(57)【要約】【課題】設計上の想定電圧を超える過剰な電圧が印加されたとしても電流検知抵抗を破壊されにくくして、電流遮断手段を機能できるようにする。【解決手段】電流検知抵抗１４に対して並列に電流バイパス回路１５が設けられている。設計上の想定電圧を超える過剰な電圧が商用交流電源１から入力部７０に印加されると、電流バイパス回路１５が導通するため、電界効果トランジスタ７に流れている電流ｉ１の一部が電流バイパス回路１５に流れ込む。これにより、電流検知抵抗１４の両端電圧ｖ１の上昇率が低下し、電流検知抵抗１４が破壊されにくくなる。また、電流ｉ１の上昇が妨げられなくなるため、電流ヒューズ３０が溶断できるようになる。これにより、平滑コンデンサ４の防爆も抑制できるようになる。【選択図】図１
2014117129.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用交流電源から交流電圧を入力する入力手段と、
前記入力手段に設けられ、所定時間以上、過電圧が前記入力手段に印加されると前記交流電圧を遮断する遮断手段と、
前記入力手段に入力された交流電圧を整流して平滑する整流平滑手段と、
前記整流平滑手段からの出力電圧を変換する電圧変換手段と、
前記電圧変換手段をスイッチングするスイッチング手段と、
前記スイッチング手段に流れる電流を検知する電流検知抵抗と、
前記電流検知抵抗によって検知された電流の値が所定のリミット値を超えない範囲で前記スイッチング手段を制御して、前記電圧変換手段から出力される電圧を目標電圧になるように制御する制御手段と、
前記商用交流電源から供給された電圧が過電圧であることを検知すると、前記スイッチング手段を強制的にオンさせて、前記交流電圧を遮断するように前記遮断手段を導く過電圧検知手段と、
前記電流検知抵抗に対して並列に設けられ、前記過電圧検知手段が過電圧を検知すると導通し、前記電流検知抵抗をバイパスして電流を流すバイパス手段と
を有することを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記バイパス手段は、前記スイッチング手段が強制的にオンしたときに、前記電流検知抵抗に印加されている電圧の上昇を制限する素子を有していることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記バイパス手段は、ツェナーダイオードと、当該ツェナーダイオードに直列に接続された抵抗とによって構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記バイパス手段は、スイッチ素子と、当該スイッチ素子の電流流入端子または電流流出端子に直列に接続された抵抗とによって構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電源装置。
【請求項５】
前記過電圧検知手段が過電圧を検知したときに前記スイッチング手段と前記スイッチ素子とに出力する駆動信号のうち、前記スイッチング手段を強制的にオンするための駆動信号を遅延させる遅延回路をさらに備え、
前記過電圧検知手段が過電圧を検知したときに、前記スイッチ素子は、前記スイッチング手段よりも先にオンすることを特徴とする請求項４に記載の電源装置。
【請求項６】
商用交流電源から交流電圧を入力する入力手段と、
前記入力手段に設けられ、所定時間以上、過電圧が前記入力手段に印加されると前記交流電圧を遮断する遮断手段と、
前記入力手段に入力された交流電圧を整流して平滑する整流平滑手段と、
前記整流平滑手段に接続され、それぞれ異なる電圧を出力する複数の電圧コンバータと
を有し、
前記複数の電圧コンバータのうちの少なくとも１つの電圧コンバータは、
前記整流平滑手段からの出力電圧を変換する電圧変換手段と、
前記電圧変換手段をスイッチングするスイッチング手段と、
前記スイッチング手段に流れる電流を検知する電流検知抵抗と、
前記電流検知抵抗によって検知された電流の値が所定のリミット値を超えない範囲で前記スイッチング手段を制御して、前記電圧変換手段から出力される電圧を目標電圧になるように制御する制御手段と、
前記商用交流電源から供給された電圧が過電圧であることを検知すると、前記スイッチング手段を強制的にオンさせて、前記交流電圧を遮断するように前記遮断手段を導く過電圧検知手段と、
前記電流検知抵抗に対して並列に設けられ、前記過電圧検知手段が過電圧を検知すると導通し、前記電流検知抵抗をバイパスして電流を流すバイパス手段と
