JP4747849B2

JP4747849B2 - スイッチング電源

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Publication number: JP4747849B2
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Inventors: 智巳山田
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Publication date: 2011-08-17
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Description

この発明は、例えばパチンコ機やパチスロ機といった遊技機に用いられ、同じ交流電源から複数の負荷に交流電圧と直流電圧とを分岐して供給するスイッチング電源に関する。

従来、パチンコ機やパチスロ機といった遊技機の入力電源にはＡＣ２４Ｖが用いられている。このＡＣ２４Ｖの電源は、遊技ホールに設けられたトランスにより、商用電源であるＡＣ１００Ｖが変換されて遊技機に供給されている。そして、遊技機には、このＡＣ２４Ｖの入力電源を遊技機で使用するＤＣ１２ＶやＤＣ５Ｖに変換するスイッチング電源が用いられている。

ＡＣ２４Ｖの入力電源は、図６のブロック回路図に示すように、遊技機内の排出制御装置６３や打球発射装置６１に供給され、各制御装置内の電源部にて所望の電圧に変換され使用されている。
ところで、図６のブロック回路図に示されるように、遊技ホールでは遊技機だけではなく、例えばＡＣ２４Ｖとは異なるＡＣを必要とする玉貸し制御装置６２のような様々な装置が混在し、遊技球の監視や玉数売上げの把握といった目的のため、互いの制御を行うことがある(例えば特許文献１参照)。

このように、遊技球の球数を監視する場合も含めて、遊技機ではＡＣ２４Ｖが広く使用されている。ＡＣ１００ＶをこのＡＣ２４Ｖに変換して利用する方法としては、図７の電源供給回路図に示すように、ＡＣ１００Ｖからトランス７１により変換されたＡＣ２４Ｖをスイッチング電源７２に入力し、第１変換回路７３や第２変換回路７４により必要な電圧に変換し、必要とされる第１負荷回路７５や第２負荷回路７６に供給する方法がある。

また、図８の他の電源供給回路図にも示すように、ＡＣ１００Ｖからトランス８１により変換されたＡＣ２４Ｖをスイッチング電源８２に入力し、そのままＡＣ２４ＶをスルーさせてＡＣ２４Ｖを出力し、必要とされる第１負荷回路８３の第１変換回路８４に供給し、またスイッチング電源８２に入力されたＡＣ２４Ｖを第２変換回路８５により必要な電圧に変換し、必要とされる第２負荷回路８６に供給するという各回路でそれぞれ必要な電圧に変換する方法が考えられる。

また、遊技ホールなど、遊技機が設置される施設には、トランスにより変換されたＡＣ２４Ｖの電源に加えて、球貸機などの装置に用いられるＡＣ１００Ｖの電源が混在している。このため、ＡＣ２４Ｖの電源に接続すべきスイッチング電源が誤ってＡＣ１００Ｖの電源に接続される可能性がある。一般にＡＣ２４Ｖ入力のスイッチング電源に誤ってＡＣ１００Ｖが入力された場合は、スイッチング電源内部の素子が過電圧となり、スイッチング電源が破壊される可能性がある。

このような過電圧によるスイッチング電源の破壊は、電源接続時に充分注意すれば回避できるものである。しかし、遊技機の設置作業や入れ替え作業は、その作業能率上、遊技ホールに設置される多数の遊技機について、一斉に実行している場合が多い。このため、多くの作業労力を要することから熟練者だけでなく不慣れな人員にも作業を手伝わせて作業を完了させる必要があり、接続間違いの防止を徹底できない場合がある。

ここで、過電圧対策として、スイッチング電源の回路構成をＡＣ１００Ｖの入力に耐え得る設計とすることが考えられる。ところが、この場合は全て１５０Ｖ前後の耐圧を有する部品で構成する必要があり、全ての部品をＡＣ１００Ｖの入力に耐え得る部品にすると、スイッチング電源が大型化し、損失が増加してコストアップに繋がるという問題がある。

また、遊技機に使用されるスイッチング電源には、前述の図８でも述べたように、ＡＣ２４ＶをスルーさせてＡＣ２４Ｖをそのまま出力し、各回路でそれぞれ必要な電圧に変換して利用するというスルー回路を用いた手段もある。このような手段を新たに組み込んでスイッチング電源を構築した場合にも、耐圧機能としての保護回路を備える必要がある。その一例を図９の回路図を参照して説明する。

図９はＡＣ２４Ｖの出力を持つスイッチング電源９１において、ＡＣ１００Ｖの過電圧が入力された場合に対する保護回路９２の一例を示す。
このスイッチング電源９１は、ＡＣ２４Ｖの交流電源９３に対し、少なくとも一方の端子に直列に接続されたヒューズ９４と、その前後に前記交流電源９３とほぼ等しい交流電圧を入力させる第１の負荷回路９５が構成されている。また、前記交流電源９３の交流電圧を全波整流平滑するダイオードブリッジ９６及び電解コンデンサ９７と、全波整流平滑され、スイッチング電源９１内で必要な電圧に変換させた電圧を入力させる第２の負荷回路９８が構成されている。

