(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電圧を所定の出力電圧に変換するコンバータ部と、
前記コンバータ部出力を整流平滑する出力整流平滑部と、
前記出力整流平滑部よりの出力電圧を検出する出力電圧検出部と、
前記出力電圧検知部よりの検出入力を基準値と比較してフィードバックする比較フィードバック部と、
前記比較フィードバック出力に基づいて前記コンバータ部の変換動作を制御し、かつ、出力電圧が過電圧のときは所要の制御動作をする制御部と、
所定時間内における出力電圧の変動幅を検出する出力電圧変動幅検出部と
を有するスイッチング電源であって、
当該スイッチング電源が、
前記出力電圧変動幅検出部で検出された出力電圧変動幅の態様を、前記出力電圧が過電圧モードに移行するに際しての出力電圧変動幅の複数の変化態様それぞれと照合が可能な構成を具備した、ことを特徴とするスイッチング電源。
【請求項２】
請求項１に記載のスイッチング電源において、
前記出力電圧変動幅検出部の出力を表示する表示部を備えた、ことを特徴とするスイッチング電源。
【請求項３】
請求項２に記載のスイッチング電源において、
前記表示をリアルタイムで行う、ことを特徴とするスイッチング電源。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、出力電圧が定格を越えた過電圧のときに所要の保護動作をするスイッチング電源に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスイッチング電源においては、出力電圧が定格を越えた過電圧のときは例えば出力を停止させることで負荷に異常に高い電圧が印加されるのを防止できるように保護動作するものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
出力電圧が過電圧になった場合は一般には内部電源部品が破損ないしは性能劣化していると考えられる。そこで、出力電圧が過電圧になったときにはその原因の究明を行い、その電源部品の補修ないしは交換をすることが必要である。過電圧発生の原因としては、例えばトランスの一次側あるいは二次側の平滑コンデンサの容量抜けとか、出力電圧検出を制御部にフィードバックする比較フィードバック部内におけるフォトカプラの性能劣化による制御応答遅れ等がある。しかしながら、従来における過電圧の検出は例えば出力電圧の平均値が定格を越えたか否かの検出だけで行うために、いずれの電源部品の破損あるいは性能劣化でも同様ないしは類似した過電圧状態の検出となるために、過電圧発生の原因を特定することが困難であった。そのため、過電圧の発生原因が例えば平滑コンデンサの容量抜けとかフォトカプラの性能劣化による場合では、その平滑コンデンサとかフォトカプラの交換のみで補修が済むはずであるにもかかわらず、スイッチング電源そのものを全面交換せざるを得ず、たいへんな費用の無駄となっていた。また、このような全面交換で電源が次々に放棄されていくと環境に悪影響を及ぼす可能性が高くなり、また平滑コンデンサ等の部品交換のみで済むような電源が放棄されることはたいへんな資源の無駄遣いであった。
【０００４】
したがって、本発明においては、過電圧発生の原因を特定できるようにして、スイッチング電源そのものの交換ではなく、その原因にかかわった電源部品の交換ないしは補修のみで済むようにして費用の無駄を可能な限り排除できるようにすることを主たる解決すべき課題としている。
【０００５】
本発明はまた、過電圧発生の原因を特定できるようにして、スイッチング電源そのものの交換ではなく、その原因にかかわった電源部品の交換ないしは補修のみで済むようにして電源の放棄による上述した環境への悪影響とか資源の無駄遣いを排除可能とすることを他の解決すべき課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、上記課題を解決するために、入力電圧を所定の出力電圧に変換するコンバータ部と、前記コンバータ部出力を整流平滑する出力整流平滑部と、前記出力整流平滑部よりの出力電圧を検出する出力電圧検出部と、前記出力電圧検知部よりの検出入力を基準値と比較してフィードバックする比較フィードバック部と、前記比較フィードバック出力に基づいて前記コンバータ部の変換動作を制御し、かつ、出力電圧が過電圧のときは所要の制御動作をする制御部と、所定時間内における出力電圧の変動幅を検出する出力電圧変動幅検出部とを有するスイッチング電源であって、当該スイッチング電源が、前記出力電圧変動幅検出部で検出された出力電圧変動幅の態様を、前記出力電圧が過電圧モードに移行するに際しての出力電圧変動幅の複数の変化態様それぞれと照合が可能な構成を具備したものであり、出力電圧が過電圧モードとなるときには、出力電圧の変動幅が過電圧の発生原因に対応したものとなるので、出力電圧変動幅検出部より得られる出力電圧変動幅により過電圧の発生原因にかかわる電源部品の特定可能としたことによって上述の課題を解決している。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係るスイッチング電源について図面を参照して詳細に説明する。本発明が適用されるスイッチング電源はその形式は問わない。また後述するコンバータ部内のスイッチング素子の駆動方式はＰＷＭ、ＰＦＭいずれの方式も含む。
