(57)【要約】【課題】  交流入力電圧が変化しても、設定された所定の保護期間を与え、この保護期間で平滑用コンデンサに対する突入電流を電流制限抵抗により制限するスイッチング電源回路を提案する。【解決手段】  ソフトウエアタイマにより保護期間を所定値に設定する。このソフトウエアタイマは、クロック信号をカウントすることにより、保護期間を設定する。この保護期間は、交流入力電圧の定格値に見合って、所定値に設定される。交流入力電圧の定格値が変更される場合には、それに応じて、保護期間の設定が変更される。【選択図】図１
2005312237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流入力電圧を整流して直流電圧を出力する整流回路と、前記直流電圧を平滑する平滑用コンデンサと、この平滑用コンデンサに対する突入電流を制限する電流制限抵抗と、前記突入電流が減少した状態でオン状態となり前記電流制限抵抗を短絡する短絡用スイッチ素子と、前記直流電圧をスイッチングするスイッチング素子と、前記スイッチング素子を介して前記直流電圧の供給を受けて交流出力電圧を発生する変換トランスとを備え、前記交流出力電圧に基づき負荷に給電するスイッチング電源回路であって、さらに、クロック信号をカウントすることにより保護期間を設定するソフトウエアタイマを有し、前記短絡用スイッチ素子が前記ソフトウエアタイマにより、前記交流入力電圧の投入から前記保護期間の後にオンとされることを特徴とするスイッチング電源回路。
【請求項２】
請求項１記載のスイッチング電源回路であって、前記ソフトウエアタイマは、前記クロック信号をカウントするカウンタを含み、このカウンタには予め所定カウント値が設定され、このカウンタは、前記クロック信号のカウント値が前記所定カウント値に達したときに、前記保護期間を終了させることを特徴とするスイッチング電源回路。
【請求項３】
請求項２記載のスイッチング電源回路であって、このスイッチング電源回路の動作中に、前記交流入力電圧が動作中に変化しても、前記所定カウント値が変更されない状態では、前記保護期間が実質的に一定に保持されることを特徴とするスイッチング電源回路。
【請求項４】
請求項２記載のスイッチング電源回路であって、前記交流入力電圧の定格値の変化に応じて、前記所定カウント値が変更され、前記保護期間が変更されることを特徴とするスイッチング電源回路。
【請求項５】
請求項２記載のスイッチング電源回路であって、このスイッチング電源回路の動作中に周囲温度が変化しても、前記所定カウント値が変更されない状態では、前記保護期間が実質的に一定に保持されることを特徴とするスイッチング電源回路。
【請求項６】
請求項１記載のスイッチング電源回路であって、前記短絡用スイッチ素子が、パワーＭＯＳＦＥＴにより構成されたことを特徴とするスイッチング電源回路。
【請求項７】
請求項６記載のスイッチング電源回路であって、さらに、前記短絡用スイッチ素子を駆動する駆動用スイッチ素子が設けられ、この駆動用スイッチ素子もＭＯＳＦＥＴで構成されたことを特徴とするスイッチング電源回路。
【請求項８】
請求項１記載のスイッチング電源回路であって、前記ソフトウエアタイマと前記短絡用スイッチ素子との間にフォトカプラが設けられ、前記ソフトウエアタイマが前記フォトカプラを介して前記短絡用スイッチ素子をオンにすることを特徴とするスイッチング電源回路。
【請求項９】
