JP2003009512A - 可変電圧出力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スイッチングトランスの一次側に配しても安
定して０Ｖ出力ができ、しかも入力過渡時に破損するお
それのない可変電圧出力装置を提供する。 【解決手段】 ＤＣ−ＤＣコンバータ２と、制御信号に
基づいてＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電圧を制御する
ファン制御ＩＣ３とからなる可変電圧出力装置であっ
て、上記ファン制御ＩＣ３が演算増幅器で構成されるエ
ラーアンプ４を備えたものにおいて、ファン制御ＩＣ３
の駆動電圧源ＶccとＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電圧
を抵抗により分圧した電圧が入力されるエラーアンプ４
の非反転入力端子との間にプルアップ抵抗５を設けて、
エラーアンプ４における非反転入力端子の電圧を、制御
信号が０Ｖおよび制御電圧領域外の時に、上記制御信号
が入力される反転入力端子の電圧より常時高く設定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は可変電圧出力装置
に関し、より詳細には、給湯器のファンモータ駆動回路
に適した可変電圧出力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の給湯器用のファンモーター駆動回
路の回路構成を図２に示す。この種のファンモーター駆
動回路（可変電圧出力装置）は、従来、商用電源に対し
て絶縁側であるスイッチングトランスの二次側に配置さ
れており、図示のように、ファンモーターａと、図示し
ないスイッチングトランスの二次側に接続されて該ファ
ンモーターａに可変電圧出力を供給するＤＣ−ＤＣコン
バータ（安定化電源装置）ｂと、該ＤＣ−ＤＣコンバー
タｂの出力電圧を制御するファン制御ＩＣ（制御回路）
ｃとを主要部として備えている。

【０００３】ファン制御ＩＣｃは、給湯器の制御中枢を
構成するマイクロコンピュータ（図示せず）と接続され
ており、該マイクロコンピュータから入力されるファン
制御信号（制御信号）に基づいてＤＣ−ＤＣコンバータ
ｂの出力電圧を制御する。

【０００４】具体的には、たとえば上記ファンモータａ
として、直流１０Ｖ未満では停止し、直流１０Ｖ〜５０
Ｖの範囲で動作する直流ファンモーターが用いられたよ
うな場合、ファン制御ＩＣｃに対して上記マイクロコン
ピュータから０Ｖおよび１Ｖ〜５Ｖの範囲でファン制御
信号が与えられる。すなわち、ファン制御ＩＣｃは、フ
ァン制御信号が０Ｖの時はＤＣ−ＤＣコンバータｂの出
力電圧が０Ｖとなるように制御してファンモータａを停
止させる一方、ファン制御信号が１Ｖ〜５Ｖの範囲で
は、ファン制御信号が１Ｖなら出力電圧が１０Ｖ、ファ
ン制御信号が５Ｖなら出力電圧が５０Ｖとなるように制
御してファンモータａを動作させている。

【０００５】なお、従来のファンモーター駆動回路で
は、ファン制御信号が１Ｖ以上のときにファンモータａ
が動作するように構成されるので、この場合、ファン制
御信号において負荷の動作を開始させる電圧（負荷動作
開始電圧）は１Ｖである。

【０００６】また、その一方で、ファン制御ＩＣｃの内
部には、演算増幅器で構成されるエラーアンプｄが設け
られている。このエラーアンプｄの反転入力端子には上
記ファン制御信号が入力される一方、非反転入力端子に
はＤＣ−ＤＣコンバータｂの出力電圧（ファン出力電
圧）がフィードバック入力され、これによってＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータｂの出力電圧がフィードバック制御されて
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の構成よりなるファンモータ駆動回路では、商用電
源と上記ＤＣ−ＤＣコンバータとの間には別途電源が設
けられるが、近時における電源部分の省スペース化や高
出力化の要望により、かかるファンモータ駆動回路をス
イッチングトランスの一次側に配置する構成が採用され
るに至っている。

【０００８】しかしながら、このような従来の構成のフ
ァンモータ駆動回路をスイッチングトランスの一次側に
配置すると、マイクロコンピュータからファン制御信号
として０Ｖの信号をファン制御ＩＣｃに送っても、回路
のリーク電流によって電圧が発生し、その結果、ＤＣ−
ＤＣコンバータｂから０Ｖ出力を行うのが困難であっ
た。

【０００９】しかも、従来のようにファンモータ駆動回
路をスイッチングトランスの二次側に配する構成では、
商用電源と上記ＤＣ−ＤＣコンバータとの間に別途設け
られる電源に保護回路を設けることによって電源投入時
や瞬時停電時などの電源立ち上がり時（過渡時）におけ
るＤＣ−ＤＣコンバータの破損防止が図られていたが、
スイッチングトランスの一次側にファンモータ駆動回路
を設ける構成では、このような保護回路を配することが
できず、ファンモータ駆動回路が商用電源から直に電源
の供給を受けるため、入力電圧が低い過渡時においては
上述したリーク電流によってファン制御信号が電圧を持
つこと、ならびに電源のシーケンスの設定とによってＤ
Ｃ−ＤＣコンバータの出力電圧が最大となり、ＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータを破損する原因となっていた。

