JP4612855B2 - Power supply apparatus provided with AC overvoltage protection means for cutting off AC voltage input when overvoltage is input - Google Patents
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Description
本発明は、AC電源を入力とし、第1の整流素子と、コンデンサからなる平滑回路と、コンデンサからの電圧に基づいてトランス巻き線に流れる電流、スイッチング素子によりスイッチングする電源装置であって、AC電圧として過電圧が入力された際に、AC過電圧保護回路によってAC電圧の入力を遮断する電源装置に関するものである。 The present invention is a power supply apparatus that uses an AC power supply as an input, and switches by a first rectifier element, a smoothing circuit including a capacitor, a current flowing in a transformer winding based on a voltage from the capacitor, and a switching element. The present invention relates to a power supply device that blocks input of an AC voltage by an AC overvoltage protection circuit when an overvoltage is input as a voltage.
従来から、LBP(レーザービームプリンタ)や複写機などの商用交流電源を入力電源とする各種装置の過電圧保護手段を備えた電源装置は提案されている。例えば、特許文献1に記載の電源装置は、1つの商用AC電源ラインからAC電源を入力し、1つ又は複数の負荷に並列に電圧を供給する電源装置において、バリスタ通電容量で確実に遮断可能な定格の専用ヒューズを過電流遮断手段とし、この過電流遮断手段を過電圧制限手段であるバリスタに直列に接続して過電流遮断過電圧保護回路を構成したものである。 2. Description of the Related Art Conventionally, a power supply device having overvoltage protection means for various devices using a commercial AC power supply as an input power source such as an LBP (laser beam printer) or a copying machine has been proposed. For example, the power supply device described in Patent Document 1 can be reliably cut off with a varistor energization capacity in a power supply device that inputs AC power from one commercial AC power supply line and supplies voltage to one or more loads in parallel. A dedicated fuse with a proper rating is used as overcurrent interrupting means, and this overcurrent interrupting means is connected in series to a varistor as overvoltage limiting means to constitute an overcurrent interrupting overvoltage protection circuit.
また、電源装置にアルミ電解コンデンサを用い、このアルミ電解コンデンサの問題点に着目したものとして、例えば、特許文献2がある。この特許文献2に記載のものは、複写機などのように、制御系統と駆動系統を併せ持つシステム機器に用いられる比較的大容量のスイッチング電源装置において、整流平滑回路に使用される大型アルミ電解コンデンサの寿命を延長し得るとともに、これらの寿命管理を可能にする手段を提供するものである。
Further, for example,
図1は、従来の過電圧保護手段を備えた電源装置を説明するための構成図で、図中符号101はACインレット、102はヒューズ、103はコモンモードコイル、104は整流ダイオードブリッジ、105は1次平滑電解コンデンサ、106は起動抵抗、107はスイッチングFET、108はトランス、109は電源IC、110はチョークコイル、111は平滑コンデンサ、112はフォトカプラ、113はシャントレギュレータを示している。
FIG. 1 is a configuration diagram for explaining a conventional power supply device having an overvoltage protection means. In the figure,
通常動作として、ACインレット101より入力されたAC電源は、整流ダイオードブリッジ104を通って全波整流され、1次平滑電解コンデンサ105にチャージされる。さらに、起動抵抗106を通り、電源IC109を起動させ、スイッチングFET107を動作させ、トランス108に電流を流すことで動作を開始する。トランス108が動作すると、トランスの補助巻き線により作られた電源IC109の電源が供給されるようになり、電源IC109は動作を続けることが可能となり、さらに、スイッチングFETI07をスイッチング動作させることが出来るようになり、トランス108は安定した動作を続けることが可能となる。
As a normal operation, the AC power input from the
さらに、トランス108により変圧された2次側の電圧は、チョークコイル110と平滑コンデンサ111により平滑されて安定したDC出力が出力される。DC出力の電圧制御は、シャントレギュレータ113とフォトカプラ112によりフィードバック信号が作られ、電源IC109へフィードバックされ、スイッチングFET107のスイッチングデューティを変化させることで、安定したDC出力電圧の制御が可能となる。
Further, the secondary side voltage transformed by the
このような従来の電源装置において、AC過電圧入力がなされた場合を想定する。例えば、1次平滑電解コンデンサ105の耐圧が、DC200V品を使用し、ACインレット101からAC入力電圧を240V印加するとした場合、1次平滑電解コンデンサ105には,DC336Vがチャージされることになり、電源装置は、主に次の(1)〜(3)のパターンの動作となる。
In such a conventional power supply device, it is assumed that AC overvoltage input is performed. For example, when the primary smoothing
(1)1次平滑電解コンデンサ105が、耐圧破壊による開弁を起こす前にスイッチングFET107が過電流による熱破壊を起こし、ショートモードで破壊することでヒューズ102を溶断してAC入力電圧は遮断される場合。
(1) Before the primary smoothing
(2)1次平滑電解コンデンサ105の開弁とスイッチングFET107のショート破壊がほぼ同時に発生し、それに連れてヒューズ102が溶断することでAC入力電圧は遮断される場合。
(2) The case where the opening of the primary smoothing
(3)1次平滑電解コンデンサ105のみが開弁し、電解液が噴出しても、ヒューズ102は溶断せず、その他の回路部品は動作し続ける場合。この場合は、1次平滑電解コンデンサ105が開弁する際に電解液を噴出することで、周囲が電解液で汚染してしまう。
(3) When only the primary smoothing
なお、ACラインインピーダンスが高い場合、電源回路を流れる電流の制限がかかるため、ヒューズ102が溶断せず、上述した(3)のパターンが生じる可能性が高くなる。
Note that when the AC line impedance is high, the current flowing through the power supply circuit is limited, so that the
また、国によっては、100V系と200V系のAC電圧が同じ電源プラグを使用して混在している地域があり、100V系の電源装置に、200V系のAC入力を印加してしまうようなAC過電圧投入は充分に発生するといえる。 Also, depending on the country, there is an area where 100V and 200V AC voltages are mixed using the same power plug, and an AC voltage that causes a 200V AC input to be applied to a 100V power supply device. It can be said that the overvoltage is sufficiently generated.