請求項１記載のスイッチング電源回路であって、さらに、前記平滑用コンデンサの両端の電圧に基づいて前記短絡用スイッチ素子をオンにするハードウエアタイマを有し、前記ソフトウエアタイマが動作しないときに、前記ハードウエアタイマにより、前記短絡用スイッチ素子がオンとされることを特徴とするスイッチング電源回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、交流入力電圧を整流して直流電圧とし、この直流電圧を平滑用コンデンサにより平滑し、この直流電圧をスイッチング素子によりスイッチングすることにより、変換トランスから交流出力電圧を出力する形式のスイッチング電源回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この形式のスイッチング電源回路の先行技術として、特開２００４−０９６８６３号公報に示されるスイッチング電源回路が知られている。この先行技術に示されるスイッチング電源回路は、変換トランスの一次側に、平滑用コンデンサと直列に接続された電流制限抵抗を短絡する短絡用スイッチ素子を備えている。電流制限抵抗は、交流入力電圧の投入時の保護期間に平滑用コンデンサに流れる突入電流を制限して回路を保護する。また短絡用スイッチ素子は、交流入力電圧を整流する全波整流回路の出力部に接続されたハードウエアタイマにより、保護期間が終了し、平滑用コンデンサに突入電流が流れ終わった後にオンとされ、電流制限抵抗による電力損失を低減する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−０９６８６３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、先行技術に示されたスイッチング電源回路では、ハードウエアタイマが抵抗とコンデンサを含んで構成され、保護期間はこれらの抵抗とコンデンサの大きさによって決定される。しかし、この保護期間は、交流入力電圧の大きさと、周囲温度などの外的条件の変化に伴ない、変化する。この保護期間は、例えば、５０（ｍｓｅｃ）から３００（ｍｓｅｃ）の範囲で変化する。交流入力電圧が大きい場合、また周囲温度が高い場合には、保護期間は短くしても充分であるが、交流入力電圧が小さい場合、および周囲温度が低い最悪の外的条件でも、充分な保護期間を確保するために、保護期間は長く設定される。
【０００５】
この保護期間では、電流制限抵抗による電力損失が大きく、また変換トランスの一次側コイルに流れる電流も電流制限抵抗により制限されるので、交流出力電圧の大きさも制限される。この保護期間が長く設定される結果、スイッチング電源回路における電力損失が増大し、また交流出力電圧の制限される期間も長くなる。
【０００６】
この発明は、このような不都合を改善できるスイッチング電源回路を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明によるスイッチング電源回路は、交流入力電圧を整流して直流電圧を出力する整流回路と、前記直流電圧を平滑する平滑用コンデンサと、この平滑用コンデンサに対する突入電流を制限する電流制限抵抗と、前記突入電流が減少した状態でオン状態となり前記電流制限抵抗を短絡する短絡用スイッチ素子と、前記直流電圧をスイッチングするスイッチング素子と、前記スイッチング素子を介して前記直流電圧の供給を受けて交流出力電圧を発生する変換トランスとを備え、前記交流出力電圧に基づき負荷に給電するスイッチング電源回路であって、さらに、クロック信号をカウントすることにより保護期間を設定するソフトウエアタイマを有し、前記短絡用スイッチ素子が前記ソフトウエアタイマにより、前記交流入力電圧の投入から前記保護期間の後にオンとされることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明のスイッチング電源回路において用いられるソフトウエアタイマは、クロック信号をカウントすることにより、保護期間を設定する。