ＡＣ／ＤＣアダプタおよび電源システム
【課題】待機電力の低減が可能なＡＣ／ＤＣアダプタを提供する。
【解決手段】平滑化を図る電解コンデンサＣ３は、リップル電圧を規格値未満に抑制する規格インピーダンスよりも大きいインピーダンスを備える。１次電源プラグ１１をアウトレットに接続した状態では、電圧ラインＤＣ＋に発生するリップル電圧が規格値よりも大きい。コンパレータ３１はリップル電圧が閾値よりも大きいときに出力電圧を待機電圧まで低下させる。負荷の入力回路には、電解コンデンサＣ３と合成されたインピーダンスが規格インピーダンス以下となる特性を有するコンデンサが接続される。２次電源プラグ１７が負荷に接続されたときはリップル電圧が規格値未満に抑制され、コンパレータ３１は出力電圧を定格電圧に復帰させる。
【解決手段】平滑化を図る電解コンデンサＣ３は、リップル電圧を規格値未満に抑制する規格インピーダンスよりも大きいインピーダンスを備える。１次電源プラグ１１をアウトレットに接続した状態では、電圧ラインＤＣ＋に発生するリップル電圧が規格値よりも大きい。コンパレータ３１はリップル電圧が閾値よりも大きいときに出力電圧を待機電圧まで低下させる。負荷の入力回路には、電解コンデンサＣ３と合成されたインピーダンスが規格インピーダンス以下となる特性を有するコンデンサが接続される。２次電源プラグ１７が負荷に接続されたときはリップル電圧が規格値未満に抑制され、コンパレータ３１は出力電圧を定格電圧に復帰させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気機器に使用するＡＣ／ＤＣアダプタの待機電力を低減する技術に関し、さらに詳細にはＡＣ／ＤＣアダプタが単体状態のときだけでなく電気機器に接続されたときにも待機電力を低減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気機器の待機時消費電力（以後、待機電力という）による電力の浪費を軽減することが一層重要になってきている。待機電力とは、電気機器がその本来の効用を発揮していないときに消費する電力のことをいい、たとえばテレビ、ビデオデッキ、エアコンなどがリモコンによる操作を待ち受けているときに消費する電力などがそれに該当する。ノートブック型携帯式コンピュータ（以下、ノートＰＣという。）は、携帯時には内蔵の電池から電力の供給を受けるが、オフィスでは商用電源の交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣアダプタから電力の供給を受けて動作する。
【０００３】
ＡＣ／ＤＣアダプタは、ノートＰＣの発熱量の低減、軽量化、および小型化などの理由で、ノートＰＣから分離した装置として提供される。ＡＣ／ＤＣアダプタは一次電源プラグが商用電源のアウトレットに接続され２次電源プラグがノートＰＣの電源ジャックに接続される。アウトレットは机の下の床面や壁などのような利用者がアクセスしにくい場所にあるので、通常の使用状態では、２次電源プラグを接続しないときにも一次電源プラグはアウトレットに接続している。
【０００４】
一次電源プラグが商用電源のアウトレットに接続され、２次電源プラグがノートＰＣのジャックに接続されていないＡＣ／ＤＣアダプタの状態を単体状態といい、２次電源プラグがノートＰＣのジャックに接続された状態を接続状態ということにする。ＡＣ／ＤＣアダプタは内部の一次側に発振回路を有しているため、単体状態でも一次プラグが商用電源に接続されている限り発振回路が動作し続けて待機電力が発生する。ＡＣ／ＤＣアダプタの本体には、一般的にコスト、安全性および操作性などの観点から単体状態のときに発振回路を停止する機械的なスイッチは設けていない。
【０００５】
特許文献１は、制御端子を備えるＡＣ／ＤＣアダプタが単体状態および接続状態のいずれにおいても、ＰＷＭ回路を間欠的に動作させて待機電力を低減する技術を開示する。特許文献２は、電子機器に２線コードを用いて接続するＡＣアダプタの待機電力を削減する技術を開示する。この技術においては、ＡＣアダプタの中に損失が小さい無負荷時用の電源回路と定格負荷用の電源回路を用意し、出力電圧の大きさを検出してプラグが電子機器に接続されたか否かを判断していずれかの電源回路に切り換えている。
【０００６】
特許文献３は、待機状態にあるＡＣアダプタの動作を２本の電線を使って完全に停止して待機電力を節減する技術について開示する。機器のスイッチがオフになって出力電圧が低下すると、フォト・カプラが動作してラッチ回路をリセットし発振回路を停止させる。また、機器のスイッチがオンになると、内部電池から流れた電流を電流検出回路が検出し、フォト・カプラを動作させることによってラッチ回路をセットして発振回路を動作させる。このような構成によって２本の電線であっても機器側のスイッチのオンおよびオフに応じて発振回路の動作を制御することができる。さらに、ＡＣアダプタを機器から外した時にも発振回路を停止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４４８９７４８号
【特許文献２】特開２００３−１１１４１８号公報
【特許文献３】特開２０００−３０８２５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の発明では、待機時にＡＣ／ＤＣアダプタを間欠動作させるために２次電源プラグに制御端子を必要とする。ノートＰＣは、プロセッサ、ディスプレイ、ハードディスク・ドライブ、および電池を充電する充電器などが多くの電力を消費する。ＡＣ／ＤＣアダプタの定格電力は経済性の観点から、システムが最大消費電力で動作するときには電池の充電ができないように選定する場合がある。この場合、システムの消費電力とＡＣ／ＤＣアダプタの定格電力の差を利用して電池を充電するため、システムは現在接続されているＡＣ／ＤＣアダプタの定格電力を認識する必要がある。
【０００９】
１つのノートＰＣに、さまざまな定格電力のＡＣ／ＤＣアダプタが接続できれば都合がよい。たとえば、オフィスでは大きな容量のＡＣ／ＤＣアダプタを使用すれば電池の充電を常に確保しておくことができる。これに対して移動先では容量の小さなＡＣ／ＤＣアダプタを使用すれば、携帯時の負担が軽減する。そのときＡＣ／ＤＣアダプタが２次電源プラグに識別端子を設けておけば、２次電源プラグが接続されたときにシステムがＡＣ／ＤＣアダプタの定格電力を認識することができる。特許文献１の発明のように制御端子をＰＷＭ回路の制御に利用する場合には、さらに識別端子を設けて２次電源プラグを４端子にするか、識別端子を設けないで当該ノートＰＣに専用のＡＣ／ＤＣアダプタだけを使用するといった不都合が生ずることになる。
【００１０】
２線式で待機電力を低減する特許文献２の発明では、無負荷時用の電源回路は常時動作しており、また、２つの電源系統を用意する必要がある。特許文献３の発明では、機器の内部に内部電池を設けてＡＣアダプタに電力を供給する必要がある。そこで、２本の電力回路だけを利用して、ＡＣ／ＤＣアダプタが電力を供給する必要がない待機状態にあることを検出し待機電力を低減する方法が必要となる。
【００１１】
そこで本発明の目的は、単体状態および接続状態のいずれにおいても待機電力を低減することができるＡＣ／ＤＣアダプタを提供することにある。さらに本発明の目的は、電力回路だけでＡＣ／ＤＣアダプタの待機状態を検出して消費電力を低減することができるＡＣ／ＤＣアダプタを提供することにある。さらに本発明の目的はそのようなＡＣ／ＤＣアダプタと電気機器で構成された電源システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の原理は、出力電圧に重畳されるリップル電圧の大きさをＡＣ／ＤＣアダプタが検出して、ＡＣ／ＤＣアダプタが自動的に待機電力の低減動作または通常動作をする点にある。ここに待機電力の低減動作は、出力電圧を低下させる動作またはスイッチング周期を長くする動作とすることができる。通常動作は、定格電圧を出力して電気機器に電力を供給できる動作とすることができる。
【００１３】
本発明では、ＡＣ／ＤＣアダプタが、電気機器に接続された接続状態で電力供給が必要な状態と、接続状態でも電力供給が必要でない状態または電気機器に接続されない単独状態のいずれの状態にあるかをリップル電圧の大きさで検出する。電力供給が必要な状態と電力供給が不要な状態をリップル電圧で識別するために、リップル電圧を低下させる平滑コンデンサの静電容量、等価直列抵抗、および等価直列インダクタンスまたはそのいずれかの差を利用することができる。以下、平滑コンデンサの静電容量、等価直列抵抗、等価直列インダクタンスの総合特性をインピーダンスと称す。
【００１４】
【数１】
【００１５】
ここに、Ｚは平滑コンデンサのインピーダンス、Ｃは静電容量、Ｒは等価直列抵抗、Ｌは等価直列インダクタンスとする。
【００１６】
本発明にかかるＡＣ／ＤＣアダプタは、交流電圧を直流電圧に変換して電気機器に電力を供給する。スイッチング回路がメイン・スイッチにスイッチング動作をさせると出力電圧にはリップル電圧が重畳される。リップル電圧検出回路は電気機器に対する接続状態および電気機器から切り離された単独状態のときのリップル電圧を検出する。ＡＣ／ＤＣアダプタの中に十分な平滑コンデンサを設けないことにより、単独状態では必ず所定値以上のリップル電圧を発生させることができる。
【００１７】
待機電力制御回路は、リップル電圧が所定値以上のときに単独状態であると判断してＡＣ／ＤＣアダプタの待機電力を低減させる。このような構成によれば、ＡＣ／ＤＣアダプタが単独状態または接続状態であることを２線の電力回路だけで判断することができるため、２次電源プラグ、ＡＣ／ＤＣアダプタ本体、および電気機器の構成を簡素化することができる。
【００１８】
ＡＣ／ＤＣアダプタが出力電圧に重畳するリップル電圧を低下させる第１の平滑コンデンサを有し、リップル電圧が、電気機器に接続されたときに第１の平滑コンデンサと電気機器の入力回路が備える第２の平滑コンデンサの合成インピーダンスによりＡＣ／ＤＣアダプタに要求されるリップル電圧の規格値未満に低下するように構成することができる。この場合、第１の平滑コンデンサのインピーダンスはリップル電圧を、単独状態のときに異常発熱や異常騒音などが生じない程度まで抑制でき、かつ規格値までは抑制できない値にすることができる。
【００１９】
第１の平滑コンデンサと第２の平滑コンデンサを合成したインピーダンスは、リップル電圧を規格値未満に抑制するために必要な値に決定することができる。第２の平滑コンデンサが、第１の平滑コンデンサを補うインピーダンス特性を備えることで、電気機器に接続されたときには確実にリップル電圧を規格値未満に抑制することができる。
【００２０】
第１の平滑コンデンサのインピーダンスを大きくし、第２の平滑コンデンサのインピーダンスを小さくするほど、リップル電圧の差で単独状態と接続状態を区別し易くなるが、単独状態でのリップル電圧が増加しすぎることは好ましくない。第１の平滑コンデンサと第２の平滑コンデンサのインピーダンス比を１：１から２：１の範囲にすると、単独状態と接続状態を確実に区別できる程度までリップル電圧を増加させ、かつ、単独状態のときに増加したリップル電圧によりＡＣ／ＤＣアダプタに異常発熱や異常騒音が発生することを防ぐことができる。
【００２１】
待機電力制御回路は、リップル電圧が所定値以上のときは出力電圧を定格電圧よりも低い待機電圧まで低下させ、所定値未満のときには出力電圧を定格電圧に復帰させるようにスイッチング回路を制御することができる。出力電圧を低下させることで、ＡＣ／ＤＣアダプタは、２次側回路のデバイスに生ずる漏洩電流を低下させて待機電力を低減することができる。また、出力電圧をゼロにしないで制御回路を動作させることで、自らが単独状態か接続状態かを簡素な回路で判断して消費電力の低減動作および通常動作をすることができるようになる。
【００２２】
電気機器が第２の平滑コンデンサの入力回路に対する接続と切断を制御する場合に、電池の過放電や取り外しなどの事情で第２の平滑コンデンサを接続できない場合がある。待機電力制御回路は、出力回路に流れる電流が所定値以上のときに出力電圧を待機電圧から定格電圧に復帰させようにすれば、待機電圧を利用して出力電流を増加させることで定格電圧に復帰させて電力供給を開始することができる。
【００２３】
スイッチング回路がメイン・スイッチをＰＷＭ制御で動作させるときは、スイッチング回路は、リップル電圧が所定値以上のときにメイン・スイッチの動作周期を所定数スキップする間欠発振動作をすることができる。間欠発振動作をすることにより周期が一定のＰＷＭ制御の場合であってもスイッチング周波数を低下させてメイン・スイッチのスイッチング損失を低減することができる。待機電圧は、リップル電圧検出回路および待機電力制御回路の動作が不安定にならない範囲でできるだけ低くしたほうが、より多くの待機電力を低減できるので望ましいが、本発明では定格電圧の２５％以下にすることができる。
【００２４】
本発明の他の態様では、電池パックの搭載が可能な携帯式コンピュータと携帯式コンピュータに電力を供給するＡＣ／ＤＣアダプタを含んで構成された電源システムを提供する。ＡＣ／ＤＣアダプタは第１の平滑コンデンサを備える。携帯式コンピュータは入力回路に、ＡＣ／ＤＣアダプタが接続されたときにリップル電圧をＡＣ／ＤＣアダプタに要求される規格値未満に低下させる第２の平滑コンデンサを備える。携帯式コンピュータは、第２の平滑コンデンサの入力回路に対する接続と切断を制御するようにすれば、ＡＣ／ＤＣアダプタが接続状態であっても電力供給が不要の時に、第２の平滑コンデンサの接続を制御して待機電力を低減することができる。システムは、携帯式コンピュータがパワー・オフ状態の間において、充電が必要なときに第２の平滑コンデンサを接続し充電が終了したときに切断することができる。
