(57)【要約】    【課題】  簡単な構成で出力保持時間を延長することが可能な出力保持時間延長機能付き電源装置を提供する。    【解決手段】  スイッチング電源装置１は、入力電力から高調波成分を取り除いて昇圧するＰＦＨＣ部６と、出力保持コンデンサ７と、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ８とを備え、出力保持コンデンサ７の両端に接続された外部接続端子13ａが設けられている。外部接続端子13ａは、接続ケーブル10により出力保持時間延長ユニット２に設けられた外部接続端子13ｂと連結され、当該連結により出力保持コンデンサ７の両端と出力保持時間延長ユニット２に内蔵された蓄電器12の両端との電気的接続が図られる。停電時には、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ８は蓄電器12からの電力供給を受け、その出力保持時間が延長される。【選択図】  図１
2006353015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電力から力率改善した直流電力を得る力率改善部と、この直流電力に対して充放電を行う出力保持手段と、当該直流電力を電力変換して出力する電力変換部と、前記直流電力に対して充放電を行うことが可能な出力保持時間延長装置を接続可能であり、かつ前記出力保持手段の充放電経路に接続された接続端子とを備えたことを特徴とする出力保持時間延長機能付き電源装置。
【請求項２】
入力電力から力率改善した直流電力を得る力率改善部と、この直流電力に対して充放電を行う出力保持手段と、当該直流電力を電力変換して負荷へ出力する電力変換部と、前記直流電力に対して充放電を行うことが可能な出力保持時間延長手段とを備え、当該出力保持時間延長手段は、前記負荷に応じて複数種類のものが用意され、その中から任意に選択されたものを、前記出力保持手段の充放電経路へ着脱自在に接続可能に構成されたものであることを特徴とする出力保持時間延長機能付き電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばスイッチング電源装置などの電源装置に対して、当該電源装置から負荷に供給される出力の保持時間を延長させる機能を付加した出力保持時間延長機能付き電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２は、例えば特許文献１に開示されるような電源装置の回路例概略を示したものである。スイッチング電源装置１は、ＡＣ１００Ｖ系若しくはＡＣ２００Ｖ系の交流入力電圧ＶACI（例えば85VAC〜264VAC）が電力供給源としての商用交流電源３から印加される入力端子４と、高周波阻止用のフィルタ50と、この交流入力電圧ＶACIを整流した直流電圧を得る例えばダイオードブリッジ回路などの整流器５と、突入電流を防止するための突入防止用抵抗51と、例えば電解コンデンサなどの出力保持手段としての出力保持コンデンサ７と、出力保持コンデンサ７の両端間に発生する直流入力電圧ＶDCIを所要の直流出力電圧ＶDCOに変換して出力する電力変換部としての絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ８と、当該直流出力電圧ＶDCOを外部に出力する出力端子９とにより構成され、出力端子９には必要に応じて負荷Ｌが接続される。
【０００３】
そして上記構成では、商用交流電源３からの交流入力電圧ＶACIが、入力端子４を介してスイッチング電源装置１の整流器５に供給される。このとき交流入力電圧ＶACIの高周波成分がフィルタ50によりカットされる。整流器５により整流された直流電圧は、突入防止用抵抗51を介して出力保持コンデンサ７に印加される。当該直流電圧は、出力保持コンデンサ７により平滑され、直流入力電圧ＶDCIとして絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ８に入力される。絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ８では、直流入力電圧ＶDCIが所要の直流出力電圧ＶDCOに電力変換された後、負荷Ｌに供給される。
【特許文献１】特開平１１−３５６０４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の電源装置では、出力保持コンデンサ７を利用して停電時に出力を保持しているが、その出力保持時間は２０msec程度でしかなかった。出力保持時間延長のために出力保持コンデンサ７の容量を大きくすることが考えられるが、電源装置が大型化するという問題があった。しかも、出力保持コンデンサ７を使用することに伴い、フィルタ50や突入防止用抵抗51をスイッチング電源回路に組み込む必要があり、大掛かりな構成となっていた。
【０００５】
