JP4957812B2

JP4957812B2 - 電源回路

Info

Publication number: JP4957812B2
Application number: JP2010012044A
Authority: JP
Inventors: 正人末国
Original assignee: Funai Electric Co Ltd
Current assignee: Funai Electric Co Ltd
Priority date: 2010-01-22
Filing date: 2010-01-22
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2030-01-22
Also published as: JP2011151988A

Description

本発明は電源回路に関し、特に過電圧保護のためのヒューズ回路を備える電源回路に関する。

従来、外部電源から供給される電源を安定化電源に変換して各回路に供給する電源回路が知られている。このような電源回路において、回路内部の過電圧状態を保護するために様々な回路が実装されており、回路内部が過電圧状態になった場合に、上記回路により、電源回路及び後段に接続された回路を保護する（例えば、特許文献１−５参照）。

回路内部の過電圧状態を保護することを目的として、電源回路内部にヒューズ回路を用いる場合がある。このヒューズ回路は、回路内部が過電圧状態になった場合に抵抗が溶断することで回路内部の導通を遮断し、回路を保護する。

特開２００７−３２５４２８号公報特開平０７−２３１６５９号公報特開平１１−０４１１５５号公報実開平０５−０８０１２９号公報特開平０８−０５１７７２号公報

近年の、電源回路では、入力電源の脈流を消去することを目的として平滑化コンデンサーを用いている。このような電源回路において入力電源が定格電圧より高くなり、過電圧状態に移行すると、過電圧保護用のヒューズ回路の溶断より先に平滑化コンデンサーに負荷がかかり白煙を生じさせる場合がある。無論、過電圧状態が一定期間経過した後は、ヒューズ回路が溶断するため、安全上は問題はないが、白煙の発生を抑制させることが望ましかった。

本発明は、上記課題にかんがみてなされたもので、定格電圧以上の入力電源が供給された場合でも平滑化コンデンサーが白煙をあげることなくヒューズ回路を溶断する電源回路の提供を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明では、入力ラインを通じて入力された入力電源の過電圧状態を検出して当該電源回路の導通を遮断するヒューズ回路を備えた電源回路において、前記入力電源を整流する整流回路と、整流後の前記電源を平滑化する平滑化コンデンサーと、整流回路の前段で前記入力ラインとアノードで接続されて、カソードで接地された第１のツェナーダイオードと、平滑化コンデンサーの後段で、前記入力ラインと接続された第２のツェナーダイオードと、を有する構成としてある。

上記のように構成された発明では、ヒューズ回路と、整流回路と、平滑化コンデンサーと、を備える電源回路において、第１のツェナーダイオードは、整流回路の前段で入力ラインとアノードで接続されて、カソードで接地され、第２のツェナーダイオードは、平滑化コンデンサーの出力側で並列に接続されている。

そのため、入力電源が定格電圧以上である場合に、ヒューズ回路が溶断して電源回路の駆動を停止させるまでの間、第１のツェナーダイオード及び第２のツェナーダイオードが降伏し、平滑化コンデンサーにかかる負荷を軽減するため、平滑化コンデンサーから白煙が生じるのを抑制することができる。

また、本発明を実現する電源回路の一例として、オン・オフ動作により入力電源を交流に変換するためのＦＥＴと、前記ＦＥＴのオン・オフを制御する制御用ＩＣと、前記制御用ＩＣの駆動を開始させるスタート信号の供給ラインとアノードで接続し、カソードで接地された第３のツェナーダイオードと、を有する構成としてもよい。
上記のように構成された発明では、入力電源が定格電圧以上である場合に、第３のツェナーダイオードを降伏させることで、制御用ＩＣの駆動を停止させるため、当該電源回路に接続された回路に供給される電源を遮断して、接続された回路を過電圧から保護することができる。

そして、電源回路は、サージアブソーバーを有することを特徴とする構成としてもよい。
サージアブソーバーは、雷や静電気により電源回路内に定格電圧以上の電圧が供給されるのを防止する回路であるが、従来の電源回路では、サージアブソーバーの耐圧が低いと平滑化コンデンサーが白煙を上げる場合もあり、サージアブソーバーの耐圧を規格値以上にして余裕を持たせておくことが多かった。一方、サージアブソーバーの耐圧を高くすると、サージアブソーバーはヒューズ回路の溶断を抑制するよう作用することとなる。さらに、サージアブソーバーの耐圧を高くすればそれだけコストも上昇する結果となっていた。
そのため、上記のように構成された発明では、サージアブソーバーの耐圧を低くした場合でも、平滑化コンデンサーが白煙を上げるのを抑制することが可能となり、サージアブソーバーのコストを低減させることができる。

