JP2016059098A - Power supply device, television device, and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源装置、テレビ装置、及び電子機器に関し、より詳細には、スイッチング素子を有する電源装置、その電源装置を備えたテレビ装置、及びその電源装置を備えた電子機器に関する。 The present invention relates to a power supply device, a television device, and an electronic device, and more particularly to a power supply device having a switching element, a television device including the power supply device, and an electronic device including the power supply device.
従来から、テレビ装置等の電子機器の電源装置として、スイッチング素子を有する昇圧型のスイッチング電源装置が用いられている。このスイッチング電源装置には、スイッチング素子の他にダイオードが設けられているが、そのダイオードが短絡することで故障した際、電源装置内の回路の動作が停止せず、スイッチング素子の発熱・破壊に至る可能性がある。 2. Description of the Related Art Conventionally, a step-up switching power supply device having a switching element has been used as a power supply device for electronic equipment such as a television device. This switching power supply device is provided with a diode in addition to the switching element, but when the diode is short-circuited, the operation of the circuit in the power supply device does not stop, resulting in heat generation and destruction of the switching element. There is a possibility.
その対策として、例えば特許文献1には、LED(Light Emitting Diode)点灯用の低電流源が備わった昇圧回路において、出力の低電流源の電圧値を検出する検出回路を備えることでダイオードの短絡故障を検出する技術が開示されている。 As a countermeasure, for example, Patent Document 1 discloses that a booster circuit having a low current source for lighting an LED (Light Emitting Diode) includes a detection circuit that detects a voltage value of an output low current source, thereby short-circuiting a diode. A technique for detecting a failure is disclosed.
また、昇圧回路の故障に関し、特許文献2には、スイッチング素子の端子電圧を検出してスイッチング素子の固着故障を検出して停止する技術が開示されている。なお、特許文献3には力率改善回路を備えた電源装置が開示されている。
Regarding the failure of the booster circuit, Patent Document 2 discloses a technique for detecting the terminal voltage of the switching element to detect and stop the fixing failure of the switching element.
しかしながら、特許文献1に記載の技術ではダイオードの短絡故障を検出するための検出回路を追加で設ける必要がある。また、特許文献2に記載の技術は、ダイオードの短絡故障を検出することを目的とするものではない。なお、特許文献3に記載の技術は故障を検出することを目的とするものではない。
However, in the technique described in Patent Document 1, it is necessary to additionally provide a detection circuit for detecting a short circuit failure of the diode. Further, the technique described in Patent Document 2 is not intended to detect a short-circuit failure of a diode. Note that the technique described in
さらに、上述したようなスイッチング素子を備えた電源装置には、ダイオードだけでなくチョークコイルも具備されるが、特許文献1,2に記載の技術ではこのチョークコイルの短絡故障を検知できない。 Furthermore, although the power supply device including the switching element as described above includes not only a diode but also a choke coil, the techniques described in Patent Documents 1 and 2 cannot detect a short-circuit failure of the choke coil.
本発明は、上述のような実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、スイッチング素子を備えた電源装置において、簡易な構成でダイオードやチョークコイルの短絡故障を検出すること、並びにそのような電源装置を備えたテレビ装置、電子機器を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described actual situation, and an object of the present invention is to detect a short-circuit failure of a diode or a choke coil with a simple configuration in a power supply device including a switching element, and so on. It is an object to provide a television set and an electronic device provided with a power supply device.
上記の課題を解決するために、本発明の第1の技術手段は、交流電圧を整流する整流回路と、該整流回路に接続されたチョークコイルと、該チョークコイルに接続されたダイオードと、前記整流回路によって整流された電流を前記チョークコイル及び該ダイオードを介して充電するためのコンデンサと、該コンデンサと前記ダイオードとの直列接続回路に対して並列接続され、前記ダイオードを介した前記コンデンサへの電流をオン/オフ制御するためのスイッチング素子と、を備えた電源装置であって、前記スイッチング素子の導通時間を検出し、該導通時間に基づき前記ダイオード又は前記チョークコイルの短絡を判定する判定部をさらに備えたことを特徴としたものである。 In order to solve the above problems, a first technical means of the present invention includes a rectifier circuit that rectifies an alternating voltage, a choke coil connected to the rectifier circuit, a diode connected to the choke coil, A capacitor for charging the current rectified by the rectifier circuit via the choke coil and the diode, and a series connection circuit of the capacitor and the diode are connected in parallel to the capacitor via the diode. And a switching device for controlling on / off of current, wherein the determination unit detects a conduction time of the switching element and determines a short circuit of the diode or the choke coil based on the conduction time Is further provided.
