(57)【要約】【課題】ＡＣ電源切断時のＤＣ／ＤＣコンバータへ電圧を供給する時間を確保。【解決手段】交流電源１０を第１の電圧の直流電源に変換する１次側のコイルＬ０と２次側に直列に接続されたコイルＬ１，Ｌ２を有する電源トランスを含むＡＣ／ＤＣ変換部１００と、第１の電圧を供給する電圧線Ｖ１と、電圧線Ｖ１と接地電圧線ＧＮＤとの間に接続されたコンデンサＣ１と、コイルＬ１，Ｌ２の接続点に接続され、第１の電圧をコイルＬ１，Ｌ２の巻線比により分割して得られる第２の電圧を供給する電圧線Ｖ２と、電圧線Ｖ２と接地電圧線ＧＮＤとの間に接続されたコンデンサＣ２と、電圧線Ｖ２に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータ１３０と、コンデンサＣ１，Ｃ２との間に接続され、第１の電圧が所定の電圧以下となった時点から導通状態となる能動素子Ｐ１と、第１の電圧に基づき能動素子Ｐ１のゲート電圧を生成するゲート電圧生成部１４０と、を含む電源回路１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源を第１の電圧の直流電源に変換する１次側の第１のコイルと２次側に直列に接続された第２のコイル及び第３のコイルを有する電源トランスを含むＡＣ／ＤＣ変換部と、
前記第１の電圧を供給する第１の電圧線と、
前記第１の電圧線と接地電圧線との間に接続された第１のコンデンサと、
前記第２のコイル及び前記第３のコイルの接続点に接続され、前記第１の電圧を前記第２のコイル及び前記第３のコイルの巻線比により分割して得られる第２の電圧を供給する第２の電圧線と、
前記第２の電圧線と前記接地電圧線との間に接続された第２のコンデンサと、
前記第２の電圧線に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの間に接続され、前記第１の電圧が所定の電圧以下となった時点から導通状態となる能動素子と、
前記第１の電圧に基づき前記能動素子のゲート端子に印加するゲート電圧を生成するゲート電圧生成部と、
を含む、
ことを特徴とする電源回路。
【請求項２】
請求項１に記載の電源回路において、前記第２のコイル及び前記第３のコイルの巻線比は等しいことを特徴とする電源回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＣ／ＤＣコンバータを備えた電源回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１にあるようなＤＣ／ＤＣコンバータを備えた電源回路は、従来、図３の電源回路３００に示すように、１００Ｖの交流電源をＡＣ／ＤＣ変換部１００により直流電圧に変換し、モータなどのパワー系回路用に４２Ｖの直流電圧を生成し、制御ＩＣなどのロジック系回路用にＤＣ／ＤＣコンバータ１３０で４２Ｖの直流電圧から５．０Ｖや３．３Ｖなどの直流電圧を生成している。
【０００３】
４２Ｖといった高い直流電圧から５．０Ｖや３．３Ｖなどの直流電圧を生成する理由として、入力である１００Ｖの交流電源を遮断された際に、ロジック系回路用の電圧を一定期間以上保持する必要があるため、電解コンデンサＣ１の大容量化を避けるにはＤＣ／ＤＣコンバータ１３０の動作可能電圧範囲（入力側）を広範囲に設計する必要がある。仮にＤＣ／ＤＣコンバータ１３０の動作可能な最低電圧を１０Ｖとし、電解コンデンサＣ１の容量をＣ（Ｆ）とした場合、入力電圧が４２ＶのＤＣ／ＤＣコンバータ１３０が入力電圧が１０Ｖまで出力できるエネルギーは（４２2／２−１０2／２）×Ｃ＝８３２×Ｃ（Ｊ）であるのに対して、その半分の入力電圧が２１ＶのＤＣ／ＤＣコンバータ１３０では（２１2／２−１０2／２）×Ｃ＝１７０．５×Ｃ（Ｊ）と算出される。消費電力が一定の場合、図４に示すように、入力電圧４２Ｖの方が２１Ｖに対して（Ｔ２／Ｔ１＝）約４．８倍の時間、ロジック系回路用の電圧を確保できることとなる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２８８０６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の入力電圧を４２Ｖにすると、スイッチング損失が起こり、ロジック系回路用の電源効率が悪化し、さらに、ロジック系回路用の電源の発振周波数を高周波数化することが困難であり、周辺部品の小型化が難しいという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
