JP3427510B2 - 電源装置 - Google Patents

電源装置

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JP3427510B2
JP3427510B2 JP23191494A JP23191494A JP3427510B2 JP 3427510 B2 JP3427510 B2 JP 3427510B2 JP 23191494 A JP23191494 A JP 23191494A JP 23191494 A JP23191494 A JP 23191494A JP 3427510 B2 JP3427510 B2 JP 3427510B2
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transformer
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capacitor
ground fault
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隆 神原
務 塩見
博市 新堀
佳久 平田
俊朗 中村
英毅 濱田
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、直流電源をフライバッ
クトランスを含むスイッチング装置により電圧変換して
負荷に供給する電源装置に関するものであり、例えば、
車両用前照灯の点灯装置に利用されるものである。
【0002】
【従来の技術】図は従来の放電灯点灯装置の回路図で
ある。以下、その回路構成について説明する。トランス
T1の1次巻線N1は、スイッチング素子Qを介して直
流電源V1に接続されている。直流電源V1の負極は接
地されている。トランスT1の2次巻線N2には、ダイ
オードD1を介して平滑用のコンデンサC1が接続され
ている。平滑用のコンデンサC1には、スイッチング素
子Q1,Q2の直列回路とスイッチング素子Q3,Q4
の直列回路が並列接続されている。スイッチング素子Q
1,Q2の接続点とスイッチング素子Q3,Q4の接続
点の間には、負荷1としての放電灯が接続されている。
制御回路2は、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q
4の制御信号と、スイッチング素子Qの制御信号を作成
している。スイッチング素子Qの制御信号は、制御回路
2からスイッチング素子Qに直接供給されている。
【0003】図は、この点灯装置の動作波形図であ
る。スイッチング素子Qは制御回路2により高周波でオ
ン/オフし、2次巻線N2の両端には交流電圧が発生す
る。ダイオードD1はその交流電圧を整流し、コンデン
サC1はそれを平滑して直流電圧に変換する。スイッチ
ング素子Q1、Q2、Q3、Q4はフルブリッジ回路を
構成しており、スイッチング素子Q1,Q4がオン、ス
イッチング素子Q2,Q3がオフとなる第1の状態と、
スイッチング素子Q1,Q4がオフ、スイッチング素子
Q2,Q3がオンとなる第2の状態が低周波で交番する
ことにより、負荷1に矩形波電圧を印加する。以上の動
作は、制御回路2により行われる。制御回路2の動作電
源は、直流電源V1により充電されるコンデンサC2か
ら供給されている。
【0004】また、図は負荷電流検出用の抵抗R1を
挿入した状態を示している。図中、21はPWM制御手
段、22は低周波発振回路、23は反転回路である。直
流電源V1をスイッチング素子Q1により例えば数10
kHzの高周波でスイッチングすることにより、トラン
スT1、ダイオードD1を介して、負荷1へ電力を供給
する。コンデンサC1は、その電力を平滑するために設
けられており、平滑された電力はスイッチング素子Q1
〜Q4よりなる極性切換手段8を介して負荷1に与えら
れる。極性切換手段8が例えば数100Hzの低周波で
負荷1へ加える電圧の極性を切り換えることにより、負
荷1には低周波で交番する略矩形波状の電圧が印加され
る。この動作は低周波発振回路22及び反転回路23に
よって極性切換手段8を駆動することによりなされる。
また、PWM制御手段21は電流検出用の抵抗R1によ
り得られる負荷電流と平滑用のコンデンサC1の電位よ
り得られる負荷電圧の情報に基づいて、負荷1に適正な
