JP2000350460A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アクティブフィルタにより入力電圧から高調
波を除去した後、変換を行い出力電圧として出力する電
源装置に関し、電力を効率よく使用できる電源装置を提
供することを目的とする。 【解決手段】 トランス７の２次巻線Ｌ２と負荷３との
間に負荷電流検出回路１０４を接続し、負荷電流検出回
路１０４により負荷３に流れる電流を検出し、検出結果
をトランジスタ１０２に供給し、フォトカプラ１０３を
介してトランス７の１次巻線Ｌ１側に設けられ、アクテ
ィブフィルタ回路６を構成するフィルタ制御回路１３を
駆動する駆動電圧を無負荷時には切断するように制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電源装置に係り、特
に、アクティブフィルタにより入力電圧から高調波を除
去した後、変換を行い出力電圧として出力する電源装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来の電源装置の一例のブロック
構成図を示す。図４に示す電源装置１は、交流電源２か
ら供給される交流電圧を直流電圧に変換して負荷３に供
給する。電源装置１は、ヒューズ４、ブリッジダイオー
ド５、アクティブフィルタ回路６、トランス７、制御用
トランジスタ８、出力電圧制御回路９、抵抗Ｒ１、整流
回路１０、検出回路１１、フォトカプラ１２から構成さ
れる。

【０００３】交流電源２は電源装置１の入力端子Ｔin1
，Ｔin2 間に接続される。交流電源２から供給された
交流電圧は、ヒューズ４を介してブリッジダイオード５
に供給される。ブリッジダイオード５は、交流電源２か
らヒューズ４を介して供給された交流電圧を整流する。
ブリッジダイオード５で整流された電圧は、アクティブ
フィルタ回路６に供給される。アクティブフィルタ回路
６は、抵抗Ｒ２，Ｒ３、コンデンサＣ１，Ｃ２、コイル
Ｌ０、ダイオードＤ１、トランジスタＱ１、フィルタ制
御回路１３から構成される。

【０００４】抵抗Ｒ２及びコンデンサＣ１はブリッジダ
イオード５により整流された電圧を平滑化して所定の電
圧を生成する。抵抗Ｒ２及びコンデンサＣ１で生成され
た電圧は、フィルタ制御回路１３に供給される。フィル
タ制御回路１３は、抵抗Ｒ２及びコンデンサＣ１から供
給される電圧により駆動される。また、フィルタ制御回
路１３は、トランジスタＱ１のゲートに接続され、トラ
ンジスタＱ１のゲート電位を制御する。

【０００５】トランジスタＱ１はドレインがコイルＬ０
を介してブリッジダイオード５の一端に接続され、ソー
スが抵抗Ｒ３を介してブリッジダイオード５の他端に接
続される。なお、抵抗Ｒ３とトランジスタＱ１のソース
との接続点はフィルタ制御回路１３に接続される。フィ
ルタ制御回路１３は、抵抗Ｒ３によりトランジスタＱ１
のソース電流を検出して、その検出結果に応じてトラン
ジスタＱ１のゲート電位を制御する。トランジスタＱ１
のオン・オフによりアクティブフィルタが実現される。
フィルタリングされた電圧は、ダイオードＤ１、コンデ
ンサＣ２により平滑化された後、トランス７の１次巻線
Ｌ１の一端に供給される。

【０００６】トランス７の１次巻線Ｌ１の他端は、トラ
ンジスタ８のドレインに接続される。トランジスタ８
は、ゲートが制御回路９に接続され、ソースがブリッジ
ダイオード５の他端に接続される。トランジスタ８は制
御回路９から供給されるスイッチングパルスに応じてス
イッチングされ、トランス７の１次巻線Ｌ１に流れる電
流が制御される。

【０００７】トランス７の２次巻線Ｌ２には、トランス
７の１次巻線Ｌ１に流れる電流に応じた出力が発生す
る。トランス７の２次巻線Ｌ２の出力は平滑回路１０に
供給される。平滑回路１０は、ダイオードＤ２及びコン
デンサＣ３から構成される。平滑回路１０は、２次巻線
Ｌ２の出力を平滑化して出力端子Ｔout1，Ｔout2に供給
する。

