JP2011130585A - Power transmitting circuit, and power supply device and electric apparatus with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、入力された電力を電力供給対象に送出する電力送出回路、ならびにこれを備えた電源装置および電気機器に関する。 The present invention relates to a power transmission circuit that transmits input power to a power supply target, and a power supply device and an electrical apparatus including the same.
従来、入力された電力に、整流や平滑化といった処理を加えて電力送出対象に送出する電力送出回路が利用されている。電力送出回路は、例えば、交流電源と電力送出対象の間に接続されて使用され、より扱い易い状態の電力が、電力送出対象に供給されるようにする。このような電力送出回路の構成例について、簡潔に説明する。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been used a power transmission circuit that sends input power to a power transmission target by adding processing such as rectification and smoothing to the input power. The power transmission circuit is used by being connected between an AC power supply and a power transmission target, for example, so that power in a more manageable state is supplied to the power transmission target. A configuration example of such a power transmission circuit will be briefly described.
図6は、当該電力送出回路の構成図である。この電力送出回路は、前段側に交流電源111が、後段側に電力送出対象(例えばスイッチング電源)112が、それぞれ接続されている。交流電源111と電力送出対象112は、フィルター113、リレースイッチ121、ブリッジダイオード整流回路D11、およびPFC[Power Factor Correction]回路114が順に介在した、電力伝送ラインによって接続されている。またこの電力伝送ラインには、電力を平滑化する平滑コンデンサ115が設けられている。
FIG. 6 is a configuration diagram of the power transmission circuit. In this power transmission circuit, an
また電力伝送ラインは、ブリッジダイオード整流回路D12やスイッチング電源120を介してマイコンMCにも接続されており、マイコンMCは、交流電源111から駆動電力が供給される。またマイコンMCは、リレースイッチ121の状態を切替えることが可能となっている。
The power transmission line is also connected to the microcomputer MC via the bridge diode rectifier circuit D12 and the
この電力送出回路は、次のように動作する。電力送出回路が待機モード(リレースイッチ121が開かれて、電力伝送ラインが非導通となっており、電力の送出がなされない状態)である場合において、マイコンMCは、外部からの動作開始の指示を受付ける。そして動作開始の指示がなされたら、マイコンMCは、リレースイッチ121を閉じて、電力伝送ラインを導通させる。これにより電力送出回路は、交流電源111から入力される電力が、電力伝送ラインを経て電力送出対象112に送出される状態(定常動作モード)となる。定常動作モードにおいては、入力された電力は、ブリッジダイオード整流回路D12や平滑コンデンサ115の作用によって、整流や平滑化がなされる。
This power delivery circuit operates as follows. When the power transmission circuit is in the standby mode (the
ここで上述した電力送出回路について、平滑コンデンサ115の充電状態に着目する。待機モードにおいて、平滑コンデンサ115は、充電がなされていない状態、或いは、定常動作モードに比べて充電量が少ない状態(過少充電状態)となる。過少充電状態は、電力伝送ラインが導通状態となって電流が流れ、徐々に充電がなされることによって解消され、最終的に平滑コンデンサ115は、十分に充電された状態となる。
Here, attention is paid to the state of charge of the
しかしながら、平滑コンデンサ115が過少充電状態であるときは、電力伝送ラインが導通状態であるときに電力送出回路に比較的大きな電力が入力されると、電力伝送ラインに過大なラッシュ電流が流れる。この傾向は、平滑コンデンサ115の容量が大きいほど顕著となる。このような過大なラッシュ電流が流れると、電力送出回路や電力送出対象が破損したり、損傷が生じたりする事態が懸念される。
However, when the
そこで本発明は、上述した問題に鑑み、過少充電状態のために過大なラッシュ電流が流れることを極力防止しつつ、過少充電状態を解消させることが容易となる電力送出回路の提供を目的とする。 In view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide a power transmission circuit that can easily eliminate an undercharged state while preventing an excessive rush current from flowing due to an undercharged state as much as possible. .
上記目的を達成するため、本発明に係る電力送出回路は、電力伝送ラインを備え、入力された入力電力を、該電力伝送ラインを伝送させて電力送出対象に送出する、電力送出回路であって、前記電力伝送ライン上に設けられており、該電力伝送ラインの導通/非導通の切替を行う導通スイッチと、前記電力伝送ライン上における前記導通スイッチの下流側に、一方の電極が接続された態様で設けられており、該電力伝送ラインにおける電力を平滑化する平滑コンデンサと、前記電力伝送ライン上における前記導通スイッチの上流側の電力が、所定の許容範囲内に収まっているか否かを検出する電力検出回路と、前記平滑コンデンサの充電量が、所定の基準量に達しているか否かを検出する充電検出回路と、前記導通スイッチを制御するスイッチ制御回路と、を備え、該スイッチ制御回路は、前記平滑コンデンサの充電量が前記基準量に達するまで、前記電力検出回路の検出結果に基づいて、前記導通スイッチを制御する構成とする。 In order to achieve the above object, a power transmission circuit according to the present invention is a power transmission circuit that includes a power transmission line and transmits input power that has been input to a power transmission target through the power transmission line. A conduction switch provided on the power transmission line for switching between conduction / non-conduction of the power transmission line and one electrode connected to the downstream side of the conduction switch on the power transmission line. A smoothing capacitor for smoothing the power in the power transmission line and whether the power upstream of the conduction switch on the power transmission line is within a predetermined allowable range. A power detection circuit that detects whether or not a charge amount of the smoothing capacitor has reached a predetermined reference amount, and a switch that controls the conduction switch. And a control circuit, and the switch control circuit, until the amount of charge of the smoothing capacitor reaches the reference amount, based on a detection result of the power detection circuit is configured to control the conduction switch.
