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KR102015206B1 - 전력 공급 장치, ac 어댑터, ac 차저, 전자 기기 및 전력 공급 시스템 - Google Patents

전력 공급 장치, ac 어댑터, ac 차저, 전자 기기 및 전력 공급 시스템 Download PDF

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KR102015206B1
KR102015206B1 KR1020177032464A KR20177032464A KR102015206B1 KR 102015206 B1 KR102015206 B1 KR 102015206B1 KR 1020177032464 A KR1020177032464 A KR 1020177032464A KR 20177032464 A KR20177032464 A KR 20177032464A KR 102015206 B1 KR102015206 B1 KR 102015206B1
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converter
supply device
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아끼히로 오노
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로무 가부시키가이샤
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Abstract

전력 공급 장치(4)는 입력과 VBUS 출력 사이에 배치된 DC/DC 컨버터(13)와, DC/DC 컨버터(13)의 입력 전류를 제어하는 1차측 컨트롤러(30)와, 제어 입력에 결합되며, 제어 입력의 제어 입력 신호를 수신하고, 1차측 컨트롤러(30)에 피드백하는 절연 쌍방향 회로(34)를 구비한다. 1차측 컨트롤러(30)는 절연 쌍방향 회로(34)로부터 피드백된 제어 입력 신호에 기초하여, DC/DC 컨버터(13)의 입력 전류를 제어함으로써, DC/DC 컨버터(13)의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량을 가변으로 한다. 실장 스페이스가 삭감되어, 소형화·저비용화 또한 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 제어 가능한 전력 공급 장치, AC 어댑터, AC 차저, 전자 기기 및 전력 공급 시스템을 제공한다.

Description

전력 공급 장치, AC 어댑터, AC 차저, 전자 기기 및 전력 공급 시스템
본 실시 형태는, 전력 공급 장치, AC 어댑터, AC 차저, 전자 기기 및 전력 공급 시스템에 관한 것이다.
종래, 전력 공급을 수반하는 통신 규격에 대응한 단말 장치와 전력선 반송 통신 네트워크 사이에서 상호 통신 가능한 직류 콘센트가 제공되고 있다.
데이터선을 사용한 전력 공급 기술에는, 파워 오버 이더넷(PoE : Power Over Ethernet) 기술이나 유니버설 시리얼 버스(USB : Universal Serial Bus) 기술이 있다.
USB 기술에는, 공급 전력 레벨에 따라서, 최대 2.5W의 USB2.0, 최대 4.5W의 USB3.1, 최대 7.5W의 배터리 충전 규격 BC1.2가 있다.
또한, USB 파워 딜리버리 사양은, 종래의 케이블이나 커넥터와도 호환성을 구비하고, USB2.0이나 USB3.1, USB 배터리 충전 규격 BC1.2와도 공존하는 독립된 규격이다. 이 규격에서는, 전압 5V∼12V∼20V, 전류 1.5A∼2A∼3A∼5A의 범위 내에서, 충전 전류·전압을 선택 가능하고, 10W·18W·36W·65W·최대 100W까지 USB 충전·급전 가능하다.
이와 같은 전력 공급을 실시하는 전원으로서, DC/DC 컨버터가 있다. DC/DC 컨버터에는 다이오드 정류 방식과 동기 정류 방식이 있다.
일본 특허 공개 제2011-82802호 공보
밥 던스턴(Bob Dunstan)편, "USB Power Delivery Specification Revision1.0", 2012년 7월 5일 릴리스, http://www.usb.org/developers/docs/
본 실시 형태는, 실장 스페이스가 삭감되어, 소형화·저비용화 또한 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 제어 가능한 전력 공급 장치, AC 어댑터, AC 차저, 전자 기기 및 전력 공급 시스템을 제공한다.
본 실시 형태의 일 형태에 따르면, 입력과 VBUS 출력 사이에 배치된 DC/DC 컨버터와, 상기 DC/DC 컨버터의 입력 전류를 제어하는 1차측 컨트롤러와, 제어 입력에 결합되며, 상기 제어 입력의 제어 입력 신호를 수신하고, 상기 1차측 컨트롤러에 피드백하는 절연 쌍방향 회로와, 상기 DC/DC 컨버터의 출력과 상기 VBUS 출력 사이에 배치되며, 상기 DC/DC 컨버터의 출력을 차단하는 스위치와, 상기 절연 쌍방향 회로에 접속되며, 상기 스위치를 온/오프 제어하는 2차측 컨트롤러를 구비하고, 상기 1차측 컨트롤러는, 상기 절연 쌍방향 회로로부터 피드백된 상기 제어 입력 신호에 기초하여, 상기 입력 전류를 제어함으로써, 상기 DC/DC 컨버터의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량을 가변으로 한 전력 공급 장치가 제공된다.
본 실시 형태의 다른 형태에 따르면, 입력과 VBUS 출력 사이에 배치된 DC/DC 컨버터와, 상기 DC/DC 컨버터의 입력 전류를 제어하는 1차측 컨트롤러와, 제어 입력에 결합되며, 상기 제어 입력의 제어 입력 신호를 수신하고, 상기 1차측 컨트롤러에 피드백하는 절연 쌍방향 회로와, 상기 DC/DC 컨버터의 출력과 상기 VBUS 출력 사이에 배치되며, 상기 DC/DC 컨버터의 출력을 차단하는 스위치와, 상기 절연 쌍방향 회로에 접속되며, 상기 스위치를 온/오프 제어하는 2차측 컨트롤러와, 상기 DC/DC 컨버터의 1차측 신호를 검출하는 모니터 회로를 구비하고, 상기 1차측 컨트롤러는, 상기 모니터 회로의 검출 신호에 기초하여, 상기 절연 쌍방향 회로를 통해, 상기 2차측 컨트롤러를 제어함으로써, 상기 DC/DC 컨버터의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량을 가변으로 한 전력 공급 장치가 제공된다.
본 실시 형태의 다른 형태에 따르면, 입력과 VBUS 출력 사이에 배치된 DC/DC 컨버터와, 상기 DC/DC 컨버터의 입력 전류를 제어하는 1차측 컨트롤러와, 제어 입력에 결합되며, 상기 제어 입력의 제어 입력 신호를 수신하고, 상기 1차측 컨트롤러에 피드백하는 절연 쌍방향 회로와, 상기 DC/DC 컨버터의 출력과 상기 VBUS 출력 사이에 배치되며, 상기 DC/DC 컨버터의 출력을 차단하는 스위치와, 상기 절연 쌍방향 회로에 접속되며, 상기 스위치를 온/오프 제어하는 2차측 컨트롤러와, 상기 DC/DC 컨버터의 출력과 상기 절연 쌍방향 회로 사이에 접속된 에러 앰프를 구비하고, 상기 1차측 컨트롤러는, 상기 에러 앰프의 검출 신호에 기초하여, 상기 절연 쌍방향 회로를 통해 수신한 피드백 신호를 수신함과 함께, 상기 피드백 신호에 기초하여, 상기 절연 쌍방향 회로를 통해, 상기 2차측 컨트롤러를 제어함으로써, 상기 DC/DC 컨버터의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량을 가변으로 한 전력 공급 장치가 제공된다.
본 실시 형태의 다른 형태에 따르면, 상기의 전력 공급 장치를 탑재한 AC 어댑터가 제공된다.
본 실시 형태의 다른 형태에 따르면, 상기의 전력 공급 장치를 탑재한 AC 차저가 제공된다.
본 실시 형태의 다른 형태에 따르면, 상기의 전력 공급 장치를 탑재한 전자 기기가 제공된다.
본 실시 형태의 다른 형태에 따르면, 상기의 전력 공급 장치를 탑재한 전력 공급 시스템이 제공된다.
본 실시 형태에 따르면, 실장 스페이스가 삭감되어, 소형화·저비용화 또한 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 제어 가능한 전력 공급 장치, AC 어댑터, AC 차저, 전자 기기 및 전력 공급 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 기본 기술에 따른 전력 공급 장치의 모식적 회로 블록 구성도.
도 2의 (a)는 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치의 모식적 회로 블록 구성도, (b)는 제1 실시 형태의 확장예에 따른 전력 공급 장치의 모식적 회로 블록 구성도.
도 3은 제1 실시 형태의 변형예 1에 따른 전력 공급 장치의 모식적 회로 블록 구성도.
도 4는 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 절연 쌍방향 회로의 모식적 블록 구성도.
도 5는 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 사용하여 얻어지는 출력 전압과 출력 전류의 관계를 도시하는 모식도로서, (a) CVCC를 나타내는 직사각형 형상의 예, (b) 역사다리꼴의 「フ」자 형상의 예, (c) 역삼각형의 「フ」자 형상의 예, (d) 사다리꼴 형상의 예, (e) 오각형 형상의 예.
도 6은 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용되는 2차측 컨트롤러의 모식적 회로 블록 구성도.
도 7은 제1 실시 형태의 변형예 2에 따른 전력 공급 장치의 모식적 회로 블록 구성도.
도 8은 제1 실시 형태의 변형예 3에 따른 전력 공급 장치의 모식적 회로 블록 구성도.
도 9는 제1 실시 형태의 변형예 4에 따른 전력 공급 장치의 모식적 회로 블록 구성도.
도 10은 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 절연 쌍방향 회로의 모식적 블록 구성도.
도 11은 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 절연 쌍방향 회로의 모식적 블록 구성도(구성예 1).
도 12는 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 절연 쌍방향 회로의 모식적 블록 구성도(구성예 2).
도 13은 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 절연 쌍방향 회로의 모식적 블록 구성도(구성예 3).
도 14는 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 절연 쌍방향 회로의 모식적 블록 구성도(구성예 4).
도 15는 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 절연 쌍방향 회로의 모식적 블록 구성도(구성예 5).
도 16은 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 절연 쌍방향 회로의 모식적 블록 구성도(구성예 6).
도 17은 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 절연 쌍방향 회로의 모식적 블록 구성도(구성예 7).
도 18은 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 절연 쌍방향 회로와 파워 출력 회로의 모식적 블록 구성도.
도 19는 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 절연 쌍방향 회로의 모식적 블록 구성도(구성예 8).
도 20은 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 절연 쌍방향 회로와 파워 출력 회로의 모식적 블록 구성도(구성예 9).
도 21의 (a)는 도 20에 도시된 포트 셀렉터의 구성예, (b)는 도 20에 도시된 포트 셀렉터의 다른 구성예.
도 22는 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 절연 쌍방향 회로의 모식적 블록 구성도(구성예 10).
도 23은 제1 실시 형태의 변형예 5에 따른 전력 공급 장치의 모식적 회로 블록 구성도.
도 24는 제1 실시 형태의 변형예 6에 따른 전력 공급 장치의 모식적 회로 블록 구성도.
도 25는 제1 실시 형태의 변형예 7에 따른 전력 공급 장치의 모식적 회로 블록 구성도.
도 26은 제2 실시 형태에 따른 전력 공급 장치의 모식적 회로 블록 구성도.
도 27은 제3 실시 형태에 따른 전력 공급 장치의 모식적 회로 블록 구성도.
도 28은 제4 실시 형태에 따른 전력 공급 장치의 모식적 회로 블록 구성도.
도 29는 제5 실시 형태에 따른 전력 공급 장치의 모식적 회로 블록 구성도.
도 30은 제6 실시 형태에 따른 전력 공급 장치의 모식적 회로 블록 구성도.
도 31은 제7 실시 형태에 따른 전력 공급 장치의 모식적 회로 블록 구성도.
도 32의 (a)는 제8 실시 형태에 따른 전력 공급 장치의 모식적 회로 블록 구성도, (b)는 제8 실시 형태의 변형예에 따른 전력 공급 장치의 모식적 회로 블록 구성도.
도 33은 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용되는 MOS 스위치의 모식적 회로 블록 구성도.
도 34는 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치 간을 리셉터클을 통해 접속한 모식적 구성도.
도 35는 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 리셉터클 내부의 모식적 구성도.
도 36은 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치 간을 리셉터클 및 플러그를 통해 접속한 모식적 구성도.
도 37의 (a)는 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치 간을 리셉터클·플러그 케이블을 통해 접속한 모식적 구성도, (b)는 2개의 리셉터클 간의 접속 관계를 도시하는 도면.
도 38의 (a)는 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 파워 출력 회로와 파워 입력 회로의 접속 관계를 설명하는 모식적 블록 구성도, (b)는 도 38의 (a)에 대응하는 모식적 회로 구성도.
도 39의 (a)는 도 38의 (b)에 도시된 파워 출력 회로의 구체적인 회로 구성예, (b)는 도 39의 (a)에 적용 가능한 쌍방향 스위치의 구성도.
도 40은 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 파워 출력 회로의 모식적 회로 구성도(구성예 1).
도 41은 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 파워 출력 회로의 모식적 회로 구성도(구성예 2).
도 42는 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 파워 출력 회로의 모식적 회로 구성도(구성예 3).
도 43은 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 파워 출력 회로의 모식적 회로 구성도(구성예 4).
도 44는 콘센트에 접속 가능한 플러그와 AC 어댑터/AC 차저를 케이블을 사용하여 접속하는 결선예로서, (a) AC 어댑터/AC 차저 내의 PD와 외부의 플러그를 접속하는 예, (b) AC 어댑터/AC 차저에 리셉터클을 구비하는 예, (c) AC 어댑터/AC 차저에 내장된 플러그와 외부의 플러그를 접속하는 예.
도 45는 콘센트에 접속 가능한 플러그와 AC 어댑터/AC 차저를 USBPD 케이블을 사용하여 접속하는 결선예로서, (a) AC 어댑터/AC 차저 내의 PD와 외부의 플러그를 접속하는 예, (b) AC 어댑터/AC 차저에 리셉터클을 구비하는 예, (c) AC 어댑터/AC 차저에 내장된 플러그와 외부의 플러그를 접속하는 예.
도 46은 콘센트에 접속 가능한 플러그를 AC 어댑터/AC 차저에 내장하는 예로서, (a) AC 어댑터/AC 차저 내의 PD와 외부의 플러그를 접속하는 예, (b) AC 어댑터/AC 차저에 리셉터클을 구비하는 예, (c) AC 어댑터/AC 차저에 내장된 플러그와 외부의 플러그를 접속하는 예.
도 47은 콘센트에 접속 가능한 플러그를 AC 어댑터/AC 차저에 내장하는 예로서, (a) AC 어댑터/AC 차저 내의 복수의 PD와 외부의 복수의 플러그를 접속하는 예, (b) AC 어댑터/AC 차저에 복수의 리셉터클을 구비하는 예, (c) AC 어댑터/AC 차저 내에 내장된 복수의 플러그와 외부의 복수의 플러그를 접속하는 예.
도 48의 (a)는 콘센트에 접속 가능한 플러그와 전자 기기를 케이블을 사용하여 접속하는 결선예로서, 전자 기기 내부에 리셉터클을 내장하는 내부 회로를 복수 구비하는 예, (b)는 콘센트에 접속 가능한 플러그를 전자 기기에 내장하고, 전자 기기 내부에 리셉터클을 내장하는 내부 회로를 복수 구비하는 예.
도 49의 (a)는 콘센트에 접속 가능한 플러그를 전자 기기에 내장하고, 전자 기기 내부에 리셉터클을 내장하는 내부 회로를 복수 구비하는 예에 있어서, 1개의 내부 회로 내에 외부에 접속되는 리셉터클을 갖는 예, (b)는 콘센트에 접속 가능한 플러그를 전자 기기에 내장하고, 전자 기기 내부에 리셉터클을 내장하는 내부 회로를 복수 구비하는 예에 있어서, 1개의 내부 회로 내에 외부에 접속되는 복수의 리셉터클을 갖는 예.
도 50의 (a)는 접속 대상을 스마트폰으로 하는 경우의 실시 형태에 따른 전력 공급 장치의 보호 기능의 설명도, (b)는 접속 대상을 랩톱 PC로 하는 경우의 실시 형태에 따른 전력 공급 장치의 보호 기능의 설명도.
도 51은 리셉터클을 탑재한 AC 어댑터·AC 차저·전자 기기·도킹 스테이션에 적용 가능한 실시 형태에 따른 전력 공급 장치의 모식적 조감 구조예.
도 52는 리셉터클을 탑재한 AC 어댑터·AC 차저·전자 기기·도킹 스테이션에 적용 가능한 실시 형태에 따른 전력 공급 장치의 모식적 조감 구조예.
도 53은 복수의 리셉터클을 탑재한 AC 어댑터·AC 차저·전자 기기·도킹 스테이션에 적용 가능한 실시 형태에 따른 전력 공급 장치의 모식적 조감 구조예.
도 54는 플러그를 탑재한 AC 어댑터·AC 차저·전자 기기·도킹 스테이션에 적용 가능한 실시 형태에 따른 전력 공급 장치의 모식적 조감 구조예.
도 55는 실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 적용 가능한 전력 공급 시스템에 있어서, 2개의 PC 간의 데이터 통신 및 전력 공급을 설명하는 모식적 블록 구성도.
도 56은 실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 적용 가능한 전력 공급 시스템에 있어서, 2개의 유닛 간의 데이터 통신 및 전력 공급을 설명하는 모식적 블록 구성도.
도 57은 실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 내장한 AC 어댑터/AC 차저·스마트폰을 포함하는 전력 공급 시스템의 모식적 블록 구성도.
도 58은 실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 내장한 2개의 유닛을 포함하는 전력 공급 시스템의 모식적 블록 구성도.
도 59는 실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 적용 가능한 전력 공급 시스템에 있어서, 다른 2개의 유닛을 포함하는 모식적 블록 구성도.
도 60은 실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 적용 가능한 전력 공급 시스템의 제1 모식적 블록 구성도.
도 61은 실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 적용 가능한 전력 공급 시스템의 제2 모식적 블록 구성도.
도 62는 실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 적용 가능한 전력 공급 시스템의 제3 모식적 블록 구성도.
도 63은 실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 적용 가능한 전력 공급 시스템의 제4 모식적 블록 구성도.
