特許 6359842 定電圧供給システム及び電源装置

(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】6359842

(24)【登録日】2018年6月29日

(45)【発行日】2018年7月18日

(54)【発明の名称】定電圧供給システム及び電源装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 1/00 20060101AFI20180709BHJP

【ＦＩ】

   H02J1/00 306B

【請求項の数】2

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2014-42285(P2014-42285)

(22)【出願日】2014年3月5日

(65)【公開番号】特開2015-171169(P2015-171169A)

(43)【公開日】2015年9月28日

【審査請求日】2017年2月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000227205

【氏名又は名称】ＮＥＣプラットフォームズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109313

【弁理士】

【氏名又は名称】机 昌彦

(74)【代理人】

【識別番号】100124154

【弁理士】

【氏名又は名称】下坂 直樹

(72)【発明者】

【氏名】田中 茂

【審査官】 宮本 秀一

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６１−２１１７１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−２７７９１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０９３９２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２８７５９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０１０１７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５８−１４０４４０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開平０１−０１０８１７（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０５Ｆ１／００−１／１０、

１／４４５、

１／５６、

１／６１３、

１／６１８

Ｇ０６Ｆ１／２６−１／３２

Ｇ０８Ｃ１３／００−２５／０４

Ｈ０２Ｊ１／００−１／１６

Ｈ０４Ｂ１／７６−３／４４、

３／５０−３／６０、

７／００５−７／０１５

Ｈ０４Ｍ９／００−９／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電源装置及び前記電源装置に電力供給線により接続される電子機器を備える定電圧供給システムであって、
前記電源装置は、
入力される交流電力を直流電力に変換し、前記電力供給線を介して直流電力を前記電子機器に供給する直流電力供給手段と、
前記直流電力供給手段に接続された供給電圧情報受信手段と、を有し、
前記電子機器は、
少なくとも一つの電子回路を含み、前記直流電力供給手段により供給される直流電力を受け取る回路群と、
前記回路群に接続された供給電圧情報送信手段と、を有し、
前記供給電圧情報送信手段は、
前記直流電力供給手段により前記回路群に供給される直流電力の電圧成分の電圧値を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段により検出された電圧値に比例する周波数の交流電流を、前記電力供給線を介して前記供給電圧情報受信手段に送出するＶＦ変換手段と、
該ＶＦ変換手段により前記供給電圧情報受信手段に送出される交流電流が前記回路群に供給されるのを阻止する帯域阻止フィルタと、を有し、
前記供給電圧情報受信手段は、
前記ＶＦ変換手段により前記供給電圧情報受信手段に前記電力供給線を介して送出される交流電流を、該交流電流の周波数に比例する周波数を有する交流電圧に変換する電流電圧変換手段と、
前記電流電圧変換手段により変換された交流電圧を通過させる帯域通過フィルタと、
前記帯域通過フィルタを通過した交流電圧の周波数に比例した電圧をセンス電圧として出力するＦＶ変換手段と、を有し、
前記直流電力供給手段は、前記供給電圧情報受信手段から出力されるセンス電圧に基づいて、前記回路群に供給する直流電力の電圧成分の電圧値を調整することを特徴とする定電圧供給システム。

【請求項2】

電子機器に電力供給線により接続される電源装置であって、
入力される交流電力を直流電力に変換し、前記電力供給線を介して直流電力を前記電子機器に供給する直流電力供給手段と、
前記直流電力供給手段に接続された供給電圧情報受信手段と、を有し、
前記供給電圧情報受信手段は、
前記電子機器により前記供給電圧情報受信手段に前記電力供給線を介して送出される交流電流を、該交流電流の周波数に比例する周波数を有する交流電圧に変換する電流電圧変換手段と、
前記電流電圧変換手段により変換された交流電圧を通過させる帯域通過フィルタと、
前記帯域通過フィルタを通過した交流電圧の周波数に比例した電圧をセンス電圧として出力するＦＶ変換手段と、を有し、
前記直流電力供給手段は、前記供給電圧情報受信手段から出力されるセンス電圧に基づいて、前記電子機器に供給する直流電力の電圧成分の電圧値を調整することを特徴とする電源装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、定電圧供給システム、電子機器、電源装置および定電圧供給方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、携帯端末２に電力を供給する可変出力ＡＣ／ＤＣ電源部４４が、携帯端末２に直流電力を供給する際に、ＰＬＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）回路を用いて電源ケーブル２５を経由して電源情報の送信要求を形態端末２に送信し、携帯端末２が不揮発性記憶素子４１に記載されている電源情報を可変出力ＡＣ／ＤＣ電源部４４に電源ケーブル２５を経由して返信し、可変出力ＡＣ／ＤＣ電源部４４が、受け取った電源情報に基づいてＤＣ出力電圧の設定値を可変して、携帯端末２に電力を供給する技術が記載されている。

