JP4724248B1

JP4724248B1 - 電源装置

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Publication number: JP4724248B1
Application number: JP2010058099A
Authority: JP
Inventors: 久仁男川村; 大輔酒井; 庄作池田
Original assignee: Eizo Nanao Corp
Current assignee: Eizo Nanao Corp
Priority date: 2010-03-15
Filing date: 2010-03-15
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2030-03-15
Also published as: JP2011193647A; WO2011114561A1

Abstract

【課題】省電力化を図りつつ高調波抑制を実現することができる電源装置を提供する。
【解決手段】通常時には、開閉素子１１は電路を閉じる。通常時においては、ダイオードブリッジ２０で整流された電圧は、高調波抑制回路３０を通じて主電源部４０及び補助電源部５０へ供給されるので、主電源部４０の入力側の平滑コンデンサ４１及び補助電源部５０の入力側の平滑コンデンサ５１への歪んだ電流波形により生じる高調波成分を抑制することができる。待機時には、開閉素子１１は電路を開く。待機時には、ダイオード５２で整流した電圧が補助電源部５０に印加され、電流が補助電源部５０へ流れる。補助電源部５０からの帰還電流は、ダイオード２３を介して商用電源１側へ流れる。
【選択図】図１

Description

本発明は、交流電圧を直流電圧へ変換する電源装置に関し、特に主電源部及び補助電源部を備え、通常時は主電源部及び補助電源部により電力を出力し、待機時は補助電源部により電力を出力する電源装置に関する。

電気機器又は電子機器などに組み込まれ、負荷に所要の電圧を供給する電源装置として、交流電圧を整流して平滑し、平滑後の電圧をスイッチング回路などの電源部で所要の電圧に変換するものが様々な分野で用いられている。また、負荷の容量によっては比較的大容量の電源装置も必要とされている。

一方で省電力化を図るため、電源部を主電源部と補助電源部とに分け、通常時（通常の動作時）には、主電源部と補助電源部の両方で負荷に電力を供給して大容量化の要望に応えるとともに、負荷の一部だけを動作させる待機時には、主電源部の動作を停止させ補助電源部だけで負荷に電力を供給することができる電源装置も使用されている。

また、省電力化を図る例として、２つのダイオードで構成される半波整流回路を２つ設け、それぞれの半波整流回路の入力側にリレー式スイッチを設け、通常動作時では２つのリレー式スイッチを共に閉塞して全波整流回路を構成し、待機時では、一方のリレー式スイッチのみを閉塞して半波整流回路を構成することにより、待機時の消費電力を削減することができる電源装置が開示されている（特許文献１）。

電気機器又は電子機器に用いられる電源装置は、交流電圧を整流、平滑するため、容量に応じた平滑コンデンサを備える。そして、平滑コンデンサへ流れる急峻な電流により電流波形が歪み高調波成分が発生する。このような歪み電流が商用電源ラインに流れた場合、他の機器の故障の原因となるため、電源装置には高調波成分の発生を抑制する高調波抑制回路を設ける必要がある。特に電源装置が大容量になるほど、高調波成分の抑制は重要になる。しかし、特許文献１の電源装置は、高調波の抑制については開示されていない。

従来の電源装置に高調波抑制回路を備える場合、いくつかの例が考えられる。図９は従来の電源装置３００の構成の一例を示すブロック図である。図９に示すように、従来の電源装置３００は、主電源部４０及び補助電源部５０を備え、通常時においては、主電源部４０及び補助電源部５０により、それぞれ負荷２００、２１０に電力を供給する。一部の負荷２１０だけに電力を供給する待機時においては、補助電源部５０だけで電力を供給する。

主電源部４０側の回路構成は、商用電源からの交流電圧を開閉する開閉スイッチ６１、コモンモードノイズを除去するためのコモンモードチョークコイル６２、ノーマルモードノイズを除去するためのアクロスザラインコンデンサ１３、４つのダイオードをブリッジ接続した全波整流回路２０、高調波抑制回路３０、平滑コンデンサ６３などを設けている。高調波抑制回路３０は、例えば、チョークコイル３１、ＦＥＴ３２、ダイオード３３などで構成することができる。また、補助電源部５０側の回路構成は、開閉スイッチ６１の前段（入力側）に接続された全波整流回路２０、平滑コンデンサ６４などを備える。

図９に例示する電源装置３００の動作は以下のとおりである。通常時においては、開閉スイッチ６１が閉じられる。これにより、通常時においては、主電源部４０及び補助電源部５０により、それぞれ負荷２００、２１０に電力を供給する。また、待機時においては、開閉スイッチ６１が開かれる。これにより、待機時には、補助電源部５０だけで負荷２１０に電力を供給する。

