JPH0697813B2

JPH0697813B2 - 切替回路

Info

Publication number: JPH0697813B2
Application number: JP61199849A
Authority: JP
Inventors: 誠二浜端
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1986-08-26
Filing date: 1986-08-26
Publication date: 1994-11-30
Anticipated expiration: 2009-11-30
Also published as: JPS6356133A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明は、商用交流電源の通電時にはランプを交流電源
にて点灯すると共に、蓄電池への充電を行い、交流電源
の停電時には、蓄電池にて駆動されるインバータ回路に
てランプを点灯するようにした切替回路に関するもので
ある。

（背景技術）第５図は従来の切替回路（特願昭61−94215号）の回路
図であり、第６図はその動作説明図である。交流電源AC
の電源電圧は、絶縁トランスT₁の１次側に印加されてい
る。絶縁トランスT₁の２次側には、商用電源電圧を降圧
した交流電圧が生じる。この交流電圧はダイオードブリ
ッジDBにて全波整流され、コンデンサC₁に充電される。
コンデンサC₁の充電電圧は、逆流阻止用のダイオードD₁
と、限流用の抵抗器R₁、及び、充電開始制御用のトラン
ジスタT₂のコレクタ・エミッタ間を介して蓄電池BTに供
給されるものである。

交流電源ACの通電時には、コンデンサC₁の充電電圧が、
逆流阻止用のダイオードD₂を介してICチップ（IC）に供
給される。ここで、ICチップ（IC）はNOT回路（Ａ）、N
AND回路（Ｂ）、NOT回路（Ｃ）及びNOT回路（Ｄ）を１
パッケージ内に含むICチップである。交流電源ACの停電
時には、ICチップ（IC）の電源端子とアース端子には、
逆流阻止用のダイオードDBD₃，D₄を介して、蓄電池BTの
充電電圧が印加される。第６図（ａ）はICチップ（IC）
の電源端子とアース端子との間に印加されるIC駆動用電
圧V_ICを示している。

コンデンサC₁の両端には、コンデンサC₁の電荷放電用の
抵抗器R₂が並列接続されている。今、交流電源ACが通電
されているものとすると、コンデンサC₁の端子電圧V_C1
（第６図（ｂ））はＨレベルとなるので、NOT回路
（Ａ）の出力V_A（第６図（ｃ））はＬレベルとなり、ま
た、NOT回路（Ｄ）の出力V_D（第６図（ｇ））はＨレベ
ルとなる。NOT回路（Ｄ）の出力V_DがＨレベルとなるこ
とにより、トランジスタQ₁には抵抗器R₆を介してベース
電流が流れ、リレードライブ用のトランジスタQ₁がオン
状態となる。コンデンサC₁の充電電圧は、リレードライ
ブ用のトランジスタQ₁を介して停電検知リレーのリレー
コイルL₁に供給されている。リレーコイルL₁の両端に
は、逆起電力防止用のダイオードD₅が並列接続されてい
る。トランジスタQ₁がオンされることにより、リレーコ
イルL₁には励磁電流が流れて、停電検知リレーの接点SW
₁，SW₂，SW₃はNO側（常開側）に切替わる。このとき、
ランプFLは商用点灯し、インバータ回路INVは発振停止
状態となっている。

ところで、NOT回路（Ａ）の出力V_AがＬレベルとなるこ
とによって、NAND回路（Ｂ）の出力V_B（第６図（ｄ））
はＨレベルとなるから、コンデンサC₂を介して、抵抗R₃
の両端電圧V_CR（第６図（ｅ））がＨレベルとなる。こ
のため、NOT回路（Ｃ）の出力V_C（第６図（ｆ））はＬ
レベルとなり、トランジスタQ₂のベース電位は低くな
り、トランジスタQ₂はオフ状態となる。したがって、交
流電源ACが投入されても、直ちに蓄電池BTへの充電が開
始されるわけではなく、これによって、リレーコイルL₁
の初期印加電圧を高くすることができるものである。コ
ンデンサC₂と抵抗R₃との時定数により決まる所定の遅延
時間の経過により、抵抗R₃の両端電圧V_CRは低下し、こ
の電圧がNOT回路（Ｃ）のスレショルド電圧よりも低く
なった時点で、NOT回路（Ｃ）の出力V_CはＨレベルに反
転する。これによって、トランジスタQ₂には抵抗R₅を介
してベース電流が流れ、トランジスタQ₂がオン状態とな
る。

