(57)【要約】【課題】本発明は、異常短絡保護機能を有する電圧変換回路を提供する。【解決手段】本発明に係る電圧変換回路は、交流電圧を直流電圧に変換することに用いられる。前記電圧変換回路は、順に電気的に接続された、交流電圧を受けるための入力端と、第一ヒューズと、過電圧保護ユニットと、整流ユニットと、第二ヒューズと、フィルタユニットと、直流電圧を出力するための出力端と、を備える。前記第二ヒューズは、前記過電圧保護ユニットと前記整流ユニットとの間又は前記整流ユニットと前記フィルタユニットとの間に接続される。【選択図】図１
2013258898.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電圧を直流電圧に変換することに用いられる電圧変換回路であって、
順に電気的に接続された、交流電圧を受けるための入力端と、第一ヒューズと、過電圧保護ユニットと、整流ユニットと、第二ヒューズと、フィルタユニットと、直流電圧を出力するための出力端と、を備え、
前記第二ヒューズは、前記過電圧保護ユニットと前記整流ユニットとの間又は前記整流ユニットと前記フィルタユニットとの間に接続されること
を特徴とする電圧変換回路。
【請求項２】
前記第一ヒューズの定格電流は、前記第二ヒューズの定格電流より大きいことを特徴とする請求項１に記載の電圧変換回路。
【請求項３】
前記フィルタユニットは、電解コンデンサを備え、
前記電解コンデンサの正極は、前記出力端に接続され、
前記電解コンデンサの負極は、接地されること
を特徴とする請求項１又は２に記載の電圧変換回路。
【請求項４】
前記整流ユニットは、整流ブリッジを備え、
前記整流ブリッジは、第一入力端子と、第二入力端子と、第一出力端子と、第二出力端子と、を備え、
前記第一入力端子及び前記第二入力端子は、前記過電圧保護ユニットに接続され、
前記第一出力端子は、前記第二ヒューズによって前記電解コンデンサの正極に接続され、
前記第二出力端子は、接地される、又は前記第一出力端子は、前記電解コンデンサの正極に接続され、
前記第二出力端子は、前記第二ヒューズによって接地されること
を特徴とする請求項３に記載の電圧変換回路。
【請求項５】
前記入力端は、第一入力ポート及び第二入力ポートを備え、
前記過電圧保護ユニットは、バリスターを備え、
前記バリスターの一端は、前記第一ヒューズによって前記第一入力ポートに接続されるとともに前記第一入力端子に接続され、
前記バリスターの他端は、前記第二入力ポートに接続されるとともに前記第二入力端子に接続されることを特徴とする請求項４に記載の電圧変換回路。
【請求項６】
前記電圧変換回路は、第一電磁干渉抑制ユニットをさらに備え、
前記第二ヒューズは、前記過電圧保護ユニットと前記第一電磁干渉抑制ユニットとの間又は前記第一電磁干渉抑制ユニットと前記整流ユニットとの間に接続されること
を特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の電圧変換回路。
【請求項７】
前記電圧変換回路は、第二電磁干渉抑制ユニットをさらに備え、
前記第二ヒューズは、前記第一電磁干渉抑制ユニットと前記第二電磁干渉抑制ユニットとの間又は前記第二電磁干渉抑制ユニットと前記整流ユニットとの間に接続されること
を特徴とする請求項６に記載の電圧変換回路。
【請求項８】
前記第一電磁干渉抑制ユニットは、第一コンデンサを備え、
前記第一コンデンサの両端は、前記過電圧保護ユニットに接続され、
前記第二電磁干渉抑制ユニットは、コモンモードインダクタンスを備え、
前記コモンモードインダクタンスは、第一入力端と、第二入力端と、第一出力端と、第二出力端と、を備え、
前記第一入力端は、前記第二ヒューズによって前記第一コンデンサの一端に接続され、
前記第二入力端は、前記第一コンデンサの他端に接続され、
前記第一出力端及び前記第二出力端は、前記整流ユニットに接続されること
を特徴とする請求項７に記載の電圧変換回路。
【請求項９】
前記第一電磁干渉抑制ユニットは、第一コンデンサを備え、