を有することを特徴とする電源装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載された電源装置と、
前記電源装置から供給される電力によって動作する負荷と
を有することを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置およびそれを備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
商用交流電源から電子機器に供給される交流電圧は、国によって異なるのが一般的である。たとえば、日本や北米などは１００Ｖ圏に属し、中国やヨーロッパ、オーストラリアなどは２００Ｖ圏に属している。ブラジルのように、１００Ｖ系電圧と２００Ｖ系電圧が混在する国もある。一般的に電子機器に使用される電源装置には、１００Ｖ圏と２００Ｖ圏のいずれでも動作可能なものと、１００Ｖ圏と２００Ｖ圏のそれぞれ一方でのみどうか可能なものとが存在する。とりわけ、１００Ｖ圏専用の電源装置を、誤って２００Ｖを供給する商用交流電源に接続すると、コンバータの平滑コンデンサにはその耐電圧を越える電圧が印加されてしまう。平滑コンデンサは、耐電圧を超える電圧を長時間にわたって印加されると、その内部の電解液が噴出することがある。電解液は導電性の物質で構成されているため、電子部品をショートさせてしまう虞がある。この問題を解決するために、１００Ｖ圏専用の電源装置を誤って２００Ｖの電圧に接続された場合に、過電流を流してヒューズを遮断することにより、商用交流電源からの電力供給を停止する保護回路が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２５９３７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、電子機器においては、平滑コンデンサにより平滑された１次側の電圧をスイッチングして２次側の低電圧を生成する電源コンバータが用いられる。スイッチングを行うスイッチング素子を制御する制御回路は、スイッチング素子の電流流入端子から電流流出端子に流れる電流をモニタして、スイッチング制御を実行する。この電流をモニタするための電流検知抵抗がスイッチング素子と直列に挿入される。
【０００５】
このような電源コンバータを、１つの平滑コンデンサに対して複数個接続するためには、平滑コンデンサの容量を大きくせざるを得ない。また、上記の保護回路を、複数の電源コンバータのうち１つの電源コバータに設けることで、製造コストの削減を図ることがある。このような電源装置において設計上の想定電圧を超えた過剰な電圧が印加されると、保護回路を設けた電源コンバータにのみ、過電流が流れる。平滑コンデンサに充電されていたエネルギーは保護回路を設けた電源コンバータのみに流入するため、この電源コンバータの電流検知抵抗に放電エネルギーが集中することになる。電流検知抵抗は、電源コンバータの出力に合わせて耐電圧が設定されている。したがって、過大なエネルギーが印加されると電流検知抵抗が破壊され、電源装置の入力部に設けられた電流遮断用のヒューズを溶断できなくなってしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、設計上の想定電圧を超える過剰な電圧が印加されたとしても電流検知抵抗を破壊されにくくして、電流遮断手段を機能できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、たとえば、
商用交流電源から交流電圧を入力する入力手段と、
前記入力手段に設けられ、所定時間以上、過電圧が前記入力手段に印加されると前記交流電圧を遮断する遮断手段と、
前記入力手段に入力された交流電圧を整流して平滑する整流平滑手段と、
前記整流平滑手段からの出力電圧を変換する電圧変換手段と、
前記電圧変換手段をスイッチングするスイッチング手段と、
前記スイッチング手段に流れる電流を検知する電流検知抵抗と、
前記電流検知抵抗によって検知された電流の値が所定のリミット値を超えない範囲で前記スイッチング手段を制御して、前記電圧変換手段から出力される電圧を目標電圧になるように制御する制御手段と、
前記商用交流電源から供給された電圧が過電圧であることを検知すると、前記スイッチング手段を強制的にオンさせて、前記交流電圧を遮断するように前記遮断手段を導く過電圧検知手段と、
