JP2007244105A - Ａｃ停止対応スイッチング電源およびその停止検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ブレーカなどの付加部品を必要とせず、非常時などにＡＣ電源のスイッチを切ると、直ちにＤＣ出力を停止して負荷側の装置の動作を停止させるＡＣ停止対応スイッチング電源を提供する。
【解決手段】高周波のサンプリング周波数ｆｓを発生する信号発生手段６と、整流波形の電圧レベルをサンプリング周波数ｆｓのタイミングで検出する電圧レベル検出手段７と、電圧レベル検出手段７がボトム電圧Ｖboを連続して所定回数検出した場合には、交流電源の停止と判定する判定手段８と、判定手段８が交流電源の停止と判定した場合、スイッチ情報Ｊｓを出力するスイッチ制御手段９と有し、サンプリング周波数ｆｓに基づいてスイッチング手段を制御し、直流出力を停止するので、ＡＣ停止の検出を単純で、確実に行い、ＡＣ停止から極めて短い時間でＤＣ停止の制御を実行する制御手段３を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、非常時などにＡＣ電源のスイッチを切ると、直ちにＤＣ出力を停止して負荷側の装置の動作を停止させるＡＣ停止対応スイッチング電源に関する。

従来のスイッチング電源は、ＡＣ電源が何らかの原因によって瞬断しても、ＤＣ出力が停止することなく、負荷の駆動を継続させ、ＡＣ停止（例えば、ＡＣ電源スイッチのオフ）に対しても、でき得るだけ長くＤＣ出力を継続させることが望まれており、ＡＣ停止からＤＣ出力が継続する時間（出力保持時間）が数１０ｍｓ（例えば、２５ｍｓ）程度になっているのが現状である。

ＡＣ停止からＤＣ出力が継続する保持時間は、スイッチング電源内蔵の平滑コンデンサの静電容量に依存し、平滑コンデンサに蓄積されたエネルギー（電荷）量が次第に放電されていくことを利用して、実現がなされている。

図９に従来のスイッチング電源のＡＣ電源とＤＣ出力の関係図を示す。図９において、スイッチング電源は、ＡＣ停止から数十（１０）ｍｓの出力保持時間があるので、出力保持時間（数１０ｍｓ）のＡＣ瞬停（瞬断）に対してＤＣ出力が停止することなく、ＡＣ停止の場合にも、出力保持時間（数１０ｍｓ）は負荷にＤＣ出力を供給し続ける。

いずれにしても、スイッチング電源は、ＡＣ停止から数１０ｍｓ経過すると、ＤＣ出力が停止することになる。

一方、ＡＣ停止から直ちにＤＣ出力が停止するスイッチング電源に対して、搬送機器や包装機器を負荷として使用するユーザから強い要望がある。

また、ＡＣが停止すると、直ちにＤＣ出力を停止するスイッチング電源は、商用電源（ＡＣ電源）の停止をフォトカプラで検出し、フォトカプラの出力トランジスタがＯＦＦになると、出力トランジスタに並列接続されたコンデンサが充電を開始し、出力遮断用ＦＥＴがＯＮすると、出力制御ＦＥＴがＯＦＦとなって直流出力が停止するものが、「特許文献１」（直流電源装置）に開示されている。
実開平５−７３５７４号公報（要約、図１参照）

従来のスイッチング電源は、ＡＣ停止から出力保持時間（数１０ｍｓ）だけ負荷にＤＣ出力を供給し続けるので、ＡＣ停止した場合、直ちにＤＣ出力の停止を要望する搬送機器や包装機器のユーザには、対応することができない課題がある。

例えば、搬送機器の場合、部品や商品を送るローラやアームに何かが引っかかり応力がかかると、この応力に対抗するため、搬送機器のモータに大きな電流が流れる。このような場合、スイッチング電源のＤＣ出力の出力保持時間に関係なく、ＡＣ停止に瞬時に応答してＤＣ出力を遮断して、機器を停止することが要望されている。

また、例えば、包装機器の場合、ＡＣ停止に応答してすぐにＤＣ出力を遮断したい場合でも、ＤＣ出力が出力保持時間だけ継続するので、機器がしばらく止まらない。したがって、本来停止したいタイミングで停止できなく、商品などをパッケージングする工程の途中で止まることになり、商品包装を狙い通りのタイミングで停止できないことになり、ＡＣ停止に瞬時に応答してＤＣ出力を遮断して、機器を停止することが要望されている。

「特許文献１」に開示されたスイッチング電源（直流電源装置）は、出力保持時間を待たずにＤＣ出力を停止させることが可能であるが、ＡＣ停止→フォトカプラの停止→コンデンサが充電→出力遮断用ＦＥＴがＯＮ→出力制御ＦＥＴがＯＦＦの経過を辿り、ＤＣ出力を停止するため、特にコンデンサの充電に時間を要し（コンデンサの静電容量と抵抗値の時定数に依存）、ＡＣ停止から直ちにＤＣ出力を停止できない課題がある。

