JP5029034B2

JP5029034B2 - 電源装置

Info

Publication number: JP5029034B2
Application number: JP2007013660A
Authority: JP
Inventors: 武敏山口
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2007-01-24
Filing date: 2007-01-24
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2027-01-24
Also published as: JP2008182807A

Description

本発明は、１００Ｖ系用の電源と２００Ｖ系用の電源とを共用する電源装置に関する。特に、１００Ｖ系用の電源入力と、２００Ｖ系用の電源入力に対して整流方式を全波整流方式と倍電圧整流方式とに切り換え可能な電源装置に関する。

ＡＣ１００Ｖ系とＡＣ２００Ｖ系の共用電源の入力整流回路においては、通常、１００Ｖ系では倍電圧整流方式、２００Ｖ系では全波整流方式に切り換えて整流電圧をほぼ一定にして使用するのが一般的となっている（例えば、特許文献１〜４参照）。

図１、２に、この種の電源回路の一例を示す。この電源回路１は、商用電源から給電される１００Ｖ系用又は２００Ｖ系用の交流電圧を直流電圧に変換するダイオードブリッジ回路１１と、このダイオードブリッジ回路１１からの整流出力を一対の平滑コンデンサｃ１，ｃ２により平滑して、出力端子６、７間に所定の直流電圧を出力するようになっている。
また、ダイオードブリッジ回路１１の入力端子ｂと、平滑コンデンサｃ１と平滑コンデンサｃ２との接続点との間には、スイッチ素子、リレー、トライアックなどの接続切り換え素子が接続される。図１には、スイッチ素子５を手動でオン、オフする構成を示し、図２には、トライアック８と、このトライアック８を駆動するドライブ回路９とを設けた構成を示す。

商用交流電源３の電圧が１００Ｖ系の場合には、ＡＣ入力の正の半サイクルの期間に平滑コンデンサｃ１を充電し、負の半サイクルの期間に平滑コンデンサｃ２を充電する。これにより、平滑コンデンサｃ１、ｃ２に並列に接続された負荷４では、倍電圧整流された電圧が供給される。

また、商用交流電源３の電圧が２００Ｖ系の場合には、商用交流電源３の電圧を検出してスイッチ素子５又はトライアック８をオフし、ＡＣ入力の正の半サイクルの期間と負の半サイクルの期間に平滑コンデンサｃ１、c２を充電する。これにより平滑コンデンサｃ１、ｃ２に並列に接続された負荷４では全波整流された電圧が供給される。

特開平５−２５２６５６号公報特開平５−３０７２９号公報特開平９−１４０１３８号公報特開平１１−１５０９５３号公報

従来の手動切り換え方式（図１）では、使用する商用電源の電圧に応じて、手動でスイッチ素子を切り換えているが、切り換えを間違えたり、切り換えを忘れたりすることがある。このような場合に、電源装置もしくは電源装置を使用している機器の破損につながる恐れがある。

また、トライアック８などのオン／オフ切り換え素子を用いて自動的に切り換える方式（図２）では、トライアック８が短絡状態で故障することがあり、電源装置を使用している機器の破損につながる恐れがある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、安全性の向上を図った１００Ｖ系２００Ｖ系共用の電源装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために本発明の電源装置は、交流電源に接続した整流回路と、前記整流回路の一方の出力端子と他方の出力端子との間に直列に接続した第１コンデンサ及び第２コンデンサと、前記第１コンデンサと前記第２コンデンサとを接続する配線と、前記整流回路の入力端子とに接続した第１スイッチと、前記整流回路の前記一方の出力端子と前記他方の出力端子とに接続し、前記第１コンデンサ及び前記第２コンデンサによって平滑された電圧を入力するスイッチング電源回路と、前記スイッチング電源回路の備えるトランスの二次側巻線に接続した第２スイッチと、前記整流回路の前記一方の出力端子に、ツェナーダイオードを介して受光素子を接続し、発光素子を、一方の端部を前記二次側巻線に接続した第２スイッチの他方の端部に接続した第１フォトカプラと、発光素子を、前記第１フォトカプラの前記受光素子に接続し、受光素子を、前記第１スイッチと前記第２スイッチとをオフさせる励磁コイルに接続した第２フォトカプラと、一方の端部を、前記第２スイッチと前記第１フォトカプラの前記発光素子とを接続する配線に接続し、他方の端部を、前記第２フォトカプラの前記受光素子に接続した前記励磁コイルと、を備え、前記整流回路の前記一方の出力端子の電圧が、前記ツェナーダイオードのツェナー電圧を超えて前記第１フォトカプラと前記第２フォトカプラとが導通状態となると、前記二次側巻線に生じた電流が前記励磁コイルに流れて前記第１スイッチをオフにすることで前記整流回路の整流方式を倍電圧整流から全波整流方式に切り替え、前記第２スイッチをオフにすることで前記励磁コイル、前記第１フォトカプラ及び前記第２フォトカプラに流れる電流をオフすることを特徴とする。
本発明によれば、第１スイッチと第２スイッチとの切り替え時以外は、励磁コイル、第１フォトカプラ及び第２フォトカプラに電流が流れないので消費電力を削減することができる。

