JP5588753B2

JP5588753B2 - 電源回路

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Publication number: JP5588753B2
Application number: JP2010137565A
Authority: JP
Inventors: 浩二若林; 亮太郎山田
Original assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2010-06-16
Filing date: 2010-06-16
Publication date: 2014-09-10
Anticipated expiration: 2030-06-16
Also published as: JP2012005234A

Description

本発明は、電源回路に関する。

従来の電源回路は、一次側回路と二次側回路を絶縁トランスによって絶縁した絶縁型で構成される場合がある。このような従来型の電源回路において、動作状態を制御する制御部は、一次側回路と二次側回路のいずれか一方に設けられることが多い（例えば、特許文献１を参照）。そのため、電源回路を制御するための監視制御情報は、一次側回路と二次側回路の間をまたいで伝達されている。例えば、図６に示される電源回路は、一次側回路に含まれる電圧検出回路で検出した入力電圧の異常信号を二次側回路に含まれる制御部に伝達して、制御部が異常を判定する。

特開２００９−１７７５４号公報

しかしながら、図６に示される電源回路では、一次側回路と二次側回路を絶縁することが必要とされ、一次側回路に含まれる入力電圧検出回路部から二次側回路に含まれる制御部に、検出した異常信号を伝達するために、フォトカプラやパルストランス（絶縁トランス）、絶縁型の電圧検出ＩＣ（Integrated Circuit）等の絶縁部品を用いる必要があった。このため、回路を構成する部品が増加するという問題があった。

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、一次側回路と二次側回路間を絶縁させた状態で、一次側回路に入力される入力電圧の異常を検出した異常信号を二次側回路に伝達する絶縁部品を用いることなく、一次側回路と二次側回路間が絶縁された電源回路を提供することにある。

上記問題を解決するために、本発明は、電源から電力が供給される一次側回路と前記電力を変換して負荷に供給する二次側回路とを絶縁して構成する電源回路であって、前記一次側回路と前記二次側回路の間を絶縁する絶縁トランス部と、前記二次側回路から前記負荷に出力する出力電圧を検出する出力電圧検出回路部と、前記電源から前記一次側回路に電力を供給するために導通又は遮断されるスイッチ回路部と、前記スイッチ回路部を導通又は遮断する駆動信号を生成するドライブ回路部と、前記出力電圧検出回路部によって検出された出力電圧の値に対応させて、前記スイッチ回路部を繰り返して導通と遮断を行う予め定められた１周期当たりの導通時間の比率を示す時比率を生成して、前記生成した時比率に基づいて前記ドライブ回路部を制御し、前記検出された出力電圧の値及び前記時比率に基づいて、前記一次側回路に入力される入力電圧が異常な電圧であるか否かを判定する制御部とを備える電源回路である。

また、本発明は上記発明において、前記制御部は、前記入力電圧が前記入力電圧として許容される予め定められた変動範囲より低下した低電圧異常状態であることを示す第１の情報を記憶する第１の記憶部を備え、前記検出された出力電圧の値が予め定められた第１のしきい値以下であり、且つ、前記時比率が設定可能な範囲において最大値である場合に、前記入力電圧が前記低電圧異常状態であると判定し、前記第１の情報を前記第１の記憶部に記憶させ、前記検出された出力電圧の値が予め定められた第２のしきい値以上である場合に、前記入力電圧が正常であると判定し、前記第１の情報を前記第１の記憶部から消去し、前記第１のしきい値は、前記出力電圧として許容される予め定められた変動範囲によって示される下限値以下の値であり、前記第２のしきい値は、前記第１のしきい値以上の値であることを特徴とする。

また、本発明は上記発明において、前記制御部は、前記入力電圧が前記入力電圧として許容される予め定められた変動範囲より上昇した過電圧異常状態であることを示す第２の情報を記憶する第２の記憶部を備え、前記検出された出力電圧の値が予め定められた第３のしきい値以上であり、且つ、前記時比率が設定可能な範囲において最小値である場合に、前記入力電圧が前記過電圧異常状態であると判定し、前記第２の情報を前記第２の記憶部に記憶させ、前記検出された出力電圧の値が予め定められた第４のしきい値以下である場合に、前記入力電圧が正常であると判定し、前記第２の情報を前記第２の記憶部から消去し、前記第３のしきい値は、前記出力電圧として許容される予め定められた変動範囲によって示される上限値以上の値であり、前記第４のしきい値は、前記第３のしきい値以下の値であることを特徴とする。

