JP6534206B2

JP6534206B2 - Switching power supply

Info

Publication number: JP6534206B2
Application number: JP2015143719A
Authority: JP
Inventors: 雄介大谷; 公博伊藤; 克治荒巻
Original assignee: Idec Corp
Current assignee: Idec Corp
Priority date: 2015-07-21
Filing date: 2015-07-21
Publication date: 2019-06-26
Anticipated expiration: 2035-07-21
Also published as: JP2017028818A

Description

本発明は、スイッチング電源に関する。 The present invention relates to switching power supplies.

従来より、交流電圧を直流電圧に変換して出力するスイッチング電源が利用されている。スイッチング電源では、交流入力電圧を整流して整流電圧が生成され、当該整流電圧のスイッチングによりトランス等を介して直流出力電圧が取得される。このようなスイッチング電源では、起動時の突入電流を抑制する突入電流抑制回路が設けられる。 2. Description of the Related Art Conventionally, switching power supplies that convert alternating current voltage into direct current voltage and output it have been used. In the switching power supply, an alternating current input voltage is rectified to generate a rectified voltage, and a switching of the rectified voltage obtains a DC output voltage via a transformer or the like. Such a switching power supply is provided with an inrush current suppression circuit that suppresses an inrush current at startup.

例えば、特許文献１では、突入電流を制限する電流制限用抵抗が電流経路に設けられる。そして、整流回路の整流電圧が抵抗を介してコンデンサに充電され、当該コンデンサの充電電圧が所定値以上となった時にスイッチング素子をオンとして、電流制限用抵抗が短絡される。なお、特許文献１では、交流入力電圧の断が検出されると、時定数回路における当該コンデンサの放電時定数がほぼ零となる。これにより、交流入力電圧の瞬断が生じた場合における突入電流も防止される。 For example, in Patent Document 1, a current limiting resistor for limiting inrush current is provided in the current path. Then, the rectified voltage of the rectifier circuit is charged into the capacitor through the resistor, and when the charged voltage of the capacitor reaches a predetermined value or more, the switching element is turned on to short the current limiting resistor. In Patent Document 1, when a break in the AC input voltage is detected, the discharge time constant of the capacitor in the time constant circuit becomes substantially zero. In this way, inrush current is also prevented when a momentary interruption of the AC input voltage occurs.

また、特許文献２では、電源回路への過電流の流入を制限する保護回路と、電流経路に保護回路と並列に設けられたバイパス回路とが設けられる。バイパス回路は非導通状態に予め設定され、交流電源による交流供給開始から所定の時間経過後にバイパス回路が導通状態に切り替えられる。また、交流電源から出力される電流が監視され、過電流が検出されると、バイパス回路が非導通状態に切り替えられる。なお、特許文献２の電源装置では、瞬断が生じた場合に過大な突入電流が流れてしまう。 Further, in Patent Document 2, a protection circuit for limiting the inflow of an overcurrent into the power supply circuit and a bypass circuit provided in parallel with the protection circuit in the current path are provided. The bypass circuit is preset to the non-conductive state, and the bypass circuit is switched to the conductive state after a predetermined time has elapsed from the start of AC supply by the AC power supply. In addition, the current output from the AC power supply is monitored, and when the overcurrent is detected, the bypass circuit is switched to the non-conductive state. In the power supply device of Patent Document 2, an excessive inrush current flows when an instantaneous interruption occurs.

特開平５−２２８５３号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 5-22853 特開２０１０−１６９４０号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2010-16940

既述のように、特許文献１では、交流入力電圧を整流した整流電圧が抵抗を介してコンデンサに充電され、当該コンデンサの充電電圧がスイッチング素子の駆動に用いられる。当該整流電圧は高電圧であり、大型の抵抗を周辺部品との絶縁距離を確保しつつ配置する必要があるため、スイッチング電源の製造コストおよび実装面積が増大してしまう。また、特許文献２では、電源回路から供給される電圧Ｖｃｃによりバイパス回路を駆動する場合について記載されているが、当該電圧は、入力電圧や負荷の状態によって大幅に変動し、不安定であるため、バイパス回路の誤動作が発生する可能性がある。 As described above, in Patent Document 1, the rectified voltage obtained by rectifying the AC input voltage is charged to the capacitor through the resistor, and the charging voltage of the capacitor is used to drive the switching element. Since the rectified voltage is a high voltage and it is necessary to arrange a large resistor while securing an insulation distance from peripheral parts, the manufacturing cost and the mounting area of the switching power supply are increased. Although Patent Document 2 describes the case where the bypass circuit is driven by the voltage Vcc supplied from the power supply circuit, the voltage largely fluctuates depending on the input voltage and the state of the load, and is unstable. The malfunction of the bypass circuit may occur.

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、大型の抵抗を省略するとともに、バイパス回路の誤動作を防止することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and has an object to prevent a malfunction of a bypass circuit while omitting a large-sized resistor.

