(57)【要約】 【課題】  通常使用時とバックアップ時の出力電圧を同じにすると共に、バックアップ時は抵抗によるロスが生じないようにする。【解決手段】パルストランスの２次側回路にダイオードとコンデンサを備えて直流電圧を得るＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、パルストランスＴ１の２次側コイルに第１ダイオードＤ１のアノードが接続され第１ダイオードのカソードが第１コンデンサＣ１の一端と第２ダイオードＤ２のアノードに接続され第２ダイオードのカソードが出力端子に接続された第１回路と、パルストランスの前記２次側コイルに第３ダイオードＤ３のアノードが接続され第３ダイオードのカソードが抵抗器Ｒ１の一端に接続され前記抵抗器の他端に第２コンデンサＣ２の一端と第４ダイオードＤ４のアノードに接続され第４ダイオードのカソードが前記出力端子に接続された第２回路と、からなる。【選択図】図１
2008141813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルストランスの２次側回路にダイオードとコンデンサを備えて直流電圧を得るＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、
パルストランス（Ｔ１）の２次側コイルに第１ダイオード（Ｄ１）のアノードが接続され第１ダイオード（Ｄ１）のカソードが第１コンデンサ（Ｃ２）の一端と第２ダイオード）Ｄ２）のアノードに接続され第２ダイオード（Ｄ２）のカソードが出力端子に接続された第１回路と、
パルストランス（Ｔ１）の前記２次側コイルに第３ダイオード（Ｄ３）のアノードが接続され第３ダイオード（Ｄ３）のカソードが抵抗器（Ｒ１）の一端に接続され前記抵抗器（Ｒ１）の他端が第２コンデンサ（Ｃ２）の一端と第４ダイオード（Ｄ４）のアノードに接続され第４ダイオード（Ｄ４）のカソードが前記出力端子に接続された第２回路と、
からなることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項２】
前記パルストランス（Ｔ１）の１次側がＰＷＭ制御されていることを特徴とする請求項１に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項３】
前記出力端子の出力電圧を監視し、所定の電圧を下回れば警報信号を出力する電源監視回路（１）を備えたことを特徴とする請求項１に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項４】
第１ダイオード（Ｄ１）と第３ダイオード（Ｄ３）が同一構成のダイオードであることを特徴とする請求項１ないし３に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項５】
第２ダイオード（Ｄ２）と第４ダイオード（Ｄ４）が同一構成のダイオードであることを特徴とする請求項１ないし３に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項６】
第２コンデンサ（Ｃ２）が第１コンデンサ（Ｃ１）に比べて大容量であることを特徴とする請求項１ないし３に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項７】
請求項１乃至３の何れかに記載のＤＣ−ＤＣコンバータが搭載されたことを特徴とする制御装置。
【請求項８】
請求項３に記載のＤＣ−ＤＣコンバータが搭載され、前記警報信号が出力されたときは所定の安全機能が働くことを特徴とする制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はパルストランスを用いたＤＣ‐ＤＣコンバータに関する。
【背景技術】
【０００２】
パルストランスを用いたＤＣ−ＤＣコンバータは、パルストランスの１次側の電源遮断時の保護対策としてパルストランスの２次側にダイオードとコンデンサが使われており、これによって１次側の電源遮断が生じた時に一時的にバックアップ機能を持たせることができるようになっている。
