JP2988292B2 - スイッチング電源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スイッチング電源装
置、特にその構成部材のひとつであるスナバ回路に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、例えば電動カーテンに用いられる
ＤＣモータ駆動装置として、スイッチング電源装置があ
る。このものは、交流電圧を所定の直流電圧に変換する
もので、交流電圧を整流平滑して直流電圧に変換する直
流変換部と、その直流電圧を発振器の周波数によりオン
オフしてパルス電圧に変換するスイッチ素子及びそのパ
ルス電圧を変圧するトランスとを有するスイッチング部
と、トランスの２次側にあって変圧されたパルス電圧を
整流平滑して直流電圧に変換する第２直流変換部と、を
主要構成部材としている。

【０００３】スイッチング電源装置は、スイッチ素子に
て直流電圧を矩形波的に断続するため、電圧の立ち上が
り時にサージ電圧が発生し、このサージ電圧によりスイ
ッチ素子の損失が増大したり、他の機器に影響を及ぼす
有害な電磁ノイズを発生したりする。そこで、スイッチ
ング部のスイッチ素子及び／またはトランスの１次側の
両端に、コンデンサと抵抗器で構成されるスナバ回路を
設けてサージ電圧を抑制している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来のスイッ
チング電源装置では、スナバ回路でスイッチ素子のサー
ジ電圧は抑制できるものの、スナバ回路の抵抗器に流れ
る電流が大きいため、抵抗器の発熱が大きい。従って、
その発熱を低減するために、抵抗器は、定格電力の大き
なものを選択する必要があり、その結果、スイッチング
電源装置が大きなものになっている。

【０００５】本発明は、かかる事由に鑑みてなしたもの
で、その目的とするところは、スナバ回路の抵抗器の発
熱を低減して、小さな定格電力の抵抗器が使用できるよ
うに形成したスイッチング電源装置を提供することであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに、請求項１記載のスイッチング電源装置は、交流電
圧を整流平滑して直流電圧に変換する直流変換部と、該
直流電圧を発振器の周波数によりオンオフしてパルス電
圧に変換するスイッチ素子及び該パルス電圧を変圧する
トランスとを有するとともに、スイッチ素子及び／また
はトランスの１次側の両端にコンデンサと抵抗器で構成
されるスナバ回路を有するスイッチング部と、トランス
の２次側にあって変圧されたパルス電圧を整流平滑して
直流電圧に変換する第２直流変換部と、を具備するスイ
ッチング電源装置において、前記スナバ回路の少なくと
も一方は、複数の抵抗器と、該抵抗器のうち過熱してい
ない１個を選択する切替手段と、を有する構成としてい
る。

【０００７】また、請求項２記載のスイッチング電源装
置は、請求項１記載の切替手段に、抵抗器の温度を検知
する温度検知部と、該温度検知部の検知温度が所定値に
なったときに他の抵抗器がコンデンサと接続されるよう
抵抗器を選択する温度切替部と、を設けた構成としてい
る。

【０００８】また、請求項３記載のスイッチング電源装
置は、請求項１記載の切替手段に、スイッチング部に電
流が流れている時間を計測する時間計測部と、該時間計
測部の計測時間が所定値になったときに他の抵抗器がコ
ンデンサと接続されるよう抵抗器を選択する時間切替部
と、を設けた構成としている。

【０００９】また、請求項４記載のスイッチング電源装
置は、請求項１記載の切替手段は、コンデンサと接続さ
れている抵抗器に流れる電流の時間積算値を計測する電
流積算計測部と、該電流積算計測部の時間積算値が所定
値になったときに他の抵抗器がコンデンサと接続される
よう抵抗器を選択する積算値切替部と、を設けた構成と
している。

【００１０】

【作用】請求項１記載の構成によれば、切替手段で複数
の抵抗器のうち過熱していない１個を選択して、コンデ
ンサと接続することにより、抵抗器の発熱を抑制するこ
とができる。

【００１１】また、請求項２記載の構成によれば、請求
項１の作用に加えて、温度検知部でコンデンサと接続さ
れている抵抗器の温度を検知し、温度切替部でその検知
温度が所定値になったとき、他の抵抗器がコンデンサと
接続されるよう抵抗器を選択するため、抵抗器の許容温
度に基づいて抵抗器を選択できる。

【００１２】また、請求項３記載の構成によれば、請求
項１の作用に加えて、時間計測部でスイッチング部に電
流が流れている時間を計測し、時間切替部でその計測時
間が所定値になったとき、他の抵抗器がコンデンサと接
続されるよう抵抗器を選択するため、抵抗器に電流が流
れる時間に基づいて抵抗器を選択できる。

