JPH09224368A - コンデンサ保護回路を備えた電源装置 - Google Patents

コンデンサ保護回路を備えた電源装置

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JPH09224368A
JPH09224368A JP8030236A JP3023696A JPH09224368A JP H09224368 A JPH09224368 A JP H09224368A JP 8030236 A JP8030236 A JP 8030236A JP 3023696 A JP3023696 A JP 3023696A JP H09224368 A JPH09224368 A JP H09224368A
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JP
Japan
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capacitor
capacitors
output voltage
short
circuited
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Pending
Application number
JP8030236A
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English (en)
Inventor
Shigeji Yamashita
茂治 山下
Akira Hamada
彰 浜田
Noriyuki Ito
則之 伊藤
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Fujitsu Telecom Networks Ltd
Original Assignee
Fujitsu Telecom Networks Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンデンサ保護回路を備えた電源装置に関
し、直列接続のコンデンサの何れか一方が短絡状態とな
った時の他方のコンデンサを保護する。 【解決手段】 交流電源1からの交流電圧を整流する整
流回路2と、チョークコイル21及びスイッチング素子
22を含む昇圧型チョッパ部3と、この昇圧型チョッパ
部3の出力電圧を整流するダイオード4と、このダイオ
ード4の整流出力電圧を印加する直列接続の第1,第2
のコンデンサ5,6と、この第1,第2のコンデンサ
5,6と並列に接続した抵抗7,8とフォトカプラ9,
10の発光素子9a,10aとの直列回路と、第1,第
2のコンデンサ5,6の何れか一方が短絡状態となった
時に、そのコンデンサと並列に接続したフォトカプラの
発光素子の発光が停止し、そのフォトカプラの受光素子
(9b,10b)がオフ状態となって、昇圧型チョッパ
部3の昇圧動作を停止させる保護回路11とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、直列接続のコンデ
ンサの障害時の過電圧から保護するコンデンサ保護回路
を備えた電源装置に関する。交流電圧を整流して出力す
る電源装置に於いては、整流出力用のコンデンサを備え
ており、又力率を改善する場合には、昇圧型チョッパ部
を設けて、交流電圧と同相の交流電流が流れるように、
チョッパ制御を行う構成が知られている。このような昇
圧型チョッパ部を設けた場合に、コンデンサの耐圧の関
係からコンデンサを直列接続する構成が採用されてい
る。このようなコンデンサの保護を確実に行うことが要
望されている。
【0002】
【従来の技術】図2は従来例の説明図であり、41は交
流電源、42は整流回路、43は昇圧型チョッパ部、4
4はダイオード、45,46は第1,第2のコンデン
サ、47,48は抵抗、51はチョークコイル、52は
FET等によるスイッチング素子、53は抵抗等による
電流検出部、54はパルス幅制御部、55は鋸歯状波発
生部、56,57は演算増幅器、58は乗算器、59は
基準電圧、60〜63は抵抗、64はスイッチングレギ
ュレータ等の負荷である。
【0003】交流電源41からの交流電圧を整流回路4
2により全波整流し、昇圧型チョッパ部43により昇圧
し、ダイオード44により整流して直列接続の第1,第
2のコンデンサ45,46に印加すると共に負荷64に
整流出力電圧を供給する。抵抗47,48はコンデンサ
45,46の印加電圧を等しくする為のものである。
【0004】昇圧型チョッパ部43は、整流回路42の
整流出力電圧を抵抗60,61により分圧し、全波整流
出力電圧に含まれる交流電圧成分を乗算器58に入力
し、又ダイオード44の整流出力電圧を抵抗62,63
により分圧して、基準電圧59と演算増幅器57により
比較し、設定値に対する整流出力電圧の誤差分を乗算器
58に入力し、乗算出力信号を電流の目標値として演算
増幅器56に入力し、電流検出部53による検出信号と
を演算増幅器56により比較し、誤差信号をパルス幅制
御部54に入力し、鋸歯状波発生部55からの鋸歯状波
信号と比較し、スイッチング素子52のオン,オフ期間
を制御する。この場合の鋸歯状波信号は数100kHz
程度に選定されている。
【0005】例えば、ダイオード44の整流出力電圧が
設定値より上昇すると、演算増幅器57からの誤差信号
が小さくなり、それによって、乗算器58からの電流目
標値も小さくなり、スイッチング素子52のオン期間が
短くなるようにパルス幅制御部54によって制御され
る。従って、スイッチング素子52を介してチョークコ