【００２５】
携帯式コンピュータは、待機電圧を出力しているときにスイッチの押下に応じて出力回路に所定値以上の電流を流すブリーダ抵抗を備え、待機電力制御回路は、ブリーダ抵抗に流れる電流を検出して待機電圧から定格電圧に復帰させるようにスイッチング回路を制御するようにしてもよい。その結果、携帯式コンピュータの電池パックが過放電になって第２の平滑コンデンサを入力回路に接続できない場合でもブリーダ抵抗に電流を流して出力電流を増加させて定格電圧に復帰させることができる。ブリーダ抵抗のスイッチは、パワー・ボタンと兼用にするとユーザに操作上の負担を与えることが少なく、さらに携帯式コンピュータの筐体にスイッチを追加する必要がなくなる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明により、単体状態および接続状態のいずれにおいても待機電力を低減することができるＡＣ／ＤＣアダプタを提供することができた。さらに本発明により、電力回路だけでＡＣ／ＤＣアダプタの待機状態を検出して消費電力を低減することができるＡＣ／ＤＣアダプタを提供することができた。さらに本発明によりそのようなＡＣ／ＤＣアダプタと電気機器で構成された電源システムを提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】ＡＣ／ＤＣアダプタの概略の構成を示す機能ブロック図である。
【図２】ノートＰＣの概略の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】ＡＣ／ＤＣアダプタとノートＰＣで構成された電源システムの動作を説明するフローチャートである。
【図４】図３の手順における出力電圧とそれに重畳するリップル電圧の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
［ＡＣ／ＤＣアダプタの構成］
図１は、本実施の形態にかかるＡＣ／ＤＣアダプタ１０の概略の構成を示す機能ブロック図である。図２は、ＡＣ／ＤＣアダプタから電力の供給を受けて動作するノートＰＣ１００の概略の構成を示す機能ブロック図である。ＡＣ／ＤＣアダプタ１０は、交流電源のアウトレットに接続する１次電源プラグ１１とノートＰＣ１００の電源ジャック１０１に接続する２次電源プラグ１７を含む。１次電源プラグ１１には１次側回路１３が接続され、１次側回路１３には絶縁トランスＩＴＲを介在して２次側回路１５が接続されている。また２次側回路１５は、電圧ラインＤＣ＋、識別ラインＩＤおよびグランド・ラインＧＮＤの３つのラインで２次電源プラグ１７に接続される。
【００２９】
１次電源プラグ１１には、交流電圧を全波整流する整流ブリッジ・ダイオード２１が接続される。整流ブリッジ・ダイオード２１の出力には全波整流された直流電圧を平滑化する電解コンデンサＣ１が接続されている。絶縁トランスＩＴＲは、１次巻線Ｐ、二次巻線Ｓおよび補助巻線Ａで構成されている。１次巻線Ｐのプラス端子には整流ブリッジ・ダイオード２１の＋端子が接続され、マイナス端子には整流ブリッジ・ダイオード２１の−端子との間にメイン・スイッチとして構成された電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）１が接続されている。ＦＥＴ１のゲートはパルス幅変調ＩＣ（ＰＷＭ−ＩＣ）２５の出力端子ＯＵＴに接続されている。
【００３０】
補助巻線Ａのプラス端子にはダイオードＤ１のアノードが接続され、ダイオードＤ１のカソードはＰＷＭ−ＩＣ２５の電源端子Ｖｃｃに接続されている。ＰＷＭ−ＩＣ２５は、１次電源プラグ１１がアウトレットに接続されている限り、補助巻線Ａから電力の供給を受けて動作することができる。ダイオードＤ１のカソードと補助巻線Ａのマイナス端子との間には、電解コンデンサＣ２が接続されている。電解コンデンサＣ２は、ダイオードＤ１が半波整流した直流電圧を平滑化する。
【００３１】
１次巻線Ｐのプラス端子とダイオードＤ１のカソードとの間には起動抵抗Ｒ１が接続されている。起動抵抗Ｒ１は、１次電源プラグ１１がアウトレットに接続されたときに、ＰＷＭ−ＩＣ２５の電源端子Ｖｃｃに電圧を印加して動作を開始させる。ＰＷＭ−ＩＣ２５は、ＦＥＴ１のオン／オフを制御して電圧ラインＤＣ＋から出力する出力電圧を制御するＩＣコントローラである。ＰＷＭ−ＩＣ２５は、ＦＥＴ１のオン／オフの周期を一定にしてオン期間（デューティ比）を可変制御することにより絶縁トランスＩＴＲの１次巻線Ｐに印加される電圧を制御する。
【００３２】
ＰＷＭ−ＩＣ２５は、出力端子ＯＵＴと、電源端子ＶＣＣと、フィード・バック端子ＦＢを備えている。出力端子ＯＵＴは、ＦＥＴ１を出力電圧に応じたデューティ比で制御するための信号をゲートに送る。電源端子ＶＣＣは、ＰＷＭ−ＩＣ２５が動作するための電力を受け取る。フィード・バック端子ＦＢには、フォト・トランジスタＰＴＲが接続される。フィード・バック端子ＦＢは、電圧ラインＤＣ＋の出力電圧を定格電圧または後に説明する待機電圧に維持するためにデューティ比を制御する信号をフォト・トランジスタＰＴＲから受け取る。
【００３３】
フォト・トランジスタＰＴＲは、２次側回路１５のフォト・ダイオードＬＥＤと一体に形成されてフォト・カプラを構成する。フォト・カプラは、絶縁トランスＩＴＲの１次側回路１３と２次側回路１５との間を絶縁する機能を果たす。フォト・カプラに代えて同様の絶縁機能を備えるソリッド・ステート・リレーや電磁リレーを採用することもできる。１次側回路１３は、これまでのＡＣ／ＤＣアダプタと同じ構造を採用することができる。これまでのＡＣ／ＤＣアダプタでは、１次電源プラグがアウトレットに接続されると、自動的にＰＷＭ−ＩＣが動作して２次電源プラグがノートＰＣ１００に接続されていないときも定格電圧を出力するため大きな待機電力を消費していた。
【００３４】
２次巻線Ｓのプラス端子にはダイオードＤ２のアノードが接続され、ダイオードＤ２のカソードにはインダクタＬの一方の端子が接続されている。インダクタＬの他方の端子は電圧ラインＤＣ＋に接続されている。電圧ラインＤＣ＋と、２次巻線Ｓのマイナス端子に接続されるグランド・ラインＧＮＤとの間には、電解コンデンサＣ３が接続されている。インダクタＬと電解コンデンサＣ３は、ダイオードＤ２が半波整流した電圧からリップル成分を除去して出力電圧を平滑化する平滑化回路を構成する。
【００３５】
従来のＡＣ／ＤＣアダプタでは、電解コンデンサＣ３のインピーダンスは、出力電圧に重畳するリップル電圧を規格値未満に抑制するだけの十分小さな値にしている。出力電圧に重畳するリップル電圧をＡＣ／ＤＣアダプタに要求される規格値未満に抑制するために電解コンデンサＣ３が必要とするインピーダンスを規格インピーダンスということにする。ＡＣ／ＤＣアダプタ１０では、電解コンデンサＣ３のインピーダンスを規格インピーダンスよりも大きい値にしている。
【００３６】
ただし、ノートＰＣ１００の入力回路に接続される積層セラミック・コンデンサＣ５が接続されることで電解コンデンサＣ３との並列回路が形成され、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０の電解コンデンサＣ３のインピーダンスを補うようになっている。その合成したインピーダンスを充分小さくすることでノートＰＣ１００に電力を供給する時点ではリップル電圧は規格値未満に抑制される。したがって、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０は、２次電源プラグ１７がノートＰＣ１００の電源ジャック１０１に接続されていないときには、出力電圧に規格値以上のリップル電圧が重畳される。
【００３７】
電圧ラインＤＣ＋とグランド・ラインＧＮＤとの間には、直列に接続された分圧抵抗Ｒ２、Ｒ３が接続されている。分圧抵抗Ｒ２と分圧抵抗Ｒ３との接続部は、ＰＷＭ−ＩＣ２５が出力電圧を制御するための制御電圧Ｖ１を生成する。さらに、電圧ラインＤＣ＋とグランド・ラインＧＮＤとの間には、直列に接続された発光ダイオードＬＥＤ、電流制限抵抗Ｒ４、およびシャント・レギュレータＳＲが接続されている。分圧抵抗Ｒ２と分圧抵抗Ｒ３の接続点は、シャント・レギュレータＳＲの基準電圧（ＲＥＦ）端子に接続されており、ＲＥＦ端子には制御電圧Ｖ１が供給される。
【００３８】
分圧抵抗Ｒ２、Ｒ３、電流制限抵抗Ｒ４、発光ダイオードＬＥＤ、およびシャント・レギュレータＳＲは、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０の出力電圧を制御するフィード・バック回路を構成する。ここで、２次電源プラグ１７がノートＰＣ１００に接続されていると仮定してフィード・バック回路が出力電圧を制御するときの動作を説明する。ＰＷＭ−ＩＣ２５が所定のデューティ比でＦＥＴ１を制御して電圧ラインＤＣ＋に定格電圧を出力している。ノートＰＣ１００の消費電力が増大して出力回路の電圧が低下すると制御電圧Ｖ１も低下する。
【００３９】
シャント・レギュレータＳＲは、制御電圧Ｖ１が低下すると内部のベース電流が減少してコレクタ電流も減少し、発光ダイオードＬＥＤに流れる制御電流Ｉ１を低下させる。シャント・レギュレータＳＲは、制御電圧Ｖ１が上昇すると制御電流Ｉ１を増加させる。フォト・ダイオードＬＥＤは、制御電流Ｉ１の大きさに応じた強さで発光する。フォト・ダイオードＬＥＤからの発光量としての出力は、フォト・トランジスタＰＴＲを介してＰＷＭ−ＩＣ２５のフィード・バック端子ＦＢに供給される。
【００４０】
ＰＷＭ−ＩＣ２５は、フォト・ダイオードＬＥＤに流れる制御電流Ｉ１が大きくなると出力端子ＯＵＴからデューティ比が小さい信号を出力して出力電圧を低下させ、制御電流Ｉ１が小さくなるとデューティ比が大きい信号を出力して出力電圧を増加させて出力電圧を一定の値に維持する。識別抵抗Ｒ８は、識別ラインＩＤとグランド・ラインＧＮＤとの間に接続されている。識別抵抗Ｒ８は、２次電源プラグ１７が接続されたときにノートＰＣ１００が抵抗値からＡＣ／ＤＣアダプタ１０の定格容量を認識するために利用される。
【００４１】
ＡＣ／ＤＣアダプタ１０は、さらに出力電圧に重畳されるリップル電圧を検出して出力電圧を定格電圧と待機電圧の間で制御するコンパレータ３１を含む。出力電圧が待機電圧まで低下すると、２次側回路１５に接続される演算増幅器やコンパレータなどにおいて、グランドに漏洩する電流が低下して待機電力を低減することができる。待機電力を低減するためには待機電圧はできるだけ低い方がよいが、その限界は２次側回路１５に接続されるトランジスタが正常に動作する範囲で選定することができる。待機電圧は定格電圧の２５％以下にすることができ、一例として定格電圧が２０Ｖのときに待機電圧を５Ｖにすることができる。
【００４２】
コンパレータ３１の一方の入力端子はコンデンサＣ４を通じて電圧ラインＤＣ＋に接続され、他方の入力端子は基準電圧ＲＥＦに接続される。コンパレータ３１の出力端子は抵抗Ｒ５を通じて発光ダイオードＬＥＤのカソードに接続される。２次電源プラグ１７が電源ジャック１０１に接続されないために、積層セラミック・コンデンサＣ５を平滑コンデンサとして利用できないときは、一例として電圧ラインＤＣ＋に約５Ｖ（ピーク間）のリップル電圧が発生する。２次電源プラグ１７が電源ジャック１０１に接続されたときは、合成された平滑コンデンサＣ３、Ｃ５のインピーダンスが規格値以下になるため一例としてリップル電圧は２５０ｍＶ程度まで低下する。
【００４３】
コンパレータ３１は、リップル電圧が所定値以上のときに出力がグランド・レベルのローになる。コンパレータ３１はローを出力するときは、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０が単独状態か、接続状態であっても後に説明するように電解コンデンサＣ２に直列に接続されるＦＥＴ３がオフ状態であると判断しているといえる。このとき抵抗Ｒ５の抵抗値は、出力電圧を待機電圧まで低下させる値に相当する制御電流Ｉ１が発光ダイオードＬＥＤに流れるように決定されている。
【００４４】
コンパレータ３１は、リップル電圧が所定値未満のときに出力が高インピーダンスのハイになり発光ダイオードＬＥＤに流れる制御電流Ｉ１に影響を与えない。したがって、コンパレータ３１の出力がハイのときには、制御電流Ｉ１はシャント・レギュレータＳＲにより制御され出力電圧は定格電圧に維持される。なお、コンパレータ３１が検出するリップル電圧の大きさはピーク間電圧に限定するものではなく、平均電圧や実効値とすることもできる。
【００４５】
グランド・ラインＧＮＤには、電流センス抵抗Ｒ７が接続されている。ＡＣ／ＤＣコンバータ１０は、さらに出力電圧ＤＣ＋が待機電圧のときに出力電流Ｉ２が所定値以上であることを検出して出力電圧ＤＣ＋を定格電圧に復帰させるための差動増幅器３３とコンパレータ３５を含む。差動増幅器３３の２つの入力端子は、電流センス抵抗Ｒ７の両端に接続され、出力がコンパレータ３５の一方の入力端子に接続される。
【００４６】
コンパレータ３５の他方の入力端子には基準電圧ＲＥＦが接続される。差動増幅器３３は、センス抵抗Ｒ７を流れる電流Ｉ２に比例する電圧を増幅して出力する。基準電圧ＲＥＦは、電流センス抵抗Ｒ７に流れる出力電流Ｉ２が１〜２Ａ程度に相当する電圧に設定されている。コンパレータ３５の出力は抵抗６を通じてシャント・レギュレータＳＲのＲＥＦ端子に接続されている。
