JP6635782B2 - Power supply - Google Patents
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Description
本発明は、電圧が異なる交流電力の入力に対応した電源装置に関する。 The present invention relates to a power supply device that supports input of AC power having different voltages.
従来、電圧が異なる複数の交流電力の入力に対応した整流回路を備えた電源装置が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a power supply device including a rectifier circuit corresponding to input of a plurality of AC powers having different voltages (for example, see Patent Documents 1 and 2).
特許文献１に記載された電源装置は、ＡＣ２３０ＶとＡＣ１１５Ｖの交流電力の入力に対応した構成となっており、ＡＣ２３０Ｖの交流電力が入力されたときは全波整流回路により直流電力を生成し、ＡＣ１１５Ｖの交流電力が入力されたときには半波の倍電圧整流回路により直流電力を生成している。 The power supply device described in Patent Document 1 has a configuration corresponding to the input of AC power of 230 V AC and 115 V AC. When the AC power is input, the DC power is generated by the half-wave voltage doubler rectifier circuit.
そして、電源装置の入力コネクタに接続されるＡＣケーブルのコネクタ内の端子配線を、ＡＣ２３０Ｖ用とＡＣ１１５Ｖ用とで異なる配線とすることにより、入力される交流電力の電圧に応じた整流回路が選択されるようにしている。 By setting the terminal wiring in the connector of the AC cable connected to the input connector of the power supply device different for the AC 230 V and the AC 115 V, a rectifier circuit corresponding to the voltage of the input AC power is selected. I am trying to.
また、特許文献２に記載された電源装置は、ＡＣ１００Ｖ用の機器にＡＣ２００Ｖが誤入力されたときに、電源回路を保護するための構成を有している。この構成は、整流後の直流電圧が一定値に達するまでは、倍電圧整流回路により直流電力を生成し、整流後の直流電圧が一定値を超えたときには、全波整流回路に切り替えて直流電力を生成する。 Further, the power supply device described in Patent Document 2 has a configuration for protecting a power supply circuit when AC200V is erroneously input to a device for AC100V. In this configuration, DC power is generated by the voltage doubler rectifier circuit until the DC voltage after rectification reaches a certain value, and when the DC voltage after rectification exceeds a certain value, the DC power is switched to a full-wave rectifier circuit. Generate
特許文献１に記載された電源装置は、ＡＣケーブルのコネクタ内の配線によって、電圧が異なる交流電源との接続状態を切り換える構成であるため、使用する交流電力の電圧に適応したコネクタが装着されたＡＣケーブルを用意する必要がある。そして、ＡＣ１００Ｖの交流電源を接続するときに、誤ってＡＣ２００Ｖ用のＡＣケーブルを用いると、ＡＣ１００Ｖの交流電力を全波整流することになって、整流回路から出力される直流電力の電圧が低下する。 The power supply device described in Patent Literature 1 has a configuration in which a connection state between AC power supplies having different voltages is switched by wiring in an AC cable connector. Therefore, a connector adapted to the AC power voltage to be used is mounted. It is necessary to prepare an AC cable. When an AC cable for AC 200 V is used by mistake when connecting an AC power supply of AC 100 V, full-wave rectification of AC power of AC 100 V is performed, and the voltage of DC power output from the rectifier circuit decreases. .
ここで、定電圧出力型のスイッチング方式の電源装置においては、一定電圧の出力が維持されるように、整流回路から出力される直流電力をトランスの１次側に間欠的に入力して、トランスの２次側に生じる直流電力を平滑して出力する。そして、上述したように、ＡＣケーブルの誤接続によって、整流回路から出力される直流電力の電圧が低下すると、トランスの２次側に生じる電力量を確保するために、トランスの１次側の通電量が増加する。その結果、電源装置を構成する部品に過電流が流れて、部品の故障が生じるおそれがある。 Here, in the switching type power supply device of the constant voltage output type, the DC power output from the rectifier circuit is intermittently input to the primary side of the transformer so that the output of the constant voltage is maintained. DC power generated on the secondary side is output after smoothing. As described above, when the voltage of the DC power output from the rectifier circuit is reduced due to the incorrect connection of the AC cable, the primary side of the transformer is energized in order to secure the amount of power generated on the secondary side of the transformer. The amount increases. As a result, an overcurrent may flow through the components of the power supply device, causing a failure of the components.
また、特許文献２に記載された電源装置では、交流入力の誤接続は生じないが、全波整流を行っている状態で交流電圧が低下したときには、トランスの２次側に生じる電力量を確保するために、トランスの１次側の通電量が増加して、過電流による部品の故障が生じるおそれがある。 Further, in the power supply device described in Patent Literature 2, erroneous connection of the AC input does not occur, but when the AC voltage is reduced while performing full-wave rectification, the amount of power generated on the secondary side of the transformer is secured. Therefore, the amount of current supplied to the primary side of the transformer increases, and there is a possibility that a component failure due to an overcurrent occurs.
そこで、トランスの１次側の通電量を監視して、過電流が生じたときに電源装置の作動を停止することが考えられるが、定電圧型のスイッチング方式の電源装置においては、トランスの１次側の通電量が２次側に接続される電気負荷の消費電力によって変動するため、過電流を精度良く検知することが難しい。 Therefore, it is conceivable to monitor the amount of current flowing on the primary side of the transformer and stop the operation of the power supply device when an overcurrent occurs. Since the amount of electricity on the secondary side fluctuates depending on the power consumption of the electric load connected to the secondary side, it is difficult to accurately detect an overcurrent.
