(57)【要約】【課題】  従来の制御電源回路の不足・過電圧保護回路は、スイッチング電源装置を起動してからでないと、電源電圧の異常を検知できない。また、主電源供給用トランスが動作することが必要で、異常検知回路のために多くの電力を消費する。また、主電源供給用トランスに副巻線を巻くことになり、トランスが大型化する問題がある。【解決手段】  交流受電電圧を直流に変成して制御電源として出力する制御電源回路１において、一次巻線２６、二次巻線２７の他に副巻線２８を備えた待機電力削減用トランス２５と、副巻線２８の電圧に基づき、入力されている電源の電圧を判定して、電源の電圧が正常値範囲外であるときに生成される異常信号により、主電源供給トランス４の入力電圧をＯＦＦするか、副巻線２８の電圧に基づき入力されている電源電圧の範囲を判定し、前記判定の結果と記憶手段に記憶された切替データに基づいて前記タップを切り替える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受電した交流の電源電圧を直流に変成して制御電源として出力する制御電源回路において、
一次巻線、二次巻線の他に副巻線を備えた待機電力削減用トランスと、
前記副巻線の電圧に基づき、入力されている電源の電圧を判定して不足電圧と過電圧の保護を行う不足・過電圧保護手段を備えたことを特徴とする制御電源回路。
【請求項２】
予め定めた電源電圧の正常値範囲を記憶した記憶手段を備え、
前記不足・過電圧保護手段は、前記副巻線の電圧に基づき、入力されている電源の電圧が前記正常値範囲の範囲外であることを判定して保護することを特徴とする請求項１に記載の制御電源回路。
【請求項３】
前記電源に接続される主電源供給用トランスを備え、
前記不足・過電圧保護手段は、前記電源の電圧が前記正常値範囲の範囲外であるときに生成される異常信号により、前記主電源供給用トランスの入力電圧をＯＦＦすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の制御電源回路。
【請求項４】
前記電源に接続される主電源供給用スイッチング電源を備え、
前記不足・過電圧保護手段は、前記電源の電圧が前記正常値範囲の範囲外であるときに生成される異常信号により、主電源供給用スイッチング電源の入力電圧をＯＦＦすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の制御電源回路。
【請求項５】
前記不足・過電圧保護手段は、前記電源の電圧が前記正常値範囲の範囲外であるときに生成される点滅信号により発光ダイオードを点滅させ、異常を報知する手段を備えたことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の制御電源回路。
【請求項６】
電源に接続される一次巻線にタップが付いた主電源供給用トランスと、
電源電圧の範囲に応じて前記タップを切り替えるための切替データが予め記憶された記憶手段を備え、
前記不足・過電圧保護手段は、前記副巻線の電圧に基づき入力されている電源電圧の範囲を判定し、前記判定の結果と前記記憶手段に記憶された切替データに基づいて前記タップを切り替えることを特徴とする請求項１に記載の制御電源回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御電源回路の保護回路に係り、特に待機電力供給用トランスを利用して１次側に入力される電圧の不足と過電圧を検出し機器の故障、破壊を防止するように制御すると共に、省電力を図ることのできる不足・過電圧保護回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子制御機器などに制御電圧を供給する電源回路には、入力電圧が不足したり、過電圧になったりして機器が故障し、あるいは破壊したりするのを防止するために、保護回路が備わっているものがある。この従来技術に関するものとして実開平３−３１３４号公報（特許文献１）に開示されたものがある。実開平３−３１３４号公報（特許文献１）に記載されたスイッチング電源装置に関する保護監視回路は、スイッチング電源装置のトランスに誘起する電圧が低格範囲を逸脱していることを検知して、供給される電源電圧が異常であるとして、スイッチング電源装置の動作を停止させたり、異常を報知するようにしている。これによりスイッチング制御回路に起動後異常を検知すると直ちにその動作を停止し、制御動作不良や回路素子の破壊といった不具合を防止できるとされている。
