(57)【要約】【課題】フォトカプラを使用することなく、一次側に入力された交流電圧の異常の有無を二次側に伝達することができるスイッチング電源装置を提供する。【解決手段】スイッチング電源装置１は、一次側直流電圧Ｖ１をスイッチングするスイッチング部（Ｍ）と、トランスと、二次巻線Ｔ２における誘起電圧Ｖ３を直流化してなる二次側直流電圧Ｖｏｕｔを出力する出力部（Ｄ２，Ｃ２）と、スイッチング部（Ｍ）を制御する制御部２と、交流電圧Ｖｉｎの異常を検出する異常検出部４とを備えている。制御部２は、設定端子に接続された設定用抵抗（ＲＦ，Ｒ３）の抵抗値に対応した周波数でスイッチングを行わせる。異常検出部４は、一次側直流電圧Ｖ１の多寡に基づいて設定用抵抗（ＲＦ，Ｒ３）の抵抗値を変化させる一次側検出部（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｑ１）と、誘起電圧Ｖ３の周波数に基づいて異常を検出する二次側検出部（３，Ｑ２）とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された交流電圧を直流化する整流平滑部と、前記直流化により得られた一次側直流電圧をスイッチングしてスイッチング電圧を生成するスイッチング部と、前記スイッチング電圧が印加される一次巻線および二次巻線を含むトランスと、前記二次巻線における誘起電圧を直流化することにより得られた二次側直流電圧を出力する出力部と、前記スイッチングを制御する制御部と、前記交流電圧の異常を検出する異常検出部とを備えたスイッチング電源装置であって、
前記制御部は、前記スイッチングの周波数を設定するための設定端子を有し、前記設定端子に接続された設定用抵抗の抵抗値に対応した周波数で前記スイッチングを行わせ、
前記異常検出部は、前記一次側直流電圧の多寡に基づいて前記設定用抵抗の抵抗値を変化させる一次側検出部と、前記誘起電圧の周波数に基づいて前記異常を検出する二次側検出部とを含む
ことを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項２】
前記設定用抵抗は、第１抵抗と、前記第１抵抗に直列接続された第２抵抗とからなり、
前記一次側検出部は、前記一次側直流電圧が予め定められた下限閾値を上回っている場合に限って前記第２抵抗を短絡させる
ことを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング電源装置に関し、特に、外部から入力された交流電圧の異常を検出することができるスイッチング電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スイッチング電源装置は、様々な種類の負荷を駆動するために使用されている（特許文献１、２等参照）。スイッチング電源装置によって駆動される負荷の中には、該スイッチング電源装置に入力される交流電圧の異常の有無についての通知を要求するものがある。かかる要求を満足すべく開発された従来のスイッチング電源装置の一例として、出願人が過去に開発したスイッチング電源装置１０を図３に示す。
【０００３】
同図に示すように、従来のスイッチング電源装置１０は、商用交流電源等の交流電源２０から入力された交流電圧Ｖｉｎを直流化する整流平滑部（整流ダイオードＤ１，平滑コンデンサＣ１）と、この直流化により得られた一次側直流電圧Ｖ１をスイッチングしてスイッチング電圧Ｖ２を生成するスイッチング部（スイッチング素子Ｍ）と、スイッチング電圧Ｖ２が印加される一次巻線Ｔ１および二次巻線Ｔ２を含むトランスと、二次巻線Ｔ２における誘起電圧Ｖ３を直流化することにより得られた二次側直流電圧Ｖｏｕｔを負荷２１に出力する出力部（整流ダイオードＤ２，平滑コンデンサＣ２）と、スイッチング素子Ｍのスイッチングを制御する制御部１１とを備えている。制御部１１は、設定端子に接続された設定用抵抗ＲＦの抵抗値に対応した周波数でスイッチング素子Ｍをスイッチングさせる。
【０００４】