上記課題を解決するため、交流電源とスイッチング電源間、スイッチング電源と負荷間に、それぞれブレーカを挿入し、交流電源とスイッチング電源間のブレーカの切断に連動してスイッチング電源と負荷間のブレーカを切断することにより、ＡＣ停止から直ちにＤＣ出力の停止が可能なものもある。

図１０にブレーカを用いたスイッチング電源の構成図を示す。交流電源（ＡＣ）とＰ／Ｓ（スイッチング電源）５０間にブレーカＳＷａ、ＳＷｂを挿入し、Ｐ／Ｓ（スイッチング電源）５０と装置（負荷）５１間にブレーカＳＷｃ、ＳＷｄを挿入して、連動駆動装置５２でブレーカＳＷａ、ＳＷｂと、ブレーカＳＷｃ、ＳＷｄを同時にＯＦＦ駆動することにより、ＡＣ停止とＤＣ出力の停止が同時に実行可能となる。

しかし、ブレーカＳＷａ、ＳＷｂ、ＳＷｃ、ＳＷｄの挿入、連動駆動装置５２の使用に伴い、部品費用のアップならびに部品取付けの工数を要する新たな課題が発生する。

この発明はこのような課題を解決するためになされたもので、その目的はブレーカなどの付加部品を必要とせず、非常時などにＡＣ電源のスイッチを切ると、直ちにＤＣ出力を停止して負荷側の装置の動作を停止させるＡＣ停止対応スイッチング電源を提供することにある。

前記課題を解決するためこの発明に係るＡＣ停止対応スイッチング電源は、交流電源の停止を検出し、直流出力を停止するＡＣ停止対応スイッチング電源であって、交流電源の停止を、全波整流波形のボトム電圧が連続することから検出し、検出した結果に基づいて直流出力を停止する制御を行う制御手段を備えたことを特徴とする。

この発明に係るＡＣ停止対応スイッチング電源は、交流電源の停止を、全波整流波形のボトム電圧が連続することから検出し、検出した結果に基づいて直流出力を停止する制御を行う制御手段を備えたので、ＡＣ停止を検出すると、直ちに直流出力の停止を制御することができる。

また、この発明に係る制御手段は、高周波のサンプリング周波数を発生する信号発生手段と、整流波形の電圧レベルをサンプリング周波数のタイミングで検出する電圧レベル検出手段と、電圧レベル検出手段がボトム電圧を連続して所定回数検出した場合には、交流電源の停止と判定する判定手段と、判定手段が交流電源の停止と判定した場合、スイッチ情報を出力するスイッチ制御手段とを備え、スイッチ情報に基づいてスイッチング手段を制御し、直流出力を停止することを特徴とする。

この発明に係る制御手段は、高周波のサンプリング周波数を発生する信号発生手段と、整流波形の電圧レベルをサンプリング周波数のタイミングで検出する電圧レベル検出手段と、電圧レベル検出手段がボトム電圧を連続して所定回数検出した場合には、交流電源の停止と判定する判定手段と、判定手段が交流電源の停止と判定した場合、スイッチ情報を出力するスイッチ制御手段とを備え、スイッチ情報に基づいてスイッチング手段を制御し、直流出力を停止するので、ＡＣ停止の検出を単純で、確実に行い、ＡＣ停止から極めて短い時間でＤＣ停止の制御を実行することができる。

さらに、この発明に係る信号発生手段は、サンプリング周波数を変更可能にすることを特徴とする。

この発明に係る信号発生手段は、サンプリング周波数を変更可能にするので、サンプリング周波数を高くすることにより、ボトム電圧の所定回数をより短時間で実行することができる。

また、この発明に係る判定手段は、ボトム電圧の連続して検出する所定回数を２回以上の任意回数に設定可能なことを特徴とする。

この発明に係る判定手段は、ボトム電圧の連続して検出する所定回数を２回以上の任意回数に設定可能なので、ＡＣ停止の検出を最短時間で行う場合には、所定回数を２回に設定し、ＡＣ停止の検出を確実に行う場合には、所定回数を多めに設定することができる。

さらに、この発明に係るスイッチング手段は、直流出力ラインに直列に接続し、スイッチ情報に基づいて、直流出力を遮断することを特徴とする。

また、この発明に係るスイッチング手段は、直流出力ライン間に挿入し、スイッチ情報に基づいて、直流出力をシャントすることを特徴とする。

さらに、この発明に係るスイッチング手段は、ＤＣ−ＤＣコンバータを駆動する制御ＩＣの駆動電圧をスイッチ情報に基づいて停止するとともに、直流出力ライン間に挿入し、スイッチ情報に基づいて、直流出力をシャントすることを特徴とする。