ここで、アルミニウム電解コンデンサの開弁動作について説明する。アルミニウム電解コンデンサは、陽極用高純度アルミニウム箔表面に形成された酸化皮膜を誘電体として、陰極用アルミニウム箔、電解液、コンデンサ紙(電解紙)から構成される。アルミ電解コンデンサの順方向に、定格電圧を超える電圧を印加すると、漏れ電流が急激に増加し、発熱し、発熱によって誘電体の耐電圧が低下し、誘電体が絶縁破壊すると、急激に大電流が流れ、短時間で無い圧が上昇して圧力弁作動状態となる。圧力弁が作動すると開口した圧力弁部からガス化した電解液が激しく放出される。コンデンサのエネルギーは電圧の2乗に比例するため、電圧が高いほど圧力弁の開弁動作は激しくなる。 Here, the valve opening operation of the aluminum electrolytic capacitor will be described. An aluminum electrolytic capacitor is composed of an aluminum foil for a cathode, an electrolytic solution, and capacitor paper (electrolytic paper) using an oxide film formed on the surface of a high-purity aluminum foil for an anode as a dielectric. If a voltage exceeding the rated voltage is applied in the forward direction of the aluminum electrolytic capacitor, the leakage current will increase rapidly and heat will be generated, and the dielectric breakdown voltage will decrease due to the heat generation. Flows, and the pressure that is not in a short time rises and the pressure valve is activated. When the pressure valve is activated, the gasified electrolyte is violently discharged from the opened pressure valve portion. Since the energy of the capacitor is proportional to the square of the voltage, the higher the voltage, the more intense the valve opening operation.
このようなアルミニウム電解コンデンサを用いた場合、電源装置のAC入力電圧範囲を超えたAC過電圧投入を行なってしまった場合にも、1次平滑電解コンデンサが開弁して電解液が噴出するといった問題が発生する。このような問題を地域性の面や工程管理の面も考慮しつつ解決する必要がある。 When such an aluminum electrolytic capacitor is used, even when an AC overvoltage exceeding the AC input voltage range of the power supply device has been applied, the primary smoothing electrolytic capacitor opens and the electrolyte is ejected. Will occur. It is necessary to solve such problems in consideration of regionality and process management.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、AC過電圧保護回路を従来の電源回路に付け加えて使用することによって、AC入力電圧範囲を超えたAC過電圧を投入した際にも、1次平滑電解コンデンサが開弁して電解液が噴出するといった問題を解決するようにした電源装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems. The object of the present invention is to add an AC overvoltage protection circuit to a conventional power supply circuit so that an AC overvoltage exceeding the AC input voltage range can be obtained. It is another object of the present invention to provide a power supply apparatus that solves the problem that the primary smooth electrolytic capacitor is opened and the electrolyte solution is ejected even when it is charged.
