JP2014117129A - Power supply device, and electronic apparatus having the same - Google Patents
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Abstract
【課題】設計上の想定電圧を超える過剰な電圧が印加されたとしても電流検知抵抗を破壊されにくくして、電流遮断手段を機能できるようにする。
【解決手段】電流検知抵抗14に対して並列に電流バイパス回路15が設けられている。設計上の想定電圧を超える過剰な電圧が商用交流電源1から入力部70に印加されると、電流バイパス回路15が導通するため、電界効果トランジスタ7に流れている電流i1の一部が電流バイパス回路15に流れ込む。これにより、電流検知抵抗14の両端電圧v1の上昇率が低下し、電流検知抵抗14が破壊されにくくなる。また、電流i1の上昇が妨げられなくなるため、電流ヒューズ30が溶断できるようになる。これにより、平滑コンデンサ4の防爆も抑制できるようになる。
【選択図】図1An object of the present invention is to make it difficult to destroy a current detection resistor even if an excessive voltage exceeding an assumed design voltage is applied so that a current interrupting means can function.
A current bypass circuit is provided in parallel with a current detection resistor. When an excessive voltage exceeding the design assumed voltage is applied from the commercial AC power supply 1 to the input unit 70, the current bypass circuit 15 is turned on, so that part of the current i1 flowing through the field effect transistor 7 is current bypassed. It flows into the circuit 15. As a result, the rate of increase in the voltage v1 across the current detection resistor 14 decreases, and the current detection resistor 14 is less likely to be destroyed. Further, since the increase in the current i1 is not hindered, the current fuse 30 can be blown. Thereby, explosion-proofing of the smoothing capacitor 4 can be suppressed.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、電源装置およびそれを備えた電子機器に関する。 The present invention relates to a power supply device and an electronic apparatus including the power supply device.
商用交流電源から電子機器に供給される交流電圧は、国によって異なるのが一般的である。たとえば、日本や北米などは100V圏に属し、中国やヨーロッパ、オーストラリアなどは200V圏に属している。ブラジルのように、100V系電圧と200V系電圧が混在する国もある。一般的に電子機器に使用される電源装置には、100V圏と200V圏のいずれでも動作可能なものと、100V圏と200V圏のそれぞれ一方でのみどうか可能なものとが存在する。とりわけ、100V圏専用の電源装置を、誤って200Vを供給する商用交流電源に接続すると、コンバータの平滑コンデンサにはその耐電圧を越える電圧が印加されてしまう。平滑コンデンサは、耐電圧を超える電圧を長時間にわたって印加されると、その内部の電解液が噴出することがある。電解液は導電性の物質で構成されているため、電子部品をショートさせてしまう虞がある。この問題を解決するために、100V圏専用の電源装置を誤って200Vの電圧に接続された場合に、過電流を流してヒューズを遮断することにより、商用交流電源からの電力供給を停止する保護回路が提案されている(特許文献1)。 In general, the AC voltage supplied from the commercial AC power source to the electronic device differs depending on the country. For example, Japan, North America, etc. belong to the 100V range, and China, Europe, Australia, etc. belong to the 200V range. In some countries, such as Brazil, 100V system voltage and 200V system voltage coexist. In general, there are power supply devices used for electronic devices that can operate in either the 100 V range or the 200 V range, and those that can only be operated in either the 100 V range or the 200 V range. In particular, if a power supply device dedicated to the 100 V range is connected to a commercial AC power supply that supplies 200 V by mistake, a voltage exceeding the withstand voltage is applied to the smoothing capacitor of the converter. When a voltage exceeding the withstand voltage is applied to the smoothing capacitor for a long time, the electrolytic solution in the smoothing capacitor may be ejected. Since the electrolytic solution is made of a conductive material, there is a risk of shorting the electronic component. In order to solve this problem, when a power supply dedicated for 100V range is mistakenly connected to a voltage of 200V, protection is provided to stop the power supply from the commercial AC power supply by cutting off the fuse by supplying an overcurrent. A circuit has been proposed (Patent Document 1).
一般に、電子機器においては、平滑コンデンサにより平滑された1次側の電圧をスイッチングして2次側の低電圧を生成する電源コンバータが用いられる。スイッチングを行うスイッチング素子を制御する制御回路は、スイッチング素子の電流流入端子から電流流出端子に流れる電流をモニタして、スイッチング制御を実行する。この電流をモニタするための電流検知抵抗がスイッチング素子と直列に挿入される。 Generally, in an electronic device, a power converter that generates a secondary side low voltage by switching a primary side voltage smoothed by a smoothing capacitor is used. The control circuit that controls the switching element that performs switching monitors the current flowing from the current inflow terminal to the current outflow terminal of the switching element and executes the switching control. A current detection resistor for monitoring this current is inserted in series with the switching element.
このような電源コンバータを、1つの平滑コンデンサに対して複数個接続するためには、平滑コンデンサの容量を大きくせざるを得ない。また、上記の保護回路を、複数の電源コンバータのうち1つの電源コバータに設けることで、製造コストの削減を図ることがある。このような電源装置において設計上の想定電圧を超えた過剰な電圧が印加されると、保護回路を設けた電源コンバータにのみ、過電流が流れる。平滑コンデンサに充電されていたエネルギーは保護回路を設けた電源コンバータのみに流入するため、この電源コンバータの電流検知抵抗に放電エネルギーが集中することになる。電流検知抵抗は、電源コンバータの出力に合わせて耐電圧が設定されている。したがって、過大なエネルギーが印加されると電流検知抵抗が破壊され、電源装置の入力部に設けられた電流遮断用のヒューズを溶断できなくなってしまう。 In order to connect a plurality of such power supply converters to one smoothing capacitor, the capacity of the smoothing capacitor must be increased. Further, by providing the protection circuit in one power converter among the plurality of power converters, the manufacturing cost may be reduced. In such a power supply device, when an excessive voltage exceeding the designed voltage is applied, an overcurrent flows only in the power converter provided with the protection circuit. Since the energy charged in the smoothing capacitor flows only into the power converter provided with the protection circuit, the discharge energy concentrates on the current detection resistor of the power converter. The current detection resistor has a withstand voltage set in accordance with the output of the power converter. Therefore, when excessive energy is applied, the current detection resistor is destroyed, and the current interrupting fuse provided in the input portion of the power supply device cannot be blown.
そこで、本発明は、設計上の想定電圧を超える過剰な電圧が印加されたとしても電流検知抵抗を破壊されにくくして、電流遮断手段を機能できるようにすることを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to make it possible to function a current interrupting means by making it difficult for a current detection resistor to be destroyed even when an excessive voltage exceeding an assumed design voltage is applied.
本発明は、たとえば、
商用交流電源から交流電圧を入力する入力手段と、
前記入力手段に設けられ、所定時間以上、過電圧が前記入力手段に印加されると前記交流電圧を遮断する遮断手段と、
前記入力手段に入力された交流電圧を整流して平滑する整流平滑手段と、
前記整流平滑手段からの出力電圧を変換する電圧変換手段と、
前記電圧変換手段をスイッチングするスイッチング手段と、
前記スイッチング手段に流れる電流を検知する電流検知抵抗と、
前記電流検知抵抗によって検知された電流の値が所定のリミット値を超えない範囲で前記スイッチング手段を制御して、前記電圧変換手段から出力される電圧を目標電圧になるように制御する制御手段と、
前記商用交流電源から供給された電圧が過電圧であることを検知すると、前記スイッチング手段を強制的にオンさせて、前記交流電圧を遮断するように前記遮断手段を導く過電圧検知手段と、
前記電流検知抵抗に対して並列に設けられ、前記過電圧検知手段が過電圧を検知すると導通し、前記電流検知抵抗をバイパスして電流を流すバイパス手段と
を有することを特徴とする電源装置を提供する。
The present invention is, for example,
Input means for inputting AC voltage from a commercial AC power source;
A blocking means provided in the input means, for cutting off the AC voltage when an overvoltage is applied to the input means for a predetermined time or more;
Rectifying and smoothing means for rectifying and smoothing the AC voltage input to the input means;
Voltage converting means for converting the output voltage from the rectifying and smoothing means;
Switching means for switching the voltage conversion means;
A current detection resistor for detecting a current flowing through the switching means;
Control means for controlling the switching means within a range in which the value of the current detected by the current detection resistor does not exceed a predetermined limit value, and controlling the voltage output from the voltage conversion means to be a target voltage; ,
When detecting that the voltage supplied from the commercial AC power supply is an overvoltage, an overvoltage detection unit that forcibly turns on the switching unit and guides the blocking unit to block the AC voltage;
Provided in parallel with the current detection resistor is a power supply device comprising: bypass means that conducts when the overvoltage detection means detects an overvoltage, and bypasses the current detection resistance to flow current. .