特開２００９−２６８２８４号公報

しかしながら、従来の電源装置では、以下のような問題がある。すなわち、図９に例示する電源装置３００にあっては、高調波抑制回路３０が主電源部４０側だけに設けられている。このため、通常動作時に負荷が増加するような場合、補助電源部５０から供給される電力も増加するので、電源装置全体としての高調波抑制が不十分となり、高調波抑制の要求を満たすことができない。また、主電源部４０側だけでなく補助電源部５０側にも高調波抑制回路を設けることもできるが、主電源部４０及び補助電源部５０それぞれに高調波抑制回路を設けることは、高調波抑制回路での電力損失、部品点数の増加、あるいは電源装置の小型化が図れないという問題もある。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、省電力化を図りつつ高調波抑制を実現することができる電源装置を提供することにある。

第１発明に係る電源装置は、主電源部及び補助電源部を備え、交流電圧を受電して前記主電源部及び補助電源部により負荷へ電力を供給する第１の状態と、前記補助電源部により電力を供給する第２の状態とを有する電源装置において、交流電圧を整流する第１の整流回路と、交流電圧を整流し、該交流電圧を受電する電路の一方と前記補助電源部との間に接続されたダイオードを有する第２の整流回路と、前記第１の整流回路の入力側に設けられ、前記第１の状態と第２の状態とを切り替える切替回路と、前記第１の整流回路の出力側に設けられた高調波抑制回路と、前記主電源部及び補助電源部の入力側にそれぞれ設けられた第１及び第２の平滑コンデンサとを備え、前記切替回路は、前記第１の状態時に前記高調波抑制回路を介して前記第１の整流回路で整流された電圧を前記主電源部及び補助電源部へ供給し、前記第２の状態時に前記高調波抑制回路を介さずに前記第２の整流回路で整流された電圧を前記補助電源部へ供給するように構成してあり、さらに、前記電路の一方と前記ダイオードとの接続点と前記第１の整流回路との間の前記電路に介装された開閉素子を有し、該開閉素子は、前記第１の状態時に前記電路を閉じ、前記第２の状態時に該電路を開くように構成してあり、前記第１の整流回路の入力側の電路それぞれにコイルが介装され、コモンモードノイズを低減するためのフィルタを備え、さらに、前記第２の整流回路は、前記開閉素子により開閉されない一方の電路を介して半波整流するようにしてあり、前記第２の状態時に他方の電路に介装されたコイルを短絡すべく短絡回路を備えることを特徴とする。

第２発明に係る電源装置は、主電源部及び補助電源部を備え、交流電圧を受電して前記主電源部及び補助電源部により負荷へ電力を供給する第１の状態と、前記補助電源部により電力を供給する第２の状態とを有する電源装置において、交流電圧を整流する第１の整流回路と、交流電圧を整流し、該交流電圧を受電する電路の一方と前記補助電源部との間に接続されたダイオードを有する第２の整流回路と、前記第１の整流回路の入力側に設けられ、前記第１の状態と第２の状態とを切り替える切替回路と、前記第１の整流回路の出力側に設けられた高調波抑制回路と、前記主電源部及び補助電源部の入力側にそれぞれ設けられた第１及び第２の平滑コンデンサとを備え、前記切替回路は、前記第１の状態時に前記高調波抑制回路を介して前記第１の整流回路で整流された電圧を前記主電源部及び補助電源部へ供給し、前記第２の状態時に前記高調波抑制回路を介さずに前記第２の整流回路で整流された電圧を前記補助電源部へ供給するように構成してあり、さらに、前記電路の一方と前記ダイオードとの接続点と前記第１の整流回路との間の前記電路に介装された開閉素子を有し、該開閉素子は、前記第１の状態時に前記電路を閉じ、前記第２の状態時に該電路を開くように構成してあり、前記第１の整流回路の入力側の電路それぞれにコイルが介装され、コモンモードノイズを低減するためのフィルタと、前記第２の状態時に前記開閉素子により開閉されない一方の電路に介装されたコイルを短絡する短絡回路とをさらに備え、前記第２の整流回路は、前記短絡回路で前記コイルをバイパスして半波整流するように構成してあることを特徴とする。