本発明によれば、電源から電力が供給される一次側回路と電力を変換して負荷に供給する二次側回路とを絶縁して構成する電源回路において、出力電圧検出回路部は、二次側回路から負荷に出力する出力電圧を検出する。また、制御部は、出力電圧検出回路部によって検出された出力電圧の値に対応させて、スイッチ回路部を繰り返して導通と遮断を行う予め定められた１周期当たりの導通時間の比率を示す時比率を生成する。制御部は、生成した時比率に基づいてドライブ回路部を制御する。また、制御部は、出力電圧検出回路部によって検出された出力電圧の値及び時比率に基づいて、一次側回路に入力される入力電圧が異常な電圧であるか否かを判定する。二次側回路から負荷に出力する出力電圧は、一次側回路に入力される入力電圧と時比率との両方に相関がある。このため、出力電圧検出回路部によって検出された二次側回路から負荷に出力する出力電圧の値と生成した時比率とに基づいて、制御部は、一次側回路に入力される入力電圧の異常を検出することができる。これにより、本発明では、一次側回路に入力される入力電圧の異常を検出した異常信号を二次側回路に伝達する絶縁部品を用いることなく、一次側回路と二次側回路間が絶縁された電源回路を提供することができる。

本実施形態による電源回路を示すブロック図である。同実施形態における電源回路の入力低電圧検出の動作を示すグラフである。同実施形態における電源回路の入力低電圧検出の動作を示すフローチャートである。同実施形態における電源回路の入力過電圧検出の動作を示すグラフである。同実施形態における電源回路の入力過電圧検出の動作を示すフローチャートである。従来技術の電源回路を示すブロック図である。

以下、本発明の一実施形態による電源回路を、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態による電源回路１を示す概略ブロック図である。
図１に示される電源回路１は、スイッチ回路部１０、絶縁トランス部２０、整流回路部３０、コイル４０、コンデンサ５０、出力電圧検出回路部６０、制御部７０、及びドライブ回路部８０を備える。また、電源９０は、直流電源であり、スイッチ回路部１０に接続される。電源９０は、一次側回路に電力を供給する。また、電源回路１は、電源９０から電力が供給される一次側回路と、電力を変換して図示されない負荷に供給する二次側回路とを絶縁して構成される。

スイッチ回路部１０は、電源９０と絶縁トランス部２０との間に配置される。スイッチ回路部１０は、ドライブ回路部８０から供給される駆動信号に基づいて、電源９０と絶縁トランス部２０の一次側コイルとを導通又は遮断する。
絶縁トランス部２０は、一次側回路と二次側回路の間に配置される。絶縁トランス部２０は、互いに絶縁された一次側のコイルと二次側のコイルとを備え、一次側回路と二次側回路を絶縁する。絶縁トランス部２０は、一次側コイルにスイッチ回路部１０を介して電源９０から電力として供給された交流信号を変換して、変換された交流信号を二次側コイルから整流回路部３０に供給する。
整流回路部３０は、絶縁トランス部２０から供給される交流信号を二次側回路のグランド端子を基準とした信号に整流する。整流回路部３０は、整流した信号（整流信号）をコイル４０に供給する。

コイル４０は、整流回路部３０から供給された整流信号の周期、及びＤｕｔｙ（デューティ）に応じた電圧（出力電圧）を図示されない負荷に供給する。
コンデンサ５０は、二次側回路のグランド端子と出力線とに接続され、コイル４０によって負荷に供給される出力電圧を平滑して安定させる。
出力電圧検出回路部６０は、例えば、アナログ・デジタルコンバータ（ＡＤＣ）などを含む。出力電圧検出回路部６０は、アナログ信号として二次側回路の出力電圧を検出して、検出した出力電圧の値を含むデジタル信号の出力電圧情報として制御部７０に供給する。
ドライブ回路部８０は、制御部７０とスイッチ回路部１０との間に配置される。ドライブ回路部８０は、制御部７０から供給されたＤｕｔｙに応じた駆動信号を生成して、スイッチ回路部１０に供給する。

制御部７０は、出力電圧検出回路部６０によって検出された出力電圧の値に応じたＤｕｔｙを生成し、ドライブ回路部８０に供給する。ここで、Ｄｕｔｙとは、スイッチ回路部１０を繰り返して導通と遮断を行う予め定められた１周期当たりの導通時間の比率を示す時比率である。また、制御部７０は、出力電圧検出回路部６０から供給される出力電圧の値及びＤｕｔｙに基づいて、一次側回路の入力電圧（電源９０の電圧）が異常な電圧であるか否を判定する。ここで、異常な電圧とは、例えば、一次側回路の入力電圧が入力電圧として許容される予め定められた変動範囲外となる電圧である。また、制御部７０は、電源９０の電圧が異常な電圧であると判定した場合、保護動作を行う。保護動作は、例えば、図示されない警報出力部に、警報を出力させる制御や、一次側回路の動作を停止させる制御などである。