本発明の第2の技術手段は、第1の技術手段において、前記判定部は、前記導通時間を所定の閾値と比較し、前記導通時間が該所定の閾値を下回った場合に、前記ダイオード又は前記チョークコイルが短絡したと判定することを特徴としたものである。 According to a second technical means of the present invention, in the first technical means, the determination unit compares the conduction time with a predetermined threshold value, and when the conduction time falls below the predetermined threshold value, It is determined that the choke coil is short-circuited.
本発明の第3の技術手段は、第1の技術手段において、前記判定部は、前記導通時間を所定の閾値と比較し、前記導通時間が所定回数連続して該所定の閾値を下回った場合に、前記ダイオード又は前記チョークコイルが短絡したと判定することを特徴としたものである。 According to a third technical means of the present invention, in the first technical means, the determination unit compares the conduction time with a predetermined threshold value, and the conduction time falls below the predetermined threshold value for a predetermined number of times. In addition, it is determined that the diode or the choke coil is short-circuited.
本発明の第4の技術手段は、第1〜第3のいずれか1の技術手段において、前記判定部で短絡したと判定された場合に前記スイッチング素子をオフにすることを特徴としたものである。 A fourth technical means of the present invention is characterized in that, in any one of the first to third technical means, the switching element is turned off when it is determined that the determination unit has short-circuited. is there.
本発明の第5の技術手段は、第1〜第4のいずれか1の技術手段において、前記判定部で短絡したと判定された場合に前記整流回路への交流電圧を遮断するスイッチを、さらに備えたことを特徴としたものである。 According to a fifth technical means of the present invention, in any one of the first to fourth technical means, a switch for cutting off the AC voltage to the rectifier circuit when it is determined that the determination unit has short-circuited, It is characterized by having provided.
本発明の第6の技術手段は、第1〜第5のいずれか1の技術手段において、前記判定部で短絡したと判定された場合に前記電源装置に接続される負荷回路への電流を遮断するスイッチを、さらに備えたことを特徴としたものである。 According to a sixth technical means of the present invention, in any one of the first to fifth technical means, the current to the load circuit connected to the power supply device is interrupted when it is determined that the determination unit has short-circuited. The switch is further provided with a switch.
本発明の第7の技術手段は、第1〜第6のいずれか1の技術手段における電源装置を備えたテレビ装置である。
本発明の第8の技術手段は、第1〜第6のいずれか1の技術手段における電源装置を備えた電子機器である。
A seventh technical means of the present invention is a television apparatus provided with the power supply device according to any one of the first to sixth technical means.
An eighth technical means of the present invention is an electronic device including the power supply device according to any one of the first to sixth technical means.
本発明によれば、スイッチング素子を備えた電源装置において、簡易な構成でダイオードやチョークコイルの短絡故障を検出することができる。また、本発明によれば、そのような電源装置を備えたテレビ装置や電子機器を提供することができる。 According to the present invention, in a power supply device including a switching element, it is possible to detect a short-circuit failure of a diode or a choke coil with a simple configuration. In addition, according to the present invention, it is possible to provide a television apparatus or an electronic device including such a power supply device.
以下、本発明に係る電源装置の様々な実施形態について、図面を参照しながら説明する。この電源装置は、具備されたダイオードやチョークコイルの短絡を判定する点に特徴を有するものであり、テレビ装置、レコーダ機器など様々な電子機器に組み込むことが可能である。 Hereinafter, various embodiments of a power supply device according to the present invention will be described with reference to the drawings. This power supply device is characterized in that a short circuit of a provided diode or choke coil is determined, and can be incorporated into various electronic devices such as a television device and a recorder device.
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係る電源装置について、図1〜図3Cを参照しながら説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係る電源装置の一構成例を示す回路図である。
(First embodiment)
A power supply device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3C. FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration example of a power supply device according to the first embodiment of the present invention.
