特開 2024-167043 電力供給装置

(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】P2024167043

(43)【公開日】2024-11-29

(54)【発明の名称】電力供給装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/12 20060101AFI20241122BHJP

【ＦＩ】

H02M7/12 H

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024020825

(22)【出願日】2024-02-15

(31)【優先権主張番号】202310576307.5

(32)【優先日】2023-05-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(71)【出願人】

【識別番号】523107950

【氏名又は名称】レノボ・（ベイジン）・リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100205785

【弁理士】

【氏名又は名称】▲高▼橋 史生

(72)【発明者】

【氏名】全 申賢

(72)【発明者】

【氏名】小黒 健

(72)【発明者】

【氏名】▲譚▼ 越

【テーマコード（参考）】

5H006

【Ｆターム（参考）】

5H006CA07

5H006CB01

5H006CC01

5H006DA02

5H006DB01

5H006DC05

5H006FA01

5H006GA04

(57)【要約】      （修正有）

【課題】過大な商用交流電源の入力に対して電力供給装置の回路の保護を図る。
【解決手段】電力供給装置１００は、商用交流電源ＶＡＣを整流する一次側整流回路１１１と前記一次側整流回路の出力を平滑化するバルクキャパシタＣ１とを含む一次側整流平滑回路１０１と、前記バルクキャパシタの両端電圧をスイッチングして二次側に供給し、二次側に供給された電圧に基づく電力を出力する電力供給部であるスイッチング回路１０２、トランス１０３及び直流変換回路１０４と、前記一次側整流平滑回路の動作をオン・オフするように設けられるスイッチＱ１と、前記商用交流電源の電圧を検出し、検出した電圧値が所定値を超える状態となったことに応じて、前記スイッチをオンからオフに切り替える電圧検出回路１０５と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

商用交流電源を整流する一次側整流回路と前記一次側整流回路の出力を平滑化するバルクキャパシタとを含む一次側整流平滑回路と、
前記バルクキャパシタの両端電圧をスイッチングして二次側に供給し、二次側に供給された電圧に基づく電力を出力する電力供給部と、
前記一次側整流平滑回路の動作をオン・オフするように設けられるスイッチと、
前記商用交流電源の電圧を検出し、検出した電圧値が所定値を超える状態となったことに応じて、前記スイッチをオンからオフに切り替える電圧検出部と
を備える電力供給装置。

【請求項2】

前記電力供給部の電力供給先の電子機器と信号線を介して接続される制御部をさらにそなえ、前記制御部は、前記検出した電圧値が所定値を超える状態となったことに応じて、商用交流電源の電圧値が過大となったことを通知する通知信号を前記電子機器に出力する
請求項１に記載の電力供給装置。

【請求項3】

前記スイッチは、前記一次側整流回路の出力端子と前記バルクキャパシタとを含む一次側整流平滑回路において、前記一次側整流回路により整流された電流が流れる経路に直列に挿入される
請求項１または２に記載の電力供給装置。

【請求項4】

前記電圧検出部は、前記検出した電圧値が所定値を超える状態が一定時間以上継続したことに応じて前記スイッチをオンからオフに切り替える
請求項１から３のいずれか一項に記載の電力供給装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力供給装置に関する。

【背景技術】

【0002】

一次側にて商用交流電源を整流した出力を平滑化するコンデンサ（バルクキャパシタンス）の両端電圧をスイッチングして交流として二次側に伝送し、二次側にて伝送された交流を平滑化することで、直流電源をノートＰＣに供給するようにされたＡＣアダプタが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－６５０１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

商用交流電源が不安定であるような環境では、ＡＣアダプタ等の電力供給装置に過大な電圧が入力される場合があり、電力供給装置の回路にかかる負担が大きくなる。このように電力供給装置に過大な電圧が入力されることによっては、特にバルクキャパシタが破損する可能性が高くなる。
このため、過大な商用交流電源の入力に対して電力供給装置の回路の保護が図られるようにすることが好ましい。