도 64는 실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 적용 가능한 전력 공급 시스템에 있어서, CPU 인터페이스 내에 컨트롤러가 내장되는 구성의 모식적 블록 구성도.
다음에, 도면을 참조하여, 본 실시 형태를 설명한다. 이하의 도면의 기재에 있어서, 동일 또는 유사한 부분에는 동일 또는 유사한 부호를 붙이고 있다. 단, 도면은 모식적인 것이며, 두께와 평면 치수의 관계, 각 층의 두께 비율 등은 현실의 것과는 상이한 것에 유의해야 한다. 따라서, 구체적인 두께나 치수는 이하의 설명을 참작하여 판단해야 할 것이다. 또한, 도면 상호간에 있어서도 서로의 치수의 관계나 비율이 상이한 부분이 포함되어 있는 것은 물론이다.
또한, 이하에 나타내는 실시 형태는, 기술적 사상을 구체화하기 위한 장치나 방법을 예시하는 것으로서, 구성 부품의 재질, 형상, 구조, 배치 등을 하기의 것에 특정하는 것은 아니다. 이 실시 형태는, 특허 청구 범위에 있어서, 다양한 변경을 가할 수 있다.
[기본 기술]
기본 기술에 따른 전력 공급 장치(4A)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 입력·출력 간에 배치되며, 트랜스포머(15)·다이오드 D1·캐패시터 C1 및 트랜스포머(15)의 1차측 인덕턴스 L1에 접지 전위와의 사이에 직렬 접속되는 MOS 트랜지스터 Q1 및 저항 RS를 포함하는 DC/DC 컨버터(13)와, MOS 트랜지스터 Q1을 제어하는 1차측 컨트롤러(30)와, 입력과 1차측 컨트롤러(30) 사이에 접속되며, 1차측 컨트롤러(30)에 전원을 공급하는 전원 공급 회로(10)와, 출력에 접속되며, 출력 전압 Vo와 출력 전류 Io를 제어 가능한 2차측 컨트롤러(16)와, DC/DC 컨버터(13)의 출력과 2차측 컨트롤러(16)에 접속된 오차 보상용의 에러 앰프(21)와, 에러 앰프(21)에 접속되며, 출력 정보를 1차측 컨트롤러(30)에 피드백하는 절연 회로(20)를 구비한다.
또한, 2차측 컨트롤러(16)는 AC 결합 캐패시터를 통해 출력(VBUS)에 접속되어 있어도 된다.
또한, 기본 기술에 따른 전력 공급 장치(4A)는, 도 1에 도시한 바와 같이, DC/DC 컨버터(13)의 출력과 전력선 출력(VBUS)을 차단하는 스위치 SW와, 스위치 SW와 전력선 출력(VBUS) 사이에 배치된 필터 회로(LF·CF)를 구비한다. 이 스위치 SW는, 2차측 컨트롤러(16)에 의해, 온/오프 제어 가능하다.
기본 기술에 따른 전력 공급 장치(4A)에 있어서는, 전력선 출력(VBUS)에 외부로부터 AC 신호가 중첩되어 입력된다.
기본 기술에 따른 전력 공급 장치(4A)에 있어서는, 전력선 출력(VBUS)으로부터 제어 입력 신호가 2차측 컨트롤러(16)에 입력되고, 출력측의 전력 정보는, 에러 앰프(21) 및 절연 회로(20)를 통해, 1차측 컨트롤러(30)에 피드백된다. 1차측 컨트롤러(30)는 MOS 트랜지스터 Q1의 ON/OFF를 제어하여, 출력 전압을 안정화시킨다.
또한, 기본 기술에 따른 전력 공급 장치(4A)에 있어서는, 전류 센스용의 저항 RS에 의해, 1차측 인덕턴스 L1에 도통하는 전류량을 검출하고, 1차측 컨트롤러(30)에 있어서, 1차측 과전류 등의 전류량을 제어하고 있다. 결과로서, 기본 기술에 따른 전력 공급 장치(4A)에 있어서는, 출력 전압값 및 출력 전류값 MAX 가변 기능을 갖는다.
기본 기술에 따른 전력 공급 장치(4A)에 있어서는, 2차측 컨트롤러(16)로부터 1차측 컨트롤러(30)에의 피드백 제어에 의해, 강압형 DC/DC 컨버터(13)의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값) 가변 기능을 갖는다. 이 때문에, 출력에 접속되는 부하(예를 들어, 스마트폰, 랩톱 PC, 태블릿 PC 등)에 따라서, 출력 전압 Vo와 출력 전류 Io의 관계에 가변 기능을 갖는다.
출력측의 필터 코일로 형성되는 인덕턴스 LF는 분리용의 인덕턴스이다. 즉, 인덕턴스 LF와 캐패시터 CF를 포함하는 필터 회로에 의해, 출력으로부터 제어 입력 신호가 DC/DC 컨버터(13)에 입력되는 것을 분리하고 있다.
[제1 실시 형태]
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치의 모식적 회로 블록 구성은, 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이 나타내진다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 입력과 VBUS 출력 사이에 배치된 DC/DC 컨버터(13)와, DC/DC 컨버터(13)의 입력 전류를 제어하는 1차측 컨트롤러(30)와, 제어 입력에 결합되어, 제어 입력의 제어 입력 신호를 수신하고, 1차측 컨트롤러(30)에 피드백하는 절연 쌍방향 회로(34)를 구비한다. 여기서, 1차측 컨트롤러(30)는 절연 쌍방향 회로(34)로부터 피드백된 제어 입력 신호에 기초하여, DC/DC 컨버터(13)의 입력 전류를 제어함으로써, DC/DC 컨버터(13)의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 가변으로 한다.
또한, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 2에 도시한 바와 같이, DC/DC 컨버터(13)의 출력과 VBUS 출력 사이에 배치되며, DC/DC 컨버터(13)의 출력을 차단하는 스위치 SW와, 절연 쌍방향 회로(34)에 접속되며, 스위치 SW를 온/오프 제어하는 2차측 컨트롤러(16)를 구비하고 있어도 된다.
또한, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 절연 쌍방향 회로(34)와 제어 입력을 결합하는 AC 결합 캐패시터 CC를 구비하고 있어도 된다. 혹은, 절연 쌍방향 회로(34)와 제어 입력은, 결합 캐패시터 CC를 통하지 않고 직결되어 있어도 된다.
또한, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 제어 단자 CT를 구비하고, 제어 입력은, 제어 단자 CT에 결합되어 있어도 된다. 또한, 제어 단자 CT를 통해, 외부 기기에는, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)의 제어 출력 신호가 출력 가능하다.
또한, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, 절연 쌍방향 회로(34)는 주파수 변환, 직류 레벨 변환, 진폭 레벨 변환 중 어느 것을 실행 가능하다.
또한, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, 스위치 SW에 의해, DC/DC 컨버터(13)의 출력과 전력선 출력(VBUS)을 차단할 수 있다. 스위치 SW는, 2차측 컨트롤러(16)에 의해, 온/오프 제어 가능하다. 스위치 SW는, 절연 게이트형 전계 효과 트랜지스터(MOSFET : Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)를 구비하고 있어도 된다.
또한, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 2에 도시한 바와 같이, DC/DC 컨버터(13)의 입력과, 1차측 컨트롤러(30) 사이에 접속되며, 1차측 컨트롤러(30)에 전원을 공급하는 전원 공급 회로(10)를 구비하고 있어도 된다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서는, 절연 쌍방향 회로(34)로부터 1차측 컨트롤러(30)에의 피드백 제어에 의해, 강압형 DC/DC 컨버터(13)의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값) 가변 기능을 갖는다. 이 때문에, 출력에 접속되는 부하(예를 들어, 스마트폰, 랩톱 PC, 태블릿 PC 등)에 따라서, 출력 전압 Vo와 출력 전류 Io의 관계에 가변 기능을 갖는다.
(확장예)
제1 실시 형태의 확장예에 따른 전력 공급 장치의 모식적 회로 블록 구성은, 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이 나타내진다.
제1 실시 형태의 확장예 1에 따른 전력 공급 장치는, 제1 실시 형태와는 상이한 피드백 제어에 의해 동작한다. 즉, 제1 실시 형태의 확장예 1에 따른 전력 공급 장치는, 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, DC/DC 컨버터(13)의 1차측 신호를 검출하는 모니터 회로(22)를 구비하고, 1차측 컨트롤러(30)는 모니터 회로(22)의 검출 신호에 기초하여, 절연 쌍방향 회로(34)를 통해, 2차측 컨트롤러(16)를 제어함으로써, DC/DC 컨버터(13)의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량을 가변으로 하고 있다.
모니터 회로(22)는, 예를 들어 도 1에 도시된 MOS 트랜지스터 Q1의 게이트·드레인간 전압을 검출하는 회로 등을 포함 가능하다.
제1 실시 형태의 확장예 2에 따른 전력 공급 장치는, 제1 실시 형태 및 그 확장예 1과는 상이한 피드백 기구에 의해 동작한다. 즉, 제1 실시 형태의 확장예 2에 따른 전력 공급 장치는, 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, DC/DC 컨버터(13)의 출력과 절연 쌍방향 회로(34) 사이에 접속된 에러 앰프(21)를 구비하고, 1차측 컨트롤러(30)는 에러 앰프(21)의 검출 신호에 기초하여, 절연 쌍방향 회로(34)를 통해 수신한 피드백 신호를 수신함과 함께, 이 피드백 신호에 기초하여, 절연 쌍방향 회로(34)를 통해, 2차측 컨트롤러(16)를 제어함으로써, DC/DC 컨버터(13)의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량을 가변으로 하고 있다.
제1 실시 형태의 확장예 1·2의 구성 및 피드백 제어는, 이하의 제1 실시 형태의 변형예 1∼7에 있어서도 마찬가지로 확장 가능하고, 마찬가지의 피드백 제어를 적용 가능하다. 또한, 제1 실시 형태의 확장예 1·2의 구성은, 제2∼제8 실시 형태에 있어서도 마찬가지로 적용 가능하고, 또한 그 피드백 제어도 마찬가지로 적용 가능하다. 이하에 있어서, 중복 설명은 생략한다.
(변형예 1)
제1 실시 형태의 변형예 1에 따른 전력 공급 장치의 모식적 회로 블록 구성은, 도 3에 도시한 바와 같이 나타내진다.
제1 실시 형태의 변형예 1에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 입력과 VBUS 출력 사이에 배치된 DC/DC 컨버터(13)와, DC/DC 컨버터(13)의 입력 전류를 제어하는 1차측 컨트롤러(30)와, 제어 입력에 결합되며, 제어 입력의 제어 입력 신호를 수신하고, 1차측 컨트롤러(30)에 피드백하는 절연 쌍방향 회로(34)와, DC/DC 컨버터(13)의 출력과 VBUS 출력 사이에 배치되며, DC/DC 컨버터(13)의 출력을 차단하는 스위치 SW와, 절연 쌍방향 회로(34)에 접속되며, 스위치 SW를 온/오프 제어하는 2차측 컨트롤러(16)와, 2차측 컨트롤러(16)와 VBUS 출력 사이에 배치된 출력 캐패시터 CO를 구비한다. 여기서, 1차측 컨트롤러(30)는 절연 쌍방향 회로(34)로부터 피드백된 제어 입력 신호에 기초하여, DC/DC 컨버터(13)의 입력 전류를 제어함으로써, DC/DC 컨버터(13)의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 가변으로 한다.
절연 쌍방향 회로(34)는, 또한, VBUS 출력의 AC 신호 성분의 신호 변환·전환을 실시 가능하다. VBUS 출력의 AC 신호 성분은, VBUS 출력과 2차측 컨트롤러(16) 사이에 접속된 출력 캐패시터 CO를 통해, 2차측 컨트롤러(16)에 결합되어, 절연 쌍방향 회로(34)에 전송 가능하다.
또한, 제1 실시 형태의 변형예 1에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 제어 단자 CT를 구비하고, 제어 입력은, 제어 단자 CT에 결합되어 있어도 된다. 또한, 제어 단자 CT를 통해, 외부 기기에는, 제1 실시 형태의 변형예 1에 따른 전력 공급 장치(4)의 제어 출력 신호가 출력 가능하다.
또한, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, 출력 캐패시터 CO를 통해서도, 외부 기기에는, 제1 실시 형태의 변형예 1에 따른 전력 공급 장치(4)의 제어 출력 신호가 출력 가능하다.
출력측의 필터 코일로 형성되는 인덕턴스 LF는 분리용의 인덕턴스이다. 즉, 인덕턴스 LF와 캐패시터 CF를 포함하는 필터 회로에 의해, VBUS 출력으로부터 제어 입력 신호가 DC/DC 컨버터(13)에 입력되는 것을 분리하고 있다. 그 밖의 구성은 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
(절연 쌍방향 회로)
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 절연 쌍방향 회로(34)의 모식적 블록 구성은, 도 4에 도시한 바와 같이 나타내진다.
절연 쌍방향 회로(34)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 복수의 절연 단방향 회로(35·37)를 구비하고 있어도 된다.
또한, 절연 쌍방향 회로(34)는, 도 4에 도시한 바와 같이, DC 결합 및 AC 결합 가능한 제1 절연 단방향 회로(35)와, AC 결합 가능한 제2 절연 단방향 회로(37)를 구비하고 있어도 된다.
절연 단방향 회로(35·37)에는, 캐패시터, 포토커플러, 트랜스포머 등을 적용 가능하다. 또한, 용도에 따라서, 절연 드라이버가 구비된 쌍방향 트랜스포머, 쌍방향 소자 등을 적용해도 된다.
여기서, 절연 단방향 회로(35)는 DC 정보 및 2차측으로부터 1차측으로의 입력 AC 정보의 전송이 가능하고, 절연 단방향 회로(37)는 1차측으로부터 2차측으로의 출력 AC 정보의 전송이 가능하다. 복수의 절연 단방향 회로(35·37)를 조합함으로써, 결과적으로, 절연 쌍방향 회로(34)를 구성 가능하다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서는, 절연 쌍방향 회로(34)로부터 1차측 컨트롤러(30)에의 피드백 제어에 의해, 강압형 DC/DC 컨버터(13)의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값) 가변 기능을 갖는다. 이 때문에, 출력에 접속되는 부하(예를 들어, 스마트폰, 랩톱 PC, 태블릿 PC 등)에 따라서, 출력 전압 Vo와 출력 전류 Io의 관계에 가변 기능을 갖는다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)를 사용하여 얻어지는 출력 전압 Vo와 출력 전류 Io의 관계는, 도 5의 (a)에 도시한 바와 같은 직사각형 형상, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같은 역사다리꼴의 「フ」자 형상, 도 5의 (c)에 도시한 바와 같은 역삼각형의 「フ」자 형상, 도 5의 (d)에 도시한 바와 같은 사다리꼴 형상, 도 5의 (e)에 도시한 바와 같은 오각형 형상 등, 다양한 형상을 채용 가능하다. 예를 들어, 도 5의 (a)에 도시한 직사각형 형상은, CVCC(Constant Voltage Constant Current)의 예이다.
또한, 제1 실시 형태의 변형예 1에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, 전력선 출력(VBUS)에 외부로부터 중첩되어 입력되는 AC 신호를 추출하기 위한 출력 캐패시터 CO가 2차측 컨트롤러(16)·전력선 출력(VBUS) 간에 접속되는 예가 도시되어 있는데, 이 경우에는 분리용의 인덕턴스 LF는 필요로 된다. 즉, 전력선 출력(VBUS)으로부터 제어 입력 신호가 DC/DC 컨버터(13)에 입력되는 것을 분리할 필요가 있기 때문에, 인덕턴스 LF와 캐패시터 CF를 포함하는 필터 회로가 필요하다. 한편, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서는, 출력 캐패시터 CO를 적용하지 않기 때문에, 분리용의 인덕턴스 LF는 불필요하게 된다. 이 경우, 분리용의 인덕턴스 LF를 삭감 가능하기 때문에, 실장 면적을 삭감 가능하여, 소형화·경량화를 도모할 수 있다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 있어서, 2차측 컨트롤러(16)는, 도 6에 도시한 바와 같이, 출력 전압 Vo와 출력 전류 Io를 제어하는 전압 전류 제어 회로(17)를 구비하고 있어도 된다.
(변형예 2)
제1 실시 형태의 변형예 2에 따른 전력 공급 장치의 모식적 회로 블록 구성은, 도 7에 도시한 바와 같이 나타내진다.
제1 실시 형태의 변형예 2에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, 절연 쌍방향 회로(34)는 복수의 제어 입력에 결합되며, 복수의 제어 입력의 제어 입력 신호의 신호 변환·전환을 실시 가능하다.
제1 실시 형태의 변형예 2에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 7에 도시한 바와 같이, 입력과 VBUS 출력 사이에 배치된 DC/DC 컨버터(13)와, DC/DC 컨버터(13)의 입력 전류를 제어하는 1차측 컨트롤러(30)와, 복수의 제어 입력에 결합되며, 복수의 제어 입력의 제어 입력 신호의 신호 변환을 실시함과 함께, 신호 변환된 제어 입력 신호를 1차측 컨트롤러(30)에 피드백하는 절연 쌍방향 회로(34)를 구비한다. 여기서, 1차측 컨트롤러(30)는 절연 쌍방향 회로(34)로부터 피드백된 제어 입력 신호에 기초하여, DC/DC 컨버터(13)의 입력 전류를 제어함으로써, DC/DC 컨버터(13)의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 가변으로 한다.
또한, 제1 실시 형태의 변형예 2에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 7에 도시한 바와 같이, DC/DC 컨버터(13)는 복수의 제어 입력과 쌍으로 배치되는 복수의 VBUS 출력에 대하여 출력 전압을 공급 가능하다.
또한, 제1 실시 형태의 변형예 3에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 7에 도시한 바와 같이, 복수의 VBUS 파워 출력 단자 PT1·PT2·…·PTn을 구비하고, DC/DC 컨버터(13)는 복수의 VBUS 파워 출력 단자 PT1·PT2·…·PTn을 통해 출력 전압을 공급 가능하다.
