JP7419867B2 - power supply - Google Patents

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Description

本発明は、電源装置に関する。 The present invention relates to a power supply device.

電源装置において、入力電流の検出値に応じて、入力側に配置された突入電流防止抵抗に電流を流すか短絡させるかを切り替える突入電流防止リレーを制御する技術が知られている。 2. Description of the Related Art In a power supply device, there is a known technique for controlling an inrush current prevention relay that switches between passing current through an inrush current prevention resistor arranged on the input side or short-circuiting the inrush current prevention resistor, depending on a detected value of input current.

このような突入電流防止リレーを制御する電源装置として、入力された交流電圧を整流する整流器、整流された電圧を平滑する平滑コンデンサ、平滑コンデンサに入力される突入電流を制限する抵抗、抵抗に電流を入力させるか否か制御するためのリレー、および、電流検知回路、および、平滑コンデンサの後段に接続され、平滑コンデンサにより平滑された電圧を所定の電圧に調製するコンバータを有し、電流検知回路は、流れる電流に応じて抵抗を有効にするか否かを制御するものが開示されている(例えば特許文献1)。当該装置では、電流が所定値以上流れると(短絡電流を検出すると)、リレーのコイルをオフ状態にして、インピーダンスの高い抵抗へ短絡電流を流すことにより、電源装置を保護するものとしている。 The power supply device that controls such inrush current prevention relays includes a rectifier that rectifies the input AC voltage, a smoothing capacitor that smoothes the rectified voltage, a resistor that limits the inrush current that is input to the smoothing capacitor, and a current that flows through the resistor. The current detection circuit includes a relay for controlling whether to input or not, a current detection circuit, and a converter connected after the smoothing capacitor to adjust the voltage smoothed by the smoothing capacitor to a predetermined voltage. discloses a device that controls whether or not to enable a resistor depending on the flowing current (for example, Patent Document 1). In this device, when a current exceeding a predetermined value flows (when a short-circuit current is detected), the relay coil is turned off and the short-circuit current flows through a high-impedance resistor to protect the power supply device.

しかしながら、特許文献1に記載された技術では、例えば、たこ足状態の配線によって電源供給される場合、または屋内電源設備の電源容量が十分でない場合には、短絡が発生し短絡電流が流れたとしても、上述の所定値まで電流が流れず、突入電流を制限する抵抗が有効にならず電源装置を保護できない場合があるという問題があった。 However, with the technology described in Patent Document 1, for example, when power is supplied by the wiring in a taut condition, or when the power capacity of indoor power supply equipment is insufficient, a short circuit occurs and a short circuit current flows. However, there is a problem in that the current does not flow up to the above-mentioned predetermined value, and the resistance that limits the rush current becomes ineffective, making it impossible to protect the power supply device.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、供給される電源が不足している場合においても電源装置を保護することができる電源装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a power supply device that can protect the power supply device even when the supplied power is insufficient.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、交流電源から出力される交流電圧を直流電圧に整流する整流手段と、前記整流手段の出力側に接続されたインダクタと、前記整流手段の出力端間に配置され、かつ、前記インダクタの後段側に設置された第1スイッチング手段と、前記第1スイッチング手段と並列に接続され、前記整流手段が出力する直流電圧を平滑化する平滑手段と、前記平滑手段から前記第1スイッチング手段への逆流電流を防止するダイオードと、前記第1スイッチング手段から前記整流手段へ流れる経路に配置された電流制限手段と、前記電流制限手段と並列に接続された第2スイッチング手段と、前記第1スイッチング手段の両端電圧を検出し、検出した前記第1スイッチング手段の前記両端電圧に基づいて、前記第1スイッチング手段の短絡時間を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段により検出された前記短絡時間が所定の閾値以上であるか否かを判定し、該短絡時間が前記閾値以上であると判定した場合、前記第2スイッチング手段を開状態にする制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記電圧検出手段により検出された前記両端電圧に応じて、前記閾値を補正することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the objects, the present invention provides a rectifier for rectifying an AC voltage output from an AC power source into a DC voltage, an inductor connected to the output side of the rectifier, and an inductor connected to the output side of the rectifier. A first switching means arranged between the output ends of the rectifying means and installed on the downstream side of the inductor, and connected in parallel with the first switching means, smoothing the DC voltage output by the rectifying means. a smoothing means, a diode for preventing reverse current from flowing from the smoothing means to the first switching means, a current limiting means arranged in a path flowing from the first switching means to the rectifying means, and a current limiting means in parallel with the current limiting means. Voltage detection for detecting a voltage across a second switching means connected to the second switching means and the first switching means, and detecting a short-circuit time of the first switching means based on the detected voltage across the first switching means. and determining whether the short-circuit time detected by the voltage detection means is equal to or greater than a predetermined threshold, and when it is determined that the short-circuit time is equal to or greater than the threshold, the second switching means is opened. and a control means for correcting the threshold value in accordance with the voltage across both ends detected by the voltage detection means .

