JP3225509B2 - 停電検出回路 - Google Patents

停電検出回路

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JP3225509B2
JP3225509B2 JP34176098A JP34176098A JP3225509B2 JP 3225509 B2 JP3225509 B2 JP 3225509B2 JP 34176098 A JP34176098 A JP 34176098A JP 34176098 A JP34176098 A JP 34176098A JP 3225509 B2 JP3225509 B2 JP 3225509B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、停電時に非常灯の
電源をバッテリ等に切替えるための検出信号を出力する
非常灯点灯装置の停電検出回路に関する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】従来、交流商用電源の
停電時において、非常灯や誘導灯などの電源を商用電源
からバッテリ等の非常用電源に切替える方式が用いられ
ているが、この場合、停電(0V)になってから非常用
電源に切替えるのではなく、切換動作を行なう電圧は日
本照明器具工業会(JIL)により規格が定められてい
る。この切換動作電圧は、JIL規格によれば商用電源
からの定格入力電圧の40%〜85%の範囲内に定めら
れており、この電圧範囲で停電を検出して、電源を別の
バッテリ等の2次エネルギー供給源に切替えなければな
らないことになっている。すなわち、JIL規格によれ
ば、定格入力電圧がAC100Vの場合は切換動作電圧
が40〜85V、定格入力電圧がAC200Vの場合は
切換動作電圧が80〜170Vの範囲内での切換が必要
となる。なお、将来的(2001年頃)には、停電検出
範囲が狭まり、60〜85%に改制される予定である。
【0003】従来の非常灯照明装置や誘導灯照明装置に
は、このような切換動作電圧に達したか否かを検出し、
切換動作電圧に達した場合には電源を切替えるための信
号を出力する停電検出回路が備えられており、JIL規
格に適合するように、例えば、定格入力電圧がAC10
0Vの場合はAC70V、定格入力電圧がAC200V
の場合はAC140Vで停電検出回路が停電を検出する
ようになっている。この場合、停電検出回路が停電を検
出すべき電圧は、定格入力電圧によって異なるため、定
格入力電圧に応じた、その定格入力電圧専用の停電検出
回路を設ける必要があった。例えば、AC100V,A
C200Vのいずれにも共通で用いることのできる非常
灯であっても、その非常灯に用いられる定格入力電圧に
よって、専用の停電検出回路を設けなければならなかっ
た。
【0004】そこで本発明は、異なる複数の定格入力電
圧においても、各定格入力電圧毎に適合する停電検出信
号を簡単に出力することができる非常灯点灯装置の停電
検出回路を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1記載の
非常灯点灯装置の停電検出回路は、前記の目的を達成す
るために、交流入力電圧を整流・平滑して得た直流電圧
を分圧する分圧抵抗と、前記分圧抵抗の接続点における
分圧電圧と基準電圧との比較結果に基き、前記交流入力
電圧が切換動作電圧に達したときに停電検出信号を出力
する比較器とを備えた非常灯点灯装置の停電検出回路に
おいて、前記交流入力電圧の異なる定格入力電圧の高低
に応じてオン・オフするサイリスタと抵抗との直列回路
を前記分圧抵抗の一方に並列接続するとともに、前記サ
イリスタは前記定格入力電圧が高い場合にオンすると、
前記交流入力電圧が低下してもオンし続けるものであ
り、さらに前記定格入力電圧が低い場合と高い場合で前
記分圧抵抗の接続点の電圧が等しくなるように、前記分
圧抵抗の各抵抗値と、前記サイリスタと抵抗との直列
抗値を設定したことを特徴とする。
【0006】上記構成によれば、交流入力電圧の異なる
定格入力電圧の高低によりサイリスタが開閉することに