本発明によれば、電流検知抵抗に対して並列にバイパス手段を設けているため、設計上の想定電圧を超える過剰な電圧が印加されたとしても電流検知抵抗が破壊されにくくなり、遮断手段が機能できるようなる。 According to the present invention, since the bypass means is provided in parallel to the current detection resistor, even if an excessive voltage exceeding the designed voltage is applied, the current detection resistance is not easily destroyed, and the interruption means Be able to function.
図1において、商用交流電源1から供給された電力は、電源装置100の入力部70に入力される。商用交流電源1の電圧をVinとする。入力部70には、商用交流電源1から交流を入力する入力手段として機能する。入力部70には、電流ヒューズ30と、ノイズを除去するフィルタ2と、整流器3が設けられている。電流ヒューズ30は、所定時間以上にわたって規格外の電圧(設計上想定されていない過電圧:所定閾値以上の電圧)が入力手段に印加されると交流電圧を遮断する遮断手段として機能する。整流器3および平滑コンデンサ4は、入力部70に入力された交流を整流して平滑する整流平滑手段として機能する。このように、整流器3によって全波整流された入力電圧Vinは、平滑コンデンサ4によって平滑される。平滑化された入力電圧Vinは、電圧コンバータ50に印加される。 In FIG. 1, the power supplied from the commercial AC power supply 1 is input to the input unit 70 of the power supply device 100. The voltage of the commercial AC power supply 1 is Vin. The input unit 70 functions as input means for inputting AC from the commercial AC power source 1. The input unit 70 is provided with a current fuse 30, a filter 2 for removing noise, and a rectifier 3. The current fuse 30 functions as a cutoff unit that cuts off the AC voltage when a non-standard voltage (overvoltage that is not assumed in design: a voltage equal to or higher than a predetermined threshold) is applied to the input unit for a predetermined time or longer. The rectifier 3 and the smoothing capacitor 4 function as a rectifying / smoothing means that rectifies and smoothes the alternating current input to the input unit 70. In this way, the input voltage Vin that has been full-wave rectified by the rectifier 3 is smoothed by the smoothing capacitor 4. The smoothed input voltage Vin is applied to the voltage converter 50.
電圧コンバータ50は、整流平滑回路からの出力電圧を変換する電圧変換手段として機能する。電圧コンバータ50のトランス6は、1次側と2次側とを電気的に絶縁し、1次側電圧を変換して2次側電圧を生成する電圧変換手段である。電界効果トランジスタ7は、トランス6の一次側に流れる電流をスイッチングし、2次側に生成される電圧を目標電圧となるように制御するスイッチング手段である。電界効果トランジスタ7とは異なるスイッチング素子が採用されてもよい。電流検知抵抗14は、電界効果トランジスタ7に通電される電流i1を検知するための抵抗である。 The voltage converter 50 functions as voltage conversion means for converting the output voltage from the rectifying and smoothing circuit. The transformer 6 of the voltage converter 50 is voltage conversion means for electrically insulating the primary side and the secondary side and converting the primary side voltage to generate a secondary side voltage. The field effect transistor 7 is a switching unit that switches a current flowing on the primary side of the transformer 6 and controls a voltage generated on the secondary side to be a target voltage. A switching element different from the field effect transistor 7 may be employed. The current detection resistor 14 is a resistor for detecting the current i <b> 1 that is passed through the field effect transistor 7.
電界効果トランジスタ7によりスイッチング制御されたトランス6の2次側電圧はダイオード8によって整流され、平滑コンデンサ9によって平滑され、出力電圧Voutが生成される。 The secondary side voltage of the transformer 6 that is switching-controlled by the field effect transistor 7 is rectified by the diode 8, smoothed by the smoothing capacitor 9, and the output voltage Vout is generated.
電圧制御部13は、出力電圧Voutが一定の目標電圧になるように制御する回路である。電圧制御部13は、出力電圧Voutに基づいて制御信号を生成し、1次側に設けられた制御回路12に制御信号を送出する。制御回路12は、制御信号に応じて電界効果トランジスタ7のスイッチングを制御する。出力電圧Voutは、抵抗23と抵抗25で構成された分圧回路で分圧される。電圧制御部13は、分圧後の電圧がシャントレギュレータ26のリファレンス電圧と一致するように、フォトカプラ24の発光ダイオードに通電される電流を制御する。抵抗22は、フォトカプラ24とシャントレギュレータ26に流れる電流を制限するための制限抵抗である。フォトカプラ24が備える出力トランジスタは、制御回路12に接続されており、電圧制御部13が出力する制御信号を制御回路12に伝達する。 The voltage control unit 13 is a circuit that controls the output voltage Vout to be a constant target voltage. The voltage control unit 13 generates a control signal based on the output voltage Vout and sends the control signal to the control circuit 12 provided on the primary side. The control circuit 12 controls the switching of the field effect transistor 7 according to the control signal. The output voltage Vout is divided by a voltage dividing circuit including a resistor 23 and a resistor 25. The voltage control unit 13 controls the current supplied to the light emitting diode of the photocoupler 24 so that the divided voltage matches the reference voltage of the shunt regulator 26. The resistor 22 is a limiting resistor for limiting the current flowing through the photocoupler 24 and the shunt regulator 26. An output transistor included in the photocoupler 24 is connected to the control circuit 12 and transmits a control signal output from the voltage control unit 13 to the control circuit 12.