トランジスタQ₂がオン状態となることにより、コンデン
サC₁からダイオードD₁，抵抗R₁を介して蓄電池BTに充電
電流が流れる。負荷電流が増加することによって、絶縁
トランスT₁の出力電圧は若干低下し、それに伴って、コ
ンデンサC₁の両端電圧V_CIが低下し、リレーコイルL₁へ
の印加電圧も低下するが、停電検知リレーは既に感動動
作を終えているので、保持電圧のみを供給していれば良
く、リレーの保持には支障がない。なお、NOT回路
（Ｃ）の出力V_CがＨレベルとなることにより、NAND回路
（Ｂ）の他方の入力もＨレベルとなる。

次に、交流電源ACが停電すると、コンデンサC₁の充電電
荷は抵抗R₂により放電されるから、コンデンサC₁の両端
電圧V_C1は急速に低下する。このとき、ICチップ（IC）
には、蓄電池BTからダイオードD₃，D₄を介して駆動電圧
V_ICが供給される。コンデンサC₁の両端電圧V_C1が低下す
ることにより、NOT回路（Ａ）の出力V_AはＨレベルとな
る。したがって、NAND回路（Ｂ）の入力は共にＨレベル
となるので、その出力V_BはＬレベルとなる。また、NOT
回路（Ａ）の出力V_AがＨレベルとなることにより、NOT
回路（Ｄ）の出力V_DはＬレベルとなり、トランジスタQ₁
はオフ状態となる。このとき、コンデンサC₁の電圧V_C1
も低下しているので、いずれにしても停電検知リレーの
リレーコイルL₁への励磁電流は遮断される。したがっ
て、停電検知リレーの接点ＳW₁，SW₂，SW₃はNC側（常閉
側）に切替わるものであり、このとき、インバータ回路
INVが動作し、ランプFLは非常点灯するものである。

このように、交流電源ACの投入時にのみ、所定時間は充
電開始制御用のトランジスタQ₂をオフさせて充電回路を
開放状態とし、負荷電流を減少させることにより絶縁ト
ランスT₁の出力電圧を高くして、リレーを確実に感動動
作させた後に、トランジスタQ₂をオンにして充電を開始
するものである。なお、DC電圧でドライブされるリレー
の保持電圧は一般的に定格の約10％程度であり、一旦、
リレーがオンすると、電圧がかなり降下しても保持する
ようになっている。

次に、ランプFLの点灯回路について説明する。交流電源
ACが通電されているときには、上述のように、停電検知
リレーの接点SW₁，SW₂はNO側（常開側）に切替わってい
るので、蛍光灯のようなランプFLのフィラメントの各一
端は、限流要素たる安定器L₂を介して交流電源ACに接続
される。また、ランプFLのフィラメントの各他端には、
グローランプGLと雑音防止用のコンデンサC_aとが並列的
に接続される。したがって、ランプFLは通常の蛍光灯点
灯回路と同様に始動点灯されるものである。このとき、
インバータ回路INVは始動スイッチとなる接点SW₃がNO側
（常開側）に切替わっているので、発振停止状態となっ
ている。