前記電流検知抵抗に対して並列に設けられ、前記過電圧検知手段が過電圧を検知すると導通し、前記電流検知抵抗をバイパスして電流を流すバイパス手段と
を有することを特徴とする電源装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電流検知抵抗に対して並列にバイパス手段を設けているため、設計上の想定電圧を超える過剰な電圧が印加されたとしても電流検知抵抗が破壊されにくくなり、遮断手段が機能できるようなる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】電源装置の一例を示す回路図。
【図２】動作波形の概略を説明する図。
【図３】電源装置の他の例を示す回路図。
【図４】動作波形の概略を説明する図。
【図５】複数のコンバータを備えた電源装置の一例を示す図。
【図６】電子機器の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１において、商用交流電源１から供給された電力は、電源装置１００の入力部７０に入力される。商用交流電源１の電圧をＶｉｎとする。入力部７０には、商用交流電源１から交流を入力する入力手段として機能する。入力部７０には、電流ヒューズ３０と、ノイズを除去するフィルタ２と、整流器３が設けられている。電流ヒューズ３０は、所定時間以上にわたって規格外の電圧（設計上想定されていない過電圧：所定閾値以上の電圧）が入力手段に印加されると交流電圧を遮断する遮断手段として機能する。整流器３および平滑コンデンサ４は、入力部７０に入力された交流を整流して平滑する整流平滑手段として機能する。このように、整流器３によって全波整流された入力電圧Ｖｉｎは、平滑コンデンサ４によって平滑される。平滑化された入力電圧Ｖｉｎは、電圧コンバータ５０に印加される。
【００１１】
電圧コンバータ５０は、整流平滑回路からの出力電圧を変換する電圧変換手段として機能する。電圧コンバータ５０のトランス６は、１次側と２次側とを電気的に絶縁し、１次側電圧を変換して２次側電圧を生成する電圧変換手段である。電界効果トランジスタ７は、トランス６の一次側に流れる電流をスイッチングし、２次側に生成される電圧を目標電圧となるように制御するスイッチング手段である。電界効果トランジスタ７とは異なるスイッチング素子が採用されてもよい。電流検知抵抗１４は、電界効果トランジスタ７に通電される電流ｉ１を検知するための抵抗である。
【００１２】
電界効果トランジスタ７によりスイッチング制御されたトランス６の２次側電圧はダイオード８によって整流され、平滑コンデンサ９によって平滑され、出力電圧Ｖｏｕｔが生成される。
【００１３】
電圧制御部１３は、出力電圧Ｖｏｕｔが一定の目標電圧になるように制御する回路である。電圧制御部１３は、出力電圧Ｖｏｕｔに基づいて制御信号を生成し、１次側に設けられた制御回路１２に制御信号を送出する。制御回路１２は、制御信号に応じて電界効果トランジスタ７のスイッチングを制御する。出力電圧Ｖｏｕｔは、抵抗２３と抵抗２５で構成された分圧回路で分圧される。電圧制御部１３は、分圧後の電圧がシャントレギュレータ２６のリファレンス電圧と一致するように、フォトカプラ２４の発光ダイオードに通電される電流を制御する。抵抗２２は、フォトカプラ２４とシャントレギュレータ２６に流れる電流を制限するための制限抵抗である。フォトカプラ２４が備える出力トランジスタは、制御回路１２に接続されており、電圧制御部１３が出力する制御信号を制御回路１２に伝達する。
【００１４】
制御回路１２は、電流検知抵抗１４によって検知された電流の値ｉ１が所定のリミット値を超えない範囲で電界効果トランジスタ７を制御して、トランス６から出力される電圧を目標電圧となるように制御する制御手段である。具体的に、制御回路１２は、電圧制御部１３からの制御信号に基づき、電界効果トランジスタ７の制御デューティを決定し、決定した制御デューティにしたがったゲート信号を生成する。ゲート信号は、ゲート抵抗２９、ダイオード１６およびコンデンサ１７を介して、電界効果トランジスタ７の制御端子（ゲート）に入力される。これにより、電界効果トランジスタ７が駆動される。出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧よりも低下した場合、抵抗２３と２４で分圧された電圧がシャントレギュレータ２６のリファレンス電圧より小さくなる。