JPH04111289U - 電源回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】平滑用コンデンサの不必要な高耐圧化を図るこ
となくなく、過電圧保護を確実に行なえる電源回路を提
供する。 【構成】選択的に入力される電圧値の異なる２種の交流
電源のうち、一方の交流電源の入力時に切換回路４が閉
路されて倍電圧整流回路を構成し、他方の交流電源の入
力時に切換回路４が開路されてブリッジ整流回路を構成
し、２種の交流電源を略同一値の直流電圧Ｖ0 に変換し
て出力する。電圧監視回路８、９は第１のコンデンサ５
及び第２のコンデンサ６の端子電圧Ｖ01、Ｖ02を個別に
検出して過電圧検出信号を出力する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、例えばＡＣ 100ＶとＡＣ 200Ｖの交流入力に対し、前者に対しては 倍電圧整流、後者にはブリッジ整流になるように切替え、２つの異なる交流電源 系に対して、略同一値の直流出力を得るようにした電源回路に関する。本考案に 係る電源回路は、例えばスイッチング電源のようにそれ自体独立した形態を取る 電源のみならず、各種電子機器の電源部等のように独立した形態を取らない電源 等にも、広く適用し得る。

【０００２】

【従来の技術】

図５はこの種の電源回路の一般的な回路構成を示す図である。図５において、 １は交流電源、２はヒューズ等の過電流保護素子、３はダイオードブリッジ回路 、４は切換回路、５は第１のコンデンサ、６は第２のコンデンサ、７は負荷であ る。第１のコンデンサ５及び第２のコンデンサ６はコンデンサ回路を構成してい る。

【０００３】 交流電源１は、例えばＡＣ 100ＶとＡＣ 200Ｖのように、電圧値の異なる２種 の交流電源で構成され、何れか一方が選択的に供給される。ダイオードブリッジ 回路３は、交流電源を受ける交流入力端３１、３２及び整流出力端３３、３４を 有している。コンデンサ回路を構成する第１のコンデンサ５及び第２のコンデン サ６は、容量値がほぼ同一であって、ダイオードブリッジ回路３の整流出力端３ ３、３４から導かれた直流ラインａーｂ間において直列に接続されている。

【０００４】 切換回路４は、一方の交流電源、例えばＡＣ 100Ｖの入力時に短絡されて、ダ イオードブリッジ回路３による倍電圧整流回路を構成し、他方の交流電源、例え ばＡＣ 200Ｖの入力時に開放されて、ダイオードブリッジ回路３による通常のブ リッジ整流回路が構成されるように、ダイオードブリッジ回路３の交流入力端３ ２と、第１のコンデンサ５及び第２のコンデンサ６の接続点との間に接続されて いる。切換回路４は機械的スイッチ、差込み式ジャンパ線または半導体スイッチ 等を含んで構成される。負荷７には各種の電子機器が含まれる。例えばＤＣーＤ Ｃコンバータ等である。

【０００５】 交流電源１がＡＣ 100ＶとＡＣ 200Ｖとの間で選択される場合を仮定する。Ａ Ｃ 200Ｖが選択されたとき、切換回路４が開路される。すると、切換回路４を含 む回路を除去した回路構成となるから、交流電源１から供給されたＡＣ 200Ｖの 交流入力は、ブリッジ整流回路３で全波整流され、その整流出力が第１のコンデ ンサ５及び第２のコンデンサ６により平滑化され、直流ラインａーｂ間にＡＣ20 0 Ｖに対応した直流電圧Ｖ0 が得られる。

