JP5447093B2 - Power circuit - Google Patents

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Description

本発明は各種電子機器に使用される通常動作状態と待機状態との機能を有する電源回路に関するものである。   The present invention relates to a power supply circuit having functions of a normal operation state and a standby state used for various electronic devices.

以下、従来の電源回路について図面を用いて説明する。図8(a)および図8(b)は従来の電源回路であり、図8(a)においては、交流電源1と整流回路部2と力率改善回路部3とDCDCコンバータ部4を順に接続することにより、通常の動作状態における電源回路を形成しているものであった。   A conventional power supply circuit will be described below with reference to the drawings. 8A and 8B show a conventional power supply circuit. In FIG. 8A, an AC power supply 1, a rectifier circuit unit 2, a power factor correction circuit unit 3, and a DCDC converter unit 4 are connected in order. As a result, a power supply circuit in a normal operation state is formed.

また、電源回路が待機状態においては、待機専用コンバータ5のみを動作させるために、スイッチ6をオープンとし、整流回路部2から出力側の回路を切り離し、消費電力を低減する対策としていた。   Further, when the power supply circuit is in a standby state, the switch 6 is opened in order to operate only the standby-only converter 5, and the circuit on the output side is disconnected from the rectifier circuit unit 2 to reduce power consumption.

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては例えば特許文献1が知られている。   For example, Patent Document 1 is known as prior art document information relating to the invention of this application.

特開2000−214937号公報JP 2000-214937 A

従来の電源回路では、図8(a)に示すように通常動作状態と待機状態との機能を持たせるために、特に待機状態に機能させるための待機専用コンバータ5を設けるものであった。この場合、文字通り待機専用である待機専用コンバータ5を設けるため、専用回路を付加することによるコスト増を伴うものであった。   In the conventional power supply circuit, as shown in FIG. 8 (a), in order to provide the functions of the normal operation state and the standby state, the standby dedicated converter 5 for functioning in the standby state is provided. In this case, since the standby-only converter 5 that is literally dedicated for standby is provided, the cost is increased by adding a dedicated circuit.

或いは、図8(b)に示すように、交流電源1と整流回路部2と力率改善回路部3とDCDCコンバータ部4を順に接続することのみにより、通常動作状態と待機状態とにおいてもこの構成により対応することも可能ではあるものの、ここでは図示しないが待機状態の場合においても、力率改善回路部3を構成する抵抗体による電力の消費が伴うために、ハード面における専用回路相当のコスト削減はできるものの、電力の効率が低下してしまう、すなわち待機時の電力の浪費という弊害が存在するものであった。   Alternatively, as shown in FIG. 8 (b), the AC power source 1, the rectifier circuit unit 2, the power factor correction circuit unit 3, and the DCDC converter unit 4 are connected in order, so that the normal operation state and the standby state can be obtained. Although it is possible to cope with the configuration, although not shown here, even in a standby state, power consumption by the resistor constituting the power factor correction circuit unit 3 is accompanied, so that it corresponds to a dedicated circuit in hardware. Although the cost can be reduced, the power efficiency is lowered, that is, there is an adverse effect of wasting power during standby.

以上のように従来の電源回路では、専用回路の付加によるコスト増および電力効率低下の双方を共に回避することが困難なものであった。   As described above, in the conventional power supply circuit, it is difficult to avoid both an increase in cost and a decrease in power efficiency due to the addition of a dedicated circuit.

そこで本発明は、待機専用回路を設けずに高電力効率の電源回路を得るものである。   Therefore, the present invention provides a power circuit with high power efficiency without providing a dedicated standby circuit.

そしてこの目的を達成するために、交流電源と、スイッチを介して前記交流電源の出力側に接続した整流回路部と、この整流回路部の出力側に接続した力率改善回路部と、逆流防止ダイオードを介して前記力率改善回路部の出力側に接続したDCDCコンバータ部とを備え、前記逆流防止ダイオードと前記DCDCコンバータ部との接続点に待機充電キャパシタを接続し、前記交流電源の出力部と前記接続点とをバイパスダイオードにより接続したことを特徴とするものである。   In order to achieve this object, an AC power source, a rectifier circuit unit connected to the output side of the AC power source via a switch, a power factor correction circuit unit connected to the output side of the rectifier circuit unit, and backflow prevention A DCDC converter unit connected to the output side of the power factor correction circuit unit via a diode, a standby charging capacitor connected to a connection point between the backflow prevention diode and the DCDC converter unit, and an output unit of the AC power supply And the connection point are connected by a bypass diode.

本発明によれば、待機専用回路を設けず回路に要するコストを抑制したうえで、電力効率の良い電源回路の提供を可能とするものである。   According to the present invention, it is possible to provide a power supply circuit with high power efficiency while suppressing the cost required for the circuit without providing a dedicated standby circuit.