より、サイリスタと共に直列回路を構成する抵抗が、分
圧抵抗の一方に並列接続または切り離されるので、比較
器の一方に入力される分圧抵抗の接続点の電圧レベル
は、定格入力電圧の高低に拘らず、分圧抵抗の各抵抗値
と、サイリスタと抵抗との直列抵抗値を設定すること
で、交流入力電圧の電圧変動に応じた所定の範囲内に維
持される。したがって、定格入力電圧に対する切換動作
電圧の率が同等になり、異なる複数の定格入力電圧にお
いても、各定格入力電圧毎に適合する停電検出信号を出
力することが可能になる。また、既存の停電検出回路に
スイッチ手段と抵抗を付加しただけの構成なので、例え
ばマイクロコンピュータを利用したものに比べ極めて簡
単に回路を構築することができる。さらに、サイリスタ
は一度オンすると、ある値の電流が流れる限りオンし続
ける特性があるので、交流入力電圧の低下によりサイリ
スタがオフして分圧抵抗の接続点の電圧が途中で切換わ
る不具合が発生しない。
【0007】
【発明の実施形態】以下、本発明の停電検出回路の一実
施例について、添付図面を参照しながら説明する。図1
は非常灯点灯装置の回路図である。1は交流入力電圧V
inの交流商用電源であり、交流商用電源1の両端には
入力端子2,3を介してノイズ成分を除去するフィルタ
回路4が接続され、フィルタ回路4を経た交流入力電圧
は、例えばダイオードブリッジからなる整流回路5によ
り直流電圧に変換されるように構成している。6は、整
流回路5からの整流出力に含まれるリプル成分を小さく
するための平滑コンデンサである。平滑コンデンサ6の
後段には、スイッチング素子7とトランス8の一次巻線
の直列回路が接続されており、スイッチング素子7のス
イッチングにより、平滑コンデンサ6で平滑された直流
入力電圧がトランス8の一次巻線に断続的に印加され、
トランス8の二次巻線に誘起した電圧を整流・平滑回路
9で整流・平滑して、バッテリ10に直流出力電圧を供給
し、バッテリ10を充電するように構成している。
【0008】一方、バッテリ10に供給する直流出力電圧
を安定化させる帰還回路として、スイッチング素子7に
供給する駆動信号のパルス導通幅を制御するパルス幅制
御回路11が設けられる。このパルス幅制御回路11は、直
流出力電圧の変動に対応して、スイッチング素子7への
駆動信号のパルス幅を可変することにより、バッテリ10
に供給する直流出力電圧の安定化を図るものである。
【0009】12は、前記商用電源1からの交流入力電圧
Vinが停電したか否かを検出する停電検出回路であ
り、平滑コンデンサ6で平滑された直流入力電圧が入力
される。そして停電検出回路12内には、直流入力電圧を
分圧する分圧抵抗13,14が直列に接続され、さらに分圧
抵抗14の両端に生じる電圧を分圧する分圧抵抗15,16が
接続点としての中点17を介して直列に接続されるととも
に、分圧抵抗16の一端は前記抵抗14の一端とともに接地
されている。前記分圧抵抗16には、抵抗18と、前記交流
入力電圧Vinひいては直流入力電圧の高低に応じて開
閉するスイッチ手段としてのサイリスタ19との直列回路
が並列に接続されている。また、分圧抵抗14と並列に抵
抗20,ツェナダイオード21,およびコンデンサ22の直列
回路が接続され、コンデンサ22と並列に抵抗23が接続さ
れている。そして、コンデンサ22および抵抗23の一端と
ツェナダイオード21との接続点が、サイリスタ19のゲー
トに接続される一方、コンデンサ22および抵抗23の他端
が、サイリスタ19のカソードとともに接地されている。
また、分圧抵抗14と並列に電解コンデンサ24が接続され
る。25は、前記分圧抵抗15,16の中点17における分圧電
圧と基準電圧との比較結果に基き停電検出信号を出力す
る比較器であり、比較器25の非反転入力端子には中点17
の電圧が印加され、反転入力端子にはツェナダイオード
26によって一定に保たれた基準電圧が印加されている。
また、ツェナダイオード26間に所定の基準電圧を発生さ
せるために、ツェナダイオード26と並列にコンデンサ27
が接続され、さらにツェナダイオード26のカソードに抵
抗28の一端が接続されており、抵抗28の他端は別のツェ
