JPS6027006A - 電源切換回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電池等によるバック　アッｆｉ源を装備した
電源切換回路に関するものである。

この種の電源切換回路には、乾電池、充電式電池等のバ
ック　アップ用電源と、通常の電源（交流電源を整イし
た電源を意味する）とが設けられており、通常使用時に
は、通常の電源側から負荷回路へ電力供給が行われてお
り、停電時等の非常時にはパ、り　アップ用電源から電
力供給が行われる。この切換えの為に、各々の電源から
逆流防止用ダイオードまたは抵抗を介して負荷回路へ選
択的に電力供給が行なわれている。しかし乍ら、この種
既知の電源切換回路には、バック　アップ用電源からの
洩れ電流が大きかったり、ダイオードとしてシリコン　
ダイオードを用いるとこれによる順方向電圧降下が太き
いと言う問題があった。

この問題点を解決するために、ダイオードとしてダルマ
ニウム　ダイオードを採用したり、トランジスタによる
スイッチング回路を設けることが提案されているが、前
者にはゲルマニウム　ダイオードの逆洩れ電流が大きい
事、後者にはスイッチング回路が複雑になる欠点があっ
た。

本発明の目的は、上述した従来の種々の欠点を除去する
だめに、フォト　カプラに着目して、これをオ１１用す
るととによって回路オｊＮ成が極めてｆ？’、１１１’
で、カドれ′ｆＤ’：流の殆んど無い電源切換回路を４
Ｊｔ供することにある。

本発明電源切換回路は、共通の負荷回路に対して、第１
および第２の電源回路より選択的に１ｈ力供給を行なう
に肖り、前記第１の電源回路に逆流防止用素子を設け、
前記第２の電源回路に逆１；１１防市川フォト　カプラ
を設け、このフォト　カプラのＯＮ　／　ＯＦＦ制御を
、前記第２の電源回路のＯＮ　／　ＯＦＦ制御によって
行なったことを特徴とするものである。

以下図面を参照し乍ら本発明を詳述する。

第１図は、本発明電源切換回路の一実施例である。

先ず、通常電源回路について説明すると、交流１００■
に１次側を接続され、２次」ｌを負荷に接続された電源
トランス１０を設ける。この電源トランス１０の２次側
をダイオード　ブリッジ１２の交流端子に接続し、読流
端子（直流出力が得られる）Ｋ平滑用コンデンサ１３を
介して三端子レギュレータ１４の入力端子を接続する。

との三端子レギュレータ１４の出力端子に出力コンデン
サ１５を接続する。このコンデンサ１５の両端には、所
定電圧に設定され、且つ安定化された直流電圧（ｖＡ）
が得られるようになる。

以上までの回路構成は公知なものである。この回路と、
例えば内視鏡の光源用電源等の負荷回路１８との間に以
下のようなフォト　カプラ回路が設けられる。即ち、フ
ォト　カプラ１７のフォト　トランジスタのコレクタを
出力コンデンサ１５の正極端子に接続する。これのエミ
ッタを負荷回路１８の正極端子に接続する。一方、フォ
ト　カプラ１７の発光ダイオード（ＬＥＤと称す）のア
ノードを出力コンデンサ１５の正極端子に電流制限用抵
抗１６を介して接続する。

また、これのカソードを出力コンデンサ１５の負極端子
と共通接続した負荷回路１８の負極端子に接続する。こ
の負荷回路１８の入力電圧を■ｏとする。

次に、バック　アップ用電源は、バッテリ２０の正極端
子を、ダイオード１９のアノードにＩ〆続し、これのカ
ソードを負荷回路１８の正極端子に接続し、バッテリ２
０の負極端子を負荷回路１８の負極端子に接続すること
によって構成されている。このバッテリ２０の端子電圧
をＶＢＡＴＴとする。

まだ、必要に応じて出力コンデンサ１５の両端子より他
の回路への電源供給を行なうこともできる。

次に、第２図の波形図を参照し乍ら第１図回路の動作を
説明する。動作を説明する前に、各記号を説明すると、
Ｖｃｃは通常の電源側に切換えられた時の負荷回路１８
に印加される電源電圧で、三端子レギュレータ１４の定
常状態での電圧である。ｖＦはフォト　カプラ１７のフ
、オドトランジスタが導通を開始する電圧、Ｉ６はフォ
ト　トランジスタのエミッタ電流、ＩＦ、はフォトカプ
ラ１７のＬＥＤの電流である。

電源トランス１０の１次側に交流１００ｖが印加される
と、所定の変圧比で変換されて２次側へ交流出力が現わ
れる。この交流出力電圧は、ダイオード　ブリッジ１２
．平滑用コンデンサ１３、三端子レギュレータ１４を経
て、出力コンデンサ１５の両端に直流電圧ｖＡとして現
われる。第２図のｖＡの波形図で表わすように、この直
流電圧ｖＡが、ｖＡ≧Ｖ、となると、フォト　カプラ１
７のＬＥＤに順方向電流Ｉ、が流れ始めるようになる。