本発明は、１００Ｖ系２００Ｖ系共用の電源装置における安全性を高めることができる。

添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例を説明する。

まず、図３を参照しながら実施例１の構成を説明する。図３には、電源装置１Ａの電源入力部１０Ａの詳細な構成を示す。なお、図３において、図１及び図２に示す従来の装置と同一の装置については、同一の符号を付している。
電源入力部１０Ａには、商用電源３から供給される１００Ｖ系用又は２００Ｖ系用の交流電圧を直流電圧に変換するダイオードブリッジ回路１１と、このダイオードブリッジ回路１１の出力端子ｃ，ｄにそれぞれ接続された２本の線路Ｌ１，Ｌ２の間に直列接続されたコンデンサｃ１，ｃ２と、ダイオードブリッジ回路１１の交流入力端子ｂと、平滑コンデンサｃ１，ｃ２の接続点との間に接続されたリセットスイッチ１２と、ダイオードブリッジ回路１１の出力端子ｃ，ｄにそれぞれ接続されたリセットスイッチ制御回路１３とを有している。なお、ダイオードブリッジ回路１１は、交流入力端子ａ，ｂ及び出力端子ｃ，ｄを有している。

リセットスイッチ１２は、ダイオードブリッジ回路１１の交流入力端子ｂと、平滑コンデンサｃ１，ｃ２の接続点とを接続するスイッチである。リセットスイッチ１２には、励磁コイル１４とスイッチ１５が設けられている。励磁コイル１４に電流を流すことによってスイッチ１５をオフさせる。
リセットスイッチ制御回路１３は、ダイオードブリッジ回路１１の出力端子ｃ，ｄに接続されており、出力端子ｃ，ｄの電圧が所定電圧（１００Ｖ）よりも高くなると、励磁コイル１４に電流を流す。励磁コイル１４に電流が流れ、スイッチ１５がオフすることで、電源入力部１０Ａは、全波整流方式で整流を行う。

次に、リセットスイッチ制御回路１３の詳細について、図４を参照しながら説明する。なお、図４には、図３に示す負荷４の一例として、スイッチング電源回路１００を用いた場合の構成を示している。スイッチング電源回路１００は、一次巻線と二次巻線とを持つ主トランス１０１と、トランスの２次側で所望の出力波形を生成する整流回路１０２と、トランスの２次側の出力電圧を検出する検出回路１０３と、検出電圧と基準電圧とを比較し、比較結果に応じた制御電圧をスイッチ素子１０４に供給して、主トランス１０１の発振動作を制御する制御回路１０５とを有している。

リセットスイッチ制御回路１３は、ツェナーダイオード２１と、抵抗２２と、フォトカプラ２３とを有している。ツェナーダイオード２１は、ダイオードブリッジ回路１１の出力端子ｃ側にカソードを接続し、アノード側は抵抗２２を介してフォトカプラ２３に接続されている。フォトカプラ２３は、一般的に用いられているものであって、例えば、発光ダイオード２４と、フォトトランジスタ２５とから構成される。