【００４７】
コンパレータ３５は、出力電圧が待機電圧のときに差動増幅器３３の出力により、出力回路に１〜２Ａ程度の出力電流Ｉ２が流れたことを検出すると、出力がグランド・レベルのローになる。コンパレータ３５の出力がローになると基準電圧Ｖ１は低下して制御電流Ｉ１が低下するため出力電圧は上昇する。このときコンパレータ３１はローを出力するが、抵抗Ｒ６の抵抗値は出力電圧を定格電圧まで上昇させる値に相当する制御電流Ｉ１が発光ダイオードＬＥＤに流れるように、制御電圧Ｖ１を維持する値に設定されている。コンパレータ３５は、出力電流Ｉ２が所定値未満のときに出力が高インピーダンスのハイになり出力電圧と分圧抵抗Ｒ２、Ｒ３で決まる制御電圧Ｖ１に影響を与えない。
【００４８】
なお、図１は本実施の形態を説明するために、本実施の形態に関連する主要なハードウエアの構成および接続関係を簡略化して記載したに過ぎないものである。ここまでの説明で言及した以外にも、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０を構成するには多くのデバイスが使われる。しかしそれらは当業者には周知であるので、ここでは詳しく言及しない。図１で記載した複数のブロックを１個の集積回路もしくは装置としたり、逆に１個のブロックを複数の集積回路もしくは装置に分割して構成したりすることも、当業者が任意に選択することができる範囲においては本発明の範囲に含まれる。
【００４９】
［ノートＰＣの構成］
つぎにノートＰＣ１００の構成を説明する。電源ジャック１０１はノートＰＣ１００の筐体に設けられており２次電源プラグ１７が接続される。電源ジャック１０１は、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０の出力回路に対応する電圧ラインＤＣ＋、識別ラインＩＤおよびグランド・ラインＧＮＤで構成される入力回路に接続されている。電圧ラインＤＣ＋とグランド・ラインＧＮＤの間には、直列に接続された積層セラミック・コンデンサＣ５とＦＥＴ３が接続されている。ＦＥＴ３はＡＣ／ＤＣアダプタ１０の出力電圧に重畳されるリップル電圧の大きさを制御するスイッチに相当する。
【００５０】
積層セラミック・コンデンサＣ５が接続されることで電解コンデンサＣ３との並列回路が形成され、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０の電解コンデンサＣ３のインピーダンスを補うようになっている。したがって、その合成したインピーダンスを充分小さくすることで、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０がノートＰＣ１００に接続されたときに、電解コンデンサＣ３と積層セラミック・コンデンサＣ５のインピーダンスが合成されて、ノートＰＣ１００の電圧ラインＤＣ＋に重畳されるリップル電圧が規格値未満に収まる。
【００５１】
電解コンデンサＣ３のインピーダンスの大きさは、２次電源プラグ１７が引き抜かれた状態で出力回路に発生するリップル電圧が、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０に異常な発熱、騒音またはノイズなどをもたらさない範囲を下限とし、かつ、コンパレータ３１がリップル電圧により２次電源プラグ１７が電源ジャック１０１に接続されたか引き抜かれたかを検出できる範囲を上限としてその間で決定することができる。一例では、電解コンデンサＣ３と積層セラミック・コンデンサＣ５のインピーダンスの比を１：１〜２：１程度の範囲とすることができる。
【００５２】
ノートＰＣ１００には、一般的に入力回路に混入するノイズを除去するためのコンデンサが設けられるが、その静電容量は積層セラミック・コンデンサＣ５に比べてはるかに小さい。また、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０が規格インピーダンスの平滑コンデンサを実装している場合には、出力電圧に重畳するリップル電圧は規格値未満まで十分に抑制されるため、ノイズ除去用のコンデンサを利用したり、ノートＰＣ１００に平滑コンデンサを追加したりしても、リップル電圧の差を十分に確保できないため２次電源プラグ１７の挿抜を検出することは困難である。
【００５３】
電圧ラインＤＣ＋とグランド・ラインＧＮＤの間にはさらに直列に接続されたブリーダ抵抗Ｒ９とパワー・ボタンＰＢが接続されている。ブリーダ抵抗Ｒ９は、ノートＰＣ１００がパワー・オフ状態でかつＡＣ／ＤＣアダプタ１０が待機電圧を出力しているときに、パワー・ボタンＰＢの押下により電流センス抵抗Ｒ７に所定値以上の出力電流Ｉ２を流す役割を果たす。
【００５４】
ＡＣ／ＤＣアダプタ１０に実装されているコンパレータ３５の基準電圧ＲＥＦは、ノートＰＣ１００がパワー・オフ状態のときは出力電流Ｉ２が小さいためハイを出力し、パワー・ボタンＰＢの押下により待機電圧でブリーダ抵抗Ｒ９に電流が流れるとローを出力するように決定することができる。識別ラインＩＤは、パワー・コントローラ１０３に接続されており、ＥＣ１０７はパワー・コントローラ１０３から読み取った識別抵抗Ｒ８の抵抗値を利用してノートＰＣ１００の電力管理を行う。
【００５５】
電圧ラインＤＣ＋には、ＦＥＴ２およびダイオードＤ３が直列に接続され、ダイオードＤ３のカソードは切換回路１０９に接続されている。ＦＥＴ２は、接続状態のＡＣ／ＤＣアダプタ１０が待機電圧を出力している間はオフになり、規格値を超えるリップル電圧が内部に進入しないようにする。充電器１０５はＡＣ／ＤＣアダプタ１０の定格電力がシステムの消費電力に対して余裕があるときに、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０の電力により電池パック１１１を充電することができる。
【００５６】
ＡＣ／ＤＣアダプタ１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１３に供給する電力が所定値未満のときに、充電器１０５に電力を供給して電池パック１１１を充電することができる。充電器１０５の電力端子は、１次側がＦＥＴ２のドレインに接続され２次側は切換回路１０９に接続されている。充電器１０５の制御端子はエンベデッド・コントローラ（ＥＣ）１０７に接続されている。
【００５７】
パワー・コントローラ１０３は、ＦＥＴ２、ＦＥＴ３、切換回路１０９およびＤＣ／ＤＣコンバータ１１３を制御する半導体論理回路である。パワー・コントローラ１０３にはパワー・ボタンＰＢが接続されている。パワー・ボタンＰＢは、ノートＰＣ１００の筐体表面に設けられており、ノートＰＣ１００に電源を投入するために使用する。パワー・ボタンＰＢのブリーダ抵抗Ｒ９に接続される端子、ＦＥＴ３の制御端子、およびパワー・コントローラ１０３に接続される端子は押下されたときにだけオンになるように連動して動作する。
【００５８】
ＥＣ１０７はノートＰＣ１００の電力および温度を管理するマイクロ・コンピュータである。ＥＣ１０７はパワー・コントローラ１０３に指示して、ノートＰＣ１００の電力を制御する。電池パック１１１は、スマート・バッテリィ・システムに適合しており、ＥＣ１０７は電池パック１１１から電池の情報を取得して充電器１０５を制御する。切換回路１０９は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１３に対する電力源をＡＣ／ＤＣアダプタ１０または電池パック１１１のいずれかに切り換える際および電池パック１１１を充電する際に系統を切り換える。
【００５９】
ノートＰＣ１００は、ＡＣＰＩの規格に適合しており、パワー・オン状態（Ｓ０）、サスペンド状態（Ｓ３）、ハイバネーション状態（Ｓ４）、またはソフト・オフ状態（Ｓ５）のいずれかのパワー・ステートに遷移する。ハイバネーション状態およびソフト・オフ状態では、パワー・コントローラ１０３およびＥＣ１０７には電力が供給されるが、その他のほとんどのデバイスには電力が供給されず、ノートＰＣ１００は最低の電力を消費する。
【００６０】
ハイバネーション状態とソフト・オフ状態を併せて、本明細書ではパワー・オフ状態ということにする。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１３は、複数のブロックで構成され、ノートＰＣ１００のパワー・ステートに応じた範囲のデバイスに電力を供給する。システム・コンポーネント１１５は、ＣＰＵ、メイン・メモリ、ディスク・ドライブ、およびネットワーク・コントローラなどのハードウエアとＣＰＵで実行されるプログラムで構成されている。ＥＣ１０７もシステム・コンポーネント１１５の一部である。
【００６１】
ＥＣ１０７は、電池パック１１１またはシステム・コンポーネント１１５から受け取ったデータまたは情報に基づいてパワー・コントローラ１０３を経由してＦＥＴ２、ＦＥＴ３のオン／オフ状態を切り換える。ＥＣ１０７は、ノートＰＣ１００がパワー・オン状態のときには、通常はＦＥＴ２、ＦＥＴ３をオンに制御する。このとき、ノートＰＣ１００はＡＣ／ＤＣアダプタ１０から定格電圧で電力の供給を受けることができる。
【００６２】
ＥＣ１０７は、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０からの電力供給を停止する信号をシステム・コンポーネント１１５または電池パック１１１から受け取ったときにＦＥＴ３をオフにして電圧ラインＤＣ＋のリップル電圧を増加させ、出力電圧を待機電圧まで低下させてＡＣ／ＤＣアダプタ１０の待機電力を低減することができる。ＥＣ１０７は、ＦＥＴ３をオフにするときはＦＥＴ２もオフにすることでリップル電圧の大きな待機電圧がノートＰＣ１００に供給されることがないようにしている。
【００６３】
具体的にはＥＣ１０７はパワー・オフ状態のときに、電池パック１１１が充電を要求したときにはＦＥＴ３をオンにしてＡＣ／ＤＣアダプタ１０が定格電圧を出力するようにし、電池パック１１１が充電を要求しないときまたは充電が終了したときにはＦＥＴ３をオフにしてＡＣ／ＤＣアダプタ１０が待機電圧を出力するように制御することができる。
【００６４】
ノートＰＣ１００が多数導入されている建物では、夏期の特定の時間帯に建物全体の消費電力を低下させるピーク・カット運転をすることがある。システム・コンポーネント１１５は、ピーク・カット運転が実行されることを、ネットワークを通じて認識する。ＥＣ１０７は、パワー・オン状態のときに、システム・コンポーネント１１５からピーク・カット運転を実行する通知を受けたときに、所定の時間の間電池パック１１１から電力を供給するように切換回路１０９を切り換える。
【００６５】
ＥＣ１０７はそのときＦＥＴ２、ＦＥＴ３をオフにすることでＡＣ／ＤＣアダプタ１０の待機電力を低減することができる。このようにノートＰＣ１００は、２次電源プラグ１７が電源ジャック１０１に接続された接続状態のときであっても、電力供給の必要がないときはＦＥＴ３をオフにすることでＡＣ／ＤＣアダプタ１０の待機電力を低減することができる。さらに、パワー・コントローラ１０３は、ノートＰＣ１０の起動のためにパワー・ボタンＰＢが押下されたときには、ＦＥＴ３をオンにすることができる。こうすることで、２次電源プラグ１７が接続されているときにノートＰＣ１００が起動されるときは、最初はＡＣ／ＤＣアダプタ１０が電力源になるように制御するようにして、電池パック１１１の電気量を確保しておくことができる。または、ＦＥＴ３の開閉をパワー・ボタンＰＢの押下と直接連動させてもよい。
【００６６】
［電源システムの動作］
つぎに、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０とノートＰＣ１００で構成された電源システムの動作を説明する。図３は、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０とノートＰＣ１００の動作を示すフローチャートである。図４は、図３の手順における出力電圧とそれに重畳するリップル電圧の状態を示す図である。ブロック２０１では、１次電源プラグ１１を商用電源のアウトレットに接続する。ＰＷＭ−ＩＣ２５は自動的に発振を開始して出力電圧が発生する。電解コンデンサＣ３のインピーダンスは、規格インピーダンスに満たないため出力電圧には、閾値Ｔｈ１を超えるリップル電圧が重畳しブロック２０３でコンパレータ３１はローを出力する。
【００６７】
その結果ブロック２０５で、発光ダイオードＬＥＤに流れる制御電流Ｉ１が増大して、ＰＷＭ−ＩＣ２５は出力電圧を待機電圧まで低下させる（時刻ｔ１）。このとき、出力電流Ｉ２はゼロであるため、コンパレータ３５はハイを出力し制御電圧Ｖ１には影響を与えない。この結果、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０は単独状態での待機電力が低減する。ブロック２０７では２次電源プラグ１７が電源ジャック１０１に接続される。
【００６８】
コンパレータ３１は１次電源プラグ１１がアウトレットに接続されている間、出力電圧に重畳されるリップル電圧の大きさを監視している。ブロック２０９ではノートＰＣ１００においてＦＥＴ３がオンになっていれば、積層セラミック・コンデンサＣ５がＡＣ／ＤＣアダプタ１０の出力回路に接続されたことでリップル電圧が閾値Ｔｈ２未満まで低下し（時刻ｔ２）、コンパレータ３１の出力がハイになる。このとき発光ダイオードＬＥＤには、待機電圧が分圧抵抗Ｒ２、Ｒ３で分圧された制御電圧Ｖ１に対応する制御電流Ｉ１が流れてブロック２１１でＰＷＭ−ＩＣ２５は出力電圧を定格電圧に制御する（時刻ｔ３）。このとき、コンパレータ３１の出力はハイになっているため制御電流Ｉ１に影響を与えない。