【０００６】 交流電源１としてＡＣ 100Ｖが選択された場合は、切換回路４が閉じられる。 すると、正サイクル時には、ブリッジ整流回路３を構成するダイオードの１つを 通してＡＣ 100Ｖが整流され、その整流出力が第１のコンデンサ５によって平滑 化される。このとき、第１のコンデンサ５の端子電圧Ｖ01はＡＣ 100Ｖに対応し た直流電圧となる。一方、負サイクル時には、ブリッジ整流回路３を構成する他 のダイオードを通してＡＣ 100Ｖが整流され、その整流出力がコンデンサ第２の コンデンサ６によって平滑化される。このとき、第２のコンデンサ６の端子電圧 Ｖ02はＡＣ 100Ｖに対応した直流電圧となる。直流ラインａーｂ間には、正サイ クル時の端子電圧Ｖ01と負サイクル時の端子電圧Ｖ02を重ね合せた倍電圧直流電 圧Ｖ0 が得られる。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上述した電源回路には次のような問題がある。 （Ａ）ＡＣ 200Ｖの入力時に切換回路４が短絡故障を生じた場合、ＡＣ 200Ｖの 倍電圧整流出力が得られる。このため、第１のコンデンサ５及び第２のコンデン サ６の端子電圧Ｖ01、Ｖ02は通常の約２倍もの過電圧となる。第１のコンデンサ ５及び第２のコンデンサ６には、通常、短時間の過電圧に対しては、それに耐え 得るだけの耐圧特性が付与されている。しかしながら、切換回路４の短絡故障は 、故障検知回路を持たない限り、外部からは分らない。このため、過電圧状態が 第１のコンデンサ５及び第２のコンデンサ６の耐え得る時間を超えて長時間継続 しがちであり、第１のコンデンサ５及び第２のコンデンサ６の破壊、それに伴う 火災等、重大な事故に発展することがあった。ＡＣ 200Ｖ入力時に誤って切換回 路４が閉じられた場合も、上記と同様の問題を生じる。 （Ｂ）第１のコンデンサ５及び第２のコンデサ６として、切換回路４の短絡故障 時の過電圧に充分に耐え得る高耐圧コンデンサを用いれば、上述の問題を解決で きる。しかし、コンデンサは耐圧が高くなればなる程、大型になると共に高価に なり、実用的要求に対応できなくなる。 （Ｃ）上述の過電圧が負荷７に印加され、負荷７を損傷することもある。負荷７ の過電圧損傷は、第１のコンデンサ５及び第２のコンデンサ６の高耐圧化を図っ たとしても解決することができない。

【０００８】 そこで、本考案の課題は、上述する従来の問題点を解決し、平滑用コンデンサ の不必要な高耐圧化を図ることなく、過電圧保護を確実に行なえる電源回路を提 供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

上述した課題解決のため、本考案は、電圧値の異なる２種の交流電源が選択的 に入力され、前記２種の交流電源を略同一値の直流電圧に変換して出力する電源 回路であって、ダイオードブリッジ回路と、コンデンサ回路と、切換回路と、電 圧監視回路とを含み、 前記ダイオードブリッジ回路は、前記交流電源を受ける交流入力端及び整流出 力端を有しており、 前記コンデンサ回路は、少なくとも第１のコンデンサ及び第２のコンデンサを 含み、第１のコンデンサ及び第２のコンデンサは、前記ダイオードブリッジ回路 の整流出力端間において直列に接続されており、 前記切換回路は、一方の交流電源の入力時に閉路されて前記ダイオードブリッ ジ回路による倍電圧整流回路を構成し、他方の交流電源の入力時に開路されて前 記ダイオードブリッジ回路によるブリッジ整流回路が構成されるように、前記ダ イオードブリッジ回路の交流入力端の１つと、前記第１のコンデンサ及び第２の コンデンサの接続点との間に接続されており、 前記電圧監視回路は、前記第１のコンデンサ及び第２のコンデンサの端子電圧 を個別に検出して過電圧検出信号を出力すること を特徴とする。

【００１０】

【作用】

具体例として、交流電源がＡＣ 100ＶとＡＣ 200Ｖとの間で選択される場合を 仮定する。ＡＣ 200Ｖの入力時に切換回路に短絡故障を生じた場合、または、Ａ Ｃ 200Ｖ入力時に誤って切換回路が閉じられた場合、ＡＣ 200Ｖの倍電圧整流出 力が得られ、第１のコンデンサ及び第２のコンデンサの端子電圧は通常の約２倍 の過電圧となることは前述した通りである。ここで、本考案に係る電源回路は、 電圧監視回路を含み、電圧監視回路は第１のコンデンサ及び第２のコンデンサの 端子電圧を検出して過電圧検出信号を出力するようになっているから、上述の過 電圧を速やかに検出できる。過電圧検出信号は、交流入力回路の遮断、負荷の動 作停止または警報信号等として利用できる。このため、第１のコンデンサ及び第 ２のコンデンサの破壊及びそれに伴う火災等の事故を防止できるようになると共 に、負荷を過電圧から保護することができるようになる。

【００１１】 電圧監視回路は、第１のコンデンサ及び第２のコンデンサの端子電圧を個別に 検出するようになっているから、第１のコンデンサ及び第２のコンデンサの加算 端子電圧を検出する場合に比較して、電圧監視回路の回路構成が容易であり、ま た、検出の信頼性も高くなる。