또한, 1차측 컨트롤러(30)는 부호 변환을 실시 가능한 통신 회로(19)를 구비하고 있어도 된다. 즉, 절연 쌍방향 회로(34)에 있어서 실시되는 복수의 제어 입력의 제어 입력 신호의 신호 변환을 1차측 컨트롤러(30) 내의 통신 회로(19)에 있어서 실시해도 된다. 이 경우에는, 절연 쌍방향 회로(34)는, 예를 들어 도 4에 도시된 절연 단방향 회로를 제어 입력의 수분만큼 배치하는 구성을 구비하고 있어도 된다.
또한, 제1 실시 형태의 변형예 2에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 7에 도시한 바와 같이, 2차측 컨트롤러(16)와 VBUS 출력을 결합하는 출력 캐패시터 CO를 구비하고 있어도 된다.
절연 쌍방향 회로(34)는, 또한, VBUS 출력의 AC 신호 성분의 신호 변환·전환을 실시 가능하다. VBUS 출력의 AC 신호 성분은, VBUS 출력과 2차측 컨트롤러(16) 사이에 접속된 출력 캐패시터 CO를 통해, 2차측 컨트롤러(16)·절연 쌍방향 회로(34)에 결합된다.
또한, 제1 실시 형태의 변형예 2에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 7에 도시한 바와 같이, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn을 구비하고, 복수의 제어 입력은, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn에 결합되어 있어도 된다. 또한, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn을 통해, 외부 기기에는, 제1 실시 형태의 변형예 2에 따른 전력 공급 장치(4)의 제어 출력 신호가 출력 가능하다. 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn과 절연 쌍방향 회로(34)를 결합하는 결합 캐패시터 CC를 구비하고 있어도 된다. 혹은, 절연 쌍방향 회로(34)와 복수의 제어 입력은, 결합 캐패시터 CC를 통하지 않고 직결되어 있어도 된다.
또한, 제1 실시 형태의 변형예 2에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, 출력 캐패시터 CO를 통해서도, 외부 기기에는, 제1 실시 형태의 변형예 2에 따른 전력 공급 장치(4)의 제어 출력 신호가 출력 가능하다.
또한, 제1 실시 형태의 변형예 2에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 3에 도시한 바와 같이, DC/DC 컨버터(13)의 출력과 VBUS 출력을 차단하는 스위치 SW와, 스위치 SW와 VBUS 출력 사이에 배치된 필터 회로(LF·CF)를 구비하고 있어도 된다.
또한, 제1 실시 형태의 변형예 2에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, 2차측 컨트롤러(16)와 VBUS 출력을 결합하는 출력 캐패시터 CO를 적용하지 않는 경우에는, 인덕턴스 LF는 생략해도 된다. 그 밖의 구성은 제1 실시 형태의 변형예 1과 마찬가지이다.
(변형예 3)
제1 실시 형태의 변형예 3에 따른 전력 공급 장치의 모식적 회로 블록 구성은, 도 8에 도시한 바와 같이 나타내진다.
제1 실시 형태의 변형예 3에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 8에 도시한 바와 같이, 1차측 컨트롤러(30)에 접속되며, 복수의 제어 입력과 쌍으로 배치되는 복수의 VBUS 출력에 대하여 출력 전압을 공급하는 복수의 DC/DC 컨버터(131·132·133)와, 복수의 DC/DC 컨버터(131·132·133)의 출력과 VBUS 출력 사이에 배치된 스위치 SW1·SW2·SW3과, 절연 쌍방향 회로(34)에 접속되며, 스위치 SW1·SW2·SW3의 온/오프 제어를 실시하는 2차측 컨트롤러(161·162·163)를 구비한다.
또한, 제1 실시 형태의 변형예 3에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 8에 도시한 바와 같이, 복수의 VBUS 파워 출력 단자 PT1·PT2·PT3을 구비하고, 복수의 DC/DC 컨버터(131·132·133)는, 복수의 VBUS 파워 출력 단자 PT1·PT2·PT3을 통해 출력 전압을 공급 가능하다.
또한, 제1 실시 형태의 변형예 3에 따른 전력 공급 장치(4)는 복수의 제어 입력에 결합되는 AC 결합 캐패시터(도시 생략)를 구비하고, 절연 쌍방향 회로(34)는 AC 결합 캐패시터를 통해 복수의 제어 입력에 결합되어 있어도 된다.
또한, 복수의 제어 입력은, 절연 쌍방향 회로(34)에 직접 접속되어 있어도 된다. 즉, 절연 쌍방향 회로(34)에는 복수의 제어 입력의 제어 입력 신호를 AC 결합 캐패시터를 통하지 않고, 도 8에 도시한 바와 같이, 직접 입력해도 된다.
또한, 1차측 컨트롤러(30)는 부호 변환을 실시 가능한 통신 회로(19)를 구비하고 있어도 된다. 즉, 절연 쌍방향 회로(34)에 있어서 실시되는 복수의 제어 입력의 제어 입력 신호의 신호 변환을 1차측 컨트롤러(30) 내의 통신 회로(19)에 있어서 실시해도 된다. 이 경우에는, 절연 쌍방향 회로(34)는, 예를 들어 도 4에 도시된 절연 단방향 회로를 제어 입력의 수분만큼 배치하여 구성해도 된다.
또한, 제1 실시 형태의 변형예 3에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 8에 도시한 바와 같이, 2차측 컨트롤러(161·162·163)와 VBUS 출력을 결합하는 출력 캐패시터 CO를 구비하고 있어도 된다.
절연 쌍방향 회로(34)는, 또한, VBUS 출력의 AC 신호 성분의 신호 변환·전환을 실시 가능하다. VBUS 출력의 AC 신호 성분은, VBUS 출력과 2차측 컨트롤러(161·162·163) 사이에 접속된 출력 캐패시터 CO를 통해, 2차측 컨트롤러(161·162·163)·절연 쌍방향 회로(34)에 결합된다. 그 밖의 구성은 제1 실시 형태의 변형예 2와 마찬가지이다.
(변형예 4)
제1 실시 형태의 변형예 4에 따른 전력 공급 장치의 모식적 회로 블록 구성은, 도 9에 도시한 바와 같이 나타내진다.
제1 실시 형태의 변형예 3에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 9에 도시한 바와 같이, 입력과 VBUS 출력 사이에 배치된 DC/DC 컨버터(13)와, DC/DC 컨버터(13)의 입력 전류를 제어하는 1차측 컨트롤러(30)와, 복수의 제어 입력에 결합되며, 복수의 제어 입력의 제어 입력 신호의 신호 변환을 실시함과 함께, 신호 변환된 제어 입력 신호를 1차측 컨트롤러(30)에 피드백하는 절연 쌍방향 회로(34)를 구비한다. 여기서, 1차측 컨트롤러(30)는 절연 쌍방향 회로(34)로부터 피드백된 제어 입력 신호에 기초하여, DC/DC 컨버터(13)의 입력 전류를 제어함으로써, DC/DC 컨버터(13)의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 가변으로 한다.
제1 실시 형태의 변형예 4에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 9에 도시한 바와 같이, 1차측 컨트롤러(30)에 접속되며, 복수의 제어 입력과 쌍으로 배치되는 복수의 VBUS 출력에 대하여 출력 전압을 공급하는 파워 출력 회로(130)를 구비한다. 여기서, 파워 출력 회로(130)는 복수의 DC/DC 컨버터를 구비하고 있어도 된다.
또한, 제1 실시 형태의 변형예 4에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 9에 도시한 바와 같이, 복수의 VBUS 파워 출력 단자 PT1·PT2·…·PTn을 구비하고, 파워 출력 회로(130)는 복수의 VBUS 파워 출력 단자 PT1·PT2·…·PTn을 통해 출력 전압을 공급 가능하다.
또한, 제1 실시 형태의 변형예 4에 따른 전력 공급 장치(4)는 복수의 제어 입력에 결합되는 AC 결합 캐패시터(도시 생략)를 구비하고, 절연 쌍방향 회로(34)는 AC 결합 캐패시터를 통해 복수의 제어 입력에 결합되어 있어도 된다.
또한, 복수의 제어 입력은, 절연 쌍방향 회로(34)에 직접 접속되어 있어도 된다. 즉, 절연 쌍방향 회로(34)에는 복수의 제어 입력의 제어 입력 신호를 AC 결합 캐패시터를 통하지 않고, 직접 입력해도 된다.
또한, 제1 실시 형태의 변형예 4에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 9에 도시한 바와 같이, DC/DC 컨버터(13)의 출력과 VBUS 출력 사이에 배치되며, DC/DC 컨버터(13)의 출력을 차단하는 스위치 SW와, 절연 쌍방향 회로(34)에 접속되며, 스위치 SW를 온/오프 제어하는 2차측 컨트롤러(16)를 구비하고 있어도 된다.
또한, 2차측 컨트롤러(16)와 VBUS 출력을 결합하는 출력 캐패시터 CO를 구비하고 있어도 된다.
또한, 1차측 컨트롤러(30)는 주파수 변환을 실시 가능한 프로토콜 변환부(18)와, 부호 변환을 실시 가능한 통신 회로(19)를 구비하고 있어도 된다. 즉, 절연 쌍방향 회로(34)에 있어서 실시되는 복수의 제어 입력의 제어 입력 신호의 신호 변환을 1차측 컨트롤러(30) 내의 프로토콜 변환부(18)·통신 회로(19)에 있어서 실시해도 된다. 이 경우에는, 절연 쌍방향 회로(34)는, 예를 들어 도 4에 도시된 절연 단방향 회로를 제어 입력의 수분만큼 배치하여 구성해도 된다.
1차측 컨트롤러(30)는, 또한, VBUS 출력의 AC 신호 성분의 신호 변환·전환을 실시 가능하다. VBUS 출력의 AC 신호 성분은, VBUS 출력과 2차측 컨트롤러(16) 사이에 접속된 출력 캐패시터 CO를 통해, 2차측 컨트롤러(16)·절연 쌍방향 회로(34)·1차측 컨트롤러(30)에 결합된다.
또한, 제1 실시 형태의 변형예 4에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 9에 도시한 바와 같이, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn을 구비하고, 복수의 제어 입력은, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn에 결합되어 있어도 된다. 또한, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn을 통해, 외부 기기에는, 제1 실시 형태의 변형예 4에 따른 전력 공급 장치(4)의 제어 출력 신호가 출력 가능하다. 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn과 절연 쌍방향 회로(34)를 결합하는 결합 캐패시터 CC를 구비하고 있어도 된다. 혹은, 절연 쌍방향 회로(34)와 복수의 제어 입력은, 결합 캐패시터 CC를 통하지 않고 직결되어 있어도 된다.
또한, 제1 실시 형태의 변형예 2에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, 출력 캐패시터 CO를 통해서도, 외부 기기에는, 제1 실시 형태의 변형예 2에 따른 전력 공급 장치(4)의 제어 출력 신호가 출력 가능하다.
또한, 제1 실시 형태의 변형예 2에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 3에 도시한 바와 같이, DC/DC 컨버터(13)의 출력과 VBUS 출력을 차단하는 스위치 SW와, 스위치 SW와 VBUS 출력 사이에 배치된 필터 회로(LF·CF)를 구비하고 있어도 된다.
또한, 제1 실시 형태의 변형예 2에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, 2차측 컨트롤러(16)와 VBUS 출력을 결합하는 출력 캐패시터 CO를 적용하지 않는 경우에는, 인덕턴스 LF는 생략해도 된다. 그 밖의 구성은 제1 실시 형태의 변형예 2와 마찬가지이다.
제1 실시 형태의 변형예 2∼변형예 4에 따른 전력 공급 장치에 따르면, 복수의 기기에 대하여 전환 가능하고, 부품 점수가 삭감되어, 소형화·저비용화 또한 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 제어 가능한 전력 공급 장치를 제공할 수 있다.
(절연 쌍방향 회로의 구성)
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 절연 쌍방향 회로(34)의 모식적 블록 구성은, 도 10에 도시한 바와 같이 나타내진다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 있어서, 절연 쌍방향 회로(34)는, 도 10에 도시한 바와 같이, 1차측 컨트롤러(30)와 접속되며, 주파수 변환을 실시하는 프로토콜 변환부(18)와, 프로토콜 변환부(18)와 제어 입력 사이에 배치되며, 부호 변환을 실시하는 통신 회로(19)를 구비하고 있어도 된다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 있어서는, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn에 있어서의 제어 입력은, 통신 회로(19)에 있어서 부호화 변조되고, 또한 프로토콜 변환부(18)에 있어서, 예를 들어 주파수 f1→f2로 주파수 변환되어, 1차측 컨트롤러(30)에 입력된다.
또한, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn을 통해, 외부 기기에는, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)의 제어 출력 신호가 출력 가능하다. 즉, 1차측 컨트롤러(30)로부터의 제어 신호도, 프로토콜 변환부(18)에 있어서, 예를 들어 주파수 f2→f1로 주파수 변환되고, 또한 통신 회로(19)에 있어서 부호화 변조되어, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn에 출력 가능하다.
또한, VBUS 출력에 중첩되는 AC 신호 성분은, 출력 캐패시터 CO·2차측 컨트롤러(16)를 통해, 프로토콜 변환부(18)에 있어서, 예를 들어 주파수 f1→f2로 주파수 변환되고, 또한 통신 회로(19)에 있어서 부호화 변조되어, 1차측 컨트롤러(30)에 입력된다. 또한, 1차측 컨트롤러(30)로부터의 제어 신호도, 프로토콜 변환부(18)에 있어서, 예를 들어 주파수 f2→f1로 주파수 변환되고, 또한 통신 회로(19)에 있어서 부호화 변조되어, 2차측 컨트롤러(16)·출력 캐패시터 CO를 통해, VBUS 출력에 출력 가능하다. 이와 같이, VBUS 출력을 통해서도, 외부 기기에는, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)의 제어 출력 신호가 출력 가능하다.
(구성예 1)
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 절연 쌍방향 회로(34S)의 모식적 블록 구성예 1은, 도 11에 도시한 바와 같이 나타내진다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 있어서, 절연 쌍방향 회로(34S)는, 도 11에 도시한 바와 같이, 1차측 컨트롤러(30)에 접속되며, 2차측 컨트롤러(16)와, 제어 단자 CT에 입력되는 제어 입력 사이를 전환하는 전환 스위치(S1·T0·T1)를 구비하고 있어도 된다.
(구성예 2)
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 절연 쌍방향 회로(34S)의 모식적 블록 구성예 2는, 도 12에 도시한 바와 같이 나타내진다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 있어서, 절연 쌍방향 회로(34S)는, 도 12에 도시한 바와 같이, 2차측 컨트롤러(16)에 접속되는 송수신기(26)와, 1차측 컨트롤러(30)에 접속되며, 송수신기(26)와 제어 단자 CT에 입력되는 제어 입력 사이를 전환하는 전환 스위치(S1·T0·T1)를 구비하고 있어도 된다.
(구성예 3)
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 절연 쌍방향 회로(34S)의 모식적 블록 구성예 3은, 도 13에 도시한 바와 같이 나타내진다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 있어서, 절연 쌍방향 회로(34S)는, 도 13에 도시한 바와 같이, 1차측 컨트롤러(30)에 접속되며, 2차측 컨트롤러(16)와 제어 단자 CT에 입력되는 제어 입력 사이를 전환하는 송수신기(26)를 구비하고 있어도 된다. 여기서, 송수신기(26)는 2차측 컨트롤러(16)와 제어 단자 CT에 입력되는 제어 입력 사이를 송수신 신호 변환·전환을 실시 가능하다.
(구성예 4)
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 절연 쌍방향 회로(34S)의 모식적 블록 구성예 4는, 도 14에 도시한 바와 같이 나타내진다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 있어서, 절연 쌍방향 회로(34S)는, 도 14에 도시한 바와 같이, 2차측 컨트롤러(16)에 접속되는 제1 송수신기(260)와, 제어 단자 CT에 입력되는 제어 입력에 접속되는 제2 송수신기(261)와, 1차측 컨트롤러(30)에 접속되며, 제1 송수신기(260)와 제2 송수신기(261) 사이를 전환하는 전환 스위치(S1·T0·T1)를 구비하고 있어도 된다. 여기서, 제1 송수신기(260)와 제2 송수신기(261)는 동일 구성을 구비한다.
(구성예 5)
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 절연 쌍방향 회로(34S)의 모식적 블록 구성예 5는, 도 15에 도시한 바와 같이 나타내진다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 있어서, 절연 쌍방향 회로(34S)는, 도 15에 도시한 바와 같이, 2차측 컨트롤러(16)에 접속되는 제1 송수신기(260)와, 제어 단자 CT에 입력되는 제어 입력에 접속되는 제2 송수신기(261)와, 1차측 컨트롤러(30)에 접속되며, 제1 송수신기(260)와 제2 송수신기(261) 사이를 전환하는 전환 스위치(S1·T0·T1)를 구비하고 있어도 된다. 여기서, 제1 송수신기(260)와 제2 송수신기(261)는 서로 다른 구성을 구비한다.
(구성예 6)
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 절연 쌍방향 회로(34S)의 모식적 블록 구성예 6은, 도 16에 도시한 바와 같이 나타내진다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 있어서, 절연 쌍방향 회로(34S)는, 도 16에 도시한 바와 같이, 2차측 컨트롤러(16)에 접속되는 제1 송수신기(260)와, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·CT3에 입력되는 제어 입력에 각각 접속되는 복수의 제2 송수신기(261·262·263)와, 1차측 컨트롤러(30)에 접속되며, 제1 송수신기(260)와 복수의 제2 송수신기(261·262·263) 사이를 전환하는 전환 스위치(S1·T0·T1)를 구비하고 있어도 된다. 여기서, 복수의 제2 송수신기(261·262·263)는, 동일 구성을 구비하고, 제1 송수신기(260)와 제2 송수신기(261·262·263)는, 서로 다른 구성을 구비하고 있어도 된다.
