JP2002051562A

JP2002051562A - 電源装置

Info

Publication number: JP2002051562A
Application number: JP2000232741A
Authority: JP
Inventors: Yoshiteru Mori; 美輝森
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-08-01
Filing date: 2000-08-01
Publication date: 2002-02-15

Abstract

(57)【要約】【課題】対応しない交流電源に接続された場合に発生
する破損や誤動作を未然に防止する。【解決手段】サブ電源４を複数の種類の交流入力電圧
に対応可能とする。メイン電源３は１つの交流入力電圧
にのみ対応可能とする。入力された交流電圧をサブ電源
４によって直流電圧に変換して、制御部６を駆動する。
サブ電源３が交流入力電圧の種類を検出して、この検出
結果に基づき制御部６は、メイン電源３の仕様に合って
いるとき、切換部５をオンして、交流入力電圧をメイン
電源３に入力させる。メイン電源３の仕様に合っていな
いとき、切換部５をオフにして、メイン電源３には入力
させない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器の電源と
して利用可能な電源装置に係り、特にメイン電源とサブ
電源とを有する２電源方式の電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に電子機器では、商用交流電源等か
ら供給されるＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換して利用してい
る。商用交流電源の電圧は数種類あり、大きく１００Ｖ
系と２００Ｖ系とに分けることができる。したがって、
電子機器を世界中のいかなる地域でも使用可能とするた
めには、異なる電圧系の商用交流電源に対応できる電源
装置が要求される。

【０００３】この要求を満足するために、電源装置に使用する各部品の耐圧を高くし、１００Ｖ
系と２００Ｖ系とを切換える手段等を用いて、１００Ｖ
系と２００Ｖ系とを兼用して使用できる電源装置を電子
機器に組込む。商用交流電源の異なる電圧ごとに専用となる別々の電
源装置を電子機器に組込む。

【０００４】上記の一例として、特開昭６４−３０４
６０号公報には、装置全ての負荷を接続した電源に対し
て、１００Ｖあるいは２００Ｖの交流入力電圧に応じて
１次側の巻き線を切換え可能としたトランスを用いる構
成が記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記にお
いて、電源装置に使用する各部品の耐圧を高くし、１０
０Ｖ系と２００Ｖ系とを切換える手段等を用いて、１０
０Ｖ系と２００Ｖ系とを兼用して使用できる電源装置に
すると、耐圧が高く設定された高価でサイズの大きな部
品を使用しなければならない。そのため、電源装置のコ
ストが高くなってしまう。

【０００６】例えば、上記従来公報の構成では、トラン
ス自体が高電圧（２００Ｖ）に対応できるように高耐圧
対応のトランスとなっているため、非常にコストが高く
なり、特に低電圧（１００Ｖ）の地域で使用する電子機
器に対しては、必要以上の耐圧を有する高価な部品とな
っている。

【０００７】また、上記における各電圧ごとに設計さ
れた専用電源装置では、１００Ｖ系と２００Ｖ系との電
圧切換手段が不必要となり、更に低電圧用の電源装置で
は耐圧の低い部品を使用でき、コストを低くすることが
できる。しかし、低電圧用の電源装置を誤って高電圧電
源（２００Ｖ系）に接続した場合、電源装置を破損する
ばかりでなく、電子機器の電源装置以外の部分にもダメ
ージを与えてしまう。また、発火事故を引起すことも考
えられ、大変危険である。

【０００８】なお、反対に高電圧用の電源装置を誤って
低電圧電源に接続した場合には、電源装置を破損すると
いった危険性はなくなるが、正常な直流電圧で電子機器
を駆動できないので、電子機器を誤動作させる恐れがあ
る。

【０００９】本発明は、上記課題に鑑み、仕様の異なる
交流電源に誤って接続した場合に、破損や発火を防止で
き、また電子機器の誤動作も防止できる電源装置を提供
することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による課題解決手
段は、複数種類の交流入力電圧のうち１種類の交流入力
電圧に対応するメイン電源と、複数種類の交流入力電圧
に対応可能なサブ電源とを設け、交流入力電圧がメイン
電源およびサブ電源にそれぞれ入力可能としておき、サ
ブ電源が生成した駆動電圧によって駆動される制御手段
により、入力された交流電圧の種類を判別して、交流入
力電圧がメイン電源に対応する交流入力電圧であると
き、この交流入力電圧をメイン電源に入力させ、対応し
ない交流入力電圧であるとき、メイン電源に入力させな
いように、メイン電源への通電動作を切換える。

