(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流信号をスイッチングして交流信号を生成し、生成された交流信号に基づいて交流又は直流の電源出力を外部へ供給する電源装置であって、
前記電源出力を外部に供給する出力供給路にスイッチ手段を設ける一方、
前記電源出力が予め設定した上下限閾値範囲内にあるか否かを監視し前記閾値範囲内にある時に正常である旨のエネルギ的に高レベルの正常確認信号を発生する監視回路を備え、該監視回路は、前記スイッチ手段がＯＦＦしていることを条件として前記正常確認信号の発生が可能な構成であり、前記正常確認信号で前記スイッチ手段をＯＮにして前記出力供給路を導通させ、前記監視回路から前記正常確認信号が発生している時に外部への電源出力の供給を可能とする構成とし、
前記スイッチ手段が、第１スイッチと第２スイッチを直列接続し第１スイッチが第２スイッチのＯＮ後にＯＮし第２スイッチより先にＯＦＦする構成であり、
前記監視回路が、電源出力の電圧レベルが前記上下限閾値範囲内であることを確認するレベル確認手段と、電源出力にリップルレベルが所定レベル以下であることを確認するリップル確認手段と、両確認手段の出力が入力する論理積手段と、該論理積手段の出力が入力してから所定のオフ・ディレー時間経過後に出力を発生する第１オフ・ディレー手段と、該第１オフ・ディレー手段の出力がホールド入力端子に入力し、前記第１スイッチのＯＦＦ状態を確認するＯＦＦ確認回路のＯＦＦ確認信号が前記第２スイッチのＯＦＦ確認によりトリガ入力端子に入力し自身の出力でトリガ入力を自己保持する自己保持手段と、該自己保持手段の出力が入力してから所定のオフ・ディレー時間経過後に出力を発生する第２オフ・ディレー手段と、前記自己保持手段の出力が入力して出力を発生し当該出力発生から所定のオン・ディレー時間経過後に出力が停止するオン・ディレー手段とを備え、前記第２オフ・ディレー手段の出力及び前記オン・ディレー手段の出力を前記正常確認信号として前記第２オフ・ディレー手段の出力に基づいて前記第２スイッチを駆動し、前記オン・ディレー手段の出力に基づいて前記第１スイッチを駆動する構成としたことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
異常が検出され前記正常確認信号が一旦停止した後は、前記異常が解消したことのみをもって前記監視回路から正常確認信号が発生することのない構成とした請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
電源出力立上げ用のスタート信号を発生するスタート回路を設けた請求項１又は２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記スタート回路は、電源起動時から所定時間スタート信号を発生する請求項３に記載の電源装置。
【請求項５】
前記スタート回路は、電源起動後に外部からの発生指示信号の入力で所定時間スタート信号を発生する請求項３に記載の電源装置。
【請求項６】
前記監視回路から正常確認信号が発生した時に、前記スタート信号の供給を停止する構成である請求項３〜５のいずれか１つに記載の電源装置。
【請求項７】
電源起動時に、前記上下限閾値範囲内レベルの制限された出力を発生する制限出力発生回路を備え、発生した制限出力を監視回路に入力し、監視回路から前記正常確認信号を発生させる構成とした請求項１〜６のいずれか１つに記載の電源装置。
【請求項８】
トランスの１次側に入力する前記直流信号を通電／遮断する第１スイッチング素子と、該第１スイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦする制御信号を発生するスイッチング制御回路とを備え、第１スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ動作で前記トランスの２次側に生成される交流出力に基づいて直流の電源出力を生成して外部に供給する一方、前記電源出力を前記スイッチング制御回路に入力し前記上下限閾値範囲内に設定した目標レベルと比較し、電源出力レベルが前記目標レベルに近づくよう前記制御信号を制御し、電源出力を安定化させる電源装置であって、
前記電源出力が予め設定した上下限閾値範囲内にあるか否かを監視し前記閾値範囲内にある時に正常である旨のエネルギ的に高レベルの正常確認信号を発生する監視回路と、電源出力立上げ用のスタート信号を発生するスタート回路を設け、前記スタート信号と前記正常確認信号の少なくとも一方の信号が発生している時に、前記スイッチング制御回路の制御信号を第１スイッチング素子に供給する構成であり、
前記電源出力を外部に供給する出力供給路にスイッチ手段を設け、前記スイッチ手段のＯＦＦ状態を検出してＯＦＦ確認信号を出力するスイッチＯＦＦ確認回路を設け、前記監視回路は、前記ＯＦＦ確認信号の発生を条件に前記正常確認信号の発生が可能な構成であり、前記正常確認信号の発生により前記スイッチ手段をＯＮにして前記出力供給路を導通させる構成とし、
前記監視回路が、電源出力の電圧レベルが前記上下限閾値範囲内であることを確認するレベル確認手段と、電源出力にリップルレベルが所定レベル以下であることを確認するリップル確認手段と、両確認手段の出力が入力する論理積手段と、該論理積手段の出力が入力してから所定のオフ・ディレー時間経過後に出力を発生するオフ・ディレー手段と、該オフ・ディレー手段の出力をホールド入力端子に入力し、前記スイッチＯＦＦ確認回路のＯＦＦ確認信号をトリガ入力端子に入力し自身の出力でトリガ入力を自己保持する自己保持手段と、該自己保持手段の出力が入力して出力を発生し当該出力発生から所定のオン・ディレー時間経過後に出力が停止するオン・ディレー手段とを備え、前記自己保持手段の出力に基づいて前記スイッチ手段を駆動し、前記オン・ディレー手段の出力を前記正常確認信号とする構成としたことを特徴とする電源装置。
【請求項９】
前記正常確認信号と前記スタート信号の論理和出力を発生する論理和手段を設け、該論理和手段の出力を前記スイッチング制御回路の駆動電源とする構成とした請求項８に記載の電源装置。
【請求項１０】
前記スイッチング制御回路の制御信号を前記第１スイッチング素子に供給する制御信号供給路に、前記スタート信号と前記正常確認信号の少なくとも一方の信号が発生している時に前記制御信号供給路を閉成して制御信号を第１スイッチング素子に伝達する信号伝達手段を介装した請求項８に記載の電源装置。
【請求項１１】
前記スタート回路からスタート信号が発生した時に前記上下限閾値範囲内レベルの制限された出力を発生する制限出力発生回路を備え、発生した制限出力を監視回路に入力し、監視回路から前記正常確認信号を発生させる構成とした請求項８に記載の電源装置。
【請求項１２】
前記制限出力を、前記トランスを介して監視回路に入力する構成とした請求項１１に記載の電源装置。
【請求項１３】
前記トランスの１次巻線に直列接続する前記第１スイッチング素子に、第２スイッチング素子と出力制限用インピーダンス素子の直列回路を並列接続し、前記スイッチング制御回路の制御信号を第１及び第２スイッチング素子にそれぞれ供給する第１及び第２信号供給路を設け、スタート信号が発生した時に第２信号供給路を導通させて制御信号を第２スイッチング素子に供給して前記トランスの２次側に制限出力を生成し、この制限出力に基づいて前記監視回路から正常確認信号が発生した時に第１信号供給路を導通させて第１スイッチング素子に制御信号を供給する構成とした請求項１２に記載の電源装置。
【請求項１４】
前記自己保持手段のトリガ入力端子に接続するＯＦＦ確認信号供給路に、外部から操作可能な接点を介装する構成の請求項８〜１３のいずれか１つに記載の電源装置。
【請求項１５】
前記スタート回路は、電源起動時から所定時間スタート信号を発生する請求項８〜１４のいずれか１つに記載の電源装置。
【請求項１６】
前記正常確認信号が発生した時に、前記スタート信号の供給を停止させる構成である請求項８〜１５のいずれか１つに記載の電源装置。
【請求項１７】
直流信号の入力で発振信号を発生する発振器と、該発振器の発振信号でスイッチング動作して交流の前記電源出力を発生するスイッチ回路を有する出力回路を備えた交流電源装置であって、
前記出力回路の出力供給路にスイッチ手段を設けると共に、該スイッチ手段のＯＦＦ状態を検出してＯＦＦ確認信号を出力するスイッチＯＦＦ確認回路と、前記電源出力が予め設定した上下限閾値範囲内にあるか否かを監視し前記閾値範囲内にある時に正常である旨のエネルギ的に高レベルの正常確認信号を発生する監視回路とを設け、前記監視回路が、前記ＯＦＦ確認信号の発生を条件に正常確認信号の発生が可能な構成であり、前記監視回路の正常確認信号で前記スイッチ手段をＯＮにして前記出力供給路を導通させ、前記監視回路から正常確認信号が発生している時に外部へ交流電源出力の供給を可能とする構成であり、
前記監視回路は、電源出力の電圧レベルが前記上下限閾値範囲内であることを確認するレベル確認手段と、電源出力のパルス幅に基づいて電源出力周波数が所定周波数範囲にあることを確認する周波数確認手段と、両確認手段の出力が入力する論理積手段と、該論理積手段の出力をホールド入力端子に入力し、前記スイッチＯＦＦ確認回路のＯＦＦ確認信号をトリガ入力端子に入力し自身の出力でトリガ入力を自己保持する自己保持手段とを備え、前記自己保持手段の出力を前記正常確認信号とし、前記自己保持手段の出力に基づいて前記スイッチ手段を駆動する構成としたことを特徴とする電源装置。
【請求項１８】
前記正常確認信号が発生している時に、前記発振器の発振信号を前記スイッチ回路に伝達する構成とした請求項１７に記載の電源装置。
【請求項１９】
前記発振器からスイッチ回路に発振信号を供給する信号供給路に、発振信号の予め設定した所定周波数を中心周波数とする帯域フィルタを介装する構成とした請求項１８に記載の電源装置。
【請求項２０】
前記正常確認信号が発生している時に、前記スイッチ回路のスイッチング動作を可能にする構成とした請求項１７に記載の電源装置。
【請求項２１】
前記スイッチ手段は、２つのスイッチを直列に接続する構成である請求項１７に記載の電源装置。
【請求項２２】
前記２つのスイッチのうち、一方のスイッチが、他方のスイッチに対して、先にＯＮし後でＯＦＦする構成とした請求項２１に記載の電源装置。
【請求項２３】
前記周波数確認手段は、電源出力のパルス幅を検出して電源出力周波数を確認する構成である請求項１７に記載の電源装置。
【請求項２４】
前記周波数確認手段は、電源出力を帯域フィルタでフィルタリングし、帯域フィルタの出力レベルが所定値以上であることを検出して電源出力周波数を確認する構成である請求項１７に記載の電源装置。
【請求項２５】
前記自己保持手段のトリガ入力端子に接続するＯＦＦ確認信号供給路に、外部より操作可能な接点を介装する構成の請求項１７に記載の電源装置。
【請求項２６】
電源出力立上げ用のスタート信号を発生するスタート回路を設け、前記スタート信号と前記監視回路の正常確認信号の少なくとも一方の信号が発生している時に前記出力回路から電源出力が発生する構成とした請求項１７記載の電源装置。
【請求項２７】
電源出力立上げ用のスタート信号を発生するスタート回路と、前記上下限閾値範囲内レベルの制限された出力を発生する制限出力発生回路とを備え、前記スタート信号が発生した時に前記制限出力発生回路の制限出力を前記出力回路から発生する構成とした請求項１７に記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、出力の監視機能を備えた電源装置に関し、特に、出力を監視しつつ所定範囲内レベルの出力を安定して供給でき、且つ、異常時に出力を停止できるフェールセーフな構成の電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、直流電源装置としては、高効率、小型、軽量等の利点があることからスイッチング電源装置が多用されてきている。
【０００３】
このスイッチング電源装置について簡単に説明する。
入力される商用交流電源を、整流回路と平滑コンデンサからなる平滑回路で直流に変換し、高周波トランスの１次側に供給する。１次側に供給された直流電流は、スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦで交流に変換され、トランスの２次側に伝達され、平滑回路で直流出力に変換されて負荷に供給される。また、この直流出力は、スイッチング素子制御用のスイッチングコントロール回路ヘフィードバックされる。スイッチングコントロール回路は、誤差抽出回路、発振回路、パルス幅変調回路を備え、フィードバックされた直流出力と予め定めた出力の目標値との誤差を誤差抽出回路で検出し、発振回路の信号を検出誤差に応じてパルス幅変調回路でパルス幅変調（ＰＷＭ）してＰＷＭ信号のデューティ比を制御し、スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ周期を制御することで、目標の直流出力を安定化して負荷に供給する。
【０００４】
このような出力監視機能付きのスイッチング電源装置の場合、例えば、スイッチングコントロール回路へ直流出力がフィードバックされない故障が生じると、スイッチングコントロール回路は出力零と見なして出力を増大する。また、１次側の平滑コンデンサに断線故障が生じると、トランスの１次側電圧が周期的に低レベルとなり、それが二次側出力に反映される。また、２次側の平滑コンデンサに不具合が生じると高周波のリップルの増大が起こり得る。
【０００５】
ところで、高い安全性が求められるような装置、例えば、鉄道技術分野で使用される装置やプレス機械等では、電源装置の出力異常を原因とする誤動作は極めて危険である。従って、電源装置には、出力異常時に安全側（例えば出力を停止する）に動作する特性がフェールセーフに実現されることが要求される。
【０００６】
このような事情から、従来、出力異常を検知してスイッチング電源装置の電源出力を停止する技術が、例えば特開平４−２４８３１７号公報や特開平１０−３３６８７９号公報等で提案されている。
【０００７】
特開平４−２４８３１７号公報では、高周波トランスに複数の巻線を設け、フィードバック制御用監視巻線とは別の巻線の出力を異常監視回路で監視し、その監視結果に基づいてＰＷＭ信号を停止させ、スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ動作を停止することで電源出力を停止する構成が示されている。また、特開平１０−３３６８７９号公報では、出力電圧が予め設定された上限値を超えた時に、出力監視回路が異常信号を送出してスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ動作を停止させて電源出力を停止する構成が示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらの異常監視技術は、いずれも出力異常として過電圧を監視しているだけであり、出力レベルが低下する低電圧側の出力異常は考慮されていない。従来の異常監視技術では、回路故障で出力レベルが低下しても出力異常とは見なされず、出力を増大する方向に制御されてしまう。
【０００９】
出力レベルの低下を出力異常として検出するためには、電源立上げ時に対する配慮が必要になる。即ち、電源立上げ時は出力が零であり異常監視回路が異常と判定してトランスの１次側のスイッチング動作を停止するので、この異常判定をキャンセルしてスイッチング動作を行わせる必要がある。しかし、電源立上げ時に監視回路の監視結果とは無関係に電源出力を発生させる構成は、特開平４−２４８３１７号公報や特開平１０−３３６８７９号公報に示されていない。
【００１０】
尚、スイッチング電源装置の出力異常監視技術として、出力の過電圧だけでなく出力レベルの低下も監視し、出力異常時にスイッチング電源装置の電源出力を停止する技術が、特開平７−９５７２４号公報に提案されている。
【００１１】
このものは、トランスの２次側における整流前の中間出力と整流後の最終出力の両出力を監視し、両出力が共に異常過電圧であるか、又は、両出力が共に異常低電圧である時に、異常を示す異常検出信号をアラーム監視回路に出力する。アラーム監視回路は、前記異常検出信号の入力でＰＷＭ制御回路に運転停止の信号を送出し、スイッチング電源装置の運転を停止させる構成である。
