(57)【要約】【課題】本発明はトランスにより変圧を行う電源装置に関し、簡単な構成で、安定した出力直流電圧を作成できる電源装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の電源装置は、１次コイルに入力された交流を変圧して出力するトランスと、トランスの出力を直流電圧に変換する変換回路とを有する電源装置であって、１次コイルに入力される交流を位相制御する位相制御手段と、直流化回路の出力電圧と基準電圧とを比較し、その比較結果に応じて直流化回路の出力電圧が一定になるように位相制御手段を制御する制御回路とを有することを特徴とする。【選択図】  図３
2004362130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次コイルに入力された交流を変圧して出力するトランスと、前記トランスの出力を直流電圧に変換する変換回路とを有する電源装置において、
前記１次コイルに入力される交流を位相制御する位相制御手段と、
前記変換回路の出力電圧と基準電圧とを比較し、その比較結果に応じて前記変換回路の出力電圧が一定になるように前記位相制御手段を制御する制御回路とを有することを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記変換回路は、前記トランスの出力交流を整流する整流回路と、
前記整流回路の出力を平滑化する平滑回路と、
前記整流回路と前記平滑回路との間に設けられ、前記電流の逆流を防止する逆流防止回路を有し、
前記制御回路は、前記整流回路の出力と、前記平滑回路の出力とが供給され、前記平滑回路の出力が一定となるように前記整流回路の出力に基づいたタイミングで、前記位相制御手段を制御し、前記１次コイルの交流を位相制御することを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
前記制御回路は、マイコンから構成されたことを特徴とする請求項１又は２記載の電源装置。
【請求項４】
前記制御回路は、前記平滑回路の出力に応じて駆動される被制御回路の制御を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の電源回路。
【請求項５】
前記制御回路は、前記整流回路の出力のゼロクロス点を検出し、
前記ゼロクロス点で前記位相制御手段をオフし、
前記ゼロクロス点から前記平滑回路の出力電圧に応じた遅延時間、遅延させて前記位相制御手段をオンさせるように前記位相制御手段を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載の電源装置。
【請求項６】
１次コイルに入力された交流を変圧して２次コイルから出力するトランスと、
前記トランスの出力交流を整流、整流平滑する整流平滑回路と、
前記トランスの１次コイルのタップ切り換えを行うタップ切換手段と、
前記整流平滑回路の出力を検出するとともに、前記整流平滑回路の出力により駆動される負荷の駆動状態を検出し、前記整流平滑回路の出力及び前記負荷の駆動状態に応じて前記タップ切換手段を制御し、前記トランスの１次コイルのタップ切り換えを行う制御回路とを有することを特徴とする電源装置。
【請求項７】
前記負荷への前記整流平滑回路の出力の供給をスイッチングする負荷制御用リレーと、
前記制御回路は、前記負荷制御用リレー及び前記タップ切換用リレーを制御しており、前記負荷制御用リレーの制御状態に応じて前記負荷の動作状態を検出することを特徴とする請求項６記載の電源装置。
【請求項８】
前記タップ切換手段は、前記トランスの１次コイルのタップ切り換えを行うタップ切換用リレーを有することを特徴とする請求項６又は７記載の電源装置。
【請求項９】
前記制御回路は、前記負荷が全て停止しているとき、及び、前記整流平滑回路の出力が所定レベルより大きいときに、前記入力交流が前記トランスの１次コイルのタップをその巻き数が小さいタップに切り換えることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項記載の電源装置。