ナダイオード29を介して後述する電源切替回路33に設け
られた直流電源(図示せず)に接続されている。比較器
25の出力端子には、フォトカプラ30を構成するフォトダ
イオード30aのカソードが接続され、フォトダイオード
30aのアノードは抵抗31を介してツェナダイオード29の
アノードに接続されるとともに、比較器25の動作電圧を
得るためにツェナダイオード29のアノードが比較器25の
正電源端子に接続されている。そして、比較器25の負電
源端子は接地されているとともに、比較器25の正電源端
子と負電源端子の間にはコンデンサ32が接続されてい
る。以上の構成により、停電検出回路12は、平滑コンデ
ンサ6で平滑された直流入力電圧の変動を、分圧抵抗1
3,15,16によって分圧された中点17における電圧とし
て検出して、この分圧電圧とツェナダイオード26による
基準電圧とを比較し、中点17における分圧電圧が基準電
圧を下回った場合に比較器25の出力端子はローレベルに
なり、フォトダイオード30aに電流が流れて発光するこ
とで、後述する電源切替回路33に対し停電検出信号を出
力するようになっている。
【0010】33は電源切替回路であり、図示しないが、
電源切替回路33の直流動作電源は、トランス8の補助巻
線から整流平滑回路を介して得ている。電源切替回路33
には、DC−AC変換回路34を介して、バッテリ10が接
続されているとともに、交流商用電源1が接続されてい
る。また、電源切替回路33にはフォトカプラ30を構成す
るフォトトランジスタ30bが接続されており、内部には
リレーによる切替スイッチ35が設けられている。そし
て、フォトトランジスタ30bから入力があった場合に切
替スイッチ35を交流商用電源1側からDC−AC変換回
路34側に切替えるように構成されている。また、DC−
AC変換回路34はフォトトランジスタ30bから入力がな
い場合には動作せず、フォトトランジスタ30bから入力
があった場合に電源切替回路33からの信号により動作を
開始するように構成されており、無駄な電力消費を抑え
るようになっている。そして、交流商用電源1、あるい
はDC−AC変換回路34により交流に変換されたバッテ
リ10からの電源は、切替スイッチ35により切替えられる
ことによって非常灯36に接続され、非常灯が点灯するよ
うになっている。
【0011】次に、上記実施例における作用を説明す
る。入力端子2,3に接続された交流商用電源より交流
入力電圧を供給すると、この交流入力電圧はフィルタ回
路4、整流回路5および平滑コンデンサ6を経て直流入
力電圧に変換される。パルス幅制御回路11が起動してス
イッチング素子7がスイッチングを開始すると、トラン
ス8の一次巻線に平滑コンデンサ6からの直流入力電圧
が断続的に印加される。これにより、トランス8の二次
巻線に誘起された電圧が整流・平滑回路9により平滑・
整流され、直流出力電圧としてバッテリ10に出力され、
バッテリ10が充電される。一方、パルス幅制御回路11
は、直流出力電圧の変動に応じて、スイッチング素子7
に供給する駆動信号のパルス導通幅を可変する。これに
より、直流出力電圧の安定化が図られる。
【0012】次に、停電検出回路12の動作を、交流入力
電圧Vinが定格AC100Vと定格AC200Vの場
合を例にとってそれぞれ説明する。なお、図2,図3は
それぞれ定格100V,定格200Vの場合の主要部の
等価回路図であるが、図3においては、便宜上サイリス
タ19のオン抵抗分を抵抗18とともに表記している。
【0013】まず、交流入力電圧Vinが定格AC10
0Vであるとき、平滑コンデンサ6からの直流入力電圧
は分圧抵抗13,14によって分圧され、分圧抵抗14の両端
には電圧Vdが生じる。分圧抵抗14の両端の電圧はさら
に分圧抵抗15,16によって分圧され、この分圧された中
点17における電圧+Vは比較器25の非反転入力端子に印
加される。一方、ツェナダイオード26によって一定に保
たれた基準電圧−Vは比較器25の反転入力端子に印加さ
れる。交流商用電源1からの交流入力電圧をVin、分
圧抵抗13,14,15,16の抵抗値をそれぞれR1,R2,
