JP2010004613A - Power supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源装置に関する。 The present invention relates to a power supply device.
近年においては、電子機器に用いられる電源装置の多くはスイッチング電源とされている。スイッチング電源では、その小型化の観点から商用交流電源周波数をより高い周波数(以下、高周波と称する)に変換して電圧の変換、定電圧化が行われる。そのために、このようなスイッチング電源では、高周波の電流がスイッチング電源に流れ、その結果として商用交流電源に対してノイズ信号を送出する虞が生じる。そこで、このようなノイズ信号が商用交流電源に流入するのを防ぐためにノイズフィルタが設けられるのが一般的である。このノイズフィルタは、ラインフィルタとアクロスコンデンサとから成り立っているのが一般的である。アクロスコンデンサは商用交流電源の両端に挿入されるコンデンサであり、その容量値がある程度大きくなければノイズを抑圧する効果が生じないのでノイズ抑制効果の点からはその容量値は大きい程望ましい。 In recent years, most power supply devices used in electronic devices are switching power supplies. In the switching power supply, from the viewpoint of miniaturization, the commercial AC power supply frequency is converted to a higher frequency (hereinafter referred to as a high frequency), and voltage conversion and constant voltage conversion are performed. Therefore, in such a switching power supply, a high-frequency current flows to the switching power supply, and as a result, there is a possibility that a noise signal is transmitted to the commercial AC power supply. Therefore, a noise filter is generally provided to prevent such a noise signal from flowing into the commercial AC power supply. This noise filter is generally composed of a line filter and an across capacitor. The across capacitor is a capacitor inserted at both ends of the commercial AC power supply. If the capacitance value is not large to some extent, the effect of suppressing noise does not occur. Therefore, the larger capacitance value is desirable from the point of noise suppression effect.
一方、アクロスコンデンサの容量値が大きい場合には、アクロスコンデンサに蓄えられる電荷量も大きくなる。スイッチング電源が用いられる電子装置の多くはプラグを有しており、このプラグをコンセントに挿入するようにして電力が電子装置に供給されるようになされている。この場合に、商用交流電源からの電力が供給されるコンセントから電子装置のプラグを抜いた直後にプラグに人体が接触する場合に電気ショックを受ける虞がある。このために、このアクロスコンデンサに並列に放電用の抵抗である放電抵抗を設け、プラグを抜いた直後には放電抵抗にアクロスコンデンサからの放電電流を急速に流してアクロスコンデンサに蓄積された電荷を放電して、電気ショックを防止している。
しかしながら、電子装置が動作中においては、商用交流電源からの電力が直接にこの放電抵抗に流入するために電力損失が伴うものであった。特に商用交流電源の電圧が200V以上の地域(AC200V圏)では、商用交流電源の電圧が200V程度と高いために、放電抵抗で消費される電力量が大きかった。さらに、電子装置を使用しない場合においても、放電抵抗においては電力が消費され(待機時消費電力)、無駄な電力が消費されてしまうという問題があった。 However, when the electronic device is in operation, power from the commercial AC power supply flows directly into the discharge resistor, causing power loss. In particular, in a region where the voltage of the commercial AC power supply is 200 V or more (AC 200 V range), since the voltage of the commercial AC power supply is as high as about 200 V, the amount of power consumed by the discharge resistor is large. Furthermore, even when the electronic device is not used, there is a problem that power is consumed in the discharge resistor (standby power consumption), and wasteful power is consumed.
本発明は上述した課題に鑑み、残留電圧を小さくするための放電抵抗による電力消費を小さくする電源装置を提供するものである。 In view of the above-described problems, the present invention provides a power supply device that reduces power consumption due to a discharge resistor for reducing the residual voltage.
本発明の電源装置は、第1のアクロスコンデンサと、前記第1のクロスコンデンサよりも容量値が大きい第2のアクロスコンデンサと、前記第1のアクロスコンデンサと前記第2のアクロスコンデンサとの間配されるラインフィルタと、前記第1のアクロスコンデンサと前記第2のアクロスコンデンサとの接続を導通または切断とするリレーと、待機時において前記リレーを切断するように制御する制御部と、少なくとも前記待機時において、前記第1のアクロスコンデンサからの電流が流れる放電抵抗と、を備える。 The power supply device of the present invention includes a first across capacitor, a second across capacitor having a capacitance value larger than that of the first cross capacitor, and a space between the first across capacitor and the second across capacitor. A line filter, a relay for connecting or disconnecting the first across capacitor and the second across capacitor, a control unit for controlling the relay to be disconnected during standby, and at least the standby And a discharge resistor through which a current from the first across capacitor flows.