この発明に係るスイッチング手段は、直流出力ラインに直列に接続し、スイッチ情報に基づいて、直流出力を遮断したり、また、直流出力ライン間に挿入し、スイッチ情報に基づいて、直流出力をシャントしたり、さらに、ＤＣ−ＤＣコンバータを駆動する制御ＩＣの駆動電圧をスイッチ情報に基づいて停止するとともに、直流出力ライン間に挿入し、スイッチ情報に基づいて、直流出力をシャントするので、ＡＣ停止から直ちにＤＣ出力を停止することができる。

また、この発明に係る制御手段は、前記制御手段のＯＮ動作とＯＦＦ動作を切替える切替スイッチを備えたことを特徴とする。

この発明に係る制御手段は、制御手段のＯＮ動作とＯＦＦ動作を切替える切替スイッチを備えたので、切替スイッチの切替えにより、ＡＣ停止に反応して短時間にＤＣ出力を停止するモードと、ＡＣ停止から出力保持時間の経過後にＤＣ出力を停止するモードを選択することができる。

さらに、この発明に係るＡＣ停止対応スイッチング電源の交流電源停止の検出方法は、交流電源の停止を検出し、直流出力を停止するＡＣ停止対応スイッチング電源の交流電源停止の検出方法であって、全波整流波形の電圧レベルを高周波のサンプリング周波数で検出するステップＳ１と、電圧レベルのボトム電圧を連続して検出するステップＳ２と、ボトム電圧を連続して検出する回数が所定値であるか否かを判定するステップＳ３と、回数が所定値の場合には、交流電源停止と判断するステップＳ４とを備えたことを特徴とする。

ＡＣ停止対応スイッチング電源の交流電源停止の検出方法は、全波整流波形の電圧レベルを高周波のサンプリング周波数で検出するステップＳ１と、電圧レベルのボトム電圧を連続して検出するステップＳ２と、ボトム電圧を連続して検出する回数が所定値であるか否かを判定するステップＳ３と、回数が所定値の場合には、交流電源停止と判断するステップＳ４とを備えたので、交流電源の停止をボトム電圧の連続して継続する回数から判定することができる。

この発明に係るＡＣ停止対応スイッチング電源は、交流電源の停止を、全波整流波形のボトム電圧が連続することから検出し、検出した結果に基づいて直流出力を停止する制御を行う制御手段を備えたので、ＡＣ停止を検出すると、直ちに直流出力の停止を制御することができ、ＡＣ停止に応答して迅速にＤＣ出力の停止が可能になり、利便性の改善を図ることができる。

また、この発明に係る制御手段は、高周波のサンプリング周波数を発生する信号発生手段と、整流波形の電圧レベルをサンプリング周波数のタイミングで検出する電圧レベル検出手段と、電圧レベル検出手段がボトム電圧を連続して所定回数検出した場合には、交流電源の停止と判定する判定手段と、判定手段が交流電源の停止と判定した場合、スイッチ情報を出力するスイッチ制御手段とを備え、スイッチ情報に基づいてスイッチング手段を制御し、直流出力を停止するので、ＡＣ停止の検出を単純で、確実に行い、ＡＣ停止から極めて短い時間でＤＣ停止の制御を実行することができ、使い勝手の良さをアピールすることができる。

さらに、この発明に係る信号発生手段は、サンプリング周波数を変更可能にするので、サンプリング周波数を高くすることにより、ボトム電圧の所定回数をより短時間で実行することができ、ＡＣ停止からより短い時間でＤＣ出力を停止することができる。

また、この発明に係る判定手段は、ボトム電圧の連続して検出する所定回数を２回以上の任意回数に設定可能なので、ＡＣ停止の検出を最短時間で行う場合には、所定回数を２回に設定し、ＡＣ停止の検出を確実に行う場合には、所定回数を多めに設定することができ、ＡＣ停止の検出を最短時間または確実性のいずれかで検出することができる。

さらに、この発明に係るスイッチング手段は、直流出力ラインに直列に接続し、スイッチ情報に基づいて、直流出力を遮断したり、また、直流出力ライン間に挿入し、スイッチ情報に基づいて、直流出力をシャントしたり、さらに、ＤＣ−ＤＣコンバータを駆動する制御ＩＣの駆動電圧をスイッチ情報に基づいて停止するとともに、直流出力ライン間に挿入し、スイッチ情報に基づいて、直流出力をシャントするので、ＡＣ停止から直ちにＤＣ出力を停止することができ、ＡＣ停止から最短時間で、確実にＤＣ出力を停止することができる。

