(57)【要約】【課題】負荷が短絡した場合にも過電流検出手段の電源を確保し、安全性の向上を図ることができる電源装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、垂下特性を有する電源装置において、負荷が短絡した場合に、その短絡電流を過電流検出手段９で検出し、制御回路７で電源遮断等の制御を行う。また、過電流検出手段の電源を確保するため、過電流検出手段７に電源を供給するコンデンサＣ2の放電を防止する放電防止用素子Ｄ2を設けた電源装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力側に接続された垂下特性の保護回路を有する制御回路と、出力側に接続され、負荷が短絡した場合に、その短絡電流を検出して検出信号を送出する過電流検出手段と、この過電流検出手段からの検出信号を前記制御回路に伝達する検出信号伝達手段と、前記過電流検出手段に電源を供給するコンデンサと、このコンデンサの放電を防止する放電防止用素子とを具備したことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
請求項１記載の電源装置において、該電源装置には、過電圧検出手段が設けられており、前記検出信号伝達手段は、過電流検出手段からの検出信号と過電圧検出手段からの検出信号との双方を制御回路に伝達することを特徴とする電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷の短絡電流を検出する過電流検出手段を備えた電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、適用される入力電圧の全範囲において安定した垂下特性が得られるようにしたスイッチング電源回路が提案されている（特許文献１参照）。また、電流が流れる際のセンス抵抗に発生する電圧が一定以上になったことを検出し、過電流検出部から過電流検出信号を出力するものが知られている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１１−４１９２２号公報
【特許文献２】特開２００３−３３７１４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に示されたものは、負荷が短絡した場合の安全対策が講じられていない。すなわち、特許文献１では、負荷短絡時には、垂下特性が働き出力電圧が降下するが、一定の出力電流は流れ続けるため、大電流を出力する装置では保護が十分ではなく、電源内の部品の破損等を引起こす恐れがある。また、特許文献２では、負荷短絡時における過電流検出部の電源の確保について何ら開示されていない。
【０００４】
本発明は、負荷が短絡した場合にも過電流検出手段の電源を確保し、安全性の向上を図ることができる電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の電源装置は、入力側に接続された垂下特性の保護回路を有する制御回路と、出力側に接続され、負荷が短絡した場合に、その短絡電流を検出して検出信号を送出する過電流検出手段と、この過電流検出手段からの検出信号を前記制御回路に伝達する検出信号伝達手段と、前記過電流検出手段に電源を供給するコンデンサと、このコンデンサの放電を防止する放電防止用素子とを具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、負荷が短絡した場合にも過電流検出手段の電源を確保し、安全性の向上を図ることができる電源装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の電源装置の実施形態について図１乃至図４を参照して説明する。図1は、電源装置を示すブロック図、図２は、垂下特性を示す説明図、図３は、電源装置を示す回路図、図４は、電源装置の主な動作を示すフローチャートである。
【０００８】
図１に示す入力側（一次側）においては、商用電源端子１にラインフィルタ２、突入電流防止回路３が接続されている。ラインフィルタ２は、ノイズによる装置の誤動作防止や他の機器への障害を防止する機能をなし、突入電流防止回路３は、電源投入時の電流を制限する機能をなす。突入電流防止回路３には、交流入力を整流、平滑して直流に変換する整流・平滑回路４が接続され、さらに、スイッチング回路５が接続されている。スイッチング回路５には、ドライブトランジスタとしてＭＯＳＦＥＴが用いられており、トランス６の一次側に接続されている。さらに、スイッチング回路５には、制御回路７が接続されている。この制御回路７には、市販のスイッチングレギュレータコントロールＩＣが用いられており、このＩＣはＰＷＭ制御をなし、垂下特性の保護回路を有している。