さらに、過電圧に対する保護回路９２としては、ダイオードブリッジ９６の正極側出力端子にカソードが接続され、アノードが第１抵抗器９９の一端に接続され、交流電源９３に正規の電圧（ＡＣ２４Ｖ）が入力された場合に開路状態となり、過電圧（ＡＣ１００Ｖ）が入力された場合に閉路状態となるツェナーダイオード１００と、第１抵抗器９９と第２抵抗器１０１とからなる直列回路１０２が設けられている。この直列回路１０２には、一端が前記ダイオードブリッジ９６の負極側に接続されている。また、保護回路９２には、前記直列回路１０２の中点１０３にトリガが接続され、前記ダイオードブリッジ９６の正極端と負極端間に接続されたトライアック１０４とが設けられている。

そして、前記保護回路９２の保護動作としては、交流電源９３に正規の電圧が入力された場合、ツェナーダイオード１００は開路状態を維持するためトライアック１０４も開路状態を維持して第２の負荷回路９８に必要な電圧が供給される。一方、交流電源９３に過電圧が入力された場合、ツェナーダイオード１００を閉路状態とすることで、トライアック１０４を閉路状態とし、ダイオードブリッジ９６の出力端を、ほぼ短絡状態にして、ヒューズ９４を意図的に溶断し、スイッチング電源９１の保護を行う。

しかし、近年、スイッチング電源の大容量化に伴い、スイッチング電源のヒューズも大電流に耐えうるヒューズが必要になってきている。このヒューズの容量が大きくなると、該ヒューズを意図的に溶断させることが困難になる。さらに、スイッチング電源の素子や周辺回路を過電圧から保護するために、瞬間的にヒューズを溶断させるためには、さらに大容量のトライアックやサイリスタが必要になり、部品の大型化や高コスト化につながる問題を有していた。

ヒューズの容量が大きくなるのを防ぐためには、例えば第１の負荷回路９５と第２の負荷回路９８とのそれぞれにヒューズを備えることで、個々のヒューズの容量を最適化することが考えられる。しかし、ヒューズを複数備えた場合、前記保護回路９２はヒューズと同じ数の回路が必要になる。さらに、ヒューズ溶断後に、万一係員によるヒューズの取替え忘れが１つでも生じた際に、単一の交流電源から交流電圧と直流電圧を別々に要する負荷回路に分岐して供給するような多様化した回路を有するスイッチング電源にあっては、ヒューズの溶断だけでは全ての回路を完全に停止させることができず、一部の負荷回路に電圧が供給されてしまう不完全な回路状態になることがある。このような場合に、ヒューズの取替え忘れが生じたまま正規の電圧が入力されると、その不完全な回路に電圧が供給されることから例えばＣＰＵが誤起動し、誤出力を生じさせて、遊技球を誤払出しさせてしまうなど回路が破損したままの状態で遊技が行われてしまうおそれがあった。

特開平５−１７７０５４号公報

そこでこの発明は、上述の問題に鑑み、単一の交流電源から複数の負荷に交流電圧と直流電圧とを分岐供給するようにした多様化したスイッチング電源であっても、過電圧から素子を保護することができるスイッチング電源を提案し、さらにヒューズ溶断後における回路上で電圧が一部の負荷に供給されてしまうような不完全な回路状態を解消してスイッチング電源の誤出力を完全に防止することを目的とする。

この発明は、入力された交流電圧をヒューズを介して第１負荷に供給する第１回路と、前記交流電圧を直流電圧に整流する整流回路を有し、該整流回路にて整流された直流電圧を平滑回路を介して第２負荷に供給する第２回路と、を備えたスイッチング電源であって、前記第１回路には、過電圧が入力された場合に前記ヒューズを溶断させる溶断回路を備え、前記第２回路には、前記平滑回路への直流電圧の供給をＯＮ状態またはＯＦＦ状態に切換える切換回路と、該切換回路に前記第１回路の交流電圧の出力端と前記ヒューズとの間の電圧を供給する誤投入保護回路と、前記整流回路にて整流された直流電圧が過電圧であるか否かを判定する判定回路と、前記判定回路の判定に基づき前記切換回路へ供給される電圧を遮断する短絡回路とを備え、前記第１回路に交流電圧が入力されることに基づき前記第２回路に備えられた前記判定回路が過電圧か否かを判定し、該判定回路の判定が過電圧でない場合は、前記誤投入保護回路から供給される電圧により、前記切換回路をＯＮ状態にさせて前記平滑回路に直流電圧を供給し、前記判定回路の判定が過電圧である場合は、前記誤投入保護回路から供給される電圧を前記短絡回路で遮断することにより、前記切換回路をＯＦＦ状態にさせて前記平滑回路への直流電圧の供給を規制してなるスイッチング電源であることを特徴とする。

