JP6909129B2 - 安定化電源装置 - Google Patents
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Description
本発明は、入力交流電圧を、所定の整流前置回路部を介して整流回路部に入力し、整流回路部の整流電圧をスイッチング制御により直流電圧に変換して出力する安定化電源装置に於いて、
整流前置回路部における交流電圧の周期毎に、整流回路部による整流前の半波整流電圧波形を整流前置回路部における交流電圧の正の期間及び負の期間に分けて検出する電圧検出回路部と、
整流前置回路部の異常時に過熱される回路部品に熱結合され、正の期間又は負の期間の半波整流電圧波形を検出する電圧検出回路部の検出信号ラインの何れか一方に設けられ、温度に応じて抵抗値を変化させることで、設けられた検出信号ラインで検出される半波整流電圧波形を変化させる温度検知素子と、
電圧検出回路部により検出された正の期間及び負の期間の半波整流電圧波形のピーク値を検出すると共に正の期間及び負の期間のピーク値の差分を検出し、差分が所定の閾値以上又は超えた場合に過熱と検知して保護動作を行なわせる過熱保護部と、
が設けられたことを特徴とする。
電圧検出回路部は、整流前置回路部に対して検出信号ラインを分岐して接続させ、検出信号ラインを各々に設けた半波整流用のダイオードを介して接続して共通の信号ラインとして過熱保護部に入力接続させる。
温度検知素子は、温度の増加に対し抵抗値を増加させる正の温度特性を備える。
整流前置回路部には少なくともコモンモードノイズフィルタを構成するコモンモードチョークコイルとフィルムコンデンサが設けられ、
温度検知素子はフィルムコンデンサの断線により異常電流が流れて過熱される回路部品に熱結合される。
フィルムコンデンサの断線により異常電流が流れて過熱される回路部品は、コモンモードチョークコイル、突入電流防止用のパワーサーミスタ、又はヒューズであり、
温度検知素子は、コモンモードチョークコイル、突入電流防止用のパワーサーミスタ、又はヒューズの何れかに熱結合される。
過熱保護部は、温度検知素子が設けられていない検出信号ラインから得られた半波整流電圧波形の電圧レベルに応じて閾値を可変させる。
本発明は、入力交流電圧を、ノイズフィルタが設けられた整流前置回路部を介して整流回路部に入力し、整流回路部の整流電圧をスイッチング制御により直流電圧に変換して出力する安定化電源装置に於いて、整流前置回路部における交流電圧の周期毎に、整流回路部による整流前の半波整流電圧波形を整流前置回路部における交流電圧の正の期間及び負の期間に分けて検出する電圧検出回路部と、整流前置回路部の異常時に過熱される回路部品に熱結合され、正の期間又は負の期間の半波整流電圧波形を検出する検出信号ラインの何れか一方に設けられ、温度に応じて抵抗値を変化させることで、設けられた検出信号ラインで検出される半波整流電圧波形を変化させる温度検知素子と、電圧検出回路部により検出された正の期間及び負の期間の半波整流電圧波形のピーク値を検出すると共に正の期間及び負の期間のピーク値の差分を検出し、差分が所定の閾値以上又は超えた場合に過熱と検知して保護動作を行なわせる過熱保護部とが設けられたため、整流回路前の回路部品に熱結合した温度検知素子により温度の上昇を検知することができ、整流前置回路部のノイズフィルタに設けたコンデンサの劣化による容量低下や断線による異常発熱を検知して保護動作を行うことができ、これに限らず安定化電源装置の過負荷状態や放熱不良による回路部品の過熱を検知して保護することもできる。
また、電圧検出回路部は、整流前置回路部に対して検出信号ラインを分岐して接続させ、検出信号ラインを各々に設けた半波整流用のダイオードを介して接続して共通の信号ラインとして過熱保護部に入力接続させるようにしたため、半波整流電圧検出回路は2本の検出信号ラインと2個のダイオードという極めて簡単な回路構成で済み、回路の小型化と低コスト化が実現できる。
また、温度検知素子は、温度の増加に対し抵抗値を増加させる正の温度特性を備えたため、部品の加熱により温度が上昇すると抵抗値が増加し、過熱に応じて低くなる半波整流電圧を生成させることができる。また、R54が正常時の温度検知素子52の抵抗値に対し、100倍以上に設定することで、正常動作時のR55での検出電圧は、温度検知素子を追加しない場合とほぼ変わらない検出電圧にすることができる。
また、温度検知素子は、整流前置回路部の回路部品に熱結合され、過熱保護部は、回路部品の過熱を検出して保護動作を行わせ、例えば整流前置回路部には少なくともコモンモードノイズフィルタを構成するコモンモードチョークコイルとコンデンサが設けられ、温度検知素子はフィルムコンデンサの断線により異常電流が流れて過熱される回路部品に熱結合され、コンデンサの断線により異常電流が流れて過熱される回路部品は、コモンモードチョークコイル、突入電流防止用のパワーサーミスタ、又はヒューズであり、温度検知素子は、コモンモードチョークコイル、突入電流防止用のパワーサーミスタ、又はヒューズの何れかに熱結合されるようにしたため、フィルムコンデンサの断線により異常電流が流れて過熱される回路部品の直下に温度検知素子を配置するか、回路部品の基板に対するリード近傍等に配置することにより熱結合し、周囲からの熱干渉を受けることなく、熱結合した回路部品の過熱異常を検知して保護動作を行わせることができる。
また、過熱保護部は、温度検知素子が設けられていない検出信号ラインから得られた半波整流電圧に応じて閾値を可変させるようにしたため、電圧検出回路部により検出する温度検出素子を設けていない検出信号ラインにより正常な交流入力電圧が検知できることから、交流入力電圧に比例した過熱保護の閾値の可変設定が可能となり、交流入力電圧が変化しても発熱異常を検知するための温度を一定とすることができ、広範な交流入力電圧の範囲に対応した過熱保護が可能となる。
