JP7035894B2 - 電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、電源装置に関する。

たとえば特開２００６－３４９６２６号公報（特許文献１）は、供給される電源電圧が低下したことを発見できる実装回路を開示する。実装回路は、電源電圧の状態を監視するためのＬＥＤ素子と、その点灯制御回路とを備える。電源電圧が所定の電圧以上の場合には、点灯制御回路は、ＬＥＤ素子を点灯させる。一方、電源電圧が所定の電圧以上でない場合には、点灯制御回路は、ＬＥＤ素子を消灯させる。

特開２００６－３４９６２６号公報

上記の構成によれば、電源装置に電圧が入力されているか否かを、電源装置がユーザに知らせることができる。しかしユーザは、その電源装置に入力された電圧の大きさを知ることができない。

たとえば製造現場においては、異なる電源電圧の配線（複数の電源ライン）が敷設されることがある。本来接続されるべき電源電圧のライン（たとえばＡＣ２３０Ｖのライン）よりも低い電圧の電源ライン（たとえばＡＣ１１５Ｖのライン）に電源装置を接続した場合、電源装置の出力が低下する可能性、あるいは電源装置の効率が低下する可能性がある。

本発明の目的は、ユーザが入力電圧の大きさを確認することを容易にする電源装置を提供することである。

本開示の一例によれば、電源装置は、外部からの入力電圧を受ける入力部と、入力部を通して入力された入力電圧から電源電圧を発生させる電源部と、電源電圧を出力する出力端子を含む出力部と、入力部に接続されて、入力電圧が印加されることにより点灯する点灯回路とを備える。点灯回路は、入力電圧に応じて、点灯の態様を異ならせる。

上記構成によれば、ユーザが入力電圧の大きさを容易に確認することを容易にする電源装置を提供することができる。さらに、電源装置の内部に入力電圧値を測定するための回路を設ける必要が無いため、電源装置の構成を単純化できるとともに電源装置のコストの増大を抑制できる。

上記電源装置において、点灯回路は、複数の発光素子を含み、複数の発光素子のうちの点灯する発光素子の数を前記入力電圧の大きさに応じて変化させる。

上記構成によれば、点灯する発光素子の数により、入力電圧の大きさを表示することができる。

上記電源装置において、点灯回路は、複数の発光素子のそれぞれの高電圧側に接続された複数のツェナーダイオードをさらに含み、複数のツェナーダイオードは直列に接続されている。

上記構成によれば、点灯する発光素子の数を入力電圧の大きさに応じて異ならせることができる。

本開示の一例によれば、ユーザが入力電圧の大きさを確認することを容易にする電源装置を提供することができる。

本実施の形態に係る電源装置の一構成例を示したブロック図である。 一実施形態に係る、ＬＥＤ回路の点灯パターンを示した図である。 図１に示したＬＥＤ回路（点灯回路）の構成例を示した回路図である。 本発明の実施形態に係る電源装置の外観の一例を模式的に示す図である。

以下において、本実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

＜適用例＞
まず、図１を用いて、本発明が適用される場面の一例について説明する。図１は、本実施の形態に係る電源装置１００の一構成例を示したブロック図である。図１に示すように、電源装置１００は、たとえばスイッチング電源装置である。電源装置１００は、外部からの入力電圧を受ける入力部１０と、電源部２０と、出力部３０とを含む。

たとえば入力部１０は、交流電源（たとえば、５０Ｈｚ／６０Ｈｚ、１００Ｖ／２００Ｖの商用電源）１に接続される。入力部１０は、入力端子１４，１５（「ＩＮＰＵＴ」とも表記する）と、入力端子１４に接続された保護回路であるフューズ１１と、保護接地端子１６とを含む。

電源部２０は、入力部１０を通して入力された電圧から電源電圧を発生させる。一例として、電源部２０は、整流回路２１と、トランス２２と、スイッチング素子としてのＭＯＳＦＥＴ２３と、整流・平滑回路２４とを含む。さらに、電源部２０は、突入電流制限回路２５と、ノイズフィルタ２６と、平滑回路２７と、ドライブ制御回路２８と、過電流検出回路２９と、電圧検出回路４１と、過電圧検出回路４２と、フォトカプラ４３と、フォトカプラ４４と、コンデンサ４５，４６とを含む。

突入電流制限回路２５は、例えば、抵抗と、この抵抗に並列に挿入されたリレーとから構成される。起動時から数十ミリ秒の間、リレーが開いて突入電流を防止する。その後に、リレーが閉じて電源装置１００が起動される。

ノイズフィルタ２６は、ＩＮＰＵＴに入力された交流電圧に重畳した高周波のノイズ成分に対してフィルタリングを施し、ノイズ成分を除去した交流電圧を整流回路２１に供給する。平滑回路２７は、平滑コンデンサで構成され、全波整流後の電圧を平滑化する。