スイッチング電源装置１０は、交流電圧Ｖｉｎに異常が発生しているか否か、具体的には、交流電圧Ｖｉｎの振幅が予め定められた下限閾値よりも小さいか否かを検出するとともに、ＤＥＴ端子を介して検出結果を負荷２１に通知する異常検出部１２をさらに備えている。異常検出部１２は、一次側に配置された抵抗Ｒ１０，Ｒ１１，Ｒ１２およびＮＰＮトランジスタＱ１０と、二次側に配置された抵抗Ｒ１３，Ｒ１４およびＮＰＮトランジスタＱ１１と、一次側および二次側に跨って配置されたフォトカプラＰＣとを有している。
【０００５】
停電等により交流電圧Ｖｉｎの振幅が低下すると、抵抗Ｒ１１における電圧降下が減少し、ＮＰＮトランジスタＱ１０がオフし、フォトカプラＰＣを構成するフォトダイオードの発光が停止する。そして、この発光の停止を受けて、二次側では、フォトカプラＰＣを構成するフォトトランジスタがオフし、抵抗Ｒ１３を介して抵抗Ｒ１４に電流が流れ、ＮＰＮトランジスタＱ１１がオンする。このようにして、異常検出部１２は、負荷２１に交流電圧Ｖｉｎの振幅が低下したことを通知する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４３１４７０９号公報
【特許文献２】実開平６−２９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記スイッチング電源装置１０では、交流電圧Ｖｉｎの振幅が低下したことを一次側から二次側に伝達するために、安全規格に影響を及ぼすフォトカプラＰＣを使用している。このため、このスイッチング電源装置１０では、フォトカプラＰＣの使用によるコスト増加に加え、安全規格を満足するようにフォトカプラＰＣの周辺回路を設計することが必要となり、設計自由度が著しく低下していた。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、フォトカプラを使用することなく、一次側に入力された交流電圧の異常の有無を二次側に伝達することができるスイッチング電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係るスイッチング電源装置は、入力された交流電圧を直流化する整流平滑部と、この直流化により得られた一次側直流電圧をスイッチングしてスイッチング電圧を生成するスイッチング部と、スイッチング電圧が印加される一次巻線および二次巻線を含むトランスと、二次巻線における誘起電圧を直流化することにより得られた二次側直流電圧を出力する出力部と、スイッチングを制御する制御部と、交流電圧の異常を検出する異常検出部とを備えたスイッチング電源装置であって、制御部は、スイッチングの周波数を設定するための設定端子を有し、設定端子に接続された設定用抵抗の抵抗値に対応した周波数でスイッチングを行わせ、異常検出部は、一次側直流電圧の多寡に基づいて設定用抵抗の抵抗値を変化させる一次側検出部と、誘起電圧の周波数に基づいて異常を検出する二次側検出部とを含む。
【００１０】
この構成では、交流電圧の振幅に異常が発生すると、異常検出部の一次側検出部が設定用抵抗の抵抗値を変化させ、スイッチング部におけるスイッチング周波数を変化させる。また、スイッチング部におけるスイッチング周波数は、二次巻線における誘起電圧の周波数に等しい。したがって、この構成によれば、フォトカプラを使用しなくても、二次巻線における誘起電圧の周波数を参照するだけで、異常の有無を二次側において把握することができる。
【００１１】
上記スイッチング電源装置の設定用抵抗は、例えば、第１抵抗と、第１抵抗に直列接続された第２抵抗とで構成することができる。この場合、一次側検出部は、一次側直流電圧が予め定められた下限閾値を上回っている場合に限って第２抵抗を短絡させることにより、一次側直流電圧の多寡に基づいて設定用抵抗の抵抗値を変化させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、フォトカプラを使用しなくても、一次側に入力された交流電圧の異常の有無を二次側に伝達することができるスイッチング電源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例に係るスイッチング電源装置の回路図である。
【図２】実施例に係るスイッチング電源装置の動作波形図である。
【図３】従来のスイッチング電源装置の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して、本発明に係るスイッチング電源装置の実施例について説明する。