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、交流電源の誤接続又は交流電力の電圧変動による過電流の発生を精度良く検知して、過電流による構成部品の故障を防止することができる電源装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a background, and it is possible to accurately detect occurrence of an overcurrent due to erroneous connection of an AC power supply or voltage fluctuation of an AC power to prevent failure of a component part due to the overcurrent. It is an object of the present invention to provide a power supply device capable of performing the above.
本発明の電源装置は、
交流電源が接続される交流電源接続部と、
前記交流電源接続部から入力される交流電力を整流して第１直流電力を出力する整流回路と、該整流回路を、前記交流電力を全波整流する全波整流状態と、前記交流電力を倍電圧整流する倍電圧整流状態とに切り替える整流状態切替部とを有する第１電源回路と、
第１スイッチング素子と、１次側が前記第１スイッチング素子を介して前記整流回路の出力部に接続されると共に２次側が第１電気負荷に接続される第１トランスと、前記第１スイッチング素子をスイッチング動作させて生成した第２直流電力を前記第１電気負荷に供給し、前記第１電気負荷に所定電圧が印加されるように、前記第１スイッチング素子のスイッチング動作のタイミングを調節する定電圧制御部とを有する第２電源回路と、
第２スイッチング素子と、１次側が前記第２スイッチング素子を介して前記整流回路の出力部に接続されると共に２次側が、回転駆動部を備える第２電気負荷に接続される第２トランスと、前記第２スイッチング素子をスイッチング動作させて生成した第３直流電力を前記第２電気負荷に供給し、前記第２電気負荷に所定電流を供給し維持するため、目標電流と前記回転駆動部の通電量との差を減少させるように前記第２スイッチング素子のスイッチング動作のタイミングを調節する定電流制御部とを有する第３電源回路と、
前記第２トランスの１次側に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部による検出電流が過電流判定レベル以上となったときに、前記第３電源回路及び前記第２電源回路の作動を停止する過電流対処部と
を備えたことを特徴とする。
The power supply device of the present invention
An AC power supply connection section to which an AC power supply is connected;
A rectifier circuit that rectifies the AC power input from the AC power supply connection unit and outputs a first DC power; a rectifying circuit that rectifies the AC power in a full-wave rectification state; A first power supply circuit having a rectification state switching unit that switches to a voltage doubler rectification state for voltage rectification;
A first switching element, a first transformer having a primary side connected to the output of the rectifier circuit via the first switching element and a secondary side connected to a first electric load, and the first switching element. A constant voltage for supplying a second DC power generated by the switching operation to the first electric load and adjusting a timing of a switching operation of the first switching element so that a predetermined voltage is applied to the first electric load. A second power supply circuit having a control unit;
A second switching element, a second transformer having a primary side connected to the output of the rectifier circuit via the second switching element and a secondary side connected to a second electric load including a rotary drive unit; the third DC power to the second switching element generated by the switching operation is supplied to the second electrical load, to maintain supplies a predetermined current to the second electrical load, current and target current of the rotary drive unit A third power supply circuit comprising: a constant current control unit that adjusts a timing of a switching operation of the second switching element so as to reduce a difference between the first power supply and the second power supply.
A current detector for detecting a current flowing to the primary side of the second transformer;
When the current detected by the current detection unit is equal to or higher than an overcurrent determination level, an overcurrent handling unit that stops operation of the third power supply circuit and the second power supply circuit is provided.
かかる本発明によれば、第１電源回路は、整流状態切替部により、整流回路を全波整流状態と倍電圧整流状態とに切り替える構成となっている。この構成により、高電圧（例えばＡＣ２００Ｖ）の交流電力が入力される場合は整流回路を全波整流状態に設定し、低電圧（例えばＡＣ１００Ｖ）の交流電力が入力される場合には整流回路を倍電圧整流状態に設定して、一定電圧の第１直流電力を生成することができる。 According to the present invention, the first power supply circuit is configured to switch the rectifier circuit between the full-wave rectification state and the voltage doubler rectification state by the rectification state switching unit. With this configuration, the rectifier circuit is set to a full-wave rectification state when high-voltage (for example, AC 200 V) AC power is input, and doubled when a low-voltage (for example, AC 100 V) AC power is input. The first DC power of a constant voltage can be generated by setting the voltage rectification state.
しかしながら、整流回路が全波整流状態に設定された状態で、誤って低電圧の交流電力が入力されると、第１電源回路で生成される第１直流電力の電圧が低くなる。そしてこの場合には、第２電源回路においては、第２直流電力の電圧を所定電圧に維持するために、第１スイッチング素子のスイッチング動作において、第１スイッチング素子が導通状態となる期間が増加して第１トランスの１次側に流れる電流量が増加する。 However, if low-voltage AC power is erroneously input while the rectifier circuit is set to the full-wave rectification state, the voltage of the first DC power generated by the first power supply circuit decreases. In this case, in the second power supply circuit, in order to maintain the voltage of the second DC power at a predetermined voltage, in the switching operation of the first switching element, the period during which the first switching element is in a conductive state increases. Accordingly, the amount of current flowing to the primary side of the first transformer increases.