本構成によれば、平滑コンデンサの過少充電状態が解消されるまで(充電量が基準量に達するまで)、電力検出回路の検出結果に基づいて導通スイッチを制御し、電力伝送ラインの導通/非導通を切替えることが可能となる。そのため、過少充電状態のために過大なラッシュ電流が流れることを極力防止しつつ、過少充電状態を解消させることが容易となる。 According to this configuration, the conduction switch is controlled based on the detection result of the power detection circuit until the undercharged state of the smoothing capacitor is eliminated (until the charge amount reaches the reference amount), and the conduction / non-conduction of the power transmission line is controlled. It becomes possible to switch conduction. Therefore, it becomes easy to eliminate the undercharged state while preventing the excessive rush current from flowing due to the undercharged state as much as possible.
また上記構成において、前記スイッチ制御回路は、前記電力伝送ライン上における前記導通スイッチの上流側の電力が、前記許容範囲内に収まっているときには、前記電力伝送ラインが導通の状態となるように、前記電力伝送ライン上における前記導通スイッチの上流側の電力が、前記許容範囲内に収まっていないときには、前記電力伝送ラインが非導通の状態となるように、前記導通スイッチを制御する構成としてもよい。 In the above configuration, the switch control circuit is configured such that when the power upstream of the conduction switch on the power transmission line is within the allowable range, the power transmission line is in a conduction state. When the power upstream of the conduction switch on the power transmission line is not within the allowable range, the conduction switch may be controlled so that the power transmission line is in a non-conduction state. .
本構成によれば、許容範囲を、過少充電状態であっても過大なラッシュ電流が流れない程度の範囲に設定しておくことで、過少充電状態のために過大なラッシュ電流が流れることを極力防止しつつ、過少充電状態を解消させることが可能となる。 According to this configuration, by setting the allowable range to a level that does not allow excessive rush current to flow even in an undercharged state, it is possible to prevent excessive rush current from flowing due to an excessively charged state. It is possible to eliminate the undercharged state while preventing it.
また上記構成としてより具体的には、前記スイッチ制御回路は、前記平滑コンデンサの充電量が前記基準量に達した後には、前記電力検出回路の検出結果に関わらず、前記電力伝送ラインが導通の状態に維持されるように、前記導通スイッチを制御する構成としてもよい。本構成によれば、導通スイッチの不要な切替がなされることを、抑制することが可能となる。 More specifically, in the configuration described above, the switch control circuit is configured such that after the amount of charge of the smoothing capacitor reaches the reference amount, the power transmission line is turned on regardless of the detection result of the power detection circuit. The conduction switch may be controlled so as to be maintained in a state. According to this configuration, it is possible to suppress unnecessary switching of the conduction switch.
また上記構成において、前記入力電力として、交流電力が入力されるものであり、前記電力伝送ライン上における前記導通スイッチの前段には、該交流電力を整流する整流回路が備えられている構成としてもよい。 Further, in the above configuration, AC power may be input as the input power, and a rectifier circuit that rectifies the AC power may be provided in front of the conduction switch on the power transmission line. Good.
本構成によれば、例えば前段側に交流電源を接続し、この交流電源から得られる電力を、電力伝送ラインを伝送させて電力送出対象に送出することが可能となる。 According to this configuration, for example, it is possible to connect an AC power supply to the front side and transmit the power obtained from the AC power supply to the power transmission target through the power transmission line.
また本発明に係る電源装置は、上記構成に係る電力送出回路と、前記電力送出対象としての、スイッチング電源と、を備え、該スイッチング電源は、該電力送出回路から送出されてきた電力の状態を変換し、変換後の電力を出力する構成とする。また本発明に係る電気機器は、上記構成の電源装置が備えられた構成とする。当該電源装置や電気機器によれば、上記構成の電力送出回路に係る利点を享受することが可能である。 A power supply apparatus according to the present invention includes a power transmission circuit according to the above configuration and a switching power supply as the power transmission target, and the switching power supply indicates a state of power transmitted from the power transmission circuit. It is set as the structure which converts and outputs the electric power after conversion. Moreover, the electrical equipment according to the present invention is configured to include the power supply device having the above configuration. According to the power supply device and the electric apparatus, it is possible to enjoy the advantages related to the power transmission circuit having the above configuration.
上述した通り、本発明に係る電力送出回路によれば、平滑コンデンサの過少充電状態が解消されるまで(充電量が基準量に達するまで)、電力検出回路の検出結果に基づいて導通スイッチを制御し、電力伝送ラインの導通/非導通を切替えることが可能となる。そのため、過少充電状態のために過大なラッシュ電流が流れることを極力防止しつつ、過少充電状態を解消させることが容易となる。 As described above, according to the power transmission circuit of the present invention, the conduction switch is controlled based on the detection result of the power detection circuit until the undercharged state of the smoothing capacitor is resolved (until the charge amount reaches the reference amount). Thus, it is possible to switch between conduction / non-conduction of the power transmission line. Therefore, it becomes easy to eliminate the undercharged state while preventing the excessive rush current from flowing due to the undercharged state as much as possible.
