JPH0756630Y2 - 電源保護装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （ａ）技術分野 この考案は溶接機の電源装置などに接続される電源保護
装置に関する。

（ｂ）従来技術とその欠点 溶接機などの電源装置においては、最近小型，軽量化，
高性能化を図るために入力電源電圧をスイッチングして
負荷に出力するスイッチング式の電源装置が使用される
ようになってきている。しかしスイッチング素子として
は、一般にトランジスタを使用しているために、従来の
電源装置に使用されているSCRと異なり、最大定格電流
などが低い。またスイッチング式の電源装置には、一般
に平滑用コンデンサが内蔵されているため、瞬時停電な
どが生じてもスイッチング回路への供給電圧の低下はな
いが、スイッチング制御回路に対する供給電圧は短時間
に低下するため、その制御回路の動作が不安定となって
トランジスタのドライブ不足や誤ったスイッチングパル
スを発生する可能性があり、この場合にトランジスタを
破壊してしまう不都合がある。

（ｃ）考案の目的 この考案の目的は上記の不都合を解消し、電源が停電し
たときには自動的に電源装置のスイッチング回路の動作
を停止させ、スイッチング回路の破壊を未然に防止する
とともに、電源が復帰した場合にはスイッチング回路を
直ちに動作できる状態にせず、制御回路などが安定な状
態になってからスイッチング回路を起動させるように
し、電源復帰時の電源回路動作を安定化させる電源保護
装置を提供することにある。

（ｄ）考案の構成および効果 この考案は、通常時に入力電源電圧をスイッチングして
負荷に電力を供給するスイッチング回路と、スイッチン
グ動作停止制御信号がアクティブのときにスイッチング
動作を停止させるスイッチング制御回路とを有する電源
装置に接続される電源保護装置であって、 入力電源電圧をそれぞれ別経路で充電する第１のコンデ
ンサおよびこの第１のコンデンサより容量が小さい第２
のコンデンサと、 第１のコンデンサの充電電圧で駆動される定電圧回路
と、 オンまたはオフ状態により前記電源装置に対してスイッ
チング動作停止信号を出力するスイッチ素子と、 前記定電圧回路の出力電圧および第２のコンデンサの充
電電圧の差の電圧を分圧して前記スイッチ素子へバイア
ス電圧を与え、第１・第２のコンデンサに安定した一定
電圧が充電されている通常時と第２のコンデンサが放電
状態である入力電源電圧低下時とで前記スイッチ素子の
オンオフ状態を切り換える抵抗分圧回路と、 入力電源電圧低下時に第２のコンデンサの充電電圧を急
速に放電させる放電回路と、 を設けたことを特徴とする。

上記のように構成することによってこの考案によれば、
入力電源が停電でない通常状態では、第１・第２のコン
デンサに安定した一定電圧が充電される。これにより抵
抗分圧回路からは、第１のコンデンサの充電電圧で駆動
される定電圧回路の出力電圧と、第２のコンデンサの充
電電圧の差の電圧の分圧値が出力される。入力電源電圧
低下時には、放電回路によって第２のコンデンサの充電
電圧が急速に放電されて、抵抗分圧回路の分圧値が変化
する。これによりスイッチ素子のオンオフ状態が切り換
えられて、電源装置に対してスイッチング動作停止制御
信号が出力される。

このように停電が生じると、スイッチング動作停止制御
信号が直ちに形成されるため、この信号によってスイッ
チング制御回路の動作が停止し、また電源が復帰すると
第２のコンデンサが完全に充電されてからスイッチング
動作停止制御信号が発生しなくなるので、瞬時停電時に
おけるスイッチング回路のトランジスタ破壊を防止する
ことができるとともに、電源復帰時には電源回路の起動
を安定に行わせることができる。

（ｅ）実施例 第１図はこの考案の実施例である電源保護装置の回路図
である。入力電源電圧V1はトランスＴの一次側に入力さ
れ、二次側出力が整流回路Ｄによって整流され、第１の
コンデンサC1および第２のコンデンサC2に別経路で供給
される。コンデンサC1の充電電圧は定電圧回路K1に供給
され、その定電圧出力は抵抗R1を介してトランジスタQ1
のベースに導かれる。トランジスタQ1は本考案のスイッ
チング動作停止回路を構成する。また上記定電圧回路K1
の出力は抵抗R3を介してトランジスタQ1のコレクタに導
かれる。

