JP5008425B2 - 停電検出回路を備えた電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、力率改善用のブーストコンバータを含み、停電を検出して動作を停止させる停電検出回路を備えた電源装置に関する。

交流電源に接続して、直流負荷に安定化直流電圧を供給する電源装置は、既に各種の構成が提案され、且つ実用化されている。例えば、図４に示すように、交流電源に接続する整流回路１０１と、交流電源側の力率を改善する為のブーストコンバータ１０２と、所望の直流電圧を出力するＤＣ／ＤＣコンバータ１０３と、停電検出回路１０４と、終端抵抗１０５とを含み、各種構成の直流負荷１０６に安定化直流電圧を供給する構成が一般的である。なお、終端抵抗１０５と停電検出回路１０４とを、整流回路１０１とブーストコンバータ１０２との間に接続した構成も知られている。

停電検出回路１０４は、電圧が所定値以下に低下すると、それを検出して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３の動作を停止させ、電圧が零から上昇して所定値を超えると、停電回復として、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３の動作を開始させるものである。その場合の交流電源の停電時には、瞬間的に電圧が零に低下することなく、短時間ではあるが、徐々に低下する場合が多い。その為に、停電検出回路１０４は、電圧が所定値以下に低下したことを検出して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３の動作を停止させた時、交流電源からの電流は急速に零に減少する。この電流減少過程に於いて、交流電源側のインピーダンスによる電圧降下が急速に低減するから、停電検出回路１０４に入力される電圧が上昇する。この電圧上昇により、停電検出回路１０４は、復電と判断して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３の動作を開始させる。このような停電検出回路１０４に入力される電圧の変動を抑制する為に、終端抵抗１０５を接続し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３の動作停止時の交流電源からの電流が零に急減しないように構成している。

又交流電源に接続した整流回路と、整流電圧を印加するブーストコンバータとＤＣ／ＤＣコンバータと、交流電源の電圧を監視する停電検出回路とを含み、ＤＣ／ＤＣコンバータから直流負荷に安定化直流電圧を供給する構成に於いて、停電検出回路は、交流電源の電圧を監視し、停電時の電圧低下を検出し、電源が正常時に充電していたコンデンサの充電電圧を、ＤＣ／ＤＣコンバータに入力するように切替える手段が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−２６１１１８号公報

従来例の例えば図４に示す終端抵抗１０５は、抵抗値を高くすると、電圧低下過程に於ける電圧の上昇を含む変動を抑制できないので、負荷１０６に対してＤＣ／ＤＣコンバータ１０３から供給する電力に対応した電流が流れる抵抗値に選定するものである。その為に、安定に停電検出を可能とする為の終端抵抗１０５による消費電力を常時発生して、電源装置としての電力効率が低い問題がある。

本発明は、前述の従来例に於ける終端抵抗による消費電力を低減して、電源装置の電力効率を改善することを目的とする。

本発明の停電検出回路を備えた電源装置は、交流電源からの交流電圧を整流する整流回路と、該整流回路の整流出力電圧を入力するブーストコンバータと、該ブーストコンバータの出力電圧を入力して負荷に所定の直流電圧を印加するＤＣ／ＤＣコンバータと、停電検出により前記ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を停止させる停電検出回路とを備えた電源装置に於いて、前記停電検出回路は、前記整流回路又は補助整流回路により前記交流電源からの交流電圧を整流した直流電圧を基に、該直流電圧が所定値以下に低下したことを検出した時に、前記交流電源の停電発生と判定して、動作停止信号を前記ＤＣ／ＤＣコンバータに入力する構成を有し、前記整流回路又は前記補助整流回路の出力端子に接続した抵抗と正常時はオフ状態のスイッチ素子との直列回路と、前記停電検出回路からの前記ＤＣ／ＤＣコンバータに加える動作停止信号を基に前記抵抗とスイッチ素子との直列回路の該スイッチ素子をオンとする制御回路とを備えている。

又交流電圧を整流する整流回路と、該整流回路の整流出力電圧を入力するブーストコンバータと、該ブーストコンバータの出力電圧を入力して負荷に所定の直流電圧を印加するＤＣ／ＤＣコンバータと、停電検出により前記ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を停止させる停電検出回路とを備えた電源装置に於いて、前記整流回路の出力電圧を印加する終端抵抗とスイッチ素子との直列回路と、前記停電検出回路の停電検出信号を前記ＤＣ／ＤＣコンバータに動作停止信号として入力すると共に、前記スイッチ素子をオンとする制御回路とを備えている。