請求項１に記載の発明は、スイッチング電源であって、交流入力電圧を整流して整流電圧を生成する整流回路を有し、前記整流電圧のスイッチングにより直流出力電圧を出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電流経路に設けられ、起動時の前記整流回路への突入電流を抑制する突入電流抑制回路と、前記突入電流抑制回路と並列に設けられるバイパス回路と、前記スイッチング電源回路における入力端子と前記整流回路とを接続する配線に接続され、前記スイッチング電源回路への前記交流入力電圧の入力により検出信号を発生する入力電圧検出回路と、前記スイッチング電源回路においてスイッチング制御に用いられるスイッチング制御部の駆動電圧として、補助電圧が前記整流電圧のスイッチングにより誘起されており、前記補助電圧が入力されるとともに、安定化された補助電圧を出力する補助電圧安定化回路と、前記検出信号の発生により前記安定化された補助電圧を用いて前記バイパス回路を導通状態とし、前記検出信号の消滅により前記バイパス回路を非導通状態とする半導体スイッチ素子とを備える。 The invention according to claim 1 is a switching power supply, comprising: a rectifier circuit that rectifies an AC input voltage to generate a rectified voltage; and a switching power supply circuit that outputs a DC output voltage by switching the rectified voltage. An inrush current suppression circuit provided in a current path of the switching power supply circuit and suppressing an inrush current to the rectifier circuit at startup, a bypass circuit provided in parallel with the inrush current suppression circuit, and an input in the switching power supply circuit An input voltage detection circuit which is connected to a wire connecting a terminal and the rectifier circuit and generates a detection signal by the input of the AC input voltage to the switching power supply circuit, and switching control used for switching control in the switching power supply circuit The auxiliary voltage is induced by the switching of the rectified voltage as the drive voltage of the An auxiliary voltage stabilization circuit for receiving the auxiliary voltage and outputting a stabilized auxiliary voltage, and conducting the bypass circuit using the auxiliary voltage stabilized by the generation of the detection signal. And a semiconductor switch element which brings the bypass circuit into a non-conductive state when the detection signal disappears.

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のスイッチング電源であって、前記半導体スイッチ素子が、前記補助電圧安定化回路の一部として前記補助電圧の安定化に寄与する。 The invention according to claim 2 is the switching power supply according to claim 1, wherein the semiconductor switch element contributes to the stabilization of the auxiliary voltage as a part of the auxiliary voltage stabilization circuit.

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のスイッチング電源であって、前記半導体スイッチ素子がトランジスタであり、前記検出信号が前記トランジスタのベースまたはゲートに入力され、前記補助電圧が前記トランジスタのコレクタまたはドレインに入力され、前記補助電圧安定化回路が、前記ベースまたは前記ゲートに入力される前記検出信号の電圧を一定とする定電圧素子を含み、前記トランジスタのエミッタまたはソースから前記安定化された補助電圧が出力される。 The invention according to claim 3 is the switching power supply according to claim 2, wherein the semiconductor switch element is a transistor, the detection signal is input to the base or gate of the transistor, and the auxiliary voltage is the transistor. The auxiliary voltage stabilization circuit includes a constant voltage element that makes constant the voltage of the detection signal input to the base or the gate, and the stabilization is performed from the emitter or the source of the transistor The output auxiliary voltage is output.

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のスイッチング電源であって、前記入力電圧検出回路が、前記交流入力電圧の入力遮断時に、前記ベースまたは前記ゲートにおける電圧を放電する放電部を含む。 The invention according to claim 4 is the switching power supply according to claim 3, wherein the input voltage detection circuit discharges the voltage at the base or the gate when the input of the AC input voltage is cut off. Including.

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のスイッチング電源であって、前記バイパス回路が、リレーを含む。 The invention according to claim 5 is the switching power supply according to any one of claims 1 to 4, wherein the bypass circuit includes a relay.

本発明によれば、補助電圧を用いてバイパス回路を導通状態とすることにより、整流電圧を用いてバイパス回路を導通状態とする場合における大型の抵抗を省略することができる。また、補助電圧を安定化することにより、バイパス回路の誤動作を防止することができる。 According to the present invention, by making the bypass circuit conductive by using the auxiliary voltage, it is possible to omit a large-sized resistor when making the bypass circuit conductive by using the rectified voltage. Further, by stabilizing the auxiliary voltage, it is possible to prevent the malfunction of the bypass circuit.

スイッチング電源の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a switching power supply. スイッチング電源の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the operation | movement of a switching power supply. スイッチング電源の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of a switching power supply.

図１は、本発明の一の実施の形態に係るスイッチング電源１の構成を示す図である。スイッチング電源１は、交流入力電圧を直流出力電圧に変換して出力する電源装置である。スイッチング電源１は、スイッチング電源回路２と、突入電流抑制回路３と、バイパス回路４と、入力電圧検出回路５と、補助電圧安定化回路６とを備える。図１では、突入電流抑制回路３、バイパス回路４、入力電圧検出回路５および補助電圧安定化回路６のそれぞれを細い破線の矩形にて囲んでいる。 FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a switching power supply 1 according to an embodiment of the present invention. The switching power supply 1 is a power supply device that converts an AC input voltage into a DC output voltage and outputs the DC output voltage. The switching power supply 1 includes a switching power supply circuit 2, an inrush current suppression circuit 3, a bypass circuit 4, an input voltage detection circuit 5, and an auxiliary voltage stabilization circuit 6. In FIG. 1, each of the inrush current suppression circuit 3, the bypass circuit 4, the input voltage detection circuit 5, and the auxiliary voltage stabilization circuit 6 is surrounded by a thin dashed rectangle.

