JP2003047251A

JP2003047251A - 制御装置

Info

Publication number: JP2003047251A
Application number: JP2001229193A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Nanba; 政之難波; Junichi Hattori; 順一服部; Minami Yamada; 美波山田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-07-30
Filing date: 2001-07-30
Publication date: 2003-02-14

Abstract

(57)【要約】【課題】電源トランスを用いた制御装置を常に商用電
源に接続した状態にしても、制御回路に電源を供給しつ
つ、待機電力を１Ｗ以下に抑えることを目的とする。【解決手段】商用電源５２に一次巻線を接続した電源
トランスの一次巻線に、サイリスタとブリッジ回路とフ
ォトカプラを備えた位相制御回路で構成した省電力回路
１を直列に接続し、省電力モード時は、省電力回路１に
より電源トランスの二次側出力が予め設定した所定電圧
になるように電源トランスの一次側印加電圧を位相制御
により調整するようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、商用電源に接続し
た電源トランスの二次側出力を電源電力とした制御装置
の待機電力低減に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の機器、特に、リモコンで運転制御
を行うようにしたもの、あるいはタイマー運転等を可能
にしたものは、運転停止中もリモコンからの運転開始信
号を受信する必要があったり、タイマー運転待機中も常
にタイマー運転開始時刻を監視する必要があり、運転停
止中あるいは待機中もマイクロコンピュータ等を含む制
御回路に対して常に動作電力を供給し続ける必要があっ
た。従来の制御装置を図３に示す。ここでは、制御回路
５０の電源装置５１は常に商用電源５２に接続した構成
とし、リモコン受信回路５３が常にリモコン送信器５４
からの信号を受信できるようにしていた。また、制御回
路５０がタイマー運転機能を備えたものにあっては、設
定した時刻に負荷５５を駆動させる必要があり、電源装
置５１から供給される電源電力によって制御回路５０に
内蔵した計時回路５６を動作させ、タイマー設定時刻の
監視を行うようにしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成においては、電源装置５１が常に商用電源５２
に接続された状態となるため、電源装置５１を構成する
ＡＣ／ＤＣ変換回路５１ａ、ＤＣ／ＤＣ変換回路５１
ｂ、制御回路５０、リモコン受信回路５３等では、常に
電力消費が行われることになり、負荷５５が停止状態で
あっても数ワット程度の無駄な電力が消費されることに
なる。

【０００４】そこで近年、この待機電力を低減するため
の種々の検討がなされており、例えば、主電源と補助電
源を設け、通常制御動作時は主電源により電力供給を行
い、待機時は補助電源により電力供給を行うことで待機
電力を低減する方法があるが、この方法は別途補助電源
を設けなければならないという構成上の複雑さを伴い、
その効果も期待するほどのものではない。一般的に待機
電力の目標値は１Ｗ以下にすることが望まれているが、
単に補助電源を設けるだけでは、この目標値を満足する
ことができないのが現状である。

【０００５】また、電源装置としてスイッチング電源を
用いるものにあっては、待機時に間欠発振させることで
消費電力を抑えるようにしたものが考案されているが、
この方法はスイッチング電源に限定されるものであり、
電源装置自体が高価なものとなり、電源トランスを用い
た簡易な電源装置には適用できない技術である。

【０００６】そこで、電源トランスを用いた電源装置に
おいては、電源トランスの一次側にスイッチング回路を
設け、待機時はこのスイッチング回路を動作させること
で電源トランスを間欠駆動させ消費電力を低減させると
いう方法が考えられているが、この方法はスイッチング
回路が複雑になるとともに、高価なものとなり、かつ間
欠駆動により出力側のリップルが大きくなって表示のち
らつき等、出力特性が極めて悪くなるという問題を有し
ていた。

【０００７】本発明は、上記従来の課題を解決するもの
で、商用電源に一次巻線を接続した電源トランスの二次
側出力を電源電力として制御回路を駆動する電源装置に
おいて、待機時も常に制御回路に電源を供給しつつ、待
機電力を１Ｗ以下に抑えた制御装置の提供を目的とした
ものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明の制御装置は、商用電源に一次巻線を接続した電
源トランスの二次側出力を電源電力として各種制御回路
を駆動する制御装置において、前記電源トランスの一次
巻線に、サイリスタとブリッジ回路とフォトカプラを備
えた位相制御回路で構成した省電力回路を直列に接続
し、省電力モードの運転指示があったとき、前記省電力
回路により前記電源トランスの二次側出力が予め設定し
た所定電圧になるように前記電源トランスの一次側印加
電圧を位相制御により調整するようにしたものである。

