JP2001333573A - 力率改善電源の減電圧保護回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 単に商用ＡＣ電源の減電圧だけで電源を停止
させるのでなく、出力負荷の状態との組合せで停止させ
る力率改善電源の減電圧保護回路を提供する。 【解決手段】 ノイズフィルタ１２、メインリレ−１３
１と、並列接続されたラッシュ抵抗１３２とラッシュリ
レ−１３３と、ブリッジダイオ−ド１３４と、力率改善
回路であるＰＦＣ１３５と、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバ−
タ１３６とから少なくともなる力率改善電源において、
ＰＦＣ１３５の出力部には、力率改善回路の出力電圧が
所定の電圧以上であることを判別する電圧判別手段１３
７と、積分手段１３８を具備し、積分結果を絶縁型ＤＣ
−ＤＣコンバ−タ１３６の保護入力端子へ供給し、ＰＦ
Ｃ１３５の出力電圧が低下した場合、積分手段１３８で
時間積分し、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバ−タ１３６を停止
させるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は力率改善電源（国際
特許分類：Ｈ０２Ｍ ３／１５５）に付随する保護回路
に関する。特にアクティブフィルタとも呼ばれるブ−ス
トコンバ−タ型からなる力率改善回路を前段に、絶縁型
ＤＣ−ＤＣコンバ−タを後段に備えた電源回路構成を具
備した力率改善電源の減電圧保護回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電源高調波の規制（例えば、ＩＥ
Ｃ１０００−３−２）が各国で始められており、欧州で
は欧州指令ＥＮ６１００−３−２がすでに実施されてい
る。特に３００Ｗ以上の電子回路では、ブ−ストコンバ
−タ型（昇圧チョッパ型）力率改善回路の搭載が一般的
になっている。また、ブ−ストコンバ−タ型力率改善回
路はＡＣ１００Ｖ系地域、ＡＣ２２０Ｖ系地域を含めた
全世界対応が可能であり、全世界共通シャ−シとしても
使用されている。

【０００３】通常この種の電源は絶縁型スタンバイコン
バ−タ−を同時に具備し、スタンバイ状態を形成してい
る。すなわち、絶縁型スタンバイコンバ−タ−と後段に
絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバ−タ−を備えた力率改善回路と
から力率改善電源は構成されている。

【０００４】この力率改善電源の保護動作としては、通
常、商用ＡＣ入力電源の過電圧、減電圧、力率改善回路
に具備したパワ−ＭＯＳＦＥＴの過電流、２次側負荷の
過電流等に対して、力率改善回路もしくは後段の絶縁型
ＤＣ−ＤＣコンバ−タ−の動作を停止させるものであ
る。商用ＡＣ入力電源の過電圧、力率改善回路に具備し
たパワ−ＭＯＳＦＥＴの過電流に対しては、近年、力率
改善回路の制御ＩＣに保護機能を有するものが市販され
ており、簡易に保護機能を付与することができる。しか
し、商用ＡＣ入力電源の減電圧に対しては、別途保護回
路を通常搭載して、回路の保護を行っている。

【０００５】以下に、前記力率改善電源の減電圧保護回
路について示す。従来の力率改善電源の減電圧保護回路
を図３に示す。力率改善電源３０において、商用ＡＣ電
源３１はノイズフィルタ−３２を経由して、スタンバイ
回路部３３と、力率改善回路部３４とに接続されてい
る。スタンバイ回路部３３は制御マイコン３５に接続さ
れている。

【０００６】力率改善回路部３４はメインリレ−３４
１、ラッシュ抵抗３４２、ラッシュリレ−３４３、ブリ
ッジダイオ−ド３４４を経由して全波整流され、ブ−ス
トコンバ−タ型（昇圧チョッパ型）力率改善回路３４５
（以下、ＰＦＣと記す）で、例えばＤＣ＋３８０Ｖに昇
圧する。次に、後段に接続された絶縁型ＤＣ−ＤＣコン
バ−タ−３４６により、２次側に通常、複数の電圧出力
を設けており、それぞれ負荷１、負荷２、負荷３等へ給
電する。

【０００７】スタンバイ回路部３３は、ブリッジダイオ
−ド３３１により脈流は全波整流され、絶縁型スタンバ
イコンバ−タ−３３２により、２次側に例えば制御マイ
コン３５用などに＋５Ｖ、メインリレ−３４１、ラッシ
ュリレ−３４３用などに＋１２Ｖを出力している。さら
に、メインリレ−３４１をオン・オフ駆動させるメイン
リレ−駆動手段３３３、ラシュリレ−３４３をオン・オ
フ駆動させるラッシュリレ−駆動手段３３４を設けてお
り、力率改善回路部３４の通電およびラッシュ電流の制
限を行っている。加えて、１次側の電圧判別手段３３５
は、商用ＡＣ電源３１の入力電圧が低下した、例えば定
格１００Ｖ商用電源がＡＣ７０Ｖに低下場合、絶縁伝達
手段３３６を介して、メインリレ−駆動手段３３３にリ
レ−オフ信号を与え、メインリレ−３４１をオフさせる
保護機能を有するものである。

