(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024132310
(43)【公開日】2024-09-30
(54)【発明の名称】電源供給装置、ACアダプター及び電源供給システム
(51)【国際特許分類】
H02M 3/00 20060101AFI20240920BHJP
【FI】
H02M3/00 C
H02M3/00 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023043049
(22)【出願日】2023-03-17
(71)【出願人】
【識別番号】000112602
【氏名又は名称】フクダ電子株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002952
【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】佐々木 将人
(72)【発明者】
【氏名】吉田 和晃
(72)【発明者】
【氏名】星 正彦
(72)【発明者】
【氏名】池ヶ谷 貴徳
【テーマコード(参考)】
5H730
【Fターム(参考)】
5H730AA20
5H730AS01
5H730AS05
5H730BB82
5H730CC01
5H730FD61
5H730ZZ01
(57)【要約】
【課題】出力電圧を、接続された電子機器に適した値となるように、高い信頼性で制御できる、ACアダプターを提供すること。
【解決手段】本開示のACアダプターは、入力コネクターと、出力コネクターと、入力コネクターから入力されたAC電源に対してAC-DC変換及びDC-DC変換を施すことにより、出力コネクターに所定電圧の直流電源を供給する電圧変換部と、出力コネクターを支持する支持体に設けられ、出力コネクターが相手側の電子機器の電源入力コネクターに接続されたときに、電源入力コネクターの周囲に設けられた結合素子と磁気的又は機械的に結合したか否かを検出する複数のセンサーと、を備え、電圧変換部は、複数のセンサーの検出結果に基づいて、出力コネクターに供給する電圧を選択する。
【選択図】
図7
【特許請求の範囲】
【請求項1】
入力コネクターと、
出力コネクターと、
前記入力コネクターから入力された直流電源に対して、DC-DC変換を施すことにより、前記出力コネクターに所定電圧の直流電源を供給する電圧変換部と、
前記出力コネクターを支持する支持体に設けられ、前記出力コネクターが相手側の電子機器の電源入力コネクターに接続されたときに、前記電源入力コネクターの周囲に設けられた結合素子と磁気的又は機械的に結合したか否かを検出する複数のセンサーと、
を備え、
前記電圧変換部は、前記複数のセンサーの検出結果に基づいて、前記出力コネクターに供給する電圧を選択する、
電源供給装置。
【請求項2】
前記複数のセンサーは、磁気センサーである、
請求項1に記載の電源供給装置。
【請求項3】
前記複数のセンサーは、複数の磁気センサーであり、
当該複数の磁気センサーは、前記支持体の隅部に設けられている、
請求項1に記載の電源供給装置。
【請求項4】
請求項1に記載の電源供給装置と、
前記電源供給装置の前記出力コネクターが接続される電子機器の電源入力コネクターの周囲に設けられ、前記電源供給装置の前記複数のセンサーと磁気的又は機械的に結合する結合素子と、
を備える、電源供給システム。
【請求項5】
入力コネクターと、
出力コネクターと、
前記入力コネクターから入力されたAC電源に対して、AC-DC変換及びDC-DC変換を施すことにより、前記出力コネクターに所定電圧の直流電源を供給する電圧変換部と、
前記出力コネクターを支持する支持体に設けられ、前記出力コネクターが相手側の電子機器の電源入力コネクターに接続されたときに、前記電源入力コネクターの周囲に設けられた結合素子と磁気的又は機械的に結合したか否かを検出する複数のセンサーと、
を備え、
前記電圧変換部は、前記複数のセンサーの検出結果に基づいて、前記出力コネクターに供給する電圧を選択する、
ACアダプター。
【請求項6】
前記複数のセンサーは、磁気センサーである、
請求項5に記載のACアダプター。
【請求項7】
前記複数のセンサーは、複数の磁気センサーであり、
当該複数の磁気センサーは、前記支持体の隅部に設けられている、
請求項5に記載のACアダプター。
【請求項8】