トランス２２は、一次巻線２２ｐ、二次巻線２２ｓおよび補助巻線２２ａを備え、一次巻線２２ｐに発生した高周波のパルス電圧を、二次巻線２２ｓおよび補助巻線２２ａに誘導する。二次巻線２２ｓに誘導された高周波のパルス電圧は、直流出力に利用される。補助巻線２２ａに誘導された高周波のパルス電圧は、ドライブ制御回路２８の起動に利用される。

整流・平滑回路２４は、整流回路および平滑コンデンサで構成され、トランス２２の二次巻線２２ｓに誘導された高周波のパルス電源（交流電源）を整流および平滑して、規定の出力電圧および出力電流を有する直流出力を発生させる。

電圧検出回路４１は、直流出力電源の出力電圧を、対応した降圧電圧で検出する。フォトカプラ４３は、検出された降圧電圧に応じた信号をドライブ制御回路２８に出力する。過電圧検出回路４２は、直流出力電源の出力電圧が、規定の電圧を超える場合に、過電圧を検出する。フォトカプラ４４は、過電圧の検出を示す信号をドライブ制御回路２８に出力する。

ドライブ制御回路２８は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号発生器、フィードバック制御回路、ＯＣＰ（Over Current Protect）端子、スイッチング駆動端子、駆動電源端子などを備えた制御ＩＣで構成される。ドライブ制御回路２８は、ＰＷＭ信号をＭＯＳＦＥＴ２３のゲートに供給してＭＯＳＦＥＴ２３を駆動する。

電圧検出回路４１で検出された二次側の電圧は、フォトカプラ４３を介して、ドライブ制御回路２８に帰還される。ドライブ制御回路２８は、当該電圧に基づいてＰＷＭ信号のデューティ比を変更し、出力電圧である電源電圧が規定の電圧となるようにＭＯＳＦＥＴ２３を駆動する。

ＭＯＳＦＥＴ２３は、トランス２２の一次巻線２２ｐと直列に接続される。ＭＯＳＦＥＴ２３は、ドライブ制御回路２８から供給されたＰＷＭ信号に応答して一次側電圧を断続して、トランス２２の一次巻線２２ｐに高周波のパルス電源を発生させる。

出力部３０は、出力端子３２，３３を含む。電源部２０で発生した電源電圧は、出力端子３２，３３（「ＤＣ ＯＵＴＰＵＴ」とも表記する）から出力される。なお、図１に示された構成では、電源電圧として直流電圧が出力される。

電源装置１００は、さらに、点灯回路として、ＬＥＤ回路１２、ＬＥＤ回路１３およびＬＥＤ回路３１を含む。ＬＥＤ回路１２、ＬＥＤ回路１３およびＬＥＤ回路３１の各々は、発光素子であるＬＥＤを含む。ＬＥＤ回路１２は、入力端子１４に接続されて、入力端子１４に入力電圧が印加されることにより点灯する。ＬＥＤ回路１３は、フューズ１１と電源部２０との間に設けられて、フューズ１１を通して電源部２０に電圧が入力されることにより点灯する。ＬＥＤ３１回路は、出力端子３２，３３に接続されて、電源部２０からの出力により点灯する。

図２は、一実施形態に係る、ＬＥＤ回路の点灯パターンを示した図である。図２に表記した「入力１」、「入力２」、「出力１」は、それぞれＬＥＤ回路１２、ＬＥＤ回路１３、ＬＥＤ回路３１を表している。ＬＥＤ回路１２，１３，３１の各々が点灯または消灯の２つの状態を有するので、全体として２×２×２＝８通りのパターンが存在する。したがって図２には、取り得る全ての点灯パターンを記載している。

パターン１は、入力１、入力２、出力１のすべてが点灯するパターンであり、電源装置１００が正常に動作していることを表す。電源装置１００の内部の状態は正常状態である。

パターン２は、入力１、入力２が点灯、出力１が消灯のパターンであり、電源部２０の二次側に異常（たとえば出力側の短絡、二次側の破損等が考えられる）があることを表す。

パターン３は、入力１および出力１が点灯し、入力２が消灯するパターンである。ただし、このようなパターンに対応する電源装置１００の内部状態は存在しない。

パターン４は、入力１が点灯し、入力２および出力１が消灯するパターンである。パターン４は、たとえばフューズ１１の溶断、電源部２０の一次側の破損等の異常があることを表す。

パターン５は、入力１が消灯し、入力２および出力１が点灯するパターンである。パターン５は、電源装置１００の保持時間中の状態を表す。実際にはその状態は発生しない可能性がある。

