JP2005168111A

JP2005168111A - Switching power supply

Info

Publication number: JP2005168111A
Application number: JP2003400960A
Authority: JP
Inventors: Tomokazu Minemura; 友和峯村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-12-01
Filing date: 2003-12-01
Publication date: 2005-06-23

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a switching power supply wherein a dry up phenomenon can be suppressed in a smoothing capacitor of a power supply that is stopped and started on the secondary side like power supplies in compliance with the ATX standard. <P>SOLUTION: When a secondary-side power supply is stopped, switching of a switching transistor 120 is stopped by a PWM control circuit 121, and further a boosting circuit 115 is stopped. When the voltage of the secondary-side power supply is detected and determined to has fallen below a preset voltage, control is carried out by an operating coil 123 so that the following is implemented: a first relay contact 125 connected between the boosting circuit 115 and the smoothing capacitor 116 is opened; and a second relay contact 118 connected in parallel with the smoothing capacitor 116 together with a discharge resistance 117 is closed. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、パーソナルコンピュータ等に使用されるＡＴＸ規格準拠のスイッチング電源に係り、特に平滑コンデンサのドライアップ現象を抑えるのに好適なスイッチング電源に関する The present invention relates to an ATX standard-compliant switching power supply used for personal computers and the like, and more particularly to a switching power supply suitable for suppressing the dry-up phenomenon of a smoothing capacitor.

従来の技術としては、〔特許文献１〕に記載のように、ＡＣ入力のフィルタ回路の蓄積電荷を放電させる第１の放電抵抗に第１のスイッチング素子を直列接続し、整流ダイオード出力側の平滑コンデンサの蓄積電荷を放電させる第２の放電抵抗に第２のスイッチング素子を直列接続し、平滑コンデンサの充電電流有りを検出して制御手段に伝達し、制御手段は第１及び第２のスイッチング素子をオフにし第１及び第２の電気抵抗に流れる電流を遮断するようにしたスイッチング電源装置がある。又、〔特許文献２〕に記載のように、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２と、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２に蓄積された電荷を放電させる放電抵抗Ｒ１と、放電抵抗Ｒ１の通電状態と非通電状態をスイッチングするフォトＭＯＳリレーとを備え、トライアックを使用して入力電源の供給状態を判断してフォトＭＯＳリレーを切り換えるようにし、フォトＭＯＳリレーが閉状態となったときは、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２および放電抵抗Ｒ１を含む放電ループを構成するようにした放電回路が開示されている。 As a conventional technique, as described in [Patent Document 1], a first switching element is connected in series to a first discharge resistor that discharges accumulated charge of an AC input filter circuit, and smoothing on the output side of the rectifier diode is performed. A second switching element is connected in series to a second discharge resistor for discharging the accumulated charge of the capacitor, and the presence of the charging current of the smoothing capacitor is detected and transmitted to the control means. The control means is the first and second switching elements. There is a switching power supply device in which the current flowing through the first and second electric resistances is cut off by turning off the switch. In addition, as described in [Patent Document 2], the smoothing capacitors C1 and C2, the discharge resistor R1 for discharging the electric charge accumulated in the smoothing capacitors C1 and C2, and the energized state and the non-energized state of the discharge resistor R1 are switched. A photo MOS relay, and using a triac to determine the supply state of the input power supply and switch the photo MOS relay. When the photo MOS relay is closed, the smoothing capacitors C1 and C2 and the discharge resistor A discharge circuit configured to form a discharge loop including R1 is disclosed.

特開２０００−１８４７１８号公報JP 2000-184718 A 特開平１１−２１５８２８号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-215828

〔特許文献１〕，〔特許文献２〕に記載のものは、いずれも一次側、すなわち入力側の電位が定格か否かを検出して電位が低下した時にスイッチング素子をオンして放電抵抗に平滑コンデンサの蓄積電荷を放電させるようにしている。このように、従来の技術では、入力側の電位を検出してスイッチングしているが、近年、パーソナルコンピュータ（以下、パソコンと略称する）等には、ＡＴＸ規格準拠の電源が使用されるので、一次側で入り切りを行わないため入力側の電位を検出していても電源の入り切りが分らないという問題がある。 In both [Patent Document 1] and [Patent Document 2], it is detected whether the potential on the primary side, that is, the input side is rated, and when the potential is lowered, the switching element is turned on and the discharge resistance is set. The accumulated charge in the smoothing capacitor is discharged. As described above, in the conventional technique, the potential on the input side is detected and switched. However, in recent years, power supplies conforming to the ATX standard are used for personal computers (hereinafter abbreviated as personal computers). Since there is no on / off on the primary side, there is a problem that the on / off of the power source is not known even if the potential on the input side is detected.

本発明の目的は、ＡＴＸ規格準拠の電源のように二次側で電源の停止，起動を行う電源の平滑コンデンサのドライアップ現象を抑えられるスイッチング電源を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a switching power supply that can suppress a dry-up phenomenon of a smoothing capacitor of a power supply that stops and starts a power supply on the secondary side like a power supply that complies with the ATX standard.

