JP2008117207A - 電源装置及び電気錠コントローラ - Google Patents

Abstract

【課題】電子機器の停電補償電源となる充電池を非停電時に充電する構成とした電子機器の小型化を図る。
【解決手段】充電池１１と、交流電源が入力されるノイズフィルタを有し、交流電源から第１の直流電源を発生させて出力するスイッチング電源１２と、トランスを有し、その１次側の高電圧端子と２次側の低電圧端子とに前記第１の直流電源を入力することにより、第１の直流電源に、第１の直流電源から発生させた電圧を重畳した充電用の第２の直流電源を出力する絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば電気錠コントローラ等の電子機器に採用される電源装置に関するものである。

近時のセキュリティシステム、特に電気錠システムを例にとると、所定の認証方法で認証した者を通過させるために通行扉２３の電気錠ユニット２４を解錠させる構成になっているが、そのようなものでは、常時動作可能にしておく必要があるため、その電源装置には、従来、停電時の補償となる充電池が備えられている。

図６は、そのような電源装置の基本構成を説明するブロック図で、電源装置１００は、充電池１１と、電子機器の駆動用である第１の電源Ｖ１（ＤＣ２４Ｖ）を発生させる第１のスイッチング電源１２と、充電池１１を充電するための第２の直流電源Ｖ２（ＤＣ３６Ｖ）を発生させる第２のスイッチング電源１２１と、充電池１１を充電する充電制御回路１４とを備えている。
なお、電源装置の従来構成の例として、以下の特許文献１には、交流入力を整流する整流ダイオードと、その出力側に設けた平滑コンデンサと、平滑コンデンサに接続したステップアップ・コンバータと、ステップアップ・コンバータの出力側に設けたＤＣ／ＤＣコンバータと、ステップアップ・コンバータをバイパスするように平滑コンデンサとＤＣ／ＤＣコンバータとの間に接続したバイパス・ダイオードとを具備し、ステップアップ・コンバータはその出力電圧を検出してそれに応じてスイッチングトランジスタを制御する電源装置が開示されている。
特許第２７８１９７７号公報

ところが、図６に示した第１のスイッチング電源１２、第２のスイッチング電源１２１は、例えば図２に示すような回路構成になっており、特にコモンモードチョークコイルＲＰＣ１、コンデンサＣ１、Ｃ２等で構成されるノイズフィルタや、ダイオードＤ１〜Ｄ４で構成されるダイオードブリッジや、変圧トランスＴ１等のサイズが大きいために、電源装置１００は小型化するのが難しいという問題があった。

本発明は、この問題の解決を目的として提案され、電源装置の基本構成として、充電池と、交流電源が入力されるノイズフィルタを有し、交流電源から第１の直流電源を発生させて出力するスイッチング電源と、トランスを有し、その１次側の高電圧端子と２次側の低電圧端子とに前記第１の直流電源を入力することにより、第１の直流電源に、第１の直流電源から発生させた電圧を重畳した充電用の第２の直流電源を出力する絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータとを備えている。
このような構成の電源装置は、電気錠コントローラ等の電子機器に電源として備えさせてもよい。

本発明では、従来の構成における２つのスイッチング電源の一方を、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータで代用しており、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータは、スイッチング電源に比べて遙かにサイズが小さいので、電源装置が小型化される。例えば、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータは、スイッチング電源のノイズフィルタよりも回路面積を小さくできる。
更に、スイッチング電源よりも回路素子数も少ないため、コスト的にも有利になる。
また、この電源装置を備えた電気錠コントローラは、従来のものよりも小型化できる。

以下、本発明の最良の形態を図に従って説明する。

図１は、本発明の電源装置の基本構成を説明するブロック図で、停電補償電源となる充電池１１と、交流電源ＡＣ（ＡＣ１００Ｖ）から電子機器の駆動用である第１の直流電圧Ｖ１（ＤＣ２４Ｖ）等を発生させるスイッチング電源１２と、スイッチング電源１２で発生した駆動用直流電源Ｖ１から、例えばニッケル水素電池等の充電池１１を充電するための第２の直流電源Ｖ２（ＤＣ３６Ｖ）を発生させる絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と、充電池１１を充電する充電制御回路１４とを備えている。

図２は、スイッチング電源１２の一例を説明する概略回路図で、図６のスイッチング電源１２と共通である。
この図では、発生電圧を制御するためのフィードバック回路等は省略し、過電流を遮断するヒューズＦと、交流電源が入力されるノイズフィルタを構成するコモンモードチョークコイルＲＰＣ１、コンデンサＣ１、Ｃ２と、ダイオードブリッジを構成するダイオードＤ１〜Ｄ４と、平滑用のコンデンサＣ３と、インバータを構成するスイッチング素子Ｑ１と、変圧トランスＴ１と、整流用のダイオードＤ５と、平滑用のコンデンサＣ４のみを示している。
ここに、１次側の端子ＴＡ１、ＴＡ２は、交流電源ＡＣ（ＡＣ１００Ｖ）に接続され、２次側の低電圧端子ＴＡ２はグランド（ＤＣ０Ｖ）に接続され、２次側の高電圧端子ＴＡ３、ＴＡ４から、第１の直流電源Ｖ１（ＤＣ２４Ｖ）が出力されており、このスイッチング電源１２は、交流電源ＡＣ（ＡＣ１００Ｖ）から、電子機器のグランド（ＤＣ０Ｖ）を基準にして、第１の直流電源Ｖ１（ＤＣ２４Ｖ）を発生させる構成にしている。

