スイッチング電源装置
【課題】 直列接続した電解コンデンサが短絡破壊した場合に残った電解コンデンサの発煙・発火を招くことなく安全に動作を停止させる。
【解決手段】 正負の電源ライン間に電解コンデンサＣ１，Ｃ２を直列接続している。監視電圧検出回路１３の監視電圧Ｖ１と基準電圧出力回路１４の基準電圧Ｖ２の電位差ΔＶを電位差検知回路５で検知し、電位差ΔＶが所定の閾値を越えた際に、電解コンデンサの異常を示す異常検知信号を出力し、これを受けてスイッチ駆動回路６が電源ラインの入力側に直列挿入している突入電流防止抵抗ＲＴに並列接続したスイッチ素子２をオフ動作させ、同時にスイッチング素子３をオン状態に固定する。
【解決手段】 正負の電源ライン間に電解コンデンサＣ１，Ｃ２を直列接続している。監視電圧検出回路１３の監視電圧Ｖ１と基準電圧出力回路１４の基準電圧Ｖ２の電位差ΔＶを電位差検知回路５で検知し、電位差ΔＶが所定の閾値を越えた際に、電解コンデンサの異常を示す異常検知信号を出力し、これを受けてスイッチ駆動回路６が電源ラインの入力側に直列挿入している突入電流防止抵抗ＲＴに並列接続したスイッチ素子２をオフ動作させ、同時にスイッチング素子３をオン状態に固定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正負の電源ライン間に複数の電解コンデンサを直列接続した入力コンデンサ回路を備えたスイッチング電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、正負の電源ライン間に複数の電解コンデンサを直列接続した入力コンデンサ回路を備えたスイッチング電源装置としては、例えば図４に示すものがある。
【０００３】
図４のスイッチング電源装置は、入力端子１ａ，１ｂから出力端子７ａ，７ｂに至る正負の電源ラインに、昇圧チョークコイルＬ１、整流ダイオードＤ１、ＭＯＳＦＥＴなどを用いたインバータスイッチ３で昇圧チョッパ回路を設けている。
【０００４】
昇圧チョッパ回路の出力側には電解コンデンサＣ１，Ｃ２を直列接続した入力コンデンサ回路が設けられる。入力コンデンサ回路は、電解コンデンサ単独では対応できない高い電圧を扱う場合に、電解コンデンサＣ１，Ｃ２を直列接続し、抵抗Ｒ１，Ｒ２を直列接続した抵抗分圧回路の分圧電圧を電解コンデンサＣ１，Ｃ２の接続点に印加し、電解コンデンサＣ１，Ｃ２の電圧を均等にしている。
【０００５】
また入力端子１ａに続くプラス側の電源ラインにはヒューズ抵抗を用いた突入電流防止抵抗ＲＴが挿入接続され、突入電流防止抵抗ＲＴと並列にスイッチ素子２を接続している。入力端子１ａ，１ｂに対する直流電圧の投入時、スイッチ素子２はオフ状態にあり、昇圧チョッパ回路に対しては起動時に突入電流防止抵抗ＲＴを介して入力電流が流れることで、過大な電流が流れることを防いでいる。昇圧チョッパ回路が起動すると、スイッチ素子２はオン状態に切り替えられ、突入電流防止抵抗ＲＴをバイパスしている。
【特許文献１】特開平１１−２９９２３０号公報
【特許文献２】特開２０００−１３４９１９号公報
【特許文献３】特開２００１−２６８９０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような従来の正負の電源ライン間に複数の電解コンデンサを直列接続した入力コンデンサ回路を備えたスイッチング電源装置にあっては、直列接続した電解コンデンサＣ１，Ｃ２のどちらかが短絡破壊した場合、残った電解コンデンサに高圧が印加され、最悪の場合、発火を伴う破壊が生ずる恐れがある。
【０００７】
この問題を解消するためには、電解コンデンサＣ１，Ｃ２のどちらかが短絡破壊した場合、残った電解コンデンサに高圧が印加されても発煙・発火しないような余裕をもった耐圧の電解コンデンサを使用する必要がある。しかし、耐圧に余裕をもたせた分、電解コンデンサが大型化してコストアップすることが避けられないという問題がある。
【０００８】
本発明は、直列接続した電解コンデンサが短絡破壊した場合に残った電解コンデンサの発煙・発火を招くことなく安全に動作を停止させるスイッチング電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的を達成するため本発明は次のように構成する。本発明のスイッチング電源装置は、
正負の電源ライン間に複数の電解コンデンサを直列接続した入力コンデンサ回路と、
入力コンデンサ回路の各電解コンデンサに対応して設けた複数の抵抗を電源ライン間に直列接続すると共に抵抗相互の接続点を電解コンデンサ相互の接続点に接続することにより各電解コンデンサの両端電圧を均等とするように分圧電圧を印加する抵抗分圧回路と、
抵抗分圧回路のマイナス側に位置する抵抗Ｆ２つの抵抗を直列接続して構成し、直列接続抵抗の分圧電圧を入力コンデンサ回路の監視電圧として出力する監視電圧検出回路と、
電源ライン間に２つの抵抗を直列接続して生成した分圧電圧として、電解コンデンサが正常な状態で監視電圧検出回路が出力する監視電圧に一致した基準電圧を出力する基準電圧出力回路と、
監視電圧検出回路の監視電圧と基準電圧出力回路の基準電圧の電位差を検知し、電位差が所定の閾値を越えた際に、複数の電解コンデンサの異常を示す異常検知信号を出力する電位差検知回路と、
電位差検知回路から異常検知信号が出力された際に、電源ラインの入力側に直列挿入しているヒューズ抵抗を用いた突入電流防止抵抗に並列接続したスイッチ素子をオフ動作させると共に、電源ライン間に接続されたスイッチング素子をオン、オフ駆動するドライブ回路に信号を出力してスイッチング素子のオフを阻止してオン状態に固定して突入電流防止抵抗を切断させるスイッチ駆動回路と、
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明のスイッチング電源装置の具体例としては、入力コンデンサ回路は電解コンデンサＣ１と電解コンデンサＣ２の２つを直列接続し、監視電圧検出回路は抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の２つを直列接続し、抵抗分圧回路は抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の３つを直列接続し、基準電圧出力回路は抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ５を直列接続し、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５の間に、
（Ｒ１＋Ｒ２）：Ｒ３＝Ｒ４：Ｒ５
の関係を設定したことを特徴とする。
【００１１】
本発明のスイッチング電源装置の他の具体例としては、入力コンデンサ回路は電解コンデンサＣ１、電解コンデンサＣ２及び電解コンデンサＣ３の３つを直列接続し、監視電圧検出回路は抵抗Ｒ３１と抵抗Ｒ３２の２つを直列接続し、抵抗分圧回路は抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２及び抵抗Ｒ３１と抵抗Ｒ３２の４つを直列接続し、基準電圧出力回路は抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ５を直列接続し、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ４，Ｒ５の間に、
