電源回路
【課題】 特殊なスイッチを用いず、手動による動作停止およびコントロール回路からの制御による動作停止が可能であり、無駄な電力消費が少ない電源回路を提供する。
【解決手段】 トランスＴおよび整流・電源回路２１０は、給電線１０１および１０３間の交流電圧に基づいて負荷４００に直流電圧を出力する。第１の整流回路１１０は、給電線１０１および１０２間の交流電圧を整流して直流電圧ＶＲを発生する。スイッチ制御回路１３０は、直流電圧ＶＲが立ち上がったとき、およびＬＥＤ２２１からの電源ＯＮ指示信号が与えられる間、給電線１０２および１０３間のＮチャネルトランジスタＱ１をＯＮさせる。コントロール回路２２０は、整流・電源回路２１０の出力する直流電圧が立ち上がったとき、ＬＥＤ２２１による電源ＯＮ指示信号の出力を開始し、負荷４００への電圧供給の停止を指令するイベントが発生したとき電源ＯＮ指示信号の出力を停止する。
【解決手段】 トランスＴおよび整流・電源回路２１０は、給電線１０１および１０３間の交流電圧に基づいて負荷４００に直流電圧を出力する。第１の整流回路１１０は、給電線１０１および１０２間の交流電圧を整流して直流電圧ＶＲを発生する。スイッチ制御回路１３０は、直流電圧ＶＲが立ち上がったとき、およびＬＥＤ２２１からの電源ＯＮ指示信号が与えられる間、給電線１０２および１０３間のＮチャネルトランジスタＱ１をＯＮさせる。コントロール回路２２０は、整流・電源回路２１０の出力する直流電圧が立ち上がったとき、ＬＥＤ２２１による電源ＯＮ指示信号の出力を開始し、負荷４００への電圧供給の停止を指令するイベントが発生したとき電源ＯＮ指示信号の出力を停止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、家電製品等に設けられる電源回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力の節約等の観点から家電製品のための電源回路には、電源スイッチの手動操作に応じてＯＮ／ＯＦＦする他、家電製品の制御部からの制御によりＯＦＦ状態に切り換わる機能が求められている。図６はこの種の電源回路の構成例を示す回路図である。図６に示すように、この電源回路は、メイントランスＭＴとサブトランスＳＴとを備えている。ここで、メイントランスＭＴの１次側コイルと交流電源１との間にはリレースイッチ１７が介挿されている。また、メイントランスＭＴの２次側コイルには、２次側コイルに発生する交流電圧を整流し、かつ、安定化することにより負荷１９に供給する直流電圧を発生する整流・電源回路１８が接続されている。負荷１９は、この電源回路から電力の供給を受ける家電製品の各部の回路である。一方、サブトランスＳＴの１次側コイルと交流電源１との間には手動操作によりＯＮ／ＯＦＦ切り換えがなされるスイッチ１１が介挿されている。また、サブトランスＳＴの２次側コイルには、ダイオード１２および電解コンデンサ１３からなる半波整流回路が接続されている。この半波整流回路は、サブトランスＳＴの２次側コイルに発生する交流電圧を半波整流し、かつ、平滑化することにより、直流電圧を給電線２１および２２間に出力する。コントロール回路１４は、この電源回路を制御するための回路であり、給電線２１および２２間に発生する直流電圧を電源電圧として動作する。給電線２１および２２間には、このコントロール回路１４の他、リレースイッチ１７をＯＮさせる磁力を発生する電磁コイル１５と、ＮＰＮトランジスタ１６が直列に介挿されている。コントロール回路１４は、このＮＰＮトランジスタ１６のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。
【０００３】
このような構成において、スイッチ１１がＯＦＦからＯＮに切り換えられると、サブトランスＳＴに交流電源１からの交流電圧が供給され、給電線２１および２２間の直流電圧が立ち上がる。そして、給電線２１および２２間の直流電圧が立ち上がると、コントロール回路１４は、動作を開始し、ＮＰＮトランジスタ１６に対するベース電流の供給を開始する。これによりＮＰＮトランジスタ１６がＯＮとなって電磁コイル１５に電流が流れ、リレースイッチ１７がＯＮとなる。この結果、交流電源１からの交流電圧がメイントランスＭＴに供給され、整流・電源回路１８から負荷１９への電源電圧の供給が開始される。
【０００４】
例えば現在時刻が予め設定された動作停止時刻になった場合等、家電製品への電力供給を停止すべきイベントが発生した場合、コントロール回路１４は、ＮＰＮトランジスタ１６に対するベース電流の供給を停止し、電磁コイル１５による磁力の発生を停止させる。これによりリレースイッチ１７がＯＦＦとなって、負荷１９への電源電圧の供給が断たれる。
【０００５】
また、スイッチ１１およびリレースイッチ１７の両方がＯＮの状態において、スイッチ１１がＯＮからＯＦＦに切り換えられた場合、交流電源１からサブトランスＳＴへの交流電圧の供給が断たれ、給電線２１および２２間の直流電圧が立ち下がる。この結果、電磁コイル１５に電流が流れなくなって、リレースイッチ１７がＯＦＦとなり、負荷１９への電源電圧の供給が断たれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−９２７４３号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】“Ｊ８型スイッチ(パワーロッカーＰＲシリーズ)リセット機能付き リフレッシュタイプ”、［平成２３年３月２２日検索］、インターネット＜URL: http://panasonic-denko.co.jp/ac/j/control/switch/operation/j8-re/index.jsp＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述した従来の電源回路は、コントロール回路１４からの制御によりリレースイッチ１７をＯＦＦに切り換えて交流電源１からメイントランスＭＴへの電力供給を断つことができるが、その後、ユーザがスイッチ１１をＯＦＦにしない限り、交流電源１からの交流電圧がサブトランスＳＴに供給されるため、無駄な電力消費が発生する。
【０００９】
この問題を解決するために、例えば特許文献１に開示されているように、スイッチ１１として、手動によりＯＮ／ＯＦＦ切り換えが可能であるとともに、通電によりＯＮからＯＦＦへの切り換えが可能な構成のものを使用することも考えられる。なお、この種のスイッチは、例えば非特許文献１にも開示されている。このようなスイッチ１１を採用した場合、コントロール回路１４は、リレースイッチ１７をＯＦＦに切り換えるときに同時にスイッチ１１もＯＦＦにすることにより、メイントランスＭＴおよびサブトランスＳＴの両方への電力供給を断つことができる。
【００１０】
しかしながら、このように手動によりＯＮ／ＯＦＦ切り換えが可能であり、かつ、通電によりＯＮからＯＦＦへの切り換えが可能なスイッチは、一般的に高価であり、このようなスイッチを用いると、家電製品のコストが嵩むという問題がある。
【００１１】
本発明は以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、上記のような特殊なスイッチを用いることなく、手動による動作停止およびコントロール回路からの制御による動作停止が可能であり、無駄な電力消費が少ない電源回路を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明は、線間に交流電圧が与えられる第１および第２の給電線と、第３の給電線と、前記第１および第３の給電線間に発生する交流電圧に基づいて負荷に供給する直流電圧を出力する直流電圧発生手段と、前記第２および第３の給電線間に介挿された給電線間スイッチと、前記第１および第２の給電線間に発生する交流電圧を整流して直流電圧を発生する第１の整流回路と、前記第１の整流回路の出力する直流電圧が立ち上がったとき、および電源ＯＮ指示信号が与えられる期間、前記給電線間スイッチをＯＮさせるスイッチ制御回路と、前記直流電圧発生手段の出力する直流電圧が立ち上がったとき、前記電源ＯＮ指示信号の出力を開始し、前記負荷への電圧供給の停止を指令するイベントが発生したとき前記電源ＯＮ指示信号の出力を停止するコントロール回路とを具備することを特徴とする電源回路を提供する。
【００１３】