ＡＣ２００Ｖの商用電源が電源装置１Ａに接続されると、ダイオードブリッジ回路１１の出力端子ｃ，ｄに接続したツェナーダイオード２１がオンする。交流入力電圧が入力電圧範囲の上限、例えば１４０Ｖを超えると、ダイオードブリッジ回路１１の出力端子ｃの電圧もツェナーダイオード２１のツェナー電圧より高くなる。これによって出力端子ｃに接続されたツェナーダイオード２１がオンする。ツェナーダイオード２１のオンによって、フォトカプラ２３の発光ダイオード２４が発光し、フォトトランジスタ２５が導通する。フォトトランジスタ２５が導通することで、スイッチング電源回路１００の制御回路１０５用の電源ラインＬ３から励磁コイル１４に電流が流れ、スイッチ１５をオフする。なお、励磁コイル１４の電流源は、励磁コイル１４がスイッチ１５と絶縁されているので、電流源専用の回路を設けたり、スイッチング電源回路の様々な部分より電流供給を受けることができる。

このように本実施例は、簡単な構成のスイッチで全波整流方式と倍電圧整流方式とを切り換えることができるので、スイッチの故障が原因の機器の損傷を低減し、安全性を高めることができる。

次に、添付図面を参照しながら本発明の第２実施例を説明する。
本実施例は、リセットスイッチ３０の励磁コイル３３に流す電流をリセットスイッチ３０の動作時だけに限定することで、消費電力を削減する。
リセットスイッチ３０は、図５に示すように２接点を有するスイッチであって、１つの目のスイッチ３１は、倍電圧整流方式と、全波整流方式との切り換え用に使用し、２つ目のスイッチ３２は、励磁コイル３３に供給する電源のオンとオフとを切り換えるスイッチに使用する。

励磁コイル３３の電流源は、平滑コンデンサｃ１，ｃ２に接続されているスイッチ電源回路部１００の２次側電源ラインＬ４より供給する。

フォトカプラ４１は、発光ダイオード４２と、フォトトランジスタ４３とを有し、フォトカプラ５１は、発光ダイオード５２と、フォトトランジスタ５３とを有している。フォトカプラ４１は、スイッチ３２が初期状態でオンしている時に、ダイオードブリッジ回路１１の出力端子ｃの電圧がツェナー電圧より高くなると、ツェナーダイオード２１がオンして、フォトカプラ４１のフォトトランジスタ４３に電流が流れる。フォトトランジスタ４３に電流が流れると、フォトカプラ５１のフォトトランジスタ５３がオンする。

本実施例も上述した実施例１と同様に、初期状態ではスイッチ３１とスイッチ３２がオンに設定されている。ＡＣ２００Ｖの商用交流電源が電源装置１Ｂに接続されると、ダイオードブリッジ回路１１の出力端子ｃ，ｄに接続したツェナーダイオード２１がオンする。ツェナーダイオード２１のオンによって、フォトカプラ４１の発光ダイオード４２が発光し、フォトトランジスタ４３がオンする。また、フォトカプラ５１の発光ダイオード５２が発光して、フォトトランジスタ５３がオンする。フォトトランジスタ５３がオンすることで、励磁コイル３３に電流が流れ、スイッチ３１、３２をオフする。

このように本実施例も、簡単な構成のスイッチで全波整流方式と倍電圧整流方式とを切り換えることができるので、スイッチの故障が原因の機器の損傷を低減し、安全性を高めることができる。
また、スイッチ３１、３２の切り換え以外の時には、スイッチ３２をオフすることで励磁コイル３３に電流が流れず、消費電力を削減することができる。

本実施例では、２つの電源入力部１０Ｃ，１０Ｄを設けている。電源入力部１０Ｃは、１００Ｖ系から２００Ｖ系までの入力電圧を許容できる部品を使用した入力であって、電源入力部１０Ｃに接続するスイッチング電源回路１００も１００Ｖ系から２００Ｖ系までの入力電圧で動作可能なものとする。
また、電源入力部１０Ｄは、上述した実施例１又は２と同様に、１００Ｖ系の入力時には、リセットスイッチ６５をオンすることで倍電圧整流方式に、２００Ｖ系の入力時には、リセットスイッチ６５をオフして全波整流方式に切り換える。

