JP2015188304A - 過負荷保護および省電力機構を備えた電力伝送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】過負荷保護及び省電力機構を備えた電力伝送装置を提供する。【解決手段】電力伝送装置は、スイッチモジュール１６０と、制御モジュールとを含む。スイッチモジュールは、第１スイッチ回路１６２と、第２スイッチ回路１６４と、保護回路１６６とを含む。第１スイッチ回路は、電源入力モジュールと電源供給ポートの間に結合される。第２スイッチ回路は、電源入力モジュールに結合される。保護回路は、第２スイッチ回路と電源供給ポートの間に結合され、第２スイッチ回路がオンになった時に、電源供給ポートの負荷電力を検出する。負荷電力が所定の過負荷しきい値よりも大きい時、保護回路は、第１スイッチ回路をイネーブルにする。第１スイッチ回路がイネーブルになったと制御モジュールが判断した後、制御モジュールは、イネーブル状態を維持するよう第１スイッチ回路を制御するとともに、第２スイッチ回路及び保護回路をディセーブルにする。【選択図】図２

Description

本発明は、電力伝送技術に関するものであり、特に、過負荷保護および省電力機構を備えた電力伝送装置に関するものである。

現代の生活において、電化製品の使用が普及するにつれ、電化製品に対する人々の要求も日々高まっている。多くの家庭や仕事場では、より多くの電化製品を使用するために延長コードを購入することが多いが、省電力および電気保安という付加価値を求めて、スマート延長コードを選択する人もいる。スマート延長コードは、通常、スマートスイッチを含む。スマートスイッチは、過剰な電力消費や過負荷が発生した時に、自動的に電源を切ったり、オン／オフ状態の切り替えを制御したりすることができる。

現在の技術では、スマートスイッチの作動要素は、基本的に、リレー（relay）で構成される。一般的なリレーは、電磁リレー（electromagnetic relay, EMR）と、ソリッドステートリレー（solid state relay, SSR）を含む。これらのうち、電磁リレーは、比較的大きな電流に耐えることができ、且つ電磁リレーの温度変化による影響が少ない。電磁リレーを駆動している間に消費される電力は、定格電流値（rated current value）によって異なるが、大部分は固定値である。例えば、交流作動電圧が２５０ＶＡＣおよび定格電流値が１５Ａの電磁リレーを駆動している間に消費される電力は、およそ０．５Ｗである。しかしながら、軽負荷の場合、電磁リレーにより消費される電力は、ソリッドステートリレーよりも高い。また、スタンバイモード（すなわち、ゼロ負荷）でも、電磁リレーは、電力を消費し続ける。一方、ソリッドステートリレーによって消費される電力は、負荷電流に比例する。そのため、スタンバイモードの間（すなわち、負荷電流がおよそ０Ａのゼロ負荷の時）、または、負荷電流が０．５Ａよりも小さい時（すなわち、軽負荷の時）、ソリッドステートリレーは、電力消費がゼロまたは少ないという特性を提供するため、電力消費を効果的に減らし、且つ切り替え速度を速めることができる。そのため、低電力消費（省電力）用途では、電磁リレーの代わりにソリッドステートリレーを使用するか（例１）、電磁リレーと一緒にソリッドステートリレーを使用することができる（例２）。しかしながら、ソリッドステートリレーは、電力消費が低く、切り替え速度が速いという特性を有するが、電磁リレーと一緒にソリッドステートリレーを使用してスマートスイッチを実現する例２の用途では、適切な保護措置がない場合、ソリッドステートリレーがオンになった時に突然過負荷が生じると、都市エネルギーからの瞬間的な高電流により、ソリッドステートリレーが損傷しやすい。

したがって、延長コードのスイッチ装置が例２の時（すなわち、電磁リレーと一緒にソリッドステートリレーを使用する時）、延長コードの省電力モードの間（すなわち、ソリッドステートリレーがオンになった時）の負荷電力消費の急激な増加により生じるソリッドステートリレーの損傷をいかにして防ぎ、高電力と省電力の両方の最適用途を達成するかが、当業者にとって解決すべき重要な課題の一つである。

本発明は、過負荷保護および省電力機構を備え、上述した問題を解決することのできる電力伝送装置を提供する。

本発明の電力伝送装置は、スイッチモジュールを含む。スイッチモジュールは、第１スイッチ回路と、第２スイッチ回路と、保護回路とを含む。第１スイッチ回路は、電源入力モジュールと電源供給ポートの間に結合され、電源入力モジュールから都市エネルギーシステムにより提供された交流電力を受信する。第１スイッチ回路は、電源供給ポートに交流電力を送信するよう、第１制御信号により制御される。第２スイッチ回路は、電源入力モジュールに結合され、交流電力を受信する。保護回路は、第２スイッチ回路と電源供給ポートの間に結合される。第２スイッチ回路は、保護回路を介して電源供給ポートに交流電力を送信するよう、第２制御信号により制御される。保護回路は、第２スイッチ回路がオンになった時に、電源供給ポートの負荷電力を検出するよう、第２制御信号により制御される。保護回路は、第１制御信号を生成して、負荷電力の瞬間的変動が所定の過負荷しきい値よりも大きい時に、第１スイッチ回路をイネーブル（enable）にし、オン状態の第２スイッチ回路を保護する。

本発明の１つの実施形態において、電力伝送装置は、さらに、制御モジュールを含む。制御モジュールは、第１スイッチ回路、第２スイッチ回路および保護回路に結合され、第１スイッチ回路、第２スイッチ回路および保護回路のオン／オフ状態を制御するとともに、第１制御信号を受信する。第１スイッチ回路が第１制御信号に基づいてオンになったと制御モジュールが判断した時、制御モジュールは、オン状態を維持するよう第１スイッチ回路を制御するとともに、制御モジュールは、第２制御信号を生成して、第２スイッチ回路および保護回路をディセーブル（disable）にする。

本発明の１つの実施形態において、電力伝送装置は、さらに、検出モジュールを含む。検出モジュールは、電源入力モジュールの別の端と電源供給ポートの別の端の間に結合され、電源供給ポートの負荷電力を検出する。制御モジュールは、検出モジュールに結合され、負荷電力を受信する。制御モジュールは、検出モジュールによって検出された負荷電力に基づいて、第１スイッチ回路、第２スイッチ回路および保護回路のオン／オフ状態を制御する。

本発明の１つの実施形態において、第１スイッチ回路がオンになり、第２スイッチ回路がオンにならず、検出モジュールによって検出された負荷電力が、所定時間の間、省電力しきい値よりも連続して小さい時、制御モジュールは、第２スイッチ回路および保護回路をイネーブルにして、第１スイッチ回路をディセーブルにする。省電力しきい値は、所定の過負荷しきい値よりも小さい。

本発明の１つの実施形態において、第２スイッチ回路がオンになり、第１スイッチ回路がオンにならず、検出モジュールによって検出された負荷電力が、所定時間の間、省電力しきい値よりも連続して大きく、且つ所定の過負荷しきい値よりも小さい時、制御モジュールは、第１スイッチ回路をイネーブルにして、第２スイッチ回路および保護回路をディセーブルにする。

本発明の１つの実施形態において、保護回路は、センシング回路と、過負荷保護回路とを含む。センシング回路は、第２スイッチ回路と電源供給ポートの間に結合され、電源供給ポートの負荷電力を検出するとともに、トリガ信号を生成する。過負荷保護回路は、センシング回路に結合され、トリガ信号を受信するとともに、第２スイッチ回路がオンになった時に、トリガ信号に応答して、第１制御信号を生成する。

