JP2002095250A - 電源回路、制御システム及びそれを用いた冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 瞬電や停電が起こる前に、不揮発性メモリへ
の書き込み処理を中止することができる制御システムを
提供する。 【解決手段】 スイッチングトランス１８の一次側入力
電圧をスイッチング素子１６によってＯＮ／ＯＦＦする
ことによって二次側出力電圧を所定の電圧値に変換する
ものであり、スイッチング素子１６をＯＦＦしてスイッ
チングトランス１８にエネルギーを蓄積している期間の
二次側出力値を検出する電圧検出回路３６と、電圧検出
回路３６によって検出した出力値が設定値より低くなっ
たときに警告信号を出力する判定回路３８とよりなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷蔵庫等に使用さ
れる電源回路及び制御システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近の冷蔵庫においては、庫内温度の調
整や、庫内温度を表示するためにマイクロコンピュータ
よりなる制御回路が設けられている。このような制御回
路においては、その制御に必要なデータをメモリに記憶
させておく必要があり、また、このデータは停電等にお
いても残す必要があるため、データの記録方法として、
第１にバックアップ電源を設けたメモリを用いる方法、
第２にバックアップ電源の不要な不揮発性メモリを用い
る方法に分けられる。

【０００３】この不揮発性メモリは上記したようにバッ
クアップ電源が不要であるが、制御回路から書き込み指
示を出して書き込みを完了するまでの時間が数ミリ秒〜
１００ミリ秒必要なため、停電や瞬電時は書き込み処理
をしないようにしないと、不揮発性メモリの内容を破壊
する怖れがある。

【０００４】そのために、従来より、冷蔵庫等の制御シ
ステムは、電源回路の一次側入力である商用電源の低下
を検出する回路を付加し、商用電源が途絶えたら制御回
路が不揮発性メモリへの新規の書き込み処理を停止する
処理を行っている。

【０００５】図４に従来の制御システム１００のブロッ
ク図を示す。

【０００６】図４に示すように、商用電源１０２の交流
電圧を電源回路１０４に入力する。電源回路１０４で
は、交流電圧を直流電圧に変換するとともに、所定の直
流電圧値まで変換する。そして、この変換した直流電圧
を制御回路１０６に出力し、制御回路１０６では、この
直流電圧を基に駆動して、不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯ
Ｍ）１０８に対しデータの読み書きを行っている。

【０００７】一方、瞬電対策としては、商用電源１０２
の交流波形の半波波形をフォトカプラ１１０を介して電
源回路１０４の出力側にパルス波形として伝達して、パ
ルス波形が途絶えたら瞬電や電源が途絶えたと判断し、
整流用コンデンサにエネルギーが残っている間に制御回
路１０６が、不揮発性メモリ１０８の書き込み処理を中
止する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この制
御システム１００においては、電源回路１０４の入力側
である一次側の波形や電圧を検出するため、一次側と二
次側の間を信号伝達する必要からフォトカプラ１１０や
トランス等の絶縁部品が必要となり、制御システム１０
０のサイズが大きくなるという問題点があった。

【０００９】また、フォトカプラ１１０やトランスを駆
動する一次側の回路が消費する電力が大きくなるという
問題点があった。すなわち、フォトカプラ１１０では、
２Ｖ、２０ｍＡ前後で駆動するが、商用電源１０２の１
００Ｖ電源で駆動するためには、抵抗１１２を入れてい
る。しかし、この抵抗１１２の電圧降下により９８Ｖ分
を熱エネルギーとして無駄に消費しなければならない。
また、そのために抵抗１１２も電力容量の比較的大きな
ものを使わなければならず、コストが上がるとともに発
熱と電気代の無駄という問題点があった。

【００１０】そこで、本発明は上記問題点に鑑み、瞬電
や停電が起こる前に、不揮発性メモリへの書き込み処理
を中止することができる電源回路、制御システム及びそ
れを用いた冷蔵庫を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、スイ
ッチングトランスの一次側巻線入力である直流電圧をス
イッチング素子によってＯＮ／ＯＦＦすることによっ
て、二次側巻線出力を所定の電圧に変換するものであ
り、前記スイッチング素子をＯＦＦして前記スイッチン
グトランスにエネルギーを蓄積している期間の二次側巻
線出力値を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段
によって検出した二次側巻線出力値が設定値より低くな
ったときに警告信号を出力する判定手段と、を含むこと
を特徴とする電源回路である。

【００１２】請求項２の発明の前記判定手段は、前記電
圧検出手段によって検出した二次側巻線出力値が設定値
より高くなったときに警告信号の出力を中止することを
特徴とする請求項１記載の電源回路である。

