JP4743710B2 - Power circuit - Google Patents
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Description
本発明は、レギュレーターの入出力間がショートしてもヒューズを溶断せず、且つ電圧を出力することができる電源回路に関するものである。 The present invention relates to a power supply circuit that can output a voltage without fusing a fuse even when a short circuit occurs between the input and output of a regulator.
エアコンなどに使用されている電源回路20の一部を図2に示す。トランスTの二次コイルNSに整流回路14が接続されている。整流回路14と出力端子Xの間にレギュレーター16が接続されている。レギュレーター16によって所望の電圧に降圧される。例えば、15Vから5Vに降圧される。出力端子Xにエアコンのマイコン18が接続され、エアコンの動作を制御する。なお、ツェナーダイオードZ1は安定化回路として動作し、制御回路22へのフィードバックによってトランスTの一次コイルNPに印加する電圧をスイッチングさせるためのデューティー比(オン・オフ比)、周波数、またはその両方を調節する。即ち、端子Aの電位によって制御回路22が一次コイルNPへの電圧のスイッチングのデューティー比、周波数、またはその両方を調節する。この調節により、二次コイルNSの出力電圧を調節する。
A part of the
レギュレーター16のI端子とO端子間がショートするとマイコン18に端子Aの電圧がそのまま印加されることとなる。マイコン18に定格の倍以上の電圧が印加されることとなる。マイコン18の温度が上昇し、マイコン18が破壊されてしまう。マイコン18を保護するために、整流回路14とレギュレーター16との間にヒューズFを挿入し、ヒューズFを溶断してマイコン18を保護する。
When the I terminal and O terminal of the
レギュレーター16のショートの原因として、レギュレーター16への埃の付着がある。このような場合、埃を取り払えば、レギュレーター16の交換は必要ない。しかし、ヒューズFが溶断されているため、ヒューズFを交換しないと電源回路20を復旧させることができない。
As a cause of the short circuit of the
また、ヒューズFが溶断されると出力端子Xの電圧は0Vである。マイコン18への電力供給がストップし、エアコンがストップする。エアコンの使用者は自らエアコンの故障を判断し、メンテナンス業者に連絡をすることとなる。使用者がエアコンの故障を判断できないときは、電源のボタンのオン・オフを繰り返したりすることとなる。このような場合、エアコンに設けられたLCDやLEDなどで故障を知らせることができると使用者の利便性が向上する。しかし、ヒューズFの溶断によって、マイコン18への電力供給がストップするため、LCDなどの表示装置24も表示が不可能となる。電池を設けることによって表示装置24の表示を確保することができるが、電池の交換などが必要になり、かえって不便になる場合がある。
When the fuse F is blown, the voltage at the output terminal X is 0V. The power supply to the
下記の特許文献1に、ヒューズFを使用しない電源回路が開示されている。負荷の異常を検出する構成であるため、定電圧回路(レギュレーター)がショートしたときは、レギュレーターの入力電圧が負荷に印加されることとなる。即ち、特許文献1はレギュレーターのショートに対応した回路とはなっていない。 Patent Document 1 below discloses a power supply circuit that does not use the fuse F. Since the load abnormality is detected, when the constant voltage circuit (regulator) is short-circuited, the input voltage of the regulator is applied to the load. That is, Patent Document 1 is not a circuit corresponding to a short circuit of the regulator.
本発明の目的は、レギュレーターの入出力間がショートの後、復旧が容易な電源回路を提供することにある。また本発明の他の目的は、レギュレーターの入出力間のショート時に、負荷が破壊されない程度の電圧を出力できるように構成した電源回路を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a power supply circuit that can be easily restored after a short circuit between the input and output of a regulator. Another object of the present invention is to provide a power supply circuit configured to output a voltage that does not destroy a load when a short circuit occurs between the input and output of a regulator.
