(57)【要約】【課題】蓄電手段Ｃ２に使用するコンデンサとして、耐圧が低いものを使用し、安価で小型で、実装スペースも少なくすること。【解決手段】コンデンサＣ１により直流に平滑した入力電力をスイッチングしてトランスＴ１の一次巻線Ｎ１へ入力し、前記トランスＴ１の二次巻線Ｎ２から出力を得る電源装置であって、入力電力の供給停止を検出する停電検出回路３と、停電時の前記入力側の電圧を保持する蓄電手段Ｃ２と、該蓄電手段Ｃ２への充電を行う充電手段５と、前記停電検出回路３からの信号に応じて前記コンデンサＣ１と前記蓄電手段Ｃ２とを直列接続し、前記トランスＴ１の一次巻線Ｎ１に供給する電流路に切り替えるスイッチ手段ＳＷを備えた。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンデンサにより直流に平滑した入力電力をスイッチングしてトランスの一次巻線へ入力し、前記トランスの二次巻線から出力を得る電源装置であって、
入力電力の供給停止を検出する停電検出回路と、
停電時の前記入力側の電圧を保持する蓄電手段と、
該蓄電手段への充電を行う充電手段と、
前記停電検出回路からの信号に応じて前記コンデンサと前記蓄電手段とを直列接続し、前記トランスの一次巻線に供給する電流路に切り替えるスイッチ手段を備えたことを特徴とした電源装置。
【請求項２】
前記蓄電手段を充電する充電手段は、前記トランスの三次巻線を用いることを特徴とした請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
前記蓄電手段を充電する充電回路に、前記トランスのタップ巻線を用いることを特徴とした請求項１記載の電源装置。
【請求項４】
前記蓄電手段を充電する充電回路に、前記トランスの二次巻線側に設けられた平滑用のコイルの副巻線の電圧を用いることを特徴とした請求項１記載の電源装置。
【請求項５】
前記スイッチ手段にトランジスタを用いることを特徴とした請求項１〜４のいずれかに記載の電源装置。
【請求項６】
前記蓄電手段の耐圧を、前記コンデンサの耐圧と同じかそれ以下の耐圧にすることを特徴とした請求項１〜５のいずれかに記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力電源の停電時に、停電処理のため停電信号を送出することが必要な装置において、停電後装置が停電処理をするために必要な時間（約数msec〜十数msec) の間、装置動作に必要な出力電圧を供給することができる電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
入力電源の停電時に、停電処理のため停電信号を送出することが必要な装置がある。このような装置に電源を供給するＤＣ／ＤＣコンバータ等の電源装置は、停電後に装置が停電処理をするために必要な時間（約数msec〜十数msec) の間、装置動作に必要な出力電圧を供給する必要がある。
【０００３】
このため、停電後、ＤＣ／ＤＣコンバータの動作に必要な入力電圧を確保するため、入力の平滑用コンデンサ以外に保持用の大容量コンデンサを付加し、コンデンサ容量を大きくしている（例えば、特許文献１参照）。また、停電後、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を維持する入力電圧までの電圧低下時間を長く取るため、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧を通常の電圧よりも上げる方法がとられていた（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
図８は従来例の説明図である。図８の従来例の電源装置において、入力された直流（又は交流）電圧ＶＩＮは、ダイオードＤ１を通じて平滑コンデンサＣ１を充電する。この平滑コンデンサＣ１の電圧は、スイッチング素子であるトランジスタＴＲ１をオン・オフすることにより、トランスＴ１の一次巻線Ｎ１に電流が供給される。トランスＴ１の二次巻線Ｎ２の発生電圧は、ダイオードＤ８とコイルＬ２を通じて平滑コンデンサＣ３を充電し、出力Ｖｏが得られる。トランスＴ１の三次巻線Ｎ３は、トランジスタＴＲ１の制御回路２のための補助電源回路１に電力を供給するものである。トランスＴ１の別巻線（四次巻線）Ｎ４は、保持用コンデンサＣ２を高電圧ＶＣＨに充電するための充電回路１１に電力を供給するものである。停電検出回路３は、入力電圧ＶＩＮの電圧を検出して停電を検出して停電検出信号を出力する回路である。スイッチＳＷは、停電検出回路３からの信号で停電時にオンとなり保持用コンデンサＣ２の高電圧ＶＣＨをトランスＴ１の一次巻線Ｎ１に供給するものである。