本発明の１つの実施形態において、センシング回路は、レジスタと、光カプラ（optical coupler）とを含む。レジスタは、第２スイッチ回路と電源供給ポートの間に結合される。光カプラは、レジスタの２つの端に結合されるとともに、レジスタの２つの端の間の電圧差に応答して、トリガ信号を生成する。

本発明の１つの実施形態において、過負荷保護回路は、ＮＡＮＤゲートと、Ｄフリップフロップと、トランジスタとを含む。ＮＡＮＤゲートの第１入力端は、センシング回路に結合され、トリガ信号を受信する。Ｄフリップフロップのリセット端は、制御モジュールに結合され、第２制御信号を受信する。Ｄフリップフロップの反転データ出力端は、Ｄフリップフロップのデータ入力端に結合されるとともに、ＮＡＮＤゲートの第２入力端に結合される。Ｄフリップフロップのクロック入力端は、ＮＡＮＤゲートの出力端に結合される。トランジスタの制御端は、Ｄフリップフロップの正転データ出力端に結合される。トランジスタの第１端は、接地端に結合される。トランジスタの第２端は、第１制御信号を出力するよう構成される。

本発明の１つの実施形態において、過負荷保護回路は、プロセッサと、トランジスタとを含む。プロセッサは、センシング回路に結合され、トリガ信号を受信する。プロセッサは、制御モジュールに結合され、第２制御信号を受信するとともに、それに基づいて、スイッチ信号を生成する。トランジスタの制御端は、プロセッサに結合され、スイッチ信号を受信する。トランジスタの第１端は、接地端に結合される。トランジスタの第２端は、第１制御信号を出力するよう構成される。プロセッサは、第２スイッチ回路が第２制御信号に基づいてオンになったと判断した時に、トリガ信号に応答して、トランジスタのオン／オフ状態を制御する。第２スイッチ回路が第２制御信号に基づいてオンにならなかったとプロセッサが判断した時、プロセッサは、トランジスタをオフにする。

本発明の１つの実施形態において、過負荷保護回路は、ワンショット回路（one-shot circuit）を含む。ワンショット回路は、センシング回路に結合され、トリガ信号を受信する。ワンショット回路は、制御モジュールに結合され、第２制御信号を受信する。ワンショット回路は、第２回路信号およびトリガ信号に応答して、パルスを生成するとともに、パルスを出力して、第１制御信号として用いる。ここで、保護回路が第１スイッチ回路をイネーブルにした時から、第１スイッチ回路がオンになったと制御モジュールが判断するまでの時間間隔は、判定遅延時間であり、ワンショット回路により生成されたパルスの幅は、判定遅延時間よりも大きい。

本発明の１つの実施形態において、第１スイッチ回路は、電磁リレーを含み、第２スイッチ回路は、ソリッドステートリレーを含む。

以上のように、本発明の実施形態に係る電力伝送装置は、電源供給ポートの負荷電力を検出し、且つ検出した負荷電力に基づいて、スイッチモジュールの第１スイッチ回路と第２スイッチ回路の間で切り替えを行うことができる。負荷電力が所定の過負荷しきい値よりも大きいことを保護回路が検出した時、保護回路は、第１制御信号を生成して、第１スイッチ回路をオンにし、第２スイッチ回路に流れる電流を減らすことによって、第２スイッチ回路に対し過負荷保護を行う。保護回路が第１制御信号に基づいて第１スイッチ回路をオンにしたと制御モジュールが判断すると、制御モジュールは、オン状態を維持するよう、第１スイッチ回路を制御するとともに、第２制御信号を生成して、第２スイッチ回路および保護回路をディセーブルにする。その結果、過負荷により第２スイッチ回路が損傷するリスクを大幅に減らすことができる。

本発明の上記および他の目的、特徴、および利点をより分かり易くするため、図面と併せた幾つかの実施形態を以下に説明する。

本発明の１つの実施形態に係る過負荷保護および省電力機構を備えた電力伝送装置を示すブロック図である。 図１の電力伝送装置のスイッチモジュールの回路網を示すブロック図である。 図１の電力伝送装置のスイッチモジュールの回路スキームを示す概略図である。 図１の電力伝送装置の時間系列を示す概略図である。 図１の電力伝送装置の別の時間系列を示す概略図である。 図１の電力伝送装置のさらに別の時間系列を示す概略図である。 図１の電力伝送装置のスイッチモジュールの別の回路スキームを示す概略図である。 図１の電力伝送装置のスイッチモジュールのさらに別の回路スキームを示す概略図である。

本発明の内容をより理解できるようにするため、以下の実施形態を例として、本発明が実際に実現できるものであることを証明する。さらに、同じ参照符合の素子／構成要素／ステップは、図面および実施形態において、同じまたは類似する部品を示す。

以下、図１を参照すると、図１は、本発明の１つの実施形態に係る過負荷保護および省電力機構を備えた電力伝送装置１００を示すブロック図である。図面に示すように、電力伝送装置１００は、例えば、電源延長コードであってもよい。電力伝送装置１００は、電源入力モジュール１１０と、電源供給ポート１２０と、検出モジュール１４０と、スイッチモジュール１６０と、制御モジュール１８０とを含むことができる。

電源入力モジュール１１０は、電力伝送装置１００のプラグ（例えば、電源延長コードのプラグ）であってもよい。電源入力モジュール１１０は、都市エネルギーシステム（図示せず）に結合され、交流電力ＶＡＣを受信するとともに、電力伝送装置１００のスイッチモジュール１６０に交流電力ＶＡＣを提供する。

スイッチモジュール１６０は、電源入力モジュール１１０の一端と電源供給ポート１２０の一端の間に結合される。スイッチモジュール１６０は、電源入力モジュール１１０から交流電力ＶＡＣを受信するとともに、電源供給ポート１２０に交流電力ＶＡＣを伝送するよう、第１制御信号ＳＷ＿ＥＭＲおよび第２制御信号ＳＷ＿ＳＳＲにより制御される。

電源供給ポート１２０は、電力伝送装置１００のソケット（例えば、電源延長コードのソケット）であってもよい。電力伝送装置１００は、電源供給ポート１２０を介して、外部のＡＣ電気機器（例えば、コンピュータ、テレビ、ドライヤー、電気ポット、冷蔵庫等の電気機器）に交流電力ＶＡＣを提供することができる。

検出モジュール１４０は、電源入力モジュール１１０の別の端と電源供給ポート１２０の別の端の間に結合され、電源供給ポート１２０の負荷状態を検出するとともに、それに基づいて、検出信号ＤＳを生成する。例えば、使用者が電源供給ポート１２０に電気機器のプラグを挿入した時、検出モジュール１４０は、電源供給ポート１２０の負荷要件を検出するとともに、その電気機器に必要な電力を検出する。検出モジュール１４０は、検出結果に基づいて、電気機器の負荷電力を取得するとともに、それに基づいて、検出信号ＤＳを制御モジュール１８０に提供する。ここで、負荷電力は、電圧値、電流値および電力値を含むが、本発明はこれに限定されない。本発明の１つの実施形態において、検出モジュール１４０は、電流センサーを使用して実現されるが、本発明はこれに限定されない。

制御モジュール１８０は、検出モジュール１４０に結合され、検出信号ＤＳを受信する。制御モジュール１８０は、検出信号ＤＳに示された負荷電力に基づいて、第１制御信号ＳＷ＿ＥＭＲおよび第２制御信号ＳＷ＿ＳＳＲを生成する。制御モジュール１８０は、第１制御信号ＳＷ＿ＥＭＲおよび第２制御信号ＳＷ＿ＳＳＲに基づいて、スイッチモジュール１６０の状態を切り替えることができる。本発明の１つの実施形態において、制御モジュール１８０は、マイクロプロセッサ（micro-processor）、特定用途向け集積回路（application specific integrated circuit, ASIC）またはプログラマブルゲートアレイ（programmable gate array, FPGA）を使用して実現される。以下、スイッチモジュール１６０の内部構造の詳細およびスイッチモジュール１６０と制御モジュール１８０の共同操作について説明する。