【００１２】 しかも、第１のコンデンサ及び第２のコンデサとして、高耐圧のものを使用す る必要がないので、大型化やコストアップを招くことがない。

【００１３】

【実施例】 図１は本考案に係る電源回路の電気回路接続図である。図において、図５と同 一の参照符号は同一性ある構成部分を示している。８は第１の電圧検出回路、９ は第２の電圧検出回路、１０はスイッチ回路であり、これらは、電圧監視回路を 構成している。第１の電圧検出回路８は、第１のコンデンサ５の端子電圧Ｖ01を 検出するように、第１のコンデンサ５の両端に接続され、第２の電圧検出回路９ は第２のコンデンサ６の端子電圧Ｖ02を検出するように、第２のコンデンサ６の 両端に接続されている。

【００１４】 スイッチ回路１０は、第１の電圧検出回路８及び第２の電圧検出回路９から、 過電圧検出信号が与えられてスイッチ動作をする。スイッチ回路１０は、オンし た時に、交流ラインに直列に入る過電流保護素子２に過電流を流すように接続さ れている。具体的には、過電流保護素子２の一端を接続したダイオードブリッジ 回路３の交流入力端子３１と、整流出力端子３４との間に接続されている。

【００１５】 ＡＣ 200Ｖ入力時に切換回路４に短絡故障を生じた場合、または、ＡＣ 200Ｖ 入力時に誤って切換回路４が閉じられた場合、第１のコンデンサ５及び第２のコ ンデンサ６の端子電圧Ｖ01、Ｖ02は通常の約２倍の過電圧となる。この過大な端 子電圧Ｖ01、Ｖ02は第１の電圧検出回路８及び第２の電圧検出回路９によって検 出される。過電圧検出信号は、スイッチ回路１０に与えられ、スイッチ回路１０ がオンとなる。このため、交流電源１ー過電流保護素子２ースイッチ回路１０ー 交流電源１の回路ループが形成され、過電流保護素子２が遮断動作をし、交流電 源供給が遮断される。従って、第１のコンデンサ５及び第２のコンデンサ６の破 壊、それに伴う火災等の事故を防止できるようになると共に、負荷７を過電圧か ら保護することができるようになる。

【００１６】 しかも、第１の電圧検出回路８は第１のコンデンサ５の端子電圧Ｖ01を検出し 、第２の電圧検出回路９は第２のコンデンサ６の端子電圧Ｖ02を検出するという 如く、個別に検出するようになっているから、第１のコンデンサ５及び第２のコ ンデンサ６の加算端子電圧（Ｖ01＋Ｖ02）を検出する場合に比較して、電圧監視 回路の回路構成が容易であり、また、検出の信頼性も高くなる。

【００１７】 第１のコンデンサ５及び第２のコンデサ６としては、短時間過電圧耐圧保証が 得られればよく、高耐圧のものを使用する必要がないので、大型化やコストアッ プを招くことがない。

【００１８】 図２は本考案に係る電源回路の更に別の実施例を示している。この実施例は負 荷７がＤＣーＤＣコンバータである場合に取り得る構成を示している。図におい て、７１はスイッチング素子、７２は変換トランス、７３は出力回路、７４は制 御回路である。スイッチング素子７１はバイポーラ・トランジスタまたは電界効 果トランジスタ等によって構成される。このスイッチング素子７１は主電極回路 を変換トランス７２の入力巻線７２１に直列に接続し、入力巻線７２１を通して 、電源回路から与えられる直流電圧Ｖ0 をスイッチングする。スイッチング出力 は変換トランス７２の出力巻線７２２に伝送され、出力回路７３によって直流に 変換される。

【００１９】 制御回路７４は、出力端子１１に現われる出力電圧Ｖooを監視し、出力電圧Ｖ ooが一定となるようなパルス幅制御等をスイッチング素子７１に与える。制御回 路７４には第１の電圧検出回路８及び第２の電圧検出回路９からの過電圧検出信 号が与えられている。制御回路７４は第１の電圧検出回路８または第２の電圧検 出回路９から、過電圧検出信号が与えられたとき、スイッチング素子７１のスイ ッチング動作を停止させ、出力端子１１からの出力電圧Ｖooの出力をストップさ せる。