（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３１）：Ｒ３２＝Ｒ４：Ｒ５
の関係を設定したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、入力コンデンサ回路の直接接続した複数の電解コンデンサのいずれかが部品不良または外部からの異物によって短絡状態になった場合、入力コンデンサ回路の監視電圧が変動して基準電圧との間に所定の閾値を越える電位差が発生し、これにより異常を検知して突入電流防止抵抗に並列接続しているスイッチ素子を運用中のオン状態からオフ状態に切り替え、突入電流防止抵抗を電源ラインに入れ、固定的に電流を流して切断させることで、残された正常な電解コンデンサに高圧が加わって発煙・発火する前に、電源装置を安全に停止させることができる。
【００１３】
更に、直列接続した電解コンデンサの電圧を均等にするための抵抗分圧回路や監視電圧および基準電圧を生成する抵抗分圧回路の分圧電圧を出力電圧としてドライブ回路に入力してスイッチング素子をオン、オフ制御（出力電圧を一定に保つ制御）していた場合、抵抗に断線や短絡などが起きると例えば出力電圧を上昇させるスイッチング制御が行われるが、この場合にも入力コンデンサ回路の監視電圧と基準電圧との間に所定の閾値を越える電位差が発生し、安全に電源を停止させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は電解コンデンサを２つ直列接続した本発明による昇圧チョッパ型のスイッチング電源装置の実施形態の回路図である。
【００１５】
図１において、スイッチング電源装置は、入力端子１ａ，１ｂと出力端子７ａ，７ｂを有し、入力端子１ａ，１ｂに所定の直流電圧を入力し、スイッチング制御により安定化した後に、出力端子７ａ，７ｂより負荷に規定の直流電圧を出力している。
【００１６】
プラス側の入力端子１ａに続いては突入電流防止抵抗ＲＴが挿入接続されており、突入電流防止抵抗ＲＴとしてはヒューズ抵抗を使用している。突入電流防止抵抗ＲＴと並列にスイッチ素子２が接続される。スイッチ素子２は入力端子１ａ，１ｂに対する直流電源の投入時に電解コンデンサに充電電流が流れる間、オフ状態にあり、コンデンサ充電が済むと、スイッチ素子２はオンして突入電流防止抵抗ＲＴをバイパスする。
【００１７】
突入電流防止抵抗ＲＴに続いては、昇圧チョークコイルＬ１、整流ダイオードＤ１、ＭＯＳＦＥＴを用いたスイッチング素子３及びドライブ回路４を備えた昇圧チョッパ回路が設けられる。ドライブ回路４はスイッチング素子３をオン、オフ制御しており、スイッチング素子３のオンにより昇圧チョークコイルＬ１に電流を流してエネルギを蓄積し、スイッチング素子３のオフのタイミングで昇圧チョークコイルＬ１に蓄積したエネルギを、整流ダイオードＤ１を介して出力側に流すことで、エネルギ変換を行っている。またドライブ回路４は出力電圧を入力し、出力電圧を一定電圧に保つようにスイッチング素子３をオン、オフ制御している。
【００１８】
昇圧チョッパ回路に続いては入力コンデンサ回路１１を設けている。入力コンデンサ回路１１にはコンデンサＣ１，Ｃ２を直列接続している。この入力コンデンサ回路１１は、単独の電解コンデンサでは対応できない高い昇圧チョッパ回路の出力電圧を扱うことから、電解コンデンサＣ１，Ｃ２を直列接続している。
【００１９】
入力コンデンサ回路１１に対しては抵抗分圧回路１２が設けられ、電解コンデンサＣ１，Ｃ２のそれぞれに均等に電圧が印加するようにしている。抵抗分圧回路１２は抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を直列接続しており、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の接続間を電解コンデンサＣ１，Ｃ２の接続間に接続して分圧電圧を加えている。
【００２０】
抵抗分圧回路１２におけるマイナス側の抵抗Ｒ２，Ｒ３は、その直列接続により監視電圧検出回路１３を構成している。監視電圧検出回路１３は、抵抗Ｒ２，Ｒ３の分圧電圧を与えるＡ点の電圧Ｖ１をＩＣ回路などに入力可能な電圧となるように分圧抵抗を決めている。
【００２１】
ここで抵抗分圧回路１２は、プラス側の抵抗Ｒ１とマイナス側の直列抵抗（Ｒ２＋Ｒ３）による分圧でコンデンサＣ１，Ｃ２に均等に電圧を印加する必要があることから、
Ｒ１＝（Ｒ２＋Ｒ３）
となるように抵抗値を設定している。
【００２２】
抵抗分圧回路１２に続いては基準電圧出力回路１４が設けられている。基準電圧出力回路１４は正負の電源ライン間に抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ５を直列接続し、Ｂ点から基準電圧Ｖ２を出力している。
【００２３】
ここで抵抗分圧回路１２を構成する抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３と基準電圧出力回路１４を構成する抵抗Ｒ４，Ｒ５との間には、抵抗分圧回路１２のＡ点の監視電圧Ｖ１と基準電圧出力回路１４のＢ点の基準電圧Ｖ２と、電解コンデンサＣ１，Ｃ２が正常な場合には
Ｖ１＝Ｖ２
となるため、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５の間には次の関係が設定される。
【００２４】
（Ｒ１＋Ｒ２）：Ｒ３＝Ｒ４：Ｒ５
監視電圧検出回路１３による入力コンデンサ回路１１の監視電圧、即ちＡ点の監視電圧Ｖ１と、基準電圧出力回路１４からの基準電圧、即ちＢ点からの基準電圧Ｖ２は、電位差検知回路５に入力されている。電位差検知回路５は、監視電圧Ｖ１と基準電圧Ｖ２の電位差ΔＶ
ΔＶ＝Ｖ１−Ｖ２
を検知し、その絶対値が予め定めた閾値を超えた場合に、入力コンデンサ回路１１に設けている直列接続した電解コンデンサＣ１，Ｃ２のいずれかが短絡破壊などの異常を起こしたものと判断し、異常検出信号Ｅ１をスイッチ駆動回路６に出力する。スイッチ駆動回路６は電位差検知回路５から異常検出信号Ｅ１を受けた際に、スイッチ駆動信号Ｅ２をスイッチ素子２に出力して、オン状態によるスイッチ素子２をオフし、突入電流防止抵抗ＲＴをプラス側の電源ラインに挿入させる。
【００２５】
同時にスイッチ駆動回路６は、ドライブ回路４に対しスイッチ駆動信号Ｅ３を出力し、これを受けてドライブ回路４はスイッチング素子３のオン、オフ制御を停止してオン状態に固定させる。
【００２６】
ここでドライブ回路４にあっては、出力端子７ａ，７ｂの出力電圧として抵抗分圧回路１２内に設けている監視電圧検出回路１３における分圧電圧、即ちＡ点の電圧を入力し、Ａ点の電圧を出力電圧として一定電圧に出力電圧を保つようにスイッチング制御を行っている。
【００２７】
ドライブ回路４に対する出力電圧の入力は、抵抗分圧回路１２のＡ点の電圧以外に基準電圧出力回路１４のＢ点の電圧を入力するようにしてもよい。もちろん、抵抗分圧回路１２や基準電圧出力回路１４の分圧電圧を使用せず、直接、出力端子７ａに対する出力ラインから取り込むようにしてもよい。
【００２８】
次に図１の実施形態の動作を説明する。入力端子１ａ，１ｂに直流電圧が印加されると、スイッチ素子２はオフ状態にあるため、突入電流防止抵抗ＲＴを通って入力コンデンサ回路１１の電解コンデンサＣ１，Ｃ２に充電電流が流れ、充電が完了するとドライブ回路４が起動して、スイッチング素子３のオン、オフによる昇圧チョッパ回路の動作により出力電圧を一定電圧とするスイッチング制御が開始される。
