JP2000197357A - 直流安定化電源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】負荷が定格を越えるピーク負荷でもピーク負荷
以上の容量を有する電源の使用の必要性をなくす。 【解決手段】電流検出部１２出力を平均化部２２で平均
化して出力電流の平均値を得るとともに、平均電流比較
部２４でその平均値を基準値と比較し、平均値が、基準
値以下のときは電圧比較部１４における電圧検出部１０
の電圧検出と基準値との比較出力で出力電圧を一定に制
御し、基準値以上のときは出力電圧を垂下制御する構
成。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直流安定化電源
（以下、単に電源という）に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の電源について図４を参照
して説明すると、この電源は、交流入力を整流平滑する
入力整流平滑部２と、入力を所定の出力に変換する変換
手段としてのコンバータトランス４と、前記変換手段に
含められ得るスイッチング素子６と、コンバータトラン
ス４二次側出力を整流平滑する出力整流平滑部８と、出
力電圧を検出する電圧検出部１０と、出力電流を検出す
る電流検出部１２と、出力電圧を基準値と比較する電圧
比較部１４と、出力電流のピーク値を基準値と比較する
ピーク電流比較部１６と、電圧比較部１４出力に基づい
てスイッチング素子６のオンオフを制御して出力電圧を
一定の安定に制御をし、かつ電流比較部１２出力から出
力電流が基準値を越えるときはスイッチング素子６のオ
ンオフを制御して出力電圧を垂下制御して出力電力を定
格に制限して過電流保護の制御をする制御部１８とで構
成されている。２０は負荷である。なお、このような構
成を備えた電源の動作は周知であるのでその詳細な説明
は省略する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述の過電流保護動作
をする電源では、負荷２０が定格を越えるようなピーク
負荷のときでも正常に運転できるようにするには、ピー
ク負荷以上の容量を有する電源が必要となる。しかしな
がら、全運転期間中においてピーク負荷での運転期間が
僅かであれば残りの運転期間における負荷に対してはそ
の電源は容量が大きくコストの高いかつサイズも大型な
電源となっており非常な無駄となる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明においては、出力
電圧を制御する直流安定化電源において、出力電流の平
均値または該平均値に関連する値が、所定値以下のとき
は出力電圧を一定に制御し、所定値以上のときは出力電
圧を垂下制御することによって上述の課題を解決してい
る。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【０００６】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１の電源を示し、図１（ａ）はブロック回路図であ
り、図１（ｂ）は図１（ａ）の要部の詳細回路図であ
る。これらの図において、図４と対応する部分には同一
の符号を付し、その同一の符号に係る部分についての詳
しい説明は省略する。図１（ａ）を参照して実施の形態
１の電源について説明する。２は入力整流平滑部、４は
コンバータトランス、６はスイッチング素子、８は出力
整流平滑部、１０は電圧検出部、１２は電流検出部、１
４は電圧比較部、１８は制御部、２０は負荷である。

【０００７】実施の形態１の電源においては、上記構成
において、電流検出部１２出力よりの検出出力電流を平
均化して出力電流の平均値を出力する平均化部２２を設
けるとともに、従来の図４のピーク電流比較部１６に代
えて平均化部２２よりの出力電流の平均値を基準値（任
意に定められた所定値）と比較する平均電流比較部２４
を設けたことに特徴を有している。なお、この平均化部
２２は、例えば図１（ｂ）で示すように、抵抗Ｒ１で構
成された電流検出部１２に並列に抵抗Ｒ２とコンデンサ
Ｃ１との直列構成体が接続されて構成されている。

【０００８】平均化部２２よりの出力電流の平均値は、
負荷２０がピーク負荷のときに出力電流のピーク値が基
準値を越えても出力電流は平均化部２２で平均化される
ので、平均電流比較部２４には出力電流のピーク値は入
力されず、出力電流の平均値が入力される。平均電流比
較部２４は、出力電流の平均値を基準値と比較し、その
平均値が基準値を越えた否かの比較出力を出力する。制
御部１８は、平均電流比較部２４から出力電流の平均値
が基準値以下であるとする比較出力が入力されるとき
は、負荷２０がピーク負荷であっても、従来とは異なっ
て、出力電圧を垂下させるようにスイッチング素子６の
オンオフを制御して出力電力を定格以下に制限せず、電
圧比較部１４からの比較入力に基づいて出力電圧を一定
に制御する。