【００２０】 ＡＣ 200Ｖ入力時に切換回路に短絡故障を生じた場合、または、ＡＣ 200Ｖ入 力時に誤って切換回路が閉じられた場合、スイッチング素子７１のスイッチング 動作を停止させ、出力端子１１からの出力電圧Ｖooの出力をストップさせるので 、負荷７を過電圧から保護できる。

【００２１】 出力電圧Ｖooの出力がストップしても、第１のコンデンサ５及び第２のコンデ ンサ６に対して過電圧が印加され続けるが、出力電圧Ｖooのストップから回路異 常が分るので、交流電源１の遮断等の必要な対策を講じ、第１のコンデンサ５及 び第２のコンデンサ６の破壊、それに伴なう火災の発生を防止できる。交流電源 １の遮断は、人為的操作または出力電圧Ｖooのストップス信号を用いた自動制御 によって行なうことができる。

【００２２】 図３は本考案に係る電源回路の更に具体的な回路図を示している。この実施例 は、図１に示した実施例の具体例である。第１の電圧検出回路８はツェナーダイ オード８２を含んでいる。ツエナーダイオード８２にはスイッチ回路１０に対す る過電圧検出信号の絶縁伝送手段としてフォトカプラ８１を構成する発光ダイオ ード８１１及び抵抗８３が直列に接続されている。ツェナーダイオード８２、発 光ダイオード８１１及び抵抗８３は第１のコンデンサ５の端子間に接続されてい る。８４は抵抗８３と共に、第１のコンデンサ５の端子間電圧Ｖ01を分圧する抵 抗である。

【００２３】 第２の電圧検出回路９はツェナーダイオード９１を含んでいる。ツェナーダイ オード９１には抵抗９２が直列に接続されている。ツェナーダイオード９１及び 抵抗９２の直列回路は第２のコンデンサ６の端子間に接続されている。８４は抵 抗９２と共に、第２のコンデンサ６の端子電圧Ｖ01を分圧する抵抗である。

【００２４】 スイッチ回路１０はサイリスタ１０１、抵抗１０２〜１０３及びフォトカプラ ８１のフォトトランジスタ８１２を含んでいる。サイリスタ１０１はアノードＡ を、抵抗１０３を介して、過電流保護素子２の一端を接続したダイオードブリッ ジ回路３の交流入力端子３１に接続すると共に、カソードＫを整流出力端子３４ に接続してある。サイリスタ１０１のゲートＧにはフォトトランジスタ８１２の エミッタ及び第２の電圧検出回路９を構成するツェナーダイオード９１のアノー ド側が接続されている。

【００２５】 ＡＣ 200Ｖ入力時に切換回路４に短絡故障を生じ、または、ＡＣ 200Ｖ入力時 に誤って切換回路４が閉じられ、第１のコンデンサ５及び第２のコンデンサ６の 端子電圧Ｖ01、Ｖ02が過電圧になると、第１の電圧検出回路８を構成するツェナ ーダイオード８２が導通する。ツエナーダイオード８２の導通により、フォトカ プラ８１を構成する発光ダイオード８１１に電流が流れる。そして、発光ダイオ ード８１１及 びフォトトランジスタ８１２の光結合により、サイリスタ１０１ のゲートＧが駆動され、サイリスタ１０１が導通する。このため、交流電源１ー 過電流保護素子２ー抵抗１０３ーサイリスタ１０１ー交流電源１の回路ループが 形成され、過電流保護素子２が遮断動作をし、交流電源供給が遮断される。従っ て、第１のコンデンサ５及び第２のコンデンサ６の破壊、それに伴う火災等の事 故を防止できるようになると共に、負荷７を過電圧から保護することができるよ うになる。

【００２６】 第１の電圧検出回路８は、フォトカプラ８１による絶縁伝送手段を用いてスイ ッチ回路１０を構成するサイリスタ１０１のゲートＧに過電圧検出信号を供給す るようにしてあるので、直流ラインａーｂ間に現われる電圧Ｖ0 から分離して、 第１のコンデンサ５の端子電圧Ｖ01を検出できる。

【００２７】 また、過電圧Ｖ02により第２の電圧検出回路９を構成するツェナーダイオード ９１が導通する。ツエナーダイオード９１の導通により、サイリスタ１０１のゲ ートＧが駆動され、サイリスタ１０１が導通する。