また、第３電源回路においても、第３直流電力の電流を所定電流に維持するために、第２スイッチング素子のスイッチング動作において、第２スイッチング素子が導通状態となる期間が増加して第２トランスの１次側に流れる電流が増加する。そして、このような電流の増加により、第２電源回路又は第３電源回路の構成部品の故障が生じるおそれがある。 Also, in the third power supply circuit, in order to maintain the current of the third DC power at a predetermined current, in the switching operation of the second switching element, the period during which the second switching element is in a conductive state increases, and the second transformer is turned on. The current flowing to the primary side of this increases. Then, such an increase in current may cause a failure of a component of the second power supply circuit or the third power supply circuit.
このような過電流による部品の故障を防止するために、第１トランスの１次側に流れる電流を監視することが考えられるが、第１トランスの１次側に流れる電流は、第１トランスの２次側に接続される第１電気負荷の消費電力の変化に応じて変動するため、過電流の発生を精度良く検知することが困難である。 In order to prevent component failure due to such an overcurrent, it is conceivable to monitor the current flowing to the primary side of the first transformer, but the current flowing to the primary side of the first transformer is considered to be Since it fluctuates in accordance with a change in power consumption of the first electric load connected to the secondary side, it is difficult to accurately detect occurrence of an overcurrent.
それに対して、第３電源回路においては、第２トランスの２次側に接続される第２電気負荷に供給される電流量が、定電流制御部によって一定に維持されるため、第２トランスの１次側に流れる電流は、交流電力の電圧に応じた一定レベルになる。 On the other hand, in the third power supply circuit, the amount of current supplied to the second electric load connected to the secondary side of the second transformer is kept constant by the constant current control unit. The current flowing to the primary side has a constant level corresponding to the voltage of the AC power.
そこで、過電流対処部は、電流検出部により検出される第２トランスの１次側に流れる電流が過電流判定レベル以上となったときに、第２電源回路及び第３電源回路の作動を停止する。これにより、交流電源の誤接続又は交流電力の電圧変動による過電流の発生を精度良く検知して、第２電源回路及び第３電源回路の構成部品の故障を防止することができる。 Therefore, the overcurrent handling unit stops the operations of the second power supply circuit and the third power supply circuit when the current flowing to the primary side of the second transformer detected by the current detection unit becomes equal to or higher than the overcurrent determination level. I do. This makes it possible to accurately detect occurrence of an overcurrent due to erroneous connection of the AC power supply or voltage fluctuation of the AC power, and prevent failure of components of the second power supply circuit and the third power supply circuit.
そして、本発明によれば、定電圧型の第２電源回路と定電流型の第３電源回路とを備えた電源装置において、定電流型の第３電源回路の構成を活用して過電流を検知しているため、交流電源の誤接続又は交流電力の電圧変動による過電流の発生を精度良く検知するための構成を簡易に実現することができる。 According to the present invention, in a power supply device including a constant-voltage-type second power supply circuit and a constant-current-type third power supply circuit, overcurrent is utilized by utilizing the configuration of the constant-current-type third power supply circuit. Since the detection is performed, a configuration for accurately detecting the occurrence of overcurrent due to erroneous connection of the AC power supply or voltage fluctuation of the AC power can be easily realized.
本発明の実施形態の一例について、図１〜図２を参照して説明する。図１を参照して、本実施形態の電源装置１は、電源基板２と制御基板１０とにより構成されている。 An example of an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Referring to FIG. 1, a power supply device 1 of the present embodiment includes a power supply board 2 and a control board 10.
電源基板２は、ＡＣ２００Ｖ又はＡＣ１００Ｖの交流電源３が接続される交流電源コネクタ４（本発明の交流電源接続部に相当する）、交流電源コネクタ４に接続されて、交流電源３から供給される交流電力から電圧ＨＶの第１直流電力Ｐ１を生成する第１電源回路２０、第１電源回路２０の出力部（図１中のＨＶ及びＨＣＯＭ）に接続されて第１直流電力Ｐ１から１３Ｖ（本発明の所定電圧に相当する）の第２直流電力Ｐ２を生成する第２電源回路３０、第２直流電力Ｐ２から５Ｖの第４直流電力Ｐ４を生成するレギュレータ４０（本発明の第１電気負荷に相当する）、第１電源回路２０の出力部に接続されて定電流出力の第３直流電力Ｐ３を生成する第３電源回路５０、ファン７の回転速度を検出するファン回転速度検出回路６０、第３電源回路５０の１次側電流（詳細は後述する）を検出する電流検出回路６１、ファン７（本発明の第２電気負荷に相当する）が接続されるファンコネクタ５、及び制御基板１０が接続される制御基板コネクタ６を備えている。 The power supply board 2 is connected to an AC power supply connector 4 (corresponding to an AC power supply connection portion of the present invention) to which an AC power supply 3 of 200 V AC or 100 V AC is connected, and an AC power supply connected to the AC power supply connector 4. The first power supply circuit 20 that generates the first DC power P1 of the voltage HV from the power, and is connected to the output unit (HV and HCOM in FIG. 1) of the first power supply circuit 20 to 13V from the first DC power P1 (the present invention). The second power supply circuit 30 that generates the second DC power P2 of the second DC power P2, and the regulator 40 that generates the fourth DC power P4 of 5 V from the second DC power P2 (corresponds to the first electric load of the present invention) The third power supply circuit 50 connected to the output of the first power supply circuit 20 to generate the third DC power P3 having a constant current output, the fan rotation speed detection circuit 60 detecting the rotation speed of the fan 7, and the third A current detection circuit 61 for detecting a primary side current (to be described in detail later) of the source circuit 50, a fan connector 5 to which a fan 7 (corresponding to a second electric load of the present invention) is connected, and a control board 10 are connected. The control board connector 6 is provided.