【０００８】理解のために、ＰＦＣ３４５の要部構成を
図４に示す。全波整流された脈流はチョ−ク５１の一端
に供給される。チョ−ク５１の他の一端はダイオ−ド５
２のアノ−ド、ＭＯＳＦＥＴ５３のドレインに接続され
る。ダイオ−ド５２のカソ−ドは電解コンデンサ５４の
正極に接続され、ＭＯＳＦＥＴ５３でスイッチングされ
た全波整流は平滑され、直流、例えば３８０Ｖに整流さ
れる。このスイッチングの制御はＰＦＣ制御ＩＣ５５で
制御される。この制御は、入力の全波整流電圧波形を抵
抗Ｒ５１１、Ｒ５１２の抵抗分割電圧Ｖinと、出力側電
圧のＲ５２１、Ｒ５２２の抵抗分割電圧Ｖout とをＰＦ
Ｃ制御ＩＣ５５に入力して行われ、ＭＯＳＦＥＴ５３の
ゲ−トオン時間を制御している。この結果、出力を抵抗
負荷として電源を動作させている。抵抗Ｒ５３はＭＯＳ
ＦＥＴ５３のドレイン・ソ−ス電流の検出抵抗であり、
所定の電流以上の場合、ＭＯＳＦＥＴ５３のゲ−トオン
時間を、パルス・バイ・パルスで絞り、過大な電流によ
る発熱からＭＯＳＦＥＴ５３を保護するものである。

【０００９】次に通常の動作を説明する。始めに起動か
ら説明する。すなわち、制御マイコン３５よりメインリ
レ−３４１のオン信号がメインリレ−駆動手段３３２に
供給されると、メインリレ−駆動手段３３２はメインリ
レ−３４１の２次側巻線をオンさせるので、１次側の接
点が短絡され、力率改善回路部３４は例えば、６．８Ω
のラッシュ抵抗３４３を介して通電される。この結果、
ラッシュ電流はＡＣ２４０Ｖの場合、５０Ａ以下に制限
される。この間にＰＦＣ３４５が駆動し、例えばＤＣ＋
３８０Ｖに昇圧し、させ、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバ−タ
−３４６が起動するものである。続いて、ラッシュリレ
−駆動手段３３３がラシュリレ−３４３をオンし、定常
時にはラッシュ抵抗３４２に電流がほぼ流れないように
して、無効電力を低減している。

【００１０】したがって、定常時には、メインリレ−３
４１およびラシュリレ−３４３がオンしており、ＰＦＣ
３４５、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバ−タ−３４６が駆動
し、負荷１、負荷２、負荷３などに通電しているもので
ある。

【００１１】停止時には、制御マイコン３５よりメイン
リレ−３４１およびラシュリレ−３４３のオフ信号がメ
インリレ−駆動手段３３２およびラッシュリレ−駆動手
段３３３に供給され、メインリレ−３４１およびラシュ
リレ−３４３がオフされ、ＰＦＣ３４５、絶縁型ＤＣ−
ＤＣコンバ−タ−３４６が停止し、負荷１、負荷２、負
荷３などへの通電を停止するものである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来例では、負
荷１、負荷２、負荷３などの出力負荷の大小にかかわら
ず、入力商用ＡＣ電源電圧の低下に対して、メインリレ
−をオフさせる。さて、ＰＦＣの電源制御ＩＣは近年、
パワ−ＭＯＳＦＥＴのドレイン−ソ−ス電流をパルス・
バイ・パルス機能を有しており、負荷が定格以上になる
とパワ−ＭＯＳＦＥＴのオン期間を絞って、出力電力を
制限する垂下機能を具備している。したがって、商用Ａ
Ｃ電源の減電圧で、出力負荷の大きい場合、ＰＦＣの出
力電圧が低下し、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバ−タ−の動作
電流が増大し、発熱等の課題を防止することが可能であ
る。