本発明の実施形態について、電力送出回路の一例を挙げて以下に説明する。 The embodiment of the present invention will be described below with an example of a power transmission circuit.
図1は、当該電力送出回路の構成を表すブロック図である。本図に示すように電力送出回路1は、電力伝送ライン10、整流回路11、導通スイッチ12、平滑コンデンサ13、スイッチ制御回路14、電力検出回路15、および充電検出回路16などを備えている。電力送出回路1は、前段側に交流電源が、後段側に電力送出対象(例えばスイッチング電源)が、それぞれ接続されて利用される。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the power transmission circuit. As shown in the figure, the
電力伝送ライン10は、交流電源と電力送出対象を結び、交流電源から交流電力が入力されるようになっている。そして電力伝送ライン10は、入力された交流電力を後段側に向けて伝送し、電力送出対象に送出する。
The
但し電力伝送ライン10は、導通スイッチ12によって、導通/非導通が切替えられるようになっている。電力伝送ライン10は、導通状態であるときに限り、前段側から後段側に電力を伝送するようになっている。なお電力伝送ライン10においては、例えばPFC回路など、何らかの回路や装置が設けられていても構わない。
However, the
整流回路11は、電力伝送ライン10の途中に設けられており、入力された交流電力を整流する役割を果す。導通スイッチ12は、電力伝送ライン10の途中であって、整流回路11の下流側に設けられており、その箇所の切断の有無を切替えることにより、電力伝送ライン10の導通/非導通を切替えるスイッチである。
The
導通スイッチ12は、例えばトランジスタによって形成されており、「ON」状態のときに、電力伝送ライン10を導通の状態とし、「OFF」状態のときに、電力伝送ライン10を非導通の状態とする。導通スイッチ12の切替は、スイッチ制御回路14によって制御される。
The
平滑コンデンサ13は、電力伝送ライン10における電力を平滑化するコンデンサである。平滑コンデンサ13は、一方の電極が、電力伝送ライン10における、導通スイッチ12より下流側の箇所に接続されており、他方の電極が接地された態様となっている。
The smoothing
スイッチ制御回路14は、例えば各種の論理回路などから形成されており、各種情報に基づいて、導通スイッチ12におけるON状態とOFF状態の切替を制御する。またスイッチ制御回路14は、外部から動作開始や動作停止の指示を受付けるようになっており、当該指示に応じて動作するようになっている。スイッチ制御回路14が、導通スイッチ12をどのように制御するかについては、改めて説明する。
The
電力検出回路15は、電力伝送ライン10における、導通スイッチ12より上流側の箇所における電力(以下、便宜的に「検出用電力」と称することがある)を監視し、検出用電力の大きさが所定の許容範囲内に収まっているか否かを、継続的に検出する。なお検出用電力は、当該所定箇所における電流或いは電圧であっても構わない。電力検出回路15による検出結果の情報は、スイッチ制御回路14に伝送される。これによりスイッチ制御回路14には、現時点で検出用電力の大きさが許容範囲内に収まっているか否かの情報が、リアルタイムに伝送される。
The
充電検出回路16は、平滑コンデンサ13の充電量を監視し、この充電量が所定の基準量に達しているか否かを、継続的に検出する。充電量の監視は、例えば、平滑コンデンサにおける一方の電極の電圧を監視することにより実現される。充電検出回路16による検出結果の情報は、スイッチ制御回路14に伝送される。これによりスイッチ制御回路14には、現時点で当該充電量が基準量に達しているか否かの情報が、リアルタイムに伝送される。
The
また電力送出回路1の動作状態としては、「待機モード」、「起動モード」、および「定常動作モード」の各モードが用意されている。待機モードは、導通スイッチ12をOFFの状態に維持したまま(つまり、電力の送出を行うことなく)、動作開始の指示を受付ける(待機する)モードである。待機モードの電力送出回路1は、動作開始の指示を受けると、起動モードを経て、定常動作モードに移行する。
In addition, as the operation state of the
起動モードは、自身の状態を待機モードから定常動作モードに移行させるための、起動動作が実行される状態である。起動動作は、平滑コンデンサ13が過少充電状態(充電がなされていない状態、或いは、定常動作モードに比べて充電量が少ない状態)であるときに、過大なラッシュ電流が流れないようにしつつ平滑コンデンサ13を充電させ、過少充電状態を解消させることを、主な目的とする。
The start-up mode is a state in which a start-up operation is performed to shift its own state from the standby mode to the steady operation mode. The start-up operation is performed when the smoothing
定常動作モードは、導通スイッチ12をONの状態に維持し、電力の送出を行う状態である。定常動作モードの電力送出回路1は、前段側から入力された電力を、平滑コンデンサ13の作用を利用して平滑化しつつ、電力送出対象に送出する。これにより、平滑化された電力を電力送出対象に供給することが可能となる。なお定常動作モードの電力送出回路1は、動作停止の指示を受けたときには、待機モードに移行する。
The steady operation mode is a state in which the
次にこの起動動作の具体的な内容について、図2に示すフローチャートを参照しながら説明する。 Next, the specific contents of this starting operation will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