スイッチング電源回路２は、入力部２１と、整流回路２２と、スイッチング部２３と、トランス２４と、整流・平滑部２５と、スイッチング制御部２６と、補助電圧生成部２９とを備える。入力部２１は、交流電源に接続される一対の入力端子２１１，２１２と、一対の入力端子２１１，２１２と整流回路２２とを接続する配線２１３，２１４とを備える。整流回路２２は、例えばダイオードブリッジであり、交流入力電圧を整流して整流電圧を生成する。整流回路２２の一対の出力端子は、スイッチング部２３に接続され、整流電圧がスイッチング部２３に供給される。 The switching power supply circuit 2 includes an input unit 21, a rectifier circuit 22, a switching unit 23, a transformer 24, a rectifying and smoothing unit 25, a switching control unit 26, and an auxiliary voltage generation unit 29. The input unit 21 includes a pair of input terminals 211 and 212 connected to an AC power supply, and wires 213 and 214 connecting the pair of input terminals 211 and 212 and the rectifier circuit 22. The rectifier circuit 22 is, for example, a diode bridge, and rectifies an AC input voltage to generate a rectified voltage. The pair of output terminals of the rectifier circuit 22 is connected to the switching unit 23, and the rectified voltage is supplied to the switching unit 23.

スイッチング部２３は、スイッチング素子２３１を備える。スイッチング素子２３１は、トランス２４の一次側のコイル２４１に付与する整流電圧のオン・オフの切替、すなわち、整流電圧のスイッチングを行う。スイッチング制御部２６は、スイッチング素子２３１のスイッチング動作を制御する。すなわち、スイッチング制御部２６は、スイッチング制御を行う。整流・平滑部２５は、トランス２４の二次側のコイル２４２に誘起される電圧を整流および平滑化する。これにより、一対の出力端子２５１，２５２から直流出力電圧が出力される。このように、スイッチング電源回路２では、交流入力電圧の整流により整流電圧が生成され、整流電圧のスイッチングにより直流出力電圧が出力される。 The switching unit 23 includes a switching element 231. The switching element 231 switches on / off of the rectified voltage applied to the coil 241 on the primary side of the transformer 24, that is, switches the rectified voltage. The switching control unit 26 controls the switching operation of the switching element 231. That is, the switching control unit 26 performs switching control. The rectifying and smoothing unit 25 rectifies and smoothes the voltage induced in the coil 242 on the secondary side of the transformer 24. As a result, a DC output voltage is output from the pair of output terminals 251 and 252. As described above, in the switching power supply circuit 2, a rectified voltage is generated by rectifying the AC input voltage, and a DC output voltage is output by switching the rectified voltage.

トランス２４は、補助コイル２４３をさらに備える。整流電圧のスイッチングにより補助コイル２４３に誘起される電圧（Ｖｃｃ電圧とも呼ばれ、以下、「補助電圧」という。）は、スイッチング制御部２６の駆動電圧として利用される。補助コイル２４３は、補助電圧生成部２９の一部と捉えることができる。実際には、補助電圧生成部２９は、図示省略のコンデンサ等を含み、平滑化された補助電圧が出力される。また、スイッチング制御部２６は、フォトカプラ等を介して絶縁状態にて、トランス２４の二次側である整流・平滑部２５にも接続される。 The transformer 24 further includes an auxiliary coil 243. A voltage (also referred to as Vcc voltage and hereinafter referred to as “auxiliary voltage”) induced in the auxiliary coil 243 by switching of the rectified voltage is used as a drive voltage of the switching control unit 26. The auxiliary coil 243 can be grasped as a part of the auxiliary voltage generation unit 29. In practice, the auxiliary voltage generation unit 29 includes a capacitor or the like (not shown) and outputs the smoothed auxiliary voltage. The switching control unit 26 is also connected to the rectifying and smoothing unit 25 on the secondary side of the transformer 24 in an insulated state via a photo coupler or the like.

突入電流抑制回路３は、入力部２１の配線２１４に設けられる抵抗３１を備える。当該抵抗３１は、入力端子２１２と整流回路２２との間におけるスイッチング電源回路２の電流経路に設けられる。後述するように、スイッチング電源１では、突入電流抑制回路３により、交流電源に接続された直後、すなわち、スイッチング電源１の起動時における整流回路２２への突入電流が抑制される。 The inrush current suppression circuit 3 includes a resistor 31 provided on the wiring 214 of the input unit 21. The resistor 31 is provided in the current path of the switching power supply circuit 2 between the input terminal 212 and the rectifier circuit 22. As described later, in the switching power supply 1, the rush current suppression circuit 3 suppresses the rush current to the rectifier circuit 22 immediately after being connected to the AC power supply, that is, when the switching power supply 1 is activated.

バイパス回路４は、リレー４１を含む。リレー４１における一対の接点側端子は、配線２１４における抵抗３１の両側にそれぞれ接続され、バイパス回路４が、突入電流抑制回路３と並列に設けられる。リレー４１における一対のコイル側端子の一方は、後述のトランジスタ６１のエミッタに接続され、他方は、スイッチング部２３を介してグランドに接続される。一対のコイル側端子に所定の電圧が付与されることにより、当該一対の接点側端子が導通状態になり、突入電流抑制回路３が短絡される。 The bypass circuit 4 includes a relay 41. A pair of contact side terminals in the relay 41 are respectively connected to both sides of the resistor 31 in the wiring 214, and the bypass circuit 4 is provided in parallel with the inrush current suppression circuit 3. One of the pair of coil side terminals in the relay 41 is connected to the emitter of the transistor 61 described later, and the other is connected to the ground via the switching unit 23. By applying a predetermined voltage to the pair of coil side terminals, the pair of contact side terminals are brought into conduction, and the rush current suppression circuit 3 is shorted.