上記目的を達成するために、二次側電源の停止時にはＰＷＭ制御回路によりスイッチングトランジスタのスイッチングを停止するとともに昇圧回路を停止し、二次側電源の電圧を検出して設定された電圧より低下したと判断された時に操作コイルにより昇圧回路と平滑コンデンサの間に接続される第１のリレーが開状態に、平滑コンデンサに並列して放電抵抗とともに接続される第２のリレーを閉状態に制御するものである。 In order to achieve the above object, when the secondary side power supply is stopped, the switching of the switching transistor is stopped by the PWM control circuit and the booster circuit is stopped, and the voltage of the secondary side power supply is detected to be lower than the set voltage. The first relay connected between the booster circuit and the smoothing capacitor is controlled to be opened by the operation coil, and the second relay connected with the discharge resistor in parallel with the smoothing capacitor is controlled to be closed. Is.

本発明によれば、ＡＴＸ規格準拠の電源のように二次側で電源の停止，起動を行う電源の二次側の動作時には放電抵抗に電流を流さなないで、停止時に一次側と分離した平滑コンデンサの電荷を放電抵抗により放電できるので、電源内での発熱量を抑え、平滑コンデンサのドライアップ現象を抑えることができる。 According to the present invention, as in the case of the power supply conforming to the ATX standard, the secondary side of the power source that performs the stop and start of the power source on the secondary side is separated from the primary side at the time of stop without flowing current to the discharge resistor. Since the charge of the smoothing capacitor can be discharged by the discharge resistor, the amount of heat generated in the power source can be suppressed, and the smoothing capacitor dry-up phenomenon can be suppressed.

本発明は、上記目的を達成するために、外部からのＯＦＦ信号等の入力によりＰＷＭ制御回路でスイッチングトランジスタのスイッチングを停止することにより二次側への出力を停止し、二次側電源の電圧を検出して設定された電圧より低下したと判断された時に操作コイルにより昇圧回路と平滑コンデンサの間に接続される第１のリレー接点が開状態に、平滑コンデンサに並列して放電抵抗とともに接続される第２のリレー接点を閉状態に制御するものである。 In order to achieve the above object, the present invention stops the output to the secondary side by stopping switching of the switching transistor in the PWM control circuit by the input of an OFF signal or the like from the outside, and the voltage of the secondary side power supply The first relay contact connected between the booster circuit and the smoothing capacitor is opened by the operating coil when it is determined that the voltage has dropped below the set voltage, and connected with the discharge resistor in parallel with the smoothing capacitor. The second relay contact to be controlled is closed.

本発明の実施例１を図１から図５により説明する。図１はパソコンの構成を示す構成図、図２はパソコンの斜視図である。本実施例の電源は、パソコンや周辺機器など一般の
ＯＡ機器に使用される電源であるが、ここではパソコンを例にとり説明する。 A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a personal computer, and FIG. 2 is a perspective view of the personal computer. The power source of the present embodiment is a power source used for a general OA device such as a personal computer or a peripheral device. Here, a personal computer will be described as an example.

パソコン２は、パソコン本体にモニタ２１，キーボード２２，マウス２３等の周辺装置が接続され、キーボード２２あるいはマウス２３によりデータ入力を行い、モニタ２１にデータ表示を行う。パソコン２の内部にはデータ処理を行うマザーボード２４（以下、Ｍ／Ｂ２４と略称する）とデータを記憶しているハードディスク装置２６（以下、ＨＤＤ
２６と略称する），リムーバル記憶媒体２８をアクセスするフロッピー（登録商標）ディスク装置２５（以下、ＦＤ２５と略称する）が配置され、それらを動作させるための電源１を有している。電源１には、パソコン２の外部よりＡＣ電源２９（又はＤＣ電源２９）が接続され、電源１により、規定のＤＣ電圧を給電ケーブル２７によりＭ／Ｂ２４，ＦＤ２５，ＨＤＤ２６等に供給する。 In the personal computer 2, peripheral devices such as a monitor 21, a keyboard 22, and a mouse 23 are connected to the personal computer body, data is input by the keyboard 22 or the mouse 23, and data is displayed on the monitor 21. Inside the personal computer 2 is a motherboard 24 (hereinafter abbreviated as M / B 24) that performs data processing and a hard disk device 26 (hereinafter referred to as HDD) that stores data.
26), a floppy (registered trademark) disk device 25 (hereinafter abbreviated as FD 25) for accessing the removable storage medium 28 is disposed and has a power source 1 for operating them. An AC power supply 29 (or a DC power supply 29) is connected to the power supply 1 from the outside of the personal computer 2, and a specified DC voltage is supplied from the power supply 1 to the M / B 24, the FD 25, the HDD 26, and the like through a power feeding cable 27.