一方、交流電源ACが停電したときには、上述のように、
停電検知リレーの接点SW₃がNC側（常閉側）に切替わっ
ているので、バイアス抵抗R_a，R_bを介してインバータ駆
動用のトランジスタQ_a，Q_bにベースバイアス電流が流れ
る。トランジスタQ_a，Q_bのベースは発振トランスT₂のベ
ース駆動巻線に接続され、またエミッタ・コレクタ間は
蓄電池BTの充電電圧がインダクタンスL₃を介して発振ト
ランスT₂の１次巻線に交互に逆極性にて印加されるよう
に接続されて、周知のプッシュプル型のインバータ回路
INVを構成している。交流電源ACの停電時には、停電検
知リレーの接点SW₁，SW₂がNC側（常閉側）に切替わるの
で、ランプFLの両端には、コンデンサC_b，C_cを介して発
振トランスT₂の２次巻線電圧が印加される。また、一方
の予熱用フィラメントには、発振トランスT₂の２次巻線
の一部から予熱電流が供給されている。これによって、
ランプFLはインバータ回路INVにより非常点灯される。

ところが、この従来例にあっては、非常点灯時におい
て、第６図（ｆ）に示す電圧T_cが“High"レベルである
ために、トランジスタQ₂がオン状態となっており、非常
点灯時においても充電回路が絶縁トランスT₁の出力側か
ら切り離されていない。したがって、この状態から交流
電源ACの電圧を徐々に上げて行くと、絶縁トランスＴ₁
から給電される電流は、蓄電池BT及びインバータ回路IN
Vにそれぞれ流入する。絶縁トランスT₁は、負荷電流が
増えると出力電圧が低下するような特性を有しているの
で、電池電圧が低下している場合には、絶縁トランスT₁
の負荷電流が増加して絶縁トランスT₁の出力電圧も低く
なり、停電検出回路の交流点灯側に切替わる時の商用電
圧レベルは高くなる。また、ランプFLが無負荷である場
合のように、インバータ回路INVの動作状態が通常とは
異なる場合にも、絶縁トランスT₁の出力電圧が変化す
る。これにより、商用電源ACの復電時における切替電圧
にばらつきが生じ、切替動作が不確実なものになるとい
う問題があった。

なお、実開昭57−41438号公報には、停電検出期間中に
インバータ回路を蓄電池にて駆動してランプを点灯する
回路が開示されているが、これは交流リレーよりなる停
電検出手段が絶縁トランスの入力側に接続されているも
のであるから、同一の絶縁トランスの出力側に停電検出
回路と充電回路が接続されるという前提を欠いており、
本発明が解決しようとする問題点を示唆するものではな
い。また、特開昭51−93343号公報には、停電検出期間
中に開放されるスイッチ要素を介して蓄電池を充電する
充電回路が開示されているが、停電検出回路が接続され
る絶縁トランスと、蓄電池が充電される絶縁トランスは
別のトランスであり、したがって、本発明が解決しよう
する問題点を示唆するものではない。

（発明の目的）本発明は上述のような点に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、非常点灯時においては、充電
回路を絶縁トランスの出力側から切り離すことにより、
電池電圧やインバータ回路の動作状態とは無関係に絶縁
トランスの出力電圧が一定になるようにした切替回路を
提供するにある。

（発明の開示）本発明に係る切替回路にあっては、第１図乃至第４図に
示すように、交流電源ACに接続された絶縁トランスT
₁と、絶縁トランスT₁の出力側に接続されて通電の停止
により交流電源ACの停電を検出し、該停電検出期間中は
インバータ回路INVを蓄電池BTにて駆動してランプFLを
点灯し、非停電検出期間中は交流電源ACにてランプFLを
点灯するようにランプFLの電源を切り替える停電検出回
路１と、停電検出回路１による停電検出期間中は開放さ
れるスイッチ要素２と、前記スイッチ要素２を介して前
記絶縁トランスT₁の出力側に接続され、前記蓄電池BTを
充電する充電回路３とを有して成るものである。