【請求項１０】
前記制御回路は、マイコンから構成されることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか一項記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電源装置に係り、特に、トランスにより変圧を行う電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マイコンによりリレーを制御する構成の制御基板では、リレーを駆動するための７〜２０〔Ｖ〕程度の電源電圧Ｖｃｃと、マイコンを駆動するための５〔Ｖ〕程度の安定化電源電圧Ｖｄｄとを生成する必要があった。このため、この種の制御基板を商用電源により駆動する場合には、商用電源から直流電源電圧Ｖｃｃ及び安定化電源電圧Ｖｄｄを生成する電源装置を搭載する必要があった。
【０００３】
このとき、商用電源から直流電源を生成する回路としては、スイッチング電源装置がある。スイッチング電源装置は、２次側の負荷変動に対して効率良く電力変換できるという特徴を有する。
【０００４】
図１はスイッチング電源装置の回路構成図を示す。
【０００５】
スイッチング電源装置２０１では、商用電源２１１からの交流がブリッジダイオード２１２及びコンデンサ２１３により整流・平滑化される。ブリッジダイオード２１２及びコンデンサ２１３により整流・平滑化された直流電圧は、抵抗Ｒ１１、Ｒ１２、トランジスタＱ１１、パルストランス２１４などから構成される発振回路に印加される。抵抗Ｒ１１、Ｒ１２、トランジスタＱ１１、パルストランス２１４などから構成される発振回路は、ブリッジダイオード２１２及びコンデンサ２１３により整流・平滑化された直流電圧が印加されることにより自励発振する。その発振動作によりパルストランス２１４の２次コイルに電圧が発生する。パルストランス２１４の２次コイルに発生した電圧は、ダイオード２１５及びコンデンサ２１６により整流平滑化され、出力直流電圧Ｖｄｄとして出力される。
【０００６】
また、出力直流電圧Ｖｄｄは、コンパレータ２１７に印加されている。コンパレータ２１７は、基準電圧源２１８で発生された基準電圧Ｖｒｅｆと、出力直流電圧Ｖｄｄとを比較し、その大小関係に応じて出力をハイ又はローレベルとする。このとき、コンパレータ２１７の出力は、例えば、出力トランジスタによるオープンコレクタ出力とされており、出力トランジスタをオフすることによりハイレベル、出力トランジスタがオンすることによりローレベルとされる。
【０００７】
コンパレータ２１７の出力トランジスタは、フォトカプラ２２０に接続されている。フォトカプラ２２０は、発光ダイオード２２１、フォトトランジスタ２２２から構成されている。フォトカプラ２２０を構成する発光ダイオード２２１には、そのアノードが抵抗Ｒ２１９を介して出力直流電圧Ｖｄｄが印加されており、カソードがコンパレータ２１７の出力に接続されている。このため、発光ダイオード２２１は、コンパレータ２１７の出力により発光、消灯が制御されている。
【０００８】
フォトカプラ２２０は発光ダイオード２２１が発光すると、フォトトランジスタ２２２がオンし、抵抗Ｒ１１、Ｒ１２、トランジスタＱ１１、パルストランス２１４などから構成される発振回路による発振が停止され、発光ダイオード２２１が発光すると、フォトトランジスタ２２２がオフし、抵抗Ｒ１１、Ｒ１２、トランジスタＱ１１、パルストランス２１４などから構成される発振回路による発振が行われる。
【０００９】
これにより、出力直流電圧Ｖｄｄが基準電圧Ｖｒｅｆより大きくなると、発振が停止し、出力直流電圧Ｖｄｄが低下し、出力直流電圧Ｖｄｄが基準電圧Ｖｒｅｆより小さくなると、発振が再開され、出力直流電圧Ｖｄｄが上昇する。このような動作を繰り返すことにより、出力直流電圧Ｖｄｄが一定に保たれていた。
【００１０】