図３に電源１の内部回路の構成を示す。電源１にはＡＣ給電ケーブルによりＡＣ１００Ｖ〜２４０Ｖまでの電圧が供給され、ＡＣ電源２９側には電源１の入り切りを行うコンセント等のスイッチ１１１及び過電流保護のためのヒューズ１１２が設けられている。ヒューズ１１２の後段にはノイズフィルタ１１３が設けられ、このノイズフィルタ１１３により給電ラインに含まれるノイズを除去する。ノイズフィルタ１１３の後段には、整流用ダイオードブリッジ１１４が設けられ、全波整流を行う。この整流用ダイオードブリッジ
１１４によりＡＣ１００Ｖ〜２４０Ｖまでを切り替えスイッチ等を使用せず自動切替可能なワイドレンジ機能に対応するため、一般的にダイオードブリッジ１１４による整流後、ＤＣ３８０Ｖまで昇圧させる昇圧回路１１５が設けられる。ここで、電源１の外部からの給電がＤＣ出力電源の場合は、ダイオードブリッジ１１４を省略することができる。 FIG. 3 shows the configuration of the internal circuit of the power supply 1. The power source 1 is supplied with a voltage of AC 100V to 240V by an AC power supply cable, and the AC power source 29 is provided with a switch 111 such as an outlet for turning on / off the power source 1 and a fuse 112 for overcurrent protection. A noise filter 113 is provided at the subsequent stage of the fuse 112, and noise included in the power supply line is removed by the noise filter 113. A rectifier diode bridge 114 is provided at the subsequent stage of the noise filter 113 to perform full-wave rectification. In order to cope with a wide range function that can automatically switch from AC100V to 240V without using a switch or the like by this rectifier diode bridge 114, a booster circuit 115 that generally boosts the voltage to 380V after rectification by the diode bridge 114 is provided. It is done. Here, when the power supply from the outside of the power source 1 is a DC output power source, the diode bridge 114 can be omitted.

昇圧回路１１５の後段にはリレーであるリレー接点１２５を介して平滑コンデンサ116が接続され、昇圧回路１１５で電圧を昇圧した後、電圧を一定にするために平滑コンデンサ１１６により平滑にする。平滑コンデンサ１１６の電荷を放電させるための放電抵抗
１１７及び放電抵抗１１７の接離を行うためのリレーであるリレー接点１１８（ｂ接点ともいう）が設けられている。平滑にした後、スイッチングトランジスタ１２０によりスイッチングを行い、トランス１１９を介して二次側を規定の電圧に低下させる。トランス
１１９の後段には、整流回路１２２が設けられ、整流回路１２２を介してＤＣ電圧の出力を行う。整流回路１２２の後段には、リレーの入り切りをコントロールするための操作コイル１２３が接続されている。 A smoothing capacitor 116 is connected to the subsequent stage of the booster circuit 115 via a relay contact 125, which is a relay. After the voltage is boosted by the booster circuit 115, the smoothing capacitor 116 smoothes the voltage to make it constant. A discharge resistor 117 for discharging the electric charge of the smoothing capacitor 116 and a relay contact 118 (also referred to as a “b contact”) that is a relay for connecting and separating the discharge resistor 117 are provided. After smoothing, switching is performed by the switching transistor 120, and the secondary side is lowered to a specified voltage via the transformer 119. A rectifier circuit 122 is provided at the subsequent stage of the transformer 119 and outputs a DC voltage via the rectifier circuit 122. An operation coil 123 for controlling on / off of the relay is connected to the subsequent stage of the rectifier circuit 122.

負荷電流が変化すると電圧が変化してしまうため、二次側の電圧値を監視し、スイッチングトランジスタ１２０のオン時間を制御するＰＷＭ（Pulse Wide Modulation の略）制御によりＤＣ出力電圧が一定になるようにフィードバック制御回路であるＰＷＭ制御回路１２１が設けられている。このＰＷＭ制御回路１２１には、平滑コンデンサ１１６両端の電圧の検出値が入力されており、昇圧回路１１５を制御する制御信号線が接続されている。このように、二次側のＤＣ出力の電圧監視を行い、出力電圧の値でリレー接点１１８の開閉制御を行うようになっている。なお、二次側のＤＣ出力の監視回路は別に設けてもよい。 Since the voltage changes when the load current changes, the DC output voltage is made constant by PWM (abbreviation of Pulse Wide Modulation) control that monitors the secondary side voltage value and controls the ON time of the switching transistor 120. In addition, a PWM control circuit 121 which is a feedback control circuit is provided. The PWM control circuit 121 receives a detected value of the voltage across the smoothing capacitor 116 and is connected to a control signal line for controlling the booster circuit 115. In this way, the voltage of the DC output on the secondary side is monitored, and opening / closing control of the relay contact 118 is performed by the value of the output voltage. A secondary-side DC output monitoring circuit may be provided separately.

このように構成されたスイッチング電源により、電源の安全のため、電源ＯＦＦ後、２分以内に電源内部の電気的危険を排除する、すなわち感電を防止する制御を次のようにして行う。 With the switching power supply configured as described above, for safety of the power supply, control for eliminating an electrical hazard inside the power supply, that is, preventing electric shock, is performed within two minutes after the power supply is turned off.