【０００８】検出回路１１は出力端子Ｔout1，Ｔout2に
接続され、出力端子Ｔout1，Ｔout2にかかる電圧を検出
する。検出回路１１の検出結果は、フォトカプラ１２を
介して制御回路９に供給される。制御回路９は、抵抗Ｒ
１を介してトランス７の１次巻線Ｌ１の一端に接続され
ている。制御回路９は、アクティブフィルタ回路６の出
力を抵抗Ｒ１で減衰させて駆動電圧とし、フォトカプラ
１２から供給される検出回路１１からの検出結果に応じ
てトランジスタ８のゲートに供給するスイッチングパル
スを制御し、トランジスタ８をスイッチング制御する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、従来の電源
装置では、アクティブフィルタ回路１３はブリッジダイ
オード５の出力を抵抗Ｒ２、コンデンサＣ２により減
圧、平滑化した電圧により駆動されており、負荷３の有
無によらず駆動されていたため、負荷３が無負荷、軽負
荷時でも動作され、不要な電力が消費される等の問題点
があった。

【００１０】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、電力を効率よく使用できる電源装置を提供すること
を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、入力電圧によ
り駆動され、該入力電圧から高調波を除去するフィルタ
手段と、前記フィルタ手段で高調波が除去された電圧を
所望の電圧の出力電圧に変換する変換手段と、前記出力
電圧が印加される負荷に供給される電流を検出する負荷
電流検出手段と、前記負荷電流検出手段の検出結果に応
じて前記フィルタ手段の動作を制御する制御手段とを有
してなる。

【００１２】本発明によれば、負荷電流を検出して、負
荷電流が小さいときには、フィルタ手段の動作を停止さ
せ、消費電力を低減することにより、不要な消費電力を
低減できる。また、本発明は、負荷電流検出手段をトラ
ンスの２次巻線側に設ける。本発明によれば、負荷電流
検出手段をトランスの２次巻線側に設けることにより、
負荷に実際に供給される電流に応じた電流を検出でき、
フィルタ手段に供給する駆動電圧を正確に制御できる。

【００１３】さらに、本発明は、負荷電流検出手段をト
ランスの１次巻線側に設ける。本発明によれば、負荷電
流検出手段をトランスの１次巻線側に設けることによ
り、トランスの１次巻線と２次巻線とを絶縁するための
フォトカプラなどのデバイスが不要となり、簡単な構成
でフィルタ手段に供給する駆動電圧を制御できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例のブロッ
ク構成図を示す。同図中、図４と同一構成部分には同一
符号を付し、その説明は省略する。本実施例の電源装置
１００は、図４の電源装置１のトランスの２次巻線Ｌ２
側に負荷電流検出回路１０１を設けて、１次巻線Ｌ１側
に駆動電圧制御用トランジスタ１０２とを設け、負荷電
流検出回路１０１と駆動電圧制御用トランジスタ１０２
とをフォトカプラ１０３を介して接続した構成としてな
る。

【００１５】負荷電流検出回路１０１は、トランスの２
次巻線Ｌ２側に設けられ、負荷３に供給される電流を検
出する。負荷電流検出回路１０１は検出抵抗Ｒs1及び差
動増幅器１０４から構成される。検出抵抗Ｒs1は、トラ
ンスの２次巻線Ｌ２の他端と出力端子Ｔout2との間に接
続される。負荷３に電流が流れると、検出抵抗Ｒs1にも
負荷３に流れる電流に応じた電流が流れるので、検出抵
抗Ｒs に電圧が発生する。

【００１６】差動増幅器１０３は非反転入力端子及び反
転入力端子が検出抵抗Ｒs1に接続されている。差動増幅
器１０３は、検出抵抗Ｒs1に電流が流れない、すなわ
ち、出力端子Ｔout1，Ｔout2が開放状態にあると、出力
がローレベルになり、検出抵抗Ｒs1に電流が流れる、す
なわち、出力端子Ｔout1，Ｔout2に負荷３が接続された
状態では、出力がハイレベルとなる。

【００１７】差動増幅器１０４の出力はフォトカプラ１
０３に供給される。フォトカプラ１０３は、発光ダイオ
ードＤ11及びフォトトランジスタＱ11から構成される。
発光ダイオードＤ11は、負荷電流検出回路１０１の差動
増幅器１０４に接続されており、差動増幅器１０４の出
力がハイレベルのときに発光し、ローレベルのときには
消灯する。