第１電源回路２０は、入力部が交流電源コネクタ４の接続端子４ａ、４ｂに接続された整流回路２１、切り替えスイッチ２２（本発明の整流状態切替部に相当する）、及び整流回路２１の出力部間（ＨＶ−ＨＣＯＭ間）に直列に接続されたコンデンサ２３，２４を備えている。 The first power supply circuit 20 includes a rectifier circuit 21 whose input section is connected to the connection terminals 4 a and 4 b of the AC power supply connector 4, a changeover switch 22 (corresponding to a rectification state switching section of the present invention), and an output of the rectification circuit 21. Capacitors 23 and 24 are connected in series between the units (between HV and HCOM).
切り替えスイッチ２２は、整流回路２１の接続端子４ｂ側の入力部とコンデンサ２３，２４の接続箇所との間に接続されている。切り替えスイッチ２２が遮断状態であるときは、整流回路２１は全波整流回路として機能する（全波整流状態）。また、切り替えスイッチ２２が導通状態であるときには、整流回路２１は倍電圧整流回路として機能する（倍電圧整流状態）。 The changeover switch 22 is connected between the input portion on the connection terminal 4 b side of the rectifier circuit 21 and the connection point of the capacitors 23 and 24. When the changeover switch 22 is in the cutoff state, the rectification circuit 21 functions as a full-wave rectification circuit (full-wave rectification state). When the changeover switch 22 is in the conductive state, the rectifier circuit 21 functions as a voltage doubler rectifier circuit (voltage doubler rectification state).
電源装置１の設置者又は使用者（以下、使用者等という）は、ＡＣ２００Ｖの交流電源３を電源基板２に接続するときは、切り替えスイッチ２２を遮断状態として整流回路２１を全波整流状態とする。また、ＡＣ１００Ｖの交流電源３を電源基板２に接続するときには、使用者等は、切り替えスイッチ２２を導通状態として整流回路２１を倍電圧整流状態とする。 When connecting the AC power supply 3 of 200 VAC to the power supply board 2, the installer or user of the power supply device 1 (hereinafter, referred to as a user or the like) turns off the changeover switch 22 to bring the rectifier circuit 21 into the full-wave rectification state. I do. When the AC power supply 3 of AC100V is connected to the power supply board 2, a user or the like sets the switch 22 to a conductive state and sets the rectifier circuit 21 to a voltage doubled rectification state.
このように、接続する交流電源３の電圧仕様（ＡＣ２００Ｖ又はＡＣ１００Ｖ）に合わせて、切り替えスイッチ２２を遮断状態と導通状態とに切り替えることによって、第１電源回路２０から出力される第１直流電力Ｐ１の電圧をほぼ一定に維持することができる。 As described above, by switching the changeover switch 22 between the cutoff state and the conduction state in accordance with the voltage specification (200 V AC or 100 V AC) of the AC power supply 3 to be connected, the first DC power P1 output from the first power supply circuit 20 is obtained. Can be maintained substantially constant.
第２電源回路３０は、１次コイル３１ａ及び２次コイル３１ｂを有する第１トランス３１と、第１電源回路２０の出力部間（ＨＶ−ＨＣＯＭ間）に第１トランス３１の１次コイル３１ａと共に直列に接続された第１スイッチング素子３２（本実施形態ではＦＥＴを例示）及び抵抗３３と、第１トランス３１の２次コイル３１ｂに接続された第１平滑回路３７と、第１平滑回路３７の出力電圧が１３Ｖとなるように第１スイッチング素子３２のスイッチングタイミング（所定のスイッチング周期における第１スイッチング素子３２の導通期間と遮断期間との割合）を調節する定電圧制御回路３４（本発明の定電圧制御部に相当する）とを備えている。 The second power supply circuit 30 includes a first transformer 31 having a primary coil 31a and a secondary coil 31b, and a primary coil 31a of the first transformer 31 between an output section (between HV and HCOM) of the first power supply circuit 20. A first switching element 32 (an FET is illustrated in this embodiment) and a resistor 33 connected in series, a first smoothing circuit 37 connected to the secondary coil 31 b of the first transformer 31, The constant voltage control circuit 34 (the constant of the present invention) that adjusts the switching timing of the first switching element 32 (the ratio between the conduction period and the cutoff period of the first switching element 32 in a predetermined switching cycle) so that the output voltage becomes 13 V. (Corresponding to a voltage control unit).
第１平滑回路３７は、第１トランス３１の２次コイル３１ｂの高電位側に接続されたダイオード３５と、２次コイル３１ｂに並列に接続されたコンデンサ３６とにより構成されている。第２電源回路３０は、一定電圧（１３Ｖ）の第２直流電力Ｐ２を出力する。 The first smoothing circuit 37 includes a diode 35 connected to the high potential side of the secondary coil 31b of the first transformer 31, and a capacitor 36 connected in parallel to the secondary coil 31b. The second power supply circuit 30 outputs a second DC power P2 having a constant voltage (13 V).