【００１０】本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてな
されたものであって、その目的とするところは、スイッ
チングトランスの一次側に配しても安定して０Ｖ出力が
でき、しかも入力過渡時に破損するおそれのない可変電
圧出力装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る可変電圧出力装置は、安定化電源装置
と、制御信号に基づいてこの安定化電源装置の出力電圧
を制御する制御回路とを備えた可変電圧出力装置であっ
て、上記制御回路が安定化電源装置の出力電圧と上記制
御信号とを比較してフィードバック制御を行うエラーア
ンプを備えたものにおいて、上記エラーアンプにおける
上記出力電圧の入力端子の電圧を所定電圧以上に設定す
る電圧設定手段が設けられていることを特徴とする。

【００１２】そして、その好適な実施態様として、上記
所定電圧が上記制御信号における負荷動作開始電圧未満
に設定される。また、上記電圧設定手段としてはプルア
ップ抵抗が用いられる。

【００１３】ここで、制御信号の負荷動作開始電圧と
は、制御信号として、たとえば０Ｖおよび１〜５Ｖの範
囲の電圧が用いられ、１Ｖ以上の制御信号で負荷が動作
を開始するような場合、１Ｖが負荷動作開始電圧とされ
る。

【００１４】すなわち、本発明においては、電圧設定手
段によってエラーアンプにおけるフィードバック入力側
の入力端子（安定化電源装置の出力電圧の入力端子）の
電圧を、制御信号の入力端子の電圧より高く設定するこ
とによって、制御信号が０Ｖおよび制御電圧領域外の時
に、制御信号の入力端子の電圧より高く設定することに
よって、電源投入時や瞬時停電時等のような入力過渡時
におけるリーク電流による制御回路の誤動作を防止し、
これによって安定化電源装置の破損を防止する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る可変電圧出力
装置を図面に基づいて詳細に説明する。

【００１６】図１は本発明に係る可変電圧出力装置を給
湯器用ファンモータの駆動回路として用いた場合の回路
構成を示している。この可変電圧出力装置は、図示しな
い商用電源に対して非絶縁側であるスイッチングトラン
スの一次側に配置されるファンモーター駆動回路として
用いられており、図示のように、ファンモーター１と、
該ファンモーター１に可変電圧出力を供給するＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ（安定化電源装置）２と、該ＤＣ−ＤＣコ
ンバータ２の出力電圧を制御する制御回路３とを主要部
として備えている。

【００１７】ファンモーター１は、図示しない給湯器の
送風ファンを駆動するためのモーターであって、このフ
ァンモーター１としては、周知の形態よりなる直流ファ
ンモーターが採用される。すなわち、本実施形態ではこ
のファンモータ１として、直流１０Ｖ未満では停止し、
直流１０Ｖ〜５０Ｖの範囲で動作する直流ファンモータ
ーが用いられている。

【００１８】ＤＣ−ＤＣコンバータ２は、上記ファンモ
ーター１に駆動用の直流電圧を供給するための電源であ
って、商用電源（ＡＣ１００Ｖ）を入力源とする周知の
形態のスイッチングレギュレーターで構成される。

【００１９】このＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電圧
は、制御回路３によって制御されている。制御回路３
は、図外の給湯器の制御部に設けられるマイクロコンピ
ュータと接続されており、該マイクロコンピュータから
入力されるファン制御信号（制御信号）に基づいてＤＣ
−ＤＣコンバータ２の出力電圧を制御するものとされ、
本実施形態では、この制御回路３として、集積化された
ＩＣ（具体的にはファン制御ＩＣ）が採用されている。

【００２０】具体的には、本実施形態では、上記ファン
モータ１として、直流１０Ｖ未満では停止し、直流１０
Ｖ〜５０Ｖの範囲で動作する直流ファンモーターが用い
られているので、制御回路３に対して上記マイクロコン
ピュータから０Ｖおよび１Ｖ〜５Ｖのファン制御信号が
与えられる。すなわち、制御回路３は、ファン制御信号
が０Ｖの時はＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電圧が０Ｖ
となるように制御してファンモータ１を停止させる一
方、ファン制御信号が１Ｖ〜５Ｖの範囲では、ファン制
御信号が１Ｖなら出力電圧が１０Ｖ、ファン制御信号が
５Ｖなら出力電圧が５０Ｖとなるように制御してファン
モータ１を動作させるように構成されている。

