JP4454717B2 - 電源装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源装置に係り、特に、過電流検出機能を有する電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プリンタ等に搭載される電源は、例えば図３に示す如く通常モータ等のエンジン駆動用（従来例では２４Ｖ）とエンジン制御用（従来例では５Ｖと３Ｖ）の三出力電源となっている。これらの出力の保護機能は各々持っており、通常過電流があるとＡＣ電源をオフするまで出力を停止し続けるように制御される（以下、過電流ラッチと呼ぶ）。
【０００３】
図３において、１はＡＣ電源であり、ダイオードブリッジ２で全波整流され、平滑コンデンサ３で平滑される。４は電源制御用ＩＣであり、電源制御用ＩＣスタート用抵抗５、６により起動される。電源起動後は、電源制御用ＩＣ４はＦＥＴ７をＯＮ／ＯＦＦ制御する。ＦＥＴ７がＯＮの時、トランスのメイン巻線２７に充電され、ＦＥＴがＯＦＦの時、トランスの補助巻線２９より電圧がダイオード９、コンデンサ８で放出され、電源起動後の電源制御用ＩＣ４用の補助電源となる。同時にＦＥＴ７がＯＦＦの時、ダイオード１６を介してトランスの２４Ｖ巻線２８に電圧がコンデンサ２０を充電し、且つフィルタ回路のコイル３４とコンデンサ３５によって平滑される。同時にＦＥＴがＯＦＦの時、ダイオード１８を介してコンデンサ２１を充電し、且つフィルタ回路のコイル３６とコンデンサ３７によって平滑される。
【０００４】
２４はシャントレギュレータであり、５Ｖ電圧をフィードバック抵抗２５、２６で分圧された値とシャントレギュレータ２４のリファレンス電圧が等しくなるようにカソードからアノードへ電流を流す。２３は電源制限抵抗であり、１２はフォトカプラである。フォトカプラ１２の発光部に電流が流れると受光部はオンし、電源制御用ＩＣ４のＦ.Ｂ部より電流が流出する。この電流に応じて電源制御用ＩＣ４はデューティを制御し電源を安定化する。６１は過電流の際に電圧を降下する機能を有するＤＣ／ＤＣコンバータであり、従来例では２４Ｖから３.３Ｖを生成する。
【０００５】
５０はコンパレータであり、５Ｖの電流検出抵抗５１の抵抗によるドロップ電圧を検出している。コンパレータ５０の反転入力部には電流検出抵抗５１前の電圧の抵抗５３と抵抗５２の分圧が入力され、コンパレータ５０の非反転入力部には５Ｖが入力されている。装置の負荷の短絡等で電流検出抵抗５１前の電圧の抵抗５３と抵抗５２の分圧が電流検出抵抗５１後の電圧より高くなったとき、コンパレータ５０内部の出力トランジスタが反転しＬｏｗとなり、抵抗５５、抵抗５６を通して電流が流れ、トランジスタ５８がオンする。トランジスタ５８がオンすると、２４Ｖが抵抗５７を通してフォトカプラ５９へ電流が流れる。その電流の電流伝達率だけフォトカプラ５９のエミッタに電流が流れ、電源制御用ＩＣ４のシャットダウンピン（Ｓ.Ｄ）へ電流が流れ、電源制御用ＩＣ４が発振動作を停止する。電源制御用ＩＣ４は電源電圧（Ｖｃｃ）が入力されている間中ずっと発振停止状態を維持する。この動作を過電流ラッチと呼ぶ。
【０００６】
同様な過電流ラッチ回路（抵抗６２、抵抗６３、抵抗６４、抵抗６５、コンパレータ６６）が３.３Ｖ回路にもある。ＤＣ／ＤＣコンバータ６１では過電流時３.３Ｖの電圧しか低下しないため、３.３Ｖと他の電流（例えば５Ｖ、２４Ｖ）を混在しているＩＣが誤動作や最悪のときは破壊してしまうからである。同様に２４Ｖ電源にも過電流ラッチ回路（抵抗６７、抵抗６８、抵抗６９、コンパレータ７０、抵抗７１、抵抗７２）が３.３Ｖ回路にもある。
【０００７】
図４は従来例におけるこの過電流の際に電圧を降下する機能を有するＤＣ／ＤＣコンバータの一例を示す回路図である。７１は過電流検知回路であり、駆動トランジスタに入力される電流を検出する。７２はトランジスタであり、２４Ｖをスイッチングすることにより、オン時にコイル７４、コンデンサ７５を充電し、オフ時にコイル７４に蓄えられたエネルギをダイオード７３、コンデンサ７５と回生する。抵抗７９、抵抗８０は検出抵抗であり、エラーアンプ８１の反転入力部に入力されている。７６は基準電圧であり、エラーアンプ８１の非反転入力部に入力される。エラーアンプ８１はこれらの差を増幅しパルス幅変調器８３の非反転入力部へ入力する。
【０００８】
一方、パルス幅変調器８３の反転入力部には発振器８４からの三角波が入力されており、これらの差によりラッチドライバ８２をオンオフする。ラッチドライバ８２は通常時はパルス幅変調器８３の出力に従ってトランジスタ７２をオンオフするが、過電流検知回路８５が過電流を検知した際はパルス幅変調器８３の値によらずトランジスタ７２の出力をオフにし続ける。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の電源装置においては下記のような問題があった。即ち、上述したように電源装置に多数の過電流回路を設けることにより、回路面積の増大やコストアップにつながってしまうという問題があった。特に３.３Ｖ回路では二重の過電流検知回路を設置するという無駄が生じていた。
【００１０】
