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JP2009112134A - Switching power supply unit - Google Patents

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JP2009112134A
JP2009112134A JP2007282637A JP2007282637A JP2009112134A JP 2009112134 A JP2009112134 A JP 2009112134A JP 2007282637 A JP2007282637 A JP 2007282637A JP 2007282637 A JP2007282637 A JP 2007282637A JP 2009112134 A JP2009112134 A JP 2009112134A
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Japan
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voltage
input
power supply
winding
switching
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JP2007282637A
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Japanese (ja)
Inventor
Naohisa Okamoto
直久 岡本
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Nichicon Corp
Original Assignee
Nichicon Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a switching power supply unit for remarkably reducing loss of an input voltage detecting circuit. <P>SOLUTION: The switching power supply unit includes two coils L<SB>1</SB>and L<SB>2</SB>whose connection states can be switched in series or parallel and which suppresses harmonic current. A power supply part 3 includes output wiring T<SB>2</SB>and input voltage detection wiring T<SB>3</SB>as secondary side wiring wound around the core which is the same as primary side winding T<SB>1</SB>. Output DC voltage V<SB>DOUT</SB>obtained on an output wiring T<SB>2</SB>side is supplied to a circuit 4 to be driven. The connection state of the coils L<SB>1</SB>and L<SB>2</SB>is switched in accordance with an amount of detection DC voltage obtained on an input voltage detection wiring T<SB>3</SB>side. The number n<SB>3</SB>of input voltage detection wiring T<SB>3</SB>is smaller than the number n<SB>1</SB>of primary side windings T<SB>1</SB>. It is desirable that a switching operation of a relay RL is compulsorily stopped by a standby signal inputted from outside the unit. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、スイッチング電源装置に関し、特に、交流電源ラインに高調波対策用のチョークコイルを挿入したスイッチング電源装置に関する。   The present invention relates to a switching power supply device, and more particularly to a switching power supply device in which a choke coil for harmonics is inserted in an AC power supply line.

スイッチング電源装置は、図4に示すように、商用電源等の交流電源2から供給される入力交流電圧VAINを、被駆動回路4が要求する適当な出力直流電圧VDOUTに変換するものである。
図4に示す従来のスイッチング電源装置1は、入力交流電圧VAINを整流する整流ダイオードDと、整流ダイオードDで整流された電圧を平滑する平滑コンデンサCと、主にスイッチング素子およびトランスからなり、平滑コンデンサCで得られた直流電圧をスイッチングするとともに、スイッチングにより得られた交流電圧を所望の出力直流電圧VDOUTに変換する電源部3とを備えている。出力直流電圧VDOUTは、このスイッチング電源装置1によって電力供給される被駆動回路4に出力される。
As shown in FIG. 4, the switching power supply device converts an input AC voltage V AIN supplied from an AC power source 2 such as a commercial power source into an appropriate output DC voltage V DOUT required by the driven circuit 4. .
A conventional switching power supply device 1 shown in FIG. 4 includes a rectifier diode D that rectifies an input AC voltage V AIN , a smoothing capacitor C that smoothes a voltage rectified by the rectifier diode D, and a switching element and a transformer. The power supply unit 3 switches the DC voltage obtained by the smoothing capacitor C and converts the AC voltage obtained by the switching into a desired output DC voltage V DOUT . The output DC voltage V DOUT is output to the driven circuit 4 supplied with power by the switching power supply device 1.

スイッチング電源装置1の交流電源ラインには、高周波対策用のチョークコイルLが直列に挿入されている。これにより、入力される交流電圧毎に定められた高調波電流に関する規格(日本:AC100V系,「JIS C 61000−3−2」、欧州:AC200V系,「EN61000−3−2」)を満たすべく、交流電源ラインの高調波電流が抑制されている。   A choke coil L for high frequency countermeasures is inserted in series in the AC power supply line of the switching power supply device 1. Accordingly, to satisfy the standards related to harmonic currents defined for each input AC voltage (Japan: AC100V system, “JIS C 61000-3-2”, Europe: AC200V system, “EN61000-3-2”). The harmonic current of the AC power line is suppressed.

AC100V系、200V系の双方に対応可能で、かつ上記高調波対策が施されたスイッチング電源装置として、図5に示すものがある(例えば、特許文献1参照)。
このスイッチング電源装置1は、リレーRLによって接続状態が切り換え可能な、同一のコアに巻回された2つのチョークコイルLおよびLを備えている。また、リレーRLは、平滑コンデンサCに対して並列に接続される分圧抵抗RおよびRと、その中点にカソード側が接続される定電圧ダイオードZDと、定電圧ダイオードZDのアノード側にベースが接続されるトランジスタQとからなる入力電圧検出回路によって制御される。
FIG. 5 shows a switching power supply apparatus that can handle both AC100V system and 200V system, and that is provided with the above harmonic countermeasures (see, for example, Patent Document 1).
The switching power supply unit 1, the connection state by the relay RL is switchable comprises two choke coils L 1 and L 2 wound on the same core. Further, the relay RL is the voltage dividing resistors R 1 and R 2 which are connected in parallel to the smoothing capacitor C, a Zener diode ZD having a cathode side connected to the midpoint, the anode side of the Zener diode ZD It is controlled by an input voltage detection circuit comprising a transistor Q to which the base is connected.