本発明の第1の実施形態における電源回路の第1のブロック図First block diagram of a power supply circuit according to a first embodiment of the present invention 本発明の第1の実施形態における電源回路の第2のブロック図Second block diagram of power supply circuit in the first embodiment of the present invention 本発明の第1の実施形態における電源回路の回路図1 is a circuit diagram of a power supply circuit according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態における電源回路の第3のブロック図The 3rd block diagram of the power circuit in the 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態における電源回路の第4のブロック図4 is a fourth block diagram of the power supply circuit according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態における電源回路の第1のブロック図First block diagram of a power supply circuit in a second embodiment of the present invention 本発明の第2の実施形態における電源回路の第2のブロック図Second block diagram of power supply circuit in the second embodiment of the present invention (a)従来の電源回路における第1のブロック図、(b)従来の電源回路における第2のブロック図(A) 1st block diagram in the conventional power supply circuit, (b) 2nd block diagram in the conventional power supply circuit

以下、本発明の実施形態について、図を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図1は本発明の第1の実施形態における電源回路である。ここではまず、交流電源7の出力側を、動作状態と待機状態との切り替えを行うスイッチ8を介して整流回路部9の入力側に接続している。次に、整流回路部9の出力側を力率改善回路部10の入力側に接続し、さらにこの力率改善回路部10の出力側には逆流防止ダイオード11のアノード側を接続している。そして逆流防止ダイオード11のカソード側をDCDCコンバータ部12の入力側に接続し、DCDCコンバータ部12の出力側から所望の直流信号を得ている。ここで、逆流防止ダイオード11のカソード側とDCDCコンバータ部12の入力側との接続点13には、待機充電キャパシタ14の+側を接続したうえでその−側は接地させている。これに加え、スイッチ8と整流回路部9と力率改善回路部10と逆流防止ダイオード11との直列接続部15に対して並列接続したバイパスダイオード16を設けており、バイパスダイオード16のアノード側を交流電源7の出力側に、カソード側をDCDCコンバータ部12の入力側にあたる接続点13に、それぞれ接続している。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a power supply circuit according to the first embodiment of the present invention. Here, first, the output side of the AC power supply 7 is connected to the input side of the rectifier circuit section 9 via a switch 8 that switches between an operating state and a standby state. Next, the output side of the rectifier circuit unit 9 is connected to the input side of the power factor correction circuit unit 10, and the anode side of the backflow prevention diode 11 is connected to the output side of the power factor improvement circuit unit 10. The cathode side of the backflow prevention diode 11 is connected to the input side of the DCDC converter unit 12, and a desired DC signal is obtained from the output side of the DCDC converter unit 12. Here, the positive side of the standby charging capacitor 14 is connected to the connection point 13 between the cathode side of the backflow prevention diode 11 and the input side of the DCDC converter unit 12, and the negative side is grounded. In addition, a bypass diode 16 connected in parallel to the series connection portion 15 of the switch 8, the rectifier circuit portion 9, the power factor correction circuit portion 10 and the backflow prevention diode 11 is provided. The cathode side is connected to the output side of the AC power source 7 and the connection point 13 corresponding to the input side of the DCDC converter unit 12.

ここで、通常動作状態と待機状態とをスイッチ8の切り替えに応じて選択するが、それぞれの状態について回路の説明を行う。   Here, the normal operation state and the standby state are selected according to the switching of the switch 8, and the circuit will be described for each state.

まず最初に、通常動作状態となるスイッチ8を閉じた場合の電源回路について説明する。このとき、交流電源7の出力側の電位は例えばAC240(V)の場合、整流回路部9において瞬時値を整流したDC約340(V)となり、これを力率改善回路部10においてDC380(V)程度となるよう制御されるため、バイパスダイオード16には逆バイアスが加わった状態となる。よって、バイパスダイオード16は図2に示すように通常動作における回路形態では無視できる状態とすることができる。   First, the power supply circuit when the switch 8 that is in the normal operation state is closed will be described. At this time, when the potential on the output side of the AC power supply 7 is, for example, AC 240 (V), the instantaneous value is rectified in the rectifier circuit unit 9 to about DC 340 (V), and this is converted to DC 380 (V in the power factor correction circuit unit 10. ), The bypass diode 16 is in a reverse bias state. Therefore, as shown in FIG. 2, the bypass diode 16 can be in a state that can be ignored in the circuit configuration in the normal operation.

この場合、交流電源7と整流回路部9と力率改善回路部10と逆流防止ダイオード11とDCDCコンバータ部12とが直列に接続した状態となり、逆流防止ダイオード11のカソード側とDCDCコンバータ部12の入力側との接続点13に待機充電キャパシタ14を接続した回路の形態となる。   In this case, the AC power supply 7, the rectifier circuit unit 9, the power factor correction circuit unit 10, the backflow prevention diode 11, and the DCDC converter unit 12 are connected in series, and the cathode side of the backflow prevention diode 11 and the DCDC converter unit 12 It becomes the form of the circuit which connected the standby charging capacitor 14 to the connection point 13 with the input side.

ここで、力率改善回路部10をさらに詳細に図3にて示す。力率改善回路部10には平滑用キャパシタ17を電力伝送路18とアース19との間に設けている。また、逆流防止ダイオード11には順方向の電流が流れるため、これは通常の導体と同様の扱いとなる。よって、通常動作状態においては、平滑用キャパシタ17と待機充電キャパシタ14とが並列接続となるため、本来の平滑を目的とした場合に比較して容量が大きくなる方向で変化することとなる。しかしながら、待機充電キャパシタ14は本来の目的として待機時対応のためのものであることから、その容量は平滑用キャパシタ17の容量に比較して概ね1/10〜1/30と非常に小さな値のものとしている。従って、待機充電キャパシタ14は平滑のための動作には何ら影響は及ぼさず、平滑用キャパシタ17のみが回路内に存在する場合と変わらない平滑の動作が行われることとなる。   Here, the power factor correction circuit unit 10 is shown in more detail in FIG. In the power factor correction circuit unit 10, a smoothing capacitor 17 is provided between the power transmission path 18 and the ground 19. Further, since a forward current flows through the backflow prevention diode 11, this is handled in the same manner as a normal conductor. Therefore, in the normal operation state, the smoothing capacitor 17 and the standby charging capacitor 14 are connected in parallel, so that the capacitance changes in a direction in which the capacitance becomes larger than that intended for the purpose of smoothing. However, since the standby charging capacitor 14 is intended for standby during the original purpose, its capacity is approximately 1/10 to 1/30, which is very small compared to the capacity of the smoothing capacitor 17. It is supposed to be. Therefore, the standby charging capacitor 14 has no effect on the smoothing operation, and a smoothing operation that is the same as when only the smoothing capacitor 17 is present in the circuit is performed.