【特許文献１】実開平３−３１３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来技術は、スイッチング電源装置を起動してからでないと、電源電圧の異常を検知できない問題がある。したがって、スイッチング電源装置の起動後に、異常な電源電圧が入力されると、短時間ではあるが異常動作をすることになり、回路素子の破壊などを引き起こす可能性がある。また、上記従来技術は、スイッチング電源装置の主電源供給用トランスに副巻線を施し、この副巻線に誘起する電圧により、供給される電源電圧の異常を検知するようにしている。したがって、主電源供給用トランスが動作することが必要で、異常検知回路のために多くの電力を消費することになる問題がある。また、主電源供給用トランスに副巻線を巻くことになり、トランスが大型化する問題がある。
【０００４】
本発明の目的は、上記従来の問題点に鑑み、制御電源回路を起動させないときでも供給される電源電圧の異常を検知でき、異常検知回路のために消費する電力を少なくでき、また、異常検知回路を小型化できる制御電源回路の不足・過電圧保護回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１に係る発明の要旨は、受電した交流の電源電圧を直流に変成して制御電源として出力する制御電源回路において、一次巻線、二次巻線の他に副巻線を備えた待機電力削減用トランスと、前記副巻線の電圧に基づき、入力されている電源の電圧を判定して不足電圧と過電圧の保護を行う不足・過電圧保護手段を備えたことを特徴とする制御電源回路に存する。
また、本発明の請求項２に係る発明の要旨は、予め定めた電源電圧の正常値範囲を記憶した記憶手段を備え、前記不足・過電圧保護手段は、前記副巻線の電圧に基づき、入力されている電源の電圧が前記正常値範囲の範囲外であることを判定して保護することを特徴とする請求項１に記載の制御電源回路に存する。
また、本発明の請求項３に係る発明の要旨は、前記電源に接続される主電源供給用トランスを備え、前記不足・過電圧保護手段は、前記電源の電圧が前記正常値範囲の範囲外であるときに生成される異常信号により、前記主電源供給用トランスの入力電圧をＯＦＦすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の制御電源回路に存する。
また、本発明の請求項４に係る発明の要旨は、前記電源に接続される主電源供給用スイッチング電源を備え、前記不足・過電圧保護手段は、前記電源の電圧が前記正常値範囲の範囲外であるときに生成される異常信号により、主電源供給用スイッチング電源の入力電圧をＯＦＦすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の制御電源回路に存する。
また、本発明の請求項５に係る発明の要旨は、前記不足・過電圧保護手段は、前記電源の電圧が前記正常値範囲の範囲外であるときに生成される点滅信号により発光ダイオードを点滅させ、異常を報知する手段を備えたことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の制御電源回路に存する。
また、本発明の請求項６に係る発明の要旨は、電源に接続される一次巻線にタップが付いた主電源供給用トランスと、電源電圧の範囲に応じて前記タップを切り替えるための切替データが予め記憶された記憶手段を備え、前記不足・過電圧保護手段は、前記副巻線の電圧に基づき入力されている電源電圧の範囲を判定し、前記判定の結果と前記記憶手段に記憶された切替データに基づいて前記タップを切り替えることを特徴とする請求項１に記載の制御電源回路に存する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、制御電源回路を起動させないときでも供給される電源電圧の異常を検知できる効果がある。
また、異常検知回路のために消費する電力を少なくできる効果がある。
また、異常検知回路を小型化できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
次に、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態による不足・過電圧保護回路を説明する図である。
【０００８】
図１において、１は不足・過電圧保護回路を備えた制御電源回路を示している。２は交流電源のコンセントに差し込んで電源を受電するプラグである。３はプラグ２からの入力電源を入り切りする入力ＯＮ／ＯＦＦ素子である。４は制御電源を供給する主電源供給トランスである。主電源供給トランス４には一次巻線２３と二次巻線２４が備わっている。一次巻線２３は入力ＯＮ／ＯＦＦ素子３から入力された一次電圧が印加される。５はダイオードブリッジであり、二次巻線２４からの二次電圧を整流して直流電圧に変換する。６は直流平滑コンデンサで、ダイオードブリッジ５からの脈動を含む直流電圧を平滑する。直流平滑コンデンサ６で平滑された直流電圧が制御機器の制御主電源として各制御回路に供給される。
【０００９】