【0005】

本発明は、上記した課題を考慮して、過大な商用交流電源の入力に対して電力供給装置の回路の保護が図られるようにすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述した課題を解決する本発明の一態様は、商用交流電源を整流する一次側整流回路と前記一次側整流回路の出力を平滑化するバルクキャパシタとを含む一次側整流平滑回路と、前記バルクキャパシタの両端電圧をスイッチングして二次側に供給し、二次側に供給された電圧に基づく電力を出力する電力供給部と、前記一次側整流平滑回路の動作をオン・オフするように設けられるスイッチと、前記商用交流電源の電圧を検出し、検出した電圧値が所定値を超える状態となったことに応じて、前記スイッチをオンからオフに切り替える電圧検出部とを備える電力供給装置である。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、過大な商用交流電源の入力に対して電力供給装置の回路の保護を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本実施形態における電力供給装置の構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図１は、本実施形態の電力供給装置１００の構成例を示している。同図の電力供給装置１００は、商用交流電源ＶＡＣを所定電圧値による直流に変換し、電源として電子機器２００に電力を供給するようにされたＡＣアダプタとされた例を示している。

【0010】

電力供給装置１００には商用交流電源ＶＡＣが入力される。電力供給装置１００おいて、商用交流電源ＶＡＣは一次側整流平滑回路１０１に入力される。

【0011】

一次側整流平滑回路１０１は、整流回路１１１とバルクキャパシタＣ１とを備える。整流回路１１１は、入力された商用交流電源ＶＡＣを整流する。同図の整流回路１１１は、ブリッジ整流回路として全波整流を行うように構成された例を示している。整流回路１１１の回路構成については特に限定されない。バルクキャパシタＣ１は、整流回路１１１の正極出力端子と負極正極端子の間に接続される。バルクキャパシタＣ１は、整流回路１１１により全波整流された電圧を平滑化する。

【0012】

また、一次側整流平滑回路１０１においては、整流回路１１１の負極出力端子とバルクキャパシタＣ１の負極との間にスイッチＱ１が直列に挿入されている。つまり、この場合のスイッチＱ１は、整流回路１１１が有するダイオードにより整流された電流が流れる経路において直列に挿入されている。同図では、スイッチＱ１にＭＯＳ－ＦＥＴが用いられて例を示している。

【0013】

なお、一次側整流平滑回路１０１におけるスイッチＱ１の挿入位置は、上記の位置に限定されない。例えば、スイッチＱ１は、整流回路１１１の正極出力端子とバルクキャパシタＣ１の正極との間に挿入されてもよい。あるいは、スイッチＱ１は、整流回路１１１の正極入力端子または負極入力端子と商用交流電源ＶＡＣの間に挿入されてもよい。
例えば、バルクキャパシタＣ１に係る負担を軽減することを優先させたい場合には、整流回路１１１の入力端子側よりも、バルクキャパシタＣ１に近い整流回路１１１の出力端子側に挿入することが好ましい。

【0014】

スイッチＱ１は一次側整流平滑回路１０１の動作のオン・オフを行う。つまり、スイッチＱ１がオン（クローズ）のときには、一次側整流平滑回路１０１において整流電流が流れることから、一次側整流平滑回路１０１は商用交流電源ＶＡＣを整流するように動作する。一方、スイッチＱ１がオフ（オープン）のときには、一次側整流平滑回路１０１において整流電流の流れる経路が切断されることから、一次側整流平滑回路１０１は商用交流電源ＶＡＣを整流する動作を停止する。

【0015】

バルクキャパシタＣ１の両端電圧（一次側平滑電圧）は、スイッチング回路１０２に入力される。スイッチング回路１０２は、入力された一次側平滑電圧をスイッチング（断続）して交流を出力する。なお、スイッチング回路の方式や構成については特に限定されない。

【0016】

トランス１０３は、スイッチング回路１０２から出力される交流を、巻線比に応じた電圧比により二次側に伝送する。

【0017】

直流変換回路１０４は、トランス１０３の二次側に伝送された交流を所定の電圧値で安定化された直流に変換する。直流変換回路１０４は、変換により得られた直流による電力を、電子機器２００に電源として供給する。直流変換回路１０４は、電源ラインＶｂｕｓとグランドラインＧＮＤにより電子機器２００に電源を供給する。

【0018】

本実施形態において、電源ラインＶｂｕｓとグランドラインＧＮＤと、後述の信号ラインＣＣは、例えばＵＳＢ ＰＤ（Power Delivery）に対応したケーブルで電子機器２００と接続されてよい。

【0019】

電力供給装置１００において、電圧検出回路１０５には商用交流電源ＶＡＣが入力される。電圧検出回路１０５は、入力された商用交流電源ＶＡＣの電圧値を検出する。また、電圧検出回路１０５は、スイッチＱ１としてのＭＯＳ－ＦＥＴのゲートと接続される。電圧検出回路１０５は、スイッチＱ１に対してゲート電圧の停止、印加を切り替えることにより、スイッチＱ１のオン・オフを行うことができる。