しかし、このようなスイッチング電源回路では、発振回路が必要となるとともに、トランスの１次側及び２次側の両方で整流・平滑回路を設ける必要があるため、回路構成が複雑となる。また、整流・平滑回路は、１次側では電圧が高いため、１次側の整流・平滑を行うためのブリッジダイオード、コンデンサは耐圧を大きくする必要があり、また、トランスをパルストランスで構成する必要があったため、コストが高くなるなどの課題があった。このため、電源トランスを用いて出力電圧を効率よく制御する方法が望まれていた。
【００１１】
図２は従来の電源トランスを用いた電源装置の一例のブロック構成図を示す。
【００１２】
商用電源３０１からの交流は、電源トランス３１１の１次コイルＬ１に供給される。電源トランス３１１は、１次コイルＬ１に印加された交流を降圧して２次コイルＬ２に発生する。電源トランス３１１の２次コイルＬ２に発生する交流は、ブリッジダイオード３１２により整流された後、コンデンサＣ２１及び抵抗Ｒ２１より構成される平滑回路３１３により平滑化され、直流電圧Ｖｃｃに変換される。
【００１３】
変換された直流電圧Ｖｃｃは、例えば、リレー回路３３１の駆動電源として用いられる。また、直流電源Ｖｃｃは、レギュレータ３４１により安定化された５〔Ｖ〕の電圧Ｖｄｄに変換された後、マイコン３５１の駆動電圧として用いられる。マイコン３５１は、内蔵されたプログラムに基づいてリレー回路３３１のトランジスタＱを駆動することによりリレー３６１をスイッチングし、各種制御を行う。
【００１４】
なお、電源装置ではないが、トランスを用いて電圧を制御する装置としてモータの回転に応じて予め設定されたデューティ比のパルスによりトランスの１次コイルに接続された位相制御素子を制御し、トランスの１次コイルの入力交流を位相制御する装置が提案されている（特許文献１参照）。
【００１５】
さらに、トランスを持いた電源装置で、トランスを保護するために、２次コイルからの交流電圧と基準電圧とを電圧比較器により比較し、その比較結果に基づいて１次コイルのタップ切り換えを行う技術が提案されている（特許文献２）。
【００１６】
【特許文献１】
特開平１１−１８７６８９号公報（段落番号００３１、図１）
【００１７】
【特許文献２】
特開平７−６７３３６号公報（段落番号００１１、図１）
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、図１に示すスイッチング電源回路では、発振回路が必要となり回路構成が複雑となるとともに、トランスの１次側で整流・平滑を行っており、ブリッジダイオード、コンデンサの耐圧を大きくする必要があり、また、トランスをパルストランスで構成する必要があったため、コストが高くなるなどの課題があった。
【００１９】
また、スイッチング電源を用いた場合、発振回路には負荷の大小によらず、常に電流を供給する必要があり、常に発振回路により電流が消費されるため、消費電流が大きいなどの課題があった。
【００２０】
また、電源トランスを用いた場合、例えば、リレー回路３３１が全てオフし、電源トランスの２次側の電流容量が低減した場合でも、電源トランスの１次側に励磁電流が一定量流れるとともに、２次側の電圧が高くなってしまうなどの課題があった。
【００２１】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、安定した出力直流電圧を作成できる電源装置を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、１次コイルに入力された交流を変圧して２次コイルから出力するトランスと、トランスの出力交流を整流する整流回路と、整流回路の出力を平滑化する平滑回路と、整流回路と平滑回路との間に設けられ、電流の逆流を防止する逆流防止回路と、１次コイルに入力される交流を位相制御する位相制御手段と、整流回路の出力と、平滑回路の出力とが供給され、平滑回路の出力が一定となるように整流回路の出力に基づいたタイミングで、位相制御手段を制御し、１次コイルの交流を位相制御する制御回路とを有することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明は、１次コイルに入力された交流を変圧して２次コイルから出力するトランスと、トランスの出力交流を整流、整流平滑する整流平滑回路と、トランスの１次コイルのタップ切り換えを行うタップ切換手段と、整流平滑回路の出力を検出するとともに、整流平滑回路の出力により駆動される負荷の駆動状態を検出し、整流平滑回路の出力及び負荷の駆動状態に応じてタップ切換手段を制御し、トランスの１次コイルのタップ切り換えを行う制御回路とを有することを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