入力電圧検出回路５は、２つのダイオード５１，５２と、２つの抵抗５３，５４と、１つのコンデンサ５５とを備える。２つのダイオード５１，５２のアノードは、配線２１３，２１４にそれぞれ接続される。２つのダイオード５１，５２のカソードは、共に抵抗５３の一方の端子に接続される。抵抗５３の他方の端子には、抵抗５４およびコンデンサ５５が接続される。抵抗５４およびコンデンサ５５は並列に設けられる。抵抗５４およびコンデンサ５５において抵抗５３とは反対側の端子はグランドに接続される。 The input voltage detection circuit 5 includes two diodes 51 and 52, two resistors 53 and 54, and one capacitor 55. The anodes of the two diodes 51 and 52 are connected to the wires 213 and 214, respectively. The cathodes of the two diodes 51 and 52 are both connected to one terminal of the resistor 53. The resistor 54 and the capacitor 55 are connected to the other terminal of the resistor 53. The resistor 54 and the capacitor 55 are provided in parallel. The terminal of the resistor 54 and the capacitor 55 opposite to the resistor 53 is connected to the ground.

補助電圧安定化回路６は、トランジスタ（例えば、バイポーラトランジスタ）６１と、ツェナーダイオード６２とを備える。ツェナーダイオード６２のカソードは、抵抗５３と、抵抗５４およびコンデンサ５５との間に接続される。ツェナーダイオード６２のアノードは、抵抗５４およびコンデンサ５５における抵抗５３とは反対側の端子と共にグランドに接続される。半導体スイッチ素子であるトランジスタ６１のベースは、ツェナーダイオード６２のカソードに接続される。トランジスタ６１のコレクタには、補助コイル２４３に誘起される補助電圧がダイオード２９１を介して入力される。既述のように、トランジスタ６１のエミッタは、リレー４１のコイル側端子に接続される。 The auxiliary voltage stabilization circuit 6 includes a transistor (for example, a bipolar transistor) 61 and a zener diode 62. The cathode of the zener diode 62 is connected between the resistor 53 and the resistor 54 and the capacitor 55. The anode of the zener diode 62 is connected to the ground along with the terminal of the resistor 54 and the capacitor 55 opposite to the resistor 53. The base of the transistor 61, which is a semiconductor switching element, is connected to the cathode of the zener diode 62. The auxiliary voltage induced in the auxiliary coil 243 is input to the collector of the transistor 61 via the diode 291. As described above, the emitter of the transistor 61 is connected to the coil side terminal of the relay 41.

次に、スイッチング電源１の動作について、図２を参照して説明する。図２の最上段は、入力部２１の一対の入力端子２１１，２１２に入力される交流入力電圧を示し、上から二段目は、交流入力電圧による交流入力電流を示す。図２の上から三段目は、トランジスタ６１のエミッタからリレー４１のコイル側端子に供給される電圧（以下、「リレー供給電圧」という。）を示し、最下段は、バイパス回路４のオン・オフを示す。なお、図２の各段の横軸は時間を示す。 Next, the operation of the switching power supply 1 will be described with reference to FIG. The top row of FIG. 2 shows the alternating current input voltage input to the pair of input terminals 211 and 212 of the input unit 21, and the second row from the top shows alternating current input current by the alternating current input voltage. The third stage from the top of FIG. 2 shows the voltage supplied from the emitter of the transistor 61 to the coil side terminal of the relay 41 (hereinafter referred to as “relay supply voltage”). Indicates off. In addition, the horizontal axis of each step of FIG. 2 shows time.

時刻Ｔ０において、スイッチング電源１に交流電源が接続されてスイッチング電源１が起動されると、スイッチング電源回路２に交流入力電圧が入力され、電流が入力部２１に流れる。このとき、バイパス回路４におけるリレー４１の一対の接点側端子は開状態、すなわち、バイパス回路４が非導通状態（オフ状態）であり、突入電流抑制回路３の抵抗３１を介して電流が流れる。したがって、過度に大きな電流が流れることが防止される。図２の二段目では、起動時に流れる電流が電流値Ａ１に制限されている。このように、突入電流抑制回路３により、起動時における突入電流の大きさが低減される、すなわち、突入電流が抑制される。突入電流抑制回路３では、抵抗３１に代えて、サーミスタ等、突入電流を抑制する他の電子素子が用いられてよい。 At time T0, when the AC power supply is connected to the switching power supply 1 and the switching power supply 1 is activated, an AC input voltage is input to the switching power supply circuit 2 and a current flows to the input unit 21. At this time, the pair of contact side terminals of the relay 41 in the bypass circuit 4 is in the open state, that is, the bypass circuit 4 is in the non-conduction state (off state), and current flows through the resistor 31 of the inrush current suppression circuit 3. Therefore, the flow of an excessively large current is prevented. In the second stage of FIG. 2, the current flowing at startup is limited to the current value A1. As described above, the inrush current suppression circuit 3 reduces the magnitude of the inrush current at startup, that is, suppresses the inrush current. In the rush current suppression circuit 3, in place of the resistor 31, another electronic element such as a thermistor or the like for suppressing the rush current may be used.