制御部７０は、ＯｎＤｕｔｙ（オンデューティ）生成部７１、異常判定部７２、及び記憶部７３を備える。
ＯｎＤｕｔｙ生成部７１は、出力電圧検出回路部６０によって検出された出力電圧の値に対応させて、Ｄｕｔｙを生成する。また、ＯｎＤｕｔｙ生成部７１は、生成したＤｕｔｙをドライブ回路部８０に供給する。
異常判定部７２は、出力電圧検出回路部６０によって検出された出力電圧の値と、ＯｎＤｕｔｙ生成部７１によって生成されたＤｕｔｙとに基づいて、電源９０の電圧が異常な電圧であるか否かを判定する。異常判定部７２は、電源９０の電圧が異常な電圧であるか否かの判定に基づいて、記憶部７３に一次側回路の入力電圧が異常な電圧であることを示す情報（例えば、論理状態“１”）を記憶させる又は情報を消去する。
記憶部７３は、入力低電圧フラグ７３１と入力過電圧フラグ７３２とを含み、一次側回路の入力電圧が許容される予め定められた変動範囲外となる異常な電圧であることを示す情報を記憶する。入力低電圧フラグ７３１は、一次側回路の入力電圧が入力電圧として許容される予め定められた変動範囲より低下した低電圧異常状態であることを示す情報（第１の情報）を記憶する。また、入力過電圧フラグ７３２は、一次側回路の入力電圧が許容される予め定められた変動範囲より上昇した過電圧異常状態であることを示す情報（第２の情報）を記憶する。

次に、本実施形態の動作について説明する。
まず、図１に示される電源回路１が出力電圧を生成する動作を説明する。
スイッチ回路部１０は、ドライブ回路部８０から供給される駆動信号に基づいて、電源９０と絶縁トランス部２０の一次側コイルとの間の導通と遮断を繰り返し行う。絶縁トランス部２０は、一次側コイルにスイッチ回路部１０を介して電源９０から電力として供給された交流信号を変換して、変換された交流信号を二次側コイルから整流回路部３０に供給する。整流回路部３０は、変換された交流信号を整流した整流信号を生成し、整流信号をコイル４０に供給する。コイル４０は、整流回路部３０から供給された整流信号の周期、及びＤｕｔｙに応じた電圧を出力電圧として出力する。また、出力電圧は、コンデンサ５０によって平滑され、所望の電圧として出力される。

また、制御部７０のＯｎＤｕｔｙ生成部７１は、出力電圧検出回路部６０によって検出された出力電圧の値に対応させて、Ｄｕｔｙを生成する。また、ＯｎＤｕｔｙ生成部７１は、生成したＤｕｔｙを示す制御信号をドライブ回路部８０に供給する。ドライブ回路部８０は、ＯｎＤｕｔｙ生成部７１から供給された制御信号に基づいて、Ｄｕｔｙに応じた駆動信号を生成して、スイッチ回路部１０に供給する。ここで、ドライブ回路部８０が生成する駆動信号の周期、及びＤｕｔｙによって、電源回路１の出力電圧が定まる。そのため、ＯｎＤｕｔｙ生成部７１は、電源回路１の出力電圧として許容される予め定められた変動範囲に、電源回路１の出力電圧が収まるように、ドライブ回路部８０を制御する。

例えば、出力電圧検出回路部６０によって検出された出力電圧の値が、予め定められた基準の電圧値（定格値）より高いとＯｎＤｕｔｙ生成部７１が判定した場合、ＯｎＤｕｔｙ生成部７１は、Ｄｕｔｙを下げる制御を行う。これにより、スイッチ回路部１０の導通期間が短くなり、電源回路１の出力電圧が低下する。また、出力電圧検出回路部６０によって検出された出力電圧の値が、予め定められた基準の電圧値（定格値）より低いとＯｎＤｕｔｙ生成部７１が判定した場合、ＯｎＤｕｔｙ生成部７１は、Ｄｕｔｙを大きくする制御を行う。これにより、スイッチ回路部１０の導通期間が長くなり、電源回路１の出力電圧が上昇する。このＯｎＤｕｔｙ生成部７１によるＤｕｔｙの制御が繰り返されることによって、電源回路１の出力電圧は、予め定められた基準の電圧値（定格値）に維持される。