かかる発明によれば、第１および第２の給電線間の交流電圧が立ち上がると、第１の整流回路の出力する直流電圧が立ち上がり、スイッチ制御回路は、給電線間スイッチをＯＮにして、第３の給電線を第２の給電線に接続する。この結果、第１および第３の給電線間の交流電圧が立ち上がり、直流電圧発生手段は、負荷に供給する直流電圧を立ち上げる。直流電圧発生手段の出力する直流電圧が立ち上がると、コントロール回路は、電源ＯＮ指示信号の出力を開始する。これにより給電線間スイッチは、ＯＮ状態を継続する。負荷への電圧供給の停止を指令するイベントが発生すると、コントロール回路は、電源ＯＮ指示信号の出力を停止する。これにより給電線間スイッチはＯＦＦとなり、第１および第３の給電線間の交流電圧が立ち下がり、直流電圧発生手段から負荷への直流電圧の供給が停止される。この状態では、第１の整流回路のみが電力を消費する。この第１の整流回路は、給電線間スイッチをＯＮにする程度の電力を発生可能なものであればよいので、消費電力を低く抑えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の第１実施形態である電源回路の構成を示す回路図である。
【図２】同実施形態の動作を示すタイムチャートである。
【図３】この発明の第２実施形態である電源回路の構成を示す回路図である。
【図４】この発明の第３実施形態である電源回路の構成を示す回路図である。
【図５】この発明の第４実施形態である電源回路の構成を示す回路図である。
【図６】従来の電源回路の構成例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照し、この発明の実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、この発明の第１実施形態である電源回路３００の構成を示す回路図である。この電源回路３００は、トランスＴと、トランスＴの１次側コイルＬ１に接続された1次側回路１００と、トランスＴの２次側コイルＬ２に接続された２次側回路２００とを有する。
【００１６】
まず、１次側回路１００の構成を説明する。１次側回路１００において、第１の給電線１０１は、電源スイッチＳＷ１を介して交流電源１の一方の出力端子に接続され、第２の給電線１０２は交流電源１の他方の出力端子に接続されている。これらの第１の給電線１０１および第２の給電線１０２の線間には、電源スイッチＳＷ１がＯＮとなることにより、交流電源１からの交流電圧が与えられる。第１の給電線１０１は、トランスＴの一次側コイルＬ１の一端に接続されている。そして、１次側コイルＬ１の他端には第３の給電線１０３が接続されている。
【００１７】
第１の給電線１０１と第２の給電線１０２との間には第１の整流回路１１０が介挿されている。この第１の整流回路１１０は、第１の給電線１０１と第２の給電線１０２との間に発生する交流電圧を整流して直流電圧ＶＲを発生する回路である。第３の給電線１０３と第２の給電線１０２との間には第２の整流回路１２０が介挿されている。この第２の整流回路１２０は、第３の給電線１０３と第２の給電線１０２との間の接続／非接続を切り換えるための給電線間スイッチとして、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor；金属−酸化膜−半導体構造の電界効果トランジスタ。以下、単にトランジスタという。）Ｑ１を含む。さらに１次側回路１００は、給電線間スイッチたるＮチャネルトランジスタＱ１のＯＮ／ＯＦＦを制御するスイッチ制御回路１３０を含む。
【００１８】
第１の整流回路１１０は、コンデンサＣ１と、抵抗Ｒ１およびＲ３と、ダイオードＤ１、Ｄ２およびＤ６と、ツェナーダイオードＤ３と、電解コンデンサＣ２とにより構成されている。ここで、コンデンサＣ１は、一方の電極が第１の給電線１０１に接続され、他方の電極がダイオードＤ２のカソードに接続されている。そして、ダイオードＤ２のアノードは第２の給電線１０２に接続されている。抵抗Ｒ１は、一端がダイオードＤ２のカソードとコンデンサＣ１の電極との接続点に接続され、他端がダイオードＤ１のアノードに接続されている。このダイオードＤ１のカソードは、電解コンデンサＣ２の正極、ツェナーダイオードＤ３のカソードおよび抵抗Ｒ３の一端に接続されている。そして、電解コンデンサＣ２の負極、ツェナーダイオードＤ３のアノードおよび抵抗Ｒ３の他端は、ダイオードＤ６のアノードに接続され、このダイオードＤ６のカソードは第２の給電線１０２に接続されている。
【００１９】
この構成において、第１の給電線１０１および第２の給電線１０２の線間に正の半波（第１の給電線１０１側が正極、第２の給電線１０２側が負極となる半波）が出力される期間は、コンデンサＣ１、抵抗Ｒ１、ダイオードＤ１およびＤ６を介して電解コンデンサＣ２および抵抗Ｒ３に電流が流れ、電解コンデンサＣ２の充電が行われるとともに、正の半波によるコンデンサＣ１の充電が行われる（矢印Ｙ１）。その際、ツェナーダイオードＤ３は、電解コンデンサＣ２の充電電圧を所定のツェナー電圧以内に制限する役割を果たす。一方、第１の給電線１０１および第２の給電線１０２の線間に負の半波（第１の給電線１０１側が負極、第２の給電線１０２側が正極となる半波）が出力される期間は、ダイオードＤ２を介して負の半波によるコンデンサＣ１の充電が行われる。このような整流が行われることによりダイオードＤ１のカソードにツェナーダイオードＤ３のツェナー電圧に応じた直流電圧ＶＲが発生する。
【００２０】
第２の整流回路１２０は、ダイオードＤ４、Ｄ５、Ｄ６およびＤ７と、ＮチャネルトランジスタＱ１とにより構成されている。この第２の整流回路１２０と上述した第１の整流回路１１０は、ダイオードＤ６を共有している。ダイオードＤ４のカソードおよびダイオードＤ５のアノードは、第３の給電線１０３に接続されている。ダイオードＤ６のカソードおよびダイオードＤ７のアノードは、第２の給電線１０２に接続されている。ダイオードＤ５のカソードとダイオードＤ７のカソードは、ＮチャネルトランジスタＱ１のドレインに接続されている。このＮチャネルトランジスタＱ１が形成されたＰ型半導体基板とこのＮチャネルトランジスタＱのソースは共通接続されており、この共通接続点にはダイオードＤ４のアノードとダイオードＤ６のアノードが接続されている。
【００２１】
この第２の整流回路１２０では、ＮチャネルトランジスタＱ１がＯＮとなることにより、第３の給電線１０３から第２の給電線１０２へと電流を流す第１の電流路と、第２の給電線１０２から第３の給電線１０２へと電流を流す第２の電流路とが形成される。ここで、第１の電流路は、第３の給電線１０３→ダイオードＤ５→ＮチャネルトランジスタＱ１→ダイオードＤ６→第２の給電線１０２という経路（矢印ＲＴ１）である。第２の電流路は、第２の給電線１０２→ダイオードＤ７→ＮチャネルトランジスタＱ１→ダイオードＤ４→第３の給電線１０３という経路（矢印ＲＴ２）である。第１の給電線１０１および第２の給電線１０２間に正の半波が出力される間は、第３の給電線１０３から第１の電流路（矢印ＲＴ１）を経由して第２の給電線１０２に電流が流れる。第１の給電線１０１および第２の給電線１０２間に負の半波が出力される間は、第２の給電線１０２から第２の電流路（矢印ＲＴ２）を経由して第３の給電線１０３に電流が流れる。
【００２２】
スイッチ制御回路１３０は、コンデンサＣ３と、抵抗Ｒ２およびＲ４と、フォトトランジスタＱ２と、ダイオードＤ８とにより構成されている。コンデンサＣ３は、一方の電極がダイオードＤ１のカソードに接続され、他方の電極が抵抗Ｒ２の一端に接続されている。この抵抗Ｒ２の他端はＮチャネルトランジスタＱ１のソースに接続されている。コンデンサＣ３と抵抗Ｒ２との接続点は、抵抗Ｒ４を介してＮチャネルトランジスタＱ１のゲートに接続されている。そして、コンデンサＣ３および抵抗Ｒ２は、第１の整流回路１１０のダイオードＤ１のカソードから出力される直流電圧ＶＲが立ち上がるとき、微分パルスＤＰをＮチャネルトランジスタＱ１のゲートに供給してＮチャネルトランジスタＱ１をＯＮさせる微分回路を構成している。
【００２３】
フォトトランジスタＱ２は、コレクタがダイオードＤ１のカソードに接続され、エミッタがコンデンサＣ３、抵抗Ｒ２およびＲ４の共通接続点に接続されている。このフォトトランジスタＱ２は、２次側回路２００に設けられたＬＥＤ２２１とともにフォトカプラを構成している。さらに詳述すると、フォトトランジスタＱ２は、ＬＥＤ２２１から電源ＯＮ指示信号たる出力光が与えられることによりＯＮとなり、第１の整流回路１１０が出力する直流電圧ＶＲをＮチャネルトランジスタＱ１のゲートに供給してＮチャネルトランジスタＱ１をＯＮさせるスイッチとして機能する。
【００２４】
ダイオードＤ８は、アノードがＮチャネルトランジスタＱ１のソースに接続され、カソードが抵抗Ｒ２、Ｒ４、コンデンサＣ３およびフォトトランジスタＱ２のエミッタの共通接続点に接続されている。このダイオードＤ８は、ＮチャネルトランジスタＱ１のゲートに負のサージ電圧が加わるのを防止する役割を果たす。
