JPH05199737A - 交流入力の電源装置 - Google Patents

交流入力の電源装置

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JPH05199737A
JPH05199737A JP556492A JP556492A JPH05199737A JP H05199737 A JPH05199737 A JP H05199737A JP 556492 A JP556492 A JP 556492A JP 556492 A JP556492 A JP 556492A JP H05199737 A JPH05199737 A JP H05199737A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高信頼性で安全性の高い交流入力の電源装置
を提供することを目的とする。 【構成】 交流入力端lに接続された過電流保護用フュ
ーズF1,交流入力ACを整流平滑するダイオードブリ
ッジDとコンデンサC4,整流平滑された非安定直流を
安定直流に変換するDC−DCコンバータ10,およ
び、サージ保護回路を含み交流入力端lとダイオードブ
リッジDの間に介挿されたノイズフィルタ回路21,を
備える交流入力の電源装置において、ノイズフィルタ回
路21のサージ保護回路を、フューズF1の直後とフレ
ームグランドFGの間に接続された、ガスチューブアレ
スタAR,その続流を防止する酸化亜鉛バリスタZNR
4および短絡保護用のコンデンサC5の直列回路とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、交流入力を直流に変換
する電源装置に関し、特に落雷等によるサージに対して
OA機器等の電子機器の電気回路を保護するサージ保護
回路を備える電源装置に関する。
【0002】
【従来技術】OA機器等の電子機器の直流電源は商用交
流を所要電圧の直流に変換するが、出力電圧制御回路
に、小型化,軽量化,高効率化等の要求に適合するスイ
ッチングレギュレータ方式を採用している。スイッチン
グレギュレータ方式は、従来使用されていたドロッパ方
式に比べて小型,軽量,高効率等である反面、ノイズの
発生が大きいのでこれを抑えるために、交流入力部にノ
イズフィルタ回路を設けている(例えば実開昭63-19838
4号公報)。
【0003】図5に、従来のこの種の直流電源回路の構
成概要を示す。この電源回路は、交流入力部,交流を整
流,平滑するダイオードブリッジD,コンデンサC4
平滑後の非安定直流を安定化し直流電圧を出力するDC
−DCコンバータ10,および交流入力部とダイオード
ブリッジD間に設けられたノイズフィルタ20から構成
されている。DC−DCコンバータ10はスイッチング
レギュレータを含む。コンバータ10から出力される直
流電圧は、電子機器の制御用電源や駆動用電源として使
用される。なお、交流入力部のラインlに配置されたフ
ューズF1は過電流保護用のフューズである。
【0004】ノイズフィルタ20は、ラインアクロスコ
ンデンサC1,コモンモードチョークコイルL,ライン
バイパスコンデンサC2,C3を構成要素としている。な
お、ノーマルモードノイズ除去用コイルをラインl,ニ
ュートラルnに各々配置してもよい。このように配置さ
れたノイズフィルタ20は、スイッチング電源から外部
へ流出する伝導ノイズ(雑音端子電圧)や放射ノイズ
(電界,磁界)を抑えるばかりでなく、外部からのノイ
ズの侵入に対しても電子機器を保護する役目を持ってい
る。更に、このノイズフィルタ20には上述のような一
般的な部品(C1,L,C2,C3)のほかに、落雷誘導
等によるサージ対策として図5に示すように酸化金属
(亜鉛)バリスタZNR1,ZNR2,ZNR3を交流入
力部のラインlーニュートラルn間(ZNR1),ライ
ンl−フレームグランドFG間(ZNR2),ニュート
ラルn−フレームグランドFG間(ZNR3)に配置し
ている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このような構成とした
場合、特にフレームグランドFGとの間に酸化亜鉛バリ
スタZNR2,ZNR3を配置すると、リーク電流の増加
による感電の危険性,リーク電流規格オーバ,又は耐圧
試験時に交流入力部とフレームグランドFG間が酸化亜
鉛バリスタZNR2,ZNR3を介して短絡となるため耐