図1に示すように、本実施形態に係る電源装置1は、整流回路11、チョークコイル12、ダイオード13、コンデンサ14、スイッチング素子15、及びマイコン(マイクロコンピュータ)17を備え、負荷回路20に対して電力を供給する装置である。マイコン17は、電源装置1を制御する制御部の一例であり、IC(Integrated Circuit)で構成される。
As shown in FIG. 1, the power supply device 1 according to the present embodiment includes a
整流回路11は、交流電源10に接続され交流電圧を整流する回路であり、図示するように例えば全波整流ダイオードで構成される。交流電源10としては、例えば100V等の商用電源が挙げられる。また、全波整流ダイオードとしては、例えばダイオードブリッジによる全波整流を行うブリッジ形のものが挙げられる。
The
チョークコイル12は、整流回路11に接続された昇圧チョークコイルである。また、チョークコイル12には、補助コイル18が差動的に電磁結合されると共に、ダイオード13が接続されている。補助コイル18は、チョークコイル12を流れる電流を検出するためのものである。
The
コンデンサ14は、整流回路11によって整流された電流をチョークコイル12及びダイオード13を介して充電するためのコンデンサである。コンデンサ14の両端が電源装置1の出力端子に相当し、電源装置1の負荷となる負荷回路20が接続され、負荷回路20に電力が供給されることになる。
The
スイッチング素子15は、コンデンサ14とダイオード13との直列接続回路に対して並列接続され、ダイオード13を介したコンデンサ14への電流をオン/オフ制御するための素子である。スイッチング素子15としては、図示するように例えばFET(Field effect transistor)が挙げられるが、これに限らず、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などであってもよい。また、スイッチング素子15には、整流回路11の負極側との間に直列に抵抗16が接続されている。
The
スイッチング素子15がオンされた場合、チョークコイル12、スイッチング素子15、及び抵抗16のパスが生じ、チョークコイル12に電流が流れてエネルギーが蓄えられる。一方、スイッチング素子15がオフされた場合、チョークコイル12、ダイオード13、及びコンデンサ14のパスが生じ、且つチョークコイル12を流れる電流は急にはゼロにならないため、ダイオード13を介してコンデンサ14に電流が注入される。つまり、スイッチング素子15がオフされた場合、チョークコイル12に蓄えられたエネルギーがダイオード13を介してコンデンサ14に放出され、コンデンサ14が充電される。このため、コンデンサ14は交流電源10で供給される電圧よりも高い電圧で充電される。
When the
チョークコイル12のエネルギーの放出によって、時間が経過するに連れて、チョークコイル12を流れる電流が減少してゼロに近づく。チョークコイル12の電流変化は補助コイル18に誘起される2次電圧として検出することができる。この例では、マイコン17が、補助コイル18の2次電圧を検出することによって、チョークコイル12の電流がゼロになったことを検出する。
Due to the release of energy from the
マイコン17は、チョークコイル12の電流がゼロになったことを検出した場合、それ以上のコンデンサ14への充電が無理であるため、スイッチング素子15をオンにするように制御する。また、予め定めた最低オフ時間が経過していない段階では、チョークコイル12の電流がゼロとなってもスイッチング素子15をオンしないように、マイコン17で制御してもよい。
When the
また、マイコン17は、整流回路11からの出力瞬時電圧Vinを得て、その出力瞬時電圧に応じて閾値であるピーク電流値Ipkを変化させると共に、その閾値を超えた電流がスイッチング素子15に流れた場合に、スイッチング素子15をオフするように制御している。ここで、スイッチング素子15を流れる電流は、マイコン17が抵抗16の電圧を得ることで測定できる。
The
このようにして、スイッチング素子15がオンされた時点からオフされた時点までを示すオン時間(導通時間)が決まる。オン時間TonはL×Ipk/Vinで定義できる。ここで、チョークコイル12の自己インダクタンスをL1とした場合、L=L1である。また、Vinは整流回路11からの出力瞬時電圧である。また、マイコン17がコンデンサ14の両端の電圧を検出できるように構成しておき、マイコン17が、この電圧を閾値と比較し、その比較結果をスイッチング素子15のオン制御及び/又はオフ制御に用いてもよい。
In this way, the on-time (conduction time) from the time when the switching
このように、マイコン17は、整流回路11の出力瞬時電圧やスイッチング素子15を流れる電流(抵抗16の電圧)などに基づいて、スイッチング素子15のオン時間(導通時間)及びオフ時間を決定し、その決定に従ってスイッチング素子15を制御することで、入力電流が正弦波状に近づくようにしている。
Thus, the
上述のように、電源装置1は、入力電流がパルス形状となって力率の悪化を招くことを防ぐ力率改善(PFC:Power Factor Correction)回路を搭載していると言える。なお、マイコン17で例示した制御部はPFC制御が可能であればよく、代わりに例えば特許文献3に記載のようなアナログ回路を付加してもよいし、全てアナログ回路で構成することもできる。
As described above, it can be said that the power supply device 1 is equipped with a power factor correction (PFC) circuit that prevents the input current from becoming a pulse shape and causing the power factor to deteriorate. Note that the control unit exemplified by the
本実施形態に係る電源装置1は、このような構成に加えて、スイッチング素子15の導通時間を検出し、その導通時間に基づきダイオード13又はチョークコイル12の短絡(ショート)を判定する判定部17aを備える。この判定部17aは、チョークコイル12の短絡だけでなく補助コイル18が短絡した際にも検出可能である。
In addition to such a configuration, the power supply device 1 according to the present embodiment detects a conduction time of the switching
