JP2013134296A - 交流入力電圧検知回路とこの交流入力電圧検知回路を備えたブザー駆動回路 - Google Patents

Abstract

【課題】交流入力電圧を検知し、その電圧値を判定する交流入力電圧検回路において、交流入力電圧を整流平滑した直流電圧を分圧する抵抗器の熱損失を防いで小型化し、ブザー駆動回路においてはブザー音圧を改善する。
【解決手段】スイッチング電源回路で電圧制御されるスイッチングトランスの出力巻線から得られる正の電圧出力と、この巻線から生じる負の反発起電圧を整流平滑した負の電圧整流平滑回路を設け、この負電圧と安定化された正電圧間を分圧抵抗器で接続し、その分圧された電圧をマイコンＡＤ入力に取込むことにより、交流入力電圧値をマイコンで判定させると共に、ブザー駆動回路において、負の電圧整流平滑回路の負の電圧と、従来の正の電圧とを加算した正負両電圧をブザーに印加し、ブザー音圧を高める。
【選択図】図１

Description

本発明は、交流入力電圧値を検出判定する回路、及び家庭用電化機器などで報知音を発生させるブザー駆動回路に関するものである。

図３は、従来の一般的な交流入力電圧検知回路を有するブザー駆動回路の構成図で、以下、交流入力電圧検知回路の構成について説明する。交流入力電圧１をブリッジダイオード２で整流し、電源平滑コンデンサ３で直流電圧に平滑した後、その電圧を２つの入力電圧分圧抵抗１４，１５で分圧し、交流入力電圧検知手段であるマイコン２２のＡＤ入力電圧検知部１７に取込み、入力電圧値を検出判定している。

上記に示した一連の入力電圧を検知する回路により、ヒーター負荷やモーター負荷等へ供給する電力をマイコン２２が交流入力電圧に応じて適切に制御する制御回路を構築することができる。

一方、ブザーを駆動する電源回路は、より高いブザー音圧を得るために、スイッチング電源回路４の平滑直後の直流電圧ラインにブザー１９を接続すると共に、そのブザー１９を駆動するブザー駆動用トランジスタ２０を配し、マイコン２２からの駆動パルス信号に応じた周波数でブザー１９を駆動し、鳴動させている。

ブザー駆動回路の構成について具体的に説明する。スイッチング電源回路４のスイッチングトランス５からの出力パルス電圧（正負スイッチング出力６）を正電圧整流ダイオード７で整流した後、正電圧平滑コンデンサ８で平滑する。その直流電圧をブザー１９の駆動電圧として、マイコン２２から出力されるブザー駆動信号端子２１を、ブザー駆動用トランジスタ２０を介してブザー１９を駆動させ、マイコン２２からの駆動周波数に応じた圧電ブザーの振動板が共振動作することにより、ブザー１９を鳴動させている。

上記に示した一連のブザー駆動用電源回路とブザー駆動回路により、家庭用電化機器などで報知音を発生させる制御回路を構築することができる。

特開２００２−０４４９４３号公報

しかしながら、このような交流入力電圧を検知し、その電圧値を判定する交流入力電圧検知回路において、交流入力電圧を整流平滑した直流電圧を分圧用抵抗器を用いて検知する従来の方式は、交流入力電圧が高くなるに従って、入力電圧を分割する抵抗器の熱損失が増大するため、その熱損失に耐え得る高電力の抵抗器を設ける必要があり、コストがかかるとともに大型化する問題があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、従来回路方式で課題であった交流入力電圧が高くなった時に入力電圧を分割する抵抗器の熱損失の増大に対する高電力対応の抵抗器が必要であった従来方式とは異なり、スイッチングトランスの出力巻線から得られる正の電圧とは別に、従来利用していなかった負の逆起電圧を利用し、その電圧変化をマイコ
ンに取込み、電圧判定させることにより、高電力対応の抵抗器を要さない安価で小型な交流入力電圧検知手段を提供することを一つの目的としている。

更に、スイッチング電源回路からの正の直流電圧のみを用いてブザーを駆動する従来の方式では、最大音圧でブザーを駆動するにはその電圧が不十分であり、機器として必要なブザー音圧が得られない場合が多々あるため、それを改善する一例として圧電ブザーに共振用のコイルを直列接続したＬＣ共振回路を付加し、圧電ブザーの駆動による充放電の直列共振回路による自己昇圧現象を用いた昇電圧回路等を別途設ける必要があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、従来回路方式の課題であった、正電圧のみのブザー駆動方式のようなブザー音圧不足を改善し、また、共振コイルを付加したＬＣ共振回路による昇圧方式での課題であった、ブザーが有する固有の共振周波数と、付加したコイルとのＬＣ共振周波数の高調波歪みによるようなブザー音色の変化を生じさせないようにしたブザー駆動回路構成を提供することを二つ目の目的としている。