本発明は、上述した点に鑑みなされたものであり、回路面積の増大やコストアップを防ぐことを可能とした電源装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明は、トランスの一次側に設けられた主巻線に交流電源からの電圧を整流及び平滑して入力する電圧入力部と、前記主巻線に入力される電圧をスイッチングするスイッチング素子の動作を制御する制御手段であって、前記主巻線に電圧が入力されることによって、前記トランスの一次側に設けられた補助巻線に発生する電圧が供給されて動作する制御手段と、 前記主巻線に電圧が入力されることによって、前記トランスの二次側に設けられた第１巻線に生じる電圧を整流及び平滑して第１直流電圧を出力する第１電圧変換手段と、前記主巻線に電圧が入力されることによって、前記トランスの二次側に設けられた第２巻線に生じる電圧を整流及び平滑して第２直流電圧を出力する第２電圧変換手段と、前記第１電圧変換手段からの前記第１直流電圧を変換して第３直流電圧を出力する第３電圧変換手段と、前記第１直流電圧の出力低下を検知する第１出力低下検知部であって、前記第１直流電圧の出力低下を検知した場合は、検知結果を前記制御手段にフィードバックすることにより前記制御手段の動作を停止させる第１出力低下検知部と、前記第２直流電圧の出力低下を検知する第２出力低下検知部であって、前記第２直流電圧の出力低下を検知した場合は、検知結果を前記制御手段にフィードバックすることにより前記制御手段の動作を停止させる第２出力低下検知部と、を備え、前記第２出力低下検知部に前記第３電圧変換手段からの前記第３直流電圧が入力されており、前記第２出力低下検知部は、前記第３電圧変換手段からの前記第３直流電圧が低下したことを検知して、検知結果を前記制御手段にフィードバックすることにより前記制御手段の動作を停止させることを特徴とする。
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項２記載の本発明は、前記第１出力低下検知部は、前記第１電圧変換手段の出力段に接続される電流検出抵抗の前後の電圧を比較して、前記制御手段の動作を停止する信号を出力する第１コンパレータを有し、前記第２出力低下検知部は、前記第２電圧変換手段の出力段に接続される電流検出抵抗の前後の電圧を比較して、前記制御手段の動作を停止する信号を出力する第２コンパレータを有し、前記第２コンパレータの非反転入力部に、前記第３直流電圧が入力されることを特徴とする。
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項３記載の本発明は、更に、前記第２コンパレータの非反転入力部に、ダイオード、または、トランジスタを介して前記第３直流電圧が入力されることを特徴とする。
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項４記載の本発明は、前記第１直流電圧は、前記第２直流電圧よりも小さい電圧であり、前記第３直流電圧は、前記第２直流電圧よりも小さい電圧であることを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２２】
［第１の実施の形態］
図１は本発明の第１の実施の形態に係る電源装置の構成を示す回路図である。本発明の第１の実施の形態に係る電源装置は、ＡＣ電源１、ダイオードブリッジ２、平滑コンデンサ３、電源制御用ＩＣ４、電源制御用ＩＣスタート用抵抗５、６、ＦＥＴ７、コンデンサ８、２０、２１、３５、３７、ダイオード９、１６、１８、フォトカプラ１２、５９、トランス１５、抵抗２３、２５、２６、２７、５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、６０、６７、６８、６９、７１、７２、９１、シャントレギュレータ２４、コイル３４、３６、コンパレータ５０、７０、トランジスタ５８、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１、コンパレータ５０、７０を備えている。図中２７はトランス１５のメイン巻線、２８は２４Ｖ巻線、２９は補助巻線である。
【００２３】
上記要部の接続状態を説明すると、ＡＣ電源１はダイオードブリッジ２と接続され、ダイオードブリッジ２は平滑コンデンサ３と接続されると共に、トランス１５のメイン巻線２７と接続されている。電源制御用ＩＣ４のＯＵＴ端子はＦＥＴ７と接続され、ＶＣＣ端子は電源制御用ＩＣスタート用抵抗５、６の接続点と接続され、ＧＮＤ端子はフォトカプラ１２を構成するフォトトランジスタのエミッタと接続され、Ｆ.Ｂ端子はフォトカプラ１２を構成するフォトトランジスタのコレクタと接続され、Ｓ.Ｄ端子はフォトカプラ５９を構成するフォトトランジスタのエミッタと接続され、ＶＣＣ端子とＧＮＤ端子の間にはトランス１５の補助巻線２９が接続されている。
【００２４】
トランス１５の２４Ｖ巻線２８はダイオード１６、コンデンサ２０、コイル３４、コンデンサ３５、抵抗６７と接続され、更にモータ用電源２４ＶとＤＣ／ＤＣコンバータ６１等と接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ６１は制御用電源２・３.３Ｖと接続されている。トランス１５の補助巻線２９はダイオード１８、コンデンサ２１、コイル３６、コンデンサ３７、抵抗５１と接続され、更に制御用電源１・５Ｖと接続されている。
【００２５】
コンパレータ７０の非反転入力部には抵抗７１、７２で分圧された電圧が入力され、反転入力部には抵抗６８、６９で分圧された電圧が入力される。コンパレータ５０の非反転入力部には抵抗５４を通過した電圧と抵抗９１を通過した電圧が入力され、反転入力部には抵抗５２、５３で分圧された値が入力される。フォトカプラ５９を構成するフォトダイオードはトランジスタ５８と接続され、フォトカプラ５９を構成するフォトトランジスタのコレクタはトランス１５の補助巻線２９側と接続されている。フォトカプラ１２を構成するフォトダイオードはトランス１５の補助巻線２９側と、シャントレギュレータ２４と接続されている。
【００２６】
本発明の第１の実施の形態に係る電源装置が上述した従来例に係る電源装置と相異する点は、従来例における３.３Ｖの電流検出を廃止した点と、代わりに従来５Ｖの電流検出を行っていたコンパレータ５０の非反転入力部に電圧３.３Ｖが入力されている点である。これ以外の構成は同様であり図１において上記図３と同じ機能を有するものは同じ符号を付し説明を省略する。