【００１３】また、請求項４記載の構成によれば、請求
項１の作用に加えて、電流積算計測部で抵抗器に流れる
電流の時間積算値を計測し、積算値切替部でその時間積
算値が所定値になったとき、他の抵抗器がコンデンサと
接続されるよう抵抗器を選択するため、抵抗器に流れる
電流の時間積算値に基づいて抵抗器を選択できる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の第１実施例を図１に基づいて
説明する。図１は、スイッチング電源装置A を用いたＤ
Ｃモータ駆動装置の回路図で、このＤＣモータ駆動装置
は、例えば電動カーテンを駆動するのに用いる。本発明
のスイッチング電源装置Aは、直流変換部1 と、スイッ
チング部6 と、第２直流変換部14と、極性切替部15とを
主要構成部材としている。

【００１５】直流変換部1 は、交流商用電源2 より入力
される交流電圧を整流平滑して、直流電圧に変換するも
ので、交流商用電源2 に直列に配設される電源スイッチ
3 と、ダイオードブリッジ4 と、コンデンサＣ０とを有
している。電源スイッチ3 は、後述する制御回路からの
信号によりオン、オフするもので、例えば、リレー接点
より形成されている。

【００１６】スイッチング部6 は、直流変換部1 より出
力される直流電圧を、パルス電圧に変換するとともに、
変圧するもので、スイッチ素子7 と発振器8 とトランス
9 と第１スナバ回路10と、第２スナバ回路11とを有して
いる。スイッチ素子7 は、直流変換部1 の出力である直
流電圧を、発振器8 の周波数によりオンオフして、数１
００ｋＨｚ程度のパルス電圧に変換するもので、ＦＥＴ
により形成され、また、発振器8 は、パルス幅変調（Ｐ
ＷＭ）で制御される。

【００１７】トランス9 は、スイッチ素子7 で発生する
パルス電圧を変圧することにより電力変換するもので、
一般に、トランス9 の１次側、２次側の巻線比によりパ
ルス電圧を降圧する。

【００１８】第１スナバ回路10と第２スナバ回路11は、
サージ電圧を低減するもので、第１スナバ回路10は、２
個の並列に配設されるとともに、抵抗値が等しい抵抗器
Ｒ１，Ｒ２と、抵抗器Ｒ１，Ｒ２と並列に配設されるコ
ンデンサＣ１と、抵抗器Ｒ１，Ｒ２のどちらか一方がコ
ンデンサＣ１と接続されるよう１個の抵抗器を選択する
切替手段12と、コンデンサＣ１に直列に配設されるダイ
オードＤ１とを有している。また、第２スナバ回路11
は、２個の並列に配設されるとともに、抵抗値が等しい
抵抗器Ｒ３，Ｒ４と、抵抗器Ｒ３，Ｒ４と直列に配設さ
れるコンデンサＣ２と、抵抗器Ｒ３，Ｒ４のどちらか一
方がコンデンサＣ２と接続されるよう１個の抵抗器を選
択する切替手段13とを有している。この切替手段12,13
は、後述する制御回路からの信号により、抵抗器Ｒ１ま
たはＲ２、あるいは抵抗器Ｒ３またはＲ４を選択する。

【００１９】第２直流変換部14は、スイッチング部6 の
トランス9 で変圧されたパルス電圧を、整流平滑して直
流電圧に変換するもので、トランス9 の２次側に接続さ
れる。この第２直流変換部14は、ダイオードＤ２，Ｄ３
と、コイルＬ１と、コンデンサＣ３を有している。

【００２０】極性切替部15は、第２直流変換部14より出
力される直流電圧の極性を反転させるもので、後述する
制御回路からの信号で制御され、例えば、リレー接点よ
り形成される。この極性切替部15は、極性が反転するこ
とで後述するＤＣモータの駆動方向を切替えるもので、
その結果、電動カーテンが開放動作、あるいは閉鎖動作
をする。