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項1に記載の発明は、AC電源入力部に接続された第1の整流素子と、前記AC電源入力部と前記第1の整流素子との間に直列に接続され、前記AC電源入力部からの入力を遮断する電源遮断手段と、前記第1の整流素子に接続され、前記AC電源入力部から入力されたAC電圧を平滑する平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサからの電圧に基づいてトランスの巻線に流れる電流をスイッチングするスイッチング素子と、前記第1の整流素子と前記平滑コンデンサとの第1の接続点からの電圧と、前記第1の整流素子の前記AC電源入力部側からの電圧に基づいて、前記スイッチング素子を過電流状態にすることにより前記電源遮断手段によって前記AC電源入力部からの入力を遮断するAC過電圧保護手段と、を備え、前記AC過電圧保護手段は、前記第1の接続点からの電圧に基づき動作する電圧降伏素子と、前記電圧降伏素子を介した電圧及び前記第1の整流素子の前記AC電源入力部側からの電圧に基づいて前記電圧降伏素子を介した電圧を充電して前記スイッチング素子を過電流状態にする時定数回路と、前記時定数回路に接続された第2の整流素子と、を有しており、前記AC電圧入力部から入力されるAC電圧として過電圧が入力された場合に、前記平滑コンデンサが開弁する前に、前記電源遮断手段により前記AC電圧入力部からの入力を遮断することを特徴とする。 The present invention has been made to achieve such an object, and the invention according to claim 1 includes a first rectifier element connected to an AC power input section, the AC power input section, and the first power supply. A power cut-off means that is connected in series between the rectifier element and cuts off an input from the AC power input section; and an AC voltage that is connected to the first rectifier element and is input from the AC power input section. A smoothing capacitor for smoothing, a switching element for switching a current flowing in the winding of the transformer based on a voltage from the smoothing capacitor, and a voltage from a first connection point of the first rectifying element and the smoothing capacitor And based on the voltage from the AC power input section side of the first rectifier element, the switching element is put into an overcurrent state by the power cutoff means from the AC power input section. AC overvoltage protection means for cutting off a force, wherein the AC overvoltage protection means includes a voltage breakdown element that operates based on a voltage from the first connection point, a voltage via the voltage breakdown element, and the first A time constant circuit for charging the voltage via the voltage breakdown element based on a voltage from the AC power supply input side of the rectifier element of the rectifier element to bring the switching element into an overcurrent state, and connected to the time constant circuit And when the overvoltage is input as the AC voltage input from the AC voltage input unit, before the smoothing capacitor is opened, the AC power cutoff means opens the AC rectifier. The input from the voltage input unit is cut off.
また、請求項2に記載の発明は、AC電源入力部に接続された第1の整流素子と、前記AC電源入力部と前記第1の整流素子との間に直列に接続され、前記AC電源入力部からの入力を遮断する電源遮断手段と、前記第1の整流素子に接続され、前記AC電源入力部から入力されたAC電圧を平滑する平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサからの電圧に基づいてトランスの巻線に流れる電流をスイッチングするスイッチング素子と、前記電源遮断手段の前記第1の整流素子側の第2の接続点からの電圧と、前記第1の整流素子の前記AC電源入力部側からの電圧に基づいて、前記スイッチング素子を過電流状態にすることにより前記電源遮断手段によって前記AC電源入力部からの入力を遮断するAC過電圧保護手段と、を備え、前記AC過電圧保護手段は、前記第2の接続点からの電圧に基づき動作する電圧降伏素子と、前記電圧降伏素子を介した電圧及び前記第1の整流素子の前記AC電源入力部側からの電圧に基づいて前記電圧降伏素子を介した電圧を充電して前記スイッチング素子を過電流状態にする時定数回路と、前記時定数回路に接続された第2の整流素子と、を有しており、前記AC電圧入力部から入力されるAC電圧として過電圧が入力された場合に、前記平滑コンデンサが開弁する前に、前記電源遮断手段により前記AC電圧入力部からの入力を遮断することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a first rectifier element connected to an AC power input unit, and the AC power source connected in series between the AC power input unit and the first rectifier element. Based on the power supply cutoff means for cutting off the input from the input unit, the smoothing capacitor connected to the first rectifying element and smoothing the AC voltage input from the AC power supply input unit, and the voltage from the smoothing capacitor A switching element for switching a current flowing through the winding of the transformer, a voltage from a second connection point on the first rectifying element side of the power cut-off means, and the AC power input side of the first rectifying element AC overvoltage protection means for shutting off the input from the AC power supply input section by the power shutoff means by setting the switching element to an overcurrent state based on the voltage from The voltage protection means is based on a voltage breakdown element that operates based on a voltage from the second connection point, a voltage via the voltage breakdown element, and a voltage from the AC power supply input side of the first rectifier element. A time constant circuit for charging the voltage via the voltage breakdown element to bring the switching element into an overcurrent state, and a second rectifier element connected to the time constant circuit, and the AC When an overvoltage is input as an AC voltage input from the voltage input unit, the input from the AC voltage input unit is cut off by the power cut-off means before the smoothing capacitor opens.
また、請求項3に記載の発明は、更に、前記第1の整流素子と前記平滑コンデンサとの間に直列に接続された遮断手段を備えており、前記AC過電圧保護手段により前記スイッチング素子を過電流状態にすることにより前記遮断手段で前記平滑コンデンサへの入力を遮断することを特徴とする。
The invention according to
また、請求項4に記載の発明は、前記電源遮断手段、及び、前記遮断手段は、ヒューズまたはブレーカであることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, the power shut-off means and the shut-off means are a fuse or a breaker.
また、請求項5に記載の発明は、前記電圧降伏素子は、バリスタまたはツェナーダイオードであることを特徴とする。 The invention according to claim 5 is characterized in that the voltage breakdown element is a varistor or a Zener diode.