第３発明に係る電源装置は、前記第１の整流回路は、全波整流回路であり、前記第２の整流回路は、半波整流回路であることを特徴とする。

第１発明にあっては、交流電圧を整流する第１及び第２の整流回路と、第１の整流回路の入力側に設けられ、主電源部及び補助電源部により負荷へ電力を供給する第１の状態（通常時）と補助電源部により負荷へ電力を供給する第２の状態（待機時）とを切り替える切替回路と、第１の整流回路の出力側に設けられた高調波抑制回路と、主電源部及び補助電源部の入力側にそれぞれ設けられた第１及び第２の平滑コンデンサとを備える。切替回路は、第１の状態（通常時）に高調波抑制回路を介して第１の整流回路で整流された電圧を主電源部及び補助電源部へ供給する。すなわち、通常時においては、第１の整流回路で整流された電圧は、高調波抑制回路を通じて主電源部及び補助電源部へ供給されるので、主電源部の入力側の第１の平滑コンデンサ及び補助電源部の入力側の第２の平滑コンデンサへの歪んだ電流波形により生じる高調波成分を抑制することができる。

また、切替回路は、第２の状態（待機時）に高調波抑制回路を介さずに第２の整流回路で整流された電圧を補助電源部へ供給する。すなわち、待機時においては、第２の整流回路で整流された電圧を補助電源部へ供給し、第１の整流回路、高調波抑制回路、第１の平滑コンデンサ、主電源部へは電力を供給しないので、待機時の電力消費を低減することができる。このように、通常時（通常の動作時）には、主電源部と補助電源部の両方で高調波抑制回路が機能するので、負荷が増加するような場合でも高調波を十分に抑制することができる。また、負荷の一部だけを動作させる待機時には、主電源部側の回路への電力供給を遮断することができるので、待機電力を低減することが可能となり、省電力化を図りつつ高調波抑制を実現することができる。
また、第２の整流回路は、交流電圧を受電する電路の一方と補助電源部との間に接続されたダイオードを有し、切替回路は、当該電路の一方と当該ダイオードとの接続点と第１の全波整流回路との間の電路に介装された開閉素子を有する。開閉素子は、第１の状態（通常時）に当該電路を閉じ、第２の状態（待機時）に当該電路を開く。すなわち、通常時においては、開閉素子が電路を閉じることにより、交流電圧を第１の整流回路で全波整流し、高調波抑制回路を通して主電源部及び補助電源部を動作させる。一方、待機時においては、開閉素子が電路を開くことにより、ダイオードで半波整流して補助電源部だけを動作させる。これにより、待機電力を低減しつつ高調波抑制を実現することができる。
また、第１の整流回路の入力側の電路それぞれにコイルが介装され、コモンモードノイズを低減するためのフィルタを備える。第２の整流回路は、開閉素子により開閉されない一方の電路を介して半波整流するようにしてあり、第２の状態（待機時）に他方の電路に介装されたコイルを短絡すべく短絡回路を備える。通常時（第１の状態）には、開閉素子が電路を閉じることにより、フィルタは、各電路に同相で伝導するコモンモードノイズを除去する。待機時（第２の状態）には、開閉素子により開閉されない一方の電路に介装された第１のコイルを通して半波整流された電流が流れる。このとき、開閉素子が開いているので、他方の電路に介装された第２のコイルには、電流が流れない。フィルタの一方の第１のコイルだけに電流が流れるため、磁束を打ち消すことができずインピーダンス（インダクタンス）が増加する。このため、第１のコイルだけに流れる電流によりコイル（巻線）の振動又は磁気コアの歪み等による振動が生じ、騒音又は異音が発生する。短絡回路で第２のコイルを短絡させることにより、第１のコイルに流れる電流による磁束で第２のコイルに起電力が発生し、発生した起電力により第２のコイルにも電流を流す。これにより、フィルタのインダクタンスを小さくして騒音又は異音の発生を防止することができる。

