JP4851803B2

JP4851803B2 - 冷蔵庫のｄｃ電源装置

Info

Publication number: JP4851803B2
Application number: JP2006034281A
Authority: JP
Inventors: 幸作足立
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Consumer Electronics Holdings Corp; Toshiba Home Appliances Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Lifestyle Products and Services Corp
Priority date: 2006-02-10
Filing date: 2006-02-10
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2026-02-10
Also published as: JP2007215359A

Description

本発明は、冷蔵庫の電子制御に用いられるＤＣ電源装置に関する。

近年の冷蔵庫は、庫内温度の調整や、庫内温度を表示するためのマイクロコンピュータよりなる電子制御回路が設けられている。このような冷蔵庫の電子制御回路では、異なるレベルの駆動電源を必要とするため、電圧値の異なる直流電圧を複数生成するＤＣ電源装置を備えている（例えば、特許文献１参照）。

このＤＣ電源装置１００は、図２に示すように、商用電源１０２に接続された一次側平滑回路１０４が、スイッチング素子１０６を介してトランス１０８の一次巻線１０８ａに接続されており、トランス１０８の二次巻線１０８ｂから二次側平滑回路１１０を介して降圧整流された直流電圧Ｖ１を出力する。出力された直流電圧Ｖ１は、不図示の冷蔵庫の電子制御回路に供給されるとともに、定電圧回路１１２およびフィードバック回路１１４にも供給され、定電圧回路１１２において、供給された直流電圧Ｖ１をさらに降圧した直流電圧Ｖ２を生成し、上記の電子制御回路に電圧Ｖ２を供給するようになっている。

フィードバック回路１１４は、二次側平滑回路１１０から供給された直流電圧Ｖ１と補助巻線１０８ｃから誘起された発振制御用電圧Ｖｃに基づいて、スイッチング素子１０６のＯＮデューティ比を調整し、直流電圧Ｖ１が所定値になるようにフィードバック制御を行う。また、このフィードバック回路１１４には、発振制御用電圧Ｖｃが所定電圧値に達した時点で、スイッチング素子１０６を強制的にＯＦＦしてＤＣ電源装置１００を停止する過電圧保護回路を有している。
特開平７−２１３０５１号公報

上記したＤＣ電源装置１００では、故障などによって定電圧回路１１２から所定値を越えた直流電圧が入力されて電子制御回路を破損するのを防止するため、過電圧保護回路１１６を備えている。

しかしながら、この保護回路１１６は、定電圧回路１１２に直流電圧Ｖ１を供給する電源ラインに介在されたスイッチング素子１１８と、定電圧回路１１２から出力される直流電圧Ｖ２が所定電圧値以下である否かを判断する比較回路１２０から構成されており、フィードバック回路１１４と定電圧回路１１２のそれぞれに独立した過電圧保護回路が必要となって大幅なコストアップの原因となっている。

そこで、本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、所定値を越えた直流電圧が出力されることによる冷蔵庫の電子制御回路の破損を防止する保護回路を備えた冷蔵庫のＤＣ電源装置をコスト安価に提供することを目的とする。

本発明の冷蔵庫のＤＣ電源装置は、トランスの一次側巻線に入力される直流電圧をスイッチング素子によってＯＮ／ＯＦＦすることで、前記トランスの二次側巻線より変圧された第１出力電圧を出力する電源回路と、前記第１出力電圧に応じたレファレンス電圧が基準電圧値になるように前記スイッチング素子のＯＮデューティ比を制御するフィードバック回路と、前記第１出力電圧を変圧して第２出力電圧を生成する定電圧回路とを備え、前記第１出力電圧および前記第２出力電圧を冷蔵庫の制御回路に供給する冷蔵庫のＤＣ電源装置において、前記第１出力電圧が第１過電圧値を越えると前記直流電圧をＯＦＦさせる過電圧保護回路と、前記第２出力電圧が第２過電圧値を越えると前記レファレンス電圧を接地レベルに設定することで、前記過電圧保護回路を動作させて直流電圧をＯＦＦすることを特徴とする。

本発明によれば、第２出力電圧が第２過電圧値を越えるとレファレンス電圧を接地レベルに設定し、過電圧保護回路を動作させてトランスの一次側巻線に入力される直流電圧をＯＦＦすることにより、フィードバック回路が備える過電圧保護回路を定電圧回路と共用することができるため、冷蔵庫の電子制御回路の破損を防止する保護回路を備えた冷蔵庫のＤＣ電源装置を安価に製造することができる。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