前記第２のコンデンサC2の充電電圧は定電圧回路K2に供
給されるとともに、抵抗R2を介してトランジスタQ1のベ
ースに供給される。このときのトランジスタQ1のベース
に供給される電圧極性はマイナス極性である。またコン
デンサC2にはダイオードD1と上記抵抗R2からなる放電回
路が接続されている。

前記抵抗R1,R2は定電圧回路K1の出力電圧と第２のコン
デンサC2の充電電圧との差の電圧を分圧する抵抗分圧回
路として作用し、その出力がトランジスタQ1のベースに
供給される。

前記第２のコンデンサC2の容量は前記第１のコンデンサ
C1の容量よりも非常に小さく設定されている。コンデン
サC2への電源供給がない場合、同コンデンサC2の充電電
圧はダイオードD1および抵抗R2からなる放電回路を介し
て瞬時に放電される。コンデンサC1の充電電圧は同コン
デンサへの電源供給がなくなっても定電圧回路K1に対し
て一定の時間安定した電圧を供給する。この結果停電が
生じるとトランジスタQ1へコンデンサC2から供給される
バイアスは瞬時に０となるが、定電圧回路K1から供給さ
れるバイアス電圧は一定の時間保持される。抵抗R1と抵
抗R2はコンデンサC1,C2が安定した一定の充電電圧であ
るとき、すなわち、電源電圧が供給されている通常の状
態のときにトランジスタQ1を逆バイアス状態にする大き
さに設定されている。したがって電源が供給されている
ときには、トランジスタQ1はオフ状態にあり、停電が生
じるとき直ちにオン状態に移行する。一方電源が復帰す
ると、コンデンサC2への充電が開始されるが、トランジ
スタQ1は、C2の充電電圧が充分な大きさになったとき初
めて逆バイアス状態となってオフする。このため、電源
が復帰してから一定時間経過後にトランジスタQ1がオン
状態からオフ状態に切り変わることになる。

前記トランジスタQ1がオン状態にあるとき、スイッチン
グ動作停止制御信号Ａはローレベルすなわちアクティブ
状態となって、後に説明する第２図に示すスイッチング
制御回路がスイッチング回路の動作を停止させる。逆
に、トランジスタQ1がオフ状態にあり、信号Ａがハイレ
ベルであるときには、スイッチング回路が動作する。

なお、この実施例では図示するようにコンデンサC2に並
列にコンデンサC3を接続し、またこのコンデンサC3に並
列にツェナーダイオードZDとリレーCR1との直列回路を
接続し、さらにトランジスタQ1のコレクタベース間に抵
抗R4と前記リレーCR1の接点XCの直列回路を接続してい
る。接点XCはリレーCR1がオンしているとき開き、オフ
しているとき閉じる接点である。コンデンサC3はツェナ
ーダイオードZD,リレーCR1および定電圧回路K2に安定な
電圧を供給するためのものである。

以上の構成で電源電圧が定格電圧であるときには、リレ
ーCR1がオンするため、接点XCは開きトランジスタQ1は
オフ状態を維持する。しかし、電源電圧が非常に不安定
となり、コンデンサC3の両端電圧が一定の電圧（ツェナ
ーダイオードZDのツェナー電圧）以下に低下すると、リ
レーCR1がオフし、接点XCが閉じる。すると、定電圧回
路K1からトランジスタQ1のベースに供給されるバイアス
電圧が急激に上がり、逆バイアス状態から正バイアス状
態になる。このときトランジスタQ1はオフ状態からオン
状態に移行し、スイッチング動作停止制御信号Ａがアク
ティブとなる。なお、ツェナーダイオードZDはスイッチ
ング制御回路が動作不安定となる電圧まで電源電圧が低
下したときにリレーCR1をオフするツェナー電圧のもの
が使用される。従ってスイッチング制御回路が不安定な
動作領域に入る直前の電源電圧となったとき、信号Ａを
発生してスイッチング動作を停止させることができる。
これによって、本実施例では停電時におけるスイッチン
グ動作の停止とともに、電源電圧が不安定となってある
レベルまで低下したときにもスイッチング動作を自動的
に停止させることができる。

