JPH0412670A - 交流―直流変換安定化電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は入出力電圧の異常時に機器の保護などのために
処理時間を要する機器に対し、その異常を知らせる出力
信号を送出する回路を内蔵する交流−直流変換安定化電
源装置に関する。

従来の技術 近年、コンピュータを中心とした各種ｉ器をシステム化
した製品が多く開発されるようになってきている。一方
、コストダウンや、操作性向上のためにも、それらの機
器の電源をまとめて供給する改善も行われている。この
場合、コンピュータが時間のかかるソフトを処理中に、
急に機器の電源が下がると、データが破壊したシ、再度
最初から稼動させる必要などが発生したりして膨大な損
失をまねく危険がある。そのため一般には、電源電圧が
低下する前に、その低下を知らせる信号が電源側から発
生し、この信号を受けた電子機器がとくに重要な部分に
ついて自動的に安全な方法で前もって各電子機器を切断
して、最小限の機器のみ電源が入った状態で待機する。

このような機能を要求される電源装置には、入力、出力
電圧の異常を前もって知らせる出力信号回路を内蔵して
いるが、その条件として実際に電圧が低下する前に、前
述の電子機器側の処理が完了するまでの時間が確保でき
る余裕をもって、前もって異常を知らせる出力信号を発
生させる必要がある。

従来、この種の出力信号回路を内蔵するスイッチング電
源装置は、第６図に示すような回路構成であった。第６
図において、１は交流電圧入力端子、２はノイズ除去用
コンデンサ、３，４は整流装置、８は平滑用コンデンサ
、６はトランス、６はスイッチング素子、７はスイッチ
ング制御回路、９は最低電圧検出回路、１１は出力整流
用ダイオード、１２は出力平滑コンデンサ、１３は最低
電圧検出回路９の出力信号と出力電圧を監視する出力信
号回路、１４．１５は出力電圧端子、１６は出力信号端
子である。

つぎに、上記構成要素の相互の関連と動作を説明する。

交流電圧入力端子１より入力された交流電圧は、ノイズ
除去用コンデンサ２でノイズを除去され、整流装置３で
整流された後平滑用コンデンサ８で平滑し、直流電圧を
得ている。

スイッチング素子６がスイッチング制御回路Ｔによりス
イツチングし、トランス５を介してトランス６の２次側
にスイッチングパルス出力があられれ、出力整流用ダイ
オード１１で整流され、出力平滑コンデンサ１２で平滑
され、出力電圧端子１４．１５に出力直流電圧が得られ
る。

−刃文流電圧入力端子１に入力された交流電圧は、整流
回路４により整流され、平滑されないまま最低電圧検出
回路９に入力され、交流電圧の低下を検出している。こ
の最低電圧検出回路９と出力電圧端子１４．１５の出力
電圧が出力信号回路１３に入力され、入出力電圧の低下
など異常を検出して出力信号端子１６より出力信号とし
て出力される。

発明が解決しようとする課題 このような従来の回路構成では、交流入力電圧を切断す
る位相により、切断時にノイズ除去用コンデンサ２に残
る！王に差異が生じ、最低電圧検出回路９が切断から検
出を行うまでの時間に大きなばらつきが出るた肯出力信
号端子１６より出力される出力信号もばらついてしまい
、出力電圧端子１４．１５の出力の出力電圧が低下する
以前にこの電源に接続されている電子機器で処理するの
に必要なある時間（Ｔ）を確保することができない場合
があった。

第７図はこの従来の回路での各電圧波形を示すタイミン
グチャートである。同図（＆）は交流入力電圧の位相９
０°または２７ｏ０で交流電源を切断したときの交流入
力電圧波形、同図（ｂ）は（ＩＬ）の状態で交流電源切
断時の出力信号、同図（０）は（ＩＬ）の状態で交流電
源切断時の出力電圧波形、同図（（１）は交流入力電圧
の位相Ｏ０また４ｄ１８０’で交流電源を切断時の交流
入力電圧波形、同図（６）は（１１）の状態で交流電源
切断時の出力信号、同図（０は（（１）の状態で交流電
源切断時の出力電圧波形である。なお、Ｘの位置で示す
一点鎖線は交流入力電圧切断のタイミング、また！で示
す範囲は、この範囲に振幅が低下すると出力信号が発生
する最低！Ｅ検出レベルである。

ここで、この電源に接続された電子機器が必要とする処
理時間をτとすると第７図（ＩＬ〕の状態で交流電源が
切断されると、出力信号が低下してからＴ１′たってか
ら出力電圧が低下し、Ｔ１’（Ｔとなり処理時間として
不十分となる。一方第７図（δ）の状態で交流電源が切
断されると、出力信号が低下してからで２′たってから
出力電圧が低下し、Ｔ　２　’　）Ｔとなり充分な処理
時間が得られる。

本発明は、上記課題に留意し交流入力切断後の出力信号
が出るまでの時間のばらつきを小さくし出力信号が出て
から出力電圧が低下するまでの時間を安定して確保し、
電源に接続された電子機器に障害が発生しない交流−直
流変換安定化電源装置を提供しようとするものである。