【００２８】
次に、上記の如く構成された本発明の第１の実施の形態に係る電源装置の動作を図１を参照しながら説明する。
【００２９】
上述した如く、本発明の第１の実施の形態では、従来例における３.３Ｖの電流検出を廃止し、代わりに従来５Ｖの電流検出を行っていたコンパレータ５０の非反転入力部に電圧３.３Ｖが入力されている。このとき、３.３Ｖが定常電圧かつ５Ｖ電流が過電流の際には、抵抗５１に流れる電流が増加することによってコンパレータ５０の反転側の電圧が非反転側の電圧より上昇し、出力がＬｏｗに反転し、フォトカプラ５９を構成するフォトダイオードを光らせて電源制御用ＩＣ４は動作停止（過電流ラッチ）する。
【００３０】
一方、３.３Ｖが過電流の際には、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１は電圧が降下する。すると、コンパレータ５０の非反転側の電圧が降下して反転側より小さくなるため、上記と同様に出力がＬｏｗに反転し、フォトカプラ５９を構成するフォトダイオードを光らせて電源制御用ＩＣ４は動作停止（過電流ラッチ）する。
【００３１】
尚、本発明の第１の実施の形態では、過電流の際に電圧を降下する機能を有するＤＣ／ＤＣコンバータについて説明してきたが、過電流の際に電圧を降下するシリーズレギュレータなどについても同様なことが言える。また、電圧検出のためコンパレータを使用しているが、オペアンプ等でもよい。また、三出力電源について述べたが、二出力電源やＤＣ／ＤＣコンバータが複数個あっても同様な回路は実現できる。
【００３２】
以上説明したように、本発明の第１の実施の形態に係る電源装置によれば、第一の出力電源よりＤＣコンバートにより生成された第二の出力電源の出力低下を検知する出力低下検知回路を備えると共に、第一の出力電源の負荷状態を検知する第一の負荷検知機能と、第一の負荷検知機能で既定値より負荷が多いと検知した場合に第一の出力電源を停止させ続ける出力ラッチ機能と、第二の出力電源の負荷状態を検知する第二の負荷検知機能と、第二の負荷検知機能で既定値より負荷が多いと検知した場合に第二の出力電源の出力を低下させる出力低下機能とを有する電源装置であって、出力低下検知回路で第二の出力電源の出力が既定値より低いことが検知された場合、出力ラッチ機能を用いて第二の出力電源の出力をラッチさせるため、下記のような作用及び効果を奏する。
【００３３】
上記構成において、３.３Ｖが定常電圧かつ５Ｖ電流が過電流の時は、抵抗５１に流れる電流が増加するため、コンパレータ５０の反転側の電圧が非反転側の電圧より上昇して出力がＬｏｗに反転し、フォトカプラ５９に電流が流れ電源制御用ＩＣ４は動作停止する。３.３Ｖが過電流の時は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１の電圧が降下し、コンパレータ５０の非反転側の電圧が降下して反転側より小さくなり出力がＬｏｗに反転し、フォトカプラ５９に電流が流れ電源制御用ＩＣ４は動作停止する。
【００３４】
従って、本発明の第１の実施の形態においては、従来の如く電流検出抵抗で行っていた電流検出方法を、本発明の如く過電流により低下した電圧を検出することによって別の過電流ラッチ回路を使用して過電流ラッチを行うことで、回路面積の増大やコストアップを防ぐことが可能となる効果を奏する。
【００３５】
［第２の実施の形態］
図２は本発明の第２の実施の形態に係る電源装置の構成を示す回路図である。本発明の第２の実施の形態に係る電源装置は、ＡＣ電源１、ダイオードブリッジ２、平滑コンデンサ３、電源制御用ＩＣ４、電源制御用ＩＣスタート用抵抗５、６、ＦＥＴ７、コンデンサ８、２０、２１、３５、３７、ダイオード９、１６、１８、フォトカプラ１２、５９、トランス１５、抵抗２３、２５、２６、２７、５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、６０、６７、６８、６９、７１、７２、シャントレギュレータ２４、コイル３４、３６、コンパレータ５０、７０、トランジスタ５８、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１、コンパレータ５０、７０、電圧検出ダイオード１０１、１０２、１０３を備えている。図中２７はトランス１５のメイン巻線、２８は２４Ｖ巻線、２９は補助巻線である。
【００３６】
上記要部の接続状態を説明すると、ＡＣ電源１はダイオードブリッジ２と接続され、ダイオードブリッジ２は平滑コンデンサ３と接続されると共に、トランス１５のメイン巻線２７と接続されている。電源制御用ＩＣ４のＯＵＴ端子はＦＥＴ７と接続され、ＶＣＣ端子は電源制御用ＩＣスタート用抵抗５、６の接続点と接続され、ＧＮＤ端子はフォトカプラ１２を構成するフォトトランジスタのエミッタと接続され、Ｆ.Ｂ端子はフォトカプラ１２を構成するフォトトランジスタのコレクタと接続され、Ｓ.Ｄ端子はフォトカプラ５９を構成するフォトトランジスタのエミッタと接続され、ＶＣＣ端子とＧＮＤ端子の間にはトランス１５の補助巻線２９が接続されている。
【００３７】
トランス１５の２４Ｖ巻線２８はダイオード１６、コンデンサ２０、コイル３４、コンデンサ３５、抵抗６７と接続され、更にモータ用電源２４ＶとＤＣ／ＤＣコンバータ６１等と接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ６１は制御用電源２・３.３Ｖと接続されている。制御用電源２・３.３Ｖには直列接続された３本の電圧検出ダイオード１０１、１０２、１０３が接続されている。トランス１５の補助巻線２９はダイオード１８、コンデンサ２１、コイル３６、コンデンサ３７、抵抗５１と接続され、更に制御用電源１・５Ｖと接続されている。
【００３８】