第２電源回路３０の出力部に接続されたレギュレータ４０は、第２電源回路３０で生成された第２直流電力Ｐ２から５Ｖの第４直流電力Ｐ４を生成する。 The regulator 40 connected to the output of the second power supply circuit 30 generates a fourth DC power P4 of 5 V from the second DC power P2 generated by the second power supply circuit 30.
第３電源回路５０は、１次コイル５１ａ及び２次コイル５１ｂを有する第２トランス５１と、第１電源回路２０の出力部間（ＨＶ−ＨＣＯＭ間）に第２トランス５１の１次コイル５１ａと共に直列に接続された第２スイッチング素子５２（本実施形態ではＦＥＴを例示）及び抵抗５３と、第２トランス５１の２次コイル５１ｂに接続された第２平滑回路５７と、第２平滑回路５７の出力電流が目標電流（本発明の所定電流に相当する）となるように第２スイッチング素子５２のスイッチングタイミング（所定のスイッチング周期における第２スイッチング素子５２の導通期間と遮断期間との割合）を調節する定電流制御回路５４（本発明の定電流制御部に相当する）とを備えている。 The third power supply circuit 50 includes a second transformer 51 having a primary coil 51a and a secondary coil 51b, and a primary coil 51a of the second transformer 51 between an output portion of the first power supply circuit 20 (between HV and HCOM). A second switching element 52 (an FET is illustrated in this embodiment) and a resistor 53 connected in series, a second smoothing circuit 57 connected to a secondary coil 51b of the second transformer 51, and a second smoothing circuit 57 The switching timing of the second switching element 52 (the ratio between the on-period and the off-period of the second switching element 52 in the predetermined switching cycle) is adjusted so that the output current becomes the target current (corresponding to the predetermined current of the present invention). A constant current control circuit 54 (corresponding to a constant current control unit of the present invention).
第２平滑回路５７は、第２トランス５１の２次コイル５１ｂの高電位側に接続されたダイオード５５と、２次コイル５１ｂに並列に接続されたコンデンサ５６とにより構成されている。第３電源回路５０は、一定電流（目標電流）の第３直流電力Ｐ３を出力する。 The second smoothing circuit 57 includes a diode 55 connected to the high potential side of the secondary coil 51b of the second transformer 51, and a capacitor 56 connected in parallel to the secondary coil 51b. The third power supply circuit 50 outputs a third DC power P3 having a constant current (target current).
ファンコネクタ５により接続されたファン７は、例えば給湯器のバーナに燃焼用空気を供給する燃焼用ファンであり、羽根７ｂを回転駆動するモータ７ａとモータ７ａの回転速度（ファン７の回転速度）を検出する回転速度センサ７ｃとを備えている。 The fan 7 connected by the fan connector 5 is, for example, a combustion fan for supplying combustion air to a burner of a water heater, and a motor 7a for rotating the blades 7b and a rotation speed of the motor 7a (a rotation speed of the fan 7). And a rotation speed sensor 7c for detecting the rotation speed.
モータ７ａは、ファンコネクタ５の接続端子５ａ及び５ｂに接続されて、第３電源回路５０から一定電流（目標電流）の第３直流電力Ｐ３が供給される。目標電流は、ファン７の目標回転速度に応じて決定される。 The motor 7 a is connected to the connection terminals 5 a and 5 b of the fan connector 5, and is supplied with the third DC power P <b> 3 of a constant current (target current) from the third power supply circuit 50. The target current is determined according to the target rotation speed of the fan 7.
回転速度センサ７ｃはファンコネクタ５の接続端子５ｃに接続され、回転速度センサ７ｃの速度検出信号がファン回転速度検出回路６０に入力されて信号処理され、ファン回転速度検出回路６０から出力される回転速度信号Ｒｓが、制御基板コネクタ６の接続端子６ａを介して制御基板１０に入力される。 The rotation speed sensor 7c is connected to the connection terminal 5c of the fan connector 5, and a speed detection signal of the rotation speed sensor 7c is input to the fan rotation speed detection circuit 60, subjected to signal processing, and output from the fan rotation speed detection circuit 60. The speed signal Rs is input to the control board 10 via the connection terminal 6a of the control board connector 6.
また、電流検出用抵抗６２における降下電圧が定電流制御回路５４に入力され、定電流制御回路５４は、制御基板１０から接続端子６ｂを介して入力される目標電流Ｉcmdと、抵抗６２における降下電圧Ｖfsから認識されるモータ７ａの通電量との差を減少させるように、第２スイッチング素子５２のスイッチングタイミングを調節する。 Further, the voltage drop at the current detection resistor 62 is input to the constant current control circuit 54, and the constant current control circuit 54 outputs the target current Icmd input from the control board 10 via the connection terminal 6 b and the voltage drop at the resistor 62. The switching timing of the second switching element 52 is adjusted so as to reduce the difference from the amount of power supply to the motor 7a recognized from Vfs.
制御基板１０は、図示しないＣＰＵ、メモリ、各種インターフェース回路等により構成され、メモリに保持された電源装置１用の制御プログラムをＣＰＵにより実行することによって、過電流対処部１１として機能する。なお、過電流対処部１１をハードウェアロジックにより構成してもよい。 The control board 10 is configured by a CPU, a memory, various interface circuits, and the like (not shown), and functions as an overcurrent handling unit 11 by executing a control program for the power supply device 1 stored in the memory by the CPU. Note that the overcurrent handling unit 11 may be configured by hardware logic.