以上が１次側回路１００の構成である。
【００２５】
次に２次側回路２００の構成を説明する。２次側回路２００において、整流・電源回路２１０は、２次側コイルＬ２の両端間に発生する交流電圧を整流し、かつ、安定化することにより、第４の給電線２０１および第５の給電線２０２間に直流電圧を発生する。そして、第４の給電線２０１および第５の給電線２０２間には、平滑用の電解コンデンサＣ４が介挿されるとともに、本実施形態による電源回路３００の負荷４００が介挿されている。本実施形態では、トランスＴと、整流・電源回路２１０と、電解コンデンサＣ４が、第１の給電線１０１および第３の給電線１０３の線間の交流電圧に基づいて負荷４００に供給する直流電圧を発生する直流電圧発生手段を構成している。
【００２６】
第４の給電線２０１にはＬＥＤ２２１のアノードが接続されており、このＬＥＤ２２１のカソードはコントロール回路２２０に接続されている。コントロール回路２２０は、この電源回路３００の全体を制御する回路であり、第４の給電線２０１および第５の給電線２０２間に発生する直流電圧を電源電圧として動作する。このコントロール回路２２０は、次の制御機能を有している。
【００２７】
ａ．第４の給電線２０１および第５の給電線２０２間の直流電圧が立ち上がって動作を開始した後、ＬＥＤ２２１に電源ＯＮ指示信号（光）を継続的に出力させ、給電線間スイッチたるＮチャネルトランジスタＱ１を継続的にＯＮさせる。
ｂ．第４の給電線２０１および第５の給電線２０２間の直流電圧が立ち上がっており、ＮＰＮトランジスタＱ１をＯＮさせている期間内に、例えばタイマの計時終了等、電源回路３００を停止させるべきイベントが発生したことを検知した場合に、ＬＥＤ２２１による電源ＯＮ指示信号（光）の出力を停止させ、給電線間スイッチたるＮＰＮトランジスタＱ１をＯＦＦさせる。
以上が２次側回路２００の構成である。
【００２８】
次に図２に示すタイムチャートを参照し、本実施形態の動作を説明する。電源スイッチＳＷ１がＯＦＦからＯＮに切り換わると、第１の給電線１０１および第２の給電線１０２間に交流電源１からの交流電圧が出力される。そして、第１の整流回路１１０によりこの交流電圧の整流が開始され、ダイオードＤ１のカソードから出力される直流電圧ＶＲが立ち上がる。
【００２９】
この直流電圧ＶＲの立ち上がりにより抵抗Ｒ２の両端から微分パルスＤＰが発生してＮチャネルトランジスタＱ１のゲートに与えられ、ＮチャネルトランジスタＱ１がＯＮとなる。これにより第２の整流回路１２０内に第３の給電線１０３から第２の給電線１０２へと電流を流す第１の電流路（図１の矢印ＲＴ１）と第２の給電線１０２から第３の給電線１０３へと電流を流す第２の電流路（図１の矢印ＲＴ２）とが形成され、これらの各電流路を介すことにより第１の給電線１０１および第２の給電線１０２間の交流電圧がトランスＴの１次側コイルＬ１に供給される。この結果、トランスＴの２次側コイルＬ２に交流電圧が発生し、第４の給電線２０１および第５の給電線２０２間の直流電圧Ｖ２が立ち上がる。
【００３０】
この直流電圧Ｖ２が立ち上がることによりコントロール回路２２０は動作を開始し、ＬＥＤ２２１を発光させる。このＬＥＤ２２１の出力光は電源ＯＮ指示信号としてフォトトランジスタＱ２に与えられ、フォトトランジスタＱ２がＯＮとなる。この結果、フォトトランジスタＱ２を介して電圧ＶＲがＮチャネルトランジスタＱ１のゲートに与えられ、ＮチャネルトランジスタＱ１はＯＮ状態を維持する。以後、コントロール回路２２０は、継続的にＬＥＤ２２１を発光させる。このため、１次側回路１００では、ＮチャネルトランジスタＱ１がＯＮ状態を継続し、交流電源１の交流電圧が継続的にトランスＴの１次側コイルＬ１に供給される。
【００３１】
その後、例えばタイマの計時終了等、電源回路３００を停止させるべきイベントが発生したことを検知した場合、コントロール回路２２０は、ＬＥＤ２２１を消灯させる。この結果、フォトトランジスタＱ２がＯＦＦとなり、ＮチャネルトランジスタＱ１に対するゲート電圧が低下し、ＮチャネルトランジスタＱ１がＯＦＦになる。ＮチャネルトランジスタＱ１がＯＦＦになると、第２の整流回路１２０では上述した第１および第２の電流路が切断される。この結果、トランスＴの１次側コイルＬ１に対する交流電圧の供給が断たれ、２次側回路２００では第４の給電線２０１および第５の給電線２０２間の直流電圧Ｖ２が立ち下がる。以後発生する消費電力は、１次側回路１００の第１の整流回路１１０の消費電力が主なものであり、極僅かである。
【００３２】
そして、電源スイッチＳＷ１がＯＦＦに切り換えられると、第１の整流回路１１０の動作も停止し、直流電圧ＶＲが立ち下がる。この状態では消費電力は０となる。
【００３３】
以上のように、本実施形態によれば、上述した特許文献１、非特許文献１に開示されているような特殊なスイッチを用いることなく、手動による動作停止およびコントロール回路からの制御による動作停止が可能であり、無駄な電力消費が少ない電源回路を実現することができる。
【００３４】
＜第２実施形態＞
図３はこの発明の第２実施形態である電源回路３００Ａの構成を示す回路図である。なお、この図において、上記第１実施形態（図１）のものと対応する部分には共通の符号を付し、その説明を省略する。
【００３５】
上記第１実施形態における電源回路３００は、トランスＴを有していた。これに対し、本実施形態における電源回路３００は、トランスＴを有しておらず、第１の給電線１０１および第３の給電線１０３が整流・電源回路２１０に接続されている。本実施形態では、この整流・電源回路２１０および電解コンデンサＣ４が第１の給電線１０１および第３の給電線１０３間に発生する交流電圧に基づいて負荷４００に供給する直流電圧を発生する直流電圧発生手段として機能する。他の点は上記第１実施形態と同様である。
本実施形態においても上記第１実施形態と同様な効果が得られる。
【００３６】
＜第３実施形態＞
図４はこの発明の第３実施形態である電源回路３００Ｂの構成を示す回路図である。なお、この図において、上記第１実施形態（図１）のものと対応する部分には共通の符号を付し、その説明を省略する。
【００３７】
本実施形態では、上記第１実施形態における１次側回路１００が１次側回路１００Ｂに置き換えられている。上記第１実施形態では、第２の給電線としての給電線１０２が給電線間スイッチたるＮチャネルトランジスタＱ１を介して第３の給電線１０３に接続されていた。これに対し、本実施形態では、上記第１実施形態における給電線１０２および１０３に相当するものが短絡されて給電線１０２となっており、トランスＴの１次側コイルＬ１の一端に直接接続され、本発明における第１の給電線として機能する。そして、電解コンデンサＣ２の一方の電極、ツェナーダイオードＤ３のアノード、抵抗Ｒ３の一端、ＮチャネルトランジスタＱ１のソース、ダイオードＤ８のアノードおよび抵抗Ｒ２の一端は、この給電線１０２に接続されている。また、本実施形態では、給電線１０１が第２の給電線として機能し、この給電線１０１は給電線間スイッチとして機能するリレースイッチ１２２と第３の給電線１０３’を直列に介して１次側コイルＬ１の他端に接続されている。
【００３８】
そして、この１次側回路１００Ｂでは、上記第１実施形態における第２の整流回路１２０がリレー回路１２０Ｂに置き換えられている。このリレー回路１２０Ｂは、上記第１実施形態と同様にスイッチ制御回路１３０からゲート電圧の供給を受けるＮチャネルトランジスタＱ１と、ダイオードＤ１１と、電解コンデンサＣ１１と、電磁コイル１２１と、ダイオードＤ１２とを有する。ここで、ダイオードＤ１１のアノードは給電線１０１に接続され、電解コンデンサＣ１１はこのダイオードＤ１１のカソードと給電線１０２との間に介挿されている。電磁コイル１２１は、通電によりリレースイッチ１２２をＯＮさせる磁力を発生するコイルであり、ダイオードＤ１１のカソードとＮチャネルトランジスタＱ１のドレインとの間に介挿されている。ダイオードＤ１２は、カソードがダイオードＤ１１のカソードに接続され、アノードがＮチャネルトランジスタＱ１のドレインに接続されている。このダイオードＤ１２は、ＮチャネルトランジスタＱ１がＯＮからＯＦＦに切り換わったときに、電磁コイル１２１に蓄積された電気エネルギーを放出させるフライバックダイオードである。
【００３９】