本発明によれば、AC過電圧保護回路を従来の電源回路に付け加えて使用することでAC入力電圧範囲を超えたAC過電圧を投入した際にも、1次平滑電解コンデンサが開弁して電解液が噴出するといった問題を解決することが出来る。また、AC過電圧保護回路を着脱可能にし、なおかつAC過電圧保護回路を外した状態でも、AC過電圧保護機能はなくなるものの電源装置は正常動作する特徴をもった構成であるため、AC過電圧保護が必要な地域に出荷する場合には、このAC過電圧保護回路を付け、不必要な場合には、このAC過電圧保護回路を外した状態で出荷することが可能となる。このため工程管理も行ないやすく、電源装置がオーバースペックにならないためコストメリットを得ることも可能となる。 According to the present invention, even when an AC overvoltage exceeding the AC input voltage range is applied by adding an AC overvoltage protection circuit to a conventional power supply circuit, the primary smoothing electrolytic capacitor opens and the electrolyte solution Can be solved. In addition, even if the AC overvoltage protection circuit is detachable and the AC overvoltage protection circuit is removed, the AC overvoltage protection function is lost, but the power supply device has a feature of operating normally, so AC overvoltage protection is required. When shipping to a region, the AC overvoltage protection circuit is attached, and when unnecessary, it is possible to ship with the AC overvoltage protection circuit removed. For this reason, it is easy to manage the process, and it is possible to obtain a cost merit because the power supply device does not become overspec.
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
本実施例1は、従来の一般的な電源装置にAC過電圧保護回路を付け加えることでAC過電圧投入時に1次平滑電解コンデンサが開弁して電解液が噴出するといった問題が発生しないようにしたものである。 In the first embodiment, an AC overvoltage protection circuit is added to a conventional general power supply device, so that the problem that the primary smoothing electrolytic capacitor opens and the electrolyte solution is ejected when the AC overvoltage is applied is prevented. It is.
図2は、本発明の電源装置の実施例1を説明するための回路構成図で、図中符号200はAC過電圧保護回路、201はバリスタ、202,203,207,208,209は抵抗、204は電解コンデンサ、205はダイオード、206はコンデンサを示している。それ以外の符号101から113は図1に示した符号と同じである。なお、図中のDCHとDCLは、1次平滑コンデンサ105の両極性のパターンを示しており、AC過電圧保護回路200中のDCHとDCLに接続されている。
FIG. 2 is a circuit configuration diagram for explaining the first embodiment of the power supply device of the present invention, in which
本実施例1に示す電源装置は、AC電源入力部(ACインレット)101と、このAC電源入力部101に接続された第1の整流素子である整流ダイオードブリッジ104と、AC電源入力部101と第1の整流素子104との間に直列に挿入された第1の過電流遮断手段であるヒューズ102と、第1の整流素子104に接続され、コンデンサ105からなる平滑回路と、この平滑回路のコンデンサ105を供給源としてこのコンデンサ105からトランス巻き線108を介して電流スイッチングを行うスイッチングFET107とを備えた電源回路を有している。
The power supply apparatus according to the first embodiment includes an AC power input unit (AC inlet) 101, a
また、第1の整流素子104とコンデンサ105との第1の接続点aにAC過電圧保護回路200を接続し、このAC過電圧保護回路200が、スイッチングFET107の制御入力部に接続されている。
In addition, an AC
また、AC過電圧保護回路200は、第1の接続点aに接続された電圧降伏素子201と、この電圧降伏素子201に接続された時定数フィルタ202,203,204と、この時定数フィルタ202,203,204に接続された第2の整流素子であるダイオード205からなる直列接続回路を備えている。
The AC
図3は、実施例1に示した電源装置における回路動作のシーケンスの概要を示す図で、(a)はダイオードブリッジ104の出力波形、(b)は1次平滑電解コンデンサ105の電圧、(c)は電解コンデンサ204の電圧、(d)は電解コンデンサ204の電圧の拡大図を各々示している。
3A and 3B are diagrams showing an outline of a sequence of circuit operations in the power supply device shown in the first embodiment. FIG. 3A shows an output waveform of the
例として、以下の条件で回路動作を説明する。
・AC入力電圧:240V
・1次平滑コンデンサ105:DC200V耐圧、異常電圧対応品
(この場合の、異常電圧対応品とは、DC350V印加時に30秒以内では開弁しないものを一例とする。)
・バリスタ201:バリスタ電圧DC270V品
この電源装置の定格電圧範囲を超えたAC電圧240Vがインレット101に印加されると想定した場合、1次平滑電解コンデンサ105はDC336Vにチャージされ始める。ここで、バリスタ201がバリスタ電圧であるDC270Vを超えると導通を開始し、電解コンデンサ204にチャージを開始する。チャージされた電圧がスイッチングFET107のゲートON電圧を超えると、そのスイッチングFET107のドレイン・ソース間は導通し続け、その結果、過電流状態となり、1次平滑電解コンデンサ105が開弁し、電解液が噴出する前にヒューズ102を溶断してAC電源を遮断する。
As an example, circuit operation will be described under the following conditions.