本実施形態に係る冷蔵庫のＤＣ電源装置１は、例えば、ＡＣ１００Ｖの商用電源をリレー駆動用のＤＣ１４Ｖ電源と、冷蔵庫の運転を制御するマイコンの駆動用のＤＣ５Ｖ電源に変圧整流するなど、商用電源から異なるレベルの出力電圧Ｖ１およびＶ２を発生する電源装置であって、図１に示すように、電源回路３、フィードバック回路５０および保護回路７０を有している。

トランス２０の一次側巻線Ｌ１に接続された一次電源回路１０と、二次側巻線Ｌ２に接続された二次電源回路３０を備え、トランス２０の一次側巻線Ｌ１に直流電圧が入力されることで、トランス２０の二次側巻線Ｌ２より所定の電圧値に変圧された第１出力電圧を出力するようになっている。

より詳細には、一次電源回路１０は、商用電源１２から供給される交流電圧１００Ｖを直流電圧に整流するための一次側平滑回路１４と、トランス２０の一次巻線Ｌ１に直列接続されたスイッチング素子１６を備えており、一次側平滑回路１４の出力側がスイッチング素子１６を介してトランス３０の一次巻線Ｌ１と接続されている。

二次電源回路３０は、トランス２０の二次巻線Ｌ２に接続された二次側平滑回路３２と、この二次側平滑回路３２の出力側に接続された定電圧回路３４とを備えており、二次側平滑回路３２が、トランス２０の二次巻線Ｌ２から出力される交流電圧を直流の第１出力電圧Ｖ１に整流し、これを第１の電源ライン３６よりＤＣ電源装置１の外部に出力するとともに、定電圧回路３４およびフィードバック回路５０に出力する。また、定電圧回路３４は、二次側平滑回路３２から入力された第１出力電圧Ｖ１をさらに降圧して直流の第２出力電圧Ｖ２を生成し、これを第２の電源ライン３８よりＤＣ電源装置１の外部へ出力するとともに、保護回路７０に出力する。

フィードバック回路５０は、二次側平滑回路３２で整流された第１出力電圧Ｖ１が入力される電源監視回路５２と、スイッチング素子１６のベース端子に接続された発振制御部５４と、電源監視回路５２および発振制御部５４を電気的に絶縁するフォトカプラ５６とを備えている。

電源監視回路５２は、二次側平滑回路３２の出力側に接続された分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２と、これらの抵抗Ｒ１，Ｒ２により分圧された電圧がレファレンス電圧としてレファレンス端子に入力されるシャントレギュレータ５８と、このシャントレギュレータ５８のカソード端子に接続されたフォトカプラ５６の発光素子５６ａと、発光素子５６ａおよび二次側平滑回路３２の出力側の間に介在する電流制限抵抗Ｒ３とを備えている。シャントレギュレータ５８は、レファレンス端子より入力されるレファレンス電圧が、あらかじめ定められた基準電圧（例えば、２．５Ｖ）になるように発光素子５６ａに流れる電流を調整し、フォトカプラ５６のトランジスタ５６ｂに流れる電流を制御することで、発振制御部５４にフィードバック信号を出力する。

発振制御部５４は、補助巻線Ｌｃから誘起された発振制御用電圧Ｖｃと上記したフィードバック信号の入力を受けて、スイッチング素子１６のＯＮ／ＯＦＦを制御するスイッチング信号を制御素子１６Ｇに出力するものであって、フィードバック信号に基づいてスイッチング素子１６のＯＮデューティ比を変化させることにより、二次側平滑回路３２から出力される第１出力電圧Ｖ１を所定電圧値（例えば、１４Ｖ）になるようにフィードバック制御を行う。また、この発振制御部５４には、発振制御用電圧Ｖｃが第１過電圧値（例えば、２０Ｖ）に達した時点で、スイッチング素子１６を強制的にＯＦＦして一次電源回路１０を停止する過電圧保護回路（不図示）を有している。

保護回路７０は、定電圧回路３４から出力される第２出力電圧Ｖ２が、所定電圧値（例えば、５Ｖ）より大きく設定された保護回路７０の動作電圧、すなわち第２過電圧（例えば、６．３Ｖ）に達した場合に、ＤＣ電源装置１を停止させて第２出力電圧Ｖ２の供給を受けるマイコンなどを保護するものである。

