专利摘要:

公开号:WO1988001806A1
申请号:PCT/JP1987/000642
申请日:1987-08-31
公开日:1988-03-10
发明作者:Akihiro Sakurai;Yutaka Mizuno
申请人:Fanuc Ltd;
IPC主号:H02M3-00
专利说明:
[0001] 明 柳 ス ィ ッチ ング電源装置
[0002] 技術分野
[0003] 本発明はスィ ツチング電源装置に関し、 特に、 自らの出力 の異常を検出して動作を停止する保護機能を備えたス ィ ツチ ング電源装置に関する。
[0004] 背景技術
[0005] スィ ツチング電源装置において、 その出力に
[0006] ① 負荷側回路の異常による過電流、
[0007] ② 前記電源装置の異常による出力の過電圧の発生や電圧 の低下、
[0008] ③ 電力源としての交流入力の瞬断による出力電圧の低下- などの異常が発生した場合には、 負荷側回路や電源装置を保 護するともに負荷側回路の誤動作を防止するために全出力を 0 F Fさせる必要がある。
[0009] これは、 多出力のシステム用電源においてはその一出力だ けが異常伏態のまま放置された場合負荷側回路が誤動作する 危険性があるためである。
[0010] 従来のスィ ツチング電源においては、 上記のよう な異常状 態が発生した場合にはサーキ ッ トブレーカゃリ レー回路等の 交流入力を遮断する手段を設けておき、 これを動作させて交 流入力を遮断し出力を O F Fする方法がとられていた。 第 1図に、 従来の、 電力供給遮断回路を備えたスィ ッチ ン グ電源装置の構成を示す。 - 第 1図中一点鎖線 100 内がスィ ツチング電源部の構成を、 その他の部分が従来の過電流、 異常電圧に対する保護のため の構成を示す。
[0011] ス ィ ッ チング電潁部 100 は、 整流平滑西路 101 、 スィ ッ チ ング回路 102 、 高周波変圧器 103 、 整流平滑回路 1(H , 104 ' 、 パルス幅制御回路 108 、 および、 補助電源 110 から成り、 必 要に応じて該スィ ツチング電源部 100 の岀カ端には、 DC - DC コ ンバータ 105 が接続され、 それぞれの用途に応じた直流電 圧に変換される。
[0012] 整流平滑回路 101 は、 電力源としての交流入力を整流、 か つ、 平滑化する。 所定の周期で所定の時間 ON , OFF する 号' を出力するパルス幅制御回路 108 の制御のもとで該スィ ツチ ング回路 102 は、 前記整流平滑回路 101 の出力を一定周期一 定バルス幅の方形パルス列に変換する。 この方形パルス列は、 高周波変圧器 103 を痊て整琉平滑回路 104 , 104 ' へ入力され、 整流平滑化された直流出力が得られる。 該整流平滑回路 104 , 104 ' の出力電圧ば、 前記スィ ツチング回路 102 の出力のパ ルス幅に (スイ ッ チング面路の 0 Nの時間と 0 F Fの時間に) 依存して変化する。 なお、 捕助電源 110 ば、 前記パルス幅制 御回路 108 および異常検出回路 107 に電力を供袷する。
[0013] 電流検出部 106 , 106 ' は、 該スィ ツチング電源部 100 の出 力電流を検出してこ の電流の情報を異常検出回路 107 へ入力 し、 該異常検出回路 107 は、 上記電流情報およびス ィ ッチン グ電源部 100 の直流出力端からの電圧情報を入力して、 それ らに異常 (過電流、 過電圧または低電圧) があれば、 異常検 出信号を電力供給遮断回路 111 および異常表示回路 109 へ送 る。 異常表示回路 109 は、 該スィ ツチング電源 100 における 異常の発生をオペレータに知らせ、 入力遮断回路 111 は、 該 スィ ツチング電源部 100 への交流入力路を遮断する。