次に、図1に示すスイッチ8を開放した場合、つまり待機状態の電源回路について説明する。このとき交流電源7の出力側の電位は例えばAC240(V)とし、これに対して接続点13はほぼ零電位となっていることから、バイパスダイオード16には順方向電位が加わった状態となるため、スイッチ8が開放されている整流回路部9と力率改善回路部10と逆流防止ダイオード11とは無視できる非接続と同様の状態となる。   Next, the power supply circuit when the switch 8 shown in FIG. 1 is opened, that is, in a standby state will be described. At this time, the potential on the output side of the AC power supply 7 is, for example, AC 240 (V), and the connection point 13 is almost zero potential, so that a forward potential is applied to the bypass diode 16. For this reason, the rectifier circuit unit 9, the power factor correction circuit unit 10, and the backflow prevention diode 11 in which the switch 8 is opened are in a state similar to a non-disconnected state that can be ignored.

これは、図4に示すように、交流電源7の出力側をバイパスダイオード16のアノード側に接続し、カソード側をDCDCコンバータ部12の入力側に接続し、バイパスダイオード16とDCDCコンバータ部12との接続点13に待機充電キャパシタ14のプラス側を接続し、マイナス側を接地した回路状態とするものである。そして、この回路状態を満たすために、図3に示すように逆流防止ダイオード11を接続するものである。ここでは、力率改善回路部10は電力の供給を受けていない状態であるため、力率改善回路部10内部の入力モニター抵抗20、出力設定抵抗21、および平滑用キャパシタ17に対して逆流防止ダイオード11が逆バイアス方向の接続となり、力率改善回路部10は双方の方向から電気的に切り離された状態とすることができる。これにより、入力モニター抵抗20、出力設定抵抗21においては非通電状態となるため、そこでの電力消費は存在しないこととなる。   As shown in FIG. 4, the output side of the AC power supply 7 is connected to the anode side of the bypass diode 16, the cathode side is connected to the input side of the DCDC converter unit 12, and the bypass diode 16, the DCDC converter unit 12, The connection side 13 is connected to the positive side of the standby charging capacitor 14 and the negative side is grounded. And in order to satisfy | fill this circuit state, as shown in FIG. 3, the backflow prevention diode 11 is connected. Here, since the power factor correction circuit unit 10 is not supplied with power, backflow prevention is performed for the input monitor resistor 20, the output setting resistor 21, and the smoothing capacitor 17 in the power factor correction circuit unit 10. The diode 11 is connected in the reverse bias direction, and the power factor correction circuit unit 10 can be electrically disconnected from both directions. As a result, the input monitor resistor 20 and the output setting resistor 21 are not energized, and there is no power consumption there.

よって、待機状態において電力消費を継続するのは図4に示す、待機充電キャパシタ14よりも出力側に位置するところの、交流電源7から発した交流電圧をバイパスダイオード16によって半波整流したたうえで待機充電キャパシタ14により平滑した電圧を供給する、DCDCコンバータ部12および出力側のDCDCコンバータ部12に接続した負荷(図示せず)のみとなる。そして、DCDCコンバータ部12には常に電圧が供給されているため、電源回路の外部より、待機状態から動作状態への切り替え、あるいは動作状態から待機状態への切り替えの何れかの指示を行う信号を受けた際には、その信号をDCDCコンバータ部12が受信し、DCDCコンバータ部12から直接、または制御部(図示せず)を介して指示することで図1に示すスイッチ8の開閉動作を行うこととなる。一般的に電源回路全体としては、この電源回路の系全体を駆動させようとする時は、まず初期動作として待機状態となり、その後に待機状態の継続もしくは通常動作状態への切り替えを選択することとなる。   Therefore, the power consumption in the standby state is continued after half-wave rectification of the AC voltage generated from the AC power source 7 located on the output side of the standby charging capacitor 14 shown in FIG. Thus, only the load (not shown) connected to the DCDC converter section 12 and the DCDC converter section 12 on the output side, which supplies a smoothed voltage by the standby charging capacitor 14, is provided. Since a voltage is always supplied to the DCDC converter unit 12, a signal for instructing either switching from the standby state to the operating state or switching from the operating state to the standby state is provided from outside the power supply circuit. When the signal is received, the DCDC converter unit 12 receives the signal, and performs an opening / closing operation of the switch 8 shown in FIG. 1 by direct instruction from the DCDC converter unit 12 or via a control unit (not shown). It will be. In general, when the entire power supply circuit is to be driven, the entire power supply circuit is first set in the standby state as the initial operation, and then selected to continue the standby state or switch to the normal operation state. Become.