【００１３】請求項３の発明は、不揮発性メモリへデー
タを書き込む制御回路とその電源回路とを有する制御シ
ステムにおいて、前記電源回路は、スイッチングトラン
スの一次側巻線入力である直流電圧をスイッチング素子
によってＯＮ／ＯＦＦすることによって、二次側巻線出
力を所定の電圧に変換するものであり、前記スイッチン
グ素子をＯＦＦして前記スイッチングトランスにエネル
ギーを蓄積している期間の二次側巻線出力値を検出する
電圧検出手段と、前記電圧検出手段によって検出した二
次側巻線出力値が設定値より低くなったときに警告信号
を前記制御回路に出力する判定手段と、を含み、前記制
御回路は、前記警告信号が入力すると、前記不揮発性メ
モリへデータを書き込む作業を中止できるようにするこ
とを特徴とする制御システムである。

【００１４】請求項４の発明の前記判定手段は、前記電
圧検出手段によって検出した二次側巻線出力値が設定値
より高くなったときに警告信号の出力を中止することを
特徴とする請求項３記載の電源回路である。

【００１５】請求項５の発明は、不揮発性メモリへデー
タを書き込む制御回路とその電源回路とを有する制御シ
ステムにおいて、前記電源回路は、スイッチングトラン
スの一次側巻線入力である直流電圧をスイッチング素子
によってＯＮ／ＯＦＦすることによって、二次側巻線出
力を所定の電圧に変換するものであり、前記スイッチン
グ素子をＯＦＦして前記スイッチングトランスにエネル
ギーを蓄積している期間の二次側巻線出力値を検出する
電圧検出手段と、前記電圧検出手段によって検出した二
次側巻線出力値をデジタル値に変換する変換手段と、含
み、前記制御回路は、前記変換手段によって変換された
デジタル値が設定値より低くなったときに不揮発性メモ
リへデータを書き込む作業を中止できるようにすること
を特徴とする制御システムである。

【００１６】請求項６の発明の前記制御回路は、前記変
換手段によって変換されたデジタル値が設定値より高く
なったときに不揮発性メモリへデータを書き込む作業を
再開することを特徴とする請求項５記載の制御システム
である。

【００１７】請求項７の発明は、請求項３から６記載の
制御システムを有することを特徴とする冷蔵庫である。

【００１８】本発明であると、スイッチング素子をＯＦ
Ｆしてスイッチングトランスにエネルギーを蓄積してい
る期間の二次側巻線出力値が設定値よりも低くなった場
合には、瞬電や電源切断の可能性が高いとして、警告信
号を制御回路に出力する。

【００１９】制御回路においては、この警告信号に基づ
いて、不揮発性メモリへデータを書き込む処理を中止で
きるような準備を行う。

【００２０】これによって、不揮発性メモリのデータの
内容が破壊されることがない。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明の一実施例である制御シス
テム１０について図１〜図３に基づいて説明する。

【００２２】この制御システム１０は、冷蔵庫の制御装
置として用いられるものであり、この制御装置は冷蔵庫
の庫内温度の調整や、液晶表示装置に表示する内容等を
制御するものである。

【００２３】（制御システム１０の概要）図１は、制御
システム１０の電気回路図である。以下、この図１に基
づいてその構成を説明する。

【００２４】商用電源１２には、交流電圧１００Ｖを直
流電圧に整流するための一次側平滑回路１４が設けられ
ている。この一次側平滑回路１４の出力側には、スイッ
チング素子１６を介してスイッチングトランス１８の一
次側が接続されている。このスイッチングトランス１８
は、従来技術で説明したトランスよりも小型高効率のも
のである。

【００２５】スイッチングトランス１８の出力側、すな
わち、二次側には、スイッチングトランス１８の二次側
から出力された交流電圧を整流するための二次側平滑回
路２０が接続されている。

【００２６】この二次側平滑回路２０の出力側には、ス
イッチング素子１６をＯＮ／ＯＦＦするためのフィード
バック回路２２が設けられている。また、二次側平滑回
路２０の出力は、冷蔵庫の制御回路２４に接続されると
ともに、瞬電対策回路２６が接続されている。