【００１２】
しかし、特開平７−９５７２４号公報の場合、トランス２次側出力が零である電源立上げ時にどのように電源出力を立上げるのか、具体的な構成は示されていない。この公報の図２に示す実施形態回路の構成では、電源立上げ時に低電圧監視回路から異常検出出力が発生し、アラーム監視回路の出力でＰＷＭ制御回路が動作せず、スイッチング電源装置を立上げられないことが想像できる。また、電源装置の立上げが可能と仮定したとしても、図２の回路構成では異常である旨の信号は高レベル状態で発生するものと考えられる。この場合、異常検出信号の伝達経路が断線すると出力異常を知らせることができず、電源出力を停止できない虞れがある。
【００１３】
交流電源においても、直流電源と同様に出力異常を検知し安全側（例えば、出力停止）に動作する特性をフェールセーフに行うことが求められる。しかし、従来、交流電源においてそのような技術は示されていない。
【００１４】
例えば、交流電源から交流信号を受信し、対象のセンシング結果に応じたレベルの交流信号を出力するようなセンサにおいて、センサをフェールセーフ特性とするためには、安全を意味するレベルは危険を意味するレベルより大である必要がある。これは、信号伝達経路の断線という故障を考えれば明らかである。更に、センサの出力レベルが、入力される交流信号レベル及び／又は周波数に依存する場合には、センサに供給する交流電源出力のレベル及び／又は周波数の誤りにより、危険状態にも拘わらず誤って安全を示すことがあり得る。
【００１５】
このような問題を、例えば感温磁性材料のコアを用いたトランス構成の温度センサの例で説明する。
感温磁性材料は、予め定められた設定温度（キュリー温度）以下では通常の磁性材料と同様の強磁性体であるが、温度が上昇するにつれて飽和磁束密度が減少し、設定温度を超えると常磁性体となる。温度センサ（トランス）の検出温度（コア温度）が設定温度以下では、温度センサの１次巻線と２次巻線はコアにより磁気的に密結合しているので、交流電源からの交流信号は２次側に伝達される。一方、温度が設定温度を超えると、コアが常磁性体となり１次巻線と２次巻線は実質的に略空心結合となるので２次巻線側の交流信号レベルは大幅に低下する。温度センサの出力（トランスの２次側出力）は、整流回路で直流に変換された後、レベル検定回路で閾値演算され、所定レベル以上の時に安全を示す高エネルギ状態に相当する論理値＝１の出力を発生する。このような温度センサにより、所定温度以下を安全状態とし、所定温度を超えた時を危険状態として通報することができる。
【００１６】
しかしながら、温度センサの検出温度（コア温度）が設定温度を超えても、１次巻線と２次巻線は略空心とはいえ磁気的に結合している。従って、交流電源の出力レベルが増大したり周波数が増大すれば、２次側出力レベルは増大する。２次側出力が閾値を超えれば、検出温度が所定値を超えて危険であるのにレベル検定回路の出力は論理値＝１、即ち、安全を通報してしまう。
【００１７】
従って、このようなセンサにおける誤動作を防止するため、所定範囲内のレベルを有する交流出力を安定して発生でき、しかも、出力異常時には出力を停止できるフェールセーフな交流電源が要望されている。
【００１８】
本発明は上記の事情に着目してなされたもので、上下限閾値範囲内の出力レベルの監視が可能で、しかも、出力正常時のみ電源出力の供給が可能なフェールセーフな電源装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１の発明では、直流信号をスイッチングして交流信号を生成し、生成された交流信号に基づいて交流又は直流の電源出力を外部へ供給する電源装置であって、前記電源出力を外部に供給する出力供給路にスイッチ手段を設ける一方、前記電源出力が予め設定した上下限閾値範囲内にあるか否かを監視し前記閾値範囲内にある時に正常である旨のエネルギ的に高レベルの正常確認信号を発生する監視回路を備え、該監視回路は、前記スイッチ手段がＯＦＦしていることを条件として前記正常確認信号の発生が可能な構成であり、前記正常確認信号で前記スイッチ手段をＯＮにして前記出力供給路を導通させ、前記監視回路から正常確認信号が発生している時に外部への電源出力の供給を可能とする構成とし、前記スイッチ手段が、第１スイッチと第２スイッチを直列接続し第１スイッチが第２スイッチのＯＮ後にＯＮし第２スイッチより先にＯＦＦする構成であり、前記監視回路が、電源出力の電圧レベルが前記上下限閾値範囲内であることを確認するレベル確認手段と、電源出力にリップルレベルが所定レベル以下であることを確認するリップル確認手段と、両確認手段の出力が入力する論理積手段と、該論理積手段の出力が入力してから所定のオフ・ディレー時間経過後に出力を発生する第１オフ・ディレー手段と、該第１オフ・ディレー手段の出力がホールド入力端子に入力し、前記第１スイッチのＯＦＦ状態を確認するＯＦＦ確認回路のＯＦＦ確認信号が前記第２スイッチのＯＦＦ確認によりトリガ入力端子に入力し自身の出力でトリガ入力を自己保持する自己保持手段と、該自己保持手段の出力が入力してから所定のオフ・ディレー時間経過後に出力を発生する第２オフ・ディレー手段と、前記自己保持手段の出力が入力して出力を発生し当該出力発生から所定のオン・ディレー時間経過後に出力が停止するオン・ディレー手段とを備え、前記第２オフ・ディレー手段の出力及び前記オン・ディレー手段の出力を前記正常確認信号として前記第２オフ・ディレー手段の出力に基づいて前記第２スイッチを駆動し、前記オン・ディレー手段の出力に基づいて前記第１スイッチを駆動する構成とした。
【００２０】
かかる構成では、電源立上げ時、スイッチ手段がＯＦＦしており電源出力が外部に供給されない。電源出力が正常範囲に立上ると監視回路の正常確認信号でスイッチ手段がＯＮし、電源出力が出力供給路から外部に供給されるようになる。その後、監視回路は、電源出力が上下限閾値範囲内にあるか否かを監視でき、電源出力レベルの低下も監視できる。特に、正常確認信号をエネルギ的に高レベルの信号で出力することで、フェールセーフな構成にできる。また、スイッチ手段が、第１スイッチと第２スイッチを直列接続する構成であり、第１スイッチが、第２スイッチのＯＮ後にＯＮし、第２スイッチより先にＯＦＦする構成としたことにより、スイッチ手段が２重系構成でフェールセーフが向上すると共に、スイッチが溶着故障の配慮が必要なリレー接点の場合に有効である。
【００２１】
請求項２の発明では、異常が検出され前記正常確認信号が一旦停止した後は、前記異常が解消したことのみをもって前記監視回路から正常確認信号が発生することのない構成とした。
【００２２】
かかる構成では、電源供給時に異常発生で正常確認信号が一旦停止した場合、例えば外部等からトリガを与えなければ、電源の供給を再開できないようになり、異常の解消で負荷が勝手に起動して作業者等に危険が及ぶのを防止できる。
【００２３】
請求項３の発明では、電源出力立上げ用のスタート信号を発生するスタート回路を設けた。これにより、監視回路の出力状態とは無関係に電源出力を立上げることができる。この場合、請求項４のように、電源起動時から所定時間スタート信号を発生させるようにするか、請求項５のように、電源起動後に外部からの発生指示信号の入力で所定時間スタート信号を発生させるようにするとよい。また、請求項６のように、前記監視回路から正常確認信号が発生した時に、前記スタート信号の供給を停止する構成とするとよい。
【００２４】
請求項７の発明では、電源起動時に、前記上下限閾値範囲内レベルの制限された出力を発生する制限出力発生回路を備え、発生した制限出力を監視回路に入力し、監視回路から前記正常確認信号を発生させる構成とした。
【００２５】
かかる構成では、電源起動時に制限出力発生回路から生成される電源出力は、上下限閾値範囲内レベルに制限されるので、電源出力立上げ時の異常出力が外部に供給されることを防止できる。
【００３０】
請求項８の発明では、トランスの１次側に入力する前記直流信号を通電／遮断する第１スイッチング素子と、該第１スイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦする制御信号を発生するスイッチング制御回路とを備え、第１スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ動作で前記トランスの２次側に生成される交流出力に基づいて直流の電源出力を生成して外部に供給する一方、前記電源出力を前記スイッチング制御回路に入力し前記上下限閾値範囲内に設定した目標レベルと比較し、電源出力レベルが前記目標レベルに近づくよう前記制御信号を制御し、電源出力を安定化させる電源装置であって、前記電源出力が予め設定した上下限閾値範囲内にあるか否かを監視し前記閾値範囲内にある時に正常である旨のエネルギ的に高レベルの正常確認信号を発生する監視回路と、電源出力立上げ用のスタート信号を発生するスタート回路を設け、前記スタート信号と前記正常確認信号の少なくとも一方の信号が発生している時に、前記スイッチング制御回路の制御信号を第１スイッチング素子に供給する構成であり、前記電源出力を外部に供給する出力供給路にスイッチ手段を設け、前記スイッチ手段のＯＦＦ状態を検出してＯＦＦ確認信号を出力するスイッチＯＦＦ確認回路を設け、前記監視回路は、前記ＯＦＦ確認信号の発生を条件に前記正常確認信号の発生が可能な構成であり、前記正常確認信号の発生により前記スイッチ手段をＯＮにして前記出力供給路を導通させる構成とし、前記監視回路が、電源出力の電圧レベルが前記上下限閾値範囲内であることを確認するレベル確認手段と、電源出力にリップルレベルが所定レベル以下であることを確認するリップル確認手段と、両確認手段の出力が入力する論理積手段と、該論理積手段の出力が入力してから所定のオフ・ディレー時間経過後に出力を発生するオフ・ディレー手段と、該オフ・ディレー手段の出力をホールド入力端子に入力し、前記スイッチＯＦＦ確認回路のＯＦＦ確認信号をトリガ入力端子に入力し自身の出力でトリガ入力を自己保持する自己保持手段と、該自己保持手段の出力が入力して出力を発生し当該出力発生から所定のオン・ディレー時間経過後に出力が停止するオン・ディレー手段とを備え、前記自己保持手段の出力に基づいて前記スイッチ手段を駆動し、前記オン・ディレー手段の出力を前記正常確認信号とする構成とした。具体的には、請求項９のように、前記正常確認信号と前記スタート信号の論理和出力を発生する論理和手段を設け、該論理和手段の出力を前記スイッチング制御回路の駆動電源とする構成とすればよく、また、請求項１０のように、前記スイッチング制御回路の制御信号を前記第１スイッチング素子に供給する制御信号供給路に、前記スタート信号と前記正常確認信号の少なくとも一方の信号が発生している時に前記制御信号供給路を閉成して制御信号を第１スイッチング素子に伝達する信号伝達手段を介装する構成とすればよい。
【００３１】
かかる構成では、直流スイッチング電源装置において、スタート信号を発生して制御信号をスイッチング素子に供給して電源出力を立上げ、出力立上り後は電源出力が正常範囲にあれば、監視回路の正常確認信号で電源出力を継続できる。また、スイッチ手段がＯＦＦしていることを確認して電源出力を発生させるので、スイッチ手段のＯＮ故障を検査できる。
【００３２】
請求項１１の発明では、前記スタート回路からスタート信号が発生した時に前記上下限閾値範囲内レベルの制限出力を発生する制限出力発生回路を備え、発生した制限出力を監視回路入力し、監視回路から正常確認信号を発生させる構成とした。
【００３３】
かかる構成では、スタート信号に基づいて制限出力発生回路から生成される電源出力は、上下限閾値範囲内レベルに制限されるので、スタート信号による電源出力立上げ時の異常出力が外部に供給されることを防止できる。この場合、請求項１２のように、前記制限出力発生回路の制限出力を、前記トランスを介して監視回路に入力する構成とすれば、トランスの２次側の平滑故障も監視できる。そして、請求項１３のように、前記トランスの１次巻線に直列接続する前記第１スイッチング素子に、第２スイッチング素子と出力制限用インピーダンス素子の直列回路を並列接続し、前記スイッチング制御回路の制御信号を第１及び第２スイッチング素子にそれぞれ供給する第１及び第２信号供給路を設け、スタート信号が発生した時に第２信号供給路を導通させて制御信号を第２スイッチング素子に供給して前記トランスの２次側に制限出力を生成し、この制限出力に基づいて前記監視回路から正常確認信号が発生した時に第１信号供給路を導通させて第１スイッチング素子に制御信号を供給する構成とすれば、監視回路の消費電力が変動しても出力を安定化できると共に、出力立上げ時にスイッチング制御回路の性能も検査できる。
【００４２】
請求項１４のように、前記自己保持手段のトリガ入力端子に接続するＯＦＦ確認信号供給路に、外部より操作可能な接点を介装する構成とすれば、一旦出力異常が発生して出力供給が停止した後は、再度，外部から接点をＯＮ操作しないと出力を発生できないようになる。
【００４３】
請求項１５のように、前記スタート回路は、電源起動時から所定時間スタート信号を発生するようにすればよい。また、請求項１６のように、前記正常確認信号が発生した時に、前記スタート信号の供給を停止させる構成とすれば、スタート信号に基づいて異常出力が外部に供給されるのを防止できる。
【００４９】
請求項１７の発明では、直流信号の入力で発振信号を発生する発振器と、該発振器の発振信号でスイッチング動作して交流の前記電源出力を発生するスイッチ回路を有する出力回路を備えた交流電源装置であって、前記出力回路の出力供給路にスイッチ手段を設けると共に、該スイッチ手段のＯＦＦ状態を検出してＯＦＦ確認信号を出力するスイッチＯＦＦ確認回路と、前記電源出力が予め設定した上下限閾値範囲内にあるか否かを監視し前記閾値範囲内にある時に正常である旨のエネルギ的に高レベルの正常確認信号を発生する監視回路とを設け、前記監視回路が、前記ＯＦＦ確認信号の発生を条件に正常確認信号の発生が可能な構成であり、前記監視回路の正常確認信号で前記スイッチ手段をＯＮにして前記出力供給路を導通させ、前記監視回路から正常確認信号が発生している時に外部へ交流電源出力の供給を可能とする構成であり、前記監視回路は、電源出力の電圧レベルが前記上下限閾値範囲内であることを確認するレベル確認手段と、電源出力のパルス幅に基づいて電源出力周波数が所定周波数範囲にあることを確認する周波数確認手段と、両確認手段の出力が入力する論理積手段と、該論理積手段の出力をホールド入力端子に入力し、前記スイッチＯＦＦ確認回路のＯＦＦ確認信号をトリガ入力端子に入力し自身の出力でトリガ入力を自己保持する自己保持手段とを備え、前記自己保持手段の出力を前記正常確認信号とし、前記自己保持手段の出力に基づいて前記スイッチ手段を駆動する構成とした。
【００５０】
具体的には、請求項１８のように、前記正常確認信号が発生している時に、前記発振器の発振信号を前記スイッチ回路に伝達する構成とする。この場合、請求項１９のように、前記発振器からスイッチ回路に発振信号を供給する信号供給路に、発振信号の予め設定した所定周波数を中心周波数とする帯域フィルタを介装する構成とすれば、監視回路での電源出力周波数の確認を省略できる。
【００５１】
また、請求項１７の構成を達成するため、請求項２０のように、前記正常確認信号が発生している時に、前記スイッチ回路のスイッチング動作を可能にする構成としてもよい。
【００５２】
請求項２１のように、前記スイッチ手段が、２つのスイッチを直列に接続する構成とすれば、２重系となりフェールセーフ性が向上する。また、リレー接点を使用する場合は、請求項２２のように、前記２つのスイッチのうち、一方のスイッチが、他方のスイッチに対して、先にＯＮし後でＯＦＦする構成とすればよい。
【００５５】
請求項１７の構成において、請求項２５のように、前記自己保持手段のトリガ入力端子に接続するＯＦＦ確認信号供給路に、外部より操作可能な接点を介装する構成とするとよい。
請求項２３のように、前記周波数確認手段は、電源出力のパルス幅を検出して電源出力周波数を確認する構成であってもよく、請求項２４のように、電源出力を帯域フィルタでフィルタリングし、帯域フィルタの出力レベルが所定値以上であることを検出して電源出力周波数を確認する構成であってもよい。
