。待機モードにおいて、デバイス回路２１０は、デバイス３００が通常の動作を再開すべきであることを示す動作を待ってもよい。例えばデバイス回路２１０は、ユーザ入力動作を監視する赤外線受信機回路または他のユーザ入力回路、あるいは他の適当な事象を含む。ユーザが赤外線コマンドを供給するか、あるいは他の動作がデバイス回路２１０により検出される場合、結果として得られるデバイス回路２１０の挙動により、線７２上の電圧が変化する。モニタ５４は、電圧におけるこのような変化を感知し、パス７６を介して対応する目覚コマンドを変換器回路１２２に送出する。更にモニタ５４は、図１に関連して説明したように、変換器回路１２２を定期的に目覚めさせてエネルギー蓄積回路５０を調節する。
【００７０】
必要に応じて、回路２１０は、他の種類の信号伝送方式を使用してユーザ入力または他の監視された動作が検出されたことをモニタ５４に通知する。一例として図９の構成を考える。図９に示されるように、電子デバイス３００は、エネルギー蓄積及び電力（電圧）調節器回路３０２を充電するＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２等の電源を有する。例えば回路３０２は、図８のエネルギー蓄積回路５０等のエネルギー蓄積回路を含み且つ回路２１０が電力を供給されるときにエネルギー蓄積回路の出力を調節するのを補助する電圧調節器または他の回路をオプションとして含む回路である。
【００７１】
プロセッサ３０４は、１つ以上のマイクロプロセッサ及び他の制御回路（例えば、集積回路等）の記憶及び処理回路を含む。プロセッサ３０４は、デバイス３００及び回路２１０の動作を制御するのに使用される。
【００７２】
図９のデバイス３００の通常の動作中、エネルギー蓄積回路３０２が充電されるように、電源１２２は回路３０２に電力を供給する。回路２１０及びプロセッサ３０４は、電力を供給され、正常に動作する。節電するのが望ましい場合、電源１２２を待機モードにする（例えば、プロセッサ３０４、モニタ２１０または他の制御回路により）。待機モードにおいて、エネルギー蓄積回路は、パス３０６を介して回路２１０に電力を供給するために使用され、パス３０８を介してモニタ５４に電力を供給するために使用される。
【００７３】
回路２１０は、赤外線リモート制御コマンド等のユーザ入力またはデバイス３００が待機モードを解除されるべきであることを示す他の適当な事象を待つ。そのような事象が検出される場合、回路２１０は、パス３１０を介して信号を送出することにより、事象の発生をモニタ５４に通知する。パス３１０は、回路２１０とモニタ５４との間の通信を送電する１つ以上の関連付けられた線を有するアナログパスまたはデジタルパスである。
【００７４】
モニタ５４は、電源１２２を目覚めさせてユーザ入力コマンドまたは他の事象を処理するのが適当であると判断すると、パス７６を介して適当な目覚制御コマンドを電源回路１２２に対して送出する。パス２１０を介してエネルギー蓄積及び電力調節回路３０２においてエネルギー蓄積回路を充電するのが望ましい場合、更にモニタ５４は、定期的に電源１２２を起動する。
【００７５】
図１０は、デバイス３００が複数の電源回路１２２を有する方法を示す。図１０の例において、デバイス３００は、電源回路ＰＳ１及び電源回路ＰＳ２を有する。電源ＰＳ１は、数十ワットまたは数百ワットの電力を供給する高電力（主）電源であってもよく、電源ＰＳ２は、より少ない電力（例えば、１０ワット以下の電力）を供給する低電力（副）電源である。待機モードにおいて、各電源は、活動中の電力容量のうちのほんの一部（例えば、１〜１０％）（一例として）を消費するだけである。これらは、例示的な例にすぎない。必要に応じて、主電源ＰＳ１及び副電源ＰＳ２は、あらゆる適当な電源機能を有する。
【００７６】
通常の動作中、電源ＰＳ１は、アクティブ状態であってもよく、デバイス３００における回路２１０、プロセッサ３０４及び他の構成要素に電力を供給する。節電のため、フルに電力が必要でない場合、電源ＰＳ１は低電力待機状態になってもよい。同様に、活動動作が必要でない場合、節電のために電源ＰＳ２を待機モードにする。待機モード中、図９に関連して説明したように、エネルギー蓄積及び電圧調節回路３０２は、電力を回路２１０に供給する。回路３０２におけるエネルギー蓄積回路は、時々充電される必要があってもよい。図１の回路に関連して説明したように、モニタ５４は、エネルギー蓄積回路の状態を監視する。充電するのが望ましい場合、モニタ５４は、パス３１４を介して充電制御信号を電源ＰＳ２に送出する。それに応答して、電源ＰＳ２は待機状態から目覚める。電源ＰＳ２が電源ＰＳ１より少ないエネルギーを使用し且つデバイス３００全体が電源ＰＳ２による充電動作中に電力を供給される必要がないため、電源ＰＳ１が待機状態のままであるときにエネルギー蓄積回路を充電するために電源ＰＳ２を使用することにより、節電を促進する。
【００７７】
回路２１０は、デバイス３００がアクティブ状態に入るべきであることを示すユーザ入力または他の動作を検出する場合、パス３１６を介して電源ＰＳ１を目覚めさせるようモニタ５４に指示する。モニタ５４は、電源ＰＳ２を更に起こす。必要に応じて、回路２１０は、目覚ましコマンド及び他の制御コマンドを送出するためにプロセッサ３０４を更に使用する。例えば、プロセッサ３０４は、ユーザ入力が回路２１０により受信される場合は常に電源ＰＳ１を目覚めさせてもよく、モニタ５４は、電源ＰＳ２（一例として）を起動するのに使用される。
【００７８】
図１の電源アダプタ１２等の電源アダプタに対する例示的な構成を図１１に示す。図１１に示されるように、電源アダプタは、図１の回路１２等の回路が搭載される筐体３１８等の筐体を有する。導電性プロング３２０は、電源アダプタをＡＣライン電力に接続するために使用される。ケーブル３２２は、アダプタ１２からコネクタ３２４に出力信号を転送するために使用される。コネクタ３２４は、電源アダプタを電子デバイス１０に接続するために使用される。例えばコネクタ３２４は、音楽プレーヤ及び電話デバイスをコンピュータ及び電源に結合するのに使用されることもあるような３０ピンコネクタである。一般にコネクタ３２４は、あらゆる適当な数の接点を有する。３０ピン構成を使用することは、単なる例示である。
【００７９】
図１２は、別の例示的な電源アダプタ構成を示す。図１２の構成において、図１の電源アダプタ回路１２は筐体３２６内に搭載される。図１２の例のコネクタ３２８は、Ｃｕｐｅｒｔｉｎｏ，ＣａｌｉｆｏｒｎｉａのＡｐｐｌｅ Ｉｎｃ．のＭａｇＳａｆｅ?等の磁気コネクタである。この種のコネクタは、コネクタ３２８が相手方に固着するのを補助するために磁力を使用する。例えば、コネクタ３２８の部分３３０において磁石があってもよい。必要に応じて、電源アダプタ１２においてプラグ型コネクタが更に使用される。
【００８０】
図１３に示されるように、エネルギー蓄積回路５０は、ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２の一部を形成する。例えば変換器回路１２２は、正の出力線及び接地出力線を介してコンデンサを有する（例えば、フィルタリングするために）ような変換器回路である。この種の構成において、モニタ５４に電力を供給し且つ回路２１０等の回路（図１３の例におけるデバイス１０）等の回路に電力を供給するエネルギーは、更なるエネルギー蓄積デバイスを必要とせずに、このフィルタコンデンサ内に蓄積される。一般にエネルギー蓄積回路５０は、あらゆる数の適当な構成要素（コンデンサ、バッテリ等）から形成されてもよく、これらの構成要素は、独立型回路から形成されてもよく、あるいは必要に応じてシステム８における他の回路に結合される。図１及び図１３の例示的な構成等の例は、単なる例示である。
【００８１】
一実施形態によると、交流（ＡＣ）／直流（ＤＣ）電力変換器により電子デバイスに電力を供給するのが望ましい場合に電子デバイスが接続される電力変換器が提供される。電力変換器は、ＡＣ電圧からＤＣ電圧を生成する電力変換器回路と、電子デバイスが接続される出力線と、電力変換器回路を出力線から定期的に切断する電力変換器回路と出力線との間に結合されたスイッチ回路と、スイッチ回路により出力線から電力変換器回路を切断したときの出力線上の電圧レベルを監視することにより電子デバイスが出力線に装着されているかを判断する回路とを備える。
【００８２】
別の実施形態に従って、電力変換器は制御回路を備え、回路は、電子デバイスが出力線から取り外されたと判断すると、電力変換器回路を待機モードにするよう制御回路に指示するモニタを備える。
【００８３】
別の実施形態によると、電力変換器は、電力変換器回路が待機モードにあるときにモニタに電力を供給するエネルギーを蓄積するエネルギー蓄積素子を更に備え、前記モニタは、エネルギー蓄積素子が充電されるべきであると判断すると、電力変換器回路を短時間だけ待機モードに代えてアクティブ動作モードにするよう制御回路に指示する、ように構成されている。
【００８４】
別の実施形態によると、モニタは、電力変換器回路を待機モードで動作させているときに電子デバイスが出力線に装着されていたと判断すると、電力変換器回路をアクティブ動作モードにするよう制御回路に指示する、ように構成されている。
【００８５】
別の実施形態によると、エネルギー蓄積素子はコンデンサを備える。
【００８６】
別の実施形態によると、電力変換器は、エネルギー蓄積素子からエネルギー蓄積素子電圧を受け、電圧調節器出力に電子デバイスからの負荷がかかっていない場合、電圧調節器出力上に、エネルギー蓄積素子電圧の対応して修正された電圧を出力する電圧調節器を更に備える。
【００８７】
別の実施形態によると、電力変換器は、電圧調節器出力を出力線に電気的に結合するパスを更に備えるものであり、エネルギー蓄積素子電圧の前記修正電圧は、電力変換器回路により生成されたＤＣ電圧より高い。
【００８８】
別の実施形態によると、電力変換器は、電圧調節器出力を電気的に出力線に結合するパス上に間挿された電流制限回路を更に備える。
【００８９】
別の実施形態によると、電圧調節器は、エネルギー蓄積素子電圧の修正した電圧を生成するＤＣ−ＤＣスイッチドモード電力変換器を備え、エネルギー蓄積素子電圧の前記修正電圧はエネルギー蓄積素子電圧より高い。
【００９０】
別の実施形態によると、規定された電力変換器は、電圧調節器出力を出力線に電気的に結合するパスを更に備え、エネルギー蓄積素子電圧の前記修正電圧は、電力変換器回路により生成されたＤＣ電圧より高くない。
【００９１】
別の実施形態によると、モニタは、電力変換器回路を待機モードで動作させていながら電子デバイスが出力線に装着されていると判断すると、電力変換器回路をアクティブ動作モードにするよう制御回路に指示する、ように構成されている。
【００９２】
一実施形態によると、交流（ＡＣ）／直流（ＤＣ）電力変換器により電子デバイスに電力を供給するのが望ましい場合に電子デバイスが接続される電力変換器が提供される。電力変換器は、ＡＣ電圧からＤＣ電圧を生成し、且つＤＣ電圧が生成されているアクティブ動作モード及びＤＣ電圧が生成されない待機モードで動作可能なスイッチドモード電力変換器回路と、スイッチドモード電力回路により生成されたＤＣ電圧に等しい出力線電圧を受信して電子デバイスに電力を供給するために、電子デバイスが接続される出力線と、電力変換器回路と出力線との間に結合されたスイッチ回路と、エネルギー蓄積素子電圧を生成するエネルギー蓄積素子と、エネルギー蓄積素子電圧を受けて出力線に結合された電圧調節器出力を有する電圧調節器と、エネルギー蓄積素子電圧及び出力線電圧を監視し且つスイッチ回路及びスイッチドモード電力変換器回路を制御するモニタとを備える。