一例として、分圧抵抗Rが400[kΩ]、Rが44[kΩ]、定電圧ダイオードZDの降伏電圧が20[V]の場合の、リレーRLの動作について説明する。
入力交流電圧VAINがAC100V系(ピーク電圧=√2×100[V])の場合、平滑コンデンサCの両端に発生する直流電圧は√2×100[V]、分圧抵抗RおよびRの中点電圧は14[V]となる。この場合、中点電圧は定電圧ダイオードZDの降伏電圧(20[V])を下回っているので、トランジスタQはOFF状態で、リレーRLの制御コイルに励磁電流は流れず、チョークコイルLおよびLは並列に接続される(図5(A)参照)。
As an example, voltage dividing resistors R 1 is 400 [kΩ], R 2 is 44 [kW], when the breakdown voltage of the constant voltage diode ZD is 20 [V], the operation of the relay RL.
When the input AC voltage V AIN is an AC 100V system (peak voltage = √2 × 100 [V]), the DC voltage generated at both ends of the smoothing capacitor C is √2 × 100 [V], and the voltage dividing resistors R 1 and R 2 The midpoint voltage is 14 [V]. In this case, since the midpoint voltage is lower than the breakdown voltage (20 [V]) of the constant voltage diode ZD, the transistor Q is in the OFF state, no exciting current flows through the control coil of the relay RL, and the choke coil L 1 and L 2 is connected in parallel (see FIG. 5A).

一方、入力交流電圧VAINがAC200V系(ピーク電圧=√2×200[V])の場合、平滑コンデンサCの両端に発生する直流電圧は√2×200[V]、分圧抵抗RおよびRの中点電圧は28[V]となる。この場合、中点電圧は定電圧ダイオードZDの降伏電圧(20[V])を上回っているので、トランジスタQは定電圧ダイオードZD側からベース電流が供給されてON状態となり、リレーRLの制御コイルに励磁電流が流れ、チョークコイルLおよびLは直列に接続される(図5(B)参照)。 On the other hand, when the input AC voltage V AIN is an AC 200 V system (peak voltage = √2 × 200 [V]), the DC voltage generated at both ends of the smoothing capacitor C is √2 × 200 [V], the voltage dividing resistor R 1 and midpoint voltage of R 2 becomes 28 [V]. In this case, since the midpoint voltage exceeds the breakdown voltage (20 [V]) of the constant voltage diode ZD, the transistor Q is turned on when the base current is supplied from the constant voltage diode ZD side, and the control coil of the relay RL is turned on. An exciting current flows through the choke coils L 1 and L 2 (see FIG. 5B).

一般的に、AC200V系時のチョークコイルには、AC100V系時の4倍のインダクタンスが必要であり、また、AC100V系時のチョークコイルには、AC200V系時の2倍の電流容量が必要である。この点、図5(A)に示すスイッチング電源装置1によれば、入力交流電圧VAINに応じて同一のチョークコイルLおよびLの接続状態を直列または並列に切り換えることにより、チョークコイルを大型化することなく高調波対策を行うことができる。 Generally, a choke coil for an AC 200V system requires an inductance four times that for an AC 100V system, and a choke coil for an AC 100V system requires a current capacity twice that for an AC 200V system. . In this regard, according to the switching power supply device 1 shown in FIG. 5A, the choke coil is switched by switching the connection state of the same choke coils L 1 and L 2 in series or in parallel according to the input AC voltage V AIN. Harmonic countermeasures can be taken without increasing the size.

特開平10−191638号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-191638

ところが、図5に示す従来のスイッチング電源装置1では、分圧抵抗RおよびRの両端に、電源部3’に供給される直流電圧(√2×入力交流電圧VAINのピーク電圧)がそのまま印加されるので、入力電圧検出回路における損失が非常に大きかった。 However, in the conventional switching power supply device 1 shown in FIG. 5, both ends of the voltage dividing resistors R 1 and R 2, the DC voltage supplied to the power supply unit 3 '(the peak voltage of √2 × the input AC voltage V AIN) is Since it was applied as it was, the loss in the input voltage detection circuit was very large.

そこで、本発明は、入力電圧検出回路における損失を低減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を課題とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a switching power supply device that can reduce loss in an input voltage detection circuit.

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、
入力側が交流電力ラインに接続され、入力交流電圧を整流および平滑して直流電圧に変換する整流平滑手段と、当該交流電力ラインに挿入された2つのチョークコイルと、前記入力交流電圧の大きさを検出する入力電圧検出回路と、前記入力電圧検出回路において検出された前記入力交流電圧の大きさに応じて2つのチョークコイルの接続状態を直列または並列に切り換える切り換え手段と、前記整流平滑手段の出力側に接続され、前記直流電圧をトランスの1次側巻線に接続されたスイッチング素子によってスイッチングするとともに、当該スイッチングによって前記トランスの2次側巻線に誘起された誘起交流電圧を整流および平滑して被駆動回路に供給される出力直流電圧に変換する電源部と、を含むスイッチング電源装置であって、前記入力電圧検出回路は、前記トランスの2次側巻線に接続され、当該2次側巻線に誘起された前記誘起交流電圧を整流および平滑して得られた直流電圧を用いて、前記入力交流電圧の大きさを検出することを特徴とする。
In order to solve the above problems, a switching power supply device according to the present invention provides:
The input side is connected to the AC power line, the rectifying and smoothing means for rectifying and smoothing the input AC voltage to convert it into a DC voltage, two choke coils inserted in the AC power line, and the magnitude of the input AC voltage An input voltage detection circuit to detect, a switching means for switching the connection state of two choke coils in series or in parallel according to the magnitude of the input AC voltage detected in the input voltage detection circuit, and an output of the rectifying and smoothing means The DC voltage is switched by a switching element connected to the primary winding of the transformer, and the induced AC voltage induced in the secondary winding of the transformer by the switching is rectified and smoothed. A switching power supply unit including a power supply unit that converts the output DC voltage to be supplied to the driven circuit, The input voltage detection circuit is connected to the secondary side winding of the transformer, and uses the DC voltage obtained by rectifying and smoothing the induced AC voltage induced in the secondary side winding. It is characterized by detecting the magnitude of the AC voltage.