さらに、電源回路は、ラインフィルターを有する構成としてもよい。
ラインフィルターは電源回路に入力するノイズを低減するよう作用するが、反面、ヒューズ回路の溶断を抑制するよう作用もする。そのため、上記のように構成された発明では、ラインフィルターを備える場合でも、平滑化コンデンサーが白煙を上げるのを抑制することが可能となる。

また、本発明の他の局面として、スイッチング動作により入力電源を交流に変換するためのＦＥＴと、前記ＦＥＴのオン・オフを制御する制御用ＩＣと、前記制御用ＩＣの駆動を開始させるスタート信号の供給ラインとアノードで接続し、カソードで接地された第３のツェナーダイオードと、前記ヒューズ回路の後段に接続されたサージアブソーバーと、前記ヒューズ回路の後段に接続されたラインフィルターと、を有する構成としてもよい。

以上説明したように本発明によれば、入力電源が定格電圧以上である場合に、ヒューズ回路が溶断して電源回路の駆動を停止させるまでの間、第１のツェナーダイオード及び第２のツェナーダイオードが降伏し、平滑化コンデンサーにかかる負荷を軽減するため、平滑化コンデンサーから白煙が生じるのを抑制することができる。
また請求項２にかかる発明によれば、入力電源が定格電圧以上である場合に、第３のツェナーダイオードを降伏させることで、制御用ＩＣの駆動を停止させるため、当該電源回路に接続された回路に供給される電源を遮断して、接続された回路を過電圧から保護することができる。
そして請求項３にかかる発明によれば、サージアブソーバーの耐圧を低くした場合でも、平滑化コンデンサーが白煙を上げるのを抑制することが可能となり、サージアブソーバーのコストを低減させることができる。
さらに請求項４にかかる発明によれば、ラインフィルターを備える場合でも、平滑化コンデンサーが白煙を上げるのを抑制することが可能となる。

電源回路１００の構成を説明する回路図である。

以下、図を参照しつつ下記の順序に従って本発明の実施形態を説明する。
１．第１の実施形態：
２．その他の実施形態：

１．第１の実施形態：
図１は、電源回路１００の構成を説明する回路図である。電源回路１００は、図示しないコンセントを介して供給された入力電源を入力ライン９０を通じて受付け、安定化電源に変換した後、トランス９７の二次側巻線Ｔ２に接続された回路に供給する。なお、図１に示す電源回路１００は、他励発振方式の電源回路として説明を行うが、これに限定されず、自励発振方式の電源回路であってもよい。

電源回路１００の要部は、少なくとも、ヒューズ回路９１、サージアブソーバー９２、ラインフィルター９３、ノイズコンデンサー９４、整流回路９５、平滑化コンデンサー９６、トランス９７、スイッチング回路９８、とを備えて構成されている。

更に、電源回路１００は、整流回路９５の前段で入力ライン９０とアノードで接続され、カソードで接地された第１のツェナーダイオードＤ１と、平滑化コンデンサー９６の出力側で並列に接続された第２のツェナーダイオードＤ２と、を備えて構成されている。

ヒューズ回路９１は、図示しないコンセントのプラス側端子と直列に接続され、コンセントを通じて供給された入力電源が定格電圧以上である場合に抵抗を溶断させて電源回路１００の導通を遮断する。

サージアブソーバー９２は、ヒューズ回路９１の後段で入力ライン９０に接続され、雷や静電気放電等により瞬間的に発生する過電圧から電源回路を保護する。

ラインフィルター９３は、入力ライン９０に直列に接続され、この入力ライン９０に供給される入力電源のノイズを除去する。同様に、ノイズコンデンサー９４は、入力ライン９０に接続され、入力ラインに供給される入力電源のノイズを除去する。

整流回路９５は、入力ライン９０に供給された交流の入力電源を整流して出力する。
平滑化コンデンサー９６は、入力ライン９０に接続されており、整流回路９５で整流された入力電源を平滑化して出力する。また、整流回路９５と平滑化コンデンサー９６の間には、突入抑制用の抵抗Ｒ１が実装されている。

トランス９７は、コイルの巻き数が異なる一次側巻線Ｔ１と二次側巻線Ｔ２とを備えて構成され、スイッチング回路９８が発生させた交流電源が一次側巻線Ｔ１に供給されると、二次側巻線Ｔ２には巻き線比に応じた交流電源を発生させる。また、一次側巻線Ｔ１は入力ライン９０及びスイッチング回路９８に接続され、二次側巻線Ｔ２は図示しない回路と接続されている。さらに、トランス９７は、二次側巻線Ｔ２と対応する帰還巻線Ｔｆを備えており、この帰還巻線Ｔｆは二次側巻線Ｔ２で発生した交流電源の電圧値に基づいて巻き線比に応じた帰還電圧を発生させる。