以上の構成において、ダイオードＤ１１および電解コンデンサＣ１１は、電源スイッチＳＷ１がＯＮである期間、給電線１０１および１０２間の交流電圧を整流し、電磁コイル１２１およびＮチャネルトランジスタＱ１からなる回路に電源電圧となる直流電圧を供給する。ＮチャネルトランジスタＱ１は、上記第１実施形態と同様、電源スイッチＳＷ１がＯＮとなって微分パルスＤＰがゲートに与えられた場合にＯＮになる。そして、ＮチャネルトランジスタＱ１がＯＮになると、電解コンデンサＣ１１に蓄積された電荷が電磁コイル１２１およびＮチャネルトランジスタＱ１を介して放電し、電磁コイル１２１がリレースイッチ１２２をＯＮさせる磁力を発生する。これにより給電線１０１および１０３’が接続され、交流電源１からの交流電圧が１次側コイルＬ１に供給され、２次側回路２００の給電線２０１および２０２間の直流電圧が立ち上がる。このようにして給電線２０１および２０２間の直流電圧が立ち上がると、コントロール回路２２０は、動作を開始し、ＬＥＤ２２１を発光させる。このＬＥＤ２２１の出力光は、電源ＯＮ指示信号としてフォトトランジスタＱ２に与えられ、フォトトランジスタＱ２がＯＮになる。これによりＮチャネルトランジスタＱ１がＯＮとなり、リレースイッチ１２２が継続的にＯＮとなる。以上が本実施形態の動作である。
【００４０】
上記第１実施形態では、ＮチャネルトランジスタＱ１自体が給電線間スイッチとして機能したが、本実施形態では、リレースイッチ１２２が給電線間スイッチとして機能し、ＮチャネルトランジスタＱ１はこの給電線間スイッチのＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。この点が上記第１実施形態との相違点である。
【００４１】
上記第１実施形態では、１次側コイルＬ１に対する入力交流電圧に第２の整流回路１２０のダイオードＤ４〜Ｄ７やＮチャネルトランジスタＱ１の電圧降下損が生じるが、本実施形態では、給電線間スイッチとしてメカニカルな給電線間スイッチ１２２を使用するので、この電圧降下損を減らすことができるという利点がある。
【００４２】
＜第４実施形態＞
図５はこの発明の第４実施形態である電源回路３００Ｃの構成を示す回路図である。本実施形態では、上記第１実施形態における１次側回路１００が１次側回路１００Ｃに置き換えられている。上記第１実施形態では、第２の給電線としての給電線１０２が給電線間スイッチたるＮチャネルトランジスタＱ１を介して第３の給電線１０３に接続されていた。これに対し、本実施形態では、給電線１０２がトランスＴの１次側コイルＬ１の一端に直接接続され、本発明における第１の給電線として機能する。そして、電解コンデンサＣ２の一方の電極、ツェナーダイオードＤ３のアノード、抵抗Ｒ３の一端、ＮチャネルトランジスタＱ１のソース、ダイオードＤ８のアノードおよび抵抗Ｒ２の一端は、ダイオードＤ６のアノードに共通接続され、このダイオードＤ６のカソードが給電線１０２に接続されている。また、上記第１実施形態では、交流電源１は電源スイッチＳＷ１を介して給電線１０１に接続されていたが、本実施形態では交流電源１は給電線１０１に直接接続されている。そして、電源スイッチＳＷ１は、交流電源１と第１の整流回路１１０との間に介挿されている。また、本実施形態において、給電線１０１は本発明における第２の給電線として機能し、この給電線１０１は給電線間スイッチとして機能するリレースイッチ１２２と第３の給電線１０３’を直列に介して１次側コイルＬ１の他端に接続されている。
【００４３】
そして、この１次側回路１００Ｃでは、上記第１実施形態における第２の整流回路１２０がリレー回路１２０Ｃに置き換えられている。このリレー回路１２０Ｃは、上記第１実施形態と同様にスイッチ制御回路１３０からゲート電圧の供給を受けるＮチャネルトランジスタＱ１と、ダイオードＤ４〜Ｄ７と、電磁コイル１２１とを有している。ここで、ダイオードＤ４〜Ｄ７およびＮチャネルトランジスタＱ１の接続関係は、上記第１実施形態と同様である。そして、本実施形態では、ダイオードＤ４のカソードおよびダイオードＤ５のアノードの共通接続点と給電線１０１との間に電磁コイル１２１が介挿されている。この電磁コイル１２１は、交流電流が通電されることによりリレースイッチ１２２をＯＮさせる磁力を発生するコイルである。
【００４４】
本実施形態では、給電線１０１および１０２間に交流電源１からの交流電圧が常時出力されているが、リレースイッチ１２２がＯＦＦの状態では、１次側コイルＬ１に交流電圧は印加されない。また、電源スイッチＳＷ１がＯＦＦの状態では、第１の整流回路１１０に交流電圧は印加されない。
【００４５】
電源スイッチＳＷ１がＯＮになると、第１の整流回路１１０に交流電源１からの交流電圧が印加され、微分パルスＤＰがＮチャネルトランジスタＱ１のゲートに供給される。上記第１実施形態と同様、ＮチャネルトランジスタＱ１は、この微分パルスＤＰがゲートに与えられた場合にＯＮになる。このＮチャネルトランジスタＱ１がＯＮになると、リレー回路１２０Ｃは、全波整流回路としての動作を開始する。さらに詳述すると、給電線１０１側が正極、給電線１０２側が負極となる正の半波が給電線１０１および１０２間に出力される期間は、給電線１０１→電磁コイル１２１→ダイオードＤ５→ＮチャネルトランジスタＱ１→ダイオードＤ６→給電線１０２という第１の電流路を介して電流が流れる。また、給電線１０１側が負極、給電線１０２側が正極となる負の半波が給電線１０１および１０２間に出力される期間は、給電線１０２→ダイオードＤ７→ＮチャネルトランジスタＱ１→ダイオードＤ４→電磁コイル１２１→給電線１０１という第２の電流路を介して電流が流れる。
【００４６】
このようにして電磁コイル１２１に電流が流れると、電磁コイル１２１が発生する磁力によりリレースイッチ１２２がＯＮとなる。これにより給電線１０１および１０３’が接続され、交流電源１からの交流電圧が１次側コイルＬ１に供給され、２次側回路２００の給電線２０１および２０２間の直流電圧が立ち上がる。このようにして給電線２０１および２０２間の直流電圧が立ち上がると、コントロール回路２２０は、動作を開始し、ＬＥＤ２２１を発光させる。このＬＥＤ２２１の出力光は、電源ＯＮ指示信号としてフォトトランジスタＱ２に与えられ、フォトトランジスタＱ２がＯＮになる。これによりＮチャネルトランジスタＱ１がＯＮとなり、リレースイッチ１２２が継続的にＯＮとなる。以上が本実施形態の動作である。
【００４７】
本実施形態においても上記第３実施形態と同様な効果が得られる。また、本実施形態では、交流電源１と１次側コイルＬ１との間にリレースイッチ１２２しか介挿されていないので、上記第３実施形態よりも、さらに１次側回路１００Ｃの電圧降下損を減らすことができるという利点がある。
【００４８】
＜他の実施形態＞
以上、この発明の各実施形態について説明したが、これ以外にも、この発明には他の実施形態が考えられる。例えば上記第１および第２実施形態では、ＭＯＳＦＥＴを給電線間スイッチとして使用したが、接合型の電界効果トランジスタ、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor；絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等の他の種類の半導体スイッチを使用してもよい。
【符号の説明】
【００４９】
３００，３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃ……電源回路、１１０……第１の整流回路、１２０……第２の整流回路、１２０Ｂ，１２０Ｃ……リレー回路、Ｑ１……Ｎチャネルトランジスタ、１３０……スイッチ制御回路、Ｔ……トランス、２１０……電源・整流回路、２２１……ＬＥＤ、Ｑ２……フォトトランジスタ、２２０……コントロール回路、４００……負荷、１……電源、ＳＷ１……電源スイッチ、１０１，１０２，１０３，１０３’，２０１，２０２……給電線、１２１……電磁コイル、１２２……リレースイッチ。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、家電製品等に設けられる電源回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力の節約等の観点から家電製品のための電源回路には、電源スイッチの手動操作に応じてＯＮ／ＯＦＦする他、家電製品の制御部からの制御によりＯＦＦ状態に切り換わる機能が求められている。図６はこの種の電源回路の構成例を示す回路図である。図６に示すように、この電源回路は、メイントランスＭＴとサブトランスＳＴとを備えている。ここで、メイントランスＭＴの１次側コイルと交流電源１との間にはリレースイッチ１７が介挿されている。また、メイントランスＭＴの２次側コイルには、２次側コイルに発生する交流電圧を整流し、かつ、安定化することにより負荷１９に供給する直流電圧を発生する整流・電源回路１８が接続されている。負荷１９は、この電源回路から電力の供給を受ける家電製品の各部の回路である。一方、サブトランスＳＴの１次側コイルと交流電源１との間には手動操作によりＯＮ／ＯＦＦ切り換えがなされるスイッチ１１が介挿されている。また、サブトランスＳＴの２次側コイルには、ダイオード１２および電解コンデンサ１３からなる半波整流回路が接続されている。この半波整流回路は、サブトランスＳＴの２次側コイルに発生する交流電圧を半波整流し、かつ、平滑化することにより、直流電圧を給電線２１および２２間に出力する。コントロール回路１４は、この電源回路を制御するための回路であり、給電線２１および２２間に発生する直流電圧を電源電圧として動作する。給電線２１および２２間には、このコントロール回路１４の他、リレースイッチ１７をＯＮさせる磁力を発生する電磁コイル１５と、ＮＰＮトランジスタ１６が直列に介挿されている。コントロール回路１４は、このＮＰＮトランジスタ１６のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。