〔第１実施例〕
本実施例では、燃焼機器などの制御システムを例に説明を行う。
【００２５】
図３は本発明の第１実施例のブロック構成図を示す。
【００２６】
本実施例の制御システム１は、電源トランス１２、フォトトライアックカプラ１３、ブリッジダイオード１４、ダイオード１５、レギュレータ１６、マイコン１７、基準電圧回路１８、入力部１９、被制御部２０から構成されている。
【００２７】
電源端子Ｔｖｉｎ１、Ｔｖｉｎ２には、例えば、１００〔Ｖ〕、５０／６０Ｈｚの商用電源２が接続される。電源端子Ｔｖｉｎ１は電源トランス１２（以下単にトランスと呼ぶ）の１次コイルＬ１の一端に接続される。電源端子Ｔｖｉｎ２はフォトトライアックカプラ１３を介してトランス１２の１次コイルＬ１の他端に接続される。フォトトライアックカプラ１３は発光ダイオード１３ａ及びフォトトライアック１３ｂから構成され、発光ダイオード１３ａが発光したときにフォトトライアック１３ｂがオンし、フォトトライアック１３ｂに双方向に電流が流れるようになり、発光ダイオード１３ａが消灯したときには、フォトトライアック１３ｂはオフする装置である。よって、フォトトライアックカプラ１３により交流電流などをスイッチング制御することができる。
【００２８】
トランス１２は１次コイルＬ１に印加される交流電圧Ｖ１に応じた交流電圧Ｖ２を２次コイルＬ２に発生する。電源トランス１２の２次コイルＬ２は、ブリッジダイオード１４に接続されている。ブリッジダイオード１４は、トランス１２の２次コイルＬ２に発生する電流を整流する。ブリッジダイオード１４で整流された電流は、逆流防止用ダイオード１５に供給されるとともに、ゼロクロス点検出用の信号としてマイコン１７に供給される。
【００２９】
逆流防止用ダイオード１５は、アノード側からカソード側にのみ電流を通過させ、電流の逆流を防止する。平滑コンデンサＣは、逆流防止用ダイオード１５からの電流を平滑化する。逆流防止ダイオード１５によりブリッジダイオード１４による全波整流波形は、マイコン１７に供給される。マイコン１７では、このブリッジダイオード１４からの全波整流波形によってゼロクロス点を検出する。
【００３０】
一方、平滑用コンデンサＣで平滑化された電圧は、例えば、１２〔Ｖ〕の直流電源電圧Ｖｃｃであり、入力部１９や被制御部２０などの比較的電圧の精度が要求されない回路の駆動電源として用いられる。入力部１９は、例えば、操作パネル１９ａや各種状態を検出するためのセンサ１９ｂであり、直流電圧Ｖｃｃにより駆動され、マイコン１７の入力として用いられる。また、被制御部２０は、例えば、リレー回路２０ａや発光回路２０ｂであり、直流電圧Ｖｃｃにより駆動され、マイコン１７により制御される。リレー回路２０ａは、リレーＬ１及びトランジスタＱ２１から構成されている。リレーＬ１は、内蔵された駆動コイルの一端が直流電圧Ｖｃｃに印加され、コイル他端がトランジスタＱ２１のコレクタに接続されている。トランジスタＱ２１は、コレクタがリレーＬ１の駆動コイルの他端に接続され、エミッタが接地され、ベースがマイコン１７の出力ポートに接続されており、マイコン１７の出力ポートがハイレベルのときにオンし、ローレベルのときにオフする。
【００３１】
トランジスタＱ２１がオンすることによりリレーＬ１の駆動コイルに電流が流れ、内蔵されたスイッチがオン又はオフする。さらに、トランジスタＱ２１がオフすることによりリレーＬ１の駆動コイルへの給電が停止され、内蔵されたスイッチがオフ又はオンする。リレー回路２０ａにより、電流などの供給が制御され、制御先の装置の動作が制御される。
【００３２】
