JPH09149643A - 直流電源装置 - Google Patents

直流電源装置

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JPH09149643A
JPH09149643A JP30449395A JP30449395A JPH09149643A JP H09149643 A JPH09149643 A JP H09149643A JP 30449395 A JP30449395 A JP 30449395A JP 30449395 A JP30449395 A JP 30449395A JP H09149643 A JPH09149643 A JP H09149643A
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JP
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voltage
power supply
down transformer
rectification
circuit
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JP30449395A
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Hiroshi Shima
浩志 島
Hiroshi Okawa
博 大川
Naofumi Kono
直文 河野
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Hitachi Information and Telecommunication Engineering Ltd
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Hitachi Ltd
Hitachi Information Technology Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 AC100V系/200V系共用の直流電源
装置において、安全に交流入力電圧の自動切替を可能に
する。 【解決手段】 AC100V系/200V系等の商用交
流電源1が一次側に接続される降圧トランス2、降圧ト
ランス2の二次側に接続される整流ダイオードブリッジ
3、整流ダイオードブリッジ3に並列に接続される、直
列接続の一対の平滑コンデンサ4および5、負荷7に接
続される出力コネクタ6、整流ダイオードブリッジ3の
交流入力端子3bと、平滑コンデンサ4のマイナス端子
との接続の有無によって、整流方式を倍電圧整流または
全波整流に切り替えるリレー内部コイル23aおよびリ
レー接点23b、降圧トランス2の二次側電圧の大小に
応じて、リレー内部コイル23aの通電の有無を制御
し、リレー接点23bの閉開を制御する制御回路25か
らなる直流電源装置である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、直流電源技術に関
し、特に、大きさの異なる複数種のAC入力電圧から所
定の定格の直流電圧を出力する直流電源装置等に適用し
て有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】たとえば、情報処理機器では、半導体集
積回路等の機器の動作のために直流電力を必要とするた
め、商用の交流電源から直流電力を得る直流電源の装備
がほぼ必須である。また、商用電源の電圧値は、国際的
には多様であり、機器の輸出入等を考慮した場合、多様
な外部交流入力電圧から、一定の直流電圧を得る機能を
直流電源に持たせることが望ましい。
【0003】AC100V系/200V系共用電源の入
力整流回路において、通常、100V系では倍電圧整流
方式、200V系では全波整流方式に切り替えて整流電
圧をほぼ同一にして使用するのが一般的である。この従
来方式の回路動作を図3、図4を用いて説明する。
【0004】図3は、考えられる従来の手動切替スイッ
チを用いた入力電圧切替方式の一例を示す回路図であっ
て、1は商用交流電源で、3は入力整流用の整流ダイオ
ードブリッジ、4,5は整流後の電圧を平滑するための
アルミ電解コンデンサ等からなる平滑コンデンサであっ
て、この2個の平滑コンデンサ4,5は直列に接続さ
れ、負荷7に並列に接続してある。また、26は手動切
替用のスイッチであって整流ダイオードブリッジ3の交
流入力端子3bと平滑コンデンサ4のマイナス端子に接
続してある。商用交流電源1の電圧が100V系の場合
は、手動切替スイッチ26の接点を手動で閉じることに
より、AC入力の正の半サイクルの期間に平滑コンデン
サ4を充電し、負の半サイクルの期間に平滑コンデンサ
5を充電する。これにより平滑コンデンサ4,5に並列