交流電源を第１の電圧の直流電源に変換する１次側の第１のコイルと２次側に直列に接続された第２のコイル及び第３のコイルを有する電源トランスを含むＡＣ／ＤＣ変換部と、前記第１の電圧を供給する第１の電圧線と、前記第１の電圧線と接地電圧線との間に接続された第１のコンデンサと、前記第２のコイル及び前記第３のコイルの接続点に接続され、前記第１の電圧を前記第２のコイル及び前記第３のコイルの巻線比により分割して得られる第２の電圧を供給する第２の電圧線と、前記第２の電圧線と前記接地電圧線との間に接続された第２のコンデンサと、前記第２の電圧線に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータと、前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの間に接続され、前記第１の電圧が所定の電圧以下となった時点から導通状態となる能動素子と、前記第１の電圧に基づき前記能動素子のゲート端子に印加するゲート電圧を生成するゲート電圧生成部と、を含む、ことを特徴とする電源回路。
【０００８】
この構成によれば、能動素子のゲート電圧が所定の電圧以下になると、第１のコンデンサと第２のコンデンサが導通状態となり、第１のコンデンサに蓄電された第１の電圧により第２の電圧が上昇するので、ＤＣ／ＤＣコンバータへの電圧供給期間を延ばすことができ、第１の電圧よりも低い第２の電圧でＤＣ／ＤＣコンバータを動作させることにより、電源効率の向上と、ＤＣ／ＤＣコンバータの発熱の低減と、部品の小型化が可能になる。
【０００９】
［適用例２］
上記に記載の電源回路において、前記第２のコイル及び前記第３のコイルの巻線比は等しいことを特徴とする電源回路。
【００１０】
この構成によれば、第２の電圧を第１の電圧の半分の電圧にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、電源回路の実施形態について図面に従って説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
＜電源回路の構成＞
先ず、第１実施形態に係る電源回路の構成について、図１を参照して説明する。図１は、第１実施形態に係る電源回路の構成を示す回路図である。
【００１３】
図１に示すように、電源回路１は、ＡＣ／ＤＣ変換部１００と、２個のダイオードＤ１，Ｄ２と、第１のコンデンサである電解コンデンサＣ１と、第２のコンデンサである電解コンデンサＣ２と、能動素子であるＰｃｈトランジスタＰ１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０と、ゲート電圧生成部１４０と、から構成されている。
【００１４】
ＡＣ／ＤＣ変換部１００は、１００Ｖの交流電源１０を全波整流器１１０により全波整流し、配線Ａ１，Ａ２に供給する。配線Ａ１，Ａ２の間には、電解コンデンサＣ０が接続されている。また、配線Ａ１，Ａ２の間には、電源トランスを構成する１次側の第１のコイルであるコイルＬ０と、ＮｃｈトランジスタＮ１が直列に接続され、ＮｃｈトランジスタＮ１のゲート端子にＡＣ／ＤＣコントロール部１２０が接続されている。
【００１５】
電源トランスを構成する２次側の第２のコイルであるコイルＬ１と第３のコイルであるコイルＬ２とは、配線Ｂ１と接地電圧線ＧＮＤとの間に配線Ｂ２を介して直列に接続され、銅線の巻き方向と巻線数を等しく設定してある。ダイオードＤ１は、コイルＬ１の配線Ｂ１と第１の電圧線Ｖ１の間に接続されている。ダイオードＤ２は、コイルＬ１，Ｌ２間の配線Ｂ２と第２の電圧線Ｖ２の間に接続されている。
【００１６】
ＡＣ／ＤＣ変換部１００により、１００Ｖの交流電源１０から第１の電圧である４２Ｖの直流電圧が第１の電圧線Ｖ１に供給されている。また、コイルＬ１，Ｌ２の巻線比により、第２の電圧線Ｖ２には、第１の電圧線Ｖ１に供給されている４２Ｖの直流電圧の半分の２１Ｖの直流電圧が供給されている。
【００１７】
電解コンデンサＣ１は、第１の電圧線Ｖ１と接地電圧線ＧＮＤとの間に接続され、第１の電圧線Ｖ１の電圧を保持する。電解コンデンサＣ２は、第２の電圧線Ｖ２と接地電圧線ＧＮＤとの間に接続され、第２の電圧線Ｖ２の電圧を保持する。ＰｃｈトランジスタＰ１は、第１の電圧線Ｖ１と第２の電圧線Ｖ２との間に接続され、ゲート端子Ｇ１はゲート電圧生成部１４０と接続されている。
【００１８】
ゲート電圧生成部１４０は、第１の電圧線Ｖ１とＰｃｈトランジスタＰ１のゲート端子Ｇ１との間に接続され、第１の電圧線Ｖ１の電圧値が所定の閾値電圧Ｖｔｈ以下になった場合に、ＰｃｈトランジスタＰ１が導通状態となる電圧をゲート端子Ｇ１に印加する。