そこで本発明は上記問題点に鑑み、簡単な構成で出力保持時間を延長することが可能な出力保持時間延長機能付き電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明における請求項１の出力保持時間延長機能付き電源装置では、入力電力から力率改善した直流電力を得る力率改善部と、この直流電力に対して充放電を行う出力保持手段と、当該直流電力を電力変換して出力する電力変換部と、前記直流電力に対して充放電を行うことが可能な出力保持時間延長装置を接続可能であり、かつ前記出力保持手段の充放電経路に接続された接続端子とを備えている。
【０００７】
このように、出力保持手段の充放電経路に接続端子を設け、本来僅かな出力保持時間しか持たない電源装置に別付けの出力保持時間延長装置を追加する事で、出力保持時間を大幅に延長することが可能となる。また、力率改善部により後段への高調波や突入電流の流入が阻止できるため、接続端子に出力保持時間延長装置を接続する場合にも、フィルタや突入防止用抵抗などの大掛かりな構成が不要となる。
【０００８】
本発明における請求項２の出力保持時間延長機能付き電源装置では、入力電力から力率改善した直流電力を得る力率改善部と、この直流電力に対して充放電を行う出力保持手段と、当該直流電力を電力変換して負荷へ出力する電力変換部と、前記直流電力に対して充放電を行うことが可能な出力保持時間延長手段とを備え、当該出力保持時間延長手段は、前記負荷に応じて複数種類のものが用意され、その中から任意に選択されたものを、前記出力保持手段の充放電経路へ着脱自在に接続可能に構成されたものである。
【０００９】
このようにすると、負荷に応じて適する能力の出力保持時間延長手段を選択して出力保持手段に接続できるため、柔軟な出力保持時間の延長を実現することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の請求項１によると、電源装置の出力保持時間を簡単な構成で容易に延長させることができる。
【００１１】
本発明の請求項２によると、電源装置の出力保持時間を負荷に応じて適切かつ容易に延長させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照しながら、本発明における出力保持時間延長機能付き電源装置の好ましい実施例を説明する。なお、従来例と同一箇所には同一符号を付し、共通する部分の説明は重複するため極力省略する。
【００１３】
本実施例での出力保持時間延長機能付き電源装置は、スイッチング電源装置１に出力保持時間延長装置又は出力保持時間延長手段としての出力保持時間延長ユニット２を取り付けることにより出力保持時間延長機能を実現している。出力保持時間延長ユニット２は、図１に記載したUNIT1，UNIT2のように、スイッチング電源装置１に対してＮ段接続（Ｎは任意の数）する事により、必要な出力保持時間に延長することができるようになる。
【００１４】
装置全体の構成を示す図１において、スイッチング電源装置１は、ＡＣ１００Ｖ系若しくはＡＣ２００Ｖ系の交流入力電圧ＶACI（例えば85VAC〜264VAC）が電力供給源としての商用交流電源３から印加される入力端子４と、整流器５と、整流器５により整流された直流電圧から高調波成分を取り除いて、昇圧した供給電圧としての直流入力電圧ＶDCIを得る昇圧チョッパ回路からなる、力率改善部としてのＰＦＨＣ部６と、出力保持コンデンサ７と、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ８と、出力端子９とにより構成され、出力端子９には必要に応じて負荷Ｌが接続される。
【００１５】
ＰＦＨＣ部６は周知のように、チョークコイル21と例えばＭＯＳ型ＦＥＴなどのスイッチ素子22とからなる直列回路のスイッチ素子22と並列に、ダイオード23（チョークコイル21側がアノード、コンデンサ24側がカソードとなる）とコンデンサ24とからなる直列回路を接続したものであり、前記整流器５からの整流した直流電圧が入力されることにより、スイッチ素子22のオン時にチョークコイル21に励磁電流が流れ、エネルギーが蓄えられる一方、スイッチ素子22のオフ時に前記チョークコイル21に蓄えられたエネルギーを、コンデンサ24に送り出すように構成される。また絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ８は、一次側と二次側とを絶縁するトランス31と、このトランス31の一次巻線31ａに直流入力電圧ＶDCIを断続的に印加する例えばＭＯＳ型ＦＥＴなどのスイッチング素子32と、トランス31の二次巻線31ｂに接続される出力側整流平滑回路としての整流ダイオード33，転流ダイオード34，チョークコイル35および平滑コンデンサ36とにより構成され、トランス31の二次巻線31ｂに誘起された電圧を、上記出力側整流平滑回路で整流平滑して、所要の直流出力電圧ＶDCOを取り出すようになっている。