２５は待機電力削減を目的に設けられた待機電力削減用トランスである。待機電力削減用トランス２５は一次巻線２６と二次巻線２７と副巻線２８を備えている。７はダイオードブリッジであり、二次巻線２７からの二次電圧を整流して直流電圧に変換する。８は直流平滑コンデンサで、ダイオードブリッジ７からの脈動を含む直流電圧を平滑する。
【００１０】
９はシステムコントロール素子１０に制御電源を供給するシステムコントロール素子用定電圧素子（３端子レギュレータなど）である。直流平滑コンデンサ８で平滑された直流電圧はシステムコントロール素子用定電圧素子９に入力され、システムコントロール素子用定電圧素子９は所定の安定した直流電圧をシステムコントロール素子１０に供給する。システムコントロール素子１０はマイコン（マイクロコントローラ）を含む制御部である。
【００１１】
１１はダイオードであり、副巻線２８からの電圧を整流して直流平滑コンデンサ１２に出力する。直流平滑コンデンサ１２はダイオード１１からの電圧を平滑する。１３、１４は直流平滑コンデンサ１２の間に接続された分圧抵抗であり、直流平滑コンデンサ１２の両端の電圧を分圧した電圧が、これら分圧抵抗の接続点から取り出され、システムコントロール素子１０に入力される。
【００１２】
１５は抵抗であり、１６は発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、１７はトランジスタである。抵抗１５の一端はシステムコントロール素子用定電圧素子９の出力端子に接続され他端は発光ダイオード１６のアノードに接続されている。発光ダイオード１６のカソードはトランジスタ１７のコレクタに接続され、トランジスタ１７のエミッタはシステムコントロール素子用定電圧素子９の接地ラインに接続されている。トランジスタ１７のベースにはシステムコントロール素子１０から、入力電源が異常のとき出力される点滅信号が入力される。この電源異常信号は発光ダイオード１６を点滅して発光させるように周期的なパルス信号になっている。
【００１３】
入力ＯＮ／ＯＦＦ素子３にはスイッチ素子１８、１９とスイッチの開閉を制御する制御コイル２０が備わっている。２１はダイオードであり、スイッチ素子１８、１９の開閉に伴う制御コイル２０のサージ電圧を抑制する。２２はトランジスタである。制御コイル２０の一端はトランジスタ２２のコレクタに接続され、トランジスタ２２のエミッタはシステムコントロール素子用定電圧素子９の接地ラインに接続されている。制御コイル２０の他端はシステムコントロール素子用定電圧素子９の出力端子に接続されている。トランジスタ２２のベースにはシステムコントロール素子１０から、入力電源が異常のとき出力される電源異常表示信号が入力される。
【００１４】
次に、上記のように構成された制御電源回路１の動作を説明する。
プラグ２から入力された電源電圧は、主電源供給トランス４に電圧が供給されているか否かに拘わらず（入力ＯＮ／ＯＦＦ素子３のスイッチ素子１８、１９がＯＮかＯＦＦかに拘わらず）、待機電力削減用トランス２５には印加されている。したがって、システムコントロール素子１０は待機中でも動作しており、副巻線２８からの電圧を整流、分圧した直流電圧を入力し、電源電圧の異常を監視している。
【００１５】
システムコントロール素子１０には、予め定めた電源電圧の正常値範囲（設定電圧範囲）が記憶されている。もし副巻線２８からの電圧が設定電圧範囲内であれば、システムコントロール素子１０は主電源供給トランス４の入力部に設けられたスイッチ素子１８、１９を導通（ＯＮ）させる信号をトランジスタ２２のベース端子に出力する。これによりトランジスタ２２は導通し、制御コイル２０にはシステムコントロール素子用定電圧素子９の出力電圧が印加され、スイッチ素子１８、１９は導通（ＯＮ）する。
【００１６】
また、副巻線２８からの電圧が設定電圧範囲外であればシステムコントロール素子１０は主電源供給トランス４の入力部に設けられたスイッチ素子１８、１９を非導通（ＯＦＦ）にする信号をトランジスタ２２のベース端子に出力する。これによりトランジスタ２２はＯＦＦし、制御コイル２０には電圧が印加されず、スイッチ素子１８、１９は非導通（ＯＦＦ）になる。また、トランジスタ１７のベース端子には電源異常を示す点滅信号が入力される。これにより発光ダイオード１６は点滅して電源電圧の異常を知らせることができる。
【００１７】
このように、本実施の形態では待機電力削減用トランス２５の副巻線２８により、入力される電源電圧を監視することができ、設定電圧範囲内であれば主電源供給トランス４に電圧が供給されるようにし、設定電圧範囲外であれば主電源供給トランス４に電圧が供給されないようにようにできる。
【００１８】
したがって、本実施の形態によれば、制御電源回路を起動させないときでも待機電力削減用トランス２５で供給される電源電圧の異常を検知でき、また、待機電力削減用トランス２５の副巻線を使用するので、異常検知回路のために消費する電力を少なくでき、また、待機電力削減用トランス２５の副巻線を使用するので、異常検知回路用トランスを小型化できる。