請求項5に記載のACアダプターと、
前記ACアダプターの前記出力コネクターが接続される電子機器の電源入力コネクターの周囲に設けられ、前記ACアダプターの前記複数のセンサーと磁気的又は機械的に結合する結合素子と、
を備える、電源供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、出力電圧を制御可能な電源供給装置、ACアダプター及び電源供給システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、例えば、商用のAC電源をDC電源に変換して電子機器に供給する装置として、ACアダプターが広く用いられている。
【0003】
ACアダプターは、AC-DC変換部及びDC-DC変換部を有し、商用のAC電源をAC-DC変換部によってDC電源に変換した後、DC-DC変換部によって所望の出力電圧値に変換して電子機器に供給する。
【0004】
このように、ACアダプターは、接続される電子機器に応じて、接続される電子機器の電源電圧(例えば5V、9V、12V、18V等)に対応する出力電圧を形成する。よって、異なる電源電圧の電子機器が複数あれば、その数分のACアダプターを用意する必要がある。
【0005】
また、電子機器の電源電圧に対応しない出力電圧のACアダプターを接続すると、電子機器の故障の原因となるので、コネクターの形状などを変えることによって、対応しないACアダプターを接続できないような対策が取られている。
【0006】
一方で、出力電圧を制御可能なACアダプターがある。例えば、特許文献1には、1次側及び2次側の2つのコントローラーを用いて出力電圧及び出力電流を制御するACアダプターが記載されている。また、ユーザーの手動による切り替えによって、出力電圧を変更するACアダプターも実現されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
ところで、特許文献1のようなコントローラー及び出力キャパシタなどの受動素子によって出力電圧を制御する構成では、出力電圧が受動素子の温度特性や精度によって左右され、所望の出力電圧を得ることができないおそれがある。出力電圧が所望値よりも大き過ぎると電子機器が故障する原因となり、出力電圧が所望値よりも小さいと電子機器が動作しない。
【0009】
また、ユーザーの手動による切り替えによって出力電圧を変更する構成では、ユーザーが間違った切り替え操作を行った場合には、電子機器の故障の原因や、電子機器が動作しない原因となる。
【0010】
このように、出力電圧を制御可能な従来のACアダプターにおいては、出力電圧の制御の信頼性の点で未だ不十分な問題があった。
【0011】
本開示は、以上の点を考慮してなされたものであり、出力電圧を、接続された電子機器に適した値となるように、高い信頼性で制御できる、電源供給装置、ACアダプター及び電源供給システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本開示の電源供給装置の一つの態様は、
入力コネクターと、
出力コネクターと、
前記入力コネクターから入力された直流電源に対して、DC-DC変換を施すことにより、前記出力コネクターに所定電圧の直流電源を供給する電圧変換部と、
前記出力コネクターを支持する支持体に設けられ、前記出力コネクターが相手側の電子機器の電源入力コネクターに接続されたときに、前記電源入力コネクターの周囲に設けられた結合素子と磁気的又は機械的に結合したか否かを検出する複数のセンサーと、
を備え、
前記電圧変換部は、前記複数のセンサーの検出結果に基づいて、前記出力コネクターに供給する電圧を選択する。
【0013】
本開示のACアダプターの一つの態様は、
入力コネクターと、
出力コネクターと、
前記入力コネクターから入力されたAC電源に対して、AC-DC変換及びDC-DC変換を施すことにより、前記出力コネクターに所定電圧の直流電源を供給する電圧変換部と、
前記出力コネクターを支持する支持体に設けられ、前記出力コネクターが相手側の電子機器の電源入力コネクターに接続されたときに、前記電源入力コネクターの周囲に設けられた結合素子と磁気的又は機械的に結合したか否かを検出する複数のセンサーと、
を備え、
前記電圧変換部は、前記複数のセンサーの検出結果に基づいて、前記出力コネクターに供給する電圧を選択する。