【０００３】
このような構成において、スイッチ１１がＯＦＦからＯＮに切り換えられると、サブトランスＳＴに交流電源１からの交流電圧が供給され、給電線２１および２２間の直流電圧が立ち上がる。そして、給電線２１および２２間の直流電圧が立ち上がると、コントロール回路１４は、動作を開始し、ＮＰＮトランジスタ１６に対するベース電流の供給を開始する。これによりＮＰＮトランジスタ１６がＯＮとなって電磁コイル１５に電流が流れ、リレースイッチ１７がＯＮとなる。この結果、交流電源１からの交流電圧がメイントランスＭＴに供給され、整流・電源回路１８から負荷１９への電源電圧の供給が開始される。
【０００４】
例えば現在時刻が予め設定された動作停止時刻になった場合等、家電製品への電力供給を停止すべきイベントが発生した場合、コントロール回路１４は、ＮＰＮトランジスタ１６に対するベース電流の供給を停止し、電磁コイル１５による磁力の発生を停止させる。これによりリレースイッチ１７がＯＦＦとなって、負荷１９への電源電圧の供給が断たれる。
【０００５】
また、スイッチ１１およびリレースイッチ１７の両方がＯＮの状態において、スイッチ１１がＯＮからＯＦＦに切り換えられた場合、交流電源１からサブトランスＳＴへの交流電圧の供給が断たれ、給電線２１および２２間の直流電圧が立ち下がる。この結果、電磁コイル１５に電流が流れなくなって、リレースイッチ１７がＯＦＦとなり、負荷１９への電源電圧の供給が断たれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−９２７４３号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】“Ｊ８型スイッチ(パワーロッカーＰＲシリーズ)リセット機能付き リフレッシュタイプ”、［平成２３年３月２２日検索］、インターネット＜URL: http://panasonic-denko.co.jp/ac/j/control/switch/operation/j8-re/index.jsp＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述した従来の電源回路は、コントロール回路１４からの制御によりリレースイッチ１７をＯＦＦに切り換えて交流電源１からメイントランスＭＴへの電力供給を断つことができるが、その後、ユーザがスイッチ１１をＯＦＦにしない限り、交流電源１からの交流電圧がサブトランスＳＴに供給されるため、無駄な電力消費が発生する。
【０００９】
この問題を解決するために、例えば特許文献１に開示されているように、スイッチ１１として、手動によりＯＮ／ＯＦＦ切り換えが可能であるとともに、通電によりＯＮからＯＦＦへの切り換えが可能な構成のものを使用することも考えられる。なお、この種のスイッチは、例えば非特許文献１にも開示されている。このようなスイッチ１１を採用した場合、コントロール回路１４は、リレースイッチ１７をＯＦＦに切り換えるときに同時にスイッチ１１もＯＦＦにすることにより、メイントランスＭＴおよびサブトランスＳＴの両方への電力供給を断つことができる。
【００１０】
しかしながら、このように手動によりＯＮ／ＯＦＦ切り換えが可能であり、かつ、通電によりＯＮからＯＦＦへの切り換えが可能なスイッチは、一般的に高価であり、このようなスイッチを用いると、家電製品のコストが嵩むという問題がある。
【００１１】
本発明は以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、上記のような特殊なスイッチを用いることなく、手動による動作停止およびコントロール回路からの制御による動作停止が可能であり、無駄な電力消費が少ない電源回路を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明は、線間に交流電圧が与えられる第１および第２の給電線と、第３の給電線と、前記第１および第３の給電線間に発生する交流電圧に基づいて負荷に供給する直流電圧を出力する直流電圧発生手段と、前記第２および第３の給電線間に介挿された給電線間スイッチと、前記第１および第２の給電線間に発生する交流電圧を整流して直流電圧を発生する第１の整流回路と、前記第１の整流回路の出力する直流電圧が立ち上がったとき、および電源ＯＮ指示信号が与えられる期間、前記給電線間スイッチをＯＮさせるスイッチ制御回路と、前記直流電圧発生手段の出力する直流電圧が立ち上がったとき、前記電源ＯＮ指示信号の出力を開始し、前記負荷への電圧供給の停止を指令するイベントが発生したとき前記電源ＯＮ指示信号の出力を停止するコントロール回路とを具備することを特徴とする電源回路を提供する。
【００１３】
かかる発明によれば、第１および第２の給電線間の交流電圧が立ち上がると、第１の整流回路の出力する直流電圧が立ち上がり、スイッチ制御回路は、給電線間スイッチをＯＮにして、第３の給電線を第２の給電線に接続する。この結果、第１および第３の給電線間の交流電圧が立ち上がり、直流電圧発生手段は、負荷に供給する直流電圧を立ち上げる。直流電圧発生手段の出力する直流電圧が立ち上がると、コントロール回路は、電源ＯＮ指示信号の出力を開始する。これにより給電線間スイッチは、ＯＮ状態を継続する。負荷への電圧供給の停止を指令するイベントが発生すると、コントロール回路は、電源ＯＮ指示信号の出力を停止する。これにより給電線間スイッチはＯＦＦとなり、第１および第３の給電線間の交流電圧が立ち下がり、直流電圧発生手段から負荷への直流電圧の供給が停止される。この状態では、第１の整流回路のみが電力を消費する。この第１の整流回路は、給電線間スイッチをＯＮにする程度の電力を発生可能なものであればよいので、消費電力を低く抑えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の第１実施形態である電源回路の構成を示す回路図である。
【図２】同実施形態の動作を示すタイムチャートである。
【図３】この発明の第２実施形態である電源回路の構成を示す回路図である。
【図４】この発明の第３実施形態である電源回路の構成を示す回路図である。
【図５】この発明の第４実施形態である電源回路の構成を示す回路図である。
【図６】従来の電源回路の構成例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照し、この発明の実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、この発明の第１実施形態である電源回路３００の構成を示す回路図である。この電源回路３００は、トランスＴと、トランスＴの１次側コイルＬ１に接続された1次側回路１００と、トランスＴの２次側コイルＬ２に接続された２次側回路２００とを有する。
【００１６】
まず、１次側回路１００の構成を説明する。１次側回路１００において、第１の給電線１０１は、電源スイッチＳＷ１を介して交流電源１の一方の出力端子に接続され、第２の給電線１０２は交流電源１の他方の出力端子に接続されている。これらの第１の給電線１０１および第２の給電線１０２の線間には、電源スイッチＳＷ１がＯＮとなることにより、交流電源１からの交流電圧が与えられる。第１の給電線１０１は、トランスＴの一次側コイルＬ１の一端に接続されている。そして、１次側コイルＬ１の他端には第３の給電線１０３が接続されている。
【００１７】