これにより、シャントレギュレータ２６がフォトカプラ２４に流れる電流を少なくする。このようにして制御回路１２は出力電圧Ｖｏｕｔが低下したことを検知する。制御回路１２はゲート信号のオンデューティを大きくする（つまり、オン時間を長くする）ことにより、出力電圧Ｖｏｕｔを上げるように電界効果トランジスタ７を制御する。出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧よりも増加した場合、抵抗２３と２４で分圧された電圧がシャントレギュレータ２６のリファレンス電圧より大きくなるため、シャントレギュレータ２６はフォトカプラ２４に流れる電流を多くする。これにより、制御回路１２は出力電圧Ｖｏｕｔが増加したことを検知する。制御回路１２はパルス状のゲート信号のオンデューティを小さくする（オン時間を短くする）ことで、出力電圧Ｖｏｕｔを下げるように電界効果トランジスタ７を制御する。
【００１５】
電圧コンバータ５０は、このようなフィードバック制御をおこなうことにより、出力電圧Ｖｏｕｔを常に一定の目標電圧になるように電界効果トランジスタ７のスイッチングを制御する。
【００１６】
電流検知抵抗１４は、電界効果トランジスタ７に流れる電流ｉ１を検知し、電流ｉ１を電圧ｖ１に変換する。電圧ｖ１は制御回路１２に入力される。電流検知抵抗１４が検知した電流ｉ１が制御回路１２で設定されているリミット値を超えないように、制御回路１２は、オンデューティ（オン時間）を制御する。たとえば、商用交流電源１から電力の供給が開始されたとき（起動時）には、電圧制御部１３からの制御信号により、制御回路１２はゲート信号のオンデューティを大きく（オン時間を長く）する。電流ｉ１が電界効果トランジスタ７の定格電流を超えないように、制御回路１２は、リミット値と、電流検知抵抗１４で検知される電流ｉ１を比較して、電流リミット制御をおこなう。なお、電流値ｉ１は電圧ｖ１として検知されるため、リミット値はリミット電圧Ｖｌｉｍｉｔとして扱われる。
【００１７】
過電圧検知回路５は、商用交流電源１から供給された入力電圧Ｖｉｎが過電圧であることを検知すると、電界効果トランジスタ７を強制的にオンさせて、商用交流電源１からの交流電圧を遮断するように電流ヒューズ３０を導く過電圧検知手段として機能する。電源装置１００に対して設計によって想定された電圧が入力されている場合、ツェナーダイオード１８が導通せず、過電圧検知回路５は保護動作を実行しない。一方で、商用交流電源１から供給された電圧が設計上の想定電圧を大幅に超える場合、ツェナーダイオード１８が導通し、過電圧検知回路５は保護動作を開始する。たとえば、電源装置１００についての設計上の想定入力電圧が１００Ｖ系の電圧であったと仮定する。この場合、電源装置１００に２００Ｖ系の電圧が入力されると、ツェナーダイオード１８が導通し、コンデンサ２７の充電が開始される。このような電源装置１００のツェナーダイオード１８の耐電圧は、製造コストを低下させるために、１００Ｖ系電圧よりも高く、かつ、２００Ｖ系電圧よりも低くなっている。コンデンサ２７の充電電圧が電界効果トランジスタ７のゲートオン電圧まで上昇すると、電界効果トランジスタ７は導通し続ける。トランス６の１次インダクタンスと入力電圧の比で決まる上昇率で電流ｉ１が増加する。抵抗２８はコンデンサ２７の電荷を放電する抵抗である。抵抗２８は、ツェナーダイオード１８が導通していないときにコンデンサ２７をツェナーダイオード１８の漏れ電流等で充電させないために設けられている。ダイオード１９は、設計上の想定電圧が入力されているとき（通常動作時）に制御回路１２からのゲート信号によりコンデンサ２７を充電させないために設けられている。また、ダイオード１６は、過電圧検知回路５が動作したときに過電圧検知回路５から出力される電圧を制御回路１２に印加させないようにするために設けられている。ダイオード１６を制御回路１２に接続することにより、制御回路１２は、電界効果トランジスタ７をオフするための電流を電界効果トランジスタ７から引けなくなってしまう。そこで、コンデンサ１７をダイオード１６に対して並列に接続することで、制御回路１２が電界効果トランジスタ７をオフできるようにしている。
【００１８】
