JP2009005511A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トランスの一次巻線に入力する入力電圧が異なっても確実に過電流を検出することができ、しかも入力に対する出力効率の低下を防止することができる電源装置を提供する。
【解決手段】トランスＴの一次側に設けられるスイッチング素子Ｑ１と、二次側に発生する交流電圧を直流電圧に変換して出力する出力回路３０，３２と、スイッチング素子Ｑ１をオン・オフさせる制御ＩＣ２３と、出力回路３０，３２の出力電圧を検出する電圧検出回路３５と、出力回路３０，３２の過電流を検出するための過電流検出抵抗Ｒａとを備え、過電流検出抵抗Ｒａに生じる電圧に基づいて過電流を検出し、素子Ｑ１のオン・オフ制御を停止する電源装置であって、トランスＴの一次巻線２１に入力する電圧に比例した電圧を発生させる第２補助巻線２５を設け、この第２補助巻線２５の出力電圧をダイオードＤ３および抵抗Ｒｂを介して制御ＩＣ２３の入力端子Ｉ１に入力させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、入力された直流電圧を断続して直流電圧を生成する電源装置に関する。

従来から、図２に示す電源装置が知られている（特許文献１参照）。

図２において、１はトランスＨの１次側巻線２に印加される直流電圧を断続して交流電圧に変換するためのスイッチング素子３を有するスイッチング回路である。このスイッチング回路１は、スイッチング素子３をオフさせるための制御ＩＣ１と、この制御ＩＣ１を動作させるためのコンデンサ５と、このコンデンサ５を充電していく補助巻線Ｈａと、スイッチング素子３に直列接続された過電流検出用の抵抗Ｒ１とを有している。

この抵抗Ｒ１に生じる電圧が制御ＩＣ１の入力端子Ｐ１に入力されるようになっている。

６はトランスＨの２次側巻線７に誘起される交流電圧を整流する整流素子、８は整流素子６の整流電圧を平滑する平滑コンデンサである。９は出力端子Ａ１の出力電圧を検出する検出回路であり、この検出回路９の検出電圧に応じた電流はホトカプラの発光ダイオードＰＨ２およびフォトトランジスタＰＨ１を介して制御ＩＣ１の入力端子Ｐ２に入力されるようになっている。

制御ＩＣ１は、入力端子Ｐ２の入力電流に基づいたパルス幅のパルスを出力端子Ｓ１から出力させて、スイッチング素子３のオン・オフを制御して出力端子Ａ１の出力電圧を一定にするものである。また、入力端子Ｐ１に入力される入力電圧から出力端子Ａ１から過電流が流れたか否かを判断し、過電流が流れたと判断したときスイッチング素子３のオン・オフの制御を停止させて、出力端子Ａ１からの出力電圧を停止させるものである。

また、この電源装置は、一次側巻線２に入力する直流電圧が例えば１００Ｖの場合と２００Ｖの場合があり、このどちらの電圧を入力しても出力端子Ｓ１のパルスのパルス幅を調整することにより、出力端子Ａ１から一定の出力電圧を出力するようになっている。
特開２００５−３４１７０９号公報

ところで、このような電源装置にあっては、例えば１００Ｖの入力電圧の場合、出力端子Ａ１の過電流を検出するための基準電圧Ｖｄが制御ＩＣ１の内部に設定されており、この制御ＩＣ１は、入力端子Ｐ１に入力される入力電圧Ｖａとこの基準電圧Ｖｄとを比較し、入力電圧Ｖａが基準電圧Ｖｄ以上になったとき過電流が発生したものと判断して、スイッチング素子３のオン・オフの制御を停止させる。

しかし、入力電圧が２００Ｖの場合、出力端子Ａ１から一定の出力電圧を出力するものであるから、トランスＨの一次側巻線２に流れる電流は小さく、このため過電流が生じた場合にも抵抗Ｒ１に生じる電圧が小さく、入力電圧Ｖａが基準電圧Ｖｄ以上にならず、過電流を検出することができない。

このため、破線で示すように抵抗Ｒ２を接続して制御ＩＣ１の入力端子Ｐ１に加わる電圧を引き上げておき、入力電圧が２００Ｖの場合でも過電流を検出することができるようにしてある。

しかしながら、抵抗Ｒ１に抵抗Ｒ２を接続するため、抵抗Ｒ２，Ｒ１に常時電流が流れることになり無駄な電力が消費され、この結果出力効率が低下することになる。この出力効率の低下を防止するために抵抗Ｒ２の値を大きく設定すると、制御ＩＣ１の入力端子Ｐ１に加わる電圧は抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２による分圧抵抗で決まることにより、入力端子Ｐ１に加わる電圧を十分に引き上げることができなくなる。すなわち、入力端子Ｐ１に加わる電圧を補正することができない。このため、抵抗Ｒ２の値を大きく設定することができず、入力に対する出力効率の低下を防止することはできない。