図１および図２を同時に参照すると、図２は、図１の電力伝送装置１００のスイッチモジュール１６０の回路網を示すブロック図である。スイッチモジュール１６０は、第１スイッチ回路１６２と、第２スイッチ回路１６４と、保護回路１６６とを含む。本発明の１つの実施形態において、第１スイッチ回路１６２は、電磁リレーを含み、第２スイッチ回路１６４は、ソリッドステートリレーを含むが、本発明はこれに限定されない。本発明の別の実施形態において、第１スイッチ回路１６２は、例えば、比較的大きな電流に耐えることができ、且つ温度変化による影響が少ないスイッチ回路であり、第２スイッチ回路１６４は、例えば、電力消費が少なく、且つ切り替え速度の速いスイッチ回路である。

第１スイッチ回路１６２は、電源入力モジュール１１０と電源供給ポート１２０の間に結合され、電源入力モジュール１１０から交流電力ＶＡＣを受信する。第１スイッチ回路１６２は、電源供給ポート１２０に交流電力ＶＡＣを伝送するよう、第１制御信号ＳＷ＿ＥＭＲにより制御される。ここで、第１制御信号ＳＷ＿ＥＭＲは、制御モジュール１８０または保護回路１６６により生成される。つまり、第１スイッチ回路１６２は、制御モジュール１８０により制御されても、保護回路１６６により制御されてもよい。第１スイッチ回路１６２が制御モジュール１８０により制御されるか、保護回路１６６により制御されるかは、電源供給ポート１２０の負荷状態により決定される。これについては、後で詳しく説明する。

第２スイッチ回路１６４は、電源入力モジュール１１０に結合され、交流電力ＶＡＣを受信する。保護回路１６６は、第２スイッチ回路１６４と電源供給ポート１２０の間に結合される。図２に示すように、第２スイッチ回路１６４は、保護回路１６６に直列に接続され、第２スイッチ回路１６４と保護回路１６６は、第１スイッチ回路１６２に並列に接続される。ここで、第２スイッチ回路１６４は、保護回路１６６を介して電源供給ポート１２０に交流電力ＶＡＣを伝送するよう、第２制御信号ＳＷ＿ＳＳＲにより制御される。保護回路１６６は、第２スイッチ回路１６４がオンになった時に、電源供給ポート１２０の負荷電力を検出するよう、第２制御信号ＳＷ＿ＳＳＲにより制御される。ここで、第２制御信号ＳＷ＿ＳＳＲは、制御モジュール１８０により生成される。つまり、制御モジュール１８０は、第２制御信号ＳＷ＿ＳＳＲに基づいて、第２スイッチ回路１６４および保護回路１６６のオン／オフ状態を同時に制御することができる。

言及すべきこととして、スイッチモジュール１６０は、２つの電力伝送チャネルを有し、電力伝送チャネルの１つは、第１スイッチ回路１６２により電源入力モジュール１１０から交流電力ＶＡＣを受信するとともに、電源供給ポート１２０に交流電力ＶＡＣを伝送する。もう１つの電力伝送チャネルは、電源入力モジュール１１０から交流電力ＶＡＣを受信するとともに、第２スイッチ回路１６４および保護回路１６６により電源供給ポート１２０に交流電力ＶＡＣを伝送する。つまり、スイッチモジュール１６０のオン状態は、第１スイッチ回路１６２および第２スイッチ回路１６４をオンにするかしないかを制御することによって、変更可能である。

また、保護回路１６６は、第１制御信号ＳＷ＿ＥＭＲを生成し、検出した負荷電力に基づいて第１スイッチ回路１６２をイネーブルにすることにより、第２スイッチ回路１６４を保護する。したがって、電源供給ポート１２０が過負荷の時に、都市エネルギーシステムからの大電流によって第２スイッチ回路１６４が損傷するのを防ぐことができる。ここで、保護回路１６６によって検出された負荷電力は、電圧値、電流値および電力値を含む。

一方、制御モジュール１８０は、検出信号ＤＳに示された負荷電力に基づいて、第１制御信号ＳＷ＿ＥＭＲおよび第２制御信号ＳＷ＿ＳＳＲを生成する。制御モジュール１８０は、第１制御信号ＳＷ＿ＥＭＲおよび第２制御信号ＳＷ＿ＳＳＲにより、第１スイッチ回路１６２および第２スイッチ回路１６４のそれぞれのオン／オフ状態の切り替えを制御することができるため、スイッチモジュール１６０は、高電力モードと低電力モードの間で切り替えを行い、高効率または低電力消費の間の切り替えの効果を達成することができる。

以下、図１および図３を同時に参照すると、図３は、図１の電力伝送装置１００のスイッチモジュール１６０の回路スキームを示す概略図である。図３の実施形態において、第１スイッチ回路１６２は、電磁リレー１６２＿１と、スイッチ１６２＿２とを含む。電磁リレー１６２＿１は、起動状態およびバウンス状態を有する。

制御モジュール１８０または保護回路１６６がスイッチ１６２＿２をオンにして、第１スイッチ回路１６２をイネーブルにした時、電磁リレー１６２＿１は、リレーオン遅延時間（Relay ON-delay time）を待って初めてバウンス状態に入り、オンになることができる。そのため、リレーオン遅延時間の間、電磁リレー１６２＿１は、起動状態を維持し、リレーオン遅延時間が終了した後に、バウンス状態に入る。電磁リレー１６２＿１は、リレーオンコンタクトバウンス時間（Relay ON Contact Bouncing time）が終了した後に初めて安定したオン状態に入ることができる。つまり、第１スイッチ回路１６２は、電磁リレー１６２＿１のリレーオンコンタクトバウンス時間が終了した後に初めて安定したオン状態に入ることができる。

また、制御モジュール１８０または保護回路１６６がスイッチ１６２＿２をオフにして、電磁リレー１６２＿１をディセーブルにした時、電磁リレー１６２＿１は、リレーオフ遅延時間（Relay OFF-delay time）を待って初めてオフになることができる。もちろん、リレーオン遅延時間、リレーオンコンタクトバウンス時間およびリレーオフ遅延時間の長さは、電磁リレーによって異なる。そのため、制御モジュール１８０は、システム内の電磁リレー１６２＿１のリレーオン遅延時間、リレーオンコンタクトバウンス時間およびリレーオフ遅延時間を予め記憶することができるため、制御モジュール１８０は、電磁リレー１６２＿１が実際にオンの時、またはオンでない時の時間点を計算することができる。

図３の実施形態において、第２スイッチ回路１６４は、直流動作電圧Ｖｃｃの下で操作される光カプラ１６４＿１と、トライアック（tri-electrode AC switch, TRIAC）１６４＿２とを含むが、本発明はこれに限定されない。制御モジュール１８０が第２制御信号ＳＷ＿ＳＳＲにより光カプラ１６４＿１をイネーブルにした時、トライアック１６４＿２は、光カプラ１６４＿１がイネーブルになると同時にオンになる。実際、第２スイッチ回路１６４は、本質的に、ソリッドステートリレーとみなすことができる。ソリッドステートリレーは、反応速度が速いという特性を有するため、迅速にオンまたはオフになることができる。