この発明によると、スイッチング電源に誤って過電圧が入力された場合は、ヒューズを溶断して過電圧が出力されることを防ぎ、スイッチング電源を保護する。また、ヒューズが溶断した場合は、誤投入保護回路が平滑回路への直流電圧の供給を規制するため、溶断後でのスイッチング電源を完全に停止させることができる。よって、ヒューズ溶断後にあっては、電圧の供給を完全に停止する完全な回路構成を維持することが可能になる。

具体的には、スイッチング電源のヒューズが溶断された後において、ヒューズの取替え忘れが生じたまま正規の電圧が入力されても、ヒューズの後段で第１回路と第２回路とを接続する誤投入保護回路の電流遮断作用及び切換回路のＯＦＦ維持作用により、回路上で電圧が第２負荷に供給されてしまうような不完全な回路状態を生じさせない。

この結果、スイッチング電源を完全に停止させることができる。このため、ヒューズが溶断された場合は、例えば遊技機の遊技動作を完全に停止させることができる。ことに、過電圧の入力によるＣＰＵ等の誤起動に基づく誤出力を完全に解消できる回路になるので、遊技球の誤払出しなどのように回路が破損したままの状態で遊技が行われてしまうおそれがなくなり、過電圧対策として信頼性の高いスイッチング電源となる。

このように、過電圧が入力された場合は、スイッチング電源のヒューズを溶断して第１負荷に過電圧が入力されないようにすると共に、判定回路と短絡回路により切換回路をＯＦＦ状態にして平滑回路、第２負荷へは過電圧が入力されないようにする。このため、これらの素子を過電圧から保護することができ、この結果、スイッチング電源の破壊を防止することができる。

従って、スイッチング電源を構成する全ての素子を過電圧に耐え得る素子で構成する必要がなくなり、スイッチング電源の小型化、損失の低減、及びコストダウンを図ることが可能となる。

この発明によれば、同一の交流電源から複数の負荷に交流電圧と直流電圧とを分岐して供給する多様化した電圧の供給利用を図ったスイッチング電源であっても、過電圧の入力に対してはヒューズを溶断して該スイッチング電源の破壊を防止することに加えて、ヒューズ溶断後における不完全な回路状態を解消することができる。よって、スイッチング電源の誤出力を完全に防止することができる。

この発明の一実施形態を以下図面と共に説明する。

図１はパチンコ機やパチスロ機といった遊技機に設けられるスイッチング電源１１の回路図である。
このスイッチング電源１１には、例えば遊技ホール等に設置されたトランスにより、商用電源のＡＣ１００ＶがＡＣ２４Ｖに変換されて供給される。

前記スイッチング電源１１は、交流電源Ｖａｃから交流電圧を供給する第１電源回路１２と、前記交流電源Ｖａｃから直流電圧を供給する第２電源回路１３とから構成される。

第１電源回路１２は、ＡＣ２４Ｖの交流電源Ｖａｃに、ヒューズ１４と、第１負荷回路１５を直列に接続してなる直列回路と、前記ヒューズ１４を溶断する溶断回路１６とを備えた回路である。この第１電源回路１２に供給される電圧は、交流電源Ｖａｃに入力されたＡＣ２４Ｖの交流電圧とほぼ等しい交流電圧がヒューズ１４を介して第１負荷回路１５に供給される。これにより、第１負荷回路１５へは交流電源Ｖａｃから必要とされるＡＣ２４Ｖをそのままスルーさせて供給させることができる。この第１負荷回路１５では供給されたＡＣ２４Ｖを図示しない変換回路によりＤＣ１２ＶやＤＣ５Ｖの遊技機での使用目的に応じた電圧に変換する。

前記溶断回路１６は、交流電源Ｖａｃの一端（図示上端）とヒューズ１４との間を結ぶ中点から第１ツェナーダイオードＤ１、第１ダイオードＤ１１、第１抵抗器Ｒ１、スイッチング素子ＳＷがこの順で直列に接続され、スイッチング素子ＳＷが第１負荷回路１５と並列して交流電源Ｖａｃの一端と他端に接続され、さらに交流電源Ｖａｃの他端（図示下端）とスイッチング素子ＳＷの他端との間を結ぶ中点から第２ツェナーダイオードＤ２、第２ダイオードＤ１２が接続され、第２ダイオードＤ１２が第１ダイオードＤ１１と第１抵抗器Ｒ１との間に接続された回路構成を有している。

前記第１ツェナーダイオードＤ１は、カソードが交流電源Ｖａｃの一端に接続され、アノードが第１ダイオードＤ１１のアノードに接続されている。この第１ツェナーダイオードＤ１に接続された第１ダイオードＤ１１は、カソードが第１抵抗器Ｒ１の一端に接続されている。

