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特許6111091電力供給装置、ＡＣアダプタ、電子機器および電力供給システム

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6111091

(24)【登録日】2017年3月17日

(45)【発行日】2017年4月5日

(54)【発明の名称】電力供給装置、ＡＣアダプタ、電子機器および電力供給システム

(51)【国際特許分類】

H02M 3/28 20060101AFI20170327BHJP

【ＦＩ】

H02M3/28 H

【請求項の数】35

【全頁数】36

(21)【出願番号】特願2013-34509(P2013-34509)

(22)【出願日】2013年2月25日

(65)【公開番号】特開2014-166025(P2014-166025A)

(43)【公開日】2014年9月8日

【審査請求日】2016年1月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000116024

【氏名又は名称】ローム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100133514

【弁理士】

【氏名又は名称】寺山啓進

(74)【代理人】

【識別番号】100122910

【弁理士】

【氏名又は名称】三好広之

(72)【発明者】

【氏名】小野晃裕

(72)【発明者】

【氏名】山本勲

(72)【発明者】

【氏名】名手智

【審査官】柳下勝幸

(56)【参考文献】

【文献】特開平０７−１２１２５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３−０３４３６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３−１２１４６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２−１２０３９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４−２７４８８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２−２４４７７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ１／００ − １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

入力と出力との間に配置されたＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電流を制御する１次側コントローラと、
前記出力にＡＣ結合され、かつ前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力にＤＣ結合された絶縁双方向回路と、
前記絶縁双方向回路に接続され、前記出力の電力情報を前記１次側コントローラにフィードバックするＤＣ／ＡＣ成分分離回路と
を備え、
前記ＤＣ／ＡＣ成分分離回路は、ローパスフィルタとＤＣ成分除去回路とを含み、
前記１次側コントローラは、フィードバックされた前記電力情報に基づいて、前記入力電流を制御することによって、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧値および出力可能電流容量を可変にしたことを特徴とする電力供給装置。

【請求項2】

前記絶縁双方向回路は、前記１次側コントローラにおけるＡＣ情報を前記出力にフィードバックすることを特徴とする請求項１に記載の電力供給装置。

【請求項3】

前記出力と前記絶縁双方向回路間に配置されたキャパシタを備え、
前記絶縁双方向回路は、前記キャパシタを介して前記出力にＡＣ結合されることを特徴とする請求項１または２に記載の電力供給装置。

【請求項4】

前記絶縁双方向回路は、絶縁ドライバ付き双方向トランス若しくは双方向素子を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力供給装置。

【請求項5】

前記絶縁双方向回路は、複数の絶縁単方向回路若しくは複数の単方向素子を組み合わせて構成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力供給装置。

【請求項6】

前記電力情報は、
前記出力におけるＤＣ情報と、
前記ＤＣ情報にＡＣ重畳され、前記出力に外部入力されるＡＣ情報と
を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電力供給装置。

【請求項7】

前記入力と、前記１次側コントローラとの間に接続され、前記１次側コントローラに電源を供給する電源供給回路を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電力供給装置。

【請求項8】

ＡＣ入力と、
前記ＡＣ入力と前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力との間に接続されたＡＣ／ＤＣコンバータと
を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電力供給装置。

【請求項9】

前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、ダイオード整流型であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の電力供給装置。

【請求項10】

前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、
トランスと、
前記トランスの１次側インダクタンスと接地電位との間に直列接続された第１ＭＯＳトランジスタおよび電流センス用の抵抗と、
前記トランスの２次側インダクタンスと前記出力との間に接続されたダイオードと、
前記出力と接地電位との間に接続された第１キャパシタと
を備えることを特徴とする請求項９に記載の電力供給装置。

【請求項11】

前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、同期整流型であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の電力供給装置。

【請求項12】

前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、
トランスと、
前記トランスの１次側インダクタンスと接地電位との間に直列接続された第１ＭＯＳトランジスタおよび電流センス用の抵抗と、
前記トランスの２次側インダクタンスと前記出力との間に接続された第２ＭＯＳトランジスタと、
前記出力と接地電位との間に接続された第１キャパシタと
を備えることを特徴とする請求項１１に記載の電力供給装置。

【請求項13】

入力と出力との間に配置されたＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電流を制御する１次側コントローラと、
前記出力にＡＣ結合され、かつ前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力にＤＣ結合された２次側コントローラと、
前記２次側コントローラに接続され、かつ前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力にＤＣ結合された絶縁双方向回路と、
前記絶縁双方向回路に接続され、前記出力の電力情報を前記１次側コントローラにフィードバックするＤＣ／ＡＣ成分分離回路と
を備え、
前記ＤＣ／ＡＣ成分分離回路は、ローパスフィルタとＤＣ成分除去回路とを含み、
前記１次側コントローラは、フィードバックされた前記電力情報に基づいて、前記入力電流を制御することによって、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧値および出力可能電流容量を可変にしたことを特徴とする電力供給装置。

【請求項14】

前記絶縁双方向回路は、前記１次側コントローラにおけるＡＣ情報を前記２次側コントローラを介して前記出力にフィードバックすることを特徴とする請求項１３に記載の電力供給装置。

【請求項15】

前記出力と前記２次側コントローラ間に配置されたキャパシタを備え、
前記２次側コントローラは、前記キャパシタを介して前記出力にＡＣ結合されることを特徴とする請求項１３または１４に記載の電力供給装置。

【請求項16】

前記絶縁双方向回路は、絶縁ドライバ付き双方向トランス若しくは双方向素子を備えることを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の電力供給装置。

【請求項17】

前記絶縁双方向回路は、複数の絶縁単方向回路若しくは複数の単方向素子を組み合わせて構成されたことを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の電力供給装置。

【請求項18】

前記電力情報は、
前記出力におけるＤＣ情報と、
前記ＤＣ情報にＡＣ重畳され、前記出力に外部入力されるＡＣ情報と
を備えることを特徴とする請求項１３〜１７のいずれか１項に記載の電力供給装置。

【請求項19】

前記入力と、前記１次側コントローラとの間に接続され、前記１次側コントローラに電源を供給する電源供給回路を備えることを特徴とする請求項１３〜１８のいずれか１項に記載の電力供給装置。

【請求項20】

ＡＣ入力と、
前記ＡＣ入力と前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力との間に接続されたＡＣ／ＤＣコンバータと
を備えることを特徴とする請求項１３〜１９のいずれか１項に記載の電力供給装置。

【請求項21】

前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、同期整流型であることを特徴とする請求項１３〜２０のいずれか１項に記載の電力供給装置。

【請求項22】

【請求項23】

前記第２ＭＯＳトランジスタは、前記２次側コントローラによって制御されることを特徴とする請求項２２に記載の電力供給装置。

【請求項24】

前記２次側コントローラは、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに接続された第２のＤＣ／ＤＣコンバータに内蔵されたことを特徴とする請求項１３に記載の電力供給装置。

【請求項25】

前記第２のＤＣ／ＤＣコンバータは、前記２次側コントローラによって制御される第３ＭＯＳトランジスタを備えることを特徴とする請求項２４に記載の電力供給装置。

【請求項26】

過電流保護、過電力保護、過電圧保護、過負荷保護、過温度保護のいずれかの保護機能を備えることを特徴とする請求項１〜２５のいずれか１項に記載の電力供給装置。

【請求項27】

出力電圧と出力電流との関係は、矩形形状、逆台形形状、逆三角形形状、台形形状、若しくは五角形形状のずれかの形状を採用可能であることを特徴とする請求項１〜２６のいずれか１項に記載の電力供給装置。

【請求項28】

請求項１〜２７のいずれか１項に記載の電力供給装置を搭載したことを特徴とするＡＣアダプタ。

【請求項29】

請求項１〜２７のいずれか１項に記載の電力供給装置を搭載したことを特徴とする電子機器。

【請求項30】

前記電子機器は、モニタ、外部ハードディスクドライブ、セットトップボックス、ラップトップＰＣ、タブレットＰＣ、スマートホン、バッテリーチャージャーシステム、パーソナルコンピュータ、ディスプレイ、プリンタ、掃除機、冷蔵庫、ファクシミリ、電話機のいずれかであることを特徴とする請求項２９に記載の電子機器。

【請求項31】

請求項１〜２８のいずれか１項に記載の電力供給装置を搭載したことを特徴とする電力供給システム。

【請求項32】

前記電力供給システムは、プラグを介してコンセントに接続可能なモニタと、
前記モニタに、ＵＳＢＰＤケーブルを用いて接続された外部ハードディスクドライブと、
セットトップボックスと、ラップトップＰＣと、タブレットＰＣと、スマートホンと
を備えることを特徴とする請求項３１に記載の電力供給システム。

【請求項33】

前記電力供給システムは、プラグを介してコンセントに接続可能なＵＳＢＰＤアダプタ／チャージャーと、
前記ＵＳＢＰＤアダプタ／チャージャーに、ＵＳＢＰＤケーブルを用いて接続されたラップトップＰＣと、
前記ラップトップＰＣに、別のＵＳＢＰＤケーブルを用いて接続された外部ハードディスクドライブと、モニタと、タブレットＰＣと、スマートホンと
を備えることを特徴とする請求項３１に記載の電力供給システム。

【請求項34】

前記電力供給システムは、プラグを介してコンセントに接続可能なＵＳＢＰＤアダプタと、
前記ＵＳＢＰＤアダプタに、ＵＳＢＰＤケーブルを用いて接続された外部ハードディスクドライブと、モニタと、セットトップボックスと、ラップトップＰＣと、タブレットＰＣと、スマートホンと
を備えることを特徴とする請求項３１に記載の電力供給システム。

【請求項35】

前記電力供給システムは、プラグを介してコンセントに接続される高機能ＵＳＢＰＤアダプタ／チャージャーと、
前記高機能ＵＳＢＰＤアダプタ／チャージャーに、ＵＳＢＰＤケーブルを用いて接続された外部ハードディスクドライブと、モニタと、セットトップボックスと、ラップトップＰＣと、タブレットＰＣと、スマートホンと
を備えることを特徴とする請求項３１に記載の電力供給システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力供給装置、ＡＣアダプタ、電子機器および電力供給システムに関し、特に、出力電圧値および出力可能電流容量（ＭＡＸ値）可変機能を有する電力供給装置、ＡＣアダプタ、電子機器および電力供給システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電力供給を伴う通信規格に対応した端末装置と電力線搬送通信ネットワークとの間で相互通信可能な直流コンセントが提供されている（例えば、特許文献１参照。）。

【0003】

データ線を用いた電力供給技術には、パワーオーバーイーサネット（ＰｏＥ：Power Over Ethernet）技術やユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ：Universal Serial Bus）技術がある（例えば、非特許文献１参照。）。

【0004】

ＵＳＢ技術には、供給電力レベルに応じて、最大２．５ＷのＵＳＢ２．０、最大４．５ＷのＵＳＢ３．０、最大７．５Ｗのバッテリー充電規格ＢＣＳ(Battery Charging Specification）１．２がある。

