JP5108597B2 - 平滑コンデンサの放電回路を備えた電源基板 - Google Patents

Description

本発明は、平滑コンデンサを備えた電源基板に関し、特に交流電圧が遮断された場合に平滑コンデンサの放電時間を短縮することができる放電回路を備えた電源基板に関する。

従来、例えば、待機電力を削減化した電源基板１０の場合、ＤＣ２８０Ｖの電源１０ａとＤＣ１５Ｖ〜５Ｖの電源１０ｂとを分離したものが知られている（例えば、特許文献１）。
また、電源基板１０は、図４に示すように、ＡＣ２００Ｖの商用電源２０を整流回路３１で整流し、直流の２８０Ｖにし、さらに平滑コンデンサ４１，４２により平滑にし、コンプレッサやファンモータの電源として利用されるように構成されている。

一方、ＤＣ１５Ｖ〜５Ｖの電源１０ｂは、商用電源２０を整流回路３２で整流して平滑コンデンサ４１，４２により平滑にしてから、ＤＣ２８０Ｖの電源をＳＷ電源５０で変換したものを入力電源としており、インバータを制御するマイコン等の電源として利用されている。
特開２００１−１４１２８７号公報

しかしながら、従来、２次側のＤＣ２８０Ｖの平滑コンデンサ４１，４２の容量（２０００〜３０００μＦ）が大きいため、電源コンセントを抜いてから平滑コンデンサの電荷の放電が終了するまでに１時間程度時間がかかるという問題があった。
また、電荷が残っていても放電状態を示す表示がないため、メンテナンス等の際にサービスマンが放電状態を確認しにくく、作業性が悪いという問題があった。

そこで、本発明は、前記した問題を解決するため、交流電圧が遮断された場合に平滑コンデンサに蓄積された電荷の放電時間を短縮することができる電源基板を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、交流電圧を整流する整流回路と、この整流回路により整流された整流電圧を平滑する平滑コンデンサと、を有する電源基板であって、前記交流電圧が遮断された場合に、前記平滑コンデンサに蓄積された電荷を放電させる放電回路を備え、前記放電回路は、第１の抵抗器（Ｒ１）と第２の抵抗器（Ｒ３）とスイッチング素子（５１）との直列回路と、前記第２の抵抗器が並列に接続された、第３の抵抗器（Ｒ２）および発光部材（６）からなる直列回路とを有することを特徴とする。なお、（ ）内の文字、記号は例示である。

前記交流電圧が遮断された場合に、前記平滑コンデンサに蓄積された電荷を放電させるスイッチング回路を有する放電回路を備えている。この放電回路を付加することで、交流電圧が遮断された場合に前記平滑コンデンサに蓄積された電荷を速やかに放電させることができる。

また、請求項１に係る発明によれば、前記電荷を放電させる間に点灯させる発光部材を備えたことで、前記平滑コンデンサに電荷が残っていることを容易に認識することができる。
このため、メンテナンス等の際にサービスマンは、発光部材が点灯していないことを確認することで、前記平滑コンデンサに蓄積された電荷が放電されたことを容易に認識することができる。

本発明の請求項１に係る平滑コンデンサの放電回路を備えた電源基板は、交流電圧が遮断された場合に、前記平滑コンデンサに蓄積された電荷を速やかに放電させることができる。このため、メンテナンス等の際にサービスマンの作業性を向上させることができる。

本発明の請求項１に係る平滑コンデンサの放電回路を備えた電源基板は、前記平滑コンデンサに電荷が残っていること、および電荷が放電されたことを容易に確認することができる。このため、メンテナンス等の際にサービスマンの作業性を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る平滑コンデンサ４の放電回路５を備えた電源基板１について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。参照する図において、図１は本発明の実施形態に係る電源基板の放電回路の構成を示す回路図である。

電源基板１は、図１に示すように、交流電源２の電圧（交流電圧、ＡＣ２００Ｖ）を整流する整流回路３と、この整流回路３により整流された直流電圧を平滑する平滑コンデンサ４と、交流電源２の電圧が遮断された場合に、平滑コンデンサ４に蓄積された電荷を放電させる放電回路５と、この放電回路５から電荷を放電させる間に点灯する発光部材であるＬＥＤモジュール６と、を備えている。

整流回路３は、複数のダイオードから構成され交流電源２の電圧を整流する。
平滑コンデンサ４は、例えば、２０００μＦ以上の容量が大きい電解コンデンサ等が使用され、ＤＣ２８０Ｖを出力する。

