(57)【要約】【課題】互いに直列接続されスイッチング電源の入力段に設けられる２つのコンデンサのうち一方のコンデンサのショートを判断するための構成を簡単にしてコストを抑えることが可能なスイッチング電源を提供することを目的とする。【解決手段】制御回路６は、スイッチング部３へ入力される電力により動作し、スイッチング電源１の入力段に設けられ互いに直列接続されるコンデンサ４、５の接続点の電位に基づいてコンデンサ４、５のうち一方のコンデンサがショートしたことを判断する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子を備えそのスイッチング素子がオン、オフすることにより入力電力を所定の電力に変換して出力するスイッチング部と、
前記スイッチング素子のオン、オフを制御する制御回路と、
前記スイッチング部へ電力を入力するための電源と前記スイッチング部との間に設けられ、互いに直列接続される第１及び第２のコンデンサと、
を備え、
前記制御回路は、前記スイッチング部へ入力される電力により動作し、前記第１及び第２のコンデンサの接続点の電位に基づいて、前記第１及び第２のコンデンサのうちの一方のコンデンサがショートしたことを判断する、
ことを特徴とするスイッチング電源。
【請求項２】
請求項１に記載のスイッチング電源であって、
前記第１及び第２のコンデンサが複数互いに並列接続され、
前記制御回路は、互いに接続される前記第１及び第２のコンデンサの接続点の電位に基づいて、前記各コンデンサのうち何れかのコンデンサがショートしたことを判断する、
ことを特徴とするスイッチング電源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング素子がオン、オフすることにより入力電力を所定の電力に変換して出力するスイッチング電源に関し、特に、スイッチング電源の入力段に設けられるコンデンサのショートを判断するための構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、スイッチング電源の入力段には、スイッチング電源へ入力されるリップル電流を抑えるためにコンデンサが設けられる。
また、コンデンサの耐圧を上げたり、コンデンサが破損してもスイッチング電源の動作を継続させたりする場合などでは、複数のコンデンサを互いに直列接続したものがスイッチング電源の入力段に設けられる。
【０００３】
しかしながら、このように、複数のコンデンサを互いに直列接続したものをスイッチング電源の入力段に設ける構成では、あるコンデンサがショートすると、他のコンデンサに入力電圧が集中し連鎖的に他のコンデンサもショートする可能性がある。
【０００４】
そこで、１つのコンデンサがショートすることにより連鎖的に他のコンデンサがショートしてしまうという問題を解決するための構成として、例えば、スイッチング電源の入力段に設けられる２つのコンデンサの接続点とスイッチング電源のマイナス母線との間の電圧に基づいて各コンデンサにかかる電圧のアンバランスを調べるものがある。そして、そのアンバランスが重度のときマイナス母線に設けられるスイッチを開けて各コンデンサに電圧がかからないようにする（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、１つのコンデンサがショートすることにより連鎖的に他のコンデンサがショートしてしまうという問題を解決するための他の構成として、例えば、スイッチング電源と、スイッチング電源の動作を制御する制御回路とをそれぞれ異なる系統の電力により動作させ、その制御回路がスイッチング電源の入力段に設けられる２つのコンデンサの接続点の電圧に基づいて一方のコンデンサのショートを判断するものがある。この制御回路は、上記接続点の電圧が過電圧異常レベルより大きいとスイッチング電源のプラス母線側のコンデンサがショートしたと判断し上記接続点の電圧が不足電圧異常レベルより小さいとスイッチング電源のマイナス母線側のコンデンサがショートしたと判断する。そして、制御回路は、一方のコンデンサのショートを判断すると、スイッチング電源への入力電力を止めて他方のコンデンサに電圧が集中することを防止する（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００４−１６６３３４号公報
【特許文献２】特開平８−７９９６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のように、２つのコンデンサの接続点とスイッチング電源のマイナス母線との間の電圧に基づいて各コンデンサにかかる電圧のアンバランスを調べる構成では、２つのコンデンサの接続点の電位とスイッチング電源のマイナス母線の電位とをそれぞれ検出する必要があるため、それら２点の電位を検出するための構成を追加する分、回路構成が複雑となりコストがかかるという問題がある。
【０００７】