又交流電圧を整流する整流回路と、該整流回路の整流出力電圧を入力するブーストコンバータと、該ブーストコンバータの出力電圧を入力して負荷に所定の直流電圧を印加するＤＣ／ＤＣコンバータと、停電検出により前記ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を停止させる停電検出回路とを備えた電源装置に於いて、前記整流回路に入力する交流電圧を印加する終端抵抗と交流スイッチ素子との直列回路と、前記停電検出回路の停電検出信号を前記ＤＣ／ＤＣコンバータに動作停止信号として入力すると共に、前記交流スイッチ素子をオンとする制御回路とを備えている。

又制御回路は、スイッチ素子又は交流スイッチ素子をオンとした後に、所定時間後にオフとする制御構成を備えている。

終端抵抗とスイッチ素子又は交流スイッチ素子を直列に接続し、停電検出信号により、トランジスタ等のスイッチ素子又はトライアック等の交流スイッチ素子をオンとして終端抵抗に電流を流すことにより、ＤＣ／ＤＣコンバータの動作停止による交流電圧の一時的な上昇を抑制し、停電検出動作の安定化を図ることができる。従って、交流電源の正常時に於ける終端抵抗による電力損失の低減を図ることができる。

本発明の停電検出回路を備えた電源装置は、図１を参照すると、交流電圧を整流する整流回路２と、この整流回路２の整流出力電圧を入力するブーストコンバータ３と、このブーストコンバータ３の出力電圧を入力して負荷５に所定の直流電圧を印加するＤＣ／ＤＣコンバータ４と、停電検出によりＤＣ／ＤＣコンバータ４の動作を停止させる停電検出回路９とを備えた電源装置であって、交流電圧を入力して整流した直流電圧を前記停電検出回路に入力する補助整流回路６と、この補助整流回路６の出力電圧を印加する終端抵抗７と電界効果トランジスタ等のスイッチ素子８との直列回路と、停電検出回路９の停電検出信号をＤＣ／ＤＣコンバータ４に動作停止信号として入力すると共に、スイッチ素子８をオンとする制御回路１１とを備えている。

図１は、本発明の実施例１の説明図であり、１は交流電源、２は整流回路、３はブーストコンバータ、４はＤＣ／ＤＣコンバータ、５は負荷、６は補助整流回路、７は終端抵抗、８はスイッチ素子としての電界効果トランジスタ、９は停電検出回路、１０は比較回路、１１はスイッチ素子のオン、オフ制御を行う制御回路、Ｒ１〜Ｒ５は抵抗、Ｃ１はコンデンサを示す。ブーストコンバータ３は、トランジスタ等のスイッチング素子と、リアクターと、コンデンサとを含む構成を有し、交流電源１側の力率改善を行う機能を有するものであり、既に各種の構成が提案されている。又ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、例えば、トランスの一次側をスイッチング素子によりオン、オフし、トランスの二次側の誘起電圧を整流平滑化し、負荷５に所定の直流電圧を印加するように、スイッチング素子のオン期間を制御する構成とすることができるもので、前段のブーストコンバータ３と同様に既に各種の構成が提案されている。又比較回路１０を含む停電検出回路９も既に各種の構成が提案されている。従って、ブーストコンバータ３やＤＣ／ＤＣコンバータ４は、詳細な内部構成は図示していないが、既に知られている各種の構成を適用することができる。

交流電源１が正常な場合、整流回路２とブーストコンバータ３とＤＣ／ＤＣコンバータ４とを介して、負荷５に安定化した直流電圧が供給されている。又補助整流回路６の整流出力電圧は、終端抵抗７と電界効果トランジスタ８とに印加されると共に、抵抗Ｒ１，Ｒ２に印加され、抵抗Ｒ１，Ｒ２による分圧電圧Ｖ１と、抵抗Ｒ３，Ｒ４による分圧電圧Ｖ２とを比較回路１０により比較し、交流電源１が正常な場合、Ｖ１＞Ｖ２の関係となるように設定されている。従って、比較回路１０の出力は０であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ４は動作を継続し、且つ制御回路１０は電界効果トランジスタ８をオフ状態に維持している。即ち、交流電源１が正常な場合、終端抵抗７は、補助整流回路６から切り離されているから、終端抵抗７による消費電力は０となる。