本発明によれば、供給される電源が不足している場合においても電源装置を保護することができる。 According to the present invention, the power supply device can be protected even when the supplied power is insufficient.

図1は、異常時に電源装置に十分な電流を引き込むことができない場合を説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a case where sufficient current cannot be drawn into the power supply device during an abnormality. 図2は、従来の電源装置の構成の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of a conventional power supply device. 図3は、ヒューズ溶断特性を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing fuse blowing characteristics. 図4は、実施形態に係る電源装置の構成の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the configuration of the power supply device according to the embodiment. 図5は、短絡した場合の電流および電圧の状態の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of current and voltage states when a short circuit occurs. 図6は、短絡時間の判定の閾値を補正する動作について説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating the operation of correcting the threshold value for determining the short circuit time.

以下、添付図面を参照しながら、本発明に係る電源装置を詳細に説明する。また、以下の実施形態によって本発明が限定されるものではなく、以下の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想到できるもの、実質的に同一のもの、およびいわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、以下の実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換、変更および組み合わせを行うことができる。 Hereinafter, a power supply device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Furthermore, the present invention is not limited to the following embodiments, and the constituent elements in the following embodiments include those that can be easily figured out by a person skilled in the art, those that are substantially the same, and those that are within the so-called equivalent range. is included. Furthermore, various omissions, substitutions, changes, and combinations of constituent elements can be made without departing from the gist of the following embodiments.

(異常時に電源装置に十分な電流が流れない状態の一例)
図1は、異常時に電源装置に十分な電流を引き込むことができない場合を説明する図である。図1を参照しながら、短絡が発生した場合に電源装置に十分な電流を引き込むことができない場合について説明する。
(An example of a situation where sufficient current does not flow to the power supply during an abnormality)
FIG. 1 is a diagram illustrating a case where sufficient current cannot be drawn into the power supply device during an abnormality. With reference to FIG. 1, a case will be described in which a sufficient current cannot be drawn into the power supply device when a short circuit occurs.

図1では、屋内の各種電子機器に電源を供給する屋内電源設備201から、電源タップ202によりたこ足状態になった配線から、他の電子機器211、212、および電源装置101へ電源が供給される状態を示している。この場合、屋内電源設備201から電源供給が各電子機器に配分されるため、電源装置101に供給される電源(電力)が不足する可能性がある。また、屋内電源設備201そのものの電源容量が十分でない、または何らかの事情に電源容量が制限されている場合にも、電源装置101に供給される電源(電力)が不足する可能性もある。このような場合において、電源装置101の内部の回路に異物等により短絡が発生した場合、本来であれば大きな短絡電流が流れるところ、短絡が発生しても電源装置101へ十分な電流を引き込むことができない状態が発生する。 In FIG. 1, power is supplied from an indoor power supply equipment 201 that supplies power to various indoor electronic devices to other electronic devices 211 and 212 and the power supply device 101 from the wiring that has been turned into an octopus by a power tap 202. Indicates a state in which In this case, since the power supply from the indoor power supply equipment 201 is distributed to each electronic device, there is a possibility that the power supply (power) supplied to the power supply device 101 becomes insufficient. Furthermore, if the power supply capacity of the indoor power supply equipment 201 itself is not sufficient, or if the power supply capacity is limited for some reason, there is a possibility that the power supply (power) supplied to the power supply device 101 will be insufficient. In such a case, if a short circuit occurs in the internal circuit of the power supply device 101 due to a foreign object, etc., a large short circuit current would normally flow, but even if a short circuit occurs, sufficient current can be drawn into the power supply device 101. A situation occurs where it is not possible to do so.

(従来の電源装置について)
図2は、従来の電源装置の構成の一例を示す図である。図3は、ヒューズ溶断特性を示す図である。図2および図3を参照しながら、従来の電源装置101の構成、および保護動作の問題点について説明する。
(About conventional power supply)
FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of a conventional power supply device. FIG. 3 is a diagram showing fuse blowing characteristics. With reference to FIGS. 2 and 3, the configuration of the conventional power supply device 101 and problems in its protection operation will be described.