コンパレータ７０の非反転入力部には抵抗７１、７２で分圧された電圧が入力され、反転入力部には抵抗６８、６９で分圧された電圧が入力される。コンパレータ５０の非反転入力部には抵抗５４を通過した電圧が入力され、反転入力部には抵抗５２、５３で分圧された電圧が入力される。フォトカプラ５９を構成するフォトダイオードはトランジスタ５８と接続され、フォトカプラ５９を構成するフォトトランジスタのコレクタはトランス１５の補助巻線２９側と接続されている。フォトカプラ１２を構成するフォトダイオードはトランス１５の補助巻線２９側と、シャントレギュレータ２４と接続されている。
【００３９】
本発明の第２の実施の形態に係る電源装置が上述した第１の実施の形態に係る電源装置と相異する点は、３.３Ｖの電圧の低下を検出する手段としてダイオードを３本（電圧検出ダイオード１０１、電圧検出ダイオード１０２、電圧検出ダイオード１０３）を新規に設けた点である。これ以外の構成は同様であり図２において上記図１と同じ機能を有するものは同じ符号を付し説明を省略する。
【００４０】
次に、上記の如く構成された本発明の第２の実施の形態に係る電源装置の動作を図２を参照しながら説明する。
【００４１】
上述した如く、本発明の第２の実施の形態では、３.３Ｖの電圧の低下を検出する手段として３本の電圧検出ダイオード１０１、電圧検出ダイオード１０２、電圧検出ダイオード１０３を挿入してある。定常時は５Ｖと３.３Ｖの電位差は１.７Ｖのため、これら３本の電圧検出ダイオード１０１、１０２、１０３を通して電流は流れない。
【００４２】
しかし、３.３Ｖの電流が過電流になった際、３.３Ｖの電圧が降下することによって５Ｖと３.３Ｖの電位差が広がり、電圧検出ダイオード１０１、１０２、１０３を通して電流が流れる。すると、５Ｖが過電流となり５Ｖの過電流検知を使用して３.３Ｖの過電流ラッチをかけることが可能となる。
【００４３】
尚、本発明の第２の実施の形態では、電圧検出のためのダイオードを３本使用しているが、ツェナダイオード、トランジスタなどを使用してもよい。
【００４４】
以上説明したように、本発明の第２の実施の形態に係る電源装置によれば、第一の出力電源よりＤＣコンバートにより生成された第二の出力電源の出力低下を検知する出力低下検知回路を備えると共に、第一の出力電源の負荷状態を検知する第一の負荷検知機能と、第一の負荷検知機能で既定値より負荷が多いと検知した場合に第一の出力電源を停止させ続ける出力ラッチ機能と、第二の出力電源の負荷状態を検知する第二の負荷検知機能と、第二の負荷検知機能で既定値より負荷が多いと検知した場合に第二の出力電源の出力を低下させる出力低下機能とを有する電源装置であって、出力低下検知回路の機能と第一の負荷検知機能とを共用し、出力ラッチ機能を用いて第二の出力電源の出力をラッチさせるため、下記のような作用及び効果を奏する。
【００４５】
上記構成において、定常時は、５Ｖと３.３Ｖの電位差は１.７Ｖのため、ダイオード１０１、１０２、１０３を通して電流は流れない。３.３Ｖの電流が過電流になった時は、３.３Ｖの電圧が降下するため５Ｖと３.３Ｖの電位差が広がり、ダイオード１０１、１０２、１０３を通して電流が流れ、５Ｖが過電流となり５Ｖの過電流検知を使用して３.３Ｖの過電流ラッチをかける。
【００４６】
従って、本発明の第２の実施の形態においても、上記第１の実施の形態と同様に、従来の如く電流検出抵抗で行っていた電流検出方法を、本発明の如く過電流により低下した電圧を検出することによって別の過電流ラッチ回路を使用して過電流ラッチを行うことで、回路面積の増大やコストアップを防ぐことが可能となる効果を奏する。
【００４７】
尚、本発明の電源装置は、複数の機器から構成されるシステムに適用しても、１つの機器からなる装置に適用してもよい。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数の直流電圧を出力する電源装置において、過電流検出回路を簡易な構成で共有化することができるので、回路面積やコストの増大を抑制することが可能となる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態に係る電源装置の構成を示す回路図である。
【図２】 本発明の第２の実施の形態に係る電源装置の構成を示す回路図である。
【図３】 従来例に係る電源装置の構成を示す回路図である。
【図４】 従来例に係る電源装置のＤＣ／ＤＣコンバータの構成を示す回路図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源装置に係り、特に、過電流検出機能を有する電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プリンタ等に搭載される電源は、例えば図３に示す如く通常モータ等のエンジン駆動用（従来例では２４Ｖ）とエンジン制御用（従来例では５Ｖと３Ｖ）の三出力電源となっている。これらの出力の保護機能は各々持っており、通常過電流があるとＡＣ電源をオフするまで出力を停止し続けるように制御される（以下、過電流ラッチと呼ぶ）。
【０００３】
図３において、１はＡＣ電源であり、ダイオードブリッジ２で全波整流され、平滑コンデンサ３で平滑される。４は電源制御用ＩＣであり、電源制御用ＩＣスタート用抵抗５、６により起動される。電源起動後は、電源制御用ＩＣ４はＦＥＴ７をＯＮ／ＯＦＦ制御する。ＦＥＴ７がＯＮの時、トランスのメイン巻線２７に充電され、ＦＥＴがＯＦＦの時、トランスの補助巻線２９より電圧がダイオード９、コンデンサ８で放出され、電源起動後の電源制御用ＩＣ４用の補助電源となる。同時にＦＥＴ７がＯＦＦの時、ダイオード１６を介してトランスの２４Ｖ巻線２８に電圧がコンデンサ２０を充電し、且つフィルタ回路のコイル３４とコンデンサ３５によって平滑される。同時にＦＥＴがＯＦＦの時、ダイオード１８を介してコンデンサ２１を充電し、且つフィルタ回路のコイル３６とコンデンサ３７によって平滑される。