本発明の電源装置では、第2のアクロスコンデンサの容量値は第1のアクロスコンデンサの容量値よりも小さくされる。また、待機時において、第1のアクロスコンデンサと、第2のアクロスコンデンサとの間をリレーで切断する。そして、少なくとも前記待機時において、前記第1のアクロスコンデンサからの電流が流れる放電抵抗を備えているので、放電抵抗に流れる電流の値が小さくても残留電圧を小さくできる。 In the power supply device of the present invention, the capacitance value of the second across capacitor is made smaller than the capacitance value of the first across capacitor. Further, during standby, the first across capacitor and the second across capacitor are disconnected by a relay. In addition, since the discharge resistor through which the current from the first across capacitor flows is provided at least during the standby, the residual voltage can be reduced even if the value of the current flowing through the discharge resistor is small.
本発明の電源装置によれば、放電抵抗に流れる電流の値を小さくてすることができ、これによって消費電力を低減できる。 According to the power supply device of the present invention, the value of the current flowing through the discharge resistor can be reduced, thereby reducing power consumption.
図1に実施形態の電源装置の主要部を示す。実施形態の電源装置では、メイン電源10とスタンバイ電源20とを有している。メイン電源10は、実施形態の要部である1次側の回路のみが記載されている。
FIG. 1 shows a main part of the power supply device of the embodiment. The power supply apparatus according to the embodiment includes a
実施形態の電源装置は、アクロスコンデンサC1(第1のアクロスコンデンサ)と、アクロスコンデンサC1よりも容量値が大きいアクロスコンデンサC2(第2のアクロスコンデンサ)を備える。また、アクロスコンデンサC1とアクロスコンデンサC2との間配されるラインフィルタLF1を備える。また、アクロスコンデンサC1とアクロスコンデンサC2との接続を導通または切断とするリレーRLY1を備える。また、待機時においてリレーRLY1を切断するように制御する制御部を備える。ここで、制御部はシーピーユーCPUで構成しているが。ハードウエアで構成するようにしても良い。また、少なくとも待機時において、アクロスコンデンサC1からの電流が流れる放電抵抗(抵抗R6、抵抗R7、抵抗R8、抵抗R9)を備えるものである。 The power supply device of the embodiment includes an across capacitor C1 (first across capacitor) and an across capacitor C2 (second across capacitor) having a capacitance value larger than that of the across capacitor C1. In addition, a line filter LF1 is provided between the across capacitor C1 and the across capacitor C2. In addition, a relay RLY1 is provided that connects or disconnects the across capacitor C1 and the across capacitor C2. Moreover, the control part which controls so that the relay RLY1 is cut | disconnected at the time of standby is provided. Here, the control unit is composed of a CPU CPU. You may make it comprise with hardware. In addition, at least during standby, a discharge resistor (resistor R6, resistor R7, resistor R8, resistor R9) through which the current from the across capacitor C1 flows is provided.
メイン電源10は、プラグPGから入力される交流電力を整流素子D1で整流して直流電力を得る。このための回路構成部として、プラグPG、フューズFU、バリスタVRS、アクロスコンデンサC1、ラインフィルタLF1、アクロスコンデンサC2、リレーRLY1、リレーRLY2、抵抗R1、ラインフィルタLF2を有している。
The
プラグPGは図示しないコンセントに挿入して商用交流電源からの電力を電源装置に導く。フューズFUは電源装置に流れる過電流を防止する。バリスタVRSは電源装置に印加される過電圧を防止する。アクロスコンデンサC1とラインフィルタLF1、アクロスコンデンサC2とラインフィルタLF2との各々は、所謂、コモンモードノイズを防止する。リレーRLY1は実施形態の特徴部であるので後述する。抵抗R1は突入電流防止用の抵抗である。リレーRLY2は突入防止抵抗である抵抗R1が突入電流の抑圧の効果を発揮した後にこれをスイッチで短絡するものである。 Plug PG is inserted into an outlet (not shown) to guide the power from the commercial AC power source to the power supply device. The fuse FU prevents an overcurrent flowing through the power supply device. The varistor VRS prevents an overvoltage applied to the power supply device. Each of the across capacitor C1 and the line filter LF1, and each of the across capacitor C2 and the line filter LF2 prevents so-called common mode noise. Since the relay RLY1 is a feature of the embodiment, it will be described later. The resistor R1 is a resistor for preventing inrush current. The relay RLY2 is a switch in which a resistor R1, which is an inrush preventing resistor, is short-circuited by a switch after exhibiting the effect of suppressing the inrush current.