ここでは待機状態であるため、この負荷(図示せず)は殆ど無視できる状態もしくは無い状態とできることから、DCDCコンバータ部12における微小電力のみが消費電力として存在するのみとなり、この結果、消費電力を非常に小さく抑えることができるものである。   Since this is a standby state, this load (not shown) can be almost negligible or non-existent. Therefore, only minute power in the DCDC converter unit 12 exists as power consumption. As a result, power consumption is reduced. It can be kept very small.

以上のように、待機状態においては図1に示す、スイッチ8と整流回路部9と力率改善回路部10と逆流防止ダイオード11とからなる直列接続部15では電力の消費が起こらないこと、および接続点13から出力側にかけては電力の消費量が非常に低く抑制できることから、待機状態対応用の回路を設けることなく、待機電力を低減することが可能である。   As described above, in the standby state, power consumption does not occur in the series connection unit 15 including the switch 8, the rectification circuit unit 9, the power factor correction circuit unit 10, and the backflow prevention diode 11 illustrated in FIG. Since power consumption from the connection point 13 to the output side can be suppressed to a very low level, standby power can be reduced without providing a circuit for handling standby states.

また、図5に示すように電源回路が通常動作状態および待機状態を含めたうえでON状態である場合、つまり、交流電源7が電力を供給している状態と、電源回路が通常動作状態および待機状態を含めたうえでOFF状態である場合、つまり、交流電源7が電力を供給していない状態とをオペレータが判定する手段として、DCDCコンバータ部12の出力側に表示用発光ダイオード22を接続し、その発光状態により判定を行うことが一般的である。   Further, as shown in FIG. 5, when the power supply circuit is in the ON state including the normal operation state and the standby state, that is, the state where the AC power supply 7 is supplying power, and the power supply circuit is in the normal operation state and The display light emitting diode 22 is connected to the output side of the DCDC converter unit 12 as a means for the operator to determine that the AC power supply 7 is not supplying power when it is in the OFF state including the standby state. In general, the determination is made based on the light emission state.

当然ながら、ON状態であれば待機状態であっても表示用発光ダイオード22には微小電流は流れるため、表示用発光ダイオード22は発光し、その状態を示すこととなる。また、OFF状態へ切り替わった場合には表示用発光ダイオード22は発光を停止することとなるが、ON状態からOFF状態への切り替えは、電源回路の通常動作状態から直接にOFFに切り替わるのではなく、ON状態の通常動作状態から待機状態へと切り替わり、その後に待機状態からOFF状態に切り替わることとなるように設定している。   As a matter of course, since a minute current flows through the display light emitting diode 22 even in the standby state if it is in the ON state, the display light emitting diode 22 emits light and indicates that state. In addition, when switching to the OFF state, the display light emitting diode 22 stops emitting light, but switching from the ON state to the OFF state does not directly switch from the normal operation state of the power supply circuit to OFF. The normal operation state in the ON state is switched to the standby state, and then the standby state is switched to the OFF state.

仮にここで、逆流防止ダイオード11と待機充電キャパシタ14とを設けない状態である、例えば図8(b)に示す形態とした場合の待機状態からOFF状態に切り替わる際の動作、つまり電源回路をストップしたとしては、力率改善回路部3の内部に接続している図3に示す平滑用キャパシタ17に待機状態時に蓄えられた電荷の放出に際し、平滑用キャパシタ17の容量が大きいため放電に長い時間を要することとなる。つまり、実際にはOFF状態にもかかわらず、表示の状態としてはON状態を示す時間が長く存在することとなる。   Here, it is assumed that the backflow prevention diode 11 and the standby charging capacitor 14 are not provided, for example, the operation when the standby state is switched to the OFF state in the case shown in FIG. 8B, that is, the power supply circuit is stopped. If the charge stored in the smoothing capacitor 17 shown in FIG. 3 connected to the inside of the power factor correction circuit unit 3 in the standby state is discharged, the capacity of the smoothing capacitor 17 is large, so that the discharge takes a long time. Will be required. That is, despite the fact that it is actually in the OFF state, the display state has a long time to indicate the ON state.

これに対して、図5に示すように力率改善回路部10に逆流防止ダイオード11と待機充電キャパシタ14とを設けた状態では、電源回路ON状態からOFF状態へと切り替えた場合、つまり電源回路をストップした場合、表示用発光ダイオード22は当然ながら発光を停止する動作へ移行するが、DCDCコンバータ部12へは待機充電キャパシタ14から待機充電キャパシタ14が待機状態に蓄電した電荷のみによる放電が起こることとなる。そして、待機充電キャパシタ14は先にも述べたように容量を小さくしているために、放電を継続する時間もまた短いこととなる。   On the other hand, as shown in FIG. 5, in the state where the backflow prevention diode 11 and the standby charging capacitor 14 are provided in the power factor correction circuit unit 10, when the power supply circuit is switched from the ON state to the OFF state, that is, the power supply circuit When the operation is stopped, the display light emitting diode 22 naturally shifts to the operation of stopping the light emission, but the DCDC converter unit 12 is discharged only from the charge stored in the standby charging capacitor 14 by the standby charging capacitor 14 in the standby state. It will be. Since the standby charging capacitor 14 has a small capacity as described above, the discharge duration time is also short.

