(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チョークコイルを有する昇圧型の高調波電流抑制回路を組み込んだ電源装置において、
交流入力電圧を整流する整流器と、
この整流器からの整流出力電圧を平滑された直流電圧にして前記高調波電流抑制回路に印加する平滑コンデンサとを備え、
前記高調波電流抑制回路は、前記平滑コンデンサの両端に接続される前記チョークコイルおよびスイッチング素子の直列回路と、前記スイッチング素子の両端間に接続されるダイオードおよびコンデンサの直列回路とを備え、
前記チョークコイル間にプリント基板のパターンによってサージ電圧を保護する放電用ギャップを設けたことを特徴とする電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サージ電圧の保護と高調波電流の抑制を目的とした電源装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、この種の電源装置は、コンデンサおよびコモンモードチョークコイルを組み合わせたラインフィルタと、このラインフィルタの後段に接続される整流器とにより入力部を構成しているが、ＩＥＣ（International Electrotechnical Commission : 国際電気技術委員会）の定めた雷サージの試験内容が、従来よりも厳しくなっており、前記ラインフィルタに何等かの対策を講じないと、規格を満足しない状況となっている。
【０００３】
こうした入力電圧に印加する雷サージの保護回路として、例えば特開平４−２２０８６号公報などには、コモンモードチョークコイルの入力側と出力側との間に、プリント基板のパターンを利用して放電用ギャップを設け、雷サージによるサージ電圧が印加した場合には、この放電用ギャップ間で放電させて、整流器とグランド間に発生する異常電圧を抑制するようにしたものが開示されている。
【０００４】
ところで、前記ＩＥＣには、各種電気機器から発生する高調波電流を所定レベル以下に抑えるために、高調波電流の規格を別に定めており、この規格を満足するために、従来は不必要であった高調波電流抑制回路を、電源回路の入力側に組み込んでいる。しかし、高調波電流抑制回路として一般的に適用される昇圧回路は、昇圧用のチョークコイルが設けられる構成のために、前述のような保護回路を設けていても、このチョークコイルによりサージ電圧が跳ね上がって（約1.5倍程度）、内部回路にまで侵入してしまい、雷サージの試験規格を満足しなくなるという不具合を生じる。
【０００５】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、昇圧型の高調波電流抑制回路を組み込んだ場合であっても、サージ電圧の跳ね上がりを防止できる電源装置を提供することをその目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の電源装置は、前記目的を達成するために、チョークコイルを有する昇圧型の高調波電流抑制回路を組み込んだ電源装置において、交流入力電圧を整流する整流器と、この整流器からの整流出力電圧を平滑された直流電圧にして前記高調波電流抑制回路に印加する平滑コンデンサとを備え、前記高調波電流抑制回路は、前記平滑コンデンサの両端に接続される前記チョークコイルおよびスイッチング素子の直列回路と、前記スイッチング素子の両端間に接続されるダイオードおよびコンデンサの直列回路とを備え、前記チョークコイル間にプリント基板のパターンによってサージ電圧を保護する放電用ギャップを設けて構成される。
【０００７】
上記構成によれば、雷サージによるサージ電圧を電源装置に印加すると、高調波電流抑制回路のチョークコイルは、それ自身のエネルギーを放出する際に電圧を発生する。しかし、このチョークコイルに発生した電圧が所定レベルを越えると、放電用ギャップにより放電してしまうので、チョークコイルによるサージ電圧の跳ね上がりは抑制される。したがって、高調波電流の抑制効果を妨げることなく、サージ電圧が印加されても内部回路を保護することができる。さらに、この放電用ギャップは、プリント基板のパターンを利用した簡単な構成であるため、保護用部品を不要にして、電源装置の小形化を達成できる。
【０００８】
【発明の実施形態】
以下、本発明の電源装置の一実施例について、添付図面を参照しながら説明する。電源装置の入力部の電気的構成を示す図３おいて、１，２は交流電圧が入力する入力端子、また、３はグランドすなわち接地端子で、前記入力端子１，２にはラインフィルタ４が接続される。ラインフィルタ４は、主に低域のノーマルモードノイズを除去するアクロス・ザ・ライン・コンデンサ５，６と、主に高域のノーマルモードノイズおよびコモンモードノイズを除去するライン・バイパス・コンデンサ７，８と、主に低域のコモンモードノイズを除去するコモンモードチョークコイル９，10とにより構成される。なお、本実施例では、コモンモードノイズを効果的に除去するために、二段のコモンモードチョークコイル９，10を有しているが、これは一段であってもよい。また、ラインフィルタ４の内部構成は、本実施例のものに限定されない。
【０００９】