【０００５】
このような従来方式では、停電時に装置に供給する電圧の保持に必要な高電圧ＶＣＨを、ＤＣ／ＤＣコンバータのトランスに別巻線Ｎ４を付加し、通常は保持用コンデンサＣ２に別巻線Ｎ４からの充電回路１１で高電圧ＶＣＨを充電しておく。停電後は、入力側の停電検出回路３からの信号で、スイッチＳＷをオンし保持用コンデンサＣ２の高電圧ＶＣＨを放電し、コンバータ回路に必要な電流を供給するようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１２５３６７号公報
【特許文献２】特開平６−１９７５３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来のものは、次のような課題があった。
【０００８】
平滑用コンデンサ以外に保持用の大容量コンデンサを付加するのは、コストアップとなり、大きな実装スペースが必要となるものであった。
【０００９】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータのトランスに別巻線を付加し、保持用コンデンサに高電圧を充電する方式は、保持用コンデンサに耐圧が大きいものと、トランスに別巻線Ｎ４を必要とし、保持用コンデンサ及びトランスがコスト高となり安価な保持回路を実現できないものであった。
【００１０】
ここで説明する電源回路は、保持用コンデンサＣ２に使用するコンデンサとして、耐圧が低いものを使用し、安価で小型で、実装スペース的にも優位とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
図３は入力用平滑コンデンサと直列にコンデンサを接続する場合の説明図である。図３中、１は補助電源回路、２は制御回路、３は停電検出回路、５は充電回路（充電手段）、Ｃ１はコンデンサ、Ｃ２は蓄電手段（コンデンサ）、Ｃ３はコンデンサ、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ８、Ｄ９はダイオード、Ｌ２はコイル、Ｎ１は一次巻線、Ｎ２は二次巻線、Ｎ３は三次巻線、Ｔ１はトランス、ＴＲ１はトランジスタ（スイッチング素子）、ＳＷはスイッチ手段（スイッチ）、ＶＩＮは入力電圧、Ｖｏは出力電圧である。
【００１２】
この電源装置は、上記従来の課題を解決するため、次のような手段を有する。
コンデンサＣ１により直流に平滑した入力電力をスイッチングしてトランスＴ１の一次巻線Ｎ１へ入力し、前記トランスＴ１の二次巻線Ｎ２から出力を得る電源装置であって、入力電力の供給停止を検出する停電検出回路３と、停電時の前記入力側の電圧を保持する蓄電手段Ｃ２と、該蓄電手段Ｃ２への充電を行う充電手段５と、前記停電検出回路３からの信号に応じて前記コンデンサＣ１と前記蓄電手段Ｃ２とを直列接続し、前記トランスＴ１の一次巻線Ｎ１に供給する電流路に切り替えるスイッチ手段ＳＷを備えた。このため、蓄電手段Ｃ２に使用するコンデンサとして、耐圧が低いものが使用でき、安価で小型で、実装スペースも少なくなる。
【発明の効果】
【００１３】
ここで開示の電源装置は、停電時に、電圧の保持用として使用する蓄電手段であるコンデンサとして、耐圧が低いものが使用でき、安価で小型で、実装スペースも少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】昇圧コンバータを使用する電源装置の説明図である。
【図２】本発明の保持電圧の説明図である。
【図３】本発明の入力用平滑コンデンサと直列にコンデンサを接続する場合の説明図である。
【図４】本発明の三次巻線による充電回路の説明図である。
【図５】本発明のスイッチ素子にトランジスタを使用する場合の説明図である。
【図６】本発明のタップ巻線を使用する場合の説明図である。
【図７】本発明の副巻線を使用する場合の説明図である。
【図８】従来例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