第２ツェナーダイオードＤ２は、カソードが交流電源Ｖａｃの他端に接続され、アノードが第２ダイオードＤ１２のアノードに接続されている。この第２ツェナーダイオードＤ２に接続された第２ダイオードＤ１２は、カソードが第１抵抗器Ｒ１の一端に接続されている。

前記スイッチング素子ＳＷは、例えばトライアックのようなスイッチング素子で構成されており、閉路状態の場合に双方向に電流を流すことが可能で、開路状態の場合にはどちらの方向にもほぼ電流を流さない構成となっている。このスイッチング素子ＳＷは一端（図示上端）がヒューズ１４と第１負荷回路１５との間を結ぶ中点に接続され、他端（図示下端）が第１負荷回路１５と交流電源Ｖａｃとの間を結ぶ中点に接続されて、前記第１負荷回路１５と並列に接続されている。したがって、スイッチング素子ＳＷはスイッチが閉路状態の場合に、双方向に電流が流れるように構成されている。

前記溶断回路１６の構成により、交流電源Ｖａｃから入力された電圧が正規の電圧（ＡＣ２４Ｖ）である場合は、第１ツェナーダイオードＤ１及び第２ツェナーダイオードＤ２によって、該溶断回路１６への電流の流れを阻止するのでスイッチング素子ＳＷは開路状態を維持し、ヒューズ１４は溶断されない。これに対し、交流電源Ｖａｃから入力された電圧が過電圧（ＡＣ１００Ｖ）である場合は、第１ツェナーダイオードＤ１、第１ダイオードＤ１１、第１抵抗器Ｒ１、スイッチング素子ＳＷ、交流電源Ｖａｃの順にトリガ電流（図３の電流ｉ５参照）が流れ、スイッチング素子ＳＷを閉路状態にして、交流電源Ｖａｃ、ヒューズ１４、スイッチング素子ＳＷの溶断経路（図３の電流ｉ６参照）に電流が流れ、ヒューズ１４を意図的に溶断する。これにより、過電圧が入力された場合はヒューズ１４を溶断して第１負荷回路１５に過電圧が出力することを防止できる。

次に、第２電源回路１３は、主にダイオードブリッジ１７、電解コンデンサである平滑コンデンサＣ１、及びＭＯＳＦＥＴ１８で構成された直列回路であり、過電圧か否かを判定するための判定回路１９、過電圧と判定された場合にＭＯＳＦＥＴ１８のゲート―ソース間を短絡（バイパス）する短絡回路２０、前記ヒューズ１４と第１負荷回路１５との間の電圧を分圧してＭＯＳＦＥＴ１８のゲート―ソース間を充電する積分回路２１、及び誤投入によるスイッチング電源１１の誤出力を防ぐ誤投入保護回路２２が接続されている。ここでの第２電源回路１３は、平滑化した直流電圧を第２負荷回路２３に供給するための回路である。

この第２電源回路１３における各素子の接続は、次の通りである。交流電源Ｖａｃに接続された分岐部２４，２５は、入力電圧を全波整流するダイオードブリッジ１７に接続されている。このダイオードブリッジ１７の正極は、第２負荷回路２３に入力する電圧を平滑化する平滑コンデンサＣ１の正極に接続されている。平滑コンデンサＣ１の負極は、平滑コンデンサＣ１への電圧供給のＯＮ／ＯＦＦ切り換え機能を有するＭＯＳＦＥＴ１８のドレインに接続されている。ＭＯＳＦＥＴ１８のソースは、ダイオードブリッジ１７の負極と、前記判定回路１９の後段に設けられた短絡回路２０に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ１８のゲートは、交流電源Ｖａｃからの電圧供給から一定時間経過してからＭＯＳＦＥＴ１８を閉路状態にさせるタイマ機能を有する積分回路２１に接続されている。

判定回路１９は、ダイオードブリッジ１７の後段に、判定素子である第３ツェナーダイオードＤ３を接続して構成される。この第３ツェナーダイオードＤ３は、カソードがダイオードブリッジ１７の正極に接続され、アノードが短絡回路２０に接続されている。また、各ツェナーダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３は、正規の交流入力電圧（ＡＣ２４Ｖ）の最大値に√２を乗算して得た値よりもツェナー電圧の値が少し高いものを使用することが好ましい。

短絡回路２０は、第２抵抗器Ｒ２、第３抵抗器Ｒ３、第１コンデンサＣ１１、及びトランジスタＴｒで構成されている。このうち、第２抵抗器Ｒ２と第３抵抗器Ｒ３は直列に接続され、第２抵抗器Ｒ２の前段側の端部が第３ツェナーダイオードＤ３のアノードに接続され、第３抵抗器Ｒ３の後段側の端部がダイオードブリッジ１７の負極とＭＯＳＦＥＴ１８のソースとに接続されている。第１コンデンサＣ１１の正極は、第３ツェナーダイオードＤ３のアノードと第２抵抗器Ｒ２の前段側の端部とに接続されている。第１コンデンサＣ１１の負極は、ダイオードブリッジ１７の負極とＭＯＳＦＥＴ１８のソースとに接続されている。トランジスタＴｒは、ベースが第２抵抗器Ｒ２と第３抵抗器Ｒ３の間に接続され、コレクタが積分回路２１に接続され、エミッタがダイオードブリッジ１７の負極とＭＯＳＦＥＴ１８のソースとに接続されている。