次に、図１に示される電源回路１が一次側回路の入力電圧が異常状態にある場合の判定動作を説明する。
まず、一次側回路の入力電圧が低電圧異常状態である場合の動作を説明する。
図２は、同実施形態における電源回路１の入力低電圧検出の動作を示すグラフである。
図２（ａ）のグラフでは、横軸が一次側回路に入力される入力電圧を示し、左側の縦軸が二次側回路から出力される出力電圧を示す。また、右側の縦軸は、Ｄｕｔｙを示す。ここで、波形４０１は、一次側回路に入力される入力電圧に対する、出力電圧検出回路部６０によって検出された出力電圧の値を示す。また、波形７１１は、一次側回路に入力される入力電圧に対する、ＯｎＤｕｔｙ生成部７１によって生成されたＤｕｔｙを示す。
図２（ｂ）のグラフ（波形７２１）では、横軸が一次側回路に入力される入力電圧を示し、縦軸は、入力低電圧フラグ７３１の論理状態を示す。

図２において、一次側回路に入力される入力電圧が低下すると、二次側回路に出力される出力電圧が低下しないように、ＯｎＤｕｔｙ生成部７１は、Ｄｕｔｙを大きくする制御を行う。これにより、波形７１１のＤｕｔｙは大きくなるが、波形４０１の出力電圧は、一定の電圧が保たれる（入力電圧Ｖ１より高い領域）。しかし、さらに一次側回路に入力される入力電圧が低下すると、Ｄｕｔｙが設定可能な最大値（ＤｕｔｙＭＡＸ）に固定され、波形４０１によって示される出力電圧が低下する（入力電圧Ｖ０からＶ１の領域）。
波形４０１において、出力電圧検出回路部６０によって検出された出力電圧の値が予め定められた第１のしきい値より小さくなった場合、異常判定部７２は、低電圧異常状態であると判定する。ここで、低電圧異常状態とは、一次側回路に入力される入力電圧が低い異常状態を示す。この場合、異常判定部７２は、記憶部７３の入力低電圧フラグ７３１に論理情報“１”を記憶させ、入力低電圧フラグ７３１を設定する。つまり、異常判定部７２は、異常状態であることを示すフラグとして論理情報“１”を設定して、記憶部７３の入力低電圧フラグ７３１に記憶させる。これにより波形７２１は、ポイントＰ１の入力電圧において、“１”に移行する。
また、波形４０１の出力電圧検出回路部６０によって検出された出力電圧が上昇して、予め定められた第２のしきい値より大きくなった場合、異常判定部７２は、入力電圧が正常な値であると判定する。この場合、異常判定部７２は、記憶部７３の入力低電圧フラグ７３１に論理情報“０”を記憶させ、入力低電圧フラグ７３１を解除する。つまり、異常判定部７２は、異常状態であることを示すフラグとして論理情報“１”を解除して、記憶部７３の入力低電圧フラグ７３１から消去させる。これにより波形７２１は、ポイントＰ２の入力電圧において、“０”に移行する。

第１のしきい値は、例えば、二次側回路から出力される出力電圧として許容される予め定められた変動範囲によって示される下限値以下の値とする。また、第２のしきい値は、例えば、第１のしきい値以上の値とする。また、第１のしきい値及び第２のしきい値は、例えば、記憶部７３の図示されない領域に予め記憶された情報とする。

図３は、同実施形態における電源回路１の入力低電圧検出の動作を示すフローチャートである。
図３において、まず、異常判定部７２は、出力電圧検出回路部６０によって検出された出力電圧の値を取得する（ステップＳ７０１）。次に、異常判定部７２は、ＯｎＤｕｔｙ生成部７１によって生成されたＤｕｔｙを取得する（ステップＳ７０２）。
次に、異常判定部７２は、取得した出力電圧の値が、予め定められた第１のしきい値以下であるか否かを判定する（ステップＳ７０３）。ステップＳ７０３において、取得した出力電圧の値が、予め定められた第１のしきい値以下であると判定された場合、ステップＳ７０４の処理に進む。また、ステップＳ７０３において、取得した出力電圧の値が、予め定められた第１のしきい値より小さいと判定された場合、ステップＳ７０６の処理に進む。