【０００８】
図１は、本実施の形態のスイッチング電源の回路図であり、同図において、２は交流電源、４は入力整流平滑部、６はトランスＴ１とスイッチング素子ＴＲ１とにより構成されたコンバータ部、８は平滑コンデンサを含む出力整流平滑部、１０は出力電圧検出部、１２はフォトカプラを含む比較フィードバック部、１４は制御部、１６は負荷である。このような基本構成を備えたスイッチング電源の動作は、入力整流平滑部４によって交流電源２出力を整流平滑して直流の入力電圧を得、この入力電圧をコンバータ部６で所定の出力に変換し、その変換出力を出力整流平滑部８で整流平滑して直流の出力電圧を得るとともに、出力電圧検出部１０で検出された出力電圧を比較フィードバック部１２で基準値と比較し、その比較結果を制御部１４に入力し、制御部１４はその比較入力に基づいてコンバータ部６の動作を制御して負荷１６に一定の出力電圧を供給する。こうした動作のより詳細は周知であるのでその説明は省略する。この場合、制御部１４は比較フィードバック部１２を介して入力されてくる出力電圧の検出入力から出力電圧が定格を越えた過電圧状態のときはコンバータ部６の動作を停止して出力をシャットダウン制御する。
【０００９】
そして、実施の形態においては、このような過電圧の発生の原因を容易かつ正確に究明できるようにするために、上記構成に加えて、所定時間Ｔ内における出力電圧の変動幅を検出する出力電圧変動幅検出部１８と、出力電圧変動幅検出部１８の出力あるいは後記照合部２４の出力をリアルタイムで表示する表示部２０と、出力電圧が過電圧モードに移行するに際しての出力電圧変動幅の態様を記憶しているメモリ２２と、出力電圧変動幅検出部１８で検出された出力電圧変動幅の態様をメモリ２２に記憶されている態様と照合する照合部２４とを備えている。この場合、メモリ２２には、過電圧発生原因が複数ある場合、それぞれの原因に対応する出力電圧の変動幅の態様が記憶されている。過電圧発生の原因となる電源部品は複数あり、そのため出力電圧の変動幅の態様も複数あるが、本実施の形態では、後述する平滑コンデンサの容量変化による態様と、フォトカプラの性能変化による態様とを用いて説明される。
【００１０】
出力電圧変動幅検出部１８は、出力電圧検出部１０よりの出力電圧からその出力電圧の最大値ＭＡＸと最小値ＭＩＮとを検出し、かつ、その最大値ＭＡＸと最小値ＭＩＮとから出力電圧の変動幅を検出する。出力電圧変動幅検出部１８の一つの具体例としては、出力電圧検出部１０よりの検出入力から直流電圧成分をコンデンサで除去して出力整流平滑部８の不図示の平滑コンデンサの容量あるいはフォトカプラの性能に対応したリップル成分のみとし、そのリップル成分の振幅を検出することで出力電圧の変動幅を検出することができる。この場合、出力電圧変動幅検出部１８は、一定時間Ｔ内で出力電圧の変動幅を検出する。
【００１１】
出力電圧変動幅検出部１８の動作について図２を参照して説明する。
【００１２】
出力電圧の変動原因としては、出力整流平滑部８の平滑コンデンサの容量抜けと、比較フィードバック部１２のフォトカプラの性能劣化とについて説明する。図２（ａ）、図２（ｂ）は平滑コンデンサの容量抜けの説明にかかわり、図２（ｃ）はフォトカプラの性能劣化の説明にかかわる。
【００１３】
まず、平滑コンデンサの容量抜けについて説明する。平滑コンデンサの容量が正常な場合は図２（ａ）で示すような波形にて出力電圧は変動する。この出力電圧の電圧幅つまり変動幅をＶｄ１とする。平滑コンデンサに容量抜けがある場合は図２（ｂ）で示すような波形にて出力電圧は変動する。この場合の変動幅をＶｄ２とする。図２（ａ）と図２（ｂ）とを比較して明らかであるように平滑コンデンサは容量抜けすると、充放電時定数が小さくなる結果、出力電圧の変動幅が大きくなる（Ｖｄ２＞Ｖｄ１）。ここで、平滑コンデンサの容量抜けは突然発生するのではなく図２（ａ）から図２（ｂ）への状態は徐々に進行する。
【００１４】
次に、フォトカプラの性能劣化について説明する。フォトカプラが性能劣化すると、出力電圧検出部１０の検出入力が遅れて制御部１４に入力する結果、出力電圧は図２（ｃ）で示すように上昇し、一定時間Ｔ内における変動幅Ｖｄ３が大きくなる。フォトカプラに性能劣化がないときは、前記のような変動幅Ｖｄ３は無い。ここで、図２（ａ）（ｂ）の平滑コンデンサの容量抜けと図２（ｃ）のフォトカプラの性能劣化とを比較すると、平滑コンデンサでは容量抜けは徐々に進行するから、一定時間Ｔ内における電圧幅の変動は小さいが、フォトカプラの性能劣化の場合は制御の応答遅れとなるから一定時間Ｔ内における電圧幅の変動は大きい。このように両者は一定時間Ｔ内における電圧幅の変動の態様が異なる。
【００１５】