発光回路２０ｂは、抵抗Ｒ２１、発光ダイオードＤｐ、トランジスタＱ２２から構成される。電源電圧Ｖｃｃは電流制限用抵抗Ｒ２１を介して発光ダイオードＤｐのアノードに印加される。また、発光ダイオードＤｐのカソードは、トランジスタＱ２２のコレクタに接続されている。トランジスタＱ２２は、エミッタが接地され、ベースがマイコン１７の出力ポートに接続されており、マイコン１７の出力ポートがハイレベルのときにオンし、ローレベルのときオフする。トランジスタＱ２２がオンすることにより発光ダイオードＤｐに電流が流れ、発光ダイオードＤｐが発光し、トランジスタＱ２２がオフすると発光ダイオードＤｐへの給電が停止され、発光ダイオードＤｐは消灯する。
【００３３】
また、平滑コンデンサＣにより平滑化された直流電圧Ｖｃｃは、レギュレータ１６に供給される。レギュレータ１６は、平滑コンデンサＣで平滑化された直流電圧Ｖｃｃを安定化させ、略５〔Ｖ〕の安定化された直流電圧Ｖｄｄを生成する。電圧Ｖｄｄは、安定化した電圧が必要な、マイコン１７などの駆動電源として用いられる。
【００３４】
マイコン１７は、レギュレータ１６で生成された安定化電圧Ｖｄｄにより駆動され、フォトトライアックカプラ１３を介して電源トランス１２の１次コイルＬ１に流れる電流を制御し、直流電圧Ｖｃｃを一定にするための制御を行うとともに、入力部１９から供給される入力に応じて被制御部２０を制御するための処理を行う。なお、本実施例のマイコン１７は、通常、２０〜４０程度の入出力ポートを有し、従来、行われていた被制御部２０、入力部１９の制御に加えて、電源電圧Ｖｃｃを一定にするための制御を行う。すなわち、本実施例ではマイコン１７は、通常の動作制御と電源電圧の制御とで共用される。
【００３５】
マイコン１７には、ブリッジダイオード１４から全波整流波形が印加されおり、マイコン１７はブリッジダイオード１４からの全波整流波形に基づいてゼロクロス点を判定する。また、マイコン１７には、基準電圧回路１８から基準電圧Ｖｒｅｆが印加される。
【００３６】
基準電圧回路１８は、例えば、直列接続された抵抗Ｒ１、Ｒ２から構成されている。抵抗Ｒ１、Ｒ２には、レギュレータ１６で生成された安定化電圧Ｖｄｄが印加され、安定化電圧Ｖｄｄを分圧することにより基準電圧Ｖｒｅｆを生成する。なお、抵抗Ｒ２を逆方向接続されたツェナダイオードに代えて、ツェナダイオードにより発生するツェナ電圧により基準電圧Ｖｒｅｆを発生させるようにしてもよい。
【００３７】
マイコン１７は、ブリッジダイオード１４からの全波整流波形のゼロクロス点を検出し、そのタイミングで、基準電圧回路１８で生成された基準電圧Ｖｒｅｆと電源電圧Ｖｃｃとを比較して電源電圧制御を行う。
【００３８】
次にマイコン１７による電源電圧制御動作について説明する。
【００３９】
図４はマイコン１７の電源電圧制御の処理フローチャートを示す。
【００４０】
マイコン１７は、ステップＳ１−１でゼロクロス点を検出すると、ステップＳ１−２で電源電圧Ｖｃｃと基準電圧Ｖｒｅｆとを比較する。マイコン１７は、ステップＳ１−３で電源電圧Ｖｃｃが基準電圧Ｖｒｅｆより大きい場合は、ステップＳ１−４で遅延時間Ｔを予め設定された所定の時間Δｔ分だけ延長する。なお、遅延時間Ｔは、フォトトライアックカプラ１３をオンするタイミングを決定するための時間であり、交流電圧のゼロクロス点からの遅延時間に相当するものである。また、マイコン１７は、ステップ１−３で電源電圧Ｖｃｃが基準電圧Ｖｒｅｆより小さい場合は、ステップＳ１−５で遅延時間Ｔを予め設定された所定の時間Δｔ分だけ短縮する。
【００４１】
次にマイコン１７は、ステップＳ１−６でトリガ信号を出力するポートＰ１をハイレベルとする。ポートＰ１をハイレベルにすることによりフォトトライアックカプラ１３を構成する発光ダイオード１３ａがオフし、発光ダイオード１３ａは消灯される。これによって、フォトトライアック１３ｂはオフする。フォトトライアック１３ｂがオフすると、商用電源２から１次コイルＬ１への電流の供給は停止される。
【００４２】
次にマイコン１７は、ステップＳ１−７で遅延時間Ｔを計時するタイマを起動する。マイコン１７は、ステップＳ１−８でタイマが予め設定された遅延時間Ｔになると、ステップＳ１−９でポートＰ１をローレベルにする。
