(57)【要約】【課題】スイッチング電源装置によるＡＣアダプタなどとして実現される直流安定化電源装置２１において、負荷電流に応じで生じる電源ライン３０による電圧降下を補正するにあたって、配線の引き回しに影響されない安定した出力電圧制御を、簡単に行う。【解決手段】基準電圧補正回路３６は、負荷電流に応じた電圧降下を予め想定しており、負荷電流検出回路３３で検出された前記負荷電流に対応して、基準電圧源３５からの出力電圧安定化のフィードバック基準値を変化して、出力電圧を上昇させる補正を行う。したがって、出力検出配線を負荷に近い所まで引き回した場合に生じるような配線の引き回しによる影響がなく、また負荷用の整流回路とは別に、参照用の整流回路を設けるような構成が複雑化するようなこともない。【選択図】  図１
2005045853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望とする電圧に安定化した直流電圧を電源ラインを介して負荷側回路へ供給する直流安定化電源装置において、
負荷電流を検出する検出手段と、
前記検出手段での検出結果に応答し、予め想定されている前記負荷電流に応じた前記電源ラインによる電圧降下から、出力電圧を上昇させる補正を行う補正手段とを含むことを特徴とする直流安定化電源装置。
【請求項２】
前記補正手段による出力電圧補正は、基本出力電圧＋電源出力端から負荷端までのインピーダンスによって発生する電圧降下量と略等しい補正電圧の合計値であることを特徴とする請求項１記載の直流安定化電源装置。
【請求項３】
商用交流入力を整流平滑化して得た直流入力をスイッチング素子で断続し、得られた交流をトランスを介して２次側回路で直流に変換して負荷に供給するスイッチング電源装置から成り、負荷側機器の外部に設けられ、該機器と前記電源ラインを介して接続されるＡＣアダプタであって、
前記電源ラインが交換可能であり、
前記補正手段は、前記電源ラインの種別に応じて前記補正電圧の設定値を変更することを特徴とする請求項２記載の直流安定化電源装置。
【請求項４】
前記電源ラインの交換を、前記ＡＣアダプタと該電源ラインとのコネクタ接続で実現し、
前記電源ラインの種別は配線インピーダンスによって異なり、該種別の違いによるコネクタ形状の違いから、前記補正手段は前記補正電圧の設定値を変更することを特徴とする請求項３記載の直流安定化電源装置。
【請求項５】
前記スイッチング素子のスイッチングを制御する制御手段は、前記補正電圧が予め設定された値以上となると出力を制限する機能を有することを特徴とする請求項３または４記載の直流安定化電源装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記出力の制限動作を１次側のスイッチング出力の停止で実現し、電源再投入で前記スイッチング出力を復帰するラッチ機能を有することを特徴とする請求項５記載の直流安定化電源装置。
【請求項７】
２次側平滑回路を２段で構成し、その２段の平滑回路の中間に前記前記負荷電流を検出する検出手段を配置することを特徴とする請求項３〜６の何れか１項に記載の直流安定化電源装置。
【請求項８】
前記検出手段は、２次側電源ラインに直列に挿入される電流検知抵抗を備え、該電流検知抵抗と直列にコイルを接続することを特徴とする請求項３〜７の何れか１項に記載の直流安定化電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、負荷側機器へ電源ラインを介して電源供給を行うＡＣアダプタなどとして好適に実施される直流安定化電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、前記ＡＣアダプタとして使用される典型的な従来技術の直流安定化電源装置１の電気的構成を示すブロック図である。この直流安定化電源装置１は、いわゆるスイッチング電源装置であり、先ず商用電源２からの交流入力を整流ダイオード３と平滑コンデンサ４とによって直流に変換する。前記平滑コンデンサ４の出力電圧が直流電源となり、該直流電源間にトランス５の１次巻線５ａおよびスイッチング素子６の直列回路が接続され、制御回路７によって前記スイッチング素子６が断続制御される。これによって、前記トランス５の２次巻線５ｂに電圧が誘起され、ダイオード８および平滑コンデンサ９によって整流・平滑され、電源ライン１０を介して負荷１１に供給される。