また、この発明に係る制御手段は、制御手段のＯＮ動作とＯＦＦ動作を切替える切替スイッチを備えたので、切替スイッチの切替えにより、ＡＣ停止に反応して短時間にＤＣ出力を停止するモードと、ＡＣ停止から出力保持時間の経過後にＤＣ出力を停止するモードを選択することができ、１つのスイッチング電源で２モードに対応可能となり、利便性の良さをアピールすることができる。

さらに、ＡＣ停止対応スイッチング電源の交流電源停止の検出方法は、全波整流波形の電圧レベルを高周波のサンプリング周波数で検出するステップＳ１と、電圧レベルのボトム電圧を連続して検出するステップＳ２と、ボトム電圧を連続して検出する回数が所定値であるか否かを判定するステップＳ３と、回数が所定値の場合には、交流電源停止と判断するステップＳ４とを備えたので、交流電源の停止をボトム電圧の連続して継続する回数から判定することができ、単純な方法で、交流電源の停止を極めて短時間で、確実に検出することができる。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１はこの発明に係るＡＣ停止対応スイッチング電源の一実施の形態全体構成図である。図１において、ＡＣ停止対応スイッチング電源１は、交流電源（ＡＣ）ＶAC（１００Ｖ／２００Ｖ、５０Ｈｚ／６０Ｈｚなど）の投入または停止の切替えを行うための電源スイッチＳＷ−ＡＣと、交流電源（ＡＣ）ＶACを全波整流するダイオードブリッジＤＢと、全波整流された脈流を高周波信号に昇圧する昇圧回路２と、昇圧された高周波信号を平滑する平滑コンデンサＣ１と、ＤＣ−ＤＣコンバータの一部を構成する絶縁トランスＴの一次巻線ＮＰ1、スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ−Ｑ１、ＭＯＳＦＥＴ−Ｑ１の発振周波数およびデューティ比を決定してスイッチング駆動する制御ＩＣ４と、絶縁トランスＴの二次巻線ＮＳ、整流ダイオードＤ１および平滑コンデンサＣ２で構成し、ＤＣ出力電圧ＶOを発生する主電源回路と、主電源回路をＤＣ出力ラインＯLに接続するスイッチング手段を構成するＭＯＳＦＥＴ−Ｑ２と、制御ＩＣ４に直流電圧ＶCCを供給するための電源回路を構成する一次巻線ＮＰ2、整流ダイオードＤ２および平滑コンデンサＣ３とから構成されている。

また、ＡＣ停止対応スイッチング電源１は、交流電源（ＡＣ）ＶACの停止を、全波整流波形のボトム電圧Ｖboが連続することから検出し、検出した結果に基づいて直流出力（ＤＣ出力電圧ＶO）を停止する制御を行う制御手段３を備える。

全波整流波形は、抵抗器Ｒ１および抵抗器Ｒ２で抵抗分割され、分圧された全波整流電圧ＶRが制御手段３に供給される。

制御手段３は、全波整流電圧ＶRを高周波のサンプリング周波数ｆｓで検出し、ＡＣ停止（交流電源（ＡＣ）ＶAC＝０）に伴い、ボトム電圧Ｖboを連続して所定回数だけ検出すると、ＡＣ停止が発生したと判定し、直ちにスイッチ情報Ｊｓを出力する。

制御手段３から出力されたスイッチ情報Ｊｓは、トランジスタＴＲ１を介してフォトカプラＦＣ１のフォトダイオードＤａを駆動し、フォトダイオードＤａの動作によってフォトカプラＦＣ１のフォトトランジスタＴＲａ、トランジスタＴＲ２を駆動することにより、ＤＣ出力ラインＯLに直列に接続されたＭＯＳＦＥＴ−Ｑ２をＯＦＦ状態にして、主電源回路をＤＣ出力ラインＯLから切り離し、ＤＣ出力電圧ＶO（ＤＣ出力）を停止して負荷側の装置の動作を停止させる。

図２はこの発明に係る制御手段の一実施の形態要部ブロック構成図である。図２において、制御手段３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を基本に構成し、インタフェース５、信号発生手段６、電圧レベル検出手段７、判定手段８およびスイッチ制御手段９を備える。

信号発生手段６は、ＣＰＵの基準クロックを分周し、交流電源（ＡＣ）ＶACの全波整流波形の周波数（ＡＣが５０Ｈｚの場合には１００Ｈｚ、ＡＣが６０Ｈｚの場合には１２０Ｈｚ）より充分高いサンプリング周波数ｆｓの信号（サンプリングパルス）を発生し、電圧レベル検出手段７に提供する。

電圧レベル検出手段７は、全波整流波形の全波整流電圧ＶRを信号発生手段６から提供されたサンプリング周波数ｆｓのサンプリングパルスの周期毎のタイミングで検出し、検出した全波整流電圧ＶRを判定手段８に提供する。