判定部17aは、例示したようにマイコン17に組み込むことができるが、これに限らず、電源装置1に設けられていればよい。判定部17aは、マイコン17に組み込む場合、ファームウェアとして組み込むこともできる。
The
電源装置1における正常時の動作、異常時の動作について、それぞれ図2A〜図2C、図3A〜図3Cを参照しながら説明する。図2Aは、図1の電源装置におけるチョークコイルにかかる正常時の電圧波形の例を示す図、図2Bは、図1の電源装置におけるスイッチング素子に流れ込む正常時の電流波形の例を示す図、図2Cは、図1の電源装置におけるスイッチング素子に対する正常時の制御電圧波形の例を示す図である。図3Aは、図1の電源装置におけるチョークコイルにかかる異常時の電圧波形の例を示す図、図3Bは、図1の電源装置におけるスイッチング素子に流れ込む異常時の電流波形の例を示す図、図3Cは、図1の電源装置におけるスイッチング素子に対する異常時の制御電圧波形の例を示す図である。 The normal operation and abnormal operation of the power supply apparatus 1 will be described with reference to FIGS. 2A to 2C and FIGS. 3A to 3C, respectively. 2A is a diagram illustrating an example of a normal voltage waveform applied to the choke coil in the power supply device of FIG. 1, and FIG. 2B is a diagram illustrating an example of a normal current waveform flowing into the switching element in the power supply device of FIG. 2C is a diagram illustrating an example of a control voltage waveform in a normal state with respect to the switching element in the power supply device of FIG. 1. 3A is a diagram showing an example of an abnormal voltage waveform applied to the choke coil in the power supply device of FIG. 1, and FIG. 3B is a diagram showing an example of an abnormal current waveform flowing into the switching element in the power supply device of FIG. 3C is a diagram illustrating an example of a control voltage waveform when the switching element in the power supply device of FIG. 1 is abnormal.
整流回路11からチョークコイル12へは図2Aで例示するような電圧Vinが入力される。正常時には、この電圧Vinに対し、スイッチング素子15に流れ込む電流Idは図2Bに示すようになる。その結果、マイコン17からスイッチング素子15への制御電圧Vgは図2Cに示すようになる。
The voltage Vin as illustrated in FIG. 2A is input from the
この正常時の制御電圧Vgによるスイッチング素子15の導通時間(オン時間)はTon=L×Ipk/Vinとなる。なお、図2Cだけでなく、図2BでもこのTonに対応する時間を図示している。上述したようにピーク電流値Ipkは、PFC回路では図2Bで示すように変化していく値であり、整流回路11からの出力瞬時電圧に応じて変化するようにマイコン17が制御している。
The conduction time (on time) of the switching
異常時(短絡時)には、図3Aで例示するような電圧Vin(図2Aの電圧Vinと同じ)に対し、スイッチング素子15に流れ込む電流Idは図3Bに示すようになる。その結果、マイコン17からスイッチング素子15への制御電圧Vgは図3Cに示すようになる。
At the time of abnormality (at the time of short circuit), the current Id flowing into the switching
具体的に説明すると、まず、ダイオード13が短絡した場合にはコンデンサ14からの電流により電流Idが大きくなり、補助コイル18又はチョークコイル12が短絡した場合にはL=0となる。よって、いずれの異常時においてもスイッチング素子15がオンした瞬間に、電流Idとして大電流が流れ、瞬時にピーク電流値Ipkを越えてしまうため、マイコン17が瞬時にスイッチング素子15をオフすることになる。つまり、異常時の制御電圧Vgによるスイッチング素子15のオン時間は、Ton<L×Ipk/Vinとなり、実際には図3Cで示したように非常に短くなる。なお、図3Cだけでなく、図3BでもこのTonに対応する時間を図示している。
Specifically, first, when the
このように、異常時は正常時と異なり、オン時間(導通時間)Tonが短くなる。よって、本実施形態では、判定部17aは、上記導通時間を所定の閾値(L×Ipk/Vinや、余裕を見てそれより小さい値、例えば1/2倍の値)と比較し、所定の閾値を下回った場合に、ダイオード13、チョークコイル12、補助コイル18のいずれかが短絡したと判定するようにすればよい。
As described above, the on-time (conduction time) Ton is shortened at the time of abnormality unlike the normal time. Therefore, in the present embodiment, the
以上のように、本実施形態では、スイッチング素子のオン時間(導通時間)、つまりON−Dutyを監視して短絡を検出しているため、簡易な構成でダイオードやチョークコイルの短絡故障を検出することができるようになる。 As described above, in this embodiment, since the short-circuit is detected by monitoring the ON time (conduction time) of the switching element, that is, the ON-Duty, a short-circuit failure of the diode or the choke coil is detected with a simple configuration. Will be able to.