【０００３】
ここで、出力電圧に高精度が要求されるスイッチング電源装置では、出力電圧検出回路１２をＡＣアダプタ内に設け、実際に負荷端における電圧が、出力検出配線１３を介して前記出力電圧検出回路１２に取り込まれる。そして、前記出力電圧検出回路１２での検出結果を、比較回路１４が基準電圧源１５からの基準電圧と比較し、その比較結果が絶縁を目的としたフォトカプラ（図示せず）等を介して前記制御回路７へ伝達され、該制御回路７が出力電圧の大小に応じてスイッチング素子６のデューティを変化し、前記負荷端での電圧が、所望とする電圧となるように制御される。
【０００４】
また、前記出力電圧検出回路１２が、ＡＣアダプタの出力端ではなく、出力検出配線１３を介して、実際の負荷端における電圧を検出することで、前記電源ライン１０の配線長や配線の引き回しによる電圧降下を考慮して、前記配線長や配線の引き回しに影響されない安定した出力電圧制御を行うことができるようになっている。
【０００５】
しかしながら、上述のような従来技術では、前記出力検出配線１３が実際の負荷端付近まで形成されるので、前記電源ライン１０が長くなる程、ノイズ等の影響によって、制御が不安定になるという問題がある。また、実際の使用状態では、前記出力検出配線１３が束ねられ、リング状になる等、ケープルのインダクタンスの変化も起こる為、更に制御が不安定となる場合がある。
【０００６】
そこでこのような問題を解決することができる他の従来技術が、特開平４−２６１３５８号公報で提案された。その従来技術では、上述のような出力検出配線１３を用いたリモートセンシングを行わずに、ケーブルによる電圧降下を補正している。具体的には、スイッチング電源装置の２次側に、負荷用の直流変換部とは別に、もう１つの補助直流変換部を設け、その補助直流変換部には負荷電流が流れず、電圧降下がないことを利用し、負荷への出力電圧と、その補助直流変換部による直流電圧との差分を増幅し、フィードバック制御用の基準電圧に加算している。
【０００７】
【特許文献１】
特開平４−２６１３５８号公報（公開日：平成４年９月１７日）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような従来技術では、直流変換部が２つ必要となり、構成が複雑になるという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、配線の引き回しに影響されない安定した出力電圧制御を、簡単に行うことができる直流安定化電源装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の直流安定化電源装置は、所望とする電圧に安定化した直流電圧を電源ラインを介して負荷側回路へ供給する直流安定化電源装置において、負荷電流を検出する検出手段と、前記検出手段での検出結果に応答し、予め想定されている前記負荷電流に応じた前記電源ラインによる電圧降下から、出力電圧を上昇させる補正を行う補正手段とを含むことを特徴とする。
【００１１】
上記の構成によれば、スイッチング電源装置によるＡＣアダプタなどとして実現される直流安定化電源装置において、所望とする電圧に安定化した直流電圧を電源ラインを介して負荷側回路へ供給すると、負荷電流に応じで前記電源ラインによる電圧降下が生じる。そこで、その降下分の電圧を上昇させる補正を行うにあたって、出力電圧の検出手段からの出力検出配線を負荷に近い所まで引き回した場合、該配線の引き回しによる影響が生じてしまうのに対して、本発明では、補正手段は、負荷電流に応じた電圧降下を予め想定しており、検出手段で検出された前記負荷電流に対応して、たとえば出力電圧安定化のフィードバック基準値を変化するなどして、前記のように出力電圧を上昇させる補正を行う。