【００１３】しかし、減電圧の程度、例えば定格ＡＣ１
００Ｖに対して、ＡＣ７０Ｖ、によっては、電源を停止
させる必要のない場合でも、電源を停止させるという課
題を有していた。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の力率改善電源の減電圧保護回路は、起動時
のラッシュ電流を制限するラッシュ抵抗とラッシュリレ
−と、ブ−ストコンバ−タ型からなる力率改善回路と、
絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバ−タとを具備し、商用交流電源
に接続される力率改善電源において、前記力率改善回路
の出力電圧が所定の電圧以上であることを判別する電圧
判別手段と、前記電圧判別手段の出力を積分する積分手
段と、前記積分手段の出力を前記絶縁型ＤＣ−ＤＣコン
バ−タの保護入力端子に入力し、前記絶縁型ＤＣ−ＤＣ
コンバ−タ動作を制御させるものである。

【００１５】本発明によれば、直接力率改善回路の出力
電圧を検出し、検出出力を積分して、後段の絶縁型ＤＣ
−ＤＣコンバ−タの停止を制御しているので、単に商用
ＡＣ電源の減電圧だけで電源を停止させるのでなく、出
力負荷の状態との組合せ、すなわち出力が軽負荷では停
止させなく動作できる力率改善電源の減電圧保護回路を
提供することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、起動時のラッシュ電流を制限するラッシュ抵抗とラ
ッシュリレ−と、ブ−ストコンバ−タ型からなる力率改
善回路と、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバ−タとを具備し、商
用交流電源に接続される力率改善電源において、前記力
率改善回路の出力電圧が所定の電圧以上であることを判
別する電圧判別手段と、前記電圧判別手段の出力を積分
する積分手段と、前記積分手段の出力を前記絶縁型ＤＣ
−ＤＣコンバ−タの保護入力端子に入力し、前記絶縁型
ＤＣ−ＤＣコンバ−タ動作を制御させることを特徴とす
るものであり、直接力率改善回路の出力電圧を検出し、
検出出力を積分して、後段の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバ−
タの停止を制御しているので、単に商用ＡＣ電源の減電
圧だけで電源を停止させるのでなく、出力負荷の状態と
の組合せ、すなわち出力が軽負荷では停止させなく動作
できるという作用を有する。

【００１７】請求項２記載の発明は、並列接続されたラ
ッシュ抵抗とラッシュリレ−と、ブリッジダイオ−ド等
の整流素子と、所定の電圧にアップコンバ−トさせるブ
−ストコンバ−タ型からなる力率改善回路と、絶縁型Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバ−タとを具備し、商用交流電源に接続さ
れる力率改善電源において、抵抗分割電圧、基準電圧手
段、比較手段からなる前記力率改善回路の出力電圧が所
定の電圧以上であることを判別する電圧判別手段と、少
なくとも抵抗、コンデンサを具備した前記電圧判別手段
の出力を積分する積分手段と、前記積分手段の出力を前
記絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバ−タの制御ＩＣの保護入力端
子に入力し、前記絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバ−タ動作を制
御させることを特徴とするものであり、直接力率改善回
路の出力電圧を検出し、検出出力を積分して、後段の絶
縁型ＤＣ−ＤＣコンバ−タの停止を制御しているので、
単に商用ＡＣ電源の減電圧だけで電源を停止させるので
なく、出力負荷の状態との組合せ、すなわち出力が軽負
荷では停止させなく動作できるという作用を有する。

【００１８】請求項３記載の発明は、電圧判別手段とし
て、力率改善回路の出力電圧の抵抗分割電圧と、ツェナ
−ダイオ−ドからなる基準電圧手段のツェナ−電圧と
を、コンパレ−タからなるをからなる比較手段を用いて
比較し、Ｈ（ハイ）信号もしくはＬ（ロ−）信号からな
る電圧信号を出力することを特徴とするものであり、直
接力率改善回路の出力電圧を検出し、検出出力を積分し
て、後段の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバ−タの停止を制御し
ているので、単に商用ＡＣ電源の減電圧だけで電源を停
止させるのでなく、出力負荷の状態との組合せ、すなわ
ち出力が軽負荷では停止させなく動作できるという作用
を有する。

【００１９】請求項４記載の発明は、積分手段として、
抵抗、コンデンサ、トランジスタからなるスイッチ素子
からなり、抵抗とコンデンサとのＣＲ時定数を利用し、
前記電圧判別手段の電圧出力を積分して、前記スイッチ
素子へ入力し、スイッチ素子をスイッチさせることを特
徴とするであり、直接力率改善回路の出力電圧を検出
し、検出出力を積分して、後段の絶縁型ＤＣ−ＤＣコン
バ−タの停止を制御しているので、単に商用ＡＣ電源の
減電圧だけで電源を停止させるのでなく、出力負荷の状
態との組合せ、すなわち出力が軽負荷では停止させなく
動作できるという作用を有する。