第１の給電線１０１と第２の給電線１０２との間には第１の整流回路１１０が介挿されている。この第１の整流回路１１０は、第１の給電線１０１と第２の給電線１０２との間に発生する交流電圧を整流して直流電圧ＶＲを発生する回路である。第３の給電線１０３と第２の給電線１０２との間には第２の整流回路１２０が介挿されている。この第２の整流回路１２０は、第３の給電線１０３と第２の給電線１０２との間の接続／非接続を切り換えるための給電線間スイッチとして、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor；金属−酸化膜−半導体構造の電界効果トランジスタ。以下、単にトランジスタという。）Ｑ１を含む。さらに１次側回路１００は、給電線間スイッチたるＮチャネルトランジスタＱ１のＯＮ／ＯＦＦを制御するスイッチ制御回路１３０を含む。
【００１８】
第１の整流回路１１０は、コンデンサＣ１と、抵抗Ｒ１およびＲ３と、ダイオードＤ１、Ｄ２およびＤ６と、ツェナーダイオードＤ３と、電解コンデンサＣ２とにより構成されている。ここで、コンデンサＣ１は、一方の電極が第１の給電線１０１に接続され、他方の電極がダイオードＤ２のカソードに接続されている。そして、ダイオードＤ２のアノードは第２の給電線１０２に接続されている。抵抗Ｒ１は、一端がダイオードＤ２のカソードとコンデンサＣ１の電極との接続点に接続され、他端がダイオードＤ１のアノードに接続されている。このダイオードＤ１のカソードは、電解コンデンサＣ２の正極、ツェナーダイオードＤ３のカソードおよび抵抗Ｒ３の一端に接続されている。そして、電解コンデンサＣ２の負極、ツェナーダイオードＤ３のアノードおよび抵抗Ｒ３の他端は、ダイオードＤ６のアノードに接続され、このダイオードＤ６のカソードは第２の給電線１０２に接続されている。
【００１９】
この構成において、第１の給電線１０１および第２の給電線１０２の線間に正の半波（第１の給電線１０１側が正極、第２の給電線１０２側が負極となる半波）が出力される期間は、コンデンサＣ１、抵抗Ｒ１、ダイオードＤ１およびＤ６を介して電解コンデンサＣ２および抵抗Ｒ３に電流が流れ、電解コンデンサＣ２の充電が行われるとともに、正の半波によるコンデンサＣ１の充電が行われる（矢印Ｙ１）。その際、ツェナーダイオードＤ３は、電解コンデンサＣ２の充電電圧を所定のツェナー電圧以内に制限する役割を果たす。一方、第１の給電線１０１および第２の給電線１０２の線間に負の半波（第１の給電線１０１側が負極、第２の給電線１０２側が正極となる半波）が出力される期間は、ダイオードＤ２を介して負の半波によるコンデンサＣ１の充電が行われる。このような整流が行われることによりダイオードＤ１のカソードにツェナーダイオードＤ３のツェナー電圧に応じた直流電圧ＶＲが発生する。
【００２０】
第２の整流回路１２０は、ダイオードＤ４、Ｄ５、Ｄ６およびＤ７と、ＮチャネルトランジスタＱ１とにより構成されている。この第２の整流回路１２０と上述した第１の整流回路１１０は、ダイオードＤ６を共有している。ダイオードＤ４のカソードおよびダイオードＤ５のアノードは、第３の給電線１０３に接続されている。ダイオードＤ６のカソードおよびダイオードＤ７のアノードは、第２の給電線１０２に接続されている。ダイオードＤ５のカソードとダイオードＤ７のカソードは、ＮチャネルトランジスタＱ１のドレインに接続されている。このＮチャネルトランジスタＱ１が形成されたＰ型半導体基板とこのＮチャネルトランジスタＱのソースは共通接続されており、この共通接続点にはダイオードＤ４のアノードとダイオードＤ６のアノードが接続されている。
【００２１】
この第２の整流回路１２０では、ＮチャネルトランジスタＱ１がＯＮとなることにより、第３の給電線１０３から第２の給電線１０２へと電流を流す第１の電流路と、第２の給電線１０２から第３の給電線１０２へと電流を流す第２の電流路とが形成される。ここで、第１の電流路は、第３の給電線１０３→ダイオードＤ５→ＮチャネルトランジスタＱ１→ダイオードＤ６→第２の給電線１０２という経路（矢印ＲＴ１）である。第２の電流路は、第２の給電線１０２→ダイオードＤ７→ＮチャネルトランジスタＱ１→ダイオードＤ４→第３の給電線１０３という経路（矢印ＲＴ２）である。第１の給電線１０１および第２の給電線１０２間に正の半波が出力される間は、第３の給電線１０３から第１の電流路（矢印ＲＴ１）を経由して第２の給電線１０２に電流が流れる。第１の給電線１０１および第２の給電線１０２間に負の半波が出力される間は、第２の給電線１０２から第２の電流路（矢印ＲＴ２）を経由して第３の給電線１０３に電流が流れる。
【００２２】
スイッチ制御回路１３０は、コンデンサＣ３と、抵抗Ｒ２およびＲ４と、フォトトランジスタＱ２と、ダイオードＤ８とにより構成されている。コンデンサＣ３は、一方の電極がダイオードＤ１のカソードに接続され、他方の電極が抵抗Ｒ２の一端に接続されている。この抵抗Ｒ２の他端はＮチャネルトランジスタＱ１のソースに接続されている。コンデンサＣ３と抵抗Ｒ２との接続点は、抵抗Ｒ４を介してＮチャネルトランジスタＱ１のゲートに接続されている。そして、コンデンサＣ３および抵抗Ｒ２は、第１の整流回路１１０のダイオードＤ１のカソードから出力される直流電圧ＶＲが立ち上がるとき、微分パルスＤＰをＮチャネルトランジスタＱ１のゲートに供給してＮチャネルトランジスタＱ１をＯＮさせる微分回路を構成している。
【００２３】
フォトトランジスタＱ２は、コレクタがダイオードＤ１のカソードに接続され、エミッタがコンデンサＣ３、抵抗Ｒ２およびＲ４の共通接続点に接続されている。このフォトトランジスタＱ２は、２次側回路２００に設けられたＬＥＤ２２１とともにフォトカプラを構成している。さらに詳述すると、フォトトランジスタＱ２は、ＬＥＤ２２１から電源ＯＮ指示信号たる出力光が与えられることによりＯＮとなり、第１の整流回路１１０が出力する直流電圧ＶＲをＮチャネルトランジスタＱ１のゲートに供給してＮチャネルトランジスタＱ１をＯＮさせるスイッチとして機能する。
【００２４】
ダイオードＤ８は、アノードがＮチャネルトランジスタＱ１のソースに接続され、カソードが抵抗Ｒ２、Ｒ４、コンデンサＣ３およびフォトトランジスタＱ２のエミッタの共通接続点に接続されている。このダイオードＤ８は、ＮチャネルトランジスタＱ１のゲートに負のサージ電圧が加わるのを防止する役割を果たす。
以上が１次側回路１００の構成である。
【００２５】
次に２次側回路２００の構成を説明する。２次側回路２００において、整流・電源回路２１０は、２次側コイルＬ２の両端間に発生する交流電圧を整流し、かつ、安定化することにより、第４の給電線２０１および第５の給電線２０２間に直流電圧を発生する。そして、第４の給電線２０１および第５の給電線２０２間には、平滑用の電解コンデンサＣ４が介挿されるとともに、本実施形態による電源回路３００の負荷４００が介挿されている。本実施形態では、トランスＴと、整流・電源回路２１０と、電解コンデンサＣ４が、第１の給電線１０１および第３の給電線１０３の線間の交流電圧に基づいて負荷４００に供給する直流電圧を発生する直流電圧発生手段を構成している。
【００２６】
第４の給電線２０１にはＬＥＤ２２１のアノードが接続されており、このＬＥＤ２２１のカソードはコントロール回路２２０に接続されている。コントロール回路２２０は、この電源回路３００の全体を制御する回路であり、第４の給電線２０１および第５の給電線２０２間に発生する直流電圧を電源電圧として動作する。このコントロール回路２２０は、次の制御機能を有している。
【００２７】
ａ．第４の給電線２０１および第５の給電線２０２間の直流電圧が立ち上がって動作を開始した後、ＬＥＤ２２１に電源ＯＮ指示信号（光）を継続的に出力させ、給電線間スイッチたるＮチャネルトランジスタＱ１を継続的にＯＮさせる。
ｂ．第４の給電線２０１および第５の給電線２０２間の直流電圧が立ち上がっており、ＮＰＮトランジスタＱ１をＯＮさせている期間内に、例えばタイマの計時終了等、電源回路３００を停止させるべきイベントが発生したことを検知した場合に、ＬＥＤ２２１による電源ＯＮ指示信号（光）の出力を停止させ、給電線間スイッチたるＮＰＮトランジスタＱ１をＯＦＦさせる。
以上が２次側回路２００の構成である。
【００２８】
次に図２に示すタイムチャートを参照し、本実施形態の動作を説明する。電源スイッチＳＷ１がＯＦＦからＯＮに切り換わると、第１の給電線１０１および第２の給電線１０２間に交流電源１からの交流電圧が出力される。そして、第１の整流回路１１０によりこの交流電圧の整流が開始され、ダイオードＤ１のカソードから出力される直流電圧ＶＲが立ち上がる。
【００２９】