【００２１】また、20はＤＣモータで、スイッチング電
源装置A の極性切替部15に接続されて、直流電圧で駆動
する。このＤＣモータ20は、リニアに駆動するものや回
転駆動するものがあり、電動カーテンに接続される。21
は制御回路で、スイッチング電源装置A を制御するもの
であって、直流変換部1 の電源スイッチ3 、スイッチン
グ部6 の発振器8 と切替手段12,13 、極性切替部15を制
御する信号を送信する。具体的には、制御回路21は、切
替手段12,13 を制御するための切替制御部21aを有して
おり、この切替制御部21a は、極性切替部15の極性に応
じて、第１スナバ回路10と第２スナバ回路11の抵抗器Ｒ
１またはＲ２，Ｒ３またはＲ４を切替手段12,13 が選択
するよう制御する。さらに具体的には、電動カーテンが
開放動作をする際には、抵抗器Ｒ２，Ｒ４を、電動カー
テンが閉鎖動作をする場合には、抵抗器Ｒ１，Ｒ３を選
択するよう制御する。22は操作スイッチで、操作するこ
とにより、制御回路21に操作指令を送信するものであっ
て、この操作により電動カーテンが動作する。

【００２２】以下、本実施例の動作について説明する。
電動カーテンを開放動作する操作指令を、操作スイッチ
22を操作して制御回路21に入力すると、制御回路21は、
直流変換部1 の電源スイッチ3 をオンする制御をすると
ともに、スイッチング部6 の発振器8 を動作させ、さら
に、スイッチング部6 の切替手段12,13 が抵抗器Ｒ２，
Ｒ４を選択するよう制御し、かつ、電動カーテンが開放
動作する方向にＤＣモータ20が駆動するよう極性切替部
15の極性を制御する。その結果、交流商用電源2 より入
力される交流電圧は、直流変換部1 で整流平滑されて直
流電圧に変換され、スイッチング部6 でパルス電圧に変
換されるとともに変圧され、さらに、第２直流変換部14
で、その変圧されたパルス電圧を、整流平滑して直流電
圧に変換して、ＤＣモータ20に供給することで、電動カ
ーテンが開放動作する。この電動カーテンの動作のスピ
ード、すなわちＤＣモータ20の駆動スピードは、スイッ
チング部6 の発振器8 の周波数を調整することで、変化
する。

【００２３】一方、電動カーテンを閉鎖動作する操作指
令を、操作スイッチ22を操作して制御回路21に入力する
と、制御回路21は、直流変換部1 の電源スイッチ3 をオ
ンする制御をするとともに、スイッチング部6 の発振器
8 を動作させ、さらに、スイッチング部6 の切替手段1
2,13 が抵抗器Ｒ１，Ｒ３を選択するよう制御し、か
つ、電動カーテンが閉鎖動作する方向にＤＣモータ20が
駆動するよう極性切替部15の極性を制御する。その結
果、交流商用電源2 より入力される交流電圧は、直流変
換部1 で整流平滑されて直流電圧に変換され、スイッチ
ング部6 でパルス電圧に変換されるとともに変圧され、
さらに、第２直流変換部14で、その変圧されたパルス電
圧を、整流平滑して直流電圧に変換して、ＤＣモータ20
に供給することで、電動カーテンが閉鎖動作する。

【００２４】このような動作をすることにより、第１ス
ナバ回路10と第２スナバ回路11は、電動カーテンの開放
動作と閉鎖動作で異なる抵抗器を選択するため、抵抗器
の発熱を抑制することができる。

【００２５】なお、切替手段12,13 での抵抗器の選択
は、制御回路20の切替制御部21a の制御により自動的に
行ったが、限定されるものではなく、手動で行ってもも
ちろんよい。また、電動カーテンの開放動作のときは抵
抗器Ｒ２，Ｒ４、閉鎖動作のときは抵抗器Ｒ１，Ｒ３と
したが、このものに限定されるものではなく、逆の組み
合わせ等でもよい。

【００２６】次に、本発明の第２実施例について図２に
基づいて説明する。この実施例は、切替手段12,13 での
抵抗器の選択を、抵抗器の温度に基づいて行ったもので
あり、その点を中心に説明する。

【００２７】切替手段12,13 は、それぞれ抵抗器Ｒ１，
Ｒ３の温度を検知する温度検知部30,31 と、その温度検
知部30,31 の検知温度が所定値になったときに他の抵抗
器Ｒ２，Ｒ４がコンデンサＣ１，Ｃ２と接続されるよう
抵抗器を選択する温度切替部32,33 を有する。この温度
検知部30,31 は、サーミスタ等の温度センサより形成さ
れており、温度に対応した信号を出力する。温度切替部
32,33 は、温度検知部30,31 が所定値、例えば７０℃以
上の信号を出力すると、抵抗器Ｒ２，Ｒ４を選択し、、
その後、抵抗器Ｒ１，Ｒ３の温度が下がって温度検知部
30,31 が６０℃以下の信号を出力すると、再度、抵抗器
Ｒ１，Ｒ３を選択する。従って、切替手段12,13 は、第
１実施例のように制御回路20の切替制御部21a の制御は
不要となる。