制御回路12は、電流検知抵抗14によって検知された電流の値i1が所定のリミット値を超えない範囲で電界効果トランジスタ7を制御して、トランス6から出力される電圧を目標電圧となるように制御する制御手段である。具体的に、制御回路12は、電圧制御部13からの制御信号に基づき、電界効果トランジスタ7の制御デューティを決定し、決定した制御デューティにしたがったゲート信号を生成する。ゲート信号は、ゲート抵抗29、ダイオード16およびコンデンサ17を介して、電界効果トランジスタ7の制御端子(ゲート)に入力される。これにより、電界効果トランジスタ7が駆動される。出力電圧Voutが目標電圧よりも低下した場合、抵抗23と24で分圧された電圧がシャントレギュレータ26のリファレンス電圧より小さくなる。これにより、シャントレギュレータ26がフォトカプラ24に流れる電流を少なくする。このようにして制御回路12は出力電圧Voutが低下したことを検知する。制御回路12はゲート信号のオンデューティを大きくする(つまり、オン時間を長くする)ことにより、出力電圧Voutを上げるように電界効果トランジスタ7を制御する。出力電圧Voutが目標電圧よりも増加した場合、抵抗23と24で分圧された電圧がシャントレギュレータ26のリファレンス電圧より大きくなるため、シャントレギュレータ26はフォトカプラ24に流れる電流を多くする。これにより、制御回路12は出力電圧Voutが増加したことを検知する。制御回路12はパルス状のゲート信号のオンデューティを小さくする(オン時間を短くする)ことで、出力電圧Voutを下げるように電界効果トランジスタ7を制御する。 The control circuit 12 controls the field effect transistor 7 in a range where the current value i1 detected by the current detection resistor 14 does not exceed a predetermined limit value, so that the voltage output from the transformer 6 becomes the target voltage. It is a control means to control. Specifically, the control circuit 12 determines the control duty of the field effect transistor 7 based on the control signal from the voltage control unit 13 and generates a gate signal according to the determined control duty. The gate signal is input to the control terminal (gate) of the field effect transistor 7 through the gate resistor 29, the diode 16 and the capacitor 17. Thereby, the field effect transistor 7 is driven. When the output voltage Vout falls below the target voltage, the voltage divided by the resistors 23 and 24 becomes smaller than the reference voltage of the shunt regulator 26. As a result, the current flowing through the photocoupler 24 by the shunt regulator 26 is reduced. In this way, the control circuit 12 detects that the output voltage Vout has decreased. The control circuit 12 controls the field effect transistor 7 to increase the output voltage Vout by increasing the ON duty of the gate signal (that is, increasing the ON time). When the output voltage Vout increases from the target voltage, the voltage divided by the resistors 23 and 24 becomes larger than the reference voltage of the shunt regulator 26, so that the shunt regulator 26 increases the current flowing through the photocoupler 24. As a result, the control circuit 12 detects that the output voltage Vout has increased. The control circuit 12 controls the field effect transistor 7 to lower the output voltage Vout by reducing the on-duty of the pulsed gate signal (shortening the on-time).
電圧コンバータ50は、このようなフィードバック制御をおこなうことにより、出力電圧Voutを常に一定の目標電圧になるように電界効果トランジスタ7のスイッチングを制御する。 By performing such feedback control, the voltage converter 50 controls switching of the field effect transistor 7 so that the output voltage Vout always becomes a constant target voltage.
電流検知抵抗14は、電界効果トランジスタ7に流れる電流i1を検知し、電流i1を電圧v1に変換する。電圧v1は制御回路12に入力される。電流検知抵抗14が検知した電流i1が制御回路12で設定されているリミット値を超えないように、制御回路12は、オンデューティ(オン時間)を制御する。たとえば、商用交流電源1から電力の供給が開始されたとき(起動時)には、電圧制御部13からの制御信号により、制御回路12はゲート信号のオンデューティを大きく(オン時間を長く)する。電流i1が電界効果トランジスタ7の定格電流を超えないように、制御回路12は、リミット値と、電流検知抵抗14で検知される電流i1を比較して、電流リミット制御をおこなう。なお、電流値i1は電圧v1として検知されるため、リミット値はリミット電圧Vlimitとして扱われる。 The current detection resistor 14 detects a current i1 flowing through the field effect transistor 7, and converts the current i1 into a voltage v1. The voltage v1 is input to the control circuit 12. The control circuit 12 controls the on-duty (on time) so that the current i1 detected by the current detection resistor 14 does not exceed the limit value set by the control circuit 12. For example, when the supply of power from the commercial AC power supply 1 is started (at start-up), the control circuit 12 increases the on-duty of the gate signal (longens the on-time) by the control signal from the voltage control unit 13. . The control circuit 12 performs current limit control by comparing the limit value with the current i1 detected by the current detection resistor 14 so that the current i1 does not exceed the rated current of the field effect transistor 7. Since the current value i1 is detected as the voltage v1, the limit value is handled as the limit voltage Vlimit.
過電圧検知回路5は、商用交流電源1から供給された入力電圧Vinが過電圧であることを検知すると、電界効果トランジスタ7を強制的にオンさせて、商用交流電源1からの交流電圧を遮断するように電流ヒューズ30を導く過電圧検知手段として機能する。電源装置100に対して設計によって想定された電圧が入力されている場合、ツェナーダイオード18が導通せず、過電圧検知回路5は保護動作を実行しない。一方で、商用交流電源1から供給された電圧が設計上の想定電圧を大幅に超える場合、ツェナーダイオード18が導通し、過電圧検知回路5は保護動作を開始する。たとえば、電源装置100についての設計上の想定入力電圧が100V系の電圧であったと仮定する。この場合、電源装置100に200V系の電圧が入力されると、ツェナーダイオード18が導通し、コンデンサ27の充電が開始される。このような電源装置100のツェナーダイオード18の耐電圧は、製造コストを低下させるために、100V系電圧よりも高く、かつ、200V系電圧よりも低くなっている。コンデンサ27の充電電圧が電界効果トランジスタ7のゲートオン電圧まで上昇すると、電界効果トランジスタ7は導通し続ける。トランス6の1次インダクタンスと入力電圧の比で決まる上昇率で電流i1が増加する。抵抗28はコンデンサ27の電荷を放電する抵抗である。抵抗28は、ツェナーダイオード18が導通していないときにコンデンサ27をツェナーダイオード18の漏れ電流等で充電させないために設けられている。ダイオード19は、設計上の想定電圧が入力されているとき(通常動作時)に制御回路12からのゲート信号によりコンデンサ27を充電させないために設けられている。また、ダイオード16は、過電圧検知回路5が動作したときに過電圧検知回路5から出力される電圧を制御回路12に印加させないようにするために設けられている。ダイオード16を制御回路12に接続することにより、制御回路12は、電界効果トランジスタ7をオフするための電流を電界効果トランジスタ7から引けなくなってしまう。そこで、コンデンサ17をダイオード16に対して並列に接続することで、制御回路12が電界効果トランジスタ7をオフできるようにしている。 When the overvoltage detection circuit 5 detects that the input voltage Vin supplied from the commercial AC power supply 1 is an overvoltage, the overvoltage detection circuit 5 forcibly turns on the field effect transistor 7 to cut off the AC voltage from the commercial AC power supply 1. It functions as an overvoltage detection means for leading the current fuse 30 to the current. When a voltage assumed by design is input to the power supply apparatus 100, the Zener diode 18 is not conducted, and the overvoltage detection circuit 5 does not perform a protection operation. On the other hand, when the voltage supplied from the commercial AC power supply 1 greatly exceeds the designed voltage, the Zener diode 18 becomes conductive, and the overvoltage detection circuit 5 starts the protective operation. For example, it is assumed that the designed input voltage for power supply device 100 is a 100V system voltage. In this case, when a 200V system voltage is input to the power supply device 100, the Zener diode 18 is turned on, and charging of the capacitor 27 is started. The withstand voltage of the Zener diode 18 of the power supply apparatus 100 is higher than the 100V system voltage and lower than the 200V system voltage in order to reduce the manufacturing cost. When the charging voltage of the capacitor 27 rises to the gate-on voltage of the field effect transistor 7, the field effect transistor 7 continues to conduct. The current i1 increases at an increase rate determined by the ratio between the primary inductance of the transformer 6 and the input voltage. The resistor 28 is a resistor that discharges the electric charge of the capacitor 27. The resistor 28 is provided to prevent the capacitor 27 from being charged by the leakage current of the Zener diode 18 or the like when the Zener diode 18 is not conducting. The diode 19 is provided to prevent the capacitor 27 from being charged by the gate signal from the control circuit 12 when an assumed design voltage is input (during normal operation). The diode 16 is provided to prevent the control circuit 12 from applying a voltage output from the overvoltage detection circuit 5 when the overvoltage detection circuit 5 operates. By connecting the diode 16 to the control circuit 12, the control circuit 12 cannot draw a current for turning off the field effect transistor 7 from the field effect transistor 7. Therefore, the capacitor 17 is connected in parallel to the diode 16 so that the control circuit 12 can turn off the field effect transistor 7.