また、上述のように、スイッチング電源を動作させる電力と異なる系統の電力により動作する制御回路が２つのコンデンサの接続点の電圧に基づいて一方のコンデンサのショートを判断する構成では、制御回路は、スイッチング電源のマイナス母線側に接続されるコンデンサがショートしたことにより２つのコンデンサの接続点の電圧が不足電圧異常レベルより小さくなったのか、スイッチング電源への入力電力が止まったことにより２つのコンデンサの接続点の電圧が不足電圧異常レベルより小さくなったのかを判断することができない。そのため、スイッチング電源への入力電力が止まっているか否かを判断するための構成を追加する必要があり、その分回路構成が複雑になりコストがかかるという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明では、互いに直列接続されスイッチング電源の入力段に設けられる２つのコンデンサのうち一方のコンデンサのショートを判断するための構成を簡単にしてコストを抑えることが可能なスイッチング電源を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために本発明では、以下のような構成を採用した。
すなわち、本発明のスイッチング電源は、スイッチング素子を備えそのスイッチング素子がオン、オフすることにより入力電力を所定の電力に変換して出力するスイッチング部と、スイッチング素子のオン、オフを制御する制御回路と、スイッチング部へ電力を入力するための電源とスイッチング部との間に設けられ、互いに直列接続される第１及び第２のコンデンサとを備える。また、上記制御回路は、スイッチング部へ入力される電力により動作し、第１及び第２のコンデンサの接続点の電位に基づいて、第１のコンデンサまたは第２のコンデンサがショートしたことを判断する。
【００１０】
このように、本発明のスイッチング電源は、制御回路が第１及び第２のコンデンサの接続点の電位に基づいて一方のコンデンサのショートを判断しているので、第１及び第２のコンデンサの接続点の電位以外の電位、例えば、スイッチング電源のマイナス母線の電位などを制御回路が検出する必要がないため、その分回路構成を簡単にしてコストを抑えることができる。
【００１１】
また、本発明のスイッチング電源の制御回路は、スイッチング部へ入力される電力により動作する構成であるため、スイッチング部への入力電力が止まっているとき自身の動作も停止する。そのため、制御回路が一方のコンデンサのショートを判断することができるのは、スイッチング部への入力電力が止まっていないときである。従って、本発明のスイッチング電源は、第１及び第２のコンデンサのうちスイッチング電源のマイナス母線に接続されるコンデンサがショートしているか否かを判断する際にスイッチング部への入力電力が止まっているか否かを判断する必要がないので、スイッチング部への入力電力が止まっているか否かを判断するための構成を追加しない分、回路構成を簡単してコストを抑えることができる。
【００１２】
また、本発明のスイッチング電源は、第１及び第２のコンデンサが複数互いに並列接続され、制御回路が、互いに接続される第１及び第２のコンデンサの接続点の電位に基づいて、各コンデンサのうち何れかのコンデンサがショートしたことを判断するように構成してもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、互いに直列接続されスイッチング電源の入力段に設けられる２つのコンデンサのうち一方のコンデンサのショートを判断するための構成を簡単にしてコストを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
図１は、本発明の実施形態のスイッチング電源を示す図である。
図１に示すスイッチング電源１は、スイッチング素子を備えそのスイッチング素子がオン、オフすることにより電源２から入力される電力を所定の電力に変換して出力するスイッチング部３と、電源２とスイッチング部３との間すなわちスイッチング電源１の入力段に設けられ互いに直列接続されるコンデンサ４、５と、スイッチング部３のスイッチング素子のオン、オフを制御する制御回路６（例えば、マイクロコンピュータなど）と、電源２からスイッチング部３へ入力される電力を制御回路６を動作させるための電力に変換して制御回路６へ出力するＤＣ−ＤＣコンバータ７とを備えて構成されている。
【００１５】
また、図１に示すスイッチング電源１は、スイッチング電源１のプラス母線Ｐに接続されるコンデンサ４と並列接続される抵抗８と、スイッチング電源１のマイナス母線Ｎに接続されるコンデンサ５と並列接続されると共に抵抗８と直列接続される抵抗９と、互いに直列接続されコンデンサ４、５の接続点とスイッチング電源１のマイナス母線Ｎとの間に設けられる抵抗１０、１１とを備えて構成されている。
【００１６】
上記コンデンサ４、５は、互いに特性が同一のものを使用する。
上記抵抗８、９は、電源２からスイッチング部３へ入力される電圧Ｖｉｎを１／２の電圧に分圧するためのバランス抵抗である。なお、抵抗８、９の接続点の電圧、すなわち、コンデンサ４、５の接続点の電圧をＶａとする。
【００１７】
上記抵抗１０、１１は、電圧Ｖａを制御回路６に入力可能な電圧に分圧するための抵抗であり、抵抗１０、１１の各抵抗値は、抵抗９の抵抗値よりも十分大きな値とする。なお、抵抗１０、１１の接続点の電位をＶｂとする。
【００１８】
例えば、抵抗１０の抵抗値をＲ１、抵抗１１の抵抗値をＲ２とする場合、電圧Ｖｂは、通常時（コンデンサ４、５が共にショートしていないとき）、電圧Ｖｉｎ×（１／（２×（Ｒ２／Ｒ１＋Ｒ２）））となる。
【００１９】
上記制御回路６は、スイッチング部３に備えるスイッチング素子のオン、オフを制御する以外に、電位Ｖｂに基づいてコンデンサ４またはコンデンサ５がショートしたことを判断する。