【００２８】このものは、抵抗器の温度を監視して抵抗
器を自動的に選択するため、抵抗器の温度が以上になり
にくく、信頼性が向上する。なお、温度検知部は、抵抗
器Ｒ１，Ｒ３に設けたが、このものに限定されるもので
はなく、抵抗器Ｒ２，Ｒ４に設けても、全ての抵抗器に
設けてもよい。また、温度検知部の設け方により温度切
替部の動作はそれなりに変更される。例えば、全ての抵
抗器に設けた場合は、温度の低い抵抗器を選択すればよ
い。

【００２９】次に、本発明の第３実施例について図３に
基づいて説明する。この実施例は、切替手段12,13 での
抵抗器の選択を、スイッチング部に電流が流れている時
間に基づいて行ったものである。

【００３０】切替手段12,13 は、スイッチング部6 に電
流が流れている時間を計測する時間計測部34a,34b と、
その時間計測部34a,34b の計測時間が所定値になったと
きに他の抵抗器がコンデンサと接続されるよう抵抗器を
選択する時間切替部35a,35bとを有する。この時間計測
部34a,34b は、制御回路21より、電動カーテンが開放動
作あるいは閉鎖動作を開始したという信号を受信し、そ
の時より時間を計測する。時間切替部35a,35b は、時間
計測部34a,34b の計測時間が、例えば連続して３分経過
したときに、他の抵抗器がコンデンサと接続されるよう
抵抗器を選択する。この選択は、スイッチング部6 に電
流が流れ続けている限り、３分毎のサイクルで繰り返
す。

【００３１】図４は第３実施例の変形例であり、時間計
測部34a,34b の計測時間の開始時を、スイッチング部6
に設けた電圧検出回路36が電圧を検出したときとするも
のである。このものは、第３実施例のように制御回路20
の信号は必要とせずに、スイッチング電源装置A が単独
で切替手段12,13 が動作することができる。

【００３２】なお、スイッチング部6 に電流が流れてい
る時間の計測の開始時の判定は、第３実施例及びその変
形例に限定されるものではなく、スナバ回路の抵抗器に
電流が流れたことを検知できるものであればよい。ま
た、時間計測部と時間切替部をそれぞれの切替手段12,1
3 に設けたが、この実施例では、各スナバ回路10,11 の
抵抗器には同時に電流が流れるので、時間計測部と時間
切替部を共通のものとしてもよい。

【００３３】次に、本発明の第４実施例について図５に
基づいて説明する。この実施例は、切替手段12,13 での
抵抗器の選択を、抵抗器に流れる電流に基づいて行った
ものである。

【００３４】切替手段12,13 は、コンデンサと接続され
ている抵抗器に流れる電流の時間積算値を計測するもの
であって、変流器37a,38a と積算器37b,38b を有する電
流積算計測部37,38 と、その電流積算計測部37,38 の時
間積算値が所定値になったときに他の抵抗器がコンデン
サと接続されるよう抵抗器を選択する積算値切替部39,4
0 を備える。この変流器37a,38a は、リング状のもの
で、抵抗器Ｒ１，Ｒ２及び抵抗器Ｒ３，Ｒ４に外挿し、
抵抗器に流れる電流を計測する。積算器37b,38bは、変
流器37a,38a で計測した電流の積算値である時間積算値
を求める。

【００３５】このものは、図５に示すように、抵抗器Ｒ
１が選択されてコンデンサＣ１と接続されているとき
に、変流器37a で抵抗器Ｒ１に流れる電流を測定し、積
算器37b でその電流を積算して時間積算値を求める。そ
して、積算値切替部39で、その時間積算値が所定値にな
ったときに、抵抗Ｒ２を選択してコンデンサＣ１と接続
する。そして、積算器37をリセットして、再度変流器37
a で抵抗器Ｒ２に流れる電流を測定し、以下同様な動作
を繰り返す。このものも、制御回路20の信号は必要とせ
ずに、スイッチング電源装置A が単独で切替手段12,13
が動作することができる。

【００３６】なお、各スナバ回路の抵抗器の数は実施例
のように２個に限定されるものではなく、複数個を設け
てそれらを選択するものであればよく、抵抗値も異なる
ものを設けてもよい。また、スイッチング電源装置の全
てのスナバ回路に複数個の抵抗器を設けて、切替手段で
選択するものに限定されるものでもなく、少なくとも１
個のスナバ回路に複数個の抵抗器と切替手段を設ければ
よい。さらに、このスイッチング電源装置はＤＣモータ
駆動装置を制御するものであり、実施例のような電動カ
ーテンの駆動の制御のみに限定されるものではない。