電流バイパス回路15は、電流検知抵抗14に対して並列に設けられ、過電圧検知回路5が過電圧を検知すると導通し、電流検知抵抗14をバイパスして電流を流すバイパス手段として機能する。すなわち、電界効果トランジスタ7に流れる電流i1の一部を電流バイパス回路15に流すことで、電流検知抵抗14の両端電圧を低下させ、電流検知抵抗14の破壊を抑制している。上述したように、商用交流電源1から想定電圧を超える過剰な電圧が印加されると、電界効果トランジスタ7が導通し続け、トランス6の1次インダクタンスと入力電圧の比で決まる上昇率で電流i1が増加する。電流検知抵抗14にもその電流i1が流れる。電流検知抵抗14の両端電圧v1がツェナーダイオード20と抵抗21から決定されるしきい値電圧以上になると、電界効果トランジスタ7の電流i1の少なくとも一部が電流バイパス回路15に流れる。抵抗21の抵抗値は電流検知抵抗14の抵抗値よりも十分に小さい。また、ツェナーダイオード20のツェナー電圧は、制御回路12が設定している電流リミット値に相当する電流検知抵抗14のリミット値Vlimitよりも大きい値に設定されている。よって、通常の電圧Vnormal(例:100Vなど)が入力されている場合、電流バイパス回路15には電流が流れない。過剰な電圧Vhighが印加されている場合、電流バイパス回路15によって電界効果トランジスタ7は導通し続ける。電流ヒューズ30に流れる電流が溶断容量を越えた時点で、電流ヒューズ30が溶断し、入力電圧Vinが平滑コンデンサ4に印加されないようになる。 The current bypass circuit 15 is provided in parallel to the current detection resistor 14, and is turned on when the overvoltage detection circuit 5 detects an overvoltage, and functions as a bypass unit that bypasses the current detection resistor 14 and flows current. That is, by flowing a part of the current i1 flowing through the field effect transistor 7 to the current bypass circuit 15, the voltage across the current detection resistor 14 is reduced, and the breakdown of the current detection resistor 14 is suppressed. As described above, when an excessive voltage exceeding the assumed voltage is applied from the commercial AC power supply 1, the field effect transistor 7 continues to conduct, and the current i1 is increased at a rate determined by the ratio between the primary inductance of the transformer 6 and the input voltage. Will increase. The current i1 also flows through the current detection resistor 14. When the voltage v1 across the current detection resistor 14 becomes equal to or higher than the threshold voltage determined from the Zener diode 20 and the resistor 21, at least a part of the current i1 of the field effect transistor 7 flows to the current bypass circuit 15. The resistance value of the resistor 21 is sufficiently smaller than the resistance value of the current detection resistor 14. The Zener voltage of the Zener diode 20 is set to a value larger than the limit value Vlimit of the current detection resistor 14 corresponding to the current limit value set by the control circuit 12. Therefore, when a normal voltage Vnormal (eg, 100 V) is input, no current flows through the current bypass circuit 15. When an excessive voltage Vhigh is applied, the field effect transistor 7 continues to be conducted by the current bypass circuit 15. When the current flowing through the current fuse 30 exceeds the fusing capacity, the current fuse 30 is blown, and the input voltage Vin is not applied to the smoothing capacitor 4.
図2に、電界効果トランジスタ7に流れる電流i1と電流検知抵抗14に印加される電圧v1の概略波形を示す。縦軸は波形の振幅を示し、横軸は時間を示している。時刻t0から時刻t1までは入力電圧Vinが設計上想定された通常電圧Normalである。時刻t1から時刻t3までは入力電圧Vinが設計上想定された通常の電圧よりも大幅に高い電圧Highである。 FIG. 2 shows a schematic waveform of the current i1 flowing through the field effect transistor 7 and the voltage v1 applied to the current detection resistor 14. The vertical axis represents the amplitude of the waveform, and the horizontal axis represents time. From time t0 to time t1, the input voltage Vin is a normal voltage Normal assumed in design. From time t1 to time t3, the input voltage Vin is a voltage High that is significantly higher than a normal voltage assumed in design.
商用交流電源1から通常電圧Normalが電源装置100の入力部70に入力されている場合、電流検知抵抗14に印加される電圧v1は、制御回路12で設定される電流リミット値に対応したリミット電圧Vlimit以下となるように制御される。電圧制御部13がフィードバック制御を実行している場合、電流i1が電流リミット値よりも小さくなるように制御されるため、電圧v1もVlimitよりも小さい値となるように制御される。 When the normal voltage Normal is input from the commercial AC power supply 1 to the input unit 70 of the power supply device 100, the voltage v1 applied to the current detection resistor 14 is a limit voltage corresponding to the current limit value set by the control circuit 12. It is controlled so as to be equal to or lower than Vlimit. When the voltage control unit 13 is performing feedback control, the current i1 is controlled to be smaller than the current limit value, so that the voltage v1 is also controlled to be a value smaller than Vlimit.
時刻t1において、商用交流電源1から高い電圧Highが入力されたと仮定する。ここでは、図2では、VinがNormalからHighに切り替えられたように示されているが、実際には、最初からHighが印加されることになろう。上述したように、100V系の電源装置100に対して、200V系の電圧が入力されると、電界効果トランジスタ7は導通し続ける。時刻t2において、電流検知抵抗14の電圧v1がツェナーダイオード20のツェナー電圧Vzに達すると電流バイパス回路15が導通する。これにより、電流i1の少なくとも一部が電流バイパス回路15を流れるようになるので、電圧v1の上昇率が低下する。このように、電流バイパス回路15によって、電圧v1がクランプされる。電界効果トランジスタ7に通電される電流i1が電流ヒューズ30の溶断容量ifuseを越えた時点で電流ヒューズ30が溶断する。これにより、入力電源Vinが平滑コンデンサ4に印加されないようになる。電流バイパス回路15がない場合、電流検知抵抗14の電圧v1は、点線で示したように、一定の傾きで大きくなり、電流検知抵抗14が焼損してしまう可能性がある。 Assume that a high voltage High is input from the commercial AC power supply 1 at time t1. Here, in FIG. 2, Vin is shown as being switched from Normal to High, but in reality, High will be applied from the beginning. As described above, when a 200V voltage is input to the 100V power supply device 100, the field effect transistor 7 continues to be conductive. When the voltage v1 of the current detection resistor 14 reaches the Zener voltage Vz of the Zener diode 20 at time t2, the current bypass circuit 15 becomes conductive. As a result, at least a part of the current i1 flows through the current bypass circuit 15, so that the rate of increase of the voltage v1 decreases. Thus, the voltage v1 is clamped by the current bypass circuit 15. The current fuse 30 is blown when the current i1 applied to the field effect transistor 7 exceeds the blown capacity ifuse of the current fuse 30. As a result, the input power source Vin is not applied to the smoothing capacitor 4. When the current bypass circuit 15 is not provided, the voltage v1 of the current detection resistor 14 increases with a certain slope as shown by the dotted line, and the current detection resistor 14 may burn out.
たとえば、電源装置100が、100V圏専用の電源装置の場合、平滑コンデンサ4としては、一般的に耐電圧が200Vの電解コンデンサが選定される。商用交流電源1から200V系電圧である200V〜240VのAC電圧が印加されると、平滑後の電圧は約280V〜337Vとなる。このため、100V圏専用の電源装置の平滑コンデンサ4には、耐電圧を超えた電圧が印加されることになる。このような事態を予測して、100V圏専用の電源装置100の平滑コンデンサ4として、たとえば耐電圧400Vのコンデンサを用いることが考えられる。しかし、コンデンサの耐電圧が2倍になると、そのコンデンサのサイズやコストが大幅に増加する。よって、100V圏専用の電源装置100の平滑コンデンサ4としては、耐電圧が200V程度の電解コンデンサを採用したほうが、サイズやコスト面で有利である。 For example, when the power supply device 100 is a power supply device dedicated to the 100 V range, an electrolytic capacitor having a withstand voltage of 200 V is generally selected as the smoothing capacitor 4. When an AC voltage of 200V to 240V, which is a 200V system voltage, is applied from the commercial AC power supply 1, the voltage after smoothing is about 280V to 337V. For this reason, a voltage exceeding the withstand voltage is applied to the smoothing capacitor 4 of the power supply device dedicated to the 100 V range. In anticipation of such a situation, it is conceivable to use, for example, a capacitor having a withstand voltage of 400 V as the smoothing capacitor 4 of the power supply device 100 dedicated to the 100 V range. However, when the withstand voltage of a capacitor is doubled, the size and cost of the capacitor are greatly increased. Therefore, it is more advantageous in terms of size and cost to employ an electrolytic capacitor having a withstand voltage of about 200 V as the smoothing capacitor 4 of the power supply device 100 dedicated to the 100 V range.