第２発明にあっては、交流電圧を整流する第１及び第２の整流回路と、第１の整流回路の入力側に設けられ、主電源部及び補助電源部により負荷へ電力を供給する第１の状態（通常時）と補助電源部により負荷へ電力を供給する第２の状態（待機時）とを切り替える切替回路と、第１の整流回路の出力側に設けられた高調波抑制回路と、主電源部及び補助電源部の入力側にそれぞれ設けられた第１及び第２の平滑コンデンサとを備える。切替回路は、第１の状態（通常時）に高調波抑制回路を介して第１の整流回路で整流された電圧を主電源部及び補助電源部へ供給する。すなわち、通常時においては、第１の整流回路で整流された電圧は、高調波抑制回路を通じて主電源部及び補助電源部へ供給されるので、主電源部の入力側の第１の平滑コンデンサ及び補助電源部の入力側の第２の平滑コンデンサへの歪んだ電流波形により生じる高調波成分を抑制することができる。
また、切替回路は、第２の状態（待機時）に高調波抑制回路を介さずに第２の整流回路で整流された電圧を補助電源部へ供給する。すなわち、待機時においては、第２の整流回路で整流された電圧を補助電源部へ供給し、第１の整流回路、高調波抑制回路、第１の平滑コンデンサ、主電源部へは電力を供給しないので、待機時の電力消費を低減することができる。このように、通常時（通常の動作時）には、主電源部と補助電源部の両方で高調波抑制回路が機能するので、負荷が増加するような場合でも高調波を十分に抑制することができる。また、負荷の一部だけを動作させる待機時には、主電源部側の回路への電力供給を遮断することができるので、待機電力を低減することが可能となり、省電力化を図りつつ高調波抑制を実現することができる。
また、第２の整流回路は、交流電圧を受電する電路の一方と補助電源部との間に接続されたダイオードを有し、切替回路は、当該電路の一方と当該ダイオードとの接続点と第１の全波整流回路との間の電路に介装された開閉素子を有する。開閉素子は、第１の状態（通常時）に当該電路を閉じ、第２の状態（待機時）に当該電路を開く。すなわち、通常時においては、開閉素子が電路を閉じることにより、交流電圧を第１の整流回路で全波整流し、高調波抑制回路を通して主電源部及び補助電源部を動作させる。一方、待機時においては、開閉素子が電路を開くことにより、ダイオードで半波整流して補助電源部だけを動作させる。これにより、待機電力を低減しつつ高調波抑制を実現することができる。
また、第１の整流回路の入力側の電路それぞれにコイルが介装され、コモンモードノイズを低減するためのフィルタと、第２の状態（待機時）に開閉素子により開閉されない一方の電路に介装されたコイルを短絡する短絡回路とを備える。第２の整流回路は、短絡回路で当該コイルをバイパスして半波整流する。通常時（第１の状態）には、開閉素子が電路を閉じることにより、フィルタは、各電路に同相で伝導するコモンモードノイズを除去する。第２の状態（待機時）には、開閉素子により開閉されない一方の電路に介装されたコイルを短絡回路でバイパスして半波整流された電流を流す。これにより、待機時にフィルタのいずれのコイルにも電流を流さない。すなわち、仮にフィルタの一方のコイルだけに電流が流した場合に、磁束を打ち消すことができずインピーダンス（インダクタンス）が増加し、一方のコイルだけに流れる電流によりコイル（巻線）の振動又は磁気コアの歪み等による振動が生じ、騒音又は異音が発生する。かかる事態を防止することができる。

第３発明にあっては、第１の整流回路は、全波整流回路であり、第２の整流回路は、半波整流回路である。待機時（第２の状態）には、交流電圧を半波整流して補助電源部を動作させることにより、待機時の消費電力をさらに低減することができる。

本発明によれば、通常時（第１の状態）には、主電源部と補助電源部の両方で高調波抑制回路が機能するので、負荷が増加するような場合でも高調波を十分に抑制することができる。また、負荷の一部だけを動作させる待機時（第２の状態）には、主電源部側の回路への電力供給を遮断することができるので、待機電力を低減することが可能となり、省電力化を図りつつ高調波抑制を実現することができる。

本実施の形態の電源装置の構成の一例を示すブロック図である。本実施の形態の電源装置の構成の一例を示すブロック図である。実施の形態２の電源装置の構成の一例を示すブロック図である。実施の形態２の電源装置の構成の一例を示すブロック図である。実施の形態２の電源装置の構成の他の例を示すブロック図である。実施の形態２の電源装置の構成の他の例を示すブロック図である。実施の形態２の電源装置の構成の他の例を示すブロック図である。実施の形態２の電源装置の構成の他の例を示すブロック図である。従来の電源装置の構成の一例を示すブロック図である。

実施の形態１
以下、本発明に係る電源装置を実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１及び図２は本実施の形態の電源装置１１０の構成の一例を示すブロック図である。図１は通常時（第１の状態）の様子を示し、図２は待機時（第２の状態）の様子を示す。待機時は、例えば、負荷の一部だけを動作させる状態をいう。電源装置１１０は、主電源部４０及び補助電源部５０を備え、通常時（通常の動作時）においては、主電源部４０及び補助電源部５０により、それぞれ負荷２００、２１０に電力を供給する。一部の負荷２１０だけに電力を供給する待機時においては、補助電源部５０だけで負荷２１０に電力を供給する。

電源装置１１０は、商用電源１（例えば、ＡＣ１００Ｖ、ＡＣ２００Ｖなど）から交流電圧を受電し、受電した交流電圧を主電源部４０側の回路と補助電源部５０側の回路とに供給する。主電源部４０及び補助電源部５０は、例えば、スイッチング回路を有するスイッチング電源である。なお、主電源部４０及び補助電源部５０の回路構成は、どのような回路構成であってもよい。