【００２０】
次に、コンデンサ４またはコンデンサ５のショートを判断する際の制御回路６の動作について説明する。
まず、制御回路６がコンデンサ４のショートを判断する際の制御回路６の動作について説明する。
【００２１】
制御回路６は、電位Ｖｂが予め制御回路６内に記録しておいた通常時の電位Ｖｂの２倍になると、コンデンサ４がショートしたものと判断する。これは、コンデンサ４がショートした場合、電圧Ｖａは電圧Ｖｉｎと同電位になるため、ある電圧Ｖｉｎに対して電位Ｖｂでは通常時の電位Ｖｂの２倍になるためである。
【００２２】
ここで、電圧Ｖｉｎが通常時ある範囲で変動する場合を考える。なお、このときの電圧Ｖｉｎの変動範囲の最大値はコンデンサ４、５の耐圧を超えない値とする。
このような場合、制御回路６は、電位Ｖｂが予め制御回路６内に記録しておいた通常時の電位Ｖｂの変動範囲（通常時の電圧Ｖｉｎの変動範囲に対応して変動する電位Ｖｂの範囲）の最大値以上になると、コンデンサ４がショートしたものと判断する。電圧Ｖｉｎが通常時の電圧Ｖｉｎの変動範囲の最大値の１／２以上の場合に、電位Ｖｂが通常時の電位Ｖｂの２倍になると、電位Ｖｂが通常時の電位Ｖｂの変動範囲の最大値以上になるため、制御回路６はコンデンサ４がショートしたものと判断することができる。
【００２３】
なお、電圧Ｖｉｎが通常時の電圧Ｖｉｎの変動範囲の最大値の１／２より小さい場合に、電位Ｖｂが通常時の電位Ｖｂの２倍になる場合では、電位Ｖｂが通常時の電位Ｖｂの変動範囲の最大値より小さくなるため、コンデンサ４、５に耐圧以上の電圧がかからず問題ない。
【００２４】
次に、制御回路６がコンデンサ５のショートを判断する際の制御回路６の動作について説明する。
制御回路６は、電位Ｖｂがゼロまたは異常に小さくなる場合、コンデンサ５がショートしたものと判断する。これは、コンデンサ５がショートした場合、電圧Ｖａがゼロまたは異常に小さくなるため、電位Ｖｂもゼロまたは異常に小さくなるためである。
【００２５】
そして、制御回路６は、例えば、コンデンサ４またはコンデンサ５がショートしたと判断すると、スイッチング部３のスイッチング素子の動作を停止させてコンデンサ４、５のうちショートしていないコンデンサに電圧がかからないようにする。
【００２６】
これにより、コンデンサ４、５のうち一方のコンデンサがショートすることにより、他方のコンデンサに電圧が集中することを防ぎ、連鎖的にコンデンサがショートすることを防止することができる。
【００２７】
このように、制御回路６は、コンデンサ４、５の接続点の電位のみに基づいて一方のコンデンサのショートを判断しているので、コンデンサ４、５の接続点の電位以外の電位、例えば、スイッチング電源１のマイナス母線Ｎの電位などを検出する必要がなく、その分回路構成を簡単にしてコストを抑えることができる。
【００２８】
また、制御回路６にさらに電圧Ｖｉｎを入力し、電位Ｖｂより求められる電圧Ｖａが電圧Ｖｉｎと同じになったときコンデンサ４がショートしたものと制御回路６に判断させる構成も考えられるが、スイッチング電源１は、この構成に比べて、電圧Ｖｉｎを制御回路６に入力するための構成（分圧抵抗など）を設ける必要がない分、部品点数や実装面積を低減することができる。
【００２９】
また、制御回路６は、スイッチング部３へ入力される電力により動作する構成であるため、スイッチング部３への入力電力が止まっているとき自身の動作も停止する。そのため、コンデンサ４またはコンデンサ５のショートを判断することができるのは、スイッチング部３への入力電力が止まっていないときである。従って、制御回路６は、コンデンサ４、５のうちスイッチング電源１のマイナス母線Ｎに接続されるコンデンサ５がショートしているか否かを判断する際にスイッチング部３への入力電力が止まっているか否かを判断する必要がない。これにより、スイッチング電源１は、スイッチング部３への入力電力が止まっているか否かを判断するための構成を追加しない分、回路構成を簡単にしてコストを抑えることができる。
【００３０】
なお、上記実施形態では、コンデンサ４、５を１組スイッチング電源１の入力段に設ける構成であるが、コンデンサ４、５を複数互いに並列接続し、それらコンデンサ４、５の各接続点を互いに接続してもよい。このように構成する場合、例えば、制御回路６は、電位Ｖｂが通常時の電位Ｖｂの変動範囲の最大値以上になると、スイッチング電源１のプラス母線Ｐに接続される何れかのコンデンサがショートしたものと判断し、電位Ｖｂがゼロまたは異常に小さくなると、スイッチング電源１のマイナス母線Ｎに接続される何れかのコンデンサがショートしたものと判断し、何れかのコンデンサのショートを判断すると、スイッチング部３のスイッチング素子の動作を停止させるように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態のスイッチング電源を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  スイッチング電源
２  電源
３  スイッチング部
４  コンデンサ
５  コンデンサ
６  制御回路
７  ＤＣ−ＤＣコンバータ
８  抵抗
９  抵抗
１０  抵抗
１１  抵抗
【図１】
2007228654.tif 000003