R3,R4とすると、分圧抵抗14の両端の電圧Vd,中
点17における電圧+Vはそれぞれ数1,数2のようにな
る。
【0014】
【数1】
【0015】
【数2】
【0016】ここで、R3,R4等の値は、数3を満た
すように設定されており、実際は、JIL規格を満たす
ように、例えば、切換動作電圧が定格入力電圧の70%
位になるように、すなわち、交流商用電源1からの交流
入力電圧が70V位のときにおいて、+Vと−Vが等し
くなるように設定されている。
【0017】
【数3】
【0018】比較器25は、非反転入力端子に印加される
中点17における電圧+Vの値と、反転入力端子に印加さ
れるツェナダイオード26によって一定に保たれた基準電
圧−Vの値を比較し、交流入力電圧Vinが定格AC1
00V時(通常時)は数3の(1)式が成り立つので、
比較器25の出力はハイレベルになり、フォトダイオード
30aは発光せず停電検出信号は出力されない。一方、交
流入力電圧Vinが低下する異常時(停電検出時)は数
3の(2)式が成り立つので、比較器25の出力はローレ
ベルになり、フォトダイオード30aが発光し停電検出信
号が出力される。
【0019】なお、交流入力電圧Vinが定格AC10
0Vの時は、分圧抵抗14の両端の電圧Vdがツェナダイ
オード21のツェナ電圧値より低くなるように設定されて
おり、サイリスタ19のベースには電圧が印加されず、サ
イリスタ19はオンしない。
【0020】次に、交流入力電圧Vinが定格AC20
0Vの場合を説明する。まず、平滑コンデンサ6からの
直流入力電圧は分圧抵抗13,14によって分圧され、分圧
抵抗14の両端には定格AC100Vの時の2倍の電圧V
d×2が生じる。この電圧Vd×2は、ツェナダイオー
ド21の両端にツェナダイオード21のツェナ電圧より大き
い電圧を生じさせるため、ツェナダイオード21に電流が
流れ、ツェナダイオード21のアノードに接続されたサイ
リスタ19のベースの電位が上昇しサイリスタ19がオン
し、サイリスタ19と抵抗18の直列回路に電流が流れる。
したがって、交流入力電圧が定格200Vの場合は、定
格100Vのときよりも、非反転入力端子に接続される
中点17と接地間の抵抗値が小さくなる。なお、サイリス
タ19は一度オンすると、ある値の電流が流れる限りオン
し続ける特性があるので、交流入力電圧Vinの低下に
より分圧抵抗14の両端の電圧がツェナダイオード21のツ
ェナ電圧より低くなってもオンし続ける。したがって、
サイリスタ19がオフして、中点17における電圧+Vが途
中で切換わる不具合も発生しない。そして、中点17にお
ける電圧+Vは比較器25の非反転入力端子に印加され、
一方、ツェナダイオード26によって一定に保たれた基準
電圧−Vは比較器25の反転入力端子に印加される。ここ
で、分圧抵抗13,14,15,16の抵抗値をそれぞれR1,
R2,R3,R4、サイリスタ19オン時のサイリスタ19
と抵抗18の直列回路の合成抵抗値をR5とすると、比較
器25の非反転入力端子に印加される中点17における電圧
+Vの値は、数4の通りになる。
【0021】
【数4】
【0022】ここで、R3,R4の値は、定格100V
のときと同様の値である。そして、交流入力電圧Vin
が定格AC100Vの場合の数2における中点17におけ
る電圧+Vの値と、定格AC200Vの場合の数4にお
ける電圧+Vが等しくなるようにR5の値を設定すれ
ば、定格入力電圧に対する切替動作電圧の率を、定格A
C100Vと定格AC200Vの双方において同等にす
ることができる。すなわち、定格AC200Vの場合に
おいても、JIL規格を満たすように、例えば切換動作
電圧を定格入力電圧の70%位になるように設定するこ
とが可能になる。この場合、交流商用電源1からの交流
入力電圧Vinが140V位のときにおいて、+Vと−
Vが等しくなるように設定されることになる。
【0023】比較器25は、非反転入力端子に印加される
中点17における電圧+Vの値と、反転入力端子に印加さ
れるツェナダイオード26によって一定に保たれた基準電
圧−Vの値を比較し、交流入力電圧Vinが定格AC2
00V時(通常時)は数3の(1)式が成り立つので、