【0005】

また、ＵＳＢパワーデリバリー仕様１．０は、従来のケーブルやコネクタとも互換性を備え、ＵＳＢ２．０やＵＳＢ３．０、ＵＳＢバッテリー充電規格ＢＣＳ１．２とも共存する独立した規格である。この規格では、電圧５Ｖ〜１２Ｖ〜２０Ｖ、電流１．５Ａ〜２Ａ〜３Ａ〜５Ａの範囲内で、充電電流・電圧を選択可能であり、１０Ｗ・１８Ｗ・３６Ｗ・６５Ｗ・最大１００ＷまでＵＳＢ充電・給電可能である。

【0006】

このような電力供給を実施する電源として、ＤＣ／ＤＣコンバータがある。ＤＣ／ＤＣコンバータには、ダイオード整流方式と同期整流方式がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１１−８２８０２号公報

【非特許文献】

【0008】

【非特許文献1】“特集データ線で電力供給”、日経エレクトロニクス、２０１２年１０月９日、ｐｐ．２３−４０

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明の目的は、出力電圧値および出力可能電流容量（ＭＡＸ値）を制御可能な電力供給装置、ＡＣアダプタ、電子機器および電力供給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】

【0010】

本発明の一態様によれば、入力と出力との間に配置されたＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電流を制御する１次側コントローラと、前記出力にＡＣ結合され、かつ前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力にＤＣ結合された絶縁双方向回路と、前記絶縁双方向回路に接続され、前記出力の電力情報を前記１次側コントローラにフィードバックするＤＣ／ＡＣ成分分離回路とを備え、前記ＤＣ／ＡＣ成分分離回路は、ローパスフィルタとＤＣ成分除去回路とを含み、前記１次側コントローラは、フィードバックされた前記電力情報に基づいて、前記入力電流を制御することによって、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧値および出力可能電流容量を可変にした電力供給装置が提供される。

【0011】

本発明の他の態様によれば、入力と出力との間に配置されたＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電流を制御する１次側コントローラと、前記出力にＡＣ結合され、かつ前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力にＤＣ結合された２次側コントローラと、前記２次側コントローラに接続され、かつ前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力にＤＣ結合された絶縁双方向回路と、前記絶縁双方向回路に接続され、前記出力の電力情報を前記１次側コントローラにフィードバックするＤＣ／ＡＣ成分分離回路とを備え、前記ＤＣ／ＡＣ成分分離回路は、ローパスフィルタとＤＣ成分除去回路とを含み、前記１次側コントローラは、フィードバックされた前記電力情報に基づいて、前記入力電流を制御することによって、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧値および出力可能電流容量を可変にした電力供給装置が提供される。

【0012】

本発明の他の態様によれば、上記の電力供給装置を搭載したＡＣアダプタが提供される。

【0013】

本発明の他の態様によれば、上記の電力供給装置を搭載した電子機器が提供される。

【0014】

本発明の他の態様によれば、上記の電力供給装置を搭載した電力供給システムが提供される。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、出力電圧値および出力可能電流容量（ＭＡＸ値）を制御可能な電力供給装置、ＡＣアダプタ、電子機器および電力供給システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】基本技術に係る第１の電力供給装置の模式的回路ブロック構成図。

【図2】基本技術に係る第２の電力供給装置の模式的回路ブロック構成図。

【図3】基本技術に係る第２の電力供給装置を用いて得られる出力電圧と出力電流との関係を示す模式図であって、（ａ）ＣＶＣＣを表す矩形形状の例、（ｂ）逆台形の「フ」の字形状の例、（ｃ）逆三角形の「フ」の字形状の例、（ｄ）台形形状の例、（ｅ）五角形形状の例。

【図4】基本技術に係る第３の電力供給装置の模式的回路ブロック構成図。

【図5】基本技術に係る第４の電力供給装置の模式的回路ブロック構成図。

【図6】（ａ）第１の実施の形態に係る電力供給装置の模式的回路ブロック構成図、（ｂ）第１の実施の形態に係る電力供給装置に適用可能な絶縁双方向回路の構成例。

【図7】第２の実施の形態に係る電力供給装置の模式的回路ブロック構成図。

【図8】第３の実施の形態に係る電力供給装置の模式的回路ブロック構成図。

【図9】第４の実施の形態に係る電力供給装置の模式的回路ブロック構成図。

【図10】第５の実施の形態に係る電力供給装置の模式的回路ブロック構成図。

【図11】第６の実施の形態に係る電力供給装置の模式的回路ブロック構成図。

【図12】第７の実施の形態に係る電力供給装置の模式的回路ブロック構成図。

【図13】コンセントに接続可能なプラグとＡＣアダプタをケーブルを用いて接続する結線例であって、（ａ）ＡＣアダプタ内のＰＤと外部のＵＳＢＰＤをケーブルを用いて接続する例、（ｂ）ＡＣアダプタ内にＵＳＢＰＤを内蔵する例、（ｃ）ＡＣアダプタ内に内蔵されたＵＳＢＰＤと外部のＵＳＢＰＤをＵＳＢＰＤケーブルを用いて接続する例。

【図14】コンセントに接続可能なプラグとＡＣアダプタをＵＳＢＰＤケーブルを用いて接続する結線例であって、（ａ）ＡＣアダプタ内のＰＤと外部のＵＳＢＰＤをケーブルを用いて接続する例、（ｂ）ＡＣアダプタ内にＵＳＢＰＤを内蔵する例、（ｃ）ＡＣアダプタ内に内蔵されたＵＳＢＰＤと外部のＵＳＢＰＤをＵＳＢＰＤケーブルを用いて接続する例。

【図15】コンセントに接続可能なプラグをＡＣアダプタに内蔵し、プラグとＡＣアダプタをケーブル以外の手段を用いて接続する結線例であって、（ａ）ＡＣアダプタ内のＰＤと外部のＵＳＢＰＤをケーブルを用いて接続する例、（ｂ）ＡＣアダプタ内にＵＳＢＰＤを内蔵する例、（ｃ）ＡＣアダプタ内に内蔵されたＵＳＢＰＤと外部のＵＳＢＰＤをＵＳＢＰＤケーブルを用いて接続する例。

【図16】コンセントに接続可能なプラグをＡＣアダプタに内蔵し、プラグとＡＣアダプタをケーブル以外の手段を用いて接続するとともにＵＳＢの口を複数有する例であって、（ａ）ＡＣアダプタ内の複数のＰＤと外部の複数のＵＳＢＰＤをケーブルを用いて接続する例、（ｂ）ＡＣアダプタ内に複数のＵＳＢＰＤを内蔵する例、（ｃ）ＡＣアダプタ内に内蔵された複数のＵＳＢＰＤと外部の複数のＵＳＢＰＤをＵＳＢＰＤケーブルを用いて接続する例。

【図17】（ａ）コンセントに接続可能なプラグと電子機器をケーブルを用いて接続する結線例であって、電子機器内部にＵＳＢＰＤを内蔵する内部回路を複数備え、ＵＳＢＰＤを使用した信号が複数存在する例、（ｂ）コンセントに接続可能なプラグを電子機器に内蔵し、電子機器内部にＵＳＢＰＤを内蔵する内部回路を複数備え、ＵＳＢＰＤを使用した信号が複数存在する例。

【図18】（ａ）コンセントに接続可能なプラグを電子機器に内蔵し、電子機器内部にＵＳＢＰＤを内蔵する内部回路を複数備え、ＵＳＢＰＤを使用した信号が複数存在する例において、１つの内部回路内に外部に接続されるＵＳＢＰＤを有する例、（ｂ）コンセントに接続可能なプラグを電子機器に内蔵し、電子機器内部にＵＳＢＰＤを内蔵する内部回路を複数備え、ＵＳＢＰＤを使用した信号が複数存在する例において、１つの内部回路内に外部に接続される複数のＵＳＢＰＤを有する例。

【図19】（ａ）接続対象をスマートホンとする場合の本実施の形態に係るＵＳＢＰＤの保護機能の説明図、（ｂ）接続対象をラップトップＰＣとする場合の本実施の形態に係るＵＳＢＰＤの保護機能の説明図。

【図20】本実施の形態に係るＵＳＢＰＤに適用可能なプラグの模式的鳥瞰構造例。

【図21】本実施の形態に係るＵＳＢＰＤに適用可能な別のプラグの模式的鳥瞰構造例。

【図22】本実施の形態に係るＵＳＢＰＤに適用可能なさらに別のプラグの模式的鳥瞰構造例。

【図23】本実施の形態に係るＵＳＢＰＤに適用可能なさらに別のプラグの模式的鳥瞰構造例。

【図24】本実施の形態に係る電力供給装置を適用可能な電力供給システムにおいて、（ａ）バッテリーチャージャーシステムとラップトップＰＣとの間のＵＳＢデータ通信および電力供給を説明する模式的ブロック構成図、（ｂ）スマートホンとラップトップＰＣとの間のＵＳＢデータ通信および電力供給を説明する模式的ブロック構成図。

【図25】本実施の形態に係る電力供給装置を適用可能な電力供給システムにおいて、（ａ）２つのＰＣ間のＵＳＢデータ通信および電力供給を説明する模式的ブロック構成図、（ｂ）ＤＣ電力に片方向のＡＣ情報ＡＣ１が重畳した波形の模式図、（ｃ）ＤＣ電力に逆方向のＡＣ情報ＡＣ２が重畳した波形の模式図。

【図26】本実施の形態に係る電力供給装置を適用可能な電力供給システムにおいて、（ａ）２つのユニット間のＵＳＢデータ通信および電力供給を説明する模式的ブロック構成図、（ｂ）ＤＣ電力に双方向制御信号が重畳した波形の模式図。

【図27】本実施の形態に係る電力供給装置を適用可能な電力供給システムにおいて、ＵＳＢＰＤを内蔵したＡＣアダプタ・スマートホンからなる模式的ブロック構成図。

【図28】本実施の形態に係る電力供給装置を適用可能な電力供給システムにおいて、ＵＳＢＰＤを内蔵した２つのユニットからなる模式的ブロック構成図。

【図29】（ａ）本実施の形態に係る電力供給装置を適用可能な電力供給システムにおいて、別の２つのユニットからなる模式的ブロック構成図、（ｂ）ＵＳＢＰＤケーブルを介して伝送されるＵＳＢデータおよび電力の伝送方向を説明する模式図。

【図30】本実施の形態に係る電力供給装置を適用可能な電力供給システムの第１の模式的ブロック構成図。

【図31】本実施の形態に係る電力供給装置を適用可能な電力供給システムの第２の模式的ブロック構成図。

【図32】本実施の形態に係る電力供給装置を適用可能な電力供給システムの第３の模式的ブロック構成図。

【図33】本実施の形態に係る電力供給装置を適用可能な電力供給システムの第４の模式的ブロック構成図。

【図34】本実施の形態に係る電力供給装置に適用可能なＵＳＢＰＤ−ＩＣの使用例。

【図35】本実施の形態に係る電力供給装置に適用可能なＵＳＢＰＤ−ＩＣの使用例。

【図36】本実施の形態に係る電力供給装置に適用可能なＵＳＢＰＤ−ＩＣの使用例。

【図37】本実施の形態に係る電力供給装置に適用可能なＵＳＢＰＤ−ＩＣの使用例。

【図38】本実施の形態に係る電力供給装置に適用可能なＵＳＢＰＤ−ＩＣの使用例。

【発明を実施するための形態】

【0017】

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。

【0018】

又、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施の形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