放電回路５は、整流回路３と平滑コンデンサ４との間に設けられ、平滑コンデンサ４の正極と負極との間に接続されたスイッチング回路である第１のトランジスタ５１（スイッチング素子）と、この第１のトランジスタ５１のスイッチングを制御する第２のトランジスタ５２と、を備えている。
第１のトランジスタ５１は、例えばＮＰＮ型のトランジスタで構成し、コレクタＣ１に直列に接続された抵抗器Ｒ１（第１の抵抗器），Ｒ３（第２の抵抗器）を介して平滑コンデンサ４の正極に接続され、エミッタＥ１が平滑コンデンサ４の負極に接続されている。そして、平滑コンデンサ４の負極は、アースＧ１に接続されている。

第１のトランジスタ５１のベースＢ１は、抵抗器Ｒ４を介して抵抗器Ｒ１と抵抗器Ｒ３との間に接続されるとともに、第２のトランジスタ５２のコレクタＣ２に接続されている。
そして、抵抗器Ｒ４とベースＢ１との間には、抵抗器Ｒ５の一端が接続され、抵抗器Ｒ５の他端はアースＧ１に接続されている。

ここで、抵抗器Ｒ１，Ｒ３は、第１のトランジスタ５１のコレクタに流れるコレクタ電流（放電電流）を調整する抵抗器である。
また、抵抗器Ｒ４は、ベースＢ１電流を調整するために、抵抗器Ｒ１，Ｒ５に比べて大きな抵抗値となるようにしている。例えば、抵抗器Ｒ４を３３０ｋΩとして、抵抗器Ｒ１，Ｒ５をそれぞれ１３ｋΩ，２０ｋΩとすることができる。

ＬＥＤモジュール６は、図１に示すように、発光する発光部６ａと、発光部に流れる電流を調整する抵抗器Ｒ２（第３の抵抗器）を備え、抵抗器Ｒ３と並列に接続されている。

第２のトランジスタ５２は、電圧を制御するために一例として抵抗内蔵型のトランジスタが使用され、エミッタＥ２がアースＧ２に接続されるとともに、ベースＢ２が内部抵抗を介して制御装置５３に接続されてスイッチングが制御される。
制御装置５３は、この制御装置５３内のフォトカプラ（不図示）によるゼロクロス監視によって、交流電源２の電圧が遮断されたかどうかを検出している。そして、制御装置５３は、交流電源２の電圧が遮断された場合には、第２のトランジスタ５２のベースＢ２に流れる電流をローレベルにし、交流電源２の電圧が遮断されていない場合には、第２のトランジスタ５２のベースＢ２にハイレベルの信号を出力するように構成されている。

続いて、本発明の実施形態に係る平滑コンデンサ４の放電回路５を備えた電源基板１の動作について、主として図２，３を参照しながら説明する。
図２は本発明の実施形態に係る電源基板の放電回路における放電する場合の動作を説明するための回路図であり、図３は放電しない場合の動作を説明するための回路図である。
なお、図２，３の回路図において、放電電流である大きな電流の流れを太い実線で示し、スイッチングを制御する小さな電流の流れを太い破線で示す。

平滑コンデンサ４の放電回路５を備えた電源基板１は、例えば電源コンセント（不図示）を抜いて交流電源２の電圧が遮断された場合に、平滑コンデンサ４に蓄積された電荷を速やかに放電させ、放電させている間はＬＥＤモジュールが点灯するように動作する。

放電回路５により放電動作を行う場合は、図２に示すように、制御装置５３は、交流電源２の電圧が遮断されたことを検出して、第２のトランジスタ５２のベースＢ２に流れる電流をローレベルにする。
これにより、第２のトランジスタ５２は、コレクタＣ２には電流が流れずにＯＦＦされるため、平滑コンデンサ４に蓄積された電荷は、抵抗器Ｒ１から抵抗器Ｒ４を通って第１のトランジスタ５１のベースＢ１に流れ込む（図２の経路Ｌ２参照）。
このため、第１のトランジスタ５１がＯＮされて平滑コンデンサ４に蓄積された電荷は、抵抗器Ｒ１，Ｒ３から第１のトランジスタ５１を通る経路Ｌ１を通って放電する。

すなわち、平滑コンデンサ４に蓄積された電荷は、平滑コンデンサ４の正極から経路Ｌを通って、抵抗器Ｒ１，Ｒ３から第１のトランジスタ５１のコレクタＣ１を流れるコレクタ電流と（経路Ｌ１）、抵抗器Ｒ１、Ｒ４から第１のトランジスタ５１のベースＢ１に流れ込むベース電流と（経路Ｌ２）、が合流して、アースＧ１に放電する（経路Ｌ３）。