また、判定部17aは、上記導通時間を所定の閾値と比較し、上記導通時間が所定回数連続してその所定の閾値を下回った場合に、ダイオード13、チョークコイル12、補助コイル18のいずれかが短絡したと判定するようにしてもよい。これにより、より確実に短絡を判定することができるようになる。なお、上記所定回数は適宜2以上の値に決めておけばよい。
In addition, the
また、電源装置1は、判定部17aで短絡したと判定された場合にスイッチング素子15をオフにすること、つまり、それ以降のオン/オフ制御を停止させることが好ましい。そのため、電源装置1はこのようなオフの指示を行う停止指示部をさらに備えることが好ましい。この停止指示部は、マイコン17に設けておけばよい。これにより、短絡時にスイッチング素子15の動作を、スイッチング素子15がオフの状態で停止させ、PFC制御を停止させることができる。
In addition, the power supply device 1 preferably turns off the switching
図4は、本実施形態に係る電源装置の他の構成例を示す回路図である。図4で示す本構成例における電源装置1aは、電源装置1において、スイッチ10aをさらに備えたものである。スイッチ10aは、判定部17aで短絡したと判定された場合に整流回路11への交流電圧を遮断するスイッチであり、マイコン17からの制御により遮断を行えばよい。これにより、短絡時に整流回路11への電流を遮断することができる。また、スイッチ10aは上記停止指示部と併設するようにしてもよい。
FIG. 4 is a circuit diagram showing another configuration example of the power supply device according to the present embodiment. The power supply device 1a in this configuration example shown in FIG. 4 is the power supply device 1 further including a
図5は、本実施形態に係る電源装置の他の構成例を示す回路図である。図5で示す本構成例における電源装置1bは、電源装置1において、スイッチ20aをさらに備えたものである。スイッチ20aは、判定部17aで短絡したと判定された場合に電源装置1bに接続される負荷回路20への電流を遮断するスイッチであり、マイコン17からの制御により遮断を行えばよい。これにより、短絡時に負荷回路20への電流を遮断することができる。また、スイッチ20aはスイッチ10aと併設するようにしてもよいし、上記停止指示部も併せて設けてもよい。
FIG. 5 is a circuit diagram showing another configuration example of the power supply device according to the present embodiment. The power supply device 1b in this configuration example shown in FIG. 5 is the power supply device 1 further including a
次に、上述したような電源装置1,1a,1bを備えたテレビ装置やその他の電子機器について簡単に説明する。ここでは、テレビ装置の一構成例について説明する。テレビ装置は、表示部、スピーカ部、チューナ部等を備え、チューナ部で受信した放送信号のうち、映像信号が示す映像をその表示部に表示させ、音声信号が示す音声をスピーカ部から出力するように構成されている。なお、表示部は、液晶パネルのように非自発光型の表示パネルを有する場合、バックライト装置も有することになる。そして、このテレビ装置には、上述した図1の電源装置1,1a,1bなどを備え、負荷回路20として表示部、スピーカ部、チューナ部などの電源供給が必要な部位が接続されている。
Next, a television apparatus and other electronic devices provided with the power supply devices 1, 1a, 1b as described above will be briefly described. Here, a configuration example of a television device will be described. The television apparatus includes a display unit, a speaker unit, a tuner unit, and the like, and displays a video indicated by the video signal on the display unit among broadcast signals received by the tuner unit, and outputs audio indicated by the audio signal from the speaker unit. It is configured as follows. Note that when the display unit includes a non-self-luminous display panel such as a liquid crystal panel, the display unit also includes a backlight device. The television apparatus includes the power supply devices 1, 1 a, 1 b and the like shown in FIG. 1 described above, and the
(第2の実施形態)
上述した第1の実施形態における短絡故障検出方法は、整流回路11が不要な直流電源の電源装置に適用することができる。このような電源装置について、第2の実施形態として説明する。図6は、本発明に関連する第2の実施形態に係る電源装置の一構成例を示す回路図である。
(Second Embodiment)
The short-circuit fault detection method according to the first embodiment described above can be applied to a DC power supply apparatus that does not require the
本実施形態に係る電源装置6は、PFCを備えない昇圧回路(昇圧型のスイッチング電源装置)であって、直流電源61を備えると共に、チョークコイル62、ダイオード63、コンデンサ64、スイッチング素子65、抵抗66、判定部67aを有するマイコン67、及び補助コイル68を備える。