図２は第１従来技術としてのＤＣ−ＤＣコンバータ２０の内部回路の一部を示しており、パルストランスＴ２の出力回路がダイオードＤ２１とコンデンサＣ２１と電源監視回路２１から構成されていることを示している。パルストランスＴ２については２次側だけを図示しており、１次側を省略している。電源監視回路２１は出力電圧Ｖｏｕｔを監視してパルストランスＴ２の１次側のコイルに接続された図示しない回路にフィードバックしているが、フィードバック先を省略している。この出力回路においてパルストランスＴ２の入力側の電源が遮断された時は、出力電圧ＶｏｕｔはコンデンサＣ２１によってバックアップされる。そしてバックアップ時間を延ばすときは、コンデンサＣ２１の容量を大きくして延ばされる。
図３は第２従来技術としてのＤＣ−ＤＣコンバータ３０の内部回路の一部を示しており、パルストランスＴ３の出力回路がダイオードＤ３１、Ｄ３２とコンデンサＣ３１、Ｃ３２と抵抗Ｒ３１から構成されていることを示している。この出力回路では、通常時はダイオードＤ３１と抵抗Ｒ３１を介してコンデンサＣ３２が充電される。パルストランスＴ３の１次側が電源遮断した時は、コンデンサＣ３２に充電された電荷がダイオードＤ３２と抵抗Ｒ３１を介して出力され、電源遮断時の一時的なバックアップ機能を果たしている。そしてバックアップ時間を延ばすときは、コンデンサＣ３２の容量を大きくして延ばされる。
図４は第３従来技術としての揮発性記憶装置の電源供給装置における部分的な内部回路を示しており、ダイオードＤ４１〜Ｄ４４とコンデンサＣ４１と蓄電池Ｂ４１から構成されていることを示している（特許文献１参照）。この回路では、通常時はダイオードＤ４１を通して出力電圧Ｖｏｕｔを得るので、出力電圧Ｖｏｕｔは入力電圧Ｖ１−ダイオードＤ４１のドロップ電圧ＶＤ４１となる。しかしバックアップ時は、ダイオードＤ４２を通してチャージされた電荷がさらにダイオードＤ４３を通して出力されるので、出力電圧ＶｏｕｔはＶ１−ＶＤ４２−ＶＤ４３(ＶＤ４２はダイオードＤ４２のドロップ電圧、ＶＤ４３はダイオードＤ４３のドロップ電圧)となり、通常使用時の出力よりも低くなっている。
【特許文献１】特開平１−２５８１１４号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図２に示した第１従来技術の場合、バックアップ時間を長くしようとすればコンデンサＣ２１の容量を大きくしなければならず、コンデンサＣ２１の容量を大きくすればするほどＤＣ-ＤＣコンバータの電源投入時に出力電圧Ｖｏｕｔの立ち上がりが悪くなってしまうという問題があった。
また、図３に示した第２従来技術の場合、コンデンサＣ３１が充電されるときはダイオードＤ３１と抵抗Ｒ３１による電圧ドロップが生じて充電され、バックアップ時は抵抗Ｒ３１とダイオードＤ３２を介して出力電圧Ｖｏｕｔが得られるため、バックアップ時の電圧は、抵抗Ｒ３１によるドロップ電圧ＶＲ３１がダイオードＤ３２によるドロップ電圧ＶＤ３２よりも小さいときは通常使用時の電圧よりも抵抗Ｒ３１のドロップ電圧ＶＲ３１だけ低くなり、抵抗Ｒ３１によるドロップ電圧ＶＲ３１がダイオードＤ３２によるドロップ電圧ＶＤ３２よりも大きいときは通常使用時の電圧よりもダイオードＤ３２のドロップ電圧ＶＤ３２だけ低くなるという問題があった。さらに、通常使用時にコンデンサＣ３２に充電するときと非常時にバックアップするときのいずれも、抵抗Ｒ３１に電流が流れるためロスが大きいという問題があった。
また、図４に示した第３従来技術の場合、ダイオードドロップ電圧ＶＤ４２がダイオードドロップ電圧ＶＤ４１と同じとすると、バックアップ時の電圧が通常使用時の電圧よりもダイオードドロップ電圧ＶＤ４３だけ低くなるという問題があった。
そこで本発明は、これらの問題を解消し、通常使用時とバックアップ時の出力電圧を同じにすると共に、バックアップ時は抵抗によるロスが生じない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】
【０００４】
そこで第１の発明はパルストランスの２次側回路にダイオードとコンデンサを備えて直流電圧を得るＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、パルストランスの２次側コイルに第１ダイオードのアノードが接続され第１ダイオードのカソードが第１コンデンサの一端と第２ダイオードのアノードに接続され第２ダイオードのカソードが出力端子に接続された第１回路と、パルストランスの前記２次側コイルに第３ダイオードのアノードが接続され第３ダイオードのカソードが抵抗器の一端に接続され前記抵抗器の他端に第２コンデンサの一端と第４ダイオードのアノードに接続され第４ダイオードのカソードが前記出力端子に接続された第２回路と、からなることを特徴としている。