本発明は上記目的を達成するために、スイッチングトランスを有してマイコンへ電圧を供給するスイッチング電源回路を備え、前記スイッチング電源回路からのスイッチング出力部に正電圧整流ダイオードと正電圧平滑コンデンサとを接続し、前記マイコンの駆動電圧を安定させる電圧安定化ＩＣと電解コンデンサを接続してマイコン駆動電圧入力部に接続された電源回路に、前記スイッチング電源回路の出力から生じる負電圧を整流して平滑する負電圧整流平滑回路を備え、整流後の負電圧部と、マイコンの駆動電圧である正電圧部との間を２つの入力電圧分圧抵抗で接続し、前記入力電圧分圧抵抗で分圧された電圧をマイコンのＡＤ入力電圧検知部に入力し、交流入力電圧値を判定するように構成したものである。

これにより、交流入力電圧を整流平滑した直後の電圧を高電力の抵抗器で分圧する入力電圧検知方式と比較し、スイッチング電源回路のスイッチングトランスの出力巻線から得られる低電圧の入力電圧値をマイコンに取込み、交流入力電圧を擬似的に判定させることができるため、従来方式で課題であった、入力電圧を分割する抵抗器の熱損失の軽減を図れるとともに、安価で小型に構成することができる交流入力電圧検知回路を提供することができる。

更に、上記交流入力電圧検知回路を備えたブザー駆動回路において、スイッチング電源回路から得られる正の出力電圧と、負の出力電圧とを加算した正負両電圧をブザーに印加することにより、より高い電圧でブザーを駆動し、ブザー音圧を高めるものである。負電圧を活用することにより、正電圧のみでブザーを駆動する回路方式に比較し、ブザーの音圧不足を改善し、共振コイルを付加したＬＣ共振回路昇圧方式での高調波歪みによるようなブザー音色に変化を生じさせないブザー駆動回路を提供することができる。

本発明の交流入力電圧検知回路は、電圧を分圧する抵抗器の熱損失の低減化と、安価で小型の交流入力電圧検知手段を提供することができる。

更に、上記交流入力電圧検知回路を備えたブザー駆動回路において、ブザー音圧不足を改善し、ブザー音色の変化を生じさせないブザー駆動手段を安価に提供することができる。

本発明の実施の形態１における交流入力電圧検知回路を備えたブザー駆動回路の構成図 本発明の実施の形態１における交流入力電圧に対するマイコンＡＤ入力電圧の特性図 従来の交流入力電圧検知回路を備えたブザー駆動回路の構成図

第１の発明は、スイッチングトランスを有してマイコンへ電圧を供給するスイッチング電源回路を備え、前記スイッチング電源回路からのスイッチング出力部に正電圧整流ダイオードと正電圧平滑コンデンサとを接続し、前記マイコンの駆動電圧を安定させる電圧安定化ＩＣと電解コンデンサを接続してマイコン駆動電圧入力部に接続された電源回路に、前記スイッチング電源回路の出力から生じる負電圧を整流して平滑する負電圧整流平滑回路を備え、整流後の負電圧部と、マイコンの駆動電圧である正電圧部との間を２つの入力電圧分圧抵抗で接続し、前記入力電圧分圧抵抗で分圧された電圧をマイコンのＡＤ入力電圧検知部に入力し、交流入力電圧値を判定するように構成した交流入力電圧検知回路である。

この構成により、交流入力電圧を直接分割分流するための熱損失に耐え得る高電力の抵抗器と、フォトカプラとその電気的特性を補償する回路が不要となり、安価で小型化を可能とするブザー駆動回路を有する交流入力電圧検知回路を実現することができる。

第２の発明は、特に第１の発明の交流入力電圧検知回路にブザー駆動回路を備え、前記ブザー駆動回路は、スイッチング電源回路に反発起電力として生じる負電圧を整流平滑した負電圧と、ブザーを駆動するマイコンの正電圧とを加算した電圧をブザーに印加するように構成したものであり、より高い電圧でブザーを駆動することにより、正電圧のみで駆動するブザーのような音圧不足を改善するとともに、共振コイル等を付加したＬＣ共振回路昇圧方式での高調波歪みによるようなブザー音色の変化を生じさせないようにすることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、従来例と同じ構成のものは同一符号を付して説明を省略する。また、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における交流入力電圧検知回路を備えたブザー駆動回路の構成図で、交流入力電圧値を検出判定するスイッチング電源回路と、ブザー駆動回路の構成を示す。図２は、本発明の実施の形態１における交流入力電圧に対するマイコンのＡＤ入力電圧の特性図である。