【００９３】
別の実施形態によると、モニタは、電力変換器回路がアクティブ動作モードにあるときにスイッチ回路を短時間だけ開状態にし、出力線をスイッチドモード電力変換器回路から絶縁し、出力線がスイッチドモード電力変換器回路から絶縁され、電子デバイスが電力変換器から取り外されることを示すときに出力線電圧が上昇するかを監視し、且つ出力線がスイッチドモード電力変換器回路から絶縁され、電子デバイスが電力変換器に装着されていることを示すときに出力線電圧が低下するかを監視する、ように構成されている。
【００９４】
別の実施形態によると、電圧調節器は、電圧調節器出力において電圧調節器出力電圧を出力し、且つ電子デバイスが出力線から取り外され、出力線に負荷をかけない場合にスイッチドモード電力変換器回路により生成されたＤＣ電圧より高い電圧レベルを有する昇圧変換器を備える。
【００９５】
別の実施形態によると、電圧調節器は、電子デバイスを出力ライン電力変換器に装着する場合に出力線電圧が低下し、且つスイッチ回路を開成することによりスイッチドモード電力変換器回路が出力線から絶縁されることを保証する電流制限回路を更に備える。
【００９６】
別の実施形態によると、モニタは、電力変換器回路がアクティブ動作モードにあるときにスイッチ回路を短時間だけ開状態にし、出力線をスイッチドモード電力変換器回路から絶縁し、出力線がスイッチドモード電力変換器回路から絶縁され、電子デバイスが電力変換器から取り外されることを示すときに出力線電圧が所定の閾値を下回らないかを監視し、且つ出力線がスイッチドモード電力変換器回路から絶縁され、電子デバイスを電力変換器に装着することを示すときに出力線電圧が所定の閾値を上回って低下するかを監視する、ように構成されている。
【００９７】
一実施形態によると、交流（ＡＣ）／直流（ＤＣ）電力変換器により電子デバイスに電力を供給するのが必要な場合に、電子デバイスが接続される出力線を有する電力変換器を動作させる方法が提供され、電力変換器は、ＤＣ出力電圧が生成されるアクティブ動作モード及びＤＣ出力電圧が生成されない待機モードで動作可能であるスイッチドモード電力変換器回路を有する。方法は、スイッチドモード電力変換器回路を出力線から短時間だけ絶縁することと、出力線上で電圧レベルを監視することと、監視された電圧レベルに応答して、スイッチドモード電力変換器回路がアクティブ動作モードまたは待機モードで動作するかを制御することとから成る。
【００９８】
別の実施形態によると、電圧レベルを監視することは、スイッチドモード電力変換器回路を出力線から短時間だけ絶縁し且つ電子デバイスが出力線から取り外されることを示す場合、出力線の監視された電圧レベルが上昇したかを判断することを含む。方法は、電子デバイスが出力線から取り外されたと判断すると、スイッチドモード電力変換器回路を待機モードにすることを含む。
【００９９】
別の実施形態によると、電圧レベルを監視することは、スイッチドモード電力変換器回路を電子デバイスが出力線に装着されたことを示す出力線から短時間だけ絶縁する場合、出力線の監視された電圧レベルが低下したかを判断することを含む。方法は、電子デバイスが出力線に装着されたと判断すると、スイッチドモード電力変換器回路をアクティブ動作モードにすることを更に含む。
【０１００】
別の実施形態によると、電圧レベルを監視することは、モニタを使用して電圧レベルを監視することを含み、方法は、スイッチドモード電力変換器回路が待機モードにあるとき、コンデンサによりモニタに電力を供給することを更に含む。
【０１０１】
別の実施形態によると、方法は、コンデンサを再充電するために、電子デバイスが出力線から取り外され、ＤＣ出力電圧を短時間だけ生成するときにスイッチドモード電力変換器を短時間だけアクティブ動作モードにすることを更に含む。
【０１０２】
一実施形態によると、第１の電源回路と、第２の電源回路と、エネルギー蓄積回路と、第１の電源回路及び第２の電源回路を節電のために待機モードにする場合にエネルギー蓄積デバイスにより電力を供給される回路とを備える回路構成が提供される。
【０１０３】
別の実施形態によると、回路は、ユーザ動作を監視する回路を備える。
【０１０４】
別の実施形態によると、回路は赤外線受信機を備え、回路はテレビの少なくとも一部分を備える。
【０１０５】
別の実施形態によると、本回路構成は、回路が動作を検出する場合に回路から信号を受信し、且つ回路からの信号が受信される場合に第１の電源回路を起動してこの回路構成に電力を供給する監視回路を更に備える。
【０１０６】
別の実施形態によると、本回路構成は、エネルギー蓄積回路が放電し尽くしたときを判断するように構成され、且つ第１の電源を起動することなく、第２の電源回路を目覚めさせてエネルギー蓄積回路を充電するように構成された監視回路を更に備える。
【０１０７】
別の実施形態によると、監視回路は、回路が通常の動作モードで動作すべきであることを示す動作を回路が検出する場合に回路から信号を受信し、監視回路は、回路からの信号に応答して第１の電源回路を目覚めさせて回路に電力を供給する、ように構成されている。
【０１０８】
別の実施形態によると、エネルギー蓄積回路はコンデンサを備える。
【０１０９】
別の実施形態によると、エネルギー蓄積回路はコンデンサを備え、コンデンサ及び第２の電源回路は、交流（ＡＣ）／直流（ＤＣ）電力変換器回路の一部を形成する。
【０１１０】
一実施形態によると、アクティブ動作モード及び待機モードで動作する第１のスイッチドモード交流（ＡＣ）／直流（ＤＣ）電源回路と、アクティブ動作モード及び待機モードで動作する第２のＡＣ／ＤＣ電源回路と、第１のスイッチドモードＡＣ／ＤＣ電源回路が待機モードであるときに第２のＡＣ／ＤＣ電源回路により少なくとも時々充電されるエネルギー蓄積回路と、第１のスイッチドモードＡＣ／ＤＣ電源回路及び第２のスイッチドモードＡＣ／ＤＣ電源回路が待機モードで動作する場合にエネルギー蓄積回路を使用して電力を供給される少なくとも１つの回路とを備える電子デバイスが提供される。
【０１１１】
別の実施形態によると、電子デバイスは、少なくとも１つの回路と通信し、且つ少なくとも１つの回路から受信した信号に応答して、第１のスイッチドモードＡＣ／ＤＣ電源回路を待機モードからアクティブ動作モードに変更するように構成された監視回路を更に備える。
【０１１２】
上記は本発明の原理の単なる例示であり、本発明の範囲及び趣旨から逸脱せずに種々の変更が当業者により行われる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子デバイス及び電子デバイス用の電力変換器回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
交流（ＡＣ）電力は、一般にコンセントから供給され、ライン電力と呼ばれる。電子デバイスは、直流（ＤＣ）電力を使用する回路を含む。電力変換器回路は、ＡＣ電力をＤＣ電力に変換するために使用される。このように生成されるＤＣ電力は、電子デバイスに電力を供給されて使用され、或いは、電子デバイスにおいてバッテリを充電するために使用されてもよい。
【０００３】
いくつかの応用例において、ＡＣ／ＤＣ電力変換器回路は、電子デバイスに組み込まれてもよい。例えばデスクトップコンピュータは、コンピュータ電源ユニットの形態でＡＣ／ＤＣ電力変換器回路を含むことが多い。コンピュータ電源ユニットは、ＡＣ電源コードを受けるソケットを有する。この種の構成を用いる場合、ＡＣ電源コードは、コンピュータの背面に直接プラグ接続され、外部電力変換器を用いないでのＡＣ電力の供給となる。
【０００４】
デスクトップコンピュータは内部電源を収容するのに十分に大きいが、ハンドヘルド電子デバイスやポータブルコンピュータ等の他のデバイはそれほど大きくない。その結果、一般的なハンドヘルド電子デバイス及びラップトップコンピュータは、外部電力変換器を使用する必要がある。電力変換器につながれていない場合には、ハンドヘルド電子デバイスまたはポータブルコンピュータは、内部バッテリにより電力を供給される。ＡＣライン電力が使用可能である場合、電力変換器が用いられて、電子デバイスのためにＡＣ電力をＤＣ電力に変換する。
【０００５】
コンパクトなＡＣ−ＤＣ電力変換器は、一般に、スイッチドモード電源アーキテクチャに基づいて設計される。スイッチドモード電力変換器は、ＡＣ電源からＤＣ電力の生成制御を行うための誘導性素子及び容量性素子等のエネルギー蓄積素子と共に動作するトランジスタを用いたスイッチ等のスイッチング回路を含む。フィードバックパスが設けられて、変換器出力にタップをつける。これにより、変動する負荷がかかっている状態でも所望のＤＣ電圧レベルの生成が保証される。
【０００６】
電力変換器効率は高いことが、節電のためにも望ましい。高い電力変換効率は、効率的な変換器トポロジと低電力損失の部品を使用することにより得られる。しかし、最適な設計がなされても、電力変換器を動作させるときに残留電力損失が残る。この残留電力損失は、変換器のスイッチドモード回路を動作させることにより発生する漏洩電流や他の寄生容量に起因するもので、電力変換器が電子デバイスに電力供給目的で能動的に使用されていない場合であっても、電力変換器による電力の消費を招く。電力変換器が電子デバイスに電力を供給していない場合の消費電力は望ましくない電力損失の原因を表すもので、これは変換器の機能性に悪影響を及ぼすことなく減少させることができるものである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
エネルギー蓄積回路を含む電力変換器が提供される。本電力変換器は、ライン電力信号等の入力信号を受信し、デバイスまたは他の回路に対する電力信号等の、対応出力信号を生成する。電力変換器を節電のために待機モードにできる。待機モードにおいては、エネルギー蓄積回路が適宜用いられて、電力変換器を待機モードから目覚めさせるときの回路へ電力供給源となる。本電力変換器回路は、独立型電源アダプタの一部として提供されるか、あるいは他の電子デバイスに組み込まれてもよい。
【０００８】
ある適当な構成を用いる場合、本電力変換器は、交流（ＡＣ）／直流（ＤＣ）スイッチドモード電力変換器回路等の電力変換器回路である。この電力変換器回路は、装着された電子デバイスに電力を供給するために、ＡＣライン電力をＤＣ電力に変換する。本電力変換器は、例えば携帯電話、ポータブルコンピュータまたは音楽プレーヤ等の電子デバイスに電力を供給するために使用される。
【０００９】
本電力変換器回路は、電力のフローを制御するように変調されるスイッチング回路を有する。スイッチング回路がｏｆｆにされると、電力変換器回路は基本的に停止状態となり、出力にＤＣ電力を生成しない。待機モード（スリープモードと呼ばれることもある）においては、電力変換器による消費電力は最小化される。装着された電子デバイスへの電力供給が必要なときは、本電力変換器回路はアクティブ動作モードで動作し、このモード下で、上記スイッチング回路を能動的に変調して、所望の出力信号（例えば、ＤＣ出力電圧）を生成する。
【００１０】
本電力変換器回路は、スイッチ回路を介して出力を出力線に出力する。通常動作中では、監視回路が、このスイッチ回路を閉状態にして、本電力変換器回路を出力線に結合させると共に、ＤＣ出力電圧を生成して電子デバイスに電力を供給する。モニタが、上記スイッチ回路を定期的に開状態にして、電力変換器回路を出力線から絶縁する。出力線上の電圧の挙動は、モニタにより監視される。電力を消費する負荷が存在する場合、出力線電圧は低下傾向となる。出力線電圧は、負荷のない内部昇圧回路により駆動されて、上昇する（あるいは、少なくとも所定の閾値を下回らない）。出力線上の電圧が上昇する（あるいは、所定の閾値を下回らない）場合、モニタは、電子デバイスが当該電力変換器から取り外されていると判断する。出力線上の電圧が低下する（あるいは、所定の閾値を下回る）場合、モニタは、電子デバイスが電力変換器に装着されていると判断する。