ステップＳ７０４において、異常判定部７２は、取得したＤｕｔｙが設定可能な範囲における最大値であるか否かを判定する。異常判定部７２は、取得したＤｕｔｙが設定可能な範囲における最大値であると判定した場合に、一次側回路に入力される入力電圧が低い低電圧異常状態であると判定する。この場合、異常判定部７２は、記憶部７３の入力低電圧フラグ７３１に論理情報“１”を記憶させて（第１の情報を記憶させて）、入力低電圧フラグ７３１を設定する（ステップＳ７０５）。また、ステップＳ７０４において、異常判定部７２は、取得したＤｕｔｙが設定可能な範囲における最大値でないと判定した場合に、ステップＳ７０１の処理に戻る。

また、ステップＳ７０６において、異常判定部７２は、取得した出力電圧の値が、予め定められた第２のしきい値以上であるか否かを判定する。異常判定部７２は、取得した出力電圧の値が、予め定められた第２のしきい値以上であると判定した場合に、一次側回路に入力される入力電圧が正常な状態であると判定する。この場合、異常判定部７２は、記憶部７３の入力低電圧フラグ７３１に論理情報“０”を記憶して（第１の情報を消去して）、入力低電圧フラグ７３１を解除する（ステップＳ７０７）。また、ステップＳ７０６において、異常判定部７２は、取得した出力電圧の値が、予め定められた第２のしきい値より小さいと判定した場合に、ステップＳ７０１の処理に戻る。

次に、一次側回路の入力電圧が過電圧異常状態である場合の動作を説明する。
図４は、同実施形態における電源回路１の入力過電圧検出の動作を示すグラフである。
図４（ａ）のグラフでは、横軸が一次側回路に入力される入力電圧を示し、左側の縦軸が二次側回路から出力される出力電圧を示す。また、右側の縦軸は、Ｄｕｔｙを示す。ここで、波形４０２は、一次側回路に入力される入力電圧に対する、出力電圧検出回路部６０によって検出された出力電圧の値を示す。また、波形７１２は、一次側回路に入力される入力電圧に対する、ＯｎＤｕｔｙ生成部７１によって生成されたＤｕｔｙを示す。
図４（ｂ）のグラフ（波形７２２）では、横軸が一次側回路に入力される入力電圧を示し、縦軸は、入力過電圧フラグ７３２の論理状態を示す。

図４において、一次側回路に入力される入力電圧が上昇すると、二次側回路に出力される出力電圧が上昇しないように、ＯｎＤｕｔｙ生成部７１は、Ｄｕｔｙを小さくする制御を行う。これにより、波形７１２のＤｕｔｙは小さくなるが、波形４０２の出力電圧は、一定の電圧が保たれる（入力電圧Ｖ２より低い領域）。しかし、さらに一次側回路に入力される入力電圧が上昇すると、Ｄｕｔｙが設定可能な最小値（ＤｕｔｙＭＩＮ）に固定され、波形４０２によって示される出力電圧が上昇する（入力電圧Ｖ２より高い領域）。
波形４０２において、出力電圧検出回路部６０によって検出された出力電圧の値が予め定められた第３のしきい値より大きくなった場合、異常判定部７２は、過電圧異常状態であると判定する。ここで、過電圧異常状態とは、一次側回路に入力される入力電圧が高い異常状態を示す。この場合、異常判定部７２は、記憶部７３の入力過電圧フラグ７３２に論理情報“１”を記憶させ、入力過電圧フラグ７３２を設定する。つまり、異常判定部７２は、異常状態であることを示すフラグとして論理情報“１”を設定して、記憶部７３の入力過電圧フラグ７３２に記憶させる。これにより波形７２２は、ポイントＰ３の入力電圧において、“１”に移行する。
また、波形４０２の出力電圧検出回路部６０によって検出された出力電圧が低下して、予め定められた第４のしきい値より小さくなった場合、異常判定部７２は、入力電圧が正常な値であると判定する。この場合、異常判定部７２は、記憶部７３の入力過電圧フラグ７３２に論理情報“０”を記憶させ、入力過電圧フラグ７３２を解除する。つまり、異常判定部７２は、異常状態であることを示すフラグとして論理情報“１”を解除して、記憶部７３の入力過電圧フラグ７３２から消去させる。これにより波形７２２は、ポイントＰ４の入力電圧において、“０”に移行する。