図2に示す従来の電源装置101は、交流電圧から直流電圧に変換して直流電源を供給する電源装置である。電源装置101は、交流電源111と、入力ヒューズ112と、ダイオードブリッジ113と、突入電流防止抵抗114と、突入電流防止リレー115と、インダクタ116と、スイッチング素子117と、ダイオード118と、平滑コンデンサ119と、を備える。 A conventional power supply device 101 shown in FIG. 2 is a power supply device that converts AC voltage to DC voltage and supplies DC power. The power supply device 101 includes an AC power supply 111, an input fuse 112, a diode bridge 113, an inrush current prevention resistor 114, an inrush current prevention relay 115, an inductor 116, a switching element 117, a diode 118, and a smoothing capacitor 119. and.

交流電源111は、交流電圧を供給する電源である。入力ヒューズ112は、交流電源111から流れる電流が所定値以上の大電流となった場合に、回路を保護するためにジュール熱によって溶断する電子部品である。ダイオードブリッジ113は、交流電源111からの交流電圧を全波整流して直流電圧に変換する電子部品である。 The AC power supply 111 is a power supply that supplies AC voltage. The input fuse 112 is an electronic component that is blown by Joule heat to protect the circuit when the current flowing from the AC power supply 111 becomes a large current exceeding a predetermined value. The diode bridge 113 is an electronic component that full-wave rectifies the AC voltage from the AC power supply 111 and converts it into a DC voltage.

突入電流防止抵抗114は、ダイオードブリッジ113から整流された直流電圧に基づく電流Iが何らかの原因(短絡等)によって過大になった場合に、インピーダンスの高い自身に電流が流れることによって回路を保護する抵抗器である。突入電流防止リレー115は、後述する制御手段132による制御に従って、突入電流防止抵抗114に電流を流すか、突入電流防止抵抗114の両端を短絡するかを切り替えるためのリレーである。突入電流防止リレー115は、スイッチング素子115aと、コイル115bとを有する。スイッチング素子115aは、コイル115bのオンオフにより開閉され、突入電流防止抵抗114を短絡するか否かを切り替えるスイッチング手段である。コイル115bは、制御手段132の制御に従ってオンオフ動作し、スイッチング素子115aの開閉動作を行う電子部品である。 The inrush current prevention resistor 114 is a resistor that protects the circuit by allowing current to flow through itself, which has a high impedance, when the current I based on the DC voltage rectified from the diode bridge 113 becomes excessive due to some reason (such as a short circuit). It is a vessel. The inrush current prevention relay 115 is a relay for switching between passing current through the inrush current prevention resistor 114 and short-circuiting both ends of the inrush current prevention resistor 114 under control by a control means 132 described later. Inrush current prevention relay 115 includes a switching element 115a and a coil 115b. The switching element 115a is a switching means that is opened and closed by turning on and off the coil 115b, and switches whether or not to short-circuit the inrush current prevention resistor 114. The coil 115b is an electronic component that is turned on and off under the control of the control means 132 to open and close the switching element 115a.

インダクタ116、スイッチング素子117およびダイオード118は、PFC(Power Factor Correction)回路(力率改善回路)を構成し、インダクタ116の機能、ダイオード118の整流機能(平滑コンデンサ119からスイッチング素子117への逆流防止)、およびスイッチング素子117の開閉動作により、高調波電流の発生を抑制し、電源装置101の力率を改善する。平滑コンデンサ119は、ダイオードブリッジ113により交流電圧から変換された直流電圧を平滑化するコンデンサである。 The inductor 116, the switching element 117, and the diode 118 constitute a PFC (Power Factor Correction) circuit (power factor correction circuit). ), and the opening/closing operation of the switching element 117 suppresses the generation of harmonic current and improves the power factor of the power supply device 101. The smoothing capacitor 119 is a capacitor that smoothes the DC voltage converted from the AC voltage by the diode bridge 113.

電源装置101は、さらに、トランス120と、スイッチング素子121と、ダイオード122と、二次側平滑コンデンサ123と、コンデンサ124と、ダイオード125と、を備える。 The power supply device 101 further includes a transformer 120, a switching element 121, a diode 122, a secondary smoothing capacitor 123, a capacitor 124, and a diode 125.

トランス120は、一次巻線120aと、二次巻線120bとを有し、平滑コンデンサ119により平滑化された直流電圧がスイッチング素子121の開閉動作により一次巻線120aに交流電流が流れる。そして、一次巻線120aに流れる交流電流は、トランス120の巻き線比に応じた交流電圧が二次巻線120bに発生する。そして、二次巻線120bに発生した交流電圧は、ダイオード122により整流され、二次側平滑コンデンサ123により平滑化される。そして、二次側平滑コンデンサ123の両端電圧(直流電圧)が、電源装置101の出力電圧となる。 The transformer 120 has a primary winding 120a and a secondary winding 120b, and when a DC voltage is smoothed by a smoothing capacitor 119, an alternating current flows through the primary winding 120a as a switching element 121 opens and closes. The alternating current flowing through the primary winding 120a generates an alternating voltage in the secondary winding 120b according to the winding ratio of the transformer 120. The AC voltage generated in the secondary winding 120b is rectified by the diode 122 and smoothed by the secondary smoothing capacitor 123. Then, the voltage across the secondary smoothing capacitor 123 (DC voltage) becomes the output voltage of the power supply device 101.