イル51に流れる電流の時間が短くなり、チョークコイ
ル51の蓄積エネルギが減少するから、スイッチング素
子52のオフ期間にチョークコイル51から放出される
エネルギも減少して、整流出力電圧が低下することにな
る。
【0006】又ダイオード44の整流出力電圧が設定値
より低下した場合は、前述の場合と反対に、スイッチン
グ素子52のオン期間が長くなるようにパルス幅制御部
54によって制御され、スイッチング素子52のオフ期
間に放出されるチョークコイル51からのエネルギが増
加することにより、整流出力電圧は上昇する。従って、
負荷64に印加する整流出力電圧は設定値となるように
制御される。
【0007】又乗算器58から交流電圧の波形に対応し
た電流目標値を出力することができるから、電流検出部
53に流れる電流、即ち、交流電源41からの入力電流
を、交流電圧と同一位相となるように制御できることに
なり、力率を改善することができる。
【0008】又電源装置としては、負荷64の構成に対
応して各種の電圧が要求されるものであり、又ダイオー
ド44の整流出力電圧を印加するコンデンサ45,46
は電解コンデンサを用いる場合が一般的である。この電
解コンデンサは、例えば、酸化皮膜を形成したアルミニ
ウムを正極側とし、酸化皮膜に接する電解液を負極側と
した構成が一般的であり、小型で比較的大容量のコンデ
ンサを得ることができる。しかし、高耐圧の小型,大容
量の電解コンデンサは非常に高価なものとなるから、ダ
イオード44の整流出力電圧が高い場合は、図示のよう
に、汎用のコンデンサ45,46を直列接続することに
なる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】直列接続の第1,第2
のコンデンサ45,46に並列に抵抗47,48を接続
して、各コンデンサ45,46に印加される電圧を、ダ
イオード44の整流出力電圧の1/2となる構成に於い
て、何れか一方のコンデンサが短絡状態となると、他方
のコンデンサに整流出力電圧がそのまま印加され、その
整流出力電圧がコンデンサの定格電圧以上となるから、
コンデンサの漏れ電流が増加し、次第にコンデンサの内
圧が上昇し、遂には防爆弁が開いて、内部の電解液等が
煙状に噴出し、周辺の電子部品に損傷を与える問題があ
る。本発明は、直列接続のコンデンサの何れか一方が短
絡状態となった時に、他方のコンデンサを保護すること
を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明のコンデンサ保護
回路を備えた電源装置は、交流電圧を整流する整流回路
2と、この整流回路2の整流出力電圧を昇圧して出力す
ると共に、前記交流電圧と同相の電流が流れるようにス
イッチング制御する昇圧型チョッパ部3と、この昇圧型
チョッパ部3の出力電圧を整流するダイオード4と、こ
のダイオード4による整流出力電圧を印加する直列接続
の第1,第2のコンデンサ5,6と、この第1,第2の
コンデンサ5,6にそれぞれ並列に接続した抵抗7,8
とを含む電源装置に於いて、第1,第2のコンデンサ
5,6にそれぞれ並列に接続した抵抗7,8に、それぞ
れ直列に接続した第1,第2のフォトカプラ9,10の
発光素子9a,10aと、第1,第2のコンデンサ5,
6の何れか一方が短絡状態となった時に、この短絡状態
のコンデンサ対応のフォトカプラの発光素子の発光が停
止し、この発光素子対応のフォトカプラの受光素子(9
b,10b)がオフとなって、昇圧型チョッパ部3の昇
圧動作を停止させる保護回路11とを設けたものであ
る。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施例の説明図で
あり、整流回路2と昇圧型チョッバ部3とダイオード4
と第1,第2のコンデンサ5,6とは、図2に於ける整
流回路42と昇圧型チョッパ部43とダイオード44と
第1,第2のコンデンサ45,46とに対応する。又
7,8は抵抗、9,10はフォトカプラ、9a,9bは
発光ダイオード等の発光素子、9b,10bはフォトト
ランジスタ等の受光素子、11は保護回路、21はチョ
ークコイル、22はFET等のスイッチング素子、23
は抵抗等の電流検出部、24はパルス幅制御部、25は
鋸歯状波発生部、26,27は演算増幅器、28は乗算
器、29は基準電圧、30はトランジスタ、31〜33
は抵抗、VCCは電源電圧である。
【0012】昇圧型チョッパ部3に於けるチョークコイ
ル21とスイッチング素子22とを用いた昇圧動作及び
交流電圧の波形に対応して電流を制御する力率改善動作
は、従来例の昇圧型チョッパ部43と同様であり、重複
する説明は省略する。この実施例に於いては、コンデン
サ5,6と並列に接続した抵抗7,8と直列に、フォト
カプラ9,10の発光素子9a,10aを接続し、その
フォトカプラ9,10の受光素子9b,10bを直列に
接続し、保護回路11のトランジスタ30のベースに接
続している。
【0013】保護回路11は、トランジスタ30と抵抗
31〜33とからなり、第1,第2のコンデンサ5,6
が正常な場合、フォトカプラ9,10の発光素子9a,
10aを発光させるように、抵抗7,8の値を設定する
もので、それによって、受光素子9b,10bはオン状
態となり、トランジスタ30のベースに印加する電圧は
バイパスされる。それによって、トランジスタ30はオ
フ状態となり、昇圧型チョッパ部3のパルス幅制御部2
4に、抵抗33を介して電源電圧VCCのハイレベルの信
号が加えられ、パルス幅制御部24は正常にスイッチン
グ素子22のオン,オフ制御を継続する。
【0014】例えば、直列接続のコンデンサ5,6の一