【００１１】このように、いかなる種類の交流入力電圧
が入力されても、まずサブ電源が対応して制御手段を作
動させ、入力された交流入力電圧が適応可能なものか否
かを判断するので、メイン電源の仕様に合っている交流
入力電圧のみをメイン電源に入力させることができる。
したがって、対応しない交流入力電圧がメイン電源に入
力することを防止でき、メイン電源の異常事態やメイン
電源に接続された電子機器の誤動作を防止することがで
きる。

【００１２】そして、対応しない交流入力電圧が入力さ
れたとき、このことを報知すれば、電子機器が動作でき
ない状態にあることを認識できる。また、異なった種類
の交流電源が接続されていることが判るので、異常の原
因をはっきり知ることができ、迅速な対処を行える。

【００１３】ここで、交流入力電圧の種類の検出は、制
御手段が行ってもよく、あるいはサブ電源が行ってもよ
い。サブ電源において検出する場合、サブ電源に入力さ
れた交流電圧の全波整流（ＦＷ）信号を利用すれば、簡
単な回路構成によって検出手段を構成できる。すなわ
ち、電子機器では、交流電圧の周波数の検出等にＦＷ信
号が使用されている。そこで、このＦＷ信号を交流入力
電圧の種類の検出に利用することにより、検出手段を新
たに設ける必要がなくなる。

【００１４】そして、メイン電源に対応可能な交流入力
電圧の種類をメイン電源から制御手段に通知するように
しておくことにより、メイン電源を取り付けたときや交
換したときに、制御手段では間違いなく交流入力電源の
種類を認識することができ、誤った切換え動作が行われ
ることはなくなる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態の電源装置を
図１に示す。電源装置１は、電子機器に搭載され、電子
機器に設けられたプラグ等が商用交流電源等の外部電源
に接続されることにより、電源装置１と外部電源とが接
続され、外部電源から入力された交流電圧（ＡＣ入力電
圧）を直流出力電圧（ＤＣ出力電圧）に変換して電子機
器の負荷２に駆動電圧として供給する。

【００１６】そして、電源装置１は、メイン電源３およ
びサブ電源４を備えており、外部電源から供給されたＡ
Ｃ入力電圧は、サブ電源４とメイン電源３とに分岐して
それぞれ入力される。メイン電源３は、ＡＣ入力電圧を
整流、平滑化して、所定のＤＣ出力電圧に変換して、接
続されている電子機器の負荷２へと駆動電圧を供給する
ものであり、ＡＣ入力電圧を降圧するトランス、ＡＣ入
力電圧を全波整流、平滑化する整流ダイオード、平滑コ
ンデンサ等を備えた公知の構成とされる。また、サブ電
源４も同様の構成とされる。

【００１７】ここで、商用交流電源から供給されるＡＣ
入力電圧には、１００Ｖ系と２００Ｖ系とがある。これ
に対し、メイン電源３は、１００Ｖ系あるいは２００Ｖ
系の何れか一方に対応する仕様とされる。一方、サブ電
源４は、１００Ｖ系あるいは２００Ｖ系の何れの電圧系
であっても動作可能である兼用の電源とされる。例え
ば、電圧系に応じて整流方式を全波整流あるいは倍電圧
整流のいずれかに切換えるようにすればよい。

【００１８】このように１つの電圧系にのみ対応するメ
イン電源３に対して、対応する電圧系からのＡＣ入力電
圧のみを入力可能とし、対応しないＡＣ入力電圧の入力
を不可とする切換部５と、ＡＣ入力電圧に応じて切換部
５の作動を制御する制御部（コントローラ）６とが設け
られ、メイン電源３およびサブ電源４とともにユニット
化されて、電源装置１が構成されている。また、電子機
器には、制御部６によって駆動される表示部７を備えて
いる。

【００１９】この制御部６および表示部７は、サブ電源
４から供給される駆動電圧によって作動するようになっ
ている。すなわち、サブ電源４には、電圧系の種類を問
わず動作するように耐圧の高い部品が使用されている
が、出力する駆動電圧は低いので、サブ電源４の容量は
メイン電源３に比べて十分小さい。そのため、サブ電源
４のコストは高くならない。