【００２９】
なお、電解コンデンサＣ１，Ｃ２の充電が完了した時点で、スイッチ素子２はオンし、プラス側の電源ラインから突入電流防止抵抗ＲＴを切り離すことになる。
【００３０】
スイッチング電源装置の動作中は、入力コンデンサ回路１１の電解コンデンサＣ１，Ｃ２の各両端電圧は抵抗分圧回路１２による分圧で均等となっており、この状態で監視電圧検出回路１３のＡ点からの監視電圧Ｖ１は基準電圧出力回路１４のＢ点からの基準電圧Ｖ２に一致しており、電位差検知回路５による電位差ΔＶはΔＶ＝０であり、スイッチ回路６からのスイッチ駆動信号Ｅ２，Ｅ３の出力は停止している。
【００３１】
一方、スイッチング電源装置の動作中に、例えば電解コンデンサＣ１の部品不良あるいは外部からの異物の挿入により、電解コンデンサＣ１が短絡を起こしたとすると、電解コンデンサＣ１の短絡により残っている電解コンデンサＣ２の両端に電源ライン間の高圧が加わり、これに伴って監視電圧検出回路１３のＡ点の電圧が上昇し、電位差検知回路５において基準電圧Ｖ２との電位差ΔＶ２が閾値を超え、異常検出信号Ｅ１が出力される。
【００３２】
この異常検出信号Ｅ１を受けてスイッチ駆動回路６は、スイッチ駆動信号Ｅ２をスイッチ素子２に出力し、オン状態にあるスイッチ素子２を強制的にオフし、入力端子１ａからのプラス側の電源ラインに突入電流防止抵抗ＲＴを挿入状態とする。同時にスイッチ駆動回路６はスイッチ駆動信号Ｅ３をドライブ回路４に出力し、これを受けてドライブ回路４はスイッチング素子３のオン、オフ駆動を停止してオン状態に固定する。
【００３３】
これによって、入力端子ａから突入電流防止抵抗ＲＴ、スイッチング素子３、更にマイナス入力端子１ｂに電流が継続的に流れ、突入電流防止抵抗ＲＴとしてはヒューズ抵抗を使用していることから、スイッチング素子３をオン状態に固定すると、ミリ秒のオーダーでヒューズ抵抗が切れて切断状態となる。
【００３４】
一方、電源ライン間の高圧を受けている正常な電解コンデンサＣ２が発煙・発火を起こすまでには数秒程度の時間を必要とすることから、それより前に突入電流防止抵抗ＲＴが切断されることでスイッチング電源装置の動作を停止し、残っている電解コンデンサＣ２の高圧印加による破壊を起こすことなく、安全にスイッチング電源装置を停止させることができる。
【００３５】
一方、スイッチング電源装置の動作中に抵抗分圧回路１２に設けている抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３や、基準電圧出力回路１４に設けているＲ４，Ｒ５のいずれかが、短絡あるいは断線などの異常を起こした場合にも、電位差検知回路５による電位差ΔＶが増加して閾値を上回り、異常検出信号Ｅ１が出力されることで、スイッチ駆動回路６がスイッチ素子２のオフ及びドライブ回路４によるスイッチング素子３のオン状態への固定を行い、ヒューズ抵抗を用いた突入電流防止抵抗ＲＴを切断することでスイッチング電源装置の回路動作を安全に停止させる。
【００３６】
図１の実施形態にあっては、抵抗分圧回路１２のＡ点の分圧電圧を出力電圧としてドライブ回路４は入力しており、例えば抵抗Ｒ３が短絡したとすると、出力電圧の低下に伴いドライブ回路４は出力電圧を増加させるようにスイッチング素子３をオン、オフ制御する。このような場合に、電位差検知回路５による電位差ΔＶの閾値を上回ったことを検知して異常検出信号Ｅ１の出力し、ヒューズ抵抗を用いた突入電流防止抵抗ＲＴが切断してスイッチング動作を停止することで、出力電圧が異常に高くなってしまう異常動作を防いで安全に停止させることができる。
【００３７】
なお、図１の監視電圧検出回路１３は、出力電圧の過電圧保護回路としても使用可能である。また監視電圧検出回路１３は基準電圧出力回路１４と入れ替えて使用することも可能である。
【００３８】
図２は電解コンデンサを３つ直列接続した本発明による昇圧チョッパ型のスイッチング電源装置の実施形態の回路図である。図２において、入力コンデンサ回路１１には電解コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３の３つを直列接続しており、電源ライン間の高圧を３つの電解コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３に均等に分けていることで、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３として耐圧の小さいものを使用できる。
【００３９】
抵抗分圧回路１２には電解コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３に対応して抵抗Ｒ１，Ｒ２，（Ｒ３１＋Ｒ３２）が設けられ、それぞれの相互接続間をコンデンサ側の相互接続間に接続することで分圧電圧を加え、電解コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３の端子間電圧を均等となるように分圧電圧を印加している。
【００４０】
抵抗分圧回路１２におけるマイナス側のコンデンサＣ３に対応した抵抗は抵抗Ｒ３１とＲ３２の直列回路であり、この直列回路は監視電圧検出回路１３を構成しており、Ａ点から入力コンデンサ回路１１の監視電圧Ｖ１を出力している。基準電圧出力回路１４は、正負の電源ライン間に抵抗Ｒ４，Ｒ５を直列接続して、Ｂ点より基準電圧Ｖ２を出力している。
【００４１】
抵抗分圧回路１２のＡ点の電圧Ｖ１と基準電圧出力回路１４の基準電圧Ｖ２は、入力コンデンサ回路１２の電解コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３が正常な場合、一致する関係即ちＶ１＝Ｖ２とする必要があるため、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ４，Ｒ５の間には次の関係を設定している。
（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３１）：Ｒ３２＝Ｒ４：Ｒ５
となっている。
【００４２】
もちろん、電解コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３の電圧を均等とするため、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３１，Ｒ３２の間には
Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３１＋Ｒ３２
の関係が設定されている。これ以外の構成及び動作は図１の実施形態と同じである。
【００４３】
この図２の実施形態にあっても、入力コンデンサ回路１１に設けている３つの電解コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３のいずれかが部品不良あるいは外部からの異物の侵入により短絡した場合、電位差検知回路５による電位差ΔＶが閾値を超えて異常検知信号Ｅ１を出力し、これを受けてスイッチ駆動回路６はスイッチ駆動信号Ｅ２，Ｅ３を出力し、スイッチ素子２をオフすることで、突入電流防止抵抗ＲＴをプラス側の電源ラインに挿入すると同時に、ドライブ回路４によりスイッチング素子３のオン、オフ動作を停止してオン状態に固定し、ヒューズ抵抗を用いた突入電流防止抵抗ＲＴに継続的に電流を流すことで切断し、残った電解コンデンサが高圧を受けて破壊を起こす前にスイッチング電源装置を安全に停止する。