このソフトウエアタイマによる保護期間は、設定を変更しない限り、スイッチング電源回路の交流入力電圧、周囲温度に関係なく、実質的に一定に保持される。したがって、この保護期間を適切に設定することにより、電流制限抵抗における電力損失を低減し、また交流出力電圧が制限される時間も短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、この発明によるスイッチング電源回路の実施の形態１を示す電気回路図である。この実施の形態１のスイッチング電源回路は、交流入力回路ＡＣＩと、整流回路ＲＥＣと、直流回路ＤＣＣと、スイッチング素子ＳＷと、タイマ回路ＴＭＣと、変換回路ＩＮＶと、出力回路ＯＵＴと、制御回路ＣＮＴとを含んでいる。
【００１１】
このスイッチング電源回路は、交流入力回路ＡＣＩからの交流入力電圧Ｖ１を整流回路ＲＥＣにより整流して、直流回路ＤＣＣに直流電圧Ｖ２を発生し、この直流電圧Ｖ２を変換回路ＩＮＶの一次側回路に供給する。この変換回路ＩＮＶの一次側回路の直流電圧Ｖ２をスイッチング素子ＳＷにより周期的にスイッチングすることにより、変換回路ＩＮＶの二次側の出力回路ＯＵＴに交流出力電圧Ｖ３、Ｖ４を発生し、この交流出力電圧Ｖ３、Ｖ４に基づき、負荷に給電する。
【００１２】
この実施の形態１のスイッチング電源回路は、例えば自動張力制御装置または手動張力制御装置に使用される。スイッチング素子ＳＷのオンオフ周期におけるオン時間比率、すなわちオンデユーティ比を調整することにより、変換回路ＩＮＶの二次側の出力回路ＯＵＴの交流出力電圧Ｖ３、Ｖ４の大きさを容易に調整することができる。このスイッチング電源回路は、例えば自動張力制御装置または手動張力制御装置の電源として使用される。自動張力制御装置または手動張力制御装置では、交流出力電圧Ｖ３、Ｖ４の大きさを調整することにより、例えば紙、フィルム、電線などの長尺材（ウエブ）の張り具合を制御する。また、手動により、交流出力電圧Ｖ３、Ｖ４を調整して、ウエブの張力を手動で制御する。これらの自動張力制御装置または手動張力制御装置では、制御機器として張力制御装置（テンションコントローラ）が、センサとして張力センサが、またウエブの駆動機器としてパウダクラッチ、パウダブレーキ、サーボモータ、またはベクトルモータが使用される。
【００１３】
交流入力回路ＡＣＩは、交流入力端子Ｌ、Ｎと、ラインフィルタ１を含んでいる。交流入力端子Ｌ、Ｎの間には、交流入力電圧Ｖ１が供給される。この交流入力電圧Ｖ１は、例えば商用交流電源から供給され、その定格電圧値は８５〜２６４（Ｖ）、その周波数は５０または６０（Ｈｚ）である。この交流入力電圧Ｖ１の定格電圧値と周波数は、世界の各国における商用交流電源の定格値に対応する。しかし、ある国の商用交流電源に基づき、ある定格電圧と、ある周波数で動作中に、交流入力電圧Ｖ１の大きさと周波数が変動することもある。
【００１４】
整流回路ＲＥＣは、全波整流回路２を含んでいる。この全波整流回路２は、一対の交流入力端子２ａ、２ｂと、一対の直流出力端子２ｃ、２ｄを有する。交流入力端子２ａ、２ｂは、ラインフィルタ１を介して交流入力端子Ｌ、Ｎに接続される。直流出力端子２ｃはプラス側端子であり、直流出力端子２ｄはマイナス側端子である。直流回路ＤＣＣは、直流出力端子２ｃ、２ｄに接続される。
【００１５】
変換回路ＩＮＶは、変換トランス３を含んでいる。この変換トランス３は、一次コイル３ａと、２つの二次コイル３ｂ、３ｃと制御電源コイル３ｄを含んでいる。一次コイル３ａは直流回路ＤＣＣに接続され、二次コイル３ｂ、３ｃは出力回路ＯＵＴに接続され、制御電源コイル３ｄは制御回路ＣＮＴに接続される。