本発明の電源回路は、トランスと、前記トランスの一次コイルの電圧をスイッチングさせるためのデューティー比、周波数、またはその両方を調節する制御回路と、前記トランスの二次コイルに接続された整流回路と、前記整流回路に接続され、電圧を降圧するレギュレーターと、前記整流回路と前記レギュレーターとの間の接点から前記制御回路に、該整流回路の出力電圧をフィードバックする第1ツェナーダイオードと、前記レギュレーターの出力端から前記制御回路に、該レギュレーターの出力電圧をフィードバックする第2ツェナーダイオードと、を含む。 The power supply circuit of the present invention includes a transformer, a control circuit that adjusts a duty ratio, a frequency, or both for switching the voltage of the primary coil of the transformer, and a rectifier circuit connected to the secondary coil of the transformer. A regulator connected to the rectifier circuit for stepping down a voltage; a first Zener diode that feeds back an output voltage of the rectifier circuit from a contact between the rectifier circuit and the regulator to the control circuit; and And a second Zener diode that feeds back the output voltage of the regulator from the output terminal to the control circuit.
本発明は、レギュレーターの入出力端子間がショートしても、ヒューズなしで負荷の保護をおこなうことができる。高価なヒューズを使用しないので、コストダウンを図ることができる。第2ツェナーダイオードが負荷に印加される電圧の上限値を制限することができる。レギュレーターがショートしても、出力電圧を0にせずに、所定の電圧を出力するため、その電圧を利用して機器を動作させ、異常を知らせることも可能である。 The present invention can protect a load without a fuse even when the input / output terminals of the regulator are short-circuited. Since no expensive fuse is used, the cost can be reduced. The upper limit value of the voltage applied to the load by the second Zener diode can be limited. Even if the regulator is short-circuited, a predetermined voltage is output without setting the output voltage to 0. Therefore, it is possible to operate the device using the voltage and notify the abnormality.
本発明に係る電源回路について図面を使用して説明する。電源回路に接続される負荷はエアコンのマイコンとして説明するが、他の電気機器に使用するものであっても良い。 A power supply circuit according to the present invention will be described with reference to the drawings. Although the load connected to the power supply circuit will be described as a microcomputer for an air conditioner, it may be used for other electric devices.
図1に示す電源回路10は、トランスTと、トランスTの一次コイルNPに印加する電圧をスイッチングさせるためのデューティー比、周波数、またはその両方を調節する制御回路12と、トランスTの二次コイルNSに接続された整流回路14と、整流回路14に接続され、電圧を降圧するレギュレーター16と、整流回路14とレギュレーター16との間の端子Aから制御回路12に、整流回路14の出力電圧をフィードバックする第1ツェナーダイオードZ1と、レギュレーター16の出力端Bから制御回路12に、レギュレーター16の出力電圧をフィードバックする第2ツェナーダイオードZ2と、を含む。
The
トランスTは、フライバック方式のトランスである。整流回路14は、半波整流ダイオードD1と平滑コンデンサC1を利用した回路であり、交流電圧から直流電圧に変換する。
The transformer T is a flyback type transformer. The