平滑コンデンサ１１６は昇圧回路１１５によって高電圧に上げられた電圧がかかるためと二次側の出力安定性確保のために一次側のＡＣ変動が発生しても安定出力するように高容量のものを採用しているので、電源１内に設けられるコンデンサの中で電荷のチャージ量が最も多い。このチャージ量の大きい平滑コンデンサ１１６の電荷を短時間に放電させるため、平滑コンデンサ１１６に並列に放電抵抗１１７を接続しておき、二次側の出力停止を検知して一次側の電源を停止し、放電抵抗１１７を介して放電させるようにしている。 The smoothing capacitor 116 has a high capacity so that a stable output can be obtained even if the primary side AC fluctuation occurs in order to apply the voltage raised to a high voltage by the booster circuit 115 and to secure the secondary side output stability. Since it is employed, the amount of charge is the largest among the capacitors provided in the power supply 1. In order to discharge the charge of the smoothing capacitor 116 having a large charge amount in a short time, a discharge resistor 117 is connected in parallel to the smoothing capacitor 116, the secondary side output stop is detected, and the primary side power supply is stopped. The discharge is performed through the discharge resistor 117.

電源が通常稼動している場合、二次側には規定の電圧が発生しているため、操作コイル１２３はＯＮ状態、リレー接点１１８は開状態であり、放電抵抗１１７は回路と切り離されている。そのため、放電抵抗１１７には電圧が印加されず、放電抵抗１１７に電流が流れないので、放電抵抗１１７での電力消費は発生しない。外部制御信号によりスイッチングトランジスタ１２０のＯＮ／ＯＦＦ制御を行っているが、外部制御信号により二次側電源を停止する場合には、ＰＷＭ制御回路１２１によりスイッチングトランジスタ１２０のスイッチングを停止させる。又、外部コントロール用電源入り切りスイッチ１２４の操作により直接ＰＷＭ制御回路１２１にＯＦＦ信号を入力してスイッチングを停止することも可能である。スイッチングを停止する時に昇圧回路１１５も停止させ、トライアック等の素子により後段へのエネルギー供給を断つようにする。スイッチングトランジスタ１２０のスイッチングが停止されると、二次側の電圧が垂下して０Ｖとなる。平滑コンデンサ
１１６の両端の電圧をＰＷＭ制御回路１２１が監視しており、設定された電圧以下になると、リレーオフ電圧（Ｖｏｆｆ）となるため、操作コイル１２３がＯＦＦ状態となる。操作コイル１２３がＯＦＦ状態になると、リレー接点１１８は閉状態となり放電抵抗１１７が回路に接続され、リレー接点１２５は開状態に動作し、一次側電源側と平滑コンデンサ１１６の接続が断となり入力給電が遮断されるので、平滑コンデンサ１１６に新たな電荷のチャージは行われない。この場合、回路内に蓄積されている電荷は、平滑コンデンサ
１１６にチャージされている電荷が大部分であるので、図５に示すように、放電抵抗117には電荷を放電する電流Ｉ２が流れ、平滑コンデンサ１１６内の電荷が０で、放電電流
Ｉ２も０Ａになる。このように制御することにより、ＡＴＸ基準準拠の電源のように、
ＯＮ／ＯＦＦ制御している二次側の電源を停止する電源において、放電抵抗１１７からの発熱を小さくすることができる。その結果、ＣＳＡ，ＵＬ１９５０，ＥＮ６０９５０の安全規格に準拠した安全性を確保できる。 When the power supply is operating normally, a specified voltage is generated on the secondary side. Therefore, the operation coil 123 is ON, the relay contact 118 is open, and the discharge resistor 117 is disconnected from the circuit. . Therefore, no voltage is applied to the discharge resistor 117 and no current flows through the discharge resistor 117, so that no power is consumed in the discharge resistor 117. Although the ON / OFF control of the switching transistor 120 is performed by the external control signal, the switching of the switching transistor 120 is stopped by the PWM control circuit 121 when the secondary power supply is stopped by the external control signal. It is also possible to input the OFF signal directly to the PWM control circuit 121 by operating the external control power on / off switch 124 to stop the switching. When switching is stopped, the booster circuit 115 is also stopped, and the energy supply to the subsequent stage is cut off by an element such as a triac. When switching of the switching transistor 120 is stopped, the voltage on the secondary side droops to 0V. The PWM control circuit 121 monitors the voltage across the smoothing capacitor 116. When the voltage falls below the set voltage, the relay off voltage (Voff) is reached, so that the operation coil 123 is turned off. When the operation coil 123 is turned off, the relay contact 118 is closed and the discharge resistor 117 is connected to the circuit, the relay contact 125 is operated open, the connection between the primary power supply side and the smoothing capacitor 116 is cut off, and input power feeding is performed. Therefore, the smoothing capacitor 116 is not charged with a new charge. In this case, most of the electric charge accumulated in the circuit is the electric charge charged in the smoothing capacitor 116, and therefore, as shown in FIG. The electric charge in the smoothing capacitor 116 is 0, and the discharge current I2 is also 0A. By controlling in this way, like a power supply compliant with the ATX standard,
Heat generation from the discharge resistor 117 can be reduced in the power supply that stops the secondary-side power supply that is ON / OFF controlled. As a result, safety conforming to the safety standards of CSA, UL 1950 and EN 60950 can be ensured.