電流バイパス回路１５は、電流検知抵抗１４に対して並列に設けられ、過電圧検知回路５が過電圧を検知すると導通し、電流検知抵抗１４をバイパスして電流を流すバイパス手段として機能する。すなわち、電界効果トランジスタ７に流れる電流ｉ１の一部を電流バイパス回路１５に流すことで、電流検知抵抗１４の両端電圧を低下させ、電流検知抵抗１４の破壊を抑制している。上述したように、商用交流電源１から想定電圧を超える過剰な電圧が印加されると、電界効果トランジスタ７が導通し続け、トランス６の１次インダクタンスと入力電圧の比で決まる上昇率で電流ｉ１が増加する。電流検知抵抗１４にもその電流ｉ１が流れる。電流検知抵抗１４の両端電圧ｖ１がツェナーダイオード２０と抵抗２１から決定されるしきい値電圧以上になると、電界効果トランジスタ７の電流ｉ１の少なくとも一部が電流バイパス回路１５に流れる。抵抗２１の抵抗値は電流検知抵抗１４の抵抗値よりも十分に小さい。また、ツェナーダイオード２０のツェナー電圧は、制御回路１２が設定している電流リミット値に相当する電流検知抵抗１４のリミット値Ｖｌｉｍｉｔよりも大きい値に設定されている。よって、通常の電圧Ｖｎｏｒｍａｌ（例：１００Ｖなど）が入力されている場合、電流バイパス回路１５には電流が流れない。過剰な電圧Ｖｈｉｇｈが印加されている場合、電流バイパス回路１５によって電界効果トランジスタ７は導通し続ける。電流ヒューズ３０に流れる電流が溶断容量を越えた時点で、電流ヒューズ３０が溶断し、入力電圧Ｖｉｎが平滑コンデンサ４に印加されないようになる。
【００１９】
図２に、電界効果トランジスタ７に流れる電流ｉ１と電流検知抵抗１４に印加される電圧ｖ１の概略波形を示す。縦軸は波形の振幅を示し、横軸は時間を示している。時刻ｔ０から時刻ｔ１までは入力電圧Ｖｉｎが設計上想定された通常電圧Ｎｏｒｍａｌである。時刻ｔ１から時刻ｔ３までは入力電圧Ｖｉｎが設計上想定された通常の電圧よりも大幅に高い電圧Ｈｉｇｈである。
【００２０】
商用交流電源１から通常電圧Ｎｏｒｍａｌが電源装置１００の入力部７０に入力されている場合、電流検知抵抗１４に印加される電圧ｖ１は、制御回路１２で設定される電流リミット値に対応したリミット電圧Ｖｌｉｍｉｔ以下となるように制御される。電圧制御部１３がフィードバック制御を実行している場合、電流ｉ１が電流リミット値よりも小さくなるように制御されるため、電圧ｖ１もＶｌｉｍｉｔよりも小さい値となるように制御される。
【００２１】
時刻ｔ１において、商用交流電源１から高い電圧Ｈｉｇｈが入力されたと仮定する。ここでは、図２では、ＶｉｎがＮｏｒｍａｌからＨｉｇｈに切り替えられたように示されているが、実際には、最初からＨｉｇｈが印加されることになろう。上述したように、１００Ｖ系の電源装置１００に対して、２００Ｖ系の電圧が入力されると、電界効果トランジスタ７は導通し続ける。時刻ｔ２において、電流検知抵抗１４の電圧ｖ１がツェナーダイオード２０のツェナー電圧Ｖｚに達すると電流バイパス回路１５が導通する。これにより、電流ｉ１の少なくとも一部が電流バイパス回路１５を流れるようになるので、電圧ｖ１の上昇率が低下する。このように、電流バイパス回路１５によって、電圧ｖ１がクランプされる。電界効果トランジスタ７に通電される電流ｉ１が電流ヒューズ３０の溶断容量ｉｆｕｓｅを越えた時点で電流ヒューズ３０が溶断する。これにより、入力電源Ｖｉｎが平滑コンデンサ４に印加されないようになる。電流バイパス回路１５がない場合、電流検知抵抗１４の電圧ｖ１は、点線で示したように、一定の傾きで大きくなり、電流検知抵抗１４が焼損してしまう可能性がある。
【００２２】
たとえば、電源装置１００が、１００Ｖ圏専用の電源装置の場合、平滑コンデンサ４としては、一般的に耐電圧が２００Ｖの電解コンデンサが選定される。商用交流電源１から２００Ｖ系電圧である２００Ｖ〜２４０ＶのＡＣ電圧が印加されると、平滑後の電圧は約２８０Ｖ〜３３７Ｖとなる。このため、１００Ｖ圏専用の電源装置の平滑コンデンサ４には、耐電圧を超えた電圧が印加されることになる。このような事態を予測して、１００Ｖ圏専用の電源装置１００の平滑コンデンサ４として、たとえば耐電圧４００Ｖのコンデンサを用いることが考えられる。しかし、コンデンサの耐電圧が２倍になると、そのコンデンサのサイズやコストが大幅に増加する。よって、１００Ｖ圏専用の電源装置１００の平滑コンデンサ４としては、耐電圧が２００Ｖ程度の電解コンデンサを採用したほうが、サイズやコスト面で有利である。
【００２３】