スイッチング回路９８は、入力ライン９０に供給された整流・平滑後の電源を、発振動作により交流電源に変換する。スイッチング回路９８は、発振を制御するための制御用ＩＣ９８ａと、制御用ＩＣ９８ａから出力されるＰＷＭ信号によりオン・オフするＦＥＴ９８ｂと、を備えて構成される。
制御用ＩＣ９８ａは、スタート端子でスタート信号供給ライン９８ｃを介して入力ライン９０に接続され、ＰＷＭ端子でＦＥＴ９８ｂのゲートとブリッジ回路９８ｄを通じて接続され、フィードバック端子で帰還巻線Ｔｆとフィードバックライン９８ｅを通じて接続されている。そのため、スタート端子にスタート信号が入力すると、ＰＷＭ端子からブリッジ回路９８ｄを介してＦＥＴ９８ｂのゲートにＰＷＭ信号を供給する。また、ＰＷＭ信号のデューティ比は、帰還巻線Ｔｆから供給される帰還電圧に基づいてフィードバック制御される。

第１のツェナーダイオードＤ１は、整流回路９５の前段で、アノードが入力ライン９０に接続され、カソードが接地されている。また、第２のツェナーダイオードＤ２は、平滑化コンデンサー９６の後段（スタート信号供給ライン９８ｃの前段）で、入力ライン９０に接続されている。そのため、入力ライン９０に供給された入力電源が定格電圧以上である場合は、第１及び第２のツェナーダイオードＤ１，Ｄ２は降伏電流を流し、平滑化コンデンサー９６にかかる負荷を低減する。

更に、スタート信号供給ライン９８ｃには、第３のツェナーダイオードＤ３が接続されている。この第３のツェナーダイオードＤ３は、アノードでスタート信号供給ライン９８ｃに接続され、カソードで接地されている。そのため、入力ライン９０に供給される電源が定格電圧以上になった場合は、第３のツェナーダイオードＤ３は降伏し、制御用ＩＣ９８ａへ供給されるスタート信号を遮断する。

ここで、第１のツェナーダイオードＤ１，第２のツェナーダイオードＤ２、第３のツェナーダイオードＤ３は、その降伏の耐圧電圧がそれぞれＶＤ１＜ＶＤ２＜ＶＤ３となるよう設定されている（ＶＤ１はツェナーダイオードＤ１の降伏電圧、同様に、ＶＤ２，ＶＤ３はツェナーダイオードＤ２，Ｄ３の降伏電圧）。そのため、入力ラインに供給される電源が定格電圧を超える場合は、ツェナーダイオードＤ１が最初に降伏し、ついで、ツェナーダイオードＤ２、ツェナーダイオードＤ３の順で降伏する。

＝＝＝電源回路の作用＝＝＝
以下、本実施形態にかかる電源回路の作用を説明する。
コンセントを通じて定格電圧以内の電源が入力ライン９０に供給されると、ラインフィルター９３、ノイズコンデンサー９４を通過した後、入力電源は整流回路９５及び平滑化コンデンサー９６により整流・平滑化される。そして、整流・平滑化された電源は、スタート信号供給ライン９８ｃに供給され、制御用ＩＣ９８ａを駆動させる。そのため、制御用ＩＣ９８ａからＦＥＴ９８ｂにＰＷＭ信号が出力され、デューティ比に応じてＦＥＴ９８ｂのオン・オフが切換えられる。その結果、トランス９７の一次側巻線Ｔ１に供給される入力電圧を交流に変換し、二次側巻線Ｔ２に巻き線比に応じた交流圧を発生させる。
一方、帰還巻線Ｔｆからは、二次側巻線Ｔ２に発生する交流電圧に応じた帰還電圧が発生し、フィードバックライン９８ｅを通じて制御用ＩＣ９８ａにフィードバック信号が供給される。そのため、制御用ＩＣ９８ａは、フィードバック信号に応じて、ＰＷＭ信号のデューティ比を制御し、ＦＥＴ９８ａのオン・オフ制御を介して二次側巻線Ｔ２に発生する交流電圧を一定の値に保つ。

次に、入力ラインに供給される入力電源が定格電圧を超えている場合、ヒューズ回路９１を直ちに溶断しないまでも、平滑化コンデンサー９６には規格された入力電圧以上の電圧が印加される。このとき、まず、第１のツェナーダイオードＤ１が降伏し、続いて第２のツェナーダイオードＤ２が降伏することにより、平滑化コンデンサー９６にかかる負荷を低減する。そのため、平滑化コンデンサー９６にかかる負荷により白煙が生じるまでに、ヒューズ回路９１が溶断し、電源回路１００の駆動を遮断する。