圧試験ができない等の不具合を生ずることが多かった。
又、酸化亜鉛バリスタが雷サージ等を受けて壊れた場合
その故障モードは、ほとんどがショートモードであり、
その結果、一次ラインの地絡となり電子機器による感電
や火災等のおそれがある。
【0006】本発明は、この種の問題点を改善すること
を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の電源装置は、交
流入力端(l)に接続された過電流保護用フューズ(F1),
該フューズ(F1)を介した交流入力(AC)を整流平滑する整
流平滑回路(D,C4),該整流平滑回路(D,C4)に接続され、
整流平滑された非安定直流を安定直流に変換するDC−
DCコンバータ(10)、および、サージ保護回路を含み前
記交流入力端(l)と前記整流平滑回路(D,C4)の間に介挿
されたノイズフィルタ回路(21〜24)、を備える交流入力
の電源装置において、前記ノイズフィルタ回路(21〜24)
は、前記フューズ(F1)の直後とフレームグランド(FG)の
間に接続された、ガスチューブアレスタ(AR),その続流
防止手段(ZNR4/R)および短絡保護素子(C5/F2)の直列回
路でなるサージ保護回路(AR,ZNR4,C5/AR,R,C5/AR,ZNR4,
F2/AR,R,F2)、を備えることを特徴とする。
【0008】
【作用】交流入力端(l)にサージ、例えば雷サージが到
来すると、ガスチューブアレスタ(AR)が放電し、雷サー
ジはガスチューブアレスタ(AR),その続流防止手段(ZNR4
/R)および短絡保護素子(C5/F2)を通してフレームグラン
ドにバイパスする。ガスチューブアレスタ(AR)が破壊せ
ず雷サージがおさまったときには、サージ保護回路(AR,
ZNR4,C5/AR,R,C5/AR,ZNR4,F2/AR,R,F2)の電流値が続流
防止手段(ZNR4/R)により抑制されガスチューブアレスタ
(AR)に加わる電圧が放電維持電圧未満に低下しガスチュ
ーブアレスタ(AR)の放電が停止し、サージ保護回路(AR,
ZNR4,C5/AR,R,C5/AR,ZNR4,F2/AR,R,F2)の電流値は零と
なる。雷サージエネルギが大きくガスチューブアレスタ
(AR)が破壊され短絡する場合には、短絡後の短絡保護素
子(C 5/F2)がサージ保護回路(AR,ZNR4,C5/AR,R,C5/AR,ZN
R4,F2/AR,R,F2)の通電を防止する。
【0009】定常時には、ガスチューブアレスタ(AR)が
絶縁状態であるのでサージ保護回路(AR,ZNR4,C5/AR,R,C
5/AR,ZNR4,F2/AR,R,F2)にリーク電流が流れず、従来の
リーク電流による感電の危険性,リーク電流規格オーバ
等の問題がない。また、耐圧試験電圧ではガスチューブ
アレスタ(AR)が実質上導通しないので、サージ保護回路
(AR,ZNR4,C5/AR,R,C5/AR,ZNR4,F2/AR,R,F2)が交流入力
端とフレームグランドとの間を短絡することがなく、耐
圧試験が可能である。雷サージ等を受けてガスチューブ
アレスタ(AR)および続流防止手段(ZNR4/R)が永続ショー
トに落ち入っても、短絡保護素子(C5/F2)がサージ保護
回路の短絡通電を防止する。その結果、雷サージ到来後
交流入力ラインの地絡が継続することはなく、電子機器
による感電や火災等のおそれがなくなる。
【0010】本発明の他の目的および特徴は図面を参照
した以下の実施例の説明により明らかになろう。
【0011】
【実施例】(第1実施例)図1は、本発明における第1
実施例を示す交流入力の電源装置の回路構成である。こ
の回路は、従来例で示した図5と同様に、交流電源AC
およびこれに接続された過電流保護用のフューズF1
らなる交流入力部,ダイオードブリッジD,コンデンサ
4からなる整流平滑部,DC−DCコンバータ10,
および交流入力部とダイオードブリッジD間に設けられ
たノイズフィルタ21から構成されている。
【0012】ノイズフィルタ21は、ラインアクロスコ
ンデンサC1,コモンモードノイズ低減用のコモンモー
ドチョークコイルL,ノーマルモードノイズ低減用のラ
インバイパスコンデンサC2とC3,ノーマルモード雷サ
ージ対策用のガスチューブアレスタARと酸化亜鉛バリ
スタZNR4,コモンモード雷サージ対策用の酸化金属
(亜鉛)バリスタZNR1,および強化絶縁タイプのコ
ンデンサC5から構成されている。ガスチューブアレス