【００１９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０は、第２の電圧線Ｖ２に接続され、ロジック系回路用の電圧を電圧線Ｖ３に出力する。図１の場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０には、第２の電圧線Ｖ２から２１Ｖの直流電圧が供給され、電圧線Ｖ３から３．３Ｖを出力する。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０の入力電圧の下限値は１０Ｖであるものとする。
【００２０】
＜電源回路の動作＞
次に、電源回路の動作について図２を参照して説明する。図２は、電源回路の動作を示すタイミング図である。
【００２１】
図２に示すように、時点ｔ０で交流電源１０が遮断されると、第１の電圧線Ｖ１の電圧は４２Ｖから降下を始める。コイルＬ１，Ｌ２の巻線比により生成される第２の電圧線Ｖ２の電圧も、同様に２１Ｖから降下を始める。
【００２２】
時点ｔ１で第１の電圧線Ｖ１の電圧がＶｔｈを下回ると、ＰｃｈトランジスタＰ１のゲート端子Ｇ１にＰｃｈトランジスタＰ１が導通状態となる電圧が印加される。この時点ｔ１以降、電解コンデンサＣ１と電解コンデンサＣ２が導通状態となるので、第２の電圧線Ｖ２の電圧が電解コンデンサＣ１の電圧により上昇を始める。
【００２３】
時点ｔ２で第１の電圧線Ｖ１の電圧が第２の電圧線Ｖ２の電圧と等しくなると、第２の電圧線Ｖ２の電圧も第１の電圧線Ｖ１の電圧に伴い降下する。
【００２４】
時点ｔ３で第１の電圧線Ｖ１及び第２の電圧線Ｖ２の電圧は１０Ｖを下回るので、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０は動作を停止する。
【００２５】
図４で示したように、従来は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０の入力電圧が２１Ｖの場合は時点ｔ１で１０Ｖを下回っていたため、時点ｔ１でＤＣ／ＤＣコンバータ１３０は動作を停止していたが、本実施形態では、図２に示すように、第１の電圧線Ｖ１が１０Ｖを下回る時点ｔ３までＤＣ／ＤＣコンバータ１３０は動作を延ばすことができるようになる。
【００２６】
以上に述べた本実施形態によれば、以下の効果が得られる。
【００２７】
本実施形態では、第１の電圧線Ｖ１の電圧が所定の閾値電圧Ｖｔｈ以下になると、ＰｃｈトランジスタＰ１が導通状態となるので電解コンデンサＣ１と電解コンデンサＣ２が導通状態となり、電解コンデンサＣ１に蓄電された電圧により第２の電圧線Ｖ２の電圧が上昇するので、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０への電圧供給期間を延ばすことができ、第１の電圧線Ｖ１の電圧よりも低い第２の電圧線Ｖ２の電圧でＤＣ／ＤＣコンバータ１３０を動作させることにより、電源効率の向上と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０の発熱の低減と、部品の小型化が可能になる。
【００２８】
以上、電源回路の実施形態を説明したが、こうした実施の形態に何ら限定されるものではなく、趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることができる。以下、変形例を挙げて説明する。
【００２９】
（変形例１）電源回路の変形例１について説明する。前記第１実施形態では、電源トランスのコイルＬ１，Ｌ２は、巻線数を等しく設定する場合について説明したが、別の巻線比に設定してもかまわない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１実施形態に係る電源回路の構成を示す回路図。
【図２】第１実施形態に係る電源回路の動作を示すタイミング図。
【図３】従来の電源回路の構成を示す回路図。
【図４】従来の電源回路の動作を示すタイミング図。
【符号の説明】
【００３１】
１…電源回路、１０…交流電源、１００…ＡＣ／ＤＣ変換部、１１０…全波整流器、１２０…ＡＣ／ＤＣコントロール部、１３０…ＤＣ／ＤＣコンバータ、１４０…ゲート電圧生成部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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