好ましくは、上記スイッチング電源装置において、前記トランスの2次側巻線は、出力用巻線と入力電圧検出用巻線とを有し、前記電源部は、前記出力用巻線に誘起された前記誘起交流電圧を整流および平滑して得られた前記出力直流電圧を前記被駆動回路に供給するとともに、前記入力電圧検出用巻線に誘起された前記誘起交流電圧を整流および平滑して得られた検出用直流電圧を前記入力電圧検出回路に供給し、前記入力電圧検出回路は、前記検出用直流電圧の多寡に基づいて前記入力交流電圧の大きさを検出することを特徴とする。   Preferably, in the switching power supply device, the secondary side winding of the transformer includes an output winding and an input voltage detection winding, and the power supply unit is induced in the output winding. Obtained by supplying the output DC voltage obtained by rectifying and smoothing the induced AC voltage to the driven circuit and rectifying and smoothing the induced AC voltage induced in the input voltage detection winding. A detection DC voltage is supplied to the input voltage detection circuit, and the input voltage detection circuit detects the magnitude of the input AC voltage based on the amount of the detection DC voltage.

また、好ましくは、上記スイッチング電源装置において、前記入力電圧検出用巻線の巻数が前記1次側巻線の巻数よりも少ないことを特徴とする。   Preferably, in the switching power supply device, the number of turns of the input voltage detection winding is smaller than the number of turns of the primary side winding.

そして、好ましくは、上記スイッチング電源装置は、装置外部から前記入力電圧検出回路に入力される信号によって、前記切り換え手段の切り換え動作が強制的に停止されることを特徴とする。   Preferably, the switching power supply device is characterized in that the switching operation of the switching means is forcibly stopped by a signal input to the input voltage detection circuit from the outside of the device.

さらに好ましくは、上記スイッチング電源装置において、前記信号は、前記被駆動回路が低消費電力状態であることを示すものであることを特徴とする。
なお、本明細書中において、用語「低消費電力状態」は、高調波対策を行う必要がない程度に被駆動回路の消費電力が低い状態を意味する。「低消費電力状態」には、待機状態、節電モード状態等のほか、被駆動回路の電源が投入されておらず、消費電力がゼロの状態も含まれるものとする。
More preferably, in the switching power supply device, the signal indicates that the driven circuit is in a low power consumption state.
Note that in this specification, the term “low power consumption state” means a state where the power consumption of the driven circuit is low to the extent that it is not necessary to take measures against harmonics. The “low power consumption state” includes a standby state, a power saving mode state, and the like, as well as a state where the power of the driven circuit is not turned on and the power consumption is zero.

本発明に係るスイッチング電源装置によれば、入力電圧検出回路における損失を低減することができる   According to the switching power supply device of the present invention, loss in the input voltage detection circuit can be reduced.

以下、添付図面を参照して、本発明に係る電源装置の好ましい実施形態について説明する。   Hereinafter, a preferred embodiment of a power supply device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1に、実施例1に係るスイッチング電源装置の回路図を示す。
図4に示した従来のものと同様に、本実施例に係るスイッチング電源装置1は、交流電力ラインを介して入力された入力交流電圧VAINを整流する整流ダイオードDと、整流ダイオードDで整流された電圧を平滑する平滑コンデンサCと、平滑コンデンサCで得られた直流電圧をスイッチングして所望の出力直流電圧VDOUTに変換する電源部3とを備えている。このように、本発明では、整流ダイオードDと平滑コンデンサCとが「整流平滑手段」として機能する。出力直流電圧VDOUTは、このスイッチング電源装置1によって電力供給される被駆動回路4に出力される。
FIG. 1 is a circuit diagram of the switching power supply device according to the first embodiment.
Similar to the conventional one shown in FIG. 4, the switching power supply device 1 according to the present embodiment includes a rectifier diode D 1 that rectifies an input AC voltage V AIN that is input via an AC power line, and a rectifier diode D 1. A smoothing capacitor C 1 for smoothing the voltage rectified in step ( 1), and a power supply unit 3 for switching the DC voltage obtained by the smoothing capacitor C 1 to convert it to a desired output DC voltage V DOUT . Thus, in the present invention, the rectifier diode D 1 and the smoothing capacitor C 1 function as “rectification smoothing means”. The output DC voltage V DOUT is output to the driven circuit 4 supplied with power by the switching power supply device 1.

また、スイッチング電源装置1は、リレーRL(本発明の「切り換え手段」に相当)によって接続状態が直列または並列に切り換え可能な、同一のコアに巻回された2つのチョークコイルLおよびLを備えており、AC100V系、200V系の双方において高調波対策がなされている。
具体的には、交流電源2としてAC100V系電源が接続された場合には、リレーRLの切り換えにより2つのチョークコイルが並列に接続され、交流電源2としてAC200V系電源が接続された場合には、リレーRLの切り換えにより2つのチョークコイルが直列に接続される。
Further, the switching power supply device 1 includes two choke coils L 1 and L 2 wound around the same core, the connection state of which can be switched in series or in parallel by a relay RL (corresponding to “switching means” of the present invention). The harmonic measures are taken in both the AC100V system and the 200V system.
Specifically, when an AC 100V system power source is connected as the AC power source 2, two choke coils are connected in parallel by switching the relay RL, and when an AC 200V system power source is connected as the AC power source 2, Two choke coils are connected in series by switching the relay RL.