既述のように、入力電圧検出回路５では、２つのダイオード５１，５２および抵抗５３を介してコンデンサ５５が入力部２１に接続される。入力部２１に交流入力電圧が入力されると、コンデンサ５５の充放電により平滑化された電圧が、検出信号としてトランジスタ６１のベースに入力される。検出信号は、ツェナーダイオード６２のカソードにも入力されるため、検出信号は、ツェナーダイオード６２のツェナー電圧を超えることなく、ツェナー電圧にて一定となる。このように、ツェナーダイオード６２は、トランジスタ６１のベースに入力される検出信号の電圧を一定とする定電圧素子である。なお、定電圧素子として、オペアンプ等の他の電子素子が用いられてよい。 As described above, in the input voltage detection circuit 5, the capacitor 55 is connected to the input unit 21 via the two diodes 51 and 52 and the resistor 53. When an AC input voltage is input to the input unit 21, the voltage smoothed by charging and discharging of the capacitor 55 is input to the base of the transistor 61 as a detection signal. Since the detection signal is also input to the cathode of the zener diode 62, the detection signal does not exceed the zener voltage of the zener diode 62, and becomes constant at the zener voltage. Thus, the Zener diode 62 is a constant voltage element that keeps the voltage of the detection signal input to the base of the transistor 61 constant. Note that other electronic elements such as an operational amplifier may be used as the constant voltage element.

また、トランジスタ６１のコレクタには、補助電圧が入力される。実際には、補助電圧生成部２９におけるコンデンサ（図示省略）の充電により、補助電圧の大きさが時刻Ｔ０から漸次増大する。これにより、図２の三段目に示すように、トランジスタ６１のエミッタからのリレー供給電圧が漸次増大する。補助電圧がある程度大きくなると、リレー供給電圧は、検出信号が示す一定の電圧値（ツェナー電圧）からトランジスタ６１における一定のベース−エミッタ間電圧を引いた電圧値Ｂ１にて一定となる。これにより、安定化された補助電圧が、トランジスタ６１のエミッタからバイパス回路４のリレー４１に出力される。 Further, an auxiliary voltage is input to the collector of the transistor 61. In practice, the magnitude of the auxiliary voltage gradually increases from time T0 due to charging of a capacitor (not shown) in the auxiliary voltage generation unit 29. Thereby, as shown in the third stage of FIG. 2, the relay supply voltage from the emitter of the transistor 61 gradually increases. When the auxiliary voltage increases to a certain extent, the relay supply voltage becomes constant at a voltage value B1 obtained by subtracting a constant base-emitter voltage in the transistor 61 from a constant voltage value (Zener voltage) indicated by the detection signal. Thereby, the stabilized auxiliary voltage is output from the emitter of the transistor 61 to the relay 41 of the bypass circuit 4.

リレー４１では、電圧値Ｂ１よりも僅かに低い電圧がコイル側端子に供給されることにより、一対の接点側端子が閉状態となる。したがって、図２の三段目および最下段に太い実線にて示すように、リレー供給電圧が電圧値Ｂ１よりも僅かに低い電圧となる時刻Ｔ１において、バイパス回路４が導通状態（オン状態）となる。このように、スイッチング電源１では、入力電圧検出回路５において検出信号が発生するとともに、補助電圧安定化回路６により安定化された補助電圧が取得されることにより、バイパス回路４が導通状態とされる。これにより、起動からある程度の時間が経過した後のスイッチング電源１の定常動作において、突入電流抑制回路３の抵抗３１による電力損失が防止される。 In the relay 41, a voltage slightly lower than the voltage value B1 is supplied to the coil side terminal, so that the pair of contact side terminals is closed. Therefore, as shown by the thick solid line in the third and lowermost stages of FIG. 2, the bypass circuit 4 is turned on (on state) at time T1 when the relay supply voltage becomes a voltage slightly lower than the voltage value B1. Become. As described above, in the switching power supply 1, the detection signal is generated in the input voltage detection circuit 5, and the auxiliary voltage stabilized by the auxiliary voltage stabilization circuit 6 is acquired, whereby the bypass circuit 4 is made conductive. Ru. As a result, power loss due to the resistor 31 of the inrush current suppression circuit 3 is prevented in the steady operation of the switching power supply 1 after a certain amount of time has elapsed since startup.

次に、スイッチング電源１において、交流入力電圧の入力が短い時間だけ途切れる瞬断が生じた場合について述べる。ここでは、図２の時刻Ｔ２において、交流入力電圧の入力が遮断され、時刻Ｔ２から短い時間だけ経過した時刻Ｔ３において、交流入力電圧の入力が回復するものとする。 Next, in the switching power supply 1, the case where a momentary interruption occurs in which the input of the AC input voltage is interrupted for a short time will be described. Here, it is assumed that the input of the AC input voltage is cut off at time T2 in FIG. 2 and the input of the AC input voltage is restored at time T3 when a short time has elapsed from time T2.