定電圧回路であるレギュレーター16は、整流回路14の出力電圧をマイコン18の定格電圧に降圧する。例えば、15Vから5Vに降圧する。正常時は、この5Vの電圧が出力端子Xからマイコン18に印加される。また、レギュレーター16は、整流回路14の不安定な整流電圧を安定化させる働きもある。レギュレーター16にコンデンサC2,C3およびダイオードD2を接続し、レギュレーター16の安定化と発振の防止をおこなう。
The
第1および第2ツェナーダイオードZ1,Z2は、アノードが制御回路12に接続される。第1ツェナーダイオードZ1と第2ツェナーダイオードZ2とから制御回路12にフィードバックをおこなう。なお、抵抗Rによって制御回路12の保護をおこなう。第1および第2ツェナーダイオードZ1,Z2のアノード同士が接続されているが、分離して制御回路12に接続しても良い。また、各ツェナーダイオードZ1,Z2に別々の制御回路12を接続して、それぞれにフィードバックしても良い。
The anodes of the first and second Zener diodes Z1 and Z2 are connected to the
本発明は、整流回路14とレギュレーター16との間にヒューズFを挿入するの代わりに、レギュレーター16の出力側の端子Bの電圧をフィードバックする第2ツェナーダイオードZ2を設けている。したがって、第2ツェナーダイオードZ2の降伏電圧以上の電圧が出力端子Xに現れることはなく、マイコン18の保護回路として働く。なお、第1および第2ツェナーダイオードZ1,Z2のカソードが接続される端子A,Bの電圧を降伏電圧として説明する。
In the present invention, instead of inserting the fuse F between the
第2ツェナーダイオードZ2の降伏電圧は、第1ツェナーダイオードZ1の降伏電圧よりも低くする。さらに、第2ツェナーダイオードZ2の降伏電圧は、レギュレーター16の正常動作時の出力電圧よりも高くする。例えば、第1ツェナーダイオードZ1の降伏電圧を15V、第2ツェナーダイオードZ2の降伏電圧を7V、レギュレーター16の出力電圧を5Vとする。また、整流回路14の出力を15Vとする。これにより、正常動作時は第1ツェナーダイオードZ1が動作して、フィードバックをおこなう。レギュレーター16の端子Iと端子Oとの間が短絡すると第2ツェナーダイオードZ2が動作して、フィードバックをおこなう。この動作については、後に詳しく説明する。
The breakdown voltage of the second Zener diode Z2 is set lower than the breakdown voltage of the first Zener diode Z1. Furthermore, the breakdown voltage of the second Zener diode Z2 is set higher than the output voltage during normal operation of the
制御回路12は、第1ツェナーダイオードZ1または第2ツェナーダイオードZ2からフィードバックされた電圧の違いによってトランスTの一次コイルNPに印加する電圧に対するスイッチングのデューティー比、周波数、またはその両方を異ならせる。制御回路12は、第2ツェナーダイオードZ2からのフィードバック時にトランスTの二次側NSの出力電圧を下げるように調節する。第2ツェナーダイオードZ2からのフィードバック時にトランスTの二次側NSの出力電圧を0にすることはない。したがって、第2ツェナーダイオードZ2の降伏電圧がマイコン18に印加されることとなり、マイコン18を動作させることも可能である。
The
本発明は、表示装置24または表示灯と、レギュレーター16の出力電圧を検知し、出力電圧が第2ツェナーダイオードZ2の降伏電圧である場合に、表示装置に異常を示す表示をおこなう回路26または表示灯を点灯させる回路と、を含んでも良い。表示装置24としては、LCDなどであり、表示灯はLEDなどである。これらのLCDやLEDは、エアコンに備え付けられているものを利用しても良い。LCDとLEDが同時に使用されるようにしても良い。また、上記回路26は、マイコン18に内蔵されていても良い。レギュレーター16が短絡しても出力電圧を0Vとしないため、マイコン18の動作が可能である。レギュレーター16が短絡したときに、表示装置24または表示灯が使用者に異常を知らせ、使用者は電源回路に異常が発生していることを認識できる。
The present invention detects the output voltage of the
次に、本発明の回路10の動作について一例を説明する。第1ツェナーダイオードZ1の降伏電圧を15V、第2ツェナーダイオードZ2の降伏電圧を7V、整流回路14の出力電圧を15V、レギュレーター16の出力電圧を5Vとして説明する。
Next, an example of the operation of the
正常動作時は、端子Aは15V、端子Bは5Vとなる。5Vの電圧がマイコン18に印加される。第1ツェナーダイオードZ1は降伏領域である。また、第2ツェナーダイオードZ2は降伏電圧以下である。したがって、第1ツェナーダイオードZ1がオンになり、15Vの電位が制御回路12にフィードバックされることとなる。このように、レギュレーター16が正常動作であれば、制御回路12は二次コイルNSの電位を第1ツェナーダイオードZ1の降伏電圧(15V)になるように制御する。なお、抵抗Rなどがあるが、抵抗Rなどは無視して説明する。