[0014] 第 2図に、 上記電力供給遮断回路 111 の構成の一例を示す < 一点鎖線 200 内は、 変圧器 201 、 フューズ 202 、 ダイ ォ— ド 203〜 206 、 コ ンデ ンサ 207 、 抵抗 208 , 211 、 ト ラ ン ジ スタ 210 、 ツエナ ーダイ ォー ド 209 、 発光ダィ オー ド(LED) 212 から構成される直流安定化電源である。 ダイォー ド 203 〜206 は、 整流のため、 コ ンデンサ 207 は平滑化のため、 ト ラ ンジスタ 210 およびッヱナダイ ォー ド 209 は安定化のため のものであり、 さ らにそして抵抗 211 およびし ED(PIい 212 は ノ、'イ ロ ッ ト ラ ンプである。
[0015] 一点鎖線 109 内は、 第 1図の異常表示回路 109 に対応し、 抵抗 213 および LED 214 より構成される。
[0016] 他に リ レー コ ィ ル AL 215、 ダイ オー ド 216 、 リ レー コ ィ ル RY 217、 ダイォー ド 218 、 抵抗 219 、 コ ンデンサ 220 、 リ レ ー コ ィ ル LC 221、 該リ レー コ ィ ル LC 221の常開接点 L C a l , L C a2、 該リ レーコ イ ル R Yの常開接点 R Y a l , R Ya 2、 該 リ レー コ イ ル A Lの常開接点 A L a 、 および、 常閉接点 A L b から構成される。
[0017] また、 第 1図の異常検出回路 107 は、 その出力部にリ レー コ イ ル AB 222、 該リ レー コ イ ル A B の常開接点 A B a 、 ト ラ ンジスタ 224 、 ラ ッチ回路 223 を備えている。
[0018] 第 2図の電力供袷遮断回路の働きについて-以下の説明する。 まず電源◦ Nスィ ッチ S Wc を O Nにすると常閉接点 A L b を通してリ レーコ イ ル 217に電流が流れ、 常開接点 R Yaい R Ya2を閉にする 閉となった常開接点 R Yalを通してリ レ —コイル 221に電流が流れ、 接点 Cal , L Ca2、 が閉と なり、 交流が整流平滑回路 101 に入力され、 閉となった常開 接点 R Y a 2により電源 0 Nスィ ツチ S W c をバイバスする回 路が形成され、 第 2図の構成ば、 この状態で保持される。
[0019] ここで、 もしスィ ッチング電源の出力の異常が検出される と、 異常検出回路 107 のラ ッチ回路 223 に異常検出信号が入 力かつ保持され、 ドラ ンジスタ 224 を導通させ、 これにより リ レーコ イル AB 222に'電流が流れ、 常開涹点 A Ba を閉にす る。 これによつ リ レーコィ ル AL 215に電流が流れ、 常開接 点 A L a を閉に、 常閉接点 A L 6 を開にする。 常開接点 A L a が閉になることにより この状態を保持するとともに常閉接点 A L b が開になることにより前記リ レーコィル 217に電流 が流れなく なって、 常開接点 R Ya l , R Ya2ば開になる。 常 開接点 R Y a!が開になることにより リ レーコイル LC 221に電 流が流れなく なり、 常開接点し Ca i , L Ca2が開となり交流 入力を遮靳する。
[0020] ここで、 異常検出回路 10T は、 第 I図の捕助電源 110 より 電力の供給を受けているので、 接点 L Cal , L Cazの開によ り、 捕助電源 110 は 0 F F となってリ レーコィル AB 222に電 流が流れな く なり、 常開接点 A B a は開となる。 また、 このとき、 異常表示回路 109 にも電流が流れ、 LED (ALM) 214が発光して、 オペレータに異常を知らせる。