【００４４】
図３は本発明によるインバータ型のスイッチング電源装置の実施形態の回路図である。図３において、入力端子１ａ，１ｂに続いて、ヒューズ抵抗を用いた突入電流防止抵抗ＲＴとスイッチ素子２が設けられ、これに続いて入力コンデンサ回路１１、抵抗分圧回路１２、監視電圧検出回路１３及び基準電圧出力回路１４が設けられ、更に電位差検知回路５及びスイッチ駆動回路６が設けられている。
【００４５】
これらの構成は図１の実施形態と同じである。続いてインバータ回路が設けられる。インバータ回路はトランス８を有し、トランス８の１次巻線８ａの一方に入力端子１ａからのプラス側の電源ラインを接続し、１次巻線８ａの他方にスイッチング素子１０を接続し、これを入力端子１ｂのマイナス側に接続している。
【００４６】
スイッチング素子１０はドライブ回路９によりオン、オフ制御される。トランス８の２次巻線８ｂに続いてはダイオードＤ２，Ｄ３を備えた整流回路が設けられ、続いてチョークコイルＬ２を設け、更に平滑コンデンサＣ３を設けている。ドライブ回路９に対しては、出力端子９ａ側のプラス側のラインから出力電圧が入力されている。ドライブ回路９は、出力電圧を一定電圧に保つようにスイッチング素子１０をオン、オフ制御する。
【００４７】
この図３の実施形態にあっても、動作中に入力コンデンサ回路１１に設けている電解コンデンサＣ１，Ｃ２のいずれか一方が部品不良あるいは外部からの異物の侵入により短絡した場合、電位差検知回路５の電位差ΔＶが閾値を超えて異常検知信号Ｅ１を出力し、これを受けてスイッチ駆動回路６は、スイッチ駆動信号Ｅ２，Ｅ３を出力する。
【００４８】
スイッチ駆動信号Ｅ２は、スイッチ素子２をオン状態からオフとして、ヒューズ抵抗を用いた突入電流防止抵抗ＲＴを入力端子１ａからのプラス側の電源ラインに挿入させる。同時に、スイッチ駆動信号Ｅ２がドライブ回路９によるスイッチング素子１０のオン、オフ駆動を停止してオン状態に固定される。
【００４９】
このため、入力端子１ａから突入電流防止抵抗ＲＴ、トランス８の１次巻線８ａ、オン状態にあるスイッチング素子１０を通って、マイナス側の入力端子１ｂに電流が継続的に流れ、ミリオーダーの短時間でヒューズ抵抗を用いた突入電流防止抵抗ＲＴが切断され、残された正常な電解コンデンサが高圧を受けて破壊する前にスイッチング電源装置が安全に動作を停止することができる。
【００５０】
なお、上記の実施形態は入力コンデンサ回路に電解コンデンサを２つまたは３つ直列接続した場合を例にとるものであったが、電解コンデンサの直列接続数は必要に応じて適宜に定めることができる。
【００５１】
また上記の実施形態にあっては、入力コンデンサ回路における電解コンデンサの短絡による異常を検出した際に、スイッチング素子をオンに固定して、ヒューズ抵抗を用いた突入電流防止抵抗に継続電流を流して切断することで、スイッチング電源装置を停止しているが、これ以外の手法でスイッチング電源装置を異常検出信号に基づいて停止するようにしてもよい。
【００５２】
また本発明は、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】電解コンデンサを２つ直列接続した本発明による昇圧チョッパ型のスイッチング電源装置の実施形態の回路図
【図２】電解コンデンサを３つ直列接続した本発明による昇圧チョッパ型のスイッチング電源装置の実施形態の回路図
【図３】本発明によるインバータ型のスイッチング電源装置の実施形態の回路図
【図４】従来のスイッチング電源装置の回路図
【符号の説明】
【００５４】
１ａ，１ｂ：入力端子
２：スイッチ素子
３，１０：スイッチング素子
４，９：ドライブ回路
５：電位差検知回路
６：スイッチ駆動回路
７ａ，７ｂ：出力端子
８：トランス
１１：入力コンデンサ回路
１２：抵抗分圧回路
１３：監視電圧検出回路
１４：基準電圧出力回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正負の電源ライン間に複数の電解コンデンサを直列接続した入力コンデンサ回路を備えたスイッチング電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、正負の電源ライン間に複数の電解コンデンサを直列接続した入力コンデンサ回路を備えたスイッチング電源装置としては、例えば図４に示すものがある。
【０００３】
図４のスイッチング電源装置は、入力端子１ａ，１ｂから出力端子７ａ，７ｂに至る正負の電源ラインに、昇圧チョークコイルＬ１、整流ダイオードＤ１、ＭＯＳＦＥＴなどを用いたインバータスイッチ３で昇圧チョッパ回路を設けている。
【０００４】
昇圧チョッパ回路の出力側には電解コンデンサＣ１，Ｃ２を直列接続した入力コンデンサ回路が設けられる。入力コンデンサ回路は、電解コンデンサ単独では対応できない高い電圧を扱う場合に、電解コンデンサＣ１，Ｃ２を直列接続し、抵抗Ｒ１，Ｒ２を直列接続した抵抗分圧回路の分圧電圧を電解コンデンサＣ１，Ｃ２の接続点に印加し、電解コンデンサＣ１，Ｃ２の電圧を均等にしている。
【０００５】
また入力端子１ａに続くプラス側の電源ラインにはヒューズ抵抗を用いた突入電流防止抵抗ＲＴが挿入接続され、突入電流防止抵抗ＲＴと並列にスイッチ素子２を接続している。入力端子１ａ，１ｂに対する直流電圧の投入時、スイッチ素子２はオフ状態にあり、昇圧チョッパ回路に対しては起動時に突入電流防止抵抗ＲＴを介して入力電流が流れることで、過大な電流が流れることを防いでいる。昇圧チョッパ回路が起動すると、スイッチ素子２はオン状態に切り替えられ、突入電流防止抵抗ＲＴをバイパスしている。
【特許文献１】特開平１１−２９９２３０号公報
【特許文献２】特開２０００−１３４９１９号公報
【特許文献３】特開２００１−２６８９０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような従来の正負の電源ライン間に複数の電解コンデンサを直列接続した入力コンデンサ回路を備えたスイッチング電源装置にあっては、直列接続した電解コンデンサＣ１，Ｃ２のどちらかが短絡破壊した場合、残った電解コンデンサに高圧が印加され、最悪の場合、発火を伴う破壊が生ずる恐れがある。
【０００７】
この問題を解消するためには、電解コンデンサＣ１，Ｃ２のどちらかが短絡破壊した場合、残った電解コンデンサに高圧が印加されても発煙・発火しないような余裕をもった耐圧の電解コンデンサを使用する必要がある。しかし、耐圧に余裕をもたせた分、電解コンデンサが大型化してコストアップすることが避けられないという問題がある。
【０００８】
本発明は、直列接続した電解コンデンサが短絡破壊した場合に残った電解コンデンサの発煙・発火を招くことなく安全に動作を停止させるスイッチング電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的を達成するため本発明は次のように構成する。本発明のスイッチング電源装置は、
正負の電源ライン間に複数の電解コンデンサを直列接続した入力コンデンサ回路と、
入力コンデンサ回路の各電解コンデンサに対応して設けた複数の抵抗を電源ライン間に直列接続すると共に抵抗相互の接続点を電解コンデンサ相互の接続点に接続することにより各電解コンデンサの両端電圧を均等とするように分圧電圧を印加する抵抗分圧回路と、