【００１２】
したがって、配線の引き回しに影響されない安定した出力電圧制御を、簡単に行うことができる。
【００１３】
また、本発明の直流安定化電源装置では、前記補正手段による出力電圧補正は、基本出力電圧＋電源出力端から負荷端までのインピーダンスによって発生する電圧降下量と略等しい補正電圧の合計値であることを特徴とする。
【００１４】
上記の構成によれば、さらに負荷端での定電圧制御が可能となる。
【００１５】
さらにまた、本発明の直流安定化電源装置は、商用交流入力を整流平滑化して得た直流入力をスイッチング素子で断続し、得られた交流をトランスを介して２次側回路で直流に変換して負荷に供給するスイッチング電源装置から成り、負荷側機器の外部に設けられ、該機器と前記電源ラインを介して接続されるＡＣアダプタであって、前記電源ラインが交換可能であり、前記補正手段は、前記電源ラインの種別に応じて前記補正電圧の設定値を変更することを特徴とする。
【００１６】
上記の構成によれば、スイッチング電源装置から成るＡＣアダプタにおいて、使用状態での配線を変更する場合に、該配線のインピーダンスに応じた制御が可能となる。
【００１７】
また、本発明の直流安定化電源装置は、前記電源ラインの交換を、前記ＡＣアダプタと該電源ラインとのコネクタ接続で実現し、前記電源ラインの種別は配線インピーダンスによって異なり、該種別の違いによるコネクタ形状の違いから、前記補正手段は前記補正電圧の設定値を変更することを特徴とする。
【００１８】
上記の構成によれば、ＡＣアダプタから負荷側機器へ電源供給を行う電源ラインをコネクタ着脱式とし、そのコネクタ形状を配線インピーダンスの違いによって異なるものとし、コネクタのＡＣアダプタへの差込みを行うことで、前記補正手段は前記補正電圧の設定値を切換えるようにする。
【００１９】
したがって、ＡＣアダプタに電源ラインを接続すれば、自動的に配線インピーダンスに応じた補正電圧の設定を行うことができる。
【００２０】
さらにまた、本発明の直流安定化電源装置では、前記スイッチング素子のスイッチングを制御する制御手段は、前記補正電圧が予め設定された値以上となると出力を制限する機能を有することを特徴とする。
【００２１】
上記の構成によれば、スイッチング電源装置から成るＡＣアダプタにおいて、スイッチング素子のスイッチングを制御する制御手段は、負荷の異常等で出力電流が予め設定された値以上となった時に、出力を制限する過電流保護動作を行うことができる。
【００２２】
また、本発明の直流安定化電源装置では、前記制御手段は、前記出力の制限動作を１次側のスイッチング出力の停止で実現し、電源再投入で前記スイッチング出力を復帰するラッチ機能を有することを特徴とする。
【００２３】
上記の構成によれば、前記制御手段は、過電流保護動作を１次側のスイッチング出力の停止で実現し、電源投入されている間は、その過電流保護動作を継続し、前記ＡＣアダプタがコンセントから引き抜かれ、再度差し込まれて電源が再投入されると、前記スイッチング出力を再開する。
【００２４】
したがって、過電流保護動作が行われ、そのままの入力通電中で２次側の操作による不所望な保護解除の危険を防ぐことができる。
【００２５】
さらにまた、本発明の直流安定化電源装置は、２次側平滑回路を２段で構成し、その２段の平滑回路の中間に前記前記負荷電流を検出する検出手段を配置することを特徴とする。
【００２６】
上記の構成によれば、２つの平滑回路で単に出力リップルを抑えるだけでなく、２つの平滑回路の容量のバランスを設定することで、後段の平滑回路で負荷の急激な変動による過剰応答を防ぐことができる。
【００２７】
また、本発明の直流安定化電源装置では、前記検出手段は、２次側電源ラインに直列に挿入される電流検知抵抗を備え、該電流検知抵抗と直列にコイルを接続することを特徴とする。
【００２８】