交流電源１の障害発生により、停電時又は電圧の異常低下時には、補助整流回路６に接続されている抵抗Ｒ１，Ｒ２による分圧電圧Ｖ１は低下して、Ｖ１＜Ｖ２の関係となると、比較回路１０から動作停止信号がＤＣ／ＤＣコンバータ４に入力されると共に制御回路１１に入力され、ＤＣ／ＤＣコンバータ４は負荷５に直流供給を停止し、又制御回路１１は電界効果トランジスタ８をオンとする。それにより、補助整流回路６には終端抵抗７が接続された状態となり、交流電源１から負荷５側に供給されている電流が零になっても、補助整流回路６を介して終端抵抗７に電流が流れるから、補助整流回路６から停電検出回路９に印加される電圧は、上昇することなく、交流電圧の低下に従って低下する。従って、停電検出回路９は、交流電源１の電圧が正常状態に復帰するまで、ＤＣ／ＤＣコンバータ４に対して動作停止信号を加える状態を継続する。

なお、停電検出により、電界効果トランジスタ８をオン状態として、終端抵抗７を補助整流回路６に接続した状態を継続させていると、交流電源１の復電により補助整流回路６及び整流回路２に正常な交流電圧が入力された時に、補助整流回路６の整流出力側に、オン状態の電界効果トランジスタ８を介して接続された状態の終端抵抗７による電力損失が発生し続けることになる。このような点を回避するには、制御回路１１は、タイマ、遅延回路、時定数回路等の予め設定した時間が経過した時に、電界効果トランジスタ８をオフとする構成を設けることができる。このような構成により、停電検出時に、終端抵抗７を接続して、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の動作停止による入力交流電圧の一時的な上昇を伴う変動を抑制し、且つ終端抵抗７による消費電力を最小限に抑制することができる。

前述のように、交流電源１が正常で、整流回路２とブーストコンバータ３とＤＣ／ＤＣコンバータ４とを介して所望の安定化直流電圧を負荷５に供給している状態に於いては、制御回路１１により電界効果トランジスタ８はオフ状態を維持し、終端抵抗７による消費電力を零とし、停電検出回路９により停電検出した時に、スイッチ素子としての電界効果トランジスタ８をオンとして終端抵抗７を接続し、交流電源１からの交流電流が零とならないようにして、停電検出回路９に入力される電圧の一時的な上昇を抑制するから、停電検出動作の安定化を図ることができる。又停電検出後に、タイマ等による所定時間後に、スイッチ素子としての電界効果トランジスタ８をオフとして、終端抵抗７を切り離すように制御することにより、終端抵抗７による消費電力を最小限に抑制することができる。

図２は、本発明の実施例２の説明図であり、図１と同一符号は同一部分を示し、１２はドライブ回路、１３はワンショットマルチバイブレータ、１４はスイッチ素子としてのトランジスタを示し、ドライブ回路１２とワンショットマルチバイブレータ１３は、図１に於ける制御回路１１に相当する構成である。交流電源１からの交流電圧を入力する整流回路２の整流出力側に、終端抵抗７とトランジスタ１４との直列回路を接続し、停電検出回路９の停電検出信号を、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の動作停止信号とすると共に、ドライバ回路１２とワンショットマルチバイブレータ１３とに入力する。ドライバ回路１２は、ワンショットマルチバイブレータ１３の出力パルスと、停電検出信号とが入力されると、トランジスタ１４のベースに駆動信号を印加して、トランジスタ１４をオンとする。

それにより、整流回路２の整流出力側に終端抵抗７を接続し、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の動作停止に伴う交流電圧の一時的上昇を抑制し、停電検出回路９の停電検出動作を安定化する。又ワンショットバイブレータ１３は、予め設定した時間幅のパルスを出力する構成を有するものであるから、そのパルス幅の時間が経過すると、ドライブ回路１２は、トランジスタ１４のベースに印加する駆動信号の出力を停止するから、トランジスタ１４はオフとなり、終端抵抗７は整流回路２の整流出力側から切り離され、終端抵抗７による電力消費は零となる。なお、停電検出回路９の停電検出信号をワンショットマルチバイブレータ１３に入力し、そのワンショットマルチバイブレータ１３の出力パルスをドライバ回路１２に入力する構成とし、ドライバ回路１２は、ワンショットマルチバイブレータ１３の出力パルス期間のみ、トランジスタ１４をオン状態とすることも可能である。