入力電源の停電時に、停電処理のため停電信号を送出することが必要な装置（停電時にメモリ上のデータをディスクに退避させる情報処理装置等）がある。このような装置では、停電後、停電処理をするために必要な時間（約数msec〜十数msec) の間、装置動作に必要な出力電圧（保持用の電圧）を供給する電源装置が必要である。
【００１６】
（１）：入力電圧を高電圧にする説明
通常の電源回路において、停電処理を行う必要がある装置に電圧を供給するＤＣ／ＤＣコンバータの前段に昇圧コンバータ（昇圧用の電源装置）を付加し、一旦、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧をＶＣＨまで上げる方法で、停電処理のための電圧を保持することができる。
【００１７】
図１は昇圧コンバータを使用する電源装置の説明図である。図１において、入力された入力電圧ＶＩＮがダイオードＤ１を通じて平滑コンデンサＣ１を充電する。この平滑コンデンサＣ１の電圧は、昇圧コンバータ（ＤＣ／ＤＣコンバータ）７に入力され、昇圧コンバータ７の出力は、ダイオードＤ２を通じて平滑コンデンサＣ２を高電圧ＶＣＨに充電する。次に、高電圧ＶＣＨが、ＤＣ／ＤＣコンバータ６に入力され、平滑コンデンサＣ３の両端から、出力電圧Ｖｏが出力される。停電検出回路３は、昇圧前の入力電圧ＶＩＮを検出して、停電検出信号を出力する。
【００１８】
（２）：保持電圧の説明
図２は保持電圧の説明図である。図２において、図１のＤＣ／ＤＣコンバータ６への高電圧の入力用平滑コンデンサの電圧である高電圧ＶＣＨ、通常のＤＣ／ＤＣコンバータへの入力用平滑コンデンサの電圧である入力電圧ＶＩＮ、正常の出力電圧Ｖｏが得られる最小のＤＣ／ＤＣコンバータ６の入力電圧Ｖｓ、ＤＣ／ＤＣコンバータ６の出力電圧Ｖｏが示してある。
【００１９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ６への入力電圧が入力電圧ＶＩＮの場合、停電等で入力電圧ＶＩＮが切断（零Ｖ）されると、通常のＤＣ／ＤＣコンバータ６への入力電圧である入力電圧ＶＩＮは低下する。この入力電圧ＶＩＮの低下は、時間ｔｓまではＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧Ｖｏは変化しないが、時間ｔｓを過ぎると入力電圧ＶＩＮが低くなるため出力電圧Ｖｏは低下する。
【００２０】
図１のように、ＤＣ／ＤＣコンバータ６への入力電圧が高電圧ＶＣＨである場合、停電等で入力電圧が切断（零Ｖ）されると、ＤＣ／ＤＣコンバータへの入力電圧である高電圧ＶＣＨが低下する。この高電圧ＶＣＨの低下は、時間ｔｓ１まではＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧Ｖｏは変化しないが、時間ｔｓ１を過ぎると高電圧ＶＣＨが低くなるため低下する。
【００２１】
このように、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧を高電圧ＶＣＨとすることにより、停電等で入力電圧が切断（零Ｖ）された後、装置の停電処理時間（時間ｔｓ１）の間、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧Ｖｏを正常の電圧に保持することができる。
【００２２】
（３）：入力用平滑コンデンサと直列にコンデンサを接続する場合の説明
入力電源停電時に、入力用平滑コンデンサと直列に蓄電手段である保持用のコンデンサを接続することで、電源装置であるＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧を高電圧ＶＣＨとするものである。
【００２３】
図３は入力用平滑コンデンサと直列にコンデンサを接続する場合の説明図である。図３において、入力された直流（又は交流）電圧ＶＩＮは、ダイオードＤ１を通じて平滑コンデンサＣ１を平滑コンデンサ電圧ＶＣ１に充電する。この平滑コンデンサＣ１の電圧ＶＣ１は、ダイオードＤ２を通じてスイッチング素子であるトランジスタＴＲ１をオン・オフすることにより、トランスＴ１の一次巻線Ｎ１に電流が供給される。トランスＴ１の二次巻線Ｎ２の発生電圧は、ダイオードＤ８とコイル（チョークコイル）Ｌ２を通じて平滑コンデンサＣ３を充電し、出力Ｖｏが得られる。なお、ダイオードＤ９は、ダイオードＤ８がオフの時の放電回路（平滑用）を構成するものである。
【００２４】