【００２０】制御部６は、ＣＰＵ、メモリ等を有するワ
ンチップマイクロコンピュータからなり、ＡＣ入力電圧
がメイン電源３の仕様に対応しているか判断して、リレ
ーあるいはスイッチ等からなる切換部５の開閉を制御す
るとともに、表示部７の表示動作を制御する。ところ
で、メイン電源３の仕様はメイン電源３から制御部６に
通知されるようになっており、制御部６をこれを検出す
ることによってメイン電源３の仕様を認識する。なお、
制御部６からメイン電源３の仕様を検出するようにして
もよい。

【００２１】そして、切換部５が導通状態に制御される
と、外部電源からのＡＣ入力電圧がメイン電源３ヘと入
力され、メイン電源３によってＤＣ出力電圧に変換され
る。一方、切換部５が非導通状態に制御されると、外部
電源からのＡＣ入力電圧はメイン電源３に入力されな
い。

【００２２】表１にＡＣ入力電圧とメイン電源３の仕様
とに対する制御部６による切換部（入力スイッチ）５の
動作を示す。表１に示すように、制御部６は、ＡＣ入力
電圧の電圧系とメイン電源３の仕様とが合致した場合に
のみ、すなわちＡＣ入力電圧１００Ｖ系でメイン電源３
の仕様も１００Ｖ系、あるいはＡＣ入力電圧が２００Ｖ
系でメイン電源３の仕様も２００Ｖ系の場合にのみ、切
換部５をオンして導通状態とし、それ以外の組合せの場
合には、切換部５をオフにして非導通状態とする。

【００２３】

【表１】

【００２４】また、ＡＣ入力電圧が異常の場合、すなわ
ちメイン電源３の仕様と合っていないＡＣ入力電圧が検
出された場合、この旨を表示部７に表示して、報知す
る。この表示部７としては、ＬＥＤ等の点灯表示でもよ
いが、好ましくはトラブルの原因を確実に使用者に報知
可能とするために液晶ディスプレーがよい。なお、報知
手段として、表示装置の代わりに、ブザー、音声等によ
って警告を発する報知装置でもよい。

【００２５】これにより、メイン電源３の仕様として、
使用される環境に合わせて１００Ｖ系と２００Ｖ系とを
使い分けて構成することができ、それぞれの仕様にあっ
た安価な電源をメイン電源３に使用することが可能とな
る。また、ＡＣ入力電圧が不当なものであったとして
も、メイン電源３にはこのＡＣ入力電圧が供給されるこ
とはないので、メイン電源３の故障や発火はもちろんの
こと、メイン電源３に繋がる負荷２に故障等が及ぶおそ
れも全くなく、安全に使用できる。

【００２６】ここで、ＡＣ入力電圧の種類を検出する検
出手段として、サブ電源４に入力されたＡＣ入力電圧の
全波整流（ＦＷ）信号が利用される。このサブ電源４に
よって、ＡＣ入力電圧の種類を検出して検出信号を制御
部６に出力し、制御部６が検出信号に基づいてＡＣ入力
電圧の種類を判別する方法を詳細に説明する。

【００２７】従来、複写機やプリンタ等の電子機器で
は、ＦＷ信号と称される信号が生成され、ＡＣ入力電圧
の周波数の検出や電源装置１のオンオフの確認に使用さ
れている。図２にＦＷ信号の概念を示す。ＦＷ信号と
は、外部電源からのＡＣ入力電圧（ＡＣ入力信号）を全
波整流し、スレッショルドレベルを適当に設定すること
により、ＡＣ入力信号波形のゼロクロスポイントをパル
ス出力するようにしたものである。

【００２８】ＦＷ信号のパルス間の時間ｔを測定するこ
とによって、ＡＣ入力信号の周波数を検出できる。ま
た、ＦＷ信号のパルス断を検出することによって、電源
装置１のスイッチオフを検出できる。このようなＦＷ信
号を用いて上記周波数を測定している機器の場合、多く
のものはＦＷ信号をモニタすることにより、ＦＷ信号の
異常が検知されたときにトラブル発生として、機器を停
止させる構成となっている。