・ AC input voltage: 240V
Primary smoothing capacitor 105: DC 200V withstand voltage, abnormal voltage compatible product (in this case, the abnormal voltage compatible product is an example in which the valve does not open within 30 seconds when DC 350V is applied)
-Varistor 201: Varistor voltage DC270V product When assuming that the AC voltage 240V exceeding the rated voltage range of this power supply device is applied to the
この際に回路定数ならびに部品選定にて設定する時間としての必須条件は、『AC過電圧保護回路200が動作してヒューズ102が溶断するまでの時間<1次平滑コンデンサ105の開弁時間』である。
In this case, an indispensable condition as a time to be set in circuit constants and component selection is “a time until the AC
AC過電圧保護回路200が動作してヒューズ102が溶断するまでの時間設定は、主に、バリスタ201のバリスタ電圧、抵抗202,203,207,208の抵抗値、電解コンデンサ204の静電容量、ヒューズ102単体の溶断時間で決定される。
The time setting until the
例えば、
・AC入力電圧:Eac
・バリスタ201のバリスタ電圧:Ev
・抵抗202の抵抗値:R1
・抵抗203,207,208,209の合成抵抗値:R2
・抵抗202,203,207,208,209の合成抵抗値:R
・電解コンデンサ204の静電容量値:C
・電解コンデンサが最終的にチャージする電圧:Ec
・スイッチングFET107のゲートON電圧:Eg
・スイッチングFET107のゲートON時間:tg
・ヒューズ102単体の溶断時間:tf
・AC過電圧保護回路200が動作してヒューズ102が溶断するまでの時間:t
と仮定した場合、
Eg=Ec(1−exp^(−tg/(C×R)))
から
tg=C×R×ln(Ec/(Ec−e))
となる。
つまり、AC過電圧保護回路200が動作してヒューズ102が溶断するまでの時間tは、
t=C×R×ln(Ec/(Ec−e))+tfとなる。
For example,
・ AC input voltage: Eac
-Varistor voltage of varistor 201: Ev
-Resistance value of resistor 202: R1
-Combined resistance value of
The combined resistance value of the
-Voltage that the electrolytic capacitor will eventually charge: Ec
・ Gate ON voltage of switching FET107: Eg
・ Gate ON time of switching FET 107: tg
-Fusing time of
Time until the AC
Assuming
Eg = Ec (1−exp ^ (− tg / (C × R)))
To tg = C × R × ln (Ec / (Ec−e))
It becomes.
That is, the time t until the AC
t = C × R × ln (Ec / (Ec−e)) + tf.
ちなみに、Ec=(Eac×1.4−Ev)×(R2/(R1+R2))であることから各部品の定数設定を行なうことが出来る。 Incidentally, since Ec = (Eac × 1.4−Ev) × (R2 / (R1 + R2)), constant setting of each component can be performed.
この時間tが、1次平滑コンデンサが開弁する時間よりも短くなるように各素子の定数を決定する必要がある。ただし、スイッチングFET107のゲートON時間tgをあまりに短い時間設定としてしまうと、電源装置として定格範囲のAC電源電圧で使用していても、ノイズなどの侵入で、スイッチングFET107のゲートがONしてしまうためtgの時間設定には注意を払う必要がある。これは主に、電解コンデンサ204の静電容量値を調整することで時間設定を行なうことが好ましい。
It is necessary to determine the constant of each element so that this time t is shorter than the time when the primary smoothing capacitor opens. However, if the gate ON time tg of the switching
なお、ヒューズが単体で溶断する時間は、使用するヒューズによっても溶断時間が異なる。例えば、6.3A品でEN60127−2 S.S.5規格に適合するタイムラグ特性を示すヒューズであれば、4倍の電流(25.2A)が流れた時、0.15秒〜5秒、また、10倍の電流(63A)が流れた時、0.02秒〜0.1秒で溶断する規格となっている。 Note that the fusing time of a single fuse varies depending on the fuse used. For example, EN 60127-2 S. S. If the fuse shows a time lag characteristic that conforms to 5 standards, when 4 times the current (25.2A) flows, 0.15 seconds to 5 seconds, and when 10 times the current (63A) flows, It is a standard that blows out in 0.02 seconds to 0.1 seconds.
また、6.3A品でEN60127−2 S.S.1規格に適合する速断特性を示すヒューズであれば、4倍の電流(25.2A)が流れた時、0.003秒〜0.3秒、また、10倍の電流(63A)が流れた時、0.02秒以内で溶断する規格となっている。このため、選定するヒューズによっても溶断時間が異なるため、ヒューズの選定は、AC過電圧保護回路が動作してヒューズが溶断するまでの時間に大きく関係することになるため注意が必要である。 In addition, EN 60127-2 S. S. If the fuse shows fast-breaking characteristics conforming to 1 standard, when 4 times the current (25.2A) flows, 0.003 seconds to 0.3 seconds and 10 times the current (63A) flowed. It is a standard that blows out within 0.02 seconds. For this reason, since the fusing time varies depending on the selected fuse, it is necessary to be careful because the selection of the fuse greatly depends on the time until the fuse is blown after the AC overvoltage protection circuit operates.