【００１９】
（第２の実施の形態）
図２は、本発明の第２の実施の形態による不足・過電圧保護回路を説明する図である。
【００２０】
図２において、４５は不足・過電圧保護回路を備えた制御電源回路を示している。２は交流電源のコンセントに差し込んで電源を受電するプラグである。３はプラグ２からの入力電源を入り切りする入力ＯＮ／ＯＦＦ素子である。
【００２１】
３０はチョークコイルである。３１はダイオードブリッジであり、チョークコイル３０からの電圧を整流して直流電圧に変換する。３２は直流平滑コンデンサで、ダイオードブリッジ３１からの脈動を含む直流電圧を平滑する。直流平滑コンデンサ３２で平滑された直流電圧がスイッチングトランス３６に供給される。スイッチングトランス３６には一次巻線３７、二次巻線３８、副巻線３９が備わっている。３３は起動用の抵抗、３４はスイッチ素子駆動回路、３５はトランジスタ、４０はダイオードである。また、４１はダイオード、４２は直流平滑コンデンサである。３０〜４２の各要素は主電源供給用スイッチング電源回路を構成している。この主電源供給用スイッチング電源回路の出力は制御機器の制御主電源として各制御回路に供給される。
【００２２】
電源電圧の異常を検出し保護動作する符号７〜２２、２５〜２８の各要素は図１に示した第１の実施の形態と同じであるので、これらに対する構成の詳細説明、及び保護動作の詳細説明は省略する。
【００２３】
本実施の形態を第１の実施の形態と比較すると、本実施の形態は、図１で示した主電源供給部の構成（符号４〜６、２３、２４の各要素で構成される部分）をスイッチング電源（符号３０〜４２の各要素で構成される部分）に置き換えたものとなっているので、保護動作は第１の実施の形態と同じである。本実施の形態でも、待機電力削減用トランス２５の副巻線２８により、入力される電源電圧を監視することができ、設定電圧範囲内であれば主電源の供給がされ、設定電圧範囲外であれば主電源が供給されないようにできる。
【００２４】
したがって、本実施の形態によれば、制御電源回路を起動させないときでも待機電力削減用トランス２５で供給される電源電圧の異常を検知でき、また、待機電力削減用トランス２５の副巻線を使用するので、異常検知回路のために消費する電力を少なくでき、また、待機電力削減用トランス２５の副巻線を使用するので、異常検知回路用トランスを小型化できる。
【００２５】
（第３の実施の形態）
図３は、本発明の第３の実施の形態による不足・過電圧保護回路を説明する図である。
【００２６】
図３において、４６は不足・過電圧保護回路を備えた制御電源回路を示している。２は交流電源のコンセントに差し込んで電源を受電するプラグである。５１はプラグ２からの入力電源の電圧の大きさにより選択的に切替が行われる入力切替素子である。５２は制御電源を供給する入力タップ付主電源供給トランスである。入力タップ付主電源供給トランス５２には一次巻線５５と二次巻線５６が備わっている。一次巻線５５には電圧の大きさにより選択して接続されるがタップ５８〜６１が備わっている。入力切替素子５１には接点６２〜６６を有するスイッチ５７が備わり、接点６２はタップ５８と接続され、接点６３はタップ５９と接続され、接点６４はタップ６０と接続され、接点６５はタップ６１と接続されている。接点６６は入力タップ付主電源供給トランス５２とは接続されていない（主電源供給ＯＦＦの接点として使用する）。図３では入力タップ付主電源供給トランス５２の一次に印加されるタップ電圧として、タップ５８が１００Ｖ、タップ５９が１２０Ｖ、タップ６０が２２０Ｖ、タップ６１が２４０Ｖの例を示している。
【００２７】
５３はダイオードブリッジであり、二次巻線５６からの二次電圧を整流して直流電圧に変換する。５４は直流平滑コンデンサで、ダイオードブリッジ５３からの脈動を含む直流電圧を平滑する。直流平滑コンデンサ５４で平滑された直流電圧が制御機器の制御主電源として各制御回路に供給される。
【００２８】
２５は待機電力削減を目的に設けられた待機電力削減用トランスである。待機電力削減用トランス２５は一次巻線２６と二次巻線２７と副巻線２８を備えている。７はダイオードブリッジであり、二次巻線２７からの二次電圧を整流して直流電圧に変換する。８は直流平滑コンデンサで、ダイオードブリッジ７からの脈動を含む直流電圧を平滑する。
【００２９】
９はシステムコントロール素子５０に制御電源を供給するシステムコントロール素子用定電圧素子（３端子レギュレータなど）である。直流平滑コンデンサ８で平滑された直流電圧はシステムコントロール素子用定電圧素子９に入力され、システムコントロール素子用定電圧素子９は所定の安定した直流電圧をシステムコントロール素子５０に供給する。システムコントロール素子５０はマイコン（マイクロコントローラ）を含む制御部である。