【０００９】
次に、出力側（二次側）においては、まず、整流・平滑回路８が接続され、この出力端には、過電流検出手段９を介して負荷１０が接続されている。過電流検出手段９の出力側は、検出信号伝達手段１１に接続されており、さらに、検出信号伝達手段１１は、前記制御回路７に接続されている。なお、検出信号伝達手段１１は、具体的には、フォトカプラから構成される。また、電源ライン間には、出力電圧のフィードバック機能を有する出力電圧検出手段１２が接続されている。この出力電圧検出手段１２はフォトカプラＰＣを備えており、フォトカプラＰＣは前記制御回路７に接続されている。さらに、正極側電源ラインには、過電圧検出手段１３が接続されており、この出力側は、前記検出信号伝達手段１１に接続されている。
【００１０】
このように構成された電源装置の動作の概要を説明する。電源が投入されると、通常は、出力電圧検出手段１２のフィードバック機能により所定値に制御された出力電圧が負荷１０に供給される。ここで、出力側に過電流が生じると、制御回路７の垂下特性の保護回路により、図２に示すように、設定された過電流値、すなわち、垂下ポイントＰで出力電圧が垂下状に降下する。これは、スイッチング回路５のオン期間での一次側の電流が二次側の電流と比例することにより、制御回路７によって一次側の電流を検出して行われるようになっている。なお、出力電圧の降下は、制御回路７に供給される電流バランスや制御回路７の特性等により、図示破線で示すように増加しながら垂下する場合もある。
【００１１】
次に、仮に負荷１０が短絡したとすると、出力側に短絡電流が流れるため、制御回路７の垂下特性の保護回路が動作し、出力電圧が降下する。しかし、出力電圧は降下するが、この垂下特性の状態であっても一定の出力電流は流れ続けるため、これが大きな電流である場合には、部品の破損や危険が伴う。このため、本実施形態では、短絡電流を過電流検出手段９で検出し、この検出信号を検出信号伝達手段１１に送出し、さらに、検出信号伝達手段１１から制御回路７に伝達する。制御回路７では、この信号を受信することにより、電源の供給を遮断する動作を行う。また、過電圧が生じた場合には、過電圧検出手段１３で検出し、この検出信号を検出信号伝達手段１１に送出し、検出信号伝達手段１１から制御回路７に伝達する。
【００１２】
次に、図３の具体的回路図を参照して説明する。図は入力側（一次側）を省略しており、また、図１と同一部分には同一符号を付し、その重複した説明は省略する。トランス６の二次側には、整流・平滑回路８を構成する整流用ダイオードＤ1、Ｄ0及び平滑用のチョークコイルＬ、コンデンサＣ1が接続され、その接続点には、出力電圧検出手段１２を介して負荷１０が接続されている。コンデンサＣ１の他端側は、同様に出力電圧検出手段１２を介して負荷１０が接続されており、また、コンデンサＣ１の両端には分圧抵抗Ｒ1及びＲ2が直列に接続されている。
【００１３】
過電流検出手段９は、タイマー回路１４を有し、パッケージされた２つのオペアンプＯＰ1、ＯＰ2、電解コンデンサＣ2及び放電防止用素子としてのダイオードＤ２を備えている。分圧抵抗Ｒ1及びＲ2の接続点は、オペアンプＯＰ1の反転入力端子に接続されており、分圧抵抗Ｒ2の他端側は、短絡電流を検出する検出抵抗Ｒ3を介してオペアンプＯＰ1の非反転入力端子に接続されている。そして、オペアンプＯＰ1の出力端子は、タイマー回路１４を経て、オペアンプＯＰ2の非反転入力端子に接続されている。一方、オペアンプＯＰ2の反転入力端子は、分圧抵抗Ｒ4及びＲ5の接続点に接続されている。オペアンプＯＰ1の電源端子の両端には、電解コンデンサＣ2が接続されており、また、この電解コンデンサＣ2の一端と電源線との間にはコンデンサＣ2の放電を防止するダイオードＤ2が挿入されている。タイマー回路１４は、オペアンプＯＰ1の出力端子とオペアンプＯＰ2の非反転入力端子との間に接続された抵抗Ｒ6と、これに接続されたコンデンサＣ3及び抵抗Ｒ7とから構成されている。また、負荷１０側の電源線間には過電圧検出手段１３を構成する定電圧ダイオードＺＤ、ダイオードＤ3、抵抗Ｒ8及び検出信号伝達手段１１を構成するフォトカプラＰｃが直列に接続されており、ダイオードＤ3と抵抗Ｒ8との接続点には、オペアンプＯＰ2の出力端子がダイオードＤ4を介して接続されている。
【００１４】