上記の構成によれば、出力リップルを低減することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について、図１に基づいて説明すれば、以下のとおりである。但し、本実施の形態は、本発明の範囲をそれらに限定する主旨のものではなく、単なる一実施例にすぎない。
【００３０】
図１は、本発明の実施の一形態の直流安定化電源装置２１の電気的構成を示すブロック図である。この直流安定化電源装置２１は、前記ＡＣアダプタとして使用されるスイッチング電源装置であり、先ず商用電源２２からの交流入力を整流ダイオード２３と平滑コンデンサ２４とによって直流に変換する。前記平滑コンデンサ２４の出力電圧が直流電源となり、該直流電源間にトランス２５の１次巻線２５ａおよびスイッチング素子２６の直列回路が接続され、制御回路２７によって前記スイッチング素子２６が断続制御される。これによって、前記トランス２５の２次巻線２５ｂに電圧が誘起され、ダイオード２８および平滑コンデンサ２９ａ，２９ｂによって整流・平滑され、電源ライン３０を介して負荷３１に供給される。以上の構成は、前述の図４で示す直流安定化電源装置１と同様である。
【００３１】
注目すべきは、この直流安定化電源装置２１では、出力電圧検出回路３２および負荷電流検出回路３３をＡＣアダプタ内に設け、実際の負荷端における電圧が、以下のようにして検出され、出力電圧が補正されることである。先ず、前記直流安定化電源装置１と同様に、前記出力電圧検出回路３２での検出結果は、比較回路３４で基準電圧源３５からの基準電圧と比較され、その比較結果が絶縁を目的としたフォトカプラ（図示せず）等を介して前記制御回路２７へ伝達され、該制御回路２７が出力電圧の大小に応じてスイッチング素子２６のデューティを変化することで、負荷端での電圧が、所望とする電圧となるように制御される。
【００３２】
しかしながら、本発明では、前記出力電圧検出回路３２に関連して基準電圧補正回路３６が設けられており、この基準電圧補正回路３６は、前記基準電圧源３５からの基準電圧に、負荷電流を検出する前記負荷電流検出回路３３の検出結果による補正電圧を加算して、前記比較回路３４に出力する。前記補正電圧は、該直流安定化電源装置２１から負荷３１への前記電源ライン３０のインピーダンスによって発生する電圧降下量と略等しい電圧であり、前記負荷電流に応じて予め想定されている。たとえば、前記直流安定化電源装置２１から負荷３１への電源ライン３０のインピーダンスが０．１Ωであった場合の補正値は、１Ａあたり、０．１Ω×１Ａ＝０．１Ｖとして設定される。
【００３３】
このように電源ライン３０のインピーダンスによる電圧降下を、前記負荷電流検出回路３３で検出された前記負荷電流に対応して、予め想定しておいた補正電圧を基準電圧に加算し、出力電圧を上昇させる補正を行うことで、前記出力検出配線１３を用いた場合のような配線の引き回しに影響されない、安定した出力電圧制御を、簡単な構成で行うことができる。また、負荷端での定電圧制御を行うこともできる。
【００３４】
さらにまた、上記直流安定化電源装置２１では、２次側出力電圧は２つの平滑コンデンサ２９ａ，２９ｂによって平滑化され、前記負荷電流検出回路３３は、２次側電源ラインに直列に挿入される電流検知抵抗から成り、前記２つの平滑コンデンサ２９ａ，２９ｂの間に設けられている。そして、これら２つの平滑コンデンサ２９ａ，２９ｂは、単に出力リップルを抑えるだけでなく、前段の平滑コンデンサ２９ａで平滑した後、後段の平滑コンデンサ２９ｂが負荷電流の急激な変化に対する過剰応答を防ぎ、安定した制御を行える容量に設定されている。
【００３５】
また、前記負荷電流検出回路３３の電流検知抵抗と直列にコイル３７が接続されている。したがって、このコイル３７は、前記平滑コンデンサ２９ｂとともに、出力リップルを低減することができる。
【００３６】