また、トランス120は、補助巻線120cを有し、スイッチング素子121の開閉動作により、当該補助巻線120cの両端に電圧が発生し、ダイオード125に電流が流れてコンデンサ24が充電され、当該コンデンサ24の両端から直流電圧が発生する。 Further, the transformer 120 has an auxiliary winding 120c, and when the switching element 121 opens and closes, a voltage is generated across the auxiliary winding 120c, current flows through the diode 125, and the capacitor 24 is charged. A DC voltage is generated from both ends of 24.

電源装置101は、さらに、電流検出手段131と、制御手段132と、を備える。 Power supply device 101 further includes current detection means 131 and control means 132.

電流検出手段131は、ダイオードブリッジ113へ流れ込む電流Iの値を検出する電子部品であり、検出した電流値を制御手段132へ送信する。制御手段132は、電流検出手段131により検出された電流値に基づいて、突入電流防止リレー115の動作を制御する制御装置である。具体的には、制御手段132は、電流検出手段131により検出された電流値が、短絡電流の発生等により所定の閾値以上であると判定した場合、突入電流防止リレー115のコイル115bをオフ状態にしてスイッチング素子115aを開状態(非導通状態)にし、電流Iが突入電流防止抵抗114に流れるようにする。これによって、過大となった短絡電流が抑制され、電源装置101を保護することができる。 The current detection means 131 is an electronic component that detects the value of the current I flowing into the diode bridge 113, and transmits the detected current value to the control means 132. The control means 132 is a control device that controls the operation of the rush current prevention relay 115 based on the current value detected by the current detection means 131. Specifically, when the control means 132 determines that the current value detected by the current detection means 131 is equal to or higher than a predetermined threshold value due to the occurrence of a short circuit current, etc., the control means 132 turns off the coil 115b of the inrush current prevention relay 115. to open the switching element 115a (non-conducting state) and allow the current I to flow through the rush current prevention resistor 114. As a result, an excessive short circuit current can be suppressed, and the power supply device 101 can be protected.

以上のような構成を有する従来の電源装置101において、交流電源111が供給する電源について図1で上述した状態により供給電源が不足している場合に、図2に示すように、スイッチング素子117の両端が異物により短絡状態となった場合を考える。この場合、図2に示すように、スイッチング素子117の両端の短絡により電流Iとして短絡電流が矢印の向きに流れるが、交流電源111の供給電源が不足しているために、電流検出手段131で検出される当該短絡電流の電流値が、上述の制御手段132で判定される閾値に達しない場合がある。この場合、制御手段132は、電流検出手段131で検出された電流値が閾値未満であると判定して通常の電流値の範囲であると判断し、突入電流防止リレー115のコイル115bのオン状態を継続して、スイッチング素子115aの閉状態(導通状態)が維持される。すると、上述の閾値には達しないものの大きな短絡電流である電流Iは、突入電流防止抵抗114を流れることなく、大きさが抑制されないまま流れる。そして、図3に示す入力ヒューズ112のヒューズ溶断特性が示すように、当該電流I(図3に示すたこ足配線・屋内容量制限がある場合の電流値)では、入力ヒューズ112の溶断まで時間がかかり(または入力ヒューズ112が溶断せず)、図2の矢印の向きに流れる電流の遮断動作が遅れ、電源装置101の内部配線・電子部品について発火・破損等による故障を招来する可能性がある。 In the conventional power supply device 101 having the above configuration, when the power supplied by the AC power supply 111 is insufficient due to the state described above in FIG. 1, as shown in FIG. Let us consider a case where both ends are short-circuited due to a foreign object. In this case, as shown in FIG. 2, a short-circuit current flows in the direction of the arrow as current I due to the short circuit between both ends of the switching element 117, but since the power supplied by the AC power supply 111 is insufficient, the current detection means 131 The detected current value of the short circuit current may not reach the threshold determined by the control means 132 described above. In this case, the control means 132 determines that the current value detected by the current detection means 131 is less than the threshold value and is within the normal current value range, and turns the coil 115b of the inrush current prevention relay 115 on. As a result, the closed state (conductive state) of the switching element 115a is maintained. Then, the current I, which is a large short circuit current that does not reach the above-mentioned threshold value, does not flow through the rush current prevention resistor 114 and flows without being suppressed in magnitude. As shown in the fuse blowing characteristics of the input fuse 112 shown in FIG. (or the input fuse 112 does not blow), the operation to cut off the current flowing in the direction of the arrow in FIG. .