以上説明したように、設計上の想定よりも高い電圧Highが入力されると、電界効果トランジスタ7を強制的にオンし続ける。とりわけ、電流バイパス回路15がなければ、電流ヒューズ30が溶断する前に、電流検知抵抗14やその電圧v1が入力される制御回路12に過度の電圧が印加されて破壊に至るおそれがある。電流検知抵抗14と制御回路12が破損すると、電流i1が流れなくなり、電流ヒューズ30を溶断できなくなる。結果として、平滑コンデンサ4の防爆に至ってしまう。 As described above, when a voltage High higher than the design assumption is input, the field effect transistor 7 is forcibly kept on. In particular, if the current bypass circuit 15 is not provided, an excessive voltage may be applied to the current detection resistor 14 or the control circuit 12 to which the voltage v1 is input before the current fuse 30 is blown, leading to destruction. If the current detection resistor 14 and the control circuit 12 are damaged, the current i1 does not flow and the current fuse 30 cannot be blown. As a result, the smoothing capacitor 4 is explosion-proof.
一方で、本実施例では、通常電圧Normalよりも高い電圧Highが入力されたことを検知して、電流ヒューズ30が溶断するように電流バイパス回路15が導く。これにより、耐電圧を超えた電圧Highが平滑コンデンサ4に長時間にわたって印加されることを抑制でき、平滑コンデンサ4の防爆を抑制できる。より具体的に説明すると、電流バイパス回路15に電流i1の一部が流れ、電圧v1はツェナーダイオード20によってクランプされるため、電流検知抵抗14やその検知電圧v1が入力される制御回路12に過度の電圧が印加されにくくなる。よって、電流検知抵抗14と制御回路12が破損する前に、電流ヒューズ30を溶断できるようになる。また、平滑コンデンサ4の防爆を抑制できる。 On the other hand, in this embodiment, the current bypass circuit 15 guides the current fuse 30 to be blown by detecting that the voltage High higher than the normal voltage Normal is input. Thereby, voltage High exceeding the withstand voltage can be suppressed from being applied to the smoothing capacitor 4 for a long time, and explosion-proofing of the smoothing capacitor 4 can be suppressed. More specifically, since part of the current i1 flows through the current bypass circuit 15 and the voltage v1 is clamped by the Zener diode 20, the current detection resistor 14 and the control circuit 12 to which the detection voltage v1 is input are excessively applied. It becomes difficult to apply the voltage. Therefore, the current fuse 30 can be blown before the current detection resistor 14 and the control circuit 12 are damaged. Further, explosion-proofing of the smoothing capacitor 4 can be suppressed.
本実施例では、入力電圧Vinを検知する素子としてツェナーダイオード18を使用したが、バリスタなど、電圧を検知できる他の素子を採用してもよい。電流バイパス回路15のクランプ素子として、ツェナーダイオード20を採用したが、1個のダイオードまたは複数個のダイオードの直列接続を採用してもよい。また、抵抗21はショートであってもよい。この場合は、抵抗21を省略できる利点がある。 In this embodiment, the Zener diode 18 is used as an element for detecting the input voltage Vin, but other elements capable of detecting the voltage, such as a varistor, may be employed. Although the Zener diode 20 is employed as the clamp element of the current bypass circuit 15, one diode or a series connection of a plurality of diodes may be employed. The resistor 21 may be short-circuited. In this case, there is an advantage that the resistor 21 can be omitted.
図3は、電源装置100の他の例を示している。ここでは、図1、2を用いて説明した電源装置100と異なる点について説明する。図1と図3とを比較するとわかるように、過電圧検知回路5と電流バイパス回路15がそれぞれ過電圧検知回路40と電流バイパス回路41に置換されている。 FIG. 3 shows another example of the power supply device 100. Here, a different point from the power supply device 100 demonstrated using FIG. 1, 2 is demonstrated. As can be seen by comparing FIG. 1 and FIG. 3, the overvoltage detection circuit 5 and the current bypass circuit 15 are replaced with an overvoltage detection circuit 40 and a current bypass circuit 41, respectively.
通常の電圧Normalが電源装置100の入力部70に入力されている場合、過電圧検知回路40のツェナーダイオード18が導通しないため、過電圧検知回路40は動作しない。商用交流電源1から高い電圧Highが入力されると、ツェナーダイオード18が導通し、コンデンサ27の充電が開始される。さらに、抵抗44とコンデンサ45によって決定される時定数にしたがってコンデンサ45の充電も開始される。抵抗44とコンデンサ45は遅延回路を形成している。ツェナーダイオード18は想定電圧Normalよりも高く、かつ、Highよりも低い耐電圧の部品である。コンデンサ45の充電電圧が電界効果トランジスタ7のゲートオン電圧まで上昇すると、電界効果トランジスタ7は導通する。その後も、電界効果トランジスタ7は導通し続け、トランス6の1次インダクタンスと入力電圧の比で決まる上昇率で電流i1が増加する。抵抗28はコンデンサ27、45の電荷を放電する抵抗である。通常電圧Normalが印加されている時にツェナーダイオード18は導通しない。ツェナーダイオード18は導通していないときに、抵抗28は、ツェナーダイオード18の漏れ電流を消費し、コンデンサ27、45が充電されないようになる。ダイオード19は、制御回路12からのゲート信号によりコンデンサ27、45が充電されないように機能する。 When the normal voltage Normal is input to the input unit 70 of the power supply device 100, the Zener diode 18 of the overvoltage detection circuit 40 is not conductive, and thus the overvoltage detection circuit 40 does not operate. When a high voltage High is input from the commercial AC power supply 1, the Zener diode 18 is turned on and charging of the capacitor 27 is started. Furthermore, charging of the capacitor 45 is also started according to a time constant determined by the resistor 44 and the capacitor 45. The resistor 44 and the capacitor 45 form a delay circuit. The zener diode 18 is a component having a withstand voltage higher than the assumed voltage Normal and lower than High. When the charging voltage of the capacitor 45 rises to the gate-on voltage of the field effect transistor 7, the field effect transistor 7 becomes conductive. Thereafter, the field effect transistor 7 continues to conduct, and the current i1 increases at a rate determined by the ratio between the primary inductance of the transformer 6 and the input voltage. The resistor 28 is a resistor that discharges the electric charges of the capacitors 27 and 45. The Zener diode 18 does not conduct when the normal voltage Normal is applied. When the Zener diode 18 is not conducting, the resistor 28 consumes the leakage current of the Zener diode 18 so that the capacitors 27 and 45 are not charged. The diode 19 functions so that the capacitors 27 and 45 are not charged by the gate signal from the control circuit 12.