【０００４】
２４はシャントレギュレータであり、５Ｖ電圧をフィードバック抵抗２５、２６で分圧された値とシャントレギュレータ２４のリファレンス電圧が等しくなるようにカソードからアノードへ電流を流す。２３は電源制限抵抗であり、１２はフォトカプラである。フォトカプラ１２の発光部に電流が流れると受光部はオンし、電源制御用ＩＣ４のＦ.Ｂ部より電流が流出する。この電流に応じて電源制御用ＩＣ４はデューティを制御し電源を安定化する。６１は過電流の際に電圧を降下する機能を有するＤＣ／ＤＣコンバータであり、従来例では２４Ｖから３.３Ｖを生成する。
【０００５】
５０はコンパレータであり、５Ｖの電流検出抵抗５１の抵抗によるドロップ電圧を検出している。コンパレータ５０の反転入力部には電流検出抵抗５１前の電圧の抵抗５３と抵抗５２の分圧が入力され、コンパレータ５０の非反転入力部には５Ｖが入力されている。装置の負荷の短絡等で電流検出抵抗５１前の電圧の抵抗５３と抵抗５２の分圧が電流検出抵抗５１後の電圧より高くなったとき、コンパレータ５０内部の出力トランジスタが反転しＬｏｗとなり、抵抗５５、抵抗５６を通して電流が流れ、トランジスタ５８がオンする。トランジスタ５８がオンすると、２４Ｖが抵抗５７を通してフォトカプラ５９へ電流が流れる。その電流の電流伝達率だけフォトカプラ５９のエミッタに電流が流れ、電源制御用ＩＣ４のシャットダウンピン（Ｓ.Ｄ）へ電流が流れ、電源制御用ＩＣ４が発振動作を停止する。電源制御用ＩＣ４は電源電圧（Ｖｃｃ）が入力されている間中ずっと発振停止状態を維持する。この動作を過電流ラッチと呼ぶ。
【０００６】
同様な過電流ラッチ回路（抵抗６２、抵抗６３、抵抗６４、抵抗６５、コンパレータ６６）が３.３Ｖ回路にもある。ＤＣ／ＤＣコンバータ６１では過電流時３.３Ｖの電圧しか低下しないため、３.３Ｖと他の電流（例えば５Ｖ、２４Ｖ）を混在しているＩＣが誤動作や最悪のときは破壊してしまうからである。同様に２４Ｖ電源にも過電流ラッチ回路（抵抗６７、抵抗６８、抵抗６９、コンパレータ７０、抵抗７１、抵抗７２）が３.３Ｖ回路にもある。
【０００７】
図４は従来例におけるこの過電流の際に電圧を降下する機能を有するＤＣ／ＤＣコンバータの一例を示す回路図である。７１は過電流検知回路であり、駆動トランジスタに入力される電流を検出する。７２はトランジスタであり、２４Ｖをスイッチングすることにより、オン時にコイル７４、コンデンサ７５を充電し、オフ時にコイル７４に蓄えられたエネルギをダイオード７３、コンデンサ７５と回生する。抵抗７９、抵抗８０は検出抵抗であり、エラーアンプ８１の反転入力部に入力されている。７６は基準電圧であり、エラーアンプ８１の非反転入力部に入力される。エラーアンプ８１はこれらの差を増幅しパルス幅変調器８３の非反転入力部へ入力する。
【０００８】
一方、パルス幅変調器８３の反転入力部には発振器８４からの三角波が入力されており、これらの差によりラッチドライバ８２をオンオフする。ラッチドライバ８２は通常時はパルス幅変調器８３の出力に従ってトランジスタ７２をオンオフするが、過電流検知回路８５が過電流を検知した際はパルス幅変調器８３の値によらずトランジスタ７２の出力をオフにし続ける。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の電源装置においては下記のような問題があった。即ち、上述したように電源装置に多数の過電流回路を設けることにより、回路面積の増大やコストアップにつながってしまうという問題があった。特に３.３Ｖ回路では二重の過電流検知回路を設置するという無駄が生じていた。
【００１０】
本発明は、上述した点に鑑みなされたものであり、回路面積の増大やコストアップを防ぐことを可能とした電源装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明は、トランスの一次側に設けられた主巻線に交流電源からの電圧を整流及び平滑して入力する電圧入力部と、前記主巻線に入力される電圧をスイッチングするスイッチング素子の動作を制御する制御手段であって、前記主巻線に電圧が入力されることによって、前記トランスの一次側に設けられた補助巻線に発生する電圧が供給されて動作する制御手段と、 前記主巻線に電圧が入力されることによって、前記トランスの二次側に設けられた第１巻線に生じる電圧を整流及び平滑して第１直流電圧を出力する第１電圧変換手段と、前記主巻線に電圧が入力されることによって、前記トランスの二次側に設けられた第２巻線に生じる電圧を整流及び平滑して第２直流電圧を出力する第２電圧変換手段と、前記第１電圧変換手段からの前記第１直流電圧を変換して第３直流電圧を出力する第３電圧変換手段と、前記第１直流電圧の出力低下を検知する第１出力低下検知部であって、前記第１直流電圧の出力低下を検知した場合は、検知結果を前記制御手段にフィードバックすることにより前記制御手段の動作を停止させる第１出力低下検知部と、前記第２直流電圧の出力低下を検知する第２出力低下検知部であって、前記第２直流電圧の出力低下を検知した場合は、検知結果を前記制御手段にフィードバックすることにより前記制御手段の動作を停止させる第２出力低下検知部と、を備え、前記第２出力低下検知部に前記第３電圧変換手段からの前記第３直流電圧が入力されており、前記第２出力低下検知部は、前記第３電圧変換手段からの前記第３直流電圧が低下したことを検知して、検知結果を前記制御手段にフィードバックすることにより前記制御手段の動作を停止させることを特徴とする。