時刻Ｔ２において交流入力電圧の入力が遮断されると、入力電圧検出回路５のコンデンサ５５に電圧が供給されなくなる。コンデンサ５５の充電電圧は、抵抗５４により短時間にて放電され、検出信号が消滅する。検出信号の消滅により、トランジスタ６１のコレクタ−エミッタ間の電流が遮断される。このように、交流入力電圧の入力遮断時に、抵抗５４が放電部としてトランジスタ６１のベースにおける電圧を放電し、トランジスタ６１がオフ状態となる。また、図２の三段目に示すように、トランジスタ６１のエミッタにおけるリレー供給電圧も、リレー４１のコイルにおける放電により電圧値Ｂ１から瞬時に低下する。これにより、図２の最下段に示すように、バイパス回路４が非導通状態（オフ状態）となる。以上のように、入力電圧検出回路５における検出信号の消滅により、交流入力電圧の入力の遮断が実質的に検出され、バイパス回路４が非導通状態とされる。 When the input of the AC input voltage is cut off at time T2, the voltage is not supplied to the capacitor 55 of the input voltage detection circuit 5. The charging voltage of the capacitor 55 is discharged by the resistor 54 in a short time, and the detection signal disappears. With the disappearance of the detection signal, the current between the collector and the emitter of the transistor 61 is cut off. As described above, when the input of the AC input voltage is cut off, the resistor 54 discharges the voltage at the base of the transistor 61 as a discharge portion, and the transistor 61 is turned off. Further, as shown in the third stage of FIG. 2, the relay supply voltage at the emitter of the transistor 61 also drops instantaneously from the voltage value B1 due to the discharge at the coil of the relay 41. As a result, as shown in the lowermost stage of FIG. 2, the bypass circuit 4 becomes nonconductive (off). As described above, when the detection signal in the input voltage detection circuit 5 disappears, the interruption of the input of the AC input voltage is substantially detected, and the bypass circuit 4 is made nonconductive.

時刻Ｔ３において交流入力電圧の入力が回復する時には、スイッチング電源回路２において、バイパス回路４が非導通状態であるため、時刻Ｔ０における起動時と同様に、突入電流抑制回路３の抵抗３１を介して電流が流れる。したがって、瞬断の回復時における突入電流が突入電流抑制回路３により抑制される。また、時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までの動作と同様に、補助電圧の増大に従ってリレー供給電圧が漸次増大する。そして、リレー供給電圧が電圧値Ｂ１よりも僅かに低い電圧となる時刻Ｔ４において、バイパス回路４が導通状態となる。これにより、瞬断の回復時からある程度の時間が経過した後において、突入電流抑制回路３の抵抗３１による電力損失が防止される。 When the input of the AC input voltage is restored at time T3, in switching power supply circuit 2, bypass circuit 4 is in the non-conductive state, and therefore, via resistor 31 of inrush current suppression circuit 3 as in the start at time T0. A current flows. Therefore, the inrush current at the time of recovery from the momentary interruption is suppressed by the inrush current suppression circuit 3. Also, as in the operation from time T0 to time T1, the relay supply voltage gradually increases as the auxiliary voltage increases. Then, at time T4 when the relay supply voltage becomes a voltage slightly lower than the voltage value B1, the bypass circuit 4 becomes conductive. Thus, the power loss due to the resistor 31 of the inrush current suppression circuit 3 is prevented after a certain amount of time has elapsed since the recovery from the momentary power loss.

以上に説明したように、図１のスイッチング電源１では、スイッチング電源回路２において、整流電圧のスイッチングにより誘起される補助電圧が補助電圧安定化回路６に入力され、安定化された補助電圧が出力される。また、入力電圧検出回路５では、スイッチング電源回路２への交流入力電圧の入力により、検出信号が発生する。そして、トランジスタ６１では、検出信号の発生により、当該安定化された補助電圧を用いてバイパス回路４が導通状態とされ、検出信号の消滅により、バイパス回路４が非導通状態とされる。このように、補助電圧を用いてバイパス回路４を導通状態とすることにより、高電圧である整流電圧を用いてバイパス回路を導通状態とする場合における大型の抵抗を省略することができる。また、入力電圧や負荷の状態によって大幅に変動する補助電圧を補助電圧安定化回路６にて安定化することにより、バイパス回路４の誤動作を防止する（すなわち、バイパス回路４の動作を安定化する）ことができる。 As described above, in the switching power supply 1 of FIG. 1, in the switching power supply circuit 2, the auxiliary voltage induced by the switching of the rectified voltage is input to the auxiliary voltage stabilizing circuit 6, and the stabilized auxiliary voltage is output. Be done. Further, in the input voltage detection circuit 5, a detection signal is generated by the input of the AC input voltage to the switching power supply circuit 2. Then, in the transistor 61, the generation of the detection signal causes the bypass circuit 4 to be conductive using the stabilized auxiliary voltage, and the disappearance of the detection signal causes the bypass circuit 4 to be nonconductive. As described above, by making the bypass circuit 4 conductive by using the auxiliary voltage, it is possible to omit the large-sized resistor in the case of making the bypass circuit conductive by using the high voltage rectified voltage. In addition, the auxiliary voltage stabilization circuit 6 stabilizes the auxiliary voltage which greatly varies depending on the input voltage and the state of the load, thereby preventing the malfunction of the bypass circuit 4 (that is, the operation of the bypass circuit 4 is stabilized). )be able to.