【００１１】
本電力変換器は、コンデンサまたはバッテリ等のエネルギー蓄積素子を含む。電力変換器回路が待機モードで動作している場合、モニタは、上記のエネルギー蓄積素子から電力を引き出す。これにより、モニタは、出力線の状態を能動的に監視することができ、電子デバイスが電力変換器に再度装着されたときを自動的に判断できる。モニタは、エネルギー蓄積素子の状態を更に監視する。エネルギー蓄積素子が放電し尽く（劣化）しそうになった場合には、モニタは、待機動作モードからアクティブ動作モードに一次的に遷移するよう電力変換器回路に指示して、エネルギー蓄積素子を充電する。電子デバイスが電力変換器に再度装着されたことを示す出力線電圧の低下が検出されると、モニタは、電子デバイスに電力が供給されるように、電力変換器回路をアクティブにする。
【００１２】
本発明の更なる特徴、特性及び種々の利点は、添付の図面及び好適な実施形態の以下の詳細な説明から更に明らかとなるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る電力変換器及び電子デバイスを含むシステムを示す回路図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に従って、図１の回路図に示されたような電力変換器に対して使用される例示的な構成要素を示す回路図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に従って、電子デバイスが電力変換器から取り外されるときに図２に示されたような電力変換器から出力電圧を発生する方法を示すグラフである。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に従って、待機モード動作及びエネルギー充電動作中に図２に示されたような電力変換器におけるエネルギー蓄積素子上の電圧が発生する方法を示すグラフである。
【図５】図５は、本発明の一実施形態に従って、電子デバイスを電力変換器に装着するときに図２に示されたような電力変換器から出力電圧を発生する方法を示すグラフである。
【図６】図６は、本発明の一実施形態に従って、電力変換器により電力を供給されている電子デバイスが電力変換器に装着されたままであるときの監視動作中に図２に示されたような電力変換器から出力電圧を発生する方法を示すグラフである。
【図７】図７は、本発明の一実施形態に従って、例示的な動作モード及び図２に示されたような電力変換器において動作モード間で遷移することに関係する動作を示す図である。
【図８】図８は、本発明の一実施形態に従って、電子デバイス内の電源線において電源変化を検出するために監視回路がエネルギー蓄積回路により電力を供給される方法を示す電子デバイスの図である。
【図９】図９は、本発明の一実施形態に従って、エネルギー蓄積回路により電力を供給される監視回路が、待機モードにされている電子デバイスにおける電源を目覚めさせる方法を示す電子デバイスの図である。
【図１０】図１０は、本発明の一実施形態に従って、エネルギー蓄積回路により電力を供給される監視回路が、第１の電源及び第２の電源を制御するのに使用される方法を示す第１の電源及び第２の電源を有する電子デバイスの図である。
【図１１】図１１は、本発明の一実施形態に従って、図１に示されたような電源アダプタ回路に対して使用される例示的な電源アダプタ筐体の構成を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の一実施形態に従って、図１に示されたような電源アダプタ回路に対して使用され且つ磁気装着機構を有する例示的な電源アダプタ筐体の構成を示す図である。
【図１３】図１３は、本発明の一実施形態に従って、電力変換器回路出力コンデンサが監視回路に電力を供給するためにエネルギー蓄積デバイスとして使用される方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
、電源アダプタと呼ばれることもある電力変換器は、電力のレベルまたは種類を変換するために使用される。本電力変換器は、例えば、直流（ＤＣ）電力レベルを増加または低下するために使用される。本電力変換器は、また、交流（ＡＣ）電力をＤＣ電力に変換するために使用される。ＡＣ電力をＤＣ電力に変換するのに使用される電力変換器が、一例として本明細書において説明されるが、一般に電力変換器回路は、あらゆる形態の適当な入力信号（例えば、ＡＣまたはＤＣの電流及び電圧）をあらゆる形態の適当な出力信号（例えば、増加、低下、あるいは変換されたＡＣまたはＤＣの電流及び電圧）に変換する回路を含む。ＡＣ入力信号から制御されたＤＣ出力電圧を生成するＡＣ／ＤＣ電力変換器如きの電力変換器を用いることは、単なる例示に過ぎない。
【００１５】
一般的な例において、電力変換器は、コンセント等のＡＣライン電力の電源にプラグ接続される。ＡＣ電源は、例えば１２０Ｖまたは２４０Ｖの電力を出力する。電力変換器における回路は、受信されるＡＣライン電力をＤＣ電力に変換する。例えばＡＣ／ＤＣ電力変換器は、入力においてＡＣライン電力を受信し、対応する出力においてＤＣ電力を供給する。出力電圧レベルは、１２Ｖ、５Ｖまたは他のあらゆる適当なＤＣ出力レベルである。
【００１６】
電力変換器における回路は、スイッチドモード電源アーキテクチャに基づく。スイッチドモード電源は、相対的にコンパクトな回路において電力変換を実現するために、金属酸化物半導体電力トランジスタ等のスイッチ素子と、パルス幅変調制御方式または周波数変調制御方式等の制御方式を使用する。スイッチング回路が第１の構成を有する場合、電力は、電源からインダクタ（例えば、変圧器）またはコンデンサ等の蓄積素子に転送される。スイッチング回路が第２の構成を有する場合、電力は上記蓄積素子から負荷に供給される。フィードバックが、電力転送動作を調節するために用いられる。これにより、出力電圧が所望のレベルで維持されることを確実にする。電力変換器において使用されるスイッチドモード電源のトポロジ例には、バック変換器、昇圧変換器、フライバック変換器等が含まれる。
【００１７】
一例として本明細書において説明されている好適な構成では、ＡＣ／ＤＣ電力変換器は、電圧整流器及びフライバック変換器を使用して実現される。電圧整流器は、相対的に高い電圧レベルでＡＣライン電力をＤＣ電力に変換する。因みに、本電力変換器のフライバック変換器部は、ＤＣ電力を、整流器回路の出力において、１２Ｖ、５Ｖ、または電子デバイスの回路を動作させることのできる他の適当な低いレベル電圧、にまで低下させる。必要に応じて、他の電力変換器アーキテクチャが使用してもよい。フライバック変換器の設計に基づくスイッチドモード電力変換器構成を使用することは、一例として本明細書において説明される。
【００１８】
ＡＣ／ＤＣ電力変換器は、ＤＣ電力を、あらゆる適当な電子デバイスに供給する。ＡＣ／ＤＣ電力変換器からＤＣ電力を受ける電子デバイスの例には、ハンドヘルドコンピュータ、小型デバイスまたは装着型デバイス、ポータブルコンピュータ、デスクトップコンピュータ、ルータ、アクセスポイント、無線通信機能を備えたバックアップ記憶装置、移動電話、音楽プレーヤ、リモート制御、全地球測位システムデバイス及びこれらのデバイスのうちの１つ以上の機能を組み合わせるデバイスが含まれる。一例として本明細書において説明される適当な構成を用いる場合、ＡＣ／ＤＣ電力変換器から電力を受信する電子デバイスは、ハンドヘルド電子デバイス（例えば、移動電話または音楽プレーヤ）等のコンパクトなポータブルデバイスである。しかし、これらは単なる例示である。ＡＣ／ＤＣ電力変換器は、あらゆる適当な電子デバイスと共に動作する。
【００１９】
電力変換器が電力を電子デバイスに出力する例示的なシステム環境を図１に示す。図１に示されるように、システム８は、ＡＣ電源１４等のＡＣ電力の電源と、ＡＣ／ＤＣ電力変換器１２等の電力変換器と、電子デバイス１０等の電子デバイスとを含む。
【００２０】
例えばＡＣ電源１４は、電源コードを介してＡＣライン電力を供給する通常のコンセントである。コンセントの電力は、一般に、約１１０Ｖ〜２４０ＶのＡＣ電圧で配電されている。
【００２１】
電力変換器１２は、ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２等の電力変換器回路を含む。ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２は、フライバック変換器または他の適当な電力変換器トポロジ等のスイッチドモード電源の設計に基づいてもよい。
【００２２】
電子デバイス１０は、電力変換器１２から取り外された場合にデバイス１０に電力を供給するためのバッテリを有するようにしてもよい。電力変換器１２がＡＣ電源１４にプラグ接続され、電力デバイス１０が電力変換器１２に接続されている場合には、電力変換器１２は、デバイス１０に対してＡＣ電源１４から受信するＡＣ電力をＤＣ電力に変換する。
【００２３】
必要ならば、コネクタは、電力変換器１２の入力及び／または出力において設けられる。例えば、デバイス１０は、ＵＳＢ（ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｓｅｒｉａｌ ｂｕｓ）ケーブルがプラグ接続されるＵＳＢポートを有する。このＵＳＢケーブルは、電力変換器１２と電子デバイス１０との間でＤＣ電力を送電する。例えば、ＵＳＢケーブルまたは他のケーブルは、変換器１２からデバイス１０に、１２Ｖ、５Ｖの正のＤＣ電圧または他の適当な正のＤＣ電圧レベルを送電するための正の電源線７２等の第１の線を含む。このＤＣ電圧レベルはＶｂｕｓで示され、変換器１２の線７３は電源バスまたは出力線と呼ばれる。ＵＳＢケーブルまたは他のケーブルは、０Ｖの接地電圧または他の適当な接地電圧レベルをデバイス１０に送電するための、接地線７４等の第２の線を更に有する。ＵＳＢケーブル等のケーブルは、オプションとして、デバイス１０と変換器１２との間で情報を送電するために使用されるデータ線を更に含むことができる。
【００２４】
電子デバイス１０は、電力変換器１２に接続されると、ＵＳＢコネクタ及びケーブル（一例として）の電力ピンを介してＤＣ電力を受信する。尚、電力変換器１２や電子デバイス１０に接続する目的でＵＳＢコネクタを使用することは、単なる例示である。必要に応じて、あらゆる適当なプラグ、ジャック、ポート、ピン、他のコネクタまたはハードワイヤード接続は、電力変換器１２及び電子デバイス１０を相互接続するために使用される。同様に、ハードワイヤード接続または適当なプラグ、ジャック、ポート、ピン構造、あるいは他のコネクタが電力変換器１２を電源１４に接続するために使用される。
【００２５】
ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２は、ＡＣ電源１４からのＡＣ電力をＤＣ電力に変換して出力パス６４、７０上に出力する。出力パス６４は、スイッチ回路ＳＷ２を介して変換器出力線７３に結合された正の電源線である。パス７０は接地電源線であり、これは、変換器１２の接地出力７５と、ケーブルまたは変換器１２をデバイス１０に接続する他のパス内の接地線７４とに接続される。スイッチ回路ＳＷ２等のスイッチング回路は、ＤＣ電力の流れを制御することのできるあらゆる適当な電気部品に基づいてもよく、この電気部品としては、ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２の出力から、電子デバイス１０と関連付けられた電源入力線（例えば、電源線７２及び７４に接続されるデバイス１０の入力）へのＤＣ電力の流れを制御できるものであれば、いかなるものでもよい。例えばスイッチ回路ＳＷ２は、１つ以上の電界効果電力トランジスタ（パワーＦＥＴ）等の１つ以上のトランジスタを使用して実現される。電子デバイス１０等の電子デバイスが電力変換器１２に接続されている通常の動作中では、電力変換器１２は、ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２を使用して、線６４及び７０上にＤＣ電源電圧を供給する。スイッチ回路ＳＷ２は、一般に通常の動作中は閉状態にあるため、線６４は出力線７３に対して短絡することになる。これにより、ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２の出力であるＤＣ電源電圧をパス７２及び７４を介して電子デバイスに出力できる。
【００２６】
ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２は、内部スイッチング回路を制御する制御回路を含む。制御回路はフィードバック信号に応答する。例えば、１つのフィードバックパスが用いられて、このパスが、ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２の出力線７３上の電圧Ｖｂｕｓの現在のレベルに関する情報を供給する。このフィードバック情報に応答して、ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２の制御回路は、ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路の出力に供給されているＤＣ電圧の量に対するリアルタイムの調整を可能とする。例えば、出力６４上のＤＣ電圧が、５Ｖの公称値Ｖｓｅｃを有していて、電圧が望ましくないことに５．０５Ｖに上昇したことをフィードバックが示す場合には、ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２の制御回路は、ＤＣ出力電圧を、再び公称値（Ｖｓｅｃ）に低下させるような調整を行う。
【００２７】
電力変換器１２は、エネルギー蓄積回路５０を含む。エネルギー蓄積回路５０（エネルギー蓄積素子と呼ばれることもある）は、エネルギーを蓄積するあらゆる適当な回路に基づいてもよい。一例として、エネルギー蓄積回路５０は、１つ以上のバッテリ、コンデンサ等を含む。ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２が電力を出力パス６４に供給しているときの電力変換器１２の動作中、パス６６等のパスは、電力をエネルギー蓄積回路５０に転送するために使用される。このようにエネルギー蓄積回路５０に転送される電力は、バッテリ、コンデンサまたは回路５０における他のエネルギー蓄積素子を充電するために使用される。図１の例において、エネルギー蓄積回路５０は、パス６４及び６６によりＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２に結合される。しかし、これは単なる例示である。必要に応じて、あらゆる適当な転送パスは、ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２からの充電電力をエネルギー蓄積回路５０に供給するために使用される。
【００２８】
図１に示されるように、電力変換器１２は、モニタ５４等の監視回路を含む。モニタ５４は、パス６６及び６０等のパスを使用して電力変換器１２の状態を監視する。モニタ５４は、適宜、パス７６等のパスを使用して制御信号をＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２に出力する。この制御信号は、ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路を適当な動作モードにする。一般にあらゆる適当な数の動作モードは、必要に応じて、ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２によりサポートされる。
【００２９】
一例として本明細書において説明されている好適な構成では、ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２をアクティブ動作モードまたは待機モードにする。高電力モードまたは通常の動作モードと呼ばれることもあるアクティブ動作モードにおいて、ＡＣ−ＤＣ電力変換器１２２は、ｏｎであり、エネルギー蓄積回路５０を充電し且つ電子デバイス１０に電力を供給するためにＤＣ出力電力を供給する。スリープモードまたは低電力モードと呼ばれることもある待機モードにおいて、ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２は、ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２により殆どまたは全く電力が消費されない（すなわち、スイッチドモード電源スイッチの変調を阻止することにより、ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２をｏｆｆにする）状態になる。必要に応じて、ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２は、複数の更なる低電力状態（例えば、部分ｏｆｆ状態及び全ｏｆｆ状態）を有する。ＡＣ−ＤＣ電力変換器１２２を待機状態またはアクティブ状態のいずれかにする構成は、一例として本明細書において説明される場合もある。しかし、これは単なる例示である。電力変換器１２は、一般に、あらゆる適当な数の動作モード（例えば、全ｏｎモード、部分ｏｎモード、スリープモード、ディープスリープモード等）をサポートする。
【００３０】
ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２は、待機モードにあるとき、ｏｆｆであり、出力６４を浮動状態にある。この状況において、エネルギー蓄積回路５０に蓄積されている電力は、エネルギー蓄積回路５０内からパス６６に配電される。例えば、エネルギー蓄積回路５０がバッテリまたはコンデンサを含む場合、そのバッテリまたはコンデンサは、バッテリ電圧またはコンデンサ電圧をパス６６に供給する。エネルギー蓄積回路５０により供給される電圧は、ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２自身がアクティブ動作モードである場合にパス６４に供給される公称出力電圧レベル（Ｖｓｅｃ）と同一の電圧レベルで、供給される。
【００３１】
電圧調節器５２は、パス６６を介してエネルギー蓄積回路５０により供給された電圧を入力ＩＮで受信し、対応する出力電圧を出力ＯＵＴを介して出力パス５８に供給する。出力線７３上に負荷がない場合は、電圧調節器５２がパス５８に供給する電圧は、Ｖｓｅｃに対して上昇する（すなわち、待機動作中に電圧調節器５２によりパス５８に供給される電圧は、Ｖｓｅｃより高い上昇電圧Ｖａｕｘに等しい）。例えばＶｓｅｃが５．０Ｖ（一例として）である場合、Ｖａｕｘは５．１Ｖ（一例として）である。
【００３２】
出力線５８は、パス５６により出力線７３及びパス７２に結合される。待機モード中、モニタ５４は、パス６２等のパスを介してスイッチ制御信号をスイッチ回路ＳＷ２に供給する。制御信号は、スイッチ回路ＳＷ２を、線６４及び出力線７３が互いに電気的に切断された開モードにする。出力線７３をパス６４から切断することにより、出力７３をＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２及びエネルギー蓄積回路５０から絶縁する。モニタ５４によりスイッチ回路ＳＷ２を開いた後に出力線７３上に予定される電圧は、電子デバイス１０の状態に依存する。
【００３３】
スイッチ回路ＳＷ２が開いて電子デバイス１０が電力変換器１２から切断されると、電圧調節器５２は、上昇電圧Ｖａｕｘをパス５８及び５６を介して出力線７３に供給していき、これにより、ＶｂｕｓをＶａｕｘにまでドライブする。モニタ５４がスイッチ回路ＳＷ２を開成したときに電子デバイス１０が電力変換器１２に接続されているような場合には、電子デバイス１０は、負荷として動作し、線５８及び５６を介して電圧調節器出力ＯＵＴから電力を引き出していく。電圧調節器５２は、相対的に少ない量の電流のみを電子デバイス１０に供給するように動作する電流制限回路を含む。その結果、電子デバイス１０から取り出された電力は、Ｖｂｕｓを低下させるようになる。
【００３４】
モニタ５４は、パス５６及び６０を介して出力線７３上で電圧Ｖｂｕｓを監視することにより、電子デバイス１０の装着状態を判断する。モニタ５４は、スイッチ回路ＳＷ２が開かれれた下で電圧Ｖｂｕｓの上昇が検出された場合には、電子デバイス１０は現時点では電力変換器１２から取り外されていると判断する。モニタ５４は、スイッチ回路ＳＷ２が開かれていて電圧Ｖｂｕｓの低下が検出された場合には、電子デバイス１０は現時点では電力変換器１２に装着されていると判断する。モニタ５４は、電子デバイス１０が電力変換器１２に装着されていると判断する場合は、常に、ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２をアクティブ動作モードにし、デバイス１０に電力を供給する。電子デバイス１０の存在が検出されない場合、モニタは、ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路を待機モードのままにし、節電する。モニタ５４が、エネルギー蓄積回路５０が長時間の待機モード動作により放電し尽くしそうになったと検出したときは、エネルギー蓄積回路５０を直ちに充電するようにＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２を目覚めさせる。
【００３５】
図１の電力変換器１２は、あらゆる適当な回路を使用して実現される。電力変換器１２を実現するのに使用される例示的な回路を図２に示す。図２の例において、電力変換器回路１２２は、フライバックスイッチドモード電源の設計に従って設けられている。しかし、これは単なる例示である。必要に応じて、あらゆる適当な電力変換器回路が、ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２に対して使用される。
【００３６】
図２に示されるように、ＡＣ電源１４は、端子Ｌ及びＮにおいて電力変換器回路１２２に結合される。端子Ｌ及びＮからのＡＣ電力は、パス２０及び２２に供給される。
【００３７】
電力変換器１２は、整流器回路１６を有する。ダイオード１８は、線２４及び２６を介してパス２０、２２上のＡＣ電圧を整流された（正の）信号に変換する。パス２０及び２２上のＡＣ電圧は正弦波であってもよく、整流器回路１６の出力は整流された正弦波である。電力変換器１２はコンデンサ２８を含み、ダイオード１８からの生の整流出力を平滑化する。整流器１６の一部であると考えられてもよいコンデンサ２８は、電源１４からのＡＣ信号を整流してＡＣリプル量を減少させたものをＤＣ電圧に変換してノード３０上に出力する。
【００３８】
ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２は、変換器制御回路３８等の電力変換器制御回路を含む。接地線５６は、変換器制御回路を接地パス２４に接続する。正の電源電圧Ｖｂは、入力８４において変換器制御回路３８に入力される。入力８４には、ブリード回路８２により電源線２６にタップ付けすることにより、電圧Ｖｂが出力される。ブリード回路８２は、１つ以上の抵抗器等の電流制限素子を含む。
【００３９】
変圧器３２は、整流器１６の出力に接続された入力と、ダイオード４０及びコンデンサ４２に接続された出力とを有する。変圧器３２は、１０：１または２０：１等の巻数比を有する。バイポーラトランジスタまたは金属酸化物半導体電力トランジスタ等のスイッチング回路ＳＷ１は、変圧器３２の１次側を流れる電流Ｉｐを調節する。スイッチング回路ＳＷ１は、変換器制御回路３８から制御入力端子３６で制御信号を受信する。この制御信号は、約２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ（一例として）の周波数を有する。制御回路３８は、線３６上に制御信号を生成し、変換器１２への電力の流れを調節する。電力変換器１２がアクティブ動作モードで動作する場合、制御信号はアクティブとなって、必要に応じて変更されて電圧Ｖｂｕｓの大きさを調節する。電力変換器１２が待機モードにあるときは、制御信号は非アクティブ状態である（すなわち、線３６上に存在する時間と共に変化する制御信号はない）。これにより、出力線７３上に負荷が接続されていないときの、スイッチング回路ＳＷ１の動作により発生するかもしれない電力変換器１２の消費電力を減少させることができる。スイッチＳＷ３及びＳＷ４等のオプションのスイッチング回路を開状態にし漏洩電流を減少する（例えば、変換器制御回路３８及び／またはモニタ５４からの制御信号を用いる）ことにより、待機消費電力は更に減少する。
【００４０】
線３６上でスイッチング回路ＳＷ１に出力される制御信号は、周波数が変換器を流れる電力量を制御するように調整された信号であってもよく、あるいは、デューティサイクルが、変換器を流れる電力の量をパルス幅変調方式に従って制御するように調整されたパルス幅変調（ＰＷＭ）信号等の信号であってもよい。
【００４１】
一般的なＰＷＭ方式を用いる場合、線３６上の制御信号は、スイッチング回路ＳＷ１をｏｎにして電流Ｉｐを流すようにするために、高い値をとり、スイッチング回路ＳＷ１をｏｆｆにして電流Ｉｐが流れないようにするためには、低い値を取るような信号である。例えば、線３６上の制御信号は、デューティサイクルが制御回路３８により調節される方形波ＰＷＭ信号であって、これにより、Ｖｂｕｓの出力７３上での振幅を調整する。必要に応じて、周波数変調方式が使用される。周波数変調方式においては、線３６上の制御信号は、周波数が制御回路３８により調節される方形波または他の制御信号であって、これにより電圧Ｖｂｕｓの大きさを調整する。電力変換器１２等の電力変換器においてＰＷＭ制御信号を使用することが、一例として本明細書において説明されている。しかし、ＰＷＭ制御信号を使用することは単なる例示である。必要に応じて、あらゆる適当な種類の制御信号は、変換器１２において電力の流れを制御するために使用される。
【００４２】
制御回路３８がＰＷＭ制御信号等の制御信号をスイッチング回路ＳＷ１に適用する場合、変圧器３２の２次側における電流Ｉｓは、制御信号の周波数に等しい周波数（例えば、約２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ）を有する。ダイオード４０とコンデンサ４２は、ノード４４においてこのＡＣ信号をＤＣ電圧に変換する。この電圧は、線６４に出力され、図１のＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２の出力を示す。本明細書においてＶｓｅｃと呼ばれることもある線６４上の公称電源出力電圧は、例えば１２Ｖ、５Ｖまたは他の適当な電圧である。電子デバイス１０がアクティブ動作モード中に出力線７３に接続される場合に出力６４において生成される電圧は、スイッチ回路ＳＷ２、出力７３及びパス７２を介して電子デバイス１０に転送され、電子デバイス１０の回路に電力を供給する。
【００４３】
電力変換器１２は、開ループ制御方式を使用して制御される。この種の構成を用いる場合、電力変換器１２は、所定のＰＷＭ信号、周波数変調信号または他の制御信号をスイッチング回路ＳＷ１に適用し、出力６４及び出力線７３上で所望の出力レベルを生成する。必要に応じて、線４８及び４９から形成されたフィードバックパス等のフィードバックパスＦＢを提供することにより、閉ループ制御方式が使用される。線４８及び４９、制御回路３８を使用することにより、ノード４４及び４６を介して現在の電圧レベル（すなわち線６４上の出力電圧）でフィードバックを受信する。ノード４４上で現時点で監視された出力電圧の値が所望の目標レベルを下回る（すなわち、所望のＶｓｅｃレベルを下回る）場合、ＰＷＭ信号のデューティサイクルまたは周波数変調方式において、制御信号の周波数は、それ相応に出力電圧を上昇するように増加される。ノード４４上の出力電圧及びＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２の出力６４が高すぎると制御回路３８が判断する場合には、ＰＷＭ信号のデューティサイクルまたは制御信号の周波数は、出力電圧を所望の目標レベルに低下するように、減少される。
【００４４】
変換器制御回路３８等の回路は、変圧器３２の１次側に配置される。監視回路５４、エネルギー蓄積回路５０、スイッチ回路ＳＷ２及び電圧調節器５２等の回路は、変圧器３２の２次側上に配置される。必要に応じて、絶縁段５１等の絶縁段がフィードバックパスＦＢに含まれ、変圧器３２の１次側及び２次側の回路を電気的に絶縁するのを助ける。同様に、絶縁段７８等が、モニタ５４と変換器制御回路３８との間の制御パス７６に含まれてもよい。絶縁段５１、７８は、信号変圧器、オプションの絶縁デバイス等から形成される。
【００４５】
図２に示されるように、エネルギー蓄積回路５０は、コンデンサ８０等のエネルギー蓄積素子から形成される。コンデンサ８０は、パス６６と接地（例えば、ノード４６）との間に結合される。待機動作中、コンデンサ８０は、モニタ５４及び電圧調節器５２に電力を供給するために使用される。モニタ５４は、パス６６上でコンデンサ８０からの出力電圧を監視し、コンデンサ８０が充電を必要とする程度まで放電し尽くしたときを判断する。コンデンサ８０のエネルギーを充電するのが望ましい場合、モニタ５４は、制御パス７６を介して目覚制御信号を変換器制御回路３８に送出する。それに応答して、変換器制御回路３８は、制御線３６上の制御信号の生成を再開することによりアクティブ動作モードに遷移する。これにより、パス６６を介してコンデンサ８０に転送される線６４上のＤＣ出力電圧を生成するようになり、コンデンサ８０を再充電する。バッテリを用いたエネルギー蓄積素子は、放電し尽くした場合にこのように再充電される。例えば、バッテリに基づくエネルギー蓄積素子５０は、パス６６とバッテリとの間に接続された充電器回路を有する。
【００４６】
電圧調節器回路５２は、ＤＣ−ＤＣ昇圧変換器５２Ａ等のＤＣ−ＤＣ電力変換器及び電流制限回路５２Ｂ等の電流制限回路から形成される。必要に応じて、電流制限回路５２Ｂの電流制限機能は、電流変換器回路５２Ａの電圧調節機能と組み合わされる。図２の例において、電圧調節機能及び電流制限機能は、別個の回路を使用して実現されている。これは単なる例示である。電力変換器５２Ａ及び５２Ｂ等の回路は、１つ、２つまたは３つ以上の集積回路から形成されてもよく、必要に応じて個別の構成要素を含んでもよい。
【００４７】
電力変換器５２Ａは、制御回路（制御回路３８等）、蓄積素子（コンデンサ及び／またはインダクタ）、並びに他の構成要素（例えば、ダイオード）から形成された昇圧回路等のスイッチドモード電源である。これらのような電気部品は、単一の集積回路の一部として実現される。動作中、昇圧変換器５２Ａは、入力ＩＮ上で電力（例えば、コンデンサ８０からのＤＣ電圧Ｖｓｔｏｒｅ）を受信してもよく、出力ＯＵＴ上で対応する出力電圧を出力する。電力変換器５２Ａの出力ＯＵＴ上の出力電圧は、電圧Ｖｓｔｏｒｅより低くてもよく、あるいは高くてもよい。図２の例において、変換器５２Ａは、電力変換器回路１２２の出力６４において生成された公称出力電圧Ｖｓｅｃよりも高い公称出力電圧Ｖａｕｘを出力ＯＵＴ上で生成する昇圧変換器である。例えば、Ｖｓｅｃが５．０Ｖにあるときは、Ｖａｕｘは５．１Ｖ（一例として）である。電圧Ｖｓｔｏｒｅの範囲は、コンデンサ８０がフル充電される場合の５．０Ｖからコンデンサ８０が放電し尽くした時の低い値（例えば、約１〜４．５Ｖの範囲の電圧）に及んでもよい。
【００４８】
電流制限回路５２Ｂは、負荷が出力線７３に接続されるときに電力変換器５２Ａから引き出される電流の最大量を制限する１つ以上の抵抗器または他の適当な回路を使用して実現される。
【００４９】
電力変換器回路１２２が待機モードにあるとき、スイッチ回路ＳＷ２は開く。出力線７３上に負荷がないため、電流制限回路５２Ｂは、昇圧変換器５２Ａの出力ＯＵＴ上の電圧を大きさをわずかに変化させて線５８に渡す。この状況において、昇圧変換器５２Ａからの公称出力電圧がＶａｕｘにあるとき、出力線７３上のＤＣ電圧ＶｂｕｓはＶａｕｘに上昇する。
【００５０】
電子デバイス１０等の負荷が電力変換器１２に接続される場合、出力線７３上の電圧Ｖｂｕｓは低下する。電流制限回路５２Ｂがデバイス１０から供給される電流の量を制限するため、昇圧変換器５２Ａは、この状況においてＶｂｕｓをＶａｕｘに維持できない。これにより、電圧Ｖｂｕｓは負荷がかかった状態で低下する。
【００５１】
従って、モニタ５４は、スイッチ回路ＳＷ２を制御しつつ、電圧Ｖｂｕｓを測定し且つ起こる変化を観察することにより、電子デバイス１０の装着状態を監視する。
【００５２】
図３は、ユーザが電子デバイスを電力変換器１２から取り外すときに出力線７３上の電圧Ｖｂｕｓを発生する方法を示す。ｔ０の前の時間において、電子デバイス１０は、電力変換器１２に装着され、線７２及び７４を介してＤＣ電力を受信する。電力変換器回路１２２は、アクティブ動作モードであり、出力６４上の公称出力電圧ＶｓｅｃのＤＣ出力電圧を供給する。電力変換器回路１２２の出力６４上の電圧Ｖｓｅｃが電力変換器出力線７３に渡されるように、スイッチ回路ＳＷ２はアクティブ動作モード中に閉成される。従って、線７３上の電圧Ｖｂｕｓは、ｔ０の前の時間においてＶｓｅｃに等しい。時間ｔ０において、ユーザは、電子デバイス１０を出力線７３から取り外す。出力線７３が電圧Ｖｓｅｃを供給している出力６４に接続されるため、電圧Ｖｂｕｓは電圧Ｖｓｅｃのままである。時間ｔ１において、モニタ５４は、スイッチ回路ＳＷ２を開状態にし、出力線７３を電力変換器回路１２２から絶縁する。モニタ５４は、数秒または数分、あるいは他の適当な時間毎に１回このようにスイッチ回路ＳＷ２を開状態にし、電子デバイス１０の装着状態をチェックする。
【００５３】
時間ｔ０の後の時間において、電子デバイス１０は出力線７３に接続されていない。その結果、スイッチ回路ＳＷ２が時間ｔ１において開かれるとき、電子デバイス１０は出力線７３に負荷を供給しない。これにより、曲線８６の傾斜部分８７により示されるように、Ｖｂｕｓは、電圧調節器５２の出力ＯＵＴにおいて供給される電圧Ｖａｕｘのレベルに上昇できる。モニタ５４は、パス６０を使用して電圧Ｖｂｕｓにおけるこのような上昇を監視する。時間ｔ２において閾値電圧Ｖｔｈ２等の事前定義された閾値電圧に到達した場合、モニタ５４は、電子デバイス１０が電力変換器１２から除去されたと判断する。従って、モニタ５４は、制御パス７６を介して電源切断コマンドを電力変換器回路１２２に送出し、ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２及び電力変換器１２を待機消費電力モードにする。このモードにおいて、電圧Ｖｂｕｓが時間ｔ２とｔ３との間の時間ｔにおいてＶａｕｘに上昇できるように、スイッチ回路ＳＷ２は開状態のままである。