さらにまた、上記直流安定化電源装置２１は、制御回路２７が、前記補正電圧が予め設定された値以上となると出力を制限する過電流保護機能を有することが好ましい。具体的には、基準電圧補正回路３６内に負荷電流の上限値を設定し、その設定値以上の負荷電流を検出した場合、制御回路２７が過電流保護動作を行う。
【００３７】
また、その過電流保護動作は、１次側のスイッチング出力の停止で実現し、電源再投入で保護動作の解除を行うラッチ機能を有することが好ましい。具体的には、電源投入されている間は過電流保護動作を継続し、ＡＣアダプタがコンセントから引き抜かれ、再度差し込まれて電源が再投入されると、スイッチング出力を再開する。そのように構成することで、過電流保護動作が行われ、そのままの入力通電中で２次側の操作による不所望な保護解除の危険を防ぐことができる。
【００３８】
本発明の実施の他の形態について、図２および図３ならびに前述の図１に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００３９】
図２は、本発明の実施の他の形態の直流安定化電源装置におけるコネクタ４１部分の正面図であり、図３は図２の切断面線Ａ−Ａ’から見た断面とともに、電源ケーブル４２側の対応する断面を示す図である。注目すべきは、本実施形態では、前記ＡＣアダプタとして用いられる直流安定化電源装置において、電源ケーブル４２が交換可能となっていることであり、このためＡＣアダプタ側にはジャック４３が取付けられ、電源ケーブル４２の端部にはプラグ４４が取付けられている。プラグ４４がジャック４３に差し込まれると、プラグ４４側の端子４５，４６は、それぞれ対応するジャック４３側の端子４７，４８に電気的に接続され、前記負荷３１への電源供給が可能となる。
【００４０】
また、前記コネクタ４１において、ジャック４３側にはスイッチ４９，５０が設けられており、それらの作動片４９ａ，５０ａの何れか一方が、プラグ４４がジャック４３に嵌め込まれた際に、プラグ４４側の識別片５１（図３では作動片４９ａに対応している）によって押圧され、スイッチ４９，５０の何れか一方が導通する。
【００４１】
一方、この直流安定化電源装置に対応する場合には、前記図１において仮想線で示すように、前記基準電圧補正回路３６に関連して前記スイッチ４９，５０が設けられており、前記基準電圧源３５からの基準電圧が、これらのスイッチ４９，５０のスイッチング状態に対応して切換えられる。具体的には、前記基準電圧源３５が２つの基準電圧を出力しており、それらをスイッチ４９，５０で択一的に切換えるようにしてもよく、１つの基準電圧から分圧などによって２つの基準電圧作成するようにしてもよい。
【００４２】
前記識別片５１は、電源ケーブル４２のインピーダンスの違いに応じて設けられている。したがって、長さや電流容量の異なる電源ケーブル４２を使用しても、コネクタ形状の違いから、インピーダンスの違いを識別し、適切な補正電圧を設定するので、前述のようにＡＣアダプタ側で電圧降下を補正しても、正確な補正を行うことができる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の直流安定化電源装置は、以上のように、スイッチング電源装置によるＡＣアダプタなどとして実現される直流安定化電源装置において、所望とする電圧に安定化した直流電圧を電源ラインを介して負荷側回路へ供給する際に負荷電流に応じで電源ラインで生じる電圧降下を補正するにあたって、補正手段は、負荷電流に応じた電圧降下を予め想定しており、検出手段で検出された前記負荷電流に対応して、たとえば出力電圧安定化のフィードバック基準値を変化するなどして、出力電圧を上昇させる補正を行う。
【００４４】
それゆえ、配線の引き回しに影響されない安定した出力電圧制御を、簡単に行うことができる。
【００４５】
また、本発明の直流安定化電源装置は、以上のように、前記補正手段による出力電圧補正は、基本出力電圧に、電源出力端から負荷端までのインピーダンスによって発生する電圧降下量と略等しい補正電圧の合計値とする。
【００４６】
それゆえ、さらに負荷端での定電圧制御が可能となる。