図３は、上記基本構成における絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の一例を説明する概略回路図であるが、発生電圧を制御するためのフィードバック回路は省略し、ノイズフィルタを構成するチョークコイルＲＰＣ２、コンデンサＣ７と、インバータ部を構成するスイッチング素子Ｑ２と、変圧トランスＴ２と、整流用のダイオードＤ７と、平滑用のコンデンサＣ８のみを示している。
ここに、１次側の低電圧端子ＴＢ１はグランド（ＤＣ０Ｖ）に接続され、１次側の高電圧端子ＴＢ２、２次側の低電圧端子ＴＢ３は、いずれも第１の直流電源Ｖ１（ＤＣ２４Ｖ）に接続され、２次側の高電圧端子ＴＢ４から、充電用の第２の直流電源Ｖ２（ＤＣ３６Ｖ）が出力される。すなわち、この絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、電子機器のグランドを基準とした第１の直流電源Ｖ１（ＤＣ２４Ｖ）から、第１の直流電源Ｖ１（ＤＣ２４Ｖ）を基準にして、それよりも所定電圧（１２Ｖ）だけ高い第２の直流電源Ｖ２（ＤＣ３６Ｖ）を発生させる構成にしている。

また、充電制御回路１４は、従来公知の構成が採用でき、充電池１１の電圧を監視し、その電圧が所定値を下回ると、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３が発生した第２の直流電源Ｖ２（ＤＣ３６Ｖ）によって、充電池１１を充電する基本機能を有する。

本発明の電源装置は、上記のような基本構成を備えているが、現実の回路構成にしたときには、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３全体の実装面積は、スイッチング電源１２におけるノイズフィルタや、ダイオードブリッジや、変圧トランスＴ１のいずれよりも小さく、従来の２個のスイッチング電源を用いた構成と比べて、遙かに小型になるという利点がある。

次いで、本発明の具体的な電子機器への適用例を説明する。
本発明は、停電時にバックアップ電源を供給する充電池を備えており、停電時にも稼働し続けることが要求される電子機器であれば、その種別によらず適用可能であるが、一例として、電気錠コントローラに適用したものについて説明する。

図４は、電気錠コントローラを備えたセキュリティシステムＳの概略構成を説明するブロック図である。ここに、電気錠コントローラ２０は、非接触ＩＣカード２１と交信して、そのＩＣカード２１の携行者を認証する認証装置２２と接続され、ＩＣカードの携行者を認証すれば、通行扉２３の電気錠ユニット２４を解錠させるものである。
以下では、上記と対応した要素には同一の参照符号を与え、説明を省略する。

１５は、第１の直流電源Ｖ１（ＤＣ２４Ｖ）から、第３の直流電源（ＤＣ３．３Ｖ）を発生させる絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータである。第１の直流電源Ｖ１（ＤＣ２４Ｖ）は、電気錠ユニット２４の作動電源として用いられ、第３の直流電源Ｖ３（ＤＣ３．３Ｖ）は、電気錠コントローラ２２の図示しない制御部等の電源として供給される。
なお、第１、第２の直流電源Ｖ１（ＤＣ２４Ｖ）、Ｖ２（ＤＣ３６Ｖ）で動作する回路ブロックと、第３の直流電源Ｖ３（ＤＣ３．３Ｖ）で動作する回路ブロックとは、ノイズ遮断の観点からグランドを含めて絶縁されており、両者間に必要となるインタフェースには、例えばホトカプラ等が採用される。

図５は、電気錠コントローラ２０の別の構成を示すブロック図である。
この例の電気錠コントローラ２０は、コントローラ本体２０ａに、充電池１１を備えた停電補償ユニット２０ｂをハーネスによって付加した基本構成を有しており、本発明の電源装置１は、コントローラ本体２０ａと、停電補償ユニット２０ｂとに分割して配設されているが、その構成要素には、上記説明と同一の参照符号を与え、説明を省略する。ここで１６は、充電池１１の逆流防止用のダイオードを示している。

なお、この構成では、電気錠コントローラ２０が、コントローラ本体２０ａのみでも動作可能なため、停電補償ユニット２０ｂは必要な場合にのみ提供すればよい。
例えば、交流電源ＡＣ（ＡＣ１００Ｖ）が無停電電源から供給されている環境では、停電補償ユニット２０ｂは不要であり、そうした方がコスト的に有利になる。

本発明の電源装置の基本構成を説明するブロック図である。 スイッチング電源の一例を説明する概略回路図である。 絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの一例を説明する概略回路図である。 本発明を適用した電気錠コントローラの一例を説明するブロック図である。 電気錠コントローラの別例を説明するブロック図である。 従来の電源装置の基本構成を説明するブロック図である。

符号の説明

１ 電源装置
１１ 充電池
１２ スイッチング電源
１３ 絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ

Claims (2)

1. 外部の交流電源で動作する電子機器の停電補償電源となる充電池を、非停電時に充電する構成とした電子機器の電源装置において、
   前記充電池と、
   前記交流電源が入力されるノイズフィルタを有し、前記交流電源から第１の直流電源を発生させて出力するスイッチング電源と、
   トランスを有し、その１次側の高電圧端子と２次側の低電圧端子とに前記第１の直流電源を入力することにより、前記第１の直流電源に、前記第１の直流電源から発生させた電圧を重畳した充電用の第２の直流電源を出力する絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータとを備えた電源装置。
2. 請求項１に記載の電源装置を備えたことを特徴とする電気錠コントローラ。

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