この保護回路７０は、カソード端子が定電圧回路３４の出力側と接続されたツェナーダイオード７２と、トランジスタ７４とを備え、トランジスタ７４のベース端子が抵抗Ｒ４を介してツェナーダイオード７２のアノード端子と接続され、コレクタ端子が分圧抵抗Ｒ１およびＲ２の一端に接続され、エミッタが分圧抵抗Ｒ２の他端に接続されており、ツェナーダイオード７２のツェナー電圧Ｖｚとトランジスタ７４のベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅとの和（Ｖｚ＋Ｖｂｅ）が保護回路７０の動作電圧になるように、両電圧値Ｖｚ，Ｖｂｅを設定している。

このようなＤＣ電源装置１において、定電圧回路３４から出力される第２出力電圧Ｖ２が保護回路７０の動作電圧以下の所定電圧値にある場合、トランジスタ７４はオフとなっているため、シャントレギュレータ５８のレファレンス端子には、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２によって分圧された電圧がレファレンス電圧として入力される。これにより、上記したようなフィードバック制御が行われ、二次側平滑回路３２から出力される第１出力電圧Ｖ１を所定電圧値に調整される。

一方、定電圧回路３４の故障などによって、定電圧回路４４から出力される第２出力電圧Ｖ２が保護回路７０の動作電圧以上にある場合、ツェナーダイオード７２が導通するため、トランジスタ７４がオンして分圧抵抗Ｒ２を短絡することで、ＤＣ電源装置１を停止させるようになっている。

詳細には、上記のように分圧抵抗Ｒ２を短絡すると、シャントレギュレータ５８のレファレンス端子に入力される電位が接地レベル（０Ｖ）となり、これにより、シャントレギュレータ５８はレファレンス端子の電位が基準電圧になるように、フォトカプラ５６を介して一次電源回路１０をフィードバック制御する。

このフィードバック制御の結果、二次側平滑回路３２から出力される第１出力電圧Ｖ１が上昇するが、分圧抵抗Ｒ２は短絡されているため、シャントレギュレータ５８のレファレンス端子の電位が基準電圧になることがない。そのため、第１出力電圧Ｖ１を上昇させる制御が継続することとなり、これに伴って、補助巻線Ｌｃから誘起された発振制御用電圧Ｖｃも上昇し続ける。そして、この発振制御用電圧Ｖｃが所定電圧値に達した時点で、発振制御部５４内の過電圧保護回路が作動しスイッチング素子１６を強制的にＯＦＦしてＤＣ電源装置１を停止させる。

以上のように、本実施形態に係るＤＣ電源装置１では、第２出力電圧Ｖ２が第２過電圧値を越えると、トランジスタ７４が分圧抵抗Ｒ２を短絡してレファレンス電圧を接地レベルに設定することにより、フィードバック回路の発振制御部５４が備える過電圧保護回路を動作させてトランスの一次側巻線に入力される直流電圧をＯＦＦするようになっている。これにより、第１出力電圧Ｖ１および第２出力電圧Ｖ２の両方の過電圧保護をフィードバック回路が備える過電圧保護回路により行うことができ、冷蔵庫の電子制御回路の破損を防止する保護回路を備えた冷蔵庫のＤＣ電源装置を安価に製造することができる。

本発明の１実施形態に係る冷蔵庫のＤＣ電源装置の回路図である。従来の冷蔵庫のＤＣ電源装置の回路図である。

符号の説明

１…ＤＣ電源装置
３…電源回路
１６…スイッチング素子
２０…トランス
３４…定電圧回路
５０…フィードバック回路
７０…保護回路
７２…ツェナーダイオード
７４…トランジスタ

Claims

トランスの一次側巻線に入力される直流電圧をスイッチング素子によってＯＮ／ＯＦＦすることで、前記トランスの二次側巻線より変圧された第１出力電圧を出力する電源回路と、前記第１出力電圧に応じたレファレンス電圧が基準電圧値になるように前記スイッチング素子のＯＮデューティ比を制御するフィードバック回路と、前記第１出力電圧を変圧して第２出力電圧を生成する定電圧回路とを備え、前記第１出力電圧および前記第２出力電圧を冷蔵庫の制御回路に供給する冷蔵庫のＤＣ電源装置において、
前記第１出力電圧が第１過電圧値を越えると前記直流電圧をＯＦＦさせる過電圧保護回路と、
前記第２出力電圧が第２過電圧値を越えると、前記レファレンス電圧を接地レベルに設定することで前記過電圧保護回路を動作させて前記直流電圧をＯＦＦする保護回路とを有していることを特徴とする冷蔵庫のＤＣ電源装置。
前記保護回路は、ツェナーダイオードと、前記ツェナーダイオードのアノード端子がベース端子に接続されたトランジスタとを備えることを特徴とする請求項１の冷蔵庫のＤＣ電源装置。