【００１８】フォトトランジスタＱ11は発光ダイオード
Ｄ11に対向して設けられ、発光ダイオードＤ11が発光す
るとオンし、発光ダイオードＤ11が消灯するとオフす
る。フォトトランジスタＱ11は駆動電圧制御用トランジ
スタ１０２のベースに接続されており、オンされると駆
動電圧制御用トランジスタ１０２のベースをハイレベル
にし、オフされると駆動電圧制御用トランジスタ１０２
のベースをローレベルにする。

【００１９】駆動電圧制御用トランジスタ１０２は、Ｎ
ＰＮトランジスタから構成される。駆動電圧制御用トラ
ンジスタ１０２のベースにはフォトカプラ１０３のフォ
トトランジスタＱ11が接続され、コレクタには駆動電源
回路の抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１との接続点が接続さ
れ、エミッタにはアクティブフィルタ制御回路１３が接
続される。

【００２０】駆動電圧制御用トランジスタ１０２は、フ
ォトカプラ１０３のフォトトランジスタＱ11がオン、す
なわち、出力端子Ｔout1，Ｔout2間に負荷３が接続され
ている場合には、オンし、抵抗Ｒ２とコンデンサＣ１と
の接続点とアクティブフィルタ制御回路１３とを接続し
て、アクティブフィルタ制御回路１３に駆動電圧を供給
する。

【００２１】駆動電圧制御用トランジスタ１０２は、フ
ォトカプラ１０３のフォトトランジスタＱ11がオフ、す
なわち、出力端子Ｔout1，Ｔout2間に負荷３が接続され
ていない場合には、オフし、抵抗Ｒ２とコンデンサＣ１
との接続点とアクティブフィルタ制御回路１３とを切断
して、アクティブフィルタ制御回路１３には駆動電圧が
供給されないようにし、アクティブフィルタ制御回路１
３の動作を停止させ、アクティブフィルタ回路６の動作
を停止させる。

【００２２】図２は本発明の第１実施例の動作説明図を
示す。図２（Ａ）は負荷電流、図２（Ｂ）は検出抵抗Ｒ
s1の両端の電圧、図２（Ｃ）は差動増幅器１０４の出
力、図２（Ｄ）はトランジスタ１０２の状態、図２
（Ｅ）はフィルタ制御回路１３の動作状態を示す。図２
（Ａ）に示す負荷電流を検出し、無負荷状態か否かを検
出する。図２（Ａ）の期間Ｔ１に示すように負荷３があ
る場合には負荷に電流が流れる。負荷３に流れた電流
は、検出抵抗Ｒs1に供給される。

【００２３】検出抵抗Ｒs1に電流が流れることにより、
図２（Ｂ）に示すように検出抵抗Ｒs1の両端に電圧Ｖが
発生する。図２（Ｂ）に示すように検出抵抗Ｒs1の両端
に電圧Ｖが発生することにより、図２（Ｃ）に示すよう
に差動増幅器１０４の出力がハイレベルになる。図２
（Ｃ）に示すように差動増幅器１０４の出力がハイレベ
ルになることにより、図２（Ｄ）に示すようにトランジ
スタ１０２がオンする。トランジスタ１０２がオンする
と、フィルタ制御回路１３に駆動電圧が供給され、図２
（Ｅ）に示すようにフィルタ制御回路１３は動作状態と
なる。

【００２４】また、図２（Ａ）の期間Ｔ２に示すように
無負荷の状態では、検出抵抗Ｒs1には電流は流れなくな
る。検出抵抗Ｒs1に電流が流れなくなることにより、図
２（Ｂ）に示すように検出抵抗Ｒs1には電圧が発生しな
くなる。検出抵抗Ｒs1の両端に電圧が生じないことによ
り図２（Ｃ）に示すように差動増幅器１０４の出力はロ
ーレベルになる。

