JP2000069748A - 電源装置 - Google Patents

電源装置

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JP2000069748A
JP2000069748A JP10239591A JP23959198A JP2000069748A JP 2000069748 A JP2000069748 A JP 2000069748A JP 10239591 A JP10239591 A JP 10239591A JP 23959198 A JP23959198 A JP 23959198A JP 2000069748 A JP2000069748 A JP 2000069748A
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JP
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voltage
power supply
transformer
capacitor
winding
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JP10239591A
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Inventor
Takao Shimazu
貴夫 島津
Satoshi Yamada
聡 山田
Shinji Fujii
眞司 藤井
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】電源電圧の電圧変動を検出することのできる小
型で安価な電源装置を提供する。 【解決手段】電源回路部1はフライバック・コンバータ
からなり、スイッチング素子S1のオン時にトランスT
1の一次巻線N1にエネルギが蓄積される。次にスイッ
チング素子S1がオフすると、トランスT1の二次巻線
N2に逆起電力が発生し、コンデンサC2によって平滑
される。電圧検出回路2では、スイッチング素子S1の
オン時に一次巻線N1に印加される電圧に同期した電圧
が電圧検出用巻線N4に誘起され、電圧検出用巻線N4
に誘起された電圧をダイオードD3で整流した後、コン
デンサC4で平滑して直流電圧に変換し、負荷を制御す
る制御回路にフィードバックする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電源電圧の変動を
検出するための電圧検出手段を有する電源装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】この種の電源装置としては、例えば特開
平6−327257号公報に示すように、商用電源の電
源電圧を降圧する商用トランスの二次側から商用電源の
電圧変動を検出するものがあった。図3はこの電源装置
を温水洗浄便座の水ポンプの駆動用に用いた場合の回路
図であり、この電源装置は、商用電源ACの電源電圧を
降圧する商用トランスT2と、商用トランスT2の二次
電圧を整流する整流器DB3と、整流器DB3の整流電
圧を平滑する電解コンデンサよりなるコンデンサC6
と、コンデンサC6によって平滑された電圧を安定化し
て制御用マイコンIC2に電源供給する三端子レギュレ
ータREGと、出力ポートP2から出力される制御信号
で水ポンプ(図示せず)に印加する電圧を変化させるこ
とにより、水ポンプの回転数を変化させて、水の吐出量
を制御する制御用マイコンIC2とを備えたものがあっ
た。
【0003】この電源装置では、商用電源ACの交流電
圧を商用トランスT2で降圧し、整流器DB3で整流し
た後、コンデンサC6で平滑して、交流電圧を直流電圧
に変換しているので、コンデンサC6の出力電圧は商用
電源ACの電圧変動に応じて変化する。一方、水ポンプ
は商用電源ACにより駆動されるため、水ポンプの回転
数(すなわち水の吐出量)も商用電源ACの電圧変動に
よって変動するが、本回路ではコンデンサC6の両端電
圧を分圧抵抗R6,R7で分圧した電圧を制御用マイコ
ンIC2の入力ポートP1に入力しており、制御用マイ
コンIC2は入力ポートP1の電圧値に応じて出力ポー
トP2から出力する制御信号を制御させているので、商
用電源ACの電圧変動と無関係に水ポンプの回転数(す
なわち水の吐出量)を一定に制御することができる。な
お、分圧抵抗R6,R7よりなる分圧回路はコンデンサ
C6の両端電圧を所定の電圧比で分圧しており、その分
圧比は、分圧された電圧が制御用マイコンIC2の入力
電圧の定格値を超えないような値に設定されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記構成の電源装置で
は、商用電源ACの電圧変動を商用トランスT2の二次
側から取り出しており、商用トランスT2の二次側の電