第３のしきい値は、例えば、二次側回路から出力される出力電圧として許容される予め定められた変動範囲によって示される上限値以上の値とする。また、第４のしきい値は、例えば、第３のしきい値以下の値とする。また、第２のしきい値及び第４のしきい値は、例えば、記憶部７３の図示されない領域に予め記憶された情報とする。

図５は、同実施形態における電源回路１の入力過電圧検出の動作を示すフローチャートである。
図５において、まず、異常判定部７２は、出力電圧検出回路部６０によって検出された出力電圧の値を取得する（ステップＳ７１１）。次に、異常判定部７２は、ＯｎＤｕｔｙ生成部７１によって生成されたＤｕｔｙを取得する（ステップＳ７１２）。
次に、異常判定部７２は、取得した出力電圧の値が、予め定められた第３のしきい値以上であるか否かを判定する（ステップＳ７１３）。ステップＳ７１３において、取得した出力電圧の値が、予め定められた第３のしきい値以上であると判定された場合、ステップＳ７１４の処理に進む。また、ステップＳ７１３において、取得した出力電圧の値が、予め定められた第３のしきい値より大きいと判定された場合、ステップＳ７１６の処理に進む。

ステップＳ７１４において、異常判定部７２は、取得したＤｕｔｙが設定可能な範囲における最小値であるか否かを判定する。異常判定部７２は、取得したＤｕｔｙが設定可能な範囲における最小値であると判定した場合に、一次側回路に入力される入力電圧が高い過電圧異常状態であると判定する。この場合、異常判定部７２は、記憶部７３の入力過電圧フラグ７３２に論理情報“１”を記憶させて（第２の情報を記憶させて）、入力過電圧フラグ７３２を設定する（ステップＳ７１５）。また、ステップＳ７１４において、異常判定部７２は、取得したＤｕｔｙが設定可能な範囲における最小値でないと判定した場合に、ステップＳ７１１の処理に戻る。

また、ステップＳ７１６において、異常判定部７２は、取得した出力電圧の値が、予め定められた第４のしきい値以下であるか否かを判定する。異常判定部７２は、取得した出力電圧の値が、予め定められた第４のしきい値以下であると判定した場合に、一次側回路に入力される入力電圧が正常な状態であると判定する。この場合、異常判定部７２は、記憶部７３の入力過電圧フラグ７３２に論理情報“０”を記憶して（第２の情報を消去して）、入力過電圧フラグ７３２を解除する（ステップＳ７１７）。また、ステップＳ７１６において、異常判定部７２は、取得した出力電圧の値が、予め定められた第４のしきい値より大きいと判定した場合に、ステップＳ７１１の処理に戻る。

以上のように、電源回路１は、制御部７０のＯｎＤｕｔｙ生成部７１は、出力電圧検出回路部６０によって検出された出力電圧の値に対応させて、Ｄｕｔｙを生成する。また、制御部７０の異常判定部７２は、ＯｎＤｕｔｙ生成部７１によって生成されたＤｕｔｙと、出力電圧検出回路部６０によって検出された出力電圧の値とに基づいて、一次側回路に入力される入力電圧が異常な電圧であるか否かを判定する。二次側回路から出力される出力電圧は、一次側回路に入力される入力電圧とＤｕｔｙとの両方に相関がある。このため、出力電圧検出回路部６０によって検出された二次側回路から出力される出力電圧の値とＯｎＤｕｔｙ生成部７１によって生成されたＤｕｔｙとに基づいて、異常判定部７２は、一次側回路に入力される入力電圧の異常（低電圧異常状態及び過電圧異常状態）を検出することができる。これにより、電源回路１では、フォトカプラやパルストランス（絶縁トランス）、絶縁型の電圧検出ＩＣ（Integrated Circuit）等の絶縁部品を用いる必要がなく、回路を構成する部品を低減できる。また、電源回路１は、一次側回路に入力される入力電圧の異常を検出した異常信号を二次側回路に伝達する絶縁部品を用いることなく、一次側回路と二次側回路間が絶縁された電源回路を提供できる。