主電源部４０側の回路は、交流電圧を受電する電路（電源ライン）の一方を開閉する開閉素子１１、開閉素子１１の後段に設けられ各電路に介装されたコイル１２１、１２２を有し、コモンモードノイズを除去するためのフィルタ１２、フィルタ１２の後段に設けられノーマルモードノイズを除去するためのアクロスザラインコンデンサ１３、アクロスザラインコンデンサ１３の後段に設けられ、ブリッジ接続された４つのダイオード２１、２２、２３、２４を有する第１の整流回路としてのダイオードブリッジ２０、ダイオードブリッジ２０の出力側（後段）に設けられ高調波成分を抑制する高調波抑制回路３０、高調波抑制回路３０の出力側であって主電源部４０の入力側に設けられた第１の平滑コンデンサとしての平滑コンデンサ４１などを備える。

補助電源部５０側の回路は、交流電圧を受電する電路（電源ライン）の一方にアノードが接続された第２の整流回路としてのダイオード５２、補助電源部５０の入力側に設けられた第２の平滑コンデンサとしての平滑コンデンサ５１、高調波抑制回路３０の出力側の一端（正側端）にアノードが接続され補助電源部５０の入力端（正側端）にカソードが接続されたダイオード５３などを備える。

マイクロプロセッサ（不図示）などの通常時の動作と待機時の動作とを制御する制御回路が出力する信号（図１、図２の例では、負荷２１０から出力された破線で示す）により、通常時と待機時とを切り替える切替回路としての開閉素子１１が電路を開閉する。図１に示す通常時には、開閉素子１１は電路を閉じる。また、図２に示す待機時には、開閉素子１１は電路を開く。開閉素子１１は、有接点リレー、無接点リレーなどを用いることができる。また、開閉素子１１としてＩＧＢＴ、トランジスタ、ＦＥＴなどの半導体スイッチを用いることもできる。

フィルタ１２は、いわゆるコモンモードチョークコイルであり、それぞれの電路を同相で伝導するコモンモードノイズに対しては、コモンモード電流による磁束の足し合わせにより高インピーダンスとなり、コモンモードノイズが伝導するのを阻止する。また、フィルタ１２は、ノーマルモードの電流に対しては、コイル１２１、１２２で発生する磁束が打ち消し合うため低インピーダンスとなる。

ダイオードブリッジ２０で全波整流された電圧を主電源部４０及び補助電源部５０へ供給する場合、平滑コンデンサ４１、５１に急峻な充電電流が流れることにより、電路に５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの整数倍の周波数成分を含んだ高調波電流（歪み電流）が流れる。このような歪み電流が流れた場合、商用電源１に接続された他の機器の電力損失が増加し、当該他の機器が故障、あるいは無駄な電力消費が増大する。高調波抑制回路３０は、このような高調波電流を抑制する。

高調波抑制回路３０は、コイル（インダクター）３１とダイオード３３とを直列に接続し、コイル３１とダイオード３３との接続箇所にＦＥＴ３２を接続してあり、スイッチングによるＰＦＣ（Power Factor Correction：力率改善）回路である。なお、高調波抑制回路３０の構成は、図１に例示した構成に限定されるものではなく、電流波形を正弦波状に近づけることができるものであれば、チョークコイルによる導通角を広げるチョークインプット形整流回路など他の回路構成であってもよい。

次に、本実施の形態の電源装置１１０の動作について説明する。図１に示すように、通常時には、開閉素子１１は電路を閉じる。すなわち、通常時には、高調波抑制回路３０を介してダイオードブリッジ２０で整流された電圧を主電源部４０及び補助電源部５０へ供給する。通常時においては、ダイオードブリッジ２０で整流された電圧は、高調波抑制回路３０を通じて主電源部４０及び補助電源部５０へ供給されるので、主電源部４０の入力側の平滑コンデンサ４１及び補助電源部５０の入力側の平滑コンデンサ５１への歪んだ電流波形により生じる高調波成分を抑制することができる。

図２に示すように、待機時には、開閉素子１１は電路を開く。すなわち、待機時には、ダイオードブリッジ２０には交流電圧が印加されず、高調波抑制回路３０を介さずにダイード５２で整流された電圧を補助電源部５０へ供給する。待機時には、ダイオード５２で整流した電圧が補助電源部５０に印加され、電流が補助電源部５０へ流れる。補助電源部５０からの帰還電流は、ダイオード２３を介して商用電源１側へ流れる。