【００６０】
請求項２６の発明では、電源出力立上げ用のスタート信号を発生するスタート回路を設け、前記スタート信号と前記監視回路の正常確認信号の少なくとも一方の信号が発生している時に前記出力回路から電源出力が供給される構成とした。
【００６１】
請求項２７の発明では、電源出力立上げ用のスタート信号を発生するスタート回路と、前記上下限閾値範囲内レベルの制限された出力を発生する制限出力発生回路とを備え、前記スタート信号が発生した時に前記制限出力発生回路の制限出力を前記出力回路から供給する構成とした。
【００６２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電源装置を直流電源装置と交流電源装置に適用した実施形態を図面に基づいて説明する。
まず、直流電源装置の参考例について説明する。
図１は、直流スイッチング電源装置の参考例を示す構成図である。
図１において、本参考例のスイッチング電源装置は、商用交流（ＡＣ）電源の交流を、整流回路１と平滑コンデンサＣ１からなる平滑回路２で直流出力ＶＩに変換し、高周波トランスＴ１の１次巻線Ｗ１に供給する。トランスＴ１の１次巻線Ｗ１には、例えばＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子Ｔｓｗが直列接続されており、直流出力ＶＩによる直流電流は、スイッチング素子ＴｓｗのＯＮ／ＯＦＦ動作で交流に変換され、トランスＴ１の２次巻線Ｗ２側に伝達される。トランスＴ１の２次側に発生した交流出力は、整流回路３と平滑コンデンサＣ２からなる平滑回路４で直流出力Ｖｏに変換されて出力供給路から外部の負荷５に供給される。直流出力Ｖｏは、監視回路１０にも入力されて電圧レベルの正常／異常が監視される。
【００６３】
まず、直流電源装置の実施形態について説明する。
図１は、直流スイッチング電源装置の第１実施形態を示す構成図である。
図１において、本実施形態のスイッチング電源装置は、商用交流（ＡＣ）電源の交流を、整流回路１と平滑コンデンサＣ１からなる平滑回路２で直流出力ＶＩに変換し、高周波トランスＴ１の１次巻線Ｗ１に供給する。トランスＴ１の１次巻線Ｗ１には、例えばＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子Ｔｓｗが直列接続されており、直流出力ＶＩによる直流電流は、スイッチング素子ＴｓｗのＯＮ／ＯＦＦ動作で交流に変換され、トランスＴ１の２次巻線Ｗ２側に伝達される。トランスＴ１の２次側に発生した交流出力は、整流回路３と平滑コンデンサＣ２からなる平滑回路４で直流出力Ｖｏに変換されて出力供給路から外部の負荷５に供給される。直流出力Ｖｏは、監視回路１０にも入力されて電圧レベルの正常／異常が監視される。
【００６４】
監視回路１０は、出力Ｖｏが正常の時にはエネルギ的に高レベルの監視出力Ｓｃ＝１（高エネルギ状態に相当する論理値１（高レベル）を示し、以下同様とする）を生成し、出力Ｖｏの異常時及び装置故障時には監視出力Ｓｃ＝０（低エネルギ状態に相当する論理値０（低レベル）を示し、以下同様とする）となる。監視出力Ｓｃは、スイッチング制御回路としてのスイッチングコントロール回路６（以下、ＳＣ回路６とする）に入力される。
【００６５】
尚、エネルギ的に高レベルの信号とは、ＧＮＤ（アース）レベル以外の信号を意味するもので、ＧＮＤレベルに対してプラス（＋）側の電位は勿論、マイナス（−）側の電位もエネルギ的には高レベルの信号である。
【００６６】
スタート回路２０は、電源装置起動時に、監視出力Ｓｃの出力状態と無関係に電源装置の出力を立上げるために備えられており、ＡＣ電源投入により発生する直流出力ＶＩを電源とし、ＡＣ電源投入時から所定時間ＴＩの間、スタート信号Ｓｓｕを出力（Ｓｓｕ＝１）し、所定時間ＴＩが経過するとスタート信号Ｓｓｕを停止（Ｓｓｕ＝０）する。スタート信号ＳｓｕはＳＣ回路６に入力される。
【００６７】
ＳＣ回路６は、監視出力Ｓｃとスタート信号Ｓｓｕの少なくとも一方が論理値１の時に動作し、フィードバックされた直流出力Ｖｏと予め定めた出力目標値Ｖｒｅｆ（図３参照）の誤差を検出し、検出誤差に応じたＰＷＭ（パルス幅変調）信号を制御信号Ｓｓとしてスイッチング素子Ｔｓｗに印加し、スイッチング素子ＴｓｗのＯＮ／ＯＦＦデューティ比を制御する。
【００６８】
以下に、監視回路１０、ＳＣ回路６及びスタート回路２０の具体的構成を説明する。
図２に、監視回路１０の構成例を示す。尚、本発明では信号伝達経路の断線故障をも配慮して、以下の説明において、Ｓｃ＝１（論理値１）はＳｃ＝０（論理値０）より高レベルである。
【００６９】
本参考例の監視回路１０は、直流出力Ｖｏの電圧レベルの正常／異常を判定するための基準電圧Ｖｃｃを生成する定電圧回路１１と、出力Ｖｏの電圧レベルの正常／異常を判定するレベル確認手段としての電圧レベル確認回路１２、出力Ｖｏのリップルレベルが所定値以下か否かを判定するリップル確認手段としてのリップル確認回路１３、電圧レベル確認回路１２の出力Ｓ１とリップル確認回路１３の出力Ｓ２を論理積演算する論理積手段としてのＡＮＤ回路１４、及び、オフ・ディレー手段としてのオフ・ディレー回路１５を備える。
【００７０】
定電圧回路１１は、ダイオード、コンデンサ、抵抗、ツェナーダイオード、トランジスタを備えたトランジスタシリーズレギュレータ回路を用いており、入力する出力Ｖｏを電源として定電圧Ｖｃｃを生成する。この定電圧Ｖｃｃは、電圧レベル確認回路１２における正常／異常判定用の基準電圧Ｖｃｃの他に、監視回路１０自体の制御電源としても用いられる。
【００７１】
電圧レベル確認回路１２は、出力Ｖｏを入力してその電圧レベルが所定範囲内の時に出力Ｓ１＝１を生成し、所定範囲外の時にＳ１＝０とする回路で、下限閾値ＶｔＬ１及び上限閾値ＶｔＨ１を有するレベル検定回路１２Ａとオン・ディレー時間Ｔｏｎ１を有するオン・ディレー回路１２Ｂを備える。
【００７２】
レベル検定回路１２Ａは、入力される直流出力ＶｏがＶｔＬ１≦Ｖｏ≦ＶｔＨ１である時に出力Ｓla＝１となり、Ｖｏ＜ＶｔＬ１又はＶｏ＞ＶｔＨ１の時にはＳ1a＝０となる。尚、正常時の電源出力Ｖｏの目標値Ｖｒｅｆよりも下限閾値ＶｔＬ１は低く、上限閾値ＶｔＨ１は高く設定されることは言うまでもない。
【００７３】
オン・ディレー回路１２Ｂは、レベル検定回路１２Ａの出力Ｓlaが入力し、Ｓ1a＝１がオン・ディレー時間Ｔｏｎ１以上継続した時に出力Ｓ１＝１を生成し、Ｓla＝０になると直ちにＳ１＝０となる。オン・ディレー回路１２Ｂは、例えば、出力Ｖｏが所定範囲を超える振幅の交流となって間欠的にＳla＝１が生成されてもＳ１＝１が生成されないようにする機能を有する。このため、出力Ｖｏが交流の時の周波数はＡＣ電源の出力周波数より高いと考えられるので、オン・ディレー時間Ｔｏｎ１を交流の出力Ｖｏの周期以上に設定しておけばよい。尚、この電圧レベル確認回路１２Ａの構成と動作は、例えばＰＣＴ／ＪＰ９４／０１８２５等で公知である。
【００７４】
リップル確認回路１３は、直流出力Ｖｏのリップルレベルが所定値以下である時に出力Ｓ２＝１を生成し、所定値を超える時にＳ２＝０とする回路であり、予想されるリップル周波数より高い周波数の信号を発生する発振器１３Ａ、コンデンサＣA、交流増幅回路１３Ｂ、整流回路１３Ｃ、レベル検定回路１３Ｄ及びオン・ディレー回路１３Ｅを備える。このリップル確認回路１３の構成と動作は、ＰＣＴ／ＪＰ９３／００４１１等で公知である。
【００７５】
動作を簡単に説明すると、出力Ｖｏのリップルレベルが所定値以下であれば、信号Ｓ2aの交流成分は低レベルでありコンデンサＣAを介して交流増幅回路１３Ｂに入力され増幅される。この増幅信号Ｓ2bは、発振器１３Ａの高周波信号が重畳された信号であり、高周波信号が整流回路１３Ｃで整流されて、高レベルの直流信号Ｓ2cがレベル検定回路１３Ｄへ入力される。レベル検定回路１３Ｄの下限閾値ＶｔＬ２は、リップルレベルが所定値以下の時に発生する直流信号Ｓ2cレベルより小さい値に設定される。従って、出力Ｖｏのリップルレベルが所定値以下の時は、信号Ｓ2cが下限閾値ＶｔＬ２以上となりレベル検定回路１３ＤからＳ2d＝１が生成される。オン・ディレー回路１３Ｅは、Ｓ2d＝１が所定のオン・ディレー時間Ｔｏｎ２以上継続するとＳ２＝１を発生する。一方、出力Ｖｏのリップルレベルが所定値を超えた場合は、信号Ｓ2aの交流成分が高レベルとなり交流増幅回路１３Ｂの増幅信号Ｓ2bが飽和してしまい、発振器１３Ａからの高周波信号は抑圧されて出力Ｓ2bに現れない。整流回路１３Ｃは、出力Ｖｏのリップル周波数程度では整流出力が生じないように整流時定数が設定されている。従って、出力Ｖｏのリップルレベルが所定値を超えた時は、整流回路１３Ｃの出力Ｓ2cレベルがレベル検定回路１３Ｄの閾値ＶｔＬ２未満となり、オン・ディレー回路１３Ｅの出力はＳ２＝０となる。
【００７６】
尚、リップル確認回路１３として、特開平９−１５２３５６号公報で示される信号変化検出回路を用いることもできる。
ＡＮＤ回路１４は、Ｓ１＝１且つＳ２＝１の時、即ち、電源出力Ｖｏの電圧レベルとリップルレベルが正常の時に出力Ｓc1＝１を生成する。
【００７７】
オフ・ディレー回路１５は、ダイオードＤA、コンデンサＣB及び下限閾値を有するレベル検定回路１５Ａを備え、コンデンサＣBの放電時定数で定まるオフ・ディレー時間Ｔｏｆ１を有する。Ｓc1＝１で直ちにレベル検定回路１５Ａから出力Ｓc2＝１を生成し、Ｓc1＝０となってからオフ・ディレー時間Ｔｏｆ１経過するまではＳc2＝１を継続する。オフ・ディレー回路１５は、オフ・ディレー時間Ｔｏｆ１未満の短時間、Ｓc1＝０となった時にＳc2＝０とならないようにする機能を有する。例えば、一時的な負荷変動等でＳ１やＳ２が論理値０になった時にその影響を無視できるようにしている。本参考例では、このオフ・ディレー回路１５の出力Ｓc2を監視回路１０の出力ＳｃとしてＳＣ回路６に供給する。
【００７８】
尚、一時的な負荷変動等を考慮しなくてよければオフ・ディレー回路１５は省略してもよく、この場合は、ＡＮＤ回路１４の出力Ｓc1を監視回路１０の出力ＳｃとしてＳＣ回路６に供給すればよい。
【００７９】
このような監視回路１０をフェールセーフに構成するには、各レベル検定回路、オン・ディレー回路、ＡＮＤ回路等の構成要素をフェールセーフに構成すればよい。レベル検定回路やＡＮＤ回路をフェールセーフに構成する場合は、米国特許第５、３４５、１３８号明細書、同４、６６１、８８０号明細書、同５、０２７、１１４号明細書で開示されているフェールセーフ・ウィンドウコンパレータ／ＡＮＤゲートを用いることが出来る。この回路と動作及びフェールセーフ特性に関しては、電気学会論文誌(TRAN.IEE of JAPPAN）Vol.109-C,No.9,Sep.1989（窓特性を持つフェールセーフ論理素子を使ったインタロックシステムの一構成法）や、“Application of Window Comparator to Majority Operation" Proc.of 19th Internaional Symp. On Multiple-Valued Logic,IEEE Computer Society(May 1989)等の文献で示した。オン・ディレー回路は、国際公開ＷＯ９４／２３３０３号、国際公開ＷＯ９４／２３４９６号、特公平１−２３００６号公報、特開平９−１６２７１４号公報等で公知のフェールセーフなオン・ディレー回路を用いることが出来る。整流回路や増幅回路のフェールセーフ構成は前述のＰＣＴ／ＪＰ９３／００４１１等で公知である。これらを用いることで、監視回路を、故障時には出力Ｓｃ＝０になるフェールセーフ構成とすることができる。
【００８０】
尚、監視回路１０は、上述の２つの監視機能（電圧レベル確認機能及びリップル確認機能）のいずれか１つのみを有する構成でも構わない。例えば、直流出力Ｖｏを生成する平滑回路４の出力部にリップル低減用のフェールセーフフィルタを設け、出力Ｖｏに過大なリップルが生じないようにすれば、リップル確認回路１３は省略できる。逆に、監視回路１０として、電源出力Ｖｏの監視のために要求される別の監視機能を追加した構成も取り得る。その場合は、本参考例における監視回路の出力Ｓｃと追加の監視機能の出力を別途ＡＮＤ回路を設けて論理積演算し、その論理積出力を最終的な監視出力Ｓｃとすればよい。
【００８１】
次に、図３（Ａ）、（Ｂ）にＳＣ回路６の構成例を示す。
図３（Ａ）において、本参考例のＳＣ回路６は、従来と同様の、誤差抽出回路６Ａ、発振回路６Ｂ、パルス幅変調回路６Ｃに加えて、監視出力Ｓｃとスタート信号Ｓｓｕの論理和演算を行う論理和回路であるＯＲ回路６Ｄ（本参考例では整流用ダイオードを設けたワイヤード・ＯＲ）を備え、ＳＣ回路６の制御電源としてＯＲ回路６Ｄの論理和出力Ｖｃを用いる構成である。
【００８２】
動作は、Ｓｃ＝１又はＳｓｕ＝１の時、ＯＲ回路６Ｄから出力Ｖｃが発生し、制御電源Ｖｃの供給で、誤差抽出回路６Ａ、発振回路６Ｂ、パルス幅変調回路６Ｃが動作を開始し、従来と同様にしてＰＷＭ信号Ｓｓを出力する。即ち、フィードバックされた直流出力Ｖｏと予め定めた目標値Ｖｒｅｆの誤差を誤差抽出回路６Ａで検出し、検出誤差に応じて発振回路６Ｂの信号をパルス幅変調回路６Ｃでパルス幅変調（ＰＷＭ）し、このＰＷＭ信号を制御信号Ｓｓとしてスイッチング素子Ｔｓｗに供給する。制御信号Ｓｓの供給でスイッチング素子ＴｓｗがＯＮ／ＯＦＦ動作し、直流出力Ｖｏが生成される。Ｓｓｕ＝Ｓｃ＝０の時は、出力Ｖｃが生成されずＳＣ回路６が動作しないので、スイッチング素子Ｔｓｗのスイッチング動作は停止し出力Ｖｏが停止する。ＳＣ回路６は電源供給がなければ動作し得ないことは明らかで、本参考例の構成はフェールセーフ性を有する。
【００８３】
図において、本参考例のスタート回路２０は、保持回路２１とパルス生成回路２２を備えて構成される。保持回路２１は、３つの抵抗Ｒ11〜Ｒ13、コンデンサＣ11、ＰＵＴ２１Ａを備え、平滑回路２の出力ＶＩが入力されると出力を生成し、出力ＶＩが入力している間は出力を生成し続ける。パルス生成回路２２は、ＮＰＮトランジスタＴｒ１、とＰＮＰトランジスタＴｒ２、コンデンサＣ12、ダイオードＤ11、下限閾値を有するレベル検定回路２２Ａを備え、保持回路２１の出力を受信してから所定時間ＴＩだけスタート信号Ｓｓｕ＝１を生成する。
【００８４】
このような回路を付加すれば、監視出力ＳｃレベルをＳＣ回路６の制御電源として有効な所望のレベルに変換できる。従って、この回路の出力Ｓｃ′を図３（Ａ）のＳｃとして供給すればよい。スタート信号Ｓｓｕについても、レベル変換を必要とする場合には、図３（Ｂ）の回路を適用できる。
【００８５】
尚、監視回路１０のＡＮＤ回路１４やオフ・ディレー回路１５のレベル検定回路１５Ａに、前述のフェールセーフ素子であるフェールセーフ・ウィンドウ・コンパレータ／ＡＮＤゲートを用いれば、監視出力Ｓｃは、出力Ｖｏの正常確認時に交流信号（論理値１に相当）となり、異常検出時に直流信号（論理値０に相当）になるので、図３（Ｂ）において発振器６ａを省略し監視出力Ｓｃを直接トランジスタ６ｂに入力できる。この場合、Ｓｃ＝０（即ち、直流信号）の時は勿論、トランジスタ６ｂに断線や短絡の故障が生じた時も、トランス６ｃの１次側に交流信号が供給されず、Ｓｃ′＝０となり、出力Ｖｏは停止するのでフェールセーフ性を有する。
【００８６】
次に、図４（Ａ）、（Ｂ）にスタート回路２０の構成例を示す。
図４（Ａ）は、ＡＣ電源の投入に同期してスタート信号Ｓｓｕ＝１を発生させる構成例を示す。
【００８７】
図において、本実施形態のスタート回路２０は、保持回路２１とパルス生成回路２２を備えて構成される。保持回路２１は、３つの抵抗Ｒ11〜Ｒ13、コンデンサＣ11、ＰＵＴ２１Ａを備え、平滑回路２の出力ＶＩが入力されると出力を生成し、出力ＶＩが入力している間は出力を生成し続ける。パルス生成回路２２は、ＮＰＮトランジスタＴｒ１、とＰＮＰトランジスタＴｒ２、コンデンサＣ12、ダイオードＤ11、下限閾値を有するレベル検定回路２２Ａを備え、保持回路２１の出力を受信してから所定時間ＴＩだけスタート信号Ｓｓｕ＝１を生成する。
【００８８】