パターン６は、入力１および出力１が消灯し、入力２が点灯するパターンであるが、このようなパターンに対応する電源装置１００の内部状態は存在しない。

パターン７は、入力１および入力２が消灯し、出力１が点灯するパターンである。たとえば電源装置１００の外部から電圧が印加された場合に、このような状態が発生し得る。

パターン８は、入力１、入力２、出力１のすべてが消灯するパターンであり、入力電圧が無いことを表す。

本実施の形態では、電源装置１００の入力電圧に応じて、ＬＥＤ回路１２の点灯の態様を異ならせる。したがって図２に示したパターン１～４（「入力１」が点灯するパターン）では、電源装置１００の入力電圧に応じて、ＬＥＤ回路１２の点灯の態様が異なる。これにより、ユーザは意図した入力電圧が電源装置１００に印加されているかを確認する事ができる。したがってユーザが入力電圧のレベルを確認することを容易にする電源装置を提供することができる。

＜入力１のＬＥＤ回路の構成および点灯方法＞
図３は、図１に示したＬＥＤ回路１２（点灯回路）の構成例を示した回路図である。図３を参照して、ＬＥＤ回路１２は、ダイオード５０と、ツェナーダイオード５１，５２，５３，５４と、抵抗６１，６２，６３，６４と、ＬＥＤ７１，７２，７３，７４とを含む。

ＬＥＤ７１，７２，７３，７４のそれぞれの高電圧側（アノード側）に、ツェナーダイオード５１，５２，５３，５４が接続される。さらに、ツェナーダイオード５１，５２，５３，５４は直列に接続される。

具体的には、ダイオード５０と、ツェナーダイオード５１と、抵抗６１と、ＬＥＤ７１とが直列に接続される。ツェナーダイオード５２と、抵抗６２と、ＬＥＤ７２とが直列に接続されるとともに、ツェナーダイオード５２のカソードがツェナーダイオード５１のアノードに接続される。同様に、ツェナーダイオード５３と、抵抗６３と、ＬＥＤ７３とが直列に接続されるとともに、ツェナーダイオード５３のカソードがツェナーダイオード５２のアノードに接続される。ツェナーダイオード５４と、抵抗６４と、ＬＥＤ７４とが直列に接続されるとともに、ツェナーダイオード５４のカソードがツェナーダイオード５４のアノードに接続される。

この回路によれば、入力電圧に応じて、ＬＥＤの点灯する個数を変化させることができる。すなわち入力電圧が高くなるにつれて、点灯するＬＥＤの数が増える。入力電圧の第１の範囲ではＬＥＤ７１が点灯する。入力電圧の第２の範囲ではＬＥＤ７１，７２が点灯する。入力電圧の第３の範囲ではＬＥＤ７１，７２，７３が点灯する。入力電圧の第４の範囲では、ＬＥＤ７１、ＬＥＤ７２、ＬＥＤ７３、ＬＥＤ７４が点灯する。ツェナーダイオード５１，５２，５３，５４の降伏電圧（ツェナー電圧Ｖｚ）を適切に選択することにより、目的の入力電圧でＬＥＤ７１，７２，７３，７４の各々が点灯するように、ＬＥＤ回路１２を調整することができる。

上記構成により、ＬＥＤ７１～７４の点灯を電源装置の入力と同期させることができる。したがって、たとえば入力電源の電圧の瞬時低下が発生した場合、点灯するＬＥＤの個数が減少するので、ユーザは瞬時低下の発生を把握することができる。

図４は、本発明の実施形態に係る電源装置１００の外観の一例を模式的に示す図である。図４に示すように、電源装置１００では、ＩＮＰＵＴの端子、ＤＣ－ＯＵＴＰＵＴの端子を設けた面に、表示回路８１ａ～８１ｆ、ＬＥＤ回路１２（ＬＥＤ７１～７４）、表示切替／リセットキー８２、通信ポート８３、および出力電圧調整トリマ８４が配置される。なお、図４に示した配置は一例である。

表示回路８１ａは、たとえば７セグメントＬＥＤで構成される。表示回路８１ａは、ＬＣＤや有機ＥＬディスプレイなどであってもよい。たとえば出力電圧、出力電流、交換時期までの年数、積算稼働時間等が表示回路８１ａに表示される。

ＬＥＤ回路１２は、入力電圧の大きさに応じて点灯するＬＥＤの数を異ならせる。
表示回路８１ｂ，８１ｃ，８１ｄの各々は、ＬＥＤを有する。たとえば電源装置１００の電源部２０に入力電圧が正常に入力される場合に、表示回路８１ｄのＬＥＤが点灯する。電源装置１００から直流電圧が出力されている場合、表示回路８１ｂのＬＥＤが点灯する。一方、電源装置１００の内部に異常が発生した場合には、表示回路８１ｃのＬＥＤが点灯する。たとえば、表示回路８１ｄおよび表示回路８１ｂは、図１に示したＬＥＤ回路１２およびＬＥＤ回路３１のそれぞれの実現例である。