【００２５】差動増幅器１０４の出力がローレベルにな
ることにより、図２（Ｄ）に示すようにトランジスタ１
０２はオフする。トランジスタ１０２がオフすると、フ
ィルタ制御回路１３への駆動電圧の供給が切断される。
フィルタ制御回路１３への駆動電圧の供給が切断される
と、図２（Ｅ）に示すようにフィルタ制御回路１３の動
作は停止状態となる。

【００２６】本実施例では、トランス７の２次巻線Ｌ２
側に負荷電流を検出するための負荷電流検出回路１０４
を接続し、負荷３に流れる電流を検出することにより、
実際の負荷３に流れる電流に応じてフィルタ制御回路１
０３の駆動を制御できる。このため、負荷電流に対して
正確にアクティブフィルタの動作を制御できる。なお、
上記の実施例では、無負荷時にフィルタ制御回路１３の
動作を停止させ、アクティブフィルタ回路６の動作を停
止させることにより、消費電力を低減したが、高調波対
策が不要となる出力電力に応じてアクティブフィルタ回
路６の動作を制御するようにしてもよい。すなわち、高
調波対策が不要となる出力電力、７５Ｗになると、アク
ティブフィルタ回路６を駆動する駆動電圧を切断して、
アクティブフィルタ回路６の動作を停止させ、不要な電
力の消費を削減する。

【００２７】なお、本実施例ではトランス７の２次巻線
Ｌ２側の電流を検出回路１０１で検出し、その検出結果
をフォトカプラ１０３を介してトランジスタ１０２に供
給することによりアクティブフィルタ回路６の駆動電源
の供給を制御したが、トランス７の１次巻線Ｌ１に流れ
る電流を検出して、アクティブフィルタ回路６を駆動す
る駆動電圧を制御するようにしてもよい。

【００２８】図３は本発明の第２実施例のブロック構成
図を示す。同図中、図１と同一構成部分には同一符号を
付し、その説明は省略する。本実施例の電源装置２００
は、第１実施例とは負荷電流を検出する位置が相違す
る。本実施例の電源装置２００は、負荷電流検出回路２
０２がトランス７の１次巻線Ｌ１に流れる電流を制御す
るトランジスタ８のソースとブリッジダイオード５の他
端との間に接続され、１次巻線Ｌ１に流れる電流を検出
し、トランジスタ１０２を制御する。

【００２９】制御回路９は、出力検出回路１１により検
出された検出信号がフォトカプラ１２を介して供給され
ており、検出信号に応じてトランジスタ８が制御され
る。このとき、制御回路９は出力を一定にするようにト
ランジスタ８を制御する。このため、トランジスタ８の
ソースは出力に応じた電流が流れる。よって、トランジ
スタ８のソース電流を負荷電流検出回路２０２により検
出することにより負荷に流れる電流に相当する電流を検
出できる。負荷電流検出回路２０２は、検出抵抗Ｒs10
、差動増幅器２０３から構成される。検出抵抗Ｒs10
は、トランス７の１次巻線Ｌ１に流れる電流を制御する
トランジスタ８のソースとブリッジダイオード５の他端
との間に直列に接続される。

【００３０】検出抵抗Ｒs10 の両端には、トランジスタ
８のソースに流れる電流、すなわち、トランス７の１次
巻線Ｌ１に流れる電流に応じた電圧が発生する。検出抵
抗Ｒs10 の両端に差動増幅器２０３の非反転入力端子及
び反転入力端子が接続される。差動増幅器２０３は、検
出抵抗Ｒs10 の両端の電圧が所定の電圧以上になるとハ
イレベルとなり、検出抵抗Ｒs10 の両端の電圧が所定の
電圧以下ではローレベルとなる出力信号を出力する。差
動増幅器２０３の出力は、トランジスタ１０２のベース
に接続される。トランジスタ１０２は、差動増幅器２０
３の出力がハイレベル、すなわち、負荷３に供給される
電流が多くて、検出抵抗Ｒs10 に流れる電流が大きいと
きには、オンし、抵抗Ｒ２とコンデンサＣ１との接続点
をフィルタ制御回路１３に接続し、フィルタ制御回路１
３に駆動電圧を供給し、アクティブフィルタ回路６を動
作させる。例えば、出力電力が７５Ｗ以上で高調波対策
が必要となる電力ではフィルタ制御回路１３に駆動電圧
が供給され、高調波対策が行われる。