【００６９】
差動増幅器３３とコンパレータ３５は１次電源プラグ１１がアウトレットに接続されている間、出力電流Ｉ２の大きさを監視しているが、このとき制御電流Ｉ１は出力電流Ｉ２の大きさの影響を受けない。出力電流Ｉ２が閾値よりも大きいときはコンパレータ３５が出力をローにするため制御電圧Ｖ１が所定値まで下がりＰＷＭ−ＩＣ２５は出力電圧を定格電圧まで上昇させる。出力電流Ｉ２が閾値よりも小さいときは、コンパレータ３５の出力はハイになり、制御電圧Ｖ１は待機電圧が分圧された値になる。そしてコンパレータ３１の出力はハイになっているため、制御電流Ｉ１が定格電圧に相当する値まで増加するようＰＷＭ−ＩＣ２５は出力電圧を上昇させる。
【００７０】
ブロック２１３では、ノートＰＣ１００において、ＥＣ１０７が、パワー・オフ状態における電池パック１１１からの充電停止要求またはパワー・オン状態におけるシステム・コンポーネント１１５からのピーク・カット要求の有無を検知する。要求があるとＥＣ１０７はブロック２１５ではＦＥＴ２、３をオフにする（時刻ｔ４）。その結果、ブロック２１７では、積層セラミック・コンデンサＣ５がＡＣ／ＤＣアダプタ１０の出力回路から開放されるため、出力電圧に重畳されるリップル電圧が閾値Ｔｈ１以上に増加する。
【００７１】
ブロック２１７ではコンパレータ３１の出力がローになって制御電流Ｉ１が増加し、ＰＷＭ−ＩＣ２５は出力電圧を待機電圧まで低下させる（時刻ｔ５）。このとき、充電停止要求後またはピーク・カット要求後であるとすればＦＥＴ２，３がオフになるので出力電流Ｉ２はコンパレータ３５の閾値に比べて十分小さく、コンパレータ３５はハイを出力し制御電圧Ｖ１に影響を与えず、出力電圧が待機電圧になる値に維持される。
【００７２】
したがって、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０は、ノートＰＣ１００に接続されていてもノートＰＣ１００が電力を必要としないときには待機電圧を出力することで待機電力を低減することができる。ブロック２１９では、ＥＣ１０７が電池パック１１１またはシステム・コンポーネント１１５からの出力電圧を定格電圧に復帰させる要求の有無を判断する。
【００７３】
復帰要求があったときはブロック２２１においてパワー・コントローラ１０３がＦＥＴ２、３をオンにする。その結果、出力電圧に重畳されるリップル電圧が閾値Ｔｈ２未満に低下しブロック２１１で出力電圧は定格電圧まで上昇する。ここで、パワー・コントローラ１０３に電力が供給されないときにＦＥＴ３はオフになり、ＦＥＴ２はオンになるように設計することを想定する。パワー・オフ状態で出力電圧が待機電圧を出力しているときに、電池パック１１１が過放電になったり電池パック１１１が取り外されたりしたときには、パワー・コントローラ１０３の電力が停止するためＦＥＴ３をオンにできないことも予想される。
【００７４】
ユーザは、ノートＰＣ１０のインディケータでＡＣ／ＤＣアダプタ１０から電力が供給されないことを認識すると、ブロック２２３でノートＰＣ１００を起動するためにパワー・ボタンＰＢを押下する。その結果、ブリーダ抵抗Ｒ９を通じて電流が流れ出力電流Ｉ２がコンパレータ３５の閾値以上に上昇する。コンパレータ３５の出力はローになり抵抗Ｒ６は、シャント・レギュレータＳＲが制御電流Ｉ１を定格電圧に相当する値にするように制御電圧Ｖ１を制御する。このときリップル電圧は大きいためコンパレータ３１の出力はローになっているが、シャント・レギュレータＳＲは制御電流Ｉ１を増大させ、ブロック２２５で出力電圧は定格電圧まで上昇する。
【００７５】
この時点では出力電圧に規定値以上のリップル電圧が重畳されるため、ＥＣ１０７は、電力が供給されるとただちに、パワー・コントローラ１０３を通じてＦＥＴ３をオンにしてリップル電圧を規格値未満に抑制する。ブロック２２７では、ノートＰＣ１００をモバイルで使用するために２次電源プラグ１７が引き抜かれるとブロック２０３に移行して、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０は再び単独状態で待機電力の低減動作をする。
【００７６】
これまで、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０の待機電力の低減動作は、出力電圧を待機電圧まで低下させて２次側回路１５での待機電力を低減することだけに言及して説明してきた。ＰＷＭ−ＩＣ２５は、バースト・モード（登録商標）といわれる間欠発振モードでＦＥＴ１を制御することもできる。間欠発振モードは通常、軽負荷時にＰＷＭの発振周期を所定数だけスキップして実質的な動作周波数を低下させ待機電力の低減を図る目的で利用する。
【００７７】
本発明においては、リップル電圧が所定値以上のときに待機電圧で動作させる際に、ＰＷＭ−ＩＣ２５を間欠発振モードに移行させてＦＥＴ１のスイッチング損失を含む１次側回路１３の待機電力も同時に低減することができる。なお、ＰＷＭ−ＩＣ２５に代えて、ＦＥＴ１のオン期間を一定にしてオフ期間を可変制御するパルス周波数変調ＩＣ（ＰＦＭ−ＩＣ）を採用することもできる。
【００７８】
これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。
【符号の説明】
【００７９】
１０…ＡＣ／ＤＣアダプタ
１１…１次電源プラグ
１３…１次側回路
１５…２次側回路
１７…２次電源プラグ
２５…ＰＷＭ−ＩＣ
ＩＴＲ…絶縁トランス
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気機器に使用するＡＣ／ＤＣアダプタの待機電力を低減する技術に関し、さらに詳細にはＡＣ／ＤＣアダプタが単体状態のときだけでなく電気機器に接続されたときにも待機電力を低減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気機器の待機時消費電力（以後、待機電力という）による電力の浪費を軽減することが一層重要になってきている。待機電力とは、電気機器がその本来の効用を発揮していないときに消費する電力のことをいい、たとえばテレビ、ビデオデッキ、エアコンなどがリモコンによる操作を待ち受けているときに消費する電力などがそれに該当する。ノートブック型携帯式コンピュータ（以下、ノートＰＣという。）は、携帯時には内蔵の電池から電力の供給を受けるが、オフィスでは商用電源の交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣアダプタから電力の供給を受けて動作する。
【０００３】
ＡＣ／ＤＣアダプタは、ノートＰＣの発熱量の低減、軽量化、および小型化などの理由で、ノートＰＣから分離した装置として提供される。ＡＣ／ＤＣアダプタは一次電源プラグが商用電源のアウトレットに接続され２次電源プラグがノートＰＣの電源ジャックに接続される。アウトレットは机の下の床面や壁などのような利用者がアクセスしにくい場所にあるので、通常の使用状態では、２次電源プラグを接続しないときにも一次電源プラグはアウトレットに接続している。
【０００４】
一次電源プラグが商用電源のアウトレットに接続され、２次電源プラグがノートＰＣのジャックに接続されていないＡＣ／ＤＣアダプタの状態を単体状態といい、２次電源プラグがノートＰＣのジャックに接続された状態を接続状態ということにする。ＡＣ／ＤＣアダプタは内部の一次側に発振回路を有しているため、単体状態でも一次プラグが商用電源に接続されている限り発振回路が動作し続けて待機電力が発生する。ＡＣ／ＤＣアダプタの本体には、一般的にコスト、安全性および操作性などの観点から単体状態のときに発振回路を停止する機械的なスイッチは設けていない。
【０００５】
特許文献１は、制御端子を備えるＡＣ／ＤＣアダプタが単体状態および接続状態のいずれにおいても、ＰＷＭ回路を間欠的に動作させて待機電力を低減する技術を開示する。特許文献２は、電子機器に２線コードを用いて接続するＡＣアダプタの待機電力を削減する技術を開示する。この技術においては、ＡＣアダプタの中に損失が小さい無負荷時用の電源回路と定格負荷用の電源回路を用意し、出力電圧の大きさを検出してプラグが電子機器に接続されたか否かを判断していずれかの電源回路に切り換えている。
【０００６】
特許文献３は、待機状態にあるＡＣアダプタの動作を２本の電線を使って完全に停止して待機電力を節減する技術について開示する。機器のスイッチがオフになって出力電圧が低下すると、フォト・カプラが動作してラッチ回路をリセットし発振回路を停止させる。また、機器のスイッチがオンになると、内部電池から流れた電流を電流検出回路が検出し、フォト・カプラを動作させることによってラッチ回路をセットして発振回路を動作させる。このような構成によって２本の電線であっても機器側のスイッチのオンおよびオフに応じて発振回路の動作を制御することができる。さらに、ＡＣアダプタを機器から外した時にも発振回路を停止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４４８９７４８号
【特許文献２】特開２００３−１１１４１８号公報
【特許文献３】特開２０００−３０８２５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の発明では、待機時にＡＣ／ＤＣアダプタを間欠動作させるために２次電源プラグに制御端子を必要とする。ノートＰＣは、プロセッサ、ディスプレイ、ハードディスク・ドライブ、および電池を充電する充電器などが多くの電力を消費する。ＡＣ／ＤＣアダプタの定格電力は経済性の観点から、システムが最大消費電力で動作するときには電池の充電ができないように選定する場合がある。この場合、システムの消費電力とＡＣ／ＤＣアダプタの定格電力の差を利用して電池を充電するため、システムは現在接続されているＡＣ／ＤＣアダプタの定格電力を認識する必要がある。
【０００９】
１つのノートＰＣに、さまざまな定格電力のＡＣ／ＤＣアダプタが接続できれば都合がよい。たとえば、オフィスでは大きな容量のＡＣ／ＤＣアダプタを使用すれば電池の充電を常に確保しておくことができる。これに対して移動先では容量の小さなＡＣ／ＤＣアダプタを使用すれば、携帯時の負担が軽減する。そのときＡＣ／ＤＣアダプタが２次電源プラグに識別端子を設けておけば、２次電源プラグが接続されたときにシステムがＡＣ／ＤＣアダプタの定格電力を認識することができる。特許文献１の発明のように制御端子をＰＷＭ回路の制御に利用する場合には、さらに識別端子を設けて２次電源プラグを４端子にするか、識別端子を設けないで当該ノートＰＣに専用のＡＣ／ＤＣアダプタだけを使用するといった不都合が生ずることになる。
【００１０】
２線式で待機電力を低減する特許文献２の発明では、無負荷時用の電源回路は常時動作しており、また、２つの電源系統を用意する必要がある。特許文献３の発明では、機器の内部に内部電池を設けてＡＣアダプタに電力を供給する必要がある。そこで、２本の電力回路だけを利用して、ＡＣ／ＤＣアダプタが電力を供給する必要がない待機状態にあることを検出し待機電力を低減する方法が必要となる。
【００１１】
そこで本発明の目的は、単体状態および接続状態のいずれにおいても待機電力を低減することができるＡＣ／ＤＣアダプタを提供することにある。さらに本発明の目的は、電力回路だけでＡＣ／ＤＣアダプタの待機状態を検出して消費電力を低減することができるＡＣ／ＤＣアダプタを提供することにある。さらに本発明の目的はそのようなＡＣ／ＤＣアダプタと電気機器で構成された電源システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の原理は、出力電圧に重畳されるリップル電圧の大きさをＡＣ／ＤＣアダプタが検出して、ＡＣ／ＤＣアダプタが自動的に待機電力の低減動作または通常動作をする点にある。ここに待機電力の低減動作は、出力電圧を低下させる動作またはスイッチング周期を長くする動作とすることができる。通常動作は、定格電圧を出力して電気機器に電力を供給できる動作とすることができる。
【００１３】
本発明では、ＡＣ／ＤＣアダプタが、電気機器に接続された接続状態で電力供給が必要な状態と、接続状態でも電力供給が必要でない状態または電気機器に接続されない単独状態のいずれの状態にあるかをリップル電圧の大きさで検出する。電力供給が必要な状態と電力供給が不要な状態をリップル電圧で識別するために、リップル電圧を低下させる平滑コンデンサの静電容量、等価直列抵抗、および等価直列インダクタンスまたはそのいずれかの差を利用することができる。以下、平滑コンデンサの静電容量、等価直列抵抗、等価直列インダクタンスの総合特性をインピーダンスと称す。
【００１４】
【数１】
【００１５】
ここに、Ｚは平滑コンデンサのインピーダンス、Ｃは静電容量、Ｒは等価直列抵抗、Ｌは等価直列インダクタンスとする。
【００１６】
本発明にかかるＡＣ／ＤＣアダプタは、交流電圧を直流電圧に変換して電気機器に電力を供給する。スイッチング回路がメイン・スイッチにスイッチング動作をさせると出力電圧にはリップル電圧が重畳される。リップル電圧検出回路は電気機器に対する接続状態および電気機器から切り離された単独状態のときのリップル電圧を検出する。ＡＣ／ＤＣアダプタの中に十分な平滑コンデンサを設けないことにより、単独状態では必ず所定値以上のリップル電圧を発生させることができる。