また、同じ定格電圧の1次平滑電解コンデンサによっても開弁時間ならびに、開弁電圧が異なるので、部品選定の際には注意が必要である。一般的に、メーカカタログに異常電圧対応品と表記されているものであれば、陽極用高純度アルミニウム箔表面に形成された酸化皮膜の厚みが異電圧対応品ではないものよりも厚いため、定格電圧200V品であっても更に高い電圧で開弁する特性を示す。本実施例1では、異常電圧対応品の使用を前提としている。 In addition, since the valve opening time and the valve opening voltage differ depending on the primary smoothing electrolytic capacitor having the same rated voltage, care must be taken when selecting components. Generally, if the product is listed as an abnormal voltage product in the manufacturer's catalog, the oxide film formed on the surface of the high-purity aluminum foil for the anode is thicker than the product that is not compatible with different voltage. Even when the voltage is 200V, the valve opens at a higher voltage. In the first embodiment, it is assumed that an abnormal voltage compatible product is used.
また、バリスタ201の代わりの電圧降伏素子としてツェナーダイオードを使用してもよく、また、ヒューズ102の代わりに電流ブレーカを使用しても本実施例1と同様の効果が得られる。
Further, a Zener diode may be used as a voltage breakdown element in place of the
図4は、本発明の電源装置の実施例2を説明するための回路構成図で、図中符号114は定着装置、115は第2の過電流遮断手段であるヒューズを示している。その他、図2と同じ構成要素には同一の符号を付してある。ACインレット101と直列に接続されているヒューズ102だけではなく、整流ダイオードブリッジ104と1次平滑電解コンデンサ105の間に直列に挿入された第2の過電流遮断手段であるヒューズ115を備えている。また、114は電子写真プリンターなどで使用されるACインプット型の加熱式定着装置である。
FIG. 4 is a circuit configuration diagram for explaining a second embodiment of the power supply device of the present invention, in which reference numeral 114 denotes a fixing device, and 115 denotes a fuse which is a second overcurrent interruption means. In addition, the same components as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals. In addition to the
本実施例2における回路構成の場合にも、実施例1と同様にAC過電圧が入力されると1次平滑電解コンデンサ105はチャージされ始め、バリスタ201がバリスタ電圧を超えると導通を開始し、電解コンデンサ204にチャージを開始する。チャージされた電圧がスイッチングFET107のゲートON電圧を超えると、そのスイッチングFET107のドレイン・ソース間は導通し続け、その結果、過電流状態となって1次平滑電解コンデンサ105が開弁し、電解液が噴出する前に、ヒューズ115又はヒューズ102を溶断してAC電源を遮断する。
Also in the case of the circuit configuration in the second embodiment, as in the first embodiment, when an AC overvoltage is input, the primary smoothing
このような場合、ITE装置(information technology equipment;情報技術機器、情報処理装置などの総称)に義務付けられた安全規格に適応したヒューズはヒューズ102で構成し、ヒューズ115は、AC過電圧保護回路200が動作することだけを考慮した部品選定が可能となる。このことから、ヒューズ115はヒューズ抵抗等のコストメリットのある部品選定を行なうことも可能である。
In such a case, the fuse conforming to the safety standard required for the ITE equipment (information technology equipment; information technology equipment, information processing equipment, etc.) is constituted by the
また、バリスタ201の代わりの電圧降伏素子としてツェナーダイオードを使用しても、ヒューズ102の代わりに電流ブレーカを使用しても本実施例2と同様の効果が得られる。また、それ以外の構成は、上述した実施例1と同様である。
Further, even if a Zener diode is used as a voltage breakdown element in place of the
図5は、本発明の電源装置の実施例3を説明するための回路構成図で、AC過電流保護回路部200のバリスタ201からのつながりを、ヒューズ102の一端(接続点b)に接続したものである。なお、図中のヒューズ102の一端(接続点b)に接続されたACHと、AC過電圧保護回路200中のACHとが接続されている。
FIG. 5 is a circuit configuration diagram for explaining a third embodiment of the power supply device of the present invention, in which the connection from the
つまり、AC過電圧保護回路200は、第2の接続点bに接続された電圧降伏素子201と、この電圧降伏素子201に接続された時定数フィルタ202,203,204と、この時定数フィルタ202,203,204に接続された第2の整流素子であるダイオード205からなる直列接続回路を備えている。
That is, the AC
また、バリスタ201の代わりの電圧降伏素子としてツェナーダイオードを使用しても、ヒューズ102の代わりに電流ブレーカを使用しても本実施例3と同様の効果がある。また、それ以外の構成及び効果は、上述した実施例1と同様である。
Even if a Zener diode is used as a voltage breakdown element in place of the
図6は、本発明の電源装置の実施例4を説明するための回路構成図で、ACインレット101と直列に接続されているヒューズ102だけではなく、整流ダイオードブリッジ104と1次平滑電解コンデンサ105の間に直列に挿入された第2の過電流遮断手段であるヒューズ115を備えている。
FIG. 6 is a circuit configuration diagram for explaining a power supply device according to a fourth embodiment of the present invention. In addition to the