待機時においては、ダイオード５２で整流された電圧を補助電源部５０へ供給し、ダイオードブリッジ２０、高調波抑制回路３０、平滑コンデンサ４１、主電源部４０へは電力を供給しないので、電力損失がなく待機時の電力消費を低減することができる。このように、通常時には、主電源部４０と補助電源部５０の両方で高調波抑制回路３０が機能するので、負荷が増加するような場合でも高調波を十分に抑制することができる。また、負荷の一部だけを動作させる待機時には、主電源部４０側の回路への電力供給を遮断することができるので、待機電力を低減することが可能となり、省電力化を図りつつ高調波抑制を実現することができる。

また、ダイオードブリッジ２０で全波整流し、ダイオード５２で半波整流するので、待機時には、交流電圧を半波整流して補助電源部５０を動作させることができ、待機時の消費電力をさらに低減することができる。

また、通常時においては、開閉素子１１が電路を閉じることにより、交流電圧をダイオードブリッジ２０で全波整流し、高調波抑制回路３０を通して主電源部４０及び補助電源部５０を動作させる。一方、待機時においては、開閉素子１１が電路を開くことにより、ダイオード５２で半波整流して補助電源部５０だけを動作させる。これにより、待機電力を低減しつつ高調波抑制を実現することができる。

通常時と待機時とでは、補助電源部５０が負荷２１０へ供給する電力に比較的大きな差があり、待機時を１とすると通常時は、例えば２０〜３０となる。例えば、通常時に補助電源部５０が供給する電力は２０Ｗであり、待機時には１Ｗ以下である。このように通常時に比べて待機時に補助電源部５０が供給する電力は小さいので、待機時には高調波の影響を無視することができ、高調波抑制回路の機能を特に必要としない。しかし、通常時には、補助電源部５０が相当の電力供給を担うため、高調波の影響を無視することができないが、本実施の形態の構成を採用することにより高調波を抑制することができる。

本実施の形態では、高調波抑制回路３０が通常時の主電源部４０の動作と補助電源部５０の動作の両方に対して共用して高調波を抑制することができる。このため、仮に主電源部と補助電源部とで別個の高調波抑制回路を設ける場合に比べて、本実施の形態では、部品点数の削減、コスト低減、装置の小型化などを図ることができる。例えば、主電源部の入力側に本実施の形態と同様の高調波抑制回路３０を設けるとともに補助電源部の入力側に高調波抑制回路３０とは別にチョークコイルを設けた場合、補助電源部は通常時において待機時に比べて多くの電力を負荷へ供給するので、高調波の発生を抑制するためには、大きなチョークコイルが必要となる。本実施の形態では、主電源部４０と補助電源部５０とで高調波抑制回路３０を共用するので、大きなチョークコイルを別個に必要としない。

また、本実施の形態では、ダイオード５３を備えることにより、補助電源部５０の入力電圧を主電源部４０用の平滑コンデンサ４１から供給することができる。これにより、補助電源部５０用の平滑コンデンサ５１は、待機時の負荷を担う分の容量を確保することができるに足りる容量ですみ、容量の小さい小型のコンデンサを用いることができるので、装置の小型化、コスト低減を図ることができる。

本実施の形態では、アクロスザラインコンデンサ１３の前段に開閉素子１１を設けてあるので、開閉素子１１で電路を開くことにより、アクロスザラインコンデンサ１３に蓄電した電荷で感電する恐れはなくなる。このため、アクロスザラインコンデンサ１３に充電された電荷を放電させるための放電抵抗が不要となる。これにより、放電抵抗による電力損失がなくなり消費電力を少なくすることができる。

実施の形態２
図３及び図４は実施の形態２の電源装置１２０の構成の一例を示すブロック図である。図３は通常時（第１の状態）の様子を示し、図４は待機時（第２の状態）の様子を示す。実施の形態２と上述の実施の形態１との相違点は、開閉素子１１に代えて開閉素子１５を設ける点である。開閉素子１５は、接点１５１、１５２、１５３を有する。接点１５１は交流電源１側の電路に接続され、接点１５３はフィルタ１２のコイル１２１の入力側に接続され、接点１５２はコイル１２１の出力側に接続されている。

図３に示すように、通常時には、接点１５１と接点１５３は閉じ、接点１５２と接点１５３は開く。また、図４に示すように、待機時には、接点１５１と接点１５３は開き、接点１５２と接点１５３は閉じる。すなわち、図３に示すように、通常時は商用電源１からの交流電圧はフィルタ１２、ダイオードブリッジ２０、高調波抑制回路３０を通して主電源部４０及び補助電源部５０へ供給される。この場合、フィルタ１２のコイル１２１の両端は開放された状態となる。

一方、図４に示すように、待機時は商用電源１からの交流電圧はダイオード５２を通して補助電源部５０へ供給される。この場合、フィルタ１２のコイル１２１の両端は開閉素子１５により短絡される。すなわち、開閉素子１５は、待機時に電路に介装されたコイル１２１を短絡すべく短絡回路としての機能を有する。