電源投入時は、ＰＷＭ制御回路１２１は直接リレー接点１２５に制御信号を送って閉状態にし、リレー接点１１８が閉じた状態でＡＣ電源の給電を行う。その結果、二次側の電圧も立ち上がるので、ＰＷＭ制御回路１２１が電源ＯＮを検出してリレー接点１１８が開状態となり、放電抵抗１１７は回路から開放される。このように平滑コンデンサ１１６の放電をする時に放電抵抗１１７を接続することが可能となる。 When the power is turned on, the PWM control circuit 121 sends a control signal directly to the relay contact 125 to make it closed, and supplies AC power with the relay contact 118 closed. As a result, the secondary voltage also rises, so that the PWM control circuit 121 detects that the power is ON, the relay contact 118 is opened, and the discharge resistor 117 is released from the circuit. In this way, the discharge resistor 117 can be connected when the smoothing capacitor 116 is discharged.

又、高密度実装のため、図８に示すように、放電抵抗１１７はプリント基板４４の半田面に分割して実装され、平滑コンデンサ１１６の放電用として実装されているので、平滑コンデンサ１１６に近接して設けられることが多い。そのため、放電抵抗１１７で発熱すると、熱輻射あるいは熱伝達により電解コンデンサである平滑コンデンサ１１６の温度が上昇して電解液が蒸発してしまうドライアップ現象を招く恐れがある。ドライアップ現象が生じると、コンデンサの容量低下が生じ、電源としての機能が低下して寿命低下となる。また、他の半導体素子４２の温度も上昇するので、ジャンクションによる故障率増大にも繋がる。又、トランス１１９の巻線温度が上昇することによるエナメル線の絶縁劣化が発生し、エナメル線同士が短絡するレアショートの原因にもなる。又、プリント基板４５の温度上昇によりプリント基板４５が炭化されて絶縁劣化となる恐れがある。また、放電抵抗１１７自体が常時発熱している場合は、発熱容量の大きな抵抗とする必要があり、実装スペースも大きくなるため、分割させて実装するなど実装面積を確保する必要があった。 Further, for high density mounting, as shown in FIG. 8, the discharge resistor 117 is mounted on the solder surface of the printed circuit board 44 and is mounted for discharging the smoothing capacitor 116, so that it is close to the smoothing capacitor 116. Often provided. Therefore, when heat is generated by the discharge resistor 117, the temperature of the smoothing capacitor 116, which is an electrolytic capacitor, increases due to thermal radiation or heat transfer, which may cause a dry-up phenomenon in which the electrolytic solution evaporates. When the dry-up phenomenon occurs, the capacitance of the capacitor is reduced, the function as a power source is reduced, and the life is shortened. Moreover, since the temperature of the other semiconductor element 42 also rises, it leads to an increase in failure rate due to the junction. Further, the insulation temperature of the enameled wire is deteriorated due to the rise in the winding temperature of the transformer 119, and this may cause a short-circuit between the enameled wires. Moreover, the printed circuit board 45 may be carbonized due to the temperature rise of the printed circuit board 45, resulting in deterioration of insulation. Further, when the discharge resistor 117 itself constantly generates heat, it is necessary to provide a resistor having a large heat generation capacity, and the mounting space becomes large. Therefore, it is necessary to secure a mounting area such as mounting by dividing.

これらの問題点を解決するため、冷却ファンの回転速度を上げて電源１内を冷却させる方法もあるが、回転速度を高速にするので、ファンの回転軸ベアリング用のグリースが蒸発しやすくなり、短寿命になる。又、高速回転となることから騒音も増大し、オペレータに不快を与えると言った問題点が発生する。 In order to solve these problems, there is a method of cooling the inside of the power source 1 by increasing the rotation speed of the cooling fan. However, since the rotation speed is increased, the grease for the rotation shaft bearing of the fan is likely to evaporate, Short life. Further, since the rotation speed is high, the noise is increased, causing a problem that the operator is uncomfortable.

本実施例では、ＡＴＸ基準準拠の電源において放電抵抗１１７からの発熱を小さくできるので、平滑コンデンサのドライアップ現象を防止し、信頼性を向上することができる。搭載されている他の半導体素子，トランス，プリント基板の信頼性を向上できる。又、放電抵抗１１７を実装する面積を小さくでき、小型化できる。 In the present embodiment, since the heat generation from the discharge resistor 117 can be reduced in the power supply conforming to the ATX standard, the dry-up phenomenon of the smoothing capacitor can be prevented and the reliability can be improved. The reliability of other mounted semiconductor elements, transformers, and printed circuit boards can be improved. In addition, the area for mounting the discharge resistor 117 can be reduced and the size can be reduced.