前記第一コンデンサの両端は、前記過電圧保護ユニットに接続され、
前記第二電磁干渉抑制ユニットは、コモンモードインダクタンスを備え、
前記コモンモードインダクタンスは、第一入力端と、第二入力端と、第一出力端と、第二出力端と、を備え、
前記第一入力端は、前記第一コンデンサの一端に接続され、
前記第二入力端は、前記第一コンデンサの他端に接続され、
前記第一出力端は、前記第二ヒューズによって前記整流ユニットの第一入力端に接続され、
前記第二出力端は、前記整流ユニットの第二入力端に接続されること
を特徴とする請求項７に記載の電圧変換回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧変換回路に関して、特にＡＣ／ＤＣ電圧変換回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＡＣ／ＤＣ電源モジュールの電圧変換回路において、交流電圧入力端のファイヤーワイヤーとゼロラインとの間には、バリスターのような避雷部品が設置されている。そして交流電圧入力端とバリスターとの間には、大きい定格電流を有するヒューズが直列接続されている。交流電圧入力端に瞬時的な過電圧が印加された時、バリスターの抵抗は急速に低くなり、該バリスターを流れる電流は急激に大きくなる。これにより、電圧変換回路を保護することができる。また、バリスターは、長期にわたる使用により性能が劣化した場合、ヒューズを溶断することによって、熱がバリスターに蓄積されることを防止する。
【０００３】
ＡＣ／ＤＣ電源モジュールの電圧変換回路には、フィルタ処理するための電解コンデンサが設置されている。この電解コンデンサは、使用寿命を超えると短絡のような異常が発生する。この時、大きい定格電流を有するヒューズは溶断されにくいため、電圧変換回路における熱は蓄積されて、火災が発生する恐れがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、前記課題を解決するために、異常短絡保護機能を有する電圧変換回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するため、本発明に係る電圧変換回路は、交流電圧を直流電圧に変換することに用いられる。前記電圧変換回路は、順に電気的に接続された、交流電圧を受けるための入力端と、第一ヒューズと、過電圧保護ユニットと、整流ユニットと、第二ヒューズと、フィルタユニットと、直流電圧を出力するための出力端と、を備える。前記第二ヒューズは、前記過電圧保護ユニットと前記整流ユニットとの間、又は前記整流ユニットと前記フィルタユニットとの間に接続される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の電圧変換回路は、フィルタユニットが長期使用によって、その性能が劣化すると、第二ヒューズを溶断することによって熱がフィルタユニットに蓄積されることを防止し、火災の危険性を排除する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態に係る電圧変換回路の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【０００９】
図１を参照すると、電圧変換回路１００は、交流電圧を直流電圧に変換することに用いられる。直流電圧は、負荷２００に供給される。電圧変換回路１００は、順に電気的に接続された入力端１０と、第一ヒューズＦ１と、過電圧保護ユニット１１と、第一電磁干渉抑制ユニット１２と、第二電磁干渉抑制ユニット１３と、整流ユニット１４と、第二ヒューズＦ２と、フィルタユニット１５と、出力端１６と、を備える。第一ヒューズＦ１の定格電流は、第二ヒューズＦ２の定格電流より大きい。出力端１６は、直流電圧を出力することに用いられる。
【００１０】