電力を供給するように、スイッチング素子QをPWM制
御する。例えば、前記負荷電流と負荷電圧を乗じた値を
一定とするように制御することによって、負荷1の定電
力制御がなされる。以上の構成により、放電灯負荷1は
略矩形波の電圧にて点灯される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
に示す回路において、負荷1とインバータ装置との接続
点aが図のように地絡した場合、図、図に破線で
示す経路にコンデンサC1及びトランスT1の2次巻線
N2から、大きな電流が流れる。ここで、地絡とは、事
故等により負荷1へ至る線が接地することを指す。地絡
していなければ、図、図に破線で示した経路は存在
しないから、回路の通常動作時には、この経路には電流
は流れない。そして、地絡することにより生じる破線で
示したループには、限流要素が存在しない。このため、
電流検出用の抵抗R1を本来流れるべき電流が、この抵
抗R1に流れなくなり、制御手段が電流を増やす方向へ
と作用する等の理由により通常時に比べて過大な電流が
流れることとなる。このため、正常な制御が行えず、負
荷1を安定点灯できなくなる。場合によっては、回路が
破損する等の不具合が生ずる。なお、b点が地絡した場
合も同様である。図10は車載用の前照灯点灯装置の配
線の様子を示している。バッテリーよりなる直流電源V
1のマイナス側はシャーシ(グランドG)に接続されて
おり、バラスト9からランプ負荷1までの配線(a点又
はb点)が間違ってシャーシに接続されると、シャーシ
を介して地絡電流が流れることになる。
【0006】そこで、本発明は負荷との接続部が仮に地
絡した場合においても、その地絡を検出し、回路の動作
を停止させることによって、装置の破損等の不具合を未
然に防ぐことを目的とするものである。また、本発明の
他の目的とするところは、地絡電流そのものを阻止する
ことにある
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の電源装置にあっ
ては、上記の課題を解決するために、図1に示すよう
に、負極を接地されたバッテリーよりなる直流電源V1
に、一端を接地されたスイッチング素子Qを介してトラ
ンスT1の1次巻線N1を接続し、前記トランスT1の
2次巻線N2にダイオードD1を介してコンデンサC1
を接続し、このコンデンサC1に負荷回路を接続し、前
記スイッチング素子Qをスイッチングすることで、前記
トランスT1にエネルギーを蓄積し、そのエネルギーを
前記トランスT1の2次巻線N2より放出するフライバ
ック動作を行う電源装置において、前記スイッチング素
子Qと直流電源V1の接地端との接続点と、前記トラン
スT1の2次巻線N2のダイオードD1が接続されてい
ない一端との間に、地絡電流を検出し得る抵抗R2を接
続し、この抵抗R2の両端に地絡電流による電圧が検出
されたときに前記スイッチング素子Qの動作を停止させ
る制御回路2を備えることを特徴とするものである。
【0008】また、図3示すように、地絡電流が流れ
る経路に地絡電流を阻止する方向にダイオードD2を挿
入したり、図に示すように、地絡電流が流れる方向の
電位を検出したときに、非導通状態となるスイッチング
素子QXを挿入しても良い。
【0009】
【作用】本発明によれば、負極を接地されたバッテリー
よりなる直流電源V1に、一端を接地されたスイッチン
グ素子Qを介してトランスT1の1次巻線N1を接続
し、前記トランスT1の2次巻線N2にダイオードD1
を介してコンデンサC1を接続し、このコンデンサC1
に負荷回路を接続し、前記スイッチング素子Qと直流電
源V1の接地端との接続点と、前記トランスT1の2次
巻線N2のダイオードD1が接続されていない一端との
間に、地絡電流を検出し得る抵抗R2を接続し、この抵
抗R2の両端に地絡電流による電圧が検出されたときに
トランスT1の1次側のスイッチング素子Qの動作を停
止させるようにしたので、仮に負荷への配線が間違って
接地されて地絡電流が流れても、トランスT1の1次側
のスイッチング素子Qの動作が停止することにより、装
置の破損等の不具合を未然に防ぐことができる。
【0010】また、地絡電流が流れる部分に地絡電流を
阻止する方向にダイオードD2を挿入すれば、事故等に
より仮に負荷1への接続点が地絡した場合でも、地絡電
流が流れることを阻止することができる。本発明のさら