【0019】

[基本技術]
基本技術に係る第１の電力供給装置４は、図１に示すように、入力・出力間に配置され、トランス１５・ダイオードＤ１・キャパシタＣ１およびトランス１５の１次側インダクタンスＬ１に接地電位との間に直列接続されるＭＯＳトランジスタＱ１および抵抗ＲＳから構成されるＤＣ／ＤＣコンバータ１３と、ＭＯＳトランジスタＱ１を制御する１次側コントローラ３０と、入力と１次側コントローラ３０間に接続され、１次側コントローラ３０に電源を供給する電源供給回路１０と、出力に接続される誤差補償用のエラーアンプ２１と、エラーアンプ２１に接続され、出力情報を１次側コントローラ３０にフィードバックするための絶縁回路２０とを備える。

【0020】

基本技術に係る第１の電力供給装置４においては、出力から電圧をフィードバックしている。すなわち、出力（２次）側から入力（１次）側に電力情報をフィードバックし、１次側コントローラ３０によりＭＯＳトランジスタＱ１のＯＮ／ＯＦＦを制御し、出力電圧を安定化させている。電流センス用の抵抗ＲＳにより、トランス１５の１次側インダクタンスＬ１に導通する電流量を検出し、１次側コントローラ３０において、１次側過電流などの電流量を制御している。

【0021】

基本技術に係る第２の電力供給装置４は、図２に示すように、トランス１５の２次側インダクタンスＬ２に接地電位との間に直列接続される電流センス用の抵抗ＲＬと、抵抗ＲＬの両端に接続された増幅器１９とを備える。増幅器１９は、抵抗ＲＬにおいて検出されるＡＣ電流情報ＡＣをエラーアンプ２１に伝達する。その他の構成は、図１に示された第１の電力供給装置４と同様である。

【0022】

基本技術に係る第２の電力供給装置４においては、トランス１５の２次側インダクタンスＬ２に電流センス回路（ＲＬ）を配置することで、２次側の電流量を検出し、エラーアンプ２１・絶縁回路２０を介して１次側コントローラ３０にフィードバックしている。基本技術に係る第２の電力供給装置４においても出力（２次）側から入力（１次）側に電力情報をフィードバックし、１次側コントローラ３０によりＭＯＳトランジスタＱ１のＯＮ／ＯＦＦを制御し、出力電圧を安定化させている。

【0023】

基本技術に係る第２の電力供給装置４においては、２次側の電流量を制御可能である。このため、出力に接続される負荷（例えば、スマートホン、ラップトップＰＣ、タブレットＰＣなど）に応じて、さまざまな出力電圧Ｖ_oと出力電流Ｉ_oとの関係を選択可能である。

【0024】

基本技術に係る第２の電力供給装置４を用いて得られる出力電圧Ｖ_oと出力電流Ｉ_oとの関係は、図３（ａ）に示すような矩形形状、図３（ｂ）に示すような逆台形の「フ」の字形状、図３（ｃ）に示すような逆三角形の「フ」の字形状、図３（ｄ）に示すような台形形状、図３（ｅ）に示すような五角形形状など、さまざまな形状を採用可能である。例えば、図３（ａ）に示す矩形形状は、ＣＶＣＣ（Constant Voltage Constant Current）の例である。

【0025】

基本技術に係る第３の電力供給装置４は、図４に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を構成するダイオードＤ１と出力との間に直列接続される電流センス用の抵抗ＲＬと、抵抗ＲＬの両端に接続された増幅器１９とを備える。増幅器１９は、ＤＣ電流情報をエラーアンプ２１に伝達することができる。その他の構成は、図１に示された第１の電力供給装置４と同様である。

【0026】

基本技術に係る第３の電力供給装置４においても、２次側の電流量を制御可能である。このため、図３（ａ）〜図３（ｅ）に示すように、出力に接続される負荷（例えば、スマートホン、ラップトップＰＣ、タブレットＰＣなど）に応じて、さまざまな出力電圧Ｖ_oと出力電流Ｉ_oとの関係を選択可能である。

【0027】

基本技術に係る第４の電力供給装置４は、図５に示すように、トランス１５の１次側の補助巻き線により構成された補助インダクタンスＬ１１と、補助インダクタンスＬ１１に並列接続されたフィードバック用の抵抗Ｒｆ１・Ｒｆ２とを備える。フィードバック用の抵抗Ｒｆ１・Ｒｆ２において検出された検出電圧を１次側に配置されたエラーアンプ２１を介して１次側コントローラ３０にフィードバックしている。その他の構成は、図１に示された第１の電力供給装置４と同様である。

【0028】

基本技術に係る第２の電力供給装置４においては、トランス１５の１次側インダクタンスＬ１に接続された補助インダクタンスＬ１１と、フィードバック用の抵抗Ｒｆ１・Ｒｆ２により、１次側で電力量を認識して、１次側コントローラ３０にフィードバックして、１次側コントローラ３０によりＭＯＳトランジスタＱ１のＯＮ／ＯＦＦを制御し、出力電圧を安定化させている。

【0029】

基本技術に係る第２の電力供給装置４は、例えば約１０Ｗ程度で動作可能な携帯電話、タブレットＰＣなどに適用可能である。

【0030】

[第１の実施の形態]
第１の実施の形態に係る電力供給装置４Ａは、図６（ａ）に示すように、入力・出力間に配置され、トランス１５・ダイオードＤ１・キャパシタＣ１およびトランス１５の１次側インダクタンスＬ１と接地電位との間に直列接続されるＭＯＳトランジスタＱ１および抵抗ＲＳから構成されるＤＣ／ＤＣコンバータと、ＭＯＳトランジスタＱ１を制御する１次側コントローラ３０と、入力と１次側コントローラ３０間に接続され、１次側コントローラ３０に電源を供給する電源供給回路１０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力に接続され、かつキャパシタＣ２を介して出力端子に接続された絶縁双方向回路３４と、絶縁双方向回路３４に接続され、出力側の電力情報を１次側コントローラ３０にフィードバックするＤＣ／ＡＣ成分分離回路３２とを備える。

【0031】

第１の実施の形態においては、絶縁双方向回路３４から１次側コントローラ３０へのフィードバック制御において、絶縁双方向回路３４によって、ＤＣ帰還とＡＣ信号分離を実現している。

【0032】

インダクタンスＬ３は分離用のインダクタンスである。すなわち、インダクタンスＬ３とキャパシタＣＦにより構成されるフィルタ回路によって、出力から制御信号がＤＣ／ＤＣコンバータに入力されるのを分離している。

【0033】

第１の実施の形態に係る電力供給装置４Ａにおいては、出力から電圧をフィードバックしている。また、第１の実施の形態に係る電力供給装置４Ａは、出力電圧可変機能を有する。

【0034】

第１の実施の形態に係る電力供給装置４Ａにおいては、出力端子に外部からＡＣ信号が重畳されて入力される。

【0035】

第１の実施の形態に係る電力供給装置４Ａにおいては、出力からキャパシタＣ２を介して制御信号が絶縁双方向回路３４に入力され、出力側の電力情報は、ＤＣ／ＡＣ成分分離回路３２を介して、１次側コントローラ３０にフィードバックされる。１次側コントローラ３０は、ＭＯＳトランジスタＱ１のＯＮ／ＯＦＦを制御し、出力電圧を安定化させる。

【0036】

第１の実施の形態に係る電力供給装置４Ａにおいて、ＤＣ／ＡＣ成分分離回路３２は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３６とＤＣ成分除去回路３８とを備える。

【0037】

ＤＣ／ＤＣコンバータ出力のＤＣ情報は、絶縁双方向回路３４を介して、ＤＣ／ＡＣ成分分離回路３２内のＤＣ成分除去回路３８およびＬＰＦ３６に入力される。出力端子の入力ＡＣ情報も、出力端子からキャパシタＣ２・絶縁双方向回路３４を介してＤＣ／ＡＣ成分分離回路３２内のＤＣ成分除去回路３８およびＬＰＦ３６に入力される。

【0038】

ＬＰＦ３６のＤＣ出力は、直接的にＤＣ情報として、１次側コントローラ３０にフィードバックされる（ＦＢＤ）。ＤＣ成分除去回路３８においてＤＣ／ＤＣコンバータ出力のＤＣ情報（ＤＣ成分）が除去されて、入力ＡＣ情報のみが１次側コントローラ３０にフィードバックされる（ＦＢＡ１）。この入力ＡＣ情報には、出力端子の外部より入力制御信号が、ＡＣ重畳されている。

【0039】

さらに、１次側コントローラ３０からは、出力ＡＣ情報（ＦＢＡ２）が、絶縁双方向回路３４・キャパシタＣ２を介して出力端子にフィードバックされる。ここで、１次側コントローラ３０から出力端子にフィードバックされる出力ＡＣ情報（ＦＢＡ２）には、出力ＡＣ情報に出力制御信号が重畳されている。

【0040】

第１の実施の形態に係る電力供給装置４Ａは、１次側コントローラ３０内に、入力ＡＣ情報に含まれる入力制御信号を復元する回路と、１次側コントローラ３０から出力ＡＣ情報に出力制御信号を載せて出力で重畳する回路とを内蔵している。

【0041】

第１の実施の形態に係る電力供給装置４Ａにおいては、出力端子に外部から入力ＡＣ情報に入力制御信号が重畳されて入力される。すなわち、出力からキャパシタＣ２を介して入力制御信号が絶縁双方向回路３４に入力され、絶縁双方向回路３４からＤＣ／ＡＣ成分分離回路３２を介して電力情報を１次側コントローラ３０にフィードバックし、１次側コントローラ３０によりＭＯＳトランジスタＱ１のＯＮ／ＯＦＦを制御し、出力電圧を安定化させている。

【0042】

また、電流センス用の抵抗ＲＳにより、１次側インダクタンスＬ１に導通する電流量を検出し、１次側コントローラ３０において、１次側過電流などの電流量を制御している。

【0043】

絶縁双方向回路３４は、ＤＣ情報とともに入出力ＡＣ情報を双方向伝送可能である。

【0044】

絶縁双方向回路３４には、絶縁ドライバ付き双方向トランス、双方向素子などを適用可能である。また、絶縁双方向回路３４は、単方向回路や単方向素子を複数組み合わせて構成しても良い。

【0045】

例えば、絶縁双方向回路３４は、図６（ｂ）に示すように、複数の絶縁単方向回路３５・３７を備えていても良い。ここで、絶縁単方向回路３５は、ＤＣ情報および２次側から１次側への入力ＡＣ情報の伝送が可能であり、絶縁単方向回路３７は１次側から２次側への出ｙ録ＡＣ情報の伝送が可能である。複数の絶縁単方向回路３５・３７を組み合わせることによって、結果として、絶縁双方向回路３４を構成可能である。

【0046】

第１の実施の形態に係る電力供給装置４Ａにおいては、絶縁双方向回路３４からＤＣ／ＡＣ成分分離回路３２を介して１次側コントローラ３０に制御情報が伝達され、出力電圧と出力可能電流容量（ＭＡＸ値）を可変にすることができる。