【００１６】
また、本実施例のスイッチング電源装置１では、出力保持コンデンサ７の両端となる充放電経路に接続された外部接続端子13ａが設けられている。この外部接続端子13ａは、接続ケーブル10により後述する出力保持時間延長ユニット２に設けられた外部接続端子13ｂと連結されるものであり、当該連結により出力保持コンデンサ７の両端と出力保持時間延長ユニット２に内蔵された蓄電器12の両端との電気的接続が図られる。
【００１７】
なお、ＰＦＨＣ部６を構成するコンデンサ24と出力保持コンデンサ７とは、並列に接続されているため、コンデンサ24の容量が十分大きなものであれば、コンデンサ24を出力保持手段として兼用してもよい。
【００１８】
一方、出力保持時間延長ユニット２は、複数個の電解コンデンサ11を並列接続してなる充放電手段としての蓄電器12と、交流入力電圧ＶACIが正常値である場合に、外部接続端子13ｂを介して供給される直流入力電圧ＶDCIを蓄電器12に供給する充電抵抗15と、交流入力電圧ＶACIの低下時に導通して、前記電解コンデンサ11の端子電圧ＶBを充電抵抗15をバイパスして外部接続端子13ｂ側に供給するダイオード16（電解コンデンサ11側がアノード、外部接続端子13ｂ側がカソードとなる）とにより構成される。出力保持時間延長ユニット２は、負荷に応じて蓄電器12の容量すなわち出力保持時間の延長時間を変化させた複数種類のものを揃えるのが好ましい。出力保持時間延長ユニット２のバリエーションを用意することにより、ユーザが負荷に応じて適する能力の出力保持時間延長ユニット２を選択してスイッチング電源装置１（出力保持コンデンサ７）に対して着脱自在に接続できるため、柔軟な出力保持時間の延長を実現することができる。
【００１９】
また、出力保持時間延長ユニット２には、接続ケーブル10によりスイッチング電源装置１に設けられた外部接続端子13ａと接続するための外部接続端子13ｂとは別に、他の出力保持時間延長ユニット２を接続するための連結用端子13ｃが設けられている。この外部接続端子13ｂと連結用端子13ｃとは内部接続されており、図１ではUNIT1の連結用端子13ｃとUNIT2の外部接続端子13ｂとをケーブル17で連結することにより、スイッチング電源装置１に出力保持時間延長ユニット２がＮ段階接続されている。もちろん、ケーブル10を複数に分岐させて出力保持時間延長ユニット２をＮ段階接続してもよい。
【００２０】
次に上記構成について、その作用を説明する。
【００２１】
まず、スイッチング電源装置１の外部接続端子13ａと出力保持時間延長ユニット２の外部接続端子13ｂとを接続ケーブル10で接続しておく。
【００２２】
そして、商用交流電源３からの交流入力電圧ＶACIが、入力端子４を介してスイッチング電源装置１の整流器５に供給されると、この整流器５からは高調波成分を含む脈動した直流電圧がＰＦＨＣ部６に出力される。当該ＰＦＨＣ部６では、スイッチ素子22のオン時に整流器５からの整流された直流電圧がチョークコイル21に印加され、このチョークコイル21にエネルギーが蓄えられる一方で、スイッチ素子22のオフ時には、チョークコイル21の両端間に発生する電圧と前記整流された直流電圧が重畳され、この整流された直流電圧よりも高い直流入力電圧ＶDCI（例えばＤＣ380〜400Ｖ）が、コンデンサ24，出力保持コンデンサ７の両端間に発生する。その際、前記正弦波状の交流入力電圧ＶACIに、チョークコイル21を流れる電流波形が近づくように、スイッチ素子22をオン，オフ制御することで、高調波成分を取り除いた直流入力電圧ＶDCIがコンデンサ24，出力保持コンデンサ７の両端間に発生する。このＰＦＨＣ部６により後段への高調波や突入電流の流入が阻止される。スイッチング素子32をオン・オフ動作させることにより、トランス31の一次巻線31ａに直流入力電圧ＶDCIを断続的に印加し、トランス31の二次巻線31ｂに誘起された電圧を、上記出力側整流平滑回路で整流平滑して、所要の直流出力電圧ＶDCOが負荷Ｌに供給される。
【００２３】
ここで前記交流入力電圧ＶACIが正常に出力されている場合は、ＰＦＨＣ部６から出力される昇圧した直流電圧が電解コンデンサ11の端子電圧ＶBよりも高く、ダイオード16は非導通となる。そのため蓄電器12は待機状態となり、スイッチング電源装置１の絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ８は、ＰＦＨＣ部６ひいては商用交流電源３からの電力供給を受けて、所要の直流出力電圧ＶDCOを出力端子９に供給する。このとき、出力保持コンデンサ７は直流入力電圧ＶDCIにより充電される。また、出力保持時間延長ユニット２では、外部接続端子13ｂから入力される直流入力電圧ＶDCIが充電抵抗15を介して電解コンデンサ11に与えられ、当該電解コンデンサ11が充電される。
【００２４】