【００２７】さらに、制御回路２４には、そのデータを
書き込むための不揮発性メモリ２８が接続されている。

【００２８】（制御システム１０の電源回路としての機
能）まず、この制御システム１０の電源回路としての機
能を説明する。

【００２９】商用電源１２から出力された交流電圧は一
次側平滑回路１４で直流に半波整流されて平滑される。
この整流された直流はスイッチング素子１６で数１０ｋ
Ｈｚでチョッピングし、その後スイッチングトランス１
８で変圧する。スイッチング素子１６のＯＮ状態の時に
は、スイッチングトランス１８に通電して磁気エネルギ
ーを蓄積し、ＯＦＦ状態では、スイッチングトランス１
８の二次側に電気エネルギーとして放出する。このスイ
ッチングするための周期が上記したように数１０ｋＨｚ
と短いため、スイッチングトランス１８を小型化でき
る。

【００３０】そして、スイッチングトランス１８の二次
側出力の交流電圧は、二次側平滑回路２０で直流電圧に
整流される。

【００３１】図２に示す二次側正出力電圧Ａの整流され
た直流電圧を制御回路２４に電源として供給する。

【００３２】（フィードバック回路２２）次に、フィー
ドバック回路２２の動作状態について説明する。

【００３３】フィードバック回路２２は、電圧監視回路
３０、フォトカプラ３２、スイッチング制御回路３４、
前記のスイッチング素子１６よりなる。

【００３４】電圧監視回路３０は、二次側平滑回路２０
で整流された直流電圧の値を監視する。すなわち、予め
定めた設定値を基準にして、その直流電圧値が増加又は
減少した場合にフォトカプラ３２を介してスイッチング
制御回路３４に制御信号を出力する。

【００３５】スイッチング制御回路３４は、前記の制御
信号に基づいてスイッチング素子１６をＯＮ／ＯＦＦさ
せ、デューティー比を変化させることによりフィードバ
ック制御を行って、変動する前記直流電圧値を所定の範
囲内に納める。

【００３６】これによって、一次側入力電圧の変動や二
次側出力電圧の変動による出力電圧の変動を抑えること
ができる。

【００３７】詳しくは、一次側入力電圧が高いとスイッ
チング素子１６のＯＮ時間の比率を下げ、一次側入力電
圧が低いときにはＯＮ時間の比率を上げてスイッチング
トランス１８を介して二次側に送り込む電気エネルギー
の量を一定にしている。

【００３８】また、二次側の負荷が軽い場合には、ＯＮ
時間の比率を下げ、負荷が重い場合にはＯＮ時間の比率
を上げて二次側に送り込む電気エネルギーの量を負荷に
応じて調整することもできる。

【００３９】したがって、瞬電や停電が起きても、この
フィードバック回路２２のフィードバック制御によっ
て、二次側出力は一次側平滑回路１４の平滑コンデンサ
Ｃ１と二次側平滑回路２０の平滑コンデンサＣ２のエネ
ルギーが続く限り所定の電圧値を保持する特性がある。

【００４０】（瞬電対策回路２６）制御システム１０が
二次側出力電圧の低下を検出して瞬電や停電を検出する
ために、瞬電対策回路２６を設けている。

【００４１】その瞬電対策回路２６について図１〜図３
に基づいて説明する。

【００４２】図２は、スイッチングトランス１８のスイ
ッチング素子１６をＯＮ／ＯＦＦしたときの二次側出力
電圧の波形を示したものであり、図３は、一次側入力電
圧と二次側負出力電圧との関係を示したグラフである。

【００４３】スイッチングトランス１８は、一次側から
エネルギーをスイッチングトランス１８に蓄えていると
きに発生する二次側出力電圧の絶対値が、図４に示すよ
うに一次側入力電圧に比例するという特性を有してい
る。

【００４４】そして、瞬電対策回路２６はこの特性を利
用するものであり、電圧検出回路３６と判定回路３８か
ら構成される。電圧検出回路３６は、スイッチング素子
１６がＯＦＦ状態の時にスイッチングトランス１８の二
次側に負電圧として発生する電圧を検出する回路であ
る。判定回路３８は、電圧検出回路３６が検出した電圧
を判定して制御回路２４に電圧が低下したことを示す警
告信号を出力する回路である。

【００４５】電圧検出回路３６では、二次側巻線の負電
圧を半波整流して平滑し負電圧を取り出す。平滑コンデ
ンサＣ３には、並列にブリーダ抵抗Ｒ１をつなぎ、一定
の時定数で放電して電圧の変動に追随させる。また、こ
の電圧と二次側平滑回路２６の＋側電源電圧との間で抵
抗Ｒ２，Ｒ３を用いて分圧する。これによって、電圧検
出回路３６の出力は、判定回路３６で簡単に扱える０Ｖ
以上の出力となるレベルシフトを行うことができる。す
なわち、一次側入力電圧が高い場合には、その電圧が０
Ｖ近くとなり、一次側入力電圧が低くなるとそれにした
がって電圧検出回路３６の出力電圧が高くなる。