【0003】

特許文献１には、情報処理装置内の電子部品に直流電力を供給する電源供給システムにおいて、直流安定化電源１から配線を介して電子部品６に供給される電圧を、電子部品６に要求される電圧に常に維持するために、電子部品６への供給電圧を疑似電圧検出回路７のセンス端子Ｔ７２およびＴ７３間の電圧として検知し、この検知された電圧を、センス端子Ｔ７２およびＴ７３と配線を介してそれぞれ接続された直流安定化電源１のセンス端子Ｔ１１およびＴ１４を介して直流安定化電源１に伝達し、この伝達された電圧が電子部品６に要求された電圧になるように、直流安定化電源１の出力電圧を制御する技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９−２７８７７１号公報

【特許文献2】特開昭６１−２８８７２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、可変出力ＡＣ／ＤＣ電源部４４と携帯端末２との電源情報の通信に情報の伝達に時間遅れが生じるＰＬＣを用いている。その為、携帯端末２が必要とする直流電圧を設定することはできるが、電圧の変化を伝達する時間がかかることで、携帯端末２が受け取る電圧の変化に直ちに追従して可変出力ＡＣ／ＤＣ電源部４４が出力する電圧を安定化することが出来ないという問題点がある。

【0006】

また、特許文献２に記載の技術では、センス端子Ｔ７２およびＴ７３とセンスＴ１１およびＴ１４と接続するが長くなると、その配線に外来ノイズ等が侵入して、その配線を介して疑似電圧検出回路７から直流安定化電源１に伝達される電圧がそのノイズにより変動してしまい、正確な電圧が伝達できなくなる場合があるという問題点がある。

【0007】

本発明の目的は、上述した問題点を解決する定電圧供給システム、電子機器、電源装置及び定電圧供給方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の定電圧供給システムは、
電力供給線を介して直流電力が供給される少なくとも一つの電子回路からなる回路群と、前記電力供給線を介して供給される直流電力の電圧成分の電圧値を前記電圧値に比例する周波数の交流電流を前記電力供給線に送出する供給電圧情報送信手段とを含む電子機器と、
前記供給電圧情報送信手段が前記電力供給線に送出した前記交流電流を、該交流電流の周波数と同じまたは比例する周波数に比例した電圧を出力する供給電圧情報受信手段と、前記電圧の値に基づいて、前記電力供給線に供給する直流電力の電圧成分の電圧値を調整する直流電力供給手段とを含む電源装置とを備える。

【0009】

本発明の電子機器は、
電源装置から電力供給線を介して直流電力が供給される少なくとも一つの電子回路からなる回路群と、
前記電力供給線を介して前記回路群に供給される直流電力の電圧成分の電圧値を検出する電圧検出手段と、
前記電源装置が前記電力供給線に供給する直流電力の電圧成分の電圧値を調整するために、前記電圧検出手段で検出された電圧値に比例する周波数の交流電流を、前記電力供給線を介して前記電源装置に送出するＶＦ変換手段と、
該ＶＦ変換部から前記電力供給線に送出された前記交流電流が前記回路群に供給されるのを阻止する帯域阻止フィルタまたは低域通過フィルタと
を備える。

【0010】

本発明の電源装置は、
電力供給線から電子機器に供給された直流電力の電圧成分の電圧値に比例した周波数を有する交流電流を、該交流電流の周波数と同じまたは比例する周波数を有する交流電圧に変換する電流電圧変換手段と、
前記交流電圧を通過させる帯域通過フィルタまたは高域通過フィルタと、
前記帯域通過フィルタまたは前記高域通過フィルタを通過した前記交流電圧の周波数に比例した電圧をセンス電圧として出力するＦＶ変換手段と、
前記センス電圧の値に基づいて、前記電力供給線に供給する直流電力の電圧成分の電圧値を調整する直流電力供給手段と
を備える。