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項２記載の本発明は、前記第１出力低下検知部は、前記第１電圧変換手段の出力段に接続される電流検出抵抗の前後の電圧を比較して、前記制御手段の動作を停止する信号を出力する第１コンパレータを有し、前記第２出力低下検知部は、前記第２電圧変換手段の出力段に接続される電流検出抵抗の前後の電圧を比較して、前記制御手段の動作を停止する信号を出力する第２コンパレータを有し、前記第２コンパレータの非反転入力部に、前記第３直流電圧が入力されることを特徴とする。
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項３記載の本発明は、更に、前記第２コンパレータの非反転入力部に、ダイオード、または、トランジスタを介して前記第３直流電圧が入力されることを特徴とする。
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項４記載の本発明は、前記第１直流電圧は、前記第２直流電圧よりも小さい電圧であり、前記第３直流電圧は、前記第２直流電圧よりも小さい電圧であることを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２２】
［第１の実施の形態］
図１は本発明の第１の実施の形態に係る電源装置の構成を示す回路図である。本発明の第１の実施の形態に係る電源装置は、ＡＣ電源１、ダイオードブリッジ２、平滑コンデンサ３、電源制御用ＩＣ４、電源制御用ＩＣスタート用抵抗５、６、ＦＥＴ７、コンデンサ８、２０、２１、３５、３７、ダイオード９、１６、１８、フォトカプラ１２、５９、トランス１５、抵抗２３、２５、２６、２７、５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、６０、６７、６８、６９、７１、７２、９１、シャントレギュレータ２４、コイル３４、３６、コンパレータ５０、７０、トランジスタ５８、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１、コンパレータ５０、７０を備えている。図中２７はトランス１５のメイン巻線、２８は２４Ｖ巻線、２９は補助巻線である。
【００２３】
上記要部の接続状態を説明すると、ＡＣ電源１はダイオードブリッジ２と接続され、ダイオードブリッジ２は平滑コンデンサ３と接続されると共に、トランス１５のメイン巻線２７と接続されている。電源制御用ＩＣ４のＯＵＴ端子はＦＥＴ７と接続され、ＶＣＣ端子は電源制御用ＩＣスタート用抵抗５、６の接続点と接続され、ＧＮＤ端子はフォトカプラ１２を構成するフォトトランジスタのエミッタと接続され、Ｆ.Ｂ端子はフォトカプラ１２を構成するフォトトランジスタのコレクタと接続され、Ｓ.Ｄ端子はフォトカプラ５９を構成するフォトトランジスタのエミッタと接続され、ＶＣＣ端子とＧＮＤ端子の間にはトランス１５の補助巻線２９が接続されている。
【００２４】
トランス１５の２４Ｖ巻線２８はダイオード１６、コンデンサ２０、コイル３４、コンデンサ３５、抵抗６７と接続され、更にモータ用電源２４ＶとＤＣ／ＤＣコンバータ６１等と接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ６１は制御用電源２・３.３Ｖと接続されている。トランス１５の補助巻線２９はダイオード１８、コンデンサ２１、コイル３６、コンデンサ３７、抵抗５１と接続され、更に制御用電源１・５Ｖと接続されている。
【００２５】
コンパレータ７０の非反転入力部には抵抗７１、７２で分圧された電圧が入力され、反転入力部には抵抗６８、６９で分圧された電圧が入力される。コンパレータ５０の非反転入力部には抵抗５４を通過した電圧と抵抗９１を通過した電圧が入力され、反転入力部には抵抗５２、５３で分圧された値が入力される。フォトカプラ５９を構成するフォトダイオードはトランジスタ５８と接続され、フォトカプラ５９を構成するフォトトランジスタのコレクタはトランス１５の補助巻線２９側と接続されている。フォトカプラ１２を構成するフォトダイオードはトランス１５の補助巻線２９側と、シャントレギュレータ２４と接続されている。
【００２６】
本発明の第１の実施の形態に係る電源装置が上述した従来例に係る電源装置と相異する点は、従来例における３.３Ｖの電流検出を廃止した点と、代わりに従来５Ｖの電流検出を行っていたコンパレータ５０の非反転入力部に電圧３.３Ｖが入力されている点である。これ以外の構成は同様であり図１において上記図３と同じ機能を有するものは同じ符号を付し説明を省略する。
【００２８】
次に、上記の如く構成された本発明の第１の実施の形態に係る電源装置の動作を図１を参照しながら説明する。
【００２９】
上述した如く、本発明の第１の実施の形態では、従来例における３.３Ｖの電流検出を廃止し、代わりに従来５Ｖの電流検出を行っていたコンパレータ５０の非反転入力部に電圧３.３Ｖが入力されている。このとき、３.３Ｖが定常電圧かつ５Ｖ電流が過電流の際には、抵抗５１に流れる電流が増加することによってコンパレータ５０の反転側の電圧が非反転側の電圧より上昇し、出力がＬｏｗに反転し、フォトカプラ５９を構成するフォトダイオードを光らせて電源制御用ＩＣ４は動作停止（過電流ラッチ）する。
【００３０】
一方、３.３Ｖが過電流の際には、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１は電圧が降下する。すると、コンパレータ５０の非反転側の電圧が降下して反転側より小さくなるため、上記と同様に出力がＬｏｗに反転し、フォトカプラ５９を構成するフォトダイオードを光らせて電源制御用ＩＣ４は動作停止（過電流ラッチ）する。
【００３１】
尚、本発明の第１の実施の形態では、過電流の際に電圧を降下する機能を有するＤＣ／ＤＣコンバータについて説明してきたが、過電流の際に電圧を降下するシリーズレギュレータなどについても同様なことが言える。また、電圧検出のためコンパレータを使用しているが、オペアンプ等でもよい。また、三出力電源について述べたが、二出力電源やＤＣ／ＤＣコンバータが複数個あっても同様な回路は実現できる。