抵抗分圧回路のマイナス側に位置する抵抗Ｆ２つの抵抗を直列接続して構成し、直列接続抵抗の分圧電圧を入力コンデンサ回路の監視電圧として出力する監視電圧検出回路と、
電源ライン間に２つの抵抗を直列接続して生成した分圧電圧として、電解コンデンサが正常な状態で監視電圧検出回路が出力する監視電圧に一致した基準電圧を出力する基準電圧出力回路と、
監視電圧検出回路の監視電圧と基準電圧出力回路の基準電圧の電位差を検知し、電位差が所定の閾値を越えた際に、複数の電解コンデンサの異常を示す異常検知信号を出力する電位差検知回路と、
電位差検知回路から異常検知信号が出力された際に、電源ラインの入力側に直列挿入しているヒューズ抵抗を用いた突入電流防止抵抗に並列接続したスイッチ素子をオフ動作させると共に、電源ライン間に接続されたスイッチング素子をオン、オフ駆動するドライブ回路に信号を出力してスイッチング素子のオフを阻止してオン状態に固定して突入電流防止抵抗を切断させるスイッチ駆動回路と、
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明のスイッチング電源装置の具体例としては、入力コンデンサ回路は電解コンデンサＣ１と電解コンデンサＣ２の２つを直列接続し、監視電圧検出回路は抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の２つを直列接続し、抵抗分圧回路は抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の３つを直列接続し、基準電圧出力回路は抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ５を直列接続し、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５の間に、
（Ｒ１＋Ｒ２）：Ｒ３＝Ｒ４：Ｒ５
の関係を設定したことを特徴とする。
【００１１】
本発明のスイッチング電源装置の他の具体例としては、入力コンデンサ回路は電解コンデンサＣ１、電解コンデンサＣ２及び電解コンデンサＣ３の３つを直列接続し、監視電圧検出回路は抵抗Ｒ３１と抵抗Ｒ３２の２つを直列接続し、抵抗分圧回路は抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２及び抵抗Ｒ３１と抵抗Ｒ３２の４つを直列接続し、基準電圧出力回路は抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ５を直列接続し、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ４，Ｒ５の間に、
（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３１）：Ｒ３２＝Ｒ４：Ｒ５
の関係を設定したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、入力コンデンサ回路の直接接続した複数の電解コンデンサのいずれかが部品不良または外部からの異物によって短絡状態になった場合、入力コンデンサ回路の監視電圧が変動して基準電圧との間に所定の閾値を越える電位差が発生し、これにより異常を検知して突入電流防止抵抗に並列接続しているスイッチ素子を運用中のオン状態からオフ状態に切り替え、突入電流防止抵抗を電源ラインに入れ、固定的に電流を流して切断させることで、残された正常な電解コンデンサに高圧が加わって発煙・発火する前に、電源装置を安全に停止させることができる。
【００１３】
更に、直列接続した電解コンデンサの電圧を均等にするための抵抗分圧回路や監視電圧および基準電圧を生成する抵抗分圧回路の分圧電圧を出力電圧としてドライブ回路に入力してスイッチング素子をオン、オフ制御（出力電圧を一定に保つ制御）していた場合、抵抗に断線や短絡などが起きると例えば出力電圧を上昇させるスイッチング制御が行われるが、この場合にも入力コンデンサ回路の監視電圧と基準電圧との間に所定の閾値を越える電位差が発生し、安全に電源を停止させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は電解コンデンサを２つ直列接続した本発明による昇圧チョッパ型のスイッチング電源装置の実施形態の回路図である。
【００１５】
図１において、スイッチング電源装置は、入力端子１ａ，１ｂと出力端子７ａ，７ｂを有し、入力端子１ａ，１ｂに所定の直流電圧を入力し、スイッチング制御により安定化した後に、出力端子７ａ，７ｂより負荷に規定の直流電圧を出力している。
【００１６】
プラス側の入力端子１ａに続いては突入電流防止抵抗ＲＴが挿入接続されており、突入電流防止抵抗ＲＴとしてはヒューズ抵抗を使用している。突入電流防止抵抗ＲＴと並列にスイッチ素子２が接続される。スイッチ素子２は入力端子１ａ，１ｂに対する直流電源の投入時に電解コンデンサに充電電流が流れる間、オフ状態にあり、コンデンサ充電が済むと、スイッチ素子２はオンして突入電流防止抵抗ＲＴをバイパスする。
【００１７】
突入電流防止抵抗ＲＴに続いては、昇圧チョークコイルＬ１、整流ダイオードＤ１、ＭＯＳＦＥＴを用いたスイッチング素子３及びドライブ回路４を備えた昇圧チョッパ回路が設けられる。ドライブ回路４はスイッチング素子３をオン、オフ制御しており、スイッチング素子３のオンにより昇圧チョークコイルＬ１に電流を流してエネルギを蓄積し、スイッチング素子３のオフのタイミングで昇圧チョークコイルＬ１に蓄積したエネルギを、整流ダイオードＤ１を介して出力側に流すことで、エネルギ変換を行っている。またドライブ回路４は出力電圧を入力し、出力電圧を一定電圧に保つようにスイッチング素子３をオン、オフ制御している。
【００１８】
昇圧チョッパ回路に続いては入力コンデンサ回路１１を設けている。入力コンデンサ回路１１にはコンデンサＣ１，Ｃ２を直列接続している。この入力コンデンサ回路１１は、単独の電解コンデンサでは対応できない高い昇圧チョッパ回路の出力電圧を扱うことから、電解コンデンサＣ１，Ｃ２を直列接続している。
【００１９】
入力コンデンサ回路１１に対しては抵抗分圧回路１２が設けられ、電解コンデンサＣ１，Ｃ２のそれぞれに均等に電圧が印加するようにしている。抵抗分圧回路１２は抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を直列接続しており、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の接続間を電解コンデンサＣ１，Ｃ２の接続間に接続して分圧電圧を加えている。
【００２０】
抵抗分圧回路１２におけるマイナス側の抵抗Ｒ２，Ｒ３は、その直列接続により監視電圧検出回路１３を構成している。監視電圧検出回路１３は、抵抗Ｒ２，Ｒ３の分圧電圧を与えるＡ点の電圧Ｖ１をＩＣ回路などに入力可能な電圧となるように分圧抵抗を決めている。
【００２１】
ここで抵抗分圧回路１２は、プラス側の抵抗Ｒ１とマイナス側の直列抵抗（Ｒ２＋Ｒ３）による分圧でコンデンサＣ１，Ｃ２に均等に電圧を印加する必要があることから、
Ｒ１＝（Ｒ２＋Ｒ３）
となるように抵抗値を設定している。
【００２２】
抵抗分圧回路１２に続いては基準電圧出力回路１４が設けられている。基準電圧出力回路１４は正負の電源ライン間に抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ５を直列接続し、Ｂ点から基準電圧Ｖ２を出力している。