以上のような、従来の電源装置101での問題点を解消するための本実施形態に係る電源装置1の構成および動作について、以下の図4~図6で説明する。 The configuration and operation of the power supply device 1 according to this embodiment for solving the above-mentioned problems with the conventional power supply device 101 will be explained with reference to FIGS. 4 to 6 below.

(本実施形態に係る電源装置の構成)
図4は、実施形態に係る電源装置の構成の一例を示す図である。図5は、短絡した場合の電流および電圧の状態の一例を示す図である。図4および図5を参照しながら、本実施形態に係る電源装置1の構成および動作について説明する。
(Configuration of power supply device according to this embodiment)
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the configuration of the power supply device according to the embodiment. FIG. 5 is a diagram showing an example of current and voltage states when a short circuit occurs. The configuration and operation of the power supply device 1 according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5.

図4に示す電源装置1は、電源装置101と同様に、交流電圧から直流電圧に変換して直流電源を供給する電源装置である。電源装置1は、交流電源11と、入力ヒューズ12と、ダイオードブリッジ13(整流手段の一例)と、突入電流防止抵抗14(電流制限手段の一例)と、突入電流防止リレー15と、インダクタ16と、スイッチング素子17と、スイッチング素子17(第1スイッチング手段)と、ダイオード18と、平滑コンデンサ19(平滑手段の一例)と、を備える。突入電流防止リレー15は、スイッチング素子15a(第2スイッチング手段)と、コイル15bとを有する。なお、これらの構成部品は、それぞれ上述の図2に示した電源装置101の交流電源111、入力ヒューズ112、ダイオードブリッジ113、突入電流防止抵抗114、突入電流防止リレー115(スイッチング素子115a、コイル115b)、インダクタ116、スイッチング素子117、ダイオード118、および平滑コンデンサ119と機能は同様である。 Like the power supply device 101, the power supply device 1 shown in FIG. 4 is a power supply device that converts AC voltage into DC voltage and supplies DC power. The power supply device 1 includes an AC power supply 11, an input fuse 12, a diode bridge 13 (an example of a rectifier), an inrush current prevention resistor 14 (an example of a current limiter), an inrush current prevention relay 15, and an inductor 16. , a switching element 17, a switching element 17 (first switching means), a diode 18, and a smoothing capacitor 19 (an example of a smoothing means). The rush current prevention relay 15 includes a switching element 15a (second switching means) and a coil 15b. Note that these components include the AC power supply 111, input fuse 112, diode bridge 113, inrush current prevention resistor 114, and inrush current prevention relay 115 (switching element 115a, coil 115b) of the power supply device 101 shown in FIG. 2, respectively. ), the inductor 116, the switching element 117, the diode 118, and the smoothing capacitor 119 have the same functions.

電源装置1は、さらに、トランス20と、スイッチング素子21と、ダイオード22と、二次側平滑コンデンサ23と、コンデンサ24と、ダイオード25と、を備える。トランス20は、一次巻線20aと、二次巻線20bと、補助巻線20cと、を有する。なお、これらの構成部品は、それぞれ上述の図2に示した電源装置101のトランス120(一次巻線120a、二次巻線120b、補助巻線120c)、スイッチング素子121、ダイオード122、二次側平滑コンデンサ123、コンデンサ124、およびダイオード125と機能は同様である。 The power supply device 1 further includes a transformer 20, a switching element 21, a diode 22, a secondary smoothing capacitor 23, a capacitor 24, and a diode 25. The transformer 20 has a primary winding 20a, a secondary winding 20b, and an auxiliary winding 20c. Note that these components include the transformer 120 (primary winding 120a, secondary winding 120b, auxiliary winding 120c), switching element 121, diode 122, and secondary side of the power supply device 101 shown in FIG. 2, respectively. The function is similar to that of smoothing capacitor 123, capacitor 124, and diode 125.

電源装置1は、さらに、電圧検出手段31(動作検出手段の一例)と、制御手段32と、備える。すなわち、電源装置1は、電源装置101の電流検出手段131の代わりに、電圧検出手段31を備え、制御手段132の代わりに制御手段32を備える。 The power supply device 1 further includes a voltage detection means 31 (an example of an operation detection means) and a control means 32. That is, the power supply device 1 includes a voltage detection means 31 instead of the current detection means 131 of the power supply device 101, and a control means 32 instead of the control means 132.