に接続された負荷7では倍電圧整流された電圧が供給さ
れる。
【0005】また、商用交流電源1の電圧が200V系
の場合は、手動切替スイッチ26の接点を手動で開くこ
とにより、AC入力の正の半サイクルの期間と負の半サ
イクルの期間で直列に接続した平滑コンデンサ4,5を
充電する。これにより平滑コンデンサ4,5に並列に接
続された負荷7では全波整流された電圧が供給される。
【0006】次に、図4は図3に例示した入力電圧切替
方式の手動切替スイッチの代わりに、商用交流電源1の
電圧を検出してトライアック27をオン/オフする制御
回路28を設けることにより整流方式を自動的に切り替
える、考えられる従来方式の回路図である。
【0007】商用交流電源1の電圧が100V系の場合
は、制御回路28にて商用交流電源1の電圧を検出して
トライアック27をオンして、AC入力の正の半サイク
ルの期間に平滑コンデンサ4を充電し、負の半サイクル
の期間に平滑コンデンサ5を充電する。これにより平滑
コンデンサ4,5に並列に接続された負荷7では倍電圧
整流された電圧が供給される。
【0008】また、商用交流電源1の電圧が200V系
の場合は、制御回路28にて商用交流電源1の電圧を検
出してトライアック27をオフして、AC入力の正の半
サイクルの期間と負の半サイクルの期間に直列に接続し
た平滑コンデンサ4,5を充電する。これにより平滑コ
ンデンサ4,5に並列に接続された負荷7では全波整流
された電圧が供給される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の手動切替ス
イッチによる方式は、入力電圧の変化に対応して手動ス
イッチを切り替えなければならず、切替ミスによる負荷
(電子機器)の破損等の懸念がある。
【0010】また、トライアックのオン/オフによる自
動切替方式は、切替ミスによる電子機器破損の懸念はな
くなるが、トライアックの故障モードがショートモード
であることにより、故障時の電子機器破損の懸念が大き
いと言う技術的課題があった。また、商用交流電圧をそ
のまま整流し、直流高圧が出力されるため、たとえば、
直流低電圧の入力を必要とするDC/DCコンバータの
入力電圧としては不適当である。
【0011】本発明の目的は、交流入力電圧の自動判別
によって多様な交流入力電圧を利用することが可能な直
流電源技術を提供することにある。
【0012】本発明の他の目的は、切替ミスや故障時に
おける機器の破損を確実に防止することが可能な直流電
源技術を提供することにある。
【0013】本発明のさらに他の目的は、直流出力をD
C/DCコンバータの入力として用いることが可能な直
流電源技術を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明の直流電源装置
は、電圧値が互いに異なる倍電圧の関係にある第1の交
流電源または第2の交流電源が一次側に接続される降圧
トランスと、降圧トランスの二次側に接続され、全波整
流および倍電圧整流を選択可能な主回路と、降圧トラン
スの一次側または二次側の電圧の大小に基づいて主回路
を全波整流または倍電圧整流に切り替えることにより、
電圧の異なる第1または第2の交流電源の降圧トランス
に対する接続に関係なく、主回路に接続される負荷にほ
ぼ一定の直流電圧を出力させる整流電圧切替回路とを含
む構成としたものである。
【0015】より具体的には、たとえば、AC100V
系/200V系を共用する電源において200V入力時
に二次巻線電圧をブリッジダイオード整流回路で整流し
たときに所定の電圧が得られるトランスを含んだ整流回
路を用いる場合、AC入力電圧を監視し、AC入力電圧
により主回路の整流ダイオードブリッジに接続したリレ
ーをオン/オフすることによって主回路を全波整流と倍
電圧整流回路に自動的に切り替えるように構成し、DC
/DCコンバータ等の負荷に所定の直流電圧を供給する
構成としたものである。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら詳細に説明する。
【0017】図1は、本発明の一実施の形態である直流
電源装置の構成の一例を示す回路図であり、図2は、そ
の一部を取り出して示す概念図である。本実施の形態で
は、一例として、AC100V系/200V系共用の直
流電源装置に適用した場合について説明する。
【0018】本実施の形態の直流電源装置は、商用交流
電源1が一次側に接続される降圧トランス2と、この降
圧トランス2の二次側に交流入力端子3aおよび交流入
力端子3bを介して接続される整流ダイオードブリッジ
3および、この整流ダイオードブリッジ3の直流出力端
子3cおよび直流出力端子3dに並列に接続される、直
列接続の一対の平滑コンデンサ4および平滑コンデンサ
5、および整流ダイオードブリッジ3の交流入力端子3
bと平滑コンデンサ4のマイナス端子(コンデンサ間接
続端子)との接続の開閉を行う整流方式切替用のリレー
