JP2009100500A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被駆動回路に悪影響を及ぼすことなく、突入電流に対する保護素子が発火または断線等するのを防ぐことができる電源装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る電源装置は、保護素子（Ｒ_Ｐ）と、これを短絡状態と非短絡状態とに適宜切り替え可能な切替手段（ＲＬ）とからなる突入電流保護回路を備え、保護素子（Ｒ_Ｐ）の非短絡状態を異常検出部３にて検知すると、スイッチング素子Ｑ_１及びトランスＴからなる電源部２が停止される電源装置であって、異常検出部３は、保護素子（Ｒ_Ｐ）の非短絡状態を検知すると、その旨を被駆動回路６に通知するとともに、所定の遅延時間が経過した後に電源部２を停止させることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源投入時の突入電流を抑制する保護素子を備えた電源装置であって、特に通常動作時に保護素子を短絡する手段を備えた電源装置に関する。

一般に、スイッチング電源をはじめとする電源装置には、電源投入時に入力される過大な突入電流から回路素子を保護するための保護抵抗が備えられている。
図２に、突入電流に対する保護抵抗を備えた電源装置を示す。電源装置１’は、商用電源等から供給される交流電圧Ｖ_ＡＩＮを、被駆動回路６が要求する適当な直流電圧Ｖ_ＤＯＵＴに変換するものである。

電源装置１’は、入力された交流電圧Ｖ_ＡＩＮを整流する整流ダイオードＤ_１と、該整流ダイオードＤ_１で整流された電圧を平滑する平滑コンデンサＣ_Ｓ１と、スイッチング素子Ｑ_１及びトランスＴからなり、平滑コンデンサＣ_Ｓ１で得られた直流電圧をスイッチングする電源部２とを備えている。
電源装置１’は、さらに、整流ダイオードＤ_２及び平滑コンデンサＣ_Ｓ２を備え、これらにより電源部２から出力された交流電圧を直流電圧Ｖ_ＤＯＵＴに変換する。直流電圧Ｖ_ＤＯＵＴは、この電源装置１’によって電力供給される被駆動回路６に出力される。

電源装置１’は、保護抵抗Ｒ_Ｐ及びリレーＲＬからなる突入電流保護回路を備えている。保護抵抗Ｒ_Ｐは、整流ダイオードＤ_１の交流電圧入力側に直列に接続され、リレーＲＬは保護抵抗Ｒ_Ｐに並列に接続される。リレーＲＬは、ＯＮ／ＯＦＦの２つの接点を有し、特に外部からの指令があった場合にのみ、ＯＮ状態に切り替わるようになっている。

突入電流が発生しない電源装置１’の通常動作時において、リレーＲＬは外部からの指令でＯＮ状態に設定される。つまり、保護抵抗Ｒ_Ｐは短絡され、交流電圧Ｖ_ＡＩＮはリレーＲＬによって形成される迂回路を介して整流ダイオードＤ_１に直接入力される。
一方、電源投入時に発生する突入電流から回路素子を保護する際、リレーＲＬはＯＦＦ状態に設定され（図２に示す状態）、交流電圧Ｖ_ＡＩＮは保護抵抗Ｒ_Ｐを介して整流ダイオードＤ_１に入力される。

図２に示す電源装置１’は、さらに、リレーＲＬの故障等により、交流電圧Ｖ_ＡＩＮが保護抵抗Ｒ_Ｐに印加され続けるのを防止する回路を備えている。
すなわち、迂回路が形成されるべき通常動作時にリレーＲＬに何らかの異常が発生し、ＯＮ状態となるべきリレーＲＬがＯＦＦ状態になると、異常検出部３’の整流ダイオードＤ_３の一端に交流電圧Ｖ_ＡＩＮが印加される。交流電圧Ｖ_ＡＩＮは、整流ダイオードＤ_３及びコンデンサＣ_１によって整流及び平滑され、直流電圧に変換される。この直流電圧は、分圧抵抗Ｒ_１及びＲ_２で分圧される。そして、分圧による電圧がトランジスタＱ_２をＯＮさせるのに十分な電圧に達すると、制御部４の制御端子５が“Ｌｏｗ”になり、制御部４によるスイッチング素子Ｑ_１のスイッチング制御が停止される（例えば、特許文献１参照）。