起動動作が開始されると(つまり、動作開始の指示を受けると)、スイッチ制御回路14は、電力検出回路15による検出結果の情報に基づいて、検出用電力の大きさが許容範囲内に収まっているか否かを監視する(ステップS1)。なお起動動作の開始時において、既に平滑コンデンサ13の充電量が基準量に達している場合には、起動動作は直ちに終了され、電力送出回路1は定常動作モードとなる。以下、起動動作の開始時において、当該充電量が基準量に達していないものとして説明する。
When the start-up operation is started (that is, when an operation start instruction is received), the
検出用電力の大きさが許容範囲内に収まっている場合には(ステップS1のY)、スイッチ制御回路14は、導通スイッチ12をONの状態とする(ステップS2)。その後、スイッチ制御回路14は、充電検出回路16による検出結果の情報に基づいて、平滑コンデンサ13の充電量が基準量に達したか否かを監視する(ステップS3)。またこれに並行して、スイッチ制御回路14は、電力検出回路15による検出結果の情報に基づいて、検出用電圧の大きさが許容範囲外となったか否かを監視する(ステップS4)。
When the magnitude of the detection power is within the allowable range (Y in step S1), the
なお、このような監視(ステップS3、S4)がなされている間は、電力伝送ライン10は導通状態となっているため、平滑コンデンサ13は徐々に充電される。また電力伝送ライン10は導通状態となっているが、交流電源から入力される電力は比較的小さいもの(検出用電力の大きさが許容範囲内に収まる程度のもの)となっているため、平滑コンデンサ13の充電量が少なくても、過大なラッシュ電流が流れないようになっている。
During such monitoring (steps S3 and S4), since the
そして充電量が基準量に達したとき(ステップS3のY)、つまり過少充電状態が解消されたときには、起動動作は終了され、電力送出回路1は定常動作モードとなる。また検出用電力の大きさが許容範囲外となった場合には(ステップS4のY)、スイッチ制御回路14は、導通スイッチ12をOFFの状態とする(ステップS5)。その後、スイッチ制御回路14は、ステップS1の動作を繰り返す。
When the charge amount reaches the reference amount (Y in step S3), that is, when the undercharge state is resolved, the start-up operation is terminated and the
ここで、起動動作の実行時における、導通スイッチ12の状態に関するタイミングチャートの一例を、図3に示す。なお図3における(A)のグラフは、検出用電力(ここでは、整流回路11より前段側の電力とする)の状態(ここでは、電圧の波形とする)を表し、(B)のグラフは、導通スイッチ12の状態(ON/OFFが切替る様子)を表している。また本例では、−VaからVaまでの電圧の範囲(つまり電圧の大きさが、Va以下である範囲)が許容範囲に設定されているのに対し、交流電源からは、ピーク時にこの許容範囲を超える大きさとなる、交流電圧が入力されるとする。
Here, FIG. 3 shows an example of a timing chart regarding the state of the
図3に示すように、起動動作によれば、このような交流電圧が入力される場合であっても、その大きさが許容範囲を超えている期間においては、導通スイッチ12はOFFの状態となる。そのため、過大なラッシュ電流が電力送出回路1や電力送出対象に流れることが、未然に防止されるようになっている。
As shown in FIG. 3, according to the start-up operation, even when such an AC voltage is input, the
その一方で、当該交流電圧が許容範囲内に収まっている期間においては、導通スイッチ12はONの状態となり、上述したように平滑コンデンサ13は徐々に充電される。そして最終的には、平滑コンデンサ13の充電量は基準量に達し、起動動作の主な目的が果たされることとなる。
On the other hand, during the period in which the AC voltage is within the allowable range, the
なお検出用電力は、整流回路11より前段側の電力であっても良く、整流回路11より後段側の電力であっても良い。図4は、検出用電力が整流回路11より後段側の電力である場合について、起動動作の実行時における、導通スイッチ12の状態に関するタイミングチャートの一例を同様に表している。本図では、0からVaまでの電圧の範囲が、許容範囲に設定されている。このように、何れの場合であっても、検出用電力が許容範囲を超えている期間においては、導通スイッチ12はOFFの状態となり、起動動作の主な目的を果たすことが可能である。
The detection power may be power on the front side of the
なお上述した基準量については、導通スイッチ12がONの状態に維持されても、過大なラッシュ電流が流れない程度の量に設定されている。通常、電力送出回路1に入力される電力の大きさ(交流電源が供給する電力の大きさ等)は既知であるため、電力送出回路1の回路特性などをも考慮し、このような設定を行うことは可能である。
The reference amount described above is set to such an amount that an excessive rush current does not flow even when the
また上述した許容範囲については、平滑コンデンサ13の充電量が基準量に達していない状態であっても、過大なラッシュ電流が流れない程度の範囲に設定されている。基準量や許容範囲がこのように設定されていることで、電力送出回路1は、起動モードにおいて過大なラッシュ電流を流さないようにすることが可能となっている。