[0021] オペレータは、 電源 O F F スィ ッ チ S W。 を押すこ とによ り、 前記の異常表示回路 109 およびリ レーコ ィル A L 215を流 れる電流は切られ、 常開接点 A L a は開に、 常閉接点 A L b は閉となって電源 O Nスィ ツチ S W C を押す前の状態に戻る 以上が従来のスィ ツチング電源装置が備える電力供給遮断 回路の構成および機能である。 しかしながら、 第 2図および その説明から明らかなように、 従来の電力供給遮断回路を備 えてなるスィ ツチング電源装置は、 複雑な構成を有し、 多 く の部品数を必要とし、 かつ、 高価であるという問題があった, 本発明は、 従来のスイ ッチング電源装置における上記の問 題点を解決するために提案さ ¾たものである。 発明の開示
[0022] 本発明の目的は、 簡素で安価な構成により、 小さいスぺー スに搭載可能で、 出力異常時に食荷側回路および自身を保護 し得るスィ ツチング電源装置を実現することにある。
[0023] 本発明によれば、 上記の目的は、
[0024] 電力源からの供給電流を周期的に断続して次段に伝えるス ィ ツチング回路と、 該スィ ツチング回路からの出力を整流平 滑化する整流平滑回路とを有してなるスィ ツチング電源装置 において、
[0025] 出力異常を検出して、 異常検出信号を出力する出力異常検 出手段と、 該異常検出信号を受けて前記スィ ツチング回路の動作を停 止させる手段とを縢えてなるように構成することにより達成 される。
[0026] 本発明によれば、 単純かつ安価で、 少ぃスペースを必要と するのみで、 出力異常保護機能を実現するスイ ッ チ ング電源 装置が提供される。 図面の簡単な説明 - 第 1図は、 電力供給遮断回路を備えた従来のスィ ツチング 電源装置の搆成を示す図、
[0027] 第 2図ば、 従来のスィ ツチング電源装置が備える電力供給 遮断回路 1 1 1 の構成例の詳細を示す図、
[0028] 第 3図は、 本 明によるスィ ツチング電源装置の実施例の 搆成を示す IIである。 発明を実施するための最良の形態
[0029] 第 3図に、 本発明によるスィ チング電源装置の実施例の 構成を示す。
[0030] 第 3図のスイ ッ チ ング電源装置は、 主に、 整流平滑回路 1 スイ ッ チ ング面路 2、 高周波変圧器 3、 整流平滑回路 4 , 4 DC— DCコ ンバータ 5、 電流検出部 S , 6 ' 、 異常^出回路 7 パルス幅制御回路 8、 異常袠示回路 9、 そして、 補助電源 1 0からなる。 整流平滑回路 1·、 スィ ッチング回路 2、 高周 波変圧器 3、 整流平滑回路 4 , 4 ' DC— DCコ ンバータ 5、 パ ルス幅制御回路 8、 および捕助電源 1 0からなる搆成は、 ス ィ ツチング電源装置本来の機能を実現する ものであり、 従来 のものと同様である。
[0031] 本発明の特徴は、 電流検出部 6 , 6 ' 、 異常検出回路 7 、 異常表示回路 9、 そして、 本発明により、 従来の機能に加え て、 もう一つの機能を有するバルス幅制御回路 8からなる構 成により実現される。
[0032] 本発明においては、 上記異常検出回路 7がパルス幅制御回 路 8および異常表示回路 9 へ接続され、 捕助電源 1 0 は、 前 記パルス幅制御回路 8、 異常検出回路 7、 および該異常表示 回路 9 に電力を供給する。
[0033] 異常検出回路 7 は、 電流検出部 6 , 6 ' からの電流情報お よびス ィ 'ン チ ング電源装置の直流出力端からの電圧情報を入 カレ 過電流もし く は電圧の異常があれば、 異常検出信号を 出力し、 オペ レータによる リ セ ッ ト (交流入力を遮断する等) までこの状態を保持する。 該異常検出信号は、 パルス幅制御 回路 8 に入力され、 該パルス幅制御回路はこれを受け、 出力 を 0 F F してスィ ツチング回路の動作を停止させることによ り、 該スィ ツチング電源装置の全出力を O F Fする。
[0034] 前記異常検出信号はまた、 異常表示回路 9 へも入力され、 該異常表示回路 9 はこれを受けて、 異常を表示してォペ レ — タに異常を知らせる。
[0035] 上述の本発明の特徴部分のより詳細な構成について以下に 説明する。