以上のように、従来の電源装置１’は、過大な突入電流から回路素子を保護するとともに、リレーＲＬに異常が発生した場合においても、交流電圧Ｖ_ＡＩＮが保護抵抗Ｒ_Ｐに印加され続けるのを防ぐことにより、保護抵抗Ｒ_Ｐの異常な発熱、発火、または断線を防いでいる。
特開平８−２８９４６０号公報

ところで、図２に示す従来の電源装置１’において上述した異常が発生すると、電源部２の停止に伴い直流電圧Ｖ_ＤＯＵＴもＯＦＦされ、被駆動回路６への電力供給が突然に遮断される。予期しない電力供給の遮断は、被駆動回路６で処理、格納等されている電子データの消失等を招くおそれがある。

そこで、本発明は、突入電流の保護素子に交流電圧が印加され続けるような異常が発生した場合においても、被駆動回路に悪影響を及ぼすことなく、保護素子が発火または断線等するのを防ぐことができる電源装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る電源装置は、
突入電流保護回路を介して入力された交流電圧を整流及び平滑して直流電圧に変換する手段と、当該直流電圧をスイッチングする電源部と、当該電源部から出力された交流電圧を整流及び平滑して被駆動回路に供給される直流電圧に変換する手段とを含み、
突入電流保護回路は、保護素子と、当該保護素子を短絡状態と非短絡状態に適宜切り替え可能な切替手段とからなり、保護素子の非短絡状態を検知する異常検出部にて該非短絡状態を検知すると電源部が停止される電源装置であって、
異常検出部は、保護素子の非短絡状態を検知すると、その旨を被駆動回路に通知するとともに、所定の遅延時間が経過した後に電源部を停止させるようになっている。

また、保護素子は、抵抗またはサーミスタであることが好ましい。

さらに、被駆動回路は、保護素子の非短絡状態である旨の通知を受領すると終了処理を実行する回路を備えており、被駆動回路の終了処理が完了した後に、電源部が停止するように遅延時間が設定されることが好ましい。

本発明に係る電源装置によれば、突入電流に対する保護素子に交流電圧が印加され続けるような異常が発生した場合に、その旨を被駆動回路に対して通知し、その後、所定の遅延時間が経過した後に被駆動回路への電力供給を遮断することにより、被駆動回路に悪影響を及ぼすことなく、保護素子が発火または断線等するのを防ぐことができる電源装置を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る電源装置の好ましい実施形態について説明する。

図１に、本発明に係る電源装置を示す。
本発明に係る電源装置１は、入力された交流電圧Ｖ_ＡＩＮを整流する整流ダイオードＤ_１と、整流ダイオードＤ_１で整流された電圧を平滑する平滑コンデンサＣ_Ｓ１と、スイッチング素子Ｑ_１及びトランスＴからなり、平滑コンデンサＣ_Ｓ１で得られた直流電圧をスイッチングする電源部２とを備えている。
電源装置１は、さらに、整流ダイオードＤ_２及び平滑コンデンサＣ_Ｓ２を備え、これらにより電源部２から出力された交流電圧を直流電圧Ｖ_ＤＯＵＴに変換する。直流電圧Ｖ_ＤＯＵＴは、この電源装置１によって電力供給される被駆動回路６に出力される。また、直流電圧Ｖ_ＤＯＵＴは、必要に応じて制御部４にフィードバックされ、制御部４がこれに応じてスイッチング素子Ｑ_１を制御することにより、直流電圧Ｖ_ＤＯＵＴは安定化される。

本発明に係る電源装置１は、保護素子（例えば、保護抵抗Ｒ_Ｐ）及びリレーＲＬからなる突入電流保護回路を備えている。
保護抵抗Ｒ_Ｐは、整流ダイオードＤ_１の交流電圧入力側に直列に接続され、リレーＲＬは保護抵抗Ｒ_Ｐに並列に接続される。リレーＲＬは、ＯＮ／ＯＦＦの２つの接点を有し、次に説明する通り、特に外部からの指令があった場合にのみ、ＯＮ状態に切り替わるようになっている。