【0047】

第１の実施の形態に係る電力供給装置４Ａにおいては、絶縁双方向回路３４から１次側コントローラ３０へのフィードバック制御によって、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力電圧値および出力可能電流容量（ＭＡＸ値）可変機能を有する。このため、出力に接続される負荷（例えば、スマートホン、ラップトップＰＣ、タブレットＰＣなど）に応じて、出力電圧Ｖ_oと出力電流Ｉ_oとの関係に可変機能を有する。

【0048】

第１の実施の形態に係る電力供給装置４Ａを用いて得られる出力電圧Ｖ_oと出力電流Ｉ_oとの関係は、図３（ａ）に示すような矩形形状、図３（ｂ）に示すような逆台形形状、図３（ｃ）に示すような逆三角形形状、図３（ｄ）に示すような台形形状、図３（ｅ）に示すような五角形形状など、さまざまな形状を採用可能である。

【0049】

第１の実施の形態によれば、絶縁双方向回路３４から１次側コントローラ３０へのフィードバック制御によって、ダイオード整流方式・降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力電圧値および出力可能電流容量（ＭＡＸ値）可変機能を有する電力供給装置を提供することができる。

【0050】

第１の実施の形態に係る電力供給装置４Ａにおいては、２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）を省略可能であることから、単に電力供給装置（ＰＤ）と呼ぶことができる。

【0051】

[第２の実施の形態]
第２の実施の形態に係る電力供給装置４Ａは、図７に示すように、入力・出力間に配置され、トランス１５・ダイオードＤ１・キャパシタＣ１およびトランス１５の１次側インダクタンスＬ１と接地電位との間に直列接続されるＭＯＳトランジスタＱ１および抵抗ＲＳから構成されるＤＣ／ＤＣコンバータと、ＭＯＳトランジスタＱ１を制御する１次側コントローラ３０と、入力と１次側コントローラ３０間に接続され、１次側コントローラ３０に電源を供給する電源供給回路１０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力に接続され、かつキャパシタＣ２を介して出力端子に接続された２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力に接続され、かつ２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６に接続された絶縁双方向回路３４と、絶縁双方向回路３４に接続され、出力側の電力情報を１次側コントローラ３０にフィードバックするＤＣ／ＡＣ成分分離回路３２とを備える。その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。

【0052】

第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、絶縁双方向回路３４から１次側コントローラ３０へのフィードバック制御において、絶縁双方向回路３４によって、ＤＣ帰還とＡＣ信号分離を実現している。

【0053】

２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６には、出力電圧Ｖ_oと出力電流Ｉ_oを制御するための電圧・電流制御回路が内蔵される。

【0054】

第２の実施の形態に係る電力供給装置４Ａにおいては、２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６から１次側コントローラ３０へのフィードバック制御によって、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力電圧値および出力可能電流容量（ＭＡＸ値）可変機能を有する。このため、出力に接続される負荷（例えば、スマートホン、ラップトップＰＣ、タブレットＰＣなど）に応じて、出力電圧Ｖ_oと出力電流Ｉ_oとの関係に可変機能を有する。

【0055】

【0056】

第２の実施の形態によれば、２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６から１次側コントローラ３０へのフィードバック制御によって、ダイオード整流方式・降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力電圧値および出力可能電流容量（ＭＡＸ値）可変機能を有する電力供給装置を提供することができる。

【0057】

第２の実施の形態に係る電力供給装置４Ａにおいては、２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６がＵＳＢ接続可能であることから、ＵＳＢ電力供給装置（ＵＳＢＰＤ）と呼ぶことができる。

【0058】

[第３の実施の形態]
第３の実施の形態に係る電力供給装置４Ａは、図８に示すように、入力・出力間に配置され、トランス１５・ＭＯＳトランジスタＱ３・キャパシタＣ１およびトランス１５の１次側インダクタンスＬ１と接地電位との間に直列接続されるＭＯＳトランジスタＱ１および抵抗ＲＳから構成される同期整流型のＤＣ／ＤＣコンバータ１３と、ＭＯＳトランジスタＱ１を制御する１次側コントローラ３０と、入力と１次側コントローラ３０間に接続され、１次側コントローラ３０に電源を供給する電源供給回路１０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力およびキャパシタＣ２を介して出力端子に接続された２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６と、２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６に接続された絶縁双方向回路３４と、絶縁双方向回路３４に接続され、出力側の電力情報を１次側コントローラ３０にフィードバックするＤＣ／ＡＣ成分分離回路３２とを備える。

【0059】

同期整流型のＤＣ／ＤＣコンバータ１３を構成するＭＯＳトランジスタＱ３は、２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６によってＯＮ／ＯＦＦ制御される。

【0060】

また、２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６は、出力電圧Ｖ_oと出力電流Ｉ_oを制御可能である。

【0061】

第３の実施の形態に係る電力供給装置４Ａは、ＤＣ／ＤＣコンバータにダイオード整流方式に代えて同期整流方式を採用しているため、ダイオード整流方式を有する第１〜第２の実施の形態に比べて、ＤＣ／ＤＣ電力変換効率を増大することができる。その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。

【0062】

２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６には、出力電圧Ｖ_oと出力電流Ｉ_oを制御するための電圧・電流制御回路が内蔵される。

【0063】

第１〜第２の実施の形態と同様に、第３の実施の形態においても、絶縁双方向回路３４から１次側コントローラ３０へのフィードバック制御において、絶縁双方向回路３４によって、ＤＣ帰還とＡＣ信号分離を実現可能である。

【0064】

第３の実施の形態に係る電力供給装置４Ａにおいては、２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６から１次側コントローラ３０へのフィードバック制御によって、同期整流型のＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力電圧値および出力可能電流容量（ＭＡＸ値）可変機能を有する。このため、出力に接続される負荷（例えば、スマートホン、ラップトップＰＣ、タブレットＰＣなど）に応じて、出力電圧Ｖ_oと出力電流Ｉ_oとの関係に可変機能を有する。

【0065】

第３の実施の形態に係る電力供給装置４Ａを用いて得られる出力電圧Ｖ_oと出力電流Ｉ_oとの関係は、図３（ａ）に示すような矩形形状、図３（ｂ）に示すような逆台形形状、図３（ｃ）に示すような逆三角形形状、図３（ｄ）に示すような台形形状、図３（ｅ）に示すような五角形形状など、さまざまな形状を採用可能である。

【0066】

第３の実施の形態によれば、２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６から１次側コントローラ３０へのフィードバック制御によって、同期整流型ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧値および出力可能電流容量（ＭＡＸ値）可変機能を有する電力供給装置を提供することができる。

【0067】

第３の実施の形態に係る電力供給装置４Ａにおいては、２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６がＵＳＢ接続可能であることから、ＵＳＢ電力供給装置（ＵＳＢＰＤ）と呼ぶことができる。

【0068】

[第４の実施の形態]
第４の実施の形態に係る電力供給装置４Ａは、図９に示すように、第３の実施の形態における電源供給回路１０の代わりに、ＡＣ入力に接続され、ヒューズ１１・チョークコイル１２・ダイオード整流ブリッジ１４・キャパシタＣ５・Ｃ６・Ｃ３などから構成されるＡＣ／ＤＣコンバータを備える。

【0069】

また、トランス１５の１次側の補助巻き線により構成された補助インダクタンスＬ４と、補助インダクタンスＬ４に並列接続されたダイオードＤ２・キャパシタＣ４とを備え、キャパシタＣ４から１次側コントローラ３０に直流電圧ＶＣＣが供給される。

【0070】

さらに、第４の実施の形態に係る電力供給装置４Ａは、図９に示すように、ＡＣ／ＤＣコンバータ出力・出力間に配置され、トランス１５・ＭＯＳトランジスタＱ３・キャパシタＣ１およびトランス１５の１次側インダクタンスＬ１と接地電位との間に直列接続されるＭＯＳトランジスタＱ１および抵抗ＲＳから構成される同期整流型のＤＣ／ＤＣコンバータ１３と、ＭＯＳトランジスタＱ１を制御する１次側コントローラ３０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力およびキャパシタＣ２を介して出力端子に接続された２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６と、２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６に接続された絶縁双方向回路３４と、絶縁双方向回路３４に接続され、出力側の電力情報を１次側コントローラ３０にフィードバックするＤＣ／ＡＣ成分分離回路３２とを備える。

【0071】

【0072】

また、２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６は、出力電圧Ｖ_oと出力電流Ｉ_oを制御可能である。

【0073】

第４の実施の形態に係る電力供給装置４Ａは、ＤＣ／ＤＣコンバータにダイオード整流方式に代えて同期整流方式を採用しているため、ダイオード整流方式を有する第１〜第２の実施の形態に比べて、ＤＣ／ＤＣ電力変換効率を増大することができる。その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。

【0074】

２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６には、出力電圧Ｖ_oと出力電流Ｉ_oを制御するための電圧・電流制御回路が内蔵される。

【0075】

第１〜第３の実施の形態と同様に、第４の実施の形態においても、絶縁双方向回路３４から１次側コントローラ３０へのフィードバック制御において、絶縁双方向回路３４によって、ＤＣ帰還とＡＣ信号分離を実現可能である。

【0076】

第４の実施の形態に係る電力供給装置４Ａにおいては、２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６から１次側コントローラ３０へのフィードバック制御によって、同期整流型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力電圧値および出力可能電流容量（ＭＡＸ値）可変機能を有する。このため、出力に接続される負荷（例えば、スマートホン、ラップトップＰＣ、タブレットＰＣなど）に応じて、出力電圧Ｖ_oと出力電流Ｉ_oとの関係に可変機能を有する。

【0077】

第４の実施の形態に係る電力供給装置４Ａを用いて得られる出力電圧Ｖ_oと出力電流Ｉ_oとの関係は、図３（ａ）に示すような矩形形状、図３（ｂ）に示すような逆台形形状、図３（ｃ）に示すような逆三角形形状、図３（ｄ）に示すような台形形状、図３（ｅ）に示すような五角形形状など、さまざまな形状を採用可能である。

【0078】

第４の実施の形態によれば、２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６から１次側コントローラ３０へのフィードバック制御によって、同期整流方式・降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力電圧値および出力可能電流容量（ＭＡＸ値）可変機能を有する電力供給装置を提供することができる。

【0079】

第４の実施の形態に係る電力供給装置４Ａにおいては、２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６がＵＳＢ接続可能であることから、ＡＣ／ＤＣコンバータ機能付のＵＳＢ電力供給装置（ＡＣ／ＤＣ＋ＵＳＢＰＤ）と呼ぶことができる。

【0080】

[第５の実施の形態]
第５の実施の形態に係る電力供給装置４Ａは、図１０に示すように、第１の実施の形態における電源供給回路１０の代わりに、ＡＣ入力に接続され、ヒューズ１１・チョークコイル１２・ダイオード整流ブリッジ１４・キャパシタＣ５・Ｃ６・Ｃ３などから構成されるＡＣ／ＤＣコンバータを備える。

【0081】

【0082】

さらに、第５の実施の形態に係る電力供給装置４Ａは、図１０に示すように、ＡＣ／ＤＣコンバータ出力・出力間に配置され、トランス１５・ダイオードＤ１・キャパシタＣ１およびトランス１５の１次側インダクタンスＬ１と接地電位との間に直列接続されるＭＯＳトランジスタＱ１および抵抗ＲＳから構成されるＤＣ／ＤＣコンバータ１３と、ＭＯＳトランジスタＱ１を制御する１次側コントローラ３０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力およびキャパシタＣ２を介して出力端子に接続された絶縁双方向回路３４と、絶縁双方向回路３４に接続され、出力側の電力情報を１次側コントローラ３０にフィードバックするＤＣ／ＡＣ成分分離回路３２とを備える。