【００１７】
待機電力制御回路は、リップル電圧が所定値以上のときに単独状態であると判断してＡＣ／ＤＣアダプタの待機電力を低減させる。このような構成によれば、ＡＣ／ＤＣアダプタが単独状態または接続状態であることを２線の電力回路だけで判断することができるため、２次電源プラグ、ＡＣ／ＤＣアダプタ本体、および電気機器の構成を簡素化することができる。
【００１８】
ＡＣ／ＤＣアダプタが出力電圧に重畳するリップル電圧を低下させる第１の平滑コンデンサを有し、リップル電圧が、電気機器に接続されたときに第１の平滑コンデンサと電気機器の入力回路が備える第２の平滑コンデンサの合成インピーダンスによりＡＣ／ＤＣアダプタに要求されるリップル電圧の規格値未満に低下するように構成することができる。この場合、第１の平滑コンデンサのインピーダンスはリップル電圧を、単独状態のときに異常発熱や異常騒音などが生じない程度まで抑制でき、かつ規格値までは抑制できない値にすることができる。
【００１９】
第１の平滑コンデンサと第２の平滑コンデンサを合成したインピーダンスは、リップル電圧を規格値未満に抑制するために必要な値に決定することができる。第２の平滑コンデンサが、第１の平滑コンデンサを補うインピーダンス特性を備えることで、電気機器に接続されたときには確実にリップル電圧を規格値未満に抑制することができる。
【００２０】
第１の平滑コンデンサのインピーダンスを大きくし、第２の平滑コンデンサのインピーダンスを小さくするほど、リップル電圧の差で単独状態と接続状態を区別し易くなるが、単独状態でのリップル電圧が増加しすぎることは好ましくない。第１の平滑コンデンサと第２の平滑コンデンサのインピーダンス比を１：１から２：１の範囲にすると、単独状態と接続状態を確実に区別できる程度までリップル電圧を増加させ、かつ、単独状態のときに増加したリップル電圧によりＡＣ／ＤＣアダプタに異常発熱や異常騒音が発生することを防ぐことができる。
【００２１】
待機電力制御回路は、リップル電圧が所定値以上のときは出力電圧を定格電圧よりも低い待機電圧まで低下させ、所定値未満のときには出力電圧を定格電圧に復帰させるようにスイッチング回路を制御することができる。出力電圧を低下させることで、ＡＣ／ＤＣアダプタは、２次側回路のデバイスに生ずる漏洩電流を低下させて待機電力を低減することができる。また、出力電圧をゼロにしないで制御回路を動作させることで、自らが単独状態か接続状態かを簡素な回路で判断して消費電力の低減動作および通常動作をすることができるようになる。
【００２２】
電気機器が第２の平滑コンデンサの入力回路に対する接続と切断を制御する場合に、電池の過放電や取り外しなどの事情で第２の平滑コンデンサを接続できない場合がある。待機電力制御回路は、出力回路に流れる電流が所定値以上のときに出力電圧を待機電圧から定格電圧に復帰させようにすれば、待機電圧を利用して出力電流を増加させることで定格電圧に復帰させて電力供給を開始することができる。
【００２３】
スイッチング回路がメイン・スイッチをＰＷＭ制御で動作させるときは、スイッチング回路は、リップル電圧が所定値以上のときにメイン・スイッチの動作周期を所定数スキップする間欠発振動作をすることができる。間欠発振動作をすることにより周期が一定のＰＷＭ制御の場合であってもスイッチング周波数を低下させてメイン・スイッチのスイッチング損失を低減することができる。待機電圧は、リップル電圧検出回路および待機電力制御回路の動作が不安定にならない範囲でできるだけ低くしたほうが、より多くの待機電力を低減できるので望ましいが、本発明では定格電圧の２５％以下にすることができる。
【００２４】
本発明の他の態様では、電池パックの搭載が可能な携帯式コンピュータと携帯式コンピュータに電力を供給するＡＣ／ＤＣアダプタを含んで構成された電源システムを提供する。ＡＣ／ＤＣアダプタは第１の平滑コンデンサを備える。携帯式コンピュータは入力回路に、ＡＣ／ＤＣアダプタが接続されたときにリップル電圧をＡＣ／ＤＣアダプタに要求される規格値未満に低下させる第２の平滑コンデンサを備える。携帯式コンピュータは、第２の平滑コンデンサの入力回路に対する接続と切断を制御するようにすれば、ＡＣ／ＤＣアダプタが接続状態であっても電力供給が不要の時に、第２の平滑コンデンサの接続を制御して待機電力を低減することができる。システムは、携帯式コンピュータがパワー・オフ状態の間において、充電が必要なときに第２の平滑コンデンサを接続し充電が終了したときに切断することができる。
【００２５】
携帯式コンピュータは、待機電圧を出力しているときにスイッチの押下に応じて出力回路に所定値以上の電流を流すブリーダ抵抗を備え、待機電力制御回路は、ブリーダ抵抗に流れる電流を検出して待機電圧から定格電圧に復帰させるようにスイッチング回路を制御するようにしてもよい。その結果、携帯式コンピュータの電池パックが過放電になって第２の平滑コンデンサを入力回路に接続できない場合でもブリーダ抵抗に電流を流して出力電流を増加させて定格電圧に復帰させることができる。ブリーダ抵抗のスイッチは、パワー・ボタンと兼用にするとユーザに操作上の負担を与えることが少なく、さらに携帯式コンピュータの筐体にスイッチを追加する必要がなくなる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明により、単体状態および接続状態のいずれにおいても待機電力を低減することができるＡＣ／ＤＣアダプタを提供することができた。さらに本発明により、電力回路だけでＡＣ／ＤＣアダプタの待機状態を検出して消費電力を低減することができるＡＣ／ＤＣアダプタを提供することができた。さらに本発明によりそのようなＡＣ／ＤＣアダプタと電気機器で構成された電源システムを提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】ＡＣ／ＤＣアダプタの概略の構成を示す機能ブロック図である。
【図２】ノートＰＣの概略の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】ＡＣ／ＤＣアダプタとノートＰＣで構成された電源システムの動作を説明するフローチャートである。
【図４】図３の手順における出力電圧とそれに重畳するリップル電圧の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
［ＡＣ／ＤＣアダプタの構成］
図１は、本実施の形態にかかるＡＣ／ＤＣアダプタ１０の概略の構成を示す機能ブロック図である。図２は、ＡＣ／ＤＣアダプタから電力の供給を受けて動作するノートＰＣ１００の概略の構成を示す機能ブロック図である。ＡＣ／ＤＣアダプタ１０は、交流電源のアウトレットに接続する１次電源プラグ１１とノートＰＣ１００の電源ジャック１０１に接続する２次電源プラグ１７を含む。１次電源プラグ１１には１次側回路１３が接続され、１次側回路１３には絶縁トランスＩＴＲを介在して２次側回路１５が接続されている。また２次側回路１５は、電圧ラインＤＣ＋、識別ラインＩＤおよびグランド・ラインＧＮＤの３つのラインで２次電源プラグ１７に接続される。
【００２９】
１次電源プラグ１１には、交流電圧を全波整流する整流ブリッジ・ダイオード２１が接続される。整流ブリッジ・ダイオード２１の出力には全波整流された直流電圧を平滑化する電解コンデンサＣ１が接続されている。絶縁トランスＩＴＲは、１次巻線Ｐ、二次巻線Ｓおよび補助巻線Ａで構成されている。１次巻線Ｐのプラス端子には整流ブリッジ・ダイオード２１の＋端子が接続され、マイナス端子には整流ブリッジ・ダイオード２１の−端子との間にメイン・スイッチとして構成された電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）１が接続されている。ＦＥＴ１のゲートはパルス幅変調ＩＣ（ＰＷＭ−ＩＣ）２５の出力端子ＯＵＴに接続されている。
【００３０】
補助巻線Ａのプラス端子にはダイオードＤ１のアノードが接続され、ダイオードＤ１のカソードはＰＷＭ−ＩＣ２５の電源端子Ｖｃｃに接続されている。ＰＷＭ−ＩＣ２５は、１次電源プラグ１１がアウトレットに接続されている限り、補助巻線Ａから電力の供給を受けて動作することができる。ダイオードＤ１のカソードと補助巻線Ａのマイナス端子との間には、電解コンデンサＣ２が接続されている。電解コンデンサＣ２は、ダイオードＤ１が半波整流した直流電圧を平滑化する。
【００３１】
１次巻線Ｐのプラス端子とダイオードＤ１のカソードとの間には起動抵抗Ｒ１が接続されている。起動抵抗Ｒ１は、１次電源プラグ１１がアウトレットに接続されたときに、ＰＷＭ−ＩＣ２５の電源端子Ｖｃｃに電圧を印加して動作を開始させる。ＰＷＭ−ＩＣ２５は、ＦＥＴ１のオン／オフを制御して電圧ラインＤＣ＋から出力する出力電圧を制御するＩＣコントローラである。ＰＷＭ−ＩＣ２５は、ＦＥＴ１のオン／オフの周期を一定にしてオン期間（デューティ比）を可変制御することにより絶縁トランスＩＴＲの１次巻線Ｐに印加される電圧を制御する。
【００３２】
ＰＷＭ−ＩＣ２５は、出力端子ＯＵＴと、電源端子ＶＣＣと、フィード・バック端子ＦＢを備えている。出力端子ＯＵＴは、ＦＥＴ１を出力電圧に応じたデューティ比で制御するための信号をゲートに送る。電源端子ＶＣＣは、ＰＷＭ−ＩＣ２５が動作するための電力を受け取る。フィード・バック端子ＦＢには、フォト・トランジスタＰＴＲが接続される。フィード・バック端子ＦＢは、電圧ラインＤＣ＋の出力電圧を定格電圧または後に説明する待機電圧に維持するためにデューティ比を制御する信号をフォト・トランジスタＰＴＲから受け取る。
【００３３】
フォト・トランジスタＰＴＲは、２次側回路１５のフォト・ダイオードＬＥＤと一体に形成されてフォト・カプラを構成する。フォト・カプラは、絶縁トランスＩＴＲの１次側回路１３と２次側回路１５との間を絶縁する機能を果たす。フォト・カプラに代えて同様の絶縁機能を備えるソリッド・ステート・リレーや電磁リレーを採用することもできる。１次側回路１３は、これまでのＡＣ／ＤＣアダプタと同じ構造を採用することができる。これまでのＡＣ／ＤＣアダプタでは、１次電源プラグがアウトレットに接続されると、自動的にＰＷＭ−ＩＣが動作して２次電源プラグがノートＰＣ１００に接続されていないときも定格電圧を出力するため大きな待機電力を消費していた。
【００３４】
２次巻線Ｓのプラス端子にはダイオードＤ２のアノードが接続され、ダイオードＤ２のカソードにはインダクタＬの一方の端子が接続されている。インダクタＬの他方の端子は電圧ラインＤＣ＋に接続されている。電圧ラインＤＣ＋と、２次巻線Ｓのマイナス端子に接続されるグランド・ラインＧＮＤとの間には、電解コンデンサＣ３が接続されている。インダクタＬと電解コンデンサＣ３は、ダイオードＤ２が半波整流した電圧からリップル成分を除去して出力電圧を平滑化する平滑化回路を構成する。
【００３５】
従来のＡＣ／ＤＣアダプタでは、電解コンデンサＣ３のインピーダンスは、出力電圧に重畳するリップル電圧を規格値未満に抑制するだけの十分小さな値にしている。出力電圧に重畳するリップル電圧をＡＣ／ＤＣアダプタに要求される規格値未満に抑制するために電解コンデンサＣ３が必要とするインピーダンスを規格インピーダンスということにする。ＡＣ／ＤＣアダプタ１０では、電解コンデンサＣ３のインピーダンスを規格インピーダンスよりも大きい値にしている。
【００３６】
ただし、ノートＰＣ１００の入力回路に接続される積層セラミック・コンデンサＣ５が接続されることで電解コンデンサＣ３との並列回路が形成され、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０の電解コンデンサＣ３のインピーダンスを補うようになっている。その合成したインピーダンスを充分小さくすることでノートＰＣ１００に電力を供給する時点ではリップル電圧は規格値未満に抑制される。したがって、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０は、２次電源プラグ１７がノートＰＣ１００の電源ジャック１０１に接続されていないときには、出力電圧に規格値以上のリップル電圧が重畳される。
【００３７】
電圧ラインＤＣ＋とグランド・ラインＧＮＤとの間には、直列に接続された分圧抵抗Ｒ２、Ｒ３が接続されている。分圧抵抗Ｒ２と分圧抵抗Ｒ３との接続部は、ＰＷＭ−ＩＣ２５が出力電圧を制御するための制御電圧Ｖ１を生成する。さらに、電圧ラインＤＣ＋とグランド・ラインＧＮＤとの間には、直列に接続された発光ダイオードＬＥＤ、電流制限抵抗Ｒ４、およびシャント・レギュレータＳＲが接続されている。分圧抵抗Ｒ２と分圧抵抗Ｒ３の接続点は、シャント・レギュレータＳＲの基準電圧（ＲＥＦ）端子に接続されており、ＲＥＦ端子には制御電圧Ｖ１が供給される。
【００３８】
分圧抵抗Ｒ２、Ｒ３、電流制限抵抗Ｒ４、発光ダイオードＬＥＤ、およびシャント・レギュレータＳＲは、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０の出力電圧を制御するフィード・バック回路を構成する。ここで、２次電源プラグ１７がノートＰＣ１００に接続されていると仮定してフィード・バック回路が出力電圧を制御するときの動作を説明する。ＰＷＭ−ＩＣ２５が所定のデューティ比でＦＥＴ１を制御して電圧ラインＤＣ＋に定格電圧を出力している。ノートＰＣ１００の消費電力が増大して出力回路の電圧が低下すると制御電圧Ｖ１も低下する。
【００３９】