判定手段８は、全波整流電圧ＶRのボトム電圧Ｖboの値（全波整流波形は、ダイオードブリッジＤＢの順方向電圧（＝２ＶF）が基準となるので、ＡＣが正常な時には０Ｖよりもわずかに高い電圧値となるが、ＡＣ停止後には、一次側の接地電圧０Ｖとなる）と、サンプリング周波数ｆｓの周期単位で連続するボトム電圧Ｖboの所定回数Ｎｘを記憶し、電圧レベル検出手段７から提供される全波整流電圧ＶRのボトム電圧Ｖbo（＝０Ｖ）が連続して所定回数Ｎｘ検出した場合、ＡＣ停止と判断して、判定信号をスイッチ制御手段９に供給する。

スイッチ制御手段９は、判定手段８からの判定信号を受信した場合、直ちにスイッチ情報ＪｓをトランジスタＴＲ１に出力する。

インタフェース５は、例えばＡＣ停止対応スイッチング電源１のパネルに設けたサンプリング周波数の設定ツマミや外部パソコンの操作により、周波数設定情報ＪFが供給されると、サンプリング周波数情報ＦSを信号発生手段６に提供し、サンプリング周波数ｆｓを変更させる。

また、インタフェース５は、例えばＡＣ停止対応スイッチング電源１のパネルに設けたサンプリング周波数の設定ツマミや外部パソコンの操作により、ボトム電圧Ｖbo（＝０Ｖ）の連続して検出する所定回数Ｎｘであるカウント設定情報ＪNが提供されると、カウント回数情報ＮCを判定手段８に提供し、カウント数Ｎｘを変更させる。

さらに、インタフェース５は、モード切替スイッチＳＷ−ＭをＯＮ／ＯＦＦに切り替えることにより、モード切替情報ＪWが供給されると、この情報をスイッチ制御手段９に提供し、スイッチ制御手段９の動作を無効にしたり、有効にしたりして、出力保持時間（数１０ｍｓ）対応機能またはＡＣ停止対応機能へのモード変更を実行する。

このように、この発明に係る制御手段３は、高周波のサンプリング周波数ｆｓを発生する信号発生手段６と、整流波形の電圧レベル（全波整流電圧ＶR）をサンプリング周波数ｆｓのタイミングで検出する電圧レベル検出手段７と、電圧レベル検出手段７がボトム電圧Ｖbo（＝０Ｖ）を連続して所定回数検出した場合には、交流電源（ＡＣ）ＶACの停止と判定する判定手段８と、判定手段８が交流電源（ＡＣ）ＶACの停止と判定した場合、スイッチ情報Ｊｓを出力するスイッチ制御手段９とを備え、スイッチ情報Ｊｓに基づいてスイッチング手段（ＭＯＳＦＥＴ−Ｑ２）を制御し、直流出力（ＤＣ出力電圧ＶO）を停止するので、ＡＣ停止の検出を単純で、確実に行い、ＡＣ停止から極めて短い時間でＤＣ停止の制御を実行することができ、使い勝手の良さをアピールすることができる。

また、この発明に係る信号発生手段６は、サンプリング周波数ｆｓを変更可能にするので、サンプリング周波数ｆｓを高くすることにより、ボトム電圧Ｖbo（＝０Ｖ）の所定回数をより短時間で実行することができ、ＡＣ停止からより短い時間でＤＣ出力を停止することができる。

さらに、この発明に係る判定手段８は、ボトム電圧Ｖboの連続して検出する所定回数を２回以上の任意回数に設定可能なので、ＡＣ停止の検出を最短時間で行う場合には、所定回数を２回に設定し、ＡＣ停止の検出を確実に行う場合には、所定回数を多めに設定することができ、ＡＣ停止の検出を最短時間または確実性のいずれかで検出することができる。

次に、この発明に係るＡＣ停止検出の基本的な方式について説明する。５０Ｈｚの交流電源（ＡＣ）ＶACの全波整流波形である全波整流電圧ＶRは、１００Ｈｚとなり、周期１０ｍｓとなって、サンプリング周波数ｆｓを１Ｋｚとすると、全波整流電圧ＶRの一周期（１０ｍｓ）に対して、１ｍｓ毎に１０回のサンプリングで、電圧レベルを検出可能になる。

図３はこの発明に係る全波整流波形とサンプリング周波数の一実施の形態関係図である。図３において、交流電源（ＡＣ）ＶACは正常なので、ボトム電圧Ｖboが連続して検出されることがない。これにより、制御手段３は、ＡＣ停止と判定することがない。

図４はこの発明に係る全波整流波形とサンプリング周波数の別実施の形態関係図である。図４において、ＡＣ停止が発生し、ＡＣ停止後には、交流電源（ＡＣ）ＶACが連続してボトム電圧Ｖbo（＝０Ｖ）を示す。