図３の実施形態において、保護回路１６６は、センシング回路１６６＿１と、過負荷保護回路１６６＿２とを含む。センシング回路１６６＿１は、第２スイッチ回路１６４と電源供給ポート１２０の間に結合され、電源供給ポート１２０の負荷電力を検出するとともに、トリガ信号ＡｒｍＰＳを生成する。過負荷保護回路１６６＿２は、センシング回路１６６＿１に結合され、トリガ信号ＡｒｍＰＳを受信するとともに、第２スイッチ回路１６４がオンになった時に、トリガ信号ＡｒｍＰＳに応答して第１制御信号ＳＷ＿ＥＭＲを生成するよう、第２制御信号ＳＷ＿ＳＳＲにより制御される。

一般的に、第１スイッチ回路１６２のスイッチ１６２＿２がオンになった時、電磁リレー１６２＿１のコイルＬを流れる電流は、電磁効果が生じて、電磁リレー１６２＿１の接触電極スイッチＳＷ１を引き付けるため、第１スイッチ回路１６２をオンにする。この時、電磁リレー１６２＿１のコイルＬに電力消費（例えば、０．５Ｗであるが、本発明はこれに限定されない）が発生する。

一方、第２スイッチ回路１６４のトライアック１６４＿２が流れた電流でオンになった時、トライアック１６４＿２の２つの主電極間に電圧降下が生じる。つまり、電源供給ポート１２０上の負荷（例えば、電気機器）から電力需要がある時、都市エネルギーシステムからの電流Ｉがトライアック１６４＿２を流れて、トライアック１６４＿２の２つの主電極間に電圧降下が発生するため、トライアック１６４＿２に電力消費が生じる。電源供給ポート１２０上の負荷からの電力需要が増加した時、トライアック１６４＿２を流れる電流Ｉが増加するため、トライアック１６４＿２の電力消費が上がる。その結果、トライアック１６４＿２の温度も上昇する。

トライアック１６４＿２は、温度変化に非常に敏感であるため、第２スイッチ回路１６４は、高電力電気出力を安定して提供することができない。また、トライアック１６４＿２を流れる電流Ｉが大きくなると、それにしたがって、トライアック１６４＿２の電力消費も増加する。そのため、本発明の１つの実施形態において、第２スイッチ回路１６４のトライアック１６４＿２の電力消費が第１スイッチ回路１６２の電磁リレー１６２＿１のコイルＬの電力消費よりも大きい時、電力伝送装置１００の電力伝送チャネルは、第２スイッチ回路１６４から第１スイッチ回路１６２に切り替えられて、省電力になる。しかしながら、本発明はこれに限定されない。電力伝送装置１００の電力伝送チャネルを切り替える条件は、実際の応用または設計要件により決定することができる。

例えば、電源供給ポート１２０により供給される交流電力ＶＡＣの電圧が１１０Ｖであるものと仮定すると；第１スイッチ回路１６２がオンになった時、電磁リレー１６２＿１のコイルＬにより生成される電力消費は、０．５Ｗであり；第２スイッチ回路１６４のトライアック１６４＿２がオンになった時、トライアック１６４＿２の２つの主電極間の電圧降下は、１．２Ｖであり、保護回路１６６に電流が流れた時に生じる電力消費は、無視してもよい。この状況において、電流Ｉが０．４１７Ａ（すなわち、０．５Ｗ÷１．２Ｖ）よりも小さい場合、第２スイッチ回路１６４がオンになった時に生じる電力消費は、第１スイッチ回路１６２がオンになった時に生じる電力消費よりも少ない。つまり、電源供給ポート１２０の負荷電力が４６Ｗ（すなわち、０．４１７Ａ×１１０Ｖ）よりも少ない時、第２スイッチ回路１６４を電力伝送装置１００の電力伝送チャネルとして用いることによって生じる電力消費は、比較的少なくなる。

以下、図１〜図４を同時に参照すると、図４は、図１の電力伝送装置１００の時間系列を示す概略図である。図４に示すように、時間Ｔ０において、第１スイッチ回路１６２はオンになり、第２スイッチ回路１６４はオンにならず、検出モジュール１４０により検出された電源供給ポート１２０の負荷電力ＷＡＣは、省電力しきい値ＴＨ２（例えば、前の例の４６Ｗ）よりも少ない値から始まる。時間Ｔ１において、検出モジュール１４０により検出された電源供給ポート１２０の負荷電力ＷＡＣは、所定の時間ＤＴの間、省電力しきい値ＴＨ２（例えば、前の例の４６Ｗ）よりも連続して少ないため、制御モジュール１８０は、第２スイッチ回路１６４および保護回路１６６をイネーブルにして、第１スイッチ回路１６２をディセーブルにすることができ、電力伝送装置１００は、低電力消費モードで操作される。

ここで、言及すべきこととして、第２スイッチ回路１６４および保護回路１６６は、時間Ｔ１においてオンであるが、第１スイッチ回路１６２は、リレーオフ遅延時間ＯＦＦ＿ＤＴを待って初めて電磁リレー１６２＿１をオフにすることができる。そのため、時間Ｔ１とＴ２の間、第１スイッチ回路１６２および第２スイッチ回路１６４は、いずれもオン状態であるが、本発明はこれに限定されない。本発明の別の実施形態において、制御モジュール１８０は、時間Ｔ１とＴ２の間（すなわち、リレーオフ遅延時間ＯＦＦ＿ＤＴが終了する前）、第２スイッチ回路１６４および保護回路１６６をイネーブルにしてもよい。また、本発明の１つの実施形態において、時間Ｔ０とＴ２の間の時間間隔は、１０秒〜３０秒であるが、本発明はこれに限定されない。つまり、負荷電力ＷＡＣが省電力しきい値ＴＨ２よりも小さい値から始まっていると制御モジュール１８０が判断してから、スイッチモジュール１６０の切り替え操作を制御モジュール１８０が完了するまでの時間は、１０秒〜３０秒であるが、本発明はこれに限定されない。

反対に、前の例において、電流Ｉが０．４１７Ａよりも大きい時、第２スイッチ回路１６４により生じる電力消費は、第１スイッチ回路１６２により生じる電力消費よりも大きい。つまり、電源供給ポート１２０の負荷電力が４６Ｗよりも大きい時、第１スイッチ回路１６２を電力伝送装置１００の電力伝送チャネルとして用いることによって生じる電力消費は、相対的に少なくなる。

以下、図１〜図３および図５を同時に参照すると、図５は、図１の電力伝送装置１００の別の時間系列を示す概略図である。図５に示すように、時間Ｔ１０において、第１スイッチ回路１６２はオンにならず、第２スイッチ回路１６４はオンになり、検出モジュール１４０により検出された電源供給ポート１２０の負荷電力ＷＡＣは、省電力しきい値ＴＨ２（例えば、前の例の４６Ｗ）よりも大きいが、所定の過負荷しきい値ＴＨ１よりも小さい値から始まる。時間Ｔ１１において、検出モジュール１４０を介して制御モジュール１８０により検出された電源供給ポート１２０の負荷電力ＷＡＣは、所定の時間ＤＴの間、省電力しきい値ＴＨ２（例えば、前の例の４６Ｗ）よりも連続して大きいが、所定の過負荷しきい値ＴＨ１よりも少なく、制御モジュール１８０は、第１スイッチ回路１６２をイネーブルにして、第２スイッチ回路１６４および保護回路１６６をディセーブルにすることができるため、電力伝送装置１００は、高電力モードで操作される。