【００２３】
ここで抵抗分圧回路１２を構成する抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３と基準電圧出力回路１４を構成する抵抗Ｒ４，Ｒ５との間には、抵抗分圧回路１２のＡ点の監視電圧Ｖ１と基準電圧出力回路１４のＢ点の基準電圧Ｖ２と、電解コンデンサＣ１，Ｃ２が正常な場合には
Ｖ１＝Ｖ２
となるため、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５の間には次の関係が設定される。
【００２４】
（Ｒ１＋Ｒ２）：Ｒ３＝Ｒ４：Ｒ５
監視電圧検出回路１３による入力コンデンサ回路１１の監視電圧、即ちＡ点の監視電圧Ｖ１と、基準電圧出力回路１４からの基準電圧、即ちＢ点からの基準電圧Ｖ２は、電位差検知回路５に入力されている。電位差検知回路５は、監視電圧Ｖ１と基準電圧Ｖ２の電位差ΔＶ
ΔＶ＝Ｖ１−Ｖ２
を検知し、その絶対値が予め定めた閾値を超えた場合に、入力コンデンサ回路１１に設けている直列接続した電解コンデンサＣ１，Ｃ２のいずれかが短絡破壊などの異常を起こしたものと判断し、異常検出信号Ｅ１をスイッチ駆動回路６に出力する。スイッチ駆動回路６は電位差検知回路５から異常検出信号Ｅ１を受けた際に、スイッチ駆動信号Ｅ２をスイッチ素子２に出力して、オン状態によるスイッチ素子２をオフし、突入電流防止抵抗ＲＴをプラス側の電源ラインに挿入させる。
【００２５】
同時にスイッチ駆動回路６は、ドライブ回路４に対しスイッチ駆動信号Ｅ３を出力し、これを受けてドライブ回路４はスイッチング素子３のオン、オフ制御を停止してオン状態に固定させる。
【００２６】
ここでドライブ回路４にあっては、出力端子７ａ，７ｂの出力電圧として抵抗分圧回路１２内に設けている監視電圧検出回路１３における分圧電圧、即ちＡ点の電圧を入力し、Ａ点の電圧を出力電圧として一定電圧に出力電圧を保つようにスイッチング制御を行っている。
【００２７】
ドライブ回路４に対する出力電圧の入力は、抵抗分圧回路１２のＡ点の電圧以外に基準電圧出力回路１４のＢ点の電圧を入力するようにしてもよい。もちろん、抵抗分圧回路１２や基準電圧出力回路１４の分圧電圧を使用せず、直接、出力端子７ａに対する出力ラインから取り込むようにしてもよい。
【００２８】
次に図１の実施形態の動作を説明する。入力端子１ａ，１ｂに直流電圧が印加されると、スイッチ素子２はオフ状態にあるため、突入電流防止抵抗ＲＴを通って入力コンデンサ回路１１の電解コンデンサＣ１，Ｃ２に充電電流が流れ、充電が完了するとドライブ回路４が起動して、スイッチング素子３のオン、オフによる昇圧チョッパ回路の動作により出力電圧を一定電圧とするスイッチング制御が開始される。
【００２９】
なお、電解コンデンサＣ１，Ｃ２の充電が完了した時点で、スイッチ素子２はオンし、プラス側の電源ラインから突入電流防止抵抗ＲＴを切り離すことになる。
【００３０】
スイッチング電源装置の動作中は、入力コンデンサ回路１１の電解コンデンサＣ１，Ｃ２の各両端電圧は抵抗分圧回路１２による分圧で均等となっており、この状態で監視電圧検出回路１３のＡ点からの監視電圧Ｖ１は基準電圧出力回路１４のＢ点からの基準電圧Ｖ２に一致しており、電位差検知回路５による電位差ΔＶはΔＶ＝０であり、スイッチ回路６からのスイッチ駆動信号Ｅ２，Ｅ３の出力は停止している。
【００３１】
一方、スイッチング電源装置の動作中に、例えば電解コンデンサＣ１の部品不良あるいは外部からの異物の挿入により、電解コンデンサＣ１が短絡を起こしたとすると、電解コンデンサＣ１の短絡により残っている電解コンデンサＣ２の両端に電源ライン間の高圧が加わり、これに伴って監視電圧検出回路１３のＡ点の電圧が上昇し、電位差検知回路５において基準電圧Ｖ２との電位差ΔＶ２が閾値を超え、異常検出信号Ｅ１が出力される。
【００３２】
この異常検出信号Ｅ１を受けてスイッチ駆動回路６は、スイッチ駆動信号Ｅ２をスイッチ素子２に出力し、オン状態にあるスイッチ素子２を強制的にオフし、入力端子１ａからのプラス側の電源ラインに突入電流防止抵抗ＲＴを挿入状態とする。同時にスイッチ駆動回路６はスイッチ駆動信号Ｅ３をドライブ回路４に出力し、これを受けてドライブ回路４はスイッチング素子３のオン、オフ駆動を停止してオン状態に固定する。
【００３３】
これによって、入力端子ａから突入電流防止抵抗ＲＴ、スイッチング素子３、更にマイナス入力端子１ｂに電流が継続的に流れ、突入電流防止抵抗ＲＴとしてはヒューズ抵抗を使用していることから、スイッチング素子３をオン状態に固定すると、ミリ秒のオーダーでヒューズ抵抗が切れて切断状態となる。
【００３４】
一方、電源ライン間の高圧を受けている正常な電解コンデンサＣ２が発煙・発火を起こすまでには数秒程度の時間を必要とすることから、それより前に突入電流防止抵抗ＲＴが切断されることでスイッチング電源装置の動作を停止し、残っている電解コンデンサＣ２の高圧印加による破壊を起こすことなく、安全にスイッチング電源装置を停止させることができる。
【００３５】
一方、スイッチング電源装置の動作中に抵抗分圧回路１２に設けている抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３や、基準電圧出力回路１４に設けているＲ４，Ｒ５のいずれかが、短絡あるいは断線などの異常を起こした場合にも、電位差検知回路５による電位差ΔＶが増加して閾値を上回り、異常検出信号Ｅ１が出力されることで、スイッチ駆動回路６がスイッチ素子２のオフ及びドライブ回路４によるスイッチング素子３のオン状態への固定を行い、ヒューズ抵抗を用いた突入電流防止抵抗ＲＴを切断することでスイッチング電源装置の回路動作を安全に停止させる。
【００３６】
図１の実施形態にあっては、抵抗分圧回路１２のＡ点の分圧電圧を出力電圧としてドライブ回路４は入力しており、例えば抵抗Ｒ３が短絡したとすると、出力電圧の低下に伴いドライブ回路４は出力電圧を増加させるようにスイッチング素子３をオン、オフ制御する。このような場合に、電位差検知回路５による電位差ΔＶの閾値を上回ったことを検知して異常検出信号Ｅ１の出力し、ヒューズ抵抗を用いた突入電流防止抵抗ＲＴが切断してスイッチング動作を停止することで、出力電圧が異常に高くなってしまう異常動作を防いで安全に停止させることができる。
【００３７】
なお、図１の監視電圧検出回路１３は、出力電圧の過電圧保護回路としても使用可能である。また監視電圧検出回路１３は基準電圧出力回路１４と入れ替えて使用することも可能である。
【００３８】
図２は電解コンデンサを３つ直列接続した本発明による昇圧チョッパ型のスイッチング電源装置の実施形態の回路図である。図２において、入力コンデンサ回路１１には電解コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３の３つを直列接続しており、電源ライン間の高圧を３つの電解コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３に均等に分けていることで、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３として耐圧の小さいものを使用できる。
【００３９】