入力電圧検出回路５が、交流入力電圧の入力遮断時に、トランジスタ６１のベースにおける電圧を放電する抵抗５４を放電部として含む。これにより、交流入力電圧の入力遮断時に検出信号を短時間にて消滅させて、バイパス回路４を非導通状態とすることができる。その結果、瞬断が生じた場合でも、回復時における過大な突入電流を突入電流抑制回路３により防止することができる。一般的に、スイッチング電源では、交流入力電圧の入力遮断時に入力端子における残留電圧を放電するための抵抗が設けられるが、図１のスイッチング電源１では、入力電圧検出回路５の抵抗５３，５４が同様の役割を果たすため、残留電圧放電用の抵抗を別途設ける必要がない。 The input voltage detection circuit 5 includes, as a discharge portion, a resistor 54 that discharges the voltage at the base of the transistor 61 when the input of the AC input voltage is cut off. As a result, when the input of the alternating current input voltage is cut off, the detection signal can disappear in a short time, and the bypass circuit 4 can be made non-conductive. As a result, even if an instantaneous interruption occurs, the inrush current suppression circuit 3 can prevent an excessive inrush current at the time of recovery. Generally, in the switching power supply, a resistor for discharging the residual voltage at the input terminal is provided when the input of AC input voltage is cut off, but in the switching power supply 1 of FIG. In order to play a similar role, it is not necessary to separately provide a resistor for residual voltage discharge.

ここで、バイパス回路に電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を用いる比較例のスイッチング電源を想定する。比較例のスイッチング電源では、図２の最下段において太い破線にて示すように、電界効果トランジスタがオン状態とオフ状態との間で遷移する間に、不飽和状態となり大きな損失が発生する。したがって、電界効果トランジスタの放熱手段が必要になるとともに、このような損失に対する耐量（瞬時損失耐量とも呼ばれる。）の大きな電界効果トランジスタを用いる必要があり、スイッチング電源の製造コストが増大してしまう。 Here, a switching power supply of a comparative example using a field effect transistor (FET) in a bypass circuit is assumed. In the switching power supply of the comparative example, as shown by the thick broken line in the lowermost stage of FIG. 2, the field effect transistor becomes unsaturated and a large loss occurs while transitioning between the on state and the off state. Therefore, a heat dissipation means of the field effect transistor is required, and it is necessary to use a field effect transistor having a large capacity (also called an instantaneous loss capacity) against such loss, and the manufacturing cost of the switching power supply is increased.

これに対し、図１のスイッチング電源１では、バイパス回路４が、リレー４１を含むことにより、図２の最下段において太い実線にて示すように、オン状態とオフ状態とが瞬時に切り替わる。これにより、比較例のスイッチング電源のように、不飽和状態における損失を考慮する必要がない。したがって、上記放熱手段を省略するとともに、比較的安価なリレーを用いることができ、スイッチング電源１の製造コストを低減することができる。なお、スイッチング電源１の設計によっては、バイパス回路４においてサイリスタ等の半導体素子が用いられてもよい。 On the other hand, in the switching power supply 1 of FIG. 1, the bypass circuit 4 includes the relay 41 so that the on state and the off state are instantaneously switched as shown by the thick solid line in the lowermost stage of FIG. Thus, it is not necessary to consider the loss in the unsaturated state as in the switching power supply of the comparative example. Therefore, while omitting the above-mentioned heat dissipation means, a relatively inexpensive relay can be used, and the manufacturing cost of the switching power supply 1 can be reduced. Depending on the design of the switching power supply 1, semiconductor devices such as thyristors may be used in the bypass circuit 4.

図１の例では、スイッチング電源回路２のトランス２４において、直流出力電圧生成用のコイル２４１，２４２とは別の補助コイル２４３を用いて補助電圧が生成されるが、他の手法により補助電圧が生成されてもよい。例えば、図３に示すように、整流回路２２とスイッチング部２３との間に設けられる力率改善回路２７を用いて補助電圧の一部が生成されてもよい。また、図３の例において、補助コイル２４３が省略され、力率改善回路２７により補助電圧の全部が生成されてもよい。このように、補助電圧を生成する補助電圧生成部は様々な態様にて実現可能である。 In the example of FIG. 1, in the transformer 24 of the switching power supply circuit 2, an auxiliary voltage is generated using an auxiliary coil 243 different from the coils 241 and 242 for generating DC output voltage, but the auxiliary voltage is It may be generated. For example, as shown in FIG. 3, a part of the auxiliary voltage may be generated using a power factor improvement circuit 27 provided between the rectifier circuit 22 and the switching unit 23. Further, in the example of FIG. 3, the auxiliary coil 243 may be omitted, and the power factor improvement circuit 27 may generate all the auxiliary voltages. Thus, the auxiliary voltage generation unit that generates the auxiliary voltage can be realized in various aspects.

上記スイッチング電源１では様々な変形が可能である。 Various modifications are possible in the switching power supply 1 described above.