【０００９】上記発明によれば、運転停止中、あるいは
タイマー運転待機中などの省電力モード時は、電源トラ
ンスの一次側印加電圧を位相制御により調整するように
しているため、出力側のリップルが極めて少ない状態で
消費電力を低減させることができ、かつ前記位相制御は
出力電圧が予め定めた所定の電圧になるようにフィード
バック制御を行うことで、常に待機電力１Ｗ以下を確保
できる。また、この位相制御により調整するという方法
は、電源トランスの無負荷損失の影響を極めて小さくで
きるという効果を奏するものであり、これにより電源ト
ランスを構成するコアの鋼板グレードを上げる必要がな
く、一般グレードでも無負荷損失を十分小さく抑えるこ
とができ、コスト面でも有利となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、商用電
源に一次巻線を接続した電源トランスの二次側出力を電
源電力として各種制御回路を駆動する制御装置におい
て、前記電源トランスの一次巻線に位相制御により印加
電圧を調整する省電力回路を接続し、省電力モードの運
転指示があったとき、前記省電力回路により前記電源ト
ランスの二次側出力が予め設定した所定電圧になるよう
に前記電源トランスの一次側印加電圧を位相制御により
調整するようにしたものである。

【００１１】そして、運転停止中、あるいはタイマー運
転待機中などの省電力モード時は、電源トランスの一次
側印加電圧を位相制御により調整するようにしているた
め、出力側のリップルが極めて少ない状態で消費電力を
低減させることができ、かつ前記位相制御は出力電圧が
予め定めた所定の電圧になるようにフィードバック制御
を行うことで、常に待機電力１Ｗ以下を確保できる。ま
た、この位相制御により調整するという方法は、電源ト
ランスの無負荷損失の影響を極めて小さくできるという
効果を奏するものであり、これにより電源トランスを構
成するコアの鋼板グレードを上げる必要がなく、一般グ
レードでも無負荷損失を十分小さく抑えることができ、
コスト面でも有利となる。

【００１２】また、請求項２に記載の発明は、省電力モ
ード中の電源トランスの二次側制御電圧は、三端子レギ
ュレータの入力保証電圧以上としている。

【００１３】そして、省電力モード時における位相制御
の基準電圧を三端子レギュレータの入力保証電圧以上と
することで、省電力モード中にマイクロコンピュータを
含む制御回路の動作電圧を確実に保証し、省電力効果を
最大限確保することができる。

【００１４】また、請求項３に記載の発明は、省電力回
路はサイリスタとブリッジ回路とフォトカプラで構成し
た位相制御回路を電源トランスの一次巻線に直列に接続
してノーマルＯＮの状態となるように構成している。

【００１５】そして、簡単な回路で省電力回路を構成す
ることができ、かつ通常動作時は省電力回路が必ずＯＮ
になるように構成しているため、通常時と省電力モード
時の特別な切替制御を必要とせず、制御性のよい待機電
力低減回路を提供することができる。

【００１６】また、請求項４に記載の発明は、省電力回
路は商用電源に接続したゼロクロス回路から取り出した
ゼロクロス信号をトリガーとして位相制御を行うように
している。

【００１７】そして、省電力モード時における位相制御
は、商用電源から直接取り出したゼロクロス信号を用い
て行うようにしているため、電源電圧変動があった場合
でも自動的に位相制御量が補正されることになり、安定
した省電力制御を確保することができる。

【００１８】また、請求項５に記載の発明は、省電力モ
ード中に電源トランスの二次側制御電圧が急激に低下し
た場合は、省電力モードを一時中断させ、再度、所定時
間かけて徐々に位相制御量を絞るようにしている。

【００１９】そして、省電力モード中に出力電圧が急激
に低下するような不安定な状態になったときは、省電力
モードから一時中断させ、出力電圧を安定させてから、
再度省電力モードに切り替えるようにしているため、マ
イクロコンピュータを含む制御回路の動作電圧は常に安
定した状態を確保することができ、省電力モード中の動
作を安定させることができる。