サンプリング周波数ｆｓを１Ｋｚ、ボトム電圧Ｖbo（＝０Ｖ）の連続する所定回数を２回とした場合、ボトム電圧Ｖbo（＝０Ｖ）の連続２回発生するまでの時間は、２ｍｓとなり、ＡＣが停止してから２ｍｓで、ＡＣ停止を判定し、ＤＣ出力を停止することができる。

また、所定回数を３〜５に変更設定すると、ＡＣ停止は、それぞれ３ｍｓ、４ｍｓおよび５ｍｓで検出することができる。

さらに、サンプリング周波数ｆｓを１０Ｋｚ、１００Ｋｚに変更設定すると、所定回数が２回の場合、ＡＣ停止は、それぞれ０．２ｍｓ、２０μｓで検出することができる。

以上のことから、サンプリング周波数ｆｓを高く設定すると、ＡＣ停止から極めて短い時間で、ＡＣ停止を検出することができる。

また、所定回数を多く設定すると、ＡＣの停止を確実に検出することができる。

図５はこの発明に係るＡＣ停止対応スイッチング電源の別実施の形態全体構成図である。図５において、ＡＣ停止対応スイッチング電源１０は、スイッチング手段を構成するＭＯＳＦＥＴ−Ｑ３がＤＣ出力ラインＯL間に挿入されている点が図１に示すＡＣ停止対応スイッチング電源１と異なる。

ＡＣ停止を検出して、制御手段３からスイッチ情報ＪｓをトランジスタＴＲ１に出力すると、フォトカプラＦＣ１のフォトダイオードＤａが動作し、フォトカプラＦＣ１のフォトトランジスタＴＲａ、トランジスタＴＲ３を介してＭＯＳＦＥＴ−Ｑ３をＯＮ状態にし、直流出力（ＤＣ出力電圧ＶO）をシャントして、ＤＣ出力を停止する。

しかし、この状態では、ＭＯＳＦＥＴ−Ｑ１が動作しており、平滑コンデンサＣ１に蓄えられた電荷（エネルギー）が平滑コンデンサＣ２に充電されるので、平滑コンデンサＣ２の電荷（エネルギー）をＭＯＳＦＥＴ−Ｑ３で放電するために、ある程度時間を要し、また、放電電流が大きくなるため、ＭＯＳＦＥＴ−Ｑ３の定格が大きくなる。

図６はこの発明に係るＡＣ停止対応スイッチング電源の別実施の形態全体構成図である。図６において、ＡＣ停止対応スイッチング電源１１は、スイッチング手段を構成するＭＯＳＦＥＴ−Ｑ３がＤＣ出力ラインＯL間に挿入されているとともに、制御ＩＣ４を駆動する直流電圧ＶCCをトランジスタＴＲ４でシャントして制御ＩＣ４の動作を停止する点が図１に示すＡＣ停止対応スイッチング電源１と異なる。

ＡＣ停止を検出して、制御手段３からスイッチ情報ＪｓをトランジスタＴＲ１に出力すると、フォトカプラＦＣ１のフォトダイオードＤａおよびフォトカプラＦＣ２のフォトダイオードＤｂが動作する。

フォトダイオードＤａが動作すると、フォトカプラＦＣ１のフォトトランジスタＴＲａ、トランジスタＴＲ３を介してＭＯＳＦＥＴ−Ｑ３をＯＮ状態にし、直流出力（ＤＣ出力電圧ＶO）をシャントして、ＤＣ出力を停止する。

一方、フォトダイオードＤｂが動作すると、フォトカプラＦＣ２のフォトトランジスタＴＲｂを介してトランジスタＴＲ４をＯＮ状態にし、直流電源ＶCCをシャントして制御ＩＣ４を停止することにより、ＭＯＳＦＥＴ−Ｑ１の動作を停止させる。

図５に示すＡＣ停止対応スイッチング電源１０と比較して、平滑コンデンサＣ１に蓄えられた電荷（エネルギー）の影響を受けなくなるので、平滑コンデンサＣ２に蓄えられた電荷（エネルギー）の放電時間が早くなり、ＤＣ出力ラインＯLのＤＣ出力を直ちにシャントすることができる。