動作は、出力ＶＩが入力すると、保持回路２１のＰＵＴ２１Ａのゲート端子に、抵抗Ｒ11、Ｒ12により出力ＶＩの電圧レベルの分圧値が印加されると共に、アノード端子にコンデンサＣ11の充電によりその端子電圧が印加される。アノード端子電位は、抵抗Ｒ13の抵抗値とコンデンサＣ11の容量で定まる時定数で上昇し、ゲート端子電圧よりもアノード端子電圧が高くなるとＰＵＴ２１ＡはＯＮする。従って、出力ＶＩが入力されてから少し遅れてＰＵＴ２１Ａの出力信号が発生してパルス生成回路２２に入力する。パルス生成回路２２では、出力ＶＩが入力してからＰＵＴ２１ＡがＯＮして保持回路２１の出力が入力するまでの間、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２はＯＦＦ状態にあり、コンデンサＣ12が電圧Ｖｄで充電される。その後、保持回路２１の出力信号がトランジスタＴｒ１のベースに印加すると、トランジスタＴｒ１がＯＮし、トランジスタＴｒ２がＯＮする。これにより、レベル検定回路２２Ａに、下限閾値以上で電圧Ｖｄよりも高レベルの立上り微分信号が入力され、レベル検定回路２２ＡからＳｓｕ＝１が生成され、立上り微分信号が下限閾値未満となるまでの所定時間ＴＩの間、Ｓｓｕ＝１を発生する。Ｓｓｕ＝１の継続時間は、コンデンサＣ12の容量とレベル検定回路２２Ａの下限閾値及び入力抵抗で略定まる。ＰＵＴ２１Ａは、一度ＯＮすると出力ＶＩが停止するまではＯＮし続け、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２はＯＮ状態に固定されるので、出力ＶＩが入力した時に一度だけＳｓｕ＝１が生成される。
【００８９】
尚、保持回路２１は出力ＶＩが入力されている間、故障で自身の出力が発振することはなく、パルス生成回路２２は、故障でＳｓｕ＝０となるフェールセーフ性を有する。
【００９０】
また、ＡＣ電源の投入に同期してスタート信号Ｓｓｕを発生させる構成ではなく、ＡＣ電源の投入後に外部から操作可能な接点を利用してスタート信号を発生させる構成としてもよい。例えば押しボタンのＯＮ操作等でスタート信号の発生指示信号をスタート回路に入力しスタート信号Ｓｓｕを生成する構成としてもよい。図４（Ｂ）にそのような回路構成例を示す。
【００９１】
図において、保持回路２１は、抵抗Ｒ14、Ｒ15とサイリスタ２１Ｂを備え、外部の押しボタン２３を押してＯＮすると、サイリスタ２１Ｂのゲートにトリガ信号が印加されてサイリスタ２１ＢがＯＮする。パルス生成回路２２は、図４（Ａ）に示したもので、サイリスタ２１ＢのＯＮにより抵抗Ｒ15を介して出力ＶＩが伝達され、所定時間ＴＩだけＳｓｕ＝１を生成する。
【００９２】
次に、図１の参考例の動作について説明する。尚、ＳＣ回路６は図３（Ａ）の構成とし、スタート回路２０は、図４（Ａ）の構成とする。
ＡＣ電源が投入されて平滑回路２から直流出力ＶＩが発生すると、スタート回路２０が動作し、スタート信号Ｓｓｕ＝１がＳＣ回路６に入力する。スタート信号Ｓｓｕの入力でＳＣ回路６が動作し、前述のようにして制御信号Ｓｓがスイッチング素子Ｔｓｗに供給され、スイッチング素子ＴｓｗがＯＮ／ＯＦＦ制御される。これにより、トランスＴ１の２次側に交流信号が発生し、平滑回路４を介して直流出力Ｖｏが発生する。直流出力Ｖｏは監視回路１０で監視され、スタート信号Ｓｓｕが発生している所定時間ＴＩの間に、出力Ｖｏが所定の閾値範囲内になれば、監視回路１０から正常確認を示すＳｃ＝１が発生する。所定時間ＴＩ経過後にスタート信号Ｓｓｕ＝０となるが、出力Ｖｏが正常範囲内にある限りはＳＣ回路６の制御信号Ｓｓ＝１は継続し、正常レベルの出力Ｖｏが負荷５に供給される。
【００９３】
電源装置立上げ時の出力Ｖｏが正常でない場合（例えば、電圧レベルが所定範囲外、或いは、リップルレベルの増大）は、監視出力Ｓｃ＝０となり、立上げ時から所定時間ＴＩ経過後にＳｓｕ＝０となった時に、制御信号Ｓｓ＝０となってスイッチング素子ＴｓｗのＯＮ／ＯＦＦ動作が停止し出力Ｖｏは停止する。その後は、スタート回路２０からＳｓｕ＝１が再度生成されない限り出力Ｖｏは発生しない。
【００９４】
所定時間ＴＩ経過後、Ｓｃ＝１で出力Ｖｏが発生している状態で、出力Ｖｏの異常が発生してＳｃ＝０になった時は、既にスタート信号Ｓｓｕは停止しているので、監視回路１０の異常検出を示すＳｃ＝０になった時にＳＣ回路６の制御信号Ｓｓが停止し、出力Ｖｏは停止する。その後、例え異常の原因が取り除かれても、再度Ｓｓｕ＝１が生成されない限り、出力Ｖｏは停止状態のままとなる。従って、スタート回路２０に異常発生を記憶させて出力Ｖｏの停止を継続させることができる。
【００９５】
かかる構成によれば、電源出力Ｖｏの立上げ時には監視回路１０の出力状態に関係なく出力Ｖｏを立上げることができるので、電源装置の出力Ｖｏの過電圧だけでなくレベル低下の異常監視ができる。また、監視回路１０、ＳＣ回路６、スタート回路２０を、前述のフェールセーフ素子を用いて故障時に出力が停止するフェールセーフ構成とすれば、より一層、安全性、信頼性が向上できる。
【００９６】
尚、監視回路１０は、必ずしも出力Ｖｏを直接監視する必要はなく出力Ｖｏに応じた信号を監視すればよい。例えば、図１中、点線で示すように抵抗Ｒで出力Ｖｏを電圧ドロップさせた信号を監視回路１０に入力する構成としてもよい。
【００９７】
上記参考例では、スタート信号Ｓｓｕを所定時間ＴＩ発生させる構成としたが、出力Ｖｏが下限閾値以上になって監視回路１０からＳｃ＝１が発生した時点で、スタート信号Ｓｓｕを停止させる構成とすることもできる。例えば、スタート信号Ｓｓｕの供給ラインに常閉のスイッチ手段を介装し、監視回路１０の出力Ｓｃ＝１の発生で前記スイッチ手段をＯＦＦ動作させる構成とすれば、Ｓｃ＝１の発生でスイッチ手段がＯＦＦしてスタート信号Ｓｓｕの供給は停止する。かかる構成とすれば、起動時にスタート信号Ｓｓｕ＝１の発生期間ＴＩ内に過電圧が負荷５に供給されるのを防止できる。この場合には、スタート回路２０においてスタート信号Ｓｓｕを時間で管理する構成を省略してもよい。
【００９８】
上記参考例では、スタート信号Ｓｓｕ又は監視出力Ｓｃの発生でＳＣ回路６を駆動して制御信号Ｓｓを発生させる構成としたが、ＳＣ回路６から発生する制御信号Ｓｓを、スタート信号Ｓｓｕ又は監視出力Ｓｃで供給／遮断制御する構成としてもよい。このような構成例を、図５（Ａ）、（Ｂ）に示す。
【００９９】
図５（Ａ）では、制御信号Ｓｓの供給路に、互いに並列接続した常開のスイッチＳＷ１、ＳＷ２を介装する。スイッチＳＷ１は、スタート信号Ｓｓｕ＝１でＯＮし、スイッチＳＷ２は監視出力Ｓｃ＝１でＯＮする構成である。ここで、スイッチＳＷ１，ＳＷ２が信号伝達手段に相当する。
【０１００】
かかる構成では、少なくともスタート信号Ｓｓｕと監視出力Ｓｃのいずれか一方が論理値１であれば、どちらかのスイッチＳＷ１、ＳＷ２がＯＮして制御信号Ｓｓが制御信号Ｓｓ′としてスイッチング素子Ｔｓｗに供給され出力Ｖｏは発生する。尚、図５（Ａ）では、ＳＣ回路６の電源Ｖｄとしては、例えば、起動前には抵抗を介して平滑回路２の出力ＶＩを供給し、起動後はトランスＴ１に別の巻線Ｗ３を設けてこの巻線Ｗ３の交流出力を平滑回路７で平滑して得る構成としたが、この構成に限定されないことは言うまでもない。また、図中、スイッチＳＷ１、ＳＷ２はスイッチ機能を意味するもので、例えばリレー接点や半導体スイッチ素子等のスイッチ要素を用いればよい。
【０１０１】
図５（Ｂ）は、故障が生じても、Ｓｓｕ＝Ｓｃ＝０でスイッチング素子Ｔｓｗに制御信号を供給することのないフェールセーフ性を有する回路構成である。
この回路は、入力信号（スタート信号Ｓｓｕと監視出力Ｓｃの論理和出力）に対して回路電源Ｖｄより高レベルの下限閾値を有している。監視出力Ｓｃ又はスタート信号Ｓｓｕのレベルが下限閾値以上の時は、ＳＣ回路６からの制御信号Ｓｓに同期した交流信号（振幅はＶｄ−ＧＮＤレベル）が、信号Ｓｓ′として出力されてスイッチング素子Ｔｓｗに供給される。監視出力Ｓｃ及びスタート信号Ｓｓｕの両レベルが下限閾値未満の時は、信号Ｓｓ′は直流に固定され、スイッチング素子ＴｓｗはＯＮ／ＯＦＦ動作しない。
【０１０２】
詳述すると、制御信号ＳｓがＬレベルの時、フォトカプラＰＣのフォトダイオードＰＤの光信号でフォトトランジスＰＴがＯＮして電圧Ｖａは略Ｖｄとなる。制御信号ＳｓがＨレベルの時、フォトダイオードＰＤの光信号が消滅しフォトトランジスＰＴはＯＦＦしてトランジスタＴｒ３のベース電位は、ｒ23・Ｓｃ（又はＳｓｕ）／（ｒ21＋ｒ22＋ｒ23）となる（ｒ21、ｒ22、ｒ23は抵抗Ｒ21、Ｒ22、Ｒ23の抵抗値）。トランジスタＴｒ３が、Ｖａ≒ＶｄでＯＮするよう抵抗値ｒ22、ｒ23を設定し、フォトトランジスＰＴがＯＦＦの時のベース電位（＝ｒ23・Ｓｃ（又はＳｓｕ）／（ｒ21＋ｒ22＋ｒ23））でトランジスタＴｒ３がＯＦＦになれば、トランジスタＴｒ４のＯＮ／ＯＦＦで、信号Ｓｓ′は制御信号Ｓｓに同期した交流信号となる。フォトトランジスＰＴがＯＦＦの時にトランジスタＴｒ３がＯＦＦとなるためには、ｒ23・Ｓｃ（又はＳｓｕ）／（ｒ21＋ｒ22＋ｒ23）＞Ｖｄ−Ｖｂｅ（ＶｂｅはトランジスタＴｒ３のＯＮ時のベース−エミッタ間電圧）であれば良く、信号Ｓｃ（又はＳｓｕ）に対する下限閾値は略（ｒ21＋ｒ22＋ｒ23）・（Ｖｄ−Ｖｂｅ）／ｒ23で与えられる。
【０１０３】
従って、監視出力Ｓｃ及びスタート信号Ｓｓｕは、論理値１ではその電圧レベルが（ｒ21＋ｒ22＋ｒ23）・（Ｖｄ−Ｖｂｅ）／ｒ23より大きく、論理値０ではその電圧レベルが（ｒ21＋ｒ22＋ｒ23）・（Ｖｄ−Ｖｂｅ）／ｒ23より小さく設定される。スタート信号Ｓｓｕと監視出力Ｓｃのレベルは、例えば図３（Ｂ）の回路を用い、この回路中のトランス６ｃの巻線比等を調整することで設定できる。勿論、抵抗値ｒ21、ｒ22、ｒ23の調整により、Ｓｃ、Ｓｓｕ＝１と０のレベル間に閾値設定することもできる。尚、ＶｄはＳＣ回路６の電源である。
【０１０４】
この他に、ＳＣ回路６内部の信号伝達を制御する構成も考えられる。例えば、ＳＣ回路６内の発振回路６Ｂの出力経路を導通／遮断制御する構成も考えられる。
【０１０５】
ところで、トランスＴ１の１次側の入力電圧ＶＩには、例えば、ＡＣ電源からの高電圧ノイズ等が現れることが予想される。このような高電圧ノイズが入力電圧ＶＩに現れると入力電圧ＶＩが伝達されている回路が故障する虞れがある。監視回路１０は、スイッチング電源の安全性を保障する部分であるので、入力電圧ＶＩが伝達されない構成とすることが望ましく、従って、監視回路１０とトランスＴ１の１次側を電気的に絶縁する構成にするとよい。監視回路１０は、トランスＴ１の１次側入力電圧ＶＩから生成される出力Ｖｏが入力し、トランスＴ１の１次側に監視出力Ｓｃを出力する。入力電圧ＶＩと出力ＶｏはトランスＴ１で絶縁されているので、監視出力Ｓｃを電気的に絶縁した構成でトランスＴ１の１次側に伝達する構成にすればよい。
【０１０６】
例えば、監視出力Ｓｃが図３又は図５の構成でトランスＴ１の１次側に伝達される場合、図３（Ｂ）の構成はトランス６ｃで絶縁されている。従って、図３（Ｂ）の回路を用いて信号Ｓｃ′を生成し、図３（Ａ）や図５における監視出力Ｓｃに代えて信号Ｓｃ′を供給するようにすればよい。
【０１０７】
また、フォトカプラを用いてもよい。即ち、図３（Ｂ）の発振回路６ａの発振出力Ｓｇを減流抵抗を介してフォトカプラのフォトダイオードに供給する。フォトダイオードは、Ｓｃ＝１の時に信号Ｓｇに同期して点滅する。コレクタ側が抵抗を介して電圧Ｖｄに接続しエミッタ側がＧＮＤに接続したフォトカプラのフォトトランジスは、フォトダイオードの点滅に同期して交流出力を発生する。この交流出力を倍電圧整流して電圧Ｖｄより高レベルの論理値１に相当する信号Ｓｃ′＝１が生成される。一方、Ｓｃ＝０では、フォトダイオードが点滅しないのでフォトトランジスの出力は直流信号となり、電圧Ｖｄに略等しい論理値０に相当する信号Ｓｃ′＝０が生成される。
【０１０８】
このように、フォトカプラを用いても監視出力Ｓｃを電気的に絶縁してトランスＴ１の１次側回路へ伝達することができる。
尚、後述する他の実施形態でも、トランスＴ１の１次側と２次側の絶縁を同様にして行うことができることは言うまでもない。また、本発明を後述の交流電源装置に適用する場合においても、監視回路の電源をトランスＴ22に設けられた２次巻線から出力される交流信号を整流して得る構成とし、監視回路で出力Ｓｏのレベル及び周波数を確認する構成とする。そして、監視結果としての信号Ｓｃを図２０で示される構成に上述したフォトカプラを用いた回路を追加して1次側に供給する。こうすれば、監視回路の電源及び監視対象信号はトランスによって１次側とは絶縁され、監視結果の信号はフォトカプラによって同じく絶縁される。
【０１０９】
次に、直流電源の第２参考例を図６に示し説明する。尚、第１参考例と同一要素には同一符号を付してある。
図１の第１参考例では、スタート回路２０からＳｓｕ＝１が発生している所定時間ＴＩの間は、監視出力Ｓｃと無関係に出力Ｖｏが生成されるので、起動時に異常な出力Ｖｏが負荷５に供給される虞れがある。
【０１１０】
図６の第２参考例は、スタート回路２０のＳｓｕ＝１で生成される直流出力Ｖｏの正常が監視回路１０で確認されるまで、負荷５への出力Ｖｏ供給を阻止する構成である。更に、この阻止機能の不具合で負荷５へ出力Ｖｏが誤って供給されるような場合に、阻止機能の不具合を発見できる構成としてある。尚、第１参考例と同一要素には同一符号を付す。
【０１１１】
図６において、本参考例の電源装置は、スタート回路２０のスタート信号Ｓｓｕにより通常より電力の制限された出力Ｖｓｖを発生する限定出力発生回路４０と、限定出力発生回路４０からの出力Ｖｓｖが負荷５に供給されるのを阻止すると共に、立上げ後に生成される出力Ｖｏを監視回路１０に入力させるダイオードＤ40を備える。これにより、監視回路１０から出力Ｖｓｖレベルに基づいてＳｃ＝１が発生した時にＳＣ回路６から制御信号Ｓｓが発生し、スイッチング素子ＴｓｗがＯＮ／ＯＦＦ動作して直流出力Ｖｏが負荷に供給される。
【０１１２】
限定出力発生回路４０は、出力ＶＩにより定電圧を発生する定電圧電源回路４１と、定電圧電源回路４１の出力Ｖｘが１次側に供給されるトランス４２と、トランス４２の１次側に直列接続する出力制限用インピーダンス素子４３及びスイッチ素子４４と、スタート信号Ｓｓｕで駆動されて交流出力を発生する発振器４５と、トランス４２の２次側出力を整流・平滑して出力Ｖｓｖを監視回路１０に供給する平滑回路４６とを備える。
【０１１３】
ダイオードＤ40は、出力Ｖｏの出力ラインと監視回路１０の入力端の間に接続して出力Ｖｓｖが負荷５に供給されるのを阻止する。
本参考例回路の動作を以下に説明する。
【０１１４】
出力立上げ時、ＡＣ電源の投入で平滑回路２から出力ＶＩが発生するとスタート回路２０及び限定出力発生回路４０が動作する。スタート回路２０は、起動時から所定時間ＴＩの間Ｓｓｕ＝１を発振器４５に供給し、定電圧電源回路４１は、直流出力Ｖｘをトランス４２に供給する。これにより、発振器４５からの交流信号によるスイッチ素子４４のＯＮ／ＯＦＦ動作で、トランス４２の２次側に交流信号が発生し、平滑回路４６で、整流・平滑されて直流出力Ｖｓｖが生成される。尚、インピーダンス素子４３はトランス４２の１次側電流制限用であり、換言すれば出力Ｖｓｖの電力制限用である。
【０１１５】
限定出力発生回路４０の出力Ｖｓｖは、ダイオードＤ41を介して監視回路１０へ供給されるが、出力ＶｓｖはダイオードＤ40で阻止されて負荷５へは供給されない。従って、出力Ｖｓｖが供給される負荷としては監視回路１０のみとなる。出力Ｖｓｖは、正常な出力Ｖｏのレベル範囲内の制限された出力となるように発振器４５の出力周波数及びデューティ比は予め設定されているので、正常状態であれば、監視回路１０からＳｃ＝１が発生する。このＳｃ＝１の入力でＳＣ回路６は制御信号Ｓｓを発生しスイッチング素子ＴｓｗがＯＮ／ＯＦＦ駆動し、トランスＴ１を介して出力Ｖｏが負荷５へ供給される。この出力ＶｏはダイオードＤ40を介して監視回路１０へ供給されて監視される。所定時間ＴＩが経過するとＳｓｕ＝０となり、限定出力発生回路４０の出力Ｖｓｖは停止するが、出力Ｖｏが正常レベルにあれば監視回路１０からＳｃ＝１が発生しているので、スイッチング素子ＴｓｗのＯＮ／ＯＦＦ動作は継続され、出力Ｖｏは継続して生成される。
【０１１６】
かかる第２参考例の構成によれば、出力立上げ時に出力Ｖｏの正常が確認されるまで、負荷５への出力供給は行われないので、起動時に過電圧等の異常出力が負荷５に供給されるのを防止できる。