このように、本発明にあっては、蓄電池BTを充電するた
めの充電回路３を、停電検出回路１による停電検出期間
中は開放されるスイッチ要素２を介して、絶縁トランス
T₁の出力側に接続したものであるから、停電検出回路１
による停電検出期間中においては、蓄電池BTを充電する
ための充電回路３や蓄電池BTから給電されるインバータ
回路INVなどは、絶縁トランスT₁の出力側からは切り離
されており、このため、交流電源ACが復電する際の絶縁
トランスT₁の出力電圧は、蓄電池BTの電池電圧やインバ
ータ回路INVの動作状態とは無関係に決まるものであ
り、したがって、停電検出回路１の切替電圧は一定にな
る。

以下、本発明の実施例について説明する。

実施例１第１図は本発明の一実施例に係る切替回路の回路図であ
り、第２図はその動作説明図である。本実施例におい
て、第５図の従来例と同一の要素には同一の符号を付し
て重複する説明は省略する。交流電源ACの通電時におい
ては、コンデンサＣ₁の充電電圧が、逆流阻止用のダイ
オードD₂を介して論理回路の動作電源を得るためのコン
デンサC₃に供給される。交流電源ACの停電時において
は、蓄電池BTの電池電圧が逆流阻止用のダイオードD₃を
介してコンデンサC₃に供給される。コンデンサC₃の両端
には、抵抗r₁とツェナダイオードZD₁との直列回路が接
続されている。ツェナダイオードZD₁のカソードに生じ
る定電圧は、トランジスタQ₅のベースに供給される。コ
ンデンサC₇は、コンデンサC₃からトランジスタQ₅を介し
て一定電圧に充電され、その充電電圧は、ICチップ（I
C）に供給される。このICチップ（IC）は、論理ゲート
回路（G₁）〜（G₉）の電源供給部分のみを示したもので
ある。

絶縁トランスT₁の２次側には、ダイオードD₇，D₈のアノ
ードが夫々接地されている。両ダイオードD₇，D₈のカソ
ードは共通に接続され、抵抗R₇，R₈の直列回路を介して
接地されている。抵抗R₈の両端には、抵器R₉とダイオー
ドD₁₀を介して、コンデンサＣ₄が接続されている。絶縁
トランスT₁の２次側に電圧が生じているときには、コン
デンサC₄が充電される。ダイオードD₁₀のアノードは、
ダイオードD₉を介してコンデンサC₇の非接地側端子に接
続されているので、コンデンサC₄の電圧の上限値は、コ
ンデンサC₇の電圧により規制される。コンデンサC₁の両
端には、放電用の抵抗R₁₀が並列接続されている。NOT回
路（G₁），（G₂）はバッファ回路を構成している。NOT
回路（G₂）の出力は抵抗R₁₁を介してNOT回路（G₁）の入
力に正帰還されており、これによって、前記バッファ回
路はヒステリシス特性を有している。このバッファ回路
の出力は、NOT回路（G₃）にて反転されて、NOR回路
（G₇）の一方の入力に接続される。また、NOT回路
（G₃）の出力は、次段のNOT回路（G₄）にて反転され
て、抵抗R₁₂とコンデンサC₅よりなる積分回路に入力さ
れる。この積分回路の出力は、抵抗R₁₃を介してNOR回路
（G₅）の一方の入力に印加されると共に、NOT回路
（G₆）に入力され、NOT回路（G₆）の出力はNOR回路
（G₇）の他方の入力に接続される。また、NOT回路
（G₄）の出力は、NOR回路（G₅）の他方の入力に接続さ
れている。

NOR回路（G₅）の出力は抵抗R₁₆を介してトランジスタQ₆
のベースに接続されている。トランジスタQ₆がオンする
と、トランジスタQ₃のベースが抵抗R₁₄を介して接地さ
れて、トランジスタQ₃がオンされるようになっている。
NOR回路（G₇）の出力は、抵抗R₆を介してトランジスタQ
₁のベースに接続されており、NOR回路（G₇）の出力がＨ
レベルになると、トランジスタQ₁がオンするようになっ
ている。NOR回路（G₇）の出力は、NOT回路（G₈），
（G₉）よりなる遅延回路を兼ねたバッファ回路と抵抗R
₁₅とを介してトランジスタQ₄のベースに接続されてい
る。トランジスタQ₄がオンすると、トランジスタQ₂のベ
ースが抵抗R₅を介して接地されて、トランジスタQ₂がオ
ンするようになっている。