本発明の実施例２を図６により説明する。本実施例では、放電抵抗１１７を入り切りするためにリレー接点１１８の代りに半導体リレー６１を、リレー接点１２５の代りに半導体リレー６３を用いている。半導体リレー６１（ｂ接点）を用いることにより、リレー接点１１８が、開閉時に音を発するのに対し、音が出ないので騒音の低減が図れる他、大きさを小さくできるので実装効率が上がる。この場合、放電抵抗１１７に直列に半導体リレー６１のドレイン（Ｄ），ソース（Ｓ）を接続し、二次側には半導体リレー６１のＤ−Ｓ間の導通／非導通をコントロールするフォトカプラ６２を接続する。このように構成すると、通常稼動時はフォトカプラ６２がＯＮしているため、半導体リレー６１のＤ−Ｓ間は非導通状態となり、放電抵抗１１７は回路と切り離されている状態となる。二次側の電源ＯＦＦ時はフォトカプラ６２がＯＦＦとなるため、半導体リレー６１のＤ−Ｓ間は導通状態となり、放電抵抗１１７は回路と接続され平滑コンデンサ１１６の電荷を放電させる。又、半導体リレー６３は開状態となる。 A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the semiconductor relay 61 is used in place of the relay contact 118 and the semiconductor relay 63 is used in place of the relay contact 125 in order to turn the discharge resistor 117 on and off. By using the semiconductor relay 61 (b contact), the relay contact 118 emits a sound at the time of opening and closing, but no sound is generated, so that noise can be reduced and the size can be reduced, so that the mounting efficiency is increased. In this case, the drain (D) and the source (S) of the semiconductor relay 61 are connected in series to the discharge resistor 117, and the photocoupler 62 for controlling conduction / non-conduction between the D and S of the semiconductor relay 61 is connected to the secondary side. Connect. With this configuration, since the photocoupler 62 is ON during normal operation, the D-S of the semiconductor relay 61 is in a non-conductive state, and the discharge resistor 117 is disconnected from the circuit. Since the photocoupler 62 is turned off when the power supply on the secondary side is turned off, the D-S of the semiconductor relay 61 becomes conductive, and the discharge resistor 117 is connected to the circuit and discharges the smoothing capacitor 116. Further, the semiconductor relay 63 is opened.

本発明の本実施例３を図７により説明する。リレー接点１１８，リレー接点１２５及び半導体リレー６１には寿命があるので、万一故障した場合は、放電抵抗１１７は常時接続された状態になる。本実施例では、このような事態を避けるため、部品の故障を監視する機能を持たせて故障時の異常を検出し、電源の修理を促すようにしている。又、自動的に停止させる回路を設けて、電源の品質を保つようにしてもよい。 A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Since the relay contact 118, the relay contact 125, and the semiconductor relay 61 have lifetimes, the discharge resistor 117 is always connected in the event of failure. In the present embodiment, in order to avoid such a situation, a function for monitoring a failure of a component is provided to detect an abnormality at the time of the failure and prompt the repair of the power source. Further, a circuit for automatically stopping may be provided to maintain the quality of the power source.

図７に示すように、本実施例では、リレー接点１２５が故障して閉状態のままである場合を想定して、リレーの接点出力が２チャンネルのものを採用し、通常の放電抵抗１１７入り切りのためのリレー接点１１８の他に異常検出用接点７１を用いる。そして、操作コイル１２３に連動している異常検出用接点７１とＤＣ出力信号７２のＡＮＤ回路７３の出力を監視している。 As shown in FIG. 7, in this embodiment, assuming that the relay contact 125 is in a closed state due to failure, a relay contact output of 2 channels is adopted, and the normal discharge resistance 117 is switched on. In addition to the relay contact 118 for detecting, an abnormality detection contact 71 is used. Then, the output of the AND circuit 73 of the abnormality detection contact 71 and the DC output signal 72 linked to the operation coil 123 is monitored.

操作コイル１２３の断線等によりリレー接点１１８を開状態に出来ない現象が発生した場合、異常検出用接点７１も同様に開状態にできなく、リレー接点１２５が閉じているのでＤＣ出力信号７２がＯＮであり、ＡＮＤ回路７３の出力がＯＮとなった場合、異常検出信号７４を電源１の外部に出力して、外部に電源異常を通知して外部から電源を停止させる、あるいは電源１内のＰＷＭ制御回路１２１に入力して、スイッチングトランジスタ
１２０を強制的に停止させるとともに、スイッチ１１１を切ることにより電源１内の発熱を抑えることが可能となる。 When the phenomenon that the relay contact 118 cannot be opened due to the disconnection of the operation coil 123 or the like occurs, the abnormality detection contact 71 cannot be similarly opened and the relay contact 125 is closed so that the DC output signal 72 is turned on. When the output of the AND circuit 73 is ON, the abnormality detection signal 74 is output to the outside of the power source 1 to notify the outside of the power source and stop the power source from the outside, or the PWM in the power source 1 By inputting to the control circuit 121 and forcibly stopping the switching transistor 120 and turning off the switch 111, it is possible to suppress heat generation in the power source 1.