【００３２】
以上説明したように、本発明の第１の実施の形態に係る電源装置によれば、第一の出力電源よりＤＣコンバートにより生成された第二の出力電源の出力低下を検知する出力低下検知回路を備えると共に、第一の出力電源の負荷状態を検知する第一の負荷検知機能と、第一の負荷検知機能で既定値より負荷が多いと検知した場合に第一の出力電源を停止させ続ける出力ラッチ機能と、第二の出力電源の負荷状態を検知する第二の負荷検知機能と、第二の負荷検知機能で既定値より負荷が多いと検知した場合に第二の出力電源の出力を低下させる出力低下機能とを有する電源装置であって、出力低下検知回路で第二の出力電源の出力が既定値より低いことが検知された場合、出力ラッチ機能を用いて第二の出力電源の出力をラッチさせるため、下記のような作用及び効果を奏する。
【００３３】
上記構成において、３.３Ｖが定常電圧かつ５Ｖ電流が過電流の時は、抵抗５１に流れる電流が増加するため、コンパレータ５０の反転側の電圧が非反転側の電圧より上昇して出力がＬｏｗに反転し、フォトカプラ５９に電流が流れ電源制御用ＩＣ４は動作停止する。３.３Ｖが過電流の時は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１の電圧が降下し、コンパレータ５０の非反転側の電圧が降下して反転側より小さくなり出力がＬｏｗに反転し、フォトカプラ５９に電流が流れ電源制御用ＩＣ４は動作停止する。
【００３４】
従って、本発明の第１の実施の形態においては、従来の如く電流検出抵抗で行っていた電流検出方法を、本発明の如く過電流により低下した電圧を検出することによって別の過電流ラッチ回路を使用して過電流ラッチを行うことで、回路面積の増大やコストアップを防ぐことが可能となる効果を奏する。
【００３５】
［第２の実施の形態］
図２は本発明の第２の実施の形態に係る電源装置の構成を示す回路図である。本発明の第２の実施の形態に係る電源装置は、ＡＣ電源１、ダイオードブリッジ２、平滑コンデンサ３、電源制御用ＩＣ４、電源制御用ＩＣスタート用抵抗５、６、ＦＥＴ７、コンデンサ８、２０、２１、３５、３７、ダイオード９、１６、１８、フォトカプラ１２、５９、トランス１５、抵抗２３、２５、２６、２７、５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、６０、６７、６８、６９、７１、７２、シャントレギュレータ２４、コイル３４、３６、コンパレータ５０、７０、トランジスタ５８、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１、コンパレータ５０、７０、電圧検出ダイオード１０１、１０２、１０３を備えている。図中２７はトランス１５のメイン巻線、２８は２４Ｖ巻線、２９は補助巻線である。
【００３６】
上記要部の接続状態を説明すると、ＡＣ電源１はダイオードブリッジ２と接続され、ダイオードブリッジ２は平滑コンデンサ３と接続されると共に、トランス１５のメイン巻線２７と接続されている。電源制御用ＩＣ４のＯＵＴ端子はＦＥＴ７と接続され、ＶＣＣ端子は電源制御用ＩＣスタート用抵抗５、６の接続点と接続され、ＧＮＤ端子はフォトカプラ１２を構成するフォトトランジスタのエミッタと接続され、Ｆ.Ｂ端子はフォトカプラ１２を構成するフォトトランジスタのコレクタと接続され、Ｓ.Ｄ端子はフォトカプラ５９を構成するフォトトランジスタのエミッタと接続され、ＶＣＣ端子とＧＮＤ端子の間にはトランス１５の補助巻線２９が接続されている。
【００３７】
トランス１５の２４Ｖ巻線２８はダイオード１６、コンデンサ２０、コイル３４、コンデンサ３５、抵抗６７と接続され、更にモータ用電源２４ＶとＤＣ／ＤＣコンバータ６１等と接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ６１は制御用電源２・３.３Ｖと接続されている。制御用電源２・３.３Ｖには直列接続された３本の電圧検出ダイオード１０１、１０２、１０３が接続されている。トランス１５の補助巻線２９はダイオード１８、コンデンサ２１、コイル３６、コンデンサ３７、抵抗５１と接続され、更に制御用電源１・５Ｖと接続されている。
【００３８】
コンパレータ７０の非反転入力部には抵抗７１、７２で分圧された電圧が入力され、反転入力部には抵抗６８、６９で分圧された電圧が入力される。コンパレータ５０の非反転入力部には抵抗５４を通過した電圧が入力され、反転入力部には抵抗５２、５３で分圧された電圧が入力される。フォトカプラ５９を構成するフォトダイオードはトランジスタ５８と接続され、フォトカプラ５９を構成するフォトトランジスタのコレクタはトランス１５の補助巻線２９側と接続されている。フォトカプラ１２を構成するフォトダイオードはトランス１５の補助巻線２９側と、シャントレギュレータ２４と接続されている。
【００３９】
本発明の第２の実施の形態に係る電源装置が上述した第１の実施の形態に係る電源装置と相異する点は、３.３Ｖの電圧の低下を検出する手段としてダイオードを３本（電圧検出ダイオード１０１、電圧検出ダイオード１０２、電圧検出ダイオード１０３）を新規に設けた点である。これ以外の構成は同様であり図２において上記図１と同じ機能を有するものは同じ符号を付し説明を省略する。
【００４０】
次に、上記の如く構成された本発明の第２の実施の形態に係る電源装置の動作を図２を参照しながら説明する。
【００４１】
上述した如く、本発明の第２の実施の形態では、３.３Ｖの電圧の低下を検出する手段として３本の電圧検出ダイオード１０１、電圧検出ダイオード１０２、電圧検出ダイオード１０３を挿入してある。定常時は５Ｖと３.３Ｖの電位差は１.７Ｖのため、これら３本の電圧検出ダイオード１０１、１０２、１０３を通して電流は流れない。
【００４２】