また、メイン電源10は、整流素子D1から力率改善回路PFCの出力端までの回路構成部として、コンデンサC3、インダクタL1、力率改善回路PFC、抵抗R2、抵抗R3、抵抗R4、抵抗R5を有している。
The
コンデンサC3とインダクタL1とで平滑フィルタを形成して、整流素子D1で得られる脈動電力を平滑して直流電力が得られるように平滑する。力率改善回路PFCは、プラグPGを流れる交流電流とプラグPGの両端に印加される電圧との位相を調整して力率の改善を図るための回路である。抵抗R2、抵抗R3、抵抗R4、抵抗R5は力率改善回路PFCの負荷抵抗であり、メイン電源10に負荷となる装置の回路部が接続されていないときの安定化抵抗である。
A smoothing filter is formed by the capacitor C3 and the inductor L1, and the pulsating power obtained by the rectifying element D1 is smoothed so as to obtain DC power. The power factor correction circuit PFC is a circuit for adjusting the phase of the alternating current flowing through the plug PG and the voltage applied to both ends of the plug PG to improve the power factor. A resistor R2, a resistor R3, a resistor R4, and a resistor R5 are load resistors of the power factor correction circuit PFC, and are stabilization resistors when a circuit unit of a device serving as a load is not connected to the
コンデンサC1に対して、スタンバイ電源20は、等価的に並列に接続されている。等価的に並列とは、コンデンサC1に蓄積された電荷は、ラインフィルタLF1を介して、スタンバイ電源20の入力側に接続されていることを言うものである。このような接続態様によって、コンデンサC1(第1のアクロスコンデンサ)からの電流がスタンバイ電源20に流れるようになされている。
The
スタンバイ電源20は、スイッチング電源として構成されており、整流素子D2、コンデンサC5、スイッチング電源の制御回路部SWR、高周波トランスHTを主要な回路構成部として有している。高周波トランスHTには、巻線N1、巻線N2、巻線N3、巻線N4が巻回されている。巻線N1には制御回路部SWRが接続され、巻線N2、巻線N3、巻線N4の各々には整流回路が接続されている。巻線N2には整流回路として、ダイオードDD5とコンデンサC6とが接続され、巻線N3には整流回路として、ダイオードDD6とコンデンサC7とが接続され、巻線N4には整流回路として、ダイオードDD7とコンデンサC8とが接続されている。
The
整流素子D2はダイオードDD1〜ダイオードDD4をブリッジ接続して、商用交流電源からの交流電力を整流し、コンデンサC4は整流された電圧を平滑する。この電力は巻線N1を介して制御回路部SWRに供給される。制御回路部SWRでは高周波電力を発生させて、この高周波電力が巻線N1に印加される。ダイオードDD5とコンデンサC6とで形成される整流回路によって巻線N2で得られた高周波電力を整流して直流電力が得られる。この直流電力は、スイッチSWを介して力率改善回路PFCに供給されるようになされている。ダイオードDD6とコンデンサC7とで形成される整流回路で巻線N3に発生した高周波電力を整流して得られた直流電力は、制御回路部SWRに供給されるようになされている。また、ダイオードDD6とコンデンサC7とで形成される整流回路によって巻線N3で得られた高周波電力を整流後、抵抗R11と抵抗R12を介してフォトカプラPHの送信側に供給されるようになされている。ダイオードDD7とコンデンサC8とで形成される整流回路によって巻線で得られた電力は、シーピーユーCPUに供給されるようになされている。シーピーユーCPUの入力ポートには、フォトカプラPHの受信側が接続され、シーピーユーCPUの出力ポートには、リレーRLY1とリレーRLY2とが各々接続されている。 The rectifier element D2 bridges the diodes DD1 to DD4 to rectify AC power from the commercial AC power supply, and the capacitor C4 smoothes the rectified voltage. This electric power is supplied to the control circuit unit SWR via the winding N1. The control circuit unit SWR generates high frequency power, and this high frequency power is applied to the winding N1. DC power is obtained by rectifying the high-frequency power obtained in the winding N2 by a rectifier circuit formed by the diode DD5 and the capacitor C6. This DC power is supplied to the power factor correction circuit PFC via the switch SW. The DC power obtained by rectifying the high-frequency power generated in the winding N3 by the rectifier circuit formed by the diode DD6 and the capacitor C7 is supplied to the control circuit unit SWR. The high frequency power obtained in the winding N3 is rectified by a rectifier circuit formed by a diode DD6 and a capacitor C7, and then supplied to the transmission side of the photocoupler PH via a resistor R11 and a resistor R12. Yes. The electric power obtained by the winding by the rectifier circuit formed by the diode DD7 and the capacitor C8 is supplied to the CPU CPU. The receiving side of the photocoupler PH is connected to the input port of the CP CPU, and the relay RLY1 and the relay RLY2 are connected to the output port of the CP CPU.