積分回路２１は、第４抵抗器Ｒ４、第５抵抗器Ｒ５、及び第２コンデンサＣ１２で構成されている。このうち、第４抵抗器Ｒ４と第５抵抗器Ｒ５は直列に接続されて分圧回路を構成し、第４抵抗器Ｒ４の前段側の端部が誤投入保護回路２２に接続され、第５抵抗器Ｒ５の後端側の端部がダイオードブリッジ１７の負極とＭＯＳＦＥＴ１８のソースに接続されている。第４抵抗器Ｒ４と第５抵抗器Ｒ５の間には、トランジスタＴｒのコレクタと、第２コンデンサＣ１２の正極と、ＭＯＳＦＥＴ１８のゲートが接続されている。第２コンデンサＣ１２の負極は、ダイオードブリッジ１７の負極とＭＯＳＦＥＴ１８のソースとに接続されている。

誤投入保護回路２２は、第１電源回路１２と第２電源回路１３との間に第３ダイオードＤ１３を介在させて構成され、一端（図示上端）が第１電源回路１２のスイッチング素子ＳＷの一端と第１負荷回路１５との間を結ぶ中点に接続され、他端（図示下端）が第２電源回路１３の積分回路２１に接続されている。ここでの第３ダイオードＤ１３は、アノードがヒューズ１４と第１負荷回路１５とに接続され、カソードが積分回路２１の第４抵抗器Ｒ４に接続されている。

この誤投入保護回路２２の保護動作は、交流電源Ｖａｃに交流電圧が入力された場合、入力された交流電圧は第１電源回路１２の途中から該誤投入保護回路２２を経由させて第２電源回路１３の積分回路２１へと導かれる。このとき、正規の電圧が入力された場合であれば、ＭＯＳＦＥＴ１８のゲート―ソース間を充電する電流が流れ、ＭＯＳＦＥＴ１８を開路状態から閉路状態に切換える。このＭＯＳＦＥＴ１８が閉路状態になることで、ダイオードブリッジ１７を介して電流が流れ、平滑コンデンサＣ１を充電して各負荷回路１５，２３に必要な電圧を供給する。

これに対し、交流電源Ｖａｃに過電圧が入力された場合、判定回路１９すなわち第３ツェナーダイオードＤ３が閉路状態となり、トランジスタＴｒにはベース電流(図３の電流ｉ４又はｉ８)が供給され、トランジスタＴｒのコレクタ-エミッタ間すなわちＭＯＳＦＥＴ１８のゲート-ソース間を短絡状態にすることにより、ＭＯＳＦＥＴ１８を開路状態とし、電解コンデンサＣ１及び第２負荷回路２３の各素子の破壊を防止することができる。

さらに、ヒューズ１４溶断後、溶断されたままの状態で、正規の電圧(ＡＣ２４Ｖ)が印加されると、前記第１電源回路１２の途中から該誤投入保護回路２２を経由させて第２電源回路１３の積分回路２１へ導かれる電流が流れることができなくなり、ＭＯＳＦＥＴ１８は入力電圧によらず開路状態を維持する。これにより、例えば係員によるヒューズの取替え忘れ等が生じた際に、スイッチング電源が不完全な回路状態で動作することを防ぐことが可能になる。

次に、スイッチング電源１１の具体的な回路の動作を図２〜図４の経路説明図を参照して説明する。
図２はスイッチング電源１１にＡＣ２４Ｖの正規の電圧が入力された場合の経路説明図を示す。まず、交流電源Ｖａｃに正規の電圧が入力されると、ここを流れる電流ｉ１は、図２の回路図に沿って点線の経路で示すように、交流電源Ｖａｃから第１電源回路１２へと流れ、これより第２電源回路１３へと通じる誤投入保護回路２２と積分回路２１とを流れる。つまり、交流電源Ｖａｃ、ヒューズ１４、第３ダイオードＤ１３、第４抵抗器Ｒ４、第２コンデンサＣ１２、分岐部２５、及び交流電源Ｖａｃをこの順で電流ｉ１が流れる。これにより、開路状態のＭＯＳＦＥＴ１８のゲート―ソースの間にある第２コンデンサＣ１２が充電される。

