(57)【要約】【課題】同一仕様の出力であっても、一組の受電端子からＡＣ１００ＶとＤＣ−４８Ｖの受電を可能とする交直両用電源装置を提供する。【解決手段】AC入力用とDC入力用とを共用する一組の入力端子を備え、整流回路１は入力端子から給電された電圧を整流する。昇圧コンバータ２は整流回路にて生成された直流電圧を高い電圧に変換し、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ３は昇圧された高い電圧を絶縁した直流電圧に変換する。電圧種別判定回路５は給電された電圧が交流か直流かを判定する。制御回路４は、判定結果により昇圧コンバータにおける昇圧と力率改善を制御するための制御信号を出力する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一組の入力端子から給電された交流入力電圧または直流入力電圧を整流する整流回路と、
前記給電が交流入力電圧か直流入力電圧交流入力かを判定する入力電圧種判定回路と、
前記判定の結果によって決定される制御信号を生成する制御回路と、
前記制御信号により、前記整流回路で整流された直流電圧よりも高い直流電圧に変換する力率改善型の昇圧コンバータと、
該昇圧コンバータで変換された直流電圧を絶縁した直流電圧に変換する絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路を備えたことを特徴とする交直両用電源装置。
【請求項２】
前記昇圧コンバータは、前記整流回路の出力に一端が接続されたコイルと、
該コイルの他端がアノードに接続されたダイオードと、
一端が該ダイオードのカソードおよび前記絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路の入力に接続されたコンデンサと、
前記ダイオードのアノードと前記コンデンサの他端の間に接続されたトランジスタスイッチで構成され、
前記トランジスタスイッチは、前記制御信号によりオン／オフして前記コンデンサのチャージ時間を調整することにより昇圧電圧を定め、前記整流回路に電流が流れる期間を制御することにより力率を改善することを特徴とする請求項２記載の交直両用電源装置。
【請求項３】
前記判定は、前記整流回路の出力により初期起動時にのみ行なうことを特徴とする請求項３記載の交直両用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同一出力仕様におけるＡＣ入力電源とＤＣ入力電源を共用する交直両用電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信機器の入力電源は、設置環境に応じて異なっており、ＡＣ１００ＶやＤＣ−４８Ｖとなる。そして、通信機器に接続される一般的な電子機器は＋５Ｖ〜＋３．３Ｖ等の低電圧直流電源で動作する。このため、機器の設置環境に応じて、ＡＣ１００Ｖを＋５Ｖ〜＋３．３Ｖへ変換する電源装置と、ＤＣ−４８Ｖから＋５Ｖ〜＋３．３Ｖへ変換する電源装置を準備する必要がある。
【０００３】
２種類の電源装置を準備することなく、一組の入力端子部で交流入力と直流入力とを共用化する従来技術として、図６に示す装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この技術は、常用・非常用点灯装置および防災用照明装置等に用いられ、通常時は商用交流電源でランプを点灯させ、停電時の非常時には蓄電池からの直流電圧給電にてランプを点灯させることを目的としている。そのため、電源入力部３１に入力された電圧を入力判別部３２にて判別し、判別結果に基づいて負荷３３に対する（電源部３５およびインバータ部３６から成る）点灯部の出力レベルを制御するものであり、商用入力時には負荷３３を最大出力で点灯させ、直流電圧入力時には負荷３３を調光点灯させることにより、蓄電池等に基づく直流電圧入力時の電力消費を軽減する。
【０００４】
２種類の電源装置を準備することなく、ＡＣ入力であってもＤＣ入力であっても同一の出力電圧を供給する（電源装置を共用化する）ようにした従来の電源装置の例（例えば、特許文献２参照）を図７に示す。この電源装置は、交流電源４１と直流電源５７を共用する昇圧型力率改善回路を有するスイッチング交直両用電源装置であって、直流電源５７は交流電源４１が停電になったときに電力を供給する。交流電源４１は全波整流器４２を経てリアクトル４３の第１の巻線の一端に接続され、直流電源５７は第２のスイッチ素子５６およびリアクトル４３の第２の巻線と直列接続される。リアクトル４３の第１の巻線，第１のダイオード４６および第１のコンデンサ４７は昇圧型力率改善回路を構成する。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２４１８６８号公報（第２頁−第４頁、図１）
【特許文献２】特開２００１−１３６７４７号公報（第２頁−第４頁、図１）
【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、上述した特許文献１記載の技術は、入力が商用交流電源と直流電圧給電との入力判別回路を備えているが、その判別結果は負荷部の出力レベルを制御することによって、蓄電池等に基づく直流電圧時の電力消費を低減するためのものである。
【０００７】
また、特許文献２記載の技術では、交流入力用受電端子と直流入力用受電端子が必要であるので装置が煩雑化する。また、装置を設置する時に入力端子部の誤接続、例えばＤＣ−４８Ｖ端子に誤ってＡＣ１００Ｖの高電圧を接続することで電源装置の破損や発煙、発火などの問題が発生する危険性がある。
【０００８】
本発明の目的は、同一仕様の出力であっても、入力電源種の相違により異なった２種類の電源装置を準備することなく、一つの電源装置で一組の受電端子からＡＣ１００ＶとＤＣ−４８Ｖの受電を可能とすることを目的とした交直両用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】