【００２０】また、請求項６に記載した発明は、位相制
御量の変更は＋側と−側を同じ位相制御量とし、セット
で変更するようにしている。

【００２１】そして、＋側と−側の位相制御量を同じに
することでＤＣ成分の発生を抑制し、電源トランスでの
無駄な消費電力を低減できるとともに、コイル温度上昇
も抑えることができる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を用い
て説明する。

【００２３】図１は本発明の制御装置の回路図を示す。
図２は同制御装置のフローチャート図である。

【００２４】図１において、図３と同じ機能には同一記
号を使用し、その説明を省略する。１は電源トランス５
１ｃの一次側に直列に接続された省電力回路で、ブリッ
ジダイオード１ａと、サイリスタ１ｂと、ゲートトリガ
ー用抵抗１ｃと、サイリスタ１ｂのゲートに接続された
フォトカプラのフォトトランジスタ１ｄが接続されてい
る。フォトトランジスタ１ｄは制御回路５０の出力信号
Ｐ０により、トランジスタ１ｆを介して接続されたフォ
トダイオード１ｅをＯＮ／ＯＦＦすることにより制御す
るようになっている。２は商用電源に直接接続されたゼ
ロクロス回路で、制限抵抗２ｂと、双方向フォトカプラ
のフォトダイオード２ａと、双方向フォトカプラのフォ
トトランジスタ２ｃと、プルアップ抵抗２ｄより構成さ
れ、ゼロクロス信号を制御回路５０への入力信号Ｐ２と
して入力する。３はＡＣ／ＤＣ変換回路５１ａのＤＣ電
圧を検出するための電圧検出部で、抵抗３ａと抵抗３ｂ
でＤＣ電圧を分圧して制御回路５０内に設けた電圧検出
部３ｃに電圧入力ＶＡＤを入力する。５０ａはリモコン
の受信信号やキー入力操作信号、またはタイマー停止信
号などの信号Ｐ３を受け付けて、省電力モードの受付や
解除を行う省電力受付部、５０ｂは省電力受付部が省電
力モードを受け付けた場合に、電圧検出部３ｃの電圧が
予め設定された所定電圧とを比較し、位相各制御の位相
制御量を発生させる演算部、５０ｃはゼロクロス信号Ｐ
２の信号を起点として、演算部５０ｂで演算された位相
分だけ省電力回路１のサイリスタ１４ｂをＯＦＦさせる
位相制御信号Ｐ０を出力せさる位相制御部である。

【００２５】以上の構成においてその動作について説明
すると、商用電源５２に機器のコンセント（図示せず）
が接続された初期の状態において、制御回路５０は全く
動作していないので、制御回路５０の位相制御信号Ｐ０
はＬｏのままとなり、トランジスタ１ｆはＯＦＦとなる
ため、フォトカプラのフォトダイオード１ｅには通電さ
れず、フォトトランジスタ１ｄもＯＦＦとなる。一方、
サイリスタ１ｂのゲートは抵抗１ｃでプルアップされて
おり、電源電圧がサイリスタ１ｂのゲートトリガー電圧
（約０．６ｖ）以上になった時点でサイリスタ１ｂが勝
手にＯＮする。サイリスタ１ｂがＯＮするとブリッジダ
イオード１ａがＯＮし、電源トランスを含むＡＣ／ＤＣ
変換回路にほぼ１００％の商用電源が通電され、ＤＣ出
力として例えば約１２Ｖの電圧を得る。次に、ＤＣ／Ｄ
Ｃ変換回路５１ｂとして、例えば三端子レギュレータ５
１ｃが接続されている。ＡＣ／ＤＣ変換回路のＤＣ出力
電圧はこの三端子レギュレータ５１ｃの最低入力電圧
（通常は約７Ｖ）以上を印加するようにしているので、
出力電圧はマイコンが動作するに必要な安定した電圧
（例えば５Ｖ）が出力される。

【００２６】上記の如く、商用電源５２に機器のコンセ
ント（図示せず）が接続された初期の状態において、ノ
ーマルＯＮの制御となるため、制御器５０の制御に頼ら
ず、制御器５０に安定した電圧を供給できる。制御器５
０では、リモコンの運転や機器の運転信号Ｐ３の入力が
入力された場合、負荷駆動信号Ｐ１を出力し、負荷５５
をＯＮ／ＯＦＦ動作させることができる。