バイパス回路４を導通状態と非導通状態との間で切り替える半導体スイッチ素子として、バイポーラトランジスタ以外に、例えば、電界効果トランジスタが利用されてもよい。この場合、図１のスイッチング電源１では、検出信号が電界効果トランジスタのゲートに入力され、補助電圧が電界効果トランジスタのドレインに入力される。このとき、ツェナーダイオード６２により、当該ゲートに入力される検出信号の電圧が一定とされる。そして、電界効果トランジスタのソースから、安定化された補助電圧が出力される。これにより、バイパス回路４の誤動作を防止することができる。また、交流入力電圧の入力遮断時には、放電部である抵抗５４により当該ゲートにおける電圧が放電される。これにより、瞬断の回復時における突入電流を突入電流抑制回路３により抑制することができる。 As a semiconductor switch element for switching the bypass circuit 4 between the conductive state and the non-conductive state, for example, a field effect transistor may be used other than the bipolar transistor. In this case, in the switching power supply 1 of FIG. 1, the detection signal is input to the gate of the field effect transistor, and the auxiliary voltage is input to the drain of the field effect transistor. At this time, the voltage of the detection signal input to the gate is made constant by the zener diode 62. Then, the stabilized auxiliary voltage is output from the source of the field effect transistor. Thus, the bypass circuit 4 can be prevented from malfunctioning. Further, when the input of the alternating current input voltage is cut off, the voltage at the gate is discharged by the resistor 54 which is a discharge unit. Thus, the inrush current can be suppressed by the inrush current suppression circuit 3 at the time of recovery from the momentary power loss.

スイッチング電源１では、半導体スイッチ素子を、補助電圧安定化回路６とは個別に設ける設計を採用することも可能である。ただし、スイッチング電源１の低コスト化および省スペース化を図るという観点では、図１のスイッチング電源１のように、半導体スイッチ素子が、補助電圧安定化回路６の一部として補助電圧の安定化に寄与する（すなわち、補助電圧安定化回路６がバイパス回路４のオン・オフを切り替えるスイッチ機能を含む）ことが好ましい。 In the switching power supply 1, it is also possible to adopt a design in which the semiconductor switch element is provided separately from the auxiliary voltage stabilization circuit 6. However, from the viewpoint of achieving cost reduction and space saving of the switching power supply 1, as in the switching power supply 1 of FIG. 1, the semiconductor switching device functions as a part of the auxiliary voltage stabilizing circuit 6 to stabilize the auxiliary voltage. It is preferable to contribute (that is, the auxiliary voltage stabilization circuit 6 includes a switch function to switch the bypass circuit 4 on and off).

スイッチング電源回路２では、直流入力電圧が入力されてもよく、この場合も、上記と同様に直流出力電圧が出力可能である。 In the switching power supply circuit 2, a DC input voltage may be input, and also in this case, a DC output voltage can be output as described above.

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。 The configurations in the above embodiment and each modification may be combined as appropriate as long as no contradiction arises.

１スイッチング電源
２スイッチング電源回路
３突入電流抑制回路
４バイパス回路
５入力電圧検出回路
６補助電圧安定化回路
２６スイッチング制御部
４１リレー
５４抵抗（放電部）
６１トランジスタ（半導体スイッチ素子）
６２ツェナーダイオード（定電圧素子） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 switching power supply 2 switching power supply circuit 3 rush current suppression circuit 4 bypass circuit 5 input voltage detection circuit 6 auxiliary voltage stabilization circuit 26 switching control part 41 relay 54 resistance (discharge part)
61 transistor (semiconductor switch element)
62 Zener diode (constant voltage element)

Claims

A switching power supply,
A switching power supply circuit having a rectifier circuit that rectifies an alternating current input voltage to generate a rectified voltage, and outputting a DC output voltage by switching the rectified voltage;
An inrush current suppression circuit provided in a current path of the switching power supply circuit to suppress an inrush current to the rectifier circuit at the time of startup;
A bypass circuit provided in parallel with the inrush current suppression circuit;
An input voltage detection circuit that is connected to a wire that connects the input terminal of the switching power supply circuit and the rectifier circuit, and generates a detection signal by the input of the AC input voltage to the switching power supply circuit;
An auxiliary voltage is induced by switching of the rectified voltage as a drive voltage of a switching control unit used for switching control in the switching power supply circuit, and the auxiliary voltage is input and a stabilized auxiliary voltage is output. An auxiliary voltage stabilization circuit,
A semiconductor switch element which makes the bypass circuit conductive by using the stabilized auxiliary voltage by generation of the detection signal, and makes the bypass circuit nonconductive by extinction of the detection signal;
A switching power supply comprising:

The switching power supply according to claim 1,
The switching power supply characterized in that the semiconductor switch element contributes to the stabilization of the auxiliary voltage as a part of the auxiliary voltage stabilization circuit.

The switching power supply according to claim 2,
The semiconductor switching device is a transistor, the detection signal is input to the base or gate of the transistor, and the auxiliary voltage is input to the collector or drain of the transistor.
The auxiliary voltage stabilization circuit includes a constant voltage element that makes constant the voltage of the detection signal input to the base or the gate;
The switching power supply characterized in that the stabilized auxiliary voltage is outputted from an emitter or a source of the transistor.

The switching power supply according to claim 3,
The switching power supply according to claim 1, wherein the input voltage detection circuit includes a discharge unit that discharges the voltage at the base or the gate when the input of the alternating current input voltage is cut off.

The switching power supply according to any one of claims 1 to 4, wherein
The switching power supply characterized in that the bypass circuit includes a relay.