【００４６】判定回路３８は、コンパレータ４０により
基準電圧と、電圧検出回路３６の出力電圧の比較を行
い、前記したように一次側入力電圧が落ちると電圧検出
回路３６の出力電圧が上昇してコンパレータ４０からは
Ｈレベルの警告信号が出力される。

【００４７】なお、コンパレータ４０の警告信号は、コ
ンパレータ４０の＋側入力端子に抵抗Ｒ４を介してフィ
ードバックされているので、ヒステリシス特性を持ち、
穏やかな電圧低下時のコンパレータ４０の出力のチャタ
リングを防止できる。

【００４８】次に、電源が切断されたときの瞬電対策回
路２６の動きを説明する。

【００４９】通電状態では、電圧検出回路３６の出力電
圧は低いため、コンパレータ４０における警告信号はＬ
レベルである。ここで、商用電源１２が停止すると、一
次側平滑回路１４の平滑コンデンサＣ１の電位が下がり
始める。

【００５０】制御システム１０自体は、フィードバック
回路２２におけるフィードバック制御により一次側入力
電圧が５０Ｖ程度まで下がっても、二次側平滑回路２０
からの出力を一定に保とうとするが、スイッチングトラ
ンス１８の二次巻線の負電圧の絶対値は、図４に示すよ
うに電圧の低下とともに下がる。すなわち、図２におけ
るＢの値が下がってくる。

【００５１】例えば、一次側入力電圧が８０Ｖをきる
と、判定回路３８がＨレベルの出力となるように抵抗Ｒ
５，Ｒ６の抵抗値を設定しておくと、一次側入力電圧が
８０Ｖより低くなったところでコンパレータ４０からＨ
レベルの警告信号が出力され、制御回路２４に一次側入
力電圧の低下を知らせる。

【００５２】また、一次側入力電圧が低下しても、二次
側出力電圧は所定の電圧を前記したようにフィードバッ
ク制御で保持しているために、制御回路２４の機能を約
５０ｍ秒保持することができる。

【００５３】そのため、制御回路２４は、Ｈレベルの警
告信号が入力してから、この保持時間の間に不揮発性メ
モリ２８への書き込み処理を終わらせる。そして、制御
回路２４は、警告信号がＬレベルに戻るまで不揮発性メ
モリ２８への書き込み処理を中止させ、警告信号がＬレ
ベルに戻ると書き込み処理を再開する。したがって、不
揮発性メモリ２８のデータを壊す恐れがない。

【００５４】その後、一次側入力電圧がさらに下がると
二次側電圧も下がり、制御回路２４内部にあるリセット
回路からリセット信号が出て制御システム１０はリセッ
ト停止される。

【００５５】上記のようにして商用電源１２が切断され
た後復帰する場合、または瞬電の後に電圧が復帰した場
合には、判定回路３８のコンパレータ４０の出力はＬレ
ベルに戻るので、書き込み処理が再開される。

【００５６】以上のように、商用電源１２が切断された
り瞬電されたりする所定時間前に警告信号が出力され
て、制御回路２４は不揮発性メモリ２８への書き込み処
理を中止できる準備をすることができるため、不揮発性
メモリ２８の内部のデータを破壊したりする怖れがな
い。

【００５７】また、この検出するための信号はスイッチ
ングトランス１８の二次側巻線出力値を用いているた
め、検知するための消費電力を小さく抑えることがで
き、発熱量が少なく冷蔵庫のような２４時間通電の機械
装置には省エネルギー効果をもたらすことができる。

【００５８】また、スイッチングトランス１８の一次側
入力電圧を直接検出しないため、一次側と二次側の間の
絶縁回路を必要とせず小型化ができる。

【００５９】（変更例１）上記実施例では判定回路３８
にコンパレータ４０による電圧比較回路を用いたが、こ
れに代えて一定電圧でＯＮ／ＯＦＦするスイッチ回路
や、Ａ／Ｄコンバータを使って電圧検出回路３６のアナ
ログ値をデジタル値に変換してマイコン等に記録したソ
フトウェアによって警告信号を出すような構成にしても
よい。

【００６０】（変更例２）上記実施例では冷蔵庫におい
て説明したが、これに代えて電源切断前に事前処理を必
要とする制御システムに本実施例の装置を用いることが
好適である。

【００６１】

【発明の効果】以上により本発明であると、電源が切断
又は瞬電する前に警告信号を発して制御回路が不揮発性
メモリへの書き込み処理の中止を準備することができる
ため、不揮発性メモリ内部のデータを破壊したりするこ
とがない。