この直流電圧ＶＲの立ち上がりにより抵抗Ｒ２の両端から微分パルスＤＰが発生してＮチャネルトランジスタＱ１のゲートに与えられ、ＮチャネルトランジスタＱ１がＯＮとなる。これにより第２の整流回路１２０内に第３の給電線１０３から第２の給電線１０２へと電流を流す第１の電流路（図１の矢印ＲＴ１）と第２の給電線１０２から第３の給電線１０３へと電流を流す第２の電流路（図１の矢印ＲＴ２）とが形成され、これらの各電流路を介すことにより第１の給電線１０１および第２の給電線１０２間の交流電圧がトランスＴの１次側コイルＬ１に供給される。この結果、トランスＴの２次側コイルＬ２に交流電圧が発生し、第４の給電線２０１および第５の給電線２０２間の直流電圧Ｖ２が立ち上がる。
【００３０】
この直流電圧Ｖ２が立ち上がることによりコントロール回路２２０は動作を開始し、ＬＥＤ２２１を発光させる。このＬＥＤ２２１の出力光は電源ＯＮ指示信号としてフォトトランジスタＱ２に与えられ、フォトトランジスタＱ２がＯＮとなる。この結果、フォトトランジスタＱ２を介して電圧ＶＲがＮチャネルトランジスタＱ１のゲートに与えられ、ＮチャネルトランジスタＱ１はＯＮ状態を維持する。以後、コントロール回路２２０は、継続的にＬＥＤ２２１を発光させる。このため、１次側回路１００では、ＮチャネルトランジスタＱ１がＯＮ状態を継続し、交流電源１の交流電圧が継続的にトランスＴの１次側コイルＬ１に供給される。
【００３１】
その後、例えばタイマの計時終了等、電源回路３００を停止させるべきイベントが発生したことを検知した場合、コントロール回路２２０は、ＬＥＤ２２１を消灯させる。この結果、フォトトランジスタＱ２がＯＦＦとなり、ＮチャネルトランジスタＱ１に対するゲート電圧が低下し、ＮチャネルトランジスタＱ１がＯＦＦになる。ＮチャネルトランジスタＱ１がＯＦＦになると、第２の整流回路１２０では上述した第１および第２の電流路が切断される。この結果、トランスＴの１次側コイルＬ１に対する交流電圧の供給が断たれ、２次側回路２００では第４の給電線２０１および第５の給電線２０２間の直流電圧Ｖ２が立ち下がる。以後発生する消費電力は、１次側回路１００の第１の整流回路１１０の消費電力が主なものであり、極僅かである。
【００３２】
そして、電源スイッチＳＷ１がＯＦＦに切り換えられると、第１の整流回路１１０の動作も停止し、直流電圧ＶＲが立ち下がる。この状態では消費電力は０となる。
【００３３】
以上のように、本実施形態によれば、上述した特許文献１、非特許文献１に開示されているような特殊なスイッチを用いることなく、手動による動作停止およびコントロール回路からの制御による動作停止が可能であり、無駄な電力消費が少ない電源回路を実現することができる。
【００３４】
＜第２実施形態＞
図３はこの発明の第２実施形態である電源回路３００Ａの構成を示す回路図である。なお、この図において、上記第１実施形態（図１）のものと対応する部分には共通の符号を付し、その説明を省略する。
【００３５】
上記第１実施形態における電源回路３００は、トランスＴを有していた。これに対し、本実施形態における電源回路３００は、トランスＴを有しておらず、第１の給電線１０１および第３の給電線１０３が整流・電源回路２１０に接続されている。本実施形態では、この整流・電源回路２１０および電解コンデンサＣ４が第１の給電線１０１および第３の給電線１０３間に発生する交流電圧に基づいて負荷４００に供給する直流電圧を発生する直流電圧発生手段として機能する。他の点は上記第１実施形態と同様である。
本実施形態においても上記第１実施形態と同様な効果が得られる。
【００３６】
＜第３実施形態＞
図４はこの発明の第３実施形態である電源回路３００Ｂの構成を示す回路図である。なお、この図において、上記第１実施形態（図１）のものと対応する部分には共通の符号を付し、その説明を省略する。
【００３７】
本実施形態では、上記第１実施形態における１次側回路１００が１次側回路１００Ｂに置き換えられている。上記第１実施形態では、第２の給電線としての給電線１０２が給電線間スイッチたるＮチャネルトランジスタＱ１を介して第３の給電線１０３に接続されていた。これに対し、本実施形態では、上記第１実施形態における給電線１０２および１０３に相当するものが短絡されて給電線１０２となっており、トランスＴの１次側コイルＬ１の一端に直接接続され、本発明における第１の給電線として機能する。そして、電解コンデンサＣ２の一方の電極、ツェナーダイオードＤ３のアノード、抵抗Ｒ３の一端、ＮチャネルトランジスタＱ１のソース、ダイオードＤ８のアノードおよび抵抗Ｒ２の一端は、この給電線１０２に接続されている。また、本実施形態では、給電線１０１が第２の給電線として機能し、この給電線１０１は給電線間スイッチとして機能するリレースイッチ１２２と第３の給電線１０３’を直列に介して１次側コイルＬ１の他端に接続されている。
【００３８】
そして、この１次側回路１００Ｂでは、上記第１実施形態における第２の整流回路１２０がリレー回路１２０Ｂに置き換えられている。このリレー回路１２０Ｂは、上記第１実施形態と同様にスイッチ制御回路１３０からゲート電圧の供給を受けるＮチャネルトランジスタＱ１と、ダイオードＤ１１と、電解コンデンサＣ１１と、電磁コイル１２１と、ダイオードＤ１２とを有する。ここで、ダイオードＤ１１のアノードは給電線１０１に接続され、電解コンデンサＣ１１はこのダイオードＤ１１のカソードと給電線１０２との間に介挿されている。電磁コイル１２１は、通電によりリレースイッチ１２２をＯＮさせる磁力を発生するコイルであり、ダイオードＤ１１のカソードとＮチャネルトランジスタＱ１のドレインとの間に介挿されている。ダイオードＤ１２は、カソードがダイオードＤ１１のカソードに接続され、アノードがＮチャネルトランジスタＱ１のドレインに接続されている。このダイオードＤ１２は、ＮチャネルトランジスタＱ１がＯＮからＯＦＦに切り換わったときに、電磁コイル１２１に蓄積された電気エネルギーを放出させるフライバックダイオードである。
【００３９】
以上の構成において、ダイオードＤ１１および電解コンデンサＣ１１は、電源スイッチＳＷ１がＯＮである期間、給電線１０１および１０２間の交流電圧を整流し、電磁コイル１２１およびＮチャネルトランジスタＱ１からなる回路に電源電圧となる直流電圧を供給する。ＮチャネルトランジスタＱ１は、上記第１実施形態と同様、電源スイッチＳＷ１がＯＮとなって微分パルスＤＰがゲートに与えられた場合にＯＮになる。そして、ＮチャネルトランジスタＱ１がＯＮになると、電解コンデンサＣ１１に蓄積された電荷が電磁コイル１２１およびＮチャネルトランジスタＱ１を介して放電し、電磁コイル１２１がリレースイッチ１２２をＯＮさせる磁力を発生する。これにより給電線１０１および１０３’が接続され、交流電源１からの交流電圧が１次側コイルＬ１に供給され、２次側回路２００の給電線２０１および２０２間の直流電圧が立ち上がる。このようにして給電線２０１および２０２間の直流電圧が立ち上がると、コントロール回路２２０は、動作を開始し、ＬＥＤ２２１を発光させる。このＬＥＤ２２１の出力光は、電源ＯＮ指示信号としてフォトトランジスタＱ２に与えられ、フォトトランジスタＱ２がＯＮになる。これによりＮチャネルトランジスタＱ１がＯＮとなり、リレースイッチ１２２が継続的にＯＮとなる。以上が本実施形態の動作である。
【００４０】
上記第１実施形態では、ＮチャネルトランジスタＱ１自体が給電線間スイッチとして機能したが、本実施形態では、リレースイッチ１２２が給電線間スイッチとして機能し、ＮチャネルトランジスタＱ１はこの給電線間スイッチのＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。この点が上記第１実施形態との相違点である。
【００４１】
上記第１実施形態では、１次側コイルＬ１に対する入力交流電圧に第２の整流回路１２０のダイオードＤ４〜Ｄ７やＮチャネルトランジスタＱ１の電圧降下損が生じるが、本実施形態では、給電線間スイッチとしてメカニカルな給電線間スイッチ１２２を使用するので、この電圧降下損を減らすことができるという利点がある。
【００４２】
＜第４実施形態＞
図５はこの発明の第４実施形態である電源回路３００Ｃの構成を示す回路図である。本実施形態では、上記第１実施形態における１次側回路１００が１次側回路１００Ｃに置き換えられている。上記第１実施形態では、第２の給電線としての給電線１０２が給電線間スイッチたるＮチャネルトランジスタＱ１を介して第３の給電線１０３に接続されていた。これに対し、本実施形態では、給電線１０２がトランスＴの１次側コイルＬ１の一端に直接接続され、本発明における第１の給電線として機能する。そして、電解コンデンサＣ２の一方の電極、ツェナーダイオードＤ３のアノード、抵抗Ｒ３の一端、ＮチャネルトランジスタＱ１のソース、ダイオードＤ８のアノードおよび抵抗Ｒ２の一端は、ダイオードＤ６のアノードに共通接続され、このダイオードＤ６のカソードが給電線１０２に接続されている。また、上記第１実施形態では、交流電源１は電源スイッチＳＷ１を介して給電線１０１に接続されていたが、本実施形態では交流電源１は給電線１０１に直接接続されている。そして、電源スイッチＳＷ１は、交流電源１と第１の整流回路１１０との間に介挿されている。また、本実施形態において、給電線１０１は本発明における第２の給電線として機能し、この給電線１０１は給電線間スイッチとして機能するリレースイッチ１２２と第３の給電線１０３’を直列に介して１次側コイルＬ１の他端に接続されている。