比較器25の出力はハイレベルになり、フォトダイオード
30aは発光せず停電検出信号は出力されない。一方、入
力電圧が低下する異常時(停電検出時)は数3の(2)
式が成り立つので、比較器25の出力はローレベルにな
り、フォトダイオード30aが発光し停電検出信号が出力
される。
【0024】次に、フォトダイオード30aから停電検出
信号が出力されると、その信号はフォトトランジスタ30
bを経て電源切替回路33へ入力される。電源切替回路33
には、DC−AC変換回路34を介して、バッテリ10が接
続されているとともに、交流商用電源1が接続されてい
るが、フォトトランジスタ30bから入力があった場合
に、この電源切替回路33の内部に設けられているリレー
による切替スイッチ35が交流商用電源1側からDC−A
C変換回路34側に切替えられる。逆にフォトトランジス
タ30bから入力がなくなった場合には、切替スイッチ35
が交流商用電源1側に切替えられる。また、DC−AC
変換回路34はフォトトランジスタ30bから入力がない場
合には動作せず、フォトトランジスタ30bから入力があ
った場合に電源切替回路33からの信号により動作を開始
する。これによって無駄な電力消費を抑えることができ
る。そして、交流商用電源1、あるいはDC−AC変換
回路34により交流に変換されたバッテリ10からの電源
は、切替スイッチ35により切替えられることによって非
常灯36に接続され、停電等の非常時においても非常灯36
を点灯させる。
【0025】以上のように、本実施例によれば、交流入
力電圧Vinを整流・平滑して得た直流電圧を分圧する
分圧抵抗15,16と、前記分圧抵抗15,16の接続点すなわ
ち中点17における分圧電圧と基準電圧との比較結果に基
き停電検出信号を出力する比較器25とを備えた停電検出
回路12において、交流入力電圧Vinの異なる定格入力
電圧の高低に応じて開閉するスイッチ手段たるサイリス
タ19と抵抗18との直列回路を、一方の分圧抵抗16に並列
接続するとともに、サイリスタ19は定格入力電圧が高い
場合にオンすると、交流入力電圧Vinが低下してもオ
ンし続けるように構成している。上記の構成によれば、
交流入力電圧Vinの異なる定格入力電圧の高低に応じ
てサイリスタ19が開閉することにより、サイリスタ19と
共に直列回路を構成する抵抗18が、一方の分圧抵抗16に
並列接続または切り離されるので、比較器25の一方に入
力される分圧抵抗15,16の中点17の電圧レベルは、定格
入力電圧の高低に拘らず、分圧抵抗15,16の各抵抗値
と、サイリスタ19と抵抗18との直列抵抗値を設定するこ
とで、交流入力電圧Vinの電圧変動に応じた所定の範
囲内に維持される。したがって、定格入力電圧に対する
切換動作電圧の率が同等になり、異なる複数の定格入力
電圧においても、各定格入力電圧毎に適合する停電検出
信号を出力することが可能になる。また、既存の停電検
出回路12にスイッチ手段たるサイリスタ19と抵抗18を付
加しただけの構成なので、例えばマイクロコンピュータ
を利用したものに比べ極めて簡単に回路を構築すること
ができる。さらに、サイリスタ19は一度オンすると、あ
る値の電流が流れる限りオンし続ける特性があるので、
交流入力電圧Vinの低下によりサイリスタ19がオフし
て中点17の電圧+Vが途中で切換わる不具合が発生しな
い。
【0026】そして、例えば、AC100V,AC20
0Vのいずれにも共通で用いることのできる非常灯36に
対して、各定格入力電圧専用の停電検出回路12を設ける
必要がなくなったので、各定格入力電圧に共通の停電検
出回路12を用いることができる。このことにより、異な
る複数の定格入力電圧に共通の非常灯36を取付ける工事
の際に、工事者は取付け箇所の定格電圧を気にしなくて
よいので、工事の能率が上昇するとともに、AC200
Vの定格入力電圧に対して、誤って100Vの仕様の停
電検出回路12を有する非常灯36を設けてしまうといった
事故を防止することができる。また、本実施例のような
複数の定格入力電圧に対応できる停電検出回路12をRO
Mによって構成した場合に、ROMは一般的に高価であ