抵抗分圧回路１２には電解コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３に対応して抵抗Ｒ１，Ｒ２，（Ｒ３１＋Ｒ３２）が設けられ、それぞれの相互接続間をコンデンサ側の相互接続間に接続することで分圧電圧を加え、電解コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３の端子間電圧を均等となるように分圧電圧を印加している。
【００４０】
抵抗分圧回路１２におけるマイナス側のコンデンサＣ３に対応した抵抗は抵抗Ｒ３１とＲ３２の直列回路であり、この直列回路は監視電圧検出回路１３を構成しており、Ａ点から入力コンデンサ回路１１の監視電圧Ｖ１を出力している。基準電圧出力回路１４は、正負の電源ライン間に抵抗Ｒ４，Ｒ５を直列接続して、Ｂ点より基準電圧Ｖ２を出力している。
【００４１】
抵抗分圧回路１２のＡ点の電圧Ｖ１と基準電圧出力回路１４の基準電圧Ｖ２は、入力コンデンサ回路１２の電解コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３が正常な場合、一致する関係即ちＶ１＝Ｖ２とする必要があるため、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ４，Ｒ５の間には次の関係を設定している。
（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３１）：Ｒ３２＝Ｒ４：Ｒ５
となっている。
【００４２】
もちろん、電解コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３の電圧を均等とするため、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３１，Ｒ３２の間には
Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３１＋Ｒ３２
の関係が設定されている。これ以外の構成及び動作は図１の実施形態と同じである。
【００４３】
この図２の実施形態にあっても、入力コンデンサ回路１１に設けている３つの電解コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３のいずれかが部品不良あるいは外部からの異物の侵入により短絡した場合、電位差検知回路５による電位差ΔＶが閾値を超えて異常検知信号Ｅ１を出力し、これを受けてスイッチ駆動回路６はスイッチ駆動信号Ｅ２，Ｅ３を出力し、スイッチ素子２をオフすることで、突入電流防止抵抗ＲＴをプラス側の電源ラインに挿入すると同時に、ドライブ回路４によりスイッチング素子３のオン、オフ動作を停止してオン状態に固定し、ヒューズ抵抗を用いた突入電流防止抵抗ＲＴに継続的に電流を流すことで切断し、残った電解コンデンサが高圧を受けて破壊を起こす前にスイッチング電源装置を安全に停止する。
【００４４】
図３は本発明によるインバータ型のスイッチング電源装置の実施形態の回路図である。図３において、入力端子１ａ，１ｂに続いて、ヒューズ抵抗を用いた突入電流防止抵抗ＲＴとスイッチ素子２が設けられ、これに続いて入力コンデンサ回路１１、抵抗分圧回路１２、監視電圧検出回路１３及び基準電圧出力回路１４が設けられ、更に電位差検知回路５及びスイッチ駆動回路６が設けられている。
【００４５】
これらの構成は図１の実施形態と同じである。続いてインバータ回路が設けられる。インバータ回路はトランス８を有し、トランス８の１次巻線８ａの一方に入力端子１ａからのプラス側の電源ラインを接続し、１次巻線８ａの他方にスイッチング素子１０を接続し、これを入力端子１ｂのマイナス側に接続している。
【００４６】
スイッチング素子１０はドライブ回路９によりオン、オフ制御される。トランス８の２次巻線８ｂに続いてはダイオードＤ２，Ｄ３を備えた整流回路が設けられ、続いてチョークコイルＬ２を設け、更に平滑コンデンサＣ３を設けている。ドライブ回路９に対しては、出力端子９ａ側のプラス側のラインから出力電圧が入力されている。ドライブ回路９は、出力電圧を一定電圧に保つようにスイッチング素子１０をオン、オフ制御する。
【００４７】
この図３の実施形態にあっても、動作中に入力コンデンサ回路１１に設けている電解コンデンサＣ１，Ｃ２のいずれか一方が部品不良あるいは外部からの異物の侵入により短絡した場合、電位差検知回路５の電位差ΔＶが閾値を超えて異常検知信号Ｅ１を出力し、これを受けてスイッチ駆動回路６は、スイッチ駆動信号Ｅ２，Ｅ３を出力する。
【００４８】
スイッチ駆動信号Ｅ２は、スイッチ素子２をオン状態からオフとして、ヒューズ抵抗を用いた突入電流防止抵抗ＲＴを入力端子１ａからのプラス側の電源ラインに挿入させる。同時に、スイッチ駆動信号Ｅ２がドライブ回路９によるスイッチング素子１０のオン、オフ駆動を停止してオン状態に固定される。
【００４９】
このため、入力端子１ａから突入電流防止抵抗ＲＴ、トランス８の１次巻線８ａ、オン状態にあるスイッチング素子１０を通って、マイナス側の入力端子１ｂに電流が継続的に流れ、ミリオーダーの短時間でヒューズ抵抗を用いた突入電流防止抵抗ＲＴが切断され、残された正常な電解コンデンサが高圧を受けて破壊する前にスイッチング電源装置が安全に動作を停止することができる。
【００５０】
なお、上記の実施形態は入力コンデンサ回路に電解コンデンサを２つまたは３つ直列接続した場合を例にとるものであったが、電解コンデンサの直列接続数は必要に応じて適宜に定めることができる。
【００５１】
また上記の実施形態にあっては、入力コンデンサ回路における電解コンデンサの短絡による異常を検出した際に、スイッチング素子をオンに固定して、ヒューズ抵抗を用いた突入電流防止抵抗に継続電流を流して切断することで、スイッチング電源装置を停止しているが、これ以外の手法でスイッチング電源装置を異常検出信号に基づいて停止するようにしてもよい。
【００５２】
また本発明は、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】電解コンデンサを２つ直列接続した本発明による昇圧チョッパ型のスイッチング電源装置の実施形態の回路図
【図２】電解コンデンサを３つ直列接続した本発明による昇圧チョッパ型のスイッチング電源装置の実施形態の回路図
【図３】本発明によるインバータ型のスイッチング電源装置の実施形態の回路図
【図４】従来のスイッチング電源装置の回路図
【符号の説明】
【００５４】
１ａ，１ｂ：入力端子
２：スイッチ素子
３，１０：スイッチング素子
４，９：ドライブ回路
５：電位差検知回路
６：スイッチ駆動回路
７ａ，７ｂ：出力端子
８：トランス
１１：入力コンデンサ回路
１２：抵抗分圧回路
１３：監視電圧検出回路
１４：基準電圧出力回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正負の電源ライン間に複数の電解コンデンサを直列接続した入力コンデンサ回路と、
前記入力コンデンサ回路の各電解コンデンサに対応して設けた複数の抵抗を前記電源ライン間に直列接続すると共に前記抵抗相互の接続点を前記電解コンデンサ相互の接続点に接続することにより各電解コンデンサの両端電圧を均等とするように分圧電圧を印加する抵抗分圧回路と、
前記抵抗分圧回路のマイナス側に位置する抵抗は２つの抵抗を直列接続して構成し、前記直列接続抵抗の分圧電圧を前記入力コンデンサ回路の監視電圧として出力する監視電圧検出回路と、
前記電源ライン間に２つの抵抗を直列接続して生成した分圧電圧として、前記電解コンデンサが正常な状態で前記監視電圧検出回路が出力する監視電圧に一致した基準電圧を出力する基準電圧出力回路と、