待機時にフィルタ１２の一方のコイル１２１の両端を短絡する理由は以下のとおりである。すなわち、待機時には、ダイオード５２、ダイオードブリッジ２０のダイオード２３、開閉素子１５により開閉されない一方の電路に介装されたコイル１２２を通して半波整流された電流が流れる。このとき、開閉素子１５の接点１５１、１５３間は開いているので、他方の電路に介装されたコイル１２１には、電流が流れない。フィルタ１２の一方のコイル１２２だけに電流が流れるため、磁束を打ち消すことができずコイル１２２が高インピーダンスとなる。このため、一方のコイル１２２だけに流れる電流によりコイル１２２（巻線）の振動又は磁気コアの歪み等による振動が生じ、騒音又は異音が発生する。コイル１２２に流れる電流は交流電圧を半波整流した電流なので、１００Ｈｚ又は１２０Ｈｚを基本波とした高調波成分を含むので可聴周波数範囲となる。

実施の形態２では、電源装置１２０は、待機時に電流が流れないコイル１２１の両端を短絡回路（開閉素子１５）で短絡させることにより、コイル１２２に流れる電流による磁束でコイル１２１に起電力が発生し、発生した起電力によりコイル１２１、接点１５２、１５３で構成される閉ループ内に電流を流す。これにより、コイル１２２が低インピーダンスとなり、騒音又は異音の発生を防止することができる。

なお、開閉素子１５は、２接点リレーを用いることができる。また、開閉素子１１と同様に、ＩＧＢＴ、トランジスタ、ＦＥＴなどの半導体スイッチを用いることもできる。

図５及び図６は実施の形態２の電源装置１３０の構成の他の例を示すブロック図である。図５は通常時（第１の状態）の様子を示し、図６は待機時（第２の状態）の様子を示す。図３及び図４に例示した構成との相違点は、開閉素子１５に代えて、２つの開閉素子１１、１６を備える点である。開閉素子１１は実施の形態１と同様である。開閉素子１６は、待機時にコイル１２１を短絡する短絡回路としての機能を有する。開閉素子１６は、開閉素子１１と同様に、有接点リレー、無接点リレー、あるいはＩＧＢＴ、トランジスタ、ＦＥＴなどの半導体スイッチを用いることもできる。

なお、電源装置１３０の動作は、図３及び図４の例と同様であるので説明は省略する。電源装置１３０は、待機時に電流が流れないコイル１２１の両端を短絡回路（開閉素子１６）で短絡させることにより、コイル１２２に流れる電流による磁束でコイル１２１に起電力が発生し、発生した起電力によりコイル１２１、開閉素子１６で構成される閉ループ内に電流を流す。これにより、コイル１２２が低インピーダンスとなり、騒音又は異音の発生を防止することができる。

図７及び図８は実施の形態２の電源装置１４０の構成の他の例を示すブロック図である。図７は通常時（第１の状態）の様子を示し、図８は待機時（第２の状態）の様子を示す。図５及び図６に例示した構成との相違点は、開閉素子１１、１６を備える点は共通であるが、開閉素子１６をコイル１２１の両側ではなくコイル１２２の両側に設けた点である。

図７に示すように、通常時には、開閉素子１１は閉じ、開閉素子１６は開く。また、図８に示すように、待機時には、開閉素子１１は開き、開閉素子１６は閉じる。すなわち、図７に示すように、通常時は商用電源１からの交流電圧はフィルタ１２、ダイオードブリッジ２０、高調波抑制回路３０を通して主電源部４０及び補助電源部５０へ供給される。この場合、フィルタ１２のコイル１２２の両端は開放された状態となる。

一方、図８に示すように、待機時は商用電源１からの交流電圧はダイオード５２を通して補助電源部５０へ供給される。この場合、フィルタ１２のコイル１２２の両端は開閉素子１６により短絡される。すなわち、開閉素子１６は、待機時に電路に介装されたコイル１２２を短絡すべく短絡回路としての機能を有する。

図８に示すように、待機時には、ダイオードブリッジ２０のダイオード２３、開閉素子１６を通して半波整流された電流が流れる。すなわち、コイル１２２は開閉素子１６によりバイパスされてコイル１２２には電流が流れない。これにより、待機時にフィルタ１２の一方のコイルのみに電流が流れることによる騒音又は異音の発生を防止することができる。

上述したとおり、本実施の形態１、２では、通常時には高調波抑制を達成することができ、待機時は待機電力を低減することができる。

また、高調波抑制回路３０を主電源部４０及び補助電源部５０で共用することができるとともに、電路の一方を開閉する開閉素子１１及びダイオード５２、５３だけの簡単な構成なので、コスト低減、省スペース化による小型化を図ることができる。