タAR,酸化亜鉛バリスタZNR4およびコンデンサC5
は直列接続されフューズF1とフレームグランドFG間
に配置されている。酸化亜鉛バリスタZNR1はライン
lとニュートラルn間に配置されている。コモンモード
チョークコイルLはラインlとニュートラルn間に,ま
たラインバイパスコンデンサC2およびC3は各々ライン
lとフレームグランドFG間およびニュートラルnとフ
レームグランドFG間に配置されている。
【0013】ノイズフィルタ21を通過した交流入力は
ダイオードブリッジDにて整流され、コンデンサC4
て平滑されて非安定電流となる。これが、DC−DCコ
ンバータ10にて安定化されて直流電圧が出力される。
安定化された直流電圧は電子機器の制御用電源や駆動用
電源として使われる。
【0014】このように構成された電子機器に対して、
入力ラインlとニュートラルn間にコモンモードの雷サ
ージが侵入してきた場合、サージ電圧は定電圧素子であ
る酸化亜鉛バリスタZNR1のバリスタ電圧(一定電
圧)でクランプされ、それ以上の雷サージエネルギーは
酸化亜鉛バリスタZNR1内部で吸収される。酸化亜鉛
バリスタZNR1のサージ耐量を越えるような雷サージ
が侵入してきた場合は、酸化亜鉛バリスタZNR1はそ
のほとんどがショートモードで破壊されるが、入力部に
配置されたフューズF1がオープンとなりシステムは停
止する。また、電源出力容量が大きくフューズF1の電
流定格も大きい場合は、酸化亜鉛バリスタZNR1がシ
ョートモードで破壊されても電源装置内部の配線インピ
ーダンス等によりフューズF1が切れずプリント板のパ
ターン等が焼損して回路がオープンとなることがある
が、このときはラインlとニュートラルn間に酸化亜鉛
バリスタZNR1およびフューズF1に比べて電流定格の
小さい別のフューズ(図示しない)を酸化亜鉛バリスタ
ZNR1に直列に接続すればよい。
【0015】次に、入力ラインlとフレームグランドF
G間,もしくはニュートラルnとフレームグランドFG
間にノーマルモードの雷サージが侵入してきた場合につ
いて説明する。雷サージが侵入するとガスチューブアレ
スタARにより放電させられる。そして、放電開始後の
続流、すなわちガスチューブアレスタARを通って流れ
ようとする電流の流れはガスチューブアレスタARに直
列接続され続流防止素子として機能する酸化亜鉛バリス
タZNR4により妨げられる。よって、ガスチューブア
レスタARおよび酸化亜鉛バリスタZNR4のサージ耐
量を越えるまでの雷サージエネルギーに対しては万全に
雷サージは吸収されるので、OA機器等の電子機器は雷
サージから保護され支障なく使用しうる。
【0016】最近のガスチューブアレスタARは微小ギ
ャップの組合せにより放電特性は良いがこれらはまたシ
ョートモードで破壊されることもある。また、酸化亜鉛
バリスタZNR4の破壊もそのほとんどがショートモー
ドによるものである。そこで、これらの素子を保護する
ために強化絶縁タイプのコンデンサC5が直列接続され
ている。よって、ガスチューブアレスタARおよび酸化
亜鉛バリスタZNR4のサージ耐量を越えるような雷サ
ージが侵入し、ガスチューブアレスタARまたは酸化亜
鉛バリスタZNR4がショートモードにより破壊されて
も、コンデンサC5が地絡を防止して安全性を保つよう
に動作する。コンデンサC5は交流電圧定格400Vで
耐電圧もAC4kVと高く、極めて高信頼性のものであ
る。
【0017】なお、ガスチューブアレスタAR,酸化亜
鉛バリスタZNR4およびコンデンサC5からなる直列回
路は、基本的には本実施例に示すように入力ラインlと
フレームグランドFG間に入れれば良いが、必要に応じ
てニュートラルnとフレームグランドFG間に入れても
良い。
【0018】(第2実施例)図2は、本発明における第
2実施例を示す交流入力の電源装置の回路構成である。
これは、第1実施例の酸化亜鉛バリスタZNR4を抵抗
RにかえてガスチューブアレスタARの続流防止素子と
したものである。他の構成要素は第1実施例と同一であ
り、同一符号を記した。
【0019】(第3実施例)図3は、本発明における第
3実施例を示す交流入力の電源装置の回路構成である。
これは、第1実施例のガスチューブアレスタARおよび
酸化亜鉛バリスタZNR4を保護するための強化絶縁タ
イプのコンデンサC5をフューズF2にかえたものであ
る。他の構成要素は第1実施例と同一であり、同一符号