これに対して、交流入力電圧ＶACIが低下して、ＰＦＨＣ部６から出力される昇圧した直流入力電圧ＶDCIが低下し始めると、出力保持コンデンサ７からの放電により出力が保持される。時間経過と共に出力保持コンデンサ７の放電電圧が低下し、直流入力電圧ＶDCIが電解コンデンサ11の端子電圧ＶBよりも低くなると、今度はダイオード16が導通し、電解コンデンサ11の端子電圧ＶBが絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ８の一次側に印加される。そのため絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ８は、蓄電器12からの電力供給を受けて、所要の直流出力電圧ＶDCOを出力端子９に供給し続けることができる。このように、外部接続端子13ａを設け、本来２０msec程度の出力保持時間しか持たないスイッチング電源装置１に、別付けの出力保持時間延長ユニット２を追加する事で出力保持時間を５０msec〜１００msec程度に延長することが可能となる。
【００２５】
以上のように本実施例のスイッチング電源装置１では、入力電力としての交流入力電圧ＶACIから力率改善した直流電力としての直流入力電圧ＶDCIを得る力率改善部としてのＰＦＨＣ部６と、この直流入力電圧ＶDCIに対して充放電を行う出力保持手段としての出力保持コンデンサ７と、当該直流入力電圧ＶDCIを電力変換して出力する電力変換部としての絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ８と、前記直流入力電圧ＶDCIに対して充放電を行うことが可能な出力保持時間延長装置としての出力保持時間延長ユニット２を接続可能であり、かつ出力保持コンデンサ７の充放電経路に接続された外部接続端子13ａとを備えている。
【００２６】
このように、出力保持コンデンサ７の充放電経路に外部接続端子13ａを設け、本来僅かな出力保持時間しか持たないスイッチング電源装置１に別付けの出力保持時間延長ユニット２を追加する事で、出力保持時間を大幅に延長することが可能となる。また、ＰＦＨＣ部６により後段への高調波や突入電流の流入が阻止できるため、外部接続端子13ａに出力保持時間延長ユニット２を接続する場合にも、フィルタ50や突入防止用抵抗51などの大掛かりな構成が不要となる。以上より、スイッチング電源装置１の出力保持時間を簡単な構成で容易に延長させることができる。
【００２７】
また本実施例のスイッチング電源装置１では、交流入力電圧ＶACIから力率改善した直流入力電圧ＶDCIを得るＰＦＨＣ部６と、この直流入力電圧ＶDCIに対して充放電を行う出力保持コンデンサ７と、当該直流入力電圧ＶDCIを電力変換して負荷Ｌへ出力する絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ８と、直流入力電圧ＶDCIに対して充放電を行うことが可能な出力保持時間延長手段としての出力保持時間延長ユニット２とを備え、当該出力保持時間延長ユニット２は、負荷Ｌに応じて複数種類のものが用意され、その中から任意に選択されたものを、出力保持コンデンサ７の充放電経路へ着脱自在に接続可能に構成されたものである。
【００２８】
このようにすると、負荷Ｌに応じて適する能力の出力保持時間延長ユニット２を選択して出力保持コンデンサ７に接続できるため、柔軟な出力保持時間の延長を実現することができる。従って、スイッチング電源装置１の出力保持時間を負荷Ｌに応じて適切かつ容易に延長させることができる。
【００２９】
なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。出力保持時間延長ユニット２は、充放電可能な二次電池などでもよく、スイッチング電源装置１との接続形態も例えば端子台接続，コネクタ接続，ソケット接続など特に限定されるものではない。例えば、コネクタやソケットなどを用いてスイッチング電源装置１の内部基板に出力保持時間延長ユニット２を直接着脱自在に実装することも考えられる。また、スイッチング電源装置１と出力保持時間延長ユニット２の内部回路を同じ筐体内に収納するよう構成してもよいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施例における出力保持時間延長機能付き電源装置の回路図である。
【図２】従来例における電源装置の回路図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  スイッチング電源装置
２  出力保持時間延長ユニット（出力保持時間延長装置，出力保持手段）
６  ＰＦＨＣ部（力率改善部）
７  出力保持コンデンサ（出力保持手段）
８  絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ（電力変換部）
13ａ  外部接続端子
【図１】
2006353015.tif 000003
【図２】
2006353015.tif 000004