【００２０】以下、本発明の実施の形態について図面を
参照して説明する。

【００２１】（実施の形態１）図１は実施の形態１の要
部構成図を示す。商用ＡＣ電源１１はノイズフィルタ１
２を経由して、メインリレ−１３１とブリッジダイオ−
ド１４１に接続されている。メインリレ−１３１は並列
接続されたラッシュ抵抗１３２とラッシュリレ−１３３
と、ブリッジダイオ−ド等の整流素子１３４とに接続さ
れており、商用ＡＣ電源１１からの脈流は全波整流され
て、所定の電圧、例えば３８０Ｖにアップコンバ−トさ
せるブ−ストコンバ−タ型からなる力率改善回路である
ＰＦＣ１３５に通電され、全波整流は、例えばＤＣ＋３
８０Ｖに昇圧整流される。ＰＦＣ１３５の出力は、絶縁
型ＤＣ−ＤＣコンバ−タ１３６に供給され、所定の出力
電圧に変換し、負荷１、負荷２、負荷３等へ給電する力
率改善電源が構成されている。

【００２２】一方、ブリッジダイオ−ド１４１は絶縁型
スタンバイコンバ−タ−１４２に接続され、制御マイコ
ン１５用の＋５Ｖ電源、メインリレ−１３１およびラッ
シュリレ−１３３を駆動させる＋１２Ｖ電源を供給す
る。制御マイコン１５は、メインリレ−１３１のオン・
オフ信号をメインリレ−駆動手段１４３に供給し、メイ
ンリレ−１３１をオン・オフさせる。起動時は、メイン
リレ−１３１のオン後、ラッシュ電流の終了後、ラッシ
ュリレ−駆動手段１４４により、ラッシュリレ−１３３
をオンさせている。

【００２３】さらに、ＰＦＣ１３５の出力部には、力率
改善回路の出力電圧が所定の電圧以上であることを判別
する電圧判別手段１３７を設け、次に電圧判別手段１３
７の出力を積分手段１３８にて積分し、その結果を絶縁
型ＤＣ−ＤＣコンバ−タ１３６の保護入力端子へ供給す
る。ＰＦＣ１３５の出力電圧が低下した場合、積分手段
１３８で時間積分し、例えばＰＦＣ１３５の出力部が＋
３５０Ｖ以下になってから、３秒後に絶縁型ＤＣ−ＤＣ
コンバ−タ１３６させるものである。

【００２４】本実施例においては、ＡＣ１００Ｖ系とＡ
Ｃ２００Ｖ系での起動時間が異なることによるラッシュ
電流の流れる時間が異なる点を保証するように、電圧判
別手段１３７で所定の電圧、例えば＋３５０Ｖ以上で、
Ｈ（ハイ）信号を例えばフォトカップラからなる絶縁伝
達手段１６のＬＥＤ側へ供給し、トランジスタ側をオン
させ、ラッシュ駆動手段１４４に前記１次側のＨ信号を
伝達し、ラッシュリレ−１３３をオンさせている。一
方、絶縁伝達手段１６の出力は、例えば音声ミュ−ト回
路に供給され、起動時の音声回路の不要な誤動作のマス
キングのタイミングに使用している。したがって、現行
の回路に積分回路を付加するのみで、保護回路を構成す
ることができるものである。

【００２５】次に、電圧判別手段１３７、積分手段１３
８の要部構成を図２にしめす。電圧判別手段１３７は、
ＰＦＣ１３５の出力電圧に接続された抵抗Ｒ２１と１次
側コモンに接続された抵抗Ｒ２２で形成される抵抗分割
電圧Ｖｉと、ＰＦＣ１３５の制御ＩＣを駆動させる、例
えば２０Ｖの電源Ｖｃｃ１から、例えば抵抗Ｒ２３を介
してツェナ−ダイオ−ドからなる基準電圧手段２１で形
成されたツェナ−電圧Ｖｒとを比較する、例えばコンパ
レ−タからなる比較手段２２で、電圧を比較する。例え
ば、Ｖｉ＜Ｖｒの場合、電圧判別手段１３７からＬ（ロ
−）信号が積分手段１３８へ伝達する。積分手段１３８
において、Ｌ（ロ−）信号はベ−ス抵抗Ｒ２４を介して
例えばＮＰＮ型トランジスタからなるスイッチ素子２３
のベ−スに供給され、スイッチ素子２３のコレクタ−エ
ミッタ間がオフする。スイッチ素子２３がオフすると、
例えば２０Ｖの電源Ｖｃｃ２から、例えば抵抗Ｒ２５を
経由する電流は電解コンデンサＣ２１を充電する。この
抵抗Ｒ２５と電解コンデンサＣ２１の積分作用により、
所定の時間で後段に接続された電源制御ＩＣ１３６ａの
例えば、ＯＶＰ（過電圧保護）端子からなる保護入力端
子１３６ａ１のしきい値電圧に達し、絶縁型ＤＣ−ＤＣ
コンバ−タ１３６の動作を停止させるものである。