また第２の発明は、前記パルストランスの１次側がＰＷＭ制御されていることを特徴としている。
また第３の発明は、前記出力端子の出力電圧を監視し、所定の電圧を下回れば警報信号を出力する電源監視回路を備えたことを特徴としている。
また第４の発明は、第１ダイオードと第３ダイオードが同一構成のダイオードであることを特徴としている。
また第５の発明は、第２ダイオードと第４ダイオードが同一構成のダイオードであることを特徴としている。
また第６の発明は、第２コンデンサが第１コンデンサに比べて大容量であることを特徴としている。
また第７の発明は、第１乃至第３の何れかの発明のＤＣ−ＤＣコンバータが制御装置に搭載されたことを特徴としている。
また第８の発明は、第３の発明のＤＣ−ＤＣコンバータが搭載され、前記警報信号が出力されたときは所定の安全機能が働くことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００５】
第１および第４、第５、第７の発明によると、通常使用時とバックアップ時の電圧を同じにでき、抵抗によるバックアップ時のロスをなくすことができるという効果がある。
第２の発明によると、ＤＣ−ＤＣコンバータの変換効率をあげることができるという効果がある。
第３の発明によると、パルストランスの１次側の異常時にはＤＣ−ＤＣコンバータの保護をすることができるという効果がある。
第６の発明によると、バックアップ時間を長くすることができるという効果がある。
第８の発明によると、パルストランスの１次側の異常時は制御装置の保護をすることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態について図を用いて説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１は本発明のＤＣ−ＤＣコンバータ１０の構成を示す内部回路図である。図１において、Ｔ１はパルストランスであり、２次側コイルの一端にダイオードＤ１、Ｄ３のアノードが接続されている。ダイオードＤ１のカソードにはコンデンサＣ１の一端とダイオードＤ２のアノードが接続され、コンデンサＣ１の他端がパルストランスＴ１の２次側コイルの他端に接続されている。ダイオードＤ１とコンデンサＣ１、ダイオードＤ２で第１の出力回路を構成しており、パルストランスＴ１の他端がＤＣ−ＤＣコンバータ１０の出力の負側端子に接続され、ダイオードＤ２のカソードが正側端子に接続されている。ダイオードＤ３のカソードには抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ２の一端とダイオードＤ４のアノードが接続され、コンデンサＣ２の他端がＤＣ−ＤＣコンバータ１０の出力の負側端子に接続され、ダイオードＤ４のカソードが出力の正側端子に接続されている。ダイオードＤ３と抵抗Ｒ１、コンデンサＣ２、ダイオードＤ４で第２の出力回路を構成している。コンデンサＣ１の容量は、パルストランスのリップルを抑えることができる程度の容量であればよく、コンデンサＣ２の容量は、負荷に応じて、異常時に負荷を所望の時間だけバックアップできる程度の容量にすることができる。従ってコンデンサＣ２の容量はコンデンサＣ１の容量に比べて大容量となる。出力端子間には電源監視回路１が接続されている。
【０００８】
パルストランスＴ１の１次側コイルの一端は図示しない直流電源の正側に接続されており、他端にはトランジスタＴｒ１のコレクタが接続され、トランジスタＴｒ１のエミッタは図示しない直流電源の負側に接続されている。トランジスタＴｒ１のベースにはＰＷＭ回路２の出力が接続されている。ＰＷＭ回路２の入力には駆動回路３の出力が接続されており、駆動回路３には電源監視回路１の出力が入力されている。
【０００９】
このような構成になっているＤＣ−ＤＣコンバータ１０は次のようにして動作する。通常使用時はパルストランスＴ１の１次側の直流電圧がおよそ一定電圧に保持されている。駆動回路３はＰＷＭ回路２に動作指令を与えており、この動作指令を受けてＰＷＭ回路２が所定の周波数でパルスを出力する。そのパルスはトランジスタＴｒ１のベースに印加されてパルスに応じてコレクタとエミッタ間を動通させパルストランスＴ１に高周波電流を印加する。この高周波電流によってパルストランスＴ１の２次側コイルが励磁され高周波電流が生じる。そしてダイオードＤ１を介してコンデンサＣ１に電荷が充電され、ダイオードＤ３と抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ２にも電荷が充電される。そして、コンデンサＣ１はパルストランスＴ１の２次側電圧よりもダイオードＤ１のドロップ電圧ＶＤ１だけ低い電圧になり、これより更にダイオードＤ２のドロップ電圧ＶＤ２だけ低い電圧がＤＣ−ＤＣコンバータ１０の出力電圧Ｖｏｕｔとなって出力される。