23(リレー内部コイル23a、リレー接点23b、ツ
ェナーダイオード24)を含む主回路と、この主回路
を、所望の負荷7に接続する出力コネクタ6と、降圧ト
ランス2の二次側に主回路とともに並列に接続され、二
次側の電圧の大小に応じてリレー接点23bの開閉動作
を制御する入力電圧監視用の制御回路25とで構成され
ている。
【0019】降圧トランス2は商用交流電源1のAC2
00Vを一次巻線に入力した時の二次巻線の電圧をブリ
ッジ整流回路で整流したとき、所定の直流電圧(本実施
の形態の場合、たとえば48V)が得られるように一次
側と二次側の巻線の巻き数比が設定されている。平滑コ
ンデンサ4および平滑コンデンサ5はたとえばアルミ電
解コンデンサ等で構成されている。
【0020】また、リレー接点23bの開閉を制御する
制御回路25は整流ダイオードブリッジ8、平滑コンデ
ンサ9、分圧抵抗10、分圧抵抗11、制御抵抗13、
制御抵抗16、制御抵抗17、制御抵抗19、制御抵抗
20、制御抵抗21、制御抵抗30、制御トランジスタ
12、制御トランジスタ22、制御トランジスタ29、
逆流防止用ダイオード14、コンデンサ15、電圧検出
用のシャントレギュレータ18で構成される。このよう
な制御回路25は、たとえば、ハイブリッド集積回路ま
たはモノリシック集積回路によって構成することができ
る。このため、制御回路25の設置スペースは僅かで済
むため、主回路の一部に付属させる場合でも主回路の設
置スペースの増大を抑止できる。
【0021】図2に示されるように、リレー接点23b
は、それ自体の弾性によって、外力の作用しない状態で
は、開状態が維持され、リレー内部コイル23aが励磁
されると、吸引されて閉状態となる。従って、リレー内
部コイル23aの断線等の故障モードでは、リレー接点
23bは開状態が維持される。
【0022】以下、本実施の形態の直流電源装置の作用
の一例を説明する。
【0023】商用交流電源1の電圧がAC100V系
(第1の交流電源)の場合は、一旦、降圧トランス2に
て降圧し、整流ダイオードブリッジ8、平滑コンデンサ
9で整流平滑化した電圧(DC24V)が分圧抵抗1
0,11に印加される。分圧抵抗10,11の両端の電
圧比は24Vの時にシャントレギュレータ18がオンす
る値となるように設定されている。従って、AC100
V時には、分圧抵抗10,11の両端の電圧比によりシ
ャントレギュレータ18がオンし、制御トランジスタ1
2,22がオフするため制御トランジスタ29がオンと
なりリレー23のリレー内部コイル23aに電流が流れ
て励磁され、リレー接点23bをオン(閉)することに
より主回路のAC入力の正の半サイクルの期間に平滑コ
ンデンサ4を充電し、負の半サイクルの期間に平滑コン
デンサ5を充電する。これにより平滑コンデンサ4,5
に並列に接続された負荷7では倍電圧整流され、DC/
DCコンバータ等の負荷7に所定の電圧が供給される。
【0024】また、商用交流電源1の電圧がAC200
V系(第2の交流電源)の場合は、一旦、降圧トランス
2にて降圧し、整流ダイオードブリッジ8、平滑コンデ
ンサ9で整流平滑した電圧は、DC48Vとなるため、
分圧抵抗10,11による電圧比によりシャントレギュ
レータ18はオフし、制御トランジスタ12、22がオ
ンするため制御トランジスタ29がオフとなりリレー2
3のリレー内部コイル23aには電流が流れないため励
磁せず、リレー接点23bはオフ(開)にされ、主回路
のAC入力の正の半サイクルの期間と負の半サイクルの
期間に直列に接続した平滑コンデンサ4,5を充電す
る。これにより平滑コンデンサ4,5に並列に接続され
た負荷7では全波整流され、DC/DCコンバータ等の
負荷7に所定の電圧が供給される。
【0025】以上のように、本実施の形態の直流電源装
置では、交流入力電圧の大小を入力電圧監視用の制御回
路25によって監視し、主回路の整流方式を、倍電圧整
流または全波整流に自動的に的確に切り替えるので、た
とえば、従来のような手動切替のミスによる電子機器等
の負荷7の破損の懸念が解消されるとともに、多様な電
圧の商用電源を的確に利用することができる。
【0026】また、従来のように、トライアックなどの
半導体スイッチによる自動切替回路では、トライアック
の故障がショートモードであるため、高圧の200Vの
入力時に、故障が発生した場合には、本来、全波整流で
あるべきものが、倍電圧整流状態になって、定格の倍の
高電圧が負荷7に出力され、電子機器の破損や誤動作等
の懸念があるのに対して、本実施の形態の場合には、リ
レー内部コイル23aの断線等の故障時には、リレー接
点23bが開き、全波整流状態となるため、降圧トラン
ス2の一次側への入力電圧が、100V/200Vのい
ずれの場合にも、負荷7に出力される直流電圧は、定格
値を越えることがなく、機器等の破損は確実に回避され
る。