【0011】

本発明の第１の定電圧供給方法は、
電子機器に含まれる少なくとも一つの電子回路からなる回路群に電力供給線を介して電源装置から供給される直流電力の電圧成分の電圧値を前記電圧値に比例する周波数の交流電流を前記電力供給線に送出するステップと、
前記送出ステップで送出された前記交流電流を、該交流電流の周波数と同じまたは比例する周波数に比例した電圧の値に基づいて、前記電力供給線に供給する直流電力の電圧成分の電圧値を調整する調整ステップとを含む。

【0012】

を含む。

【0013】

本発明の第２の定電圧供給方法は
電子機器に含まれる少なくとも一つの電子回路からなる回路群に電力供給線を介して電源装置から供給される直流電力の電圧成分の電圧値を検出する電圧値検出ステップと、
前記電源装置が前記電力供給線に供給する直流電力の電圧成分の電圧値を調整するために、前記電圧値検出ステップで検出された電圧値に比例する周波数の交流電流を、前記電力供給線を介して前記電源装置に送出する送出ステップと
を含む。

【0014】

本発明の第３の定電圧供給方法は
電力供給線から電子機器に供給された直流電力の電圧成分の電圧値に比例した周波数を有する交流電流を、該交流電流の周波数と同じまたは比例する周波数を有する交流電圧に変換する電流電圧変換ステップと、
前記交流電圧の周波数に比例した電圧の値に基づいて、前記電力供給線に供給する直流電力の電圧成分の電圧値を調整する直流電力供給手段と
を含む。

【発明の効果】

【0015】

本発明には、電子機器に供給される直流電圧を安定化することが出来るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の第１の実施の形態を示すブロック図である。

【図2】本発明の第１の実施の形態の動作フローを示す図である。

【図3】本発明の第２の実施の形態を示すブロック図である。

【図4】本発明の第３の実施の形態を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

次に、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

【0018】

図１は本発明の第１実施の形態を示すブロック図である。

【0019】

図１を参照すると、本実施形態は、定電圧供給システム１から構成される。

【0020】

定電圧供給システム１は、商用交流電源（図示せず）からの交流電力を入力（ＡＣ入力）し、該交流電力を所定の電圧値の電圧成分を有する直流電力に変換して出力する電源装置１０と、情報処理装置等の電子機器８と、電源装置１０から出力される直流電力を電子機器８に供給するための電力供給線５とを含む。

【0021】

電源装置１０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ９と、供給電圧情報受信部１０１と、第２の出力端子１９とを含む。

【0022】

ＡＣ／ＤＣコンバータ９は、センス端子１４と、第１の出力端子１５とを含む。ＡＣ／ＤＣコンバータ９は、商用交流電源からの交流電力を入力し、第１の出力端子１５から該交流電力を所定の電圧値の電圧成分を有する直流電力に変換して出力する。なお、ＡＣ／ＤＣコンバータ９は、直流電力供給部とも言う。

【0023】

供給電圧情報受信部１０１は、電流電圧変換部６と、帯域通過フィルタ１８と、ＦＶ変換部７とを含む。電流電圧変換部６はシャント抵抗１３と電圧増幅器１１とを含む。

【0024】

電子機器８は、少なくとも一つの電子回路を含む回路群１２と、供給電圧情報送信部１０２と、入力端子１６とを含む。

【0025】

供給電圧情報送信部１０２は、帯域阻止フィルタ１７と、電圧検出部２と、ＶＦ変換部３とを含む。入力端子１６には、電力供給線５が接続されＡＣ／ＤＣコンバータ９から電流電圧変換部６を経由して直流電力が供給される。

【0026】

回路群１２内の各電子回路には、入力端子１６に供給され、帯域阻止フィルタ１７を経由した直流電力が供給される。

【0027】

電圧検出部２は、回路群１２に供給される直流電力の電圧成分の電圧値を測定する。

【0028】

ＶＦ変換部３は、電圧検出部２が測定した電圧値に比例した周波数を有する交流電流に変換して出力する。

【0029】

帯域阻止フィルタ１７は、ＶＦ変換部３から出力される交流電流が回路群１２に伝搬することを阻止する。すなわち、帯域阻止フィルタ１７は、所定の周波数範囲内の周波数の交流電流の通過を阻止し、ＶＦ変換部３は、該所定の周波数範囲内の周波数の交流電流のみを出力するよう構成されている。なお、帯域阻止フィルタ１７に代えて、所定の周波数以下の周波数の電流を通過させる低域通過フィルタを使用してもよい。