本発明の実施形態によれば、電源９０から電力が供給される一次側回路と電力を変換して負荷に供給する二次側回路とを絶縁して構成する電源回路１は、一次側回路と二次側回路の間を絶縁する絶縁トランス部２０と、二次側回路から負荷に出力する出力電圧を検出する出力電圧検出回路部６０と、電源９０から一次側回路に電力を供給するために導通又は遮断されるスイッチ回路部１０と、スイッチ回路部１０を導通又は遮断する駆動信号を生成するドライブ回路部８０と、出力電圧検出回路部６０によって検出された出力電圧の値に対応させて、スイッチ回路部１０を繰り返して導通と遮断を行う予め定められた１周期当たりの導通時間の比率を示す時比率（Ｄｕｔｙ）を生成して、生成した時比率（Ｄｕｔｙ）に基づいてドライブ回路部８０を制御し、検出された出力電圧の値及び時比率（Ｄｕｔｙ）に基づいて、一次側回路に入力される入力電圧が異常な電圧であるか否かを判定する制御部７０とを備える。
これにより、電源回路１は、出力電圧検出回路部６０によって検出された二次側回路から出力される出力電圧の値とＯｎＤｕｔｙ生成部７１によって生成されたＤｕｔｙとに基づいて、一次側回路に入力される入力電圧の異常（低電圧異常状態及び過電圧異常状態）を検出することができる。そのため、電源回路１は、一次側回路に入力される入力電圧の異常を検出した異常信号を二次側回路に伝達する絶縁部品を用いることなく、一次側回路と二次側回路間が絶縁された電源回路を提供できる。

また、制御部７０は、入力電圧が入力電圧として許容される予め定められた変動範囲より低下した低電圧異常状態であることを示す第１の情報（論理情報”１”）を記憶する第１の記憶部（入力低電圧フラグ７３１）を備え、検出された出力電圧の値が予め定められた第１のしきい値以下であり、且つ、時比率（Ｄｕｔｙ）が設定可能な範囲において最大値である場合に、入力電圧が低電圧異常状態であると判定し、第１の情報（論理情報”１”）を第１の記憶部（入力低電圧フラグ７３１）に記憶させ、検出された出力電圧の値が予め定められた第２のしきい値以上である場合に、入力電圧が正常であると判定し、第１の情報（論理情報”１”）を第１の記憶部（入力低電圧フラグ７３１）から消去する。また、第１のしきい値は、出力電圧として許容される予め定められた変動範囲によって示される下限値以下の値である。また、第２のしきい値は、第１のしきい値以上の値である。
これにより、電源回路１は、一次側回路に入力される入力電圧が低い異常状態を示す低電圧異常状態に対応することができる。

また、制御部７０は、入力電圧が入力電圧として許容される予め定められた変動範囲より上昇した過電圧異常状態であることを示す第２の情報（論理情報”１”）を記憶する第２の記憶部（入力過電圧フラグ７３２）を備え、検出された出力電圧の値が予め定められた第３のしきい値以上であり、且つ、時比率（Ｄｕｔｙ）が設定可能な範囲において最小値である場合に、入力電圧が過電圧異常状態であると判定し、第２の情報（論理情報”１”）を第２の記憶部（入力過電圧フラグ７３２）に記憶させ、検出された出力電圧の値が予め定められた第４のしきい値以下である場合に、入力電圧が正常であると判定し、第２の情報（論理情報”１”）を第２の記憶部（入力過電圧フラグ７３２）から消去する。第３のしきい値は、出力電圧として許容される予め定められた変動範囲によって示される上限値以上の値であり、第４のしきい値は、第３のしきい値以下の値である。
これにより、電源回路１は、一次側回路に入力される入力電圧が高い異常状態を示す過電圧異常状態に対応することができる。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。本発明は、電源９０から電力が供給される一次側回路と電力を変換して負荷に供給する二次側回路とを絶縁して構成し、二次側回路に出力される出力電圧の値に基づいてＤｕｔｙを生成し、Ｄｕｔｙに基づいて出力電圧が制御される電源回路であれば、他の形態でも良い。
また、上記の実施形態において、第１のしきい値は、第２のしきい値と異なる値の形態を説明したが、第１のしきい値が第２のしきい値と等しい値の形態でも良い。また、第１のしきい値は、電源回路１の出力電圧として許容される予め定められた変動範囲によって示される下限値以下の形態を説明したが、下限値未満の値でも良い。
また、上記の実施形態において、第３のしきい値は、第４のしきい値と異なる値の形態を説明したが、第３のしきい値が第４のしきい値と等しい値の形態でも良い。また、第３のしきい値は、出力電圧として許容される予め定められた変動範囲によって示される上限値以上の形態を説明したが、上限値を超える値でも良い。