そのため、平滑コンデンサの容量抜けとフォトカプラの性能劣化とを比較すると、（ａ）平滑コンデンサに容量抜けがあるときの出力電圧幅は図２（ｂ）で示すように変動する。（ｂ）フォトカプラの性能が劣化しているときの出力電圧幅は図２（ｃ）で示すように変動する。
【００１６】
したがって、過電圧の発生原因については図２（ｂ）の場合は平滑コンデンサの容量抜けにより、図２（ｃ）の場合はフォトカプラの性能劣化によると特定できる。
【００１７】
出力電圧変動幅検出部１８は、表示部２０にリアルタイムで出力電圧変動幅の検出結果を入力する。これによって、表示部２０にはリアルタイムで出力電圧の変動幅の時間に対する波形変化が表示され、この表示内容により、電源が過電圧モードに移行するに際しての出力電圧の変動幅の変化態様から、平滑コンデンサの容量抜けで過電圧発生したのか、フォトカプラの性能劣化で過電圧発生したのかを判定することができる。
【００１８】
メモリ２２には、こうした過電圧モードになるときの出力電圧の変動幅の変化態様が記憶されているので、照合部２４においては、出力電圧変動幅検出部１８よりの検出変動幅とメモリ２２に記憶されている記憶変動幅とを照合し、過電圧モードになる原因となった電源部品に対応した照合出力を表示部２０に出力する。表示部２０においては、出力電圧変動幅検出部１８よりの出力により図２で示される電圧変動波形を図形表示させても構わないが、照合部２４よりの出力により例えば平滑コンデンサの容量抜けの場合に点灯する発光ダイオード等の表示素子と、フォトカプラの性能劣化の場合に点灯する表示素子とを有し、これら表示素子をそれぞれの出力電圧変動幅の変化態様に応じて駆動して表示させても構わない。なお、出力電圧変動幅検出部１８あるいは照合部２４からの電圧あるいは電流出力そのものを出力できるようにしても構わない。
【００１９】
以上においては、出力電圧が過電圧モードにならなくても、表示部２０における表示内容から、平滑コンデンサの容量抜けの進行状況、フォトカプラの性能劣化の様子を把握することができるから、過電圧モードに移行する前に電源部品の交換時期を把握できることにより、電源をあらかじめ過電圧モードへの移行を未然に防止することができる。また、過電圧モードになったときは、過電圧の原因が平滑コンデンサの容量抜けであるか、フォトカプラの性能劣化であるかを容易に判定できるから、過電圧モードではそれら電源部品の交換のみで過電圧となる原因を除去できる。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、出力電圧の変動幅から、過電圧発生の原因を特定可能でき、これによって、過電圧発生に際してはスイッチング電源そのものの交換ではなく、その原因にかかわった部品の交換のみで済むことができ、結果として費用の無駄を排除できる。
【００２１】
本発明はまた、過電圧発生の原因を特定できるから、スイッチング電源そのものの交換ではなく、その原因にかかわった電源部品の交換ないしは補修のみで済むようにして電源の放棄による上述した環境への悪影響とか資源の無駄遣いを排除可能とすることができる。
【００２２】
なお、前記の場合、出力電圧変動幅の検出を所定時間内とするようにすると、その所定時間内における電源部品の過電圧モードへ移行するに際しての出力電圧の変動幅の時間的な態様変化からより一層、過電圧発生原因となった部品の特定が容易かつ正確となる。
【００２３】
なお、前記の場合、出力電圧変動幅を表示するようにすると目視での過電圧発生原因となった部品の特定が明確となり、より一層、過電圧発生原因となった部品の特定が容易かつ正確となる。
【００２４】
その場合、その表示をリアルタイムとすると、前記出力電圧変動幅の表示のためのデータの記憶とかが不要となり、構成要素が簡単となる結果、過電圧発生原因特定のための回路を電源に付加する場合のコストの低減が可能となる。
【００２５】
なお、前記の場合、出力電圧が過電圧モードに移行するに際しての出力電圧変動幅の態様を記憶しているメモリと、前記変動幅検出部で検出された出力電圧変動幅の態様を前記メモリに記憶されている態様と照合する照合部とをさらに具備した場合では、過電圧発生原因が複数の場合に、メモリにそれら複数の出力電圧変動の態様を記憶させ、それぞれの態様毎に照合できるから、過電圧発生が複数であっても、過電圧発生原因となった部品の特定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るスイッチング電源の回路図
【図２】図１のスイッチング電源の過電圧モードに関する説明に供する出力電圧波形図であり、（ａ）は平滑コンデンサの容量が正常な場合、（ｂ）は平滑コンデンサが容量抜けしている場合、（ｃ）はフィードバック制御系に応答遅れがある場合を示している。
【符号の説明】
２  交流電源
４  入力整流平滑部
６  コンバータ部
８  出力整流平滑部
１０  出力電圧検出部
１２  比較フィードバック部
１４  制御部
１８  出力電圧変動幅検出部
２０  表示部
２２  メモリ
２４  照合部
【図１】
0003608413.tif 000002
【図２】
0003608413.tif 000003