トランスＴ１の三次巻線Ｎ３は、トランジスタＴＲ１の制御回路２のための補助電源回路１に電力を供給するものである。また、トランスＴ１の三次巻線Ｎ３は、蓄電手段である保持用コンデンサＣ２を電圧ＶＣ２に充電するための充電手段である充電回路５にも電力を供給するものである。停電検出回路３は、入力電圧ＶＩＮの電圧を検出して停電を検出して停電検出信号を停電処理が必要な装置に出力する回路である。スイッチＳＷは、停電検出回路３からの信号で停電時にオンとなり保持用コンデンサＣ２の電圧ＶＣ２を平滑コンデンサＣ１の平滑コンデンサ電圧ＶＣ１に足されるものである。これにより、保持用の高電圧ＶＣＨを得ることができる。
【００２５】
ＶＣＨ＝ＶＣ１＋ＶＣ２
このように、トランスＴ１の三次巻き線でコンデンサＣ２の充電回路を構成し、停電時に、平滑回路コンデンサＣ１と直列になるようにコンデンサＣ２をスイッチＳＷで放電経路を切り替える。このため、保持用コンデンサＣ２に充電する電圧ＶＣ２は、低い電圧でよくＤＣ／ＤＣコンバータの補助電源回路等のトランス三次巻線Ｎ３等を利用でき、保持用コンデンサ充電のための専用の別巻線を設ける必要がない。なお、ダイオードＤ２は、停電時に保持用のコンデンサＣ２の電圧ＶＣ２を平滑コンデンサＣ１の電圧ＶＣ１に加算するために設けられている。
【００２６】
（４）：三次巻線による充電回路の説明
図４は三次巻線による充電回路の説明図である。図４において、図３と同じものは同じ符号で示してある。トランスＴ１の三次巻線Ｎ３の発生電圧は、ダイオードＤ６、コイルＬ１を通して補助電源回路１に電力を供給している。補助電源回路１で安定化された電圧は、制御回路２に供給される。制御回路２は、例えば、３００ＫＨｚ〜５００ＫＨｚでＦＥＴ等のトランジスタＴＲ１をオン・オフする。制御回路２は、三次巻線Ｎ３により、最適な電圧を供給することができる。なお、ダイオードＤ７は、ダイオードＤ６がオフの時の放電回路を構成するものであり、ダイオードＤ５は回り込み電流の防止のためのものである。
【００２７】
さらに、トランスＴ１の三次巻線Ｎ３の発生電圧は、ダイオードＤ４、保持用のコンデンサＣ２、抵抗Ｒ１を通して流れる電流ｉｃ２（細い点線）によりコンデンサＣ２が電圧ＶＣ２に充電される。ここで、定電圧ダイオード（ツェナーダイオード）Ｄ３は、保持用のコンデンサＣ２の電圧ＶＣ２を一定にするためのものである。抵抗Ｒ１は、電流制限用のものである。
【００２８】
図４の電源回路の電力供給時に停電が発生すると、停電検出回路３で入力電圧ＶＩＮの電圧から停電を検出して停電検出信号を停電処理が必要な装置に出力すると共に、スイッチＳＷをオンとする。これにより、保持用コンデンサＣ２の電圧ＶＣ２が平滑コンデンサＣ１の電圧ＶＣ１に足されることになる。このため、トランスＴ１の一次巻線Ｎ１には、トランジスタＴＲ１のスイッチングにより高電圧ＶＣＨがｉｃＨ（太い点線）の経路で供給される。
【００２９】
なお、図４の電源装置では、起動時にのみ制御回路２に平滑コンデンサＣ１の電圧ＶＣ１が別の経路（図示省略）で供給され、制御回路２が動作（電源装置が起動）することになる。
【００３０】
（５）：スイッチ素子にトランジスタを使用する場合の説明
図５はスイッチ素子にトランジスタを使用する場合の説明図である。図５において、図３、図４と同じものは同じ符号で示してある。トランスＴ１の三次巻線Ｎ３の発生電圧は、整流用のダイオードＤ６、平滑用のコイルＬ１を通して補助電源回路１に電力を供給している。補助電源回路１で安定化された電圧は、制御回路２に供給される。制御回路２は、例えば、３００ＫＨｚ〜５００ＫＨｚの周波数でＦＥＴ等のトランジスタＴＲ１をオン・オフする。制御回路２は、三次巻線Ｎ３により、最適な電圧が供給されている。なお、ダイオードＤ７は、ダイオードＤ６がオフの時の放電回路を構成するものであり、ダイオードＤ５は回り込み電流の防止のためのものである。
【００３１】
さらに、トランスＴ１の三次巻線Ｎ３の発生電圧は、整流用のダイオードＤ４、保持用のコンデンサＣ２、電流制限用の抵抗Ｒ１を通してコンデンサＣ２を電圧ＶＣ２に充電する。ここで、定電圧ダイオード（ツェナーダイオード）Ｄ３は、保持用のコンデンサＣ２の電圧ＶＣ２を一定にするためのものである。
【００３２】
図５の電源装置の電力供給時に停電が発生すると、停電検出回路３で入力電圧ＶＩＮの電圧から停電を検出して停電検出信号を停電処理が必要な装置に出力すると共に、停電検出信号でスイッチ（ＳＷ）素子駆動回路４を駆動しトランジスタＴＲ２をオンとする。
【００３３】