ここで、言及すべきこととして、第１スイッチ回路１６２は、時間Ｔ１１においてイネーブル状態（例えば、ロジック低レベル）の第１制御信号ＳＷ＿ＥＭＲを受信するが、電磁リレー１６２＿１は、リレーオン遅延時間ＯＮ＿ＤＴおよびリレーオンコンタクトバウンス時間ＯＮ＿ＣＢＴを待って初めて（すなわち、時間Ｔ１２の後に）安定したオン状態に入ることができる。そのため、図５の時間Ｔ１３のように、制御モジュール１８０は、時間Ｔ１２の後に、第２制御信号ＳＷ＿ＳＳＲにより第２スイッチ回路１６４および保護回路１６６をディセーブルにすることができる。そのため、時間Ｔ１２とＴ１３の間、第１スイッチ回路１６２および第２スイッチ回路１６４は、いずれもオン状態であるが、本発明はこれに限定されない。また、本発明の１つの実施形態において、時間Ｔ１０とＴ１３の間の時間間隔は、１０秒〜３０秒である。つまり、負荷電力ＷＡＣが省電力しきい値ＴＨ２よりも大きい値から始まっていると制御モジュール１８０が判断してから、スイッチモジュール１６０の切り替え操作を制御モジュール１８０が完了するまでの時間は、１０秒〜３０秒であるが、本発明はこれに限定されない。

注意すべきこととして、上述した実施形態は、単なる例であり、本発明の範囲を限定するものではない。したがって、省電力しきい値の選択は、実際の応用または設計要件により決定することができる。

一般的に、使用者が電気機器の使用を終えると、通常、使用者は、電気機器のプラグを電力伝送装置１００（例えば、電源延長コード）の電源供給ポート１２０（例えば、電源延長コードのソケット）から引き抜くだけで、都市エネルギーシステムのソケットから電力伝送装置１００の電源入力モジュール１１０（例えば、電源延長コードのプラグ）を引き抜くことはしない。したがって、電力伝送装置１００は、都市エネルギーシステムから電源供給ポート１２０に提供される交流電力ＶＡＣを受信し続ける。この時、電源供給ポート１２０は、電気機器（すなわち、負荷）に接続されないため、検出モジュール１４０により検出された電源供給ポート１２０の負荷電力ＷＡＣは、０Ｗである。電源供給ポート１２０の負荷電力ＷＡＣが所定の時間ＤＴの間省電力しきい値ＴＨ２（例えば、前の例の４６Ｗ）よりも連続して少ないと制御モジュール１８０が判断した後、制御モジュール１８０は、第２スイッチ回路１６４および保護回路１６６をイネーブルにして、第１スイッチ回路１６２をディセーブルにすることができるため、電力伝送装置１００は、低電力消費モードで操作される。

この状況で、使用者が高電力の電気機器（例えば、スイッチを切っていない冷蔵庫、ロースターまたはドライヤー）を電源供給ポート１２０に突然差し込んだ場合、電源入力モジュール１１０およびスイッチモジュール１６０を介して、都市エネルギーシステムから電源供給ポート１２０に結合された電気機器に大電流が流れる。電力伝送装置１００は、この時（すなわち、第２スイッチ回路１６４がオンになり、第１スイッチ回路１６２がオンにならない時）、低電力消費モードで操作されるため、上述した大電流が第２スイッチ回路１６４のトライアック１６４＿２の定格電流値を超える場合（すなわち、第２スイッチ回路１６４が過負荷の場合）、トライアック１６４＿２が損傷する可能性が高い。また、第２スイッチ回路１６４が過負荷の時、通常、制御モジュール１８０は、短時間（例えば、ミリ秒）の間にスイッチモジュール１６０の切り替え操作を完了することができない。したがって、トライアック１６４＿２が損傷するリスクが大幅に増加する。このような状況を回避するため、図１〜図３に示した保護回路１６６を使用して、第２スイッチ回路１６４に対し過負荷保護を行う。

さらに詳しく説明すると、第２スイッチ回路１６４のトライアック１６４＿２の定格電流が４Ａであり、電力伝送装置１００が受信および供給する交流電力ＶＡＣが１１０Ｖであると仮定する。したがって、電源供給ポート１２０の負荷電力ＷＡＣが４４０Ｗよりも大きい（すなわち、４Ａ×１１０Ｖ）ことを保護回路１６６が検出した時、保護回路１６６は、第１制御信号ＳＷ＿ＥＭＲを瞬時に生成して、第１スイッチ回路１６２をオンにする。

第２スイッチ回路１６４は、第１スイッチ回路１６２に並列に接続され、第１スイッチ回路１６２は、比較的大きな電流に耐えることができるため、第１スイッチ回路１６２は、第２スイッチ回路１６４が過負荷の時（例えば、負荷電力ＷＡＣが所定の過負荷しきい値ＴＨ１よりも大きい図６の時間Ｔ２１）に、第２スイッチ回路１６４に対する過負荷電流をバイパスする効果を提供し、第２スイッチ回路１６４に対し過負荷保護を行うことができる。この例において、４４０Ｗの所定の過負荷しきい値ＴＨ１は、単なる例であり、本発明の範囲を限定するものではない。実際、所定の過負荷しきい値ＴＨ１の選択は、実際の応用および設計要件により決定することができ、省電力しきい値ＴＨ２は、通常、所定の過負荷しきい値ＴＨ１よりも小さい。

また、保護回路１６６は、第１制御信号ＳＷ＿ＥＭＲにより制御モジュール１８０に通知することもできる。第１スイッチ回路１６２が第１制御信号ＳＷ＿ＥＭＲに基づいて保護回路１６６をオンにしたと制御モジュール１８０が判断すると、制御モジュール１８０は、第２制御信号ＳＷ＿ＳＳＲを生成して、第２スイッチ回路１６４および保護回路１６６をディセーブルにするとともに、オン状態を維持するよう、第１スイッチ回路１６２を制御する。

以下、保護回路１６６について、詳しく説明する。再度、図１〜図３を同時に参照されたい。図３に示すように、保護回路１６６は、センシング回路１６６＿１と、過負荷保護回路１６６＿２を含む。センシング回路１６６＿１は、レジスタＲと、光カプラＯＣを含むことができる。レジスタＲは、第２スイッチ回路１６４と電源供給ポート１２０の間に結合される。電流ＩがレジスタＲを流れた時、レジスタＲの２つの端の間に電圧差ｖｄが生じる。光カプラＯＣは、レジスタＲの２つの端に結合されるとともに、レジスタＲの２つの端の間の電圧差ｖｄに応答して、トリガ信号ＡｒｍＰＳを生成する。具体的に説明すると、レジスタＲの２つの端の間の電圧差ｖｄが光カプラＯＣのオン電圧値よりも大きい時、光カプラＯＣがオンになり、それに基づいて、トリガ信号ＡｒｍＰＳを生成する。図３に示すように、光カプラＯＣの入力端は、電流制限レジスタＲ_PによりレジスタＲの１つの端に結合されるが、本発明はこれに限定されない。本発明の別の実施形態において、光カプラＯＣを別の隔離されたスイッチに置き換えてもよい。

過負荷保護回路１６６＿２は、ＮＡＮＤゲートＮＡ１と、Ｄフリップフロップ１６６＿２１と、トランジスタＱＴとを含む。ＮＡＮＤゲートＮＡ１の第１入力端は、センシング回路１６６＿１に結合され、トリガ信号ＡｒｍＰＳを受信する。Ｄフリップフロップ１６６＿２１のリセット端ＣＬＲは、制御モジュール１８０に結合され、第２制御信号ＳＷ＿ＳＳＲを受信する。Ｄフリップフロップ１６６＿２１の反転データ出力端／Ｑは、データ入力端Ｄに結合されるとともに、ＮＡＮＤゲートＮＡ１の第２入力端に結合される。Ｄフリップフロップ１６６＿２１のクロック入力端ＣＬＫは、ＮＡＮＤゲートＮＡ１の出力端に結合される。トランジスタＱＴの制御端は、Ｄフリップフロップ１６６＿２１の正転データ出力端Ｑに結合される。トランジスタＱＴの第１端は、接地端ＧＮＤに結合される。トランジスタＱＴの第２端は、第１制御信号ＳＷ＿ＥＭＲを出力するよう構成される。ここで、トランジスタＱＴは、バイポーラ接合トランジスタ（bipolar junction transistor, BJT）を使用して実現されるが、本発明はこれに限定されない。本発明の別の実施形態において、トランジスタＱＴは、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（metal oxide semiconductor field effect transistor, MOSFET）を使用して実現されてもよい。