【００２８】 第１の電圧検出回路８の過電圧検出信号及び第２の電圧検出回路９の過電圧検 出信号は、サイリスタ１０１のゲートＧに対してワイヤード・オアの形で与えら れるので、何れか一方が過電圧を検出したときに、保護動作が行なわれる。

【００２９】 図４は本考案に係る電源回路の更に別の実施例を示している。図において、図 ３と同一の参照符号は同一性ある構成部分を示している。この実施例では、第１ の電圧検出回路８の過電圧検出信号はトランジスタ１０６を介してサイリスタ１ ０１のゲートＧに供給し、第２の電圧検出回路９の過電圧検出信号は、トランジ スタ１０８及びトランジスタ１０６を介してサイリスタ１０１のゲートＧに供給 するようになっている。１０５、１０７は抵抗である。

【００３０】

【考案の効果】

以上述べたように、本考案によれば、次のような効果が得られる。 （ａ）電圧値の異なる２種の交流電源が選択的に入力され、２種の交流電源を略 同一値の直流電圧に変換して出力する電源回路であって、電圧監視回路を含み、 この電圧監視回路により、ダイオードブリッジ回路及び切換回路と共に倍電圧整 流及びブリッジ整流を行なう第１のコンデンサ及び第２のコンデンサの端子電圧 を検出して過電圧検出信号を出力するようにしたから、第１のコンデンサ及び第 ２のコンデンサの破壊及び破壊に伴う火災等の事故を防止できると共に、負荷を 過電圧から保護し得る電源回路を提供できる。 （ｂ）電圧監視回路は、第１のコンデンサ及び第２のコンデンサの端子電圧を個 別に検出するようになっているから、第１のコンデンサ及び第２のコンデンサの 加算端子電圧を検出する場合に比較して、電圧監視回路の回路構成が容易であり 、また、検出の信頼性も高くなる。 （ｃ）第１のコンデンサ及び第２のコンデサとして、高耐圧のものを使用する必 要がないので、大型化やコストアップを招くことがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る電源回路の電気回路図である。

【図２】本考案に係る電源回路の別の実施例を示す電気
回路図である。

【図３】本考案に係る電源回路の具体的な実施例を示す
電気回路図である。

【図４】本考案に係る電源回路の別の実施例を示す電気
回路図である。

【図５】従来の電源回路の電気回路図である。

【符号の説明】

１ 交流電源 ２ 過電流保護回路 ３ ブリッジ整流回路 ４ 切換回路 ５ 第１のコンデンサ ６ 第２のコンデンサ ８ 第１の電圧検出回路 ９ 第２の電圧検出回路 １０ スイッチ回路

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 電圧値の異なる２種の交流電源が選択的
   に入力され、前記２種の交流電源を略同一値の直流電圧
   に変換して出力する電源回路であって、ダイオードブリ
   ッジ回路と、コンデンサ回路と、切換回路と、電圧監視
   回路とを含み、前記ダイオードブリッジ回路は、前記交
   流電源を受ける交流入力端及び整流出力端を有してお
   り、前記コンデンサ回路は、少なくとも第１のコンデン
   サ及び第２のコンデンサを含み、第１のコンデンサ及び
   第２のコンデンサは、前記ダイオードブリッジ回路の整
   流出力端間において直列に接続されており、前記切換回
   路は、一方の交流電源の入力時に閉路されて前記ダイオ
   ードブリッジ回路による倍電圧整流回路を構成し、他方
   の交流電源の入力時に開路されて前記ダイオードブリッ
   ジ回路によるブリッジ整流回路が構成されるように、前
   記ダイオードブリッジ回路の交流入力端の１つと、前記
   第１のコンデンサ及び第２のコンデンサの接続点との間
   に接続されており、前記電圧監視回路は、前記第１のコ
   ンデンサ及び第２のコンデンサの端子電圧を個別に検出
   して過電圧検出信号を出力することを特徴とする電源回
   路。
2. 【請求項２】 前記電圧監視回路は、前記過電圧検出信
   号が与えられてスイッチ動作をするスイッチ回路を含
   み、前記スイッチ回路は、オンした時に、交流ラインに
   直列に入る過電流保護素子に過電流を流すように、前記
   交流ラインに接続されていることを特徴とする請求項１
   に記載の電源回路。
3. 【請求項３】 前記直流電圧の供給を受けて動作する負
   荷を含み、前記負荷は、前記過電圧検出信号が供給さ
   れ、前記過電圧検出信号に基づいて出力を停止すること
   を特徴とする請求項１に記載の電源回路。