方のコンデンサ5が短絡状態となったとすると、抵抗7
とフォトカプラ9の発光素子9aとに流れる電流は、短
絡状態のコンデンサ5によってバイパスされ、発光素子
9aの発光は停止することになる。それによって、フォ
トカプラ9の受光素子9bはオフ状態となり、トランジ
スタ30のベースに、抵抗31,32によって分圧され
たバイアス電圧が印加され、トランジスタ20はオン状
態となる。それによって、昇圧型チョッパ部3のパルス
幅制御部24にローレベルの信号がコンデンサの短絡検
出信号として加えられ、パルス幅制御部24はスイッチ
ング素子22のオン,オフ制御を停止し、スイッチング
素子22はオフ状態を継続する。
【0015】従って、チョークコイル21の蓄積エネル
ギを利用した昇圧動作は停止し、ダイオード4の整流出
力電圧は低下する。それによって、コンデンサ6には、
昇圧型チョッパ部3が動作している場合に比較して低い
電圧が印加されることになり、負荷には継続して整流出
力電圧を印加できると共に、コンデンサ6の漏れ電流を
減少させて、防爆弁が開くような状態を回避できる。
【0016】又昇圧型チョッパ部3を有する力率改善型
の電源装置に於いて、第1,第2のコンデンサ5,6を
直列接続した構成の場合に、一方のコンデンサを強制的
に短絡状態として、安定動作が可能か否かの試験を行う
ことがある。その場合、従来例に於いては、昇圧型チョ
ッパ部が動作を継続して高い整流出力電圧が健全な側の
コンデンサに印加され、漏れ電流の増加により各部の障
害が発生することになり、安全性の試験は不合格とな
る。これに対して、本発明の実施例によれば、昇圧型チ
ョッパ部3の動作が停止するから、ダイオード4の整流
出力電圧が低下し、健全な側のコンデンサの漏れ電流を
抑制できるから、継続して負荷に整流出力電圧を供給す
ることができ、安全性の試験は合格となる。
【0017】本発明は、前述の実施例にのみ限定される
ものではなく、種々付加変更することができるものであ
り、例えば、保護回路11のトランジスタ30をフォト
カプラ9,10の受光素子9b,10b対応に設けるこ
ともでき、その場合のトランジスタ30の出力信号の論
理和出力を昇圧型チョッパ部3に入力する構成とするこ
ともできる。又保護回路11からのコンデンサの短絡状
態の検出信号を、整流出力電圧が上昇した場合に対応し
たレベルとして、昇圧型チョッパ部3の演算増幅器27
に入力することもできる。
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、チョー
クコイル21とスイッチング素子22とを含む昇圧型チ
ョッパ部3の出力電圧をダイオード4により整流し、直
列接続の第1,第2のコンデンサ5,6に印加すると共
に負荷に供給する電源装置であって、抵抗7,8と直列
にフォトカプラ9,10の発光素子9a,10aを接続
し、そのフォトカプラ9,10の受光素子9b,10b
の出力を保護回路11に加え、この保護回路11から、
直列接続の第1,第2のコンデンサ5,6の何れか一方
が短絡状態となった時に、検出信号を昇圧型チョッパ部
3に加えて、昇圧動作を停止させるものであり、直列接
続の第1,第2のコンデンサ5,6の何れか一方が短絡
状態となって、他方のコンデンサに整流出力電圧がその
まま印加される状態となると、昇圧型チョッパ部3の昇
圧動作が停止するから、他方のコンデンサに印加される
整流出力電圧も低下し、そのコンデンサの漏れ電流の増
加を阻止して、そのコンデンサを保護することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の説明図である。
【図2】従来例の説明図である。
【符号の説明】
1 交流電源 2 整流回路 3 昇圧型チョッパ部 4 ダイオード 5,6 第1,第2のコンデンサ 7,8 抵抗 9,10 フォトカプラ 9a,10a 発光素子 9b,10b 受光素子 11 保護回路 21 チョークコイル 22 スイッチング素子 23 電流検出部 24 パルス幅制御部
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H02M 7/217 8726−5H H02M 7/217

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流電圧を整流する整流回路と、 該整流回路の整流出力電圧を昇圧して出力すると共に、
    前記交流電圧と同相の電流が流れるようにスイッチング
    制御する昇圧型チョッパ部と、 該昇圧型チョッパ部の出力電圧を整流するダイオード
    と、 該ダイオードによる整流出力電圧を印加する直列接続の
    第1,第2のコンデンサと、 該第1,第2のコンデンサにそれぞれ並列に接続した抵
    抗とを含む電源装置に於いて、 前記第1,第2のコンデンサにそれぞれ並列に接続した
    抵抗に、それぞれ直列に接続した第1,第2のフォトカ
    プラの発光素子と、 前記第1,第2のコンデンサの何れか一方が短絡状態と
    なった時に、該短絡状態のコンデンサ対応の前記フォト
    カプラの前記発光素子の発光が停止し、該発光素子対応
    のフォトカプラの受光素子がオフとなって、前記昇圧型
    チョッパ部の昇圧動作を停止させる保護回路とを設けた
    ことを特徴とするコンデンサの保護回路を備えた電源装
    置。
JP8030236A 1996-02-19 1996-02-19 コンデンサ保護回路を備えた電源装置 Pending JPH09224368A (ja)

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