圧は商用電源ACの電圧変動に応じて変動するため、商
用電源ACの電圧変動を容易に取り出すことができる
が、二次側の負荷が大きくなると商用トランスT2が大
きく、且つ、高価になるという問題があった。
【0005】本発明は上記問題点に鑑みて為されたもの
であり、その目的とするところは、電源電圧の電圧変動
を検出することのできる小型で安価な電源装置を提供す
ることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1の発明では、電源電圧をスイッチング素子
でスイッチングすることにより所望の電圧を生成する電
源回路部を備え、上記電源回路部の二次側から電源電圧
を検出する電圧検出手段を設けて成ることを特徴とし、
電圧検出手段を用いて電源回路部の二次側から電源電圧
の電圧変動を検出することができ、そのうえ電源回路部
にスイッチング電源を用いているので、交流電圧をトラ
ンスで降圧した後、平滑して所望の直流電圧を発生する
場合に比べて、大型で高価なトランスが不用になるか
ら、電源装置全体として小型化、低コスト化を図ること
ができる。
【0007】また、請求項2の発明では、請求項1の発
明において、上記電源回路部は、交流電源の交流電圧を
整流平滑して直流電圧に変換する直流電源回路と、直流
電源回路の出力端子間に上記スイッチング素子を介して
一次巻線が接続されたトランスとを有し、直流電源回路
の直流電圧をスイッチング素子でスイッチングすること
によってトランスの二次側に所望の直流電圧を生成し、
上記電圧検出手段はトランスの二次側に設けられた電圧
検出用巻線を有することを特徴とし、交流電源の交流電
圧が変動すると、直流電源回路の直流電圧が変動して、
トランスの一次巻線に印加される電圧が変化するので、
トランスの二次側に設けられた電圧検出用巻線の出力か
ら交流電源の電圧変動を検出することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】図1は本実施形態の電源装置を示
す回路図である。
【0009】商用電源ACの交流電圧はダイオードブリ
ッジからなる整流器DB1によって全波整流された後、
電解コンデンサよりなるコンデンサC1によって平滑さ
れて、直流電圧に変換される。コンデンサC1によって
平滑された直流電圧(電源電圧)はフライバック・コン
バータからなるコンバータ回路1bによって所望の電圧
に変換される。ここに、整流器DB1およびコンデンサ
C1から直流電源回路1aが構成され、直流電源回路1
aおよびコンバータ回路1bから電源回路部1が構成さ
れる。
【0010】コンバータ回路1bは、コンデンサC1の
高電位側端に一次巻線N1の一端が接続されたトランス
T1と、一次巻線N1の他端とコンデンサC1の低電位
側端との間に接続されたスイッチング素子S1と、トラ
ンスT1の二次巻線N2の一端にアノードが接続された
ダイオードD1と、ダイオードD1のカソードと二次巻
線N2の他端との間に接続された電解コンデンサよりな
るコンデンサC2とで構成され、スイッチング素子S1
が所定の周波数でオンオフされることによって、コンデ
ンサC1の両端電圧が所望の電圧に変換される。なお、
本回路では電源回路部1にスイッチング電源を用いてい
るので商用トランスが不要になり、スイッチング素子S
1のスイッチング周波数は商用電源ACの周波数に比べ
て高周波なので、トランスT1に小型のものを用いるこ
とができるから、電源回路の小型化、低コスト化を図る
ことができる。
【0011】スイッチング素子S1の制御端子にはフォ
トカプラPCからの信号が入力されており、スイッチン
グ素子S1はフォトカプラPCから入力される信号によ
って所定の周波数でオンオフされる。スイッチング素子
S1がオンすると、コンデンサC1→トランスT1の一
次巻線N1→スイッチング素子S1→コンデンサC1の
経路で電流が流れる。ここで、トランスT1の二次巻線
N2は一次巻線N1と極性が逆なので、ダイオードD1
には電流が流れず、トランスT1の一次巻線N1にエネ
ルギが蓄積される。次にスイッチング素子S1がオフす
ると、トランスT1の二次巻線N2に逆起電力が誘起さ
れ、二次巻線N2からダイオードD1を介してコンデン
サC2に電流が流れ、二次巻線N2に誘起された電圧が
コンデンサC2によって平滑される。
【0012】コンデンサC2の高電位側端にはフォトカ
プラPCの発光ダイオードのアノード側が接続され、フ
ォトカプラPCの発光ダイオードのカソード側には抵抗
R1の一端が接続されており、抵抗R1の他端とコンデ
ンサC2の低電位側端との間には電解コンデンサよりな
るコンデンサC5およびシャントレギュレータよりなる
定電圧素子IC1の並列回路が接続されている。また、
コンデンサC2の両端間には抵抗R3,R4の直列回路
が接続されており、抵抗R3,R4の接続点は定電圧素
子IC1の基準電圧端子に接続されている。