【００１６】
直流回路ＤＣＣには、スイッチング素子ＳＷと、タイマ回路ＴＭＣと、平滑用コンデンサ４と、電流制限抵抗５と、短絡用スイッチ素子６と、保護抵抗８とが含まれる。平滑用コンデンサ４は、直流回路ＤＣＣの直流電圧Ｖ２を平滑化するためのコンデンサであり、例えば容量値Ｃが３９０（μＦ）の電解コンデンサが使用される。電流制限抵抗５は、交流入力電圧Ｖ１の投入とともに開始される保護期間ＴＰに、平滑用コンデンサ４に流れる突入電流を制限する。この電流制限抵抗５は、例えば５（Ｗ）、１５（Ω）のセメント抵抗が使用され、その抵抗値Ｒは１５（Ω）である。短絡用スイッチ素子６は、保護期間ＴＰの終了に伴ない電流制限抵抗５を短絡し、電流制限抵抗５における電力損失を低減する。電流制限抵抗５の短絡により、スイッチング素子ＳＷを介して一次コイル３ａに流れる電流が増大するので、交流出力電圧Ｖ３、Ｖ４も大きくなる。タイマ回路ＴＭＣは、交流入力電圧Ｖ１の投入に同期して保護期間ＴＰを開始し、この保護期間ＴＰの終了に同期して短絡用スイッチ素子６をオンにする。
【００１７】
全波整流回路２の直流出力端子２ｃは、直接一次コイル３ａの上側端子に接続される。一次コイル３ａの下側端子は、スイッチング素子ＳＷと、保護抵抗８と、電流制限抵抗５とを介して、全波整流回路２の直流出力端子２ｄに接続される。
【００１８】
スイッチング素子ＳＷは、パワースイッチング素子７により構成される。このパワースイッチング素子７は、パワーＭＯＳＦＥＴであり、ドレインＤ、ソースＳ、ゲートＧを有する。このパワーＭＯＳＦＥＴ７のドレインＤは、一次コイル３ａの下側端子に直接接続され、そのソースＳには保護抵抗８が直接接続される。この保護抵抗８と全波整流回路２の直流出力端子２ｄとの間に、電流制限抵抗５が接続される。平滑用コンデンサ４の上側端子は、全波整流回路２の直流出力端子２ｃと一次コイル３ａとの接続ノードＣＮ１に直接接続され、その下側端子は、保護抵抗８と電流制限抵抗５との接続ノードＣＮ２に接続される。
【００１９】
短絡用スイッチ素子６は、それがオンされたときに、電流制限抵抗５を短絡する。この短絡用スイッチ素子６も、パワーＭＯＳＦＥＴであり、ドレインＤ、ソースＳ、ゲートＧを有する。この短絡用パワーＭＯＳＦＥＴ６のドレインDは、接続ノードＣＮ２に接続され、そのソースSは、全波整流回路２の直流出力端子２ｄと電流制限抵抗５との接続ノードＣＮ３に接続される。
【００２０】
タイマ回路ＴＭＣは、短絡用スイッチ素子６に対する駆動回路１０と、第１タイマ回路２０と、第２タイマ回路３０を含んでいる。駆動回路１０は、駆動用スイッチ素子１１と、抵抗１２、１３、１４、１５を含んでいる。駆動用スイッチ素子１１は、パワーＭＯＳＦＥＴであり、ドレインＤ、ソースＳ、ゲートＧを有する。この駆動用パワーＭＯＳＦＥＴ１１のドレインＤはパワーＭＯＳＦＥＴ６のドレインＤに直接接続され、駆動用パワーＭＯＳＦＥＴ１１のソースＳは短絡用パワーＭＯＳＦＥＴ６のゲートＧに直接接続されている。
【００２１】
抵抗１２、１３、１４、１５は短絡用パワーＭＯＳＦＥＴ６のドレインＤとソースＳとの間に互いに直列に接続される。抵抗１２と抵抗１３との接続ノードＣＮ４は、駆動用ＭＯＳＦＥＴ１１のゲートＧに直接接続され、抵抗１４と抵抗１５との接続ノードＣＮ６は、短絡用ＭＯＳＦＥＴ６のゲートＧに直接接続される。
【００２２】