よって、表示用発光ダイオード22のON状態からOFF状態への切り替えに伴う発光の停止(減衰)も即座(短時間)に行われることとなり、オペレータが電源回路に関して、ON状態からOFF状態へと切り替わったことに対する確認もまた短時間に行うことが可能となる。これにより、待機状態における電力損失を低減することと同時に、待機状態からOFF状態へと切り替わる際の誤操作等を抑制するものでもある。   Therefore, the light emission stop (attenuation) accompanying the switching of the display light emitting diode 22 from the ON state to the OFF state is also immediately (short time), and the operator switches the power supply circuit from the ON state to the OFF state. This can be confirmed in a short time. Thereby, the power loss in the standby state is reduced, and at the same time, an erroneous operation or the like when switching from the standby state to the OFF state is suppressed.

ここでは、平滑用キャパシタ17に蓄えられた電荷は、共にON状態である通常動作状態から待機状態へと切り替わった瞬間において、逆流防止ダイオード11を通じて図1に示すDCDCコンバータ部12およびDCDCコンバータ部12に接続した負荷(図示せず)に放電することとなり、その後に負荷(図示せず)を切り離すもしくは無視が可能な微小負荷に切り替えたうえで待機状態が継続するため、平滑用キャパシタ17においては待機状態からOFF状態に切り替わる際に電荷を殆ど有さないためでもある。   Here, the charge stored in the smoothing capacitor 17 is switched to the standby state from the normal operation state in which both are in the ON state, and the DCDC converter unit 12 and the DCDC converter unit 12 shown in FIG. In the smoothing capacitor 17, the load is discharged to a load (not shown) connected to, and then the load (not shown) is disconnected or switched to a negligible load that can be ignored. This is also because there is almost no charge when switching from the standby state to the OFF state.

(第2の実施形態)
次に、以上の電源回路においては電力効率を向上することについて説明したが、これに加え、第2の実施形態ではさらに平滑キャパシタ17の動作の信頼性を高めるとともに小型化および低コスト化を可能とする電源回路を図を用いて説明する。
(Second Embodiment)
Next, although it has been described that power efficiency is improved in the above power supply circuit, in addition to this, in the second embodiment, the operation reliability of the smoothing capacitor 17 is further improved, and the size and cost can be reduced. A power supply circuit will be described with reference to the drawings.

図6は本発明の実施の形態2における電源回路であり、力率改善回路部10の平滑キャパシタ17に対して並列に過電圧保護回路23を逆流防止ダイオード11のアノード側に設けている。このとき、先にも例として示したように、図1の電源回路においては交流電源7の出力側を交流電圧240(V)とした場合、電源回路の動作状態においては図6に示す力率改善回路部10の出力側に位置し、逆流防止ダイオード11のアノード側である接続点24からは概ね380(V)のDC出力を得ることができることとしている。ここでは放電灯点灯回路を駆動させるために接続点24から交流240(V)から直流380(V)を得る形態としているが、一例として示すものであり、これらの電圧値に限るものではない。   FIG. 6 shows a power supply circuit according to the second embodiment of the present invention, and an overvoltage protection circuit 23 is provided on the anode side of the backflow prevention diode 11 in parallel with the smoothing capacitor 17 of the power factor correction circuit unit 10. At this time, as previously shown as an example, in the power supply circuit of FIG. 1, when the output side of the AC power supply 7 is set to the AC voltage 240 (V), the power factor shown in FIG. A DC output of approximately 380 (V) can be obtained from the connection point 24 located on the output side of the improvement circuit unit 10 and on the anode side of the backflow prevention diode 11. Here, in order to drive the discharge lamp lighting circuit, the form of obtaining DC 380 (V) from AC 240 (V) from the connection point 24 is shown as an example, but it is not limited to these voltage values.

ここで、図1に示す交流電源7の出力側の交流電圧が不安定な電圧値を有するものである場合を考慮して、図6に示す平滑キャパシタ17の耐電圧水準は電圧変動の余裕を考慮して450(V)程度のものを適用していたが、過電圧保護回路23を設けることにより400(V)程度の水準を低くしたものを適用することが可能となる。これは、力率改善回路部10の動作異常による出力異常、および交流電源7の出力異常を、過電圧保護回路23が検知することで図1に示すスイッチ8を切断し、図6に示す平滑キャパシタ17への電圧の印加を無くすためであり、つまり、平滑キャパシタ17には規定した値以上の電圧の印加は非常に短時間なもので継続されないこととするため、規定の値と同程度の耐圧水準を有するものを適用することができるものである。以下でこれを可能とする回路の動作を説明する。   Here, considering the case where the AC voltage on the output side of the AC power source 7 shown in FIG. 1 has an unstable voltage value, the withstand voltage level of the smoothing capacitor 17 shown in FIG. In consideration of the voltage of about 450 (V), the provision of the overvoltage protection circuit 23 makes it possible to apply a voltage of about 400 (V). This is because the switch 8 shown in FIG. 1 is disconnected when the overvoltage protection circuit 23 detects an output abnormality due to an operation abnormality of the power factor correction circuit unit 10 and an output abnormality of the AC power supply 7, and the smoothing capacitor shown in FIG. In order to eliminate the application of voltage to the capacitor 17, that is, to apply a voltage higher than the specified value to the smoothing capacitor 17 in a very short time, the breakdown voltage is about the same as the specified value. What has the standard can be applied. The operation of the circuit that enables this will be described below.