(구성예 7)
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 절연 쌍방향 회로(34S)의 모식적 블록 구성예 7은, 도 17에 도시한 바와 같이 나타내진다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 있어서, 절연 쌍방향 회로(34S)는, 도 17에 도시한 바와 같이, 1차측 컨트롤러(30)에 접속되며, 2차측 컨트롤러(16)와 복수의 제어 단자 CT1·CT2·CT3·…·CTn에 입력되는 복수의 제어 입력 사이를 전환하는 전환 스위치(S1·T0·T1·T2·T3·…·Tn)를 구비하고 있어도 된다.
(구성예 8)
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 절연 쌍방향 회로(34S)와 파워 출력 회로(130)의 모식적 블록 구성은, 도 18에 도시한 바와 같이 나타내진다.
도 11∼도 17에 도시된 절연 쌍방향 회로(34S)의 모식적 블록 구성예 1∼7에 있어서도 1차측 컨트롤러(30)에 접속되며, 복수의 제어 입력과 쌍으로 배치되는 복수의 VBUS 출력에 대하여 출력 전압을 공급하는 파워 출력 회로(130)를 구비하고 있어도 된다.
즉, 도 18에 도시한 바와 같이, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·CT3·…·CTn과 쌍으로 배치되는 복수의 VBUS 파워 출력 단자 PT1·PT2·…·PTn을 구비하고, 파워 출력 회로(130)는 복수의 VBUS 파워 출력 단자 PT1·PT2·…·PTn을 통해 출력 전압을 공급 가능하다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 절연 쌍방향 회로(34S)의 모식적 블록 구성예 8은, 도 19에 도시한 바와 같이 나타내진다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치는, 도 19에 도시한 바와 같이, 1차측 컨트롤러(30)에 접속되며, 복수의 제어 입력과 쌍으로 배치되는 복수의 VBUS 출력에 대하여 출력 전압을 공급하는 파워 출력 회로(130)를 구비하고, 절연 쌍방향 회로(34S)는, 복수의 제어 입력을 전환하는 전환 스위치(S1·T0·T1·T2·T3·…·Tn)를 구비하고 있어도 된다.
또한, 도 19에 도시한 바와 같이, 복수의 제어 입력은, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn에 결합되고, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn을 통해, 외부 기기에는, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)의 제어 출력 신호가 출력 가능하다.
또한, 도 19에 도시한 바와 같이, 파워 출력 회로(130)는 복수의 VBUS 파워 출력 단자 PT1·PT2·…·PTn을 통해 출력 전압을 공급 가능하다.
(구성예 9)
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 절연 쌍방향 회로(34)의 모식적 블록 구성예 9는, 도 20에 도시한 바와 같이 나타내진다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치는, 도 20에 도시한 바와 같이, 1차측 컨트롤러(30)에 접속되며, 복수의 제어 입력과 쌍으로 배치되는 복수의 VBUS 출력에 대하여 출력 전압을 공급하는 파워 출력 회로(130)를 구비하고, 절연 쌍방향 회로(34)는 복수의 제어 입력을 전환하는 포트 셀렉터(116)를 구비하고 있어도 된다.
또한, 도 20에 도시한 바와 같이, 복수의 제어 입력은, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn에 결합되고, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn을 통해, 외부 기기에는, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)의 제어 출력 신호가 출력 가능하다.
또한, 도 20에 도시한 바와 같이, 파워 출력 회로(130)는 복수의 VBUS 파워 출력 단자 PT1·PT2·…·PTn을 통해 출력 전압을 공급 가능하다.
또한, 포트 셀렉터(116)의 구성예는, 도 21의 (a)에 도시한 바와 같이 나타내어지며, 다른 구성예는 도 21의 (b)에 도시한 바와 같이 나타내진다.
포트 셀렉터(116)는, 도 21의 (a)에 도시한 바와 같이, CPU(125)와, CPU(125)에 접속되며, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn을 전환하는 스위치 SW를 구비하고 있어도 된다.
또한, 포트 셀렉터(116)는, 도 21의 (b)에 도시한 바와 같이, 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn에 접속된 CPU(125)를 구비하고 있어도 된다. 즉, 도 21의 (b)에 도시된 예에서는, CPU(125) 자신이 복수의 제어 단자 CT1·CT2·…·CTn을 전환하는 스위치 기능을 구비하고 있어도 된다.
(구성예 10)
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 절연 쌍방향 회로(34)의 모식적 블록 구성예 10은, 도 22에 도시한 바와 같이 나타내진다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 있어서, 절연 쌍방향 회로(34)는, 도 22에 도시한 바와 같이, 복수의 포트 셀렉터(1161·1162)를 구비하고 있어도 된다.
도 22에 도시한 바와 같이, 제어 입력 단자 CT1·CT2는, 포트 셀렉터(1161)에 접속되며, 제어 입력 단자 CT3·CT4는 포트 셀렉터(1162)에 접속되어 있다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치는, 도 19의 구성예 8 혹은 도 20의 구성예 9와 마찬가지로, 1차측 컨트롤러(30)에 접속되며, 복수의 제어 입력과 쌍으로 배치되는 복수의 VBUS 출력에 대하여 출력 전압을 공급하는 파워 출력 회로를 구비하고 있어도 된다.
또한, 포트 셀렉터(1161·1162)는, 도 21의 (a)·도 21의 (b)의 구성예 9와 마찬가지로, CPU와, CPU에 접속되며, 복수의 제어 단자를 전환하는 스위치를 구비하고 있어도 되고, 또한, 복수의 제어 단자에 접속된 CPU를 구비하고 있어도 된다.
(변형예 5)
제1 실시 형태의 변형예 5에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 23에 도시한 바와 같이, 2차측 컨트롤러(16)가 내장된 절연 쌍방향 회로(34E)를 구비하고 있어도 된다. 즉, 절연 쌍방향 회로(34)·2차측 컨트롤러(16)는, 도 23에 도시한 바와 같이, 일체화 형성되어 있어도 된다. 그 밖의 구성은 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
(변형예 6)
또한, 제1 실시 형태의 변형예 6에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 24에 도시한 바와 같이, 1차측 컨트롤러(30)가 내장된 절연 쌍방향 회로(34P)를 구비하고 있어도 된다. 즉, 1차측 컨트롤러(30)·절연 쌍방향 회로(34)는, 도 24에 도시한 바와 같이, 일체화 형성되어 있어도 된다. 그 밖의 구성은 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
(변형예 7)
또한, 제1 실시 형태의 변형예 7에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 25에 도시한 바와 같이, 2차측 컨트롤러(16) 및 1차측 컨트롤러(30)가 내장된 절연 쌍방향 회로(34G)를 구비하고 있어도 된다. 즉, 2차측 컨트롤러(16)·1차측 컨트롤러(30)·절연 쌍방향 회로(34)는, 도 25에 도시한 바와 같이, 일체화 형성되어 있어도 된다. 그 밖의 구성은 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
제1 실시 형태 및 그 변형예에 따르면, 실장 스페이스가 삭감되어, 소형화·저비용화 또한 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 제어 가능한 전력 공급 장치를 제공할 수 있다.
[제2 실시 형태]
제2 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 26에 도시한 바와 같이 나타내진다.
제2 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, DC/DC 컨버터(13)는, 도 26에 도시한 바와 같이, 다이오드 정류형을 구비한다.
제2 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, DC/DC 컨버터(13)는, 도 26에 도시한 바와 같이, 트랜스포머(15)와, 트랜스포머(15)의 1차측 인덕턴스 L1과 접지 전위 사이에 직렬 접속된 제1 MOS 트랜지스터 Q1 및 전류 센스용의 저항 RS와, 트랜스포머(15)의 2차측 인덕턴스 L2와 VBUS 출력 사이에 접속된 다이오드 D1과, VBUS 출력과 접지 전위 사이에 접속된 제1 캐패시터 C1을 구비한다.
제2 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 26에 도시한 바와 같이, 입력과 VBUS 출력 사이에 배치된 DC/DC 컨버터(13)와, DC/DC 컨버터(13)의 입력 전류를 제어하는 1차측 컨트롤러(30)와, 제어 입력에 결합되며, 제어 입력의 제어 입력 신호를 수신하고, 1차측 컨트롤러(30)에 피드백하는 절연 쌍방향 회로(34)를 구비한다. 여기서, 1차측 컨트롤러(30)는 절연 쌍방향 회로(34)로부터 피드백된 제어 입력 신호에 기초하여, DC/DC 컨버터(13)의 입력 전류를 제어함으로써, DC/DC 컨버터(13)의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 가변으로 한다.
또한, 제2 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 26에 도시한 바와 같이, DC/DC 컨버터(13)의 출력과 VBUS 출력 사이에 배치되며, DC/DC 컨버터(13)의 출력을 차단하는 MOS 스위치 QSW와, 절연 쌍방향 회로(34)에 접속되며, MOS 스위치 QSW를 온/오프 제어하는 2차측 컨트롤러(16)를 구비하고 있어도 된다.
또한, 제2 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 26에 도시한 바와 같이, 제어 단자 CT를 구비하고, 제어 입력은 제어 단자 CT에 결합되어 있어도 된다. 또한, 제어 단자 CT를 통해, 외부 기기에는, 제2 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)의 제어 출력 신호가 출력 가능하다. 그 밖의 구성은 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
제2 실시 형태에 따르면, 실장 스페이스가 삭감되어, 소형화·저비용화 또한 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 제어 가능한 전력 공급 장치를 제공할 수 있다.
[제3 실시 형태]
제3 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 27에 도시한 바와 같이 나타내진다.
제3 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, DC/DC 컨버터(13)는, 도 27에 도시한 바와 같이, 동기 정류형을 구비한다.
제3 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, DC/DC 컨버터(13)는, 도 27에 도시한 바와 같이, 트랜스포머(15)와, 트랜스포머(15)의 1차측 인덕턴스 L1과 접지 전위 사이에 직렬 접속된 제1 MOS 트랜지스터 Q1 및 전류 센스용의 저항 RS와, 트랜스포머(15)의 2차측 인덕턴스 L2와 출력 사이에 접속된 제2 MOS 트랜지스터 M1과, 출력과 접지 전위 사이에 접속된 제1 캐패시터 C1을 구비한다.
제3 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 27에 도시한 바와 같이, 입력과 VBUS 출력 사이에 배치된 DC/DC 컨버터(13)와, DC/DC 컨버터(13)의 입력 전류를 제어하는 1차측 컨트롤러(30)와, 제어 입력에 결합되며, 제어 입력의 제어 입력 신호의 신호 변환을 실시함과 함께, 신호 변환된 제어 입력 신호를 1차측 컨트롤러(30)에 피드백하는 절연 쌍방향 회로(34)를 구비한다. 여기서, 1차측 컨트롤러(30)는 절연 쌍방향 회로(34)로부터 피드백된 제어 입력 신호에 기초하여, DC/DC 컨버터(13)의 입력 전류를 제어함으로써, DC/DC 컨버터(13)의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 가변으로 한다.
또한, 제3 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 27에 도시한 바와 같이, DC/DC 컨버터(13)의 출력과 VBUS 출력 사이에 배치되며, DC/DC 컨버터(13)의 출력을 차단하는 MOS 스위치 QSW와, 절연 쌍방향 회로(34)에 접속되며, MOS 스위치 QSW를 온/오프 제어하는 2차측 컨트롤러(16)를 구비하고 있어도 된다.
또한, 제3 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 27에 도시한 바와 같이, 제어 단자 CT를 구비하고, 제어 입력은, 제어 단자 CT에 결합되어 있어도 된다. 또한, 제어 단자 CT를 통해, 외부 기기에는, 제3 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)의 제어 출력 신호가 출력 가능하다. 그 밖의 구성은 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
제3 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는 DC/DC 컨버터에 다이오드 정류 방식 대신에 동기 정류 방식을 채용하고 있기 때문에, 다이오드 정류 방식을 갖는 제2 실시 형태에 비해, DC/DC 전력 변환 효율을 증대할 수 있다.
제3 실시 형태에 따르면, 실장 스페이스가 삭감되어, 소형화·저비용화 또한 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 제어 가능한 전력 공급 장치를 제공할 수 있다.
[제4 실시 형태]
제4 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 28에 도시한 바와 같이, 제1 실시 형태에 있어서의 전원 공급 회로(10) 대신에, AC 입력에 접속되며, 퓨즈(11)·초크 코일(12)·다이오드 정류 브리지(14)·캐패시터 C5·C6·C3 등을 포함하는 AC/DC 컨버터를 구비한다.
또한, 도 28에 도시한 바와 같이, 트랜스포머(15)의 1차측의 보조 권선을 포함한 보조 인덕턴스 L4와, 보조 인덕턴스 L4에 병렬 접속된 다이오드 D2·캐패시터 C4를 구비하고, 캐패시터 C4로부터 1차측 컨트롤러(30)에 직류 전압 VCC가 공급된다.
제4 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 28에 도시한 바와 같이, 입력(AC/DC 컨버터의 DC 출력)과 VBUS 출력 사이에 배치된 DC/DC 컨버터(13)와, DC/DC 컨버터(13)의 입력 전류를 제어하는 1차측 컨트롤러(30)와, 제어 입력에 결합되며, 제어 입력의 제어 입력 신호의 신호 변환을 실시함과 함께, 신호 변환된 제어 입력 신호를 1차측 컨트롤러(30)에 피드백하는 절연 쌍방향 회로(34)를 구비한다. 여기서, 1차측 컨트롤러(30)는 절연 쌍방향 회로(34)로부터 피드백된 제어 입력 신호에 기초하여, DC/DC 컨버터(13)의 입력 전류를 제어함으로써, DC/DC 컨버터(13)의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 가변으로 한다.
또한, 제4 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 28에 도시한 바와 같이, 절연 쌍방향 회로(34)와 DC/DC 컨버터(13)의 출력 사이에 배치된 2차측 컨트롤러(16)를 구비하고 있어도 된다.
또한, 도 28에 도시한 바와 같이, 제어 단자 CT를 구비하고, 제어 입력은, 제어 단자 CT에 결합되어 있어도 된다. 또한, 제어 단자 CT를 통해, 외부 기기에는, 제4 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)의 제어 출력 신호가 출력 가능하다.
2차측 컨트롤러(16)에는, USB 리셉터클로부터의 PDDET1·PDDET2가 기재되어 있지만, 이들은 없어도 된다.
제4 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, DC/DC 컨버터(13)는 다이오드 정류형이다. 즉, DC/DC 컨버터(13)는 트랜스포머(15)와, 트랜스포머(15)의 1차측 인덕턴스 L1과 접지 전위 사이에 직렬 접속된 제1 MOS 트랜지스터 Q1 및 전류 센스용의 저항 RS와, 트랜스포머(15)의 2차측 인덕턴스 L2와 출력 사이에 접속된 다이오드 D1과, 출력과 접지 전위 사이에 접속된 제1 캐패시터 C1을 구비한다.
제4 실시 형태에 따르면, 소형화·저비용화 또한 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 제어 가능한 전력 공급 장치를 제공할 수 있다.
[제5 실시 형태]
제5 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 29에 도시한 바와 같이, 제1 실시 형태에 있어서의 전원 공급 회로(10) 대신에, AC 입력에 접속되며, 퓨즈(11)·초크 코일(12)·다이오드 정류 브리지(14)·캐패시터 C5·C6·C3 등을 포함하는 AC/DC 컨버터를 구비한다.
또한, 도 29에 도시한 바와 같이, 트랜스포머(15)의 1차측의 보조 권선을 포함한 보조 인덕턴스 L4와, 보조 인덕턴스 L4에 병렬 접속된 다이오드 D2·캐패시터 C4를 구비하고, 캐패시터 C4로부터 1차측 컨트롤러(30)에 직류 전압 VCC가 공급된다.
제5 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 29에 도시한 바와 같이, 입력(AC/DC 컨버터의 DC 출력)과 VBUS 출력 사이에 배치된 DC/DC 컨버터(13)와, DC/DC 컨버터(13)의 입력 전류를 제어하는 1차측 컨트롤러(30)와, 제어 입력에 결합되며, 제어 입력의 제어 입력 신호의 신호 변환을 실시함과 함께, 신호 변환된 제어 입력 신호를 1차측 컨트롤러(30)에 피드백하는 절연 쌍방향 회로(34)를 구비한다. 여기서, 1차측 컨트롤러(30)는 절연 쌍방향 회로(34)로부터 피드백된 제어 입력 신호에 기초하여, DC/DC 컨버터(13)의 입력 전류를 제어함으로써, DC/DC 컨버터(13)의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 가변으로 한다.
또한, 제5 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 29에 도시한 바와 같이, DC/DC 컨버터(13)의 출력과 VBUS 출력 사이에 배치되며, DC/DC 컨버터(13)의 출력을 차단하는 MOS 스위치 QSW와, 절연 쌍방향 회로(34)에 접속되며, MOS 스위치 QSW를 온/오프 제어하는 2차측 컨트롤러(16)를 구비하고 있어도 된다.
또한, 도 29에 도시한 바와 같이, 제어 단자 CT를 구비하고, 제어 입력은, 제어 단자 CT에 결합되어 있어도 된다. 또한, 제어 단자 CT를 통해, 외부 기기에는, 제5 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)의 제어 출력 신호가 출력 가능하다.
2차측 컨트롤러(16)에는, USB 리셉터클로부터의 PDDET1·PDDET2가 기재되어 있지만, 이들은 없어도 된다.
제5 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, DC/DC 컨버터(13)는 다이오드 정류형이다. 즉, DC/DC 컨버터(13)는 트랜스포머(15)와, 트랜스포머(15)의 1차측 인덕턴스 L1과 접지 전위 사이에 직렬 접속된 제1 MOS 트랜지스터 Q1 및 전류 센스용의 저항 RS와, 트랜스포머(15)의 2차측 인덕턴스 L2와 출력 사이에 접속된 다이오드 D1과, 출력과 접지 전위 사이에 접속된 제1 캐패시터 C1을 구비한다. 그 밖의 구성은 제2 실시 형태와 마찬가지이다.