第１タイマ回路２０は、ホトカプラ２１と、抵抗２４と、トランジスタ２５と、コンデンサ２６と、抵抗２７と、コンピュータ（ＣＰＵ）２８と、ソフトウエアタイマ２９とを含んでいる。ホトカプラ２１は、出力トランジスタ２２と、発光素子２３を有し、発光素子２３からの光により出力トランジスタ２２がオン、オフされるものである。出力トランジスタ２２は、コレクタＣとエミッタＥを有し、コレクタＣは抵抗１２と抵抗１３との接続ノードＣＮ４に、またエミッタＥは短絡用パワーＭＯＳＦＥＴ６のドレインＤにそれぞれ直接接続される。
【００２３】
発光素子２３は、発光ダイオードであり、アノードＡとカソードＫを有する。トランジスタ２５は、ＮＰＮ形バイポーラトランジスタであり、コレクタＣ、エミッタＥ、ベースＢを有する。コンピュータ（ＣＰＵ）２８は、例えばマイクロコンピュータであり、出力端子２８ａ、２８ｂの間に、内蔵された直流電源を接続したもので、出力端子２８ａ、２８ｂ間に例えば５ボルトの直流電源電圧Ｖｃｃを発生する。
【００２４】
発光ダイオード２３のアノードＡは抵抗２４を介してコンピュータ（ＣＰＵ）２８の出力端子２８ａに直接接続される。発光ダイオード２３のカソードＫはトランジスタ２５のコレクタＣに直接接続され、トランジスタ２５のエミッタＥはコンピュータ（ＣＰＵ）２８の出力端子２８ｂに直接接続される。トランジスタ２５のベースＢは抵抗２７を介して、ソフトウエアタイマ２９の出力端子２９ａに接続される。コンデンサ２６は、トランジスタ２５のベースＢとエミッタＥとの間に直接接続される。
【００２５】
コンピュータ（ＣＰＵ）２８は、実施の形態１が応用される張力制御装置において、スイッチング素子ＳＷにより大きさが調整される交流出力電圧Ｖ３、Ｖ４を検出して、それを表示するのに使用される。交流出力電圧Ｖ３、Ｖ４が整流された直流出力電圧を表示することもある。コンピュータ（ＣＰＵ）２８は、この交流出力電圧Ｖ３、Ｖ４またはその整流された直流出力電圧をアナログ値で表示する。またコンピュータ（ＣＰＵ）２８は、スイッチング素子ＳＷにより、大きさが調整された直流出力電圧の調整割合をパーセントで表示する。
【００２６】
コンピュータ（ＣＰＵ）２８は、ソフトウエアタイマ２９を内蔵する。このソフトウエアタイマ２９は、コンピュータ２８に内蔵されたクロック信号源ＣＣからのクロック信号を所定カウント数Ｎだけカウントするカウンタであり、保護期間ＴＰを設定する。この保護期間ＴＰは、交流入力電圧Ｖ１の投入時点から開始され、この交流入力電圧Ｖ１の投入時点から７０（ｍｓｅｃ）〜３２０（ｍｓｅｃ）の期間に設定される。このソフトウエアタイマ２９は、交流入力電圧Ｖ１の投入時点に同期して保護期間ＴＰを開始し、クロック信号のカウントを開始する。ソフトウエアタイマ２９は、クロック信号のカウント数が予め設定された所定カウント数Ｎに到達した時点で、保護期間ＴＰを終了し、クロック信号のカウントを停止する。このソフトウエアタイマ２９は、タイマ出力端子２９ａに、保護期間ＴＰの終了時点に同期して、高レベルに立ち上がるタイマ出力を発生する。
【００２７】
クロック信号源ＣＣは、水晶発振器を用いて構成され、この水晶発振器は、コンピュータ（ＣＰＵ）２８に内蔵された５ボルトの直流電源により一定周波数で発振する。コンピュータ（ＣＰＵ）２８に内蔵された５ボルトの直流電源は、コンピュータ（ＣＰＵ）２８に対する交流電源電圧が変化しても、常に５ボルトの直流電圧を発生するように構成されるので、コンピュータ（ＣＰＵ）２８に対する交流電源電圧が変化しても、クロック信号源ＣＣからのクロック信号の発振周波数は常に実質的に一定に保持される。また、クロック信号源ＣＣを構成する水晶発振器は、周囲温度が変化しても、その発振周波数は実質的に変化しない。このため、ソフトウエアタイマ２９による保護期間ＴＰは、コンピュータ（ＣＰＵ）２８に対する交流電源電圧が変化しても、また周囲温度が変化しても、所定カウント数Ｎが変更されない限り、設定された所定値に保持され、変化しない。