シャント・レギュレータＳＲは、制御電圧Ｖ１が低下すると内部のベース電流が減少してコレクタ電流も減少し、発光ダイオードＬＥＤに流れる制御電流Ｉ１を低下させる。シャント・レギュレータＳＲは、制御電圧Ｖ１が上昇すると制御電流Ｉ１を増加させる。フォト・ダイオードＬＥＤは、制御電流Ｉ１の大きさに応じた強さで発光する。フォト・ダイオードＬＥＤからの発光量としての出力は、フォト・トランジスタＰＴＲを介してＰＷＭ−ＩＣ２５のフィード・バック端子ＦＢに供給される。
【００４０】
ＰＷＭ−ＩＣ２５は、フォト・ダイオードＬＥＤに流れる制御電流Ｉ１が大きくなると出力端子ＯＵＴからデューティ比が小さい信号を出力して出力電圧を低下させ、制御電流Ｉ１が小さくなるとデューティ比が大きい信号を出力して出力電圧を増加させて出力電圧を一定の値に維持する。識別抵抗Ｒ８は、識別ラインＩＤとグランド・ラインＧＮＤとの間に接続されている。識別抵抗Ｒ８は、２次電源プラグ１７が接続されたときにノートＰＣ１００が抵抗値からＡＣ／ＤＣアダプタ１０の定格容量を認識するために利用される。
【００４１】
ＡＣ／ＤＣアダプタ１０は、さらに出力電圧に重畳されるリップル電圧を検出して出力電圧を定格電圧と待機電圧の間で制御するコンパレータ３１を含む。出力電圧が待機電圧まで低下すると、２次側回路１５に接続される演算増幅器やコンパレータなどにおいて、グランドに漏洩する電流が低下して待機電力を低減することができる。待機電力を低減するためには待機電圧はできるだけ低い方がよいが、その限界は２次側回路１５に接続されるトランジスタが正常に動作する範囲で選定することができる。待機電圧は定格電圧の２５％以下にすることができ、一例として定格電圧が２０Ｖのときに待機電圧を５Ｖにすることができる。
【００４２】
コンパレータ３１の一方の入力端子はコンデンサＣ４を通じて電圧ラインＤＣ＋に接続され、他方の入力端子は基準電圧ＲＥＦに接続される。コンパレータ３１の出力端子は抵抗Ｒ５を通じて発光ダイオードＬＥＤのカソードに接続される。２次電源プラグ１７が電源ジャック１０１に接続されないために、積層セラミック・コンデンサＣ５を平滑コンデンサとして利用できないときは、一例として電圧ラインＤＣ＋に約５Ｖ（ピーク間）のリップル電圧が発生する。２次電源プラグ１７が電源ジャック１０１に接続されたときは、合成された平滑コンデンサＣ３、Ｃ５のインピーダンスが規格値以下になるため一例としてリップル電圧は２５０ｍＶ程度まで低下する。
【００４３】
コンパレータ３１は、リップル電圧が所定値以上のときに出力がグランド・レベルのローになる。コンパレータ３１はローを出力するときは、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０が単独状態か、接続状態であっても後に説明するように電解コンデンサＣ２に直列に接続されるＦＥＴ３がオフ状態であると判断しているといえる。このとき抵抗Ｒ５の抵抗値は、出力電圧を待機電圧まで低下させる値に相当する制御電流Ｉ１が発光ダイオードＬＥＤに流れるように決定されている。
【００４４】
コンパレータ３１は、リップル電圧が所定値未満のときに出力が高インピーダンスのハイになり発光ダイオードＬＥＤに流れる制御電流Ｉ１に影響を与えない。したがって、コンパレータ３１の出力がハイのときには、制御電流Ｉ１はシャント・レギュレータＳＲにより制御され出力電圧は定格電圧に維持される。なお、コンパレータ３１が検出するリップル電圧の大きさはピーク間電圧に限定するものではなく、平均電圧や実効値とすることもできる。
【００４５】
グランド・ラインＧＮＤには、電流センス抵抗Ｒ７が接続されている。ＡＣ／ＤＣコンバータ１０は、さらに出力電圧ＤＣ＋が待機電圧のときに出力電流Ｉ２が所定値以上であることを検出して出力電圧ＤＣ＋を定格電圧に復帰させるための差動増幅器３３とコンパレータ３５を含む。差動増幅器３３の２つの入力端子は、電流センス抵抗Ｒ７の両端に接続され、出力がコンパレータ３５の一方の入力端子に接続される。
【００４６】
コンパレータ３５の他方の入力端子には基準電圧ＲＥＦが接続される。差動増幅器３３は、センス抵抗Ｒ７を流れる電流Ｉ２に比例する電圧を増幅して出力する。基準電圧ＲＥＦは、電流センス抵抗Ｒ７に流れる出力電流Ｉ２が１〜２Ａ程度に相当する電圧に設定されている。コンパレータ３５の出力は抵抗６を通じてシャント・レギュレータＳＲのＲＥＦ端子に接続されている。
【００４７】
コンパレータ３５は、出力電圧が待機電圧のときに差動増幅器３３の出力により、出力回路に１〜２Ａ程度の出力電流Ｉ２が流れたことを検出すると、出力がグランド・レベルのローになる。コンパレータ３５の出力がローになると基準電圧Ｖ１は低下して制御電流Ｉ１が低下するため出力電圧は上昇する。このときコンパレータ３１はローを出力するが、抵抗Ｒ６の抵抗値は出力電圧を定格電圧まで上昇させる値に相当する制御電流Ｉ１が発光ダイオードＬＥＤに流れるように、制御電圧Ｖ１を維持する値に設定されている。コンパレータ３５は、出力電流Ｉ２が所定値未満のときに出力が高インピーダンスのハイになり出力電圧と分圧抵抗Ｒ２、Ｒ３で決まる制御電圧Ｖ１に影響を与えない。
【００４８】
なお、図１は本実施の形態を説明するために、本実施の形態に関連する主要なハードウエアの構成および接続関係を簡略化して記載したに過ぎないものである。ここまでの説明で言及した以外にも、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０を構成するには多くのデバイスが使われる。しかしそれらは当業者には周知であるので、ここでは詳しく言及しない。図１で記載した複数のブロックを１個の集積回路もしくは装置としたり、逆に１個のブロックを複数の集積回路もしくは装置に分割して構成したりすることも、当業者が任意に選択することができる範囲においては本発明の範囲に含まれる。
【００４９】
［ノートＰＣの構成］
つぎにノートＰＣ１００の構成を説明する。電源ジャック１０１はノートＰＣ１００の筐体に設けられており２次電源プラグ１７が接続される。電源ジャック１０１は、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０の出力回路に対応する電圧ラインＤＣ＋、識別ラインＩＤおよびグランド・ラインＧＮＤで構成される入力回路に接続されている。電圧ラインＤＣ＋とグランド・ラインＧＮＤの間には、直列に接続された積層セラミック・コンデンサＣ５とＦＥＴ３が接続されている。ＦＥＴ３はＡＣ／ＤＣアダプタ１０の出力電圧に重畳されるリップル電圧の大きさを制御するスイッチに相当する。
【００５０】
積層セラミック・コンデンサＣ５が接続されることで電解コンデンサＣ３との並列回路が形成され、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０の電解コンデンサＣ３のインピーダンスを補うようになっている。したがって、その合成したインピーダンスを充分小さくすることで、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０がノートＰＣ１００に接続されたときに、電解コンデンサＣ３と積層セラミック・コンデンサＣ５のインピーダンスが合成されて、ノートＰＣ１００の電圧ラインＤＣ＋に重畳されるリップル電圧が規格値未満に収まる。
【００５１】
電解コンデンサＣ３のインピーダンスの大きさは、２次電源プラグ１７が引き抜かれた状態で出力回路に発生するリップル電圧が、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０に異常な発熱、騒音またはノイズなどをもたらさない範囲を下限とし、かつ、コンパレータ３１がリップル電圧により２次電源プラグ１７が電源ジャック１０１に接続されたか引き抜かれたかを検出できる範囲を上限としてその間で決定することができる。一例では、電解コンデンサＣ３と積層セラミック・コンデンサＣ５のインピーダンスの比を１：１〜２：１程度の範囲とすることができる。
【００５２】
ノートＰＣ１００には、一般的に入力回路に混入するノイズを除去するためのコンデンサが設けられるが、その静電容量は積層セラミック・コンデンサＣ５に比べてはるかに小さい。また、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０が規格インピーダンスの平滑コンデンサを実装している場合には、出力電圧に重畳するリップル電圧は規格値未満まで十分に抑制されるため、ノイズ除去用のコンデンサを利用したり、ノートＰＣ１００に平滑コンデンサを追加したりしても、リップル電圧の差を十分に確保できないため２次電源プラグ１７の挿抜を検出することは困難である。
【００５３】
電圧ラインＤＣ＋とグランド・ラインＧＮＤの間にはさらに直列に接続されたブリーダ抵抗Ｒ９とパワー・ボタンＰＢが接続されている。ブリーダ抵抗Ｒ９は、ノートＰＣ１００がパワー・オフ状態でかつＡＣ／ＤＣアダプタ１０が待機電圧を出力しているときに、パワー・ボタンＰＢの押下により電流センス抵抗Ｒ７に所定値以上の出力電流Ｉ２を流す役割を果たす。
【００５４】
ＡＣ／ＤＣアダプタ１０に実装されているコンパレータ３５の基準電圧ＲＥＦは、ノートＰＣ１００がパワー・オフ状態のときは出力電流Ｉ２が小さいためハイを出力し、パワー・ボタンＰＢの押下により待機電圧でブリーダ抵抗Ｒ９に電流が流れるとローを出力するように決定することができる。識別ラインＩＤは、パワー・コントローラ１０３に接続されており、ＥＣ１０７はパワー・コントローラ１０３から読み取った識別抵抗Ｒ８の抵抗値を利用してノートＰＣ１００の電力管理を行う。
【００５５】
電圧ラインＤＣ＋には、ＦＥＴ２およびダイオードＤ３が直列に接続され、ダイオードＤ３のカソードは切換回路１０９に接続されている。ＦＥＴ２は、接続状態のＡＣ／ＤＣアダプタ１０が待機電圧を出力している間はオフになり、規格値を超えるリップル電圧が内部に進入しないようにする。充電器１０５はＡＣ／ＤＣアダプタ１０の定格電力がシステムの消費電力に対して余裕があるときに、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０の電力により電池パック１１１を充電することができる。
【００５６】
ＡＣ／ＤＣアダプタ１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１３に供給する電力が所定値未満のときに、充電器１０５に電力を供給して電池パック１１１を充電することができる。充電器１０５の電力端子は、１次側がＦＥＴ２のドレインに接続され２次側は切換回路１０９に接続されている。充電器１０５の制御端子はエンベデッド・コントローラ（ＥＣ）１０７に接続されている。
【００５７】
パワー・コントローラ１０３は、ＦＥＴ２、ＦＥＴ３、切換回路１０９およびＤＣ／ＤＣコンバータ１１３を制御する半導体論理回路である。パワー・コントローラ１０３にはパワー・ボタンＰＢが接続されている。パワー・ボタンＰＢは、ノートＰＣ１００の筐体表面に設けられており、ノートＰＣ１００に電源を投入するために使用する。パワー・ボタンＰＢのブリーダ抵抗Ｒ９に接続される端子、ＦＥＴ３の制御端子、およびパワー・コントローラ１０３に接続される端子は押下されたときにだけオンになるように連動して動作する。
【００５８】
ＥＣ１０７はノートＰＣ１００の電力および温度を管理するマイクロ・コンピュータである。ＥＣ１０７はパワー・コントローラ１０３に指示して、ノートＰＣ１００の電力を制御する。電池パック１１１は、スマート・バッテリィ・システムに適合しており、ＥＣ１０７は電池パック１１１から電池の情報を取得して充電器１０５を制御する。切換回路１０９は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１３に対する電力源をＡＣ／ＤＣアダプタ１０または電池パック１１１のいずれかに切り換える際および電池パック１１１を充電する際に系統を切り換える。
【００５９】
ノートＰＣ１００は、ＡＣＰＩの規格に適合しており、パワー・オン状態（Ｓ０）、サスペンド状態（Ｓ３）、ハイバネーション状態（Ｓ４）、またはソフト・オフ状態（Ｓ５）のいずれかのパワー・ステートに遷移する。ハイバネーション状態およびソフト・オフ状態では、パワー・コントローラ１０３およびＥＣ１０７には電力が供給されるが、その他のほとんどのデバイスには電力が供給されず、ノートＰＣ１００は最低の電力を消費する。
【００６０】
ハイバネーション状態とソフト・オフ状態を併せて、本明細書ではパワー・オフ状態ということにする。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１３は、複数のブロックで構成され、ノートＰＣ１００のパワー・ステートに応じた範囲のデバイスに電力を供給する。システム・コンポーネント１１５は、ＣＰＵ、メイン・メモリ、ディスク・ドライブ、およびネットワーク・コントローラなどのハードウエアとＣＰＵで実行されるプログラムで構成されている。ＥＣ１０７もシステム・コンポーネント１１５の一部である。
【００６１】
ＥＣ１０７は、電池パック１１１またはシステム・コンポーネント１１５から受け取ったデータまたは情報に基づいてパワー・コントローラ１０３を経由してＦＥＴ２、ＦＥＴ３のオン／オフ状態を切り換える。ＥＣ１０７は、ノートＰＣ１００がパワー・オン状態のときには、通常はＦＥＴ２、ＦＥＴ３をオンに制御する。このとき、ノートＰＣ１００はＡＣ／ＤＣアダプタ１０から定格電圧で電力の供給を受けることができる。