第２図（イ）〜（リ）は第１図回路における（イ）〜
（リ）の符号を付した部分の動作波形を示している。ま
ず、交流電源ACの通電時においては、第２図（イ）に示
すように、コンデンサC₄の充電電圧がＨレベルであるの
で、NOT回路（G₁），（G₂）よりなるバッファ回路の出
力は、同図（ロ）に示すようにＨレベルとなる。このと
き、NOT回路（G₃），（G₄）の出力は同図（ハ），
（ニ）に示すように、それぞれＬレベル及びＨレベルと
なる。NOT回路（G₅）の出力がＨレベルであるので、定
常状態においては、コンデンサC₅の電圧は同図（ホ）に
示すようにＨレベルとなり、NOT回路（G₆）の出力は同
図（ヘ）に示すようにＬレベルである。したがって、NO
R回路（G₇）の出力は同図（ト）に示すようにＨレベル
となるので、トランジスタQ₁がオンし、リレーコイルL₁
が励磁され、リレー接点SW₁，SW₂は常開（NO）側に切替
わり、ランプFLは商用点灯している。このとき、NOT回
路（G₉）の出力もＨレベルであるので、トランジスタ
Q₄，G₂がオン状態であり、蓄電池BTは商用電源ACにより
充電される。一方、NOR回路（G₅）の出力はＨレベルで
あるので、トランジスタQ₆，Q₃はオフ状態であり、イン
バータ回路INVは動作していない。

次に、交流電源ACの停電時においては、NOT回路（G₃）
の出力がＨレベルに反転することにより、NOR回路
（G₇）の出力がＬレベルとなり、トランジスタQ₁がオフ
し、リレー接点SW₁，SW₂は常閉（NC）側に切替わる。こ
のとき、NOT回路（G₉）の出力はＬレベルであるため、
トランジスタQ₄，Q₂はオフとなっている。NOR回路
（G₅）の出力は、前記動作よりコンデンサC₅の放電に要
する時間だけ遅れてＨレベルとなり、トランジスタQ₆，
Q₃がオンして、インバータ回路INVが発振動作を開始
し、ランプFLは非常点灯する。

而して、本実施例にあっては、交流電源ACの復電時にお
いて、徐々に電圧を上昇させると、絶縁トランスT₁の出
力電圧も上昇するが、この状態においてはトランジスタ
Q₂がオフしているため、蓄電池BTの電池電圧が変動して
も絶縁トランスT₁の出力電圧は瞥動せず、切替電圧を一
定の値に設定することができるものである。なお、本実
施例にあっては、上述のように、抵抗R₁₁にてNOT回路
（G₁），（G₂）よりなるバッファ回路に正帰還を掛ける
ことにより、切替動作を一層確実に行い得るようにして
いる。