【０１１７】
本参考例回路では、ダイオードＤ40に短絡故障があると出力Ｖｓｖが負荷５にも供給されるが、この時の出力Ｖｓｖの負荷は、監視回路１０と負荷５となる。従って、このような場合に、限定出力発生回路４０から発生する出力Ｖｓｖの電圧レベルが正常レベルよりも低下するように出力Ｖｓｖの制限値を設定すればよい。また、限定出力発生回路４０の駆動電源を供給する平滑回路２に故障があった場合は、出力Ｖｓｖは周期的に低レベルとなって監視回路１０で検出され出力Ｓｃ＝１が生成されないので、スタート信号Ｓｓｕ＝０になった時点で出力Ｖｏは停止する。
【０１１８】
尚、監視回路１０及びスタート回路２０は、第１参考例と同様の回路を用いることができる。また、ＳＣ回路６は監視回路１０の出力Ｓｃにより制御される構成である。
【０１１９】
次に、直流電源の第３参考例を図７に示し説明する。
図６の参考例では、起動時にトランスＴ１の２次側平滑回路４の故障は分からない。本参考例は、起動時にトランスＴ１の２次側平滑回路４の故障も監視できる構成である。
【０１２０】
図７において、本参考例の電源装置は、図６の限定出力発生回路４０のトランス４２及び平滑回路４６を取り除き、代わりにトランスＴ１の１次側に別の１次巻線Ｗ４を設け、トランスＴ１を介して起動時の制限した出力を供給する。更に、出力Ｖｏの負荷５への出力供給路に、監視回路１０の出力で制御されるスイッチ手段としてのスイッチＳＷを介装し起動時の出力Ｖｏが負荷５に供給されるのを阻止する構成とした。尚、本参考例では、前記スイッチＳＷとして、リレーＲｙの常開の接点ｒaを用いた例で説明する。
【０１２１】
本参考例回路の動作を以下に説明する。
起動時の限定出力発生回路４０からの出力は、トランスＴ１の巻線Ｗ４を介して２次側に伝達され、平滑回路４で直流Ｖｏに変換される。この時、スイッチＳＷ（接点ｒa）はＯＦＦしているので、起動時に生成される直流出力Ｖｏは負荷５に供給されず、監視回路１０のみに供給される。この状態で、平滑回路４及び監視回路１０が正常であればＳｃ＝１が生成され、リレーＲｙが励磁されてスイッチＳＷ（ｒa）がＯＮする。また、ＳＣ回路６の制御信号Ｓｓの発生により、スイッチング素子ＴｓｗのＯＮ／ＯＦＦ動作が開始され出力Ｖｏが生成されて負荷５に供給される。
【０１２２】
スイッチＳＷ（ｒa）が故障でＯＮ状態にあれば、図６の第２参考例と同様の理由で出力Ｖｏは低レベルとなりＳｃ＝１は生成されない。また、平滑回路２、４等の故障による出力Ｖｏの異常は監視回路１０で検出され、Ｓｃ＝１は生成されず、所定時間ＴＩ経過してスタート信号Ｓｓｕ＝０になると出力Ｖｏは停止する。
【０１２３】
ところで、起動時の出力Ｖｏの遮断用スイッチに本参考例のようにリレー接点ｒaを用いた場合、接点寿命に配慮すると、接点ｒaのＯＮ後にスイッチング素子Ｔｓｗのスイッチング動作による出力Ｖｏを発生させる方が望ましい。そうするには、リレーＲｙの励磁出力を発生させた後に遅れて監視出力Ｓｃ＝１をＳＣ回路６に供給するように、監視回路１０を構成すればよい。このような構成にするには、監視回路１０に、図２に点線で示すオン・ディレー手段としてのオン・ディレー回路１６を追加し、オフ・ディレー回路１５の出力Ｓc2をリレーＲｙの励磁出力に用い、オン・ディレー回路１６の出力Ｓc3を監視出力ＳｃとしてＳＣ回路６に供給する構成とすればよい。
【０１２４】
かかる構成では、出力Ｖｏの正常が確認されてＡＮＤ回路１４から出力Ｖｏの正常を示すＳc1＝１が生成されると、オフ・ディレー回路１５から出力Ｓc2＝１が生成されてリレーＲｙが励磁され、接点ｒaがＯＮする。オフ・ディレー回路１５から出力Ｓc2＝１が生成された後、オン・ディレー回路１６のオン・ディレー時間経過後にＳｃ（Ｓc3）＝１が生成される。従って、接点ｒaがＯＮしてからスイッチング素子Ｔｓｗのスイッチング動作による出力Ｖｏを発生させることができる。
【０１２５】
ところで、接点ｒaがＯＮしてからスイッチング素子Ｔｓｗによる出力Ｖｏが発生するまでの間は、限定出力発生回路４０による制限された出力Ｖｏが、負荷５にも供給されるので、出力Ｖｏレベルの低下が起こる。この時に、レベルの低下の度合いによっては監視回路１０が異常と判定して監視出力Ｓｃ＝０となることが考えられる。しかし、オフ・ディレー回路１５を備えることで、この一時的なレベル低下に起因する誤動作を防止できる。
【０１２６】
即ち、ＡＮＤ回路１４から出力Ｓc1＝１が発生し、その後にＳc1＝０となっても、オフ・ディレー回路１５のオフ・ディレー時間Ｔｏｆ１の間はＳc2＝Ｓc3＝１が継続する。従って、オフ・ディレー時間Ｔｏｆ１を、接点ｒaのＯＮ動作による一時的なＶｏレベルの低下の予想継続時間よりも多少長く設定することで、この誤動作を避けることが出来る。
【０１２７】
次に、本発明による直流電源装置の第１実施形態を図８に示し説明する。
本実施形態は、監視回路１０の消費電力変動が大きい場合に起動時の制限された出力Ｖｏの追従性を向上させる構成とした。また、起動時の負荷５が無負荷に近い状態でもスイッチＳＷのＯＮ故障を検査できる機能を設けた。更に、監視回路１０の出力異常が起こってＳｃ＝０となった後に異常が回復しても、外部から起動命令を与えなければＳｃ＝０に固定し出力Ｖｏが生成されないようにする機能を設けた。
【０１２８】
図８において、本実施形態の電源装置は、スイッチング素子Ｔｓｗに並列に出力制限用インピーダンス素子４３と第２スイッチング素子としてのスイッチ素子４４の直列回路を接続する。尚、トランスＴ１の１次側に別巻線を設けて、インピーダンス素子４３とスイッチ素子４４の直列回路を、その巻線に接続する構成も取り得る。ＳＣ回路６の出力Ｓｓは、第１及び第２信号供給路にそれぞれ設けたスイッチＳＷ３とスイッチＳＷ４を介して信号Ｓｓ′としてそれぞれスイッチング素子Ｔｓｗとスイッチ素子４４に印加する。スイッチＳＷ３，ＳＷ４は、スタート回路２０のスタート信号Ｓｓｕと監視回路１０の監視出力Ｓｃで駆動制御される構成であり、リレー接点を用いてもよく、図５（Ｂ）のように構成してもよい。
【０１２９】
また、出力Ｖｏの供給路に介装するスイッチＳＷ（本実施形態では図７と同様にリレー接点ｒaとした）には、図９に示すスイッチＯＦＦ確認回路５０のフォトトランジスタＰＴ１とフォトダイオードＰＤ２と抵抗の直列回路を並列接続する。更に、監視回路１０には、オフ・ディレー回路１５の出力Ｓc2がホールド入力端子に入力しトリガ入力端子に前記スイッチＯＦＦ確認回路５０の出力Ｓｏｆが入力する自己保持手段としての自己保持回路１７を設け、自己保持回路１７の出力をオン・ディレー回路１６に入力し、オン・ディレー回路１６の出力Ｓc3を監視出力ＳｃとしてＳＣ回路６に供給すると共に、自己保持回路１７の出力でリレーＲｙを励磁する構成としている。
【０１３０】
前記スイッチＯＦＦ確認回路５０は図９のように構成される。
図９において、スイッチＯＦＦ確認回路５０は、発振器５１、２つのフォトカプラＰＣ１，ＰＣ２と整流回路５２を備える。フォトカプラＰＣ１は、発振器５１に接続するフォトダイオードＰＤ１とフォトトランジスＰＴ１からなる。フォトカプラＰＣ２は、前記フォトトランジスＰＴ１と直列接続するフォトダイオードＰＤ２と整流回路５２に接続するフォトトランジスＰＴ２からなる。
【０１３１】
以下に動作を説明する。
起動時に、スタート回路２０からのスタート信号ＳｓｕでスイッチＳＷ３がＯＮし、ＳＣ回路６の制御信号ＳｓがＳｓ′としてスイッチ素子４４に印加されインピーダンス素子４３で制限された出力Ｖｏが、監視回路１０へ入力されると共にスイッチＯＦＦ確認回路５０へも供給される。出力Ｖｏが正常に立上れば、監視回路１０の自己保持回路１７のホールド入力端子にはオフ・ディレー回路１５からＳc2＝１が入力する。また、スイッチＳＷ（ｒa）がＯＦＦしていれば、抵抗を介してフォトダイオードＰＤ２、フォトトランジスＰＴ１の直列回路に電流が流れる。フォトカプラＰＣ１のフォトトランジスＰＴ１は、発振器５１により駆動するフォトダイオードＰＤ１によりＯＮ／ＯＦＦしているので、フォトダイオードＰＤ２にスイッチング電流が流れる。これにより、フォトカプラＰＣ２のフォトトランジスＰＴ２がＯＮ／ＯＦＦ動作し、整流回路５２を介してＯＦＦ確認出力Ｓｏｆ＝１が生成される。この状態で、押しボタン６０をＯＮ操作すれば、自己保持回路１７から出力が発生してリレーＲｙが励磁されてスイッチＳＷ（ｒa）がＯＮする。その後、オン・ディレー回路１６の出力でスイッチＳＷ４がＯＮし、スイッチング素子ＴｓｗのＯＮ／ＯＦＦ動作に基づく出力Ｖｏが負荷５に供給される。
【０１３２】
押しボタン６０をＯＦＦすれば、自己保持回路１７のトリガ入力がなくなるが、オフ・ディレー回路１５の出力Ｓc2＝１の間はＳｃ＝１は継続する。もしも、起動時にスイッチＳＷ（ｒa）がＯＮ故障していれば、出力Ｓｏｆ＝１は発生せず、自己保持回路１７から出力は発生せず、スタート信号Ｓｓｕの消滅で制限された出力Ｖｏは停止する。
【０１３３】
かかる実施形態によれば、起動時の制限された出力ＶｏがＳＣ回路６に帰還されて安定化されるので、監視回路１０の消費電力変動に追従して一定の安定した制限出力Ｖｏを生成できる。また、スイッチＳＷ（ｒa）が故障でＯＮしていれば、スイッチＯＦＦ確認回路５０の出力Ｓｏｆ＝１は発生せず監視回路１０からＳｃ＝１は発生しないので、起動時に負荷５が無負荷に近い状態の場合でも、出力Ｖｏを停止できると共にスイッチＳＷ（ｒa）のＯＮ故障の検査ができる。
【０１３４】
尚、スイッチＯＦＦ確認回路５０は、自身が故障した時には出力Ｓｏｆ＝１が生成されないフェールセーフ構成とする。また、自己保持回路１７としては、国際公開Ｗ０９４／２３３０３号、国際公開Ｗ０９４／２３４９６号等で公知のフェールセーフ要素を用いることが出来る。
【０１３５】
また、本実施形態では、出力Ｖｏの異常等で一度オフ・ディレー回路１５の出力Ｓc2＝０が生じると、その後Ｓc2＝１に復帰しても、再度押しボタン６０によりトリガ入力を印加しない限り、自己保持回路１７から出力が発生することはない。従って、監視回路１０に異常発生を記憶させて出力の停止を継続させることができる構成である。
【０１３６】
尚、本実施形態のように、押しボタン６０を介してスイッチＯＦＦ確認回路５０の出力Ｓｏｆを監視回路１０へ入力する場合には、出力Ｓｏｆを直接に図８に点線で示すようにスイッチＳＷ３にも供給するとよい。
【０１３７】
スタート信号ＳｓｕのみでスイッチＳＷ３を駆動する構成では、押しボタン６０が押されなければ監視出力Ｓｃ＝１が生成されないので、スタート信号Ｓｓｕ＝１の期間内に押しボタン６０を押さなければならない。出力ＳｏｆによってもスイッチＳＷ３を駆動できるようにすれば、監視出力Ｓｃ＝１が生成されるまではスイッチＳＷはＯＦＦしているので、出力Ｓｏｆ＝１が生成され続けてスイッチＳＷ３はＯＮ状態のままであり、制限出力Ｖｏは生成され続ける。押しボタン６０を押して監視出力Ｓｃ＝１が生成されると、スイッチＳＷがＯＮし出力Ｓｏｆ＝０になるが、Ｓｃ＝１に基づきスイッチング素子Ｔｓｗがスイッチングして出力Ｖｏは生成される。
【０１３８】
押しボタン６０を設けずに直接出力Ｓｏｆを監視回路１０に入力する構成としてもよい。この場合、Ｓｃ２＝１、Ｓｏｆ＝１でスイッチＳＷがＯＮするとスイッチＳＷ両端の電位差が零になるので、フォトダイオードＰＤ２に電流は流れなくなり、フォトトランジスＰＴ２はＯＦＦ状態に固定されてＳｏｆ＝０になる。これにより、自己保持回路１７のトリガ入力はなくなるが、自己保持機能により、自己保持回路１７の出力は継続し、出力Ｖｏを生成できる。
【０１３９】
尚、押しボタン６０の入力は出力Ｓｏｆに限定されない。即ち、別途Ｓｏｆ＝１のレベルに等しいレベルの信号を用意して押しボタン６０を介して別途設けたＡＮＤ回路の一方の入力端子に入力し、ＡＮＤ回路の他方の入力端子に出力Ｓｏｆを入力し、ＡＮＤ回路の出力を自己保持回路１７のトリガ入力とする構成でもよい。
【０１４０】
ところで、図６〜図８においては、スタート回路２０のスタート信号Ｓｓｕ＝１が生成されている期間のみ電力制限出力が生成される。しかし、電力制限された出力が負荷５に供給されたとしても構わないのであれば、電力制限された出力が常に発生する構成としてもよい。例えば、図６、図７の回路において、定電圧電源回路４１の出力Ｖｘを発振器４５の動作電源としてスタート信号Ｓｓｕの代わりに供給すればよい。この場合、スタート回路２０は省ける。また、図８の回路においては、ＳＣ回路６の制御信号Ｓｓがスイッチ素子４４に常に供給される構成とすればよい。この場合、スタート回路２０に加えてスイッチＳＷ３も省ける。
【０１４１】
かかる構成とした時の図８の回路動作を以下に簡単に説明する。
ＡＣ電源の投入で出力ＶＩが生じると、ＶＩを電源としてＳＣ回路６は出力Ｖｏを所定値にするべく制御信号Ｓｓを出力する。制御信号Ｓｓはスイッチ素子４４に印加され、スイッチ素子４４がＯＮ／ＯＦＦ動作して電力制限された出力Ｖｏを生成する。この時は、未だ監視出力Ｓｃ＝０であるのでスイッチＳＷ４はＯＦＦしており、スイッチＳＷ（ｒa）もＯＦＦしており、出力Ｖｏは監視回路１０のみに供給される。監視回路１０で出力Ｖｏの正常確認がされてＳｃ＝１が発生がすると、スイッチＳＷ４がＯＮして制御信号ＳｓがＳｓ′としてスイッチ素子Ｔｓｗに印加されると共に、スイッチＳＷ（ｒa）がＯＮする。これにより、電力制限されていない出力Ｖｏが発生して負荷５に供給される。これは、見方を変えればスイッチ素子４４のＯＮ／ＯＦＦで生成される電力制限された出力の電力不足分をスイッチ素子ＴｓｗのＯＮ／ＯＦＦで補っているとも捉えられる。
【０１４２】
出力Ｖｏが正常でなくなると、監視出力Ｓｃ＝０となり、スイッチＳＷ４はＯＦＦし、スイッチＳＷ（ｒa）もＯＦＦして負荷５への出力供給は停止する。但し、この後も、出力ＶＩが発生している限り（即ち、ＡＣ電源が供給されている限り）、制御信号Ｓｓによりスイッチ素子４４はＯＮ／ＯＦＦして電力制限された出力Ｖｏを生成し続ける。もしも、スイッチＳＷ（ｒa）にＯＮ故障が生じていると、この電力制限された出力Ｖｏが継続して供給されることになる。この点では、前述のようにスタート回路２０を用いて、電力制限された出力が停止する構成が望ましい。
【０１４３】
次に、直流電源の別の参考例を図１０に示し説明する。
本参考例の電源装置は、互いに相補の関係を有するリレー接点を用いて、起動時に、出力Ｖｏが正常範囲内となるまで負荷５への出力Ｖｏの供給を停止すると共に、監視回路１０で正常レベルに達したことを確認するとスタート信号ＳｓｕのＳＣ回路６への供給を遮断する構成である。
【０１４４】
図１０において、監視回路１０、ＳＣ回路６及びスタート回路２０は、図１の参考例と同様の構成とする。本参考例では、出力Ｖｏの供給路にリレーＲｙの第１接点ｒａ（スイッチ手段に相当）を介装し、スタート信号Ｓｓｕの供給ラインに第１接点ｒａと相補の関係の第２接点ｒｂを介装する。尚、リレーＲｙは、監視回路１０の監視出力Ｓｃの発生で励磁される。
【０１４５】
動作を以下に説明する。
起動時に第１接点ｒaがＯＦＦしていれば、第２接点ｒbがＯＮ状態にあるので、図１の第１参考例と同様にしてスタート信号Ｓｓｕの発生により出力Ｖｏが発生し監視回路１０に入力する一方、出力は負荷５には供給されない。出力Ｖｏが正常レベルに達すると、監視回路１０から出力Ｓｃが発生し、リレーＲｙとＳＣ回路６に供給される。これにより、リレーＲｙが励磁され第１接点ｒaがＯＮして出力Ｖｏが負荷５に供給されると共に、第２接点ｒbがＯＦＦしてスタート信号ＳｓｕのＳＣ回路６への供給が遮断される。ＳＣ回路６は、監視出力Ｓｃの入力でその動作は継続し出力Ｖｏは継続して発生し負荷５に供給される。
【０１４６】
起動時に第１接点ｒaがＯＮ故障していると、第２接点ｒbはＯＦＦしているので、スタート信号ＳｓｕはＳＣ回路６に供給されず、スイッチング素子Ｔｓｗは動作せず、出力Ｖｏは発生しない。
【０１４７】
以上のように、本参考例では、互いに相補のリレー接点ｒａ,ｒｂを使用して、出力Ｖｏの供給路に介装したスイッチのＯＦＦ状態を確認しつつ、出力Ｖｏが正常レベルになるまで負荷５への供給を停止できる。
【０１４８】
次に、直流電源の第２実施形態を図１１に示し説明する。
本実施形態の電源装置は、出力Ｖｏの遮断機能を２重系構成とした例である。