本発明の交直両用電源装置は、一組の入力端子から給電された交流入力電圧または直流入力電圧を整流する整流回路と、給電が交流入力電圧か直流入力電圧交流入力かを判別する入力電圧種判定回路と、判別の結果によって決定される制御信号を生成する制御回路と、制御信号により、整流回路で整流された直流電圧よりも高い直流電圧に変換する昇圧コンバータと、該昇圧コンバータで変換された直流電圧を絶縁した直流電圧に変換する絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路を備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明では、入力端子からＡＣ１００Ｖを受電すると、整流回路によって交流電圧を整流する。例えば、ＡＣ１００Ｖの整流電圧は約１４０Ｖとなる。次に、昇圧コンバータによって電圧を昇圧後、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータによって電子機器に必要な＋５Ｖや＋３．３Ｖに変換して出力する。一方、入力端子にＤＣ−４８Ｖが給電されると、整流回路にて約＋４８Ｖに整流後、昇圧コンバータによって電圧を昇圧し、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータによって電子機器に必要な＋５Ｖや＋３．３Ｖに変換して出力する。また、出力電圧は制御回路４によって制御されており、入力電圧の種類を判別する電圧判定回路からの信号によって決まる。例えば、昇圧コンバータの出力電圧は、ＤＣ−４８Ｖ入力時は約１００Ｖ、ＡＣ１００Ｖ入力時は約１７０Ｖと設定する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、一つの電源装置でＡＣ１００Ｖ入力とＤＣ−４８Ｖ入力の共用化が可能となる。更に、ＡＣ１００ＶとＤＣ−４８Ｖの受電端子の共用化も可能となり小型化ができる。また、受電端子部が１箇所であるため、装置を設置する時に誤接続することはなくなり電源装置の破損や発煙、発火などを防止することが可能であるという効果がある。
【００１２】
また、入力電圧種各々に対応してＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧、つまり昇圧コンバータの出力電圧を所定の電圧に切換えことにより、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧範囲を狭くすることが可能となり安定動作で電力損失の軽減が可能となり高い品質を確保できる。数百Ｗの電源では力率改善を求められるため、昇圧コンバータは力率改善機能を有しており、高調波電流規制(IEC61000-3-2)への対応も可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
［構成の説明］
図１は本発明の交直両用電源装置の構成を示すブロック図である。この電源装置は、整流回路１，昇圧コンバータ２，絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ３，制御回路４および電圧種別判定回路５で構成されている。
【００１５】
整流回路１には、ＡＣ入力電圧（ＡＣ１００Ｖ）またはＤＣ入力電圧（ＤＣ−４８Ｖ）が択一的に接続される。整流回路１は、ＡＣ電圧が入力すると、全波整流・平滑を行ない＋１４０ＶにＤＣ変換する。一方、ＤＣ電圧が入力すると＋４８Ｖを出力する。電圧種別判定回路５は、整流回路１の出力電圧の大きさによりＡＣ入力電圧とＤＣ入力電圧の判定を行なう。この入力電圧種判定は初期起動時に行なうだけで足りる。
【００１６】
昇圧コンバータ２は、ＡＣ入力電圧の場合は＋１４０Ｖを＋１７０Ｖに昇圧し、ＤＣ入力電圧の場合は＋４８Ｖを＋１００Ｖに昇圧する。これは、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ３において、＋１４０Ｖ〜＋４８Ｖと広範囲の電圧を＋５Ｖ〜＋３．３Ｖへ変換すると、トランス等の部品サイズが大きくなるのを回避するため、昇圧コンバータ２を経由させたものである。
【００１７】
制御回路４は、電圧種別判定回路５においてＡＣ入力電圧の判定がなされると、昇圧コンバータ２に対して力率改善を指示して上記の昇圧を行わせる。昇圧コンバータ２の出力側には、入力ＡＣ１００Ｖの高圧部と絶縁するため、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ３を設け、所望のＤＣ電圧＋５Ｖ〜＋３．３Ｖを出力している。
【００１８】
［動作の説明］
入力端子にＡＣ１００Ｖが給電された場合は整流回路１によって整流する。例えば、整流回路１が全波整流の場合、ＡＣ１００Ｖの整流電圧は約１４０Ｖとなる。次に、昇圧コンバータ２によって電圧を昇圧後、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ３によって電子機器に必要な＋５Ｖや＋３．３Ｖに変換して出力する。一方、入力端子にＤＣ−４８Ｖが給電されると、整流回路１にて約＋４８Ｖに整流後、昇圧コンバータ２によって電圧を昇圧する。絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ３によって電子機器に必要な＋５Ｖや＋３．３Ｖに変換して出力する。
【００１９】
