定電圧電源用給電回路
【目的】商用周波電源から交流電圧を受け定電圧電源に直流電圧を供給するラインオペレート形でかつ電源から正弦波状電流をとるアクティブ平滑フィルタ機能を備える給電回路に対し電源の瞬停時の給電機能を付加する。
【構成】商用周波電源の交流電圧を受ける整流回路と，その整流出力を受け電源からとる電流を正弦波状の波形に制御するアクティブ平滑フィルタ回路と，整流電圧の波高値にエネルギ蓄積キャパシタを充電する蓄勢回路と，電源の瞬停を検出する瞬停検出回路とを設けて、瞬停検出回路により停電が検出されたとき蓄勢回路からキャパシタの充電電圧を定電圧電源に供給する。
【構成】商用周波電源の交流電圧を受ける整流回路と，その整流出力を受け電源からとる電流を正弦波状の波形に制御するアクティブ平滑フィルタ回路と，整流電圧の波高値にエネルギ蓄積キャパシタを充電する蓄勢回路と，電源の瞬停を検出する瞬停検出回路とを設けて、瞬停検出回路により停電が検出されたとき蓄勢回路からキャパシタの充電電圧を定電圧電源に供給する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、商用周波電源から交流電圧を受けて電源からとる電流が正弦波状になるよう断続制御しながらいわゆるスイッチングレギュレータ等の定電圧電源に直流電圧を給電するための回路であって、短時間停電ないしは瞬停時にも給電を継続し得るようにした定電圧電源用給電回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知にように、スイッチングレギュレータ等の定電圧電源はふつうはいわゆるDC-DCコンバータなので直流電圧をこれに給電する必要があり、商用周波の電源から給電するいわゆるラインオペレート形の場合の最も簡単な給電回路としては平滑機能を備える整流回路が用いられる。
【０００３】この整流回路では脈動性の整流電圧の平滑化のためキャパシタを用いる必要があるが、商用周波電源からとる電流がこの平滑キャパシタを充電する鋭いピーク波形になるので無効ないし皮相電流が過大になる問題がある。これは整流回路に電流制限用のリアクトルないしチョークコイルを組み込んで充電電流のピークを鈍らせることにより軽減できるが完全になくすのは困難で、残存無効電流に伴う高調波が電源側に悪影響を及ぼすおそれが残り、高調波の完全な除去にはかなり大掛かりなノイズフィルタを要する。
【０００４】このため、最近ではラインオペレート形給電回路に前述のように商用周波電源からとる電流を正弦波状になるよう断続制御するアクティブ平滑フィルタ回路が組み込まれることが多い。本発明もこの種の給電回路に関するもので、以下図２を参照してアクティブ平滑フィルタ機能を備える給電回路の従来例の構成とその動作の要点を説明する。
【０００５】図２の右半分が定電圧電源10で、左半分が電源１から交流電圧Vaを受ける整流回路20とアクティブ平滑フィルタ回路30とからなる給電回路である。アクティブ平滑フィルタ回路30は整流回路20から全波整流波形の整流電圧Vrをそのチョークコイル31に受け、高周波用の電界効果トランジスタ32をオンさせてこのチョークコイル31にエネルギを蓄積し、トランジスタ32をオフさせてエネルギを放出する動作を繰り返しながら、ダイオード33を介しキャパシタ34で安定化された電圧を定電圧電源10に対しその入力電圧Viとして給電するいわゆる昇圧形の DC-DCコンバータの主回路構成をもち、商用周波電源１からとる電流が正弦波状になるようトランジスタ32のオンオフ動作のタイミングを制御するそのゲートに対する制御回路35がこれに組み込まれる。この制御回路35には、ダイオード33の出側である給電電圧の実際値と, チョークコイル31の入側である全波整流電圧波形と,蓄勢時間中にトランジスタ32を流れる電流を抵抗32ａで検出した実際値と, チョークコイル31を流れる電流のゼロ点をその補助コイル31ａにより検出したタイミング信号とが図示のように与えられる。
【０００６】これらを受ける制御回路35は、電圧実際値を目標値に保つように整流電圧波形に相似なトランジスタ32に流す電流の目標値を作って電流実際値がこの目標値に達したときトランジスタ32をオフさせ、かつチョークコイル31の電流のゼロ点でオンさせる動作を繰り返す。これによるトランジスタ32の頻繁なオンオフ動作により、チョークコイル31を流れる電流はピーク値が正弦波状に変化する三角波が高周波で繰り返す波形となり、従って整流回路20を介し電源１から引き出される電流は商用周波の正弦波形にふつうは数十ｋHzの高周波が重なった波形となる。すなわち、アクティブ平滑フィルタ回路30は電源１からとる電流の元来は前述のように鋭いピーク状の波形を正弦波状に平滑化するアクティブフィルタの役目を果たす。電流波形に乗る高周波はふつう有害でないが、必要な場合は電源１側にごく小さなノイズフィルタを挿入すれば簡単に除去できる。