さらに、入力電源が降伏電圧Ｄ３を超えることで、ツェナーダイオードＤ３が降伏し、制御用ＩＣ９８ａに供給されるスタート信号を遮断する。そのため、スイッチング回路９８の発振が停止し、トランス９７からの電源供給が遮断される。

以上説明したように、電源回路１００では、入力電源が定格電圧以上である場合に、ヒューズ回路９１が溶断して電源回路１００の駆動を停止させるまでの間、第１のツェナーダイオードＤ１及び第２のツェナーダイオードＤ２が降伏し、平滑化コンデンサーにかかる負荷を軽減するため、平滑化コンデンサーから白煙が生じるのを抑制することができる。

また、サージアブソーバー９２を備える電源回路１００においては、ヒューズ回路９１が溶断し難くなるが、本発明を使用することにより、ヒューズ回路９１が溶断するまでの間第１のツェナーダイオードＤ１及び第２のツェナーダイオードＤ２が平滑化コンデンサー９６にかかる負荷を低減し、平滑化コンデンサー９６が発煙を発生させるのを抑制することができる。そのため、サージアブソーバー９２の耐圧を低くしても、平滑化コンデンサー９６が白煙を上げることを抑制することができ、サージアブソーバー９２のコストを低減させることができる。

更に、ラインフィルターは電源回路１００に入力するノイズを低減するよう作用するが、反面、ヒューズ回路の溶断を抑制するよう作用もする。そのため、本実施形態に係る電源回路１００では、ラインフィルターを備える場合でも、平滑化コンデンサーが白煙を上げるのを抑制することが可能となる。

２．その他の実施形態：
本発明にかかる電源回路は様々な実施形態が存在する。
電源回路の駆動方式を他励発振方式とすることは一例であり、自励発振方式であってもよい。
また、図に示す各ダイオードの数は一例であり、複数のダイオードを一組として用いるものであってもよい。

なお、本発明は上記実施例に限られるものでないことは言うまでもない。当業者であれば言うまでもないことであるが、
・上記実施例の中で開示した相互に置換可能な部材および構成等を適宜その組み合わせを変更して適用すること
・上記実施例の中で開示されていないが、公知技術であって上記実施例の中で開示した部材および構成等と相互に置換可能な部材および構成等を適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用すること
・上記実施例の中で開示されていないが、公知技術等に基づいて当業者が上記実施例の中で開示した部材および構成等の代用として想定し得る部材および構成等と適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用すること
は本発明の一実施例として開示されるものである。

９０…入力ライン、９１…ヒューズ回路、９２…サージアブソーバー、９３…ラインフィルター、９４…ノイズコンデンサー、９５…整流回路、９６…平滑化コンデンサー、９７…トランス、９８…スイッチング回路、９８ａ…制御用ＩＣ、９８ｂ…ＦＥＴ、９８ｃ…スタート信号供給ライン、９８ｄ…ブリッジ回路、９８ｅ…フィードバックライン、１００…電源回路

Claims

入力ラインを通じて入力された入力電源の過電圧状態を検出して当該電源回路の導通を遮断するヒューズ回路を備えた電源回路において、
前記入力電源を整流する整流回路と、
整流後の前記電源を平滑化する平滑化コンデンサーと、
前記整流回路の前段で前記入力ラインとアノードで接続されて、カソードで接地された第１のツェナーダイオードと、
前記平滑化コンデンサーの後段で、前記入力ラインと接続された第２のツェナーダイオードと、を有することを特徴とする電源回路。
オン・オフ動作により入力電源を交流に変換するためのＦＥＴと、
前記ＦＥＴのオン・オフを制御する制御用ＩＣと、
前記制御用ＩＣの駆動を開始させるスタート信号の供給ラインとアノードで接続し、カソードで接地された第３のツェナーダイオードと、を有することを特徴とする請求項１に記載の電源回路。
サージアブソーバーを有することを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の電源回路。
ラインフィルターを有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電源回路。
オン・オフ動作により入力電源を交流に変換するためのＦＥＴと、
前記ＦＥＴのオン・オフを制御する制御用ＩＣと、
前記制御用ＩＣの駆動を開始させるスタート信号の供給ラインとアノードで接続し、カソードで接地された第３のツェナーダイオードと、
前記ヒューズ回路の後段に接続されたサージアブソーバーと、
前記ヒューズ回路の後段に接続されたラインフィルターと、を有することを特徴とする請求項１に記載の電源回路。