【００６２】
ＥＣ１０７は、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０からの電力供給を停止する信号をシステム・コンポーネント１１５または電池パック１１１から受け取ったときにＦＥＴ３をオフにして電圧ラインＤＣ＋のリップル電圧を増加させ、出力電圧を待機電圧まで低下させてＡＣ／ＤＣアダプタ１０の待機電力を低減することができる。ＥＣ１０７は、ＦＥＴ３をオフにするときはＦＥＴ２もオフにすることでリップル電圧の大きな待機電圧がノートＰＣ１００に供給されることがないようにしている。
【００６３】
具体的にはＥＣ１０７はパワー・オフ状態のときに、電池パック１１１が充電を要求したときにはＦＥＴ３をオンにしてＡＣ／ＤＣアダプタ１０が定格電圧を出力するようにし、電池パック１１１が充電を要求しないときまたは充電が終了したときにはＦＥＴ３をオフにしてＡＣ／ＤＣアダプタ１０が待機電圧を出力するように制御することができる。
【００６４】
ノートＰＣ１００が多数導入されている建物では、夏期の特定の時間帯に建物全体の消費電力を低下させるピーク・カット運転をすることがある。システム・コンポーネント１１５は、ピーク・カット運転が実行されることを、ネットワークを通じて認識する。ＥＣ１０７は、パワー・オン状態のときに、システム・コンポーネント１１５からピーク・カット運転を実行する通知を受けたときに、所定の時間の間電池パック１１１から電力を供給するように切換回路１０９を切り換える。
【００６５】
ＥＣ１０７はそのときＦＥＴ２、ＦＥＴ３をオフにすることでＡＣ／ＤＣアダプタ１０の待機電力を低減することができる。このようにノートＰＣ１００は、２次電源プラグ１７が電源ジャック１０１に接続された接続状態のときであっても、電力供給の必要がないときはＦＥＴ３をオフにすることでＡＣ／ＤＣアダプタ１０の待機電力を低減することができる。さらに、パワー・コントローラ１０３は、ノートＰＣ１０の起動のためにパワー・ボタンＰＢが押下されたときには、ＦＥＴ３をオンにすることができる。こうすることで、２次電源プラグ１７が接続されているときにノートＰＣ１００が起動されるときは、最初はＡＣ／ＤＣアダプタ１０が電力源になるように制御するようにして、電池パック１１１の電気量を確保しておくことができる。または、ＦＥＴ３の開閉をパワー・ボタンＰＢの押下と直接連動させてもよい。
【００６６】
［電源システムの動作］
つぎに、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０とノートＰＣ１００で構成された電源システムの動作を説明する。図３は、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０とノートＰＣ１００の動作を示すフローチャートである。図４は、図３の手順における出力電圧とそれに重畳するリップル電圧の状態を示す図である。ブロック２０１では、１次電源プラグ１１を商用電源のアウトレットに接続する。ＰＷＭ−ＩＣ２５は自動的に発振を開始して出力電圧が発生する。電解コンデンサＣ３のインピーダンスは、規格インピーダンスに満たないため出力電圧には、閾値Ｔｈ１を超えるリップル電圧が重畳しブロック２０３でコンパレータ３１はローを出力する。
【００６７】
その結果ブロック２０５で、発光ダイオードＬＥＤに流れる制御電流Ｉ１が増大して、ＰＷＭ−ＩＣ２５は出力電圧を待機電圧まで低下させる（時刻ｔ１）。このとき、出力電流Ｉ２はゼロであるため、コンパレータ３５はハイを出力し制御電圧Ｖ１には影響を与えない。この結果、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０は単独状態での待機電力が低減する。ブロック２０７では２次電源プラグ１７が電源ジャック１０１に接続される。
【００６８】
コンパレータ３１は１次電源プラグ１１がアウトレットに接続されている間、出力電圧に重畳されるリップル電圧の大きさを監視している。ブロック２０９ではノートＰＣ１００においてＦＥＴ３がオンになっていれば、積層セラミック・コンデンサＣ５がＡＣ／ＤＣアダプタ１０の出力回路に接続されたことでリップル電圧が閾値Ｔｈ２未満まで低下し（時刻ｔ２）、コンパレータ３１の出力がハイになる。このとき発光ダイオードＬＥＤには、待機電圧が分圧抵抗Ｒ２、Ｒ３で分圧された制御電圧Ｖ１に対応する制御電流Ｉ１が流れてブロック２１１でＰＷＭ−ＩＣ２５は出力電圧を定格電圧に制御する（時刻ｔ３）。このとき、コンパレータ３１の出力はハイになっているため制御電流Ｉ１に影響を与えない。
【００６９】
差動増幅器３３とコンパレータ３５は１次電源プラグ１１がアウトレットに接続されている間、出力電流Ｉ２の大きさを監視しているが、このとき制御電流Ｉ１は出力電流Ｉ２の大きさの影響を受けない。出力電流Ｉ２が閾値よりも大きいときはコンパレータ３５が出力をローにするため制御電圧Ｖ１が所定値まで下がりＰＷＭ−ＩＣ２５は出力電圧を定格電圧まで上昇させる。出力電流Ｉ２が閾値よりも小さいときは、コンパレータ３５の出力はハイになり、制御電圧Ｖ１は待機電圧が分圧された値になる。そしてコンパレータ３１の出力はハイになっているため、制御電流Ｉ１が定格電圧に相当する値まで増加するようＰＷＭ−ＩＣ２５は出力電圧を上昇させる。
【００７０】
ブロック２１３では、ノートＰＣ１００において、ＥＣ１０７が、パワー・オフ状態における電池パック１１１からの充電停止要求またはパワー・オン状態におけるシステム・コンポーネント１１５からのピーク・カット要求の有無を検知する。要求があるとＥＣ１０７はブロック２１５ではＦＥＴ２、３をオフにする（時刻ｔ４）。その結果、ブロック２１７では、積層セラミック・コンデンサＣ５がＡＣ／ＤＣアダプタ１０の出力回路から開放されるため、出力電圧に重畳されるリップル電圧が閾値Ｔｈ１以上に増加する。
【００７１】
ブロック２１７ではコンパレータ３１の出力がローになって制御電流Ｉ１が増加し、ＰＷＭ−ＩＣ２５は出力電圧を待機電圧まで低下させる（時刻ｔ５）。このとき、充電停止要求後またはピーク・カット要求後であるとすればＦＥＴ２，３がオフになるので出力電流Ｉ２はコンパレータ３５の閾値に比べて十分小さく、コンパレータ３５はハイを出力し制御電圧Ｖ１に影響を与えず、出力電圧が待機電圧になる値に維持される。
【００７２】
したがって、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０は、ノートＰＣ１００に接続されていてもノートＰＣ１００が電力を必要としないときには待機電圧を出力することで待機電力を低減することができる。ブロック２１９では、ＥＣ１０７が電池パック１１１またはシステム・コンポーネント１１５からの出力電圧を定格電圧に復帰させる要求の有無を判断する。
【００７３】
復帰要求があったときはブロック２２１においてパワー・コントローラ１０３がＦＥＴ２、３をオンにする。その結果、出力電圧に重畳されるリップル電圧が閾値Ｔｈ２未満に低下しブロック２１１で出力電圧は定格電圧まで上昇する。ここで、パワー・コントローラ１０３に電力が供給されないときにＦＥＴ３はオフになり、ＦＥＴ２はオンになるように設計することを想定する。パワー・オフ状態で出力電圧が待機電圧を出力しているときに、電池パック１１１が過放電になったり電池パック１１１が取り外されたりしたときには、パワー・コントローラ１０３の電力が停止するためＦＥＴ３をオンにできないことも予想される。
【００７４】
ユーザは、ノートＰＣ１０のインディケータでＡＣ／ＤＣアダプタ１０から電力が供給されないことを認識すると、ブロック２２３でノートＰＣ１００を起動するためにパワー・ボタンＰＢを押下する。その結果、ブリーダ抵抗Ｒ９を通じて電流が流れ出力電流Ｉ２がコンパレータ３５の閾値以上に上昇する。コンパレータ３５の出力はローになり抵抗Ｒ６は、シャント・レギュレータＳＲが制御電流Ｉ１を定格電圧に相当する値にするように制御電圧Ｖ１を制御する。このときリップル電圧は大きいためコンパレータ３１の出力はローになっているが、シャント・レギュレータＳＲは制御電流Ｉ１を増大させ、ブロック２２５で出力電圧は定格電圧まで上昇する。
【００７５】
この時点では出力電圧に規定値以上のリップル電圧が重畳されるため、ＥＣ１０７は、電力が供給されるとただちに、パワー・コントローラ１０３を通じてＦＥＴ３をオンにしてリップル電圧を規格値未満に抑制する。ブロック２２７では、ノートＰＣ１００をモバイルで使用するために２次電源プラグ１７が引き抜かれるとブロック２０３に移行して、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０は再び単独状態で待機電力の低減動作をする。
【００７６】
これまで、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０の待機電力の低減動作は、出力電圧を待機電圧まで低下させて２次側回路１５での待機電力を低減することだけに言及して説明してきた。ＰＷＭ−ＩＣ２５は、バースト・モード（登録商標）といわれる間欠発振モードでＦＥＴ１を制御することもできる。間欠発振モードは通常、軽負荷時にＰＷＭの発振周期を所定数だけスキップして実質的な動作周波数を低下させ待機電力の低減を図る目的で利用する。
【００７７】
本発明においては、リップル電圧が所定値以上のときに待機電圧で動作させる際に、ＰＷＭ−ＩＣ２５を間欠発振モードに移行させてＦＥＴ１のスイッチング損失を含む１次側回路１３の待機電力も同時に低減することができる。なお、ＰＷＭ−ＩＣ２５に代えて、ＦＥＴ１のオン期間を一定にしてオフ期間を可変制御するパルス周波数変調ＩＣ（ＰＦＭ−ＩＣ）を採用することもできる。
【００７８】
これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。
【符号の説明】
【００７９】
１０…ＡＣ／ＤＣアダプタ
１１…１次電源プラグ
１３…１次側回路
１５…２次側回路
１７…２次電源プラグ
２５…ＰＷＭ−ＩＣ
ＩＴＲ…絶縁トランス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電圧を直流電圧に変換して電気機器に電力を供給するＡＣ／ＤＣアダプタであって、
メイン・スイッチを制御して出力電圧を制御するスイッチング回路と、
前記電気機器に接続された接続状態および前記電気機器から切り離された単独状態のときの前記リップル電圧を検出するリップル電圧検出回路と、
前記リップル電圧が所定値以上のときに前記単独状態であると判断して前記ＡＣ／ＤＣアダプタの待機電力を低減させる待機電力制御回路と
を有するＡＣ／ＤＣアダプタ。
【請求項２】
前記ＡＣ／ＤＣアダプタが前記出力電圧に重畳するリップル電圧を低下させる第１の平滑コンデンサを有し、前記リップル電圧が、前記電気機器に接続されたときに前記第１の平滑コンデンサと前記電気機器の入力回路が備える第２の平滑コンデンサの合成されたインピーダンスにより前記ＡＣ／ＤＣアダプタに要求されるリップル電圧の規格値未満に低下する請求項１に記載のＡＣ／ＤＣアダプタ。
【請求項３】
前記第１の平滑コンデンサのインピーダンスが前記リップル電圧の規格値を満たす規格インピーダンスよりも大きく、前記第２の平滑コンデンサのインピーダンスが前記規格インピーダンスと前記第１の平滑コンデンサのインピーダンスの差以下の値である請求項２に記載のＡＣ／ＤＣアダプタ。
【請求項４】
前記第１の平滑コンデンサと前記第２の平滑コンデンサのインピーダンス比が１：１から２：１の範囲にある請求項２または請求項３に記載のＡＣ／ＤＣアダプタ。
【請求項５】
前記待機電力制御回路は、前記リップル電圧が前記所定値以上のときは前記出力電圧を定格電圧よりも小さい待機電圧まで低下させ、所定値未満のときは前記出力電圧を定格電圧に復帰させるように前記スイッチング回路を制御する請求項１から請求項４のいずれかに記載のＡＣ／ＤＣアダプタ。
【請求項６】
前記待機電力制御回路は、前記待機電圧を出力している間に前記出力回路に流れる電流が所定値以上になったとき前記出力電圧を前記待機電圧から前記定格電圧に復帰させる請求項５に記載のＡＣ／ＤＣアダプタ。
【請求項７】
前記スイッチング回路が前記メイン・スイッチをＰＷＭ制御で動作させ、前記スイッチング回路は前記リップル電圧が所定値以上のときに前記メイン・スイッチの切換周期を所定数スキップする間欠発振動作をする請求項１から請求項６のいずれかに記載のＡＣ／ＤＣアダプタ。
【請求項８】
電気機器と該電気機器に電力を供給するＡＣ／ＤＣアダプタを含んで構成された電源システムであって、
前記ＡＣ／ＤＣアダプタが、
メイン・スイッチを制御して出力電圧を制御するスイッチング回路と、
前記電気機器に接続された接続状態および前記電気機器から切り離された単独状態のときの前記リップル電圧を検出するリップル電圧検出回路と、
前記リップル電圧が所定値以上のときに前記単独状態であると判断して前記ＡＣ／ＤＣアダプタの待機電力を低減させる待機電力制御回路とを有し、
前記電気機器が入力回路に、
前記ＡＣ／ＤＣアダプタが接続されたときに前記リップル電圧を前記ＡＣ／ＤＣアダプタに要求される規格値未満に低下させる平滑コンデンサを有する
電源システム。
【請求項９】
前記電気機器が、前記入力回路に対する前記平滑コンデンサの接続と切断を制御する請求項８に記載の電源システム。
【請求項１０】
電池パックの搭載が可能な携帯式コンピュータと該携帯式コンピュータに電力を供給するＡＣ／ＤＣアダプタを含んで構成された電源システムであって、