図1に示すように、本実施例に係る電源部3は、主に、スイッチング素子Qと、トランスTとからなり、トランスTは、同一のコアに巻回された1次側巻線T、2次側巻線T、Tからなる。平滑コンデンサCで得られた直流電圧はトランスTの1次側巻線Tに接続されたスイッチング素子Qによってスイッチングされるとともに、当該スイッチングによってトランスTの2次側巻線T、Tに交流電圧が誘起される。 As shown in FIG. 1, the power supply unit 3 according to this embodiment mainly includes a switching element Q 1, consists of a transformer T, transformer T is wound on the same core primary winding T 1 and secondary windings T 2 and T 3 . The DC voltage obtained by the smoothing capacitor C 1 is switched by the switching element Q 1 connected to the primary side winding T 1 of the transformer T, and the secondary side windings T 2 , T of the transformer T are switched by the switching. An AC voltage is induced at 3 .

この2次側巻線T、Tは、トランスTの1次側巻線Tと同一のコアに巻回された出力用巻線TとトランスTの1次側巻線Tと同一のコアに巻回された入力電圧検出用巻線Tとから構成される。出力用巻線Tには、整流ダイオードDおよび平滑コンデンサCが接続され、出力用巻線Tに誘起される誘起交流電圧が整流および平滑されて、被駆動回路4に出力される出力直流電圧VDOUTに変換される。出力直流電圧VDOUTは、検出部5を介して制御部6にフィードバックされ、制御部6がこれに基づいてスイッチング素子Qを制御することにより、出力直流電圧VDOUTの安定化が図られる。 The secondary winding T 2, T 3 has the primary winding T 1 of the primary winding T 1 same core wound output winding T 2 and the transformer T of the transformer T and an input voltage detection winding T 3 Metropolitan wound on the same core. The output winding T 2, is connected rectifier diode D 2 and a smoothing capacitor C 2, the induced AC voltage induced in the output winding T 2 is rectified and smoothed is outputted to the driven circuit 4 It is converted to output DC voltage V DOUT . The output DC voltage V DOUT is fed back to the control unit 6 via the detection unit 5, and the control unit 6 controls the switching element Q 1 based on this, so that the output DC voltage V DOUT is stabilized.

一方、トランスTの入力電圧検出用巻線Tには、整流ダイオードDおよび平滑コンデンサCが接続され、入力電圧検出用巻線Tに誘起される誘起交流電圧が整流および平滑されて直流電圧に変換される。そして、この直流電圧は、平滑コンデンサCに対して並列に接続される分圧抵抗RおよびRと、その中点にカソード側が接続される定電圧ダイオードZDと、定電圧ダイオードZDのアノード側にベースが接続されるトランジスタQとからなる入力電圧検出回路に入力される。そして、当該入力電圧検出回路によって入力交流電圧VAINの大きさが検出され、その検出結果に応じてリレーRLが制御される。
このように、本実施例では、トランスTの2次側巻線である入力電圧検出用巻線Tに接続された入力電圧検出回路が、入力電圧検出用巻線Tに誘起される誘起交流電圧を整流および平滑して得られた直流電圧(検出用直流電圧)を用いて入力交流電圧VAINの大きさを検出する。
On the other hand, the input voltage detection winding T 3 of the transformer T, a rectifier diode D 3 and a smoothing capacitor C 3 is connected, the induced AC voltage induced in the input voltage detection winding T 3 is rectified and smoothed Converted to DC voltage. This DC voltage is divided into voltage dividing resistors R 1 and R 2 connected in parallel to the smoothing capacitor C 3 , a constant voltage diode ZD whose cathode is connected to the midpoint thereof, and an anode of the constant voltage diode ZD is input to the input voltage detection circuit comprising transistors Q 2 Metropolitan which base side is connected. The input voltage detection circuit detects the magnitude of the input AC voltage V AIN and controls the relay RL according to the detection result.
Thus, in this embodiment, the induced connected input voltage detecting circuit to an input voltage detection winding T 3 is a secondary winding of the transformer T, which is induced in the input voltage detection winding T 3 The magnitude of the input AC voltage V AIN is detected using a DC voltage (DC voltage for detection) obtained by rectifying and smoothing the AC voltage.

本実施例では、分圧抵抗Rが120[kΩ]、Rが68[kΩ]、定電圧ダイオードZDの降伏電圧が8.2[V]、1次側巻線Tと入力電圧検出用巻線Tの巻数比n:nが9:1である。
1次側巻線Tと出力用巻線Tとは、図1の黒丸表示に示すように巻線の極性が逆極性となっており、逆極性の巻線に対しては制御部6により出力電圧が一定の電圧となるように制御される。すなわち、入力交流電圧VAINを変化させても出力用巻線Tに誘起される誘起交流電圧は一定となる。
一方で、1次側巻線Tと入力電圧検出用巻線Tとは、図1の黒丸表示に示すように巻線の極性が同一極性となっており、出力用巻線Tと異なり、入力電圧検出用巻線Tに誘起される交流電圧に対しては制御部6による制御が行われていない。そのため、入力電圧検出用巻線Tに誘起される誘起交流電圧を整流および平滑して得られる検出用直流電圧は、1次側巻線Tに印加される電圧に比例して変化する。
In the present embodiment, the voltage dividing resistor R 1 is 120 [kΩ], R 2 is 68 [kΩ], the breakdown voltage of the constant voltage diode ZD is 8.2 [V], and the primary winding T 1 and the input voltage detection. turns ratio of use winding T 3 n 1: n 3 is 9: 1.
The primary winding T 1 and the output winding T 2, the polarity of the winding, as shown in a black circle display of FIG. 1 has a reverse polarity, with respect to the opposite polarity of the winding control section 6 Thus, the output voltage is controlled to be a constant voltage. That is, the induced AC voltage be varied input AC voltage V AIN is induced in the output winding T 2 are constant.
On the other hand, the primary winding T 1 and the input voltage detection winding T 3, the polarity of the winding, as shown in a black circle display of Fig. 1 has a same polarity, and the output winding T 2 different, is not carried out the control by the control unit 6 to the AC voltage induced in the input voltage detection winding T 3. Therefore, the detection DC voltage obtained an induced AC voltage induced in the input voltage detection winding T 3 by rectifying and smoothing changes in proportion to the voltage applied to the primary winding T 1.