また、上記の実施形態において、入力低電圧フラグ７３１と入力過電圧フラグ７３２は、記憶部７３の記憶領域として説明したが、他の形態でも良い。例えば、制御部７０が２つの記憶部を備え、入力低電圧フラグ７３１と入力過電圧フラグ７３２がそれぞれ異なる記憶部に含まれる形態でも良い。また、入力低電圧フラグ７３１と入力過電圧フラグ７３２をそれぞれ異なるフラグとする形態を説明したが、例えば、入力異常フラグとして１つのフラグを共用する形態でも良い。また、異常判定部７２は、低電圧異常状態、又は過電圧異常状態のいずれか一方を判定する形態でも良い。また、第１から第４のしきい値は、記憶部７３にそれぞれ記憶される形態を説明したが、他の記憶部にそれぞれ記憶される形態でも良い。また、制御部７０が、記憶部７３を備える形態を説明したが、制御部７０の外に記憶部を備える形態でも良い。
また、図３と図５に示される２つのフローチャートにおいて、ステップＳ７０１とＳ７１１における処理、及びステップＳ７０２とＳ７１２における処理は、個別に処理する形態を説明したが、共通に処理する形態でも良い。

また、上記の実施形態において、出力電圧検出部６０は、ＡＤＣを備える形態を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、複数のコンパレータを備えて、基準の電圧値（定格値）や第１から第４のしきい値などの数箇所の電圧値との比較結果を出力する形態でも良い。
また、上記の実施形態において、制御部７０の各部の処理は、ＩＣ（Integrated Circuit）などの専用のハードウェアで実現しても良いし、ソフトウェア処理によって実現されても良い。

上述の電源回路１は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した制御部７０の処理過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。

１電源回路
１０スイッチ回路部
２０絶縁トランス部
３０整流回路部
４０コイル
５０コンデンサ
６０出力電圧検出回路部
７０制御部
７１ＯｎＤｕｔｙ生成部
７２異常判定部
７３記憶部
８０ドライブ回路部
９０電源
７３１入力低電圧フラグ
７３２入力過電圧フラグ

Claims

電源から電力が供給される一次側回路と前記電力を変換して負荷に供給する二次側回路とを絶縁して構成する電源回路であって、
前記一次側回路と前記二次側回路の間を絶縁する絶縁トランス部と、
前記二次側回路から前記負荷に出力する出力電圧を検出する出力電圧検出回路部と、
前記電源から前記一次側回路に電力を供給するために導通又は遮断されるスイッチ回路部と、
前記スイッチ回路部を導通又は遮断する駆動信号を生成するドライブ回路部と、
前記出力電圧検出回路部によって検出された出力電圧の値に対応させて、前記スイッチ回路部を繰り返して導通と遮断を行う予め定められた１周期当たりの導通時間の比率を示す時比率を生成して、前記生成した時比率に基づいて前記ドライブ回路部を制御し、
前記検出された出力電圧の値及び前記時比率に基づいて、前記一次側回路に入力される入力電圧が異常な電圧であるか否かを判定する制御部と
を備えることを特徴とする電源回路。
前記制御部は、
前記入力電圧が前記入力電圧として許容される予め定められた変動範囲より低下した低電圧異常状態であることを示す第１の情報を記憶する第１の記憶部を備え、
前記検出された出力電圧の値が予め定められた第１のしきい値以下であり、且つ、前記時比率が設定可能な範囲において最大値である場合に、前記入力電圧が前記低電圧異常状態であると判定し、前記第１の情報を前記第１の記憶部に記憶させ、
前記検出された出力電圧の値が予め定められた第２のしきい値以上である場合に、前記入力電圧が正常であると判定し、前記第１の情報を前記第１の記憶部から消去し、
前記第１のしきい値は、前記出力電圧として許容される予め定められた変動範囲によって示される下限値以下の値であり、
前記第２のしきい値は、前記第１のしきい値以上の値である
ことを特徴とする請求項１に記載の電源回路。
前記制御部は、
前記入力電圧が前記入力電圧として許容される予め定められた変動範囲より上昇した過電圧異常状態であることを示す第２の情報を記憶する第２の記憶部を備え、
前記検出された出力電圧の値が予め定められた第３のしきい値以上であり、且つ、前記時比率が設定可能な範囲において最小値である場合に、前記入力電圧が前記過電圧異常状態であると判定し、前記第２の情報を前記第２の記憶部に記憶させ、
前記検出された出力電圧の値が予め定められた第４のしきい値以下である場合に、前記入力電圧が正常であると判定し、前記第２の情報を前記第２の記憶部から消去し、
前記第３のしきい値は、前記出力電圧として許容される予め定められた変動範囲によって示される上限値以上の値であり、
前記第４のしきい値は、前記第３のしきい値以下の値である
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電源回路。