例えば、ここで、第２スイッチ回路１６４のトライアック１６４＿２の定格電流が４Ａの交流電流であり、レジスタＲが０．２ｏｈｍであり、光カプラＯＣのオン電圧値が１Ｖであると仮定する。第２スイッチ回路１６４が過負荷の時、つまり、４Ａの交流電流がトライアック１６４＿２およびレジスタＲを介して電源供給ポート１２０に流れた時、４Ａの交流電流Ｉは、レジスタＲの２つの端の間に０．８Ｖの交流電圧差ｖｄを生じさせる。０．８Ｖの交流電圧差の瞬時ピーク（peak）は、１．１３Ｖ（すなわち、０．８Ｖ×１．４１４）に等しく、光カプラＯＣのオン電圧値の１Ｖよりも大きいため、光カプラＯＣがオンになり、それに基づいて、トリガ信号ＡｒｍＰＳを生成する。以上の観点から、理解すべきこととして、センシング回路１６６＿１は、電流Ｉの電流値を検出することによって、電源供給ポート１２０の負荷電力ＷＡＣが所定の過負荷しきい値ＴＨ１（すなわち、４４０Ｗ）よりも大きいことを検出し、それに基づいて、トリガ信号ＡｒｍＰＳを生成することができる。

電源供給ポート１２０の負荷電力ＷＡＣが所定の過負荷しきい値ＴＨ１よりも大きい時、センシング回路１６６＿１によって生成されたトリガ信号ＡｒｍＰＳは、Ｄフリップフロップ１６６＿２１を駆動することができる。その後、Ｄフリップフロップ１６６＿２１は、スイッチ信号ＱＳを出力して、トランジスタＱＴをイネーブルにすることにより、制御モジュール１８０および第１スイッチ回路１６２に第１制御信号ＳＷ＿ＥＭＲを出力する。したがって、保護回路１６６は、第１スイッチ回路１６２を迅速にイネーブルにし、第１スイッチ回路１６２がイネーブルになったことを制御モジュール１８０に通知する。しかしながら、第１スイッチ回路１６２が第２スイッチ回路１６４および保護回路１６６をディセーブルにする前に実際に安定したオン状態に入ることを確実にするため、制御モジュール１８０は、リレーオン遅延時間ＯＮ＿ＤＴおよびリレーオンコンタクトバウンス時間ＯＮ＿ＣＢＴを待って初めて第２スイッチ回路１６４および保護回路１６６をディセーブルにすることができる。

以下、図１〜図３および図６を同時に参照すると、図６は、図１の電力伝送装置１００のさらに別の時間系列を示す概略図である。図６に示すように、時間Ｔ２０の前、第１スイッチ回路１６２はオンにならず、第２スイッチ回路１６４はオンになり、制御モジュール１８０は、検出モジュール１４０により、電源供給ポート１２０の負荷電力ＷＡＣが省電力しきい値ＴＨ２よりも小さいと判断する。時間Ｔ２０において、検出モジュール１４０は、電源供給ポート１２０の負荷電力ＷＡＣが省電力しきい値ＴＨ２（例えば、前の例の４６Ｗ）よりも大きい値から始まっていることを検出するため、制御モジュール１８０は、スイッチモジュール１６０の切り替えを始める。

時間Ｔ２１において、スイッチモジュール１６０の切り替えは、まだ制御モジュール１８０により完了していない。しかしながら、同時に、保護回路１６６のセンシング回路１６６＿１は、電源供給ポート１２０の負荷電力ＷＡＣが過負荷しきい値ＴＨ１（例えば、前の例の４４０Ｗ）よりも大きい値から始まっていることを検出している。したがって、センシング回路１６６＿１は、時間Ｔ２１において所定の過負荷しきい値ＴＨ１よりも大きい負荷電力ＷＡＣに応答して、トリガ信号ＡｒｍＰＳを生成する（例えば、ロジック高レベルからロジック低レベルに変換する）。過負荷保護回路１６６＿２のＮＡＮＤゲートＮＡ１は、トリガ信号ＡｒｍＰＳの第１状態変化に応答して、Ｄフリップフロップ１６６＿２１をトリガすることにより、Ｄフリップフロップ１６６＿２１の正転データ出力端Ｑにより出力されたスイッチ信号ＱＳの状態を変更する（例えば、ロジック低レベルからロジック高レベルに変換する）。したがって、トランジスタＱＴがオンになり、第１制御信号ＳＷ＿ＥＭＲをイネーブルにする（例えば、ロジック高レベルからロジック低レベルに変換する）。ここで、言及すべきこととして、保護回路１６６が制御モジュール１８０によりディセーブルになってから再びイネーブルになるまで、トリガ信号ＡｒｍＰＳの後続の状態変化が過負荷保護回路１６６＿２に影響を与えないよう、過負荷保護回路１６６＿２のＮＡＮＤゲートＮＡ１およびＤフリップフロップ１６６＿２１の回路スキームは、トリガ信号ＡｒｍＰＳの第１状態変化にのみ応答することができる。

第１スイッチ回路１６２は、時間Ｔ２１において、イネーブル状態（例えば、ロジック低レベル）で第１制御信号ＳＷ＿ＥＭＲを受信するが、電磁リレー１６２＿１は、リレーオン遅延時間ＯＮ＿ＤＴおよびリレーオンコンタクトバウンス時間ＯＮ＿ＣＢＴを待って初めて（すなわち、時間Ｔ２２の後に）安定したオン状態に入ることができる。本発明の１つの実施形態において、電磁リレー１６２＿１のリレーオン遅延時間ＯＮ＿ＤＴとリレーオンコンタクトバウンス時間ＯＮ＿ＣＢＴの合計は、１０〜１５ミリ秒（ｍｓ）であるが、本発明はこれに限定されない。したがって、電源供給ポート１２０の負荷電力ＷＡＣが過負荷しきい値ＴＨ１よりも大きい値から始まっていることを保護回路１６６のセンシング回路１６６＿１が検出する時間Ｔ２１から、第１スイッチ回路１６２の電磁リレー１６２＿１が安定したオン状態に入る時間Ｔ２２までの時間間隔は、１０〜１５ｍｓである。以上の観点から、第２スイッチ回路１６４が過負荷の時に、保護回路１６６は、第１スイッチ回路１６２を迅速に（ミリ秒で）オンにすることにより、第２スイッチ回路１６４に対し過負荷保護を行うことができる。

さらに詳しく説明すると、電源供給ポート１２０の負荷電力ＷＡＣが所定の過負荷しきい値ＴＨ１よりも大きい状況では、第２スイッチ回路１６４のみがオンになっている時間間隔は、たったの１０〜１５ｍｓである。その結果、過負荷により第２スイッチ回路１６４が損傷するリスクを大幅に減らすことができる。