本発明の実施例４を図８及び図９により説明する。本実施例では、部品故障時の故障検出信号出力の代りに放電抵抗１１７の温度を監視している。正常な状態で電源が稼動している時は放電抵抗１１７に電流が流れないので発熱しない。しかし、何らかの原因で放電抵抗１１７に電流が流れた場合、放電抵抗１１７が発熱するため、温度上昇があると放電抵抗１１７のリレー接点１１８の開閉状態の故障と判断できる。このように異常を検出した場合、実施例３で説明したように電源１の外部からの操作または電源１内部のＰＷＭ制御回路１２１を停止するなどの対応が可能となる。これを実現するため、本実施例では、放電抵抗１１７の近くに温度センサ８１を設置し、例えば通常は電源内部の周囲温度以上にならないため、設置環境の最高温度＋電源内周囲温度＋αの定数を設定し、設定された以上の温度となった場合、温度センサ８１の温度を検出して外部に異常信号を出力する、あるいはＰＷＭ制御回路１２１に入力させスイッチングを停止させるように構成している。 A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the temperature of the discharge resistor 117 is monitored instead of the failure detection signal output at the time of component failure. When the power supply is operating in a normal state, no current flows through the discharge resistor 117, so no heat is generated. However, when a current flows through the discharge resistor 117 for some reason, the discharge resistor 117 generates heat. Therefore, when the temperature rises, it can be determined that the relay contact 118 of the discharge resistor 117 is in a failure state. When an abnormality is detected in this way, as described in the third embodiment, an operation from the outside of the power source 1 or the PWM control circuit 121 inside the power source 1 can be stopped. In order to realize this, in the present embodiment, the temperature sensor 81 is installed near the discharge resistor 117 and, for example, usually does not exceed the ambient temperature inside the power source. When the temperature exceeds the set temperature, the temperature of the temperature sensor 81 is detected and an abnormal signal is output to the outside, or input to the PWM control circuit 121 to stop switching. .

以上説明したように、電源の二次側が動作している時には、放電抵抗に電流を流す必要がなく、電源内で消費される発熱量を抑えることができる。発熱量を抑えることで各部品の温度上昇が小さいため、平滑コンデンサとして使用する電解コンデンサの容量低下に繋がるドライアップ現象を抑えることができ、半導体のジャンクション温度が上がらないので故障率が低減する。又、トランス内エナメル線の絶縁劣化やプリント基板の絶縁劣化を抑えることができ、ショートが生じるのを防ぐことができる。また、放電抵抗の発熱量が小さくなるため放電抵抗を小さくでき、個数を減らすことが可能となる。電源全体の温度上昇を抑えることができるため、信頼性の向上，電源の省スペース化が可能となる。又、ファンの回転速度も高速化する必要がなくなり、ファン寿命が延び低騒音で運転できる。 As described above, when the secondary side of the power source is operating, it is not necessary to pass a current through the discharge resistor, and the amount of heat generated in the power source can be suppressed. Since the temperature rise of each component is small by suppressing the heat generation amount, it is possible to suppress a dry-up phenomenon that leads to a decrease in the capacity of the electrolytic capacitor used as a smoothing capacitor, and the failure temperature is reduced because the junction temperature of the semiconductor does not increase. Further, it is possible to suppress the insulation deterioration of the enamel wire in the transformer and the insulation deterioration of the printed circuit board, and to prevent the occurrence of a short circuit. Further, since the amount of heat generated by the discharge resistor is reduced, the discharge resistor can be reduced and the number can be reduced. Since the temperature rise of the entire power supply can be suppressed, the reliability can be improved and the space for the power supply can be saved. Further, it is not necessary to increase the rotational speed of the fan, and the fan life can be extended and operation can be performed with low noise.

本発明の実施例１のパソコンの回路構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the circuit structure of the personal computer of Example 1 of this invention. パソコンの斜視図である。It is a perspective view of a personal computer. 電源の内部回路の構成図である。It is a block diagram of the internal circuit of a power supply. 電源の動作と消費電力の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the operation | movement of a power supply, and power consumption. リレー接点の動作と放電過程の関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between the operation | movement of a relay contact, and a discharge process. 本発明の実施例２の電源の内部回路の構成図である。It is a block diagram of the internal circuit of the power supply of Example 2 of this invention. 本発明の実施例３の電源の内部回路の構成図である。It is a block diagram of the internal circuit of the power supply of Example 3 of this invention. 本発明の実施例４の電源の内部回路のプリント基板の取付け状態を示す正面図である。It is a front view which shows the attachment state of the printed circuit board of the internal circuit of the power supply of Example 4 of this invention. 本実施例の電源の内部回路の構成図である。It is a block diagram of the internal circuit of the power supply of a present Example.