図7の電源回路に示すように、交流電源7の出力側を、動作状態と待機状態との切り替えを行うスイッチ8を介して整流回路部9の入力側に接続している。次に、整流回路部9の出力側を力率改善回路部10の入力側に接続し、さらにこの力率改善回路部10の出力側には逆流防止ダイオード11のアノード側を接続している。また、力率改善回路部10の出力側の電圧を検知するための過電圧保護回路23が、力率改善回路部10の内部に接続されている平滑キャパシタ17に対して並列に接続配置している。そして逆流防止ダイオード11のカソード側をDCDCコンバータ部12の入力側に接続し、DCDCコンバータ部12の出力側から所望の直流信号を得ている。ここで、逆流防止ダイオード11のカソード側とDCDCコンバータ部12の入力側との接続点13には、待機充電キャパシタ14の+側を接続したうえでその−側は接地させている。これに加え、スイッチ8と整流回路部9と力率改善回路部10と逆流防止ダイオード11との直列接続部15に対して並列接続したバイパスダイオード16を設けており、バイパスダイオード16のアノード側を交流電源7の出力側に、カソード側をDCDCコンバータ部12の入力側にあたる接続点13に、それぞれ接続している。ここでも動作状態と待機状態とをスイッチ8で切り替えを行うための信号は、電源回路外部からの指示信号に従ってDCDCコンバータ部12から直接あるいは間接的に発信されることとなっている。   As shown in the power supply circuit of FIG. 7, the output side of the AC power supply 7 is connected to the input side of the rectifier circuit unit 9 via a switch 8 that switches between an operating state and a standby state. Next, the output side of the rectifier circuit unit 9 is connected to the input side of the power factor correction circuit unit 10, and the anode side of the backflow prevention diode 11 is connected to the output side of the power factor improvement circuit unit 10. Further, an overvoltage protection circuit 23 for detecting the voltage on the output side of the power factor correction circuit unit 10 is connected in parallel to the smoothing capacitor 17 connected to the inside of the power factor correction circuit unit 10. . The cathode side of the backflow prevention diode 11 is connected to the input side of the DCDC converter unit 12, and a desired DC signal is obtained from the output side of the DCDC converter unit 12. Here, the positive side of the standby charging capacitor 14 is connected to the connection point 13 between the cathode side of the backflow prevention diode 11 and the input side of the DCDC converter unit 12, and the negative side is grounded. In addition, a bypass diode 16 connected in parallel to the series connection portion 15 of the switch 8, the rectifier circuit portion 9, the power factor correction circuit portion 10 and the backflow prevention diode 11 is provided. The cathode side is connected to the output side of the AC power source 7 and the connection point 13 corresponding to the input side of the DCDC converter unit 12. Here again, a signal for switching between the operating state and the standby state by the switch 8 is transmitted directly or indirectly from the DCDC converter unit 12 in accordance with an instruction signal from the outside of the power supply circuit.

ここで、スイッチ8が接続状態である通常動作状態において交流電源7の出力電圧が不安定な状態となり、その出力電圧が過度に上昇した場合の動作を説明する。交流電源7の出力電圧は整流回路部9で直流電圧に変換し、力率改善回路部10で任意の電圧(例えば380V)へ昇圧させているが、力率改善回路部10の出力側では常に過電圧保護回路23が力率改善回路部10の出力電圧を検知している。また、力率改善回路部10は常に昇圧の動作を行っているものではなく、整流回路部9の出力が上記の任意の電圧(380V)よりも大きくなった場合は、力率改善回路部10は動作せずにその電圧を通過させるだけとなる。   Here, the operation when the output voltage of the AC power supply 7 becomes unstable in the normal operation state in which the switch 8 is connected and the output voltage rises excessively will be described. The output voltage of the AC power supply 7 is converted to a DC voltage by the rectifier circuit unit 9 and boosted to an arbitrary voltage (for example, 380 V) by the power factor correction circuit unit 10. The overvoltage protection circuit 23 detects the output voltage of the power factor correction circuit unit 10. Further, the power factor correction circuit unit 10 does not always perform the boosting operation. When the output of the rectification circuit unit 9 becomes larger than the above arbitrary voltage (380 V), the power factor correction circuit unit 10 Does not operate and only passes the voltage.

そして、交流電源7の出力電圧が、例えば何らかの電圧変動の要因を受けて限度値を超えて上昇した際の、その限度値に対応する力率改善回路部10の出力電圧の閾値を予め設定し、力率改善回路部10の出力電圧がその閾値に達すると、DCDCコンバータ部12をシャットダウンあるいは通常動作状態から待機状態へ切り替えるための検知信号が過電圧保護回路23からDCDCコンバータ部12へ発信されることとなる。これにより、DCDCコンバータ部12から直接あるいは間接的にスイッチ8を開放して、整流回路部9と力率改善回路部10とを切り離し、平滑キャパシタ17への電圧印加が無くなることになる。   Then, when the output voltage of the AC power supply 7 rises exceeding a limit value due to some voltage fluctuation factor, for example, a threshold value of the output voltage of the power factor correction circuit unit 10 corresponding to the limit value is set in advance. When the output voltage of the power factor correction circuit unit 10 reaches the threshold value, a detection signal for shutting down the DCDC converter unit 12 or switching from the normal operation state to the standby state is transmitted from the overvoltage protection circuit 23 to the DCDC converter unit 12. It will be. As a result, the switch 8 is opened directly or indirectly from the DCDC converter unit 12 to disconnect the rectifier circuit unit 9 and the power factor correction circuit unit 10, and voltage application to the smoothing capacitor 17 is eliminated.