続いて、時間Ｔ２３において、制御モジュール１８０は、第１制御信号ＳＷ＿ＥＭＲに基づいて、保護回路１６６が第１スイッチ回路１６２をオンにしたと判断するため、制御モジュール１８０は、オン状態を維持するよう、第１スイッチ回路１６２を制御する（例えば、第１制御信号ＳＷ＿ＥＭＲをロジック低レベルで維持する）。制御モジュール１８０は、第２制御信号ＳＷ＿ＳＳＲを生成し（例えば、ロジック低レベルからロジック高レベルに変換し）、リレーオン遅延時間ＯＮ＿ＤＴおよびリレーオンコンタクトバウンス時間ＯＮ＿ＣＢＴを待って初めて（すなわち、時間Ｔ２４において、ただし、本発明はこれに限定されない）第２スイッチ回路１６４および保護回路１６６をディセーブルにすることができるため、電力伝送装置１００は、高電力モードで操作される。本発明の１つの実施形態において、時間Ｔ２１と時間Ｔ２３の間の時間間隔は、３〜５秒であるが、本発明はこれに限定されない。

以下、図１、図２および図７を同時に参照すると、図７は、図１の電力伝送装置１００のスイッチモジュール１６０の別の回路スキームを示す概略図である。図７の第１スイッチ回路１６２、第２スイッチ回路１６４および保護回路１６６のセンシング回路１６６＿１は、図３の構成要素と類似する。したがって、図７の第１スイッチ回路１６２、第２スイッチ回路１６４および保護回路１６６のセンシング回路１６６＿１は、上述した関連説明を参照することができるため、ここでは繰り返し説明しない。

図３の例示的実施形態とは異なり、図７は、本発明の別の例示的実施形態に係る過負荷保護回路１６６＿３の実施に関する概略図を示す。過負荷保護回路１６６＿３は、プロセッサ１６６＿３１と、トランジスタＱＴを含む。プロセッサ１６６＿３１は、センシング回路１６６＿１に結合され、トリガ信号ＡｒｍＰＳを受信する。プロセッサ１６６＿３１は、制御モジュール１８０に結合され、第２制御信号ＳＷ＿ＳＳＲを受信するとともに、それに基づいて、スイッチ信号ＱＳを生成する。トランジスタＱＴの制御端は、プロセッサ１６６＿３１に結合され、スイッチ信号ＱＳを受信する。トランジスタＱＴの第１端は、接地端ＧＮＤに結合される。トランジスタＱＴの第２端は、第１制御信号ＳＷ＿ＥＭＲを出力するよう構成される。第２スイッチ回路１６４が第２制御信号ＳＷ＿ＳＳＲに基づいてオンになったとプロセッサ１６６＿３１が判断した時、プロセッサ１６６＿３１は、トリガ信号ＡｒｍＰＳに応答して、トランジスタＱＴのオン／オフ状態を制御する。第２スイッチ回路１６４が第２制御信号ＳＷ＿ＳＳＲに基づいてオンにならなかったとプロセッサ１６６＿３１が判断した時、プロセッサ１６６＿３１は、トランジスタＱＴをオフにする。プロセッサ１６６＿３１およびトランジスタＱＴの操作方法は、図６に示した操作時間系列に類似しており、操作方法は、図６の関連説明を参照することができるため、ここでは繰り返し説明しない。

以下、図１、図２および図８を同時に参照すると、図８は、図１の電力伝送装置１００のスイッチモジュール１６０のさらに別の回路スキームを示す概略図である。図８の第１スイッチ回路１６２、第２スイッチ回路１６４および保護回路１６６のセンシング回路１６６＿１は、図３の構成要素と類似する。したがって、図８の第１スイッチ回路１６２、第２スイッチ回路１６４および保護回路１６６のセンシング回路１６６＿１は、上述した関連説明を参照することができるため、ここでは繰り返し説明しない。

図３の例示的実施形態とは異なり、図８は、本発明の別の例示的実施形態に係る過負荷保護回路１６６＿４の実施に関する概略図を示す。過負荷保護回路１６６＿４は、ワンショット回路１６６＿４１を含む。ワンショット回路１６６＿４１は、センシング回路１６６＿１に結合され、トリガ信号ＡｒｍＰＳを受信するとともに、制御モジュール１８０に結合され、第２制御信号ＳＷ＿ＳＳＲを受信する。ワンショット回路１６６＿４１は、第２制御信号ＳＷ＿ＳＳＲおよびトリガ信号ＡｒｍＰＳに応答して、パルスＰＬＳを生成するとともに、パルスを出力して、第１制御信号ＳＷ＿ＥＭＲとして使用される。ここで、保護回路１６６が第１スイッチ回路１６２をイネーブルにしてから、第１スイッチ回路１６２がオンになったと制御モジュール１８０が判断する前の時間間隔は、判定遅延時間ＤＤＴ（すなわち、図６に示した時間Ｔ２１と時間Ｔ２３の間の時間間隔）であり、ワンショット回路１６６＿４１により生成されたパルスＰＬＳの幅は、判定遅延時間ＤＤＴよりも大きい。同様にして、ワンショット回路１６６＿４１の操作方法は、図６に示した操作時間系列に類似しており、操作方法は、図６の関連説明を参照することができるため、ここでは繰り返し説明しない。

本発明の１つの実施形態において、ワンショット回路１６６＿４１は、一般的な５５５タイマー（timer）を用いて実現されるが、本発明はこれに限定されない。ここで、５５５タイマーは、単安定モードに設定される。５５５タイマーを使用して実現されるワンショット回路は、本分野の技術者にとって周知の技術に属するため、ここでは説明を省略する。

上述した実施形態の過負荷保護回路１６６＿２、１６６＿３および１６６＿４は、単なる例であり、本発明の範囲を限定するものではない。理解すべきこととして、本分野の技術者であれば、図６に示した時間系列およびその関連説明に基づいて、過負荷保護回路１６６＿２、１６６＿３および１６６＿４を修正することができる。

本発明の１つの実施形態において、スイッチモジュール１６０および制御モジュール１８０は、単一モジュールとして統合される。しかしながら、本発明はこれに限定されない。

以上のように、本発明の実施形態に係る電力伝送装置は、電源供給ポートの負荷電力を検出し、且つ検出した電源供給ポートの負荷電力に基づいて、スイッチモジュールの第１スイッチ回路と第２スイッチ回路の間で切り替えを行うことができる。負荷電力が所定の過負荷しきい値よりも大きいことを保護回路が検出した時、保護回路は、第１制御信号を生成して、第１スイッチ回路をオンにし、第２スイッチ回路に流れる電流を減らすことにより、第２スイッチ回路に対し過負荷保護を行う。保護回路が第１制御信号に基づいて第１スイッチ回路をオンにしたと制御モジュールが判断すると、制御モジュールは、オン状態を維持するよう、第１スイッチ回路を制御するとともに、第２制御信号を生成して、第２スイッチ回路および保護回路をディセーブルにする。その結果、過負荷により第２スイッチ回路が損傷するリスクを大幅に減らすことができる。