符号の説明Explanation of symbols

１…電源、２…パソコン、２１…モニタ、２２…キーボード、２３…マウス、２４…マザーボード、２５…フロッピー（登録商標）ディスク装置、２６…ハードディスク装置、２７…給電ケーブル、２８…リムーバル記憶媒体、２９…ＡＣ電源、４２…半導体素子、４４…プリント基板、６１…半導体リレー、６２…フォトカプラ、７１…異常検出用接点、７２…ＤＣ出力信号、７３…ＡＮＤ回路、７４…異常検出信号、８１…温度センサ、
１１１…スイッチ、１１２…ヒューズ、１１３…ノイズフィルタ、１１４…整流用ダイオードブリッジ、１１５…昇圧回路、１１６…平滑コンデンサ、１１７…放電抵抗、１１８…リレー接点、１１９…トランス、１２０…スイッチングトランジスタ、１２１…ＰＷＭ制御回路、１２２…整流回路、１２３…操作コイル。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power supply, 2 ... Computer, 21 ... Monitor, 22 ... Keyboard, 23 ... Mouse, 24 ... Motherboard, 25 ... Floppy (registered trademark) disk device, 26 ... Hard disk device, 27 ... Power supply cable, 28 ... Removal storage medium, DESCRIPTION OF SYMBOLS 29 ... AC power source, 42 ... Semiconductor element, 44 ... Printed circuit board, 61 ... Semiconductor relay, 62 ... Photocoupler, 71 ... Contact for abnormality detection, 72 ... DC output signal, 73 ... AND circuit, 74 ... Abnormality detection signal, 81 ... temperature sensors,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 111 ... Switch, 112 ... Fuse, 113 ... Noise filter, 114 ... Rectifier diode bridge, 115 ... Booster circuit, 116 ... Smoothing capacitor, 117 ... Discharge resistor, 118 ... Relay contact, 119 ... Transformer, 120 ... Switching transistor, 121 ... PWM control circuit, 122 ... rectifier circuit, 123 ... operation coil.

Claims

一次側電源に接続されるノイズフィルタと整流用ダイオードブリッジと昇圧回路と、該昇圧回路の後段に第１のリレーを介して接続される平滑コンデンサと、該平滑コンデンサに並列して接続される第２のリレー及び放電抵抗と、該第２のリレー及び放電抵抗の後段に接続されるトランスとスイッチングトランジスタと、二次側電源の前記第１及び第２のリレーの開閉操作を制御する操作回路と、前記スイッチングトランジスタのＰＷＭ制御を行うＰＷＭ制御回路とを備え、前記二次側電源の停止時には前記ＰＷＭ制御回路により前記スイッチングトランジスタのスイッチングを停止するとともに前記昇圧回路を停止し、前記二次側電源の電圧を検出して設定された電圧より低下したと判断された時に前記操作コイルにより前記第１のリレーが開状態に、前記第２のリレーを閉状態に制御するスイッチング電源。 A noise filter connected to the primary side power supply, a rectifier diode bridge, a booster circuit, a smoothing capacitor connected to the subsequent stage of the booster circuit via a first relay, and a first capacitor connected in parallel to the smoothing capacitor Two relays and a discharge resistor, a transformer and a switching transistor connected in a subsequent stage of the second relay and the discharge resistor, and an operation circuit for controlling opening and closing operations of the first and second relays of a secondary power source, A PWM control circuit that performs PWM control of the switching transistor, and when the secondary power supply is stopped, the PWM control circuit stops switching of the switching transistor and stops the booster circuit, and the secondary power supply The first relay is detected by the operation coil when it is determined that the voltage is lower than the set voltage. In the open state, the switching power supply for controlling the second relay to the closed state.

前記第１のリレー，第２のリレーを半導体リレーで、前記操作回路をフォトカプラで構成した請求項１に記載のスイッチング電源。 The switching power supply according to claim 1, wherein the first relay and the second relay are semiconductor relays, and the operation circuit is a photocoupler.

前記二次側電源に異常検出用接点とＤＣ出力信号とを設け、該異常検出用接点信号と
ＤＣ出力信号とをＡＮＤ回路を介して外部あるいは前記ＰＷＭ制御回路に接続した請求項１に記載のスイッチング電源。 The abnormality detection contact and a DC output signal are provided in the secondary power supply, and the abnormality detection contact signal and the DC output signal are connected to the outside or the PWM control circuit via an AND circuit. Switching power supply.

放電抵抗がプリント基板の半田面に実装されているものであって、該放電抵抗に近接して温度センサを設置し、該温度センサを外部あるいは前記ＰＷＭ制御回路に接続した請求項１に記載のスイッチング電源。
The discharge resistor is mounted on a solder surface of a printed circuit board, a temperature sensor is installed in the vicinity of the discharge resistor, and the temperature sensor is connected to the outside or the PWM control circuit. Switching power supply.