図１及び図２において、交流入力電圧１はブリッジダイオード２に接続されて電源平滑コンデンサ３に接続され、マイコン２２等へ電圧を供給するスイッチング電源回路４に接続され、スイッチングトランス５からのスイッチング出力部６は、正電圧整流ダイオード７と、正電圧平滑コンデンサ８に接続された後、マイコン２２の駆動電圧を安定化させる電圧安定化ＩＣ９と電解コンデンサ１０に接続され、マイコン駆動電圧入力部１１に接続されている。

ここで、スイッチング出力部６において、スイッチングトランス５の出力から生じる負の反発電圧を整流する負電圧整流ダイオード１２と、その電圧を平滑する負電圧平滑コンデンサ１３に接続される負電圧整流平滑回路を構成する。この負電圧に第１の入力電圧分圧抵抗１４と、正電圧に接続された第２の入力電圧分圧抵抗１５が接続され、その交点の分圧電圧をマイコン２２のＡＤ入力電圧検知部１７に取込んでいる。尚、予期せぬ過剰な
高電圧の交流入力電圧が印加された場合に備えて、ＡＤ入力電圧検知部１７を負電圧から保護する負電圧防止ダイオード１６を接続している。

以上のように構成した交流入力電圧検知回路について、その動作、作用を説明する。負電圧整流ダイオード１２と負電圧平滑コンデンサ１３からの出力電圧は、電圧安定化ＩＣ９で安定化された正の出力電圧とは異なり、反発電圧である負電圧であって、入力電圧に比例して変化する。その変化する負電圧と安定化された正電圧間を、第１の入力電圧分圧抵抗１４と第２の入力電圧分圧抵抗１５とで接続すると、その２つの入力電圧分圧抵抗１４，１５の抵抗値の比率で分圧された電圧がＡＤ入力電圧検知部１７に入力される。

ここで、入力電圧が１００Ｖ時のスイッチングトランス５からの正電圧出力が１２Ｖ、負電圧出力は−２４Ｖのスイッチング電源回路４において、交流入力電圧範囲を２０Ｖから２８０Ｖ、マイコン２２の駆動電圧を＋５Ｖ、マイコン２２のＡＤ入力電圧検知部１７の入力電圧範囲を０Ｖから＋５Ｖ、第１の入力電圧分圧抵抗１４と第２の入力電圧分圧抵抗１５との分圧抵抗値比を１３．３３対１とした場合、交流１００Ｖ入力時におけるマイコン２２のＡＤ入力電圧検知部１７の電圧は、（（−２４Ｖ÷Ｒ１＋Ｒ２）×１２Ｖ）＋５Ｖ＝＋３．３３Ｖとなり、交流２８０Ｖ入力時におけるマイコン２２のＡＤ入力電圧検知部１７の電圧は、（（−２４Ｖ×２．８÷Ｒ１＋Ｒ２）×１２Ｖ）＋５Ｖ＝＋０．３１Ｖとなり、交流２０Ｖ入力時におけるマイコン２２のＡＤ入力電圧検知部１７の電圧は、（（−２４Ｖ×０．２÷Ｒ１＋Ｒ２）×１２Ｖ）＋５Ｖ＝＋４．６７Ｖとなり、入力電圧に反比例した分圧電圧がマイコン２２のＡＤ入力電圧検知部１７に印加される。これらをグラフ化したものが図２の特性図である。

続いて図１において、ブザー駆動回路について説明すると、負電圧整流ダイオード１２と負電圧平滑コンデンサ１３で整流平滑された負電圧は、ブザー駆動の負電圧として、ブザー電圧制限用抵抗１８を介してブザー１９に接続され、ブザー駆動用トランジスタ２０のエミッタを介して正電圧であるマイコン駆動電圧入力部１１に接続されている。ブザー駆動用トランジスタ２０のベースはマイコン２２のブザー駆動信号端子２１に接続され、ブザー駆動信号端子２１からの駆動パルス信号に応じた周波数でブザー１９が鳴動する。