これによってＬＥＤは発光するのでフォト　トランジス
タが導通（ＯＮ）する。

このフォトトランジスタの導通開始以前では、バック　
アップ電源からのｆｉｌ圧ＶＢＡＴＴがこの負荷回路１
８に印加されている。従って、との導通開始によってバ
ック　アップ電源から、通常の電源に切換るようになる
。この場合、Ｖｏ＞ＶＢＡＴＴとなり、バック　アップ
′電源用の逆流防止用ダイオード１９は、逆方向バイア
ス電圧が印加されるので、バッテリ２０からの電力供給
は停止されるようになる。この■９の電圧は、負荷回路
１８によって決まる電圧■ｃｃ−まで上昇する。

次に、交流１００ｖの入力が断れると、出力コンデンサ
１５の出力゛電圧■□け、ＶｃｃからＶＢＡＴＴを経て
ｖＦまで降下し、ｖＦ以下となると、ＬＥＤの電流ＩＦ
はゼロとなり、フォト　カプラ１７のフォト　トランジ
スタは非導通（０ＦＩｉ’　）となる。

これによって通常の電源からバック　アップ用電汀への
切］）′Ｖえが行なわれ、パッチＩＪ　ｚ　ｏから負荷
回路１８への電力供給が行われるようになる。

ここで、以上のような電源の切換時におけるフォトトラ
ンジスタの電流ＩＰ、について詳述する。今、出力コン
デンサ１５の両端電圧■□の、電源投入時から定常状態
までの変化は第２図で表わされる。即ち、Ｏｖからフォ
ト　トランジスタの導通開始電圧ｖ、４・では、ＶＡ＜
ｖｏとならている。つまシ、負荷回路１８の端子電圧の
方が通常電源回路の出力電圧より低いが、このフォト　
トランジスタは非導通状態であるので、エミッタ電流■
。は流れない。次に、ＶＡが■、よシ大きくなると、■
□＜　ＶＢＡＴＴまでの期間Ｔｌでは、依然として■。

＞ｖＡの状態であるが、Ｉ、ＥＤには順方向電流工、が
流れる。これによってＬＥＤは発光して、フォトトラン
ジスタのベースには発光光線が入射するようになる。こ
のような状態の下では、フォト　トランジスタのコレク
タ・エミッタ間には逆バイアス電圧（ｖｏ＞ｖＡ）が印
加されている為に、コレクタ・エミッタ逆電流Ｐが流れ
るようになる。この逆電流Ｐの流れる持続期間は、ＴＩ
である。

次に、ｖ、　＞　ＶＢＡＴＴとなると、ＶＡ＞Ｖｏとな
シ、負荷回路１８には通常の電源からの電力供給が行わ
れるようになる（定常状態の電圧”Ｖｃｃ）。

次に、通常の電源をＯＦＦすると、■６は、定常状態の
電圧■。。からパッチＩ）２．０の電圧ＶＢＡＴＴまで
下降し、更に、電圧ｖＦになシ、最後にＯＶとなる。こ
の場合も前述と同様に、ＶＦ＜Ｉ／Ａ＜ＶＢＡＴの時に
、コレクタ・エミッタ逆電流Ｑが流れるようになる。こ
の逆電流Ｑの持続期間はＴ２で、Ｔ２鴇Ｔｌである。こ
れはヒステリシス現象により、一般に一致しないもので
あるが、実用上は同一視している。

この逆電流ｐ、Ｑについて本願人は以下の事実を確めた
。フォト　カプラ　ｐｃ　−６１，７を採用し、ｖＣｃ
−５ｖ、電流制限抵抗Ｊ　６　＝　６８００゜ＶＢＡＴ
Ｔ−３Ｖの条件の下では、逆電流Ｐ、Ｑは２０　ｔｔＡ
　以下であった。また、持続時間も短がいものであった
。

以上の結果から、このような微少の逆電流Ｐ、Ｑでは何
ら実用上問題がないことが判明した。

第２の実施例を第３図に示す。第１図と同一の回路素子
には同一符号を付す。

第２図から明らかなように、第１図の回路と殆んど同一
であるので、異なる回路部分のみ説明する。即ち、フォ
ト　カプラ１７のＬＥＤのカソードをツェナー　ダイオ
ード２１を経て接地する。このツェナー　ダイオード２
１のツェナー電圧を適当に選定することによって、出力
コンデンサ１５の端子電圧ｖＡが、ＶＢＡＴＴ以下で、
且つＬＥＤの順方向電流ＩＦ（Ｏ状態に調整できる特徴
がある。この結果、第５図の逆電流ＰおよびＱを防止で
きる利点がある。