に詳しい構成及び作用については、以下に述べる実施例
の説明において詳述する。
【0011】
【実施例】図1は請求項1の発明の一実施例を示す回路
図である。本実施例では、トランスT1の1次側の回路
と2次側の回路の接続点O−P間にインピーダンス要素
である抵抗R2を設け、O−P間の電位をコンパレータ
3で比較することにより、負荷1への接続点aが地絡し
た場合に流れる電流を検出して地絡を判断し、その場合
には、コンパレータ3の出力の変化により、制御回路2
の動作を停止させて、回路の破損を防ぐことができる。
通常、地絡していない状態では、O−P間に流れる電流
は2次側の電圧、電流の検出やスイッチング素子の駆動
のための信号等、微小な信号電流のみである。地絡した
場合には、これに比べて過大な電流がO−P間を通るの
で、それを抵抗R2によって検出するようにしたもので
ある。なお、図2に示す回路のように、インバータ装置
と負荷1との間に、パルス発生器PGとパルストランス
PTを有するランプ始動回路4等が介在する場合に、c
点やd点が地絡した場合についても、同様に効果があ
る。
【0012】図は請求項の発明の構成を示す回路図
である。負荷1へ至る2線のどちらか一方が地絡した際
には、例えば、b点が地絡した場合、破線で示したルー
プYの経路で大電流が流れ、回路が破壊に至る恐れがあ
る。そこで、図の回路では、トランスT1の1次巻線
N1と2次巻線N2の間にダイオードD2を挿入してい
る。このダイオードD2により、地絡電流を防止し、あ
るいは制限でき、回路の破壊を回避することができる。
なお、ダイオードD2は定常状態では導電させておく。
【0013】図は請求項の発明の構成を示す回路図
である。負荷1へ至る2線のどちらか一方が地絡した際
には、例えば、b点が地絡した場合、破線で示したルー
プYの経路で大電流が流れて、回路が破壊に至る恐れが
ある。そこで、図の回路では、コンデンサC1の電圧
V2が上昇し過ぎないように、抵抗R3,R4により出
力電圧V2を検出して、その値が所定値よりも高くなる
と、制御回路2によりスイッチング素子Qの動作を停止
させる。また、トランスT1の1次巻線N1と2次巻線
N2の間にスイッチング素子QXを挿入している。通
常、P点の電位が高く、P点からO点には微小電流しか
流れないため、誤差増幅器5の出力はHighレベルで
あり、スイッチング素子QXはONする。地絡時には、
O点の電位が高くなり、点O,P間に大電流が流れよう
とするが、誤差増幅器5の出力はLowレベルとなり、
スイッチング素子QXはオフする。このように、スイッ
チング素子QXは通常時にはオンにしておき、地絡電流
が流れようとすると、オフにする。これにより、地絡電
流を防止し、あるいは制限でき、回路の破壊を回避する
ことができる。また、スイッチング素子QXがオンする
と、e点を基準として、出力電圧V2の検出値が高くな
り、スイッチング素子Qの動作を停止させることがで
き、さらに安全性を向上させることができる。
【0014】
【発明の効果】請求項1の発明によると、トランスの1
次巻線に一端を接地されたスイッチング素子を介して負
極を接地されたバッテリーよりなる直流電源を接続し、
トランスの2次巻線にダイオードを介してコンデンサを
接続し、コンデンサに負荷回路を接続した電源装置にお
いて、前記スイッチング素子と直流電源の接地端との接
続点と、前記トランスの2次巻線のダイオードが接続さ
れていない一端との間に地絡電流を検出し得る抵抗を接
続し、この抵抗の両端に地絡電流による電圧が検出され
たときにトランスの1次巻線のスイッチング素子の動作
を停止させるようにしたので、負荷への接続線が地絡し
た場合においても、装置の破損等を未然に防ぐことがで
きる効果がある。
【0015】また、請求項2,3の発明によると、トラ
ンスの1次巻線に一端を接地されたスイッチング素子を
介して負極を接地されたバッテリーよりなる直流電源を
接続し、トランスの2次巻線にダイオードを介してコン
デンサを接続し、コンデンサに負荷回路を接続した電源
装置において、前記スイッチング素子と直流電源の接地
端との接続点と、前記トランスの2次巻線のダイオード
が接続されていない一端との間にダイオード等の整流手
段を挿入したので、負荷への接続線が地絡した場合にお
いても、地絡による大電流を防止することができ、装置