Further, the allowable range described above is set to a range in which an excessive rush current does not flow even when the charge amount of the smoothing
次に、電力送出回路1のより具体的な構成について、一例を挙げて説明する。
Next, a more specific configuration of the
図5は、電力送出回路1のより具体的な構成を示したものである。本図に示すように電力送出回路1は、フィルター23、PFC回路24、電解コンデンサ(25、26、30)、ツェナーダイオード27、コンパレータ(28、29)、スイッチング電源31、フォトカプラ33、抵抗(R1〜R16)、ダイオードブリッジ整流回路(D1、D2)、ダイオード(D3、D4)、トランジスタ(Q1〜Q5)、およびマイコンMCなどを備えている。
FIG. 5 shows a more specific configuration of the
なおマイコンMCは、外部からの動作開始の指示(例えば、ユーザによる指示)を受付けることが可能となっている。またダイオードブリッジ整流回路D1は、先述した整流回路11に相当し、トランジスタQ1は、導通スイッチ12に相当し、電解コンデンサ25は、平滑コンデンサ13に相当している。
Note that the microcomputer MC can accept an instruction to start an operation from the outside (for example, an instruction by a user). The diode bridge rectifier circuit D1 corresponds to the
電力送出回路1の前段側には交流電源21が、後段側には電力送出対象22が、それぞれ接続されている。そして電力送出回路1は、前段側からフィルター23、ブリッジダイオード整流回路D1、トランジスタ(MOSFET)Q1のドレインとソース、およびPFC回路24の各々を順に介在させたライン(電力伝送ライン10に相当する)によって、交流電源21と電力送出対象22を結んでいる。
An AC power supply 21 is connected to the front side of the
フィルター23とブリッジダイオード整流回路D1の間には、ダイオードD3のアノードとダイオードD4のアノードが接続されている。ダイオードD3のカソードは、抵抗R1と抵抗R2を順に介して、接地されている。ダイオードD4のカソードは、抵抗R3と電解コンデンサ26を順に介して接地されている。抵抗R1と抵抗R2の間は、コンパレータ28の反転入力端子に接続されている。
Between the filter 23 and the bridge diode rectifier circuit D1, an anode of a diode D3 and an anode of a diode D4 are connected. The cathode of the diode D3 is grounded through the resistor R1 and the resistor R2 in this order. The cathode of the diode D4 is grounded through the resistor R3 and the electrolytic capacitor 26 in this order. The resistor R1 and the resistor R2 are connected to the inverting input terminal of the
また抵抗R3と電解コンデンサ26の間は、抵抗R6を介して、トランジスタQ2のベースに接続されている。抵抗R6の前段は、抵抗R4とツェナーダイオード27を順に介して接地されており、抵抗R4とツェナーダイオード27の間は、コンパレータ28の非反転入力端子とコンパレータ29の反転入力端子に接続されている。またコンパレータ28の出力端子は、抵抗R5を介して、トランジスタQ3のベースに接続されている。抵抗R5とトランジスタQ3のベースとの間は、トランジスタQ2のコレクタが接続されているととともに、抵抗R7を介して接地されている。またトランジスタQ2のエミッタは接地されている。
The resistor R3 and the electrolytic capacitor 26 are connected to the base of the transistor Q2 via the resistor R6. The preceding stage of the resistor R6 is grounded through the resistor R4 and the Zener diode 27 in order, and the resistor R4 and the Zener diode 27 are connected to the non-inverting input terminal of the
またダイオードブリッジ整流回路D1とトランジスタQ1の間は、抵抗R8を介して、トランジスタQ1のゲートに接続されている。トランジスタQ1のゲートは、抵抗R9を介して、トランジスタQ3のコレクタに接続されており、トランジスタQ3のエミッタは接地されている。抵抗R9とトランジスタQ3のコレクタとの間は、トランジスタQ4のコレクタに接続されている。 The diode bridge rectifier circuit D1 and the transistor Q1 are connected to the gate of the transistor Q1 through a resistor R8. The gate of the transistor Q1 is connected to the collector of the transistor Q3 via the resistor R9, and the emitter of the transistor Q3 is grounded. The resistor R9 and the collector of the transistor Q3 are connected to the collector of the transistor Q4.