以上説明したように、設計上の想定よりも高い電圧Ｈｉｇｈが入力されると、電界効果トランジスタ７を強制的にオンし続ける。とりわけ、電流バイパス回路１５がなければ、電流ヒューズ３０が溶断する前に、電流検知抵抗１４やその電圧ｖ１が入力される制御回路１２に過度の電圧が印加されて破壊に至るおそれがある。電流検知抵抗１４と制御回路１２が破損すると、電流ｉ１が流れなくなり、電流ヒューズ３０を溶断できなくなる。結果として、平滑コンデンサ４の防爆に至ってしまう。
【００２４】
一方で、本実施例では、通常電圧Ｎｏｒｍａｌよりも高い電圧Ｈｉｇｈが入力されたことを検知して、電流ヒューズ３０が溶断するように電流バイパス回路１５が導く。これにより、耐電圧を超えた電圧Ｈｉｇｈが平滑コンデンサ４に長時間にわたって印加されることを抑制でき、平滑コンデンサ４の防爆を抑制できる。より具体的に説明すると、電流バイパス回路１５に電流ｉ１の一部が流れ、電圧ｖ１はツェナーダイオード２０によってクランプされるため、電流検知抵抗１４やその検知電圧ｖ１が入力される制御回路１２に過度の電圧が印加されにくくなる。よって、電流検知抵抗１４と制御回路１２が破損する前に、電流ヒューズ３０を溶断できるようになる。また、平滑コンデンサ４の防爆を抑制できる。
【００２５】
本実施例では、入力電圧Ｖｉｎを検知する素子としてツェナーダイオード１８を使用したが、バリスタなど、電圧を検知できる他の素子を採用してもよい。電流バイパス回路１５のクランプ素子として、ツェナーダイオード２０を採用したが、１個のダイオードまたは複数個のダイオードの直列接続を採用してもよい。また、抵抗２１はショートであってもよい。この場合は、抵抗２１を省略できる利点がある。
【００２６】
図３は、電源装置１００の他の例を示している。ここでは、図１、２を用いて説明した電源装置１００と異なる点について説明する。図１と図３とを比較するとわかるように、過電圧検知回路５と電流バイパス回路１５がそれぞれ過電圧検知回路４０と電流バイパス回路４１に置換されている。
【００２７】
通常の電圧Ｎｏｒｍａｌが電源装置１００の入力部７０に入力されている場合、過電圧検知回路４０のツェナーダイオード１８が導通しないため、過電圧検知回路４０は動作しない。商用交流電源１から高い電圧Ｈｉｇｈが入力されると、ツェナーダイオード１８が導通し、コンデンサ２７の充電が開始される。さらに、抵抗４４とコンデンサ４５によって決定される時定数にしたがってコンデンサ４５の充電も開始される。抵抗４４とコンデンサ４５は遅延回路を形成している。ツェナーダイオード１８は想定電圧Ｎｏｒｍａｌよりも高く、かつ、Ｈｉｇｈよりも低い耐電圧の部品である。コンデンサ４５の充電電圧が電界効果トランジスタ７のゲートオン電圧まで上昇すると、電界効果トランジスタ７は導通する。その後も、電界効果トランジスタ７は導通し続け、トランス６の１次インダクタンスと入力電圧の比で決まる上昇率で電流ｉ１が増加する。抵抗２８はコンデンサ２７、４５の電荷を放電する抵抗である。通常電圧Ｎｏｒｍａｌが印加されている時にツェナーダイオード１８は導通しない。ツェナーダイオード１８は導通していないときに、抵抗２８は、ツェナーダイオード１８の漏れ電流を消費し、コンデンサ２７、４５が充電されないようになる。ダイオード１９は、制御回路１２からのゲート信号によりコンデンサ２７、４５が充電されないように機能する。
【００２８】
電流バイパス回路４１は、電流検知抵抗１４に対して並列に設けられ、過電圧検知回路４０が過電圧を検知すると導通して、電流検知抵抗１４をバイパスして電流ｉ１の一部を流すバイパス手段として機能する。電流バイパス回路４１は、スイッチ素子の一例である電界効果トランジスタ４２と、電界効果トランジスタ４２の電流流入端子または電流流出端子に直列に接続された抵抗２１とによって構成される。
【００２９】
上述したように、商用交流電源１から想定電圧よりも高い電圧Ｈｉｇｈが入力されると、コンデンサ２７の充電が開始される。コンデンサ２７の充電電圧が電界効果トランジスタ４２のゲートオン電圧まで上昇すると、電界効果トランジスタ４２は導通し続ける。抵抗４３は電界効果トランジスタ４２のゲート抵抗である。電界効果トランジスタ４２がオンすると、電界効果トランジスタ７の電流ｉ１の少なくとも一部は電流バイパス回路４１に流れる。抵抗２１の抵抗値は電流検知抵抗１４の抵抗値よりも十分小さい。また、ここでの電流検知抵抗は、電流検知抵抗１４と抵抗２１の合成抵抗となる。通常の電圧Ｎｏｒｍａｌが入力されている場合、電界効果トランジスタ４２が導通していないため、電流バイパス回路４１に電流が流れないようになっている。よって、電流検知抵抗の合成抵抗は、電流検知抵抗１４のみとなる。