【００３０】
１１はダイオードであり、副巻線２７からの電圧を整流して直流平滑コンデンサ１２に出力する。直流平滑コンデンサ１２はダイオード１１からの電圧を平滑する。１３、１４は直流平滑コンデンサ１２の間に接続された分圧抵抗であり、直流平滑コンデンサ１２の両端の電圧を分圧した電圧が、これら分圧抵抗の接続点から取り出され、システムコントロール素子５０に入力される。システムコントロール素子５０から入力切替素子５１に、入力電源の電圧値に応じた切り替え信号が出力される。
【００３１】
次に、上記のように構成された制御電源回路１の動作を説明する。
プラグ２から入力された電源電圧は、入力タップ付主電源供給トランス５２に電圧が供給されているか否かに拘わらず、待機電力削減用トランス２５には印加されている。したがって、システムコントロール素子５０は待機中でも動作しており、副巻線２８からの電圧を整流、分圧した直流電圧を入力し、電源電圧の大きさを監視している。
【００３２】
システムコントロール素子５０には、電源電圧の範囲に応じて入力切替素子５１の接点を切り替えるための切替データが予め記憶されている。例えば電源電圧の範囲に応じて３ビットのデータが記憶されている。一例を挙げれば、入力電源の電圧値が９０Ｖ〜１１０Ｖであれば切替データを００１として１００Ｖのタップ５８に接続された接点６２に切り替え、１１０Ｖ〜１３０Ｖであれば切替データを０１０として１２０Ｖのタップ５９に接続された接点６３に切り替え、２１０Ｖ〜２３０Ｖであれば切替データを０１１として２２０Ｖのタップ６０に接続された接点６４に切り替え、２３０Ｖ〜２５０Ｖであれば切替データを１００として２４０Ｖのタップ５９に接続された接点６５に切り替える。また、上記範囲外の電源電圧であるときには切替データを１０１として接点６６に切り替え、入力タップ付主電源供給トランス５２の一次電圧をＯＦＦする。
【００３３】
このように、本実施の形態では待機電力削減用トランス２５の副巻線２８により、入力される電源電圧の値を監視し、電源電圧の値に応じて入力タップ付主電源供給トランス５２の１次巻線タップを切り替えることができる。
【００３４】
したがって、本実施の形態によれば、制御電源回路を起動させないときでも待機電力削減用トランス２５で供給される電源電圧の異常を検知でき、また、待機電力削減用トランス２５の副巻線を使用するので、異常検知回路のために消費する電力を少なくでき、また、待機電力削減用トランス２５の副巻線を使用するので、異常検知回路用トランスを小型化できる。更に本実施の形態によれば、電源電圧の値を監視でき、入力タップ付主電源供給トランス５２の印加電圧を適正な値にすることができる。
【００３５】
以上、本発明を第１〜第３の実施の形態により具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で、変更して実施できることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、制御電源回路の入力電源電圧の異常電圧から機器を保護する保護回路に広く利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１の実施形態による不足・過電圧保護回路を説明する図である。
【図２】本発明の第２の実施形態による不足・過電圧保護回路を説明する図である。
【図３】本発明の第３の実施形態による不足・過電圧保護回路を説明する図である。
【符号の説明】
【００３８】
１、４５、４６・・・制御電源回路
２・・・プラグ
３・・・入力ＯＮ／ＯＦＦ素子
４・・・主電源供給トランス
５、７、３１、５３・・・ダイオードブリッジ
６、８、１２、３２、４２、５４・・・直流平滑コンデンサ
９・・・システムコントロール素子用定電圧素子
１０、５０・・・システムコントロール素子
１１、２１、４０、４１・・・ダイオード
１３、１４・・・分圧抵抗
１５・・・抵抗
３３・・・起動抵抗
１６・・・発光ダイオード（ＬＥＤ）
１７、２２、３５・・・トランジスタ
１８、１９・・・スイッチ素子
２０・・・制御コイル
２３・・・一次巻線
２４・・・二次巻線
２５・・・待機電力削減用トランス
２６・・・一次巻線
２７・・・二次巻線
２８・・・副巻線
３０・・・チョークコイル
３４・・・スイッチ素子駆動回路
３６・・・スイッチングトランス
３７・・・一次巻線
３８・・・二次巻線
３９・・・副巻線
５１・・・入力切替素子
５２・・・入力タップ付主電源供給トランス
５５・・・一次巻線
５６・・・二次巻線
５７・・・スイッチ
５８〜６１・・・タップ
６２〜６６・・・接点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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