【0083】

第１〜第４の実施の形態と同様に、第４の実施の形態においても、絶縁双方向回路３４から１次側コントローラ３０へのフィードバック制御において、絶縁双方向回路３４によって、ＤＣ帰還とＡＣ信号分離を実現可能である。

【0084】

第５の実施の形態に係る電力供給装置４Ａにおいては、絶縁双方向回路３４から１次側コントローラ３０へのフィードバック制御によって、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力電圧値および出力可能電流容量（ＭＡＸ値）可変機能を有する。このため、出力に接続される負荷（例えば、スマートホン、ラップトップＰＣ、タブレットＰＣなど）に応じて、出力電圧Ｖ_oと出力電流Ｉ_oとの関係に可変機能を有する。

【0085】

第５の実施の形態に係る電力供給装置４Ａを用いて得られる出力電圧Ｖ_oと出力電流Ｉ_oとの関係は、図３（ａ）に示すような矩形形状、図３（ｂ）に示すような逆台形形状、図３（ｃ）に示すような逆三角形形状、図３（ｄ）に示すような台形形状、図３（ｅ）に示すような五角形形状など、さまざまな形状を採用可能である。

【0086】

第５の実施の形態によれば、絶縁双方向回路３４から１次側コントローラ３０へのフィードバック制御によって、ダイオード整流方式・降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力電圧値および出力可能電流容量（ＭＡＸ値）可変機能を有する電力供給装置を提供することができる。

【0087】

第５の実施の形態に係る電力供給装置４Ａにおいては、２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６がＵＳＢ接続可能であることから、ＡＣ／ＤＣコンバータ機能付のＵＳＢ電力供給装置（ＡＣ／ＤＣ＋ＵＳＢＰＤ）と呼ぶことができる。

【0088】

[第６の実施の形態]
第６の実施の形態に係る電力供給装置４Ａは、図１１に示すように、第２の実施の形態における電源供給回路１０の代わりに、ＡＣ入力に接続され、ヒューズ１１・チョークコイル１２・ダイオード整流ブリッジ１４・キャパシタＣ５・Ｃ６・Ｃ３などから構成されるＡＣ／ＤＣコンバータを備える。

【0089】

【0090】

さらに、第６の実施の形態に係る電力供給装置４Ａは、図１１に示すように、ＡＣ／ＤＣコンバータ出力・出力間に配置され、トランス１５・ダイオードＤ１・キャパシタＣ１およびトランス１５の１次側インダクタンスＬ１と接地電位との間に直列接続されるＭＯＳトランジスタＱ１および抵抗ＲＳから構成されるＤＣ／ＤＣコンバータと、ＭＯＳトランジスタＱ１を制御する１次側コントローラ３０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力およびキャパシタＣ２を介して出力端子に接続された２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６と、２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６に接続された絶縁双方向回路３４と、絶縁双方向回路３４に接続され、出力側の電力情報を１次側コントローラ３０にフィードバックするＤＣ／ＡＣ成分分離回路３２とを備える。また、２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６は、出力電圧Ｖ_oと出力電流Ｉ_oを制御可能である。その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。

【0091】

２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６には、出力電圧Ｖ_oと出力電流Ｉ_oを制御するための電圧・電流制御回路が内蔵される。

【0092】

第１〜第５の実施の形態と同様に、第６の実施の形態においても、絶縁双方向回路３４から１次側コントローラ３０へのフィードバック制御において、絶縁双方向回路３４によって、ＤＣ帰還とＡＣ信号分離を実現可能である。

【0093】

第６の実施の形態に係る電力供給装置４Ａにおいては、２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６から１次側コントローラ３０へのフィードバック制御によって、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力電圧値および出力可能電流容量（ＭＡＸ値）可変機能を有する。このため、出力に接続される負荷（例えば、スマートホン、ラップトップＰＣ、タブレットＰＣなど）に応じて、出力電圧Ｖ_oと出力電流Ｉ_oとの関係に可変機能を有する。

【0094】

第６の実施の形態に係る電力供給装置４Ａを用いて得られる出力電圧Ｖ_oと出力電流Ｉ_oとの関係は、図３（ａ）に示すような矩形形状、図３（ｂ）に示すような逆台形形状、図３（ｃ）に示すような逆三角形形状、図３（ｄ）に示すような台形形状、図３（ｅ）に示すような五角形形状など、さまざまな形状を採用可能である。

【0095】

第６の実施の形態によれば、２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６から１次側コントローラ３０へのフィードバック制御によって、ダイオード整流方式・降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力電圧値および出力可能電流容量（ＭＡＸ値）可変機能を有する電力供給装置を提供することができる。

【0096】

第６の実施の形態に係る電力供給装置４Ａにおいては、２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６がＵＳＢ接続可能であることから、ＡＣ／ＤＣコンバータ機能付のＵＳＢ電力供給装置（ＡＣ／ＤＣ＋ＵＳＢＰＤ）と呼ぶことができる。

【0097】

[第７の実施の形態]
第７の実施の形態に係る電力供給装置４Ａは、図１２に示すように、第１の実施の形態における電源供給回路１０の代わりに、ＡＣ入力に接続され、ヒューズ１１・チョークコイル１２・ダイオード整流ブリッジ１４・キャパシタＣ５・Ｃ６・Ｃ３などから構成されるＡＣ／ＤＣコンバータを備える点は、第４の実施の形態と同様である。

【0098】

第７の実施の形態に係る電力供給装置４Ａにおいては、図１２に示すように、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力に接続され、２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６を内蔵する独立のＤＣ／ＤＣコンバータ２４を備える。

【0099】

ＭＯＳトランジスタＱ２・インダクタンスＬ７・２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６によって、同期整流方式のＤＣ／ＤＣコンバータ２４が構成されている。ＭＯＳトランジスタＱ２のゲートに２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６が接続され、２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６がＭＯＳトランジスタＱ２のＯＮ／ＯＦＦを制御する。インダクタンスＬ７は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４用のインダクタンスである。

【0100】

インダクタンスＬ８はＰＤ分離用のインダクタンスである。すなわち、インダクタンスＬ８とキャパシタＣ５により構成されるフィルタ回路によって、出力側から制御信号がＤＣ／ＤＣコンバータ２４に入力されるのを分離している。

【0101】

さらに、第７の実施の形態に係る電力供給装置４Ａは、図１２に示すように、ＡＣ／ＤＣコンバータ出力・ＤＣ／ＤＣコンバータ出力（ＤＣ／ＤＣコンバータ２４の入力）間に配置され、トランス１５・ダイオードＤ１・キャパシタＣ１およひトランス１５の１次側インダクタンスＬ１と接地電位との間に直列接続されるＭＯＳトランジスタＱ１および抵抗ＲＳから構成されるＤＣ／ＤＣコンバータ１３と、ＭＯＳトランジスタＱ１を制御する１次側コントローラ３０と、キャパシタＣ２を介して出力に接続され、出力電圧Ｖ_oと出力電流Ｉ_oを制御可能な２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力に接続され、かつＤＣ／ＤＣコンバータ２４に接続された絶縁双方向回路３４と、絶縁双方向回路３４に接続され、出力側の電力情報を１次側コントローラ３０にフィードバックするＤＣ／ＡＣ成分分離回路３２とを備える。その他の構成は、第４の実施の形態と同様である。

【0102】

第７の実施の形態に係る電力供給装置４Ａにおいては、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力から電圧をフィードバックしている。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力（２次）側から入力（１次）側に電力情報をフィードバックし、１次側コントローラ３０によりＭＯＳトランジスタＱ１のＯＮ／ＯＦＦを制御し、出力電圧を安定化させている。電流センス用の抵抗ＲＳにより、トランス１５の１次側インダクタンスＬ１に導通する電流量を検出し、１次側コントローラ３０において、１次側過電流などの電流量を制御している。

【0103】

また、第７の実施の形態に係る電力供給装置４Ａにおいては、同期整流型ＤＣ／ＤＣコンバータ２４に内蔵された２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６によって、同期整流型ＤＣ／ＤＣコンバータ２４の出力電圧値および出力可能電流容量（ＭＡＸ値）可変機能を有する。このため、出力に接続される負荷（例えば、スマートホン、ラップトップＰＣ、タブレットＰＣなど）に応じて、出力電圧Ｖ_oと出力電流Ｉ_oとの関係に可変機能を有する。

【0104】

第７の実施の形態に係る電力供給装置４Ａを用いて得られる出力電圧Ｖ_oと出力電流Ｉ_oとの関係は、図３（ａ）に示すような矩形形状、図３（ｂ）に示すような逆台形形状、図３（ｃ）に示すような逆三角形形状、図３（ｄ）に示すような台形形状、図３（ｅ）に示すような五角形形状など、さまざまな形状を採用可能である。

【0105】

第７の実施の形態によれば、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力から１次側コントローラ３０へのフィードバック制御によって、ダイオード整流方式・降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力電圧を安定化させるとともに、同期整流型ＤＣ／ＤＣコンバータ２４に内蔵された２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６によって、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３に接続された同期整流型ＤＣ／ＤＣコンバータ２４の出力電圧値および出力可能電流容量（ＭＡＸ値）可変機能を有する。

【0106】

結果として、第７の実施の形態によれば、ダイオード整流方式・降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力電圧値および出力可能電流容量（ＭＡＸ値）可変機能を有する電力供給装置を提供することができる。

【0107】

第７の実施の形態に係る電力供給装置４Ａにおいては、２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６がＵＳＢ接続可能であることから、ＡＣ／ＤＣコンバータ機能付のＵＳＢ電力供給装置（ＡＣ／ＤＣ＋ＵＳＢＰＤ）と呼ぶことができる。

【0108】

（ＡＣアダプタ）
第１〜第７の実施の形態に係る電力供給装置４Ａは、図１３（ａ）〜図１３（ｃ）および図１４（ａ）〜図１４（ｃ）に示すように、ＡＣアダプタ３に内蔵可能である。また、外部に配置された本実施の形態に係る電力供給装置（ＵＳＢＰＤ）５とケーブル若しくはＵＳＢＰＤケーブル６を用いて接続可能である。

【0109】

本実施の形態に係る電力供給装置（ＰＤ）４Ａを内蔵したＡＣアダプタ３は、図１３（ａ）に示すように、コンセント１に接続可能なプラグ２および外部に配置された電力供給装置（ＵＳＢＰＤ）５とケーブルを用いて接続可能である。

【0110】

また、本実施の形態に係る電力供給装置（ＵＳＢＰＤ）４Ａを内蔵したＡＣアダプタ３は、図１３（ｂ）に示すように、コンセント１に接続可能なプラグ２とケーブルを用いて接続可能である。

【0111】

また、本実施の形態に係る電力供給装置（ＵＳＢＰＤ）４Ａを内蔵したＡＣアダプタ３は、図１３（ｃ）に示すように、コンセント１に接続可能なプラグ２および外部に配置された電力供給装置（ＵＳＢＰＤ）５とＵＳＢＰＤケーブル６を用いて接続可能である。