【００２８】
ソフトウエアタイマ２９のタイマ出力端子２９ａのタイマ出力が立ち上がると、トランジスタ２５がオンとなり、発光素子２３が発光して、出力トランジスタ２２がオンとなる。この出力トランジスタ２２のオンにより、抵抗１２が短絡されるので、駆動用パワーＭＯＳＦＥＴ１１のゲートＧの電圧が低下し、この駆動用パワーＭＯＳＦＥＴ１１がオフとなる。この駆動用パワーＭＯＳＦＥＴ１１がオフすることにより、短絡用パワーＭＯＳＦＥＴ６のゲートＧの電圧が上昇し、短絡用ＭＯＳＦＥＴ６がオンとなり、電流制限抵抗５が短絡される。
【００２９】
第２タイマ回路３０は、ハードウエアタイマ３１と、抵抗３５と、ゼナーダイオード３６とを含んでいる。ハードウエアタイマ３１は、トランジスタ３２と、抵抗３３と、コンデンサ３４とを含んでいる。トランジスタ３１は、ＮＰＮ形バイポーラトランジスタであり、コレクタＣ、エミッタＥ、ベースＢを有する。ゼナーダイオード３５は、アノードＡ、カソードＫを有し、アノードＡとカソードＫとの間に所定電圧を発生する。
【００３０】
トランジスタ３２のコレクタＣは、接続ノードＣＮ４に直接接続され、そのエミッタＥは接続ノードＣＮ２に直接接続される。コンデンサ３４はトランジスタ３１のベースBとエミッタＥとの間に直接接続される。トランジスタ３２のベースＢは、抵抗３３を介してゼナーダイオード３５のカソードＫに接続される。ゼナーダイオード３５のアノードＡは接続ノードＣＮ２に直接接続され、そのカソードＫは、抵抗３５を介して接続ノードＣＮ１に直接接続されるとともに、抵抗１３と抵抗１４との接続ノードＣＮ５にも直接接続される。
【００３１】
ハードウエアタイマ３１は、交流入力電圧Ｖ１の投入時点に同期して開始されるタイマ時間ＴＴを設定する。このタイマ時間ＴＴの終期は、抵抗３３とコンデンサ３４に依存する時定数により決定される。この時定数に基づき、交流入力電圧Ｖ１の投入時点からコンデンサ３４の両端電圧が次第に増大し、このコンデンサ３４の両端電圧がトランジスタ３２のベースＢとエミッタＥとの間のスレッシュホールド電圧を超えたときに、タイマ時間ＴＴは終了し、トランジスタ３２がオンとなり、抵抗１２が短絡され、駆動用パワーＭＯＳＦＥＴ１１のゲートＧの電圧が低下し、この駆動用パワーＭＯＳＦＥＴ１１がオフとなる。この駆動用パワーＭＯＳＦＥＴ１１のオフに伴ない、短絡用パワーＭＯＳＦＥＴ６のゲートＧの電圧が上昇し、この短絡用パワーＭＯＳＦＥＴ６がオンとなり、電流制限抵抗５が短絡される。
【００３２】
このタイマ時間ＴＴは、第１タイマ回路２０による保護期間ＴＰよりも大きく設定される。すなわちＴＴ＞ＴＰに設定される。例えば、保護期間ＴＰが７０〜３２０（ｍｓｅｃ）の範囲の所定値に設定されるので、タイマ時間ＴＴは、例えば３３０（ｍｓｅｃ）以上に設定される。このタイマ時間ＴＴは、交流入力電圧Ｖ１が大きいとき、また周囲温度が高いときに短くなるが、このタイマ時間ＴＴが最も短くなったときにも、ＴＴ＞ＴＰの関係が満足されるように、抵抗３３とコンデンサ３４による時定数が設定される。この第１タイマ回路３０によるタイマ時間ＴＴは、第１タイマ回路２０のソフトウエアタイマ２９が故障して、ソフトウエアタイマ２９による保護が動作しないときに、初めて有効となる。ソフトウエアタイマ２９による保護が正常に働き、保護期間ＴＰが正常に設定される場合には、ＴＴ＞ＴＰの関係から常に、ソフトウエアタイマ２９による保護期間ＴＰが先に終了して短絡用パワーＭＯＳＦＥＴ６がオンとなるので、ハードウエアタイマ３１による保護は、無効化される。