また、交流電源7が正常な状態であっても力率改善回路10の固有の動作異常によって力率改善回路10の出力が限度を超えたものであっても、以上と同様の順序によってDCDCコンバータ部12をシャットダウンあるいは通常動作状態から待機状態への切り替えが行われる。   Even if the AC power supply 7 is in a normal state, even if the output of the power factor correction circuit 10 exceeds the limit due to an abnormal operation of the power factor correction circuit 10, the DCDC converter is operated in the same order as described above. The unit 12 is shut down or switched from the normal operation state to the standby state.

以上の動作により、予め決定した過度の電圧上昇が過電圧保護回路23において、交流電源7の出力異常や力率改善回路10の異常動作によって生じた場合には、即座にDCDCコンバータ部12をシャットダウンあるいは待機状態へと動作状態が切り替わることとなり、その結果として力率改善部10の平滑キャパシタ17には過電圧保護回路23で設定した閾値以上の電圧は加わることが無くなる。従って、平滑キャパシタ17の耐電圧と過電圧保護回路23で設定した閾値とをほぼ同等の値としておくことで、過度の電圧上昇が交流電源7の出力などで生じた場合を想定して余裕を持たせた平滑キャパシタ17の耐電圧を設定する必要性はないこととなる。   As a result of the above operation, when the excessive voltage rise determined in advance is caused by the abnormal output of the AC power supply 7 or the abnormal operation of the power factor correction circuit 10 in the overvoltage protection circuit 23, the DCDC converter 12 is immediately shut down or The operating state is switched to the standby state, and as a result, the smoothing capacitor 17 of the power factor correction unit 10 is not applied with a voltage higher than the threshold set by the overvoltage protection circuit 23. Therefore, by setting the withstand voltage of the smoothing capacitor 17 and the threshold value set by the overvoltage protection circuit 23 to substantially the same value, there is a margin assuming that an excessive voltage increase occurs at the output of the AC power supply 7 or the like. There is no need to set the withstand voltage of the smoothing capacitor 17 that has been set.

また、交流電源7の出力電圧や力率改善回路部10の動作などを原因として力率改善回路部10の出力側の電圧が限度値を超えて上昇した際は即座にDCDCコンバータ部12をシャットダウンあるいは待機状態となるため、待機状態から再度定常動作状態への切り替えを電源回路の系の外部から強制的に指令を与えてスイッチ8を接続状態としても、交流電源7の出力電圧や力率改善回路部10の動作などを原因として力率改善回路部10の出力側の電圧が限度値を超えて上昇した状態が継続していれば再度即座に待機状態へと動作状態が切り替わることとなり、平滑キャパシタ17は過電圧から保護されることとなり、破壊のモードへ至ることはない。   In addition, when the output voltage of the power factor correction circuit unit 10 exceeds the limit value due to the output voltage of the AC power supply 7 or the operation of the power factor correction circuit unit 10, the DCDC converter unit 12 is immediately shut down. Alternatively, since the standby state is entered, the output voltage and power factor of the AC power source 7 can be improved even if the switch 8 is connected by forcibly giving a command from the outside of the power supply circuit system to switch from the standby state to the steady operation state again. If the state in which the voltage on the output side of the power factor correction circuit unit 10 exceeds the limit value due to the operation of the circuit unit 10 continues, the operation state is immediately switched to the standby state again, and smoothing is performed. The capacitor 17 is protected from overvoltage, and does not reach the destruction mode.

さらに、DCDCコンバータ部12をシャットダウンあるいは待機状態では逆流防止ダイオード11のアノード側に平滑キャパシタ17を接続しているため、閾値以上の電圧がスイッチ8を切断するまで瞬間的に平滑キャパシタ17に加わった後には一旦、平滑キャパシタ17に対しては完全に電力の供給は断つこととなる。よって、平滑キャパシタ17の耐電圧の限度近くに閾値を設定しても、その耐電圧を超えることは無いことと同時に、待機状態では完全に電力の供給を断つことで平滑キャパシタ17は十分に温度等を低下させることができることから、劣化の進行も生じ難く、高い信頼性を維持することができる。   Further, since the smoothing capacitor 17 is connected to the anode side of the backflow prevention diode 11 in the shutdown or standby state of the DCDC converter unit 12, a voltage exceeding the threshold is instantaneously applied to the smoothing capacitor 17 until the switch 8 is disconnected. After that, supply of power to the smoothing capacitor 17 is completely cut off. Therefore, even if the threshold value is set near the limit of the withstand voltage of the smoothing capacitor 17, the withstand voltage is not exceeded, and at the same time, the smoothing capacitor 17 is sufficiently heated by cutting off the power supply completely in the standby state. And the like can be reduced, it is difficult for deterioration to occur, and high reliability can be maintained.

さらに、当然ながら平滑キャパシタ17の耐電圧について大きな余裕を持たせる必要もないことから、低体積、小面積等の小型化や低コスト化に寄与するものでもある。   Furthermore, since it is not necessary to give a large margin to the withstand voltage of the smoothing capacitor 17 as a matter of course, it contributes to downsizing and cost reduction such as a low volume and a small area.

また、過電圧保護回路23もまた通常動作状態においては電力を必要とするものであるものの、待機状態には平滑キャパシタ17の場合と同様に逆流防止ダイオード11のアノード側に接続配置しているため電力の消費は生じず、待機電力の低減を何ら阻害するものでもない。   The overvoltage protection circuit 23 also requires electric power in the normal operation state, but is connected to the anode side of the backflow prevention diode 11 in the standby state as in the case of the smoothing capacitor 17. This does not cause any reduction in standby power consumption.