課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するために交流−直流変換手段
と直流出力電圧を安定化する電源装置において交流入力
電圧の電圧が前もって定められたｔ王より低下し念こと
を検出する第１の検出手段と、交流入力電圧は必ず零電
位を半周期ごとに通過する交番電圧であシ、この零電位
を通過したことを検出する第２の検出手段と、この第１
．第２の検出手段の出力より交流入力電圧の低下などの
異常を検出する第３の検出手段を具備し、この第３の検
出手段が、交流入力電圧の異常を知らせるための出力信
号を出力する構成とした交流−直流変換安定化電源装置
である。

さらに第２の発明として上記交流−直流変換安定化電源
装置に直流出力電圧の低下などの異常を検出する第４の
検出手段を設け、直流出力電圧の異常を知らせるための
出力信号を出力する機能を付加した交流−直流変換安定
化電源装置である。

作用 上記構成の本発明の交流−直流変換安定化電源装置’ｄ
、第１の検出手段の検出すべき前もって定められた電圧
は、交流入力電圧の最大振幅より低く設定されているた
め、第１の検出手段からは１周期に正負２回の検出出力
信号が出力される。また第２の検出手段は交流電圧が零
電位となりたことを検出するので、やはシ１周期に２回
の検出出力信号が出力される。すなわち、正常な交流入
力電圧が入力されているときは、半周期に第１．第２の
検出手段から必ず１回検出出力信号が得られることにな
る。この周期的な出力を第３の検出手段で入力し、入力
電圧が低下したシ、交番電圧でなくなったシしたときの
周期的出力の欠落から交流入力電圧の低下などの異常を
知らせる出力信号を出力するものである。

第２の発明は、直流出力電圧が、第４の検出手段で前も
って定められた電圧以下に低下したことを、演出する。

たとえば、６％定格電圧より低下したとき第４の検出手
段が動作するように設定すると、５％以下に低下すると
直流出力電圧の異常を知らせる出力信号が出力される。

これらの出力信号により、電源装置に接続されている電
子機器・は、電子機器の動作が膨大な損失をまねくよう
なことがないように、重要部分の処理を行う。この出力
信号は前述のように半周期で第３の検出手、役で異常が
検出できるので、出力信号が出てから、実際の直流出力
電圧が低下するまでの時間が安定して確保できるので、
上記電子機器での処理が確実に完了してから、直流出力
電圧が発生することになる。

実施例 第１図は、本発明の一実施例の出力信号回路を内蔵する
交流−直流変換安定化電源装置の回路構成図であシ、第
１図において最低電圧を検出する第１の検出手段と零電
位を検出する第２の検出手段の両方を行う交流検出回路
１０と第３の検出手段である交流の半周期の時間ごとに
監視を行う出力信号回路２９以外は基本的には、第６図
に示した従来の回路と同じ構成であるので、同一構成部
分には、同一番号を付して詳細な説明を省略する。

第２図は交流検出回路１ｏの具体的な回路例である。つ
ぎに第２図の構成とあわせて動作を説明する。交流入力
電圧を加えた整流装置３の出力（ここでは全波出力とす
る）はム、Ｂ端子間に加えられ、抵抗１７．１８で分圧
された電圧がその中点に発生する。その中点は、ツェナ
ーダイオード１９を介してトランジスタ２３のベースニ
ツナがるとともに、制御整流素子２１のアノードに接続
される。トランジスタ２３のコレクタにはフォトカプラ
２２がつながシ、エミッタには抵抗２５を通してＢ端子
につながるとともに、トランジスタ２４のベースにも接
続されている。さらにトランジスタ２４のコレクタは制
御整流素子２１のゲートに接続される。制御整流素子２
１のカソードおよびトランジスタ２４のエミッタはＢ端
子に接続されている。

整流された交流入力電圧は、抵抗１７．１８で分割され
全波整流電圧がツェナーダイオード１９電田ト、トラン
ジスタ２３のベース・オン電圧の和ヲ越えると、トラン
ジスタ２３がオンする。そして、トランジスタ２３にコ
レクタ電流が流れると、抵抗２６に電圧が生じ、その電
圧がトランジスタ２４のペース・オン電圧を越えるとト
ランジスタ２４がオンし、制御整流素子２１をオンする
。

制御整流素子２１がオンすると、トランジスタ２３のペ
ース電圧はゼロとなり、トランジスタ２３はオフとなる
。このようにしてトランジスタ２３にはパルス電流が流
れ、フォトカプラ２２もそれに追従した信号を発生する
。−度パルスが発生すると交流入力電圧が零電位となる
タイミングいわゆるゼロクロスで整流電圧が零Ｖになる
ことで制御整流素子２１がリセットされ、オフするので
、このゼロクロスがないとつぎのパルスを発生させるこ
とはできない。つまシ、トランジスタ２３をオンさせる
前もって定められた検出電圧である最低電圧と、制御整
流素子２１をリセットさせる零電圧が交互に入力される
場合のみ連続的なパルス発生が可能となる。このハｆＬ
／スが交流の半周期の時間内に発生しない場合、出力信
号回路２９は入力の異常を検知し出力信号を送出する。