この例のトランジスタＴＲ２は、ｐ型のＦＥＴであるため、スイッチ（ＳＷ）素子駆動回路４の出力（トランジスタＴＲ２のゲートの入力）が低いときトランジスタＴＲ２がオンとなる。（なお、入力電圧ＶＩＮが正常時にはスイッチ（ＳＷ）素子駆動回路４及び抵抗Ｒ２からの信号によりトランジスタＴＲ２のゲートの入力が高となりトランジスタＴＲ２はオフとなっている。）
このトランジスタＴＲ２のオンにより、保持用コンデンサＣ２の電圧ＶＣ２が平滑コンデンサＣ１の電圧ＶＣ１に足されることになる。このため、トランスＴ１の一次巻線Ｎ１には、トランジスタＴＲ１のスイッチング（オン）により高電圧ＶＣＨ（ＶＣ１＋ＶＣ２）が供給される。
【００３４】
（６）：タップ巻線を使用する場合の説明
図６はタップ巻線を使用する場合の説明図である。図６において、図３〜図５と同じものは同じ符号で示してある。トランスＴ１の一次巻線Ｎ１の途中にタップを設け、電圧を取り出している。この取り出した電圧は、整流用のダイオードＤ４、蓄電手段である保持用のコンデンサＣ２、電流制限用の抵抗Ｒ１を通して保持用のコンデンサＣ２を電圧ＶＣ２に充電する。ここで、定電圧ダイオード（ツェナーダイオード）Ｄ３は、保持用のコンデンサＣ２の電圧ＶＣ２を一定にするためのものである。
【００３５】
図６の電源回路の電力供給時に停電が発生すると、図５と同様に、停電検出信号でトランジスタＴＲ２をオンとし、トランスＴ１の一次巻線Ｎ１には、高電圧ＶＣＨ（ＶＣ１＋ＶＣ２）が供給される。なお、一次巻線Ｎ１にタップを設ける代わりに他の巻線（例えば、三次巻線Ｎ３）にタップを設け、保持用のコンデンサＣ２に電力を供給することも可能である。
【００３６】
（７）：副巻線を使用する場合の説明
図７は副巻線を使用する場合の説明図である。図７において、図３〜図６と同じものは同じ符号で示してある。出力側の平滑用のコイル（チョークコイル）Ｌ２に副巻線Ｎｎを設け、この副巻線Ｎｎより電圧を取り出している。この取り出した電圧は、整流用のダイオードＤ４、蓄電手段である保持用のコンデンサＣ２、電流制限用の抵抗Ｒ１を通して保持用のコンデンサＣ２を電圧ＶＣ２に充電する。ここで、ツェナーダイオードＤ３は、保持用のコンデンサＣ２の電圧ＶＣ２を一定にするためのものである。
【００３７】
図７の電源回路の電力供給時に停電が発生すると、図５、図６と同様に、停電検出信号でトランジスタＴＲ２をオンとし、トランスＴ１の一次巻線Ｎ１には、高電圧ＶＣＨ（ＶＣ１＋ＶＣ２）が供給される。
【００３８】
なお、制御回路２の補助電源回路１のために三次巻線Ｎ３を設けたが、三次巻線Ｎ３を設けないで、平滑用コンデンサＣ１の電圧から制御回路２に電力を供給することも可能であるが、制御回路２に最適な電圧にするため変換手段が必要となり電源装置の効率が低下（損失が増加）することになる。
【００３９】
以上のように、図３〜図７では、昇圧コンバータが不要となり安価となる。また、昇圧コンバータの実装スペースが不要で、効率も高くすることができる。
【００４０】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路のトランスに保持用コンデンサに充電するための専用の別巻線（高電圧を出力する巻線）を設ける方式に対しては、図３〜図６のようにＤＣ／ＤＣコンバータの補助電源回路のトランス巻線やタップ巻線を利用できるため新たな別巻線は不要である。このため、トランスを安価にできる。
【００４１】
さらに、保持用コンデンサＣ２に使用するコンデンサは、耐圧が低いものが使用でき、安価で小型なコンデンサを使用することができ、実装スペース的にも優位となる。
【符号の説明】
【００４２】
１  補助電源回路
２  制御回路
３  停電検出回路
５  充電回路（充電手段）
Ｃ１  コンデンサ
Ｃ２  蓄電手段（コンデンサ）
Ｃ３  コンデンサ
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ８、Ｄ９  ダイオード
Ｌ２  コイル
Ｎ１  一次巻線
Ｎ２  二次巻線
Ｎ３  三次巻線
Ｔ１  トランス
ＴＲ１  トランジスタ（スイッチング素子）
ＳＷ  スイッチ（スイッチ手段）
ＶＩＮ  入力電圧
Ｖｏ  出力電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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