【００３０】
抵抗４４とコンデンサ４５の時定数により、電界効果トランジスタ７が強制的にオンするよりも先に電界効果トランジスタ４２がオンする。この仕組みは以下のとおりである。過電圧検知回路４０は、過電圧を検知したときに電界効果トランジスタ７のゲート端子と電界効果トランジスタ４２のゲート端子とに駆動信号（コンデンサ２７の充電電圧）を出力する。抵抗４４とコンデンサ４５は一種の遅延回路を形成している。よって、駆動信号は、電界効果トランジスタ７よりも先に電界効果トランジスタ４２に到達することになる。このように、抵抗４４とコンデンサ４５は、電界効果トランジスタ７を強制的にオンするための駆動信号を遅延させる遅延回路として機能する。このように、電界効果トランジスタ７が強制的にオンするよりも先に電界効果トランジスタ４２がオンすることで、電流バイパス回路４１への通電が開始される。電流バイパス回路４１が導通すると、電流ｉ１を検知するための電流検知抵抗は、電流検知抵抗１４と抵抗２１の合成抵抗となる。よって、電圧ｖ１の上昇率が低下する。また、電流ｉ１の一部が電流バイパス回路４１を流れる。
【００３１】
コンデンサ４５の充電電圧が電界効果トランジスタ７のゲートオン電圧まで上昇すると、電界効果トランジスタ７は導通を開始し、トランス６の１次インダクタンスと入力電圧の比で決まる上昇率で電流ｉ１が増加する。電界効果トランジスタ７の電流ｉ１が電流ヒューズ３０の溶断容量ｉｆｕｓｅを越えると、電流ヒューズ３０が溶断し、入力電圧Ｖｉｎ（＝Ｈｉｇｈ）が平滑コンデンサ４に印加されないようになる。
【００３２】
図４に、電界効果トランジスタ７の通電電流と電流検知抵抗１４の印加電圧の動作概略波形を示す。通常の商用交流電源が入力されている場合は、制御回路１２で設定される電流リミット以下で制御される。電圧制御部１３でフィードバック制御している場合は、電流リミットより小さい値で制御されることになる。商用交流電源から異電圧、たとえば、１００Ｖ系の電源コンバータに対して、２００Ｖ系の電圧が入力されると、電界効果トランジスタ４２がオンし、電流検知の合成抵抗が小さくなり、印加電圧が小さくなる。その後、電界効果トランジスタ７は導通し続け、電界効果トランジスタ７に通電される電流が電流ヒューズ３０の溶断容量を越えた時点で電流ヒューズ３０が溶断し、入力電源が平滑コンデンサ４に印加されないようになる。電流バイパス回路４１がない場合、電流検知抵抗１４の印加電圧は、点線で示したように、一定の傾きで大きくなる。
【００３３】
本実施例によれば、高い電圧Ｈｉｇｈが電源装置１００の入力部７０に入力されたことを過電圧検知回路４０が検知して電流バイパス回路４１が機能して電流ヒューズ３０を溶断させる。これにより、耐電圧を超えた電圧が平滑コンデンサ４に長時間にわたり印加されることを抑制できるようになる。また、平滑コンデンサ４の防爆を抑制できる。
【００３４】
過電圧検知回路４０および電流バイパス回路４１を採用しない場合、設計上の想定電圧よりも高い電圧が入力部７０に入力されると、電界効果トランジスタ７が強制的にオンし続ける。そのため、電流ヒューズ３０が溶断する前に、電流検知抵抗１４や制御回路１２が破壊してしまう可能性がある。電流検知抵抗１４と制御回路１２が破損すると、電流ｉ１がながれなくなり、電流ヒューズ３０を溶断できなくなる。結果として、平滑コンデンサ４が防爆してしまう。
【００３５】
一方で、本実施例であれば、入力部７０に高い電圧Ｈｉｇｈが入力されると、過電圧検知回路４０が電界効果トランジスタ４２をオンして電流検知抵抗を小さくする。また、遅延回路によって、電界効果トランジスタ４２よりも遅れて電界効果トランジスタ７が強制的に導通する。よって、電流検知抵抗１４やその電圧ｖ１を印加される制御回路１２に過度の電圧が印加されにくくなり、電流ヒューズ３０が溶断する。よって、平滑コンデンサ４の防爆を抑制できる。
【００３６】
電流バイパス回路４１のスイッチ素子として電界効果トランジスタ４２を用いたが、バイポーラトランジスタ等の他の種類のスイッチ素子を採用してもよい。
【００３７】