図１１において、本実施形態の電源装置は、スタート回路２０は設けずに、図示しないがＡＣ電源の投入で発生する出力ＶＩをＳＣ回路６の制御電源とし、出力ＶＩの入力でＳＣ回路６が駆動して制御出力Ｓｓが発生する。出力Ｖｏの供給路には、スイッチ手段を構成する第１及び第２スイッチ７０，７１が直列に介装される。第１スイッチ７０には、並列に図８の実施形態と同様、図９に示すスイッチＯＦＦ確認回路５０のフォトトランジスタＰＴ１とフォトダイオードＰＤ２と抵抗の直列回路が接続している。スイッチＯＦＦ確認回路５０の出力Ｓｏｆは、第３スイッチ７２を介して監視回路１０の自己保持回路１７のトリガ入力端子に入力する。第２スイッチ７１と第３スイッチ７２は、図１０の実施形態で述べた互いに相補の関係のリレー接点である。
【０１４９】
監視回路１０は、図８の実施形態と略同様の構成である。異なる部分は、第２オフ・ディレー手段であるオフ・ディレー回路１８を新たに設け、自己保持回路１７の出力を、オフ・ディレー回路１８とオン・ディレー回路１６に入力している。そして、オン・ディレー回路１６の出力で第１スイッチ７０をＯＮ／ＯＦＦ駆動制御し、オフ・ディレー回路１８の出力でリレーＲｙを励磁する。本実施形態では、監視回路１０の監視出力Ｓｃは、ＳＣ回路６へ供給せず、オン・ディレー回路１６とオフ・ディレー回路１８の出力が監視出力になる。特に、出力Ｖｏを直接に供給／遮断するということからすれば、オン・ディレー回路１６の出力が監視出力に相当する。尚、第１スイッチ７０には、半導体スイッチ等を適用できる。
【０１５０】
動作を以下に説明する。
ＡＣ電源の投入で出力ＶＩが発生すると、図示しないがこの出力ＶＩを電源とするＳＣ回路６が駆動してスイッチング素子ＴｓｗのＯＮ／ＯＦＦ動作で出力Ｖｏが発生する。第１スイッチ７０のＯＦＦはスイッチＯＦＦ確認回路５０で確認され、第２スイッチ７１のＯＦＦは第３スイッチ７２のＯＮ状態で確認される。両スイッチ７０，７１が正常にＯＦＦしていれば、スイッチＯＦＦ確認回路５０からＳｏｆ＝１が発生し、第３スイッチ７２がＯＮ状態であるので、監視回路１０の自己保持回路１７にトリガ入力信号が印加される。正常範囲の出力Ｖｏが生成されれば、第１オフ・ディレー手段であるオフ・ディレー回路１５からＳc2＝１が自己保持回路１７にホールド入力信号として印加される。自己保持回路１７から出力が発生すると、オフ・ディレー回路１８によって直ちにリレーＲｙが励磁され、先にスイッチ７１がＯＮする。その後、オン・ディレー回路１６のオン・ディレー時間経過してスイッチ７０がＯＮし、出力Ｖｏが負荷５に供給される。
【０１５１】
出力Ｖｏの異常等でＳc2＝０になると、自己保持回路１７の出力は停止する。この場合、オン・ディレー回路１６の出力は即座に停止しスイッチ７０はＯＦＦして負荷電流が遮断される。その後、オフ・ディレー回路１８のオフ・ディレー時間経過してスイッチ７１がＯＦＦする。
【０１５２】
尚、スイッチ７２の入力は出力Ｓｏｆに限定されない。即ち、別途Ｓｏｆ＝１のレベルに等しいレベルの信号を用意してスイッチ７２を介して別途設けたＡＮＤ回路の一方の入力端子に入力し、ＡＮＤ回路の他方の入力端子に出力Ｓｏｆを入力し、ＡＮＤ回路の出力を自己保持回路１７のトリガ入力とする構成でもよい。
【０１５３】
かかる実施形態の構成によれば、出力Ｖｏの遮断機能が２重系で異常出力発生時等のフェールセーフ性がより一層向上する。また、リレー接点を使用した第２スイッチ７１は、正常時には直接負荷電流を制御しないので、接点の溶着故障の心配がほとんどない。
【０１５４】
尚、以上で述べた各参考例及び実施形態の監視回路１０は、出力Ｖｏを直接監視する構成としたが、出力Ｖｏに応じたレベルの信号を監視する構成でもよい。図１２（Ａ）、（Ｂ）にその構成例を示す。
【０１５５】
図１２（Ａ）では、トランスＴ１に別途２次巻線Ｗ80を設け、平滑回路８０からの出力Ｖｏ′を監視回路１０で監視する構成である。この場合、平滑回路４の故障はわからない。平滑回路４の故障は主に出力Ｖｏの高周波リップルレベルを増大させるので、そのリップルを取り除くためのフィルタ８１を図示のように設ければよい。また、フィルタ８１の故障を配慮すると、図に示すような４端子コンデンサＣ80を用いるとよい。４端子コンデンサＣ80が断線故障すると回路が切断されるので、出力Ｖｏは停止する。
【０１５６】
図１２（Ｂ）の構成では、トランスＴ１に別の２次巻線を設ける必要がなく、同じ巻線の引出線を出力Ｖｏの取出し用として用いることができる。また、この図のようにフィードフォワード方式とすれば、元々備えられているコイルとコンデンサで、フェールセーフなフィルタを構成できる。
【０１５７】
尚、図１２において、監視回路１０がリップル確認回路を備えていれば、リップル確認回路には出力Ｖｏを入力してリップルレベルを確認すれば、フィルタを省略できる。或いは、監視回路とは別にリップル確認回路を設けて出力Ｖｏのリップルを監視し、その監視結果と監視回路の出力レベル監視結果をＡＮＤ回路に入力する構成としてもフィルタを省略できる。
【０１５８】
上述した各参考例及び実施形態の構成の他に、各参考例及び実施形態で示された各構成手法を組み合わせて構成してもよいことは言うまでもない。
例えば、図８で示された押しボタンを、他の参考例や実施形態で用いることができる。その場合には、監視回路１０に自己保持回路を設け、自己保持回路のホールド入力を例えば信号Ｓｃ２とし、トリガ入力として押しボタンを介して論理値１レベルの信号を入力する。押しボタンが押されると、Ｓｃ２＝１の下で自己保持回路の出力は論理値１となり、Ｓｃ２＝１が継続する間トリガ入力と無関係に（即ち、押しボタンの状態と無関係に）自己保持回路は論理値１を出力し続ける。自己保持回路の出力は、この場合、オフ・ディレー回路の出力信号Ｓｃ２が入力されていた部分へ出力Ｓｃ２の代わりに入力すればよい。押しボタンを用いた場合、前述のように、スタート信号Ｓｓｕ＝１生成期間中に押しボタンを押す必要のある場合がある。このようなボタン操作の制限を解消するには、図８で示されるように、スタート信号Ｓｓｕを入力する代わりにスイッチＯＦＦ確認回路の出力Ｓｏｆとスタート信号Ｓｓｕの論理和出力を入力すればよい。或いは、出力Ｓｏｆでなく、例えば監視回路に設けられた自己保持回路のホールド入力信号とスタート信号Ｓｓｕの論理和出力を入力してもよい。こうすれば、Ｓｓｕ＝１が消滅して後も、その時点までに正常確認されていればホールド入力は論理値１であるので、出力Ｖｏは生成続けることになる。
【０１５９】
また、例えば図７で示されたスイッチＳＷを、図１や図６の参考例にも適用できる。こうすることで、出力Ｖｏの負荷５への供給を、監視回路により更に確実に制御できる。
【０１６０】
また、図９で示されるスイッチＯＦＦ確認回路を図８で示されるように適用してもよい。監視回路に、別途自己保持回路を設けて、スイッチＯＦＦ確認回路の出力Ｓｏｆを図８で示されると同様に自己保持回路のトリガ入力とし、監視回路の例えばオフ・ディレー回路出力Ｓc2をホールド入力とする。自己保持回路の出力は、この場合、オフ・ディレー回路の出力Ｓc2が入力されていた部分へ入力する。
【０１６１】
また、逆に例えば、図８の実施形態で、押しボタンやスイッチＯＦＦ確認回路の一方を省いた構成とすることもできる。
【０１６２】
同様に、図１１の実施形態で、スイッチ７０又は７１のいずれかを省いた構成もあり得る。
また、例えば、図１１の回路において、スタート回路２０を設け、ＳＣ回路６をスタート回路２０のスタート信号Ｓｓｕと監視回路１０の監視出力Ｓｃで駆動する、例えば図１のような構成としてスイッチング素子Ｔｓｗのスイッチング制御を行う構成としてもよい。このようにすれば、監視系で異常が検出された場合には、監視出力Ｓｃ＝０により出力供給路のスイッチがＯＦＦとなって負荷５への電力供給が遮断されると共に、スイッチング素子Ｔｓｗのスイッチングを停止して出力Ｖｏを停止できる。
【０１６３】
ところで、図１、図６、図７、図８、図１０のように、スタート回路を用いた構成では、スタート信号Ｓｓｕ＝０になった後に、例えば負荷短絡等で生じた出力Ｖｏの低下を監視回路が異常と見なすと、Ｓｃ＝０となり出力Ｖｏを停止する。その後、負荷短絡が解消しても出力Ｖｏはそのままでは発生しない。即ち、一度異常が起こって出力Ｖｏの供給が停止された後は、異常が解消しても自動的に出力Ｖｏが供給されない構成である。再度出力Ｖｏを供給するには、例えばＡＣ電源を一度切り、再度投入してスタート信号Ｓｓｕ＝１を発生させる必要がある。しかし、この方法は、ＡＣ電源の再投入に伴う突入電流の影響で素子の劣化を引き起こす懸念がある。
【０１６４】
これを避ける方法としては、例えば図４のスタート回路において、入力するＶＩを遮断するスイッチ手段を追加すればよい。例えば、常閉のスイッチをＶＩ供給路に介装する。異常検出による出力Ｖｏの停止後、前記スイッチをＯＦＦしてスタート回路へのＶＩ供給を停止する。異常の解消後に、スイッチをＯＮしてＶＩをスタート回路に再度供給してスタート信号Ｓｓｕ＝１を生成するようにすれば、ＡＣ電源の再投入による突入電流の影響なしに出力Ｖｏを再供給できる。
【０１６５】
また、図１１の実施形態のようにスタート回路がない場合には、監視回路内に自己保持回路を設けてトリガ信号の供給路に常開のスイッチを介装すればよい。図１１の回路で説明すれば、スイッチ７２とトリガ入力端子との間に常開スイッチを介装する。このようにすれば、常開スイッチをＯＮにすることで、自己保持回路から出力が発生し、前述した動作により出力Ｖｏの供給が開始される。異常検出による出力Ｖｏの停止後、異常が解消して出力Ｖｏを再供給する時には、常開スイッチをＯＮしてトリガ入力端子へ論理値１の信号を入力すれば、ＡＣ電源を供給したままで出力Ｖｏを再供給できる。
【０１６６】
尚、このようなスイッチ手段は、押しボタン等を用いて手動で操作したり、或いはリモートで操作することが可能である。後述する図１３以降の交流電源装置についても同様である。
【０１６７】
次に、本発明を交流電源装置に適用した実施形態を説明する。
図１３に、交流電源装置に適用した第１参考例の構成を示す。
図１３において、本参考例の交流電源装置は、ＡＣ／ＤＣ変換回路１０１及び定電圧回路１０２を備えた定電圧発生回路１００と、発振器１１１及びスイッチ回路１１２を備えた出力回路１１０と、レベル確認手段としての電圧レベル確認回路１２１、周波数確認回路１２２、論理積手段としてのＡＮＤ回路１２３及び電磁リレーＲｙ１を備えた監視回路１２０を備え、出力回路１１０の出力Ｖｏの供給路に電磁リレーＲｙ１の常開のリレー接点ｒa1を直列に介装して構成される。ここで、リレー接点ｒa1がスイッチ手段に相当する。
【０１６８】
前記定電圧発生回路１００のＡＣ／ＤＣ変換回路１０１は、トランスＴ21、整流回路１０１Ａ及びコンデンサＣ21を備え、商用交流（ＡＣ）電源電圧を直流電圧Ｖｄｄに変換する。定電圧回路１０２は、抵抗、ツェナーダイオード、トランジスタを備え、ＡＣ／ＤＣ変換回路１０１の直流出力Ｖｄｄを定電圧Ｖｃｃに変換する。出力Ｖｃｃは、監視回路１２０による出力レベル確認の際の基準電圧として電圧レベル確認回路１２１に供給されると共に、出力回路１１０及び監視回路１２０の制御電源電圧として使用される。
【０１６９】
出力回路１１０の発振器１１１は、出力Ｖｃｃを電源として交流信号Ｓｇを発生する。スイッチ回路１１２は、定電圧ＶｃｃとＧＮＤ（アース）との間に直列接続され信号Ｓｇがベース端子にそれぞれ印加されるＮＰＮトランジスタＴｒ21、ＰＮＰトランジスタＴｒ22と、コンデンサＣ22及びトランスＴ22を備え、信号Ｓｇを受信して電力増幅して交流出力Ｖｏを負荷５に供給する。
【０１７０】
監視回路１２０の電圧レベル確認回路１２１は、出力Ｖｏのレベルが所定範囲内か否かを確認するレベル検定回路１２１Ａと、レベル検定回路１２１Ａの出力Ｓｆの入力から所定のオン・ディレー時間Ｔｏｎ11経過して出力Ｓ１を発生するオン・ディレー回路１２１Ｂを備える。本参考例のレベル検定回路１２１Ａは、交流出力Ｖｏレベルが出力Ｖｃｃレベルに依存する回路構成であることから、定電圧回路１０２の出力Ｖｃｃが正常範囲であるか否かを確認する構成としている。具体的には、レベル検定回路１２１Ａは、定電圧回路１０２に入力するＡＣ／ＤＣ変換回路１０１の出力Ｖｄｄを受信し、出力Ｖｄｄと出力Ｖｃｃの差が所定範囲内にある時を正常と見なす。レベル検定回路１２１Ａは、出力Ｖｃｃを基準としてこれより高レベルの下限閾値ＶｔＬ11と上限閾値ＶｔＨ11を有しており、出力ＶｄｄがＶｔＬ11≦Ｖｄｄ≦ＶｔＨ11の範囲の時のみ出力Ｓｆ＝１を発生する。定電圧回路１０２に故障が生じて出力Ｖｃｃが増大し、出力Ｖｄｄと出力Ｖｃｃの差が下限閾値ＶｔＬ11よりも小となればＳｆ＝０となり電圧レベルの異常が検出できる。また、出力Ｖｃｃが低下して、出力Ｖｄｄと出力Ｖｃｃの差が上限閾値ＶｔＨ11より大となっても、Ｓｆ＝０となって異常が検出できる。
【０１７１】
本参考例の周波数確認回路１２２は、電源出力に対応する信号のパルス幅を検定して周波数を確認するもので、レベル変換回路１２２Ａ、オン・ディレー回路１２２Ｂ及びオフ・ディレー回路１２２Ｃを備え、出力Ｖｏの周波数が発振器１１１の信号Ｓｇに依存することから、出力Ｖｏの周波数の正常／異常を信号Ｓｇの周波数で確認する構成としている。レベル変換回路１２２Ａは、フォトカプラＰＣ11を有し、電源枠内（ＧＮＤ≦Ｓｇレベル≦Ｖｃｃ）の信号である信号Ｓｇを、電源枠外（Ｖｃｃ＜Ｓｈレベル）の信号Ｓｈに変換する。オン・ディレー回路１２２Ｂは、オン・ディレー時間Ｔｏｎ12を有する。オン・ディレー時間Ｔｏｎ12は、信号Ｓｇが正常周波数の時のＳｈ＝１継続時間よりも短く設定される。従って、信号Ｓｇの周波数が正常の時はＳｈ＝１毎にＳｉ＝１を生成する。オフ・ディレー回路１２２Ｃは、オフ・ディレー時間Ｔｏｆ11を有し、Ｓｉ＝１の入力でレベル検定回路１２２ａからＳ３＝１を発生し、Ｓｉ＝０になってオフ・ディレー時間Ｔｏｆ11経過後にＳ３＝０になる。オフ・ディレー時間Ｔｏｆ11は、信号Ｓｇが周波数正常時のＳｉ＝０の期間よりも長く設定されるので、周波数正常であればＳ３＝１が継続して生成される。
【０１７２】
ＡＮＤ回路１２３は、電圧レベル確認回路１２１の出力Ｓ１と周波数確認回路１２２の出力Ｓ３を入力し、Ｓ１＝１，Ｓ３＝１の時、監視出力Ｓｃ＝１を発生し、リレーＲｙ１を励磁する。これにより、リレー接点ｒa1はＯＮし、交流出力Ｖｏが供給される。
【０１７３】
以下に、本参考例装置の動作を図１４の動作タイムチャートに基づき説明する。
ＡＣ電源が投入され定電圧発生回路１００に入力すると、ＡＣ／ＤＣ変換回路１０１から直流出力Ｖｄｄが発生し、定電圧回路１０２から定電圧Ｖｃｃが発生する。出力Ｖｃｃの発生で、出力回路１１０の発振器１１１から信号Ｓｇが発生しスイッチ回路１１２のトランジスタＴｒ21，Ｔｒ22のＯＮ／ＯＦＦ動作でトランスＴ22の1次側に交流電流が供給される。
【０１７４】
前記発生した各出力Ｖｄｄ，Ｖｃｃ，Ｓｇは、監視回路１２０に入力する。出力ＶｄｄとＶｃｃは電圧レベル確認回路１２１に入力し、出力ＶｄｄとＶｃｃのレベル差が所定範囲内にあれば、即ち、出力ＶｄｄがＶｔＬ11≦Ｖｄｄ≦ＶｔＨ11の範囲にあれば、レベル検定回路１２１ＡからＳｆ＝１が発生しオン・ディレー回路１２１Ｂに入力する。Ｓｆ＝１がオン・ディレー時間Ｔｏｎ11以上継続するとＳ１＝１がオン・ディレー回路１２１Ｂから発生し、ＡＮＤ回路１２３の一方の入力端に入力する。
【０１７５】
ここで、オン・ディレー回路１２１Ｂは、ＡＣ／ＤＣ変換回路１０１の故障を配慮して設けられている。ＡＣ／ＤＣ変換回路１０１の平滑コンデンサＣ21に断線故障が生じると、出力Ｖｄｄに図１４に破線で示すようにＡＣ電源周波数の脈流が生じる。出力Ｖｄｄの脈流により周期的に出力Ｖｄｄと出力Ｖｃｃの差がＶｔＬ11未満になると、図１４の破線のようにその都度Ｓｆ＝０になる。従って、オン・ディレー時間Ｔｏｎ11をこの間隔よりも長くしておけば、脈流が生じた場合に、オン・ディレー回路１２１Ｂの出力Ｓ１は、図の破線のようにＳ１＝０に固定され、ＡＮＤ回路１２３の出力Ｓｃ＝０になり、リレーＲｙ１の接点ｒa1がＯＦＦして出力Ｖｏの供給は停止する。
【０１７６】
尚、このようなＡＣ／ＤＣ変換回路１０１の故障を配慮しなければオン・ディレー回路１２１Ｂを省き、レベル検定回路１２１Ａの出力Ｓｆを電圧レベル確認回路１２１の出力Ｓ１としてＡＮＤ回路１２３に入力すればよい。また、商用交流電源ではなく直流電源を本装置の電源として用いる場合には、ＡＣ／ＤＣ変換回路１０１を省くことができるので、オン・ディレー回路１２１Ｂは省略できる。