また、スイッチング電源回路１００の制御回路１０５用の電源線には、ツェナーダイオード６１と、抵抗６２と、抵抗６３とが直列に接続されている。抵抗６２と抵抗６３との接続点には、トランジスタ６４のベースが接続されている。
制御回路１０５に入力される電源電圧は、交流入力電圧に比例する。本実施例では、この電源電圧によって商用交流電源３が１００Ｖ系であるのか、２００Ｖ系であるのかを判定する。２００Ｖ系の商用交流電源３が接続され、検出回路１０３で検出される電圧が高くなると、ツェナーダイオード６１がオンして、トランジスタ６４がオンする。トランジスタ６４がオンすることでリセットスイッチ６５の励磁コイル６６に電流が流れ、スイッチ６７がオフする。これによって、電源入力部１０Ｄの整流方式が倍電圧整流方式から全波整流方式に切り換えられる。

また、本実施例は、商用交流電源３に接続した電源入力部１０Ｃの入力部に、スイッチ６９と、スイッチ６９をオンオフ制御するＯＮ／ＯＦＦ制御回路６８とを設けている。このＯＮ／ＯＦＦ制御回路６８は、リセットスイッチ６５が切り換わったのを検出してスイッチ６９をオンさせる。又は、入力交流電圧が投入された後で、所定時間の遅延を持ってスイッチ６９をオンさせる。これにより、電源入力部１０Ｃに電源が供給された後に、電源入力部１０Ｄに電源を供給することができる。このため、平滑コンデンサＣ４，Ｃ５に、過電圧が瞬時に印加されるのを防止することができる。

上述した実施例は本発明の好適な実施例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。

従来の電源装置の構成を示す図である。従来の電源装置の構成を示す図である。第１実施例の電源回路の構成を示す図である。リセットスイッチ制御回路１３の詳細な構成を示す図である。第２実施例の電源回路の構成を示す図である。第３実施例の電源回路の構成を示す図である。

符号の説明

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ電源装置
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ電源入力部
１１ダイオードブリッジ回路
１２リセットスイッチ
１３リセットスイッチ制御回路
１４励磁コイル
１５スイッチ
２１ツェナーダイオード
２２抵抗
２３フォトカプラ
２４発光ダイオード
３０リセットスイッチ
３１、３２スイッチ
４１フォトカプラ
４２発光ダイオード
４３フォトトランジスタ
５１フォトカプラ
５２発光ダイオード
５３励磁コイル

Claims

交流電源に接続した整流回路と、
前記整流回路の一方の出力端子と他方の出力端子との間に直列に接続した第１コンデンサ及び第２コンデンサと、
前記第１コンデンサと前記第２コンデンサとを接続する配線と、前記整流回路の入力端子とに接続した第１スイッチと、
前記整流回路の前記一方の出力端子と前記他方の出力端子とに接続し、前記第１コンデンサ及び前記第２コンデンサによって平滑された電圧を入力するスイッチング電源回路と、
前記スイッチング電源回路の備えるトランスの二次側巻線に接続した第２スイッチと、
前記整流回路の前記一方の出力端子に、ツェナーダイオードを介して受光素子を接続し、発光素子を、一方の端部を前記二次側巻線に接続した第２スイッチの他方の端部に接続した第１フォトカプラと、
発光素子を、前記第１フォトカプラの前記受光素子に接続し、受光素子を、前記第１スイッチと前記第２スイッチとをオフさせる励磁コイルに接続した第２フォトカプラと、
一方の端部を、前記第２スイッチと前記第１フォトカプラの前記発光素子とを接続する配線に接続し、他方の端部を、前記第２フォトカプラの前記受光素子に接続した前記励磁コイルと、を備え、
前記整流回路の前記一方の出力端子の電圧が、前記ツェナーダイオードのツェナー電圧を超えて前記第１フォトカプラと前記第２フォトカプラとが導通状態となると、前記二次側巻線に生じた電流が前記励磁コイルに流れて前記第１スイッチをオフにすることで前記整流回路の整流方式を倍電圧整流から全波整流方式に切り替え、前記第２スイッチをオフにすることで前記励磁コイル、前記第１フォトカプラ及び前記第２フォトカプラに流れる電流をオフすることを特徴とする電源装置。