【0027】また、降圧トランス2によって一般の商用
交流電圧から、たとえば、48V等の低い電圧に降下さ
せて整流しているので、主回路から出力される直流電圧
を、そのまま、直流低電圧入力としてDC/DCコンバ
ータ等の負荷7に所定の入力電圧として供給できる、と
いう利点もある。
【0028】以上本発明者によってなされた発明を実施
の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施
の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【0029】たとえば、制御回路の構成は、上述の実施
の形態に例示したものに限らず、故障時等において、全
波整流モードを維持できるものであれば、他の構成であ
ってもよい。また、商用交流電圧は、倍電圧関係にある
ものであれば、AC100/AC200に限らず、他の
電圧値であってもよい。
【0030】
【発明の効果】本発明の直流電源装置によれば、交流入
力電圧の自動判別によって多様な交流入力電圧を利用で
きる、という効果が得られる。
【0031】また、切替ミスや故障時における機器の破
損を確実に防止することができる、という効果が得られ
る。
【0032】また、直流出力をDC/DCコンバータの
入力として用いることができる、という効果が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態である直流電源装置の構
成の一例を示す回路図である。
【図2】本発明の一実施の形態である直流電源装置の一
部を取り出して示す概念図である。
【図3】従来の手動切替スイッチを用いた入力電圧切替
方式の考えられる一例を示す回路図である。
【図4】従来のトライアックを用いた入力電圧切替方式
の考えられる一例を示す回路図である。
【符号の説明】
1…商用交流電源、2…降圧トランス、3…整流ダイオ
ードブリッジ、3a,3b…交流入力端子、3c,3d
…直流出力端子、4,5…平滑コンデンサ、6…出力コ
ネクタ、7…負荷、8…整流ダイオードブリッジ、9…
平滑コンデンサ、10,11…分圧抵抗、14…逆流防
止用ダイオード、15…コンデンサ、13,16,1
7,19,20,21,30…制御抵抗、18…シャン
トレギュレータ、12,22,29…制御トランジス
タ、23…リレー、23a…リレー内部コイル(励磁コ
イル)、23b…リレー接点、24…ツェナーダイオー
ド、25…制御回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大川 博 神奈川県秦野市堀山下1番地 株式会社日 立コンピュータエレクトロニクス内 (72)発明者 河野 直文 神奈川県海老名市下今泉810番地 株式会 社日立製作所オフィスシステム事業部内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電圧値がほぼ倍電圧の関係にある第1の
    交流電源または第2の交流電源が一次側に接続される降
    圧トランスと、前記降圧トランスの二次側に接続され、
    全波整流および倍電圧整流を選択可能な主回路と、前記
    降圧トランスの一次側または二次側の電圧の大小に基づ
    いて前記主回路を全波整流または倍電圧整流に切り替え
    ることにより、電圧の異なる前記第1または第2の交流
    電源の前記降圧トランスに対する接続に関係なく、前記
    主回路に接続される負荷にほぼ一定の直流電圧を出力さ
    せる整流電圧切替回路とを含むことを特徴とする直流電
    源装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の直流電源装置において、
    前記主回路は、前記降圧トランスの二次側に交流入力端
    子が接続されるブリッジダイオードと、互いに直列に接
    続され、前記ブリッジダイオードの直流出力端子に対し
    ては並列に接続される一対の平滑コンデンサと、一対の
    前記平滑コンデンサ間の接続端子と前記ブリッジダイオ
    ードの前記交流入力端子との接続の有無を切り替えるリ
    レー接点と、通電時に前記リレー接点を閉じる動作を行
    う励磁コイルとを含み、前記整流電圧切替回路は、前記
    降圧トランスの一次側または二次側の電圧の高低に応じ
    て前記励磁コイルに対する通電停止および通電を制御す
    る制御回路を含むことを特徴とする直流電源装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の直流電源装置に
    おいて、前記整流電圧切替回路は、ハイブリッド集積回
    路またはモノリシック集積回路からなることを特徴とす
    る直流電源装置。
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