以上のごとく、この発明を実施形態により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。

本発明は、過負荷保護および省電力機構を備えた電力伝送装置を提供することができる。

１００ 電力伝送装置
１１０ 電源入力モジュール
１２０ 電源供給ポート
１４０ 検出モジュール
１６０ スイッチモジュール
１６２ 第１スイッチ回路
１６２＿１ 電磁リレー
１６２＿２ スイッチ
１６４ 第２スイッチ回路
１６４＿１ 光カプラ
１６４＿２ トライアック
１６６ 保護回路
１６６＿１ センシング回路
１６６＿２、１６６＿３、１６６＿４ 過負荷保護回路
１６６＿２１ Ｄフリップフロップ
１６６＿３１ プロセッサ
１６６＿４１ ワンショット回路
１８０ 制御モジュール
ＡｒｍＰＳ トリガ信号
ＣＬＫ クロック入力端
ＣＬＲ リセット端
Ｄ データ入力端
ＤＤＴ 判定遅延時間
ＤＳ 検出信号
ＤＴ 所定時間
ＧＮＤ 接地端
Ｉ 電流
Ｌ コイル
ＮＡ１ ＮＡＮＤゲート
ＯＣ 光カプラ
ＯＦＦ＿ＤＴ オフ遅延時間
ＯＮ＿ＤＴ オン遅延時間
ＯＮ＿ＣＢＴ オンバウンス時間
Ｑ 非反転データ出力端
／Ｑ 反転データ出力端
ＱＳ スイッチ信号
ＱＴ トランジスタ
Ｒ レジスタ
Ｒ_P 電流制限レジスタ
ＳＷ１ 接触電力スイッチ
ＳＷ＿ＥＭＲ 第１制御信号
ＳＷ＿ＳＳＲ 第２制御信号
Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ１０、Ｔ１１、Ｔ１２、Ｔ１３、Ｔ２０、Ｔ２１、Ｔ２２、Ｔ２３、Ｔ２４ 時間
ＴＨ１ 所定の過負荷しきい値
ＴＨ２ 省電力しきい値
ＶＡＣ 交流電力
Ｖｃｃ 直流動作電圧
ｖｄ 電圧差
ＷＡＣ 負荷電力

Claims (11)

1. 過負荷保護および省電力機構を備えた電力伝送装置であって、
   電源入力モジュールと電源供給ポートの間に結合され、前記電源入力モジュールから都市エネルギーシステムにより提供された交流電力を受信するとともに、前記電源供給ポートに前記交流電力を送信するよう第１制御信号により制御される第１スイッチ回路と、
   前記電源入力モジュールに結合され、前記交流電力を受信する第２スイッチ回路と、
   前記第２スイッチ回路と前記電源供給ポートの間に結合された保護回路と
   を含むスイッチモジュールを含み、
   第２スイッチ回路が、前記保護回路を介して前記電源供給ポートに前記交流電力を送信するよう第２制御信号により制御され、
   前記保護回路が、前記第２スイッチ回路がオンになった時に前記電源供給ポートの負荷電力を検出するよう第２制御信号により制御されるとともに、前記保護回路が、前記第１制御信号を生成して、前記負荷電力の瞬間的変動が所定の過負荷しきい値よりも大きい時に前記第１スイッチ回路をイネーブルにし、オン状態の前記第２スイッチ回路を保護する電力伝送装置。
2. 前記第１スイッチ回路、前記第２スイッチ回路および前記保護回路に結合され、前記第１スイッチ回路、前記第２スイッチ回路および前記保護回路のオン／オフ状態を制御するとともに、前記第１制御信号を受信する制御モジュールをさらに含み、
   前記第１スイッチ回路が前記第１制御信号に基づいてオンになったと前記制御モジュールが判断した時、前記制御モジュールが、前記オン状態を維持するよう前記第１スイッチ回路を制御するとともに、前記制御モジュールが、前記第２制御信号を生成して、前記第２スイッチ回路および前記保護回路をディセーブルにする請求項１に記載の電力伝送装置。
3. 前記電源入力モジュールの別の端と前記電源供給ポートの別の端の間に結合され、前記電源供給ポートの前記負荷電力を検出する検出モジュールをさらに含み、
   前記制御モジュールが、前記検出モジュールに結合され、前記負荷電力を受信するとともに、前記検出モジュールによって検出された前記負荷電力に基づいて、前記第１スイッチ回路、前記第２スイッチ回路および前記保護回路の前記オン／オフ状態を制御する請求項２に記載の電力伝送装置。
4. 前記第１スイッチ回路がオンになり、前記第２スイッチ回路がオンにならず、前記検出モジュールによって検出された前記負荷電力が、所定時間の間、省電力しきい値よりも連続して小さい時、前記制御モジュールが、前記第２スイッチ回路および前記保護回路をイネーブルにして、前記第１スイッチ回路をディセーブルにし、
   前記省電力しきい値が、前記所定の過負荷しきい値よりも小さい請求項３に記載の電力伝送装置。
5. 前記第２スイッチ回路がオンになり、前記第１スイッチ回路がオンにならず、前記検出モジュールによって検出された前記負荷電力が、所定時間の間、前記省電力しきい値よりも連続して大きく、且つ前記所定の過負荷しきい値よりも小さい時、前記制御モジュールが、前記第１スイッチ回路をイネーブルにして、前記第２スイッチ回路および前記保護回路をディセーブルにする請求項４に記載の電力伝送装置。
6. 前記保護回路が、
   前記第２スイッチ回路と前記電源供給ポートの間に結合され、前記電源供給ポートの前記負荷電力を検出するとともに、トリガ信号を生成するセンシング回路と、
   前記センシング回路に結合され、前記トリガ信号を受信するとともに、前記第２スイッチ回路がオンになった時に、前記トリガ信号に応答して、前記第１制御信号を生成する過負荷保護回路と
   を含む請求項２に記載の電力伝送装置。
7. 前記センシング回路が、
   前記第２スイッチ回路と前記電源供給ポートの間に結合されたレジスタと、
   前記レジスタの２つの端に結合されるとともに、前記レジスタの前記２つの端の間の電圧差に応答して、前記トリガ信号を生成する光カプラと
   を含む請求項６に記載の電力伝送装置。
8. 前記過負荷保護回路が、
   前記センシング回路に結合され、前記トリガ信号を受信する第１入力端を有するＮＡＮＤゲートと、
   前記制御モジュールに結合され、前記第２制御信号を受信するリセット端、前記Ｄフリップフロップのデータ入力端に結合されるとともに、前記ＮＡＮＤゲートの第２入力端に結合された反転データ出力端、および前記ＮＡＮＤゲートの出力端に結合されたクロック入力端を有するＤフリップフロップと、
   前記Ｄフリップフロップの正転データ出力端に結合された制御端、接地端に結合された第１端、および第１制御信号を出力するよう構成された第２端を有するトランジスタと
   を含む請求項６に記載の電力伝送装置。
9. 前記過負荷保護回路が、
   前記センシング回路に結合されて、前記トリガ信号を受信するとともに、前記制御モジュールに結合されて、前記第２制御信号を受信し、それに基づいて、スイッチ信号を生成するプロセッサと、
   前記プロセッサに結合され、前記スイッチ信号を受信する制御端、接地端に結合された第１端、および前記第１制御信号を出力するよう構成された第２端を有するトランジスタと
   を含み、前記第２スイッチ回路が前記第２制御信号に基づいてオンになったと前記プロセッサが判断した時に、前記プロセッサが、前記トリガ信号に応答して、前記トランジスタのオン／オフ状態を制御し、
   前記第２スイッチ回路が前記第２制御信号に基づいてオンにならなかったと前記プロセッサが判断した時、前記プロセッサが、前記トランジスタをオフにする請求項６に記載の電力伝送装置。
10. 前記過負荷保護回路が、
    前記センシング回路に結合され、前記トリガ信号を受信するとともに、前記制御モジュールに結合され、前記第２制御信号を受信するワンショット回路を含み、
    前記ワンショット回路が、前記第２回路信号および前記トリガ信号に応答して、パルスを生成するとともに、前記パルスを出力して、前記第１制御信号として使用し、
    前記保護回路が前記第１スイッチ回路をイネーブルにした時から前記第１スイッチ回路がオンになったと前記制御モジュールが判断するまでの時間間隔が、判定遅延時間であり、前記ワンショット回路により生成された前記パルスの幅が、前記判定遅延時間よりも大きい請求項６に記載の電力伝送装置。
11. 前記第１スイッチ回路が、電磁リレーを含み、前記第２スイッチ回路が、ソリッドステートリレーを含む請求項１に記載の電力伝送装置。

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