【００３３】
出力回路ＯＵＴは、２つの出力回路４１、４２を有する。出力回路４１は、変換トランス３の二次コイル３ｂを電源とし、出力回路４２は変換トランス３の二次コイル３ｃを電源とする。これらの出力回路４１、４２では、二次コイル３ｂ、３ｃに交流出力電圧Ｖ３、Ｖ４が発生し、これらの交流出力電圧Ｖ３、Ｖ４により、各出力回路４１、４２からそれぞれの負荷に給電する。出力回路４１、４２は、それぞれダイオード４３、４４およびコンデンサ４５、４６を含み、二次コイル３ｂ、３ｃに生成される交流出力電圧Ｖ３、Ｖ４は、整流されて直流電圧に変換され、またコンデンサ４５、４６により平滑化された後で、負荷に給電される。
【００３４】
制御回路ＣＮＴは、変換トランス３の制御電源コイル３ｄに発生する交流出力電圧Ｖ５を電源として動作する。この制御回路ＣＮＴには、ダイオード５２を介して制御ＩＣ５１が接続され、この制御ＩＣの出力端子５１ａは、スイッチング素子ＳＷを構成するパワーＭＯＳＦＥＴ７のゲートＧに接続される。
【００３５】
制御ＩＣ５１は、所定周期でパワーＭＯＳＦＥＴ７をオンオフし、一次コイル３ａの電流をオンオフすることにより、二次コイル３ａ、３ｂおよび制御電源コイル３ｄに交流出力電圧Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５を発生させる。この交流出力電圧Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５の大きさは、制御ＩＣによるパワーＭＯＳＦＥＴ７のオンデユーティ比を調整することにより、簡単に調整できる。
【００３６】
実施の形態１において、ソフトウエアタイマ２９により設定される保護期間ＴＰは、交流入力電圧Ｖ１が動作中に変動しても、所定カウント値Ｎが変更されない限り、所定カウント値Ｎに対応する所定値に保持される。この保護期間ＴＰは、例えば７０〜３２０（ｍｓｅｃ）の範囲で、交流入力電圧Ｖ１の定格電圧値に対応して、所定カウント値Ｎの設定を変更することにより、設定される。この保護期間ＴＰは、平滑用コンデンサ４への突入電流が、電流制限抵抗５により、所望の値まで減衰するのに必要な時間に対応して、所定値に設定される。この保護期間ＴＰが長過ぎる場合には、電流制限抵抗５における電力消費が大きくなり、また交流出力電圧Ｖ３、Ｖ４の大きさが電流制限抵抗５により制限される不都合があり、また逆に、保護期間ＴＰが短か過ぎる場合には、突入電流が増大して回路が損傷される不都合がある。保護期間ＴＰはこのような不都合が発生しない適切な所定値に設定される。
【００３７】
この保護期間ＴＰの設定には、交流入力電圧Ｖ１の定格値と、平滑用コンデンサ４の容量値Ｃと、電流制限抵抗５の抵抗値Ｒとが参照され、交流入力電圧Ｖ１の定格値と、平滑用コンデンサ４の容量値Ｃと、電流制限抵抗５の抵抗値Ｒとに見合った適切な保護期間ＴＰが設定される。実施の形態１では、平滑用コンデンサ４と電流制限抵抗５は、取り替えられず、容量値Ｃおよび抵抗値Ｒは調整されないので、実際には、交流入力電圧Ｖ１の定格値に見合って、適切な保護期間ＴＰが設定される。
【００３８】
従来のハードウエアタイマにより保護期間ＴＰを設定するものでは、交流入力電圧Ｖ１の定格値の広い変化範囲に対応して、低い定格値の交流入力電圧Ｖ１に対しても、突入電流が充分に減衰するように、過大な保護期間ＴＰが設定されていたために、電流制限抵抗５における電力消費が不必要に大きくなり、また交流出力電圧Ｖ３、Ｖ４の大きさが不必要に電流制限抵抗５により制限される不都合があった。これに対して、実施の形態１では、ソフトウエアタイマ２９により、保護期間ＴＰを、交流入力電圧Ｖ１の定格値に見合って適切に設定する結果、従来の不都合を解消することができる。