[0036] パルス幅制御回路 8 は、 ト ラ ンジスタ 8 1 、 誤差ア ンプ 8 2 、 ノ コギリ波発生器 8 3 、 P W M (Pulse width modula- ti 9 n) コ ンパ レータ 8 4を具備している。
[0037] - 電流検出部 6 は、 電流検出抵抗 S 2より成る。 · 6 ' も同様 である。
[0038] 異常検出回路 7 は、 スィ ツチング電源装置の各直流出力に 5 対応する過電流検出回路 71 , 71 ' 電圧監視回路 72 , 72 ' 、 コ ンパレータ 7 3 、 ラ ッチ回路 7 4、 および ト ラ ンジスタ 7 5 を具備している。
[0039] 異常表示回路 9 は、 LED 91を具備している。
[0040] 以下に第 3図のスィ ッチング電源装置の実施例の動作につ 10 いて説明する。 ' 電源スィ ツチ 0 Nされ正常に動作しているスィ ツチング電 源装置においてパルス幅制御回路 8のノ コギリ発生器 8 3 は、
[0041] ' 所定の周期のノ コギリ波を究生する。 P W Mコ ンパレータ
[0042] 8 4 は、 該ノ コギリ波発生器 8 3 の出力としきい値電圧を入 15 力して、 該ノコギリ波が該しきい値電圧レベルを超える時間 のみ方形波信号 (バルス) を出力し、 この出力がプリ ドライ ノ 1 1を柽て、 スィ ッチング回路 へ制御信号として伝達さ れる。
[0043] 誤差ァンブ 8 2 は、 、 スィ ッチング電源装置の直流出力端 20 のレベルと、 基準電圧 8 5を比較して、 前記 P W Mコ ンパレ ータ 8 4へ入力される しきい値電圧レベルを制御する。 すな わち、 該スィ ツチング電源装置の出力電圧レベルが所定のレ ベルより高くなれば、 該誤差ァンプ 8 2の出力もそれに応じ て高くなり、 つまり、 該 P W Mコ ンパレータ 8 4のしきい値 25 レベルが高く なる。 こ う して、 該しきい値レベルは、 前記ノ コギリ波の、 より先端の幅の狭い部分とク ロスするこ とによ つて、 該 P W Mコ ンパ レータ 8 4の出力方形波の幅が狭く な る。 これによつて、 前記スィ ツチング回路 2 のスィ ツチ O N の時間が短く なり、 結局、 該スィ ツチング電源装置の直流出 力の電圧レベルを低く するよう作用する。 逆に該ス ィ ッ チ ン グ電源装置の出力電圧レベルが所定のレベルよ り低く なれば、 該誤差ア ンプ 8 2 の出力もそれに応じて低く なり、 つまり、 該 P W Mコ ンパレータ 8 4のしきい値レベルが低く なる。 従 つて、 該 P W Mコ ンパ レータ 8 4の出力方形波の幅が広く な る。 これによつて前記スイ ッチング回路 2 のスィ ッチ O Nの 時間が長く なつて、 該スィ ツチング電源装置の出力電圧レべ ルを高く するよう作用する。 このようにして出力電圧は一定 となるように制御される。
[0044] こ こでもしスィ ツチング電源装置の出力に異常が検出され ると異常検出回路 7からの異常検出信号を受けて ト ラ ン ジス タ 8 1 は導通となって前記 P W Mコ ンパレータ 8 4に入力さ れる しきい値レベルを持上げ、 前記ノ コギリ波のビーク値レ ベルより も高く する。 これによつて該 P W Mコ ンパ レータ 8 4の出カバルス幅はゼロとなり、 前記スィ ツチング回路 2 は動作を停止するので、 ス ィ 'ン チ ング電源装置の全出力が 〇 F F となる。
[0045] 第 3図の 71 , 71 ' は過電流検出回路である。 直流出力に電 流が流れると、 電流検出抵抗 62 , 62 ' の両端には、 電流に比 例した電圧が発生する。 この電圧を検出し、 この検出した電 圧が所定の電圧をこえると過電流検出信号を出力する。 また 72 , 72 ' は電圧監視回路である。 直流出力電圧を検出 し、 過電圧または低電圧となった時に電圧異常検出信号を出 力する。 これらの過電流検出回路 71 , 71 ' および電圧監視西 路 72 , 72 ' は、 検出した電圧を適当な基準電圧と比較する比 較器により実現され得る。