また、平滑コンデンサＣ２の電荷（エネルギー）を放電するためのＭＯＳＦＥＴ−Ｑ３の定格は、小さくすることができる。

このように、この発明に係るこの発明に係るスイッチング手段（ＭＯＳＦＥＴ−Ｑ２，Ｑ３）は、ＤＣ出力ラインＯLに直列（ＭＯＳＦＥＴ−Ｑ２）に接続し、スイッチ情報Ｊｓに基づいて、直流出力（ＤＣ出力電圧ＶO）を遮断したり、また、ＤＣ出力ラインＯL間に挿入（ＭＯＳＦＥＴ−Ｑ３）し、スイッチ情報Ｊｓに基づいて、直流出力（ＤＣ出力電圧ＶO）をシャントしたり、さらに、ＤＣ−ＤＣコンバータを駆動する制御ＩＣ４の駆動電圧（直流電圧ＶCC）をスイッチ情報Ｊｓに基づいて停止するとともに、ＤＣ出力ラインＯL間に挿入（ＭＯＳＦＥＴ−Ｑ３）し、スイッチ情報Ｊｓに基づいて、直流出力（ＤＣ出力電圧ＶO）をシャントするので、ＡＣ停止から直ちにＤＣ出力を停止することができ、ＡＣ停止から最短時間で、確実にＤＣ出力を停止することができる。

図７はこの発明に係るＡＣ対応機能と出力保持時間対応機能の切替え説明図である。図７において、モード切替スイッチＳＷ−ＭをＯＮ状態にすると、従来のＡＣ停止から数十ｍｓの出力保持時間を経過してから直流出力ＶDC（＝ＤＣ出力電圧ＶO）が停止するモードとなる。

一方、モード切替スイッチＳＷ−ＭをＯＦＦ状態にすると、本発明のＡＣ停止対応モードとなり、ＡＣ停止後、直ちに直流出力ＶDC（＝ＤＣ出力電圧ＶO）が停止する。

このように、この発明に係る制御手段３は、制御手段３のＯＮ動作とＯＦＦ動作を切替えるモード切替スイッチＳＷ−Ｍを備えたので、モード切替スイッチＳＷ−Ｍの切替えにより、ＡＣ停止に反応して短時間にＤＣ出力を停止するモードと、ＡＣ停止から出力保持時間の経過後にＤＣ出力を停止するモードを選択することができ、１つのスイッチング電源で２モードに対応可能となり、利便性の良さをアピールすることができる。

以上説明したように、この発明に係るＡＣ停止対応スイッチング電源１，１０，１１は、交流電源（交流電源（ＡＣ）ＶAC）の停止を、全波整流波形のボトム電圧Ｖboが連続することから検出し、検出した結果に基づいて直流出力（ＤＣ出力電圧ＶO）を停止する制御を行う制御手段３を備えたので、ＡＣ停止を検出すると、直ちに直流出力の停止を制御することができ、ＡＣ停止に応答して迅速にＤＣ出力の停止が可能になり、利便性の改善を図ることができる。

続いて、交流電源停止の検出方法について説明する。図８はこの発明に係るＡＣ停止対応スイッチング電源の交流電源停止の検出方法に対する一実施の形態動作フロー図である。なお、動作フローは、図３を参照にして説明する。

ステップＳ１では、全波整流波形の電圧レベルを高周波のサンプリング周波数で検出する。なお、ステップＳ１の動作は、電圧レベル検出手段７が実行する。

ステップＳ２では、電圧レベルのボトム電圧を連続して検出する。なお、ステップＳ２の動作は、電圧レベル検出手段７が実行する。

ステップＳ３では、ボトム電圧を連続して検出する回数が所定値であるか否かを判定する。なお、ステップＳ３の動作は、判定手段８が実行する。

ステップＳ４では、回数が所定値の場合には、交流電源停止と判断する。なお、ステップＳ４の動作は、判定手段８が実行する。

このように、ＡＣ停止対応スイッチング電源の交流電源停止の検出方法は、全波整流波形の電圧レベルを高周波のサンプリング周波数で検出するステップＳ１と、電圧レベルのボトム電圧を連続して検出するステップＳ２と、ボトム電圧を連続して検出する回数が所定値であるか否かを判定するステップＳ３と、回数が所定値の場合には、交流電源停止と判断するステップＳ４とを備えたので、交流電源（交流電源（ＡＣ）ＶAC）の停止をボトム電圧Ｖboの連続して継続する回数から判定することができ、単純な方法で、交流電源の停止を極めて短時間で、確実に検出することができる。

本発明に係るＡＣ停止対応スイッチング電源は、ブレーカなどの付加部品を必要とせず、非常時などにＡＣ電源のスイッチを切ると、直ちにＤＣ出力を停止して負荷側の装置の動作を停止させるもので、ＡＣ停止の際に、直ちに負荷に供給するＤＣ出力を停止するあらゆるスイッチング電源に適用することができる。