【００４３】
ポートＰ１がローレベルになると、フォトトライアックカプラ１３を構成する発光ダイオード１３ａに、安定化電圧Ｖｄｄから抵抗Ｒ３を介して駆動電流が流れる。これによって、発光ダイオード１３ａがオンし、発光ダイオード１３ａが発光する。発光ダイオード１３ａが発光することにより、フォトトライアック１３ｂがオンし、電源トランス１２の１次コイルＬ１に商用電源２から電流が流れる。
【００４４】
マイコン１７はステップＳ１−９でポートＰ１をローレベルにすると、略同時にステップＳ１−１０でタイマをリセットする。マイコン１７は、上記ステップＳ１−１〜Ｓ１−１０を繰り返す。これによって、電源電圧Ｖｃｃが一定になるように電源トランス１２の１次コイルＬ１が制御される。
【００４５】
次に、上記マイコン１７の電源制御処理による電源制御動作を図面とともに説明する。
【００４６】
図５は電源制御処理の動作波形図を示す。図５（Ａ）は商用電源２の電圧波形、図５（Ｂ）はマイコン１７のポートＰ１の状態、図５（Ｃ）はブリッジダイオード１４の出力波形を示す。
【００４７】
マイコン１７は、時刻ｔ０でゼロクロス点を検出すると、そのとき設定された遅延時間Ｔ０だけ遅延した時刻ｔ１で、マイコン１７のポートＰ１をローレベルとし、フォトトライアックカプラ１３をオンする。フォトトライアックカプラ１３がオンの間、商用電源２から電源トランス１２の１次コイルＬ１に電流が供給される。
【００４８】
トランス１２の１次コイルＬ１に電流が供給されることにより、電源トランス１２の２次コイルＬ２に電力が伝達される。これによって、図５（Ｃ）に示すようにブリッジダイオード１４の出力が立ち上がり、ダイオード１５を介してコンデンサＣがチャージされる。
【００４９】
次にマイコン１７は時刻ｔ２でゼロクロス点が検出されると、フォトトライアックカプラ１３をオフする。フォトトライアックカプラ１３がオフすると、ブリッジダイオード１４の出力がなくなり、コンデンサＣがディスチャージされる。
【００５０】
コンデンサＣのチャージ、ディスチャージが繰り返されることにより電源電圧Ｖｃｃが一定に保たれる。
【００５１】
また、時刻ｔ２で電源電圧Ｖｃｃが基準電圧Ｖｒｅｆより大きい場合には、遅延時間Ｔを遅延時間Ｔ０から時間Δｔ分だけ遅延した遅延時間Ｔ１に設定し、マイコン１７は時刻ｔ２から遅延時間Ｔ１だけ経過した時刻ｔ３で、フォトトライアックカプラ１３をオンする。これによりコンデンサＣのディスチャージ時間が延長され、チャージ時間が短縮されるため、電源電圧Ｖｃｃが低減され、電源電圧Ｖｃｃが一定に保持される。
【００５２】
次にマイコン１７は時刻ｔ４でゼロクロス点が検出されると、フォトトライアックカプラ１３をオフする。フォトトライアックカプラ１３がオフすると、ブリッジダイオード１４の出力がなくなり、コンデンサＣがディスチャージされる。
【００５３】
このとき、時刻ｔ４で、まだ、電源電圧Ｖｃｃが基準電圧Ｖｒｅｆより大きい場合には、遅延時間Ｔを遅延時間Ｔ１からさらに時間Δｔ分だけ遅延した遅延時間Ｔ２に設定する。マイコン１７は時刻ｔ４から遅延時間Ｔ２だけ経過した時刻ｔ５で、フォトトライアックカプラ１３をオンする。これによりコンデンサＣのディスチャージ時間がさらに延長され、チャージ時間がさらに短縮され、電源電圧Ｖｃｃが低減され、電源電圧Ｖｃｃが一定に保持される。
【００５４】
本実施例によれば、トランスとして電源トランス１２を用いることができ、また、発振回路が不要となるとともに、電源トランスの１次側での整流平滑化が不要となり、また、他の負荷の制御を行っているマイコン１７の余剰ポートを用いて電源制御を行っているので、回路構成を簡略化できる。さらに、本実施例によれば、リレーを駆動するのに必要な１２〔Ｖ〕の電源電圧Ｖｃｃを生成し、これをリレー回路２０ａなどに供給し、レギュレータ１６により安定化した５〔Ｖ〕の直流電圧Ｖｄｄをマイコン１７の駆動用電源としているので、リレー回路２０ａに充分な電圧を提供できるため、別途リレー駆動回路などの設計が不要となる。
【００５５】