入力端１０は、第一入力ポート１０１及び第二入力ポート１０２を備える。第一入力ポート１０１及び第二入力ポート１０２は、外部の交流電圧を受けることに用いられる。本実施形態において、外部の交流電圧は、２２０Ｖであり、第一入力ポート１０１は、ファイヤーワイヤーであり、第二入力ポート１０２は、ゼロラインである。
【００１１】
第一ヒューズＦ１は、第一入力ポート１０１と過電圧保護ユニット１１との間に接続される。過電圧保護ユニット１１は、長期にわたる使用により性能が劣化すると、第一ヒューズＦ１を溶断することによって、熱が過電圧保護ユニット１１に蓄積されることを防止して、火災の危険性を排除することができる。他の実施形態において、第一ヒューズＦ１は、第二入力ポート１０２と過電圧保護ユニット１１との間に接続されることもできる。
【００１２】
過電圧保護ユニット１１は、第一ヒューズＦ１と第一電磁干渉抑制ユニット１２との間に接続され、入力端１０に供給された瞬時的な過電圧（例えば、落雷テストする時の、入力端１０に供給された４ＫＶ又は６ＫＶの瞬時的な高電圧等である）を抑制することに用いられる。これにより、第一電磁干渉抑制ユニット１２、第二電磁干渉抑制ユニット１３、整流ユニット１４、フィルタユニット１５の電子部品が、瞬時的な過電圧によって損傷することを免れる。本実施形態において、過電圧保護ユニット１１は、避雷用バリスターＲを備える。バリスターＲの第一端１１１は、第一ヒューズＦ１によって第一入力ポート１０１に接続され、バリスターＲの第二端１１２は、第二入力ポート１０２に接続される。入力端１０に瞬時的な過電圧が印加された時に、バリスターＲの抵抗は急速に低くなり、該バリスターＲを流れる電流は急激に大きくなる。これにより、電圧変換回路を保護することができる。他の実施形態において、バリスターＲは、瞬時的な過渡電圧サプレッサ（ＴＶＳ）ダイオードなどの避雷部品に置き換えることができる。
【００１３】
第一電磁干渉抑制ユニット１２は、過電圧保護ユニット１１と第二電磁干渉抑制ユニット１３との間に接続され、電圧変換回路１００の電磁干渉を抑制することに用いられる。本実施形態において、第一電磁干渉抑制ユニット１２は、第一コンデンサＣ１を備える。第一コンデンサＣ１の第一端１２１は、バリスターＲの第一端１１１に接続され、第一コンデンサＣ１の第二端１２２は、バリスターＲの第二端１１２に接続される。
【００１４】
第二電磁干渉抑制ユニット１３は、第一電磁干渉抑制ユニット１２と整流ユニット１４との間に接続され、外部の電磁干渉信号の入力を抑制するとともに、自身が作動する過程で発生した電磁干渉信号を弱めることに用いられる。これにより、電磁干渉の強度を効果的に低減することができる。本実施形態において、第二電磁干渉抑制ユニット１３は、コモンモードインダクタンスＬ１を備える。コモンモードインダクタンスＬ１は、第一入力端１３２と、第二入力端１３４と、第一出力端１３６と、第二出力端１３８と、を備える。第一入力端１３２は、第一コンデンサＣ１と第一ヒューズＦ１が接続されている一端に接続される。第二入力端１３４は、第一コンデンサＣ１と第二入力ポート１０２が接続されている一端に接続される。第一出力端１３６及び第二出力端１３８は、整流ユニット１４に接続される。他の実施形態において、コモンモードインダクタンスＬ１は、ディファレンシャルモードインダクタンスに置き換えることができる。
【００１５】
整流ユニット１４は、第二電磁干渉抑制ユニット１３とフィルタユニット１５との間に接続され、電圧変換回路１００の交流電圧をパルス直流電圧に整流することに用いられる。本実施形態において、整流ユニット１４は、整流ブリッジＤである。整流ブリッジＤは、第一入力端子１４２と、第二入力端子１４４と、第一出力端子１４６と、第二出力端子１４８と、を備える。第一入力端子１４２は、コモンモードインダクタンスＬ１の第一出力端１３６に接続され、第二入力端子１４４は、コモンモードインダクタンスＬ１の第二出力端１３８に接続される。第一出力端子１４６は、パルス直流電圧を出力することに用いられ、第二出力端子１４８は、接地される。
【００１６】