【００５４】
図４のグラフにおける線８８は、電子デバイス１０が電力変換器１２から取り外されるときの関数としてコンデンサ８０の出力におけるパス６６上の電圧Ｖｓｔｏｒｅが発生する方法を示す。時間ｔｉにおいて、電力変換器１２は待機モードである。待機モードにおいて、電力変換器回路１２２はｏｆｆであり（すなわち、スイッチング回路ＳＷ１を能動的に切り換えていない）及びモニタ５４は、コンデンサ８０に蓄積されたエネルギーにより電力を供給されている。最初に、時間ｔｉにおいて、コンデンサ８０は、Ｖｓｅｃの電圧Ｖｓｔｏｒｅ（すなわち、電力変換器回路１２２がアクティブ状態にあるときの電力変換器回路１２２により生成される出力６４上の公称出力電圧）を有する。
【００５５】
時間ｔｉ〜ｔｄの間、モニタ５４は、電子デバイス１０の装着状態の変化を検出するように動作する。これにより、電力を消費し、コンデンサ８０は放電し尽くす。その結果、曲線部分９０により示されるように、電圧ＶｓｔｏｒｅはＶｓｅｃからＶｔｈ４に低下する。
【００５６】
時間ｔｄにおいて、Ｖｓｔｏｒｅは所定の閾値電圧Ｖｔｈ４を下回る。モニタ５４は、Ｖｓｔｏｒｅがｖｔｈ４を下回ったことを検出する場合、電力変換器回路１２２をｏｎにする起動制御コマンドをパス７６上で送出する。電力変換器回路１２２が時間ｔｄにおいてアクティブ動作モードになると、曲線８８の線部分９２により示されるように、出力６４上の出力電圧は公称出力電圧Ｖｓｅｃに上昇する。
【００５７】
モニタ５４は、線部分９２により示された充電処理を監視してＶｓｔｏｒｅが完全に充電された状態に戻った時を確認するか、あるいは所定の期間（例えば、コンデンサ８０を再充電するのに十分である数秒等の期間）アクティブ状態のままでいるよう電力変換器回路１２２に指示する。時間ｔｒにおいて、コンデンサ８０が充電された後、モニタ５４は、電力変換器回路１２２を待機モードにする。線部分９４により示されるように、線部分９０の放電処理は繰り返される。モニタ５４は、要求される限り（すなわち、電子デバイス１０を装着するまで）、図４に示されるように、電力変換器回路１２２をｏｎ及びｏｆｆにする。
【００５８】
図５のグラフは、電子デバイス１０を電力変換器１２に装着する処理中に電圧Ｖｂｕｓを発生する方法を示す。時間ｔｓにおいて、電子デバイス１０は電力変換器１２に装着されない。出力線７３上に負荷がないため、曲線９６の線部分９８により示されるように、電圧ＶｂｕｓはＶａｕｘに上昇し、電圧調節器５４の無負荷出力電圧に一致する。時間ｔａにおいて、ユーザは、電子デバイス１０を電力変換器１２に装着する（例えば、デバイス１０と電力変換器１２との間にＵＳＢケーブルまたは他のケーブルを接続することにより）。デバイス１０は、出力線７３に接続されると、出力線７３に負荷をかけ始める。
【００５９】
電流制限回路５２Ｂは、電圧調節器５２が電子デバイス１０により要求される電流の全量を出力するのを防止する。これにより、線部分１００により示されるように、電圧Ｖｂｕｓは、時間ｔａにおけるＶａｕｘから時間ｔｂにおけるＶｔｈ３等の所定の閾値電圧に低下する。モニタ５４は、電圧ＶｂｕｓがＶｔｈ３に低下したことを検出する場合、電子デバイス１０が電力変換器１２に装着されたと判断する。従って、モニタ５４は、電力変換器回路１２２をアクティブ動作モードにするコマンドをパス７６を介して電力変換器回路１２２に送出する。
【００６０】
電力変換器回路１２２が起動すると、電力変換器回路１２２からの出力電圧が電力を電子デバイス１０に供給することにより、図５の線部分１０２により示されるように、電圧Ｖｂｕｓは公称値Ｖｓｅｃに上昇できる。時間ｔｃの後の時間において（例えば、線部分１０４に沿う）、Ｖｂｕｓは、変換器制御回路３８により電圧Ｖｓｅｃで保持される。
【００６１】
図６は、電子デバイス１０が装着されたままである間にモニタ５４がスイッチ回路ＳＷ２を開成するときにＶｂｕｓを発生する方法を示す。時間ｔｂｇにおいて、電力変換器１２は、アクティブ状態であり、Ｖｓｅｃの電圧Ｖｂｕｓを供給することにより電子デバイス１０に電力を供給している。時間ｔｏｐにおいて、モニタ５４はスイッチ回路ＳＷ２を開成する。電子デバイス１０が電力変換器１２に接続されるため、電圧Ｖｂｕｓは低下する。時間ｔｃｌにおいて所定の閾値電圧Ｖｔｈ１に到達した場合、モニタ５４は、電子デバイス１０が依然として電力変換器１２に接続され且つスイッチ回路ＳＷ２を閉成すると判断する。電圧Ｖｂｕｓは、電子デバイス１０が電力変換器１２から切断されたと電子デバイス１０が誤って判断するのを防止するために、電圧Ｖｍｉｎ（例えば、約４．５Ｖ）を上回ったままであるのが好ましい。スイッチ回路ＳＷ２が閉じられると、電力は出力線７３に回復され、電圧Ｖｂｕｓは上昇して時間ｔｆｎにおいて公称出力電圧レベルＶｓｅｃに到達する。
【００６２】
ユーザがデバイス１０を電力変換器１２に対して着脱するときに、変換器１２及びデバイス１０が図１のシステム８において動作する方法を示す図を図７に示す。
【００６３】
アクティブ動作モード１０６において、電力変換器１２は、一般にＡＣ−ＤＣ電力変換器として動作しており、電力をＡＣ電源１４から装着された電子デバイス１０に供給している。一般的な例において、電子デバイス１０は、電子デバイス１０が電力変換器１２に接続されるときに再充電される再充電可能なバッテリを含む。モード１０６の動作中、モニタ５４は、本質的に、スイッチ回路ＳＷ２を閉状態のままにし、電力を線６４から出力線７３及び電子デバイス１０に配電できるようにする。モニタ５４は、適当な時間において（例えば、数秒、数分毎に１回等）、スイッチ回路ＳＷ２を短時間だけ開状態にして、電子デバイス１０が依然として装着されているかをチェックする。スイッチ回路ＳＷ２が開かれても電圧Ｖｂｕｓが上昇しない場合（例えば、図６に関連して説明したように、電圧ＶｂｕｓがＶｔｈ１に低下する場合）、モニタ５４は、電子デバイス１０が依然として電力変換器１２に装着されていると判断する。線１０８により示されるように、アクティブ動作モード１０６の動作は継続する。
【００６４】
しかし、図３に関連して説明したように、スイッチ回路ＳＷ２が開かれて電圧Ｖｂｕｓが閾値Ｖｔｈ２に上昇する場合、モニタ５４は、デバイス１０が取り外されたと判断する。線１１０により示されるように、モニタ５４は、電力変換器回路１２２及び電力変換器１２を待機モード１１４にする。
【００６５】
待機モード１１４中、電力変換器回路１２２は、アクティブ状態ではないため、モニタ５４に電力を供給するための電力を配電できない。電力は、エネルギー蓄積回路５０から供給される。特に、エネルギー蓄積回路５０は、モニタ５４及び昇圧変換器５２Ａの入力ＩＮ（図２）に電圧Ｖｓｔｏｒｅを供給する。電圧Ｖｓｔｏｒｅの電圧レベルが十分である（すなわち、Ｖｔｈ４を上回る）限り、エネルギー蓄積回路５０は、監視回路５４及び電圧調節器５２に電力を供給するために使用される。この時間の間、モニタ５４は、電子デバイス１０の装着状態を定期的にチェックする。図５に関連して説明したようにこれらのチェックのうちの１つのチェック中に電圧ＶｂｕｓがＶｔｈ３を下回る場合、線１１２により示されるように、モニタ５４は、電力変換器回路１２２及び電力変換器１２をアクティブ動作モード１０６に戻す。モニタ５４は、図４に関連して説明したように電圧ＶｓｔｏｒｅがＶｔｈ４を下回ると判断する場合、電力変換器回路１２２を短時間だけアクティブにする（アクティブ動作モード１１８）。アクティブ動作モード１１８において、電力変換器回路１２２は、アクティブ状態であり、エネルギー蓄積素子５０を調節する（例えば、コンデンサ８０パス６６を充電することにより）。モード１１８の動作中、デバイス１０は取り外されたままである。
【００６６】
電圧Ｖｓｔｏｒｅが回復された後（図４の線部分９２）、線１２０により示されるように、モニタ５４は、電力変換器回路１２２及び電力変換器１２を待機モード１１４に戻す。
【００６７】
必要に応じて、Ｖａｕｘは、種々のレベル（例えば、Ｖｓｅｃより大きくないが、デバイス１０の最小動作電圧または他のそのような負荷より大きいレベル）で出力される。図４、図５、図６及び図７の例において、Ｖｓｅｃより大きいＶａｕｘ値を使用することにより、スイッチ回路ＳＷ２を開くときのデバイス１０の装着状態を検出しやすくするのを補助する。ＶａｕｘがＶｓｅｃより大きくない例において、デバイス１０または他のそのような負荷の存在は、電圧Ｖｂｕｓが低下しなかった（例えば、Ｖｂｕｓが特定の閾値電圧を下回らなかった）ことを判断することにより検出される。ＶａｕｘがＶｓｅｃより大きい構成は、一例として本明細書において説明される。しかし、これは単なる例示である。
【００６８】
図８に示されるように、システム８の回路は、デバイス３００等の電子デバイスの全てまたは一部に組み込まれてもよい。デバイス３００は、ポータブルコンピュータ、ハンドヘルド演算装置、デスクトップコンピュータ、テレビまたはステレオシステム等の消費者電子機器、コンピュータ表示装置、ゲームコントローラ、あるいは他のあらゆる適当な電子機器である。通常の動作中、デバイス３００は、電力変換器１２の回路により電力を供給される。これにより、デバイス３００の回路はフルに電力を供給される。デバイス３００の回路要素は、図８においてデバイス回路２１０として概略的に示され、ユーザインタフェース構成要素等の電子部品（例えば、タッチスクリーン、タッチパッド、マウス、キー、ボタン、リモート制御からの信号を監視する赤外線受信機回路等の無線ユーザコマンドを受信する回路、ユーザ信号を監視する無線周波数ワイヤレス通信回路、処理及び記憶回路、センサ等）を含む。
【００６９】
エネルギー蓄積回路５０は、通常の動作中に充電される。節電するのが望ましい場合、回路１２２を省電力（待機動作）モードにする。待機モードにおいて、デバイス回路２１０は、デバイス３００が通常の動作を再開すべきであることを示す動作を待ってもよい。例えばデバイス回路２１０は、ユーザ入力動作を監視する赤外線受信機回路または他のユーザ入力回路、あるいは他の適当な事象を含む。ユーザが赤外線コマンドを供給するか、あるいは他の動作がデバイス回路２１０により検出される場合、結果として得られるデバイス回路２１０の挙動により、線７２上の電圧が変化する。モニタ５４は、電圧におけるこのような変化を感知し、パス７６を介して対応する目覚コマンドを変換器回路１２２に送出する。更にモニタ５４は、図１に関連して説明したように、変換器回路１２２を定期的に目覚めさせてエネルギー蓄積回路５０を調節する。
【００７０】
必要に応じて、回路２１０は、他の種類の信号伝送方式を使用してユーザ入力または他の監視された動作が検出されたことをモニタ５４に通知する。一例として図９の構成を考える。図９に示されるように、電子デバイス３００は、エネルギー蓄積及び電力（電圧）調節器回路３０２を充電するＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２等の電源を有する。例えば回路３０２は、図８のエネルギー蓄積回路５０等のエネルギー蓄積回路を含み且つ回路２１０が電力を供給されるときにエネルギー蓄積回路の出力を調節するのを補助する電圧調節器または他の回路をオプションとして含む回路である。
【００７１】
プロセッサ３０４は、１つ以上のマイクロプロセッサ及び他の制御回路（例えば、集積回路等）の記憶及び処理回路を含む。プロセッサ３０４は、デバイス３００及び回路２１０の動作を制御するのに使用される。