制御基板１０には、制御基板コネクタ６の接続端子６ｄ，６ｅを介して５Ｖの第４直流電力Ｐ４が供給され、また、接続端子６ｃ，６ｆを介して１３Ｖの第２直流電力Ｐ２が供給される。第４直流電力Ｐ４は、ＣＰＵ，メモリ等の制御用の電子部品の作動に使用され、第２直流電力Ｐ２は、制御基板１０に接続されるアクチュエータ・表示器８０（本発明の第１電気負荷に相当する）と、センサ・スイッチ９０（本発明の第１電気負荷に相当する）の作動に使用される。 The control board 10 is supplied with the fourth DC power P4 of 5V via the connection terminals 6d and 6e of the control board connector 6, and is supplied with the second DC power P2 of 13V via the connection terminals 6c and 6f. You. The fourth DC power P4 is used for operating electronic components for control such as a CPU and a memory, and the second DC power P2 is used for an actuator / display 80 (the first electric load of the present invention) connected to the control board 10. ) And the operation of the sensor switch 90 (corresponding to the first electric load of the present invention).
ここで、電源基板２から制御基板１０に供給される５Ｖの第４直流電力Ｐ４と１３Ｖの第２直流電力Ｐ２は、レギュレータ４０の消費電力と、制御基板１０に接続されたアクチュエータ・表示器８０の消費電力と、制御基板１０に接続されたセンサ・スイッチ９０の消費電力とに応じて変動する。特に、給湯装置においては、アクチュエータ（電磁弁、比例弁、イグナイタ等）の作動の有無に応じて、消費電力が大きく変動する。 Here, the fourth DC power P4 of 5 V and the second DC power P2 of 13 V supplied from the power supply board 2 to the control board 10 correspond to the power consumption of the regulator 40 and the actuator / display 80 connected to the control board 10. And the power consumption of the sensor switch 90 connected to the control board 10. In particular, in a water heater, power consumption greatly varies depending on whether an actuator (an electromagnetic valve, a proportional valve, an igniter, or the like) is operated.
そして、第２電源回路３０においては、このような消費電力の変動に対して、出力電圧を１３Ｖに維持するために、第１スイッチング素子３２のスイッチング動作のタイミングが頻繁に変更され、第１トランス３１の１次コイル３１ａに流れる電流が変動する。 In the second power supply circuit 30, the timing of the switching operation of the first switching element 32 is frequently changed in order to maintain the output voltage at 13 V in response to such a fluctuation in power consumption, and the first transformer The current flowing through the primary coil 31a of the power supply 31 fluctuates.
それに対して、第３電源回路５０においては、ファン７の作動中は出力電流が一定（目標電流）に維持されるため、第２スイッチング素子５２のスイッチング動作のタイミングが一定になり、第２トランス５１の１次コイル５１ａに流れる電流も一定となる。 On the other hand, in the third power supply circuit 50, the output current is kept constant (target current) during the operation of the fan 7, so that the timing of the switching operation of the second switching element 52 becomes constant, and the second transformer The current flowing through the primary coil 51a of the power supply 51 also becomes constant.
次に、過電流対処部１１により実行される交流電源３の誤接続に対応した処理について説明する。 Next, a description will be given of a process performed by the overcurrent handling unit 11 in response to an erroneous connection of the AC power supply 3.
ＡＣ１００Ｖの交流電源３を電源基板２に接続する場合、上述したように、使用者等は、切り替えスイッチ２２を導通状態にして整流回路２１を倍電圧整流状態にする必要がある。そして、切り替えスイッチ２２が遮断状態であるときに、使用者等が誤ってＡＣ１００Ｖの交流電源３を電源基板２に接続すると、第１電源回路２０の出力電圧ＨＶが、正常接続時の１／２になる。 When the AC power supply 3 of AC100V is connected to the power supply board 2, as described above, the user or the like needs to make the changeover switch 22 conductive and put the rectifier circuit 21 into the double voltage rectification state. If the user or the like erroneously connects the AC power supply 3 of 100 V AC to the power supply board 2 while the changeover switch 22 is in the cut-off state, the output voltage HV of the first power supply circuit 20 becomes １ ／ that of the normal connection. become.
その結果、第２電源回路３０においては、出力電圧を１３Ｖに維持するために、第１スイッチング素子３２のスイッチング動作における導通期間の割合が高くなって、第１トランス３１の１次コイル３１ａに過電流が流れるおそれがある。 As a result, in the second power supply circuit 30, in order to maintain the output voltage at 13 V, the ratio of the conduction period in the switching operation of the first switching element 32 becomes high, and the second power supply circuit 30 passes through the primary coil 31 a of the first transformer 31. Current may flow.