第２図は第１図に示した電源保護装置と、この電源保護
装置が接続される電源装置のブロック図である。第２図
においてスイッチング回路18は入力電源電圧をスイッチ
ングして負荷17に電力を供給する回路、スイッチング制
御回路１はスイッチング回路18のスイッチング制御を行
う回路であり、両回路により電源装置20が構成される。
電源保護装置19はスイッチング制御回路１に対してスイ
ッチング動作停止制御信号Ａを与える。図中14はトラン
ス、11および12はトランス14の一次巻線に流れる電流を
断続するスイッチングトランジスタである。整流平滑回
路13は入力電源を整流平滑してトランス14の一次側に直
流電圧を供給する。駆動回路９および10はスイッチング
トランジスタ11および12を駆動する。整流平滑回路15は
トランス14の二次側出力を整流平滑して負荷17へ直流電
圧を供給する。16は負荷供給電圧を検出する電圧検出回
路である。

スイッチング制御回路１は、発振回路２、三角波発生回
路３、基準電圧発生回路４、誤差増幅回路５、比較回路
６、ANDゲート７および分周回路８から構成されてい
る。誤差増幅回路５は基準電圧４に対する前記電圧検出
回路16の出力電圧の差電圧を増幅して、比較回路６が誤
差増幅回路５の出力電圧をしきい値として三角波をコン
パレートすることによってPWM制御された矩形波信号を
発生する。ANDゲート７は第１図に示した電源保護装置
から出力されるスイッチング動作停止制御信号Ａがハイ
レベル（非アクティブ）であるとき分周回路８が比較回
路６から出力される矩形波信号を分周して駆動回路９お
よび10へ交互に出力する。スイッチング動作停止制御信
号Ａがローレベル（アクティブ）であるとき、ANDゲー
ト７の出力がローレベルを保つ。これによりスイッチン
グトランジスタ11および12のスイッチング動作が停止さ
れる。

以上のようにこの実施例では、第２のコンデンサC2の容
量を第１のコンデンサC1の容量よりも小さくするととも
に停電時に第２のコンデンサC2の充電電圧が急速に放電
されるようにし、その放電状態を検出してスイッチング
動作停止制御信号がアクティブとなるようにしているの
で、停電時には直ちにスイッチング動作を停止させるこ
とができる。また電源が復帰したときにはコンデンサC2
への充分な充電をまって、スイッチング動作停止制御信
号が非アクティブとなるようにしているため、瞬時停電
後の起動時などにおける不安定な状態を無くすことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の実施例である電源保護装置の回路図
である。第２図は同電源保護装置と、その電源保護装置
が接続される電源装置のブロック図である。 C1……第１のコンデンサ、C2……第２のコンデンサ、Q1
……トランジスタ（スイッチ素子）、K1……定電圧回
路、（R1＋R2）……抵抗分圧回路、（D1＋R2）……放電
回路

フロントページの続き (72)考案者 青山 雅洋 大阪府大阪市東淀川区淡路２丁目14番３号 株式会社三社電機製作所内 (72)考案者 狩野 国男 大阪府大阪市東淀川区淡路２丁目14番３号 株式会社三社電機製作所内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】通常時に入力電源電圧をスイッチングして
   負荷に電力を供給するスイッチング回路と、スイッチン
   グ動作停止制御信号がアクティブのときにスイッチング
   動作を停止させるスイッチング制御回路とを有する電源
   装置に接続される電源保護装置であって、 入力電源電圧をそれぞれ別経路で充電する第１のコンデ
   ンサおよびこの第１のコンデンサより容量が小さい第２
   のコンデンサと、 第１のコンデンサの充電電圧で駆動される定電圧回路
   と、 オンまたはオフ状態により前記電源装置に対してスイッ
   チング動作停止信号を出力するスイッチ素子と、 前記定電圧回路の出力電圧および第２のコンデンサの充
   電電圧の差の電圧を分圧して前記スイッチ素子へバイア
   ス電圧を与え、第１・第２のコンデンサに安定した一定
   電圧が充電されている通常時と第２のコンデンサが放電
   状態である入力電源電圧低下時とで前記スイッチ素子の
   オンオフ状態を切り換える抵抗分圧回路と、 入力電源電圧低下時に第２のコンデンサの充電電圧を急
   速に放電させる放電回路と、 を設けたことを特徴とする電源保護装置。