JP2016134367A

JP2016134367A - 防災灯器具

Info

Publication number: JP2016134367A
Application number: JP2015010319A
Authority: JP
Inventors: 江口　健太郎; Kentaro Eguchi; 健太郎江口; ちづる今▲吉▼; Chizuru Imayoshi; 健吾篠田; Kengo Shinoda
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-01-22
Filing date: 2015-01-22
Publication date: 2016-07-25

Abstract

【課題】コストを抑えつつゲインを下げずに安定動作を実現することができる防災灯器具を得る。
【解決手段】充電回路６は、一次巻線１１ａと、一次巻線１１ａに磁気的に結合され、蓄電池５に接続された二次巻線１１ｂとを含む絶縁トランス１１と、一次巻線１１ａを電源に接続するスイッチング素子１２と、スイッチング素子１２を制御する制御回路１３と、二次巻線１１ｂの電圧を制御回路１３にフィードバックするエラーアンプ１５と、エラーアンプ１５と制御回路１３との間に接続されたフォトカプラ１６と、フォトカプラ１６と制御回路１３との間に接続されたＲＣ積分回路１７とを有する。ＲＣ積分回路１７は、フォトカプラ１６と制御回路１３との間に接続された抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ１の一端とＧＮＤとの間に接続されたコンデンサＣ２と、コンデンサＣ２に並列に接続されたＲＣ直列回路１８とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＰＦＣ機能搭載の絶縁型フライバック回路を用いて蓄電池を充電する防災灯器具に関する。

防災灯は非常時（停電時）に点灯するため、常用時（通電時）は蓄電池を充電する必要がある（例えば、特許文献１参照）。商用電源から充電用の定電圧を発生させるために絶縁型フライバック回路を用いる。

特許第３４６５４０６号公報

絶縁型フライバック回路にＰＦＣ（力率改善）機能を搭載することで、電源高調波電流の発生を防ぐことができる。ＰＦＣ機能搭載の絶縁型フライバック回路は商用周波数のＡＣ入力電流を連続して流す必要がある。従って、出力からの帰還信号に基づいてスイッチング素子の断続制御ではなく、Ｄｕｔｙや周波数を連続的に制御する必要がある。

また、ＰＦＣ機能を搭載するために商用周波数付近の帯域では出力を帰還制御できない。そこで、フォトカプラの出力に商用周波数を通さないＲＣ積分回路を設ける必要がある。このＲＣ積分回路のため、出力が急変した場合などの応答が遅れ、オーバーシュートなどの不具合が発生する。

これに対し、従来はエラーアンプに位相補償回路を設けるか、全体のゲインを下げて安定動作を図っていた。しかし、エラーアンプに電源回路を要するため、コストが増える。また、ゲインを下げると本来の目的である帰還制御の性能を落とさざるを得なくなる。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的はコストを抑えつつゲインを下げずに安定動作を実現することができる防災灯器具を得るものである。

本発明に係る防災灯器具は、光源と、蓄電池と、前記蓄電池に充電された電力を用いて前記光源を点灯させる点灯回路と、前記蓄電池を充電する充電回路とを備え、前記充電回路は、一次巻線と、前記一次巻線に磁気的に結合され、前記蓄電池に接続された二次巻線とを含む絶縁トランスと、前記一次巻線を電源に接続するスイッチング素子と、前記スイッチング素子を制御する制御回路と、前記二次巻線の電圧を前記制御回路にフィードバックするエラーアンプと、前記エラーアンプと前記制御回路との間に接続されたフォトカプラと、前記フォトカプラと前記制御回路との間に接続されたＲＣ積分回路とを有し、前記ＲＣ積分回路は、前記フォトカプラと前記制御回路との間に接続された抵抗と、前記抵抗の一端と接地端子との間に接続されたコンデンサと、前記コンデンサに並列に接続されたＲＣ直列回路とを有することを特徴とする。

本発明では、ＲＣ積分回路のコンデンサに並列にＲＣ直列回路を接続する。これにより、平滑性能を維持したまま周波数が高い信号を部分的に帰還することができるため、オーバーシュートや出力電圧の振動を小さくして安定動作を実現することができる。また、エラーアンプをツェナーダイオードなど、電源無しの簡略なもので構成できるため、コストを抑えることができる。さらに、ゲインを下げる必要もなくなる。

本発明の実施の形態に係る防災灯器具を示すブロック図である。本発明の実施の形態に係る充電回路を示すブロック図である。

図１は、本発明の実施の形態に係る防災灯器具を示すブロック図である。商用電源１から平常どおり電力が供給されている常用時には常用点灯回路２にＡＣ１００Ｖが通電される。この常用時に常用点灯回路２は商用電源１からの電力を用いて光源３を点灯させる。光源３はランプ（蛍光灯、ハロゲン、白熱電球など）、発光ダイオード（LED: Light Emitting Diode）、又は有機ＥＬ（Electro-Luminescence）などである。

非常用点灯回路４は、商用電源１が停電した非常時に動作し、蓄電池５に充電された電力を用いて光源３を点灯させる。充電回路６は常用時に商用電源１からの電力を用いて蓄電池５を充電する。