【0013】一方、トランスT1の二次側には補助巻線
N3が設けられており、補助巻線N3の一端にはダイオ
ードD2のアノードが接続され、ダイオードD2のカソ
ードと補助巻線N3の他端との間にはコンデンサC3が
接続されている。ダイオードD2およびコンデンサC3
の接続点にはフォトカプラPCのフォトトランジスタの
コレクタが接続され、フォトカプラPCのフォトトラン
ジスタのエミッタはスイッチング素子S1の制御端子に
接続されている。
【0014】ここで、補助巻線N3は一次巻線N1と極
性が逆になっているので、上述と同様にスイッチング素
子S1のオン時はダイオードD2に電流が流れず、スイ
ッチング素子S1のオフ時に補助巻線N3に逆起電力が
誘起され、補助巻線N3からダイオードD3を介してコ
ンデンサC3に電流が流れる。ところで、抵抗R2〜R
4、コンデンサC5および定電圧素子IC1は定電圧回
路を構成しており、抵抗R2および定電圧素子IC1の
接続点の電圧V1は略一定となる。したがって、フォト
カプラPCの発光ダイオードおよび抵抗R1からなる直
列回路にはコンデンサC2の両端電圧Voと電圧V1と
の差の電圧が印加され、フォトカプラPCの発光ダイオ
ードには両端電圧Voと電圧V1との差の電圧に比例し
た電流が流れることになる。
【0015】而して、コンデンサC2の両端電圧Voが
高くなると、フォトカプラPCの発光ダイオードに流れ
る電流が増加するので、フォトカプラPCのフォトトラ
ンジスタに流れる電流も増加する。この時、フォトカプ
ラPCからスイッチング素子S1の制御端子にフィード
バックされる帰還電流が増加し、スイッチング素子S1
のオン時間が短くなるので、スイッチング素子S1のオ
ン時にトランスT1の一次巻線N1に蓄積されるエネル
ギが減少して、コンデンサC2の両端電圧Voが低下す
る。このように、出力電圧Voが高くなると、フォトカ
プラPCのフォトトランジスタに流れる電流が増加し、
スイッチング素子S1のオン時間が短くなるので、出力
電圧Voが低下して、出力電圧Voを略一定に制御する
ことができる。
【0016】また、トランスT1の二次側には電圧検出
用巻線N4が設けられており、電圧検出用巻線N4の一
端にはダイオードD3のアノードが接続され、ダイオー
ドD3のカソードと電圧検出用巻線N4の他端との間に
は電解コンデンサよりなるコンデンサC4が接続されて
いる。ここに、電圧検出用巻線N4、ダイオードD3お
よびコンデンサC4から電圧検出手段たる電圧検出回路
2が構成される。
【0017】トランスT1の電圧検出用巻線N4は一次
巻線N1と極性が同じなので、電圧検出用巻線N4に誘
起される電圧は、スイッチング素子S1のオン時に一次
巻線N1に印加される電圧に同期した電圧となり、電圧
検出用巻線N4に誘起された電圧は、ダイオードD3に
よって整流された後、コンデンサC4によって平滑され
る。ここで、コンデンサC1の両端電圧をVi、一次巻
線N1および電圧検出用巻線N4の巻線数をそれぞれn
1,n4とすると、コンデンサC4の両端電圧Vhは、
Vh=Vi×n4/n1と表されるので、コンデンサC
4の両端電圧から商用電源ACの電圧変動に比例した電
圧を取り出すことができる。而して、電圧検出回路2は
電圧検出用巻線N4を用いて電源回路部1の二次側から
商用電源ACの電圧変動を検出することができる。
【0018】図2は上述した図1の回路を温水洗浄便座
の水ポンプPu1の制御用に適用したものである。本回
路は、図1に示す回路において、商用電源ACの交流電
圧を全波整流する整流器DB2と、整流器DB2の直流
出力端子間にスイッチング素子S2を介して接続された
水ポンプPu1と、スイッチング素子S2のオンオフを
制御する制御用マイコンIC2と、コンデンサC2によ
って平滑された電圧を安定化して制御用マイコンIC2
に供給する三端子レギュレータREGとを設けており、
整流器DB2の出力電圧をスイッチング素子S2でスイ
ッチングすることにより所定の電圧に変換して水ポンプ
Pu1に供給している。尚、上述した図1の回路と同一
の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略す
る。また、本実施形態では負荷として水ポンプPu1を
用いているが、負荷を水ポンプPu1に限定する趣旨の
ものではなく、ファン用のモータなどの負荷を制御する
ものであっても良い。
【0019】コンデンサC4の両端間には分圧抵抗R
6,R7の直列回路が接続されており、コンデンサC4
の両端電圧Vhを分圧抵抗R6,R7により分圧した電
圧が制御用マイコンIC2の入力ポートP1に入力され
る。なお、分圧抵抗R6,R7よりなる分圧回路はコン
デンサC4の両端電圧Vhを所定の電圧比で分圧してお
り、その分圧比は、分圧された電圧が制御用マイコンI
C2の入力電圧の定格値を超えないような値に設定され