【００４３】
そして、この１次側回路１００Ｃでは、上記第１実施形態における第２の整流回路１２０がリレー回路１２０Ｃに置き換えられている。このリレー回路１２０Ｃは、上記第１実施形態と同様にスイッチ制御回路１３０からゲート電圧の供給を受けるＮチャネルトランジスタＱ１と、ダイオードＤ４〜Ｄ７と、電磁コイル１２１とを有している。ここで、ダイオードＤ４〜Ｄ７およびＮチャネルトランジスタＱ１の接続関係は、上記第１実施形態と同様である。そして、本実施形態では、ダイオードＤ４のカソードおよびダイオードＤ５のアノードの共通接続点と給電線１０１との間に電磁コイル１２１が介挿されている。この電磁コイル１２１は、交流電流が通電されることによりリレースイッチ１２２をＯＮさせる磁力を発生するコイルである。
【００４４】
本実施形態では、給電線１０１および１０２間に交流電源１からの交流電圧が常時出力されているが、リレースイッチ１２２がＯＦＦの状態では、１次側コイルＬ１に交流電圧は印加されない。また、電源スイッチＳＷ１がＯＦＦの状態では、第１の整流回路１１０に交流電圧は印加されない。
【００４５】
電源スイッチＳＷ１がＯＮになると、第１の整流回路１１０に交流電源１からの交流電圧が印加され、微分パルスＤＰがＮチャネルトランジスタＱ１のゲートに供給される。上記第１実施形態と同様、ＮチャネルトランジスタＱ１は、この微分パルスＤＰがゲートに与えられた場合にＯＮになる。このＮチャネルトランジスタＱ１がＯＮになると、リレー回路１２０Ｃは、全波整流回路としての動作を開始する。さらに詳述すると、給電線１０１側が正極、給電線１０２側が負極となる正の半波が給電線１０１および１０２間に出力される期間は、給電線１０１→電磁コイル１２１→ダイオードＤ５→ＮチャネルトランジスタＱ１→ダイオードＤ６→給電線１０２という第１の電流路を介して電流が流れる。また、給電線１０１側が負極、給電線１０２側が正極となる負の半波が給電線１０１および１０２間に出力される期間は、給電線１０２→ダイオードＤ７→ＮチャネルトランジスタＱ１→ダイオードＤ４→電磁コイル１２１→給電線１０１という第２の電流路を介して電流が流れる。
【００４６】
このようにして電磁コイル１２１に電流が流れると、電磁コイル１２１が発生する磁力によりリレースイッチ１２２がＯＮとなる。これにより給電線１０１および１０３’が接続され、交流電源１からの交流電圧が１次側コイルＬ１に供給され、２次側回路２００の給電線２０１および２０２間の直流電圧が立ち上がる。このようにして給電線２０１および２０２間の直流電圧が立ち上がると、コントロール回路２２０は、動作を開始し、ＬＥＤ２２１を発光させる。このＬＥＤ２２１の出力光は、電源ＯＮ指示信号としてフォトトランジスタＱ２に与えられ、フォトトランジスタＱ２がＯＮになる。これによりＮチャネルトランジスタＱ１がＯＮとなり、リレースイッチ１２２が継続的にＯＮとなる。以上が本実施形態の動作である。
【００４７】
本実施形態においても上記第３実施形態と同様な効果が得られる。また、本実施形態では、交流電源１と１次側コイルＬ１との間にリレースイッチ１２２しか介挿されていないので、上記第３実施形態よりも、さらに１次側回路１００Ｃの電圧降下損を減らすことができるという利点がある。
【００４８】
＜他の実施形態＞
以上、この発明の各実施形態について説明したが、これ以外にも、この発明には他の実施形態が考えられる。例えば上記第１および第２実施形態では、ＭＯＳＦＥＴを給電線間スイッチとして使用したが、接合型の電界効果トランジスタ、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor；絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等の他の種類の半導体スイッチを使用してもよい。
【符号の説明】
【００４９】
３００，３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃ……電源回路、１１０……第１の整流回路、１２０……第２の整流回路、１２０Ｂ，１２０Ｃ……リレー回路、Ｑ１……Ｎチャネルトランジスタ、１３０……スイッチ制御回路、Ｔ……トランス、２１０……電源・整流回路、２２１……ＬＥＤ、Ｑ２……フォトトランジスタ、２２０……コントロール回路、４００……負荷、１……電源、ＳＷ１……電源スイッチ、１０１，１０２，１０３，１０３’，２０１，２０２……給電線、１２１……電磁コイル、１２２……リレースイッチ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
線間に交流電圧が与えられる第１および第２の給電線と、
第３の給電線と、
前記第１および第３の給電線間に発生する交流電圧に基づいて負荷に供給する直流電圧を出力する直流電圧発生手段と、
前記第２および第３の給電線間に介挿された給電線間スイッチと、
前記第１および第２の給電線間に発生する交流電圧を整流して直流電圧を発生する第１の整流回路と、
前記第１の整流回路の出力する直流電圧が立ち上がったとき、および電源ＯＮ指示信号が与えられる期間、前記給電線間スイッチをＯＮさせるスイッチ制御回路と、
前記直流電圧発生手段の出力する直流電圧が立ち上がったとき、前記電源ＯＮ指示信号の出力を開始し、前記負荷への電圧供給の停止を指令するイベントが発生したとき前記電源ＯＮ指示信号の出力を停止するコントロール回路と
を具備することを特徴とする電源回路。
【請求項２】
前記第２および第３の給電線間に介挿された整流回路であって、前記給電線間スイッチとして、前記第２および第３の給電線間の接続／遮断の切り換えを行うトランジスタを含む第２の整流回路を具備することを特徴とする請求項１に記載の電源回路。
【請求項３】
前記直流電圧発生手段は、１次側コイルと２次側コイルとを有し、前記第１および第３の給電線間の交流電圧が前記１次側コイルに与えられるトランスと、前記トランスの２次側コイルに発生する交流電圧に基づいて前記負荷に供給する直流電圧を発生する整流・電源回路とを具備することを特徴とする請求項１または２に記載の電源回路。
【請求項１】
線間に交流電圧が与えられる第１および第２の給電線と、
第３の給電線と、
前記第１および第３の給電線間に発生する交流電圧に基づいて負荷に供給する直流電圧を出力する直流電圧発生手段と、
前記第２および第３の給電線間に介挿された給電線間スイッチと、
前記第１および第２の給電線間に発生する交流電圧を整流して直流電圧を発生する第１の整流回路と、
前記第１の整流回路の出力する直流電圧が立ち上がったとき、および電源ＯＮ指示信号が与えられる期間、前記給電線間スイッチをＯＮさせるスイッチ制御回路と、
前記直流電圧発生手段の出力する直流電圧が立ち上がったとき、前記電源ＯＮ指示信号の出力を開始し、前記負荷への電圧供給の停止を指令するイベントが発生したとき前記電源ＯＮ指示信号の出力を停止するコントロール回路と
を具備することを特徴とする電源回路。
【請求項２】
前記第２および第３の給電線間に介挿された整流回路であって、前記給電線間スイッチとして、前記第２および第３の給電線間の接続／遮断の切り換えを行うトランジスタを含む第２の整流回路を具備することを特徴とする請求項１に記載の電源回路。
【請求項３】
前記直流電圧発生手段は、１次側コイルと２次側コイルとを有し、前記第１および第３の給電線間の交流電圧が前記１次側コイルに与えられるトランスと、前記トランスの２次側コイルに発生する交流電圧に基づいて前記負荷に供給する直流電圧を発生する整流・電源回路とを具備することを特徴とする請求項１または２に記載の電源回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２１０１２３（Ｐ２０１２−２１０１２３Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７５３９４（Ｐ２０１１−７５３９４）
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
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