【００３１】トランジスタ１０２は、差動増幅器２０３
の出力がローレベル、すなわち、負荷３に供給される電
流が小さくて、検出抵抗Ｒs10 に流れる電流が小さくな
るときには、オンし、抵抗Ｒ２とコンデンサＣ１との接
続点とフィルタ制御回路１３との接続を切断して、フィ
ルタ制御回路１３に駆動電圧を供給し、アクティブフィ
ルタ回路６の動作を停止させる。例えば、出力電力が７
５Ｗ以下で高調波対策が不要となる電力ではフィルタ制
御回路１３への駆動電圧の供給が切断され、消費電力が
低減される。

【００３２】本実施例では、負荷電流検出回路２０２を
トランス７の１次巻線Ｌ１側に接続したため、１次巻線
Ｌ１側と２次巻線Ｌ２側とを絶縁するためのフォトカプ
ラなどのデバイスが不要となり、構成を簡単にできる。

【００３３】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、負荷電流
を検出して、負荷電流が小さいときには、フィルタ手段
の動作を停止させ、消費電力を低減することにより、不
要な消費電力を低減できる等の特長を有する。本発明に
よれば、負荷電流検出手段をトランスの２次巻線側に設
けることにより、負荷に実際に供給される電流に応じた
電流を検出でき、フィルタ手段に供給する駆動電圧を正
確に制御できる等の特長を有する。

【００３４】本発明によれば、負荷電流検出手段をトラ
ンスの１次巻線側に設けることにより、トランスの１次
巻線と２次巻線とを絶縁するためのフォトカプラなどの
デバイスが不要となり、簡単な構成でフィルタ手段に供
給する駆動電圧を制御できる等の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のブロック構成図である。

【図２】本発明の第１実施例の動作波形図である。

【図３】本発明の第２実施例のブロック構成図である。

【図４】従来の一例のブロック構成図である。

【符号の説明】 ２ 交流電源 ３ 負荷 ４ ヒューズ ５ ブリッジダイオード ６ アクティブフィルタ回路 ７ トランス ８ トランジスタ ９ 制御回路 １０ 整流回路 １１ 検出回路 １２ フォトカプラ １３ フィルタ制御回路 １００ 電源装置 １０１ 負荷電流検出回路 １０２ 駆動電源制御用トランジスタ １０３ フォトカプラ １０４，２０２ 差動増幅器 Ｔin1 ，Ｔin2 入力端子 Ｔout1，Ｔout2 出力端子 Ｒs1，Ｒs10 検出抵抗

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河野 誠司 福岡県飯塚市大字立岩字帯田1049番地 九 州ミツミ株式会社内 (72)発明者 片山 隆之 福岡県飯塚市大字立岩字帯田1049番地 九 州ミツミ株式会社内 Ｆターム(参考） 5H006 AA02 AA04 AA07 CA02 CB09 CC02 DA02 DA04 DB01 DB05 DC02 DC05 5H730 AA14 AA18 AS01 BB14 BB43 BB57 BB86 CC03 DD04 DD26 EE07 FD01 FD31 FG01

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力電圧により駆動され、該入力電圧か
   ら高調波を除去するフィルタ手段と、 前記フィルタ手段で高調波が除去された電圧を所望の電
   圧の出力電圧に変換する変換手段と、 前記出力電圧が印加される負荷に供給される電流を検出
   する負荷電流検出手段と、 前記負荷電流検出手段の検出結果に応じて前記フィルタ
   手段の動作を制御する制御手段とを有することを特徴と
   する電源装置。
2. 【請求項２】 前記変換手段は、前記入力電圧がトラン
   スを介して前記出力電圧に変換される構成とされてお
   り、 前記負荷電流検出手段は、前記トランスの２次巻線に流
   れる電流を検出し、その検出結果を前記制御手段に供給
   するようにしたことを特徴とする請求項１記載の電源装
   置。
3. 【請求項３】 前記変換手段は、前記入力電圧がトラン
   スを介して前記出力電圧に変換される構成とされてお
   り、 前記負荷電流検出手段は、前記トランスの１次巻線に流
   れる電流を検出し、その検出結果を前記制御手段に供給
   するようにしたことを特徴とする請求項１記載の電源装
   置。