入力交流電圧VAINがAC100V系(ピーク電圧=√2×100[V])の場合、平滑コンデンサCの両端に発生する直流電圧は√2×100/9[V]、分圧抵抗RおよびRの中点電圧は5.7[V]となる。この場合、中点電圧は定電圧ダイオードZDの降伏電圧(8.2[V])を下回っているので、トランジスタQはOFF状態で、リレーRLの制御コイルに励磁電流は流れず、チョークコイルLおよびLは並列に接続される(図1参照)。 When the input AC voltage V AIN is AC100V system (peak voltage = √2 × 100 [V]) , the DC voltage generated across the smoothing capacitor C 3 is √2 × 100/9 [V] , the voltage dividing resistors R 1 And the midpoint voltage of R 2 is 5.7 [V]. In this case, since the midpoint voltage is below the breakdown voltage of the constant voltage diode ZD (8.2 [V]), the transistor Q 2 is in OFF state, the exciting current to the control coil of the relay RL does not flow, the choke coil L 1 and L 2 are connected in parallel (see FIG. 1).

一方、入力交流電圧VAINがAC200V系(ピーク電圧=√2×200[V])の場合、平滑コンデンサCの両端に発生する直流電圧は√2×200/9[V]、分圧抵抗RおよびRの中点電圧は11.4[V]となる。この場合、中点電圧は定電圧ダイオードZDの降伏電圧(8.2[V])を上回っているので、トランジスタQは定電圧ダイオードZD側からベース電流が供給されてON状態となり、リレーRLの制御コイルに励磁電流が流れ、チョークコイルLおよびLは直列に接続される。 On the other hand, when the input AC voltage V AIN is AC200V system (peak voltage = √2 × 200 [V]) , the DC voltage generated across the smoothing capacitor C 3 is √2 × 200/9 [V] , the voltage dividing resistors midpoint voltage of R 1 and R 2 becomes 11.4 [V]. In this case, the midpoint voltage so exceeds the breakdown voltage of the constant voltage diode ZD (8.2 [V]), the transistor Q 2 is be supplied base current from the constant voltage diode ZD side ON state, the relay RL Excitation current flows through the control coils of the choke coils L 1 and L 2 are connected in series.

以上のように、図1に示すスイッチング電源装置1は、1次側巻線Tよりも巻数がかなり少ない入力電圧検出用巻線Tを備えている。そして、これに誘起される誘起交流電圧を整流および平滑して得られた検出用直流電圧を用いて、入力交流電圧VAINの大きさの判定が行われるので、入力電圧検出回路における分圧抵抗R、Rの損失を大幅に削減することができる。
従来のスイッチング電源装置と比較した、損失の測定結果については後述する。
As described above, the switching power supply device 1 shown in FIG. 1, the number of turns than the primary winding T 1 is provided with a considerably less input voltage detection winding T 3. Since the magnitude of the input AC voltage V AIN is determined using the detection DC voltage obtained by rectifying and smoothing the induced AC voltage induced thereby, the voltage dividing resistor in the input voltage detection circuit is used. The loss of R 1 and R 2 can be greatly reduced.
The measurement result of the loss compared with the conventional switching power supply device will be described later.

次に、実施例2に係るスイッチング電源装置について図2を用いて説明する。
本来、スイッチング電源装置1によって電力供給される被駆動回路4が待機状態になっている場合など、被駆動回路4の消費電力が少ない場合は、そもそも発生する高調波電流が少ないのでチョークコイルによる高調波対策を行う必要はない。
しかしながら、図5に示す従来のスイッチング電源装置1では、被駆動回路4が待機状態であるか否かにかかわらず、AC200V系時に、チョークコイルLおよびLを直列に接続するための励磁電流をリレーRLの制御コイルに流し続けており、リレーRLにおいても損失が発生していた。
Next, a switching power supply device according to a second embodiment will be described with reference to FIG.
Originally, when the power consumption of the driven circuit 4 is small, such as when the driven circuit 4 supplied with power by the switching power supply 1 is in a standby state, the harmonic current generated by the choke coil is small because the generated harmonic current is small. There is no need to take countermeasures against waves.
However, in the conventional switching power supply device 1 shown in FIG. 5, the driven circuit 4 regardless of whether the standby state, when the AC200V system, the excitation current for connecting the choke coils L 1 and L 2 in series Is continuously flowing through the control coil of the relay RL, and loss has also occurred in the relay RL.