昇圧コンバータ２の出力電圧は制御回路４によって制御されており、入力電圧の種類を判別する電圧判定回路５からの信号によって決まる。例えば、昇圧コンバータ２の出力電圧設定値としては、ＤＣ−４８Ｖ入力時は約４８Ｖ、ＡＣ１００Ｖ入力時は約１７０Ｖとなる。ＡＣ１００Ｖ入力時とＤＣ−４８Ｖ入力時による昇圧コンバータ２後の出力電圧レベル差を狭くすることで、後段の絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ３での性能負担を軽減している。図２は以上の整流回路１，昇圧コンバータ２および絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ３における電圧の関係を示している。
【実施例１】
【００２０】
本発明の一実施例の構成を図３に示す。図３において、ブリッジ整流回路６と平滑コンデンサ７は整流回路１を構成し、コイル８，トランジスタスイッチ９，ダイオード１０およびコンデンサ１１は昇圧コンバータ２を構成する。トランジスタスイッチ９は、制御回路４からの制御信号によりオン／オフしてコンデンサ１１のチャージ時間を調整する。これにより昇圧電圧を定める。また、整流回路１に電流が流れる期間、即ち導通角を制御することにより力率を改善する。
【００２１】
力率改善制御ＩＣ１２，抵抗１３，コンデンサ１４，ダイオード１５および抵抗１６は制御回路４を構成する。力率改善制御ＩＣ１２は、電圧判定回路５からの信号と昇圧コンバータ２の出力によって定まる制御信号をトランジスタスイッチ９のゲートへ出力する。力率改善制御ＩＣ１２は、当初は抵抗１３を介した整流回路１の出力、その後はダイオード１５を介した絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ３におけるトランス１８の第２の二次巻線電圧により電源の供給を受ける。
【００２２】
トランジスタスイッチ１７，トランス１８、ＤＣ／ＤＣ制御ＩＣ１９，ダイオード２０と２２と２３，コンデンサ２１，コイル２４，出力電圧制御回路２５およびコンデンサ２６は絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ３を構成する。
【００２３】
入力にＡＣ１００Ｖが給電されると、ブリッジ整流回路６と平滑コンデンサ７によって全波整流される。例えば、図３によるとＡＣ１００Ｖの整流電圧は約１４０Ｖとなる。次に、昇圧コンバータ２により昇圧される。
【００２４】
昇圧コンバータ２はトランジスタスイッチ９がスイッチング動作をすることで、電圧を上昇させる。例えば、図７のようにＡＣ１００Ｖ（ＤＣ１４０Ｖ相当）入力時は約１７０Ｖ（ＤＣ）まで昇圧させる。入力電力が数百ワットになるような昇圧コンバータの構成には力率改善制御ＩＣ１２を伴い、入力電圧と同相の電流にすることができる。次に、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ３によって電子機器に必要な＋５Ｖや＋３．３Ｖに変換して出力する。
【００２５】
一方、入力にＤＣ−４８Ｖが給電されると、ブリッジ整流回路６と平滑コンデンサ７によって約＋４８Ｖに整流後、昇圧コンバータ２によって約１００Ｖ（ＤＣ）に昇圧後、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ３によって電子機器に必要な＋５Ｖや＋３．３Ｖに変換して出力する。
【００２６】
昇圧コンバータ２では、整流された電圧レベルに応じ、電圧種別判定回路５によって調整している。例えば、図４に示すように、昇圧コンバータ２の入力電圧が６０Ｖ未満の場合はＤＣ入力されたとみなし、昇圧コンバータ２の出力レベルは１００Ｖになる。また、昇圧コンバータ２の入力電圧が６０Ｖ以上の場合は、ＡＣ入力されたとみなし、昇圧コンバータ２の出力レベルを１７０Ｖになる。
【００２７】
絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ３では、図５に示すように、昇圧コンバータ２で昇圧された電圧を＋５Ｖ(または＋３．３Ｖ)一定レベルで出力する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の交直両用電源装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の交直両用電源装置におけるレベルダイヤグラムを示す図
【図３】本発明の交直両用電源装置の一実施例を示す図
【図４】本発明の交直両用電源装置における昇圧コンバータの入出力電圧特性図
【図５】本発明の交直両用電源装置における絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの入出力電圧特性図
【図６】従来の交直両用電源装置の一例を示す図
【図７】従来の交直両用電源装置の他の例を示す図
【符号の説明】
【００２９】
１                整流回路
２                昇圧コンバータ
３                絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ
４                制御回路
５                電圧種別判定回路
６                ブリッジ整流回路
７                平滑コンデンサ
８，２４          コイル
９，１７          トランジスタスイッチ
１０，１５        ダイオード
１１，１４        コンデンサ
１２              力率改善制御ＩＣ
１３，１６        抵抗
１４，２１，２６  コンデンサ
２０，２２，２３  ダイオード
１８              トランス
１９              ＤＣ／ＤＣ制御ＩＣ
２５              出力電圧制御回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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