【００１０】
次にパルストランスＴ１の１次側の電源遮断など、何らかの原因でパルストランスＴ１の１次側の直流電圧が供給されなくなったときは次のようになる。コンデンサＣ１の電圧とコンデンサＣ２の電圧がほぼ等しくなった時点で何らかの異常によりパルストランスＴ１の２次側に高周波電流が生じなくなったときは、コンデンサＣ１の電荷はダイオードＤ２を介してすぐに負荷に放出されてしまうが、大容量のコンデンサＣ２の電荷はすぐには放出されてしまうことは無く、ダイオードＤ４を介して負荷に放出される。ダイオードＤ１とダイオードＤ３を同じ構成にしておき、ダイオードＤ２とダイオードＤ４を同じ構成にしておけば、コンデンサＣ２が充電されているときは、すなわち抵抗Ｒ１に電流が流れているときは、コンデンサＣ２の充電電圧はコンデンサＣ１の電圧よりも抵抗Ｒ１によるドロップ電圧ＶＲ１だけ低くなる。しかし充電するのに十分な時間が経過すればコンデンサＣ２の電圧とコンデンサＣ１の電圧はほぼ等しくなる。またダイオードＤ２のドロップ電圧ＶＤ２とダイオードＤ４のドロップ電圧ＶＤ４が同じとなるため、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０がバックアップ機能を発揮し始めた直後の出力電圧は、バックアップ機能をし始める直前の出力電圧と同じになっており、バックアップ機能が働く時点で出力電圧の変化が生じることはなく、その後、時間の経過と共に出力電圧が低下する。その低下の程度は負荷とコンデンサＣ２の容量によって決まる。また、出力電圧Ｖｏｕｔが低下し、電源監視回路１が所定の電圧よりも低くなったことを検出したときは警報信号が出力される。駆動回路３がこの警報信号を入力すると、ＰＷＭ回路２に出力している動作指令を停止させ、ＰＷＭ回路２の動作を停止させてパルストランスＴ１の機能を停止させる。
【００１１】
このように、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０が電源遮断などによってパルストランスＴ１の１次側の直流電圧が供給されなくなったときは、出力電圧Ｖｏｕｔの低下を検出して速やかに機能を停止させることができ、他のトラブルを誘起させることを防ぐことができるようになっている。
【００１２】
次に図１のＤＣ−ＤＣコンバータがサーボドライバやインバータなどの制御装置の電源として内蔵された場合について説明する。そのような場合は制御装置内の直流電源がパルストランスＴ１の１次側に供給されてもよく、出力電圧Ｖｏｕｔが所望の回路等に供給される。そして電源監視回路１の出力が制御装置内に設けられた保護回路の入力とされる。このようなＤＣ−ＤＣコンバータが正常に機能しているときは上記のＤＣ−ＤＣコンバータの通常使用時と同じように動作する。正常に動作しているときに、何らかの原因で制御装置が異常をきたし、制御装置内の直流電圧が低下したりゼロとなったりしたときは、パルストランスＴ１の２次側電圧が不十分なものとなり、ＤＣ−ＤＣコンバータのバックアップ機能が働いてしばらくの間は所望の電圧以上の電圧を得ることができる。しかし、その後はさらに出力電圧が低下していき、電源監視回路１が所定の電圧よりも低くなったことを検出したときは警報信号が出力される。この警報信号は制御装置内に設けられた図安全装置に入力され、所望の安全動作が発揮されて制御装置をトラブルから回避させ保護をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例を示すＤＣ−ＤＣコンバータ装置の回路図
【図２】従来のＤＣ−ＤＣコンバータのバックアップ方法を示す回路図
【図３】従来のバックアップ方法を示す回路図
【図４】従来の揮発性記憶装置の電源供給装置の部分的な内部回路
【符号の説明】
【００１４】
１、２１  電源監視回路、    ２  ＰＷＭ回路、     ３  駆動回路、
１０、２０、３０  ＤＣ−ＤＣコンバータ、  ４０  出力回路
【図１】
2008141813.tif 000003
【図２】
2008141813.tif 000004
【図３】
2008141813.tif 000005
【図４】
2008141813.tif 000006