また、第３電源回路５０においても、目標電流（Ｉcmd）の出力を維持するために、第２スイッチング素子５２のスイッチング動作における導通期間の割合が高くなって、第２トランス５１の１次コイル５１ａに過電流が流れるおそれがある。 Also in the third power supply circuit 50, in order to maintain the output of the target current (Icmd), the ratio of the conduction period in the switching operation of the second switching element 52 increases, and the primary coil 51a of the second transformer 51 Overcurrent may flow through
そして、このような過電流の発生により、第２電源回路３０又は第３電源回路５０の構成部品の故障が生じるおそれがある。そこで、第２電源回路３０において、第１トランス３１の１次コイル３１ａに流れる電流を監視して、所定の過電流判定レベル以上の電流が検出されたときに第２電源回路３０及び第３電源回路５０の作動を停止（第１スイッチング素子３２及び第２スイッチング素子５２を遮断状態に維持）することが考えらえる。 The occurrence of such an overcurrent may cause a failure of a component of the second power supply circuit 30 or the third power supply circuit 50. Therefore, the second power supply circuit 30 monitors the current flowing through the primary coil 31a of the first transformer 31, and when a current equal to or higher than a predetermined overcurrent determination level is detected, the second power supply circuit 30 and the third power supply It is conceivable to stop the operation of the circuit 50 (maintain the first switching element 32 and the second switching element 52 in the cutoff state).
しかしながら、第２電源回路３０の出力電力は、上述したように制御基板１０に接続されたアクチュエータ等の作動状況に応じて大きく変動するために、１次コイル３１ａに流れる電流が過大になったことを精度良く検知することが困難である。 However, since the output power of the second power supply circuit 30 greatly fluctuates according to the operation state of the actuator or the like connected to the control board 10 as described above, the current flowing through the primary coil 31a becomes excessive. Is difficult to detect with high accuracy.
それに対して、第３電源回路５０は、ファン７の作動時に一定電流（目標電流Ｉcmd）を供給するため、ファン７の作動時における第３電源回路の出力電力はほぼ一定になる。そこで、電源基板２には、第３電源回路５０の第２トランス５１の１次コイル５１ａに流れる電流を、抵抗５３における降下電圧Ｖcsから検出する電流検出回路６１が設けられている。なお、抵抗５３と電流検出回路６１とにより、本発明の電流検出部が構成される。 On the other hand, since the third power supply circuit 50 supplies a constant current (target current Icmd) when the fan 7 operates, the output power of the third power supply circuit when the fan 7 operates becomes substantially constant. Therefore, the power supply board 2 is provided with a current detection circuit 61 for detecting the current flowing through the primary coil 51a of the second transformer 51 of the third power supply circuit 50 from the voltage drop Vcs at the resistor 53. Note that the resistor 53 and the current detection circuit 61 constitute a current detection unit of the present invention.
電流検出回路６１による電流検出信号Ｉcsは、制御基板コネクタ６の接続端子６ｇを介して制御基板１０に入力される。また、制御基板コネクタ６の接続端子６ｈを介して、制御基板１０から定電圧制御回路３４の制御入力部に、定電圧制御回路３４を作動状態（第１スイッチング素子３２をスイッチング動作させる状態）と停止状態（第１スイッチング素子３２を遮断状態に維持する状態）とを切り替える制御信号Ｃr1が入力される。 The current detection signal Ics by the current detection circuit 61 is input to the control board 10 via the connection terminal 6g of the control board connector 6. Further, the constant voltage control circuit 34 is operated from the control board 10 to the control input section of the constant voltage control circuit 34 via the connection terminal 6h of the control board connector 6 (the state in which the first switching element 32 is switched). A control signal Cr1 for switching between a stop state (a state in which the first switching element 32 is maintained in a cutoff state) is input.
以下、図２に示したフローチャートに従って、過電流対処部１１による処理について説明する。 Hereinafter, the processing by the overcurrent handling unit 11 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
過電流対処部１１は、図２のＳＴＥＰ１で、ファン７が作動中であるときにＳＴＥＰ２に進む。ＳＴＥＰ２で、過電流対処部１１は、第３電源回路５０の第２トランス５１の１次コイル５１ａに流れる電流Ｉcs（１次側電流）を、電流検出回路６１から出力される電流検出信号に基づいて測定する。 The overcurrent handling unit 11 proceeds to STEP2 when the fan 7 is operating in STEP1 of FIG. In STEP 2, the overcurrent handling unit 11 determines the current Ics (primary current) flowing through the primary coil 51 a of the second transformer 51 of the third power supply circuit 50 based on the current detection signal output from the current detection circuit 61. And measure.
続くＳＴＥＰ３で、過電流対処部１１は、測定電流Ｉcsが過電流判定レベル以上であるか否かを判断する。そして、測定電流Ｉcsが過電流判定レベル以上であるときはＳＴＥＰ１０に分岐し、第２電源回路３０の定電圧制御回路３４に、作動停止を指示する制御信号を入力する。さらに、続くＳＴＥＰ１１で、過電流対処部１１は、第３電源回路５０の定電流制御回路５４に対する目標電流Ｉcmdをゼロにする。 In the following STEP3, the overcurrent handling unit 11 determines whether the measured current Ics is equal to or higher than the overcurrent determination level. When the measured current Ics is equal to or higher than the overcurrent determination level, the flow branches to STEP 10 and a control signal for instructing the constant voltage control circuit 34 of the second power supply circuit 30 to stop the operation is input. Further, in the subsequent STEP 11, the overcurrent handling unit 11 sets the target current Icmd for the constant current control circuit 54 of the third power supply circuit 50 to zero.
ＳＴＥＰ１０の処理により第２電源回路３０が作動を停止し、また、ＳＴＥＰ１１の処理により第３電源回路５０が作動を停止する。これにより、第２電源回路３０及び第３電源回路５０において、過電流により部品が故障することを防止することができる。 The operation of the second power supply circuit 30 is stopped by the processing of STEP10, and the operation of the third power supply circuit 50 is stopped by the processing of STEP11. Thereby, in the second power supply circuit 30 and the third power supply circuit 50, it is possible to prevent a component from being broken down due to an overcurrent.