表示回路８１ｅおよび表示回路８１ｆは、ＬＥＤを含む。当該ＬＥＤが点灯することにより、通信ポート８３での通信状況が示される。

表示切替／リセットキー８２は、表示するパラメータを切り替えるために操作される。あるいは、表示切替／リセットキー８２は、通信設定のリセットのために操作される。出力電圧調整トリマ８４は、出力電圧を調整するために操作される。

図４に示す電源装置は、たとえば製造現場の制御盤に配置される。製造現場においては、異なる電源電圧の配線（電源ライン）が敷設されることがある。本来接続されるべき電源電圧のライン（たとえばＡＣ２３０Ｖのライン）よりも低い電圧の電源ライン（たとえばＡＣ１１５Ｖのライン）に電源装置を接続した場合、電源装置の出力が低下する可能性、あるいは電源装置の効率が低下する可能性がある。

本実施形態では、入力電圧の大きさに応じて、ＬＥＤ回路１２は、点灯の態様を異ならせる。具体的には点灯するＬＥＤの数が入力電圧の大きさに応じて異なる。これにより、ユーザは自分が意図した入力電圧が電源装置１００に印加されているかを確認する事ができる。また、点灯するＬＥＤの数が変化することにより、ユーザは、入力電圧のレベルが変動したことを把握することができる。したがって、たとえば電源装置１００の入力電圧の瞬時低下が発生した場合に、ユーザはその瞬時低下の発生を把握することができる。

なお、上記実施の形態では、電源装置は、入力電圧の範囲を示すための複数のＬＥＤを有する。しかし本実施の形態では、ＬＥＤの点灯の別の態様を採用することもできる。たとえば、入力電圧の範囲に応じてＬＥＤの発光色を変化させてもよい。

［付記］
以上のように、本実施形態は以下のような開示を含む。

（構成１）
外部からの入力電圧を受ける入力部（１０）と、
前記入力部（１０）を通して入力された前記入力電圧から電源電圧を発生させる電源部（２０）と、
前記電源電圧を出力する出力端子（３２，３３）を含む出力部（３０）と、
前記入力部（１０）に接続されて、前記入力電圧が印加されることにより点灯する点灯回路（１２）とを備え、
前記点灯回路（１２）は、前記入力電圧に応じて、点灯の態様を異ならせる、電源装置（１００）。

（構成２）
前記点灯回路（１２）は、複数の発光素子（７１～７４）を含み、前記複数の発光素子（７１～７４）のうちの点灯する発光素子の数を前記入力電圧の大きさに応じて変化させる、構成１に記載の電源装置（１００）。

（構成３）
前記点灯回路（１２）は、
前記複数の発光素子（７１～７４）のそれぞれの高電圧側に接続された複数のツェナーダイオード（５１～５４）をさらに含み、
前記複数のツェナーダイオード（５１～５４）は直列に接続されている、構成２に記載の電源装置（１００）。

本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ 入力部、１１ フューズ、１２，１３，３１ ＬＥＤ回路、１４，１５ 入力端子、１６ 保護接地端子、２０ 電源部、２１ 整流回路、２２ トランス、２２ａ 補助巻線、２２ｐ 一次巻線、２２ｓ 二次巻線、２３ ＭＯＳＦＥＴ、２４，２７ 平滑回路、２５ 突入電流制限回路、２６ ノイズフィルタ、２８ ドライブ制御回路、２９ 過電流検出回路、３０ 出力部、３２，３３ 出力端子、４１ 電圧検出回路、４２ 過電圧検出回路、４３，４４ フォトカプラ、４５，４６ コンデンサ、５０ ダイオード、５１～５４ ツェナーダイオード、６１～６４ 抵抗、８１ａ～８１ｆ 表示回路、８２ 表示切替／リセットキー、８３ 通信ポート、８４ 出力電圧調整トリマ、１００ 電源装置。

Claims (1)

1. 外部からの入力電圧を受ける入力部と、
   前記入力部を通して入力された前記入力電圧から電源電圧を発生させる電源部と、
   前記電源電圧を出力する出力端子を含む出力部と、
   前記入力部に接続されて、前記入力電圧が印加されることにより点灯する点灯回路とを備え、
   前記点灯回路は、前記入力電圧に応じて、点灯の態様を異ならせ、
   前記点灯回路は、複数の発光素子を含み、前記複数の発光素子のうちの点灯する発光素子の数を前記入力電圧の大きさに応じて変化させ、
   前記点灯回路は、
   前記複数の発光素子のそれぞれの高電圧側に接続された複数のツェナーダイオードをさらに含み、
   前記複数のツェナーダイオードは直列に接続されて、直列回路を構成し、
   前記複数のツェナーダイオードの前記直列回路の高電圧側と、前記複数の発光素子のそれぞれの低電圧側との間に、前記入力電圧が印加される、電源装置。

Images