【０００７】図２のかかる給電回路からほぼ一定の直流電圧を受ける定電圧電源10は通常のスイッチング電源なので簡単に説明する。図の例ではフライバック形の変成器11に入力電圧Viを受けてその一次コイル11ａの電流をトランジスタ12で断続させ、二次コイル11ｂの交流電圧をダイオード13で整流してキャパシタ14で安定化した例えば5Vの直流電圧を出力電圧Voとして出力する。電圧制御回路15は出力電圧Voを受けてその実際値に応じたスイッチング指令を図示の例ではフォトカプラ16を介して駆動回路17に送り、トランジスタ12をオンオフ動作させることにより出力電圧Voを常に一定に保つ。なお、この図２R>２の定電圧電源10は絶縁形でその入力側接地点Eiと出力側接地点Eoとが互いに分離されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】以上のようなアクティブ平滑フィルタ機能をもつ給電回路は商用周波電源から正弦波状の電流をとれる利点があるが、その動作原理が前述のような高周波動作なので回路内のエネルギ蓄積量が少なく、商用周波電源が１サイクル以下のごく短時間内停電しただけでその動作が中断して、定電圧電源から給電を受けている電子回路等に誤動作が起こる問題がある。
【０００９】すなわち、ふつうの給電回路では図２のキャパシタ34に蓄積エネルギの大きいものを用いることによりかかる短時間停電ないしは瞬停に充分に対処できるが、前述のようにアクティブ平滑フィルタ回路30がチョークコイル31中の電流の波形に応じてトランジスタ32のオンオフのタイミングを制御する自励発振下で高周波動作を行なうので、キャパシタ34の静電容量値をかかる高周波動作との関連からあまり大きくできないからである。さらに、定電圧電源10側でもその安定化用のキャパシタ14の蓄積エネルギ量を増せば瞬停に対応できるが、出力電圧Voが低圧なので必要な静電容量値が極端に大きくなって実用性に乏しい。
【００１０】本発明はかかる問題点を解決して商用周波電源の瞬停時にも定電圧電源の出力電圧が中断ないし低下しないようにアクティブ平滑フィルタ機能をもつ給電回路を改良することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明によればこの目的は、商用周波電源から交流電圧を受ける整流回路と、その整流出力を受け商用周波電源からとる電流を正弦波状に制御するアクティブ平滑フィルタ回路と、整流回路の整流出力によりキャパシタを充電する蓄勢回路と、商用周波電源の短時間停電を検出する瞬停検出回路から給電回路を構成し、瞬停検出回路により停電が検出された時に蓄勢回路からキャパシタの充電電圧を定電圧電源に供給することによって達成される。
【００１２】なお、上記構成にいう蓄勢回路にはそのキャパシタを充電する方向に導通する充電ダイオードを組み込むのが有利である。また、瞬停時に蓄勢回路から定電圧電源に給電するには、瞬停検出回路の検出信号によりオン動作するトランジスタスイッチを蓄勢回路に組み込み、充電ダイオードと蓄勢キャパシタの相互接続点から定電圧電源に給電することでよい。さらに、蓄勢回路から定電圧電源に給電する際に電流がアクティブ平滑フィルタ回路側に流入しないようにダイオードによって阻止するのが有利である。
【００１３】瞬停検出回路は整流回路の入力側や出力側の電圧を監視することでもよいが、アクティブ平滑フィルタ回路のほぼ一定な出力電圧を監視するのが最も簡単かつ実際的であり、この監視電圧が所定の限界値を下回ったときに停電ないし瞬停を示す検出信号を発するようこれを構成することでよい。この検出信号により蓄勢回路から定電圧電源に給電する際に、それまでアクティブ平滑フィルタ回路から給電されていた電圧との差をなくすには、アクティブ平滑フィルタ回路が昇圧形である点を利用してその出力電圧を蓄勢回路のキャパシタの充電電圧である商用周波電源の交流電圧の波高値程度に設定するのがよい。
【００１４】
【作用】本発明は、商用周波電源の瞬停時に定電圧電源への給電を保証するため必要なエネルギをキャパシタ内に蓄積する蓄勢回路を設けてこれを整流回路の出力側に接続することにより、アクティブ平滑フィルタ回路の動作に影響を全く与えない状態で整流出力によりそのキャパシタを常時充電して置けるようにするともに、商用周波電源の整流電圧が定電圧電源の出力電圧よりずっと高いことを利用してエネルギ蓄積に必要な蓄勢回路のキャパシタの静電容量を定電圧電源の出力側で蓄勢する場合より２桁以上減少させるものである。