【0112】

また、本実施の形態に係る電力供給装置（ＰＤ）４Ａを内蔵したＡＣアダプタ３は、図１４（ａ）に示すように、コンセント１に接続可能なプラグ２とＵＳＢＰＤケーブル６を用いて接続され、外部に配置された電力供給装置（ＵＳＢＰＤ）５とケーブルを用いて接続可能である。

【0113】

また、本実施の形態に係る電力供給装置（ＵＳＢＰＤ）４Ａを内蔵したＡＣアダプタ３は、図１４（ｂ）に示すように、コンセント１に接続可能なプラグ２とＵＳＢＰＤケーブル６を用いて接続可能である。

【0114】

また、本実施の形態に係る電力供給装置（ＵＳＢＰＤ）４Ａを内蔵したＡＣアダプタ３は、図１４（ｃ）に示すように、コンセント１に接続可能なプラグ２とＵＳＢＰＤケーブル６を用いて接続され、外部に配置された電力供給装置（ＵＳＢＰＤ）５とＵＳＢＰＤケーブル６を用いて接続可能である。

【0115】

また、コンセント１に接続可能なプラグ２は、図１５（ａ）〜図１５（ｃ）に示すように、第１〜第７の実施の形態に係る電力供給装置４Ａを内蔵したＡＣアダプタ３に内蔵されていても良い。

【0116】

本実施の形態に係る電力供給装置（ＰＤ）４Ａおよびコンセント１に接続可能なプラグ２を内蔵したＡＣアダプタ３は、図１５（ａ）に示すように、外部に配置された電力供給装置（ＵＳＢＰＤ）５とケーブルを用いて接続可能である。

【0117】

また、本実施の形態に係る電力供給装置（ＵＳＢＰＤ）４Ａおよびコンセント１に接続可能なプラグ２を内蔵したＡＣアダプタ３は、図１５（ｂ）に示すように表される。

【0118】

また、本実施の形態に係る電力供給装置（ＵＳＢＰＤ）４Ａおよびコンセント１に接続可能なプラグ２を内蔵したＡＣアダプタ３は、図１５（ｃ）に示すように、外部に配置された電力供給装置（ＵＳＢＰＤ）５とＵＳＢＰＤケーブル６を用いて接続可能である。

【0119】

第１〜第７の実施の形態に係る電力供給装置４Ａは、図１６（ａ）〜図１６（ｃ）に示すように、ＡＣアダプタ３に複数個内蔵可能である。また、外部に配置された本実施の形態に係る複数の電力供給装置（ＵＳＢＰＤ）５１・５２とケーブル若しくはＵＳＢＰＤケーブル６１．６２を用いて接続可能である。

【0120】

本実施の形態に係る電力供給装置（ＰＤ）４１・４２およびコンセント１に接続可能なプラグ２を内蔵したＡＣアダプタ３は、図１６（ａ）に示すように、外部に配置された複数の電力供給装置（ＵＳＢＰＤ）５１・５２とケーブルを用いて接続可能である。

【0121】

また、本実施の形態に係る電力供給装置（ＵＳＢＰＤ）４１Ａ・４２Ａおよびコンセント１に接続可能なプラグ２を内蔵したＡＣアダプタ３は、図１６（ｂ）に示すように表される。

【0122】

また、本実施の形態に係る電力供給装置（ＵＳＢＰＤ）４１Ａ・４２Ａおよびコンセント１に接続可能なプラグ２を内蔵したＡＣアダプタ３は、図１６（ｃ）に示すように、外部に配置された複数の電力供給装置（ＵＳＢＰＤ）５１・５２とＵＳＢＰＤケーブル６１・６２を用いて接続可能である。

【0123】

尚、図１６（ａ）〜図１６（ｃ）の構成において、コンセント１に接続可能なプラグ２は、図１３若しくは図１４の構成と同様に、ＡＣアダプタ３の外部に配置されたプラグ形状を適用しても良い。

【0124】

（電子機器）
第１〜第７の実施の形態に係る電力供給装置４１Ａ・４２Ａは、図１７（ａ）〜図１７（ｂ）および図１８（ａ）〜図１８（ｂ）に示すように、電子機器７に内蔵可能である。電子機器としては、例えば、スマートホン、ラップトップＰＣ、タブレットＰＣ、モニタ若しくはＴＶ、外部ハードディスクドライブ、セットトップボックス、掃除機、冷蔵庫、洗濯機、電話器、ファクシミリ、プリンタ、レーザディスプレイなどさまざまな機器を適用可能である。

【0125】

本実施の形態に係る電力供給装置４１Ａ・４２Ａを内蔵した電子機器７は、図１７（ａ）に示すように、コンセント１に接続可能なプラグ２とケーブルを用いて接続される。

【0126】

また、電子機器７は、図１７（ｂ）に示すように、コンセント１に接続可能なプラグ２を電子機器７に内蔵していても良い。

【0127】

図１７（ａ）および図１７（ｂ）に示すように、電子機器７は、本実施の形態に係る電力供給装置（ＵＳＢＰＤ）４１Ａ・４２Ａを内蔵する複数の内部回路７１・７２を備え、電力供給装置（ＵＳＢＰＤ）４１Ａ・４２Ａ間は、ＵＳＢＰＤケーブル６を用いて接続される。電子機器７は、電力供給装置（ＵＳＢＰＤ）４１Ａ・４２Ａを内蔵する複数の内部回路７１・７２を備えるため、電子機器７内では、ＵＳＢＰＤ４１Ａ・４２Ａを使用した信号が複数存在する。

【0128】

本実施の形態に係る電力供給装置４１Ａ・４２Ａを内蔵した電子機器７は、図１８（ａ）に示すように、１つの内部回路７２内に、電子機器７の外部に配置される他の電子機器などと接続可能なＵＳＢＰＤ４１を備えていても良い。

【0129】

また、本実施の形態に係る電力供給装置４１Ａ・４２Ａを内蔵した電子機器７は、図１８（ｂ）に示すように、１つの内部回路７２内に、電子機器７の外部に配置される他の複数の電子機器などと接続可能な複数のＵＳＢＰＤ４３Ａ・４４Ａを備えていても良い。

【0130】

尚、図１３〜図１８に示された構成において、ＵＳＢＰＤ４Ａ・４１・４２・４１Ａ・４２Ａ・４３Ａ・４４Ａは、ＵＳＢＰＤのレセプタクル（受け口）を表し、ＵＳＢＰＤ５・５１・５２は、ＵＳＢＰＤのプラグを表す。

【0131】

（保護機能）
本実施の形態に係る電力供給装置４Ａは、図１９（ａ）に示すように、１次側過電力保護回路（ＯＰＰ１）８１と、１次側過電力保護回路（ＯＰＰ１）８１と接続された２次側過電力保護回路（ＯＰＰ２）８２とを備えていても良い。

【0132】

１次側過電力保護回路（ＯＰＰ１）８１は、１次側コントローラ３０に接続される。また、１次側過電力保護回路（ＯＰＰ１）８１は、１次側コントローラ３０に内蔵されていても良い。

【0133】

２次側過電力保護回路（ＯＰＰ２）８２は、２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６に接続される。

【0134】

図１９（ａ）においては、ＡＣ／ＤＣコンバータ・ＤＣ／ＤＣコンバータ１３などは、図示を省略しているが、図６〜図１２に示されたような第１〜第７の実施の形態に係る電力供給装置４Ａの構成を適用可能である。

【0135】

ＵＳＢ端子に接続される対象機器（セット）に応じて、ＵＳＢ端子における電力情報が２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６から２次側過電力保護回路（ＯＰＰ２）８２に伝送され、更に２次側過電力保護回路（ＯＰＰ２）８２は、この出力端子における電力情報を１次側過電力保護回路（ＯＰＰ１）８１に通信する。

【0136】

この結果、ＵＳＢ端子に接続される対象機器（セット）に応じて、過電流検出設定値を変更し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の電力切り替えを実施可能である。

【0137】

ＵＳＢ端子における電力情報が過電流検出設定値を超えたか否かの判断は、１次側過電力保護回路（ＯＰＰ１）８１・２次側過電力保護回路（ＯＰＰ２）８２のいずれで実施しても良い。

【0138】

１次側過電力保護回路（ＯＰＰ１）８１・２次側過電力保護回路（ＯＰＰ２）８２のいずれかにおいて、ＵＳＢ端子における電力情報が過電流（過電力）検出設定値を超えたと判断された場合には、１次側過電力保護回路（ＯＰＰ１）８１は、１次側コントローラ３０に過電流（過電力）保護制御信号を送信して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の電力抑制のための切り替えを実施可能である。

【0139】

本実施の形態に係る電力供給装置４Ａには、過電流保護（ＯＣＰ：Over Current Protection）、過電力保護（ＯＰＰ：Over Power Protection）、過電圧（ＯＶＰ：Over Voltage Protection）保護、過負荷保護（ＯＬＰ：Over Load Protection）、過温度保護(ＴＳＤ:Thermal Shut Down)などの諸機能を適用可能である。

【0140】

本実施の形態に係る電力供給装置４Ａには、例えば、１次側コントローラ３０に何らかのセンサ素子を接続し、このセンサ素子の特性に応じて保護を実施するセンサ（ＳＥＮＳＯＲ）保護機能を備えていても良い。

【0141】

本実施の形態に係る電力供給装置４Ａにおいて、過電流（過電力）検出設定値を変更する場合は、上記のように、ＵＳＢ端子における電力情報を２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６・２次側過電力保護回路（ＯＰＰ２）８２を介して１次側過電力保護回路（ＯＰＰ１）８１に伝送し、ＵＳＢ端子に接続される対象機器（セット）に応じて、過電流検出設定値を変更し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の電力切り替えを実施可能である。

【0142】

また、本実施の形態に係る電力供給装置４Ａにおいて、過電流（過電力）検出設定値を変更する場合は、ＵＳＢ端子における電力情報を２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６から直接１次側過電力保護回路（ＯＰＰ１）８１に伝送して、１次側過電力保護回路（ＯＰＰ１）８１において、直接設定値を変更するようにしても良い。

【0143】

また、本実施の形態に係る電力供給装置４Ａの外部に配置された電力供給装置から直接１次側過電力保護回路（ＯＰＰ１）８１に伝送するようにしても良い。

【0144】

このように、本実施の形態に係る電力供給装置４Ａにおいては、１次側過電力保護回路（ＯＰＰ１）８１において、ＵＳＢ端子に接続される対象機器（セット）に応じて、供給電力レベルを変更可能である。この結果、異常状態における対象機器（セット）の破壊を防止可能である。

【0145】

接続対象をスマートホン１６０とする場合、スマートホン１６０（電力量５Ｖ・１Ａ＝５Ｗ）に対して、２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６から２次側過電力保護回路（ＯＰＰ２）８２に、例えば、７Ｗの電力情報が伝送されると、２次側過電力保護回路（ＯＰＰ２）８２から１次側過電力保護回路（ＯＰＰ１）８１にこの７Ｗの電力情報が伝送され、１次側過電力保護回路（ＯＰＰ１）８１において、７Ｗから例えば１０Ｗへの過電流（過電力）検出設定値ＵＰの切り替え（ＳＷ）を行う。この結果、本実施の形態に係る電力供給装置４ＡのＤＣ／ＤＣコンバータでは、１０Ｗまでの電力伝送可能になる。