るといった欠点がある。これに対して本実施例の停電検
出回路12は、サイリスタを用いたサイリスタラッチ方式
としたために簡単な構成で安価に製造できる。さらに、
生産管理上、従来は複数の定格入力電圧に対してそれぞ
れ専用の停電検出回路12を別々に管理する必要があった
が、本実施例の停電検出回路12は複数の定格入力電圧に
共通であるので、管理の省力化を図ることができ、生産
管理コストを削減することができる。その上、効率的な
生産管理により、在庫を必要最小限に減らすことができ
るので、在庫の保管に要するコスト等をも削減すること
ができる。
【0027】また、実施例上の効果としては、バッテリ
10からの非常用直流電源を交流電源に変換するDC−A
C変換回路34はフォトトランジスタ30bから入力がない
場合には動作せず、フォトトランジスタ30bから入力が
あった場合に電源切替回路33からの信号により動作を開
始するので、通常時における無駄な電力消費を抑えるこ
とができる。
【0028】本発明の停電検出回路は上記実施例に限定
されるものではなく、本発明の要旨の範囲において種々
の変形実施が可能である。
【0029】
【発明の効果】本発明の請求項1記載の非常灯点灯装置
停電検出回路は、交流入力電圧を整流・平滑して得た
直流電圧を分圧する分圧抵抗と、前記分圧抵抗の接続点
における分圧電圧と基準電圧との比較結果に基き、前記
交流入力電圧が切換動作電圧に達したときに停電検出信
号を出力する比較器とを備えた非常灯点灯装置の停電検
出回路において、前記交流入力電圧の異なる定格入力電
圧の高低に応じてオン・オフするサイリスタと抵抗との
直列回路を前記分圧抵抗の一方に並列接続するととも
に、前記サイリスタは前記定格入力電圧が高い場合にオ
ンすると、前記交流入力電圧が低下してもオンし続ける
ものであり、さらに前記定格入力電圧が低い場合と高い
場合で前記分圧抵抗の接続点の電圧が等しくなるよう
に、前記分圧抵抗の各抵抗値と、前記サイリスタと抵抗
との直列抵抗値を設定したことを特徴とし、異なる複数
の定格入力電圧においても、各定格入力電圧毎に適合す
る停電検出信号を簡単に出力することができる停電検出
回路を提供できる。また、交流入力電圧の低下によりサ
イリスタがオフして分圧抵抗の接続点の電圧が途中で切
換わる不具合が発生しないようにできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す非常灯点灯装置の回路
図である。
【図2】同上定格入力電圧がAC100Vの場合の主要
部の等価回路図である。
【図3】同上定格入力電圧がAC200Vの場合の主要
部の等価回路図である。
【符号の説明】
12 停電検出回路 15,16 分圧抵抗 17 中点(接続点) 18 抵抗 19 サイリスタ 25 比較器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 19/165 H02J 9/00 H02J 9/02

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流入力電圧を整流・平滑して得た直流
    電圧を分圧する分圧抵抗と、前記分圧抵抗の接続点にお
    ける分圧電圧と基準電圧との比較結果に基き、前記交流
    入力電圧が切換動作電圧に達したときに停電検出信号を
    出力する比較器とを備えた非常灯点灯装置の停電検出回
    路において、前記交流入力電圧の異なる定格入力電圧の
    高低に応じてオン・オフするサイリスタと抵抗との直列
    回路を前記分圧抵抗の一方に並列接続するとともに、前
    記サイリスタは前記定格入力電圧が高い場合にオンする
    と、前記交流入力電圧が低下してもオンし続けるもので
    り、さらに前記定格入力電圧が低い場合と高い場合で
    前記分圧抵抗の接続点の電圧が等しくなるように、前記
    分圧抵抗の各抵抗値と、前記サイリスタと抵抗との直列
    抵抗値を設定したことを特徴とする非常灯点灯装置の
    電検出回路。
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