【0014】
本開示の電源供給システムの一つの態様は、
前記電源供給装置と、
前記電源供給装置の前記出力コネクターが接続される電子機器の電源入力コネクターの周囲に設けられ、前記電源供給装置の前記複数のセンサーと磁気的又は機械的に結合する結合素子と、
を備える。
【0015】
本開示の電源供給システムの一つの態様は、
前記ACアダプターと、
前記ACアダプターの前記出力コネクターが接続される電子機器の電源入力コネクターの周囲に設けられ、前記ACアダプターの前記複数のセンサーと磁気的又は機械的に結合する結合素子と、
を備える。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、出力電圧を、接続された電子機器に適した値となるように、高い信頼性で制御できる、電源供給装置、ACアダプター及び電源供給システムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【
図5】本実施の形態の出力コネクター部の構成を示す図
【
図6】磁気発生手段が設けられる位置の説明に供する図
【
図8】実施の形態のACアダプターの動作の説明に供するフローチャート
【
図9】磁気センサーによる磁気検出結果と、出力電圧との関係を示す図
【
図10】磁気が発生した位置の組み合わせに応じた電圧を発生させて出力する例を示す図
【
図12】他の実施の形態による電源供給装置の回路構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施の形態では、本発明のACアダプターを携帯型の心電計1に電源を供するために使用する例を説明するが、本発明は心電計1に限らず、種々の電子機器に使用可能である。
【0019】
図1-
図3は、携帯型の心電計1の外観図である。
図1は正面図であり、
図2は
図1の右方向から見た側面図であり、
図3は
図1の左方向から見た側面図である。
【0020】
図1に示されているように、心電計1の正面には、液晶や有機EL等からなる表示パネル部10と、心電図の計測のスタート/ストップ操作を行うためのスタート/ストップボタン20と、が設けられている。
【0021】
図2に示されているように、心電計1の右側面には、ECGケーブルが接続されるECGコネクター40と、ECGコネクター40とのEGGケーブルの接続のロックを解除するためのロック解除レバー41と、が設けられている。
【0022】
図3に示されているように、心電計1の左側面には、ACアダプターが接続可能なコネクター50と、SDカードが挿入されるSDカード挿入部60と、が設けられている。なお、コネクター50は、電源入力に加えてデータを入出力できるものであってもよい。例えば、コネクター50は、USB Power Deliveryに準拠したものであってもよい。
【0023】
心電計1は、ECGコネクター40を介して入力した患者の心電図を、表示パネル10に表示するとともに、SDカード挿入部60に挿入されたSDカードに記録する。心電計1は、例えば医師や看護師による患者の往診時に使用される。
【0024】
心電計1の本体ケース70は、表面側ケース71及び裏面側ケース72によって構成されている。表面側ケース71及び裏面側ケース72は、例えば樹脂により形成されている。表面側ケース71及び裏面側ケース72を接合させた際に形成される内部空間に、回路基板などの電子部品が配設される。
【0025】
図4は、実施の形態のACアダプター100の外観図である。ACアダプター100は、入力コネクター部110と、本体部120と、出力コネクター部130と、を有する。
【0026】
入力コネクター部110は、商用電源のコンセントに挿し込まれるプラグ111を有する。本実施の形態の例では、プラグは3ピンプラグとなっている。本体部120は、入力コネクター部110から入力されたAC電源に対して、AC-DC変換及びDC-DC変換を施すことにより、出力コネクター部130のコネクター131に所定電圧の直流電源を供給する電圧変換部である。
【0027】
出力コネクター部130は、電源供給対象である電子機器(本実施の形態の場合には心電計1)に挿し込まれるコネクター131と、コネクター131を支持する支持体132と、を有する。
【0028】
図5は、本実施の形態の出力コネクター部130の構成を示す図である。
図5Aは出力コネクター部130を上斜め方向から見た斜視図であり、