さらに、トランスに補助巻き線が不要であるため、トランスの励磁電流を低減できる。
【００５６】
なお、ゼロクロス点を検出するための信号を位相制御後の信号となるブリッジダイオード１４の出力としている。このため、位相角が大きい位相制御を行った場合、ゼロクロス点を検出できない恐れがある。これを解決するために、電源投入直後の一定時間、フォトトライアックカプラ１３をオンさせて、位相制御を行わないようにし、ゼロクロス点の周期を測定し、ゼロクロス点の周期を記憶し、以降、記憶したゼロクロス点の周期で処理を行うようにしてもよい。
【００５７】
図６はマイコン１７の変形例の処理フローチャートを示す。同図中、図４と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００５８】
マイコン１７は、ステップＳ２−１で電源が投入されると、ステップＳ２−２でフォトトライアックカプラ１３をオンする。次にマイコン１７は、ステップＳ２−３でブリッジダイオード１４の出力を監視し、ゼロクロス点を検出する。
【００５９】
マイコン１７は、ステップＳ２−４でゼロクロス点の周期をカウントし、内部レジスタに記憶する。次にマイコン１７は、ステップＳ２−５で、記憶したゼロクロス点の周期になると、ステップＳ２−６で位相制御処理を実行する。なお、ステップＳ２−６の位相制御処理は、図４に示すステップＳ１−２〜Ｓ１−１０のステップに相当する。
【００６０】
マイコン１７は、次に、商用電源２の周波数変動に対する対策として、ステップＳ２−７で所定時間毎に、ステップＳ２−１に戻ってゼロクロス点の周期を検出し直し、ゼロクロス点の周期を補正する。このとき、検出し直した周期に応じたカウント値でレジスタを更新してもよいし、検出された周期に応じたカウント値とレジスタに記憶されたカウント値とを比較してその大小によりレジスタに記憶されたカウント値を１ステップだけずらすことにより、レジスタに記憶されたカウント値を補正するようにしてもよい。
〔第２実施例〕
本実施例も第１実施例と同様に燃焼機器などの制御システムである。
【００６１】
図７は本発明の第２実施例のブロック構成図を示す。
【００６２】
本実施例の制御システム１０１は、中間タップ付電源トランス１１１、タップ切換用リレー回路１１２、ブリッジダイオード１１３、平滑回路１１４、マイコン１１５、負荷制御用リレー回路１１６−１〜１１６−ｎから構成されている。
【００６３】
電源端子Ｔｖｉｎ１、Ｔｖｉｎ２には、商用電源１０２が接続される。商用電源１０２は、例えば、１００〔Ｖ〕、５０／６０Ｈｚの交流電源である。電源端子Ｔｖｉｎ１は、中間タップ付電源トランス１１１の１次コイルＬ１の一端Ｐ１に接続されるとともに、タップ切換用リレー回路１１２を介して中間タップ付電源トランス１１１の１次コイルＬ１の中間タップＰｔに接続される。
【００６４】
図８はタップ切換用リレー回路１１２の回路構成図を示す。
【００６５】
タップ切換用リレー回路１１２は、
リレー１２１及びトランジスタ１２２から構成されている。また、リレー１２１は、コイル１３１及び電磁スイッチ１３２から構成されている。
【００６６】
リレー１２１のコイル１３１の一端には、電源電圧Ｖｃｃが印加されている。コイル１３１の他端は、トランジスタ１２２のコレクタに接続されている。トランジスタ１２２は、エミッタが接地され、ベースにはマイコン１１５からタップ切換信号が供給され、マイコン１１５からタップ切換信号に応じてスイッチングされる。
【００６７】
なお、負荷制御用リレー回路１１６−１〜１１６−ｎは、リレー１１６ａ及びトランジスタ１１６ｂを含む構成とされており、タップ切換用リレー回路１１２と同様な構成である。よって、その説明は省略する。
【００６８】
マイコン１１５の出力ポートがローレベルのときには、トランジスタ１２２はオフする。トランジスタ１２２がオフした状態では、リレー１２１の内蔵コイル１３１には電流が流れない。このとき、電磁スイッチ１３２は電源端子Ｔｖｉｎ１と中間タップＰｔとの間を開放状態、オフ状態となる。また、マイコン１１５の出力ポートがハイレベルのときには、トランジスタ１２２は、オンする。トランジスタ１２２がオンした状態では、リレー１２１の内蔵コイル１３１に電流が流れる。このとき、電磁スイッチ１３２は電源端子Ｔｖｉｎ１と中間タップＰｔとが接続された状態となる。