実施例２第３図は本発明の他の実施例の要部回路図であり、第４
図は第３図回路の各部の動作波形を示す図である。本実
施例にあっては、第３図の破線で囲まれた部分の構成が
前の実施例とは相違している。すなわち、NOR回路
（G₇）の出力は、NOT回路（G₈）に入力されると共に、
抵抗R₁₉とコンデンサC₈よりなる積分回路に入力されて
いる。NOT回路（G₈）の出力は、の出力は、NOR回路（G
₁₀），（T₁₁）の一方の入力に接続されている。NOR回路
（G₁₀）の他方の入力には、前記抵抗R₁₉とコンデンサC₈
よりなる積分回路の積分出力が抵抗R₂₀を介して印加さ
れている。また、NOR回路（G₁₁）の他方の入力には、NO
R回路（G₁₀）の出力が接続されている。NOR回路（G₁₁）
の出力は抵抗R₁₅を介してトランジスタQ₄のベースに印
加されている。本実施例にあっては、このように構成す
ることにより、交流電源ACの復電後にトランジスタQ₂が
オンになるまでの時間を、抵抗R₁₉とコンデンサC₈によ
り決まる時間ｔ₁だけ遅延させて、この時間ｔ₁内にリレ
ーR_yを感動動作させるようにしたものである。つまり、
本実施例にあっては、NOR回路（G₇）の出力（第４図
（ト））がＨレベルになると、NOT回路（G₈）の出力
（第４図（ル））がＬレベルになり、コンデンサC₈の端
子電圧（第４図（ヌ））はＬレベルから徐々に上昇して
Ｈレベルとなるので、このコンデンサC₈が充電されるま
での間はNOR回路（G₁₀）の出力（第４図（ヲ））がＨレ
ベルとなり、NOR回路（G₁₁）の出力（第４図（ワ））は
Ｌレベルとなる。コンデンサC₈の電圧がNOR回路（G₁₀）
のスレショルド電圧まで上昇すると、NOR回路（G₁₀）の
出力がＬレベルとなり、NOR回路（G₁₁）の出力はＨレベ
ルとなる。したがって、本実施例ではトランジスタQ₁が
オンしてから、トランジスタQ₄がオンするまでの間にt₁
の遅延時間が生じるものである。このようにすれば、リ
レーの切替電圧を一定にすることは勿論、充電回路を遮
断してリレーを駆動させることができるので、絶縁トラ
ンスT₁の出力電圧として高い電圧が得られ、リレーの切
換動作を確実に行い得るものである。

（発明の効果）本発明にあっては、上述のように、蓄電池を充電するた
めの充電回路を、充電検出回路による停電検出期間中は
開放されるスイッチ要素を介して、絶縁トランスの出力
側に接続したものであるから、停電検出回路による停電
検出期間中においては、蓄電池を充電するための充電回
路や蓄電池から給電されるインバータ回路などは、絶縁
トランスの出力側から切り離されており、このため、交
流電源が復電する際の絶縁トランスの出力電圧は、蓄電
池の電池電圧やインバータ回路の動作状態とは無関係に
決まるものであり、したがって、停電検出回路の切替電
圧は一定になるという効果がある。また、蓄電池からイ
ンバータ回路に電源供給されている非常点灯時におい
て、商用電源から蓄電池に充電電流が流れることはない
から、蓄電池がフローティング充電状態になることがな
く、蓄電池の劣化を防止できるという効果がある。

なお、蓄電池に充電電流が流れているときに、充電表示
をするような回路構成を用いる場合には、従来例にあっ
ては、商用交流電源電圧が低いとき、すなわち完全に復
電していないときにも若干の充電電流が流れて充電表示
がされる可能性があったが、本発明にあっては、このよ
うな充電誤表示がされるおそれはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路図、第２図は同上の動
作説明図、第３図は本発明の他の実施例の要部回路図、
第４図は同上の動作説明図、第５図は従来例の回路図、
第６図は同上の動作説明図である。１は停電検出回路、２はスイッチ要素、３は充電回路、
ACは交流電源、T₁は絶縁トランス、FLはランプ、BTは蓄
電池、INVはインバータ回路である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流電源に接続された絶縁トランスと、こ
の絶縁トランスの出力側に接続されて通電の停止により
交流電源の停電を検出し、該停電検出期間中はインバー
タ回路を蓄電池にて駆動してランプを点灯し、非停電検
出期間中は交流電源にてランプを点灯するようにランプ
の電源を切り替える停電検出回路と、停電検出回路によ
る停電検出期間中は開放されるスイッチ要素と、前記ス
イッチ要素を介して前記絶縁トランスの出力側に接続さ
れ、前記蓄電池を充電する充電回路とを有して成ること
を特徴とする切替回路。