11は、前記入力端子１，２間の交流入力電圧を整流するダイオードブリッジからなる整流器で、これは、ラインフィルタ４の最後段にあるコモンモードチョークコイル10に接続される。また、12は整流器11からの整流出力電圧に含まれるリプル（脈動）成分を小さくするための平滑コンデンサであり、ここで平滑された直流電圧が、高調波電流抑制回路であるチョッパ型の昇圧回路13に印加される。さらに、整流器11の出力ラインの一方には、熱放散定数の各々異なる突入電流防止用のサーミスタ14，15が直列に挿入接続される。昇圧回路13は、前記平滑コンデンサ12の両端に、昇圧用のチョークコイル16とＭＯＳ型ＦＥＴからなるスイッチング素子17との直列回路を接続するとともに、スイッチング素子17の両端間にダイオード18とコンデンサ19との直列回路を接続し、このコンデンサ19の両端間に、主トランス20の一次巻線とＭＯＳ型ＦＥＴからなる主スイッチング素子21との直列回路を接続して構成される。また、この主トランス20と主スイッチング素子21とにより、直流を交流に変換する電源装置の主インバータ回路22を構成する。そして、スイッチング素子17のオン時には、チョークコイル16にエネルギーを蓄え、スイッチング素子17のオフ時には、このチョークコイル16に蓄えたエネルギーを平滑コンデンサ12の両端電圧に重畳させて、昇圧回路13の出力側にあるコンデンサ19の両端電圧すなわち主インバータ回路22の印加電圧を昇圧させる。それと共に、スイッチング素子17のスイッチング動作により、昇圧回路13が入力端子１，２間の交流入力電圧と入力電流の波形を近付けることで、力率の改善ひいては高調波電流の抑制を達成するようにしている。
【００１０】
図２は、コモンモードチョークコイル９周辺の構成を示したものである。同図において、９Ａ，９Ｂは共通のコアに巻回されたコモンモードチョークコイル９の巻線部であり、一方の巻線部９Ａにはリード線31が接続されるとともに、他方の巻線部９Ｂには別のリード線32が接続される。また、33，34は、リード線31，32を介してコモンモードチョークコイル９の入力側に接続された入力端子である。これらの入力端子33，34は、プリント基板35のパターン36，37に各々半田付け接続される。一方、38，39は、リード線31，32を介してコモンモードチョークコイル９の出力側に接続された出力端子であり、これらの出力端子38，39は、プリント基板35のパターン40，41に各々半田付け接続される。
【００１１】
各パターン36，37，40，41の先端部分は、レジストを除去して導体部36Ａ，37Ａ，40Ａ，41Ａが露出している。各導体部36Ａ，37Ａ，40Ａ，41Ａは、いずれものこぎり刃状に形成され、導体部36Ａと導体部40Ａ、および導体部37Ａと導体部41Ａが、各々放電用ギャップ42，43を形成しつつ対向している。これらの放電用ギャップ42，43の距離は、コモンモードチョークコイル９の逆電圧の発生を抑える距離にする。なお、本実施例では、後段のコモンモードチョークコイル10にも同様の放電用パターン44，45を形成する（図１参照）。その周辺の構成は、図２と全く同一である。
【００１２】
図１は、昇圧回路13のチョークコイル16周辺の構成を示したものである。同図において、16Ａはリード線51を接続したチョークコイル16の巻線部であり、チョークコイル16の入力側および出力側には、リード線51を介して各々入力端子52と出力端子53が接続される。これらの入力端子52および出力端子53は、プリント基板35のパターン54，55に各々半田付け接続される。各パターン54，55の先端部分は、レジストを除去して導体部54Ａ，55Ａが露出している。各導体部54Ａ，55Ａは、いずれものこぎり刃状に形成され、放電用ギャップ56を形成しつつ対向している。この放電用ギャップ56の距離は、チョークコイル16の逆電圧の発生を抑える距離にする。
【００１３】
次に、上記構成につきその作用を説明する。定常状態においては、入力端子１，２間に交流入力電圧を印加すると、この入力電圧は整流器11および平滑コンデンサ12にて整流平滑され、昇圧回路13に供給される。また、ラインフィルタ４は、ライン−ライン間に発生するノーマルモードノイズと、ライン−グランド間に発生するコモンモードノイズを減衰除去する。整流器11の整流出力は昇圧回路13により昇圧され、主インバータ回路22に印加されるが、この際、スイッチング素子17をスイッチングすることにより、チョークコイル16を介して入力端子１，２間に取り込まれる電流波形を正弦波状に制御するので、結果的に電源装置の力率が改善され、入力電流の高調波成分をほぼ零にまで抑制できる。
【００１４】
一方、交流電圧が入力する一方の入力端子１または入力端子２と接地端子３との間にサージ電圧を印加すると、コモンモードチョークコイル９，10は、それ自身に蓄えられたエネルギーを放出する際に電圧が発生する。しかし、各チョークコイル９，10の入力側と出力側との間には、各々放電用ギャップ42〜45が形成されるため、コモンモードチョークコイル９，10に発生した電圧が所定レベルを越えると、放電用ギャップ42〜45間が導通状態となり放電してしまう。したがって、整流器11と接地端子３との間には、印加されたサージ電圧と放電ギャップ42〜45の放電電圧を加えた電圧しか発生せず、コモンモードチョークコイル９，10によるサージ電圧の跳ね上がりは抑制される。