スタンバイ電源20は、商用交流電源電圧検出回路21を有している。商用交流電源電圧検出回路21は、電圧を分圧するための抵抗として、抵抗R6、抵抗R7、抵抗R8、抵抗R9、抵抗R10とコンデンサC4とを有している。抵抗R10とコンデンサC4とは並列に接続され、抵抗R10の両端の電圧は、フォトカプラPHに流れる電流を制御する制御素子IC1に供給される。ここで、抵抗R10の両端には、直流電圧が発生するようになされ、商用交流電源の電圧に応じた値の直流電圧が発生する。
The
スタンバイ電源20は、2次側と1次側とを有しており、巻線N4、ダイオードDD7、コンデンサC8、シーピーユーCPU、フォトカプラPHの受信側(デテクタ側)が2次側であり、それ以外の部分が1次側である。
The
実施形態の特徴部について、順に説明をする。アクロスコンデンサC2の前にリレーRLY1を有している。メイン電源10に接続される装置に電力が供給されない時間である待機時には、リレーRLY1のスイッチ回路、リレーRLY2のスイッチ回路、スイッチSWは、切断状態(OFF)とされている。この待機時においては、力率改善回路PFCはプラグPGを介して接続される商用交流電源と切り離されている。待機時には、商用交流電源から見て接続状態となっている実施形態の説明において重要な回路は、商用交流電源電圧検出回路21とスタンバイ電源20とアクロスコンデンサC1である。
The characteristic part of embodiment is demonstrated in order. A relay RLY1 is provided in front of the across capacitor C2. During standby, which is a time when power is not supplied to the device connected to the
ここで、商用交流電源電圧検出回路21はアクロスコンデンサC1の放電回路の役目も同時にするようになされている。プラグPGがコンセントから引き抜かれると同時に、アクロスコンデンサC1の電荷をフューズFU、ラインフィルタLF1の一方の巻線、抵抗R8、抵抗R9、抵抗R7、抵抗R6、ラインフィルタLF1の一方の巻線の経路で放電する。
Here, the commercial AC power supply
プラグPGを抜いてからの経過時間と残留電圧(プラグPGの両端の電圧)については、規格が定められている。ここで、アクロスコンデンサC1の容量と残留電圧との関係の一般論を述べる。残留電圧の値を小さくするためには、アクロスコンデンサC1の容量の値を小さくするのが望ましい。また、残留電圧の値を小さくするためには、放電回路として機能する、抵抗R8、抵抗R9、抵抗R7、及び抵抗R6からなる放電抵抗の値は小さくすることが望ましい。一方、待機時に消費される電力である待機電力を削減する為には、放電回路として機能する、抵抗R8、抵抗R9、抵抗R7、及び抵抗R6からなる放電抵抗の値は大きくすることが望ましい。また、電源装置から商用交流電源側に流出するノイズを抑制するためには、アクロスコンデンサC1の容量の値は大きくすることが望ましい。 Standards are defined for the time elapsed since the plug PG was removed and the residual voltage (the voltage across the plug PG). Here, a general theory of the relationship between the capacity of the across capacitor C1 and the residual voltage will be described. In order to reduce the value of the residual voltage, it is desirable to reduce the value of the capacity of the across capacitor C1. Further, in order to reduce the value of the residual voltage, it is desirable to reduce the value of the discharge resistor composed of the resistor R8, the resistor R9, the resistor R7, and the resistor R6 that functions as a discharge circuit. On the other hand, in order to reduce standby power, which is power consumed during standby, it is desirable to increase the value of the discharge resistor composed of the resistor R8, the resistor R9, the resistor R7, and the resistor R6 that functions as a discharge circuit. Further, in order to suppress noise flowing out from the power supply device to the commercial AC power supply side, it is desirable to increase the capacitance value of the across capacitor C1.
実施形態の電源装置は、上述した各回路素子に要求される特性の矛盾を解決することができる電源装置である。以下に、そのような電源装置の詳細を順に説明する。 The power supply apparatus according to the embodiment is a power supply apparatus that can solve the contradictions in characteristics required for each circuit element described above. Hereinafter, details of such a power supply device will be described in order.