図5Bは出力コネクター部130を下斜め方向から見た斜視図であり、
図5Cは出力コネクター部130を正面方向から見た図である。
【0029】
本実施の形態の出力コネクター部130は、支持体132のうち、コネクター131を挿し込んだときに相手側の電子機器に対向する位置に、複数の磁気センサー133a、133b、133cが設けられている。本実施の形態の場合、磁気センサー133a、133b、133cはホール素子である。
【0030】
一方、
図6に示したように、心電計1のコネクター50の周囲における位置50a、50b、50cには、選択的に磁気発生手段が設けられる。位置50a、50b、50cは、それぞれ、コネクター50にACアダプター100のコネクター131を挿し込んだときに、磁気センサー133a、133b、133cが対向する位置である。磁気発生手段は、例えば磁石でもよいし、電磁石などでもよく、様々な磁気発生手段を適用可能である。また、複数の磁気センサー133a、133b、133cとしては、例えばコイルでもよいし、リードスイッチ、ホール素子、あるいは磁気抵抗素子でもよく、磁気の変化によって抵抗値や電圧などのパラメータが切替わる様々な手段を適用可能である。
【0031】
ここで、本実施の形態では、コネクター50にACアダプターのコネクター131を挿し込んだときに、位置50a、50b、50cに対向する磁気センサー133a、133b、133cが一意に決まることが重要である。つまり、位置50aには必ず磁気センサー133aが対向し、位置50bには必ず磁気センサー133bが対向し、位置50cには必ず磁気センサー133cが対向する。これを実現するために、コネクター50及びコネクター131は台形形状とされ、コネクター131が挿し込み方向に対する軸周りの位置が固定とされている。勿論、コネクター50及びコネクター131の形状を台形形状とする以外の構造で挿し込み方向に対する軸周りの位置を固定としてもよい。
【0032】
本実施の形態の場合、心電計1が5Vの電源電圧を使用するものである場合には位置50aから磁気を発生するようにし、心電計1が12Vの電源電圧を使用するものである場合には位置50bから磁気を発生するようにし、心電計1が18Vの電源電圧を使用するものである場合には位置50cから磁気を発生するようになっている。
【0033】
図7は、ACアダプター100の本体部120の回路構成を示す図である。
【0034】
ACアダプター100の本体部120は、入力コネクター部110から例えば100Vの交流電源を入力する。本体部120は、AC-DCコンバーター121と、降圧型のDC-DCコンバーター122~124と、を有する。
【0035】
本実施の形態の例では、AC-DCコンバーター121は、100Vの交流電源を36Vの直流電圧に変換する。また、AC-DCコンバーター121は、1次側と2次側を分離する絶縁トランスを有している。
【0036】
AC-DCコンバーター121の出力は、複数のDC-DCコンバーター122~124に入力される。DC-DCコンバーター122は、入力電圧を5Vに降圧して出力する。DC-DCコンバーター123は、入力電圧を12Vに降圧して出力する。DC-DCコンバーター124は、入力電圧を18Vに降圧して出力する。
【0037】
さらに、DC-DCコンバーター122、123、124は、それぞれ、磁気センサー133a、133b、133cからの検出電圧を入力し、検出電圧に応じて電圧を出力するか否かを選択する。具体的には、DC-DCコンバーター122、123、124は対応する磁気センサー133a、133b、133cから閾値以上の検出電圧が入力された場合には、電圧を出力し、閾値以上の検出電圧が入力されない場合には電圧を出力しない。
【0038】
図8は、本実施の形態のACアダプター100の動作の説明に供するフローチャートである。
【0039】
ステップS1において、心電計1のコネクター50にACアダプター100のコネクター131が接続されると、ステップS2において磁気センサー133a、133b、133cによる磁気の検出が行われる。
【0040】
検出の結果、左上隅の磁気センサー133aにより磁気が検出された場合には、ステップS3に移ってコネクター131から5Vの電圧が出力される。具体的には、DC-DCコンバーター122により形成された5Vの直流電圧がコネクター131に供給される。