【００２１】さらに、この制御回路（ファン制御ＩＣ）
３には、演算増幅器で構成されたエラーアンプ４が内蔵
されている。このエラーアンプ４には、ＤＣ−ＤＣコン
バータ２の出力電圧を抵抗により分圧した電圧と、上記
マイクロコンピュータからのファン制御信号とが入力さ
れる。

【００２２】つまり、エラーアンプ４の非反転入力端子
にＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電圧（ファン出力電
圧）を抵抗により分圧した電圧がフィードバック入力さ
れるとともに、反転入力端子に上記ファン制御信号が入
力され、エラーアンプ４においてこれらが比較され、そ
の結果に基づいてＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電圧が
フィードバック制御されている。

【００２３】そして、本実施形態に示す可変電圧出力装
置においては、上述した構成に加えて、さらに上記エラ
ーアンプ４におけるファン出力電圧の入力側、つまり、
ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電圧を抵抗により分圧し
た電圧が入力される端子（非反転入力端子）の入力電圧
を所定電圧以上に確定させる電圧設定手段が設けられて
いる。

【００２４】具体的には、この電圧設定手段としては、
図示のように、制御回路３の駆動電圧源Ｖccとエラーア
ンプ４の非反転入力端子との間に挿入されたプルアップ
抵抗５が用いられている。このプルアップ抵抗５は、制
御回路３の駆動電圧源Ｖccを分圧することによってエラ
ーアンプ４の非反転入力端子の電圧を引き上げるための
抵抗であって、このプルアップ抵抗５の挿入によって、
ファン制御信号がファン制御電圧領域外（本実施形態で
は制御信号が０Ｖを超えかつ１Ｖ未満）の時には、エラ
ーアンプ４の非反転入力端子の電圧が反転入力端子の電
圧より常時高くなるように設定される。もちろん、ファ
ン制御信号が０Ｖの場合であっても、エラーアンプ４の
非反転入力端子の電圧が反転入力端子の電圧より高くな
るように設定される。

【００２５】さらに、このプルアップ抵抗５の挿入によ
って、上記ファン制御信号がファン制御電圧領域外（本
実施形態では制御信号が０Ｖを超えかつ１Ｖ未満）の時
には、非反転入力端子の電圧が上記ファン制御信号のフ
ァン制御電圧領域外に設定される。もちろんファン制御
信号が０Ｖの場合であっても、非反転入力端子の電圧が
上記ファン制御信号のファン制御電圧領域外に設定され
る。

【００２６】すなわち、このプルアップ抵抗５は、電源
投入時や瞬時停電時にＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力が
０Ｖである場合、ファン制御信号は本来なら０Ｖである
べきところ、たとえばファン制御信号がリーク電流によ
って数１０ｍＶに持ち上がったような場合であっても、
非反転入力端子の電位を反転入力端子の電位より高く
（つまりこの例では１０ｍＶより高く）することを目的
として挿入される。なお、このとき制御回路３の電圧が
正常時の１２Ｖよりも低いことが考えられるが、その場
合でもプルアップ抵抗５があることにより、回路のシー
ケンス上、非反転入力端子の電位が反転入力端子の電位
（数１０ｍＶ）よりも高くなる。

【００２７】一方、本実施形態では、上述したようにフ
ァン制御信号は０Ｖおよび１Ｖ〜５Ｖの範囲で出力可能
とされるが、この０Ｖ出力はファンを停止させるもので
あって、実際にファンを回転させるのに必要なファン制
御信号（負荷動作開始電圧）は１Ｖ以上である。したが
って、プルアップ抵抗５により設定される非反転入力端
子の電位は、制御回路３の電源が１２ＶでかつＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ２の出力が０Ｖのときは、上記負荷動作開
始電圧に到達しない電圧、つまり、１Ｖ未満でなければ
ならない。

【００２８】以上より、上記プルアップ抵抗５により設
定される非反転入力端子の電位は、ＤＣ−ＤＣコンバー
タ２の出力が０Ｖのとき、つまり、ファンを停止状態と
するためにファン制御信号として０Ｖが出力されたとき
（実際にはリーク電流で数１０ｍＶが反転入力端子に入
力されたときも含む）、上記負荷動作開始電圧（１Ｖ）
未満で、かつリーク電流によって持ち上がった電位（数
１０ｍＶ）より高くなければならないことから、本実施
形態に示す可変電圧出力装置では、非反転入力端子の電
圧はファン制御電圧領域外における、数１０ｍＶを十分
に超えかつ１Ｖ未満の領域内に設定される。