電流バイパス回路41は、電流検知抵抗14に対して並列に設けられ、過電圧検知回路40が過電圧を検知すると導通して、電流検知抵抗14をバイパスして電流i1の一部を流すバイパス手段として機能する。電流バイパス回路41は、スイッチ素子の一例である電界効果トランジスタ42と、電界効果トランジスタ42の電流流入端子または電流流出端子に直列に接続された抵抗21とによって構成される。 The current bypass circuit 41 is provided in parallel to the current detection resistor 14 and is turned on when the overvoltage detection circuit 40 detects an overvoltage, and functions as a bypass unit that bypasses the current detection resistor 14 and flows a part of the current i1. To do. The current bypass circuit 41 includes a field effect transistor 42 which is an example of a switch element, and a resistor 21 connected in series to the current inflow terminal or current outflow terminal of the field effect transistor 42.
上述したように、商用交流電源1から想定電圧よりも高い電圧Highが入力されると、コンデンサ27の充電が開始される。コンデンサ27の充電電圧が電界効果トランジスタ42のゲートオン電圧まで上昇すると、電界効果トランジスタ42は導通し続ける。抵抗43は電界効果トランジスタ42のゲート抵抗である。電界効果トランジスタ42がオンすると、電界効果トランジスタ7の電流i1の少なくとも一部は電流バイパス回路41に流れる。抵抗21の抵抗値は電流検知抵抗14の抵抗値よりも十分小さい。また、ここでの電流検知抵抗は、電流検知抵抗14と抵抗21の合成抵抗となる。通常の電圧Normalが入力されている場合、電界効果トランジスタ42が導通していないため、電流バイパス回路41に電流が流れないようになっている。よって、電流検知抵抗の合成抵抗は、電流検知抵抗14のみとなる。 As described above, when the voltage High higher than the assumed voltage is input from the commercial AC power supply 1, charging of the capacitor 27 is started. When the charging voltage of the capacitor 27 rises to the gate-on voltage of the field effect transistor 42, the field effect transistor 42 continues to conduct. The resistor 43 is a gate resistance of the field effect transistor 42. When the field effect transistor 42 is turned on, at least part of the current i 1 of the field effect transistor 7 flows to the current bypass circuit 41. The resistance value of the resistor 21 is sufficiently smaller than the resistance value of the current detection resistor 14. The current detection resistor here is a combined resistance of the current detection resistor 14 and the resistor 21. When the normal voltage Normal is input, the field effect transistor 42 is not conductive, so that no current flows through the current bypass circuit 41. Therefore, the combined resistance of the current detection resistor is only the current detection resistor 14.
抵抗44とコンデンサ45の時定数により、電界効果トランジスタ7が強制的にオンするよりも先に電界効果トランジスタ42がオンする。この仕組みは以下のとおりである。過電圧検知回路40は、過電圧を検知したときに電界効果トランジスタ7のゲート端子と電界効果トランジスタ42のゲート端子とに駆動信号(コンデンサ27の充電電圧)を出力する。抵抗44とコンデンサ45は一種の遅延回路を形成している。よって、駆動信号は、電界効果トランジスタ7よりも先に電界効果トランジスタ42に到達することになる。このように、抵抗44とコンデンサ45は、電界効果トランジスタ7を強制的にオンするための駆動信号を遅延させる遅延回路として機能する。このように、電界効果トランジスタ7が強制的にオンするよりも先に電界効果トランジスタ42がオンすることで、電流バイパス回路41への通電が開始される。電流バイパス回路41が導通すると、電流i1を検知するための電流検知抵抗は、電流検知抵抗14と抵抗21の合成抵抗となる。よって、電圧v1の上昇率が低下する。また、電流i1の一部が電流バイパス回路41を流れる。 Due to the time constants of the resistor 44 and the capacitor 45, the field effect transistor 42 is turned on before the field effect transistor 7 is forcibly turned on. This mechanism is as follows. The overvoltage detection circuit 40 outputs a drive signal (charging voltage of the capacitor 27) to the gate terminal of the field effect transistor 7 and the gate terminal of the field effect transistor 42 when an overvoltage is detected. The resistor 44 and the capacitor 45 form a kind of delay circuit. Therefore, the drive signal reaches the field effect transistor 42 before the field effect transistor 7. Thus, the resistor 44 and the capacitor 45 function as a delay circuit that delays the drive signal for forcibly turning on the field effect transistor 7. In this way, the field effect transistor 42 is turned on before the field effect transistor 7 is forcibly turned on, so that energization of the current bypass circuit 41 is started. When the current bypass circuit 41 is turned on, the current detection resistor for detecting the current i1 is a combined resistance of the current detection resistor 14 and the resistor 21. Therefore, the increase rate of the voltage v1 decreases. A part of the current i1 flows through the current bypass circuit 41.
コンデンサ45の充電電圧が電界効果トランジスタ7のゲートオン電圧まで上昇すると、電界効果トランジスタ7は導通を開始し、トランス6の1次インダクタンスと入力電圧の比で決まる上昇率で電流i1が増加する。電界効果トランジスタ7の電流i1が電流ヒューズ30の溶断容量ifuseを越えると、電流ヒューズ30が溶断し、入力電圧Vin(=High)が平滑コンデンサ4に印加されないようになる。 When the charging voltage of the capacitor 45 rises to the gate-on voltage of the field effect transistor 7, the field effect transistor 7 starts to conduct, and the current i1 increases at a rate of increase determined by the ratio between the primary inductance of the transformer 6 and the input voltage. When the current i1 of the field effect transistor 7 exceeds the blowing capacity ifuse of the current fuse 30, the current fuse 30 is blown and the input voltage Vin (= High) is not applied to the smoothing capacitor 4.
図4に、電界効果トランジスタ7の通電電流と電流検知抵抗14の印加電圧の動作概略波形を示す。通常の商用交流電源が入力されている場合は、制御回路12で設定される電流リミット以下で制御される。電圧制御部13でフィードバック制御している場合は、電流リミットより小さい値で制御されることになる。商用交流電源から異電圧、たとえば、100V系の電源コンバータに対して、200V系の電圧が入力されると、電界効果トランジスタ42がオンし、電流検知の合成抵抗が小さくなり、印加電圧が小さくなる。その後、電界効果トランジスタ7は導通し続け、電界効果トランジスタ7に通電される電流が電流ヒューズ30の溶断容量を越えた時点で電流ヒューズ30が溶断し、入力電源が平滑コンデンサ4に印加されないようになる。電流バイパス回路41がない場合、電流検知抵抗14の印加電圧は、点線で示したように、一定の傾きで大きくなる。 FIG. 4 shows a schematic operation waveform of the energization current of the field effect transistor 7 and the voltage applied to the current detection resistor 14. When normal commercial AC power is input, control is performed below the current limit set by the control circuit 12. When feedback control is performed by the voltage control unit 13, control is performed with a value smaller than the current limit. When a different voltage, for example, a 200V system voltage is input from a commercial AC power supply to a 100V system power converter, the field effect transistor 42 is turned on, the combined resistance of current detection is reduced, and the applied voltage is reduced. . Thereafter, the field effect transistor 7 continues to conduct, and the current fuse 30 is blown when the current passed through the field effect transistor 7 exceeds the blown capacity of the current fuse 30 so that the input power supply is not applied to the smoothing capacitor 4. Become. In the absence of the current bypass circuit 41, the voltage applied to the current detection resistor 14 increases with a constant slope, as indicated by the dotted line.
本実施例によれば、高い電圧Highが電源装置100の入力部70に入力されたことを過電圧検知回路40が検知して電流バイパス回路41が機能して電流ヒューズ30を溶断させる。これにより、耐電圧を超えた電圧が平滑コンデンサ4に長時間にわたり印加されることを抑制できるようになる。また、平滑コンデンサ4の防爆を抑制できる。 According to the present embodiment, the overvoltage detection circuit 40 detects that a high voltage High has been input to the input unit 70 of the power supply device 100, and the current bypass circuit 41 functions to blow the current fuse 30. Thereby, it is possible to suppress a voltage exceeding the withstand voltage from being applied to the smoothing capacitor 4 for a long time. Further, explosion-proofing of the smoothing capacitor 4 can be suppressed.