なお、本実施形態では、本発明の第１電気負荷として、レギュレータ４０、アクチュエータ・表示器８０、及びセンサ・スイッチ９０を示したが、本発明の第１電気負荷は、一定電圧による電力供給がなされる電気負荷であればよい。 In this embodiment, the regulator 40, the actuator / indicator 80, and the sensor switch 90 are shown as the first electric loads of the present invention. Any electrical load may be used.
また、第２電気負荷としてファン７を示したが、本発明の第２電気負荷は、一定電流による電力供給がなされる電気負荷であればよい。 Further, although the fan 7 is shown as the second electric load, the second electric load of the present invention may be any electric load that is supplied with a constant current.
１…電源装置、２…電源基板、３…交流電源、４…電源コネクタ、５…ファンコネクタ、６…制御基板コネクタ、７…ファン、１０…制御基板、１１…過電流対処部、２０…第１電源回路、２１…整流回路、２２…切り替えスイッチ、３０…第２電源回路、３１…第１トランス、３１…第１トランスの１次コイル、３２…第１スイッチング素子、３７…第１平滑回路、４０…（５Ｖ）レギュレータ、５０…第３電源回路、５１…第２トランス、５１ａ…第２トランスの１次コイル、５２…第２スイッチング素子、５３…電流検出用抵抗、５４…定電流制御回路、５７…第２平滑回路、６０…ファン回転検知回路、６１…電流検出回路、８０…アクチュエータ・表示器、９０…センサ・スイッチ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power supply device, 2 ... Power supply board, 3 ... AC power supply, 4 ... Power supply connector, 5 ... Fan connector, 6 ... Control board connector, 7 ... Fan, 10 ... Control board, 11 ... Overcurrent handling part, 20 ... No. 1 power supply circuit, 21 rectifier circuit, 22 changeover switch, 30 second power supply circuit, 31 first transformer, 31 primary coil of first transformer, 32 first switching element, 37 first smoothing circuit , 40 ... (5V) regulator, 50 ... third power supply circuit, 51 ... second transformer, 51a ... primary coil of second transformer, 52 ... second switching element, 53 ... current detection resistor, 54 ... constant current control Circuit, 57: second smoothing circuit, 60: fan rotation detection circuit, 61: current detection circuit, 80: actuator / display, 90: sensor / switch.
Claims (1)
前記交流電源接続部から入力される交流電力を整流して第１直流電力を出力する整流回路と、該整流回路を、前記交流電力を全波整流する全波整流状態と、前記交流電力を倍電圧整流する倍電圧整流状態とに切り替える整流状態切替部とを有する第１電源回路と、
第１スイッチング素子と、１次側が前記第１スイッチング素子を介して前記整流回路の出力部に接続されると共に２次側が第１電気負荷に接続される第１トランスと、前記第１スイッチング素子をスイッチング動作させて生成した第２直流電力を前記第１電気負荷に供給し、前記第１電気負荷に所定電圧が印加されるように、前記第１スイッチング素子のスイッチング動作のタイミングを調節する定電圧制御部とを有する第２電源回路と、
第２スイッチング素子と、１次側が前記第２スイッチング素子を介して前記整流回路の出力部に接続されると共に２次側が、回転駆動部を備える第２電気負荷に接続される第２トランスと、前記第２スイッチング素子をスイッチング動作させて生成した第３直流電力を前記第２電気負荷に供給し、前記第２電気負荷に所定電流を供給し維持するため、目標電流と前記回転駆動部の通電量との差を減少させるように前記第２スイッチング素子のスイッチング動作のタイミングを調節する定電流制御部とを有する第３電源回路と、
前記第２トランスの１次側に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部による検出電流が過電流判定レベル以上となったときに、前記第３電源回路及び前記第２電源回路の作動を停止する過電流対処部と
を備えたことを特徴とする電源装置。 An AC power supply connection section to which an AC power supply is connected;
A rectifier circuit that rectifies the AC power input from the AC power supply connection unit and outputs a first DC power; a rectifying circuit that rectifies the AC power in a full-wave rectification state; A first power supply circuit having a rectification state switching unit that switches to a voltage doubler rectification state for voltage rectification;
A first switching element, a first transformer having a primary side connected to the output of the rectifier circuit via the first switching element and a secondary side connected to a first electric load, and the first switching element. A constant voltage for supplying a second DC power generated by the switching operation to the first electric load and adjusting a timing of a switching operation of the first switching element so that a predetermined voltage is applied to the first electric load. A second power supply circuit having a control unit;
A second switching element, a second transformer having a primary side connected to the output of the rectifier circuit via the second switching element and a secondary side connected to a second electric load including a rotary drive unit; the third DC power to the second switching element generated by the switching operation is supplied to the second electrical load, to maintain supplies a predetermined current to the second electrical load, current and target current of the rotary drive unit A third power supply circuit comprising: a constant current control unit that adjusts a timing of a switching operation of the second switching element so as to reduce a difference between the first power supply and the second power supply.
A current detector for detecting a current flowing to the primary side of the second transformer;
A power supply device comprising: an overcurrent handling unit that stops operation of the third power supply circuit and the second power supply circuit when a current detected by the current detection unit is equal to or higher than an overcurrent determination level. .
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