またコンパレータ29の出力端子は、抵抗R10を介してトランジスタQ4のベースに接続されており、トランジスタQ4のエミッタは接地されている。コンパレータ29の出力端子と抵抗R10の間は、抵抗R11を介して接地されている。またPFC回路24と電力送出対象12との間は、電解コンデンサ25を介して接地されているとともに、抵抗R12と抵抗R13を順に介して接地されている。抵抗R12と抵抗R13の間は、コンパレータ29の非反転入力端子に接続されている。
The output terminal of the comparator 29 is connected to the base of the transistor Q4 via the resistor R10, and the emitter of the transistor Q4 is grounded. The output terminal of the comparator 29 and the resistor R10 are grounded via a resistor R11. The
またフィルター23とブリッジダイオード整流回路D1の間は、別のブリッジダイオード整流回路D2を介して、スイッチング電源31の前段に接続されている。なおスイッチング電源31の前段には、電力を平滑させる電解コンデンサ30が設けられている。スイッチング電源31の後段は、マイコンMCと抵抗R14の一端に接続されている。また抵抗R14の他端は、フォトカプラ33における発光ダイオードのアノードに接続されており、当該発光ダイオードのカソードは、トランジスタQ5のコレクタに接続されている。またトランジスタQ5のエミッタは接地されている。
The filter 23 and the bridge diode rectifier circuit D1 are connected to the preceding stage of the switching power supply 31 via another bridge diode rectifier circuit D2. In addition, an electrolytic capacitor 30 for smoothing the power is provided in front of the switching power supply 31. The subsequent stage of the switching power supply 31 is connected to one end of the microcomputer MC and the resistor R14. The other end of the resistor R14 is connected to the anode of the light emitting diode in the
またマイコンMCは、抵抗R15を介してトランジスタQ5のベースに接続されている。抵抗R15とトランジスタQ5のベースの間は、抵抗R16を介して接地されている。またフォトカプラ33におけるトランジスタのコレクタは、抵抗R6とトランジスタQ2のベースの間に接続されており、当該トランジスタのエミッタは接地されている。
The microcomputer MC is connected to the base of the transistor Q5 via the resistor R15. The resistor R15 and the base of the transistor Q5 are grounded via a resistor R16. The collector of the transistor in the
なお電力送出回路1における各部の実装については、種々の態様とすることができる。例えば、各コンパレータ(28、29)を、一個のICチップに纏められた態様としてもよい。またマイコンMCは、スイッチング電源31から駆動電力が供給されるようになっており、トランジスタQ5のON/OFF(コレクタ−エミッタ間の導通)を制御することが可能となっている。
In addition, about the mounting of each part in the electric
次に、図5に示した構成の電力送出回路1の動作内容について説明する。
Next, the operation content of the
待機モードにおいては、マイコンMCはトランジスタQ5をOFFにしており、トランジスタQ1はOFFの状態に維持されている。そしてマイコンMCが動作開始の指示を受けると、起動動作が開始される。このときマイコンMCは、トランジスタQ2をONとし、フォトカプラ33をONの状態として、トランジスタQ2をOFFとする。
In the standby mode, the microcomputer MC turns off the transistor Q5, and the transistor Q1 is maintained in the off state. When the microcomputer MC receives an operation start instruction, the start operation is started. At this time, the microcomputer MC turns on the transistor Q2, turns on the
この状態では、コンパレータ28の反転入力端子への入力(交流電源21とトランジスタQ1の間の電圧が、ダイオードD3を介して、抵抗R1と抵抗R2によって分圧されたもの)が、コンパレータ28の非反転入力端子への入力(ツェナーダイオード27の特性等によって定まる電圧)より小さい場合に、コンパレータ28の出力はONとなり、そうでない場合はOFFとなる。
In this state, the input to the inverting input terminal of the comparator 28 (the voltage between the AC power supply 21 and the transistor Q1 divided by the resistors R1 and R2 via the diode D3) is not applied to the
すなわち、トランジスタQ1より前段側の箇所の電圧の大きさ(検出用電力に相当する)が、所定の電圧より小さい範囲(抵抗R1や抵抗R2の特性等によって定まり、許容範囲に相当する)にあるか否かによって、コンパレータ28の出力が決まる。この動作は、先述したステップS1の動作に相当する。なお許容範囲の調整は、抵抗R1や抵抗R2の特性等の変更を通じて、可能となっている。
That is, the magnitude of the voltage (corresponding to the detection power) at a position before the transistor Q1 is in a range smaller than a predetermined voltage (determined by the characteristics of the resistors R1 and R2, etc., and corresponds to an allowable range) Whether or not the output of the
そしてコンパレータ28の出力がONである場合は、トランジスタQ3がONとなり、ひいては、トランジスタQ1もONの状態となる。この動作は、先述したステップS2の動作に相当する。なお後述する通り、その後交流電源21から入力される電圧が大きくなり、コンパレータ28の出力がOFFとなると、トランジスタQ3がOFFとなり、トランジスタQ4もOFFとなっていれば、トランジスタQ1はOFFの状態となる。
When the output of the
トランジスタQ1がONの状態となったら、交流電源21と電力送出対象22を結ぶラインに、交流電源が供給する電力に応じた電流が流れ、電解コンデンサ25が徐々に充電される。一方、コンパレータ29の非反転入力端子には、電解コンデンサ25の充電量に応じた電圧(電解コンデンサ25における電圧が、抵抗R12とR13によって分圧されたもの)が入力される。そしてこの入力が、コンパレータ29の反転入力端子への入力(ツェナーダイオード27によって定まる電圧)より大きい場合に、コンパレータ28の出力はONとなり、そうでない場合はOFFとなる。
When the transistor Q1 is turned on, a current corresponding to the power supplied from the AC power source flows through the line connecting the AC power source 21 and the
すなわち、電解コンデンサ25の充電量が、所定量(抵抗R12や抵抗R13の特性等によって定まり、基準量に相当する)に達したか否かによって、コンパレータ29の出力が決まる。この動作は、先述したステップS3の動作に相当する。なお基準量の調整は、抵抗R12や抵抗R13の特性等の変更を通じて、可能となっている。 That is, the output of the comparator 29 is determined depending on whether or not the charge amount of the electrolytic capacitor 25 has reached a predetermined amount (determined by the characteristics of the resistor R12 and the resistor R13 and corresponding to the reference amount). This operation corresponds to the operation in step S3 described above. The reference amount can be adjusted by changing the characteristics of the resistor R12 and the resistor R13.