抵抗R7と抵抗R9との接続点に接続される抵抗R5とコンデンサC4とは商用交流電源の電圧を検出するためのものである。抵抗R5とコンデンサC4との両端からは、商用交流電源の電圧に応じた直流電圧を検出できるようになされている。商用交流電源電圧検出回路21を通る直流電流の経路は2つある。その一つはプラグPGの一端、フューズFU、ラインフィルタLF1の一方の巻線、抵抗R8、抵抗R9、抵抗R10、ダイオードDD3、ラインフィルタLF1の他方の巻線からプラグPGの他端にもどる経路である。他の一つは、プラグPGの他端、ラインフィルタLF1の他方の巻線、抵抗R6、抵抗R7、抵抗R10、ダイオードDD4,ラインフィルタLF1の一方の巻線、フューズFUからプラグPGの一端に戻る経路である。この2つの経路は商用交流電源の周期の半周期ごとに変わる。この半周器ごとに流れる電流は、抵抗R10を同方向に流れるために、コンデンサC4の両端には直流電圧が発生する。ここで、抵抗R10に並列に接続されたコンデンサC4は平滑コンデンサとして機能して、コンデンサC4の両端には商用交流電源の電圧に応じた直流電圧が発生する。
The resistor R5 and the capacitor C4 connected to the connection point between the resistor R7 and the resistor R9 are for detecting the voltage of the commercial AC power supply. A DC voltage corresponding to the voltage of the commercial AC power supply can be detected from both ends of the resistor R5 and the capacitor C4. There are two DC current paths through the commercial AC power supply
フォトカプラPH、制御素子IC1、抵抗R11、抵抗R12を有して形成される商用電圧2次側伝達回路22について説明をする。商用交流電源電圧検出回路21のコンデンサC4に発生した電圧は、制御素子IC1の制御端子であるゲートに加えられる。コンデンサC4に発生した電圧が所定閾値を越えたときにフォトカプラPHの送信側である1次側に電流が流れて(フォトカプラPHの出力がONして)、規定の電圧値の商用交流電源からの電圧が印加されたことが検知できるようになされている。ここで、抵抗R11と抵抗R12との抵抗値の比を適宜に定めることによって、フォトカプラPHの出力がONとなる商用交流電源の電圧を任意の値となるように設定できる。
The commercial voltage secondary-
フォトカプラPHの受信側である2次側回路はシーピーユーCPUの入力端子(IN)に接続されており、シーピーユーCPUはフォトカプラPHの出力がONしたことを検知できる。ここで、シーピーユーCPUには、ダイオードDD7とコンデンサC8との接続点から3.3Vの電圧が供給されて動作が適正になされている。シーピーユーCPUは、商用交流電源からの電圧が規定の電圧値であることを確認して、メイン電源10をオン(ON)とする準備をする。そして、シーピーユーCPUは、シーピーユーCPUの出力端子(OUT)からの信号によって、リレーRLY1、リレーRLY2の順番で各リレーのスイッチを導通(ON)するように制御する。これによって、メイン電源10はオン(ON)とされる。メイン電源10がオンとされた状態でプラグPGがコンセントより抜かれた場合、フォトカプラPHの1次側の電流が流れなくなる(フォトカプラPHの出力がOFFする)。そして、シーピーユーCPUは、それを確認してリレーRLY1のスイッチ回路、リレーRLY2のスイッチ回路を切断(OFF)するタイミングを制御する。ここで、メイン電源10の平滑コンデンサであるコンデンサC3の容量の大きさは、リレーRLY1、リレーRLY2の各々のスイッチをOFFするまでの時間、電荷を蓄積して、上述した動作は支障なく行われる。
The secondary circuit on the receiving side of the photocoupler PH is connected to the input terminal (IN) of the CPU CPU, and the CPU CPU can detect that the output of the photocoupler PH is turned on. Here, a 3.3V voltage is supplied to the CP CPU from a connection point between the diode DD7 and the capacitor C8, so that the operation is properly performed. The CP CPU confirms that the voltage from the commercial AC power supply is a specified voltage value, and prepares to turn on the
実施形態の電源装置では、メイン電源10とスタンバイ電源20とは各々が整流回路を有しており、2つの独立した整流回路を用いている。この場合、それぞれの整流回路の接地点(GND:基準電圧点)を同一にすることには困難が伴う。その理由は、各々の整流回路に用いられる各々のダイオードを流れる電流がダイオードの順方向電圧(Vf)によって変わるのでGNDを繋げる事が出来ないためである。そのために、実施形態では商用交流電源電圧検出回路21に流れる電流はスタンバイ電源20の整流素子D2を通して循環させるようにしている。そして、商用交流電源電圧判定回路は、スタンバイ電源20の高周波トランスHTの補助巻線としての巻線N3から供給される電力を用いて、シャントレギュレータとして機能する制御素子IC1とフォトカプラPHと動作させている。このようにして、フォトカプラPHとシーピーユーCPUとのインターフェースを得ている。
In the power supply device of the embodiment, each of the
実施形態の電源装置では、アクロスコンデンサC1の値として0.1μF(マイクロ・ファラッド)、コンデンサC4の値として0.1μF、アクロスコンデンサC2の値として0.33μFを用いている。また、抵抗R6の値として2.2MΩ(メグ・オーム)、抵抗R7の値として2.2MΩ、抵抗R8の値として2.2MΩ、抵抗R9の値として2.2MΩ、抵抗R10の値として220kΩ(キロ・オーム)を用いている。 In the power supply device of the embodiment, 0.1 μF (micro farad) is used as the value of the across capacitor C1, 0.1 μF is used as the value of the capacitor C4, and 0.33 μF is used as the value of the across capacitor C2. Also, the value of the resistor R6 is 2.2 MΩ (Meg Ohm), the value of the resistor R7 is 2.2 MΩ, the value of the resistor R8 is 2.2 MΩ, the value of the resistor R9 is 2.2 MΩ, and the value of the resistor R10 is 220 kΩ ( Kilo ohm) is used.