During normal operation, terminal A is 15V and terminal B is 5V. A voltage of 5V is applied to the
レギュレーター16のショート時は、端子Aの電位と端子Bの電位が同電位となるため、端子Bの電位が15Vになろうとする。しかし、端子Bには第2ツェナーダイオードZ2が接続されている。したがって、端子Bの電位が7Vより高くならない。端子Bの電位が7Vとなり、端子Aの電位は7V強となる。第1ツェナーダイオードZ1は降伏電圧以下であり、第2ツェナーダイオードZ2は降伏領域である。第2ツェナーダイオードZ2がオンになり、7Vの電位が制御回路12にフィードバックされる。端子Aおよび端子Bの電位の本願と従来との比較を表1に示す。
When the
制御回路12は、第2ツェナーダイオードZ2からフィードバックがあると、トランスTの一次コイルNPに印加する電圧に対するスイッチングのデューティー比などを調節して、二次コイルNSの電位を下げるようにする。二次コイルNSの電位を第2ツェナーダイオードZ2の降伏電圧以上であり、且つ第1ツェナーダイオードZ1の降伏電圧以下になるようにすると、第2ツェナーダイオードZ2からフィードバックがおこなわれる。回路10やマイコン18の保護のために、第2ツェナーダイオードZ2の降伏電圧はマイコン18を保護できる電圧にする。したがって、上記の例であれば、二次コイルNSの電位は7V強である。
When there is feedback from the second Zener diode Z2, the
マイコン18には7Vの電圧が印加される。定格電圧以上の電圧が印加されるが、従来の15Vの電圧の半分以下である。マイコン18は多少発熱するが、故障するほどではない。
A voltage of 7 V is applied to the
また、上述した表示装置24または表示灯を点灯させる回路26が7Vの電圧を検出すると、表示装置24に異常を表示したり、表示灯を点灯させて異常を知らせる。利用者は、製品の異常を知り、製品の運転を中止し、サービスセンターに連絡することができる。
When the
以上のように、本発明は、レギュレーター16の端子Iと端子Oの間がショートしても、ヒューズFを切断せずにマイコン18を保護することができる。レギュレーター16に埃が付いてショートしただけであれば、回路10の復帰は容易である。また、第2ツェナーダイオードZ2の降伏電圧以上の電圧をマイコン18に印加することはないので、常時マイコン18の保護をおこなうことも可能である。さらに、レギュレーター16がショートしても第2ツェナーダイオードZ2の降伏電圧を出力することができるため(表1参照)、従来と異なり表示装置などで異常を知らせることもでき、従来に比べて利便性が良い。
As described above, the present invention can protect the
以上、本発明の電源回路について実施形態を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。マイコン18の二重の保護のために、従来と同じ箇所にヒューズFを挿入しても良い。回路設計に反してマイコン18が異常発熱するとヒューズFの溶断によって電源回路10の出力を0Vにし、マイコン18を保護することができる。
As mentioned above, although embodiment was described about the power supply circuit of this invention, this invention is not limited to said embodiment. For double protection of the
さらに、表示装置24や表示灯を設ける以外に、インターネットなどのネットワークを介してサービスセンターに自動的に通報する通信装置を設けても良い。
Further, in addition to providing the
また、トランスTは、フォワード結合方式とフライバック方式のいずれであっても良い。それに合わせて整流回路14などを変更する。
The transformer T may be either a forward coupling method or a flyback method. The
上述した回路や素子は、同じ作用・効果を奏する他の回路や素子に置き換えることも可能である。本発明の電源回路10と同じ作用・効果を奏するのであれば、必要に応じて他の回路や素子を本発明の電源回路10に追加しても良い。
The circuits and elements described above can be replaced with other circuits and elements having the same functions and effects. Other circuits and elements may be added to the
その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。 In addition, the present invention can be carried out in a mode in which various improvements, modifications, and changes are added based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention.