【００１５】
図１に、本発明の実施例に係るスイッチング電源装置１を示す。スイッチング電源装置１は、交流電圧Ｖｉｎを出力する商用交流電源等の交流電源２０に接続される一対の入力端子ＩＮ１，ＩＮ２、駆動対象である負荷２１に接続される一対の出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２、および交流電圧Ｖｉｎの異常の有無を通知するためのＤＥＴ端子を備えている。なお、本実施例では、負荷２１の内部において、ＤＥＴ端子が出力端子ＯＵＴ１にプルアップされているものとする。また、本実施例では、出力端子ＯＵＴ２が接地されているものとする。
【００１６】
スイッチング電源装置１は、入力端子ＩＮ１，ＩＮ２から入力された交流電圧Ｖｉｎを直流化する整流平滑部（整流ダイオードＤ１，平滑コンデンサＣ１）と、この直流化により得られた一次側直流電圧Ｖ１をスイッチングしてスイッチング電圧Ｖ２を生成するスイッチング部（スイッチング素子Ｍ）と、スイッチング電圧Ｖ２が印加される一次巻線Ｔ１および二次巻線Ｔ２を含むトランスと、二次巻線Ｔ２における誘起電圧Ｖ３を直流化することにより得られた二次側直流電圧Ｖｏｕｔを出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２から出力する出力部（整流ダイオードＤ２，平滑コンデンサＣ２）と、スイッチング素子Ｍのスイッチングを制御する制御部２とを備えている。
【００１７】
スイッチング電源装置１は、さらに、補助巻線Ｔ３と、補助巻線Ｔ３における誘起電圧を直流化する整流ダイオードＤ３および平滑コンデンサＣ３とを備えている。本実施例では、この直流化により得られた電圧Ｖ４が、電源電圧として制御部２に入力される。制御部２の設定端子には、設定用抵抗の一部を構成する抵抗ＲＦが接続されている。制御部２は、設定用抵抗の抵抗値に対応した周波数でスイッチング素子Ｍをスイッチングさせる。
【００１８】
スイッチング電源装置１は、異常検出部４をさらに備えている。異常検出部４は、交流電圧Ｖｉｎの振幅が予め定められた下限閾値よりも小さいか否かを、一次側直流電圧Ｖ１の多寡に基づいて検出するとともに、ＤＥＴ端子を介して検出結果を負荷２１に通知する。異常検出部４は、一次側に配置された抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３およびＮＰＮトランジスタＱ１からなる一次側検出部と、二次側に配置された周波数／電圧変換部３およびＮＰＮトランジスタＱ２からなる二次側検出部とを有している。
【００１９】
抵抗Ｒ２は、ＮＰＮトランジスタＱ１のベース−エミッタ間に接続されている。また、抵抗Ｒ１は、抵抗Ｒ２に直列接続されている。抵抗Ｒ１，Ｒ２は、一次側直流電圧Ｖ１を分圧する。
【００２０】
抵抗Ｒ３は、抵抗ＲＦに直列接続されている。本実施例では、スイッチング素子Ｍのスイッチング周波数を設定するための設定用抵抗が、抵抗ＲＦおよび抵抗Ｒ３からなる。
【００２１】
ＮＰＮトランジスタＱ１は、コレクタが抵抗ＲＦ，Ｒ３の接続点に接続されている。本実施例では、抵抗Ｒ２における電圧降下が０．６［Ｖ］以上であるときに、ＮＰＮトランジスタＱ１がオンし、抵抗Ｒ３が短絡された状態となる。このとき、設定用抵抗の抵抗値は、抵抗ＲＦの抵抗値となる。一方、本実施例では、抵抗Ｒ２における電圧降下が０．６［Ｖ］未満であるときに、ＮＰＮトランジスタＱ１がオフし、抵抗Ｒ３は短絡されていない状態となる。このとき、設定用抵抗の抵抗値は、抵抗ＲＦの抵抗値および抵抗Ｒ３の抵抗値の和となる。
【００２２】
周波数／電圧変換部３は、マイクロコンピュータおよび該マイクロコンピュータ上で実行されるコンピュータプログラムからなる。周波数／電圧変換部３には、誘起電圧Ｖ３が入力される。また、周波数／電圧変換部３には、電源電圧としての二次側直流電圧Ｖｏｕｔも入力される。
【００２３】