【０００９】そして、制御部１８は、平均電流比較部２
４から出力電流の平均値が基準値を越えたとする比較出
力が入力されるときは、出力電圧を垂下させるようにス
イッチング素子６のオンオフを制御して出力電力を定格
以下に制限する。

【００１０】したがって、実施の形態１の電源による場
合には、ピーク負荷がかかっても出力電流の平均値が基
準値以下であれば出力電圧を一定に制御するよう動作
し、これによって、ピーク負荷時でもその負荷の容量に
見合う電力を供給でき、したがって、ピーク負荷時の容
量を定格とした電源を使用する必要がなくなり電源とし
ては容量が小さなつまり小型の電源の構成とすることが
できる。また、実施の形態１の電源による場合は、スイ
ッチング素子６等の素子がピーク負荷に対応した動作を
する必要がなくなり、出力電流の平均値に対応した動作
をするだけであるので、スイッチング素子６等の素子が
動作したことに伴い発生する熱量も平均的な熱量となる
のでスイッチング素子６等の素子がそれ自体の発生熱で
破壊されずに済むうえその発生熱の放熱のためのヒート
シンクも小さくて済む。さらに、出力電流の平均値で電
圧垂下型の過電流保護が可能であるから、従来の図４の
ようなピーク電流のみの過電流保護を有する電源との電
流バランスによる並列運転が可能となるため、ユーザー
の電源使用上の選択肢が広がる。

【００１１】（実施の形態２）本発明の実施の形態２の
電源について図２を参照して説明する。実施の形態２の
電源は、実施の形態１の構成に、シャットダウン動作部
２６を追加して構成されている。

【００１２】実施の形態１では出力電流の平均値が基準
値を越えると、出力電圧を垂下制御するために、出力電
流のピーク値が素子を破壊する程度に過大になっても、
出力電流の平均値が基準値以下である限りは、出力電圧
は垂下制御されず、素子が破壊されてしまう可能性があ
る。

【００１３】そこで、実施の形態２においては、シャッ
トダウン動作部２６を設け、出力電流のピーク値が素子
を破壊する程度に過大になっているか否かを基準値と比
較し、ピーク値がその基準値を越えている場合では、ス
イッチング素子６の動作を停止させるためのシャットダ
ウン信号を制御部１８に入力する。制御部１８はこのシ
ャットダウン信号の入力に応答してスイッチング素子６
の動作を停止させることで出力をシャットダウンして素
子の破壊を防止できるようにしている。

【００１４】なお、シャットダウン動作部２６は、出力
電流のピーク値が基準値を越えると、即座に出力をシャ
ットダウンさせたのではユーザーの使用上の不便さもあ
るので、出力電流のピーク値が基準値を越えても即座に
出力のシャットダウンをさせることをせず、例えばピー
ク値が基準値を越えるとタイマ起動し、このタイマによ
る所定時間の経過後にシャットダウンさせるとか、ある
いは単なる遅延手段により所定期間の経過後にシャット
ダウンさせるようにしても構わない。

【００１５】（実施の形態３）本発明の実施の形態３の
電源について図３を参照して説明する。実施の形態３の
電源は、実施の形態１の構成に、図４のピーク電流比較
部１６を設けた構成とし、制御部１８は、平均電流比較
部２４出力に基づいて出力電流の平均値が所定値を越え
ると、出力電圧を垂下させるようスイッチング素子６を
駆動することに加えて、ピーク電流比較部１６出力に基
づいて出力電流のピーク値がある所定値を越えた場合
は、素子が破壊される可能性があるので、このようなピ
ーク値の場合にも出力電圧を垂下させるようスイッチン
グ素子６を駆動するようになっている。

【００１６】したがって、実施の形態３では負荷２０が
ピーク負荷では運転が可能であるとともに、ピーク負荷
による出力電流が過大の場合には実施の形態２では出力
のシャットダウンであったのをシャットダウンまでとは
せずに、スイッチング素子６のオンオフを制御して出力
電圧を垂下させるようにしてユーザーの使用上の便を図
っている。

【００１７】（他の実施の形態）なお、上述の実施の形
態１における平均電流比較部２４には出力電流の検出値
の平均値が入力されるが、出力電流そのものの平均値で
あっても構わないし、その平均値に関連する値であって
も構わない。

【００１８】なお、上述の実施の形態２における遮断動
作部２６は出力電流の検出値のピーク値が入力される
が、出力電流そのもののピーク値であっても構わない
し、そのピーク値に関連する値であっても構わない。