突入電流が発生しない通常動作時において、リレーＲＬはＯＮ状態に設定される。つまり、保護抵抗Ｒ_Ｐは短絡され、交流電圧Ｖ_ＡＩＮはリレーＲＬによって形成される迂回路を介して整流ダイオードＤ_１に直接入力される（短絡状態）。
一方、電源投入時に発生する突入電流から回路素子を保護する際、リレーＲＬはＯＦＦ状態に設定され、交流電圧Ｖ_ＡＩＮは保護抵抗Ｒ_Ｐを介して整流ダイオードＤ_１に入力される（非短絡状態）。

本発明に係る電源装置１は、リレーＲＬの故障等により、迂回路が形成されるべき通常動作時に、保護抵抗Ｒ_Ｐの非短絡状態を検知し、交流電圧Ｖ_ＡＩＮが保護抵抗Ｒ_Ｐに印加され続けるのを防止する異常検出部３を備えている。この回路は、図２に示す従来の異常検出部３’に、フォトカプラＰＣ、コンデンサＣ_３及び定電圧ダイオードＺＤを追加したものである。

図１に示す電源装置１において、リレーＲＬに何らかの異常が発生して、迂回路が形成されるべき通常動作時にリレーＲＬがＯＦＦ状態（保護抵抗Ｒ_Ｐが非短絡状態）になると、異常検出部３の整流ダイオードＤ_３の一端に交流電圧Ｖ_ＡＩＮが印加される。交流電圧Ｖ_ＡＩＮは整流ダイオードＤ_３及びコンデンサＣ_１によって整流及び平滑され、直流電圧に変換される。
この直流電圧は、フォトカプラＰＣを経て接続される分圧抵抗Ｒ_１及びＲ_２で分圧される。分圧抵抗Ｒ_２の両端にはコンデンサＣ_３が接続されているため、分圧抵抗Ｒ_１及びＲ_２の中点電圧Ｖ_Ｄは、分圧抵抗Ｒ_１及びコンデンサＣ_３で積分されてなだらかに上昇する。

一定時間が経過して、中点電圧Ｖ_Ｄが定電圧ダイオードＺＤで設定された電圧に達すると、定電圧ダイオードＺＤ側からトランジスタＱ_２にベース電流が流れ、トランジスタＱ_２がＯＮする。トランジスタＱ_２のコレクタは制御部４の制御端子５に接続されており、トランジスタＱ_２がＯＮして制御端子５が“Ｌｏｗ”になると、制御部４によるスイッチング素子Ｑ_１のスイッチング制御が停止される。

すなわち、本発明に係る電源装置１では、何らかの異常によりリレーＲＬがＯＦＦ状態となってから、電源部２が停止（直流電圧Ｖ_ＤＯＵＴがＯＦＦ）されるまで、一定の時間を要するようになっている。このような遅延時間を設ける理由については後述する。

一方、リレーＲＬがＯＦＦ状態になると、フォトカプラＰＣの発光ダイオードＰ_Ｄに電流が流れ、トランジスタＰ_ＴがＯＮする。トランジスタＰ_Ｔのコレクタである異常通知端子７は、抵抗Ｒ_３でプルアップされているので通常時は“Ｈｉｇｈ”を示すが、発光ダイオードＰ_Ｄに電流が流れ、トランジスタＰ_ＴがＯＮすると、“Ｈｉｇｈ”から“Ｌｏｗ”に変化する。

異常通知端子７に接続された被駆動回路６は、異常検出部３からの通知、つまり保護抵抗Ｒ_Ｐの非短絡状態を検知した旨の通知を受領すると終了処理を実行する回路を備えている。そして、異常通知端子７が“Ｈｉｇｈ”から“Ｌｏｗ”に変化すると、被駆動回路６では、電力供給が遮断されても構わない状態に移行するべく、終了処理が行われる。このように、この実施形態では、通知手段としてフォトカプラＰＣを用いることで、入力側と出力側とを電気的に絶縁しながら、簡素な構成で保護抵抗Ｒ_Ｐが非短絡状態になった旨を被駆動回路６に通知することが可能となっている。
ここで、終了処理とは、例えば、揮発性メモリに格納されているデータを、不揮発性メモリに格納する、等の処理である。