所定時間（例えば４０ｍｓ〜８０ｍｓ）が経過してＭＯＳＦＥＴ１８のゲートとソースの間にある第２コンデンサＣ１２が充電されると、ＭＯＳＦＥＴ１８が閉路状態となって、ここを流れる電流ｉ２は、図２の回路図に沿って実線の経路で示すように、ＭＯＳＦＥＴ１８のドレインとソースの間に流れる。このとき、判定回路１９における判定素子の第３ツェナーダイオードＤ３は、設定済みの電圧（例えば５０Ｖ）よりも入力電圧が小さいために電流を流さない。

前記電流ｉ２は、交流電源Ｖａｃから分岐部２４、ダイオードブリッジ１７、平滑コンデンサＣ１、ＭＯＳＦＥＴ１８、ダイオードブリッジ１７、分岐部２５、及び交流電源Ｖａｃをこの順で流れる。これにより、平滑コンデンサＣ１が充電される。

さらに、第１負荷回路１５へ供給される電流ｉ３は、図２の回路図に沿って想像線の経路で示すように、交流電源Ｖａｃから入力された電圧がＡＣ２４Ｖの正規の電圧であるため、第１ツェナーダイオードＤ１及び第２ツェナーダイオードＤ２によって、該溶断回路１６への電流の流れを阻止するので開路状態を維持してヒューズ１４は溶断されない。よって、交流電源ＶａｃからＡＣ２４Ｖとほぼ等しい電圧が、そのままスルーして第１電源回路１２の第１負荷回路１５へと供給され、電流ｉ３を流すことができる。

図３はスイッチング電源１１に過電圧（例えばＡＣ１００Ｖ）が入力された場合の経路説明図を示す。
交流電源Ｖａｃに過電圧が入力された場合、ここを流れる電流ｉ４は、図３の回路図に沿って一点鎖線の経路で示すように、交流電源Ｖａｃから、分岐部２４、ダイオードブリッジ１７、第３ツェナーダイオードＤ３、短絡回路２０、ダイオードブリッジ１７、分岐部２５、及び交流電源Ｖａｃをこの順で電流が流れる。

電流ｉ４がこのように流れることにより、短絡回路２０が作動し、第２コンデンサＣ１２が充電されずにＭＯＳＦＥＴ１８は開路状態となり、図２に示した電流ｉ２が流れず、平滑コンデンサＣ１が充電されないこととなる。

また、一旦過電圧が入力された後は、入力される電圧の位相の関係から判定回路１９が作動しない瞬間が発生しても、第１コンデンサＣ１１からの電圧供給によって短絡回路２０に電流ｉ８が流れ続ける。この電流ｉ８は、第１コンデンサＣ１１の正極から、第２抵抗器Ｒ２、トランジスタＴｒのベース、トランジスタＴｒのエミッタ、第１コンデンサＣ１１の負極へと流れる。これにより、トランジスタＴｒによる短絡回路２０が作動し続け、回路を安定動作させるようにしている。

また、溶断回路１６へと通じる電流ｉ５は、図３の回路図に沿って点線の経路で示すように、交流電源Ｖａｃから、第１ツェナーダイオードＤ１、第１ダイオードＤ１１、第１抵抗器Ｒ１、スイッチング素子ＳＷ、交流電源Ｖａｃの順にトリガ電流が流れ、スイッチング素子ＳＷを閉路状態にする。

これにより、スイッチング素子ＳＷを流れる電流ｉ６は、図３の回路図に沿って想像線の経路で示すように、交流電源Ｖａｃ、ヒューズ１４、スイッチング素子ＳＷ及び交流電源Ｖａｃの溶断経路を流れることになり、この電流ｉ６によってヒューズ１４を意図的に溶断する。

また、図３の回路図に沿って実線の経路で示すように、交流電源Ｖａｃからの電流ｉ７は誤投入保護回路２２から積分回路２１及び短絡回路２０へと流れて、ＭＯＳＦＥＴ１８のゲート―ソース間が充電されないようにしている。

図４はスイッチング電源１１のヒューズ溶断後の経路説明図を示す。
ヒューズ１４が溶断された後は、図３で示した溶断経路となる前記電流ｉ４と、図３で示した溶断のためのトリガ電流となる電流ｉ５のみが流れ、図３の電流ｉ６と電流ｉ７はヒューズ１４が溶断されているため流れなくなる。

従って、スイッチング電源１１のヒューズ１４が溶断された後において、ヒューズ１４の取替え忘れが生じたまま正規の電圧が入力されても、ヒューズ１４の後段で第１電源回路１２と第２電源回路１３とを接続する誤投入保護回路２２の電流遮断作用及びＭＯＳＦＥＴ１８の開放維持作用により、回路上で電圧が第２負荷回路２３に供給されてしまうような不完全な回路状態を生じさせない。