【0146】

接続対象をラップトップＰＣ１４０とする場合、ラップトップＰＣ１４０（電力量２０Ｖ・３Ａ＝６０Ｗ）に対して、２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６から２次側過電力保護回路（ＯＰＰ２）８２に、例えば、８０Ｗの電力情報が伝送されると、２次側過電力保護回路（ＯＰＰ２）８２から１次側過電力保護回路（ＯＰＰ１）８１にこの８０Ｗの電力情報が伝送され、１次側過電力保護回路（ＯＰＰ１）８１において、８０Ｗから例えば１００Ｗへの過電流（過電力）検出設定値ＵＰの切り替え（ＳＷ）を行う。この結果、本実施の形態に係る電力供給装置４ＡのＤＣ／ＤＣコンバータでは、１００Ｗまでの電力伝送可能になる。

【0147】

（プラグ）
本実施の形態に係る電力供給装置（ＰＤ・ＵＳＢＰＤ）を搭載したアダプタ・電子機器に適用可能なプラグ８５は、図２０に示すように、例えばＡＣ電源１００Ｖ〜１１５Ｖを有するコンセントに接続可能であり、かつＵＳＢ接続可能である。

【0148】

また、本実施の形態に係る電力供給装置（ＰＤ・ＵＳＢＰＤ）を搭載したアダプタ・電子機器に適用可能なプラグ８６は、図２１に示すように、例えばＡＣ電源２３０Ｖを有するコンセントに接続可能であり、かつＵＳＢ接続可能である。

【0149】

また、本実施の形態に係る電力供給装置（ＰＤ・ＵＳＢＰＤ）を搭載したアダプタ・電子機器に適用可能なプラグ８７は、図２２に示すように、例えばＡＣ電源１００Ｖ〜１１５Ｖを有するコンセントに接続可能であり、かつ複数のＵＳＢ接続可能である。

【0150】

また、本実施の形態に係る電力供給装置（ＰＤ・ＵＳＢＰＤ）を搭載したアダプタ・電子機器に適用可能なプラグ８８は、図２３に示すように、例えばＡＣ電源１００Ｖ〜１１５Ｖを有するコンセントに接続可能であり、かつＵＳＢＰＤケーブル接続可能である。

【0151】

（電力供給システム）
本実施の形態に係る電力供給装置を適用可能な電力供給システムにおいては、ケーブルの方向を変えることなく、電力のソースを切り替えることができる。例えば、外部機器からラップトップＰＣのバッテリーの充電と、ラップトップＰＣのバッテリーから外部機器（ディスプレイなど）の給電をケーブルの差し替えなしで実現可能である。

【0152】

また、ＵＳＢＰＤケーブルを介して、２つのユニット間で、ＡＣ重畳による半二重データ通信を実現可能である。

【0153】

本実施の形態に係る電力供給装置を適用可能な電力供給システムにおいて、バッテリーチャージャーシステム４６とラップトップＰＣ１４０との間では、図２４（ａ）に示すように、ＤＣ電力供給（ＤＣ出力Ｖ_BUS）とＵＳＢデータ通信（Ｄ⁺、Ｄ^-、ＩＤなど）をＵＳＢＰＤケーブル６を用いて伝送可能である。ここで、バッテリーチャージャーシステム４６・ラップトップＰＣ１４０には、本実施の形態に係る電力供給装置が搭載されているが、図示は省略している。

【0154】

本実施の形態に係る電力供給装置を適用可能な電力供給システムにおいて、スマートホン１６０とラップトップＰＣ１４０との間においても、図２４（ａ）と同様に、ＵＳＢＰＤケーブル６を用いて、ＤＣ電力供給（ＤＣ出力Ｖ_BUS）、ＵＳＢデータ通信（Ｄ⁺、Ｄ^-、ＩＤなど）を伝送可能である。さらに、図２４（ｂ）に示すように、スマートホン１６０には、ＵＳＢデータ通信用の送信器（Ｔ_X）５０Ｔと受信器（Ｒ_X）５０Ｒが搭載され、ラップトップＰＣ１４０には、ＵＳＢデータ通信用の送信器（Ｔ_X）５２Ｔと受信器（Ｒ_X）５２Ｒが搭載されている。ここで、スマートホン１６０・ラップトップＰＣ１４０には、本実施の形態に係る電力供給装置が搭載されているが、図示は省略している。ＵＳＢデータ通信用の送信器（Ｔ_X）５０Ｔ・５２Ｔ・受信器（Ｒ_X）５０Ｒ・５２Ｒは、それぞれの２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６に内蔵されている。

【0155】

本実施の形態に係る電力供給装置を適用可能な電力供給システムにおいて、２つのパーソナルコンピュータＰＣＡ・ＰＣＢ間のＵＳＢデータ通信および電力供給を説明する模式的ブロック構成は、図２５（ａ）に示すように表され、ＤＣ電力に片方向のＡＣ情報ＡＣ１が重畳した波形は、図２５（ｂ）に示すように模式的に表され、ＤＣ電力に逆方向のＡＣ情報ＡＣ２が重畳した波形は、図２５（ｂ）に示すように模式的に表される。ここで、パーソナルコンピュータＰＣＡ・ＰＣＢ間は、ＵＳＢＰＤケーブル６を介して接続される。また、パーソナルコンピュータＰＣＡ・ＰＣＢには、本実施の形態に係る電力供給装置が搭載されている。図２５（ａ）において、ＤＣ／ＤＣコンバータは図示を省略し、２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６Ａ・１６Ｂが示されている。図２５（ａ）に示すように、パーソナルコンピュータＰＣＡには、バッテリーＥとバッテリーＥに接続されるバッテリーチャージャーＩＣ（ＣＨＧ）５３が搭載され、パーソナルコンピュータＰＣＡには、パワーマネージメントＩＣ（ＰＭＩＣ：Power Management IC）５４が搭載されている。

【0156】

本実施の形態に係る電力供給装置を適用可能な電力供給システムにおいては、例えば、パーソナルコンピュータＰＣＢからパーソナルコンピュータＰＣＡのバッテリーＥの充電と、パーソナルコンピュータＰＣＡのバッテリーＥからパーソナルコンピュータＰＣＢの給電をケーブルの差し替えなしで実現可能である。

【0157】

また、ＤＣ出力Ｖ_BUSに対してキャパシタを介したＡＣ結合により２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６Ａ・１６Ｂが接続されていて、パーソナルコンピュータＰＣＡ・ＰＣＢ間において、ＡＣ重畳による半二重データ通信を実現している。ここで、キャリア周波数は、例えば、約２３．２ＭＨｚであり、ＦＳＫ変復調周波数は、例えば、約３００ｋｂｐｓである。ここで、符号誤り率（ＢＥＲ：Bit Error Rate）は、例えば、約１×１０^-6であり、ビスト（ＢＩＳＴ：built-in self test）用のＬＳＩを内蔵していても良い。

【0158】

本実施の形態に係る電力供給装置を適用可能な電力供給システムにおいて、２つのユニット５６・５８間のＵＳＢデータ通信および電力供給を説明する模式的ブロック構成は、図２６（ａ）に示すように表され、ＤＣ電力に双方向に伝送可能な制御信号ＳＧ₁₂・ＳＧ₂₁が重畳した波形は、図２６（ｂ）に示すように模式的に表される。２つのユニット５６・５８は、ＵＳＢＰＤケーブル６を介して接続される。２つのユニット５６・５８は、任意の電子機器であり、本実施の形態に係る電力供給装置が搭載されている。図２６（ａ）において、ＤＣ／ＤＣコンバータは図示を省略し、２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６Ａ・１６Ｂが示されている。

【0159】

本実施の形態に係る電力供給装置を適用可能な電力供給システムにおいて、ＵＳＢＰＤケーブル６を介してＡＣアダプタ３とスマートホン１６０を接続した模式的ブロック構成は、図２７に示すように表される。

【0160】

ＡＣアダプタ３は、ＡＣ／ＤＣコンバータ６０・ＵＳＢＰＤ４Ａを備える。スマートホン１６０は、ＵＳＢＰＤ５・２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６・組込み型コントローラ（ＥＭＢＣ）６４・ＣＰＵ６８・ＰＭＩＣ５４・バッテリー６６・ＣＨＧ６２を備える。

【0161】

本実施の形態に係る電力供給装置を適用可能な電力供給システムにおいては、例えば、ＡＣアダプタ３からスマートホン１６０のバッテリー６６の充電と、スマートホン１６０のバッテリー６６から外部機器の給電をケーブルの差し替えなしで実現可能である。

【0162】

本実施の形態に係る電力供給装置を適用可能な電力供給システムにおいて、ＵＳＢＰＤケーブル６を介してユニット５６とユニット５８を接続した模式的ブロック構成は、図２８に示すように表される。

【0163】

ユニット５６は、ＡＣ／ＤＣコンバータ６０・ＵＳＢＰＤ４Ａ・２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６Ａを備え、ユニット５８は、ＵＳＢＰＤ５・２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６Ｂ・負荷７０を備える。ここで、負荷７０は、ＣＰＵ、バッテリーＢＡＴ、コントローラＣＴＲなどで構成可能である。

【0164】

さらに、図２８に示すように、２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６Ａには、ＵＳＢデータ通信用の送信器（Ｔ_X）５６Ｔと受信器（Ｒ_X）５６０Ｒが搭載され、２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６Ｂには、ＵＳＢデータ通信用の送信器（Ｔ_X）５６Ｔと受信器（Ｒ_X）５６Ｒが搭載されている。

【0165】

本実施の形態に係る電力供給装置を適用可能な電力供給システムにおいては、例えば、ユニット５６からユニット５８の給電と、ユニット５８から外部機器の給電をケーブルの差し替えなしで実現可能である。

【0166】

また、ユニット５６・５８間においても、ＵＳＢＰＤケーブル６を介して、ＡＣ重畳による半二重データ通信を実現している。

【0167】

本実施の形態に係る電力供給装置を適用可能な電力供給システムにおいて、図２８の構成とは異なる２つのユニット５６・５８からなる模式的ブロック構成は、図２９（ａ）に示すように表され、ＵＳＢＰＤケーブル６を介して伝送されるＵＳＢデータおよび電力の伝送方向を説明する模式図は、図２９（ｂ）に示すように表される。

【0168】

ユニット５６は、バッテリーＥ・ＣＰＵ６８Ａ・２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６Ａを備え、ユニット５８は、２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６Ｂ・負荷ＣＬを備える。

【0169】

本実施の形態に係る電力供給装置を適用可能な電力供給システムにおいては、例えば、ユニット５８からユニット５６のバッテリーＥの充電と、ユニット５６のバッテリーＥからユニット５８の給電をケーブルの差し替えなしで実現可能である。