【０１７７】
一方、発振器１１１の信号Ｓｇは、周波数確認回路１２２のレベル変換回路１２２Ａに入力して電圧Ｖｃｃより高いレベルの出力Ｓｈにレベル変換され、オン・ディレー回路１２２Ｂに入力する。信号Ｓｇの周波数が正常であれば、Ｓｈ＝１がオン・ディレー時間Ｔｏｎ12以上継続し、従って、図示のようにオン・ディレー回路１２２ＢからＳｉ＝１が間欠的に発生する。オン・ディレー回路１２２Ｂの出力Ｓｉ＝１はオフ・ディレー回路１２２Ｃへ入力される。周波数が正常であれば、Ｓｉ＝０の期間は、オフ・ディレー回路１２２Ｃのオフ・ディレー時間Ｔｏｆ11より短く、図示のようにレベル検定回路１２２ａの入力信号Ｓｉ′のレベルがレベル検定回路１２２ａの下限閾値Ｖｔｈ１以上の状態で継続し、出力Ｓ３＝１が継続し、ＡＮＤ回路１２３の他方の入力端に入力する。
【０１７８】
従って、電圧レベル及び周波数が共に正常であれば、ＡＮＤ回路１２３からＳｃ＝１が生成され、リレーＲｙ１が励磁され、その接点ｒa1がＯＮして、出力回路１１０から所定範囲の正常な交流出力Ｖｏが負荷５に供給される。
【０１７９】
周波数の異常、例えば信号Ｓｇの周波数増大故障が発生すると、レベル変換回路１２２Ａの出力Ｓｈ＝１の継続時間が短くなり、この継続時間がオン・ディレー時間Ｔｏｎ12より短くなれば、オン・ディレー回路１２２Ｂの出力Ｓｉ＝０に固定される。オフ・ディレー回路１２２Ｃの出力Ｓ３は、Ｓｉ＝０となってから遅くともオフ・ディレー時間Ｔｏｆ11経過後にＳ３＝０となって、異常が通報される。
【０１８０】
尚、信号Ｓｇの周波数低下は安全上の問題とならない場合が多いが、本参考例装置では、信号Ｓｇの周波数が低下してオン・ディレー回路１２２Ｂの出力Ｓｉ＝０の期間がオフ・ディレー時間Ｔｏｆ11を超えると、Ｓ３＝０となり異常が通報される。この場合、Ｓ３＝１が間欠的に生じるので、オフ・ディレー回路１２２Ｃの後段にオン・ディレー回路を設け、このオン・ディレー回路に出力Ｓ３を入力し、オン・ディレー回路の出力を周波数確認回路１２２の出力としてＡＮＤ回路１２３に入力する構成にすれば、周波数確認回路１２２の出力を論理値０に固定できる。
【０１８１】
尚、本参考例では、図１３に示すように、オン・ディレー回路１２２Ｂが入力信号Ｓｈに対して電源Ｖｃｃよりも高レベルの下限閾値Ｖｔｈ２を有する構成であるため、レベル変換回路１２２Ａを設けてあるが、そうでなければレベル変換回路１２２Ａは必ずしも必要ではない。
【０１８２】
また、本参考例のレベル変換回路１２２Ａでは、フォトカプラＰＣ11で信号Ｓｇを出力Ｓｈとして伝達する構成である。これは、発振器１１１の異常で信号Ｓｇの周波数が、オン・ディレー回路１２２Ｂが応答できないような高周波になった場合に、Ｓｈ＝１が発生しないようにするためである。具体的には、フォトカプラＰＣ11の受信負荷抵抗値を選ぶことでフォトカプラＰＣ11の応答周波数を調整でき、応答周波数を超える周波数の信号が入力された時にフォトカプラＰＣ11のフォトトランジスはＯＮ状態に固定される。この様な手法は、既に、特開平７−６６６２９号公報で公知である。オン・ディレー回路１２２Ｂの応答周波数に制限がない場合には、フォトカプラＰＣ11を用いる必要は必ずしもない。
【０１８３】
また、正常時の信号Ｓｇの周波数にフォトカプラＰＣ11が応答できない場合には、信号Ｓｇを分周してレベル変換回路１２２Ａに入力すればよい。
尚、本参考例では、周波数の確認に信号Ｓｇを使用したが、例えば、スイッチ回路１１２内の信号Ｓｇ′やトランスＴ22の２次側出力Ｓｏを用いてもよい。
【０１８４】
次に、電圧レベル確認回路１２１の別の構成例を図１５に示し、図１６の動作タイムチャートに基づいて説明する。尚、基本構成は、図１３の参考例と同様であるので図１５には要部のみ示す。
【０１８５】
本参考例の電圧レベル確認回路１２１は、スイッチ回路１１２内の信号Ｓｇ′を用いて電圧レベルを確認する構成である。
図１５において、信号Ｓｇ′はＡＣ／ＤＣ変換回路１２１Ｃへ入力されて、信号Ｓｇ′の交流振幅に略比例したレベルの直流出力Ｓαに変換される。出力Ｓαはレベル検定回路１２１Ａへ入力されてレベル検定される。レベル検定回路１２１Ａは、図１６のように、下限閾値ＶｔＬ11及び上限閾値ＶｔＨ11を有する。信号Ｓｇ′の正常時には、ＶｔＬ11≦Ｓα≦ＶｔＨ11となり、出力Ｓβ＝１が生成される。出力Ｓβは、オン・ディレー回路へ入力され、出力Ｓβ＝１がオン・ディレー時間Ｔｏｎ11以上継続すると、Ｓ１＝１が生成される。
【０１８６】
本参考例回路において、例えば、図１６のように信号Ｓｇ′の交流振幅ＡＩが増大すると、直流出力Ｓαのレベルも増大する。出力ＳαのレベルがＶｔＨ11を超えると、Ｓβ＝０となり異常が検知される。
【０１８７】
また、図１３に示す定電圧回路１０２に故障が生じて出力Ｖｃｃが増大した場合、レベル検定回路１２１Ａの下限閾値ＶｔＬ11及び上限閾値ＶｔＨ11が出力Ｖｃｃに関係なく一定値であれば、出力Ｖｃｃの増大による信号Ｓｇ′の増大を検知できる。更に、図１３のＡＣ／ＤＣ変換回路１０１の平滑故障で生じた信号Ｓｇ′の振幅変動は出力Ｓαのレベル変動として現れるので、ＡＣ電源の周波数で出力Ｓαのレベルが上下限閾値の範囲外になるとその都度Ｓβ＝０が生じるので、オン・ディレー回路１２１Ｂのオン・ディレー時間Ｔｏｎ11をこの時のＳβ＝０の発生間隔よりも長く設定すれば、平滑異常による信号Ｓｇ′の異常を通報できる。
【０１８８】
本参考例のように信号Ｓｇ′を監視する構成を用いれば、スイッチ回路１１２のトランスＴ22の１次側交流レベルを直接確認できるので、例えば、スイッチ回路１１２への供給電力を調整して一定出力を得るような場合等に有効である。
【０１８９】
次に、周波数確認回路１２２の別の構成例を図１７に示し、図１８の動作タイムチャートに基づいて説明する。尚、基本構成は、図１３の参考例と同様であるので図１７には要部のみ示す。
【０１９０】
図１７において、本参考例回路では、図１３と同様に信号Ｓｇの周波数を確認する構成で、帯域通過フィルタ１２２Ｄは、その中心周波数が正常時の信号Ｓｇの周波数である。正常であれば、信号Ｓｇは帯域通過フィルタ１２２Ｄを通過して出力Ｓｘとして伝達され、整流回路１２２Ｅで整流されて出力Ｓｙが生成される。レベル検定回路１２２Ｆは、下限閾値Ｖｔｈ３を有し、信号Ｓｇの周波数正常時には、出力Ｓｙが、Ｓｙ≧Ｖｔｈ３となり、Ｓ３＝１が生成される。信号Ｓｇの周波数が正常時と異なるようになると、帯域通過フィルタ１２２Ｄでの減衰が増加し、図１８に示すように出力Ｓｘのレベルは低下し、出力Ｓｙのレベルも低下する。信号Ｓｇが正常時の周波数と異なる程、出力Ｓｙのレベルは低下し、Ｓｙレベルが下限閾値Ｖｔｈ３未満となると、出力Ｓ３＝０となり周波数異常が通報される。
【０１９１】
次に、監視回路で出力レベルが正常範囲内にあることを確認できた時のみ出力Ｖｏを生成する参考例の構成例を図１９、図２０に示す。
尚、図１９、図２０の各参考例の図示した構成以外は、図１３の参考例と略同じであるので省略する。図において図１３の参考例と同一要素には同一符号を付す。
【０１９２】
図１９の参考例は、出力回路１１０の発振器１１１とスイッチ回路１１２との間に、監視回路１２０のＡＮＤ回路１２３からの監視出力ＳｃでＯＮ／ＯＦＦ制御されるスイッチＳＷ11を介装する構成である。
【０１９３】
かかる構成では、正常時には監視回路１２０の監視出力Ｓｃ＝１でスイッチＳＷ11がＯＮし、信号Ｓｇが信号Ｓｇ*としてスイッチ回路１１２に伝達され、出力回路１１０から交流出力Ｖｏが生成される。異常時では、監視出力Ｓｃ＝０により、スイッチＳＷ11はＯＦＦとなり、信号Ｓｇがスイッチ回路１１２に伝達されず出力回路１１０の交流出力Ｖｏは停止する。
【０１９４】
また、図２０の参考例は、図１に示したスタート回路６を設け、スタート信号Ｓｓｕと監視出力ＳｃをＯＲ回路１３０に入力し、ＯＲ回路１３０の論理和出力でスイッチＳＷ11をＯＮ／ＯＦＦ制御する構成である。
【０１９５】
かかる構成では、スタート信号Ｓｓｕ＝１が生じると、信号Ｓｇは信号Ｓｇ*としてスイッチ回路１１２に伝達されて出力回路１１０から交流出力Ｖｏが生成される。スタート信号Ｓｓｕ＝１は起動時から所定時間だけ発生し、Ｓｓｕ＝１が発生している間に、監視回路１２０から監視出力Ｓｃ＝１が生成すれば、交流出力Ｖｏは継続して生成される。しかし、監視回路１２０で異常が検出されてＳｃ＝１にならなければ、Ｓｓｕ＝０になった時に出力回路１１０からの交流出力Ｖｏは停止する。
【０１９６】
図２０の構成は、監視回路１２０がスイッチＳＷ11のＯＦＦ動作で消滅する信号（例えば、信号Ｓｇ′や信号Ｓｏ）を入力して正常／異常判定を行う構成の時に有効である。
【０１９７】
尚、これらの参考例では、スイッチＳＷ11としては、図５（Ａ）で用いたリレー接点を用いてもよく、図５（Ｂ）の回路構成でもよい。図５（Ｂ）の回路を適用する場合は、図５のＳｓがＳｇに、Ｓｓ′がＳｇ*に対応する。
【０１９８】
図示しないが、スイッチ回路１１２の電源Ｖｃｃの供給を監視出力Ｓｃ＝１で制御する構成等も可能である。
また、直流電源装置の参考例で示したように、電力制限された出力を発生させる構成を適用できる。
【０１９９】
例えば、図２１に示すように、電力制限された交流出力を発生する限定出力発生回路としてスイッチ回路１１３を設ける。スイッチ回路１１３は、定電圧ＶｃｃとＧＮＤ（アース）との間に直列接続されるＮＰＮトランジスタＴｒ23、ＰＮＰトランジスタＴｒ24と、スイッチ回路１１２と共通のトランスＴ２２に別に設けた１次巻線に直列に接続した電力制限用のインピーダンス素子１１３ａを備える。そして、スイッチ回路１１２には、スイッチＳＷ１１を介して信号Ｓｇを供給し、スイッチ回路１１３には、スイッチＳＷ１２を介して信号Ｓｇを供給する。スイッチＳＷ１１は監視出力Ｓｃで制御され、スイッチＳＷ１２はスタート信号Ｓｓｕで制御される構成とする。尚、その他の構成は図１３の参考例と同様とする。
【０２００】
この場合の動作は、スタート信号Ｓｓｕ＝１が生成されると、スイッチＳＷ１２がＯＮし、信号Ｓｇの供給でスイッチ回路１１３から、電力制限されているが正常範囲内のレベルと周波数の信号Ｓｏが生成される。この信号Ｓｏが正常であると監視回路１２０が確認すれば、Ｓｃ＝１が生成され接点ｒa1がＯＮすると共に、スイッチＳＷ１１がＯＮし、スイッチ回路１１２が駆動する。これにより、電力の制限されていない交流出力Ｓｏが発生し負荷に供給される。スタート信号Ｓｓｕ＝０になるまでにＳｃ＝１が生成すれば、出力Ｓｏは負荷に供給され続ける。
【０２０１】
電力制限された直流電源装置の他の実施形態の構成も、交流電源装置で利用できる。
スイッチＳＷ１２のスタート信号Ｓｓｕ＝１相当するレベルの連続発生する信号を供給する構成とすれば、電力制限された出力はＳｃ＝１発生後も生成され続ける。この場合、前述したように、Ｓｃ＝１により不足の電力を補う構成に相当する。
【０２０２】
尚、直流電源装置と同様に、監視回路内に自己保持回路を設けて、信号Ｓｃをホールド入力とし、押しボタンの出力をトリガ入力とし、自己保持回路の出力を監視出力とすれば、押しボタンを適用し、押しボタンのＯＮ操作をトリガとして出力Ｓｏを負荷に供給する構成が可能である。例えば、図１３の場合では、リレーＲｙ１に自己保持回路の出力を供給する。また、図２１の構成では、更にスイッチＳＷ１１にも自己保持回路の出力を供給する方がよい。
【０２０３】
図１３の参考例の構成では、接点ｒa1のＯＮ故障を検出できない。また、このＯＮ故障時に出力Ｖｏを遮断できない。図２２に、そのような故障を検出し、出力Ｖｏを遮断する機能を図１３の参考例に付加した構成の本発明を交流電源装置に適用した第１実施形態を示す。尚、ここでは、図１３の参考例と異なる部分のみ示す。
【０２０４】
図２２において、本実施形態は、図１３の監視回路１２０のＡＮＤ回路１２３の後段に自己保持手段としての自己保持回路１４０と、電磁リレーＲｙ２，Ｒｙ３を設ける。リレーＲｙ２，Ｒｙ３は、常開の接点ｒa2，ｒa3と、接点ｒa2，ｒa3と互いに相補の関係に有る常閉のバック接点ｒb2，ｒb3を有する。そして、自己保持回路１４０のホールド入力端子に、ＡＮＤ回路１２３の出力Ｓｃを印加し、トリガ入力端子に本実施形態では外部の押しボタン等の操作で与えられるトリガ信号Ｔｇを、直列接続したバック接点ｒb2，ｒb3を介して印加し、自己保持回路１４０の出力でリレーＲｙ２，Ｒｙ３を駆動する構成である。
【０２０５】
以下に動作を説明する。
起動時に、スイッチ手段を構成する接点ｒa2，ｒa3が正常にＯＦＦ状態にあれば、バック接点ｒb2，ｒb3はＯＮ状態にある。従って、外部からトリガ信号Ｔｇ＝１を与えた時に、電圧レベル及び周波数確認の正常が確認されてＳｃ＝１がホールド入力端子に入力していれば、自己保持回路１４０から出力が発生し、リレーＲｙ２，Ｒｙ３が励磁され、接点ｒa2，ｒa3がＯＮし、交流出力Ｖｏが負荷５に供給される。これにより、バック接点ｒb2，ｒb3がＯＦＦするが、Ｓｃ＝１の間は自己保持回路１４０のトリガ入力が自己保持されて出力Ｖｏは継続する。出力異常により、Ｓｃ＝０になると自己保持回路１４０の出力は停止するので、接点ｒa2，ｒa3がＯＦＦして出力Ｖｏは停止する。一旦、異常が検出された時は、再度、トリガ信号Ｔｇ＝１を外部から与えない限り出力Ｖｏは発生しない。
【０２０６】
かかる構成では、例えば接点ｒa2又はｒa3のいずれかにＯＮ故障があると、バック接点ｒb2又はｒb3のいずれかがＯＦＦ状態にあるので、自己保持回路１４０はトリガされず、正常である接点がＯＮされず、出力Ｖｏは負荷５に供給されない。
【０２０７】
ところで、図２２の実施形態は、出力Ｖｏの供給後に生じた接点のＯＮ故障は、次の起動時まで検出できないので、出力Ｖｏの供給後に接点ｒa2又はｒa3がＯＮ故障した時はそのまま出力Ｖｏの供給が継続されてしまう。
【０２０８】
図２３に、この様な問題を配慮した実施形態の構成例を示す。尚、図２３には図１３の参考例と異なる部分のみ示す。図１３の参考例と同一要素には同一符号を付す。
【０２０９】
図２３において、本実施形態の交流電源装置は、押しボタン１５１、抵抗、コンデンサ及びダイオードを備え、押しボタン１５１のＯＮ操作で電圧Ｖｃｃより高レベルのトリガ信号Ｔｇを発生するトリガ回路１５０と、下限閾値Ｖｔｈ４を有するレベル検定回路１６１を備えトリガ信号Ｔｇ＝１の入力で即時にＳｋ＝１を発生し、Ｔｇ＝０になって後もオフ・ディレー時間Ｔｏｆ12が経過するまでＳｋ＝１を継続するオフ・ディレー回路１６０と、出力Ｖｏの供給路にスイッチＳＷ21と直列接続するスイッチＳＷ22のＯＮ／ＯＦＦ性能を確認し正常にスイッチＳＷ22がＯＮ／ＯＦＦすれば出力Ｓｔ＝１を発生するスイッチ性能確認手段としてのスイッチ性能確認回路１７０と、監視回路１２０のＡＮＤ回路１２３からの出力Ｓｃとオフ・ディレー回路１６０の出力Ｓｋ又はスイッチ性能確認回路１７０の出力Ｓｔとを論理積演算するＡＮＤ回路１８０と、ＡＮＤ回路１８０の出力Ｓｍ＝１が入力してからオン・ディレー時間Ｔｏｎ13経過すると出力Ｓｎ＝１を発生するオン・ディレー回路１９０と、オン・ディレー回路１９０の出力Ｓｎ＝１で駆動して出力Ｓｐ＝１／０を周期的に発生しスイッチＳＷ22をＯＮ／ＯＦＦするスイッチ駆動手段としてのスイッチング回路２００とを備える。ここで、本実施形態では、ＡＮＤ回路１８０の出力を監視出力と見なす。
【０２１０】
尚、本実施形態では、スイッチＳＷ21として互いに相補な接点ｒa21，ｒb21を有するリレーＲｙ21の接点ｒa21を用い、スイッチＳＷ22にフォトカプラＰＣ23のフォトトランジスを用いた例を示す。スイッチＳＷ21はＡＮＤ回路１８０の出力Ｓｍ＝１でリレーＲｙ21が励磁されてＯＮする。バック接点ｒb21はトリガ回路１５０とオフ・ディレー回路１６０の間に介装される。スイッチＳＷ22はスイッチング回路２００の出力Ｓｐ＝１の発生周期に応じたフォトダイオードの点滅動作に伴う光信号によってＯＮ／ＯＦＦする。
【０２１１】
前記スイッチ性能確認回路１７０は、スイッチＳＷ22に並列接続したフォトダイオードＰＤ21とフォトトランジスＰＴ21からなるフォトカプラＰＣ21と、フォトダイオードＰＤ22とフォトトランジスＰＴ22からなるフォトカプラＰＣ22と、整流回路１７１，１７２を備え後段の整流回路１７２から出力Ｓｔを発生する。