前記ＡＣ／ＤＣアダプタが、
メイン・スイッチを制御して出力電圧を制御するスイッチング回路と、
前記出力電圧に重畳するリップル電圧を低下させる第１の平滑コンデンサと、
前記携帯式コンピュータに接続された接続状態および前記携帯式コンピュータから切り離された単独状態のときの前記リップル電圧を検出するリップル電圧検出回路と、
前記リップル電圧が所定値以上のときに前記単独状態であると判断して前記ＡＣ／ＤＣアダプタの待機電力を低減させる待機電力制御回路とを有し、
前記携帯式コンピュータが入力回路に、
前記ＡＣ／ＤＣアダプタが接続されたときに前記第１の平滑コンデンサと合成されたインピーダンスで前記リップル電圧を前記ＡＣ／ＤＣアダプタに要求される規格値未満に低下させる第２の平滑コンデンサを有する
電源システム。
【請求項１１】
前記携帯式コンピュータが、システムからの指示に応じて前記第２の平滑コンデンサの前記入力回路に対する接続と切断を制御する請求項１０に記載の電源システム。
【請求項１２】
前記システムからの指示が、パワー・オフ状態のときに生成される前記電池パックの充電の開始または終了の指示である請求項１１に記載の電源システム。
【請求項１３】
前記携帯式コンピュータが、前記ＡＣ／ＤＣアダプタが前記待機電圧を供給しているときにスイッチの押下に応じて前記ＡＣ／ＤＣアダプタの出力回路に所定値以上の電流を流すブリーダ抵抗を有し、
前記待機電力制御回路は、前記ブリーダ抵抗に流れる電流を検出して前記待機電圧から前記定格電圧に復帰させるように前記スイッチング回路を制御する請求項１０から請求項１２のいずれかに記載の電源システム。
【請求項１４】
電気機器に接続が可能なＡＣ／ＤＣアダプタが待機電力を低減する方法であって、
１次電源プラグが商用電源に接続されたときにスイッチング動作を開始するステップと、
前記ＡＣ／ＤＣアダプタが出力電圧に重畳されたリップル電圧を検出するステップと、
前記ＡＣ／ＤＣアダプタが前記電気機器に接続されないときに所定値以上のリップル電圧が重畳された出力電圧を生成するステップと、
前記リップル電圧が前記所定値以上のときに前記ＡＣ／ＤＣアダプタが待機電力の低減動作をするステップと
を有する方法。
【請求項１５】
前記ＡＣ／ＤＣアダプタが前記電気機器に接続されたときに所定値未満のリップル電圧が重畳された電圧を出力するステップと、
前記リップル電圧が前記所定値未満のときに前記ＡＣ／ＤＣアダプタが通常動作をするステップと
を有する請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
１次電源プラグと２次電源プラグを備え、電池パックを搭載する携帯式コンピュータに接続が可能なＡＣ／ＤＣアダプタの待機電力を低減する方法であって、
前記携帯式コンピュータが前記ＡＣ／ＤＣアダプタの出力電圧に重畳されたリップル電圧を低下させる平滑コンデンサを入力回路に用意するステップと、
前記１次電源プラグが商用電源に接続されたときにスイッチング動作を開始するステップと、
前記２次電源プラグが前記携帯式コンピュータに接続されている間に前記携帯式コンピュータが前記平滑コンデンサを前記入力回路から切り離して前記リップル電圧を増加させるステップと、
前記リップル電圧が増加したことを検出して前記ＡＣ／ＤＣアダプタが前記待機電力の低減動作をするステップと
を有する方法。
【請求項１７】
前記２次電源プラグが前記携帯式コンピュータに接続されている間に前記携帯式コンピュータが前記平滑コンデンサを前記入力回路に接続して前記リップル電圧を低下させるステップと、
前記リップル電圧が低下したことを検出して前記ＡＣ／ＤＣアダプタが通常動作をするステップと
を有する請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記待機電力の低減動作が前記ＡＣ／ＤＣアダプタが出力電圧を待機電圧まで低下させる動作である請求項１６または請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記携帯式コンピュータがパワー・オフ状態の間に前記電池パックから充電の要求があったときに前記平滑コンデンサを前記入力回路に接続する請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記待機電力の低減動作が前記スイッチング動作の周期を長くする動作である請求項１６から請求項１９のいずれかに記載の方法。
【請求項１】
交流電圧を直流電圧に変換して電気機器に電力を供給するＡＣ／ＤＣアダプタであって、
メイン・スイッチを制御して出力電圧を制御するスイッチング回路と、
前記電気機器に接続された接続状態および前記電気機器から切り離された単独状態のときの前記リップル電圧を検出するリップル電圧検出回路と、
前記リップル電圧が所定値以上のときに前記単独状態であると判断して前記ＡＣ／ＤＣアダプタの待機電力を低減させる待機電力制御回路と
を有するＡＣ／ＤＣアダプタ。
【請求項２】
前記ＡＣ／ＤＣアダプタが前記出力電圧に重畳するリップル電圧を低下させる第１の平滑コンデンサを有し、前記リップル電圧が、前記電気機器に接続されたときに前記第１の平滑コンデンサと前記電気機器の入力回路が備える第２の平滑コンデンサの合成されたインピーダンスにより前記ＡＣ／ＤＣアダプタに要求されるリップル電圧の規格値未満に低下する請求項１に記載のＡＣ／ＤＣアダプタ。
【請求項３】
前記第１の平滑コンデンサのインピーダンスが前記リップル電圧の規格値を満たす規格インピーダンスよりも大きく、前記第２の平滑コンデンサのインピーダンスが前記規格インピーダンスと前記第１の平滑コンデンサのインピーダンスの差以下の値である請求項２に記載のＡＣ／ＤＣアダプタ。
【請求項４】
前記第１の平滑コンデンサと前記第２の平滑コンデンサのインピーダンス比が１：１から２：１の範囲にある請求項２または請求項３に記載のＡＣ／ＤＣアダプタ。
【請求項５】
前記待機電力制御回路は、前記リップル電圧が前記所定値以上のときは前記出力電圧を定格電圧よりも小さい待機電圧まで低下させ、所定値未満のときは前記出力電圧を定格電圧に復帰させるように前記スイッチング回路を制御する請求項１から請求項４のいずれかに記載のＡＣ／ＤＣアダプタ。
【請求項６】
前記待機電力制御回路は、前記待機電圧を出力している間に前記出力回路に流れる電流が所定値以上になったとき前記出力電圧を前記待機電圧から前記定格電圧に復帰させる請求項５に記載のＡＣ／ＤＣアダプタ。
【請求項７】
前記スイッチング回路が前記メイン・スイッチをＰＷＭ制御で動作させ、前記スイッチング回路は前記リップル電圧が所定値以上のときに前記メイン・スイッチの切換周期を所定数スキップする間欠発振動作をする請求項１から請求項６のいずれかに記載のＡＣ／ＤＣアダプタ。
【請求項８】
電気機器と該電気機器に電力を供給するＡＣ／ＤＣアダプタを含んで構成された電源システムであって、
前記ＡＣ／ＤＣアダプタが、
メイン・スイッチを制御して出力電圧を制御するスイッチング回路と、
前記電気機器に接続された接続状態および前記電気機器から切り離された単独状態のときの前記リップル電圧を検出するリップル電圧検出回路と、
前記リップル電圧が所定値以上のときに前記単独状態であると判断して前記ＡＣ／ＤＣアダプタの待機電力を低減させる待機電力制御回路とを有し、
前記電気機器が入力回路に、
前記ＡＣ／ＤＣアダプタが接続されたときに前記リップル電圧を前記ＡＣ／ＤＣアダプタに要求される規格値未満に低下させる平滑コンデンサを有する
電源システム。
【請求項９】
前記電気機器が、前記入力回路に対する前記平滑コンデンサの接続と切断を制御する請求項８に記載の電源システム。
【請求項１０】
電池パックの搭載が可能な携帯式コンピュータと該携帯式コンピュータに電力を供給するＡＣ／ＤＣアダプタを含んで構成された電源システムであって、
前記ＡＣ／ＤＣアダプタが、
メイン・スイッチを制御して出力電圧を制御するスイッチング回路と、
前記出力電圧に重畳するリップル電圧を低下させる第１の平滑コンデンサと、
前記携帯式コンピュータに接続された接続状態および前記携帯式コンピュータから切り離された単独状態のときの前記リップル電圧を検出するリップル電圧検出回路と、
前記リップル電圧が所定値以上のときに前記単独状態であると判断して前記ＡＣ／ＤＣアダプタの待機電力を低減させる待機電力制御回路とを有し、
前記携帯式コンピュータが入力回路に、
前記ＡＣ／ＤＣアダプタが接続されたときに前記第１の平滑コンデンサと合成されたインピーダンスで前記リップル電圧を前記ＡＣ／ＤＣアダプタに要求される規格値未満に低下させる第２の平滑コンデンサを有する
電源システム。
【請求項１１】
前記携帯式コンピュータが、システムからの指示に応じて前記第２の平滑コンデンサの前記入力回路に対する接続と切断を制御する請求項１０に記載の電源システム。
【請求項１２】
前記システムからの指示が、パワー・オフ状態のときに生成される前記電池パックの充電の開始または終了の指示である請求項１１に記載の電源システム。
【請求項１３】
前記携帯式コンピュータが、前記ＡＣ／ＤＣアダプタが前記待機電圧を供給しているときにスイッチの押下に応じて前記ＡＣ／ＤＣアダプタの出力回路に所定値以上の電流を流すブリーダ抵抗を有し、
前記待機電力制御回路は、前記ブリーダ抵抗に流れる電流を検出して前記待機電圧から前記定格電圧に復帰させるように前記スイッチング回路を制御する請求項１０から請求項１２のいずれかに記載の電源システム。
【請求項１４】
電気機器に接続が可能なＡＣ／ＤＣアダプタが待機電力を低減する方法であって、
１次電源プラグが商用電源に接続されたときにスイッチング動作を開始するステップと、
前記ＡＣ／ＤＣアダプタが出力電圧に重畳されたリップル電圧を検出するステップと、
前記ＡＣ／ＤＣアダプタが前記電気機器に接続されないときに所定値以上のリップル電圧が重畳された出力電圧を生成するステップと、
前記リップル電圧が前記所定値以上のときに前記ＡＣ／ＤＣアダプタが待機電力の低減動作をするステップと
を有する方法。
【請求項１５】
前記ＡＣ／ＤＣアダプタが前記電気機器に接続されたときに所定値未満のリップル電圧が重畳された電圧を出力するステップと、
前記リップル電圧が前記所定値未満のときに前記ＡＣ／ＤＣアダプタが通常動作をするステップと
を有する請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
１次電源プラグと２次電源プラグを備え、電池パックを搭載する携帯式コンピュータに接続が可能なＡＣ／ＤＣアダプタの待機電力を低減する方法であって、
前記携帯式コンピュータが前記ＡＣ／ＤＣアダプタの出力電圧に重畳されたリップル電圧を低下させる平滑コンデンサを入力回路に用意するステップと、
前記１次電源プラグが商用電源に接続されたときにスイッチング動作を開始するステップと、
前記２次電源プラグが前記携帯式コンピュータに接続されている間に前記携帯式コンピュータが前記平滑コンデンサを前記入力回路から切り離して前記リップル電圧を増加させるステップと、
前記リップル電圧が増加したことを検出して前記ＡＣ／ＤＣアダプタが前記待機電力の低減動作をするステップと
を有する方法。
【請求項１７】
前記２次電源プラグが前記携帯式コンピュータに接続されている間に前記携帯式コンピュータが前記平滑コンデンサを前記入力回路に接続して前記リップル電圧を低下させるステップと、
前記リップル電圧が低下したことを検出して前記ＡＣ／ＤＣアダプタが通常動作をするステップと
を有する請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記待機電力の低減動作が前記ＡＣ／ＤＣアダプタが出力電圧を待機電圧まで低下させる動作である請求項１６または請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記携帯式コンピュータがパワー・オフ状態の間に前記電池パックから充電の要求があったときに前記平滑コンデンサを前記入力回路に接続する請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記待機電力の低減動作が前記スイッチング動作の周期を長くする動作である請求項１６から請求項１９のいずれかに記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１７８９３４（Ｐ２０１２−１７８９３４Ａ）
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４１００５（Ｐ２０１１−４１００５）
【出願日】平成２３年２月２６日（２０１１．２．２６）
【出願人】（５０５２０５７３１）レノボ・シンガポール・プライベート・リミテッド (292)
【復代理人】
【識別番号】１００１０６６９９
【弁理士】
【氏名又は名称】渡部 弘道
【復代理人】
【識別番号】１０００７７５８４
【弁理士】
【氏名又は名称】守谷 一雄
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２６日（２０１１．２．２６）
【出願人】（５０５２０５７３１）レノボ・シンガポール・プライベート・リミテッド (292)
【復代理人】
【識別番号】１００１０６６９９
【弁理士】
【氏名又は名称】渡部 弘道
【復代理人】
【識別番号】１０００７７５８４
【弁理士】
【氏名又は名称】守谷 一雄
【Ｆターム（参考）】
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