【0170】

また、ユニット５６・５８間においても、ＵＳＢＰＤケーブル６を介して、ＡＣ重畳による半二重データ通信を実現している。

【0171】

（電力供給システム）
本実施の形態に係る電力供給装置（ＰＤ・ＵＳＢＰＤ）を適用可能な第１の電力供給システム１００は、図３０に示すように、プラグを介してコンセントに接続されるモニタ１１０と、ＵＳＢＰＤケーブルを用いてモニタ１１０に接続された外部ハードディスクドライブ１２０・セットトップボックス１３０・ラップトップＰＣ１４０・タブレットＰＣ１５０・スマートホン１６０とを備える。

【0172】

各構成要素には、本実施の形態に係る電力供給装置（ＰＤ・ＵＳＢＰＤ）４Ａが搭載されているが、図３０では、ＤＣ／ＤＣコンバータは図示を省略し、２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６が示されている。

【0173】

モニタ１１０と外部ハードディスクドライブ１２０・セットトップボックス１３０・ラップトップＰＣ１４０・タブレットＰＣ１５０・スマートホン１６０との間では、ＵＳＢＰＤケーブルを用いてＵＳＢＤＡＴＡおよびＤＣ電力が伝送可能である。

【0174】

モニタ１１０には、ＡＣ／ＤＣコンバータ６０が搭載され、外部ハードディスクドライブ１２０には、ＣＰＵ＋インタフェースボード１２２が搭載され、セットトップボックス１３０には、ＣＰＵ＋インタフェースボード１３２が搭載され、ラップトップＰＣ１４０には、ＮＶＤＣ（Narrow Voltage DC/DC）チャージャー１４２・ＣＰＵ１４８・ＰＣＨ（Platform Controller Hub）１４７・ＥＣ（Embedded Controller）１４６が搭載され、タブレットＰＣ１５０には、ＡＣＰＵ（Application CPU）１５６・チャージャー１５８・バッテリー１５７が搭載され、スマートホン１６０には、ＡＣＰＵ１６６・ＵＳＢチャージャー１６２・バッテリー１７２が搭載されている。

【0175】

本実施の形態に係る電力供給装置（ＰＤ・ＵＳＢＰＤ）を適用可能な第２の電力供給システム２００は、図３１に示すように、プラグを介してコンセントに接続されるＵＳＢＰＤアダプタ２３０と、ＵＳＢＰＤケーブルを用いてＵＳＢＰＤアダプタ２３０に接続されたラップトップＰＣ１４０と、ＵＳＢＰＤケーブルを用いてラップトップＰＣ１４０に接続された外部ハードディスクドライブ１２０・モニタ１１０・タブレットＰＣ１５０・スマートホン１６０とを備える。

【0176】

各構成要素には、本実施の形態に係る電力供給装置（ＰＤ・ＵＳＢＰＤ）４Ａが搭載されているが、図３１では、ＤＣ／ＤＣコンバータは図示を省略し、２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６が示されている。

【0177】

ラップトップＰＣ１４０と外部ハードディスクドライブ１２０・モニタ１１０・タブレットＰＣ１５０・スマートホン１６０との間では、ＵＳＢＰＤケーブルを用いてＵＳＢＤＡＴＡおよびＤＣ電力が伝送可能である。

【0178】

ラップトップＰＣ１４０には、ＮＶＤＣチャージャー１４２・ＣＰＵ１４８・ＰＣＨ１４７・ＥＣ１４６・バッテリー１５４・ＤＣ／ＤＣコンバータ１５９・ＰＤＣＨＩＰ１６₁・１６₂が搭載され、モニタ１１０には、ＰＭＩＣ１１２が搭載される。その他の構成は、第１の電力供給システム１００（図３０）と同様である。

【0179】

本実施の形態に係る電力供給装置（ＰＤ・ＵＳＢＰＤ）を適用可能な第３の電力供給システム３００は、図３２に示すように、プラグを介してコンセントに接続されるＵＳＢＰＤアダプタ（ＵＳＢＰＤチャージャー）３１０と、ＵＳＢＰＤケーブルを用いてＵＳＢＰＤアダプタ（ＵＳＢＰＤチャージャー）３１０に接続された外部ハードディスクドライブ１２０・モニタ１１０・セットトップボックス１３０・ラップトップＰＣ１４０・タブレットＰＣ１５０・スマートホン１６０とを備える。

【0180】

各構成要素には、本実施の形態に係る電力供給装置（ＰＤ・ＵＳＢＰＤ）４Ａが搭載されているが、図３２では、ＤＣ／ＤＣコンバータは図示を省略し、２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）１６が示されている。

【0181】

ＵＳＢＰＤアダプタ３１０（ＵＳＢＰＤチャージャー）と外部ハードディスクドライブ１２０・モニタ１１０・セットトップボックス１３０・ラップトップＰＣ１４０・タブレットＰＣ１５０・スマートホン１６０との間では、ＵＳＢＰＤケーブルを用いてＵＳＢＤＡＴＡおよびＤＣ電力が伝送可能である。

【0182】

ＵＳＢＰＤアダプタ（ＵＳＢＰＤチャージャー）３１０には、ＡＣ／ＤＣコンバータ６０が搭載される。その他の構成は、第１の電力供給システム１００（図３０）・第２の電力供給システム２００（図３１）と同様である。

【0183】

本実施の形態に係る電力供給装置（ＰＤ・ＵＳＢＰＤ）を適用可能な第４の電力供給システム４００は、図３３に示すように、プラグを介してコンセントに接続される高機能ＵＳＢＰＤアダプタ／チャージャー３３０と、ＵＳＢＰＤケーブルを用いて高機能ＵＳＢＰＤアダプタ／チャージャー３３０に接続された外部ハードディスクドライブ１２０・モニタ１１０・セットトップボックス１３０・ラップトップＰＣ１４０・タブレットＰＣ１５０・スマートホン１６０とを備える。

【0184】

【0185】

高機能ＵＳＢＰＤアダプタ／チャージャー３３０と外部ハードディスクドライブ１２０・モニタ１１０・セットトップボックス１３０・ラップトップＰＣ１４０・タブレットＰＣ１５０・スマートホン１６０との間では、ＵＳＢＰＤケーブルを用いてＵＳＢＤＡＴＡおよびＤＣ電力が伝送可能である。

【0186】

高機能ＵＳＢＰＤアダプタ／チャージャー３３０には、同期ＦＥＴスイッチングコンバータを内蔵したＡＣ／ＤＣコンバータ６０Ａが搭載される。その他の構成は、第３の電力供給システム３００（図３２）と同様である。

【0187】

本実施の形態に係る電力供給装置に適用可能な２次側コントローラ（ＰＤＣＨＩＰ）の使用例は、図３６〜図３８に示すように表される。

【0188】

接続対象（セット）機器から電力供給を受けるコンシューマモードで適用可能なＰＤＣＨＩＰ１６Ｃは、図３４に示すように、例えば、ＡＣアダプタ２３０に接続されたラップトップＰＣ１４０と接続される。ラップトップＰＣ１４０は、さらにスマートホン１６０に接続可能であり、スマートホン１６０は、ＡＣアダプタ２３０に接続可能である。

【0189】

接続対象（セット）機器に電力供給するプロバイダモードで適用可能なＰＤＣＨＩＰ１６Ｐは、図３５に示すように、例えば、ラップトップＰＣ１４０と接続される。ラップトップＰＣ１４０は、さらにモニタ１１０およびスマートホン１６０に接続可能である。

【0190】

コンシューマモードとプロバイダモードの両方のデュアルロールモードで適用可能なＰＤＣＨＩＰ１６Ｄは、図３６に示すように、例えば、ＡＣアダプタ２３０に接続されたラップトップＰＣ１４０と接続される。ラップトップＰＣ１４０は、さらにスマートホン１６０に接続可能である。

【0191】

デュアルロールモードで適用可能なＰＤＣＨＩＰ１６Ｄは、図３７に示すように、例えば、ＡＣアダプタ２３０に接続されたラップトップＰＣ１４０Ａと接続され、さらにスマートホン１６０に接続されたラップトップＰＣ１４０Ｂと接続可能である。

【0192】

接続対象（セット）機器に電力供給するプロバイダモードで適用可能なＰＤＣＨＩＰ１６Ｐは、図３８に示すように、例えば、ＡＣアダプタ２３０に接続され、このＡＣアダプタ２３０がラップトップＰＣ１４０・スマートホン１６０に接続されていても良い。

【0193】

以上説明したように、本発明によれば、出力電圧値および出力可能電流容量（ＭＡＸ値）を制御可能な電力供給装置、ＡＣアダプタ、電子機器および電力供給システムを提供することができる。

【0194】

[その他の実施の形態]
上記のように、実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。

【0195】

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

【産業上の利用可能性】

【0196】

本発明の電力供給装置、ＡＣアダプタ、電子機器および電力供給システムは、家電機器、モバイル機器などに適用可能である。

【符号の説明】

【0197】

１…コンセント
２…プラグ
３…ＡＣアダプタ
４、４１、４２…ＰＤ
４Ａ、５、４１Ａ、４２Ａ、４３Ａ、４４Ａ、５１、５２…電力供給装置（ＵＳＢＰＤ）
６、６１、６２…ＵＳＢＰＤケーブル
７…電子機器
８…電源回路部
１０…電源供給回路
１１…ヒューズ
１２…絶縁トランス（チョークコイル）
１３、２４…ＤＣ／ＤＣコンバータ
１４…ダイオードブリッジ
１５…トランス
１６、１６₁、１６₂、１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｐ…ＰＤチップ（ＵＳＢ−ＰＤＩＣ）
１９…増幅器
２０…絶縁回路
２１…エラーアンプ（ＥＡ）
３０…１次側コントローラ
３２…ＤＣ／ＡＣ成分分離回路
３４…絶縁双方向回路
３５、３７…絶縁単方向回路
３６…ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
３８…ＤＣ成分除去回路
４６…バッテリーチャージャーシステム
４８、５２…ＰＣ
５０Ｒ、５２Ｒ、５６Ｒ、５８Ｒ…受信器
５０Ｔ、５２Ｔ、５６Ｔ、５８Ｔ…送信器
５３、６２、１５８…バッテリーチャージャーＩＣ（ＣＨＧ）
５４、１１２、１４４、１６４…パワーマネージメントＩＣ（ＰＭＩＣ）
５６、５８…ユニット
６０…ＡＣ／ＤＣコンバータ
６４…組込み型コントローラ（ＥＭＢＣ）
６６、１５４、１５７、１７２…バッテリー
６８、６８Ａ、６８Ｂ、１４８…ＣＰＵ
７０…負荷
７１、７２…内部回路
８１、８３…１次側ＯＰＰ回路部
８２、８４…２次側ＯＰＰ回路部
８５、８６、８７、８８…プラグ
１１０…モニタ（ＴＶ）
１２０…外部ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）
１２２、１３２…ＣＰＵボード
１３０…セットトップボックス
１４０、１４０Ａ、１４０Ｂ…ラップトップＰＣ
１４２…ＮＶＤＣチャージャーＩＣ
１４６…ＥＣ
１４７…ＰＣＨ
１５０…タブレットＰＣ
１５２、１７０…ＵＳＢリセプタクル
１５６、１６６…ＡＣＰＵ
１５９…ＤＣ／ＤＣコンバータ
１６０…スマートホン
１６２…ＵＳＢバッテリーチャージャーＩＣ
１６８…ＣＣＰＵ
２３０…ＵＳＢＰＤアダプタ

【図1】