前記監視電圧検出回路の監視電圧と前記基準電圧出力回路の基準電圧の電位差を検知し、前記電位差が所定の閾値を越えた際に、前記複数の電解コンデンサの異常を示す異常検知信号を出力する電位差検知回路と、
前記電位差検知回路から異常検知信号が出力された際に、前記電源ラインの入力側に直列挿入しているヒューズ抵抗を用いた突入電流防止抵抗に並列接続したスイッチ素子をオフ動作させると共に、前記電源ライン間に接続されたスイッチング素子をオン、オフ駆動するドライブ回路に信号を出力して前記スイッチング素子のオフを阻止してオン状態に固定して前記突入電流防止抵抗を切断させるスイッチ駆動回路と、
を備えたことを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項２】
請求項１記載のスイッチング電源装置に於いて、
前記入力コンデンサ回路は電解コンデンサＣ１と電解コンデンサＣ２の２つを直列接続し、
前記監視電圧検出回路は抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の２つを直列接続し、
前記抵抗分圧回路は抵抗Ｒ１及び前記抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の３つを直列接続し、
前記基準電圧出力回路は抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ５を直列接続し、
前記抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５の間に、
（Ｒ１＋Ｒ２）：Ｒ３＝Ｒ４：Ｒ５
の関係を設定したことを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項３】
請求項１記載のスイッチング電源装置に於いて、
前記入力コンデンサ回路は電解コンデンサＣ１、電解コンデンサＣ２及び電解コンデンサＣ３の３つを直列接続し、
前記監視電圧検出回路は抵抗Ｒ３１と抵抗Ｒ３２の２つを直列接続し、
前記抵抗分圧回路は抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２及び前記抵抗Ｒ３１と抵抗Ｒ３２の４つを直列接続し、
前記基準電圧出力回路は抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ５を直列接続し、
前記抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ４，Ｒ５の間に、
（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３１）：Ｒ３２＝Ｒ４：Ｒ５
の関係を設定したことを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項１】
正負の電源ライン間に複数の電解コンデンサを直列接続した入力コンデンサ回路と、
前記入力コンデンサ回路の各電解コンデンサに対応して設けた複数の抵抗を前記電源ライン間に直列接続すると共に前記抵抗相互の接続点を前記電解コンデンサ相互の接続点に接続することにより各電解コンデンサの両端電圧を均等とするように分圧電圧を印加する抵抗分圧回路と、
前記抵抗分圧回路のマイナス側に位置する抵抗は２つの抵抗を直列接続して構成し、前記直列接続抵抗の分圧電圧を前記入力コンデンサ回路の監視電圧として出力する監視電圧検出回路と、
前記電源ライン間に２つの抵抗を直列接続して生成した分圧電圧として、前記電解コンデンサが正常な状態で前記監視電圧検出回路が出力する監視電圧に一致した基準電圧を出力する基準電圧出力回路と、
前記監視電圧検出回路の監視電圧と前記基準電圧出力回路の基準電圧の電位差を検知し、前記電位差が所定の閾値を越えた際に、前記複数の電解コンデンサの異常を示す異常検知信号を出力する電位差検知回路と、
前記電位差検知回路から異常検知信号が出力された際に、前記電源ラインの入力側に直列挿入しているヒューズ抵抗を用いた突入電流防止抵抗に並列接続したスイッチ素子をオフ動作させると共に、前記電源ライン間に接続されたスイッチング素子をオン、オフ駆動するドライブ回路に信号を出力して前記スイッチング素子のオフを阻止してオン状態に固定して前記突入電流防止抵抗を切断させるスイッチ駆動回路と、
を備えたことを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項２】
請求項１記載のスイッチング電源装置に於いて、
前記入力コンデンサ回路は電解コンデンサＣ１と電解コンデンサＣ２の２つを直列接続し、
前記監視電圧検出回路は抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の２つを直列接続し、
前記抵抗分圧回路は抵抗Ｒ１及び前記抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の３つを直列接続し、
前記基準電圧出力回路は抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ５を直列接続し、
前記抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５の間に、
（Ｒ１＋Ｒ２）：Ｒ３＝Ｒ４：Ｒ５
の関係を設定したことを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項３】
請求項１記載のスイッチング電源装置に於いて、
前記入力コンデンサ回路は電解コンデンサＣ１、電解コンデンサＣ２及び電解コンデンサＣ３の３つを直列接続し、
前記監視電圧検出回路は抵抗Ｒ３１と抵抗Ｒ３２の２つを直列接続し、
前記抵抗分圧回路は抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２及び前記抵抗Ｒ３１と抵抗Ｒ３２の４つを直列接続し、
前記基準電圧出力回路は抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ５を直列接続し、
前記抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ４，Ｒ５の間に、
（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３１）：Ｒ３２＝Ｒ４：Ｒ５
の関係を設定したことを特徴とするスイッチング電源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−３０４４１４（Ｐ２００６−３０４４１４Ａ）
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１１９４１０（Ｐ２００５−１１９４１０）
【出願日】平成１７年４月１８日（２００５．４．１８）
【出願人】（０００１０３２０８）コーセル株式会社 (80)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月１８日（２００５．４．１８）
【出願人】（０００１０３２０８）コーセル株式会社 (80)
【Ｆターム（参考）】
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