過電圧検知回路40および電流バイパス回路41を採用しない場合、設計上の想定電圧よりも高い電圧が入力部70に入力されると、電界効果トランジスタ7が強制的にオンし続ける。そのため、電流ヒューズ30が溶断する前に、電流検知抵抗14や制御回路12が破壊してしまう可能性がある。電流検知抵抗14と制御回路12が破損すると、電流i1がながれなくなり、電流ヒューズ30を溶断できなくなる。結果として、平滑コンデンサ4が防爆してしまう。 When the overvoltage detection circuit 40 and the current bypass circuit 41 are not employed, the field effect transistor 7 continues to be forcibly turned on when a voltage higher than the designed voltage is input to the input unit 70. Therefore, the current detection resistor 14 and the control circuit 12 may be destroyed before the current fuse 30 is blown. If the current detection resistor 14 and the control circuit 12 are damaged, the current i1 cannot flow and the current fuse 30 cannot be blown. As a result, the smoothing capacitor 4 is explosion-proof.
一方で、本実施例であれば、入力部70に高い電圧Highが入力されると、過電圧検知回路40が電界効果トランジスタ42をオンして電流検知抵抗を小さくする。また、遅延回路によって、電界効果トランジスタ42よりも遅れて電界効果トランジスタ7が強制的に導通する。よって、電流検知抵抗14やその電圧v1を印加される制御回路12に過度の電圧が印加されにくくなり、電流ヒューズ30が溶断する。よって、平滑コンデンサ4の防爆を抑制できる。 On the other hand, in the present embodiment, when a high voltage High is input to the input unit 70, the overvoltage detection circuit 40 turns on the field effect transistor 42 to reduce the current detection resistance. The delay circuit forcibly turns on the field effect transistor 7 later than the field effect transistor 42 by the delay circuit. Therefore, an excessive voltage is hardly applied to the current detection resistor 14 and the control circuit 12 to which the voltage v1 is applied, and the current fuse 30 is blown. Therefore, explosion-proofing of the smoothing capacitor 4 can be suppressed.
電流バイパス回路41のスイッチ素子として電界効果トランジスタ42を用いたが、バイポーラトランジスタ等の他の種類のスイッチ素子を採用してもよい。 Although the field effect transistor 42 is used as the switch element of the current bypass circuit 41, other types of switch elements such as bipolar transistors may be employed.
図5は、複数の電圧コンバータ50、51、52を備えた電源装置100の一例を示している。電圧コンバータ50は、整流器3と平滑コンデンサ4とを有した整流平滑回路が出力した電圧を変換して電圧Vout1を出力する電圧変換器である。電圧コンバータ51は、整流器3と平滑コンデンサ4とを有した整流平滑回路が出力した電圧を変換して電圧Vout2を出力する電圧変換器である。電圧コンバータ52は、整流器3と平滑コンデンサ4とを有した整流平滑回路が出力した電圧を変換して電圧Vout3を出力する電圧変換器である。なお、電圧コンバータ50、51、52のうちの少なくとも1つは、図1または図3に示したコンバータ回路を有している。のこりの2つの電圧コンバータは、過電圧検知回路5、40および電流バイパス回路15、41を備えていなくてもよい。電圧Vout1、Vout2、Vout3は、たとえば、+24V、+5V、+3.3Vなどである。なお、電源装置100が備える電圧コンバータは、1つであってよいし、2つであってもよいし、4つ以上であってもよい。電圧コンバータの数は、電源装置100から電力を供給されて動作する電子機器が何種類の電圧を必要とするかに依存する。電子機器は、たとえば、画像形成装置、表示装置、通信装置、録画再生装置、情報処理装置等の各種機器や、各種家庭用電気製品等であってもよい。以下では、電源装置100を搭載した画像形成装置を電子機器の一例として説明する。 FIG. 5 shows an example of a power supply device 100 including a plurality of voltage converters 50, 51, 52. The voltage converter 50 is a voltage converter that converts a voltage output from a rectifying and smoothing circuit including the rectifier 3 and the smoothing capacitor 4 and outputs a voltage Vout1. The voltage converter 51 is a voltage converter that converts a voltage output from a rectifying / smoothing circuit including the rectifier 3 and the smoothing capacitor 4 and outputs a voltage Vout2. The voltage converter 52 is a voltage converter that converts a voltage output from a rectifying and smoothing circuit having the rectifier 3 and the smoothing capacitor 4 and outputs a voltage Vout3. At least one of the voltage converters 50, 51, 52 has the converter circuit shown in FIG. 1 or FIG. The remaining two voltage converters may not include the overvoltage detection circuits 5 and 40 and the current bypass circuits 15 and 41. The voltages Vout1, Vout2, and Vout3 are, for example, + 24V, + 5V, + 3.3V, and the like. In addition, the voltage converter with which the power supply device 100 is provided may be one, two may be sufficient, and four or more may be sufficient. The number of voltage converters depends on how many types of voltage are required for an electronic device that is supplied with power from the power supply apparatus 100 and operates. The electronic device may be, for example, various devices such as an image forming device, a display device, a communication device, a recording / playback device, and an information processing device, and various household electric appliances. Hereinafter, an image forming apparatus equipped with the power supply apparatus 100 will be described as an example of an electronic device.
図6において、画像形成装置1000は、電源装置100から必要な電力を供給されて動作する電子写真方式のプリンタである。感光ドラム122は、たとえば、有機感光体やアモルファスシリコン感光体の像担持体であり、時計方向に所定の周速度(プロセススピード)Vdで回転する。帯電ローラ123は、感光ドラム122の周面を一様の電位に帯電させる。レーザ光学箱108は、画像読取装置やコンピュータ等の画像信号発生装置から入力された画像情報にしたがって変調したレーザ光を感光ドラム122の周面に照射する。これにより、画像情報に対応した静電潜像が形成される。副走査方向の露光開始タイミングは、副走査同期信号により決定される。つまり、レーザ光学箱108は、同期信号を起点として像担持体に画像を形成する画像形成手段として機能する。現像ローラ121は、トナーを用いて静電潜像を現像し、トナー像を形成する。 In FIG. 6, an image forming apparatus 1000 is an electrophotographic printer that operates by supplying necessary power from the power supply apparatus 100. The photosensitive drum 122 is, for example, an organic photoconductor or an amorphous silicon photoconductor, and rotates clockwise at a predetermined peripheral speed (process speed) Vd. The charging roller 123 charges the peripheral surface of the photosensitive drum 122 to a uniform potential. The laser optical box 108 irradiates the peripheral surface of the photosensitive drum 122 with laser light modulated in accordance with image information input from an image signal generation device such as an image reading device or a computer. Thereby, an electrostatic latent image corresponding to the image information is formed. The exposure start timing in the sub scanning direction is determined by the sub scanning synchronization signal. That is, the laser optical box 108 functions as an image forming unit that forms an image on the image carrier with the synchronization signal as a starting point. The developing roller 121 develops the electrostatic latent image using toner to form a toner image.