図５は、複数の電圧コンバータ５０、５１、５２を備えた電源装置１００の一例を示している。電圧コンバータ５０は、整流器３と平滑コンデンサ４とを有した整流平滑回路が出力した電圧を変換して電圧Ｖｏｕｔ１を出力する電圧変換器である。電圧コンバータ５１は、整流器３と平滑コンデンサ４とを有した整流平滑回路が出力した電圧を変換して電圧Ｖｏｕｔ２を出力する電圧変換器である。電圧コンバータ５２は、整流器３と平滑コンデンサ４とを有した整流平滑回路が出力した電圧を変換して電圧Ｖｏｕｔ３を出力する電圧変換器である。なお、電圧コンバータ５０、５１、５２のうちの少なくとも１つは、図１または図３に示したコンバータ回路を有している。のこりの２つの電圧コンバータは、過電圧検知回路５、４０および電流バイパス回路１５、４１を備えていなくてもよい。電圧Ｖｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２、Ｖｏｕｔ３は、たとえば、＋２４Ｖ、＋５Ｖ、＋３．３Ｖなどである。なお、電源装置１００が備える電圧コンバータは、１つであってよいし、２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。電圧コンバータの数は、電源装置１００から電力を供給されて動作する電子機器が何種類の電圧を必要とするかに依存する。電子機器は、たとえば、画像形成装置、表示装置、通信装置、録画再生装置、情報処理装置等の各種機器や、各種家庭用電気製品等であってもよい。以下では、電源装置１００を搭載した画像形成装置を電子機器の一例として説明する。
【００３８】
図６において、画像形成装置１０００は、電源装置１００から必要な電力を供給されて動作する電子写真方式のプリンタである。感光ドラム１２２は、たとえば、有機感光体やアモルファスシリコン感光体の像担持体であり、時計方向に所定の周速度（プロセススピード）Ｖｄで回転する。帯電ローラ１２３は、感光ドラム１２２の周面を一様の電位に帯電させる。レーザ光学箱１０８は、画像読取装置やコンピュータ等の画像信号発生装置から入力された画像情報にしたがって変調したレーザ光を感光ドラム１２２の周面に照射する。これにより、画像情報に対応した静電潜像が形成される。副走査方向の露光開始タイミングは、副走査同期信号により決定される。つまり、レーザ光学箱１０８は、同期信号を起点として像担持体に画像を形成する画像形成手段として機能する。現像ローラ１２１は、トナーを用いて静電潜像を現像し、トナー像を形成する。
【００３９】
給紙ローラ１０２は、用紙カセット１０１から記録用紙Ｐを１枚ずつ搬送路へ給紙する。用紙カセット１０１や手差しトレイなどは、記録用紙を収容し、搬送路へ供給する収容手段として機能する。搬送ローラ１０３およびレジローラ１０４は記録用紙Ｐをさらに下流へ搬送する。搬送ローラ１０３およびレジローラ１０４は用紙カセット１０１から転写ローラ１０６まで記録用紙Ｐを搬送する複数の搬送手段の一例である。また、レジローラ１０４は、複数の搬送手段のうち転写ローラ１０６に対して最も近くに配置されている搬送手段である。レジローラ１０４から転写ローラ１０６までの搬送区間には、記録用紙Ｐを検知する検知手段としてトップセンサ１０５が配置されている。トップセンサ１０５は、転写ローラ１０６よりも記録用紙の搬送方向上流側に配置されている。また、搬送ローラ１０３およびレジローラ１０４は転写ローラ１０６よりも記録用紙の搬送方向上流側に配置されている。記録用紙Ｐは、感光ドラム１２２と転写ローラ１０６とによって形成された転写ニップ部を通過する際に、感光ドラム１２２からトナー像を転写される。転写ローラ１０６や転写ブレードなどは、像担持体に形成された画像を記録用紙に転写する転写手段として機能する。熱定着装置１３０は、サーミスタ１３１、ヒータ１３２、定着フィルム１３３および加圧ローラ１３４を備える。熱定着装置１３０は、サーミスタ１３１によって検知された温度にしたがってヒータ１３２の温度を一定に維持する。定着フィルム１３３および加圧ローラ１３４によってトナー像が記録用紙Ｐに対して定着する。記録用紙Ｐは、ＦＵローラ１１０とＦＤローラ１１１により搬送されＦＤトレイ１１３に排出される。
【００４０】
上記の各種のローラや画像形成プロセスを制御する制御回路は、電源装置１００から供給される電力によって動作する負荷の一例である。
【図１】
2014117129.tif 000003
【図２】
2014117129.tif 000004
【図３】
2014117129.tif 000005
【図４】
2014117129.tif 000006
【図５】
2014117129.tif 000007
【図６】
2014117129.tif 000008