[0046] 前記.過電流検出信号および電圧異常検出信号は 0 R回路 7 3を通してラ ッチ回路 Ί 4に記億保持されると共に出力部 ト ラ ンジスタ 7 5を柽て、 前述のバルス幅制御回路 8および 異常表示面路 9へと出力される。
[0047] 異常表示面路 9中の LED 91は前記異常検出信号を入力し、 導通、 発光して、 異常をオペレータに知らせる。
[0048] 捕助電源 1 0 は、 前逮の異常の発生の有無に関らず、 前記 パルス幅制御回路 8、 異常検出回路 7、 および異常表示回路 9 に電力を供給するので電源スィ ツチ 300 が 0 F Fされ、 補 助電源 1 0の出力が 0 F Fになるまで前記状態は保持される 上述の第 3図の構成においては、 従来の電力供袷遮断回路 (第 1図 111 および第 2図) を不要としており、 また、 第 3 図の実施例において新たに増えた部品は、 パルス幅制御回路 8中の異常信号入力部の ト ラ ンジスタ 8 1 およびその周辺の 抵抗等 (図示せず) のみであって、 極めて单純で安価、 かつ スペースも少く て済む構成となつている。
权利要求:
Claims 請 求 の 範 囲
1. 電力源からの供給電流を周期的に断続して次段に伝え る ス ィ ツ チ ング回路 ( 2 ) と、 該ス ィ ッ チ ング回路 ( 2 ) か らの岀力を整流平滑化する整流平滑回路 ( ) とを有してな る ス ィ 'ン チ ング電源装置において、
出力異常を検出して、 異常検出信号を出力する出力異常検 出手段 ( 6 , 7 ) と、
該異常検出信号を受けて前記ス ィ ツチング回路の動作を停 止させる手段 ( 8 ) を具備することを特徴とするスィ ッ チ ン グ電源装置。
2. 過電流、 過電圧、 および低電圧のう ちの少く とも 1 つ をもって前記出力異常とする請求の範囲第 1項記載のス ィ 'ン チング電源装置。
3. 前記異常検出信号を受けて異常表示を行う異常表示回 路を具備する請求の範囲第 1 項または 2項記載のス ィ ッ チ ン グ電源装置。
4. 前記異常検出手段が、 その出力部にラ ッチ回路を具備 する ことを特徴とする請求の範囲第 1 〜 3項のいずれか 1 項 記載のス イ ッ チ ング電源装置。
5. 前記異常検出手段が、 ス ィ 'ン チ ング電源の出力端に直 列に接続された電流検出抵抗を含む請求の範囲第 2 〜 4項の いずれか 1項記載のス ィ ツチング電源装置。
6. 前記パルス幅制御回路が、 ノ コギリ波発生器と該ノ コ ギリ波発生器の出力としきい値レベルを入力して方形波を出 力する P W Mコ ンバレ―タ と、 スィ ツ チ ング電源出力電圧と 基準電圧を比較して前記しきい値レベルを制御する誤差ア ン プと、 前記異常検出信号を入力して該しきい値レベルを剪記 ノ コギリ波発生器出力レベルより上へ持上げるための回路を 具備する請求の範囲第 1 〜 5項のいずれか 1項記載のスィ ッ チング電源装置。
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同族专利:
公开号 | 公开日
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引用文献:
公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
法律状态:
1988-03-10| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): US |
1988-03-10| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DE FR GB |
优先权:
申请号 | 申请日 | 专利标题
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