次に、第３の実施例を第４図に示す。第２の実施例と同
様に、第１図と同一の回路素子には同一符号を付す。

本例においては、フォト　カプラ１７の出力側、即ちエ
ミッタに保護用ダイオード２２が接続されてい暮。この
ダイオード２２としては、順方向電圧降下の低いダルマ
ニウム　ダイオードを採用する。この場合、前述したよ
うに、本来、ケ９ルマニウム　ダイオードには洩れ電流
がシリコン　ダイオードに比べて多いが、本例のように
回路構成することによってこの欠点を回避できる。この
ダルマニウム　ダイオード２２が逆バイアスされる場合
、即ち、■ＢＡＴＴ〉■□（パック　アップ電源による
負荷回路１８への電力供給）時において、フォト　カプ
ラ１７のフォト　トランジスタはＯＦＦとなっているた
めこのダイオード２２による洩れ電流を防止できる特徴
がある。

また、第４の実施例を第５図に示す。前述の実施例と同
様に、第１図と同一の回路素子には同一符号を付し、そ
の動作の説明を省略する。

本例においては、フォト　カプラ１７のＬＥＤを別口路
（＝第２の時定数回路）によって駆動制御することを特
徴とするものである。電源トランス１０に新だに二次巻
線２４を設け、これに上述の第２の時定数回路、？　ｓ
　（ＬＥＤ駆動制御回路）設ける。この回路２３は、ダ
イオードＤのアノード側に、コンデンサＣおよび抵抗Ｒ
の並列回路を接続し、この抵抗Ｒの両端より、電流制限
抵抗１６を経てフォト　カプラ１７のＬＥＤに駆動制御
電圧を印加するようにする。

このように構成することによって、通常の電源回路側の
時定数、即ち、電源トランスＪ　’０の二次巻線、平滑
コンデンサ１３および出力コンデンサ１５から成る時定
数回路の時定数より、この第２の時定数回路（ＬＥＤ駆
動制御回路）の時定数を大きく選定しておけば、エラの
逆電流Ｐ。

Ｑが流れる期間Ｔ１１Ｔ２が存在しなくなる効果がある
。

以上詳述したように、本発明は、通常の電源回路の０Ｎ
１０ＦＦ制御によって、発光素子（ＬＥＤ　）の発光が
ＯＮ　／　ＯＦ’Ｆするフォト　カプラを制御したので
、バック　アップ用電源回路と通常電源回路との電源切
換を行なったことを特徴とするものである。

また、本発明によれば、簡単な回路構成によって、洩れ
電流の少ない電源切換回路が得られる効果がある。また
、フォト　カプラを電源切換制御素子として採用したの
で、通常電源による負荷回路への給電時に、従来のシリ
コン　ダイオードによる電圧降下、（通常０．７Ｖ）よ
りかなり少ない電圧降下（０，２〜０．３Ｖ程度）しか
発生しない利点がある。丑だ、この為に、負荷回路の使
用素子（ＲＡＭ等）の使用可能電圧を一義的に決定でき
る効果もある。更に、通常電源のＯＦ”Ｆ時の電圧降下
の時定数と独立に、バック゛アップ用バッテリからの給
電に切換えられるので、構成が簡単となる効果がある。

本発明は上述した実施例のみに限定されず、種々の変更
を加え得るものである。

例えば、第５図のＬＥＤ駆動制御回路のＲとＣの代りに
、半固定抵抗器とコンデンサとから成る積分回路を設け
、このコンデンサの両端子間からＬＥＤに給電すること
もできる。この場合、この回路の時定数を自由に設計で
きる効果がちる０

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明′電源切換回路の第１の実施例の回路
図、第２図は第１図回路の動作を説明するだめの波形図
、第３図は同じく第２の実施例の回路図、第４図は同じ
く第３の実施例の回路図、第５図は同じく第４の実施例
の回路図である。 １０・・・電源トランス、１４・・・三端子レギュレー
タ、１６・・・電流制限抵抗、１７・・・フォト　カプ
ラ、１８・・・負荷回路、２１・・・ツェナー　ダイオ
ード、２２・・・保護ダイオード、２３・・・ＬＥＤ駆
動制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、共通の負荷回路に対して、第１および第２の電源回
   路よりｓ択的に電力供給を行なうに当シ、前記第１の電
   源回路に逆流防止用素子を設け、前記第２の電源回路に
   逆流防止用フォトカブラを設け、このフォト　カブラの
   ＯＮ　／　ＯＦＦ制御を１．前記第２の電源回路の０Ｎ
   １０ＦＦ制御によって行なったことを特徴とする＋ｔ　
   ｄＵ切換回路。 ２、前記フォト　カブラの発光菓子に発光制御回路を設
   けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電源
   切換回路。 ３、　前記発光開側１回路としてツ、ナー　ダイオード
   を用いたことを特徴とする特ｄ′Ｆ請求の範囲第２項記
   載の電源切換回路。 ４、　前記発光制御回路として時定数回路を用いたこと
   ヶ特徴とする特許請求の範囲第２項記載の電源切換回路
   。 ５、前記フォト　カブラと前記負荷回路との間に、更に
   逆流防止用ゲルマニウム　ダイオードを接続したことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電源切換回路。