商用交流電源から入力される電圧が、240Vにおける待機の電力は、図1に示す回路の諸定数において80mW程度となった。この場合における、シーピーユーCPUに供給される電圧は3.3Vであり、また、シーピーユーCPUに供給される電流は2mAであった。また、力率改善回路PFCに供給される電流は、ほぼ0Aであった。 The standby power when the voltage input from the commercial AC power supply is 240 V is about 80 mW in the constants of the circuit shown in FIG. In this case, the voltage supplied to the CPU CPU was 3.3 V, and the current supplied to the CPU CPU was 2 mA. Further, the current supplied to the power factor correction circuit PFC was almost 0A.
(比較例)
図2は、比較例としての電源回路を示す図である。比較例は、本願の願書に記載の発明者が従来用いていた回路である。図1に示す回路と図2に示す回路とを対比して、実施形態の回路の優位性について具体的に説明をする。図2において図1におけると同一の符号を付した構成部は図1と同様であるので、その説明を省略する。
(Comparative example)
FIG. 2 is a diagram illustrating a power supply circuit as a comparative example. The comparative example is a circuit conventionally used by the inventor described in the application of the present application. The superiority of the circuit of the embodiment will be specifically described by comparing the circuit shown in FIG. 1 with the circuit shown in FIG. 2, components having the same reference numerals as those in FIG. 1 are the same as those in FIG.
図1に示す回路と図2に示す回路との差異点を以下に述べる。図2に示す回路では、アクロスコンデンサC31、アクロスコンデンサC32に蓄積された放電回路を有している。この放電抵抗として商用交流電源電圧検出回路32の抵抗R31、抵抗R32、抵抗R33は機能する。プラグPGが図示しないコンセントに挿入されているときには、待機時も含めて、常時、この放電抵抗は、突入電流防止抵抗である抵抗R1を通して商用交流電源に接続される負荷となっている。ここで、抵抗R1の抵抗値は、突入電流の大きさを制限するものであるので比較的小さなものである。抵抗R31、抵抗R32、抵抗R33に較べて抵抗R1の値は小さくされており、商用交流電源電圧の検出の誤差は無視できる大きさの抵抗値である。発明者が採用する従来例では、アクロスコンデンサC31の容量(0.22μF)とアクロスコンデンサC32の容量(0.22μF)とを加算した0.44μFに蓄積される電荷を放電するようにしている。このため、上述した、抵抗R31、抵抗R32、抵抗R33で形成される放電抵抗の値も小さくせざるを得ず、この結果、消費電力は大きなものとなっていた。
Differences between the circuit shown in FIG. 1 and the circuit shown in FIG. 2 will be described below. The circuit shown in FIG. 2 has discharge circuits accumulated in the across capacitor C31 and across capacitor C32. The resistors R31, R32, and R33 of the commercial AC power supply
また、抵抗R2、抵抗R3、抵抗R4、抵抗R5のPFC過電圧保護検出抵抗も同様に抵抗R1を通して商用交流電源に接続される負荷となっている。ここで、抵抗R1の抵抗値は、抵抗R2、抵抗R3、抵抗R4、抵抗R5に較べて小さく無視できる大きさの抵抗値である。通常、抵抗R2、抵抗R3、抵抗R4、抵抗R5の値は力率改善回路PFCの動作の安定を確保するために所定値以下の値とすることが必要とされる。この抵抗による電力消費も大きく、これだけの負荷ですでに1次側によって消費される電力は0.1Wをはるかに越える大きさとなっている。 Similarly, the PFC overvoltage protection detection resistors R2, R3, R4, and R5 are loads connected to the commercial AC power source through the resistor R1. Here, the resistance value of the resistor R1 is smaller than the resistors R2, R3, R4, and R5 and can be ignored. Usually, the values of the resistor R2, the resistor R3, the resistor R4, and the resistor R5 are required to be a predetermined value or less in order to ensure stable operation of the power factor correction circuit PFC. The power consumed by this resistor is also large, and the power consumed by the primary side with such a load is much larger than 0.1 W.
また、図2に示す回路では、アクロスコンデンサC31とアクロスコンデンサC32との両方が待機時を含め常時、放電抵抗に接続されており、両方の加算容量は、0.44μFである。一方、図1に示す回路では、待機時においては、放電抵抗に接続されるアクロスコンデンサC1の値は0.1μFと小さくなっている。ここで、図2における回路のアクロスコンデンサC31とアクロスコンデンサC32との値は、図1における回路のアクロスコンデンサC1とアクロスコンデンサC2とで発揮されるノイズの抑圧効果と同等の効果が得られるように設定されている。 In the circuit shown in FIG. 2, both the across capacitor C31 and the across capacitor C32 are always connected to the discharge resistor including the standby time, and the addition capacitance of both is 0.44 μF. On the other hand, in the circuit shown in FIG. 1, during standby, the value of the across capacitor C1 connected to the discharge resistor is as small as 0.1 μF. Here, the values of the across capacitor C31 and across capacitor C32 in the circuit in FIG. 2 can obtain the same effect as the noise suppression effect exhibited by the across capacitor C1 and across capacitor C2 in the circuit in FIG. Is set.