【００２９】これにより、電源投入時や瞬時停電時など
のように入力電圧過渡時であって制御回路３の駆動電圧
源Ｖccの電圧が低いときでも、非反転入力端子の電圧が
幾らか引き上げられ反転入力端子の電圧より高くなるの
で、リーク電流によってファン制御信号の電圧が持ち上
がっても、制御回路３が誤動作することなく動作するこ
とが可能となる。つまり、プルアップ抵抗５の挿入によ
って、電源起動時や瞬時停電時などにおいても、ＤＣ−
ＤＣコンバータ２から安定して０Ｖ出力を行うことが可
能とされる。

【００３０】このように、本発明に係る可変電圧出力装
置によれば、給湯器用ファンモータの駆動回路を商用電
源に対して非絶縁側であるスイッチングトランスの一次
側に設けても、リーク電流によって制御回路３が誤動作
することがないので、電源投入時や瞬時停電時などのよ
うに入力電圧過渡時においても、ファンモータ１に対し
て０Ｖ出力を実現することが可能とされる。また、これ
にともない、入力過渡時においてＤＣ−ＤＣコンバータ
２を破損するおそれも解消される。

【００３１】なお、上述した実施形態はあくまでも本発
明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれ
に限定されることなくその発明の範囲内で種々の設計変
更が可能である。

【００３２】すなわち、上述した実施形態では、本発明
の可変電圧出力装置を給湯器用ファンモータの駆動回路
に適用した場合を示したが、本発明に係る可変電圧出力
装置は、可変電圧出力を必要とする回路であれば他の目
的・用途に用いられる回路にも適用可能である。たとえ
ば、ペルチェ素子を使ったクーラーボックスのように可
変電圧出力の電源を必要とするものにも適用可能であ
る。

【００３３】また、上述した実施形態では、制御信号
（ファン制御信号）が０Ｖおよび１Ｖ〜５Ｖの範囲に設
定され、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電圧として０Ｖ
および１０Ｖ〜５０Ｖの場合を示したが、これらの数値
は適宜設定変更可能であることはもちろんである。

【００３４】また、上述した実施形態では、安定化電源
装置としてＤＣ−ＤＣコンバータ２を用いる構成を示し
たが、本発明は制御信号に基づいて出力電圧の制御が可
能であれば、たとえばＡＣ−ＤＣコンバータや３端子レ
ギュレータなど他の形態の安定化電源装置を用いること
も可能である。

【００３５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係る可変
電圧出力装置では、安定化電源装置と、制御信号に基づ
いてこの安定化電源装置の出力電圧を制御する制御回路
とを備え、上記制御回路が安定化電源装置の出力電圧と
上記制御信号とを比較してフィードバック制御を行うエ
ラーアンプを備えたものにおいて、上記エラーアンプに
おける上記出力電圧の入力端子の電圧を所定電圧以上に
設定する電圧設定手段が設けられていることから、安定
化電源装置の出力電圧として安定して０Ｖ出力を得るこ
とができる。また、入力過渡時において、電源のシーケ
ンスによって安定化電源装置が破損するおそれもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る可変電圧出力装置の概略構成を示
す回路構成図である。

【図２】従来の可変電圧出力装置の概略構成を示す回路
構成図である。

【符号の説明】

１ ファンモータ ２ ＤＣ−ＤＣコンバータ（安定化電源装
置） ３ 制御回路（ファン制御ＩＣ） ４ エラーアンプ ５ プルアップ抵抗（電圧設定手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山渕 正彦 兵庫県神戸市中央区江戸町93番地 株式会 社ノーリツ内 (72)発明者 藤本 剛生 兵庫県神戸市中央区江戸町93番地 株式会 社ノーリツ内 (72)発明者 武田 泰樹 兵庫県神戸市中央区江戸町93番地 株式会 社ノーリツ内 (72)発明者 平岡 誠康 兵庫県神戸市中央区江戸町93番地 株式会 社ノーリツ内 Ｆターム(参考） 5H571 AA10 AA20 BB07 CC01 FF01 GG05 HA07 HB01 HD02 JJ01 JJ02 KK05 LL23 MM02 MM03 5H730 AA20 AS13 FD01 FF01 FF09 XX03 XX12

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 安定化電源装置と、制御信号に基づいて
   この安定化電源装置の出力電圧を制御する制御回路とを
   備えた可変電圧出力装置であって、前記制御回路が安定
   化電源装置の出力電圧と前記制御信号とを比較してフィ
   ードバック制御を行うエラーアンプを備えたものにおい
   て、 前記エラーアンプにおける前記出力電圧の入力端子の電
   圧を所定電圧以上に設定する電圧設定手段が設けられて
   いることを特徴とする可変電圧出力装置。
2. 【請求項２】 前記所定電圧が、前記制御信号における
   負荷動作開始電圧未満に設定されていることを特徴とす
   る請求項１に記載の可変電圧出力装置。
3. 【請求項３】 前記電圧設定手段としてプルアップ抵抗
   が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の可
   変電圧出力装置。