電圧検出手段31は、図5に示すように、スイッチング素子17のオンオフ動作を検出する電子部品である。具体的には、電圧検出手段31は、スイッチング素子17の両端電圧である電圧Vdsを検出し、スイッチング素子17が閉状態(導通状態、短絡状態)の時間、すなわち、図5に示すように電圧VdsがLowの時間(以下、短絡時間と称する場合がある)を検出し、検出した短絡時間を、制御手段32へ送信する。制御手段32は、電圧検出手段31により測定されたスイッチング素子17の短絡時間に基づいて、突入電流防止リレー15の動作を制御する制御装置である。具体的には、制御手段32は、電圧検出手段31により検出された短絡時間が所定の閾値以上であるか否かを判定し、当該閾値以上である場合、スイッチング素子17について異常により短絡状態になっていると判断し、突入電流防止リレー15のコイル15bをオフ状態にしてスイッチング素子15aを開状態(非導通状態)にし、電流Iが突入電流防止抵抗14に流れるようにする。 The voltage detection means 31 is an electronic component that detects the on/off operation of the switching element 17, as shown in FIG. Specifically, the voltage detection means 31 detects the voltage Vds that is the voltage across the switching element 17, and detects the voltage Vds as shown in FIG. The time when Vds is Low (hereinafter sometimes referred to as short-circuit time) is detected, and the detected short-circuit time is transmitted to the control means 32. The control means 32 is a control device that controls the operation of the inrush current prevention relay 15 based on the short circuit time of the switching element 17 measured by the voltage detection means 31. Specifically, the control means 32 determines whether the short circuit time detected by the voltage detection means 31 is equal to or greater than a predetermined threshold value, and if it is equal to or greater than the threshold value, the control means 32 determines whether or not the short circuit time detected by the voltage detection means 31 is equal to or greater than a predetermined threshold value. The coil 15b of the inrush current prevention relay 15 is turned off, the switching element 15a is opened (non-conductive), and the current I is caused to flow through the inrush current prevention resistor 14.

これによって、過大となった短絡電流が抑制され、電源装置1を保護することができる。また、電流Iに依存せず、スイッチング素子17の短絡状態を検出することができるため、屋内電源設備等(屋内電源設備201等)から電源装置1がたこ足状態になった配線で電源供給を受ける場合、または、屋内電源設備そのものの電源容量が十分でない、もしくは何らかの事情に電源容量が制限されている場合のように十分な電流を引き込むことができない場合においても、電源装置1を保護することができる。 Thereby, an excessive short circuit current can be suppressed, and the power supply device 1 can be protected. In addition, since it is possible to detect a short-circuit state of the switching element 17 without depending on the current I, power can be supplied from the indoor power supply equipment (indoor power supply equipment 201, etc.) to the power supply 1 through the wiring that is in the octopus state. To protect the power supply device 1 even when a sufficient current cannot be drawn, such as when the indoor power supply equipment itself does not have sufficient power supply capacity, or when the power supply capacity is limited for some reason. I can do it.

なお、突入電流防止抵抗14は、例えば温度ヒューズ抵抗であってもよい。これによって、電流Iがスイッチング素子17の短絡による短絡電流となっても、ジュール熱により内部のヒューズが溶断して回路を遮断し、電源装置1をより確実に保護することができる。 Note that the rush current prevention resistor 14 may be, for example, a thermal fuse resistor. Thereby, even if the current I becomes a short-circuit current due to a short-circuit of the switching element 17, the internal fuse blows due to Joule heat and the circuit is cut off, so that the power supply device 1 can be more reliably protected.

また、制御手段32が制御するスイッチング素子15aの開閉動作はコイル15bに対するオンオフ動作により行っているが、これに限定されるものではなく、例えば制御信号により開閉動作を制御できるスイッチング素子をスイッチング素子15aの代わりに用いるものとしてもよい。 Further, the opening/closing operation of the switching element 15a controlled by the control means 32 is performed by the on/off operation of the coil 15b, but the present invention is not limited to this. For example, the switching element 15a may be a switching element whose opening/closing operation can be controlled by a control signal. It may be used instead of.

(制御手段の判定処理に用いる閾値の補正について)
図6は、短絡時間の判定の閾値を補正する動作について説明する図である。図6を参照しながら、本実施形態に係る電源装置1の制御手段32において短絡時間の判定の閾値を補正する動作について説明する。
(About correction of the threshold value used in the determination process of the control means)
FIG. 6 is a diagram illustrating the operation of correcting the threshold value for determining the short circuit time. Referring to FIG. 6, the operation of correcting the threshold value for short-circuit time determination in the control means 32 of the power supply device 1 according to the present embodiment will be described.