この発明の目的は、トランスの一次側巻線に入力する入力電圧が異なっても確実に過電流を検出することができ、しかも入力（入力電力）に対する出力効率の低下を防止することができる電源装置を提供することにある。

請求項１の発明は、トランスの一次側に設けられるスイッチング素子と、このスイッチング素子のオン・オフによって二次側に発生する交流電圧を直流電圧に変換して出力する出力回路と、前記スイッチング素子をオン・オフさせる制御装置と、この制御装置を動作させるための１次側補助巻線と、前記出力回路の出力電圧を検出する電圧検出回路と、前記スイッチング素子に直列接続されるとともに前記出力回路の過電流を検出するための過電流検出抵抗とを備え、前記制御装置は、電圧検出回路が検出する電圧に基づいて前記出力回路の出力電圧が一定となるようにスイッチング素子のオン・オフを制御するとともに、前記過電流検出抵抗に生じる電圧に基づいて過電流を検出し、この過電流を検出したとき前記スイッチング素子のオン・オフ制御を停止する電源装置であって、
前記トランスの一次巻線に入力する電圧に比例した電圧を発生させる副補助巻線を設け、
この副補助巻線の出力電圧をダイオードおよび抵抗を介して前記制御装置の過電流検出用の入力端子に入力させることを特徴とする。

この発明によれば、入力電圧が異なっても確実に過電流を検出することができ、しかも入力に対する出力効率の低下を防止することができる。

以下、この発明に係る電源装置の一実施例を図面に基づいて説明する。

図１は電源装置２０の構成を示した回路図である。図１において、２２はスイッチング回路であり、このスイッチング回路２２はトランスＴの１次側巻線２１の一方の端子に接続されたスイッチング素子Ｑ1と、このスイッチング素子Ｑ１のオン・オフを制御する制御ＩＣ（制御装置）２３と、スイッチング素子Ｑ１に直列接続された過電流検出用の抵抗Ｒａと、制御ＩＣ２３を動作させるためのコンデンサＣ２と、このコンデンサＣ２をダイオードＤ２を介して充電していく第１補助巻線２４とを有している。

抵抗Ｒａの一方の端子は制御ＩＣ２３の入力端子Ｉ１に接続され、抵抗Ｒａの他方の端子は接地されている。

また、トランスＴには１次側巻線２１より巻数の少ない第２補助巻線（副補助巻線）２５が設けられており、この第２補助巻線２５の一方の端子は接地され、他方の端子がダイオードＤ３および抵抗Ｒｂを介して制御ＩＣ２３の入力端子Ｉ１に接続されている。

制御ＩＣ２３は、入力端子Ｉ２に入力される電流に基づいてスイッチング素子Ｑ１のオン・オフを制御して、後述する出力端子３３から出力される出力電圧を一定にするものである。スイッチング素子Ｑ１のオン・オフは、制御ＩＣ２３の出力端子Ｕ１から一定周期のパルスが出力されることにより行われる。

また、制御ＩＣ２３は、入力端子Ｉ１に入力される入力電圧Ｖ１（図示せず）と予め設定されている内部基準電圧Ｖｒ（図示せず）とを比較して後述する出力端子３３から過電流が流れているか否かを判断し、流れていると判断したときスイッチング素子Ｑ１のオン・オフの制御を停止する。

３０はトランスＴの２次側巻線３１の一方の端子に接続された整流素子、３２は整流素子３０から出力される整流電圧を平滑する平滑コンデンサであり、この平滑コンデンサ３２は出力端子３３とアース間に接続されている。そして、整流素子３０とコンデンサ３２とで直流電圧を出力する出力回路が構成されている。

また、出力端子３３とアースラインには出力端子３３の出力電圧を検出する電圧検出回路３５が接続されている。

この電圧検出回路３５が検出する検出電圧に応じて、定電圧ＩＣ３６がホトカプラＰＨの発光ダイオードＰＤおよびフォトトランジスタＰＴを介して制御ＩＣ２３の入力端子１２に電流を流すようになっている。
［動 作］
次に、上記のように構成される電源装置２０の動作を説明する。

トランスＴの１次側巻線２１に印加される例えば１００Ｖの直流電圧はスイッチング素子Ｑ１により断続され、この断続によりトランスＴの２次側巻線３１に交流電圧が誘起される。そして、整流素子３０から整流電圧が出力され、この整流電圧が平滑コンデンサ３２により平滑されて出力端子３３から所定電圧の直流電圧（出力電圧）が出力される。