【００１９】なお、上述の実施の形態３におけるピーク
電流比較部１６は出力電流の検出値のピーク値が入力さ
れるが、出力電流そのもののピーク値であっても構わな
いし、そのピーク値に関連する値であっても構わない。

【００２０】なお、上述の実施の形態１〜３では、制御
部１８を含め、平均化部２２、平均電流比較部２４、遮
断動作部２６等の各部をハードウエア構成のみならずマ
イクロコンピュータ制御によるソフトウエア構成でも構
わない。

【００２１】なお、上述の実施の形態１〜３での各基準
値は可変として、その比較の基準を変えられるようにし
ても構わない。

【００２２】なお、上述の実施の形態１〜３の電源は、
スイッチング電源等のすべてのタイプの直流安定化電源
に適用することができる。この場合、上述の実施の形態
では入力を所定の出力に変換する手段がコンバータトラ
ンスであったが、チョークコイル等の他の回路部品であ
っても構わない。

【００２３】なお、上述の実施の形態１〜３のスイッチ
ング素子６は、ＭＯＳＦＥＴ、バイポーラ等のトランジ
スタであっても構わない。

【００２４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば次の効果を
得られる。

【００２５】請求項１の発明によれば、出力電流の平均
値または該平均値に関連する値が、所定値以下のときは
出力電圧を一定に制御し、所定値以上のときは出力電圧
を垂下制御するので、負荷が定格を越えるピーク負荷で
もピーク負荷以上の容量を有する電源を使用する必要が
ない。

【００２６】請求項１の発明では、出力電流の平均値で
出力電圧制御している場合に、素子が破壊されるような
ピーク値の出力電流が流れても出力電流の平均値で出力
電圧の制御が行われる結果、素子が破壊される可能性が
あるが、請求項２のように出力電流のピーク値または該
ピーク値に関連する値が、所定値以上のときは出力をシ
ャットダウンすると、素子がその高いピーク値の出力電
流によって破壊される可能性がなくなり、請求項１の発
明の効果をより高めることができる。

【００２７】また、請求項２の発明のように出力電流の
ピーク値が所定値を越えると即座にシャットダウンした
のではユーザの電源の使用上の不便さがあるが、請求項
３の発明のように前記ピーク値または該ピーク値に関連
する値が所定値以上になってから所定時間経過後に出力
をシャットダウンすると、その使用上の不便さは解消さ
れる。

【００２８】また、請求項２の発明のように出力電流の
ピーク値が所定値以上となると出力をシャットダウンせ
ずに、請求項４の発明のように出力電流のピーク値また
は該ピーク値に関連する値が、所定値以上のときは出力
電圧を垂下制御すると、素子が所定値を越えるピーク値
によって破壊されるのを防止でき、しかも出力がシャッ
トダウンされず、そのまま運転が継続されるのでユーザ
の使用上の便利さが向上するものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に従う直流安定化電源を示
し、（ａ）はブロック回路図、（ｂ）は（ａ）の要部の
詳細回路図

【図２】本発明の実施の形態２に従う直流安定化電源の
ブロック回路図

【図３】本発明の実施の形態３に従う直流安定化電源の
ブロック回路図

【図４】従来の直流安定化電源のブロック回路図

【符号の説明】

２ 入力整流平滑部 ４ コンバータトランス ６ スイッチング素子 ８ 出力整流平滑部 １０ 電圧検出部 １２ 電流検出部 １４ 電圧比較部 １８ 制御部 ２２ 平均化部 ２４ 平均電流比較部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】出力電圧を制御する直流安定化電源におい
   て、 出力電流の平均値または該平均値に関連する値が、所定
   値以下のときは出力電圧を一定に制御し、所定値以上の
   ときは出力電圧を垂下制御する、ことを特徴とする直流
   安定化電源。
2. 【請求項２】請求項１に記載の直流安定化電源におい
   て、 出力電流のピーク値または該ピーク値に関連する値が、
   所定値以上のときは出力をシャットダウンする、ことを
   特徴とする直流安定化電源。
3. 【請求項３】請求項２に記載の直流安定化電源におい
   て、 前記ピーク値または該ピーク値に関連する値が所定値以
   上になってから所定時間経過後に出力をシャットダウン
   する、ことを特徴とする直流安定化電源
4. 【請求項４】請求項１に記載の直流安定化電源におい
   て、 出力電流のピーク値または該ピーク値に関連する値が、
   所定値以上のときは出力電圧を垂下制御する、ことを特
   徴とする直流安定化電源。