この結果、スイッチング電源１１を完全に停止させることができるので、ヒューズ１４が溶断された場合は遊技機の遊技動作を完全に停止させることができる。ことに、過電圧の入力によるＣＰＵ等の誤起動に基づく誤出力を完全に解消できる回路になるので、遊技球の誤払出しなどのように回路が破損したままの状態で遊技が行われてしまうおそれがなくなり、過電圧対策として信頼性の高いスイッチング電源となる。

以上の動作により、過電圧が入力された場合は、スイッチング電源１１のヒューズ１４を溶断して第１負荷回路１５に過電圧が入力されないようにすると共に、ダイオードブリッジ１７に過電圧が導かれた場合に、判定回路１９と短絡回路２０により第２コンデンサＣ１２は充電されず、ＭＯＳＦＥＴ１８が開路状態となり、平滑コンデンサＣ１、第２負荷回路２３へは過電圧が入力されない。このため、これらの素子を過電圧から保護することができ、この結果、スイッチング電源１１の破壊を防止することができる。

従って、スイッチング電源１１を構成する全ての素子を過電圧に耐え得る素子で構成する必要がなくなり、スイッチング電源１１の小型化、損失の低減、及びコストダウンを図ることが可能となる。

また、ＭＯＳＦＥＴ１８を使用しているため、正規の電圧が入力された場合に損失を低減することができる。

図５は実施例１のスイッチング電源１１に、新たに増設回路を加えてなるスイッチング電源５１の回路図である。
このスイッチング電源５１は、実施例１で述べた第１電源回路１２と第２電源回路１３との間に、第２電源回路１３の誤投入保護回路２２を共用してなる実施例１の第２電源回路１２と略同じ回路構成を有する増設回路である第３電源回路５２を介在させて構成したものである。

この実施例２のスイッチング電源５１は、実施例１のスイッチング電源１１と比較して、第３電源回路５２を増設する点が異なるだけで、他の構成は同じであるため、同一の構成については同一の符号を用いて、その説明を省略する。

この第３電源回路５２は、主にダイオードブリッジ５３、平滑コンデンサＣ２、及びＭＯＳＦＥＴ１８で構成された直列回路であり、過電圧か否かを判定するための判定回路５４、過電圧と判定された場合にＭＯＳＦＥＴ１８のゲート電圧を短絡（バイパス）する短絡回路２０が接続されている。ここでの第３電源回路５２は、平滑化した直流電圧を第３負荷回路５５に供給するための回路である。

この第３電源回路５２における各素子の接続は、次の通りである。交流電源Ｖａｃに接続された各分岐部２４，２５と第２電源回路１３のダイオードブリッジ１７との間を結ぶそれぞれの中点に、該第３電源回路５２の入力電圧を全波整流するダイオードブリッジ５３を接続している。このダイオードブリッジ５３の正極は、第３負荷回路５５に入力する電圧を平滑化する平滑コンデンサＣ２の正極に接続されている。平滑コンデンサＣ２の負極は、該平滑コンデンサＣ２への電圧供給のＯＮ／ＯＦＦ切り換え機能を有するＭＯＳＦＥＴ１８のドレインに接続されている。ＭＯＳＦＥＴ１８のソースは、ダイオードブリッジ５３の負極と、前記判定回路５４の後段に設けられた短絡回路２０に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ１８のゲートは、交流電源Ｖａｃからの電圧供給から一定時間経過してからＭＯＳＦＥＴ１８を閉路状態にさせるタイマ機能を有する積分回路２１に接続されている。

判定回路５４は、両ダイオードＤ１４，Ｄ１５及び判定素子である第３ツェナーダイオードＤ３で構成される。一方のダイオードＤ１４は、アノードがダイオードブリッジ５３の正極に接続され、カソードが第３ツェナーダイオードＤ３のカソードに接続されている。他方のダイオードＤ１５は、アノードがダイオードブリッジ１７の正極に接続され、カソードが第３ツェナーダイオードＤ３のカソードに接続されている。第３ツェナーダイオードＤ３のアノードは短絡回路２０に接続されている。

以上の構成により、第１電源回路１２では交流電源ＶａｃからＡＣ２４Ｖをそのままスルーさせて第１負荷回路１５に供給することができる。また、第２電源回路１３では交流電源ＶａｃからＡＣ２４Ｖを直流電圧に変換させて第２負荷回路１５に供給することができる。さらに、第３電源回路５２では交流電源ＶａｃからＡＣ２４Ｖを直流電圧に変換させて第３負荷回路５５に供給することができる。このように、単一の交流電源Ｖａｃから交流電圧と複数の直流電圧とを各々の負荷回路１５，２３，５５にそれぞれ供給することができる。

また、増設される第３電源回路５２は第２電源回路１３とほぼ同じ回路構成を有して並列に組込むことができる。従って、直流電圧供給先の負荷回路数を増やす場合は、第３電源回路５２と同じ構成の回路を増設すれば、複数の増設が可能になる。さらに、この第３電源回路５２を増設した場合、第２電源回路１３の誤投入保護回路２２を共通利用できるため、部品点数の削減を図って能率よく構成できる。