以上のように、交流電圧7の変動と平滑キャパシタ17の耐電圧と過電圧保護回路23の閾値との関係は、交流電圧7の変動が大きな地域で使用する場合は平滑キャパシタ17の耐電圧と過電圧保護回路23の閾値とを共に交流電圧7の上昇に対応可能で、かつ、接続点24から出力させる電圧が放電灯点灯回路の動作における許容範囲の水準であれば、高くすることが定常動作状態を継続させるうえで好ましいが、待機状態が長く継続しても使用のうえで支障が無い電源回路では平滑キャパシタ17の耐電圧と過電圧保護回路23の閾値とを共に低い値として設定しても平滑キャパシタ17の信頼性を損ねることはない。   As described above, the relationship between the fluctuation of the AC voltage 7, the withstand voltage of the smoothing capacitor 17, and the threshold value of the overvoltage protection circuit 23 indicates that the withstand voltage and overvoltage of the smoothing capacitor 17 are used when used in an area where the fluctuation of the AC voltage 7 is large. Both the threshold value of the protection circuit 23 can cope with the increase of the AC voltage 7, and if the voltage output from the connection point 24 is within the allowable range in the operation of the discharge lamp lighting circuit, it should be increased in the steady operation state. In a power supply circuit that does not interfere with use even if the standby state continues for a long time, smoothing is possible even if both the withstand voltage of the smoothing capacitor 17 and the threshold value of the overvoltage protection circuit 23 are set to low values. The reliability of the capacitor 17 is not impaired.

本発明の電源回路は、待機電力用回路に要するコストを抑制したうえで、電力効率の良い電源回路の提供が可能なものであり、各種電子機器において有用である。   The power supply circuit of the present invention can provide a power-efficient power supply circuit while suppressing the cost required for the standby power circuit, and is useful in various electronic devices.

7 交流電源
8 スイッチ
9 整流回路部
10 力率改善回路部
11 逆流防止ダイオード
12 DCDCコンバータ部
13 接続点
14 待機充電キャパシタ
15 直列接続部
16 バイパスダイオード
17 平滑用キャパシタ
18 電力伝送路
19 アース
20 入力モニター抵抗
21 出力設定抵抗
22 表示用発光ダイオード
23 過電圧保護回路
24 接続点
7 AC power supply 8 Switch 9 Rectifier circuit section 10 Power factor improvement circuit section 11 Backflow prevention diode 12 DCDC converter section 13 Connection point 14 Standby charging capacitor 15 Series connection section 16 Bypass diode 17 Smoothing capacitor 18 Power transmission path 19 Ground 20 Input monitor Resistance 21 Output setting resistance 22 Light-emitting diode for display 23 Overvoltage protection circuit 24 Connection point

Claims (4)

交流電源と、
スイッチを介して前記交流電源の出力側に接続した整流回路部と、
この整流回路部の出力側に接続した力率改善回路部と、
逆流防止ダイオードを介して前記力率改善回路部の出力側に接続したDCDCコンバータ部とを備え、
前記逆流防止ダイオードと前記DCDCコンバータ部との接続点に待機充電キャパシタを接続し、
前記交流電源の出力部と前記接続点とをバイパスダイオードにより接続した
電源回路。
AC power supply,
A rectifier circuit connected to the output side of the AC power supply via a switch;
A power factor correction circuit unit connected to the output side of the rectification circuit unit;
A DCDC converter unit connected to the output side of the power factor correction circuit unit via a backflow prevention diode,
A standby charging capacitor is connected to a connection point between the backflow prevention diode and the DCDC converter unit,
The power supply circuit which connected the output part of the said AC power supply, and the said connection point by the bypass diode.
通常動作時にはスイッチを閉じてバイパスダイオードは非通電状態とし、
待機動作時には前記スイッチを開放してバイパスダイオードへ通電し、
待機充電キャパシタを充電状態とした
請求項1に記載の電源回路。
During normal operation, the switch is closed and the bypass diode is de-energized.
During standby operation, open the switch and energize the bypass diode.
The power supply circuit according to claim 1, wherein the standby charging capacitor is in a charged state.
交流電源から電力を供給したうえで通常動作状態と待機動作状態とからなる電源ON状態と、交流電源から電力を非供給とする電源OFF状態とからなり、
前記電源ON状態から前記電源OFF状態へ移る際に前記電源ON状態は待機動作状態とした請求項2に記載の電源回路。
After supplying power from an AC power supply, it consists of a power ON state consisting of a normal operation state and a standby operation state, and a power OFF state in which power is not supplied from the AC power supply,
The power supply circuit according to claim 2, wherein the power ON state is a standby operation state when the power ON state is shifted to the power OFF state.
力率改善回路部と逆流防止ダイオードとの間に過電圧保護回路を接続し、
前記力率改善回路部の出力電圧が前記過電圧保護回路で設定した閾値以上となることでスイッチを開放させて待機動作状態とする請求項2に記載の電源回路。
Connect an overvoltage protection circuit between the power factor correction circuit and the backflow prevention diode,
3. The power supply circuit according to claim 2, wherein when the output voltage of the power factor correction circuit unit is equal to or higher than a threshold set by the overvoltage protection circuit, the switch is opened to enter a standby operation state.
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