本実施例に係るスイッチング電源装置1は、上記した課題を解決するために、図1に示した実施例1に係るスイッチング電源装置において、被駆動回路4から待機信号を受け取るための待機信号入力端子7が入力電圧検出回路に追加的に接続されている。具体的には、待機信号入力端子7は、定電圧ダイオードZDとトランジスタQのベースとの間に接続されるとともに、被駆動回路4に接続されている。
スイッチング電源装置によって電力供給され得る被駆動回路4には種々のものがあるが、一例として、被駆動回路4が複写機である場合、低消費電力状態(例えば、待機状態等の、印刷等の処理を行っていない状態)の際に“Low”となるような信号が、複写機(4)から待機信号入力端子7に出力される。
In order to solve the above-described problem, the switching power supply device 1 according to the present embodiment is a standby signal input terminal for receiving a standby signal from the driven circuit 4 in the switching power supply device according to the first embodiment illustrated in FIG. 7 is additionally connected to the input voltage detection circuit. Specifically, the standby signal input terminal 7 is connected between the constant voltage diode ZD and the base of the transistor Q 2 and also connected to the driven circuit 4.
There are various types of driven circuits 4 that can be supplied with power by the switching power supply. For example, when the driven circuit 4 is a copying machine, a low power consumption state (for example, a standby state or the like such as printing). When the processing is not performed, a signal that becomes “Low” is output from the copying machine (4) to the standby signal input terminal.

前述したように、入力交流電圧VAINがAC100V系の場合、トランジスタQはOFF状態なので、当該信号が入力されても変化は起こらない。
一方、入力交流電圧VAINがAC200V系の場合に当該信号が入力されると、定電圧ダイオードZD側からトランジスタQに供給されていた全ての電流が待機信号入力端子7を経由して被駆動回路4に流れる。したがって、トランジスタQにはベース電流が供給されなくなり、ON状態であったトランジスタQは強制的にOFFされることになる。トランジスタQがOFF状態になると、リレーRLの制御コイルに励磁電流が流れなくなるので、チョークコイルLおよびLは並列接続に切り替わる(図2参照)。
As described above, the input AC voltage V AIN cases of AC100V system, the transistor Q 2 is an OFF state, change with the signal is input does not occur.
On the other hand, when the input AC voltage V AIN is an AC 200V system and this signal is input, all the current supplied from the constant voltage diode ZD side to the transistor Q 2 is driven via the standby signal input terminal 7. It flows to the circuit 4. Thus, no longer supplied with the base current to the transistor Q 2, the transistor Q 2 is ON state will be forced OFF. When transistor Q 2 is turned OFF, since the exciting current does not flow to the control coil of the relay RL, the choke coil L 1 and L 2 are switched to the parallel connection (see FIG. 2).

図3は、入力交流電圧VAINと、入力電圧検出回路の各部の電圧との関係を示す図である。
リレーRL(チョークコイルL、Lの接続状態)が切り換わる入力交流電圧VAINの閾値は下記のように求められる。入力交流電圧VAINの閾値をxとすると、分圧抵抗Rが120[kΩ]、Rが68[kΩ]、定電圧ダイオードZDの降伏電圧が8.2[V]、1次側巻線Tと入力電圧検出用巻線Tの巻数比n:nが9:1であるから式(1)が成立する。ここで、トランジスタQのベース・エミッタ間電圧を0.6[V]と仮定している。
(x×√2/9)×68/(68+120)=8.2+0.6・・・式(1)
式(1)より、閾値x=154.8[V]と導出される。よって、入力交流電圧VAINが154.8[V]以上になると、定電圧ダイオードZDに電流が流れ、トランジスタQがONとなる。その結果、リレーRLが動作し、チョークコイルL、Lの接続状態が並列から直列に切り換わる。
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between the input AC voltage V AIN and the voltages of the respective parts of the input voltage detection circuit.
The threshold value of the input AC voltage V AIN at which the relay RL (connection state of the choke coils L 1 and L 2 ) switches is obtained as follows. When the threshold value of the input AC voltage V AIN is x, the voltage dividing resistor R 1 is 120 [kΩ], R 2 is 68 [kΩ], the breakdown voltage of the constant voltage diode ZD is 8.2 [V], and the primary side winding turns ratio n 1 of the line T 1 and the input voltage detection winding T 3: n 3 is 9: 1 is from equation (1) is satisfied. Here, it is assumed the base-emitter voltage of the transistor Q 2 and 0.6 [V].
(X × √2 / 9) × 68 / (68 + 120) = 8.2 + 0.6 (1)
From equation (1), the threshold value x = 154.8 [V] is derived. Therefore, when the input AC voltage V AIN becomes 154.8 [V] or more, a current flows through the constant voltage diode ZD, the transistor Q 2 is turned ON. As a result, the relay RL operates and the connection state of the choke coils L 1 and L 2 is switched from parallel to series.

このため、入力交流電圧VAINが154.8[V]以上で電源を投入している状態で、待機信号入力端子7に“Low”レベルが印加されると、定電圧ダイオードZDからの全ての電流が待機信号入力端子7を経由して被駆動回路4に流れるようになるため、トランジスタQはOFFとなり、これに伴ってリレーRLもOFFし、リレーRLで消費される電力がゼロになる。
その一方で、入力交流電圧VAINが154.8[V]を下回る場合には、もともとトランジスタQがOFFの状態となっているため、待機信号に関係なく、リレーRLはOFF状態(動作停止)を維持する。そのため、リレーRLにおいて電力が消費されることがない。
なお、被駆動回路4が待機状態の場合は、そもそも発生する高調波電流が少ないのでチョークコイルによる高調波対策を行う必要はなく、チョークコイルLおよびLの接続が直列から並列に変更されても、問題は発生しない。
For this reason, if the “Low” level is applied to the standby signal input terminal 7 in a state where the input AC voltage V AIN is 154.8 [V] or more and the power is turned on, all the voltage from the constant voltage diode ZD is applied. since the current to flow in the driving circuit 4 via the standby signal input terminal 7, the transistor Q 2 is turned OFF, the relay RL is also OFF in association with this, the power consumed by the relay RL is zero .
On the other hand, when the input AC voltage V AIN is below 154.8 [V] is, since the original is the transistor Q 2 is the state of OFF, regardless of the waiting signal, the relay RL is the OFF state (operation stop ). Therefore, power is not consumed in the relay RL.
When the driven circuit 4 is in a standby state, the harmonic current generated is small in the first place, so there is no need to take measures against harmonics by the choke coil, and the connection of the choke coils L 1 and L 2 is changed from serial to parallel. However, no problem occurs.