切替器７は、常用時には充電回路６から電源が供給され、常用点灯回路２と光源３を接続し、非常用点灯回路４と光源３を接続しない。一方、切替器７は、非常時には電源が絶たれることで非常用点灯回路４側に切り替わり、非常用点灯回路４と光源３を接続し、常用点灯回路２と光源３を接続しない。

図２は、本発明の実施の形態に係る充電回路を示すブロック図である。充電回路６は、全波整流回路８、定電圧回路９、及び定電流回路１０を有する。全波整流回路８は商用電源１の交流電力を全波整流して直流電圧を生成する。定電圧回路９はＰＦＣ機能搭載の絶縁型フライバック回路であり、全波整流回路８の整流出力を定電圧化する。この定電圧化した出力を定電流回路１０が定電流化して蓄電池５への充電電流を生成する。

定電圧回路９の絶縁トランス１１は、一次巻線１１ａと、一次巻線１１ａに磁気的に結合された二次巻線１１ｂとを含む。ＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子１２が絶縁トランス１１の一次巻線１１ａに直列に接続され、一次巻線１１ａを全波整流回路８を介して商用電源１に接続する。制御回路１３はスイッチング素子１２を制御する。なお、制御回路１３はＰＦＣ機能を有する力率改善回路を含む。

二次巻線１１ｂは、整流回路１４及び定電流回路１０を介して蓄電池５に接続されている。整流回路１４は、アノードが二次巻線１１ｂに接続され、カソードが定電流回路１０を介して蓄電池５に接続されたダイオードＤ１と、ダイオードＤ１のカソードとＧＮＤ（接地端子）の間に接続され二次巻線１１ｂからの出力を平滑する出力平滑コンデンサＣ１とを有する。エラーアンプ１５は二次巻線１１ｂの電圧を制御回路１３にフィードバックする。制御回路１３は、このフィードバックされた電圧に応じてスイッチング素子１２に供給する制御信号のＤｕｔｙや周波数を変化させることで、定電圧回路９の出力電圧を一定電圧に制御する。

エラーアンプ１５と制御回路１３との間にフォトカプラ１６が接続されている。フォトカプラ１６と制御回路１３との間にＲＣ積分回路１７が接続されている。ＲＣ積分回路１７は、フォトカプラ１６と制御回路１３との間に接続された抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ１の一端とＧＮＤ（接地端子）との間に接続されたコンデンサＣ２と、コンデンサＣ２に並列に接続されたＲＣ直列回路１８とを有する。ＲＣ直列回路１８は直列に接続されたコンデンサＣ３と抵抗Ｒ２を有する。

ここで、定電圧回路９は力率を改善するために全波整流回路８からの入力電流波形を電源電圧波形に近似させる必要がある。このため商用電源を全波整流された波形（商用周波数の倍の周波数）に対しては出力電圧からの帰還を掛けられないという性能上の制約がある。そこで、制御回路１３の入力部にＲＣ積分回路１７を設け、フォトカプラ１６のスイッチング出力の平滑化と共に、商用周波数の倍の周波数（１００〜１２０Ｈｚ）よりも低い周波数しか通さない構成としている。

しかし、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ２のみからなる一般的なＲＣ積分回路を設けると、蓄電池５を外した際に出力電圧が急上昇しても、ゆっくりとしか帰還がかからず、オーバーシュートや出力電圧の振動などの不具合が発生する。

そこで、本実施の形態では、ＲＣ積分回路１７のコンデンサＣ２に並列にＲＣ直列回路１８を接続する。これにより、平滑性能を維持したまま周波数が高い信号を部分的に帰還することができるため、オーバーシュートや出力電圧の振動を小さくして安定動作を実現することができる。また、エラーアンプ１５をツェナーダイオードなど、電源無しの簡略なもので構成できるため、コストを抑えることができる。さらに、ゲインを下げる必要もなくなる。

３光源、４非常用点灯回路、５蓄電池、６充電回路、１１絶縁トランス、１１ａ一次巻線、１１ｂ二次巻線、１２スイッチング素子、１３制御回路、１５エラーアンプ、１６フォトカプラ、１７ＲＣ積分回路、１８ＲＣ直列回路、Ｃ２コンデンサ、Ｒ１抵抗

Claims

光源と、
蓄電池と、
前記蓄電池に充電された電力を用いて前記光源を点灯させる点灯回路と、
前記蓄電池を充電する充電回路とを備え、
前記充電回路は、
一次巻線と、前記一次巻線に磁気的に結合され、前記蓄電池に接続された二次巻線とを含む絶縁トランスと、
前記一次巻線を電源に接続するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子を制御する制御回路と、
前記二次巻線の電圧を前記制御回路にフィードバックするエラーアンプと、
前記エラーアンプと前記制御回路との間に接続されたフォトカプラと、
前記フォトカプラと前記制御回路との間に接続されたＲＣ積分回路とを有し、
前記ＲＣ積分回路は、
前記フォトカプラと前記制御回路との間に接続された抵抗と、
前記抵抗の一端と接地端子との間に接続されたコンデンサと、
前記コンデンサに並列に接続されたＲＣ直列回路とを有することを特徴とする防災灯器具。
前記エラーアンプはツェナーダイオードであることを特徴とする請求項１に記載の防災灯器具。