【0020】

電圧検出回路１０５は、検出した電圧が所定値以下の状態ではスイッチＱ１がオンの状態を維持し、検出した電圧が所定時間以上にわたって所定値を超えた場合には、スイッチＱ１をオンからオフとするように、ゲート電圧を出力する。
このようにスイッチＱ１のオン・オフが行われることで、商用交流電源ＶＡＣの電圧値が過大とされる状態となったことに応じて一次側整流平滑回路１０１の動作が停止されることとなり、一次側整流平滑回路１０１に負担がかかることを防止できる。また、一次側整流平滑回路１０１の動作が停止されることで、一次側整流平滑回路１０１の後段の電力供給部（スイッチング回路１０２、トランス１０３、直流変換回路１０４）の動作も停止されることから、電力供給部における回路に負担のかかることも防止できる。

【0021】

なお、電圧検出回路１０５は、検出した電圧が所定値を超えたタイミングで、所定時間が経過するのを待機することなく、スイッチＱ１をオンからオフに切り替えてもよい。
しかしながら、この場合には、例えば商用交流電源ＶＡＣの電圧値が過大となる状態が瞬時的であるような場合でもスイッチＱ１がオフとなる。商用交流電源ＶＡＣの電圧値が過大となる状態が瞬時的である場合には、電力供給装置１００の動作を停止させずに継続させても回路に大きな負担がかかることはないので、電源が継続して供給されるようにしたほうが好ましい。
そこで、本実施形態の電圧検出回路１０５は、検出した電圧が所定時間以上にわたって継続して所定値を超えたことに応じてスイッチＱ１をオフとするように構成している。このような構成により、電力供給装置１００は、商用交流電源ＶＡＣの電圧値が瞬時的に過大となる状態では動作を継続するが、商用交流電源ＶＡＣの電圧値が一定時間以上継続して過大となって回路に負担をかける可能性が高い状態となったときに動作を停止することができる。

【0022】

なお、電圧検出回路１０５は、例えば商用交流電源ＶＡＣの電圧が所定値を超えて以降は、商用交流電源ＶＡＣの電圧が低下しても検出する電圧としては商用交流電源ＶＡＣよりも高くなるように、所定のヒステリシス特性を与えてもよい。このようにヒステリシス特性が与えられる与されることで、例えば、商用交流電源ＶＡＣの電圧が所定値を上下するように変動しているようなときには、電圧検出回路１０５の検出する電圧値が一定時間以上継続して所定値を超える状態となりやすく、回路の保護を優先するように動作することができる。

【0023】

また、電圧検出回路１０５は、商用交流電源ＶＡＣの電圧が所定値を超えて一定時間以上経過したことに応じてスイッチＱ１をオンからオフに切り替えるとともに、過電圧通知信号Ｓ１を出力する。
過電圧通知信号Ｓ１は、フォトカプラ１０６を介して制御部１０７に出力される。フォトカプラ１０６は、一次側と二次側とを電気的に絶縁して、過電圧通知信号Ｓ１を一次側から二次側に伝達する。
制御部１０７は、過電圧通知信号Ｓ２が入力されたことに応じて、信号ラインＣＣを介して過電圧通知信号Ｓ２を電子機器２００に出力する。
電子機器２００は、過電圧通知信号Ｓ２が入力されたことに応じて、ユーザに向けて電源状態警告報知を行ってよい。電子機器２００は、電源状態警告報知として、例えば商用交流電源の状態が良好でないことや、電力供給装置１００が入力する商法交流電源の環境の変更を促すといった内容のメッセージを表示してよい。

【0024】

なお、本実施形態の電力供給装置１００の構成は、ＡＣアダプタのほか、電子機器に内蔵される電源回路にも適用されてよい。

【符号の説明】

【0025】

１００ 電力供給装置、１０１ 一次側整流平滑回路、１０２ スイッチング回路、１０３ トランス、１０４ 直流変換回路、１０５ 電圧検出回路、１０６ フォトカプラ、１０７ 制御部、１１１ 整流回路、２００ 電子機器、Ｃ１ バルクキャパシタ、ＣＣ 信号ライン、ＧＮＤ グランドライン

【図1】