【００３７】

【発明の効果】請求項１記載のスイッチング電源装置
は、切替手段で複数の抵抗器のうち過熱していない１個
を選択して、コンデンサと接続することにより、抵抗器
の発熱を抑制することができるので、抵抗器は小さな定
格電力のものが使用できるとともに、スイッチング電源
装置のコンパクト化が図れる。

【００３８】また、請求項２記載のスイッチング電源装
置は、請求項１記載の効果に加えて、温度検知部でコン
デンサと接続されている抵抗器の温度を検知し、温度切
替部でその検知温度が所定値になったとき、他の抵抗器
がコンデンサと接続されるよう抵抗器を選択するため、
抵抗器の許容温度に基づいて抵抗器を選択できるので、
抵抗器の劣化を低減して信頼性が向上する。

【００３９】また、請求項３記載のスイッチング電源装
置は、請求項１記載の効果に加えて、時間計測部でスイ
ッチング部に電流が流れている時間を計測し、時間切替
部でその計測時間が所定値になったとき、他の抵抗器が
コンデンサと接続されるよう抵抗器を選択するため、抵
抗器に電流が流れる時間に基づいて抵抗器を選択できる
ので、抵抗器の劣化を低減して信頼性が向上する。

【００４０】また、請求項４記載のスイッチング電源装
置は、請求項１記載の効果に加えて、電流積算計測部で
抵抗器に流れる電流の時間積算値を計測し、積算値切替
部でその時間積算値が所定値になったとき、他の抵抗器
がコンデンサと接続されるよう抵抗器を選択するため、
抵抗器に流れる電流の時間積算値に基づいて抵抗器を選
択できるので、抵抗器の劣化を低減して信頼性が向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すスイッチング電源装
置を用いたＤＣモータ駆動装置の回路図である。

【図２】本発明の第２実施例を示すスイッチング電源装
置のスイッチング部の回路図である。

【図３】本発明の第３実施例を示すスイッチング電源装
置のスイッチング部の回路図である。

【図４】その変形例を示すスイッチング部の回路図であ
る。

【図５】本発明の第４実施例を示すスイッチング電源装
置のスイッチング部の回路図である。

【符号の説明】

A スイッチング電源装置 1 直流変換部 2 交流商用電源 6 スイッチング部 7 スイッチ素子 8 発振器 9 トランス 10 第１スナバ回路 11 第２スナバ回路 12,13 切替手段 14 第２直流変換部 15 極性切替部 20 ＤＣモータ 21 制御回路 21a 切替制御部 Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４ 抵抗器

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電圧を整流平滑して直流電圧に変
   換する直流変換部と、該直流電圧を発振器の周波数によ
   りオンオフしてパルス電圧に変換するスイッチ素子及び
   該パルス電圧を変圧するトランスとを有するとともに、
   スイッチ素子及び／またはトランスの１次側の両端にコ
   ンデンサと抵抗器で構成されるスナバ回路を有するスイ
   ッチング部と、トランスの２次側にあって変圧されたパ
   ルス電圧を整流平滑して直流電圧に変換する第２直流変
   換部と、を具備するスイッチング電源装置において、 前記スナバ回路の少なくとも一方は、複数の抵抗器と、
   該抵抗器のうち過熱していない１個を選択する切替手段
   と、を有することを特徴とするスイッチング電源装置。
2. 【請求項２】 前記切替手段に、抵抗器の温度を検知
   する温度検知部と、該温度検知部の検知温度が所定値に
   なったときに他の抵抗器がコンデンサと接続されるよう
   抵抗器を選択する温度切替部と、を設けたことを特徴と
   する請求項１記載のスイッチング電源装置。
3. 【請求項３】 前記切替手段に、スイッチング部に電
   流が流れている時間を計測する時間計測部と、該時間計
   測部の計測時間が所定値になったときに他の抵抗器がコ
   ンデンサと接続されるよう抵抗器を選択する時間切替部
   と、を設けたことを特徴とする請求項１記載のスイッチ
   ング電源装置。
4. 【請求項４】 前記切替手段は、コンデンサと接続さ
   れている抵抗器に流れる電流の時間積算値を計測する電
   流積算計測部と、該電流積算計測部の時間積算値が所定
   値になったときに他の抵抗器がコンデンサと接続される
   よう抵抗器を選択する積算値切替部と、を設けたことを
   特徴とする請求項１記載のスイッチング電源装置。