【００２９】そこで、本電源装置１では、サブ電源４に
おいて、従来より生成されているＦＷ信号を１００Ｖ系
か２００Ｖ系かの検出に利用することにより、電圧系の
種類を検出するための機能の追加に伴うコストアップを
最小に抑えることができる。

【００３０】図３にサブ電源４のＦＷ信号発生回路の構
成を簡単に示す。この回路は、抵抗Ｒ１、Ｒ２とコンデ
ンサＣからなる積分回路、シャントレギュレータＳＲ、
フォトカプラＰＣによって構成される。

【００３１】シャントレギュレータＳＲは、図４に示す
ように、基準電圧内蔵の誤差アンプであり、リファレン
ス端子にかかる電圧が内蔵の基準電圧と等しくなるよう
に動作する。したがって、リファレンス端子にかかる電
圧が基準電圧より高い場合、Ｌｏｗ信号を出力する。

【００３２】そして、積分回路の両端にシャントレギュ
レータＳＲのアノード端子とリファレンス端子とが接続
され、シャントレギュレータＳＲのカソード端子にフォ
トカプラＰＣの発光ダイオードが接続される。Ｒ１、Ｒ
２の抵抗値は、１００Ｖ系／２００Ｖ系それぞれに最適
となるように、シャントレギュレータＳＲのスレッショ
ルドレベルに合わせて選択される（サブ電源４が２仕向
地で１００Ｖ系／２００Ｖ系である場合）。なお、Ｒは
電流制限用抵抗、Ｖｃｃはサブ電源４より供給される低
電圧電源である。

【００３３】上記回路構成において、図２に示すような
全波整流されたＡＣ入力信号波形を積分回路によって、
波形が大きく変化しない程度に積分すると、図５に示す
ように、ＡＣ入力信号波形は実線から点線のように変化
する。この積分された出力電圧がシャントレギュレータ
ＳＲのリファレンス端子にかかり、スレッショルドレベ
ルと比較される。ここで、スレッショルドレベルは、１
００Ｖ系のＡＣ入力信号波形ではパルス信号が出るよう
に設定され、２００Ｖ系のＡＣ入力信号波形ではパルス
信号が出ないように設定される。したがって、１００Ｖ
系である場合、シャントレギュレータＳＲからＦＷ’信
号が出力されて、フォトカプラＰＣがオンして、検出信
号が制御部６に出力される。２００Ｖ系である場合、シ
ャントレギュレータＳＲからはＦＷ’信号が出力され
ず、フォトカプラＰＣはオフのままであり、検出信号は
出力されない。これにより、制御部６は、検出信号を検
知すると、ＡＣ入力電圧は１００Ｖ系であると判別し、
検出信号が無い場合は、２００Ｖ系であると判別する。

【００３４】次に、外部電源からのＡＣ入力電圧がメイ
ン電源３に供給されるまでの手順を図６に基づいて説明
する。まず、電子機器に設けられた電源スイッチがオン
され（Ｓ１）、外部電源からのＡＣ入力電圧が電源装置
１に供給されると、サブ電源４に通電される（Ｓ２）。
このとき、切換部５は非導通状態とされ、メイン電源３
には通電されない。

【００３５】サブ電源４が通電されることにより、制御
部６および表示部７に駆動電圧が供給され、制御部６に
よる制御のもとで表示部７が立ち上がる（Ｓ３）。この
とき、サブ電源４から制御部６に電圧系を検出した検出
信号（ＦＷ’信号）が出力される（Ｓ４）。

【００３６】制御部６では、サブ電源４からの検出信号
によって判別した電圧系と、メイン電源３の電圧仕様と
に基づいて、それぞれの電圧系が合致するか否かを判断
し（Ｓ５）、合致している場合は、切換部５をオンして
導通状態とし、メイン電源３にＡＣ入力電圧を入力させ
てメイン電源３をオンする（Ｓ６）。

【００３７】一方、Ｓ５にて合致していない場合は、切
換部５をオフのままの非導通状態とし、メイン電源３に
ＡＣ入力電圧を入力させることなく、メイン電源３をオ
フのままとする（Ｓ７）。そして、表示部７において、
ＡＣ入力電圧が異なる旨を知らせる警告メッセージを表
示する（Ｓ８）。