この発明に係るＡＣ停止対応スイッチング電源の一実施の形態全体構成図 この発明に係る制御手段の一実施の形態要部ブロック構成図 この発明に係る全波整流波形とサンプリング周波数の一実施の形態関係図 この発明に係る全波整流波形とサンプリング周波数の別実施の形態関係図 この発明に係るＡＣ停止対応スイッチング電源の別実施の形態全体構成図 この発明に係るＡＣ停止対応スイッチング電源の別実施の形態全体構成図 この発明に係るＡＣ対応機能と出力保持時間対応機能の切替え説明図 この発明に係るＡＣ停止対応スイッチング電源の交流電源停止の検出方法に対する一実施の形態動作フロー図 従来のスイッチング電源のＡＣ電源とＤＣ出力の関係図 ブレーカを用いたスイッチング電源の構成図

符号の説明

１，１０，１１ ＡＣ停止対応スイッチング電源
２ 昇圧回路
３ 制御手段
４ 制御ＩＣ
５ インタフェース
６ 信号発生手段
７ 電圧レベル検出手段
８ 判定手段
９ スイッチ制御手段
ＳＷ−ＡＣ 電源スイッチ
ＳＷ−Ｍ モード切替スイッチ
ＤＢ ダイオードブリッジ
Ｔ 絶縁トランス
ＮＰ1，ＮＰ2 一次巻線
ＮＳ 二次巻線
Ｄ１，Ｄ２ 整流ダイオード
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３ 平滑コンデンサ
ＦＣ１，ＦＣ２ フォトカプラ
Ｄａ，Ｄｂ フォトダイオード
ＴＲａ，ＴＲｂ フォトトランジスタ
ＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３，ＴＲ４ トランジスタ
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３ ＭＯＳＦＥＴ
Ｒ１，Ｒ２ 抵抗器
ＶAC 交流電源（ＡＣ）
ＶR 全波整流電圧
ＶO ＤＣ出力電圧
Ｖｂｏ ボトム電圧Ｖbo（＝０Ｖ）
ＯL ＤＣ出力ライン
Ｊｓ スイッチ情報
ＪW モード切替情報
ＪF 周波数設定情報
ＪN カウント設定情報
ＦS サンプリング周波数情報
ＮC カウント回数情報Ｆ
ｆｓ サンプリング周波数

Claims (9)

1. 交流電源の停止を検出し、直流出力を停止するＡＣ停止対応スイッチング電源であって、
   前記交流電源の停止を、全波整流波形のボトム電圧が連続することから検出し、検出した結果に基づいて直流出力を停止する制御を行う制御手段を備えたことを特徴とするＡＣ停止対応スイッチング電源。
2. 前記制御手段は、高周波のサンプリング周波数を発生する信号発生手段と、整流波形の電圧レベルをサンプリング周波数のタイミングで検出する電圧レベル検出手段と、前記電圧レベル検出手段がボトム電圧を連続して所定回数検出した場合には、前記交流電源の停止と判定する判定手段と、前記判定手段が前記交流電源の停止と判定した場合、スイッチ情報を出力するスイッチ制御手段と、を備え、スイッチ情報に基づいてスイッチング手段を制御し、直流出力を停止することを特徴とする請求項１記載のＡＣ停止対応スイッチング電源。
3. 前記信号発生手段は、サンプリング周波数を変更可能にすることを特徴とする請求項２記載のＡＣ停止対応スイッチング電源。
4. 前記判定手段は、ボトム電圧の連続して検出する所定回数を２回以上の任意回数に設定可能なことを特徴とする請求項２記載のＡＣ停止対応スイッチング電源。
5. 前記スイッチング手段は、直流出力ラインに直列に接続し、スイッチ情報に基づいて、直流出力を遮断することを特徴とする請求項２記載のＡＣ停止対応スイッチング電源。
6. 前記スイッチング手段は、直流出力ライン間に挿入し、スイッチ情報に基づいて、直流出力をシャントすることを特徴とする請求項２記載のＡＣ停止対応スイッチング電源。
7. 前記スイッチング手段は、ＤＣ−ＤＣコンバータを駆動する制御ＩＣの駆動電圧をスイッチ情報に基づいて停止するとともに、直流出力ライン間に挿入し、スイッチ情報に基づいて、直流出力をシャントすることを特徴とする請求項２記載または請求項６記載のＡＣ停止対応スイッチング電源。
8. 前記制御手段は、前記制御手段のＯＮ動作とＯＦＦ動作を切替える切替スイッチを備えたことを特徴とする請求項１記載のＡＣ停止対応スイッチング電源。
9. 交流電源の停止を検出し、直流出力を停止するＡＣ停止対応スイッチング電源の交流電源停止の検出方法であって、
   全波整流波形の電圧レベルを高周波のサンプリング周波数で検出するステップＳ１と、
   電圧レベルのボトム電圧を連続して検出するステップＳ２と、
   ボトム電圧を連続して検出する回数が所定値であるか否かを判定するステップＳ３と、
   回数が所定値の場合には、交流電源停止と判断するステップＳ４と、
   を備えたことを特徴とするＡＣ停止対応スイッチング電源の交流電源停止の検出方法。
   
   

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