The power supply device 6 according to the present embodiment is a booster circuit (step-up switching power supply device) that does not include a PFC, includes a
なお、ダイオード63、コンデンサ64、スイッチング素子65、抵抗66、及び補助コイル68は、それぞれ電源装置1におけるダイオード13、コンデンサ14、スイッチング素子15、抵抗16、及び補助コイル18に対応するものであり、その詳細な説明を省略する。また、負荷回路70は図1の負荷回路20に対応するものである。
The diode 63, the
チョークコイル62は、直流電源61に接続されている以外は、基本的に図1の電源装置1におけるチョークコイル12と同様であり、その詳細な説明を省略する。また、マイコン67は電源装置1のマイコン17と比べてPFC制御を行っておらず、ピーク電流値Ipkが一定である点でその制御内容が異なる。
The
マイコン67では、第1の実施形態と同様に補助コイル68の出力電圧を検出してそれがゼロになった場合にスイッチング素子65をオンさせてもよいが、それに限ったものではない。例えば、マイコン67は、一定の間隔でスイッチング素子65をオンさせるなど、任意の方法でスイッチング素子65の制御タイミングを決めておけばよい。その場合、電源装置6は補助コイル68を設ける必要はない。また、マイコン67は、コンデンサ64の両端の電圧を検出可能に構成しておき、この電圧を閾値と比較して、スイッチング素子65のオン制御及び/又はオフ制御に用いてもよい。
The
本実施形態に係る電源装置6では、その主たる特徴として判定部67aを有するが、この判定部67aは、判定部17aと同様に、スイッチング素子65の導通時間を検出し、その導通時間に基づきダイオード63、チョークコイル62、補助コイル68のいずれかの短絡を判定するものである。
The power supply device 6 according to the present embodiment includes the determination unit 67a as a main feature thereof. The determination unit 67a detects the conduction time of the switching
電源装置6における正常時の動作、異常時の動作について、それぞれ図7A、図7Bを参照しながら説明する。図7Aは、図6の電源装置におけるスイッチング素子に流れ込む正常時の電流波形の例を示す図で、図7Bは、図6の電源装置におけるスイッチング素子に流れ込む異常時の電流波形の例を示す図である。 The normal operation and abnormal operation of the power supply device 6 will be described with reference to FIGS. 7A and 7B, respectively. 7A is a diagram illustrating an example of a current waveform in a normal state that flows into the switching element in the power supply device of FIG. 6, and FIG. 7B is a diagram illustrating an example of a current waveform in an abnormal state that flows into the switching element in the power supply device in FIG. It is.
直流電源61からチョークコイル62へは直流電圧が入力され、この電圧に対してスイッチング素子65に流れ込む電流Idは、正常時には図7Aに示すようになる。正常時のスイッチング素子65の導通時間(オン時間)はTon=L×Ipk/Vinとなる。このTonは、図7Aに示すTonに対応する時間である。なお、本実施形態ではPFC回路を有しないため、Ipkは一定のピーク電流値であり、図7Aや図7Bの波形の高さに対応する値である。また、本実施形態におけるLは、補助コイル68を具備しない場合にはチョークコイル62の自己インダクタンスL1となる。
A DC voltage is input from the
一方で、異常時(短絡時)には、スイッチング素子65に流れ込む電流Idは図7Bに示すようになる。異常時のスイッチング素子65の導通時間は図7Bにその対応する時間Tonを示すように、Ton<L×Ipk/Vinとなる。
On the other hand, the current Id flowing into the switching
このように、異常時は正常時と異なり、オン時間(導通時間)Tonが短くなる。よって、本実施形態でも、判定部67aは、上記導通時間を所定の閾値(L×Ipk/Vinや、余裕を見てそれより小さい値、例えば1/2倍の値)と比較し、所定の閾値を下回った場合に、ダイオード63、チョークコイル62、補助コイル68のいずれかが短絡したと判定するようにすればよい。
As described above, the on-time (conduction time) Ton is shortened at the time of abnormality unlike the normal time. Therefore, also in the present embodiment, the determination unit 67a compares the conduction time with a predetermined threshold value (L × Ipk / Vin or a value smaller than that with a margin, for example, a value that is ½ times). It may be determined that any one of the diode 63, the
以上のように、本実施形態では、スイッチング素子のオン時間(導通時間)を検出して短絡を判定しているため、簡易な構成でダイオードやチョークコイルの短絡故障を検出することができるようになる。 As described above, in the present embodiment, since the short time is determined by detecting the ON time (conduction time) of the switching element, it is possible to detect a short circuit failure of the diode or the choke coil with a simple configuration. Become.