図4に示した、インダクタ16、スイッチング素子17およびダイオード18は、PRC回路(力率改善回路)を構成し、インダクタ16の機能、ダイオード18の整流機能、およびスイッチング素子17の開閉動作により、高調波電流の発生を抑制し、電源装置1の力率を改善する。この場合、スイッチング素子17は、両端の電圧である入力電圧(電圧Vds)の大きさに応じて、開閉動作のデューティ比が変動する。具体的には、スイッチング素子17は、図6(a)に示すように、入力電圧が高い場合にはオン時間(閉状態の時間、短絡時間)が短く、低い場合には長くなるようなデューティ比で動作する。したがって、制御手段32は、電圧検出手段31により検出される短絡時間に対する判定の閾値については、スイッチング素子17のオン時間が長い入力電圧の低い場合に合わせて設定する必要があり、例えば、図6(a)の場合、閾値を検出時間T1とする必要がある。しかし、閾値を検出時間T1に固定にしたものとすると、オン時間が短い入力電圧が高い場合においても、スイッチング素子17の短絡が発生したときの検出が遅れることになる。 The inductor 16, switching element 17, and diode 18 shown in FIG. The generation of wave current is suppressed and the power factor of the power supply device 1 is improved. In this case, in the switching element 17, the duty ratio of the opening/closing operation varies depending on the magnitude of the input voltage (voltage Vds) that is the voltage across both ends. Specifically, as shown in FIG. 6(a), the switching element 17 has a duty such that the on time (closed state time, short circuit time) is short when the input voltage is high, and becomes long when the input voltage is low. Works with ratio. Therefore, the control means 32 needs to set the threshold value for determining the short circuit time detected by the voltage detection means 31 in accordance with the case where the input voltage is low and the ON time of the switching element 17 is long. For example, as shown in FIG. In the case of (a), it is necessary to set the threshold value to the detection time T1. However, if the threshold value is fixed to the detection time T1, even if the input voltage is high and the on-time is short, detection of a short circuit in the switching element 17 will be delayed.

そこで、制御手段32は、図6(b)に示すように、スイッチング素子17のオン時間が短い入力電圧が高い場合には、例えば、閾値を検出時間T2とすることにより、オン時間が長く入力電圧が低い場合における閾値(検出時間T1)の場合よりも、T1-T2だけスイッチング素子17の短絡状態の検出を早めることができる。このように、制御手段32は、電圧検出手段31により検出される入力電圧(電圧Vds)の大きさに応じて、短絡時間に対する判定の閾値を補正する。これによって、制御手段32は、スイッチング素子17の動作に応じて適切な閾値により判定を行うことによって、スイッチング素子17の短絡状態を早く検出することができる。 Therefore, as shown in FIG. 6(b), when the input voltage is high and the on-time of the switching element 17 is short, the control means 32 sets the threshold to the detection time T2, for example, so that the on-time is long and the input voltage is high. The short circuit state of the switching element 17 can be detected earlier by T1-T2 than in the case of the threshold value (detection time T1) when the voltage is low. In this way, the control means 32 corrects the threshold for determining the short circuit time according to the magnitude of the input voltage (voltage Vds) detected by the voltage detection means 31. Thereby, the control means 32 can quickly detect the short circuit state of the switching element 17 by making a determination using an appropriate threshold value according to the operation of the switching element 17.

以上のように、本実施形態に係る電源装置1では、電流を制限する突入電流防止抵抗14と、突入電流防止抵抗14に並列に接続されたスイッチング素子15aと、力率改善回路に含まれるスイッチング素子17の動作を検出する電圧検出手段31と、電圧検出手段31により検出されたスイッチング素子17の動作に応じて当該スイッチング素子17の短絡状態の発生の有無を判定し、短絡状態の発生を判定した場合、スイッチング素子15aを開状態にするものとしている。これによって、電流Iに依存せず、スイッチング素子17の短絡状態を検出することができるため、屋内電源設備等(屋内電源設備201等)から電源装置1がたこ足状態になった配線で電源供給を受ける場合、または、屋内電源設備そのものの電源容量が十分でない、もしくは何らかの事情に電源容量が制限されている場合のように十分な電流を引き込むことができない場合においても、電源装置1を保護することができる。 As described above, the power supply device 1 according to the present embodiment includes the inrush current prevention resistor 14 that limits current, the switching element 15a connected in parallel to the inrush current prevention resistor 14, and the switching element 15a included in the power factor correction circuit. A voltage detection means 31 detects the operation of the element 17, and determines whether or not a short circuit condition has occurred in the switching element 17 according to the operation of the switching element 17 detected by the voltage detection means 31, and determines whether a short circuit condition has occurred. In this case, the switching element 15a is opened. As a result, it is possible to detect a short-circuit state of the switching element 17 without depending on the current I, so that power is supplied from the indoor power supply equipment (indoor power supply equipment 201, etc.) to the power supply device 1 through the wiring that is in the octopus state. The power supply device 1 is protected even when it is unable to draw sufficient current, such as when the indoor power supply equipment itself does not have sufficient power supply capacity, or when the power supply capacity is limited for some reason. be able to.