また、114は電子写真プリンターなどで使用するACインプット型の加熱式定着装置である。また、AC過電流保護回路部200のバリスタ201からのつながりを、ヒューズ102の一端に接続したものである。なお、図中のヒューズ102の一端(接続点b)に接続されたACHと、AC過電圧保護回路200中のACHとが接続されている。
本実施例4における回路構成の場合にも、実施例1と同様にAC過電圧が入力されると1次平滑電解コンデンサ105はチャージされ始め、バリスタ201がバリスタ電圧を超えると導通を開始し、電解コンデンサ204にチャージを開始する。チャージされた電圧がスイッチングFET107のゲートON電圧を超えると、そのスイッチングFET107のドレイン・ソース間は導通し続け、その結果、過電流状態となり1次平滑電解コンデンサ105が開弁し、電解液が噴出する前に、ヒューズ115又はヒューズ102を溶断してAC電源を遮断する。
Also in the case of the circuit configuration of the fourth embodiment, when the AC overvoltage is inputted as in the first embodiment, the primary smoothing
この場合も実施例2と同様、ITE装置に義務付けられた安全規格に適応したヒューズはヒューズ102で構成し、ヒューズ115は、AC過電圧保護回路200が動作することだけを考慮した部品選定が可能となる。このことから、ヒューズ115はヒューズ抵抗等のコストメリットのある部品選定を行なうことも可能である。
Also in this case, as in the second embodiment, the fuse conforming to the safety standard required for the ITE device is configured by the
また、バリスタ201の代わりの電圧降伏素子としてツェナーダイオードを使用しても、ヒューズ102の代わりに電流ブレーカを使用しても本実施例4と同様の効果が得られる。また、それ以外の構成は、上述した実施例1と同様である。
Further, even if a Zener diode is used as a voltage breakdown element instead of the
図7乃至図9は、本発明の電源装置の実施例5を説明するための構成図で、AC過電圧保護回路200を、独立した子基板として着脱可能としたものである。なお、AC過電圧保護回路200を外した状態でもAC過電圧保護機能はなくなるものの、電源装置は正常に動作するものとする。
7 to 9 are configuration diagrams for explaining a fifth embodiment of the power supply device of the present invention, in which the AC
つまり、本実施例5の電源装置は、電圧降伏素子201と時定数フィルタ202,203,204と第2の整流素子205からなる直列接続回路部分のみを子基板として実装し、電源装置の基板上における子基板との接続を着脱可能とし、子基板の着脱にかかわりなく動作可能としたものである。
That is, in the power supply device of the fifth embodiment, only the series connection circuit portion including the
このようにすることで、AC過電圧保護が必要な地域にはAC過電圧保護回路200を取り付けた状態で出荷し、AC過電圧保護が不必要な地域にはAC過電圧保護回路200を取り付けずに出荷することで、地域の電源状態に合わせた電源装置を提供することが可能となる。このことから、工程管理面でも優れ、AC過電圧保護機能を脱着可能にすることで、コストを削減することができる。
By doing in this way, it ships with the AC
図7は、電源装置にAC過電圧保護回路の子基板を半田付け端子で実装した例を示す構成図である。このように子基板を立てて実装することでスペースの削減にもつながる。ただし、当然のことながら、スペースに余裕がある場合には、子基板を立てずに実装する形態も本実施例では適応される。 FIG. 7 is a configuration diagram showing an example in which a child board of an AC overvoltage protection circuit is mounted on a power supply device with solder terminals. In this way, mounting the sub-boards upright also leads to space saving. However, as a matter of course, when the space is sufficient, the embodiment in which the sub-board is mounted without standing is also applied in this embodiment.
図8は、電源装置にAC過電圧保護回路の子基板をボードtoボードコネクタで接続した例を示した構成図である。このように、子基板を立てて電源装置とコネクタ接続することでスペースの削減にもつながる。ただし、当然のことながら、スペースに余裕がある場合には、子基板を立てずに電源装置とコネクタ接続する形態も本実施例5では適応される。 FIG. 8 is a configuration diagram showing an example in which a child board of an AC overvoltage protection circuit is connected to the power supply device by a board-to-board connector. In this way, the child board is raised and connected to the power supply device through a connector, which leads to space saving. However, as a matter of course, when there is a sufficient space, the embodiment in which the power supply device and the connector are connected without standing the sub board is also applied in the fifth embodiment.
図9は、AC過電圧保護回路の子基板を電源装置とハーネスコネクタを使用して接続した例を示した構成図である。電源装置に子基板を配置するスペースが無い場合でも図9に示すように別スペースに配置することが可能となる。 FIG. 9 is a configuration diagram showing an example in which a sub-board of the AC overvoltage protection circuit is connected using a power supply device and a harness connector. Even when there is no space for placing the sub board in the power supply device, it can be placed in another space as shown in FIG.