このように、交流入力電圧の検出として最低電圧検出に
半周期ごとに発生する零電圧を検出することで、入力切
断の検出をするまでの時間を交流の半周期以下の時間に
おさえることができ、交流入力電圧の異常を知らせる出
力信号送出よ如実際に出力電圧の低下までに必要とする
時間（Ｔ）の確保を容易にすることができる。

第３図は本実施例の動作例の各都電圧波形を示すタイミ
ングチャートである。同図（＆）〜（０）は交流入力電
圧の位相９０°または２７００で交流電源を切断した場
合であシ、同図（ｄ）〜（勾は交流入力電圧の位相ｏ０
または１８００で交流電源を切断した場合でｓｂ、表示
の仕方は第７図の従来例の場合と同じであシ、同内容は
同一記号を用いている。これより明らかなように本実施
例では、交流電源切１ｉｉＦｒ（タイミングｉＫで記し
である）後、出力信号が低下して、異常信号として出力
するまでが半周期のうちで行われている（第３図（ｂ）
　、　（６）　）ので、電源に接続されている機器が必
要とする処理時間（Ｔ）より長い時間たりてから、出力
電圧が低下している。すなわち、Ｔ　１＞　Ｔ：および
Ｔ２）’ｒが成立している。

また第４図は也の実施例として、フィードフォワード型
のコンバータ電源に用いたものであり、第１図の実施例
と異なるのは、スイッチング素子として電界効果型トラ
ンジスタ（いわゆるＦＩＴ）を用いていることと、ダイ
オード３１が加えられておシ、動作状態としては出力電
圧など大きく変らないので、同効果が得られることは明
らかである。

また第５図は交流検出回路１０の池の実施例を示してお
シ、全波整流出力がム、Ｂ端子間に加えられ、抵抗１７
．１８で分圧される出力と、抵抗２７とツェナーダイオ
ード２８の中点からの出力の２つの出力がコンパレータ
２６に入力され、ツェナーダイオード２８がツェナー電
圧を越えたときこの２つの出力に大きな電位差が表われ
、コンハＬ／−夕２６から出力が得られ、トランジスタ
２３がオンする。これ以降の動作は第２図と同様である
。すなわち、この実施例は最低を圧検出にコンパレータ
２６を用いたものであシ、零電位検出は第２図と同様に
、制御整流素子２１を用いているものである。

なお、いずれの実施例も出力信号回路２９は直流出力電
圧も検出しており、交流入力電圧の低下と同様に、出力
回路部分の部品故障（たとえばダイオード１１など）で
出力電圧がある電圧だけ低下する場合も出力信号が出力
され、同様な効果が得られる。

発明の効果 以上の説明より明らかなように本発明によれば。

簡易な回路構成で出力電圧の低下以前に、電源に接続さ
れている機器の処理に必要な時間（Ｔ）を確保して出力
信号を出すことが容易にできる交流−直流変換安定化電
源装置を構成できる。また、出力電圧の変化を検出する
ことにより出力回路系の部品故障などによる出力低下に
も対応できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の交流−直流変換安定化電源
装置のブロック図、第２図は同実施例に用いる交流検出
回路の回路図、第３図は同実施例の動作！圧波形を示す
タイミングチャート、第４図は本発明の池の実施例の交
流−直流変換安定化電源装置のブロック図、第６図は交
流検出回路の池の実施例の回路図、第６図°ま従来の交
流−直流変換安定化電源装置のブロック図、第７図は同
従来例の動作電圧波形を示すタイミングチャートである
。 ３・・・・・・整流装置、６・・・・・・トランス、６
・・・・・・スイッチング素子、７・・・・・・スイッ
チング制御回路、８゜１２・・・・・・平滑コンデンサ
、１０・・・・・・交流検出回路（第１および第２の検
出手段）、１１・・・・・・出力整流用ダイオード、２
９・・・・・・出力信号回路（第３および第４の検出手
段）。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名第 図 第　５　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）交流から直流への変換手段と、前記直流の出力電
   圧を安定化する制御手段と、前記交流の入力電圧が前も
   って定められた電圧以下に低下したことを検出する第１
   の検出手段と、前記交流の入力電圧が零電位になったこ
   とを検出する第２の検出手段と、前記第１の検出手段と
   前記第２の検出手段の出力より交流入力電圧の低下を検
   出する第３の検出手段とを具備し、前記第３の検出手段
   が、交流入力電圧の低下を検出したとき異常を知らせる
   出力信号を出力するようにした交流−直流変換安定化電
   源装置。
2. （２）直流出力電圧の低下を検出し、直流出力電圧が低
   下したとき、異常を知らせる出力信号を出力する第４の
   検出手段を有する請求項１記載の交流−直流変換安定化
   電源装置。