【００６９】
なお、中間タップ付電源トランス１１１の２次コイルＬ２は、ブリッジダイオード１１３に接続されている。ブリッジダイオード１１３は中間タップ付電源トランス１１１の２次コイルＬ２に発生した交流を全波整流する。ブリッジダイオード１１３で全波整流された２次電流は、平滑回路１１４に印加される。
【００７０】
平滑回路１１４は、コンデンサＣ及び抵抗Ｒを並列接続した構成とされており、２次コイルＬ２に発生する電圧を平滑化して直流電圧Ｖｃｃを生成する。直流電圧Ｖｃｃは、マイコン１１５及びタップ切換用リレー回路１１２並びに負荷制御用リレー回路１１６−１〜１１６−ｎに印加される。
【００７１】
図９はマイコン１１５の電源制御処理の処理フローチャートを示す。
【００７２】
マイコン１１５は、ステップＳ２−１で負荷制御用リレーの制御動作を行っている。マイコン１１５は、ステップＳ２−２で負荷制御用リレー回路１１６−１〜１１６−ｎの状態を検出し、ステップＳ２−３で全ての負荷制御用リレー回路１１６−１〜１１６−ｎがオフ状態であれば、ステップＳ２−４でタップ切換用リレー１１２をオフさせる。タップ切換用リレー回路１１２がオフすることにより、電源端子Ｔｖｉｎ１と中間ポートＰｔとが接続され、商用電源１０２からの入力交流は電源トランス１１１の中間タップＰｔに印加される。これによって、電源トランス１１１の１次コイルＬ１の巻き線数が減少し、出力が低減する。
【００７３】
ステップＳ２−３で全ての負荷制御用リレー回路１１６−１〜１１６−ｎがオフ状態でなく、かつ、ステップＳ２−５で電源電圧Ｖｃｃが過電圧状態でなければ、ステップＳ２−６でタップ切換用リレー回路１１２をオンさせる。タップ切換用リレー回路１１２がオンすることにより、電源端子Ｔｖｉｎ１と中間ポートＰｔとの接続が開放状態となり、商用電源１０２からの入力交流は電源トランス１１１の端子Ｐ１に印加され、通常の電源の供給動作を行う。
【００７４】
本実施例によれば、負荷低減時及び出力電圧が過電圧状態のときに、商用電源１０２からの交流を電源トランス１１１の１次コイルＬ１の中間タップＰｔに供給し、出力を低下させることにより、消費電流の低減が可能となるとともに、２次コイルＬ２側の最大出力を低下させるができ、これによって、低耐圧部品を適用でき、装置を安価に構成できる。
【００７５】
なお、上記第１及び第２実施例では、燃焼システムの電源装置を例に説明を行ったが、これに限定されるものではなく、一般の装置の電源装置として適用できることは言うまでもない。
【００７６】
【発明の効果】
上述の如く、本発明によれば、簡単な構成で、安価に、出力電圧を安定化させることができるとともに、消費電力を低減できる等の特長を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】スイッチング電源装置の回路構成図である。
【図２】従来の他の一例の回路構成図である。
【図３】本発明の第１実施例のブロック構成図である。
【図４】マイコン１７の電源電圧制御の処理フローチャートである。
【図５】電源制御処理の動作波形図である。
【図６】マイコン１７の電源電圧制御の変形例の処理フローチャートである。
【図７】本発明の第２実施例のブロック構成図である。
【図８】タップ切換用リレー回路１１２の回路構成図である。
【図９】マイコン１１５の電源制御処理の処理フローチャートである。
【符号の説明】
１  制御システム、２  商用電源
１２  電源トランス、１３  フォトトライアックカプラ
１４  ブリッジダイオード、１５  逆流防止用ダイオード
１６  レギュレータ、１７  マイコン、１８  基準電圧生成回路
１９  入力部、２０  被制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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