【００２７】次に、リモコンの運転や機器の運転信号Ｐ
３の入力により、機器の停止信号が入った場合は、省電
力設定部５０ａで省電力モードが設定される。省電力モ
ードが設定されるとＡＣ／ＤＣ変換器の出力を抵抗３ａ
と抵抗３ｃで分圧したＶＡＤ電圧を電圧検出部３ｃで検
出し、この検出電圧が、予め設定された所定電圧（例え
ば三端子レギュレータの最低入力保証電圧で約７Ｖ）に
なるように、比較演算部５０ｂで位相角制御の位相制御
量を演算し設定する。この位相角制御量はゼロクロス回
路２から検出されるゼロクロス信号Ｐ２の信号を起点と
した、省電力回路１のサイリスタ１４ｂのＯＦＦ時間と
して用いられ、ＡＣ／ＤＣ回路の電源トランスの一次側
を位相制御（例えば導通角３０゜程度に制御）をする。
この位相角制御により少なくともマイクロコンピュータ
（図示せず）等から構成された制御回路が動作する最低
保証電圧まで電圧低下させることで、ＡＣ／ＤＣ変換器
の一次側の入力電圧と入力電流を減少させ、消費電力を
抑える。

【００２８】さらに、ＡＣ／ＤＣ変換器の一次側の電源
トランスを位相角制御し、導通角を３０゜程度に設定す
ることで、電源電圧の位相より約９０゜位相遅れをする
無負荷電流分を極めて少なく抑え、無負荷損失を少なく
することができる。従って、電源の鋼鈑で消費する鉄損
の影響が少なくなり、コアの鋼鈑グレードを上げること
なく、消費電力を下げることができる。

【００２９】また、ゼロクロス回路２は商用電源５２よ
り直接検出しているので、商用電源５２の電圧の高低に
応じてパルス幅が変動する。一方で、ゼロクロス信号Ｐ
２の立ち上がりを起点とした位相角制御を行うため、仮
に商用電源５２の電圧が低下してゼロクロスパルスの幅
が広くなった場合には、位相角制御の起点が、真のゼロ
クロス点よりも負の位相にずれ、その分、位相角制御量
が少なくなりＡＣ／ＤＣ回路の電源トランスの一次側に
多くの電力を供給しようとする。逆に商用電源５２の電
圧が上昇し、ゼロクロス信号Ｐ２のパルス幅が狭くなっ
た場合には、位相角制御の起点が真のゼロクロス点に近
づき、その分、位相角制御量が多くなりＡＣ／ＤＣ回路
の電源トランスの一次側に少な目の電力を供給しようと
する。すなわち制御回路５０に頼らずに商用電源５２の
電圧変動の補正が自動的に掛かるようになるので、電源
電圧の変動に強く、省電力モード時の位相角制御量を大
きく設定できる。

【００３０】次に動作を図２のフローチャートを用いて
説明すると。ステップＳ１で省電力受付部５０ａで省電
力モードが設定されていなければなにもせずに処理を抜
ける。省電力モードが設定されていれば、ステップＳ２
でＶＡＤ電圧を検出し、この検出電圧が、予め設定され
たリミット電圧(例えば６．５Ｖ)より低ければ、急激な
電源電圧の低下があったと判断してステップＳ３で省電
力動作を一時解除する。ステップＳ４では位相角制御量
ｔΦにゼロがセットされ、位相角制御しないようにす
る。ステップＳ５では電源位相情報を＋側に初期化して
おく。ステップＳ５では位相制御信号としてＰ０にｔΦ
（ゼロ：位相制御せず）の出力をする。上記動作によ
り、商用電源５２の電圧が急激に下がり、制御回路１の
動作保証ができなくなる前に、自動的にＡＣ／ＤＣ回路
の電源トランスの一次側への位相角制御を解除し１００
％通電に戻すので、制御回路には通常の電力が供給され
誤動作等を起こすことがない。