図1は力率改善用のコンバータを例にとって安定化電源装置の実施形態を示した回路ブロック図である。図1に示すように、本実施形態の安定化電源装置10は、ダイオードブリッジを備えた全波整流回路部12の前段に設けられた整流前置回路部14と後段に設けられた力率改善用のコンバータ16で構成される。
整流前置回路部14は、ヒューズ20、パワーサーミスタ22、コモンモードノイズフィルタ24で構成される。パワーサーミスタ22は装置を起動したときの突入電流防止用に設けている。パワーサーミスタ22は、起動直後は抵抗値が高いことから突入電流が制限され、時間の経過に伴う発熱により抵抗値が無視できる程度まで低下する。
コンバータ16は、入力コンデンサ26、インダクタ28、MOS−FETを用いたスイッチング素子30、ダイオード32、出力コンデンサ34及びスイッチング制御部56で構成される。
全波整流回路部12の前段に設けられた整流前置回路部14には電圧検出回路部46が設けられる。電圧検出回路部46は、コモンモードノイズフィルタ24に設けられたコモンモードチョークコイル38,42の間の2相交流ラインの各々から検出信号ラインが分岐接続により引き出され、それぞれ半波整流ダイオード48,50を介して共通接続し、抵抗54,55により分圧された後に共通接続側をスイッチング制御部56に設けられたA/Dコンバータ58の入力に接続されている。
スイッチング制御部56に設けられたMPU60は、CPU、メモリ、A/Dコンバータ58を含む各種の入出力ポートを備えたコンピュータ回路で構成され、CPUによるプログラムの実行により過熱保護部64としての機能が実現される。
図3は図1の過熱保護部による制御動作を示したフローチャートであり、スイッチング制御部56のMPU60に設けた過熱保護部64よる制御動作となる。
上記の実施形態は、温度検出素子52を、整流前置回路部14のコモンモードノイズフィルタ24に設けられたコモンモードチョークコイル42に熱結合させているが、これ限定されない。例えば、コモンモードチョークコイル38に熱結合させてもよいし、或いはパワーサーミスタ22やヒューズ20等の回路部品に熱結合させるようにしても良い。
12:全波整流回路部
14:整流前置回路部
16:コンバータ
18:商用交流電源
20:ヒューズ
22:パワーサーミスタ
24:コモンモードノイズフィルタ
26:入力コンデンサ
28:インダクタ
30:スイッチング素子
32:ダイオード
34:出力コンデンサ
36,40:フィルムコンデンサ
38,42:コモンモードチョークコイル
46:電圧検出回路部
48,50:半波整流ダイオード
56:スイッチング制御部
58:A/Dコンバータ
60:MPU
62:PWMパルス発生部
64:過熱保護部
Claims (6)
- 入力交流電圧を、所定の整流前置回路部を介して整流回路部に入力し、前記整流回路部の整流電圧をスイッチング制御により直流電圧に変換して出力する安定化電源装置に於いて、
前記整流前置回路部における交流電圧の周期毎に、前記整流回路部による整流前の半波整流電圧波形を前記整流前置回路部における交流電圧の正の期間及び負の期間に分けて検出する電圧検出回路部と、
前記整流前置回路部の異常時に過熱される回路部品に熱結合され、前記正の期間又は前記負の期間の前記半波整流電圧波形を検出する前記電圧検出回路部の検出信号ラインの何れか一方に設けられ、温度に応じて抵抗値を変化させることで、設けられた前記検出信号ラインで検出される前記半波整流電圧波形を変化させる温度検知素子と、
電圧検出回路部により検出された前記正の期間及び前記負の期間の前記半波整流電圧波形のピーク値を検出すると共に前記正の期間及び前記負の期間のピーク値の差分を検出し、前記差分が所定の閾値以上又は超えた場合に過熱と検知して保護動作を行なわせる過熱保護部と、
が設けられたことを特徴とする安定化電源装置。
- 請求項1記載の安定化電源装置に於いて、
前記電圧検出回路部は、前記整流前置回路部に対して前記検出信号ラインを分岐して接続させ、前記検出信号ラインを各々に設けた半波整流用のダイオードを介して接続して共通の信号ラインとして前記過熱保護部に入力接続させたことを特徴とする安定化電源装置。
- 請求項1又は2記載の安定化電源装置に於いて、
前記温度検知素子は、温度の増加に対し抵抗値を増加させる正の温度特性を備えたことを特徴とする安定化電源装置。
- 請求項1乃至3何れかに記載の安定化電源装置に於いて、
前記整流前置回路部には少なくともコモンモードノイズフィルタを構成するコモンモードチョークコイルとフィルムコンデンサが設けられ、
前記温度検知素子は前記フィルムコンデンサの断線により異常電流が流れて過熱される回路部品に熱結合されたことを特徴とする安定化電源装置。
- 請求項4記載の安定化電源装置に於いて、
前記フィルムコンデンサの断線により異常電流が流れて過熱される回路部品は、前記コモンモードチョークコイル、突入電流防止用のパワーサーミスタ、又はヒューズであり、
前記温度検知素子は、前記コモンモードチョークコイル、突入電流防止用のパワーサーミスタ、又はヒューズの何れかに熱結合されたことを特徴とする安定化電源装置。
- 請求項1乃至5何れかに記載の安定化電源装置に於いて、
前記過熱保護部は、前記温度検知素子が設けられていない検出信号ラインから得られた半波整流電圧波形の電圧レベルに応じて前記閾値を可変させることを特徴とする安定化電源装置。
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