제5 실시 형태에 따르면, 소형화·저비용화 또한 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 제어 가능한 전력 공급 장치를 제공할 수 있다.
[제6 실시 형태]
제6 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 30에 도시한 바와 같이, 제3 실시 형태에 있어서의 전원 공급 회로(10) 대신에, AC 입력에 접속되며, 퓨즈(11)·초크 코일(12)·다이오드 정류 브리지(14)·캐패시터 C5·C6·C3 등을 포함하는 AC/DC 컨버터를 구비한다.
또한, 도 30에 도시한 바와 같이, 트랜스포머(15)의 1차측의 보조 권선을 포함한 보조 인덕턴스 L4와, 보조 인덕턴스 L4에 병렬 접속된 다이오드 D2·캐패시터 C4를 구비하고, 캐패시터 C4로부터 1차측 컨트롤러(30)에 직류 전압 VCC가 공급된다.
제6 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 30에 도시한 바와 같이, 입력(AC/DC 컨버터의 DC 출력)과 VBUS 출력 사이에 배치된 DC/DC 컨버터(13)와, DC/DC 컨버터(13)의 입력 전류를 제어하는 1차측 컨트롤러(30)와, 복수의 제어 입력에 결합되며, 복수의 제어 입력의 제어 입력 신호의 신호 변환을 실시함과 함께, 신호 변환된 제어 입력 신호를 1차측 컨트롤러(30)에 피드백하는 절연 쌍방향 회로(34)를 구비한다. 여기서, 1차측 컨트롤러(30)는 절연 쌍방향 회로(34)로부터 피드백된 제어 입력 신호에 기초하여, DC/DC 컨버터(13)의 입력 전류를 제어함으로써, DC/DC 컨버터(13)의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 가변으로 한다.
또한, 제6 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 30에 도시한 바와 같이, 절연 쌍방향 회로(34)와 DC/DC 컨버터(13)의 출력 사이에 배치된 2차측 컨트롤러(16)를 구비하고 있어도 된다.
또한, 도 30에 도시한 바와 같이, 제어 단자 CT를 구비하고, 제어 입력은, 제어 단자 CT에 결합되어 있어도 된다. 또한, 제어 단자 CT를 통해, 외부 기기에는, 제6 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)의 제어 출력 신호가 출력 가능하다.
2차측 컨트롤러(16)에는, USB 리셉터클로부터의 PDDET1·PDDET2가 기재되어 있지만, 이들은 없어도 된다.
제6 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, DC/DC 컨버터(13)는 동기 정류형이다. 즉, DC/DC 컨버터(13)는 트랜스포머(15)와, 트랜스포머(15)의 1차측 인덕턴스 L1과 접지 전위 사이에 직렬 접속된 제1 MOS 트랜지스터 Q1 및 전류 센스용의 저항 RS와, 트랜스포머(15)의 2차측 인덕턴스 L2와 출력 사이에 접속된 제2 MOS 트랜지스터 M1과, 출력과 접지 전위 사이에 접속된 제1 캐패시터 C1을 구비한다. 그 밖의 구성은 제3 실시 형태와 마찬가지이다.
제6 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는 DC/DC 컨버터에 다이오드 정류 방식 대신에 동기 정류 방식을 채용하고 있기 때문에, 다이오드 정류 방식을 갖는 제2·제4·제5 실시 형태에 비해, DC/DC 전력 변환 효율을 증대할 수 있다.
제6 실시 형태에 따르면, 소형화·저비용화 또한 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 제어 가능한 전력 공급 장치를 제공할 수 있다.
[제7 실시 형태]
제7 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 31에 도시한 바와 같이, 제3 실시 형태에 있어서의 전원 공급 회로(10) 대신에, AC 입력에 접속되며, 퓨즈(11)·초크 코일(12)·다이오드 정류 브리지(14)·캐패시터 C5·C6·C3 등을 포함하는 AC/DC 컨버터를 구비하는 점은, 제6 실시 형태와 마찬가지이다.
또한, 도 31에 도시한 바와 같이, 트랜스포머(15)의 1차측의 보조 권선을 포함한 보조 인덕턴스 L4와, 보조 인덕턴스 L4에 병렬 접속된 다이오드 D2·캐패시터 C4를 구비하고, 캐패시터 C4로부터 1차측 컨트롤러(30)에 직류 전압 VCC가 공급된다.
제7 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 31에 도시한 바와 같이, 입력(AC/DC 컨버터의 DC 출력)과 VBUS 출력 사이에 배치된 DC/DC 컨버터(13)와, DC/DC 컨버터(13)의 입력 전류를 제어하는 1차측 컨트롤러(30)와, 제어 입력에 결합되며, 제어 입력의 제어 입력 신호의 신호 변환을 실시함과 함께, 신호 변환된 제어 입력 신호를 1차측 컨트롤러(30)에 피드백하는 절연 쌍방향 회로(34)를 구비한다. 여기서, 1차측 컨트롤러(30)는 절연 쌍방향 회로(34)로부터 피드백된 제어 입력 신호에 기초하여, DC/DC 컨버터(13)의 입력 전류를 제어함으로써, DC/DC 컨버터(13)의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 가변으로 한다.
또한, 제7 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 31에 도시한 바와 같이, DC/DC 컨버터(13)의 출력과 VBUS 출력 사이에 배치되며, DC/DC 컨버터(13)의 출력을 차단하는 MOS 스위치 QSW와, 절연 쌍방향 회로(34)에 접속되며, MOS 스위치 QSW를 온/오프 제어하는 2차측 컨트롤러(16)를 구비하고 있어도 된다.
또한, 도 31에 도시한 바와 같이, 제어 단자 CT를 구비하고, 제어 입력은, 제어 단자 CT에 결합되어 있어도 된다. 또한, 제어 단자 CT를 통해, 외부 기기에는, 제5 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)의 제어 출력 신호가 출력 가능하다.
2차측 컨트롤러(16)에는, PDDET1·PDDET2가 기재되어 있지만, 이들은 없어도 된다.
제7 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, DC/DC 컨버터(13)는 동기 정류형이다. 즉, DC/DC 컨버터(13)는, 도 31에 도시한 바와 같이, 트랜스포머(15)와, 트랜스포머(15)의 1차측 인덕턴스 L1과 접지 전위 사이에 직렬 접속된 제1 MOS 트랜지스터 Q1 및 전류 센스용의 저항 RS와, 트랜스포머(15)의 2차측 인덕턴스 L2와 출력 사이에 접속된 제2 MOS 트랜지스터 M1과, 출력과 접지 전위 사이에 접속된 제1 캐패시터 C1을 구비한다. 그 밖의 구성은 제6 실시 형태와 마찬가지이다.
제7 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는 DC/DC 컨버터에 다이오드 정류 방식 대신에 동기 정류 방식을 채용하고 있기 때문에, 다이오드 정류 방식을 갖는 제2·제4·제5 실시 형태에 비해, DC/DC 전력 변환 효율을 증대할 수 있다.
제7 실시 형태에 따르면, 소형화·저비용화 또한 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 제어 가능한 전력 공급 장치를 제공할 수 있다.
[제8 실시 형태]
제8 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 32의 (a)에 도시한 바와 같이, 입력과 출력 사이에 배치된 DC/DC 컨버터(13)와, DC/DC 컨버터(13)의 입력 전류를 제어하는 1차측 컨트롤러(30)와, 제어 입력에 접속되며, 제어 입력의 제어 입력 신호를 1차측 컨트롤러(30)에 피드백하는 절연 쌍방향 회로(34M)를 구비한다. 여기서, 제어 입력의 제어 입력 신호는, 절연 쌍방향 회로(34M)의 통신 핀 COM에 입력된다. 또한, 1차측 컨트롤러(30)는 절연 쌍방향 회로(34M)로부터 피드백된 제어 입력 신호에 기초하여, DC/DC 컨버터(13)의 입력 전류를 제어함으로써, DC/DC 컨버터(13)의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 가변으로 한다.
또한, 도 32의 (a)에 도시한 바와 같이, 제어 단자 CT를 구비하고, 제어 입력은, 제어 단자 CT에 결합되어 있어도 된다. 또한, 제어 단자 CT를 통해, 외부 기기에는, 제8 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)의 제어 출력 신호가 출력 가능하다.
또한, 제8 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는 제어 입력에 결합되는 AC 결합 캐패시터 CC를 구비하고, 절연 쌍방향 회로(34M)는 AC 결합 캐패시터 CC를 통해 제어 입력에 접속되어 있어도 된다.
또한, 제어 입력은, 절연 쌍방향 회로(34M)에 직접 접속되어 있어도 된다. 즉, 절연 쌍방향 회로(34M)에는 제어 입력의 제어 입력 신호를 AC 결합 캐패시터 CC를 통하지 않고, 직접 입력해도 된다.
절연 쌍방향 회로(34M)에는, 캐패시터, 포토커플러, 트랜스포머 등을 적용 가능하다. 또한, 용도에 따라서, 절연 드라이버가 구비된 쌍방향 트랜스포머, 쌍방향 소자 등을 적용해도 된다.
또한, 제8 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서는, 도 32의 (a)에 도시한 바와 같이, 2차측 컨트롤러가 제외되어 있다.
또한, 제8 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 32의 (a)에 도시한 바와 같이, DC/DC 컨버터(13)의 출력에 접속되며, DC/DC 컨버터(13)의 출력 전압을 차단하는 스위치 SW를 구비하고 있어도 된다. 이 스위치 SW에 의해, DC/DC 컨버터(13)의 출력과 전력선 출력(VBUS)을 차단할 수 있다. 이 스위치 SW는, 1차측 컨트롤러(30) 혹은 절연 쌍방향 회로(34M)에 의해, 온/오프 제어 가능하다. 스위치 SW는, MOS 스위치를 구비하고 있어도 된다.
제8 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서는, 제어 입력으로부터 AC 결합 캐패시터 CC를 통해 제어 입력 신호가 절연 쌍방향 회로(34M)에 입력되고, 이 제어 입력 신호에 의해, 출력측의 전력 정보를 포함하는 제어 정보는, 1차측 컨트롤러(30)에 피드백된다. 1차측 컨트롤러(30)는 DC/DC 컨버터(13)의 입력 전류를 제어하여, 출력 전압을 안정화시킨다. 그 밖의 구성은, 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
제8 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서도, 전력선 출력(VBUS)·AC 중첩 모드를 전력선 출력(VBUS)·AC 분리 모드와 병용해도 된다.
(변형예)
제8 실시 형태의 변형예에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 32의 (b)에 도시한 바와 같이, 입력과 출력 사이에 배치된 DC/DC 컨버터(13)와, DC/DC 컨버터(13)의 입력 전류를 제어하는 1차측 컨트롤러(30)와, 제어 입력에 접속되며, 제어 입력의 제어 입력 신호를 1차측 컨트롤러(30)에 피드백하는 절연 쌍방향 회로(34C)를 구비한다. 여기서, 제어 입력 신호는, 절연 쌍방향 회로(34C)의 통신 핀 COM에 입력된다. 또한, 1차측 컨트롤러(30)는 절연 쌍방향 회로(34C)로부터 피드백된 제어 입력 신호에 기초하여, DC/DC 컨버터(13)의 입력 전류를 제어함으로써, DC/DC 컨버터(13)의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 가변으로 한다.
또한, 도 32의 (b)에 도시한 바와 같이, 제어 단자 CT를 구비하고, 제어 입력은, 제어 단자 CT에 결합되어 있어도 된다. 또한, 제어 단자 CT를 통해, 외부 기기에는, 제8 실시 형태의 변형예에 따른 전력 공급 장치(4)의 제어 출력 신호가 출력 가능하다.
또한, 제8 실시 형태의 변형예에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 19의 (b)에 도시한 바와 같이, 제어 입력에 결합되는 AC 결합 캐패시터 CC를 구비한다. 여기서, AC 결합 캐패시터 CC는 절연 쌍방향 회로(34C)에 내장되어 있다.
절연 쌍방향 회로(34C)는 내장되어 있는 AC 결합 캐패시터 CC를 통해 제어 입력에 접속된다.
또한, 제8 실시 형태의 변형예에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서는, 도 32의 (b)에 도시한 바와 같이, 2차측 컨트롤러가 제외되어 있다.
제8 실시 형태의 변형예에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서는, 제어 입력으로부터 제어 입력 신호가 절연 쌍방향 회로(34C)에 입력되고, 이 제어 입력 신호에 의해, 출력측의 전력 정보를 포함하는 제어 정보는, 1차측 컨트롤러(30)에 피드백된다. 1차측 컨트롤러(30)는 DC/DC 컨버터(13)의 입력 전류를 제어하여, 출력 전압을 안정화시킨다. 그 밖의 구성은 제8 실시 형태와 마찬가지이다.
제8 실시 형태의 변형예에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서도, 전력선 출력(VBUS)·AC 중첩 모드를 전력선 출력(VBUS)·AC 분리 모드와 병용해도 된다.
제8 실시 형태 및 그 변형예에 따르면, 출력측에 필터 코일이 불필요하여, 실장 스페이스가 삭감되어, 소형화·저비용화 또한 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 제어 가능한 전력 공급 장치를 제공할 수 있다.
(MOS 스위치)
제1·제8 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 적용 가능한 스위치 SW, 혹은 제2·3·5·7의 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 적용 가능한 MOS 스위치 QSW의 모식적 회로 블록 구성예는, 도 33에 도시한 바와 같이, 2개의 직렬 접속된 n채널 MOSFETQn1·Qn2와, 이 직렬 접속된 n채널 MOSFETQn1·Qn2의 양단에 접속된 방전용 MOSFETQD1·QD2를 구비한다. 2개의 직렬 접속된 n채널 MOSFETQn1·Qn2의 게이트는 2차측 컨트롤러(16)에 접속되며, 2차측 컨트롤러(16)에 의해, 온/오프 제어된다. 2차측 컨트롤러(16)에는, 전압 전류 제어 회로(17)가 내장되어 있고, 제어 입력 신호는 2차측 컨트롤러(16)의 통신 핀 COM에 입력된다.
(리셉터클을 통한 접속예)
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치 간을 리셉터클(41R·42R)을 통해 접속한 모식적 구성은, 도 34에 도시한 바와 같이 나타내진다.
리셉터클(41R·42R)은, 각각 VBUS 단자, CC1 단자, CC2 단자, D- 단자, D+ 단자, GND 단자를 갖고, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치 간을 각각 접속한다.
VBUS 단자는, 장치끼리가 쌍방향 통신하기 위한 전력 라인 POL에 접속된다. 한쪽이 부하(LOAD), 다른 쪽은 예를 들어, 약 5V∼약 20V(MAX)의 가변 전원에 접속된다. 여기서, 가변 전원이, 제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치의 출력 전압에 상당한다. GND 단자는 접지 단자이다.
CC1 단자·CC2 단자는, 장치끼리가 쌍방향 통신하기 위한 통신 전용 라인 COL에 접속되는 통신 단자이다. CC1 단자에는, 전원 VDD·임피던스 회로 Z1·Z2에 의해, 일정 전압이 공급 가능하도록 설정되어 있고, 한쪽의 CC1 단자로부터, 예를 들어 데이터(BMC)가 공급되고, 다른 쪽의 CC1 단자에 있어서, 콤퍼레이터를 통해 수신된다. CC1 단자는, 일정 전압을 공급하는 대신에, 정전류원에 접속되어 있어도 된다. 여기서, 임피던스 회로 Z1·Z2는, 각각 예를 들어 전류원과 저항의 병렬 회로를 포함 가능하고, 전류원 혹은 저항 중 어느 것을 선택할 수 있다. 또한, 한쪽의 CC2 단자에는, 전압 제어 레귤레이터(VCON)가 접속되고, 다른 쪽의 CC2 단자에는, 부하(LOAD)가 접속되어 있어도 된다.
D- 단자·D+ 단자는, 플리핑 기능을 실현하는 시리얼 데이터 인터페이스 단자이다.
(리셉터클 내부의 구성예)
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 리셉터클[41R(42R)] 내부의 모식적 구성은, 도 35에 도시한 바와 같이 나타내진다. 여기서, 리셉터클[41R(42R)]의 내부 구성은, VBUS, CC1, CC2, D-, D+, GND 단자가, 단자 배치 기판의 양면에 배치된다. 이 때문에, 표리의 구별이 없다.
(리셉터클 및 플러그를 통한 접속예)
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치 간을 리셉터클[41R(42R)] 및 플러그[41P(42P)]를 통해 접속한 모식적 구성은, 도 36에 도시한 바와 같이 나타내진다. 도 36에 도시한 바와 같이, 리셉터클[41R(42R)]에는, 플러그[41P(42P)]를 삽입하여 전력 라인 POL을 통해 전력 공급이 가능해지고, 통신 전용 라인 COL을 통해 데이터 통신이 가능해진다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치 간을 리셉터클(41R·42R)·플러그(2)·케이블(POL/COL)을 통해 접속한 모식적 구성은, 도 37의 (a)에 도시한 바와 같이 나타내진다. 여기서, 플러그(2)는 도 36에 도시된 플러그[41P(42P)]에 대응한다.
플러그(2)는 도 35에 도시한 리셉터클(41R·42R)의 형상에 대응하여, 편면에 전극을 구비하고, VBUS, CC1, CC2, D-, D+, GND 단자를 갖는다. 또한, 플러그(2)는 이면측에도 전극을 구비하고, GND, D+, D-, CC2, CC1, VBUS 단자를 갖는다. 플러그(2)는 개량형 USB 플러그, 리셉터클[41R(42R)]은 개량형 USB 리셉터클이라 호칭할 수 있다.