【0041】
また、下隅の磁気センサー133cにより磁気が検出された場合には、ステップS4に移ってコネクター131から12Vの電圧が出力される。具体的には、DC-DCコンバーター123により形成された12Vの直流電圧がコネクター131に供給される。
【0042】
また、右上隅の磁気センサー133bにより磁気が検出された場合には、ステップS5に移ってコネクター131から18Vの電圧が出力される。具体的には、DC-DCコンバーター124により形成された18Vの直流電圧がコネクター131に供給される。
【0043】
図9は、ACアダプター100における、磁気センサー133a、133b、133cによる磁気検出結果(図における「1」は磁気が検出された場合であり、「0」は磁気が検出されない場合である)と、出力電圧との関係を示す。
【0044】
なお、
図6、
図8及び
図9で示した例は、位置50a、50b、50cのいずれか1つのみで磁気を発生させ、それに対応する電圧を発生させて出力する例であるが、位置50a、50b、50cの1以上で磁気を発生させ、磁気が発生した位置の組み合わせに応じた電圧を発生させて出力するようにしてもよい。
【0045】
図10は、その例を示した図である。この場合、本体部120に、例えば5V、9V、12V、15V、18V、24V、36Vの電圧を形成するDC-DCコンバーターを設け、磁気センサー133a、133b、133cをマルチプレクサ(図示せず)に入力し、当該マルチプレクサが磁気センサー133a、133b、133cの検出結果の組み合わせに応じていずれかのDC-DCコンバーターを選択する構成とすればよい。
【0046】
以上説明したように、本実施の形態のACアダプター100は、入力コネクター(プラグ111)と、出力コネクター(コネクター131)と、入力コネクター(プラグ111)から入力されたAC電源に対して、AC-DC変換及びDC-DC変換を施すことにより、出力コネクター(コネクター131)に所定電圧の直流電源を供給する電圧変換部(本体部120)と、出力コネクター(コネクター131)を支持する支持体132に設けられ、出力コネクター(コネクター131)が相手側の電子機器(心電計1)の電源入力コネクター(コネクター50)に接続されたときに、電源入力コネクター(コネクター50)の周囲に設けられた結合素子(磁気発生手段)と磁気的に結合したか否かを検出する複数のセンサー(磁気センサー133a、133b、133c)と、を備え、電圧変換部(本体部120)は、複数のセンサー(磁気センサー133a、133b、133c)の検出結果に基づいて、出力コネクター(コネクター131)に供給する電圧を選択する。
【0047】
これにより、相手側の電子機器の電源入力コネクター(コネクター50)の周囲のどの位置から磁気が発生しているかに応じて、出力電圧を切り換えることができるので、必ず相手側の電子機器に適した電圧を出力できるようなる。この結果、出力電圧を、接続された電子機器(心電計1)に適した値となるように、高い信頼性で制御できる、ACアダプター100を実現できる。
【0048】
また、複数の磁気センサー133a、133b、133cを、支持体132の隅部に設けたことにより、磁気センサー133a、133b、133c間の距離を大きくすることができ、磁気センサー133a、133b、133cによる磁気の誤検出を抑制できる。
【0049】
上述の実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することの無い範囲で、様々な形で実施することができる。
【0050】
上述の実施の形態では、3個の磁気センサー133a、133b、133cを設けるとともに、3つの位置50a、50b、50cに磁気発生手段を設けた場合について述べたが、磁気センサーの個数及び磁気発生手段を設ける位置の数はこれに限らない。例えば、2或いは4以上の磁気センサーを設け、2或いは4以上の位置に磁気発生手段を設けてもよい。
【0051】
上述の実施の形態では、磁気発生手段と磁気センサーとによる磁気的な結合により出力する電圧を選択する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、機械的な結合により出力する電圧を選択する構成としてもよい。例えば、位置50a、50b、50cの1つ以上の位置に磁気発生手段に代えて突起を設けるとともに、磁気センサー133a、133b、133cに代えて突起によって押圧されたときにONとなるスイッチ素子を設けてもよい。このような構成でも、上述の実施の形態と同様に、出力電圧を制御できる。