【００３１】次に、ステップＳ２でＶＡＤがリミット電
圧以上であれば、ステツプＳ６でＶＡＤが予め設定され
た所定電圧（例えば三端子レギュレータの最低入力保証
電圧で約７Ｖ）と比較し、所定電圧より大きい場合は位
相制御量の変更量△ｔΦを大きくするようにステップＳ
８でＡ（例えば１０μｓ）を加算する側に設定する。逆
に所定電圧より低い場合は△ｔΦを小さくするようにス
テップＳ９でＡ（例えば１０μｓ）を減算する側に設定
する。ステップＳ１０でゼロクロス信号Ｐ２の立ち上が
りを判定し、立ち上がりの場合はスイップＳ１１で現在
の電源位相が＋か否かを判定し、＋であればステップＳ
１２で位相角制御量ｔΦ＝ｔΦ＋△ｔΦとする。ステッ
プＳ１３では電源位相の情報を−にする。ステップＳ６
で位相角制御信号としてＰ０よりｔΦの出力を行い、Ａ
Ｃ／ＤＣ回路の電源トランスの一次側を、ＶＡＤが所定
電圧になるように位相制御する。また、ステップＳ１４
で電源位相の−では位相制御量の変更をしないので、電
源位相の＋側と−側で別の位相角制御量で制御すること
がないので、ＤＣ成分は電源トランスに印加されること
はない。

【００３２】また、省電力モード中に出力電圧が急激に
低下するような不安定な状態になった場合には省電力動
作を一時中断させ、再度、所定時間（本実施例では約１
４秒）かけて序々に位相制御量を絞るようになるので、
フィードバック電圧のアンダーシュート等もなく、平滑
コンデンサの容量を極端に大きくすることなく常に安定
した制御回路の電圧を確保することができる。

【００３３】さらに、位相角制御をするのでリップル電
圧が少なく、省電力動作時の二次側制御電圧ＶＡＤを三
端子レギュレータの入力保証電圧ギリギリの電圧に設定
することができる。

【００３４】なお、本実施例では、サイリスタとブリッ
ジ回路を組み合わせた交流スイッチ回路としたが、ノー
マルＯＮとなるような交流スイッチ回路であればどんな
構成であってもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、運転停止
中、あるいはタイマー運転待機中などの省電力モード時
は、電源トランスの一次側印加電圧を位相制御により調
整するようにしているため、出力側のリップルが極めて
少ない状態で消費電力を低減させることができ、かつ前
記位相制御は出力電圧が予め定めた所定の電圧になるよ
うにフィードバック制御を行うことで、常に待機電力１
Ｗ以下を確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における制御装置の回路図

【図２】同制御装置の動作フローチャート

【図３】従来の制御装置の回路図

【符号の説明】

１省電力回路２ゼロクロス回路３電圧検出部５０制御回路５０ａ省電力受付部５０ｂ演算部５０ｃ位相制御部５１電源装置５１ａＡＣ／ＤＣ変換回路５１ｂＤＣ／ＤＣ変換回路５１ｃ三端子レギュレータ５２商用電源５３リモコン受信回路５５負荷群

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山田美波大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 5H006 CA03 CA07 CA12 CB01 CC02 DA03 DA04 DB03 DB07 DC05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】商用電源に一次巻線を接続した電源トラ
ンスの二次側出力を電源電力として各種制御回路を駆動
する制御装置において、前記電源トランスの一次巻線に
位相制御により印加電圧を調整する省電力回路を接続
し、省電力モードの運転指示があったとき、前記省電力
回路により前記電源トランスの二次側出力が予め設定し
た所定電圧になるように前記電源トランスの一次側印加
電圧を調整するようにした制御装置。
【請求項２】省電力モード中の電源トランスの二次側
制御電圧は、三端子レギュレータの入力保証電圧以上と
した請求項１記載の制御装置。
【請求項３】省電力回路は、サイリスタとブリッジ回
路とフォトカプラで構成した位相制御回路を電源トラン
スの一次巻線に直列に接続してノーマルＯＮの状態とな
るように構成した請求項１または２記載の制御装置。
【請求項４】省電力回路は、商用電源に接続したゼロ
クロス回路から取り出したゼロクロス信号をトリガーと
して位相制御を行うようにした請求項１〜３のいずれか
１項記載の制御装置。
【請求項５】省電力モード中に電源トランスの二次側
制御電圧が急激に低下した場合は、省電力モードを一時
中断させ、再度、所定時間かけて徐々に位相制御量を絞
るようにした請求項１〜４のいずれか１項記載の制御装
置。
【請求項６】位相制御量の変更は、＋側と−側を同じ
位相制御量とし、セットで変更するようにした請求項１
〜５のいずれか１項記載の制御装置。