【００１５】
また、入力端子１または入力端子２と接地端子３との間にサージ電圧を印加すると、昇圧回路13のチョークコイル16にも、それ自身に蓄えられたエネルギーを放出する際に電圧が発生する。しかし、本実施例では、チョークコイル16の入力側と出力側との間に、別の放電用ギャップ56が形成されるため、チョークコイル16に発生した電圧が所定レベルを越えると、放電用ギャップ56間が導通状態となり放電してしまう。したがって、昇圧回路13の出力側にある電源装置の内部回路たる主インバータ回路22と接地端子３との間には、印加されたサージ電圧と放電ギャップ56の放電電圧を加えた電圧しか発生せず、チョークコイル16によるサージ電圧の跳ね上がりは抑制される。
【００１６】
このように、本実施例では、雷サージによるサージ電圧を電源装置に印加すると、チョークコイル16はそれ自身のエネルギーを放出する際に電圧が発生するが、チョークコイル16に発生した電圧が所定レベルを越えると、放電用ギャップ56により放電してしまうので、チョークコイル16によるサージ電圧の跳ね上がりは抑制される。したがって、昇圧回路13による高調波電流の抑制効果を妨げることなく、サージ電圧が印加されても内部回路を保護することができ、従来コモンモードチョークコイル９，10間に放電用ギャップ42〜45を設けただけでは不可能とされた雷サージの試験規格を満足することが可能となる。また、この放電用ギャップ56は、プリント基板35のパターン54，55を利用した簡単な構成であるため、サージキラーなどの保護用部品を不要にして、電源装置の小形化を達成できる。
【００１７】
つまり、高調波電流の規格を満足するために、チョークコイル16を有する昇圧型の高調波電流抑制回路たる昇圧回路13を組み込んだ電源装置において、交流入力電圧を整流する整流器11と、この整流器11からの整流出力電圧を平滑された直流電圧にして昇圧回路13に印加する平滑コンデンサ12とを備え、昇圧回路13は、平滑コンデンサ12の両端に接続されるチョークコイル16およびスイッチング素子17の直列回路と、スイッチング素子17の両端間に接続されるダイオード18およびコンデンサ19の直列回路とを備え、チョークコイル16間にプリント基板35のパターン54，55によってサージ電圧を保護する放電用ギャップ56を設けるようにすれば、昇圧回路13を組み込んだ場合でも、サージ電圧の跳ね上がりを防止でき、併せて電源装置の小形化を達成できる。
【００１８】
また、上記構成においては、本実施例のように、交流電圧が入力するラインフィルタ４を構成するコモンモードチョークコイル９の入力側と出力側との間に、プリント基板35のパターン36，37，40，41によってサージ電圧を保護する放電用ギャップ42，43を設けることが好ましい。このようにすると、ラインフィルタ４のコモンモードチョークコイル９による電圧の跳ね上がりも防止され、ラインフィルタ４を設けたことによるノイズ除去効果を妨げることなく、サージ電圧が印加されても内部回路を保護して、雷サージの試験規格を満足することが可能となる。また、この放電用ギャップ42，43も、プリント基板35のパターン36，37，40，41を利用した簡単な構成であるため、サージキラーなどの保護用部品を不要にして、電源装置の一層の小形化を達成できる。
【００１９】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲において種々の変形実施が可能である。例えば放電用ギャップ56を形成する導体部54Ａ，55Ａは、本実施例のようなのこぎり状に限らず、各種形状に形成してもよい。
【００２０】
【発明の効果】
本発明の電源装置は、チョークコイルを有する昇圧型の高調波電流抑制回路を組み込んだ電源装置において、交流入力電圧を整流する整流器と、この整流器からの整流出力電圧を平滑された直流電圧にして前記高調波電流抑制回路に印加する平滑コンデンサとを備え、前記高調波電流抑制回路は、前記平滑コンデンサの両端に接続される前記チョークコイルおよびスイッチング素子の直列回路と、前記スイッチング素子の両端間に接続されるダイオードおよびコンデンサの直列回路とを備え、前記チョークコイル間にプリント基板のパターンによってサージ電圧を保護する放電用ギャップを設けたものであり、昇圧型の高調波電流抑制回路を組み込んだ場合であっても、サージ電圧の跳ね上がりを防止でき、併せて電源装置の小形化を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例を示す昇圧回路を構成するチョークコイル周辺の概略図である。
【図２】  同上コモンモードチョークコイル周辺の概略図である。
【図３】  同上電源装置の入力部の回路図である。
【符号の説明】
11  整流器
12  平滑コンデンサ
13  昇圧回路（高調波電流抑制回路）
16  チョークコイル
17  スイッチング素子
18  ダイオード
19  コンデンサ
35  プリント基板
54，55  パターン
56  放電用ギャップ
【図１】
0003931319.tif 000002
【図２】
0003931319.tif 000003
【図３】
0003931319.tif 000004