【００２６】

【発明の効果】以上のように、本発明の力率改善電源の
減電圧保護回路によれば、直接力率改善回路の出力電圧
を検出し、検出出力を積分して、後段の絶縁型ＤＣ−Ｄ
Ｃコンバ−タの停止を制御しているので、単に商用ＡＣ
電源の減電圧だけで電源を停止させるのでなく、出力負
荷の状態との組合せ、すなわち出力が軽負荷では停止さ
せなく動作できるという効果を有する。さらに、ラッシ
ュリレ−のオンタイミングの検出回路を一部共用するこ
とができるので、容易に回路を構成できるという効果も
有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における力率改善電源の
減電圧保護回路の要部構成図

【図２】同力率改善電源の減電圧保護回路の電圧判別手
段、積分手段および絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバ−タ−の要
部構成図

【図３】従来の力率改善電源の減電圧保護回路の要部構
成図

【図４】同力率改善電源の減電圧保護回路のブ−ストコ
ンバ−タ型（昇圧チョッパ型）力率改善回路の構成図

【符号の説明】

１１ 商用ＡＣ電源 １２ ノイズフィルタ １５ 制御マイコン １６ 絶縁伝達手段 １７ ミュ−ト回路 ２１ 基準電圧手段 ２２ 比較手段 ２３ スイッチ素子 １３１ メインリレ− １３２ ラッシュ抵抗 １３３ ラッシュリレ− １３４ ブリッジダイオ−ド １３５ ＰＦＣ １３６ 絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバ−タ− １３６ａ 電源制御ＩＣ １３６ａ１ 保護入力端子 １３７ 電圧判別手段 １３８ 積分手段 １４１ ブリッジダイオ−ド １４２ 絶縁型スタンバイコンバ−タ− １４３ メインリレ−駆動手段 １４４ ラッシュリレ−駆動手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 起動時のラッシュ電流を制限するラッシ
   ュ抵抗とラッシュリレ−と、ブ−ストコンバ−タ型から
   なる力率改善回路と、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバ−タとを
   具備する商用交流電源に接続される力率改善電源におい
   て、前記力率改善回路の出力電圧が所定の電圧以上であ
   ることを判別する電圧判別手段と、前記電圧判別手段の
   出力を積分する積分手段と、前記積分手段の出力を前記
   絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバ−タの保護入力端子に入力し、
   前記絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバ−タ動作を制御させること
   を特徴とする減電圧保護回路。
2. 【請求項２】 並列接続されたラッシュ抵抗とラッシュ
   リレ−と、ブリッジダイオ−ド等の整流素子と、所定の
   電圧にアップコンバ−トさせるブ−ストコンバ−タ型か
   らなる力率改善回路と、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバ−タと
   を具備し、抵抗分割電圧、基準電圧手段、比較手段から
   なる前記力率改善回路の出力電圧が所定の電圧以上であ
   ることを判別する電圧判別手段と、少なくとも抵抗、コ
   ンデンサを具備した前記電圧判別手段の出力を積分する
   積分手段と、前記積分手段の出力を前記絶縁型ＤＣ−Ｄ
   Ｃコンバ−タの制御ＩＣの保護入力端子に入力し、前記
   絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバ−タ動作を制御させることを特
   徴とする減電圧保護回路。
3. 【請求項３】 電圧判別手段として、力率改善回路の出
   力電圧の抵抗分割電圧と、ツェナ−ダイオ−ドからなる
   基準電圧手段のツェナ−電圧とを、コンパレ−タからな
   るをからなる比較手段を用いて比較し、Ｈ（ハイ）信号
   もしくはＬ（ロ−）信号からなる電圧信号を出力するこ
   とを特徴とする請求項２記載の減電圧保護回路。
4. 【請求項４】 積分手段として、抵抗、コンデンサ、
   トランジスタからなるスイッチ素子からなり、抵抗とコ
   ンデンサとのＣＲ時定数を利用し、前記電圧判別手段の
   電圧出力を積分して、前記スイッチ素子へ入力し、スイ
   ッチ素子をスイッチさせることを特徴とする請求項２記
   載の減電圧保護回路。