を記した。
【0020】これによれば、ガスチューブアレスタAR
および酸化亜鉛バリスタZNR4のサージ耐量を越える
ような雷サージが侵入し、ガスチューブアレスタARま
たは酸化亜鉛バリスタZNR4がショートモードにより
破壊され、一次ラインが地絡となったほぼ瞬間に、フュ
ーズF2がオープンとなるのでその後の感電事故等が防
止され安全性が保たれる。フューズF2は各種安全規格
に適合するものを選択すれば極めて高い安全性を確保し
うる。本実施例で使用するフューズF2の場合、電流定
格が大きすぎるとプリント板のパターン等が焼損する恐
れがあるため適切な値とする必要があり、一般的には2
〜3A,大きくても5A以下の電流定格としている。
【0021】(第4実施例)図4は、本発明における第
4実施例を示す交流入力の電源装置の回路構成である。
これは、第3実施例の酸化亜鉛バリスタZNR4を抵抗
RにかえてガスチューブアレスタARの続流防止素子と
したものである。他の構成要素は第3実施例と同一であ
り、同一符号を記した。
【0022】
【発明の効果】以上の通り本発明によれば、定常時に
は、ガスチューブアレスタ(AR)が絶縁状態であるのでサ
ージ保護回路(AR,ZNR4,C5/AR,R,C5/AR,ZNR4,F2/AR,R,
F2)にリーク電流が流れず、従来のリーク電流による感
電の危険性,リーク電流規格オーバ等の問題がない。ま
た、耐圧試験電圧ではガスチューブアレスタ(AR)が実質
上導通しないので、サージ保護回路(AR,ZNR4,C5/AR,R,C
5/AR,ZNR4,F2/AR,R,F2)が交流入力端とフレームグラン
ドとの間を短絡することがなく、耐圧試験が可能であ
る。雷サージ等を受けてガスチューブアレスタ(AR)およ
び続流防止手段(ZNR4/R)が永続ショートに落ち入って
も、短絡保護素子(C5/F2)がサージ保護回路の短絡通電
を防止する。その結果、雷サージ到来後交流入力ライン
の地絡が継続することはなく、電子機器による感電や火
災等のおそれがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明における第1実施例の、交流入力の電
源装置の構成を示す回路図である。
【図2】 本発明における第2実施例の、交流入力の電
源装置の構成を示す回路図である。
【図3】 本発明における第3実施例の、交流入力の電
源装置の構成を示す回路図である。
【図4】 本発明における第4実施例の、交流入力の電
源装置の構成を示す回路図である。
【図5】 従来例の、交流入力の電源装置の構成を示す
回路図である。
【符号の説明】
10:DC−DCコンバータ 20〜24:ノイ
ズフィルタ D:ダイオードブリッジ L:コモンモード
チョークコイル C1:ラインアクロスコンデンサ C2,C3:ライン
バイパスコンデンサ C4:コンデンサ C5:強化絶縁タ
イプコンデンサ AR:ガスチューブアレスタ F1,F2:フュー
ズ ZNR1〜ZNR4:酸化亜鉛バリスタ AC:交流電源 FG:フレームグ
ランド l:AC入力ライン n:AC入力ニュ
ートラル R:抵抗

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】交流入力端に接続された過電流保護用フュ
    ーズ,該フューズを介した交流入力を整流平滑する整流
    平滑回路,該整流平滑回路に接続され、整流平滑された
    非安定直流を安定直流に変換するDC−DCコンバー
    タ、および、サージ保護回路を含み前記交流入力端と前
    記整流平滑回路の間に介挿されたノイズフィルタ回路、
    を備える交流入力の電源装置において、 前記ノイズフィルタ回路は、前記フューズの直後とフレ
    ームグランドの間に接続された、ガスチューブアレス
    タ,その続流防止手段および短絡保護素子の直列回路で
    なるサージ保護回路、を備えることを特徴とする交流入
    力の電源装置。
  2. 【請求項2】前記続流防止手段は、酸化亜鉛バリスタお
    よび抵抗の少なくとも一方である請求項1記載の交流入
    力の電源装置。
  3. 【請求項3】前記短絡保護素子は、コンデンサおよびフ
    ューズの少なくとも一方である、請求項1又は2記載の
    交流入力の電源装置。
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