以上のように、図2に示す実施例2に係るスイッチング電源装置1によれば、入力電圧検出回路の分圧抵抗R、Rにおける損失を低減し、さらに、装置外部から入力される信号でリレーRLの動作を強制的に停止することによって、リレーRLにおける損失をもなくし、スイッチング電源装置1の消費電力を低減することができる。 As described above, according to the switching power supply device 1 according to the second embodiment illustrated in FIG. 2, the loss in the voltage dividing resistors R 1 and R 2 of the input voltage detection circuit is reduced, and the signal input from the outside of the device By forcibly stopping the operation of the relay RL, the loss in the relay RL can be eliminated, and the power consumption of the switching power supply device 1 can be reduced.

[損失の比較]
図1に示す実施例1に係るスイッチング電源装置、および図2に示す実施例2に係るスイッチング電源装置の損失を測定し、さらに、従来例として、図5に示すスイッチング電源装置の損失を測定した結果を表1に示す。
なお、実施例1および2の回路定数は上述したものと同様に、“分圧抵抗R=120[kΩ]、分圧抵抗R=68[kΩ]、定電圧ダイオードZDの降伏電圧=8.2[V]、1次側巻線Tと入力電圧検出用巻線Tの巻数比n:n=9:1”である。
また、従来例の回路定数も上述したものと同様に、“分圧抵抗R=400[kΩ]、分圧抵抗R=44[kΩ]、定電圧ダイオードZDの降伏電圧=20[V]”である。

Figure 2009112134
[Comparison of loss]
The loss of the switching power supply according to Example 1 shown in FIG. 1 and the switching power supply according to Example 2 shown in FIG. 2 was measured, and the loss of the switching power supply shown in FIG. 5 was measured as a conventional example. The results are shown in Table 1.
The circuit constants of Examples 1 and 2 are the same as those described above: “voltage dividing resistor R 1 = 120 [kΩ], voltage dividing resistor R 2 = 68 [kΩ], breakdown voltage of constant voltage diode ZD = 8 .2 [V] The turns ratio n 1 : n 3 = 9: 1 ″ of the primary side winding T 1 and the input voltage detection winding T 3 .
The circuit constants of the conventional example are also similar to those described above, “voltage dividing resistor R 1 = 400 [kΩ], voltage dividing resistor R 2 = 44 [kΩ], breakdown voltage of constant voltage diode ZD = 20 [V]. ".
Figure 2009112134

表1から明らかなように、実施例1および2では、AC100V系および200V系のいずれの場合においても、分圧抵抗における損失が大幅に削減できた(第1の効果)。また、待機信号入力端子7を設けた実施例2は、第1の効果に加えて、リレーにおける損失をゼロにすることができた(第2の効果)。   As can be seen from Table 1, in Examples 1 and 2, the loss in the voltage dividing resistance could be greatly reduced in both cases of the AC 100 V system and the 200 V system (first effect). In addition to the first effect, Example 2 provided with the standby signal input terminal 7 was able to reduce the loss in the relay to zero (second effect).

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではない。   As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said structure.

例えば、各実施例では、“AC200V系”時にリレーRLの制御コイルに励磁電流を流し、チョークコイルLおよびLを“直列”に接続したが、チョークコイルLおよびLの接続、および入力電圧検出回路の構成を変更することにより、“AC100V系”時に励磁電流を流し、チョークコイルLおよびLを“並列”に接続してもよい。 For example, in each embodiment, an excitation current is passed through the control coil of the relay RL in “AC200V system”, and the choke coils L 1 and L 2 are connected “in series”, but the choke coils L 1 and L 2 are connected, By changing the configuration of the input voltage detection circuit, an excitation current may be passed in the “AC 100 V system”, and the choke coils L 1 and L 2 may be connected in “parallel”.

各実施例における回路定数を、適宜別の定数に変更することもできる。
例えば、分圧抵抗RおよびRの抵抗値を大きくすることにより、分圧抵抗における損失をより低減することができる。
また、1次側巻線Tと入力電圧検出用巻線Tの巻数比は、大きければ大きいほど分圧抵抗における損失を低減することができるが、少なくとも、入力電圧検出用巻線Tの巻数を1次側巻線Tの巻数よりも少なくすることによって、本発明の第1の効果を得ることができる。
The circuit constant in each embodiment can be changed to another constant as appropriate.
For example, the loss in the voltage dividing resistor can be further reduced by increasing the resistance values of the voltage dividing resistors R 1 and R 2 .
Also, the turns ratio of the primary winding T 1 and the input voltage detection winding T 3 is able to reduce the losses in the larger voltage dividing resistors, at least, an input voltage detection winding T 3 the number of turns by less than the number of turns of the primary winding T 1, it is possible to obtain the first effect of the present invention.