そしてコンパレータ29の出力がONとなった場合は、トランジスタQ4がONとなる。トランジスタQ4がONである状態は、電解コンデンサ25の充電量が基準量に達している限り、維持される。そしてこの状態では、トランジスタQ3におけるON/OFFの状態に関わらず、トランジスタQ1がONの状態となる。すなわち、電力送出回路1は、交流電源21から入力される電圧の大きさに関わらず、トランジスタQ1がONの状態に維持される状態(先述した定常動作モード)となり、起動動作は終了される。
When the output of the comparator 29 is turned on, the transistor Q4 is turned on. The state where the transistor Q4 is ON is maintained as long as the charge amount of the electrolytic capacitor 25 reaches the reference amount. In this state, the transistor Q1 is turned on regardless of the ON / OFF state of the transistor Q3. That is, the
また、コンパレータ28の出力がONとなったことにより、トランジスタQ1がONの状態となった後も、トランジスタQ1より前段側の箇所の電圧の大きさが、許容範囲内に収まっているか否かによって、コンパレータ28の出力が決まる。この動作は、先述したステップS4の動作に相当する。そして、交流電源21から入力される電圧が大きくなった結果、トランジスタQ1より前段側の箇所の電圧の大きさが許容範囲を超えると、コンパレータ28の出力はOFFとなる。
Further, even after the transistor Q1 is turned on due to the output of the
コンパレータ28の出力がOFFとなると、トランジスタQ3はOFFとなる。このとき、トランジスタQ4もOFFとなっていれば(つまり、電解コンデンサ25の充電量が基準量に達していなければ)、トランジスタQ1はOFFの状態となる。この動作は、先述したステップS5の動作に相当する。その後、トランジスタQ2がOFFとされた直後の動作(先述したステップS1の動作に相当)が繰り返される。
When the output of the
以上のようにして、図5に示す回路の電力送出回路1は起動動作を実現させる。また当該電力送出回路1には、起動動作を完了させた後に動作停止の指示を受付けて、当該指示がなされたときに、待機モードに移行させる機能部(不図示)が設けられている。なお電力送出回路1の具体的な回路構成としては、図5に示す態様のものに限られず、同等の趣旨の機能を有する限り、種々の構成が採用され得る。電力送出回路1によれば、起動時に過大なラッシュ電流が生じるといった事態が抑制されるため、安全性を維持させることが容易である。
As described above, the
また電力送出回路1によれば、このような事態を想定して過剰なスペックとしておく必要が無い。例えば、電力送出回路1に用いられる各部品(ヒューズ、ブリッジダイオード、およびPFC回路用のダイオード等)における、ピーク電流の定格値(定格電流)等を、必要以上に高くする必要が無い。そのため電力送出回路1によれば、製品の低廉化等を実現することも容易となっている。
Moreover, according to the
また上述した説明から明らかなように、図5に示された回路構成において、マイコンMC、フォトカプラ33、およびトランジスタ(Q2〜Q4)などから形成されている部分が、先述したスイッチ制御回路14に相当する。また、コンパレータ28などから形成されている部分が、先述した電力検出回路15に相当し、コンパレータ29などから形成されている部分が、先述した充電検出回路16に相当する。
As is clear from the above description, in the circuit configuration shown in FIG. 5, the portion formed of the microcomputer MC, the
また図5に示す電力送出回路1においては、導通スイッチ12として、リレースイッチ等に比べて応答の速いFETが適用されている。そのため、コンパレータ28の出力(電力検出回路15の検出結果に相当)に応じて、精度良く、電力伝送ラインの導通/非導通を切替えることが可能となっている。
In the
また電力送出回路1は、電力送出対象22としてスイッチング電源が接続されることにより、全体として電源装置を形成することができる。なおスイッチング電源自体については、スイッチング動作(通常は、半導体スイッチのON/OFF)を行う安定化電源の一種として公知であるため、詳細な説明は省略する。またこのように形成された電源装置は、各種電気機器に備えることができる。この場合、電気機器は、当該電源装置を通じて、駆動電力などの供給を受けることが可能となる。
Further, the
以上に説明した通り、本実施形態の電力送出回路1は、電力伝送ライン10を備え、入力された入力電力を、電力伝送ライン10を伝送させて電力送出対象に送出する。また電力送出回路1は、電力伝送ライン10上に設けられており、電力伝送ライン10の導通/非導通の切替を行う導通スイッチ12と、電力伝送ライン10上における導通スイッチ12の下流側に、一方の電極が接続された態様で設けられており、電力伝送ライン10における電力を平滑化する平滑コンデンサ13と、電力伝送ライン10上における導通スイッチ12の上流側の電力が、許容範囲内に収まっているか否かを検出する電力検出回路15と、平滑コンデンサ13の充電量が、基準量に達しているか否かを検出する充電検出回路16と、導通スイッチ12を制御するスイッチ制御回路14と、を備えている。
As described above, the
そしてスイッチ制御回路14は、平滑コンデンサ13の充電量が基準量に達するまで、電力検出回路15の検出結果に基づいて、導通スイッチ12を制御するようになっている。
The
その結果、電力送出回路1によれば、平滑コンデンサ13の過少充電状態が解消されるまで(充電量が基準量に達するまで)、電力検出回路15の検出結果に基づいて導通スイッチ12を制御し、電力伝送ライン10の導通/非導通を切替えることが可能となっている。そのため、過少充電状態のために過大なラッシュ電流が流れることを極力防止しつつ、過少充電状態を解消させることが容易となっている。
As a result, according to the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこの内容に限定されるものではない。本発明は、その主旨を逸脱しない範囲において、種々の改変を加えて実施され得る。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this content. The present invention can be implemented with various modifications without departing from the spirit of the present invention.