周波数／電圧変換部３は、誘起電圧Ｖ３の立ち下がりから次の立ち下がりまでの時間を測定することにより該誘起電圧Ｖ３の周波数を検出し、検出した周波数に対応する電圧をＮＰＮトランジスタＱ２のベースに出力する。本実施例では、周波数／電圧変換部３が０．６［Ｖ］以上の電圧を出力すると、ＮＰＮトランジスタＱ２がオンし、ＤＥＴ端子の電圧が０［Ｖ］付近まで低下する。一方、周波数／電圧変換部３が０．６［Ｖ］未満の電圧を出力すると、ＮＰＮトランジスタＱ２がオフし、ＤＥＴ端子の電圧が二次側直流電圧Ｖｏｕｔ付近まで増加する。
【００２４】
図２を参照しつつ、スイッチング電源装置１の動作について、さらに詳しく説明する。
【００２５】
時刻Ｔａ−Ｔｂの期間においては、交流電圧Ｖｉｎに電圧低下が発生していないので、一次側直流電圧Ｖ１は予め定められた下限閾値よりも大きい。このとき、ＮＰＮトランジスタＱ１はオンしており、スイッチング素子Ｍのスイッチング周波数および誘起電圧Ｖ３の周波数は抵抗ＲＦの抵抗値に対応したｆ１（＝１／ｔ１）となっている。また、周波数／電圧変換部３は周波数ｆ１に対応する０．６［Ｖ］以上の電圧を出力しており、ＮＰＮトランジスタＱ２はオンしている。このため、この期間においては、ＤＥＴ端子の電圧は０［Ｖ］付近となっている。
【００２６】
時刻Ｔｂにおいて交流電圧Ｖｉｎに電圧低下が発生すると、一次側直流電圧Ｖ１は予め定められた下限閾値よりも小さくなる。これにより、ＮＰＮトランジスタＱ１がオフし、スイッチング素子Ｍのスイッチング周波数および誘起電圧Ｖ３の周波数が、ｆ１よりも小さいｆ２（＝１／ｔ２）となる。周波数ｆ２は、抵抗ＲＦの抵抗値および抵抗Ｒ３の抵抗値の和に対応している。
【００２７】
周波数／電圧変換部３は、誘起電圧Ｖ３の周波数がｆ１からｆ２に変化したことを受けて、出力電圧を周波数ｆ２に対応する０．６［Ｖ］未満の電圧に変化させる。これにより、ＮＰＮトランジスタＱ２はオフし、ＤＥＴ端子の電圧は二次側直流電圧Ｖｏｕｔ付近まで上昇する。負荷２１は、このＤＥＴ端子の電圧の上昇により、交流電圧Ｖｉｎに電圧低下が発生したことを知ることができる。
【００２８】
時刻Ｔｃにおいて交流電圧Ｖｉｎの電圧低下が解消すると、一次側直流電圧Ｖ１は予め定められた下限閾値よりも大きくなる。これにより、ＮＰＮトランジスタＱ１がオンし、スイッチング素子Ｍのスイッチング周波数および誘起電圧Ｖ３の周波数が、元の周波数ｆ１に戻る。
【００２９】
周波数／電圧変換部３は、誘起電圧Ｖ３の周波数がｆ１に戻ったことを受けて、出力電圧を周波数ｆ１に対応する０．６［Ｖ］以上の電圧に変化させる。これにより、ＮＰＮトランジスタＱ２はオンし、ＤＥＴ端子の電圧は０［Ｖ］付近まで低下する。負荷２１は、このＤＥＴ端子の電圧の低下により、交流電圧Ｖｉｎの電圧低下が解消したことを知ることができる。
【００３０】
なお、本発明に係るスイッチング電源装置は、上記実施例の構成に限定されない。
【００３１】
例えば、本発明に係るスイッチング電源装置は、交流電圧Ｖｉｎの振幅が予め定められた上限閾値を超えていることを負荷２１に通知してもよい。この場合は、交流電圧Ｖｉｎの振幅が上限閾値に等しいときにＮＰＮトランジスタＱ１がオンするように、抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値を設定する必要がある。
【００３２】
また、異常検出部４は、ＮＰＮトランジスタＱ１がオンすると抵抗ＲＦおよび抵抗Ｒ３を並列接続したものが設定端子に接続され、ＮＰＮトランジスタＱ１がオフすると抵抗ＲＦだけが設定端子に接続されるよう構成されていてもよい。
【００３３】
また、周波数／電圧変換部３は、誘起電圧Ｖ３の立ち上がりから次の立ち上がりまでの時間を測定することにより誘起電圧Ｖ３の周波数を検出してもよいし、他の公知の手法により誘起電圧Ｖ３の周波数を検出してもよい。
【００３４】
また、これらの変形例は、適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１    スイッチング電源装置
２    制御部
３    周波数／電圧変換部
４    異常検出部
２０    交流電源
２１    負荷
【図１】
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【図２】
2017017828.tif 000004
【図３】
2017017828.tif 000005