ここで、抵抗器Ｒ１から抵抗器Ｒ４を通って第１のトランジスタ５１のベースＢ１に流れる電流は、抵抗値の大きな抵抗器Ｒ４を通るため小さな電流で制御される。一方、抵抗器Ｒ４を通らずに、抵抗器Ｒ１，Ｒ３から第１のトランジスタ５１を通る経路Ｌ１を通って、アースＧ１から放電される電流は大きな電流を流すことができる。

このように、スイッチング回路である第１のトランジスタ５１と、第２のトランジスタ５２と、を小さな電流で制御して、交流電源２の電圧が遮断された場合に、平滑コンデンサ４に蓄積された電荷を速やかに放電させることができる。このため、メンテナンス等の際にサービスマンの作業性を向上させることができる。

また、放電回路５により放電動作を行なう場合は、図２に示すように、第１のトランジスタ５１がＯＮされて経路Ｌ１に放電電流が流れると、この放電電流は、並列に接続されたＬＥＤモジュール６にも流れる（経路Ｌ４）。このため、経路Ｌ１に放電電流が流れている間はＬＥＤモジュール６が点灯するようになっている。

このように、平滑コンデンサ４に蓄積された電荷を放電させる間に点灯させるＬＥＤモジュール６を備えたことで、平滑コンデンサ４に電荷が残っていることを容易に認識することができる。
このため、メンテナンス等の際にサービスマンは、ＬＥＤモジュール６が点灯していないことを確認することで、平滑コンデンサ４に蓄積された電荷が放電されたことを容易に認識することができる。
したがって、本実施形態に係る電源基板１によれば、メンテナンス等の際にサービスマンの作業性を向上させることができる。

一方、放電回路５により放電動作を行わない場合は、図３に示すように、制御装置５３は、交流電源２の電圧が遮断されていないことを検出して、第２のトランジスタ５２のベースＢ２にハイレベルの信号を出力し、第２のトランジスタ５２のベースＢ２にハイレベルの電流を流す。これにより第２のトランジスタ５２がＯＮされる。
このため、抵抗器Ｒ１，Ｒ４、およびトランジスタ５２を介して電流が流れ（経路Ｌ５）、第１のトランジスタ５１のベースＢ１には電流が流れないので、第１のトランジスタがＯＦＦされるため、抵抗器Ｒ１，Ｒ３から第１のトランジスタ５１を通る経路Ｌ１（図２）には、放電電流が流れない。また、抵抗器Ｒ４の抵抗値は大きいので平滑コンデンサ４の電荷は放電されにくい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記した実施形態に限定されず、適宜変更して実施することができる。
例えば、前記した実施形態においては、放電回路５は、整流回路３と平滑コンデンサ４の間に設けられているが、これに限定されるものではなく、平滑コンデンサとインバータ回路との間に設けることもできる。

また、本実施形態においては、スイッチング回路として第１のトランジスタはＮＰＮ型のトランジスタとし、第２のトランジスタは抵抗内蔵型のトランジスタで構成したが、これに限定されるものではなく、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）等、種々のスイッチング素子を利用することができる。
なお、本実施形態で示した抵抗値等は、各抵抗器の抵抗値を比較するために例示したものであり、インバータ回路の電圧値等に応じて適宜設定されるものである。

本発明の実施形態に係る電源基板の放電回路の構成を示す回路図である。 本発明の実施形態に係る電源基板の放電回路における放電する場合の動作を説明するための回路図である。 本発明の実施形態に係る電源基板の放電回路における放電しない場合の動作を説明するための回路図である。 従来の電源基板の構成を示す回路図である。

符号の説明

１ 電源基板
２ 交流電源
３ 整流回路
４ 平滑コンデンサ
５ 放電回路
６ ＬＥＤモジュール
５１ 第１のトランジスタ（スイッチング回路）
５２ 第２のトランジスタ（スイッチング回路）
５３ 制御装置

Claims (1)

1. 交流電圧を整流する整流回路と、この整流回路により整流された整流電圧を平滑する平滑コンデンサと、を有する電源基板であって、
   前記交流電圧が遮断された場合に、前記平滑コンデンサに蓄積された電荷を放電させる放電回路を備え、
   前記放電回路は、
   第１の抵抗器と第２の抵抗器とスイッチング素子との直列回路と、
   前記第２の抵抗器が並列に接続された、第３の抵抗器および発光部材からなる直列回路と
   を有することを特徴とする電源基板。

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