101 ACインレット
102,115 ヒューズ
103 コモンモードコイル
104 整流ダイオードブリッジ
105 1次平滑電解コンデンサ
106 起動抵抗
107 スイッチングFET
108 トランス
109 電源IC
110 チョークコイル
111 平滑コンデンサ
112 フォトカプラ
113 シャントレギュレータ
114 定着装置
200 AC過電圧保護回路
201 バリスタ
202,203,207,208,209 抵抗
204 電解コンデンサ
205 ダイオード
206 コンデンサ
101
108
110
Claims (5)
前記AC電源入力部と前記第1の整流素子との間に直列に接続され、前記AC電源入力部からの入力を遮断する電源遮断手段と、
前記第1の整流素子に接続され、前記AC電源入力部から入力されたAC電圧を平滑する平滑コンデンサと、
前記平滑コンデンサからの電圧に基づいてトランスの巻線に流れる電流をスイッチングするスイッチング素子と、
前記第1の整流素子と前記平滑コンデンサとの第1の接続点からの電圧と、前記第1の整流素子の前記AC電源入力部側からの電圧に基づいて、前記スイッチング素子を過電流状態にすることにより前記電源遮断手段によって前記AC電源入力部からの入力を遮断するAC過電圧保護手段と、
を備え、
前記AC過電圧保護手段は、
前記第1の接続点からの電圧に基づき動作する電圧降伏素子と、
前記電圧降伏素子を介した電圧及び前記第1の整流素子の前記AC電源入力部側からの電圧に基づいて前記電圧降伏素子を介した電圧を充電して前記スイッチング素子を過電流状態にする時定数回路と、
前記時定数回路に接続された第2の整流素子と、
を有しており、前記AC電圧入力部から入力されるAC電圧として過電圧が入力された場合に、前記平滑コンデンサが開弁する前に、前記電源遮断手段により前記AC電圧入力部からの入力を遮断する
ことを特徴とする電源装置。 A first rectifier connected to an AC power input;
A power shut-off means connected in series between the AC power input section and the first rectifying element, and shuts off an input from the AC power input section ;
A smoothing capacitor connected to the first rectifying element and smoothing an AC voltage input from the AC power supply input unit ;
A switching element for switching a current flowing in the winding of the transformer based on the voltage from the smoothing capacitor;
Based on the voltage from the first connection point of the first rectifying element and the smoothing capacitor and the voltage from the AC power input section side of the first rectifying element, the switching element is put into an overcurrent state. AC overvoltage protection means for shutting off the input from the AC power input unit by the power shutoff means,
With
The AC overvoltage protection means includes:
A voltage breakdown element that operates based on a voltage from the first connection point;
When charging the voltage via the voltage breakdown element based on the voltage via the voltage breakdown element and the voltage from the AC power supply input side of the first rectifying element to bring the switching element into an overcurrent state A constant circuit;
A second rectifying element connected to the time constant circuit;
And when the overvoltage is input as the AC voltage input from the AC voltage input unit, before the smoothing capacitor is opened, the input from the AC voltage input unit is input by the power shut-off means. Cut off
A power supply device characterized by that.
前記AC電源入力部と前記第1の整流素子との間に直列に接続され、前記AC電源入力部からの入力を遮断する電源遮断手段と、
前記第1の整流素子に接続され、前記AC電源入力部から入力されたAC電圧を平滑する平滑コンデンサと、
前記平滑コンデンサからの電圧に基づいてトランスの巻線に流れる電流をスイッチングするスイッチング素子と、
前記電源遮断手段の前記第1の整流素子側の第2の接続点からの電圧と、前記第1の整流素子の前記AC電源入力部側からの電圧に基づいて、前記スイッチング素子を過電流状態にすることにより前記電源遮断手段によって前記AC電源入力部からの入力を遮断するAC過電圧保護手段と、
を備え、
前記AC過電圧保護手段は、
前記第2の接続点からの電圧に基づき動作する電圧降伏素子と、
前記電圧降伏素子を介した電圧及び前記第1の整流素子の前記AC電源入力部側からの電圧に基づいて前記電圧降伏素子を介した電圧を充電して前記スイッチング素子を過電流状態にする時定数回路と、
前記時定数回路に接続された第2の整流素子と、
を有しており、前記AC電圧入力部から入力されるAC電圧として過電圧が入力された場合に、前記平滑コンデンサが開弁する前に、前記電源遮断手段により前記AC電圧入力部からの入力を遮断する
ことを特徴とする電源装置。 A first rectifier connected to an AC power input;
A power shut-off means connected in series between the AC power input section and the first rectifying element, and shuts off an input from the AC power input section;
A smoothing capacitor connected to the first rectifying element and smoothing an AC voltage input from the AC power supply input unit;
A switching element for switching a current flowing in the winding of the transformer based on the voltage from the smoothing capacitor;
Based on the voltage from the second connection point on the first rectifying element side of the power shut-off means and the voltage from the AC power supply input side of the first rectifying element, the switching element is placed in an overcurrent state. AC overvoltage protection means for shutting off the input from the AC power input unit by the power shutoff means,
With
The AC overvoltage protection means includes:
A voltage breakdown element that operates based on a voltage from the second connection point;
When charging the voltage via the voltage breakdown element based on the voltage via the voltage breakdown element and the voltage from the AC power supply input side of the first rectifying element to bring the switching element into an overcurrent state A constant circuit;
A second rectifying element connected to the time constant circuit;
And when the overvoltage is input as the AC voltage input from the AC voltage input unit, before the smoothing capacitor is opened, the input from the AC voltage input unit is input by the power shut-off means. A power supply device that is cut off .
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