図３は、本発明の実施例３の説明図であり、図１及び図２と同一符号は同一部分を示し、１５はスイッチ素子としてトライアック等の交流スイッチ素子を示す。この実施例は、終端抵抗７を、整流回路２の入力側に設けた場合を示し、交流電源１が正常な場合は、交流スイッチ素子はオフ状態を維持する。交流電源１の異常により、停電検出回路９が停電検出信号をＤＣ／ＤＣコンバータ３に入力して、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の動作を停止させると共に、制御回路１１に入力して、交流スイッチ素子１５をオンさせる制御を行わせる。それにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の動作停止による交流電源１からの交流電流は零に減少することになるが、終端抵抗７が交流スイッチ素子１５を介して接続される状態となり、交流電源１から交流電流が流れるので、停電検出回路９に入力される電圧は、跳ね上がるようなことはなくなり、安定な停電検出動作が可能となる。又制御回路１１は、予め設定した時間後に交流スイッチ素子１５の駆動信号を停止するから、交流スイッチ素子１５はオフとなる。なお、トライアック等の交流スイッチ素子１５は、一時的にオンとしても、交流電圧の零交差点に於いて印加電圧が零となるから、オン制御信号を加えないと、オフの状態となる。従って、一旦オン状態としても、特別なターンオフ信号を入力することなく、ターンオフする特性を有する場合が一般的である。

この実施例３に於いても、終端抵抗７は交流スイッチ素子１５により、常時切り離された状態となっているから、正常時の終端抵抗７による電力損失は発生しないと共に、停電検出時のみ交流電源１から負荷５側へ流れる電流が零にならないように、終端抵抗７に電流を流して、整流回路２から停電検出回路９に入力される電圧が一時的でも上昇しないにすることができ、従って、停電検出動作の安定化を図り、又所定時間後に終端抵抗７を切り離すから、その後の電力消費も発生しない利点がある。

本発明の実施例１の説明図である。 本発明の実施例２の説明図である。 本発明の実施例３の説明図である。 従来例の説明図である。

符号の説明

１ 交流電源
２ 整流回路
３ ブーストコンバータ
４ ＤＣ／ＤＣコンバータ
５ 負荷
６ 補助整流回路
７ 終端抵抗
８ 電界効果トランジスタ
９ 停電検出回路
１０ 比較回路
１１ 制御回路

Claims (3)

1. 交流電源からの交流電圧を整流する整流回路と、該整流回路の整流出力電圧を入力するブーストコンバータと、該ブーストコンバータの出力電圧を入力して負荷に所定の直流電圧を印加するＤＣ／ＤＣコンバータと、停電検出により前記ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を停止させる停電検出回路とを備えた電源装置に於いて、
   前記停電検出回路は、前記整流回路又は補助整流回路により前記交流電源からの交流電圧を整流した直流電圧を基に、該直流電圧が所定値以下に低下したことを検出した時に、前記交流電源の停電発生と判定して、動作停止信号を前記ＤＣ／ＤＣコンバータに入力する構成を有し、
   前記整流回路又は前記補助整流回路の出力端子に接続した抵抗と正常時はオフ状態のスイッチ素子との直列回路と、前記停電検出回路からの前記ＤＣ／ＤＣコンバータに加える動作停止信号を基に前記抵抗とスイッチ素子との直列回路の該スイッチ素子をオンとする制御回路とを有する
   ことを特徴とする停電検出回路を備えた電源装置。
2. 前記抵抗とスイッチ素子との直列回路の該スイッチ素子を交流スイッチ素子として、前記整流回路の交流電圧の入力端子間に接続した構成を有することを特徴とする請求項１記載の停電検出回路を備えた電源装置。
3. 前記抵抗と直列接続した前記スイッチ素子又は前記交流スイッチ素子を前記制御回路によりオンとした後、所定時間後にオフとする制御を行う構成を有することを特徴とする前記請求項１又は２記載の停電検出回路を備えた電源装置。

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