2개의 리셉터클(41R·42R) 간의 접속 관계는, 도 37의 (b)에 도시한 바와 같이 나타내진다. 2개의 리셉터클(41R·42R) 간의 접속 관계는, 도 37의 (b)에 도시한 바와 같이, 리셉터클(41R·42R)이, 플러그(41P·42P)와의 사이에서, 노멀 접속 N·노멀 접속 N의 관계, 노멀 접속 N·리버스 접속 R의 관계, 리버스 접속 R·노멀 접속 N의 관계, 리버스 접속 R·리버스 접속 R의 관계의 4가지의 접속 관계가 가능하다.
(파워 회로 간의 접속 관계)
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 파워 출력 회로(130)와 부하 회로(134)의 접속 관계를 설명하는 모식적 블록 구성은, 도 38의 (a)에 도시한 바와 같이 나타내어지고, 도 38의 (a)에 대응하는 모식적 회로 구성은, 도 38의 (b)에 도시한 바와 같이 나타내진다.
부하 회로(134)는 리셉터클(41R·42R) 간의 접속에 의해 외부 접속되는 외부 장치 내에 배치되어 있는 것으로 상정할 수 있다.
도 38의 (a)에 도시한 예에서는, 파워 출력 회로(130)에는, 복수의 VBUS 출력이 존재하고, 각각이, 전력 라인 POL1·POL2·PLO3을 통해, 부하 회로(134)에 접속되어 있다. 파워 출력 회로(130)는, 도 38의 (b)에 도시한 바와 같이, 복수의 스위치(SWP·P1·P2·P3)를 구비하고, 부하 회로(134)는 전력 라인 POL1·POL2·PLO3에 접속되는 복수의 스위치(SWP·P1·P2·P3)를 구비하고, 부하1·부하2·부하(3)에 접속되어 있다. 파워 출력 회로(130)·부하 회로(134) 간은, 쌍방향 접속 가능하다.
도 38의 (b)에 도시된 파워 출력 회로(130)의 구체적인 회로 구성은, 도 39의 (a)에 도시한 바와 같이 나타내진다. 파워 출력 회로(130)는, 도 39의 (a)에 도시한 바와 같이, 1차측 컨트롤러(30)에 접속되는 버퍼(136)와, 버퍼(136)의 출력에 접속되는 복수의 스위치(SWP1·SWP2·SWP3)를 구비한다. 여기서, 복수의 스위치(SWP1·SWP2·SWP3)는, 예를 들어 도 39의 (b)에 도시한 바와 같이, 쌍방향 스위치를 포함 가능하다.
(파워 출력 회로의 구성)
(구성예 1)
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 파워 출력 회로(130)의 모식적 회로 구성예 1은, 도 40에 도시한 바와 같이 나타내진다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 파워 출력 회로(130)의 모식적 회로 구성예 1은, 도 27에 도시한 바와 같이, 다이오드 정류형 DC/DC 컨버터(13)의 트랜스포머(15)의 2차측 인덕턴스 L2로부터 분기된 구성을 구비한다. 즉, 다이오드 D11·캐패시터 C11의 출력으로부터 스위치 SW1·필터 회로 LF1·CF1을 통해 VBUS 출력 VBUS1이 얻어지고, 다이오드 D12·캐패시터 C12의 출력으로부터 스위치 SW2·필터 회로 LF2·CF2를 통해 VBUS 출력 VBUS2가 얻어지고, 다이오드 D13·캐패시터 C13의 출력으로부터 스위치 SW3·필터 회로 LF3·CF3을 통한 VBUS 출력 VBUS3이 얻어진다.
(구성예 2)
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 파워 출력 회로의 모식적 회로 구성예 2는, 도 41에 도시한 바와 같이 나타내진다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 파워 출력 회로(130)의 모식적 회로 구성예 2는, 도 41에 도시한 바와 같이, 복수의 DC/DC 컨버터(131·132·…·13n)를 구비한다. 즉, DC/DC 컨버터(131)의 출력으로부터 스위치 SW1·필터 회로 LF1·CF1을 통해 VBUS 출력 VBUS1이 얻어지고, DC/DC 컨버터(132)의 출력으로부터 스위치 SW2·필터 회로 LF2·CF2를 통해 VBUS 출력 VBUS2가 얻어지고, …, DC/DC 컨버터(13n)의 출력으로부터 스위치 SWn·필터 회로 LFn·CFn을 통한 VBUS 출력 VBUSn이 얻어진다.
(구성예 3)
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 파워 출력 회로의 모식적 회로 구성예 3은, 도 42에 도시한 바와 같이 나타내진다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 파워 출력 회로(130)의 모식적 회로 구성예 3은, 도 42에 도시한 바와 같이, 다이오드 정류형 DC/DC 컨버터(13)와, 다이오드 정류형 DC/DC 컨버터(13)의 출력에 접속된 복수의 DC/DC 컨버터(1131·1132·…·113n)를 구비한다. 즉, DC/DC 컨버터(1131)의 출력으로부터 스위치 SW1·필터 회로 LF1·CF1을 통해 VBUS 출력 VBUS1이 얻어지고, DC/DC 컨버터(1132)의 출력으로부터 스위치 SW2·필터 회로 LF2·CF2를 통해 VBUS 출력 VBUS2가 얻어지고, …, DC/DC 컨버터(113n)의 출력으로부터 스위치 SWn·필터 회로 LFn·CFn을 통한 VBUS 출력 VBUSn이 얻어진다.
(구성예 4)
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 파워 출력 회로의 모식적 회로 구성예 4는, 도 43에 도시한 바와 같이 나타내진다.
제1 실시 형태에 따른 전력 공급 장치에 적용 가능한 파워 출력 회로(130)의 모식적 회로 구성예 4는, 도 43에 도시한 바와 같이, 다이오드 정류형 DC/DC 컨버터(13)와, DC/DC 컨버터(13)의 출력에 접속되며, 2차측 컨트롤러(16)에 의해 도통 상태를 제어 가능한 복수의 MOS 스위치 MS11·MS12, MS21·MS22, MS31·MS32를 구비한다. 즉, 복수의 MOS 스위치 MS11·MS12, MS21·MS22, MS31·MS32의 출력으로부터 VBUS 출력 VBUS1, VBUS2, VBUS 출력 VBUS3이 얻어진다.
(AC 어댑터/AC 차저)
제1∼제8 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 44의 (a)∼도 44의 (c) 및 도 45의 (a)∼도 45의 (c)에 도시한 바와 같이, AC 어댑터/AC 차저(3)에 내장 가능하다.
실시 형태에 따른 전력 공급 장치(PD)(4)를 내장한 AC 어댑터/AC 차저(3)는, 도 44의 (a)에 도시한 바와 같이, 콘센트(1)에 접속 가능한 플러그(2)와 케이블을 사용하여 접속 가능하고, 또한 외부에 배치된 플러그(5)와 접속 가능하다. 전력 공급 장치(PD)(4)·플러그(5) 간은 전력 라인 POL·통신 전용 라인 COL에 의해 접속된다. 전력 공급 장치(PD)(4)에는 전력 라인 POL·통신 전용 라인 COL이 직접 접속되어 있다.
또한, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(PD)(4)를 내장한 AC 어댑터/AC 차저(3)는, 도 44의 (b)에 도시한 바와 같이, 콘센트(1)에 접속 가능한 플러그(2)와 케이블을 사용하여 접속 가능하고, 또한 리셉터클(41R)을 구비하고 있어도 된다.
또한, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(PD)(4)를 내장한 AC 어댑터/AC 차저(3)는, 도 44의 (c)에 도시한 바와 같이, 콘센트(1)에 접속 가능한 플러그(2)와 케이블을 사용하여 접속 가능하고, 또한 플러그(41P)를 구비하고 있어도 된다. 플러그(41P)는 외부에 배치된 플러그(5)와 접속 가능하다. 플러그(41P)·플러그(5) 간은 전력 라인 POL·통신 전용 라인 COL에 의해 접속된다.
또한, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(PD)(4)를 내장한 AC 어댑터/AC 차저(3)는, 도 45의 (a)에 도시한 바와 같이, 콘센트(1)에 접속 가능한 플러그(2)와 USBPD 케이블(6)을 사용하여 접속되고, 또한 외부에 배치된 플러그(5)와 접속 가능하다. 전력 공급 장치(PD)(4)·플러그(5) 간은 전력 라인 POL·통신 전용 라인 COL에 의해 접속된다. 전력 공급 장치(PD)(4)에는 전력 라인 POL·통신 전용 라인 COL이 직접 접속되어 있다.
또한, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(PD)(4)를 내장한 AC 어댑터/AC 차저(3)는, 도 45의 (b)에 도시한 바와 같이, 콘센트(1)에 접속 가능한 플러그(2)와 USBPD 케이블(6)을 사용하여 접속 가능하고, 또한 리셉터클(41R)을 구비하고 있어도 된다.
또한, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(PD)(4)를 내장한 AC 어댑터/AC 차저(3)는, 도 45의 (c)에 도시한 바와 같이, 콘센트(1)에 접속 가능한 플러그(2)와 USBPD 케이블(6)을 사용하여 접속되고, 또한 플러그(41P)를 구비하고 있어도 된다. 플러그(41P)는 외부에 배치된 플러그(5)와 접속 가능하다. 플러그(41P)·플러그(5) 간은 전력 라인 POL·통신 전용 라인 COL에 의해 접속된다.
또한, 콘센트(1)에 접속 가능한 플러그(2)는, 도 46의 (a)∼도 46의 (c)에 도시한 바와 같이, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(PD)(4)를 내장한 AC 어댑터/AC 차저(3)에 내장되어 있어도 된다.
실시 형태에 따른 전력 공급 장치(PD)(4) 및 플러그(2)를 내장한 AC 어댑터/AC 차저(3)는, 도 46의 (a)에 도시한 바와 같이, 외부에 배치된 플러그(5)와 접속 가능하다. 전력 공급 장치(PD)(4)·플러그(5) 간은 전력 라인 POL·통신 전용 라인 COL에 의해 접속된다. 전력 공급 장치(PD)(4)에는 전력 라인 POL·통신 전용 라인 COL이 직접 접속되어 있다.
또한, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(PD)(4) 및 플러그(2)를 내장한 AC 어댑터/AC 차저(3)는, 도 46의 (b)에 도시한 바와 같이, 리셉터클(41R)을 구비하고 있어도 된다.
또한, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(PD)(4) 및 플러그(2)를 내장한 AC 어댑터/AC 차저(3)는, 도 46의 (c)에 도시한 바와 같이, 플러그(41P)를 구비하고 있어도 된다. 플러그(41P)는 외부에 배치된 플러그(5)와 접속 가능하다. 플러그(41P)·플러그(5) 간은 전력 라인 POL·통신 전용 라인 COL에 의해 접속된다.
실시 형태에 따른 전력 공급 장치는, 도 47의 (a)∼도 47의 (c)에 도시한 바와 같이, AC 어댑터/AC 차저(3)에 복수개 내장 가능하다. 또한, 콘센트(1)에 접속 가능한 플러그(2)를 내장하고 있다.
복수의 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(PD)(41·42) 및 플러그(2)를 내장한 AC 어댑터/AC 차저(3)는, 도 47의 (a)에 도시한 바와 같이, 외부에 배치된 복수의 플러그(51·52)와 접속 가능하다. 전력 공급 장치(PD)(41·42)·플러그(51·52) 간은 전력 라인 POL·통신 전용 라인 COL에 의해 접속된다. 전력 공급 장치(PD)(41·42)에는 전력 라인 POL·통신 전용 라인 COL이 직접 접속되어 있다.
또한, 복수의 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(41·42) 및 플러그(2)를 내장한 AC 어댑터/AC 차저(3)는, 도 47의 (b)에 도시한 바와 같이, 리셉터클(41R·42R)을 구비하고 있어도 된다.
또한, 복수의 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(41·42) 및 플러그(2)를 내장한 AC 어댑터/AC 차저(3)는, 도 47의 (c)에 도시한 바와 같이, 플러그(41P·42P)를 구비하고 있어도 된다. 플러그(41P·42P)는 외부에 배치된 플러그(51·52)와 접속 가능하다. 플러그(41P·42P)·플러그(51·52) 간은 전력 라인 POL·통신 전용 라인 COL에 의해 접속된다.
(전자 기기)
제1∼제8 실시 형태에 따른 전력 공급 장치는, 도 48∼도 49에 도시한 바와 같이, 전자 기기(7)에 내장 가능하다. 전자 기기로서는, 예를 들어 모니터, 외부 하드디스크 드라이브, 셋톱 박스, 랩톱 PC, 태블릿 PC, 스마트폰, 배터리 차저 시스템, 퍼스널 컴퓨터, 도킹 스테이션, 디스플레이, 프린터, 청소기, 냉장고, 팩시밀리, 전화기, 카 내비게이션, 카 컴퓨터, 텔레비전, 안경, 헤드 마운트 디스플레이, 선풍기, 에어컨, 레이저 디스플레이 혹은 벽 콘센트 등 다양한 기기를 적용 가능하다.
콘센트(1)에 접속 가능한 플러그(2)와 전자 기기(7)를 케이블을 사용하여 접속하는 결선예로서, 전자 기기(7) 내부에 전력 공급 장치(41·42) 및 리셉터클(41R·42R)을 내장하는 내부 회로(71·72)를 구비하는 예는, 도 48의 (a)에 도시한 바와 같이 나타내진다.
또한, 콘센트(1)에 접속 가능한 플러그(2)를 전자 기기(7)에 내장하고, 전자 기기(7) 내부에 전력 공급 장치(41·42) 및 리셉터클(41R·42R)을 내장하는 내부 회로(71·72)를 구비하는 예는, 도 48의 (b)에 도시한 바와 같이 나타내진다.
도 48의 (a)·도 48의 (b)에 있어서, 리셉터클(41R·42R) 간은 전력 라인 POL·통신 전용 라인 COL에 의해 접속 가능하다.
콘센트(1)에 접속 가능한 플러그(2)를 전자 기기(7)에 내장하고, 전자 기기(7) 내부에 전력 공급 장치(41·42) 및 리셉터클(41R·42R)을 내장하는 내부 회로(71·72)를 구비하는 예에 있어서, 1개의 내부 회로(72) 내에 외부에 접속되는 리셉터클(43R)을 갖는 예는, 도 49의 (a)에 도시한 바와 같이 나타내진다.
또한, 콘센트(1)에 접속 가능한 플러그(2)를 전자 기기(7)에 내장하고, 전자 기기(7) 내부에 전력 공급 장치(41·42) 및 리셉터클(41R·42R)을 내장하는 내부 회로(71·72)를 구비하는 예에 있어서, 1개의 내부 회로(72) 내에 외부에 접속되는 복수의 리셉터클(43R·44R)을 갖는 예는, 도 49의 (b)에 도시한 바와 같이 나타내진다.
도 49의 (a)·도 49의 (b)에 있어서도, 리셉터클(41R·42R) 간은 전력 라인 POL·통신 전용 라인 COL에 의해 접속 가능하다.
(보호 기능)
접속 대상을 스마트폰(160)으로 하는 경우의 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)의 보호 기능의 설명도는, 도 50의 (a)에 도시한 바와 같이 나타내어지고, 접속 대상을 랩톱 PC(140)로 하는 경우의 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)의 보호 기능의 설명도는, 도 50의 (b)에 도시한 바와 같이 나타내진다.
실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)는, 도 50의 (a)·도 50의 (b)에 도시한 바와 같이, 1차측 과전력 보호 회로(OPP1)(81·83)와, 1차측 과전력 보호 회로(OPP1)(81·83)와 접속된 2차측 과전력 보호 회로(OPP2)(82·84)를 구비하고 있어도 된다. 1차측 과전력 보호 회로(OPP1)(81·83)는, 1차측 컨트롤러(도시 생략)에 접속된다. 또한, 1차측 과전력 보호 회로(OPP1)(81·83)는, 1차측 컨트롤러에 내장되어 있어도 된다. 2차측 과전력 보호 회로(OPP2)(82·84)는, 절연 쌍방향 회로(34)·2차측 컨트롤러(16)에 접속된다.
리셉터클(41R)에 접속되는 대상 기기(세트)에 따라서, 리셉터클(41R)에 있어서의 전력 정보·통신 제어 정보가 절연 쌍방향 회로(34)로부터 2차측 과전력 보호 회로(OPP2)(82·84)에 전송되고, 또한 2차측 과전력 보호 회로(OPP2)(82·84)는, 이 전력 정보·통신 제어 정보를 1차측 과전력 보호 회로(OPP1)(81·83)에 전송한다. 이 결과, 리셉터클(41R)에 접속되는 대상 기기(세트)에 따라서, 과전류 검출 설정값을 변경하여, DC/DC 컨버터(13)의 전력 전환을 실시 가능하다.
리셉터클(41R)에 있어서의 전력 정보·통신 제어 정보가 과전류 검출 설정값을 초과하였는지 여부의 판단은, 1차측 과전력 보호 회로(OPP1)(81)·2차측 과전력 보호 회로(OPP2)(82) 중 어느 것에 의해 실시해도 된다.
리셉터클(41R)에 있어서의 전력 정보·통신 제어 정보가 과전류(과전력) 검출 설정값을 초과하였다고 판단된 경우에는, 1차측 과전력 보호 회로(OPP1)(81·83)는, 1차측 컨트롤러(도시 생략)에 과전류(과전력) 보호 제어 신호를 송신하여, DC/DC 컨버터(13)의 전력 억제를 위한 전환을 실시 가능하다.
실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에는, 과전류 보호(OCP : Over Current Protection), 과전력 보호(OPP : Over Power Protection), 과전압 보호(OVP : Over Voltage Protection), 과부하 보호(OLP : Over Load Protection), 과온도 보호(TSD : Thermal Shut Down) 등의 여러 기능을 적용 가능하다.
실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에는, 예를 들어 1차측 컨트롤러(도시 생략)에 어떠한 센서 소자를 접속하고, 이 센서 소자의 특성에 따라서 보호를 실시하는 센서(SENSOR) 보호 기능을 구비하고 있어도 된다.