給紙ローラ102は、用紙カセット101から記録用紙Pを1枚ずつ搬送路へ給紙する。用紙カセット101や手差しトレイなどは、記録用紙を収容し、搬送路へ供給する収容手段として機能する。搬送ローラ103およびレジローラ104は記録用紙Pをさらに下流へ搬送する。搬送ローラ103およびレジローラ104は用紙カセット101から転写ローラ106まで記録用紙Pを搬送する複数の搬送手段の一例である。また、レジローラ104は、複数の搬送手段のうち転写ローラ106に対して最も近くに配置されている搬送手段である。レジローラ104から転写ローラ106までの搬送区間には、記録用紙Pを検知する検知手段としてトップセンサ105が配置されている。トップセンサ105は、転写ローラ106よりも記録用紙の搬送方向上流側に配置されている。また、搬送ローラ103およびレジローラ104は転写ローラ106よりも記録用紙の搬送方向上流側に配置されている。記録用紙Pは、感光ドラム122と転写ローラ106とによって形成された転写ニップ部を通過する際に、感光ドラム122からトナー像を転写される。転写ローラ106や転写ブレードなどは、像担持体に形成された画像を記録用紙に転写する転写手段として機能する。熱定着装置130は、サーミスタ131、ヒータ132、定着フィルム133および加圧ローラ134を備える。熱定着装置130は、サーミスタ131によって検知された温度にしたがってヒータ132の温度を一定に維持する。定着フィルム133および加圧ローラ134によってトナー像が記録用紙Pに対して定着する。記録用紙Pは、FUローラ110とFDローラ111により搬送されFDトレイ113に排出される。 The paper feed roller 102 feeds the recording paper P from the paper cassette 101 to the transport path one by one. The paper cassette 101, the manual feed tray, and the like function as a storage unit that stores recording paper and supplies it to the conveyance path. The conveyance roller 103 and the registration roller 104 convey the recording paper P further downstream. The conveyance roller 103 and the registration roller 104 are an example of a plurality of conveyance units that convey the recording paper P from the paper cassette 101 to the transfer roller 106. The registration roller 104 is a conveying unit that is disposed closest to the transfer roller 106 among the plurality of conveying units. In the conveyance section from the registration roller 104 to the transfer roller 106, a top sensor 105 is disposed as a detection unit that detects the recording paper P. The top sensor 105 is disposed on the upstream side of the transfer roller 106 in the conveyance direction of the recording paper. Further, the conveyance roller 103 and the registration roller 104 are arranged on the upstream side of the transfer roller 106 in the conveyance direction of the recording paper. When the recording paper P passes through the transfer nip formed by the photosensitive drum 122 and the transfer roller 106, the toner image is transferred from the photosensitive drum 122. The transfer roller 106, the transfer blade, and the like function as a transfer unit that transfers an image formed on the image carrier onto a recording sheet. The thermal fixing device 130 includes a thermistor 131, a heater 132, a fixing film 133, and a pressure roller 134. The thermal fixing device 130 keeps the temperature of the heater 132 constant according to the temperature detected by the thermistor 131. The toner image is fixed to the recording paper P by the fixing film 133 and the pressure roller 134. The recording paper P is conveyed by the FU roller 110 and the FD roller 111 and discharged to the FD tray 113.
上記の各種のローラや画像形成プロセスを制御する制御回路は、電源装置100から供給される電力によって動作する負荷の一例である。 The control circuits for controlling the various rollers and the image forming process described above are examples of loads that operate with power supplied from the power supply apparatus 100.
Claims (7)
前記入力手段に設けられ、所定時間以上、過電圧が前記入力手段に印加されると前記交流電圧を遮断する遮断手段と、
前記入力手段に入力された交流電圧を整流して平滑する整流平滑手段と、
前記整流平滑手段からの出力電圧を変換する電圧変換手段と、
前記電圧変換手段をスイッチングするスイッチング手段と、
前記スイッチング手段に流れる電流を検知する電流検知抵抗と、
前記電流検知抵抗によって検知された電流の値が所定のリミット値を超えない範囲で前記スイッチング手段を制御して、前記電圧変換手段から出力される電圧を目標電圧になるように制御する制御手段と、
前記商用交流電源から供給された電圧が過電圧であることを検知すると、前記スイッチング手段を強制的にオンさせて、前記交流電圧を遮断するように前記遮断手段を導く過電圧検知手段と、
前記電流検知抵抗に対して並列に設けられ、前記過電圧検知手段が過電圧を検知すると導通し、前記電流検知抵抗をバイパスして電流を流すバイパス手段と
を有することを特徴とする電源装置。 Input means for inputting AC voltage from a commercial AC power source;
A blocking means provided in the input means, for cutting off the AC voltage when an overvoltage is applied to the input means for a predetermined time or more;
Rectifying and smoothing means for rectifying and smoothing the AC voltage input to the input means;
Voltage converting means for converting the output voltage from the rectifying and smoothing means;
Switching means for switching the voltage conversion means;
A current detection resistor for detecting a current flowing through the switching means;
Control means for controlling the switching means within a range in which the value of the current detected by the current detection resistor does not exceed a predetermined limit value, and controlling the voltage output from the voltage conversion means to be a target voltage; ,
When detecting that the voltage supplied from the commercial AC power supply is an overvoltage, an overvoltage detection unit that forcibly turns on the switching unit and guides the blocking unit to block the AC voltage;
A power supply apparatus, comprising: a bypass unit that is provided in parallel with the current detection resistor and that conducts when the overvoltage detection unit detects an overvoltage, and bypasses the current detection resistor to flow current.
前記過電圧検知手段が過電圧を検知したときに、前記スイッチ素子は、前記スイッチング手段よりも先にオンすることを特徴とする請求項4に記載の電源装置。 A delay circuit for delaying a drive signal for forcibly turning on the switching means among the drive signals output to the switching means and the switch element when the overvoltage detection means detects an overvoltage;
5. The power supply device according to claim 4, wherein when the overvoltage detection unit detects an overvoltage, the switch element is turned on before the switching unit.
前記入力手段に設けられ、所定時間以上、過電圧が前記入力手段に印加されると前記交流電圧を遮断する遮断手段と、
前記入力手段に入力された交流電圧を整流して平滑する整流平滑手段と、
前記整流平滑手段に接続され、それぞれ異なる電圧を出力する複数の電圧コンバータと
を有し、
前記複数の電圧コンバータのうちの少なくとも1つの電圧コンバータは、
前記整流平滑手段からの出力電圧を変換する電圧変換手段と、
前記電圧変換手段をスイッチングするスイッチング手段と、
前記スイッチング手段に流れる電流を検知する電流検知抵抗と、
前記電流検知抵抗によって検知された電流の値が所定のリミット値を超えない範囲で前記スイッチング手段を制御して、前記電圧変換手段から出力される電圧を目標電圧になるように制御する制御手段と、
前記商用交流電源から供給された電圧が過電圧であることを検知すると、前記スイッチング手段を強制的にオンさせて、前記交流電圧を遮断するように前記遮断手段を導く過電圧検知手段と、
前記電流検知抵抗に対して並列に設けられ、前記過電圧検知手段が過電圧を検知すると導通し、前記電流検知抵抗をバイパスして電流を流すバイパス手段と
を有することを特徴とする電源装置。 Input means for inputting AC voltage from a commercial AC power source;
A blocking means provided in the input means, for cutting off the AC voltage when an overvoltage is applied to the input means for a predetermined time or more;
Rectifying and smoothing means for rectifying and smoothing the AC voltage input to the input means;
A plurality of voltage converters connected to the rectifying / smoothing means and outputting different voltages, respectively;
At least one voltage converter of the plurality of voltage converters is
Voltage converting means for converting the output voltage from the rectifying and smoothing means;
Switching means for switching the voltage conversion means;
A current detection resistor for detecting a current flowing through the switching means;
Control means for controlling the switching means within a range in which the value of the current detected by the current detection resistor does not exceed a predetermined limit value, and controlling the voltage output from the voltage conversion means to be a target voltage; ,
When detecting that the voltage supplied from the commercial AC power supply is an overvoltage, an overvoltage detection unit that forcibly turns on the switching unit and guides the blocking unit to block the AC voltage;
A power supply apparatus, comprising: a bypass unit that is provided in parallel with the current detection resistor and that conducts when the overvoltage detection unit detects an overvoltage, and bypasses the current detection resistor to flow current.
前記電源装置から供給される電力によって動作する負荷と
を有することを特徴とする電子機器。 A power supply device according to any one of claims 1 to 6,
An electronic apparatus comprising: a load that operates with electric power supplied from the power supply device.
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