本発明は、各種電気機器に用いられる、ラッシュ電流を軽減させるための回路に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a circuit for reducing a rush current used in various electric devices.
1 電力送出回路
10 電力伝送ライン
11 整流回路
12 導通スイッチ
13 平滑コンデンサ
14 スイッチ制御回路
15 電力検出回路
16 充電検出回路
21 交流電源
22 電力送出対象
23 フィルター
24 PFC回路
25 電解コンデンサ(平滑コンデンサ)
26、30 電解コンデンサ
27 ツェナーダイオード
28、29 コンパレータ
31 スイッチング電源
33 フォトカプラ
R1〜R16 抵抗
D1 ダイオードブリッジ整流回路(整流回路)
D2 ダイオードブリッジ整流回路
D3、D4 ダイオード
Q1 トランジスタ(導通スイッチ)
Q2〜Q5 トランジスタ
MC マイコン
DESCRIPTION OF
26, 30 Electrolytic capacitor 27
D2 Diode bridge rectifier circuit D3, D4 Diode Q1 Transistor (conduction switch)
Q2 to Q5 Transistor MC Microcomputer
Claims (6)
前記電力伝送ライン上に設けられており、該電力伝送ラインの導通/非導通の切替を行う導通スイッチと、
前記電力伝送ライン上における前記導通スイッチの下流側に、一方の電極が接続された態様で設けられており、該電力伝送ラインにおける電力を平滑化する平滑コンデンサと、
前記電力伝送ライン上における前記導通スイッチの上流側の電力が、所定の許容範囲内に収まっているか否かを検出する電力検出回路と、
前記平滑コンデンサの充電量が、所定の基準量に達しているか否かを検出する充電検出回路と、
前記導通スイッチを制御するスイッチ制御回路と、を備え、
該スイッチ制御回路は、
前記平滑コンデンサの充電量が前記基準量に達するまで、前記電力検出回路の検出結果に基づいて、前記導通スイッチを制御することを特徴とする電力送出回路。 A power transmission circuit comprising a power transmission line and transmitting the input power input to the power transmission target by transmitting the power transmission line,
A conduction switch that is provided on the power transmission line and switches between conduction / non-conduction of the power transmission line;
A smoothing capacitor that is provided in a mode in which one electrode is connected to the downstream side of the conduction switch on the power transmission line, and smoothes the power in the power transmission line;
A power detection circuit that detects whether or not the power upstream of the conduction switch on the power transmission line is within a predetermined allowable range;
A charge detection circuit for detecting whether or not a charge amount of the smoothing capacitor has reached a predetermined reference amount;
A switch control circuit for controlling the conduction switch,
The switch control circuit
The power transmission circuit controls the conduction switch based on a detection result of the power detection circuit until a charge amount of the smoothing capacitor reaches the reference amount.
前記電力伝送ライン上における前記導通スイッチの上流側の電力が、前記許容範囲内に収まっているときには、前記電力伝送ラインが導通の状態となるように、
前記電力伝送ライン上における前記導通スイッチの上流側の電力が、前記許容範囲内に収まっていないときには、前記電力伝送ラインが非導通の状態となるように、
前記導通スイッチを制御することを特徴とする請求項1に記載の電力送出回路。 The switch control circuit includes:
When the power upstream of the conduction switch on the power transmission line is within the allowable range, so that the power transmission line is in a conduction state,
When the power upstream of the conduction switch on the power transmission line is not within the allowable range, so that the power transmission line is in a non-conduction state,
The power transmission circuit according to claim 1, wherein the conduction switch is controlled.
前記平滑コンデンサの充電量が前記基準量に達した後には、前記電力検出回路の検出結果に関わらず、前記電力伝送ラインが導通の状態に維持されるように、前記導通スイッチを制御することを特徴とする請求項2に記載の電力送出回路。 The switch control circuit includes:
After the amount of charge of the smoothing capacitor reaches the reference amount, the conduction switch is controlled so that the power transmission line is maintained in the conduction state regardless of the detection result of the power detection circuit. The power transmission circuit according to claim 2, wherein
前記電力伝送ライン上における前記導通スイッチの前段には、該交流電力を整流する整流回路が備えられていることを特徴とする請求項3に記載の電力送出回路。 AC power is input as the input power,
4. The power transmission circuit according to claim 3, wherein a rectification circuit for rectifying the AC power is provided in a stage preceding the conduction switch on the power transmission line. 5.
前記電力送出対象としての、スイッチング電源と、
を備え、
該スイッチング電源は、該電力送出回路から送出されてきた電力の状態を変換し、変換後の電力を出力することを特徴とする電源装置。 A power transmission circuit according to any one of claims 1 to 4,
A switching power supply as the power transmission target;
With
The switching power supply converts a state of power transmitted from the power transmission circuit and outputs the converted power.
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JP2009286654A JP2011130585A (en) | 2009-12-17 | 2009-12-17 | Power transmitting circuit, and power supply device and electric apparatus with the same |
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JP2014082911A (en) * | 2012-10-18 | 2014-05-08 | Mitsubishi Electric Corp | Motor drive control device |
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- 2009-12-17 JP JP2009286654A patent/JP2011130585A/en active Pending
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