また、本実施形態においても判定部67aは、上記導通時間を所定の閾値と比較し、上記導通時間が所定回数連続してその所定の閾値を下回った場合に、ダイオード63、チョークコイル62、補助コイル68のいずれかが短絡したと判定するようにしてもよい。
Also in this embodiment, the determination unit 67a compares the conduction time with a predetermined threshold value, and when the conduction time falls below the predetermined threshold value for a predetermined number of times, the diode 63, the
このように、本実施形態においても、簡易な構成でダイオードやチョークコイルの短絡故障を検出することができるようになる。また、本実施形態においても、第1の実施形態で説明したような停止指示部、電圧遮断用のスイッチ(但し、第1の実施形態では交流電圧遮断用であるのに対し、本実施形態では直流電圧遮断用となる)、負荷回路遮断用のスイッチのいずれか1又は複数を適用することができる。また、本実施形態に係る電源装置も第1の実施形態と同様に、テレビ装置やその他の電子機器に搭載することができる。 As described above, also in this embodiment, it is possible to detect a short-circuit failure of a diode or a choke coil with a simple configuration. Also in the present embodiment, the stop instructing unit and the voltage cut-off switch as described in the first embodiment (however, in the first embodiment, the switch is for AC voltage cut-off in the first embodiment) Any one or a plurality of switches for cutting off a load circuit) can be applied. Further, the power supply device according to the present embodiment can also be mounted on a television set or other electronic devices, as in the first embodiment.
(第1、第2の実施形態について)
以上説明したように、本発明の第1の実施形態に係る電源装置は、交流電圧を整流する整流回路と、上記整流回路に接続されたチョークコイルと、上記チョークコイルに接続されたダイオードと、上記整流回路によって整流された電流を上記チョークコイル及び上記ダイオードを介して充電するためのコンデンサと、上記コンデンサと上記ダイオードとの直列接続回路に対して並列接続され、上記ダイオードを介した上記コンデンサへの電流をオン/オフ制御するためのスイッチング素子と、を備えた電源装置であって、上記スイッチング素子の導通時間を検出し、上記導通時間に基づき上記ダイオード又は上記チョークコイルの短絡を判定する判定部をさらに備えたことを特徴としたものである。これにより、簡易な構成でダイオードやチョークコイルの短絡故障を検出することができるようになる。
(About the first and second embodiments)
As described above, the power supply device according to the first embodiment of the present invention includes a rectifier circuit that rectifies an AC voltage, a choke coil connected to the rectifier circuit, a diode connected to the choke coil, A capacitor for charging the current rectified by the rectifier circuit via the choke coil and the diode, and a series connection circuit of the capacitor and the diode are connected in parallel to the capacitor via the diode. And a switching device for controlling on / off of the current of the power supply device, wherein a determination is made to detect a short time of the diode or the choke coil based on the conduction time by detecting a conduction time of the switching device. It is characterized by further comprising a section. Thereby, it becomes possible to detect a short-circuit failure of the diode or the choke coil with a simple configuration.
また、上記判定部は、上記導通時間を所定の閾値と比較し、上記導通時間が上記所定の閾値を下回った場合に、上記ダイオード又は上記チョークコイルが短絡したと判定することが好ましい。これにより、確実に短絡を判定することができるようになる。 The determination unit preferably compares the conduction time with a predetermined threshold value, and determines that the diode or the choke coil is short-circuited when the conduction time is below the predetermined threshold value. Thereby, a short circuit can be reliably determined.
また、上記判定部は、上記導通時間を所定の閾値と比較し、上記導通時間が所定回数連続して上記所定の閾値を下回った場合に、上記ダイオード又は上記チョークコイルが短絡したと判定することが好ましい。これにより、より確実に短絡を判定することができるようになる。 The determination unit compares the conduction time with a predetermined threshold value, and determines that the diode or the choke coil is short-circuited when the conduction time is continuously lower than the predetermined threshold value a predetermined number of times. Is preferred. Thereby, it becomes possible to determine a short circuit more reliably.