【0030】

電源装置１０は、商用交流電源からの交流電力を入力（ＡＣ入力）し、該交流電力を所定の電圧値の電圧成分を有する直流電力に変換して、該直流電力を第２の出力端子１９から電力供給線５に出力する。

【0031】

電流電圧変換部６は、ＶＦ変換部３から出力された交流電流を、該交流電流の周波数と同じまたは比例する周波数を有する交流電圧に変換して出力する。

【0032】

電流電圧変換部６は、例えば、シャント抵抗１３と、電圧増幅器とから構成される。

【0033】

シャント抵抗１３は、その一端がＡＣ／ＤＣコンバータ９の第１の出力端子１５に接続され、他端が電源装置１０の出力端子である第２の出力端子１３に接続されていて、抵抗１３の両端間の電圧の値は、電力供給線５に流れる電流の値に比例した値である。

【0034】

電圧増幅器１１の二つの入力端子うちの一方の入力端子はシャント抵抗１３の一端に接続され、他方の入力端子はシャント抵抗１３の一端に接続され、これにより、電圧増幅器１１はシャント抵抗１３の両端間の電圧を増幅して帯域通過フィルタ１８に出力する。

【0035】

帯域通過フィルタ１８は上記所定の周波数範囲内の周波数の交流電圧のみを通過させ、ＦＶ変換部７に出力する。なお、帯域通過フィルタに代えて、所定の周波数以上の周波数の交流電圧のみを通過させる高域通過フィルタを使用してもよい。

【0036】

ＦＶ変換部７は、帯域通過フィルタ１８から受け取った交流電圧の周波数に比例した電圧に変換し、この電圧をセンス電圧としてセンス電圧線４を介してＡＣ／ＤＣコンバータ９のセンス端子１４に出力する。

【0037】

次に、図２に示すフローチャートも参照して、本実施形態の動作について説明する。

【0038】

電源装置１０のＡＣ／ＤＣコンバータ９が出力する直流電力は電流電圧変換部６、第２の出力端子１９、電力供給線５、入力端子１６、および帯域フィルタ１７を介して供給電圧情報送信部１０２内の電圧検出部２に供給される（図２のステップＳ００１）。電圧検出部２は、上述したように、こうして供給される直流電力の電圧成分の電圧値を測定する（ステップＳ００２）。

【0039】

次に、ＶＦ変換部３が電圧検出部２で測定された電圧値を受け取り、この電圧値に比例した周波数の交流電流を出力する（ステップＳ００３）。

【0040】

ＶＦ変換部３から出力された交流電流は電力供給線５を経由して供給電圧情報受信部１０１の電流電圧変換部６に伝達される（ステップＳ００４）。

【0041】

次に、電流電圧変換部６は、上述したように、ＶＦ変換部３から伝達されたてきた交流電流を、該交流電流の周波数と同じまたは比例する周波数を有する交流電圧に変換し、帯域通過フィルタ１８に出力する（ステップＳ００５）。

【0042】

次に、電流電圧変換部６の電圧増幅器１１から出力された交流電圧は、帯域通過フィルタ１８を通過して、ＦＶ変換部７に供給される（ステップＳ００６）。

【0043】

次に、ＦＶ変換部７は、供給された交流電圧の周波数に比例した電圧を出力する（ステップＳ００７）。

【0044】

次に、ＦＶ変換部７から出力された電圧はセンス電圧としてセンス電圧線４を介してＡＣ／ＤＣコンバータ９のセンス端子１４に伝達する（ステップＳ００８）。

【0045】

その結果、ＡＣ／ＤＣコンバータ９は、センス端子１４に入力されたセンス電圧の値に応じて、第１の出力端子１５から出力する電圧を制御する（ステップＳ００９）。
その後、ステップＳ００１における処理に戻り、ステップＳ００１からＳ００９までの一連の処理が繰り返えされる。

【0046】

すなわち、回路群１２に供給される電圧の値が所望の電圧値と異なっていた場合には、センス電圧の電圧値が、回路群１２の電圧がその所望の電圧値の電圧であった時に得られるセンス電圧の電圧値と異なった電圧値になるため、ＡＣ／ＤＣコンバータ９は、回路群１２に供給される電圧の値が所望の電圧値となるように、第１の出力端子１５に出力する出力電圧の値を調整する。

【0047】

以上、本実施形態には、情報処理装置等の電子機器８に供給される電圧を安定化することが出来るという効果がある。

【0048】

その理由は、電圧に比較して外来ノイズの影響を受けにくい電流を利用して、電子機器８に供給される電圧の変化を電源装置１０に伝達し、電源装置１０の出力電圧を制御するようにしたからである。