実施例1に係るスイッチング電源装置の回路図である。1 is a circuit diagram of a switching power supply device according to Embodiment 1. FIG. 実施例2に係るスイッチング電源装置の回路図である。6 is a circuit diagram of a switching power supply device according to Embodiment 2. FIG. 入力交流電圧と入力電圧検出回路の各部の電圧との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between an input alternating voltage and the voltage of each part of an input voltage detection circuit. 従来のスイッチング電源装置の回路図である。It is a circuit diagram of the conventional switching power supply device. 従来例に係るスイッチング電源装置の回路図であって、(A)はAC100V系時の全体回路図、(B)はAC200V系時のリレー周辺部を示すである。It is a circuit diagram of the switching power supply device concerning a prior art example, (A) is a whole circuit diagram at the time of AC100V system, and (B) shows a relay peripheral part at the time of AC200V system.

符号の説明Explanation of symbols

1 スイッチング電源装置
2 交流電源
3 電源部
3’ 電源部
4 被駆動回路
5 検出部
6 制御部
7 待機信号入力端子
C、C〜C 平滑コンデンサ
D、D〜D 整流ダイオード
L、L、L チョークコイル
Q、Q トランジスタ
スイッチング素子
、R 分圧抵抗
RL リレー
T トランス
1次側巻線
出力用巻線(2次側巻線)
入力電圧検出用巻線(2次側巻線)
ZD 定電圧ダイオード
First switching power supply unit 2 AC power supply 3 power supply unit 3 'power unit 4 driven circuit 5 detecting unit 6 control unit 7 waiting signal input terminal C, C 1 -C 3 smoothing capacitor D, D 1 to D 3 rectifier diode L, L 1, L 2 choke coil Q, Q 2 transistor Q 1 switching element R 1, R 2 dividing resistor RL relay T transformer T 1 1 primary winding T 2 output winding (secondary winding)
T 3 Winding for detecting input voltage (secondary winding)
ZD constant voltage diode

Claims (5)

入力側が交流電力ラインに接続され、入力交流電圧を整流および平滑して直流電圧に変換する整流平滑手段と、当該交流電力ラインに挿入された2つのチョークコイルと、前記入力交流電圧の大きさを検出する入力電圧検出回路と、前記入力電圧検出回路において検出された前記入力交流電圧の大きさに応じて2つのチョークコイルの接続状態を直列または並列に切り換える切り換え手段と、前記整流平滑手段の出力側に接続され、前記直流電圧をトランスの1次側巻線に接続されたスイッチング素子によってスイッチングするとともに、当該スイッチングによって前記トランスの2次側巻線に誘起された誘起交流電圧を整流および平滑して被駆動回路に供給される出力直流電圧に変換する電源部と、を含むスイッチング電源装置であって、
前記入力電圧検出回路は、前記トランスの2次側巻線に接続され、当該2次側巻線に誘起された前記誘起交流電圧を整流および平滑して得られた直流電圧を用いて、前記入力交流電圧の大きさを検出することを特徴とするスイッチング電源装置。
The input side is connected to the AC power line, the rectifying and smoothing means for rectifying and smoothing the input AC voltage to convert it into a DC voltage, two choke coils inserted in the AC power line, and the magnitude of the input AC voltage An input voltage detection circuit to detect, a switching means for switching the connection state of two choke coils in series or in parallel according to the magnitude of the input AC voltage detected in the input voltage detection circuit, and an output of the rectifying and smoothing means The DC voltage is switched by a switching element connected to the primary winding of the transformer, and the induced AC voltage induced in the secondary winding of the transformer by the switching is rectified and smoothed. A switching power supply unit including a power supply unit that converts the output DC voltage to be supplied to the driven circuit,
The input voltage detection circuit is connected to the secondary side winding of the transformer, and uses the DC voltage obtained by rectifying and smoothing the induced AC voltage induced in the secondary side winding. A switching power supply device that detects the magnitude of an AC voltage.
前記トランスの2次側巻線は、出力用巻線と入力電圧検出用巻線とを有し、
前記電源部は、前記出力用巻線に誘起された前記誘起交流電圧を整流および平滑して得られた前記出力直流電圧を前記被駆動回路に供給するとともに、前記入力電圧検出用巻線に誘起された前記誘起交流電圧を整流および平滑して得られた検出用直流電圧を前記入力電圧検出回路に供給し、
前記入力電圧検出回路は、前記検出用直流電圧の多寡に基づいて前記入力交流電圧の大きさを検出す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。
The secondary side winding of the transformer has an output winding and an input voltage detection winding,
The power supply unit supplies the output DC voltage obtained by rectifying and smoothing the induced AC voltage induced in the output winding to the driven circuit and is induced in the input voltage detection winding. A DC voltage for detection obtained by rectifying and smoothing the induced AC voltage is supplied to the input voltage detection circuit;
2. The switching power supply device according to claim 1, wherein the input voltage detection circuit detects the magnitude of the input AC voltage based on the amount of the detection DC voltage.
前記入力電圧検出用巻線の巻数が前記1次側巻線の巻数よりも少ないことを特徴とする請求項2に記載のスイッチング電源装置。   3. The switching power supply device according to claim 2, wherein the number of turns of the input voltage detection winding is smaller than the number of turns of the primary side winding. 装置外部から前記入力電圧検出回路に入力される信号によって、前記切り換え手段の切り換え動作が強制的に停止されることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のスイッチング電源装置。   4. The switching power supply device according to claim 1, wherein the switching operation of the switching means is forcibly stopped by a signal input to the input voltage detection circuit from outside the device. 前記信号は、前記被駆動回路が低消費電力状態であることを示すものであることを特徴とする請求項4に記載のスイッチング電源装置。   The switching power supply device according to claim 4, wherein the signal indicates that the driven circuit is in a low power consumption state.
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