しかし、３.３Ｖの電流が過電流になった際、３.３Ｖの電圧が降下することによって５Ｖと３.３Ｖの電位差が広がり、電圧検出ダイオード１０１、１０２、１０３を通して電流が流れる。すると、５Ｖが過電流となり５Ｖの過電流検知を使用して３.３Ｖの過電流ラッチをかけることが可能となる。
【００４３】
尚、本発明の第２の実施の形態では、電圧検出のためのダイオードを３本使用しているが、ツェナダイオード、トランジスタなどを使用してもよい。
【００４４】
以上説明したように、本発明の第２の実施の形態に係る電源装置によれば、第一の出力電源よりＤＣコンバートにより生成された第二の出力電源の出力低下を検知する出力低下検知回路を備えると共に、第一の出力電源の負荷状態を検知する第一の負荷検知機能と、第一の負荷検知機能で既定値より負荷が多いと検知した場合に第一の出力電源を停止させ続ける出力ラッチ機能と、第二の出力電源の負荷状態を検知する第二の負荷検知機能と、第二の負荷検知機能で既定値より負荷が多いと検知した場合に第二の出力電源の出力を低下させる出力低下機能とを有する電源装置であって、出力低下検知回路の機能と第一の負荷検知機能とを共用し、出力ラッチ機能を用いて第二の出力電源の出力をラッチさせるため、下記のような作用及び効果を奏する。
【００４５】
上記構成において、定常時は、５Ｖと３.３Ｖの電位差は１.７Ｖのため、ダイオード１０１、１０２、１０３を通して電流は流れない。３.３Ｖの電流が過電流になった時は、３.３Ｖの電圧が降下するため５Ｖと３.３Ｖの電位差が広がり、ダイオード１０１、１０２、１０３を通して電流が流れ、５Ｖが過電流となり５Ｖの過電流検知を使用して３.３Ｖの過電流ラッチをかける。
【００４６】
従って、本発明の第２の実施の形態においても、上記第１の実施の形態と同様に、従来の如く電流検出抵抗で行っていた電流検出方法を、本発明の如く過電流により低下した電圧を検出することによって別の過電流ラッチ回路を使用して過電流ラッチを行うことで、回路面積の増大やコストアップを防ぐことが可能となる効果を奏する。
【００４７】
尚、本発明の電源装置は、複数の機器から構成されるシステムに適用しても、１つの機器からなる装置に適用してもよい。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数の直流電圧を出力する電源装置において、過電流検出回路を簡易な構成で共有化することができるので、回路面積やコストの増大を抑制することが可能となる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態に係る電源装置の構成を示す回路図である。
【図２】 本発明の第２の実施の形態に係る電源装置の構成を示す回路図である。
【図３】 従来例に係る電源装置の構成を示す回路図である。
【図４】 従来例に係る電源装置のＤＣ／ＤＣコンバータの構成を示す回路図である。
Claims (4)
- トランスの一次側に設けられた主巻線に交流電源からの電圧を整流及び平滑して入力する電圧入力部と、
前記主巻線に入力される電圧をスイッチングするスイッチング素子の動作を制御する制御手段であって、前記主巻線に電圧が入力されることによって、前記トランスの一次側に設けられた補助巻線に発生する電圧が供給されて動作する制御手段と、
前記主巻線に電圧が入力されることによって、前記トランスの二次側に設けられた第１巻線に生じる電圧を整流及び平滑して第１直流電圧を出力する第１電圧変換手段と、
前記主巻線に電圧が入力されることによって、前記トランスの二次側に設けられた第２巻線に生じる電圧を整流及び平滑して第２直流電圧を出力する第２電圧変換手段と、
前記第１電圧変換手段からの前記第１直流電圧を変換して第３直流電圧を出力する第３電圧変換手段と、
前記第１直流電圧の出力低下を検知する第１出力低下検知部であって、前記第１直流電圧の出力低下を検知した場合は、検知結果を前記制御手段にフィードバックすることにより前記制御手段の動作を停止させる第１出力低下検知部と、
前記第２直流電圧の出力低下を検知する第２出力低下検知部であって、前記第２直流電圧の出力低下を検知した場合は、検知結果を前記制御手段にフィードバックすることにより前記制御手段の動作を停止させる第２出力低下検知部と、を備え、
前記第２出力低下検知部に前記第３電圧変換手段からの前記第３直流電圧が入力されており、前記第２出力低下検知部は、前記第３電圧変換手段からの前記第３直流電圧が低下したことを検知して、検知結果を前記制御手段にフィードバックすることにより前記制御手段の動作を停止させることを特徴とする電源装置。 - 前記第１出力低下検知部は、前記第１電圧変換手段の出力段に接続される電流検出抵抗の前後の電圧を比較して、前記制御手段の動作を停止する信号を出力する第１コンパレータを有し、
前記第２出力低下検知部は、前記第２電圧変換手段の出力段に接続される電流検出抵抗の前後の電圧を比較して、前記制御手段の動作を停止する信号を出力する第２コンパレータを有し、
前記第２コンパレータの非反転入力部に、前記第３直流電圧が入力されることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。 - 更に、前記第２コンパレータの非反転入力部に、ダイオード、または、トランジスタを介して前記第３直流電圧が入力されることを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
- 前記第１直流電圧は、前記第２直流電圧よりも小さい電圧であり、
前記第３直流電圧は、前記第２直流電圧よりも小さい電圧であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかの項に記載の電源装置。
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