10,20:電源回路
12,22:制御回路
14:整流回路
16:レギュレーター
18:マイコン(負荷)
24:表示装置
26:表示用回路
10, 20:
24: Display device 26: Display circuit
Claims (2)
一次コイルおよび二次コイルを含むトランスと、
前記トランスの一次コイルに接続され、該一次コイルに印加する電圧に対するスイッチングのデューティー比、周波数、またはその両方を調節する制御回路と、
前記トランスの二次コイルに接続された整流回路と、
前記整流回路に接続され、該整流回路の出力電圧を前記負荷に印加する電圧に降圧するレギュレーターと、
前記整流回路と前記レギュレーターとの間の接点から前記制御回路に、該整流回路の出力電圧をフィードバックする第1ツェナーダイオードと、
前記レギュレーターの出力端から前記制御回路に、該レギュレーターの出力電圧をフィードバックする第2ツェナーダイオードと、
を含み、
前記第1ツェナーダイオードの降伏電圧が第2ツェナーダイオードの降伏電圧よりも高く、且つ該第2ツェナーダイオードの降伏電圧がレギュレーターの正常動作時の出力電圧よりも高く、
前記レギュレーターが短絡したときに、第2ツェナーダイオードがオンになって制御回路にレギュレーターの出力電圧をフィードバックし、正常動作時は第1ツェナーダイオードがオンになって制御回路に整流回路の出力電圧をフィードバックし、
前記制御回路は、前記第1ツェナーダイオードまたは第2ツェナーダイオードからフィードバックされた電圧の違いによって前記トランスの一次コイルに印加する電圧に対するスイッチングのデューティー比、周波数、またはその両方を異ならせ、
前記第1ツェナーダイオードの降伏電圧が制御回路にフィードバックされた場合に、制御回路がトランスの二次コイルの出力電圧を第1ツェナーダイオードの降伏電圧になるようにし、前記レギュレーターが降圧した出力電圧を負荷に印加し、
前記第2ツェナーダイオードの降伏電圧が制御回路にフィードバックされた場合に、制御回路はトランスの二次コイルの出力電圧を下げ、前記負荷に第2ツェナーダイオードの降伏電圧を印加する
電源回路。 A power supply circuit for supplying power to a load,
A transformer including a primary coil and a secondary coil;
A control circuit connected to a primary coil of the transformer and adjusting a switching duty ratio, a frequency, or both to a voltage applied to the primary coil;
A rectifier circuit connected to the secondary coil of the transformer;
A regulator connected to the rectifier circuit and stepping down the output voltage of the rectifier circuit to a voltage applied to the load;
A first Zener diode that feeds back an output voltage of the rectifier circuit from a contact point between the rectifier circuit and the regulator to the control circuit;
A second Zener diode that feeds back the output voltage of the regulator from the output terminal of the regulator to the control circuit;
Only including,
The breakdown voltage of the first Zener diode is higher than the breakdown voltage of the second Zener diode, and the breakdown voltage of the second Zener diode is higher than the output voltage during normal operation of the regulator;
When the regulator is short-circuited, the second Zener diode is turned on and the output voltage of the regulator is fed back to the control circuit. During normal operation, the first Zener diode is turned on and the output voltage of the rectifier circuit is supplied to the control circuit. Give feedback,
The control circuit varies a duty ratio, a frequency, or both of switching with respect to a voltage applied to the primary coil of the transformer according to a difference in voltage fed back from the first Zener diode or the second Zener diode,
When the breakdown voltage of the first Zener diode is fed back to the control circuit, the control circuit causes the output voltage of the secondary coil of the transformer to be the breakdown voltage of the first Zener diode, and the regulator reduces the output voltage. Applied to the load,
When the breakdown voltage of the second Zener diode is fed back to the control circuit, the control circuit lowers the output voltage of the secondary coil of the transformer and applies the breakdown voltage of the second Zener diode to the load. circuit.
前記マイコンに備え付けられた表示装置または表示灯と、
前記マイコンに内蔵され、前記第2ツェナーダイオードの降伏電圧を検出すると、前記表示装置に異常を示す表示をおこなう回路または前記表示灯を点灯させる回路と、
を含む請求項1の電源回路。 The load includes a microcomputer;
A display device or indicator lamp provided in the microcomputer ;
A circuit built in the microcomputer and detecting a breakdown voltage of the second Zener diode, a circuit for displaying an abnormality on the display device or a circuit for lighting the indicator lamp;
The power supply circuit according to claim 1 .
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