【０２１２】
かかる実施形態の動作を図２４の動作タイムチャートに基づき説明する。
監視回路１２０のＡＮＤ回路１２３の出力Ｓｃ＝１が入力されている状態（電圧レベル及び周波数が正常の状態）とする。この状態でトリガ回路１５０の押しボタン１５１をＯＮ操作すると、トリガ信号Ｔｇ＝１が所定時間生じる。Ｔｇ＝１は、スイッチＳＷ21（接点ｒa21）が正常にＯＦＦしていることを示すバック接点ｒb21のＯＮ状態で、出力Ｓｉ＝Ｓｉ′＝１として伝達され、オフ・ディレー回路１６０からＳｋ＝１が生成される。既に、Ｓｃ＝１なので、Ｓｋ＝１の発生でＡＮＤ回路１８０から監視出力としてＳｍ＝１が発生し、リレーＲｙ21が励磁されてスイッチＳＷ21（接点ｒa21）がＯＮする。これにより、バック接点ｒb21がＯＦＦしＳｉ＝０となるが、オフ・ディレー回路１６０は、入力Ｓｉ′のレベルがレベル検定回路１６１の下限閾値Ｖｔｈ４未満になるまで、即ち、オフ・ディレー時間Ｔｏｆ12が経過するまでＳｋ＝１を保持する。
【０２１３】
ＡＮＤ回路１８０の出力Ｓｍ＝１は、オン・ディレー回路１９０に入力され、オン・ディレー回路１９０は、オン・ディレー時間Ｔｏｎ13経過後にＳｎ＝１を発生する。Ｓｎ＝１になると、スイッチング回路２００が動作し、出力Ｓｐ＝１,０が所定周期で発生し、フォトカプラＰＣ23のフォトダイオードの点滅周期でスイッチＳＷ22がＯＮ／ＯＦＦする。
【０２１４】
ＡＮＤ回路１８０からＳｍ＝１が出力してスイッチＳＷ21がＯＮした状態において、スイッチＳＷ22がＯＦＦ状態であれば、出力回路１１０のトランスＴ11の２次側交流出力Ｓｏは、スイッチＳＷ21を通り抵抗で限流されてスイッチ性能確認回路１７０のフォトカプラＰＣ21のフォトダイオードＰＤ21を流れ、フォトダイオードＰＤ21は出力Ｓｏの周波数で点滅する。その光信号を受信してフォトトランジスＰＴ21はＯＮ／ＯＦＦし、フォトカプラＰＣ21から交流出力Ｓｑが発生する。出力Ｓｑは整流回路１７１で整流されて出力Ｓｒが発生する。この出力Ｓｒは、電源電圧Ｖｃｃよりも高レベルになる。
【０２１５】
一方、スイッチＳＷ22がＯＮ状態の時は、フォトダイオードＰＤ21に電流は流れないので、フォトトランジスＰＴ21はＯＦＦとなって、出力ＳｑはＶｃｃに固定され、整流回路１７１の出力Ｓｒは略Ｖｃｃレベルに固定される。
【０２１６】
従って、整流回路１７１の出力Ｓｒは、スイッチＳＷ22がＯＦＦの時に高レベル、スイッチＳＷ22がＯＮの時に低レベルになる。そして、フォトカプラＰＣ22のフォトダイオードＰＤ22が、出力Ｓｒの高／低レベルの変化周期で点滅し、フォトトランジスＰＴ22が同期してＯＮ／ＯＦＦして、フォトカプラＰＣ22から出力Ｓｒに同期した交流出力Ｓｓが発生する。交流出力Ｓｓは整流回路１７２で整流されスイッチＳＷ22が正常にＯＮ／ＯＦＦできることを示す出力Ｓｔ＝１を発生し、ＡＮＤ回路１８０に入力される。
【０２１７】
オフ・ディレー回路１６０のオフ・ディレー時間Ｔｏｆ12は、スイッチＳＷ21がＯＮして入力Ｓｉ′＝０になった後、スイッチ性能確認回路１７０の出力Ｓｔ＝１が生成されるまでの時間より長く設定されている。従って、スイッチＳＷ22が正常にＯＮ／ＯＦＦすれば、オフ・ディレー回路１６０の出力Ｓｋ＝０になる以前にスイッチ性能確認回路１７０の出力Ｓｔ＝１が生成され、監視回路１２０の出力Ｓｃ＝１が発生している間は、ＡＮＤ回路１８０の出力Ｓｍ＝１が継続し、スイッチＳＷ21はＯＮ状態に保持され、スイッチＳＷ22はＯＮ／ＯＦＦ動作する。
【０２１８】
本実施形態において、例えば、スイッチＳＷ21（接点ｒa21）にＯＮ故障が生じていると、バック接点ｒb21はＯＦＦしているので、押しボタン１５０をＯＮ操作してトリガ信号Ｔｇ＝１を発生させてもＳｉ＝１は発生しないので、オフ・ディレー回路１６０からＳｋ＝１は発生せず、スイッチＳＷ22はＯＮすることがない。また、スイッチＳＷ22にＯＮ故障が生じると、フォトカプラＰＣ22の出力Ｓｓが交流信号とならず、スイッチ性能確認回路１７０の出力Ｓｔ＝１は発生しないので、オフ・ディレー時間Ｔｏｆ13の経過後にＳｋ＝０となってスイッチＳＷ21がＯＦＦする。
【０２１９】
かかる本実施形態によれば、スイッチＳＷ22がＯＮ／ＯＦＦできることを確認しつつ出力Ｖｏを供給しているので、出力Ｖｏ供給後にスイッチＳＷ22にＯＮ故障が発生した場合、これを速やかに発見することができる。
【０２２０】
ところで、ＡＮＤ回路１８０の出力Ｓｍ＝１でスイッチＳＷ21がＯＮすると、スイッチＳＷ22がＯＦＦしていれば、フォトカプラＰＣ21から交流出力Ｓｑが発生するので、整流回路１７１から出力Ｓｒ＝１が生成される。このことから、図２３中の矢印Ａで示す、ＡＮＤ回路１８０とオン・ディレー回路１９０の間に、別途ＡＮＤ回路を設け、出力Ｓｒと出力Ｓｍの論理積結果としてこのＡＮＤ回路の出力をオン・ディレー回路１９０に入力する構成とすれば、スイッチＳＷ21をＯＮさせた後、スイッチＳＷ22がＯＦＦしていることを確認してからスイッチＳＷ22を駆動できるようになる。
【０２２１】
尚、出力Ｓｏの周波数がスイッチ性能確認回路１７０のフォトカプラＰＣ21の応答周波数より高い時は、フォトカプラＰＣ21のフォトトランジスＰＴ21はＯＮ状態に固定されてしまう。この場合には、フォトダイオードＰＤ21の通電経路に直列に別途スイッチ手段を介装し、フォトカプラＰＣ21の応答周波数以下の周波数でこのスイッチ手段をＯＮ／ＯＦＦ駆動するようにすればよい。
【０２２２】
また、オン・ディレー時間Ｔｏｎ13経過後にＳｎ＝１となってスイッチＳＷ22がＯＮ／ＯＦＦ駆動されるが、スイッチＳＷ22のＯＮ時にはＳｒ＝０となりＳｎ＝０となってスイッチＳＷ22はＯＦＦしてしまう。これを避けるために、例えば、スイッチング回路２００の前段にオフ・ディレー回路を挿入し、オン・ディレー回路の出力Ｓｎを入力してオフ・ディレー回路の出力でスイッチング回路２００を駆動する構成とすればよい。
【０２２３】
また、スイッチング回路２００を省略して、オン・ディレー回路１９０の出力Ｓｎで直接スイッチＳＷ22を駆動する構成としてもよい。
この場合、スイッチＳＷ22がＯＦＦしていれば出力Ｓｑは交流信号となるので、Ｓｒ＝１となり、オン・ディレー時間Ｔｏｎ13経過後にＳｎ＝１となってスイッチＳＷ22はＯＮする。スイッチＳＷ22がＯＮすれば、出力Ｓｑは直流信号となり、Ｓｒ＝０、Ｓｎ＝０となってスイッチＳＷ22はＯＦＦする。この時のスイッチＳＷ22のＯＮ／ＯＦＦ周波数は略オン・ディレー回路１９０のオン・ディレー時間Ｔｏｎ13で定まり、オン・ディレー時間Ｔｏｎ13後にスイッチＳＷ22は瞬時にＯＮする。オン・ディレー回路１９０をオフ・ディレー回路に置き換えて考えると、スイッチＳＷ22がＯＦＦしていれば、出力Ｓｑは交流信号となり、Ｓｒ＝１、Ｓｎ＝１となってスイッチＳＷ22はＯＮする。スイッチＳＷ22がＯＮすれば、出力Ｓｑは直流信号となりＳｒ＝０となるが、オフ・ディレー時間経過するまではＳｎ＝１を継続するので、その間、スイッチＳＷ22はＯＮし続ける。オフ・ディレー時間経過するとＳｎ＝０となりスイッチＳＷ22はＯＦＦする。この時のスイッチＳＷ22のＯＮ／ＯＦＦ周波数は略オフ・ディレー時間で定まり、オフ・ディレー時間後にスイッチＳＷ22は瞬時にＯＦＦする。
【０２２４】
従って、オン・ディレー回路１９０にオフ・ディレー回路を直列接続し、その出力でスイッチＳＷ22を駆動すれば、オン・ディレー時間とオフ・ディレー時間でＯＮ／ＯＦＦ周期をそれぞれ定めることができる。
【０２２５】
尚、スイッチＳＷ22のＯＮ／ＯＦＦ状態を検知するフォトダイオードＰＤ21は、図２５のように、スイッチＳＷ22に直接に介装する構成としてもよい。
次に、図２６に別の実施形態の構成例を示す。
【０２２６】
本実施形態は、周波数の確認結果により発振器１１１の発振信号をスイッチ回路１１２に伝達し、スイッチ回路１１２を駆動する構成である。
図２６において、出力回路１１０の発振器１１１とスイッチ回路１１２を接続する信号供給路に周波数検定回路１１３を挿入する。周波数検定回路１１３の出力Ｓｇ*は、発振器１１１の出力Ｓｇが、所定周波数範囲である時に所定レベルの交流信号となり、所定周波数範囲外である時に所定レベルより低レベルの交流信号或いは直流信号となる。尚、出力Ｓｇ*は出力Ｓｇと同一周波数である。
【０２２７】
かかる構成では、発振器１１１の出力Ｓｇが所定周波数範囲で、出力Ｓｇ*が所定レベルの時にスイッチ回路１１２が駆動され、同一周波数の信号Ｓｇ′が生成されて出力Ｖｏが供給可能となる。一方、出力Ｓｇの周波数が所定周波数から離れるほど、出力Ｓｇ*のレベルが低下し出力Ｖｏが停止する。
【０２２８】
かかる構成によれば、監視回路１２０に周波数確認回路を設ける必要がなく、監視回路１２０の構成を簡素化できる。
尚、上述の交流電源装置の各参考例や実施形態で、レベル検定回路、ＡＮＤ回路、オン・ディレー回路、整流回路に、先に説明した直流電源装置の参考例や実施形態で述べた公知のフェールセーフ要素を用いることで、出力Ｖｏのレベルや周波数の誤りをフェールセーフに検出できる安全性の高い交流電源装置を構成できる。
【０２２９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、電源出力の上下限レベルを監視できるので、出力レベルが低下するような出力異常も監視できる。そして、特に、正常確認信号をエネルギ的に高レベルの信号で発生することで、例えば、正常確認信号の供給線が断線した時には、正常確認信号が伝達されず異常を通報することになるので、フェールセーフな構成にできる。また、出力供給路にスイッチ手段を介装し、このスイッチ手段がＯＦＦしていることを条件に正常確認信号を発生させると共に、この正常確認信号でスイッチ手段をＯＮさせるので、スイッチ手段が正常にＯＦＦしている時に出力が供給されるので、安全性に優れる。
【０２３０】
請求項２の発明によれば、異常が発生して正常確認信号が一旦停止した場合、例えば外部等から人為的にトリガを与えなければ電源の供給を再開できない。従って、電源装置の再立上げ時では作業者は必ず立上げを認識しながら行うことになるので、安全である。
請求項３〜５の発明によれば、電源出力の立上げを支障なくでき、出力レベルが低下するような出力異常も監視できる。
【０２３１】
請求項６、７の発明によれば、電源出力立上げ時にスタート信号によって発生した電源出力に起因して外部の負荷に過大な異常出力が供給されるのを防止できる。
【０２３３】
請求項８の発明によれば、直流スイッチング電源装置において、電源出力の上下限レベルを監視できるので、出力レベルが低下するような出力異常も監視できる。特に、正常確認信号をエネルギ的に高レベルの信号で発生することで、フェールセーフな構成にできる。また、出力供給路にスイッチ手段を介装し、このスイッチ手段がＯＦＦしていることを条件に正常確認信号を発生させると共に、この正常確認信号でスイッチ手段をＯＮさせるので、スイッチ手段が正常にＯＦＦしている時に出力が供給されるので、安全性に優れる。更に、出力の立上げを支障なくでき、出力レベルが低下するような出力異常も監視できる。
【０２３４】
請求項１１、１６の発明によれば、出力立上げ時に外部の負荷に過大な異常出力が供給されるのを防止できる。
請求項１２、１３の発明によれば、トランスの２次側の平滑故障も監視できる。
【０２３７】
請求項１４の発明によれば、一旦、異常が検出されて出力供給が停止した後は、外部から接点を操作しない限り、出力が供給されることはない。
請求項１７の発明によれば、交流電源装置において、電源出力の上下限レベルを監視できるので、出力レベルが低下するような出力異常も監視できる。特に、正常確認信号をエネルギ的に高レベルの信号で発生することで、フェールセーフな構成にできる。また、出力供給路にスイッチ手段を介装し、このスイッチ手段がＯＦＦしていることを条件に正常確認信号を発生させると共に、この正常確認信号でスイッチ手段をＯＮさせるので、スイッチ手段が正常にＯＦＦしている時に出力が供給されるので、安全性に優れる。更に、出力の立上げを支障なくでき、出力レベルが低下するような出力異常も監視できる。
【０２３８】
請求項１９の発明によれば、監視回路で周波数確認する必要がなく、監視回路構成を簡素化できる。
請求項２７の発明によれば、出力立上げ時に外部の負荷に過大な異常出力が供給されるのを防止できる。
【０２３９】
請求項２１の発明によれば、出力立上げ時の過大な異常出力防止機能が２重系構成なので、フェールセーフ性が向上する。
請求項２２の発明によれば、スイッチに、接点溶着故障の配慮を必要とするリレー接点を使用するときに有効である。
【０２４０】
請求項２５の発明によれば、一旦、異常が検出されて出力供給が停止した後は、外部から接点を操作しない限り、出力が供給されることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】直流スイッチング電源装置の第１参考例の構成図
【図２】同上参考例の監視回路の構成図
【図３】監視出力をスイッチングコントロール回路の電源とする構成例を示す図
【図４】同上参考例に使用するスタート回路の構成例を示す図
【図５】スタート信号と監視出力でスイッチングコントロール回路の制御信号をスイッチング素子に伝達する構成例を示す図
【図６】直流スイッチング電源装置の第２参考例の構成図
【図７】直流スイッチング電源装置の第３参考例の構成図
【図８】本発明に係る電源装置を直流スイッチング電源装置に適用した第１実施形態の構成図
【図９】スイッチＯＦＦ確認回路の構成例を示す図
【図１０】直流スイッチング電源装置の第４参考例の構成図
【図１１】本発明に係る電源装置を直流スイッチング電源装置に適用した第２実施形態の構成図
【図１２】監視出力に応じて信号を監視して出力を監視する構成例を示す図
【図１３】交流電源装置の参考例の構成図
【図１４】同上参考例の動作タイムチャート
【図１５】電圧レベル確認回路の別の構成例を示す図
【図１６】図１５の電圧レベル確認回路の動作タイムチャート
【図１７】周波数確認回路の別の構成例を示す図
【図１８】図１７の周波数確認回路の動作タイムチャート
【図１９】交流電源装置の別の参考例で、出力レベルの正常を確認して出力を生成する構成例を示す要部構成図。
【図２０】出力レベルの正常を確認して出力を生成する別の構成例を示す要部構成図
【図２１】交流電源装置の別の参考例の要部構成図
【図２２】本発明に係る電源装置を交流電源装置に適用した実施形態の要部構成図
【図２３】本発明に係る電源装置を交流電源装置に適用した別の実施形態の要部構成図
【図２４】図２３の回路の動作タイムチャート
【図２５】図２３の実施形態の変形態様を示す図
【図２６】本発明に係る電源装置を交流電源装置に適用した別の実施形態を示す図
【符号の説明】
２、４    平滑回路
５    負荷
６    スイッチングコントロール回路
１０、１２０    監視回路
１２、１２１    電圧レベル確認回路
１３    リップル確認回路
１４    ＡＮＤ回路
１５、１８    オフ・ディレー回路
１６    オン・ディレー回路
１７、１４０    自己保持回路
２０    スタート回路
４０    限定出力発生回路
４３    インピーダンス素子
４４    スイッチング素子
５０    スイッチＯＦＦ確認回路
６０    押しボタン
１００    定電圧発生回路
１１０    出力回路
１１１    発振器
１１２    スイッチ回路
１２２    周波数確認回路
１５０    トリガ回路
１７０    スイッチ性能確認回路
２００    スイッチング回路
ＳＷ、ＳＷ１〜ＳＷ４、ＳＷ１１、ＳＷ２１、ＳＷ２２    スイッチ
Ｒｙ    リレー
【図１】
0004355058.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0004355058.tif 000006
【図６】
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【図７】
0004355058.tif 000008
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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