【0049】

なお、本発明は、無停電電源装置やピークアシストを行う電源装置と電子機器との伝達手段にも適用できる。

【0050】

次に、本発明の第２の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

【0051】

図３は本発明の第２の実施の形態を示すブロック図である。

【0052】

図３を参照すると、本実施形態は、電子機器１０８と、電源装置１００から構成される。

【0053】

電源装置１００は、電流電圧変換部１０６と、ＦＶ変換部１０７と、帯域通過フィルタまたは高域通過フィルタ１１８と、直流電力供給部１０９とを備える。

【0054】

電流電圧変換部１０６は、電力供給線１０５から電子機器１０８に供給された直流電力の電圧成分の電圧値に比例した周波数を有する交流電流を、該交流電流の周波数と同じまたは比例する周波数を有する交流電圧に変換する。

【0055】

帯域通過フィルタまたは高域通過フィルタ１１８は上記交流電圧を通過させる。

【0056】

ＦＶ変換部１０７は、帯域通過フィルタまたは高域通過フィルタ１１８を通過した上記交流電圧の周波数に比例した電圧をセンス電圧として出力する。

【0057】

直流電力供給部１０９は、上記センス電圧の値に基づいて、電力供給線１０５に供給する直流電力の電圧成分の電圧値を調整する。

【0058】

以上、本実施形態には、情報処理装置等の電子機器１０８に供給される電圧を安定化することが出来るという効果がある。

【0059】

その理由は、電圧に比較して外来ノイズの影響を受けにくい電流を利用して、電子機器１０８に供給される電圧の変化を電源装置１００に伝達し、電源装置１００の出力電圧を制御するようにしたからである。

【0060】

なお、本発明は、無停電電源装置やピークアシストを行う電源装置と電子機器との伝達手段にも適用できる。

【0061】

次に、本発明の第３の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

【0062】

図４は本発明の第３の実施の形態を示すブロック図である。

【0063】

図４を参照すると、本実施形態は、電子機器８と、電源装置１００から構成される。

【0064】

電源装置１００は、供給電圧情報受信部１０１と、直流電力供給部１０９とを備える。

【0065】

電子機器８は、回路群１２と、供給電圧情報送信部１０２とを備える。電源装置１００と電子機器８は電力供給線１０５で接続されている。

【0066】

供給電圧情報送信部１０２は、電力供給線１０５を介して回路群１２に供給される直流電力の電圧成分の電圧値を前述の電圧値に比例する周波数の交流電流を電力供給線１０５に送出する。

【0067】

供給電圧情報受信部１０１は、供給電圧情報送信手段１０２が電力供給線１０５に送出した交流電流を、該交流電流の周波数と同じまたは比例する周波数に比例した電圧をセンス電圧として出力する。

【0068】

直流電力供給部１００は、上記センス電圧の値に基づいて、電力供給線１０５に供給する直流電力の電圧成分の電圧値を調整する。

【0069】

以上、本実施形態には、情報処理装置等の電子機器８に供給される電圧を安定化することが出来るという効果がある。

【0070】

その理由は、電圧に比較して外来ノイズの影響を受けにくい電流を利用して、電子機器８に供給される電圧の変化を電源装置１００に伝達し、電源装置１００の出力電圧を制御するようにしたからである。

【0071】

なお、本発明は、無停電電源装置やピークアシストを行う電源装置と電子機器との伝達手段にも適用できる。

【符号の説明】

【0072】

１ 定電圧供給システム
１０１ 供給電圧情報受信部
１０２ 供給電圧情報送信部
２ 電圧検出部
３ ＶＦ変換部
４ センス電圧線
５ 電力供給線
６ 電流電圧変換部
７ ＦＶ変換部
８ 電子機器
９ ＡＣ／ＤＣコンバータ
１０ 電源装置
１１ 電圧増幅器
１２ 回路群
１３ シャント抵抗
１４ センス端子
１５ 第１の出力端子
１６ 入力端子
１７ 帯域阻止フィルタ
１８ 帯域通過フィルタ
１９ 第２の出力端子
１００ 電源装置
１０５ 電力供給線
１０６ 電流電圧変換部
１０７ ＦＶ変換部
１０８ 電子機器
１０９ 直流電力供給部
１１８ 帯域通過フィルタまたは高域通過フィルタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】