【００３９】
実施の形態１において、平滑用コンデンサ４の容量値Ｃと、電流制限抵抗５の抵抗値Ｒは、調整されない。このため、ソフトウエアタイマ２９による保護期間ＴＰは、交流入力電圧Ｖ１の定格値に対応して、その定格値が大きい場合には、保護期間ＴＰが短くなるように、また交流入力電圧Ｖ１の定格値が小さい場合には、保護期間ＴＰが長くなるように、その設定値が調整される。これは、クロック信号源ＣＣからのクロック信号を所定カウント数Ｎだけカウントするソフトウエアタイマ２９において、その所定カウント数Ｎの設定を変更することによって、実行される。
【００４０】
実施の形態１において、短絡用スイッチ素子６はパワーＭＯＳＦＥＴで構成されている。この短絡用スイッチ素子６をサイリスタで構成する場合において、交流入力電圧Ｖ１が遮断された後、１秒以内に再投入されると、平滑用コンデンサ４に放電できずに残っている残留電圧のために、サイリスタに保持電流が流れ続け、このため、交流入力電圧Ｖ１の再投入時にサイリスタがオンし続けて、電流制限抵抗５の短絡状態が続き、平滑用コンデンサ４への突入電流により回路が損傷する不都合があった。実施の形態１では、短絡用スイッチ素子６にパワーＭＯＳＦＥＴを使用したので、交流入力電圧Ｖ１の遮断とともに、短絡用スイッチ素子６はオフとされるので、このような不都合もなくなる。
【００４１】
実施の形態１において、第１タイマ回路２０にはホトカプラ２１が用いられている。このホトカプラ２１は、駆動回路１０と、コンピュータ（ＣＰＵ）２８との間を電気的に絶縁するのに有効である。このホトカプラ２１による電気的絶縁に基づき、交流入力回路ＡＣＩおよび直流回路ＤＣＣからのノイズが、コンピュータ（ＣＰＵ）２８に侵入するのを防止し、このノイズによるコンピュータ（ＣＰＵ）２８およびソフトウエアタイマ２９の誤動作を防止できる。
【００４２】
それでも万一、ソフトウエアタイマ２９が故障し、第１タイマ回路２０による保護期間ＴＰが働かない場合には、第２タイマ回路３０のハードウエアタイマ３１によるタイマ時間ＴＴが働き、この第２タイマ回路３０により短絡用スイッチ素子６がオンとされ、電流制限抵抗５による電流制限動作を解除することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
この発明によるスイッチング電源回路は、交流入力電圧を直流電圧に変換し、この直流電圧をスイッチング素子によりスイッチし、大きさが調整された交流出力電圧を発生するもので、大きさが調整された交流出力電圧を用いる各種電気回路に広く応用でき、例えばウエブの張力を制御する張力制御装置の電源として応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】図１はこの発明によるスイッチング電源回路の実施の形態１を示す電気回路図である。
【符号の説明】
【００４５】
ＡＣＩ：交流入力回路、Ｖ１：交流入力電圧、ＲＥＣ：整流回路、２：全波整流回路、
ＩＮＶ：変換回路、３：変換トランス、３ａ：一次コイル、３ｂ、３ｃ：二次コイル、
ＤＣＣ：直流回路、ＳＷ：スイッチング素子、４：平滑用コンデンサ、
５：電流制限抵抗、６：短絡用スイッチ素子、ＴＭＣ：タイマ回路、１０：駆動回路、
１１：駆動用スイッチ素子、２０：第１タイマ回路、２１：ホトカプラ、
２８：コンピュータ、２９：ソフトウエアタイマ、ＣＣ：クロック信号源、
３０：第２タイマ回路、３１：ハードウエアタイマ、ＣＮＴ：制御回路、
５１：制御ＩＣ、ＯＵＴ：出力回路。
【図１】
2005312237.tif 000003