また、第1の実施形態に係る電源装置は、上記判定部で短絡したと判定された場合に上記スイッチング素子をオフにすることが好ましい。これにより、短絡時にスイッチング素子の動作を停止させることができる。 Moreover, it is preferable that the power supply device according to the first embodiment turns off the switching element when it is determined that the determination unit has short-circuited. Thereby, operation | movement of a switching element can be stopped at the time of a short circuit.
また、第1の実施形態に係る電源装置は、上記判定部で短絡したと判定された場合に上記整流回路への交流電圧を遮断するスイッチを、さらに備えることが好ましい。これにより、短絡時に整流回路への電流を遮断することができる。 Moreover, it is preferable that the power supply device according to the first embodiment further includes a switch that cuts off the AC voltage to the rectifier circuit when it is determined that the determination unit has short-circuited. Thereby, the electric current to a rectifier circuit can be interrupted at the time of a short circuit.
また、第1の実施形態に係る電源装置は、上記判定部で短絡したと判定された場合に上記電源装置に接続される負荷回路への電流を遮断するスイッチを、さらに備えることが好ましい。これにより、短絡時に負荷回路への電流を遮断することができる。 Moreover, it is preferable that the power supply device according to the first embodiment further includes a switch that cuts off a current to a load circuit connected to the power supply device when it is determined by the determination unit that a short circuit has occurred. Thereby, the electric current to a load circuit can be interrupted at the time of a short circuit.
また、第1の実施形態における短絡故障検出方法は第2の実施形態として説明したように、直流電源の電源装置にも適用できる。
本発明に関連する第2の実施形態に係る電源装置は、直流電源に接続されたチョークコイルと、上記チョークコイルに接続されたダイオードと、上記直流電源からの電流を上記チョークコイル及び上記ダイオードを介して充電するためのコンデンサと、上記コンデンサと上記ダイオードとの直列接続回路に対して並列接続され、上記ダイオードを介した上記コンデンサへの電流をオン/オフ制御するためのスイッチング素子と、を備えた電源装置であって、上記スイッチング素子の導通時間を検出し、上記導通時間に基づき上記ダイオード又は上記チョークコイルの短絡を判定する判定部をさらに備えたことを特徴としたものである。これにより、簡易な構成でダイオードやチョークコイルの短絡故障を検出することができるようになる。
Further, the short-circuit fault detection method in the first embodiment can also be applied to a DC power supply apparatus as described in the second embodiment.
A power supply apparatus according to a second embodiment related to the present invention includes a choke coil connected to a DC power supply, a diode connected to the choke coil, a current from the DC power supply, the choke coil and the diode. And a switching element connected in parallel to a series connection circuit of the capacitor and the diode, and for controlling on / off of the current to the capacitor via the diode. The power supply device further includes a determination unit that detects a conduction time of the switching element and determines a short circuit of the diode or the choke coil based on the conduction time. Thereby, it becomes possible to detect a short-circuit failure of the diode or the choke coil with a simple configuration.
また、上述したような様々な実施形態に係る電源装置を備えたテレビ装置や電子機器を提供することもできる。 In addition, it is possible to provide a television apparatus and an electronic device including the power supply device according to various embodiments as described above.
1,1a,1b,6…電源装置、10…交流電源、10a…スイッチ、11…整流回路、12,62…チョークコイル、13,63…ダイオード、14,64…コンデンサ、15,65…スイッチング素子、16,66…抵抗、17,67…マイコン、17a,67a…判定部、18,68…補助コイル、20,70…負荷回路、20a…スイッチ、61…直流電源。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a, 1b, 6 ... Power supply device, 10 ... AC power supply, 10a ... Switch, 11 ... Rectifier circuit, 12, 62 ... Choke coil, 13, 63 ... Diode, 14, 64 ... Capacitor, 15, 65 ... Switching element , 16, 66, resistors, 67, microcomputer, 17a, 67a, determination unit, 18, 68, auxiliary coil, 20, 70, load circuit, 20a, switch, 61, DC power supply.
Claims (8)
前記スイッチング素子の導通時間を検出し、該導通時間に基づき前記ダイオード又は前記チョークコイルの短絡を判定する判定部をさらに備えたことを特徴とする電源装置。 A rectifier circuit that rectifies an AC voltage, a choke coil connected to the rectifier circuit, a diode connected to the choke coil, and a current rectified by the rectifier circuit is charged via the choke coil and the diode. And a switching element that is connected in parallel to a series connection circuit of the capacitor and the diode and that controls on / off of the current to the capacitor via the diode. There,
The power supply apparatus further comprising a determination unit that detects a conduction time of the switching element and determines a short circuit of the diode or the choke coil based on the conduction time.
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