そして、被駆動回路６における終了処理が完了し、前述した所定の遅延時間が経過した後に制御部４による電源部２のスイッチング制御が停止され、直流電圧Ｖ_ＤＯＵＴがＯＦＦされる。
すなわち、上述した遅延時間は、被駆動回路６の終了処理が完了するまでの待機時間としての役割を果たし、被駆動回路６の終了処理が完了した後に電源部２が停止されるように設定される。なお、遅延時間は、被駆動回路６の終了処理時間に応じて、異常検出部３のコンデンサＣ_３の静電容量、または定電圧ダイオードＺＤの設定電圧の変更によって適宜調整することができる。

このように、本発明に係る電源装置１によれば、リレーＲＬがＯＦＦ状態（保護抵抗Ｒ_Ｐが非短絡状態）となった後、直流電圧Ｖ_ＤＯＵＴがＯＦＦされることが被駆動回路６に対して事前に通知され、適宜調整された遅延時間が経過した後に、直流電圧Ｖ_ＤＯＵＴがＯＦＦされる。これにより、被駆動回路６の終了処理が確実に完了した後に直流電圧Ｖ_ＤＯＵＴをＯＦＦすることができる。これにより、被駆動回路６が、電力供給が遮断されても構わない状態に移行した後に、電源部２が停止されるため、被駆動回路６で処理、格納されている電子データが消失するなどの不具合を防止することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではない。

例えば、保護素子を、保護抵抗Ｒ_Ｐに替えてサーミスタとすることができる。サーミスタ（負特性サーミスタ）は、発熱すると抵抗値が減少するので、保護抵抗Ｒ_Ｐに比べて、発火、または断線に至るほどの発熱をするには時間がかかる。従って、保護抵抗Ｒ_Ｐをサーミスタに置き換えることによって、コンデンサＣ_３及び定電圧ダイオードＺＤによる遅延時間をより長く設定することができ、被駆動回路６の終了処理をより確実に行うことができる。

本発明に係る電源装置の回路図である。 従来の電源装置の回路図である。

符号の説明

１、１’ 電源装置
２ 電源部
３、３’ 異常検出部
４ 制御部
５ 制御端子
６ 被駆動回路
７ 異常通知端子
Ｄ_１、Ｄ_２、Ｄ_３ 整流ダイオード
Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３ コンデンサ
Ｃ_Ｓ１、Ｃ_Ｓ２ 平滑コンデンサ
ＰＣ フォトカプラ
Ｑ_１ スイッチング素子
Ｑ_２ トランジスタ
Ｒ_１、Ｒ_２ 分圧抵抗
Ｒ_３ 抵抗
Ｒ_Ｐ 保護抵抗
ＲＬ リレー
Ｔ トランス
ＺＤ 定電圧ダイオード

Claims (4)

1. 突入電流保護回路を介して入力された交流電圧を整流及び平滑して直流電圧に変換する手段と、当該直流電圧をスイッチングする電源部と、当該電源部から出力された交流電圧を整流及び平滑して被駆動回路に供給される直流電圧に変換する手段とを含み、
   前記突入電流保護回路は、保護素子と、当該保護素子を短絡状態と非短絡状態に適宜切り替え可能な切替手段とからなり、前記保護素子の非短絡状態を検知する異常検出部にて該非短絡状態を検知すると前記電源部が停止される電源装置であって、
   前記異常検出部は、前記保護素子の非短絡状態を検知すると、その旨を前記被駆動回路に通知するとともに、所定の遅延時間が経過した後に前記電源部を停止させることを特徴とする電源装置。
2. 前記保護素子は、抵抗であることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 前記保護素子は、サーミスタであることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
4. 前記被駆動回路は、前記通知を受領すると終了処理を実行する回路を備えており、
   前記被駆動回路の終了処理が完了した後に、前記電源部が停止するように前記遅延時間が設定されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の電源装置。

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