【００４７】
さらにまた、本発明の直流安定化電源装置は、以上のように、スイッチング電源装置から成るＡＣアダプタであり、前記電源ラインを交換可能とし、前記補正手段は、前記電源ラインの種別に応じて前記補正電圧の設定値を変更する。
【００４８】
それゆえ、配線を変更しても、そのインピーダンスに応じた制御が可能となる。
【００４９】
また、本発明の直流安定化電源装置は、以上のように、ＡＣアダプタから負荷側機器へ電源供給を行う電源ラインをコネクタ着脱式とし、そのコネクタ形状を配線インピーダンスの違いによって異なるものとし、コネクタのＡＣアダプタへの差込みを行うことで、前記補正手段は前記補正電圧の設定値を切換える。
【００５０】
それゆえ、ＡＣアダプタに電源ラインを接続すれば、自動的に配線インピーダンスに応じた補正電圧の設定を行うことができる。
【００５１】
さらにまた、本発明の直流安定化電源装置は、以上のように、スイッチング電源装置から成るＡＣアダプタにおいて、スイッチング素子のスイッチングを制御する制御手段は、前記補正電圧が予め設定された値以上となると出力を制限する機能を有する。
【００５２】
それゆえ、負荷の異常等で出力電流が予め設定された値以上となった時に、過電流保護動作を行うことができる。
【００５３】
また、本発明の直流安定化電源装置は、以上のように、過電流保護動作を１次側のスイッチング出力の停止で実現し、電源投入されている間は、その過電流保護動作を継続し、前記ＡＣアダプタがコンセントから引き抜かれ、再度差し込まれて電源が再投入されると、前記スイッチング出力を再開する。
【００５４】
それゆえ、過電流保護動作が行われ、そのままの入力通電中で２次側の操作による不所望な保護解除の危険を防ぐことができる。
【００５５】
さらにまた、本発明の直流安定化電源装置は、以上のように、２次側平滑回路を２段で構成し、その２段の平滑回路の中間に前記前記負荷電流を検出する検出手段を配置する。
【００５６】
それゆえ、２つの平滑回路で単に出力リップルを抑えるだけでなく、２つの平滑回路の容量のバランスを設定することで、後段の平滑回路で負荷の急激な変動による過剰応答を防ぐことができる。
【００５７】
また、本発明の直流安定化電源装置は、以上のように、前記検出手段は、２次側電源ラインに直列に挿入される電流検知抵抗を備え、該電流検知抵抗と直列にコイルを接続する。
【００５８】
それゆえ、出力リップルを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の直流安定化電源装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の他の形態の直流安定化電源装置におけるコネクタ部分の正面図である。
【図３】前記コネクタの断面図である。
【図４】ＡＣアダプタとして使用される典型的な従来技術の直流安定化電源装置の電気的構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
２１    直流安定化電源装置
２２    商用電源
２３    整流ダイオード
２４    平滑コンデンサ
２５    トランス
２６    スイッチング素子
２７    制御回路
２８    ダイオード
２９ａ，２９ｂ    平滑コンデンサ
３０    電源ライン
３１    負荷
３２    出力電圧検出回路
３３    負荷電流検出回路（検出手段）
３４    比較回路（補正手段）
３５    基準電圧源
３６    基準電圧補正回路（補正手段）
４１    コネクタ
４２    電源ケーブル
４３    ジャック
４４    プラグ
４５，４６；４７，４８    端子
４９，５０    スイッチ
４９ａ，５０ａ    作動片
【図１】
2005045853.tif 000003
【図２】
2005045853.tif 000004
【図３】
2005045853.tif 000005
【図４】
2005045853.tif 000006