ている。また、制御用マイコンIC2の出力ポートP2
は抵抗R5を介してスイッチング素子S2の制御端子に
接続されており、出力ポートP2から出力される制御信
号によってスイッチング素子S2がオンオフされる。
【0020】ここで、水ポンプPu1の電源は、商用電
源ACの交流電圧を整流器DB2で全波整流した電圧を
用いているので、商用電源ACの電圧変動によって水ポ
ンプPu1に印加される電圧が変動し、その回転数(す
なわち水の吐出量)が変動する虞がある。そこで、本回
路では電圧検出回路2が電源回路部1の二次側から商用
電源ACの電圧変動を検出し、制御用マイコンIC2の
入力ポートP1にフィードバックしており、制御用マイ
コンIC2は、入力ポートP1に入力された電圧に応じ
て出力ポートP2から出力する制御信号を変化させ、水
ポンプPu1に印加される電圧が略一定となるようにス
イッチング素子S2のオン期間を制御している。このよ
うに、制御用マイコンIC2が商用電源ACの電圧変動
を検出して水ポンプPu1に印加される電圧を略一定に
制御しているので、水ポンプPu1の回転数を略一定と
し、その吐出量を略一定に制御することができる。
【0021】
【発明の効果】上述のように、請求項1の発明は、電源
電圧をスイッチング素子でスイッチングすることにより
所望の電圧を生成する電源回路部を備え、上記電源回路
部の二次側から電源電圧を検出する電圧検出手段を設け
て成ることを特徴とし、電圧検出手段を用いて電源回路
部の二次側から電源電圧の電圧変動を検出することがで
き、そのうえ電源回路部にスイッチング電源を用いてい
るので、交流電圧をトランスで降圧した後、平滑して所
望の直流電圧を発生する場合に比べて、大型で高価なト
ランスが不用になるから、電源装置全体として小型化、
低コスト化を図ることができるという効果がある。
【0022】また、請求項2の発明は、請求項1の発明
において、上記電源回路部は、交流電源の交流電圧を整
流平滑して直流電圧に変換する直流電源回路と、直流電
源回路の出力端子間に上記スイッチング素子を介して一
次巻線が接続されたトランスとを有し、直流電源回路の
直流電圧をスイッチング素子でスイッチングすることに
よってトランスの二次側に所望の直流電圧を生成し、上
記電圧検出手段はトランスの二次側に設けられた電圧検
出用巻線を有することを特徴とし、請求項1の効果に加
えて、交流電源の交流電圧が変動すると、直流電源回路
の直流電圧が変動して、トランスの一次巻線に印加され
る電圧が変化するので、トランスの二次側に設けられた
電圧検出用巻線の出力から交流電源の電圧変動を検出で
きるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態の電源装置を示す概略の回路図であ
る。
【図2】同上の具体回路図である。
【図3】従来の電源装置を示す一部省略せる回路図であ
る。
【符号の説明】
1 電源回路部 2 電圧検出回路 C2,C4 コンデンサ D3 ダイオード N1 一次巻線 N2 二次巻線 N4 電圧検出用巻線 S1 スイッチング素子 T1 トランス
フロントページの続き (72)発明者 藤井 眞司 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 Fターム(参考) 5H730 AA15 BB43 CC01 EE02 EE07 EE43 EE73 FD01 FD24 FF19

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電源電圧をスイッチング素子でスイッチン
    グすることにより所望の電圧を生成する電源回路部を備
    え、上記電源回路部の二次側から電源電圧を検出する電
    圧検出手段を設けて成ることを特徴とする電源装置。
  2. 【請求項2】上記電源回路部は、交流電源の交流電圧を
    整流平滑して直流電圧に変換する直流電源回路と、直流
    電源回路の出力端子間に上記スイッチング素子を介して
    一次巻線が接続されたトランスとを有し、直流電源回路
    の直流電圧をスイッチング素子でスイッチングすること
    によってトランスの二次側に所望の直流電圧を生成し、
    上記電圧検出手段はトランスの二次側に設けられた電圧
    検出用巻線を有することを特徴とする請求項1記載の電
    源装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103107705A (zh) * 2011-11-10 2013-05-15 高玉琴 柴油机颗粒净化器用高压电源装置及其输出控制方法
JP2019161968A (ja) * 2018-03-16 2019-09-19 株式会社ノーリツ スイッチング電源装置

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