フィルタユニット１５は、整流ユニット１４から出力されたパルス直流電圧を安定した直流電圧にフィルタすることに用いられる。本実施形態において、フィルタユニット１５は、電解コンデンサＣ２を備える。電解コンデンサＣ２の正極は、第二ヒューズＦ２によって整流ブリッジＤの第一出力端子１４６に接続され、負極は、接地されるとともに整流ブリッジＤの第二出力端子１４８に接続される。他の実施形態において、電解コンデンサＣ２の正極は、整流ブリッジＤの第一出力端子１４６に接続され、負極は、接地されるとともに第二ヒューズＦ２によって整流ブリッジＤの第二出力端子１４８に接続される。
【００１７】
出力端１６は、第一出力ポート１６１及び第二出力ポート１６２を備える。第一出力ポート１６１は、電解コンデンサＣ２の正極に接続される。第二出力ポート１６２は、電解コンデンサＣ２の負極に接続される。負荷２００は、第一出力ポート１６１と第二出力ポート１６２との間に接続される。
【００１８】
本実施形態において、第二ヒューズＦ２は、整流ブリッジＤの第一出力端子１４６と電解コンデンサＣ２の正極との間に直列接続される。第二ヒューズＦ２の定格電流は、電圧変換回路１００が正常に作動する時の整流ブリッジＤの第一出力端子１４６の出力電流よりやや大きい。電解コンデンサＣ２の使用寿命を超えて、短絡のような異常が発生した場合、第二ヒューズＦ２は溶断される。これにより、熱が電解コンデンサＣ２等の部品に蓄積されることを防止し、火災の危険性を排除することができる。
【００１９】
他の実施形態において、第二ヒューズＦ２は、過電圧保護ユニット１１と第一電磁干渉抑制ユニット１２との間に接続することができる。具体的には、第二ヒューズＦ２の一端は、バリスターＲの第一端１１１に接続され、第二ヒューズＦ２の他端は、第一コンデンサＣ１の第一端１２１に接続される。又は第二ヒューズＦ２の一端は、バリスターＲの第二端１１２に接続され、第二ヒューズＦ２の他端は、第一コンデンサＣ１の第二端１２２に接続される。
【００２０】
他の実施形態において、第二ヒューズＦ２は、第一電磁干渉抑制ユニット１２と第二電磁干渉抑制ユニット１３との間に接続することができる。具体的には、第二ヒューズＦ２は、第一コンデンサＣ１の第一端１２１とコモンモードインダクタンスＬ１の第一入力端１３２との間、又は第一コンデンサＣ１の第二端１２２とコモンモードインダクタンスＬ１の第二入力端１３４との間に直列接続される。
【００２１】
他の実施形態において、第二ヒューズＦ２は、第二電磁干渉抑制ユニット１３と整流ユニット１４との間に接続することもできる。具体的には、第二ヒューズＦ２は、コモンモードインダクタンスＬ１の第一出力端１３６と整流ブリッジＤの第一入力端子１４２との間又はコモンモードインダクタンスＬ１の第二出力端１３８と整流ブリッジＤの第二入力端子１４４との間に直列接続される。
【００２２】
以上、本発明を実施例に基づいて具体的に説明したが、本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能であることは勿論であって、本発明の保護範囲は、以下の特許請求の範囲から決まる。
【符号の説明】
【００２３】
１０  入力端
１１  過電圧保護ユニット
１２  第一電磁干渉抑制ユニット
１３  第二電磁干渉抑制ユニット
１４  整流ユニット
１５  フィルタユニット
１６  出力端
１００  電圧変換回路
１０１  第一入力ポート
１０２  第二入力ポート
１２１  第一コンデンサの第一端
１２２  第一コンデンサの第二端
１１１  バリスターの第一端
１１２  バリスターの第二端
１３２  第一入力端
１３４  第二入力端
１３６  第一出力端
１３８  第二出力端
１４２  第一入力端子
１４４  第二入力端子
１４６  第一出力端子
１４８  第二出力端子
１６１  第一出力ポート
１６２  第二出力ポート
２００  負荷
Ｃ１  第一コンデンサ
Ｃ２  電解コンデンサ
Ｄ  整流ブリッジ
Ｆ１  第一ヒューズ
Ｆ２  第二ヒューズ
Ｌ１  コモンモードインダクタンス
Ｒ  バリスター
【図１】
2013258898.tif 000003