실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, 과전류(과전력) 검출 설정값을 변경하는 경우에는, 상기한 바와 같이 리셉터클(41R)에 있어서의 전력 정보·통신 제어 정보를 절연 쌍방향 회로(34)·2차측 과전력 보호 회로(OPP2)(82·84)를 통해 1차측 과전력 보호 회로(OPP1)(81·83)에 전송하고, 리셉터클(41R)에 접속되는 대상 기기(세트)에 따라서, 과전류 검출 설정값을 변경하여, DC/DC 컨버터(13)의 전력 전환을 실시 가능하다.
또한, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서, 과전류(과전력) 검출 설정값을 변경하는 경우에는, 리셉터클(41R)에 있어서의 전력 정보·통신 제어 정보를 절연 쌍방향 회로(34)로부터 직접 1차측 과전력 보호 회로(OPP1)(81·83)에 전송하여, 1차측 과전력 보호 회로(OPP1)(81·83)에 있어서, 직접 설정값을 변경하도록 해도 된다.
또한, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)의 외부로부터 직접 1차측 과전력 보호 회로(OPP1)(81·83)에 전송하도록 해도 된다.
이와 같이, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)에 있어서는, 1차측 과전력 보호 회로(OPP1)(81·83)에 있어서, 리셉터클(41R)에 접속되는 대상 기기(세트)에 따라서, 공급 전력 레벨을 변경 가능하다. 이 결과, 이상 상태에 있어서의 대상 기기(세트)의 파괴를 방지 가능하다.
접속 대상을 스마트폰(160)으로 하는 경우, 스마트폰(160)(전력량 5V·1A=5W)에 대하여, 절연 쌍방향 회로(34)로부터 2차측 과전력 보호 회로(OPP2)(82)에, 예를 들어 7W의 전력 정보·통신 제어 정보가 전송되면, 2차측 과전력 보호 회로(OPP2)(82)로부터 1차측 과전력 보호 회로(OPP1)(81)에 이 7W의 전력 정보·통신 제어 정보가 전송되고, 1차측 과전력 보호 회로(OPP1)(81)에 있어서, 7W로부터 예를 들어 10W로의 과전류(과전력) 검출 설정값 UP의 전환(SW)을 행한다. 이 결과, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)의 DC/DC 컨버터에서는, 10W까지의 전력 전송 이 가능하게 된다.
접속 대상을 랩톱 PC(140)로 하는 경우, 랩톱 PC(140)(전력량 20V·3A=60W)에 대하여, 절연 쌍방향 회로(34)로부터 2차측 과전력 보호 회로(OPP2)(84)에, 예를 들어 80W의 전력 정보·통신 제어 정보가 전송되면, 2차측 과전력 보호 회로(OPP2)(84)로부터 1차측 과전력 보호 회로(OPP1)(83)에 이 80W의 전력 정보·통신 제어 정보가 전송되고, 1차측 과전력 보호 회로(OPP1)(83)에 있어서, 80W로부터 예를 들어 100W로의 과전류(과전력) 검출 설정값 UP의 전환(SW)을 행한다. 이 결과, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)의 DC/DC 컨버터에서는, 100W까지의 전력 전송이 가능하게 된다.
(리셉터클/플러그)
리셉터클을 탑재한 AC 어댑터·AC 차저·전자 기기·도킹 스테이션에 적용 가능한 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(85)는, 도 51에 도시한 바와 같이, 예를 들어 AC 전원 100V∼115V를 갖는 콘센트에 접속 가능하고, 또한 전력 라인 POL·통신 전용 라인 COL에 접속된 플러그를 삽입 가능하다. 플러그 구조의 예는, 도 37 혹은 도 54에 도시된다.
전력 라인 POL은, 리셉터클의 상측 전력 단자 PU·하측 전력 단자 PD 중 어느 것에도 접속 가능하고, 통신 전용 라인 COL은, 리셉터클의 상측 통신 단자 CU·하측 통신 단자 CD 중 어느 것에도 접속 가능하다.
전력 라인 POL에는 전력 정보가 전송 가능하고, 통신 전용 라인 COL에는 통신 제어 정보가 전송 가능하다. 실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 탑재한 AC 어댑터·AC 차저·전자 기기·도킹 스테이션에 적용 가능한 전력 공급 장치(85)는, 도 54에 도시한 바와 같이, 전력 단자 PU·PD, 통신 단자 CU·CD 모두 접속 가능하고, 대응하는 플러그의 상하(표리)를 선택할 필요가 없어, 사용 편리성이 좋다. 여기서, 리셉터클의 상측 전력 단자 PU·하측 전력 단자 PD는, 도 34·도 35에 도시된 리셉터클[41R(42R)]의 상측 VBUS 단자·하측 VBUS 단자에 대응하고 있다. 또한, 리셉터클의 상측 통신 단자 CU·하측 통신 단자 CD는, 도 34·도 35에 도시된 리셉터클[41R(42R)]의 상측 통신 단자 CC1(CC2)·하측 통신 단자 CC1(CC2)에 대응하고 있다. 또한, 다른 단자에 대해서는, 도시를 생략하고, 간략화 표시하고 있다.
또한, 리셉터클을 탑재한 AC 어댑터·AC 차저·전자 기기·도킹 스테이션에 적용 가능한 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(86)는, 도 52에 도시한 바와 같이, 예를 들어 AC 전원 230V를 갖는 콘센트에 접속 가능하고, 또한 전력 라인 POL·통신 전용 라인 COL에 접속된 플러그를 삽입 가능하다. 플러그 구조의 예는, 도 37 혹은 도 54에 도시된다.
또한, 리셉터클을 탑재한 AC 어댑터·AC 차저·전자 기기·도킹 스테이션에 적용 가능한 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(87)는, 도 53에 도시한 바와 같이, 예를 들어 AC 전원 100V∼115V를 갖는 콘센트에 접속 가능하고, 또한 전력 라인 POL·통신 전용 라인 COL에 접속된 복수의 플러그를 삽입 가능하다. 플러그 구조의 예는, 도 37 혹은 도 54에 도시된다.
절연 쌍방향 회로(34)는 AC 어댑터·AC 차저·전자 기기·도킹 스테이션에 1개 혹은 복수 내장 가능하다. 이와 같은 절연 쌍방향 회로(34)의 신호 변환·전환 회로 동작에 의해, 전력 공급 장치(85·86·87)의 출력의 취출 개수를 다양하게 선택 가능하다. 예를 들어, 취출 개수비를 1:N, 1:1, N:1로 해도 된다. 여기서, N은 2 이상의 정수이다. 또한, USBPD 리셉터클과 병용하는 것도 가능하다.
또한, 플러그(2)를 탑재한 AC 어댑터·AC 차저·전자 기기·도킹 스테이션에 적용 가능한 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(88)는, 도 54에 도시한 바와 같이, 예를 들어 AC 전원 100V∼115V를 갖는 콘센트나, AC 전원 230V를 갖는 콘센트에 접속 가능하다. 플러그(2)는, 도 44의 (a)·도 44의 (c), 도 45의 (a)·도 45의 (c), 도 46의 (a)·도 46의 (c), 도 47의 (a)·도 47의 (c)의 형태와 동의이다. 또한, 플러그(2)는 USB-PD에도 적용 가능해도 된다. 따라서, 도 54에 있어서, 플러그(2)는 개량형 USB 플러그라 호칭할 수 있다.
(전력 공급 시스템)
실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 적용 가능한 전력 공급 시스템에 있어서는, 케이블의 방향을 변화시키지 않고, 전력의 소스를 전환할 수 있다. 예를 들어, 외부 기기로부터 랩톱 PC의 배터리의 충전과, 랩톱 PC의 배터리로부터 외부 기기(디스플레이 등)의 급전을 케이블의 교체없이 실현 가능하다.
또한, 전력 라인 POL·통신 전용 라인 COL을 통해, 2개의 유닛 간에서, 전력 전송·반이중 데이터 통신을 실현 가능하다.
실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 적용 가능한 전력 공급 시스템에 있어서, 배터리 차저 시스템과 랩톱 PC 사이에서는, DC 전력 공급(DC 출력 VBUS)과 데이터 통신을 전력 라인 POL·통신 전용 라인 COL을 사용하여 전송 가능하다. 여기서, 배터리 차저 시스템·랩톱 PC에는, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치가 탑재된다.
실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 적용 가능한 전력 공급 시스템에 있어서, 스마트폰과 랩톱 PC 사이에 있어서도, DC 전력 공급(DC 출력 VBUS), 데이터 통신을 전력 라인 POL·통신 전용 라인 COL을 사용하여 전송 가능하다. 여기서, 스마트폰·랩톱 PC에는, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치가 탑재된다.
실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 적용 가능한 전력 공급 시스템에 있어서, 2개의 퍼스널 컴퓨터 PCA·PCB 간의 데이터 통신 및 전력 공급을 설명하는 모식적 블록 구성은, 도 55에 도시한 바와 같이 나타내진다. 도 55에 있어서, DC/DC 컨버터는 도시를 생략하고, 절연 쌍방향 회로(34A·34B) 및 2차측 컨트롤러(16A·16B)가 도시되어 있다. 퍼스널 컴퓨터 PCA·PCB에는, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치가 탑재되어 있다.
퍼스널 컴퓨터 PCA·PCB 간은, 전력 라인 POL 및 통신 전용 라인 COL을 통해 접속된다. 통신 전용 라인 COL은 제어 단자 CT1·CT2 간에 접속된다.
도 55에 도시한 바와 같이, 제어 단자 CT1은 절연 쌍방향 회로(34A)에 접속되고, 제어 단자 CT2는 절연 쌍방향 회로(34B)에 접속된다. 절연 쌍방향 회로(34A·34B)와 제어 단자 CT1·CT2 간은, AC 결합 캐패시터 CC를 통해 접속해도 된다. 또한, 퍼스널 컴퓨터 PCA에는, 배터리 E와 배터리 E에 접속되는 배터리 차저 IC(CHG)(53)가 탑재되고, 퍼스널 컴퓨터 PCB에는, 파워 매니지먼트 IC(PMIC : Power Management IC)(54)가 탑재되어 있다. 또한, 필터 회로를 구성하는 인덕턴스 LF·CF는 각각 생략 가능하다.
실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 적용 가능한 전력 공급 시스템에 있어서는, 예를 들어 퍼스널 컴퓨터 PCB로부터 퍼스널 컴퓨터 PCA의 배터리 E의 충전과, 퍼스널 컴퓨터 PCA의 배터리 E로부터 퍼스널 컴퓨터 PCB의 급전을 케이블의 교체없이 실현 가능하다.
또한, 통신 전용 라인 COL에는, 절연 쌍방향 회로(34A·34B)가 접속되어 있어, 퍼스널 컴퓨터 PCA·PCB 간에 있어서, 예를 들어 반이중 데이터 통신을 실현하고 있다. 여기서, 캐리어 주파수는, 예를 들어 약 23.2㎒이며, FSK 변복조 주파수는, 예를 들어 약 300kbps이다. 여기서, 부호 오류율(BER : Bit Error Rate)은, 예를 들어 약 1×10-6이며, 비스트(BIST : built-in self test)용의 LSI를 내장하고 있어도 된다.
실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 적용 가능한 전력 공급 시스템에 있어서, 2개의 유닛(56·58) 간의 데이터 통신 및 전력 공급을 설명하는 모식적 블록 구성은, 도 56에 도시한 바와 같이 나타내진다.
2개의 유닛(56·58) 간은, 전력 라인 POL 및 통신 전용 라인 COL에 의해 접속된다. 전력 라인 POL 및 통신 전용 라인 COL은, 2개의 유닛(56·58)에 내장되는 리셉터클(41R·42R)에 플러그 접속된다.
2개의 유닛(56·58)은, 임의의 전자 기기이며, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치가 탑재되어 있다. 도 56에 있어서, DC/DC 컨버터는 도시를 생략하고, 절연 쌍방향 회로(34A·34B)가 도시되어 있다. AC 결합 캐패시터 CC는 생략되어 있다.
실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 내장한 AC 어댑터/AC 차저(3)·스마트폰(160)을 포함하는 전력 공급 시스템의 모식적 블록 구성은, 도 57에 도시한 바와 같이 나타내진다.
AC 어댑터/AC 차저(3)·스마트폰(160) 간은, 전력 라인 POL 및 통신 전용 라인 COL에 의해 접속된다. 전력 라인 POL 및 통신 전용 라인 COL은, AC 어댑터/AC 차저(3)·스마트폰(160)에 내장되는 리셉터클(41R·42R)에 플러그 접속된다.
AC 어댑터/AC 차저(3)·스마트폰(160)에는, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치가 탑재되어 있다. 도 57에 있어서, DC/DC 컨버터는 도시를 생략하고, 절연 쌍방향 회로(34A·34B)가 도시되어 있다.
AC 어댑터/AC 차저(3)는 AC/DC 컨버터(60)·절연 쌍방향 회로(34A)를 구비한다. 스마트폰(160)은 절연 쌍방향 회로(34B)·내장형 컨트롤러(EMBC)(64)·CPU(68)·PMIC(54)·배터리(66)·배터리 차저 IC(CHG)(62)를 구비한다. 절연 쌍방향 회로(34A·34B)와 리셉터클(41R·42R) 간에는, AC 결합 캐패시터 CC를 구비하고 있어도 된다. 또한, 필터 회로를 구성하는 인덕턴스 LF·CF는, 각각 생략 가능하다.
실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 적용 가능한 전력 공급 시스템에 있어서는, 예를 들어 AC 어댑터/AC 차저(3)로부터 스마트폰(160)의 배터리(66)의 충전과, 스마트폰(160)의 배터리(66)로부터 외부 기기의 급전을 케이블의 교체없이 실현 가능하다.
실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 내장한 2개의 유닛(56·58)을 포함하는 전력 공급 시스템의 모식적 블록 구성은, 도 58에 도시한 바와 같이 나타내진다.
2개의 유닛(56·58) 간은, 전력 라인 POL 및 통신 전용 라인 COL에 의해 접속된다. 전력 라인 POL 및 통신 전용 라인 COL은, 2개의 유닛(56·58)에 내장되는 리셉터클(41R·42R)에 플러그 접속된다.
2개의 유닛(56·58)에는, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치가 탑재되어 있다. 도 58에 있어서, DC/DC 컨버터는 도시를 생략하고, 절연 쌍방향 회로(34A·34B)가 도시되어 있다.
유닛(56)은 AC/DC 컨버터(60)·절연 쌍방향 회로(34A)를 구비하고, 유닛(58)은 절연 쌍방향 회로(34B)·부하(70)를 구비한다. 절연 쌍방향 회로(34A·34B)와리셉터클(41R·42R) 간에는, AC 결합 캐패시터 CC를 구비하고 있어도 된다. 여기서, 부하(70)는 CPU, 배터리 BAT, 컨트롤러 CTR 등을 포함 가능하다. 또한, 필터 회로를 구성하는 인덕턴스 LF·CF는 각각 생략 가능하다.
실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 적용 가능한 전력 공급 시스템에 있어서는, 예를 들어 유닛(56)으로부터 유닛(58)의 급전과, 유닛(58)으로부터 외부 기기의 급전을 케이블의 교체없이 실현 가능하다.
또한, 통신 전용 라인 COL에는, 절연 쌍방향 회로(34A·34B)가 접속되어 있어, 유닛(56·58) 간에 있어서도, 예를 들어 반이중 데이터 통신을 실현하고 있다.
실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 적용 가능한 전력 공급 시스템에 있어서, 도 58의 구성과는 상이한 2개의 유닛(56·58)을 포함하는 모식적 블록 구성은, 도 59에 도시한 바와 같이 나타내진다.
유닛(56)은 배터리 E·CPU(68A)·절연 쌍방향 회로(34A)를 구비한다. 유닛(58)은 CPU(68B)·절연 쌍방향 회로(34B)·부하 CL을 구비한다.
2개의 유닛(56·58) 간은, 전력 라인 POL 및 통신 전용 라인 COL에 의해 접속된다. 전력 라인 POL 및 통신 전용 라인 COL은, 2개의 유닛(56·58)에 내장되는 리셉터클(41R·42R)에 플러그 접속된다(도시 생략). 전력 라인 POL은 배터리 E·부하 CL 간에 접속되고, 통신 전용 라인 COL은 절연 쌍방향 회로(34A·34B) 간에 접속된다. 절연 쌍방향 회로(34A·34B)와 통신 전용 라인 COL 간에는, 각각 AC 결합 캐패시터 CC를 통해 접속해도 된다.
실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 적용 가능한 전력 공급 시스템에 있어서는, 예를 들어 유닛(58)으로부터 유닛(56)의 배터리 E의 충전과, 유닛(56)의 배터리 E로부터 유닛(58)의 급전을 케이블의 교체없이 실현 가능하다. 또한, 유닛(56·58) 간에 있어서도, 예를 들어 반이중 데이터 통신을 실현하고 있다.
실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 글로벌하게 적용 가능한 제1 전력 공급 시스템(100)은, 도 60에 도시한 바와 같이, 플러그를 통해 콘센트에 접속되는 모니터(110)와, 모니터(110)에 접속된 외부 하드디스크 드라이브(120)·셋톱 박스(180)·랩톱 PC(140)·태블릿 PC(150)·스마트폰(160)을 구비한다. 여기서, 모니터(110)는, 이 외에 TV나 도킹 스테이션이어도 된다.
각 구성 요소에는, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)가 탑재되어 있지만, 도 60에서는, DC/DC 컨버터는 도시를 생략하고, 절연 쌍방향 회로(34)가 도시되어 있다. 또한, 통신 전용 라인 COL에 AC 결합 캐패시터 CC를 적용해도 된다.