以上のように構成したブザー駆動回路について、その動作、作用を説明する。ブザー１９の鳴動駆動は、ブザー駆動信号端子２１であるＬｏ／Ｈｉのパルス信号がブザー駆動用トランジスタ２０のベースに伝わると、ブザー駆動用トランジスタ２０がＬｏ時に導通し、ブザー駆動用トランジスタ２０のコレクタに接続されている、マイコン駆動電圧入力部１１が、ブザー１９とブザー電圧制限用抵抗１８を介して、負電圧平滑コンデンサ１３と負電圧整流ダイオード１２から成る負の出力電圧に流れ込むことにより、ブザー１９の両端にはマイコン駆動電圧入力部１１の正電圧と、負電圧とが合算加算された電圧が印加される。このことより、従来正の電圧のみをブザー駆動に使用していた場合と比較して、加算された正負両電圧によるブザー駆動となり、ブザー音圧を飛躍的に大きくすることができる。

以上説明した構成により、スイッチングトランス５の出力巻線から得られる正の電圧出力を安定化する電圧安定化ＩＣ９と、その出力巻線から同時に生じる負の反発起電圧を整流平滑する負の電圧整流平滑回路（１２，１３）とを備え、この負電圧と安定化電圧された正の電圧間を電圧分圧抵抗器（１４，１５）で接続し、その分圧された電圧をマイコン２２のＡＤ入力電圧検知部１７に取込み、変化する交流入力電圧値をマイコン２２で判定させる回路構成にすることにより、交流入力電圧を直接分割分流するための熱損失に耐え得る高電力の抵抗器と、フォトカプラとその電気的特性を補償する回路が不要となり、安価で小型化を可能とする交流入力電圧検知回路を実現することができる。

また、上記交流入力電圧検知回路を備えたブザー駆動回路において、スイッチングトランス５の出力巻線から出力されるパルス電圧を整流平滑して得られる正の電圧出力と、その出力巻線から同時に生じる負の反発起電圧を整流平滑する負の電圧整流平滑回路による負の電圧出力とを発生し、この負電圧と正電圧とを加算した正負両電圧をブザー１９に印加し、より高い電圧でブザー１９を駆動することにより、正電圧のみで駆動するブザーのような音圧不足を改善すると共に、共振コイル等を付加したＬＣ共振回路昇圧方式での高調波歪みによるようなブザー音色の変化を生じさせないようにすることができる。

以上のように、従来利用していなかった負の反発起電圧を効果的に活用すると共に、絶縁された２次側系の低電圧回路側で交流入力電圧値をマイコンに取込み、電圧判定させることにより、従来方式の課題であった、入力電圧を分圧する抵抗器の熱損失の低減化による抵抗器の少電力小型化が図れる交流入力電圧検知回路を構成することが可能となる。また、上記交流入力電圧検知回路を備えたブザー駆動回路において、この負電圧を活用して従来の正の電圧出力と加算した正負両電圧をブザーに印加し、より高い電圧でブザーを駆動することにより、ブザー音圧を高めることが可能となる。

１ 交流入力電圧
２ ブリッジダイオード
３ 電源平滑コンデンサ
４ スイッチング電源回路
５ スイッチングトランス
６ スイッチング出力部
７ 正電圧整流ダイオード
８ 正電圧平滑コンデンサ
９ 電圧安定化ＩＣ
１０ 電解コンデンサ
１１ マイコン駆動電圧入力部
１２ 負電圧整流ダイオード
１３ 負電圧平滑コンデンサ
１４ 第１の入力電圧分圧抵抗
１５ 第２の入力電圧分圧抵抗
１６ 負電圧防止ダイオード
１７ ＡＤ入力電圧検知部
１８ ブザー電圧制限用抵抗
１９ ブザー
２０ ブザー駆動用トランジスタ
２１ ブザー駆動信号端子
２２ マイコン

Claims (2)

1. スイッチングトランスを有してマイコンへ電圧を供給するスイッチング電源回路を備え、前記スイッチング電源回路からのスイッチング出力部に正電圧整流ダイオードと正電圧平滑コンデンサとを接続し、前記マイコンの駆動電圧を安定させる電圧安定化ＩＣと電解コンデンサを接続してマイコン駆動電圧入力部に接続された電源回路に、前記スイッチング電源回路の出力から生じる負電圧を整流して平滑する負電圧整流平滑回路を備え、整流後の負電圧部と、マイコンの駆動電圧である正電圧部との間を２つの入力電圧分圧抵抗で接続し、前記入力電圧分圧抵抗で分圧された電圧をマイコンのＡＤ入力電圧検知部に入力し、交流入力電圧値を判定するように構成した交流入力電圧検知回路。
2. ブザー駆動回路に請求項１記載の交流入力電圧検知回路を備え、前記ブザー駆動回路は、スイッチング電源回路に反発起電力として生じる負電圧を整流平滑した負電圧と、ブザーを駆動するマイコンの正電圧とを加算した電圧をブザーに印加するように構成した交流入力電圧検知回路を備えたブザー駆動回路。