【0052】
ただし、支持体132のサイズはあまり大きくすることができないことを考慮すると、機械的なスイッチ素子を設けるよりも、ホール素子などの磁気センサーを設ける方が容易に実現できる。また、機械的な結合では突起などが折れる可能性があるが磁気的な結合ではこのようなことがない。
【0053】
また、上述の実施の形態のACアダプター100が出力コネクター部130によって相手側の電子機器の電源電圧を容易に検出できるといった特徴を有効利用してもよい。
図11のACアダプター200は、複数の出力コネクター部130を有する。各出力コネクター部130は、それぞれ、異なる電子機器に接続される。各出力コネクター部130は、実施の形態と同様の方法で、それぞれ、相手側の電子機器の電源電圧を検出する。
【0054】
本体部120は、各出力コネクター部130によって検出された電源電圧の合計に基づいて、電圧を出力する電子機器を選択する。具体的には、本体部120は、自身が出力できる能力の範囲内の電子機器に対して電圧を出力し、能力を超える電子機器には電圧を出力しない。本体部120は、この選択を複数の出力コネクター部130の検出結果に基づいて行うので、CPUによって適切にかつ簡単な計算によって実現できるようになる。
【0055】
上述の実施の形態では、本開示の特徴を有するACアダプター100について述べたが、本開示の特徴を電源供給装置に用いてもよい。
図7との対応部分に同一符号を付して示す
図12は、電源供給装置300の回路構成を示す図である。
図7のACアダプター100と比較して、
図12の電源供給装置300は、AC-DCコンバーター121を有していない。また、電源供給装置300は、入力コネクター301が商用のAC電源に接続される入力コネクター110ではなく、直流電源に接続されるコネクターである。
【0056】
電源供給装置300は、入力コネクター301と、出力コネクター131と、入力コネクター301から入力された直流電源に対して、DC-DC変換を施すことにより、出力コネクター131に所定電圧の直流電源を供給する電圧変換部(DC-DCコンバーター122~124)と、出力コネクター131を支持する支持体132に設けられ、出力コネクター131が相手側の電子機器(心電計1)の電源入力コネクター(コネクター50)に接続されたときに、電源入力コネクター(コネクター50)の周囲に設けられた結合素子(磁気発生手段)と磁気的に結合したか否かを検出する複数のセンサー(磁気センサー133a、133b、133c)と、を備え、電圧変換部(DC-DCコンバーター122~124)は、複数のセンサー(磁気センサー133a、133b、133c)の検出結果に基づいて、出力コネクター(コネクター131)に供給する電圧を選択する。
【0057】
つまり、電源供給装置300は、例えば、バッテリーの出力端子や、AC-DCコンバーターの出力端子などに接続され、直流電源を入力し、その電圧をDC-DCコンバーター122~124で変換して、出力コネクター131に接続された電子機器に供給する。
【0058】
これにより、上述の実施の形態と同様に、相手側の電子機器の電源入力コネクター(コネクター50)の周囲のどの位置から磁気が発生しているかに応じて、出力電圧を切り換えることができるので、必ず相手側の電子機器に適した電圧を出力できるようなる。この結果、出力電圧を、接続された電子機器(心電計1)に適した値となるように、高い信頼性で制御できる、電源供給装置300を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【0059】
本開示は、出力電圧を制御可能な電源供給装置、ACアダプター及び電源供給システムに有用である。
【符号の説明】
【0060】
1 心電計
50、131 コネクター
50a、50b、50c 位置
100 ACアダプター
110 入力コネクター部
111 プラグ
120 本体部
121 AC-DCコンバーター
122、123、124 DC-DCコンバーター
130 出力コネクター部
132 支持体
133a、133b、133c 磁気センサー
300 電源供給装置
301 入力コネクター