以上のように構成された電源装置の動作を、負荷が短絡した場合を中心として図４のフローチャートを加えて説明する。電源が投入されると（Ｓ１）、トランス６の二次側に発生したスイッチング電圧は、ダイオードＤ1、Ｄ0によって整流された後、チョークコイルＬ、コンデンサＣ1により平滑されて負荷１０側に出力される。通常は、出力電圧検出手段１２に基づき一定電圧に制御される（Ｓ２）。そして、過電流が生じた場合（Ｓ３）には、制御回路７の垂下特性の保護回路により、垂下特性の制御がなされる（Ｓ４）。次に、負荷１０が短絡した場合には、短絡電流を検出抵抗Ｒ3が検出し、オペアンプＯＰ1の非反転入力端子に検出電圧を入力する。するとオペアンプＯＰ1は、反転入力端子の入力電圧との差を増幅して出力する。この出力によってタイマー回路１４のコンデンサＣ3が充電されると、コンデンサＣ3はオペアンプＯＰ2の非反転入力端子に充電電圧を出力する。続いて、オペアンプＯＰ2の出力端子からダイオードＤ4を介してフォトカプラＰｃに電流が流れ（Ｓ５）、このフォトカプラＰｃの光信号が制御回路７に伝達され（Ｓ６）、制御回路７は電源を遮断する動作を行う（Ｓ７）。
【００１５】
ここで、オペアンプＯＰ1は、電解コンデンサＣ2から電源の供給を受けて動作している。そして、ダイオードＤ2は電解コンデンサＣ2から負荷１０側へ放電電流が流れ、消費されるのを防止する機能を果たしている。つまり、負荷１０の短絡状態では、このダイオードＤ2がないと電解コンデンサＣ2から負荷１０側へ放電電流が流れてしまい、オペアンプＯＰ1の電源が「０」となり、動作不能となってしまうからである。なお、電解コンデンサＣ2の容量は、フォトカプラＰｃの光信号が制御回路７に伝達され、制御回路７が電源を遮断する動作を行うまでの間、保持できる容量があればよく、格別大容量のものを必要としない。また、タイマー回路１４は、コンデンサＣ3が充電されるまで時間、過電流検出手段９から検出信号が出力されないように遅延時間を確保し、本来的に目的としないピーク状の電流等の検知による誤作動を防止する役目を果たすものであり、この遅延時間はコンデンサＣ3の容量等を変えることにより調整可能である。
【００１６】
次に、過電圧が生じた場合には、過電圧検出手段１３で検出し、すなわち、定電圧ダイオードＺＤに逆方向電流が流れ、ダイオードＤ3を通して検出信号伝達手段１１を構成するフォトカプラＰｃに電流が流れる。すると、フォトカプラＰｃの光信号が制御回路７に伝達され、制御回路７は電源を安全方向に制御する。
【００１７】
以上のように本実施形態によれば、負荷１０が短絡した場合にも過電流検出手段９の電源を確保して、過電流検出手段９を動作させることが可能であり、安全性の向上を図ることができる。この場合、格別に過電流検出手段９を動作させるための外部電源を必要としない。また、過電流検出手段９からの検出信号を制御回路７に伝達して電源を遮断することができるので、この点においても安全性の高い電源装置を得ることができる。さらに、検出信号伝達手段１１としてのフォトカプラＰｃは、過電流検出手段９からの検出信号と過電圧検出手段１３からの検出信号との双方を制御回路７に伝達するように共用しているので、部品点数が少なく、回路も簡素化が可能である。加えて、タイマー回路１４により誤作動を防止することができる効果を奏する。
【００１８】
なお、上記実施形態においては、パッケージされた２つのオペアンプＯＰ1、ＯＰ2を用いたが、オペアンプ１つ用いて過電流検出手段を構成してもよい。また、過電圧検出手段１３を設けない場合には、定電圧ダイオードＺＤ、ダイオードＤ3及びダイオードＤ4は省略できる。さらに、負荷１０が短絡した場合には、電源を遮断することが好ましいが、例えば、異常を知らせる警報等を動作させてもよい。さらにまた、この種、電源装置を並列的に複数設け、過電流検出手段９に電源を供給するコンデンサＣ2及び放電防止用素子Ｄ2を各装置に共用するように構成してもよい。本発明の構成手段は実施形態に限定されることなく、他の代替手段で構成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の電源装置の実施形態を示すブロック図である。
【図２】垂下特性を示す説明図である。
【図３】本発明の電源装置の実施形態を示す回路図である。
【図４】同主な動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２０】
７・・・制御回路、９・・・過電流検出手段、１１・・・検出信号伝達手段、
１２・・・出力電圧検出手段、１３・・・過電圧検出手段、１４・・・タイマー回路、
Ｃ2・・・コンデンサ、Ｄ2・・・ダイオード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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