【００７２】
図９のデバイス３００の通常の動作中、エネルギー蓄積回路３０２が充電されるように、電源１２２は回路３０２に電力を供給する。回路２１０及びプロセッサ３０４は、電力を供給され、正常に動作する。節電するのが望ましい場合、電源１２２を待機モードにする（例えば、プロセッサ３０４、モニタ２１０または他の制御回路により）。待機モードにおいて、エネルギー蓄積回路は、パス３０６を介して回路２１０に電力を供給するために使用され、パス３０８を介してモニタ５４に電力を供給するために使用される。
【００７３】
回路２１０は、赤外線リモート制御コマンド等のユーザ入力またはデバイス３００が待機モードを解除されるべきであることを示す他の適当な事象を待つ。そのような事象が検出される場合、回路２１０は、パス３１０を介して信号を送出することにより、事象の発生をモニタ５４に通知する。パス３１０は、回路２１０とモニタ５４との間の通信を送電する１つ以上の関連付けられた線を有するアナログパスまたはデジタルパスである。
【００７４】
モニタ５４は、電源１２２を目覚めさせてユーザ入力コマンドまたは他の事象を処理するのが適当であると判断すると、パス７６を介して適当な目覚制御コマンドを電源回路１２２に対して送出する。パス２１０を介してエネルギー蓄積及び電力調節回路３０２においてエネルギー蓄積回路を充電するのが望ましい場合、更にモニタ５４は、定期的に電源１２２を起動する。
【００７５】
図１０は、デバイス３００が複数の電源回路１２２を有する方法を示す。図１０の例において、デバイス３００は、電源回路ＰＳ１及び電源回路ＰＳ２を有する。電源ＰＳ１は、数十ワットまたは数百ワットの電力を供給する高電力（主）電源であってもよく、電源ＰＳ２は、より少ない電力（例えば、１０ワット以下の電力）を供給する低電力（副）電源である。待機モードにおいて、各電源は、活動中の電力容量のうちのほんの一部（例えば、１〜１０％）（一例として）を消費するだけである。これらは、例示的な例にすぎない。必要に応じて、主電源ＰＳ１及び副電源ＰＳ２は、あらゆる適当な電源機能を有する。
【００７６】
通常の動作中、電源ＰＳ１は、アクティブ状態であってもよく、デバイス３００における回路２１０、プロセッサ３０４及び他の構成要素に電力を供給する。節電のため、フルに電力が必要でない場合、電源ＰＳ１は低電力待機状態になってもよい。同様に、活動動作が必要でない場合、節電のために電源ＰＳ２を待機モードにする。待機モード中、図９に関連して説明したように、エネルギー蓄積及び電圧調節回路３０２は、電力を回路２１０に供給する。回路３０２におけるエネルギー蓄積回路は、時々充電される必要があってもよい。図１の回路に関連して説明したように、モニタ５４は、エネルギー蓄積回路の状態を監視する。充電するのが望ましい場合、モニタ５４は、パス３１４を介して充電制御信号を電源ＰＳ２に送出する。それに応答して、電源ＰＳ２は待機状態から目覚める。電源ＰＳ２が電源ＰＳ１より少ないエネルギーを使用し且つデバイス３００全体が電源ＰＳ２による充電動作中に電力を供給される必要がないため、電源ＰＳ１が待機状態のままであるときにエネルギー蓄積回路を充電するために電源ＰＳ２を使用することにより、節電を促進する。
【００７７】
回路２１０は、デバイス３００がアクティブ状態に入るべきであることを示すユーザ入力または他の動作を検出する場合、パス３１６を介して電源ＰＳ１を目覚めさせるようモニタ５４に指示する。モニタ５４は、電源ＰＳ２を更に起こす。必要に応じて、回路２１０は、目覚ましコマンド及び他の制御コマンドを送出するためにプロセッサ３０４を更に使用する。例えば、プロセッサ３０４は、ユーザ入力が回路２１０により受信される場合は常に電源ＰＳ１を目覚めさせてもよく、モニタ５４は、電源ＰＳ２（一例として）を起動するのに使用される。
【００７８】
図１の電源アダプタ１２等の電源アダプタに対する例示的な構成を図１１に示す。図１１に示されるように、電源アダプタは、図１の回路１２等の回路が搭載される筐体３１８等の筐体を有する。導電性プロング３２０は、電源アダプタをＡＣライン電力に接続するために使用される。ケーブル３２２は、アダプタ１２からコネクタ３２４に出力信号を転送するために使用される。コネクタ３２４は、電源アダプタを電子デバイス１０に接続するために使用される。例えばコネクタ３２４は、音楽プレーヤ及び電話デバイスをコンピュータ及び電源に結合するのに使用されることもあるような３０ピンコネクタである。一般にコネクタ３２４は、あらゆる適当な数の接点を有する。３０ピン構成を使用することは、単なる例示である。
【００７９】
図１２は、別の例示的な電源アダプタ構成を示す。図１２の構成において、図１の電源アダプタ回路１２は筐体３２６内に搭載される。図１２の例のコネクタ３２８は、Ｃｕｐｅｒｔｉｎｏ，ＣａｌｉｆｏｒｎｉａのＡｐｐｌｅ Ｉｎｃ．のＭａｇＳａｆｅ?等の磁気コネクタである。この種のコネクタは、コネクタ３２８が相手方に固着するのを補助するために磁力を使用する。例えば、コネクタ３２８の部分３３０において磁石があってもよい。必要に応じて、電源アダプタ１２においてプラグ型コネクタが更に使用される。
【００８０】
図１３に示されるように、エネルギー蓄積回路５０は、ＡＣ−ＤＣ電力変換器回路１２２の一部を形成する。例えば変換器回路１２２は、正の出力線及び接地出力線を介してコンデンサを有する（例えば、フィルタリングするために）ような変換器回路である。この種の構成において、モニタ５４に電力を供給し且つ回路２１０等の回路（図１３の例におけるデバイス１０）等の回路に電力を供給するエネルギーは、更なるエネルギー蓄積デバイスを必要とせずに、このフィルタコンデンサ内に蓄積される。一般にエネルギー蓄積回路５０は、あらゆる数の適当な構成要素（コンデンサ、バッテリ等）から形成されてもよく、これらの構成要素は、独立型回路から形成されてもよく、あるいは必要に応じてシステム８における他の回路に結合される。図１及び図１３の例示的な構成等の例は、単なる例示である。
【００８１】
一実施形態によると、交流（ＡＣ）／直流（ＤＣ）電力変換器により電子デバイスに電力を供給するのが望ましい場合に電子デバイスが接続される電力変換器が提供される。電力変換器は、ＡＣ電圧からＤＣ電圧を生成する電力変換器回路と、電子デバイスが接続される出力線と、電力変換器回路を出力線から定期的に切断する電力変換器回路と出力線との間に結合されたスイッチ回路と、スイッチ回路により出力線から電力変換器回路を切断したときの出力線上の電圧レベルを監視することにより電子デバイスが出力線に装着されているかを判断する回路とを備える。
【００８２】
別の実施形態に従って、電力変換器は制御回路を備え、回路は、電子デバイスが出力線から取り外されたと判断すると、電力変換器回路を待機モードにするよう制御回路に指示するモニタを備える。
【００８３】
別の実施形態によると、電力変換器は、電力変換器回路が待機モードにあるときにモニタに電力を供給するエネルギーを蓄積するエネルギー蓄積素子を更に備え、前記モニタは、エネルギー蓄積素子が充電されるべきであると判断すると、電力変換器回路を短時間だけ待機モードに代えてアクティブ動作モードにするよう制御回路に指示する、ように構成されている。
【００８４】
別の実施形態によると、モニタは、電力変換器回路を待機モードで動作させているときに電子デバイスが出力線に装着されていたと判断すると、電力変換器回路をアクティブ動作モードにするよう制御回路に指示する、ように構成されている。
【００８５】
別の実施形態によると、エネルギー蓄積素子はコンデンサを備える。
【００８６】
別の実施形態によると、電力変換器は、エネルギー蓄積素子からエネルギー蓄積素子電圧を受け、電圧調節器出力に電子デバイスからの負荷がかかっていない場合、電圧調節器出力上に、エネルギー蓄積素子電圧の対応して修正された電圧を出力する電圧調節器を更に備える。
【００８７】
別の実施形態によると、電力変換器は、電圧調節器出力を出力線に電気的に結合するパスを更に備えるものであり、エネルギー蓄積素子電圧の前記修正電圧は、電力変換器回路により生成されたＤＣ電圧より高い。
【００８８】
別の実施形態によると、電力変換器は、電圧調節器出力を電気的に出力線に結合するパス上に間挿された電流制限回路を更に備える。
【００８９】
別の実施形態によると、電圧調節器は、エネルギー蓄積素子電圧の修正した電圧を生成するＤＣ−ＤＣスイッチドモード電力変換器を備え、エネルギー蓄積素子電圧の前記修正電圧はエネルギー蓄積素子電圧より高い。
【００９０】
別の実施形態によると、規定された電力変換器は、電圧調節器出力を出力線に電気的に結合するパスを更に備え、エネルギー蓄積素子電圧の前記修正電圧は、電力変換器回路により生成されたＤＣ電圧より高くない。
【００９１】
別の実施形態によると、モニタは、電力変換器回路を待機モードで動作させていながら電子デバイスが出力線に装着されていると判断すると、電力変換器回路をアクティブ動作モードにするよう制御回路に指示する、ように構成されている。
【００９２】
一実施形態によると、交流（ＡＣ）／直流（ＤＣ）電力変換器により電子デバイスに電力を供給するのが望ましい場合に電子デバイスが接続される電力変換器が提供される。電力変換器は、ＡＣ電圧からＤＣ電圧を生成し、且つＤＣ電圧が生成されているアクティブ動作モード及びＤＣ電圧が生成されない待機モードで動作可能なスイッチドモード電力変換器回路と、スイッチドモード電力回路により生成されたＤＣ電圧に等しい出力線電圧を受信して電子デバイスに電力を供給するために、電子デバイスが接続される出力線と、電力変換器回路と出力線との間に結合されたスイッチ回路と、エネルギー蓄積素子電圧を生成するエネルギー蓄積素子と、エネルギー蓄積素子電圧を受けて出力線に結合された電圧調節器出力を有する電圧調節器と、エネルギー蓄積素子電圧及び出力線電圧を監視し且つスイッチ回路及びスイッチドモード電力変換器回路を制御するモニタとを備える。
【００９３】
別の実施形態によると、モニタは、電力変換器回路がアクティブ動作モードにあるときにスイッチ回路を短時間だけ開状態にし、出力線をスイッチドモード電力変換器回路から絶縁し、出力線がスイッチドモード電力変換器回路から絶縁され、電子デバイスが電力変換器から取り外されることを示すときに出力線電圧が上昇するかを監視し、且つ出力線がスイッチドモード電力変換器回路から絶縁され、電子デバイスが電力変換器に装着されていることを示すときに出力線電圧が低下するかを監視する、ように構成されている。
【００９４】
別の実施形態によると、電圧調節器は、電圧調節器出力において電圧調節器出力電圧を出力し、且つ電子デバイスが出力線から取り外され、出力線に負荷をかけない場合にスイッチドモード電力変換器回路により生成されたＤＣ電圧より高い電圧レベルを有する昇圧変換器を備える。
【００９５】
別の実施形態によると、電圧調節器は、電子デバイスを出力ライン電力変換器に装着する場合に出力線電圧が低下し、且つスイッチ回路を開成することによりスイッチドモード電力変換器回路が出力線から絶縁されることを保証する電流制限回路を更に備える。
【００９６】
別の実施形態によると、モニタは、電力変換器回路がアクティブ動作モードにあるときにスイッチ回路を短時間だけ開状態にし、出力線をスイッチドモード電力変換器回路から絶縁し、出力線がスイッチドモード電力変換器回路から絶縁され、電子デバイスが電力変換器から取り外されることを示すときに出力線電圧が所定の閾値を下回らないかを監視し、且つ出力線がスイッチドモード電力変換器回路から絶縁され、電子デバイスを電力変換器に装着することを示すときに出力線電圧が所定の閾値を上回って低下するかを監視する、ように構成されている。