【００３８】以上のように、本電源装置１では、新たな
回路を設けることなく、従来の回路に対して、コンデン
サ等により入力信号波形が大きく変化しない程度に積分
を施す回路を追加して、スレッショルドレベルを設ける
ことにより、１００Ｖ系／２００Ｖ系のＡＣ電圧入力の
判定を行うことができる。そのため、電源装置１を１０
０Ｖ系／２００Ｖ系の入力電圧共用にする必要がなく、
最小の追加／変更によって安価な電源を構成することが
可能となる。

【００３９】また、メイン電源３として、１００Ｖ系／
２００Ｖ系仕様の電源があるが、それを生産時に取り付
ける場合、あるいは故障した電源を取り替える場合に
は、各電源に添付されたラベル等により仕様を識別する
しか手段が無く、もしも間違って取り付けられたら、そ
のまま通電される危険性が常にあった。しかしながら、
メイン電源３に、その仕様を制御部６に通知する機能を
設け、制御部６がこれを検出することにより、メイン電
源３の仕様に合っていないＡＣ入力電圧が入力されて
も、メイン電源３に通電されることはなく、電源破壊の
発生を防止でき、安全性が高まる。しかも、ＡＣ入力電
圧の異常を検出できることから、その原因が電源にある
ことが容易に推測でき、問題解決が容易になることも期
待できる。

【００４０】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多く
の修正および変更を加え得ることは勿論である。本電源
装置が対応できるＡＣ入力電圧は３種類以上としてもよ
く、各ＡＣ入力電圧に応じてＦＷ信号発生回路のスレッ
ショルドレベルを設定する。また、ＡＣ電圧系の検出手
段として、ＡＣ入力電圧を検出する電圧検知回路を設け
て、この回路の出力信号に基づいて制御部がＡＣ入力電
圧の種類を判別してもよい。

【００４１】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明に
よると、容量が小さく安価なサブ電源を複数種類の交流
入力電圧に対応可能とし、容量が大きく高価なメイン電
源を使用する環境に合った１つの交流入力電圧に対応さ
せることにより、メイン電圧が複数種類の交流入力電圧
に対応可能させる場合に比べて、電源装置としてのコス
トアップを招来することがなく、対応しない交流入力電
圧が入力されたときに起こる故障や発火、電子機器の誤
動作等を防止することができる。

【００４２】また、入力された交流電圧から直接その種
類を検出することにより、ユーザが交流入力電圧の種類
を設定入力する場合に入力ミスや種類の認識ミスによっ
て生じる不具合をなくすことができ、信頼性を高めるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の電源装置の構成を示すブ
ロック図

【図２】ＡＣ入力電圧の波形とＦＷ信号の波形を示す図

【図３】ＦＷ信号発生回路の構成図

【図４】シャントレギュレータの等価回路図

【図５】積分した後のＡＣ入力電圧の波形とＦＷ’信号
の波形を示す図

【図６】ＡＣ入力電圧をメイン電源に入力するときのフ
ローチャート

【符号の説明】

１電源装置２負荷３メイン電源４サブ電源５切換部６制御部７表示部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０５Ｆ 1/10 ３０４Ｇ０５Ｆ 1/10 ３０４Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力された交流電圧を直流電圧に変換し
て、負荷に駆動電圧として供給する電源装置であって、
決められた１種類の交流入力電圧に対応して前記供給動
作を行うメイン電源と、複数種類の交流入力電圧に対応
可能なサブ電源と、交流入力電圧が前記メイン電源に対
応する交流入力電圧であるとき、この交流入力電圧をメ
イン電源に入力させる制御手段とを備え、該制御手段は
前記サブ電源からの駆動電圧によって駆動されることを
特徴とする電源装置。
【請求項２】サブ電源は、交流入力電圧の種類を検出
して、その結果を制御手段に出力する検出手段を備えた
ことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項３】検出手段は、サブ電源に入力された交流
電圧の全波整流信号を利用して交流入力電圧の種類を検
出することを特徴とする請求項２記載の電源装置。
【請求項４】メイン電源は、対応可能な交流入力電圧
の種類を制御手段に通知する通知手段を備えたことを特
徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項５】入力された交流電圧がメイン電源に対応
する交流入力電圧と異なる場合、この異常を報知する報
知手段が設けられ、該報知手段はサブ電源からの駆動電
圧によって駆動されることを特徴とする請求項１〜４の
いずれか１つに記載の電源装置。