1 電源装置
11 交流電源
12 入力ヒューズ
13 ダイオードブリッジ
14 突入電流防止抵抗
15 突入電流防止リレー
15a スイッチング素子
15b コイル
16 インダクタ
17 スイッチング素子
18 ダイオード
19 平滑コンデンサ
20 トランス
20a 一次巻線
20b 二次巻線
20c 補助巻線
21 スイッチング素子
22 ダイオード
23 二次側平滑コンデンサ
24 コンデンサ
25 ダイオード
31 電圧検出手段
32 制御手段
101 電源装置
111 交流電源
112 入力ヒューズ
113 ダイオードブリッジ
114 突入電流防止抵抗
115 突入電流防止リレー
115a スイッチング素子
115b コイル
116 インダクタ
117 スイッチング素子
118 ダイオード
119 平滑コンデンサ
120 トランス
120a 一次巻線
120b 二次巻線
120c 補助巻線
121 スイッチング素子
122 ダイオード
123 二次側平滑コンデンサ
124 コンデンサ
125 ダイオード
131 電流検出手段
132 制御手段
201 屋内電源設備
202 電源タップ
211、212 他の電子機器
1 Power supply device 11 AC power supply 12 Input fuse 13 Diode bridge 14 Inrush current prevention resistor 15 Inrush current prevention relay 15a Switching element 15b Coil 16 Inductor 17 Switching element 18 Diode 19 Smoothing capacitor 20 Transformer 20a Primary winding 20b Secondary winding 20c Auxiliary Winding 21 Switching element 22 Diode 23 Secondary smoothing capacitor 24 Capacitor 25 Diode 31 Voltage detection means 32 Control means 101 Power supply 111 AC power supply 112 Input fuse 113 Diode bridge 114 Inrush current prevention resistor 115 Inrush current prevention relay 115a Switching element 115b Coil 116 Inductor 117 Switching element 118 Diode 119 Smoothing capacitor 120 Transformer 120a Primary winding 120b Secondary winding 120c Auxiliary winding 121 Switching element 122 Diode 123 Secondary smoothing capacitor 124 Capacitor 125 Diode 131 Current detection means 132 Control means 201 Indoor Power supply equipment 202 Power strip 211, 212 Other electronic equipment

特開2019-004541号公報JP2019-004541A

Claims (2)

交流電源から出力される交流電圧を直流電圧に整流する整流手段と、
前記整流手段の出力側に接続されたインダクタと、
前記整流手段の出力端間に配置され、かつ、前記インダクタの後段側に設置された第1スイッチング手段と、
前記第1スイッチング手段と並列に接続され、前記整流手段が出力する直流電圧を平滑化する平滑手段と、
前記平滑手段から前記第1スイッチング手段への逆流電流を防止するダイオードと、
前記第1スイッチング手段から前記整流手段へ流れる経路に配置された電流制限手段と、
前記電流制限手段と並列に接続された第2スイッチング手段と、
前記第1スイッチング手段の両端電圧を検出し、検出した前記第1スイッチング手段の前記両端電圧に基づいて、前記第1スイッチング手段の短絡時間を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段により検出された前記短絡時間が所定の閾値以上であるか否かを判定し、該短絡時間が前記閾値以上であると判定した場合、前記第2スイッチング手段を開状態にする制御手段と、
を備え
前記制御手段は、前記電圧検出手段により検出された前記両端電圧に応じて、前記閾値を補正する電源装置。
a rectifier for rectifying the AC voltage output from the AC power source into DC voltage;
an inductor connected to the output side of the rectifying means;
a first switching means disposed between the output ends of the rectifying means and installed on the downstream side of the inductor;
smoothing means connected in parallel with the first switching means and smoothing the DC voltage output by the rectification means;
a diode that prevents reverse current from flowing from the smoothing means to the first switching means;
current limiting means disposed in a path flowing from the first switching means to the rectifying means;
a second switching means connected in parallel with the current limiting means;
Voltage detection means for detecting a voltage across the first switching means and detecting a short-circuit time of the first switching means based on the detected voltage across the first switching means ;
Determining whether or not the short circuit time detected by the voltage detection means is equal to or greater than a predetermined threshold value, and if it is determined that the short circuit time is equal to or greater than the threshold value, control for opening the second switching means. means and
Equipped with
The control means is a power supply device that corrects the threshold value according to the voltage across both ends detected by the voltage detection means .
前記電流制限手段は、温度ヒューズ抵抗である請求項に記載の電源装置。 The power supply device according to claim 1 , wherein the current limiting means is a thermal fuse resistor.
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