모니터(110)와 외부 하드디스크 드라이브(120)·셋톱 박스(180)·랩톱 PC(140)·태블릿 PC(150)·스마트폰(160) 사이에서는, 전력 라인 POL 및 통신 전용 라인 COL을 사용하여 전력 전송 및 통신 데이터 전송이 가능하다. 전력 라인 POL은 굵은 실선으로 도시되어 있고, 통신 전용 라인 COL은 파선으로 도시되어 있다. 또한, USBPD를 적용하는 경우에는, 파선으로 도시되는 통신 전용 라인 COL 대신에 전력 라인 POL을 사용해도 된다. 또한, 통신 전용 라인 COL은, AC 결합 캐패시터 CC(도시 생략)를 통해 절연 쌍방향 회로(34)에 접속된다. 한편, AC 결합 캐패시터 CC를 통하지 않고 직접 절연 쌍방향 회로(34)에 접속되어 있어도 된다.
원형 파선으로 도시되는 부분은, 전력 라인 POL용의 케이블과 통신 전용 라인 COL용의 케이블이 분리되어 있는 것을 나타내고 있다. 전력 라인 POL용의 케이블로서는, USBPD 케이블, 통신 전용 라인 COL용 케이블로서는 통신 전용 케이블(COM)을 적용 가능하다. 또한, 전력 라인 POL·통신 전용 라인 COL 변환 내장 케이블을 사용해도 된다.
모니터(110)에는, AC/DC 컨버터(60)·절연 쌍방향 회로(34)가 탑재되고, 외부 하드디스크 드라이브(120)에는, CPU+인터페이스 보드(122)·절연 쌍방향 회로(34)가 탑재되고, 셋톱 박스(180)에는, CPU+인터페이스 보드(132)·절연 쌍방향 회로(34)가 탑재되고, 랩톱 PC(140)에는, NVDC(Narrow Voltage DC/DC) 차저(142)·CPU(148)·PCH(Platform Control Hub)(147)·EC(Embedded Controller)(146)·절연 쌍방향 회로(34)가 탑재되고, 태블릿 PC(150)에는, ACPU(Application CPU)(156)·배터리 차저 IC(CHG)(158)·배터리(157)·절연 쌍방향 회로(34)가 탑재되고, 스마트폰(160)에는, ACPU(166)·USB 배터리 차저 IC(162)·배터리(172)·절연 쌍방향 회로(34)가 탑재되어 있다.
실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 글로벌하게 적용 가능한 제2 전력 공급 시스템(200)은, 도 61에 도시한 바와 같이, 플러그를 통해 콘센트에 접속되는 USBPD 어댑터(230)와, USBPD 어댑터(230)에 접속된 랩톱 PC(140)와, 랩톱 PC(140)에 접속된 외부 하드디스크 드라이브(120)·모니터(110)·태블릿 PC(150)·스마트폰(160)을 구비한다. 여기서, 랩톱 PC(140)는, 이 외에 도킹 스테이션이어도 된다.
각 구성 요소에는, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)가 탑재되어 있지만, 도 61에서는, DC/DC 컨버터는 도시를 생략하고, 절연 쌍방향 회로(34)가 도시되어 있다. 또한, 통신 전용 라인 COL에 AC 결합 캐패시터 CC를 적용해도 된다.
랩톱 PC(140)와 USBPD 어댑터(230)·외부 하드디스크 드라이브(120)·모니터(110)·태블릿 PC(150)·스마트폰(160) 사이에서는, 전력 라인 POL 및 통신 전용 라인 COL을 사용하여 전력 전송 및 통신 데이터 전송이 가능하다.
USBPD 어댑터(230)에는, AC/DC 컨버터(60)·절연 쌍방향 회로(34)가 탑재된다. 랩톱 PC(140)에는, NVDC 차저(142)·CPU(148)·PCH(147)·EC(146)·배터리(154)·DC/DC 컨버터(159)·절연 쌍방향 회로(341·342)가 탑재되고, 모니터(110)에는, PMIC(112)·절연 쌍방향 회로(34)가 탑재된다. 그 밖의 구성은, 제1 전력 공급 시스템(100)(도 60)과 마찬가지이다.
실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 글로벌하게 적용 가능한 제3 전력 공급 시스템(300)은, 도 62에 도시한 바와 같이, 플러그를 통해 콘센트에 접속되는 USBPD 어댑터/차저(310)와, USBPD 어댑터/차저(310)에 접속된 외부 하드디스크 드라이브(120)·모니터(110)·셋톱 박스(180)·랩톱 PC(140)·태블릿 PC(150)·스마트폰(160)을 구비한다.
각 구성 요소에는, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)가 탑재되어 있지만, 도 62에서는, DC/DC 컨버터는 도시를 생략하고, 절연 쌍방향 회로(34)가 도시되어 있다. 또한, 통신 전용 라인 COL에 AC 결합 캐패시터 CC를 적용해도 된다.
USBPD 어댑터/차저(310)와 외부 하드디스크 드라이브(120)·모니터(110)·셋톱 박스(180)·랩톱 PC(140)·태블릿 PC(150)·스마트폰(160) 사이에서는, 전력 라인 POL 및 통신 전용 라인 COL을 사용하여 전력 전송 및 통신 데이터 전송이 가능하다.
USBPD 어댑터/차저(310)에는, AC/DC 컨버터(60)·절연 쌍방향 회로(34)가 탑재된다. 그 밖의 구성은, 제1 전력 공급 시스템(100)(도 60)·제2 전력 공급 시스템(200)(도 61)과 마찬가지이다.
실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 글로벌하게 적용 가능한 제4 전력 공급 시스템(400)은, 도 63에 도시한 바와 같이, 플러그를 통해 콘센트에 접속되는 고기능 USBPD 어댑터/차저(330)와, 고기능 USBPD 어댑터/차저(330)에 접속된 외부 하드디스크 드라이브(120)·모니터(110)·셋톱 박스(180)·랩톱 PC(140)·태블릿 PC(150)·스마트폰(160)을 구비한다.
각 구성 요소에는, 실시 형태에 따른 전력 공급 장치(4)가 탑재되어 있지만, 도 63에서는, DC/DC 컨버터는 도시를 생략하고, 절연 쌍방향 회로(34)가 도시되어 있다. 또한, 통신 전용 라인 COL에 AC 결합 캐패시터 CC를 적용해도 된다.
고기능 USBPD 어댑터/차저(330)와 외부 하드디스크 드라이브(120)·모니터(110)·셋톱 박스(180)·랩톱 PC(140)·태블릿 PC(150)·스마트폰(160) 사이에서는, 전력 라인 POL 및 통신 전용 라인 COL을 사용하여 전력 전송 및 통신 데이터 전송이 가능하다.
고기능 USBPD 어댑터/차저(330)에는, 동기 FET 스위칭 컨버터를 내장한 AC/DC 컨버터(60A)·절연 쌍방향 회로(34)가 탑재된다. 그 밖의 구성은, 제3 전력 공급 시스템(300)(도 62)과 마찬가지이다.
실시 형태에 따른 전력 공급 장치를 적용 가능한 전력 공급 시스템에 있어서, CPU+인터페이스 보드[122(132)] 내에 절연 쌍방향 회로(34)가 내장되는 구성의 모식적 블록 구성은, 도 64에 도시한 바와 같이 나타내진다. 즉, 도 60∼도 63에 도시된 전력 공급 시스템(100∼400)에 있어서, CPU+인터페이스 보드[122(132)] 내에 절연 쌍방향 회로(34) 및 컨트롤러(16)가 내장되어 있어도 된다. 이 경우에는, CPU+인터페이스 보드(122)에 전력 라인 POL 및 통신 전용 라인 COL을 사용하여 전력 및 통신 데이터가 전송 가능하다. 이와 같은 CPU+인터페이스 보드[122(132)] 내에 컨트롤러(16)가 내장된 칩은, 컨트롤러를 포함한 CPU나 DSP나 그 밖의 컨트롤러의 통합 칩으로서도 구성 가능하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 출력측에 필터 코일이 불필요하여, 실장 스페이스가 삭감되어, 소형화·저비용화 또한 출력 전압값 및 출력 가능 전류량(MAX값)을 제어 가능한 전력 공급 장치, AC 어댑터, AC 차저, 전자 기기 및 전력 공급 시스템을 제공할 수 있다.
[그 밖의 실시 형태]
상기한 바와 같이 실시 형태에 의해 기재하였지만, 이 개시의 일부를 이루는 논술 및 도면은 본 발명을 한정하는 것이라고 이해해서는 안된다. 이 개시로부터 당업자에게는 다양한 대체 실시 형태, 실시예 및 운용 기술이 명확해질 것이다.
이와 같이, 여기에서는 기재하고 있지 않은 다양한 실시 형태 등을 포함한다.
본 실시 형태의 전력 공급 장치, AC 어댑터, AC 차저, 전자 기기 및 전력 공급 시스템은, 가전 기기, 모바일 기기 등에 적용 가능하다.
1 : 콘센트
2, 5, 41P, 42P, 51, 52 : 플러그
3 : AC 어댑터/AC 차저
4, 4A, 41, 42, 85, 86, 87, 88 : 전력 공급 장치(PD)
6 : USBPD 케이블
7 : 전자 기기
10 : 전원 공급 회로
11 : 퓨즈
12 : 초크 코일
13 : DC/DC 컨버터
14 : 다이오드 브리지
15 : 트랜스포머
16, 16A, 16B : 2차측 컨트롤러(컨트롤러)
17 : 전압 전류 제어 회로
18 : 프로토콜 변환부
19 : 통신 회로
20 : 절연 회로
21 : 에러 앰프(EA)
22 : 모니터 회로
30 : 1차측 컨트롤러
34, 34C, 34E, 34G, 34M, 34P, 341, 342 : 절연 쌍방향 회로
35, 37 : 절연 단방향 회로
41R, 42R, 43R, 44R : 리셉터클
44 : 증폭기
53, 62, 158 : 배터리 차저 IC(CHG)
54, 112 : 파워 매니지먼트 IC(PMIC)
56, 58 : 유닛
60, 60A : AC/DC 컨버터
64 : 내장형 컨트롤러(EMBC)
66, 154, 157, 172 : 배터리
68, 68A, 68B, 148 : CPU
70 : 부하
71, 72 : 내부 회로
81, 83 : 1차측 OPP 회로부
82, 84 : 2차측 OPP 회로부
100, 200, 300, 400 : 전력 공급 시스템
110 : 모니터(TV, 도킹 스테이션)
116, 1161, 1162 : 포트 셀렉터
120 : 외부 하드디스크 드라이브(HDD)
122, 132 : CPU+인터페이스 보드
125 : CPU
130 : 파워 출력 회로
134 : 파워 입력 회로
136 : 버퍼
140 : 랩톱 PC
142 : NVDC 차저 IC
146 : EC
147 : PCH
150 : 태블릿 PC
156, 166 : ACPU
159 : DC/DC 컨버터
160 : 스마트폰
161 : 주파수 변환 회로(FSK)
162 : USB 배터리 차저 IC
164 : 송신기
165 : 수신기
180 : 셋톱 박스
230 : USBPD 어댑터
CT, CT1, CT2, …, CTn : 제어 단자
PT1, PT2, …, PTn : VBUS 파워 출력 단자
CC : 결합 캐패시터
CO : 출력 캐패시터

Claims (47)

  1. 입력과 VBUS 출력 사이에 배치된 DC/DC 컨버터와,
    상기 DC/DC 컨버터의 입력 전류를 제어하는 1차측 컨트롤러와,
    제어 입력에 결합되며, 상기 제어 입력의 제어 입력 신호를 수신하고, 상기 1차측 컨트롤러에 피드백하는 절연 쌍방향 회로와,
    상기 DC/DC 컨버터의 출력과 상기 VBUS 출력 사이에 배치되며, 상기 DC/DC 컨버터의 출력을 차단하는 스위치와,
    상기 절연 쌍방향 회로에 접속되며, 상기 스위치를 온/오프 제어하는 2차측 컨트롤러와,
    상기 1차측 컨트롤러에 접속되며, 복수의 상기 제어 입력과 쌍으로 배치되는 복수의 VBUS 출력에 대하여 출력 전압을 공급하는 파워 출력 회로
    를 구비하고, 상기 1차측 컨트롤러는, 상기 절연 쌍방향 회로로부터 피드백된 상기 제어 입력 신호에 기초하여, 상기 입력 전류를 제어함으로써, 상기 DC/DC 컨버터의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량을 가변으로 하고,
    상기 절연 쌍방향 회로는, 복수의 제어 입력에 결합되며, 복수의 제어 입력의 제어 입력 신호의 신호 변환·전환을 실시 가능한 것을 특징으로 하는 전력 공급 장치.
  2. 입력과 VBUS 출력 사이에 배치된 DC/DC 컨버터와,
    상기 DC/DC 컨버터의 입력 전류를 제어하는 1차측 컨트롤러와,
    제어 입력에 결합되며, 상기 제어 입력의 제어 입력 신호를 수신하고, 상기 1차측 컨트롤러에 피드백하는 절연 쌍방향 회로와,
    상기 DC/DC 컨버터의 출력과 상기 VBUS 출력 사이에 배치되며, 상기 DC/DC 컨버터의 출력을 차단하는 스위치와,
    상기 절연 쌍방향 회로에 접속되며, 상기 스위치를 온/오프 제어하는 2차측 컨트롤러와,
    상기 DC/DC 컨버터의 1차측 신호를 검출하는 모니터 회로와,
    상기 1차측 컨트롤러에 접속되며, 복수의 상기 제어 입력과 쌍으로 배치되는 복수의 VBUS 출력에 대하여 출력 전압을 공급하는 파워 출력 회로
    를 구비하고, 상기 1차측 컨트롤러는, 상기 모니터 회로의 검출 신호에 기초하여, 상기 절연 쌍방향 회로를 통해, 상기 2차측 컨트롤러를 제어함으로써, 상기 DC/DC 컨버터의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량을 가변으로 하고,
    상기 절연 쌍방향 회로는, 복수의 제어 입력에 결합되며, 복수의 제어 입력의 제어 입력 신호의 신호 변환·전환을 실시 가능한 것을 특징으로 하는 전력 공급 장치.
  3. 입력과 VBUS 출력 사이에 배치된 DC/DC 컨버터와,
    상기 DC/DC 컨버터의 입력 전류를 제어하는 1차측 컨트롤러와,
    제어 입력에 결합되며, 상기 제어 입력의 제어 입력 신호를 수신하고, 상기 1차측 컨트롤러에 피드백하는 절연 쌍방향 회로와,
    상기 DC/DC 컨버터의 출력과 상기 VBUS 출력 사이에 배치되며, 상기 DC/DC 컨버터의 출력을 차단하는 스위치와,
    상기 절연 쌍방향 회로에 접속되며, 상기 스위치를 온/오프 제어하는 2차측 컨트롤러와,
    상기 DC/DC 컨버터의 출력과 상기 절연 쌍방향 회로 사이에 접속된 에러 앰프와,
    상기 1차측 컨트롤러에 접속되며, 복수의 상기 제어 입력과 쌍으로 배치되는 복수의 VBUS 출력에 대하여 출력 전압을 공급하는 파워 출력 회로
    를 구비하고, 상기 1차측 컨트롤러는, 상기 에러 앰프의 검출 신호에 기초하여, 상기 절연 쌍방향 회로를 통해 수신한 피드백 신호를 수신함과 함께,
    상기 피드백 신호에 기초하여, 상기 절연 쌍방향 회로를 통해, 상기 2차측 컨트롤러를 제어함으로써, 상기 DC/DC 컨버터의 출력 전압값 및 출력 가능 전류량을 가변으로 하고,
    상기 절연 쌍방향 회로는, 복수의 제어 입력에 결합되며, 복수의 제어 입력의 제어 입력 신호의 신호 변환·전환을 실시 가능한 것을 특징으로 하는 전력 공급 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 2차측 컨트롤러와 상기 VBUS 출력을 결합하는 출력 캐패시터를 구비하는 것을 특징으로 하는 전력 공급 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 절연 쌍방향 회로와 상기 제어 입력을 결합하는 AC 결합 캐패시터를 구비하는 것을 특징으로 하는 전력 공급 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 절연 쌍방향 회로는, 복수의 절연 단방향 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 전력 공급 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 절연 쌍방향 회로는,
    DC 결합 및 AC 결합 가능한 제1 절연 단방향 회로와,
    DC 결합 가능한 제2 절연 단방향 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 전력 공급 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 절연 쌍방향 회로는, 또한, 상기 VBUS 출력의 AC 신호 성분의 신호 변환을 실시 가능한 것을 특징으로 하는 전력 공급 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 파워 출력 회로는, 복수의 DC/DC 컨버터를 구비하는 것을 특징으로 하는 전력 공급 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 절연 쌍방향 회로는,
    주파수 변환을 실시하는 프로토콜 변환부와,
    상기 프로토콜 변환부와 상기 제어 입력 사이에 배치되며, 부호 변환을 실시하는 통신 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 전력 공급 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 절연 쌍방향 회로는, 상기 2차측 컨트롤러와 상기 제어 입력 사이를 전환하는 전환 스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는 전력 공급 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 절연 쌍방향 회로는,
    상기 2차측 컨트롤러에 접속되는 제1 송수신기와,
    상기 1차측 컨트롤러에 의해 제어되며, 상기 제1 송수신기와 상기 제어 입력 사이를 전환하는 전환 스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는 전력 공급 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 절연 쌍방향 회로는, 상기 2차측 컨트롤러와 상기 제어 입력 사이를 전환하는 제1 송수신기를 구비하는 것을 특징으로 하는 전력 공급 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 절연 쌍방향 회로는,
    상기 2차측 컨트롤러에 접속되는 제1 송수신기와,
    상기 제어 입력에 접속되는 제2 송수신기와,
    상기 제1 송수신기와 상기 제2 송수신기 사이를 전환하는 전환 스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는 전력 공급 장치.
  15. 제1항에 기재된 전력 공급 장치를 탑재한 것을 특징으로 하는 AC 어댑터.
  16. 제1항에 기재된 전력 공급 장치를 탑재한 것을 특징으로 하는 AC 차저.
  17. 제1항에 기재된 전력 공급 장치를 탑재한 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  18. 제1항에 기재된 전력 공급 장치를 탑재한 것을 특징으로 하는 전력 공급 시스템.
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