ところで、実施例１のスイッチング電源１１では、第１電源回路１２と第２電源回路１３との両回路を組合せて２系統の回路としたが、実施例２のように、第３電源回路５２を増設すれば３系統の回路に構成することができる。このほか、３系統以上の複数系統の回路を同様に並列接続すれば、所望数の増設回路を備えたスイッチング電源を構築することができる。

ことに、増設に際しては、並列して増設される回路の数と同数のダイオード(Ｄ１４，Ｄ１５…)を追加するだけで全ての系統に対して同様の機能を実現することが可能になり、過電圧保護機能を有するスイッチング電源５１を小型で低コストに製造することが可能になる。

上述のように、スイッチング電源の起動時に、正規のＡＣ２４Ｖの電圧ではなく、ＡＣ１００Ｖの過電圧が入力された場合に、スイッチング電源をＡＣ１００Ｖに対応した設計にすることなく、また大容量のトライアックやサイリスタを用いることなく、ヒューズを溶断させてスイッチング電源を保護することができる。また、ヒューズが溶断された後に、ヒューズを交換し忘れて、ヒューズが溶断されたままの不完全な回路状態で正規のＡＣ２４Ｖが入力された場合であっても、ＡＣ２４Ｖの出力規制だけでなく、それ以外のＤＣ１２Ｖ，ＤＣ５Ｖ等の誤った電圧の出力を規制することができ、スイッチング電源を完全に停止状態にすることができる。これにより、スイッチング電源の回路が不完全な状態では出力しなくなり、ヒューズの取替え忘れが生じている場合は遊技機を遊技不可にすることができる。

この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、
この発明の第１回路は、実施形態の第１電源回路１２に対応し、
以下同様に、
第２回路は、第２電源回路１３に対応し、
第１負荷は、第１負荷回路１５に対応し、
第２負荷は、第２負荷回路２３に対応し、
切換回路は、ＭＯＳＦＥＴ１８に対応し、
切換回路のＯＮ状態は、ＭＯＳＦＥＴ１８の閉路状態に対応し、
切換回路のＯＦＦ状態は、ＭＯＳＦＥＴ１８の開路状態に対応し、
整流回路は、ダイオードブリッジ１７を備えた回路、及びダイオードブリッジ５３を備えた回路に対応し、
平滑回路は、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２に対応するも、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。

実施例１のスイッチング電源の回路図。実施例１のスイッチング電源の正規の電圧が入力された場合の経路説明図。実施例１のスイッチング電源の過電圧が入力された場合の経路説明図。実施例１のスイッチング電源のヒューズ溶断後に正規の電圧が入力された場合の経路説明図。実施例２の３系統に増設した回路を有するスイッチング電源の回路図。従来の接続監視手段のブロック回路図。従来のＡＣ２４Ｖを供給する一例の電源供給回路図。従来のＡＣ２４Ｖを供給する他の例の電源供給回路図。従来の保護回路を備えたスイッチング電源の回路図。

１１，５１…スイッチング電源
１２…第１電源回路
１３…第２電源回路
１４…ヒューズ
１５…第１負荷回路
１６…溶断回路
１７，５３…ダイオードブリッジ
１８…ＭＯＳＦＥＴ
２２…誤投入保護回路
２３…第２負荷回路
５２…第３電源回路
５５…第３負荷回路
Ｃ１，Ｃ２…平滑コンデンサ

Claims

入力された交流電圧をヒューズを介して第１負荷に供給する第１回路と、
前記交流電圧を直流電圧に整流する整流回路を有し、該整流回路にて整流された直流電圧を平滑回路を介して第２負荷に供給する第２回路と、
を備えたスイッチング電源であって、
前記第１回路には、
過電圧が入力された場合に前記ヒューズを溶断させる溶断回路を備え、
前記第２回路には、
前記平滑回路への直流電圧の供給をＯＮ状態またはＯＦＦ状態に切換える切換回路と、
該切換回路に前記第１回路の交流電圧の出力端と前記ヒューズとの間の電圧を供給する誤投入保護回路と、
前記整流回路にて整流された直流電圧が過電圧であるか否かを判定する判定回路と、
前記判定回路の判定に基づき前記切換回路へ供給される電圧を遮断する短絡回路とを備え、
前記第１回路に交流電圧が入力されることに基づき前記第２回路に備えられた前記判定回路が過電圧か否かを判定し、該判定回路の判定が過電圧でない場合は、前記誤投入保護回路から供給される電圧により、前記切換回路をＯＮ状態にさせて前記平滑回路に直流電圧を供給し、
前記判定回路の判定が過電圧である場合は、前記誤投入保護回路から供給される電圧を前記短絡回路で遮断することにより、前記切換回路をＯＦＦ状態にさせて前記平滑回路への直流電圧の供給を規制してなる
スイッチング電源。