この出力電圧は電圧検出回路３５によって検出され、ホトカプラＰＨの発光ダイオードＰＤおよびフォトトランジスタＰＴを介して制御ＩＣ２３の入力端子１２にその出力電圧に応じた電流が流れる。

制御ＩＣ２３は、入力端子Ｉ２に入力される電流に基づいてスイッチング素子Ｑ１のオン・オフを制御して出力端子３３から出力される出力電圧を一定にするものである。すなわち、出力端子３３の電圧が高くなるとスイッチング素子Ｑ１のオンしている時間を短くし、出力端子３３の電圧が低くなるとスイッチング素子Ｑ１のオンしている時間を長くして、出力端子３３の電圧を一定にするものである。

そして、例えば負荷（図示せず）の短絡などにより出力端子Ｐから過電流が流れると、トランスＴの一次巻線２１に流れる電流も増加し、これにより抵抗Ｒａに生じる電圧Ｖ１が上昇し、この電圧Ｖ１が制御ＩＣ２３の入力端子Ｉ１に入力される。この入力電圧Ｖ１が内部基準電圧Ｖｒを越えると、制御ＩＣ２３は出力端子３３から過電流が流れていると判断し、スイッチング素子Ｑ１のオン・オフの制御を停止させる。これにより、出力端子３３からの出力電圧の出力は停止されることになる。

ところで、トランスＴの１次側巻線２１に印加される直流電圧が例えば２００Ｖの場合、出力端子３３の出力電圧は一定であることにより、トランスＴの一次巻線２１に流れる電流は小さくなる。このため、過電流が発生しても抵抗Ｒａに生じる電圧Ｖ１が内部基準電圧Ｖｒを越えないことになるが、トランスＴの１次側巻線２１に電流が流れると第２補助巻線２５に電圧が発生し、この電圧がダイオードＤ３および抵抗Ｒｂを介して制御ＩＣ２３の入力端子Ｉ１に入力し、この入力端子Ｉ１に入力していた電圧Ｖ１を上昇させることができる。

入力端子Ｉ１の電圧が内部基準電圧Ｖｒを越えるように、抵抗Ｒｂの値や第２補助巻線２５の巻数を予め設定しておけば、トランスＴの１次側巻線２１に印加される直流電圧が２００Ｖの場合であっても、過電流を確実に検出することができる。

また、ダイオードＤ３により、トランスＴの１次側巻線２１に電流が流れる期間のときだけ抵抗Ｒｂに電流が流れ、第２補助巻線２５の巻数が１次側巻線２１より少ないことによって、抵抗Ｒｂに印加される電圧も入力電圧（２００Ｖ）以下である。このため、従来の抵抗Ｒ２（図２参照）に比較して抵抗Ｒｂで消費される電力は小さなものとる。すなわち、入力電力に対する出力電力の効率、つまり、出力効率の低下を防止することができる。

このように、入力電圧が１００Ｖから２００Ｖに切り替わっても、すなわち入力電圧が異なっても確実に過電流を検出することができ、しかも入力に対する出力効率の低下を防止することができる。

この発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々に設計変更できることは勿論である。

この発明に係る電源装置の構成を示した回路図である。 従来の電源装置の構成を示した回路図である。

符号の説明

２１ 一次側巻線
２３ 制御ＩＣ（制御装置）
２４ 第１補助巻線（１次側補助巻線）
２５ 第２補助巻線（副補助巻線）
３１ 二次側巻線
３５ 電圧検出回路
Ｑ１ スイッチング素子
Ｔ トランス

Claims (1)

1. トランスの一次側に設けられるスイッチング素子と、このスイッチング素子のオン・オフによって二次側に発生する交流電圧を直流電圧に変換して出力する出力回路と、前記スイッチング素子をオン・オフさせる制御装置と、この制御装置を動作させるための１次側補助巻線と、前記出力回路の出力電圧を検出する電圧検出回路と、前記スイッチング素子に直列接続されるとともに前記出力回路の過電流を検出するための過電流検出抵抗とを備え、前記制御装置は、電圧検出回路が検出する電圧に基づいて前記出力回路の出力電圧が一定となるようにスイッチング素子のオン・オフを制御するとともに、前記過電流検出抵抗に生じる電圧に基づいて過電流を検出し、この過電流を検出したとき前記スイッチング素子のオン・オフ制御を停止する電源装置であって、
   前記トランスの一次巻線に入力する電圧に比例した電圧を発生させる副補助巻線を設け、
   この副補助巻線の出力電圧をダイオードおよび抵抗を介して前記制御装置の過電流検出用の入力端子に入力させることを特徴とする電源装置。

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