の破損等を未然に防ぐことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1の発明の一実施例を示す回路図であ
る。
【図2】請求項1の発明の他の実施例の要部構成を示す
回路図である。
【図3】請求項2の発明の構成を示す回路図である。
【図4】請求項3の発明の構成を示す回路図である。
【図5】従来の非絶縁型の電源装置の回路図である。
【図6】従来の非絶縁型の電源装置の動作波形図であ
る。
【図7】従来の非絶縁型の電源装置の地絡時の回路図で
ある。
【図8】従来例の地絡時の第1の電流経路を示す回路図
である。
【図9】従来例の地絡時の第2の電流経路を示す回路図
である。
【図10】従来の車両用の前照用点灯装置の配線状態を
示す説明図である。
【符号の説明】
V1 直流電源 T1 トランス D1 ダイオード C1 コンデンサ R2 地絡電流検出用の抵抗 Q スイッチング素子 1 負荷 2 制御回路 3 電圧検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平田 佳久 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電 工株式会社内 (72)発明者 中村 俊朗 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電 工株式会社内 (72)発明者 濱田 英毅 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電 工株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−99472(JP,A) 特開 昭51−33839(JP,A) 特開 平5−328740(JP,A) 特開 平5−137326(JP,A) 実開 昭59−104214(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 7/48 H05B 41/24

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 負極を接地されたバッテリーよりなる
    直流電源に、一端を接地されたスイッチング素子を介し
    てトランスの1次巻線を接続し、前記トランスの2次巻
    線にダイオードを介してコンデンサを接続し、このコン
    デンサに負荷回路を接続し、前記スイッチング素子をス
    イッチングすることで、前記トランスにエネルギーを蓄
    積し、そのエネルギーを前記トランスの2次巻線より放
    出するフライバック動作を行う電源装置において、前記
    スイッチング素子と直流電源の接地端との接続点と、前
    記トランスの2次巻線のダイオードが接続されていない
    一端との間に、地絡電流を検出し得る抵抗を接続し、こ
    の抵抗の両端に地絡電流による電圧が検出されたときに
    前記スイッチング素子の動作を停止させる制御手段を備
    えることを特徴とする電源装置。
  2. 【請求項2】 負極を接地されたバッテリーよりなる
    直流電源に、一端を接地されたスイッチング素子を介し
    てトランスの1次巻線を接続し、前記トランスの2次巻
    線にダイオードを介してコンデンサを接続し、このコン
    デンサに負荷回路を接続し、前記スイッチング素子をス
    イッチングすることで、前記トランスにエネルギーを蓄
    積し、そのエネルギーを前記トランスの2次巻線より放
    出するフライバック動作を行う電源装置において、前記
    スイッチング素子と直流電源の接地端との接続点と、前
    記トランスの2次巻線のダイオードが接続されていない
    一端との間に、地絡電流を阻止する方向に整流手段を挿
    入したことを特徴とする電源装置。
  3. 【請求項3】 前記整流手段は、第2のスイッチング
    素子と、この第2のスイッチング素子の両端に印加され
    る電圧が地絡電流の流れる方向の電圧であるときに第2
    のスイッチング素子を非導通状態とする電圧検出手段と
    から構成されていることを特徴とする請求項2記載の電
    源装置。
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