また、待機時にダイオード５２、ダイオードブリッジ２０のダイオード２３だけを通して半波整流するので、電力損失が少なく、待機時の消費電力を低減することができる。

また、待機時にフィルタ１２で騒音又は異音が発生する場合には、簡単な構成で騒音又は異音の発生を防止することができる。

上述の実施の形態において、待機時にフィルタ１２の一方のコイルを短絡する短絡回路は、電源装置の容量が比較的小さい場合には、必ずしも必要ではなく省略することもできる。

１１開閉素子（切替回路）
１２フィルタ
１２１、１２２コイル
１３アクロスザラインコンデンサ
１５開閉素子（切替回路、短絡回路）
１６開閉素子（短絡回路）
２０ダイオードブリッジ（第１の整流回路）
３０高調波抑制回路
４０主電源部
４１平滑コンデンサ（第１の平滑コンデンサ）
５０補助電源部
５１平滑コンデンサ（第２の平滑コンデンサ）
５２ダイオード（第２の整流回路）

Claims

主電源部及び補助電源部を備え、交流電圧を受電して前記主電源部及び補助電源部により負荷へ電力を供給する第１の状態と、前記補助電源部により電力を供給する第２の状態とを有する電源装置において、
交流電圧を整流する第１の整流回路と、
交流電圧を整流し、該交流電圧を受電する電路の一方と前記補助電源部との間に接続されたダイオードを有する第２の整流回路と、
前記第１の整流回路の入力側に設けられ、前記第１の状態と第２の状態とを切り替える切替回路と、
前記第１の整流回路の出力側に設けられた高調波抑制回路と、
前記主電源部及び補助電源部の入力側にそれぞれ設けられた第１及び第２の平滑コンデンサと
を備え、
前記切替回路は、
前記第１の状態時に前記高調波抑制回路を介して前記第１の整流回路で整流された電圧を前記主電源部及び補助電源部へ供給し、前記第２の状態時に前記高調波抑制回路を介さずに前記第２の整流回路で整流された電圧を前記補助電源部へ供給するように構成してあり、さらに、前記電路の一方と前記ダイオードとの接続点と前記第１の整流回路との間の前記電路に介装された開閉素子を有し、
該開閉素子は、
前記第１の状態時に前記電路を閉じ、前記第２の状態時に該電路を開くように構成してあり、
前記第１の整流回路の入力側の電路それぞれにコイルが介装され、コモンモードノイズを低減するためのフィルタを備え、
さらに、前記第２の整流回路は、
前記開閉素子により開閉されない一方の電路を介して半波整流するようにしてあり、
前記第２の状態時に他方の電路に介装されたコイルを短絡すべく短絡回路を備えることを特徴とする電源装置。
主電源部及び補助電源部を備え、交流電圧を受電して前記主電源部及び補助電源部により負荷へ電力を供給する第１の状態と、前記補助電源部により電力を供給する第２の状態とを有する電源装置において、
交流電圧を整流する第１の整流回路と、
交流電圧を整流し、該交流電圧を受電する電路の一方と前記補助電源部との間に接続されたダイオードを有する第２の整流回路と、
前記第１の整流回路の入力側に設けられ、前記第１の状態と第２の状態とを切り替える切替回路と、
前記第１の整流回路の出力側に設けられた高調波抑制回路と、
前記主電源部及び補助電源部の入力側にそれぞれ設けられた第１及び第２の平滑コンデンサと
を備え、
前記切替回路は、
前記第１の状態時に前記高調波抑制回路を介して前記第１の整流回路で整流された電圧を前記主電源部及び補助電源部へ供給し、前記第２の状態時に前記高調波抑制回路を介さずに前記第２の整流回路で整流された電圧を前記補助電源部へ供給するように構成してあり、さらに、前記電路の一方と前記ダイオードとの接続点と前記第１の整流回路との間の前記電路に介装された開閉素子を有し、
該開閉素子は、
前記第１の状態時に前記電路を閉じ、前記第２の状態時に該電路を開くように構成してあり、
前記第１の整流回路の入力側の電路それぞれにコイルが介装され、コモンモードノイズを低減するためのフィルタと、
前記第２の状態時に前記開閉素子により開閉されない一方の電路に介装されたコイルを短絡する短絡回路と
をさらに備え、
前記第２の整流回路は、
前記短絡回路で前記コイルをバイパスして半波整流するように構成してあることを特徴とする電源装置。
前記第１の整流回路は、全波整流回路であり、
前記第２の整流回路は、半波整流回路であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電源装置。