図2に示す回路におけるプラグPGを抜いてからの所定経過時間後の残留電圧の大きさと、図1に示す回路における同一の所定経過時間後の残留電圧の大きさとを等しくすることが必要である。そして、上述したように、図2に示す回路における放電抵抗の値は、図1に示す回路における放電抵抗の値よりも小さくしなければならない。以上の理由によって、図2に示す回路では1次側によって消費される電力は大きなものとなっている。 It is necessary to make the magnitude of the residual voltage after a predetermined elapsed time after the plug PG is removed in the circuit shown in FIG. 2 equal to the magnitude of the residual voltage after the same predetermined elapsed time in the circuit shown in FIG. . As described above, the value of the discharge resistance in the circuit shown in FIG. 2 must be smaller than the value of the discharge resistance in the circuit shown in FIG. For the above reasons, the power consumed by the primary side is large in the circuit shown in FIG.
実施形態の電源装置では、まず、待機時における消費電力を削減するために以下の特徴を有している。プラグPGがコンセントに接続されている場合には、待機時においても常時、商用交流電源回路に接続されるアクロスコンデンサの容量を小さなものとした。すなわち、リレーRLY1でアクロスコンデンサC1とアクロスコンデンサC2とを切り離すようにした。このようにして、待機時においては、アクロスコンデンサC1のみが商用交流電源回路に接続されるようにした。待機時においては、電源回路の消費電力は小さいので、ノイズの発生も装置が動作する大電力消費時よりも小さくなる。よって、アクロスコンデンサC1の容量が小さくとも十分にノイズ抑制の効果を発揮できるからである。このようにすることによって、上述した電気ショック防止等の観点から、アクロスコンデンサC1に保存された電荷を放電するための放電抵抗の値を大きくしても十分な効果が得られる。この結果、放電抵抗で消費される電力量を小さくすることができて、待機時における消費電力を下げることができる。 The power supply device according to the embodiment has the following features in order to reduce power consumption during standby. When the plug PG is connected to an outlet, the capacity of the across capacitor connected to the commercial AC power supply circuit is always small even during standby. That is, the across capacitor C1 and the across capacitor C2 are separated by the relay RLY1. In this way, only the across capacitor C1 is connected to the commercial AC power supply circuit during standby. During standby, the power consumption of the power supply circuit is small, so that noise generation is also smaller than during high power consumption when the device operates. Therefore, even if the capacity of the across capacitor C1 is small, the noise suppressing effect can be sufficiently exhibited. By doing so, a sufficient effect can be obtained even if the value of the discharge resistance for discharging the charge stored in the across capacitor C1 is increased from the viewpoint of preventing the electric shock described above. As a result, the amount of power consumed by the discharge resistor can be reduced, and the power consumption during standby can be reduced.
また、実施形態の電源装置では、放電抵抗として、抵抗のみを用いて単にこの抵抗で電力を損失させるのみではなく、アクロスコンデンサC1の両端から整流素子D2を通してスタンバイ電源20の電力供給するようにしている。つまり、待機時においても、通電しておく必要が有るスタンバイ電源20を、アクロスコンデンサC1の放電抵抗と機能させている。このようにして、さらに、抵抗で形成される放電抵抗の抵抗値は高くしながら、スタンバイ電源20に流れる電流をアクロスコンデンサC1の放電に寄与させて、プラグPGをコンセントから引き抜いた後の残電圧が急速に減らせるようにした。この点、図2に示す従来回路では放電抵抗のみで放電していた為、放電抵抗の値を小さくする場合には抵抗の発熱も大きくなってしまい、無駄に電力を消費していた。また、放電抵抗の形状も大きくなってしまった。このように放電抵抗を高抵抗とできたので、リレーRLY1によって後段回路が切断される待機時においては、待機電力を大幅に減らす事ができる。
Further, in the power supply device of the embodiment, as a discharge resistor, power is not simply lost by using only the resistor but also by supplying power to the
以上のべたように、実施形態の電源装置では、アクロスコンデンサC1(実施形態では、ラインフィルタLF1を介している)にスタンバイ電源20が接続されるようにして上述したように待機時における消費電力の削減を図っている。しかしながら、このような構成を採用する場合には、メイン電源10において整流した直流電力をスタンバイ電源20において利用することはできなくなってしまう。そして、メイン電源10とスタンバイ電源20とは、各々独立に商用交流電源からの交流電力を整流する整流回路が必要となる。また、メイン電源10とスタンバイ電源20とは整流後の回路において、共通接続点(GND)を有することによって、メイン電源10とスタンバイ電源20とが協調して動作することとなる。一方、上述したようにメイン電源10とスタンバイ電源20との商用交流電源の側も共通接続点を有しているので、仮に、整流後の回路において、共通接続点を接続したとしても、回路動作が適正になされないことは明らかである。実施形態では、この点から、商用電圧2次側伝達回路22においてフォトカプラPHを使用して、回路動作の適正化を図っている。
As described above, in the power supply device of the embodiment, the