【００９７】
一実施形態によると、交流（ＡＣ）／直流（ＤＣ）電力変換器により電子デバイスに電力を供給するのが必要な場合に、電子デバイスが接続される出力線を有する電力変換器を動作させる方法が提供され、電力変換器は、ＤＣ出力電圧が生成されるアクティブ動作モード及びＤＣ出力電圧が生成されない待機モードで動作可能であるスイッチドモード電力変換器回路を有する。方法は、スイッチドモード電力変換器回路を出力線から短時間だけ絶縁することと、出力線上で電圧レベルを監視することと、監視された電圧レベルに応答して、スイッチドモード電力変換器回路がアクティブ動作モードまたは待機モードで動作するかを制御することとから成る。
【００９８】
別の実施形態によると、電圧レベルを監視することは、スイッチドモード電力変換器回路を出力線から短時間だけ絶縁し且つ電子デバイスが出力線から取り外されることを示す場合、出力線の監視された電圧レベルが上昇したかを判断することを含む。方法は、電子デバイスが出力線から取り外されたと判断すると、スイッチドモード電力変換器回路を待機モードにすることを含む。
【００９９】
別の実施形態によると、電圧レベルを監視することは、スイッチドモード電力変換器回路を電子デバイスが出力線に装着されたことを示す出力線から短時間だけ絶縁する場合、出力線の監視された電圧レベルが低下したかを判断することを含む。方法は、電子デバイスが出力線に装着されたと判断すると、スイッチドモード電力変換器回路をアクティブ動作モードにすることを更に含む。
【０１００】
別の実施形態によると、電圧レベルを監視することは、モニタを使用して電圧レベルを監視することを含み、方法は、スイッチドモード電力変換器回路が待機モードにあるとき、コンデンサによりモニタに電力を供給することを更に含む。
【０１０１】
別の実施形態によると、方法は、コンデンサを再充電するために、電子デバイスが出力線から取り外され、ＤＣ出力電圧を短時間だけ生成するときにスイッチドモード電力変換器を短時間だけアクティブ動作モードにすることを更に含む。
【０１０２】
一実施形態によると、第１の電源回路と、第２の電源回路と、エネルギー蓄積回路と、第１の電源回路及び第２の電源回路を節電のために待機モードにする場合にエネルギー蓄積デバイスにより電力を供給される回路とを備える回路構成が提供される。
【０１０３】
別の実施形態によると、回路は、ユーザ動作を監視する回路を備える。
【０１０４】
別の実施形態によると、回路は赤外線受信機を備え、回路はテレビの少なくとも一部分を備える。
【０１０５】
別の実施形態によると、本回路構成は、回路が動作を検出する場合に回路から信号を受信し、且つ回路からの信号が受信される場合に第１の電源回路を起動してこの回路構成に電力を供給する監視回路を更に備える。
【０１０６】
別の実施形態によると、本回路構成は、エネルギー蓄積回路が放電し尽くしたときを判断するように構成され、且つ第１の電源を起動することなく、第２の電源回路を目覚めさせてエネルギー蓄積回路を充電するように構成された監視回路を更に備える。
【０１０７】
別の実施形態によると、監視回路は、回路が通常の動作モードで動作すべきであることを示す動作を回路が検出する場合に回路から信号を受信し、監視回路は、回路からの信号に応答して第１の電源回路を目覚めさせて回路に電力を供給する、ように構成されている。
【０１０８】
別の実施形態によると、エネルギー蓄積回路はコンデンサを備える。
【０１０９】
別の実施形態によると、エネルギー蓄積回路はコンデンサを備え、コンデンサ及び第２の電源回路は、交流（ＡＣ）／直流（ＤＣ）電力変換器回路の一部を形成する。
【０１１０】
一実施形態によると、アクティブ動作モード及び待機モードで動作する第１のスイッチドモード交流（ＡＣ）／直流（ＤＣ）電源回路と、アクティブ動作モード及び待機モードで動作する第２のＡＣ／ＤＣ電源回路と、第１のスイッチドモードＡＣ／ＤＣ電源回路が待機モードであるときに第２のＡＣ／ＤＣ電源回路により少なくとも時々充電されるエネルギー蓄積回路と、第１のスイッチドモードＡＣ／ＤＣ電源回路及び第２のスイッチドモードＡＣ／ＤＣ電源回路が待機モードで動作する場合にエネルギー蓄積回路を使用して電力を供給される少なくとも１つの回路とを備える電子デバイスが提供される。
【０１１１】
別の実施形態によると、電子デバイスは、少なくとも１つの回路と通信し、且つ少なくとも１つの回路から受信した信号に応答して、第１のスイッチドモードＡＣ／ＤＣ電源回路を待機モードからアクティブ動作モードに変更するように構成された監視回路を更に備える。
【０１１２】
上記は本発明の原理の単なる例示であり、本発明の範囲及び趣旨から逸脱せずに種々の変更が当業者により行われる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電源回路（ＰＳ１）と、
第２の電源回路（ＰＳ２）と、
エネルギー蓄積回路（３０２）と、
前記第１の電源回路及び前記第２の電源回路を節電のために待機モードにするときに、前記エネルギー蓄積回路から電力を供給される回路（５４、２１０）と、
前記エネルギー蓄積回路が消耗するときを検出するように構成され、この検出を受けて、前記第２の電源回路を起動することにより、前記第１の電源回路を起動すること無しに、前記消耗したエネルギー蓄積回路に電力補充を行うモニタ回路を備えた、
ことを特徴とする回路構成（３００）。
【請求項２】
前記回路（５４、２１０）は、ユーザ動作を監視する回路（２１０）を備える、ことを特徴とする請求項１記載の回路構成。
【請求項３】
前記回路（５４、２１０）が動作を検出したときに前記回路（５４、２１０）から信号を受信し、且つ前記回路（５４、２１０）からの前記信号が受信されるときに前記第１の電源回路（ＰＳ１）を起こして前記回路構成（３００）に電力を供給する監視回路（５４、２１０）を更に備える、ことを特徴とする請求項１記載の回路構成。
【請求項４】
前記監視回路（５４、２１０）は、前記回路構成（３００）が通常の動作モードで動作すべきであることを示す動作を前記回路（５４，２１０）が検出したことを示す信号を前記回路からを受信して、前記回路（５４，２１０）からの前記信号に応答して前記第１の電源回路を目覚めさせて前記回路構成（３００）に電力を供給するように構成された、ことを特徴とする請求項１記載の回路構成。
【請求項５】
前記エネルギー蓄積回路はコンデンサを備える、ことを特徴とする請求項１記載の回路構成。
【請求項６】
前記エネルギー蓄積回路はコンデンサを備え、前記コンデンサ及び前記第２の電源回路は、交流（ＡＣ）／直流（ＤＣ）電力変換器回路の一部を形成する、ことを特徴とする請求項１記載の回路構成。
【請求項７】
アクティブ動作モード及び待機モードで動作する第１のスイッチドモード交流（ＡＣ）／直流（ＤＣ）電源回路と、
アクティブ動作モード及び待機モードで動作する第２のスイッチモードＡＣ／ＤＣ電源回路と、
前記第１のスイッチドモードＡＣ／ＤＣ電源回路が待機モードであるときに前記第２のＡＣ／ＤＣ電源回路により少なくとも時々充電されるエネルギー蓄積回路と、
前記第１のスイッチドモードＡＣ／ＤＣ電源回路及び前記第２のスイッチドモードＡＣ／ＤＣ電源回路が待機モードで動作する場合に前記エネルギー蓄積回路を使用して電力を供給される少なくとも１つの回路とを備える電子デバイス（１０）。
【請求項８】
前記少なくとも１つの回路と通信し、且つ前記少なくとも１つの回路から受信した信号に応答して、前記第１のスイッチドモードＡＣ／ＤＣ電源回路を待機モードからアクティブ動作モードに変更するように構成された監視回路を更に備える、ことを特徴とする請求項７記載の電子デバイス（１０）。
【請求項１】
第１の電源回路（ＰＳ１）と、
第２の電源回路（ＰＳ２）と、
エネルギー蓄積回路（３０２）と、
前記第１の電源回路及び前記第２の電源回路を節電のために待機モードにするときに、前記エネルギー蓄積回路から電力を供給される回路（５４、２１０）と、
前記エネルギー蓄積回路が消耗するときを検出するように構成され、この検出を受けて、前記第２の電源回路を起動することにより、前記第１の電源回路を起動すること無しに、前記消耗したエネルギー蓄積回路に電力補充を行うモニタ回路を備えた、
ことを特徴とする回路構成（３００）。
【請求項２】
前記回路（５４、２１０）は、ユーザ動作を監視する回路（２１０）を備える、ことを特徴とする請求項１記載の回路構成。
【請求項３】
前記回路（５４、２１０）が動作を検出したときに前記回路（５４、２１０）から信号を受信し、且つ前記回路（５４、２１０）からの前記信号が受信されるときに前記第１の電源回路（ＰＳ１）を起こして前記回路構成（３００）に電力を供給する監視回路（５４、２１０）を更に備える、ことを特徴とする請求項１記載の回路構成。
【請求項４】
前記監視回路（５４、２１０）は、前記回路構成（３００）が通常の動作モードで動作すべきであることを示す動作を前記回路（５４，２１０）が検出したことを示す信号を前記回路からを受信して、前記回路（５４，２１０）からの前記信号に応答して前記第１の電源回路を目覚めさせて前記回路構成（３００）に電力を供給するように構成された、ことを特徴とする請求項１記載の回路構成。
【請求項５】
前記エネルギー蓄積回路はコンデンサを備える、ことを特徴とする請求項１記載の回路構成。
【請求項６】
前記エネルギー蓄積回路はコンデンサを備え、前記コンデンサ及び前記第２の電源回路は、交流（ＡＣ）／直流（ＤＣ）電力変換器回路の一部を形成する、ことを特徴とする請求項１記載の回路構成。
【請求項７】
アクティブ動作モード及び待機モードで動作する第１のスイッチドモード交流（ＡＣ）／直流（ＤＣ）電源回路と、
アクティブ動作モード及び待機モードで動作する第２のスイッチモードＡＣ／ＤＣ電源回路と、
前記第１のスイッチドモードＡＣ／ＤＣ電源回路が待機モードであるときに前記第２のＡＣ／ＤＣ電源回路により少なくとも時々充電されるエネルギー蓄積回路と、
前記第１のスイッチドモードＡＣ／ＤＣ電源回路及び前記第２のスイッチドモードＡＣ／ＤＣ電源回路が待機モードで動作する場合に前記エネルギー蓄積回路を使用して電力を供給される少なくとも１つの回路とを備える電子デバイス（１０）。
【請求項８】
前記少なくとも１つの回路と通信し、且つ前記少なくとも１つの回路から受信した信号に応答して、前記第１のスイッチドモードＡＣ／ＤＣ電源回路を待機モードからアクティブ動作モードに変更するように構成された監視回路を更に備える、ことを特徴とする請求項７記載の電子デバイス（１０）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−１４７６６４（Ｐ２０１２−１４７６６４Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２０２８０（Ｐ２０１２−２０２８０）
【出願日】平成２４年２月１日（２０１２．２．１）
【分割の表示】特願２０１１−５５０１１６（Ｐ２０１１−５５０１１６）の分割
【原出願日】平成２１年１２月１８日（２００９．１２．１８）
【出願人】（５０３２６０９１８）アップル インコーポレイテッド (568)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年２月１日（２０１２．２．１）
【分割の表示】特願２０１１−５５０１１６（Ｐ２０１１−５５０１１６）の分割
【原出願日】平成２１年１２月１８日（２００９．１２．１８）
【出願人】（５０３２６０９１８）アップル インコーポレイテッド (568)
【Ｆターム（参考）】
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