【００６２】また、この検出するための信号はスイッチ
ングトランスの二次側巻線出力値を用いているため、検
知するための消費電力を小さく抑えることができ、発熱
量が少なく冷蔵庫のような２４時間通電の機械装置には
省エネルギー効果をもたらすことができる。

【００６３】また、スイッチングトランスの一次側入力
電圧を直接検出しないため、一次側と二次側の間の絶縁
回路を必要とせず小型化ができる。

【００６４】本発明は、スイッチングトランスの二次側
出力電圧の低下より前もって警告信号で予告できるた
め、冷蔵庫以外にも電源切断前に事前処理を必要とする
システムにも適している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す制御システムの回路図
である。

【図２】スイッチングトランスの二次側出力電圧の波形
図である。

【図３】スイッチングトランスの二次側負電圧と一次側
入力電圧の関係を示すグラフである。

【図４】従来の制御システムのブロック図である。

【符号の説明】

１０ 制御システム １２ 商用電源 １４ 一次側平滑回路 １６ スイッチング素子 １８ スイッチングトランス ２０ 二次側平滑回路 ２２ フィードバック回路 ２４ 制御回路 ２６ 瞬電回路 ２８ 不揮発性メモリ ３０ 電圧監視回路 ３２ フォトカプラ ３４ スイッチング制御回路 ３６ 電圧検出回路 ３８ 判定回路

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スイッチングトランスの一次側巻線入力で
   ある直流電圧をスイッチング素子によってＯＮ／ＯＦＦ
   することによって、二次側巻線出力を所定の電圧に変換
   するものであり、 前記スイッチング素子をＯＦＦして前記スイッチングト
   ランスにエネルギーを蓄積している期間の二次側巻線出
   力値を検出する電圧検出手段と、 前記電圧検出手段によって検出した二次側巻線出力値が
   設定値より低くなったときに警告信号を出力する判定手
   段と、 を含むことを特徴とする電源回路。
2. 【請求項２】前記判定手段は、 前記電圧検出手段によって検出した二次側巻線出力値が
   設定値より高くなったときに警告信号の出力を中止する
   ことを特徴とする請求項１記載の電源回路。
3. 【請求項３】不揮発性メモリへデータを書き込む制御回
   路とその電源回路とを有する制御システムにおいて、 前記電源回路は、 スイッチングトランスの一次側巻線入力である直流電圧
   をスイッチング素子によってＯＮ／ＯＦＦすることによ
   って、二次側巻線出力を所定の電圧に変換するものであ
   り、 前記スイッチング素子をＯＦＦして前記スイッチングト
   ランスにエネルギーを蓄積している期間の二次側巻線出
   力値を検出する電圧検出手段と、 前記電圧検出手段によって検出した二次側巻線出力値が
   設定値より低くなったときに警告信号を前記制御回路に
   出力する判定手段と、 を含み、 前記制御回路は、 前記警告信号が入力すると、前記不揮発性メモリへデー
   タを書き込む作業を中止できるようにすることを特徴と
   する制御システム。
4. 【請求項４】前記判定手段は、 前記電圧検出手段によって検出した二次側巻線出力値が
   設定値より高くなったときに警告信号の出力を中止する
   ことを特徴とする請求項３記載の電源回路。
5. 【請求項５】不揮発性メモリへデータを書き込む制御回
   路とその電源回路とを有する制御システムにおいて、 前記電源回路は、 スイッチングトランスの一次側巻線入力である直流電圧
   をスイッチング素子によってＯＮ／ＯＦＦすることによ
   って、二次側巻線出力を所定の電圧に変換するものであ
   り、 前記スイッチング素子をＯＦＦして前記スイッチングト
   ランスにエネルギーを蓄積している期間の二次側巻線出
   力値を検出する電圧検出手段と、 前記電圧検出手段によって検出した二次側巻線出力値を
   デジタル値に変換する変換手段と、 含み、 前記制御回路は、 前記変換手段によって変換されたデジタル値が設定値よ
   り低くなったときに不揮発性メモリへデータを書き込む
   作業を中止できるようにすることを特徴とする制御シス
   テム。
6. 【請求項６】前記制御回路は、 前記変換手段によって変換されたデジタル値が設定値よ
   り高くなったときに不揮発性メモリへデータを書き込む
   作業を再開することを特徴とする請求項５記載の制御シ
   ステム。
7. 【請求項７】請求項３から６記載の制御システムを有す
   ることを特徴とする冷蔵庫。