実施形態の電源装置では、商用交流電源の電圧によらず、消費電力を小さくする効果があるが、特に、商用電源電圧が200V程度の地域(AC200V圏の地域)で使用する場合に、残留電圧との関係で、消費電力の削減の効果が特に大きい。実施形態を採用すれば、従来は極めて困難であった、電源装置の待機時電力を0.1W以下にできる。また、AC200V圏において、コンセントからプラグを抜いた後のプラグ両端の電圧放電が早い。実施形態の回路と発明者が従来から実施している回路とを較べれば、従来回路に対して最小の部品変更で実施形態の回路を実施することが可能なので、装置コストの負担が少ない。 In the power supply device of the embodiment, there is an effect of reducing power consumption regardless of the voltage of the commercial AC power supply, but in particular, when the commercial power supply voltage is used in an area where the commercial power supply voltage is about 200 V (AC 200 V range), the residual voltage Therefore, the effect of reducing power consumption is particularly great. If the embodiment is adopted, it is possible to reduce the standby power of the power supply apparatus to 0.1 W or less, which has been extremely difficult in the past. Also, in the AC 200V range, the voltage discharge across the plug after the plug is removed from the outlet is fast. If the circuit of the embodiment is compared with the circuit that the inventor has conventionally implemented, the circuit of the embodiment can be implemented with minimal component changes with respect to the conventional circuit, so that the burden on the apparatus cost is small.
10 メイン電源、 20スタンバイ電源、 21、32 商用交流電源電圧検出回路、 22 商用電圧2次側伝達回路、 C1、C2、C31、C32 アクロスコンデンサ、 C3、C4,C5、C6、C7、C8 コンデンサ、 CPU シーピーユー、 D1、D2 整流素子、 DD1、DD2、DD3、DD4、DD5、DD6、DD 7 ダイオード、 FU フューズ、 HT 高周波トランス、 IC1 制御素子、 L1 インダクタ、 LF1、LF2 ラインフィルタ、 N1、N2、N3、N4 巻線、 PFC 力率改善回路、 PG プラグ、 PH フォトカプラ、 R1、R10、R11、R12、R2、R3、R31、R32、R33、R4、R5、R6、R7、R8、R9 抵抗、 RLY1、RLY2 リレー、 SW スイッチ、SWR 制御回路部、 VRS バリスタ 10 main power supply, 20 standby power supply, 21, 32 commercial AC power supply voltage detection circuit, 22 commercial voltage secondary side transmission circuit, C1, C2, C31, C32 across capacitor, C3, C4, C5, C6, C7, C8 capacitor, CPU CP, D1, D2 Rectifier, DD1, DD2, DD3, DD4, DD5, DD6, DD 7 Diode, FU fuse, HT High frequency transformer, IC1 control element, L1 inductor, LF1, LF2 Line filter, N1, N2, N3 , N4 winding, PFC power factor correction circuit, PG plug, PH photocoupler, R1, R10, R11, R12, R2, R3, R31, R32, R33, R4, R5, R6, R7, R8, R9 resistance, RLY1 , RLY2 relay, SW switch Pitch, SWR control circuit unit, VRS varistor
Claims (3)
前記第1のクロスコンデンサよりも容量値が大きい第2のアクロスコンデンサと、
前記第1のアクロスコンデンサと前記第2のアクロスコンデンサとの間配されるラインフィルタと、
前記第1のアクロスコンデンサと前記第2のアクロスコンデンサとの接続を導通または切断とするリレーと、
待機時において前記リレーを切断するように制御する制御部と、
少なくとも前記待機時において、前記第1のアクロスコンデンサからの電流が流れる放電抵抗と、を備える電源装置。 A first across capacitor;
A second across capacitor having a larger capacitance value than the first cross capacitor;
A line filter disposed between the first across capacitor and the second across capacitor;
A relay for connecting or disconnecting the first across capacitor and the second across capacitor;
A control unit that controls to disconnect the relay during standby;
And a discharge resistor through which a current from the first across capacitor flows at least during the standby.
前記商用交流電源電圧検出回路からの電圧が所定値であることを前記制御部に知らせるフォトカプラを有する商用電圧2次側伝達回路を備える請求項2に記載の電源装置。 Furthermore, a commercial AC power supply voltage detection circuit for detecting the voltage of the commercial AC power supply,
The power supply device according to claim 2, further comprising a commercial voltage secondary-side transmission circuit having a photocoupler that informs the control unit that the voltage from the commercial AC power supply voltage detection circuit is a predetermined value.
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