【００１５】なお、蓄勢回路は商用周波電源の投入直後にそのキャパシタが充電された後は電力消費なくエネルギ蓄積状態を維持しているので、瞬停検出回路により停電が検出された際に直ちに定電圧電源に給電できる。キャパシタに必要な静電容量は例えば商用周波電源の１〜２サイクルの停電中に数十Ａの電流容量の定電圧電源への給電を保証する場合でも数百μＦ程度で済ませることができる。
【００１６】
【実施例】以下、図１に示す本発明の実施例を説明する。図１の図２と対応する部分には同符号が付けられているので重複部分の説明は適宜省略することとする。なお、図１の定電圧電源10は図２と同じなのでブロックで簡略に示す。
【００１７】図１の蓄勢回路40は整流回路20とアクティブ平滑フィルタ回路30との間に接続され、商用周波電源１のふつうは100Vの交流電圧Vaを全波整流形の整流回路20により整流した波高値が140V程度の脈動性の整流電圧Vrを受ける。なお、本発明の給電回路ではアクティブ平滑フィルタ回路30により電源１からとる電流の波形を正弦波状に制御するので、整流回路20の整流出力側には図２R>２の場合と同様に平滑キャパシタや平滑リアクトルは接続されない。
【００１８】この実施例の蓄勢回路40は蓄勢用のキャパシタ41と, その充電方向にのみ導通する充電ダイオード42と, 両者の相互接続点に接続された給電用のトランジスタスイッチ43からなる。このように蓄勢キャパシタ41を充電ダイオード42を介して充電することにより、キャパシタ41は整流電圧Vrの波高値に充電され、かつその脈動に際して放電が防止される。従って、電源１を投入した直後にキャパシタ41が充電された後は、蓄勢回路40はなんらの電力を消費することなくそのエネルギ蓄積状態を常に維持している。トランジスタスイッチ43は例えば電界効果トランジスタで構成して瞬停の検出信号DSによりオン動作させることでよい。
【００１９】アクティブ平滑フィルタ回路30は図２と同構成なので説明は省略する。これと整流回路20との間に蓄勢回路40が接続されるが、そのキャパシタ41が当初に充電された後は前述のように電流を取らないので、アクティブ平滑フィルタ回路30は蓄勢回路40になんら影響されることなく電源１から正弦波状の電流をとる図２で述べた動作を行なうことができる。
【００２０】この実施例の瞬停検出回路50はアクティブ平滑フィルタ回路30の出力側に接続される。瞬停検出回路50は例えば整流回路20の入側や出側等の電圧により停電を検出できる所であればどこに接続してもよいが、給電回路内で最も電圧が安定なアクティブ平滑フィルタ回路30の出力側に接続するのが有利で、そのほぼ一定な直流電圧を例えば抵抗分圧により検出して所定限界値を下回った時に停電ないし瞬停を示す検出信号DSを発するよう構成することでよい。
【００２１】この瞬停検出回路50により停電が検出された時、蓄勢回路40はその検出信号DSを受けてトランジスタスイッチ43を直ちにオンさせてキャパシタ41の充電電圧を定電圧電源10に供給する。この際の給電路は図のようにトランジスタスイッチ43からアクティブ平滑フィルタ回路30のダイオード33の出側に接続するのがよく、これにより蓄勢回路40からの給電電流がアクティブ平滑フィルタ回路30側る逆流するのを防止することができる。
【００２２】なお、この給電のアクティブ平滑フィルタ回路30側から蓄勢回路40側への切り換わり時の定電圧電源10の入力電圧Viの変動を極力少なくするには、アクティブ平滑フィルタ回路30の出力電圧を蓄勢回路40内のキャパシタ41の充電電圧である整流電圧Vrの波高値と合わせて置くのがよい。アクティブ平滑フィルタ回路30は前述のように昇圧形の DC-DCコンバータなので出力電圧の設定は容易で、例えばそのチョークコイル31のインダクタンス値とキャパシタ34の容量値の設定や制御回路35の動作の調整等によりこの条件を満たすことができる。
【００２３】以上説明した図１の給電回路において、蓄勢回路40内のエネルギ蓄積量は商用周波電源１の例えば１〜２サイクルの停電に対して給電を保証できるように設定される。定電圧電源10の出力電圧Voが5Vでその電流容量が 20Aの場合、その低圧出力側の図２のキャパシタ14に給電エネルギを蓄積しようとすると、商用周波の１サイクルの瞬停の間に給電を保証するには最低でも80,000μＦの極端に大きな静電容量を持たせる必要がある。しかし、本発明では蓄積回路40のキャパシタ41が整流電圧Vrの波高値にまで充電され、電源１の交流電圧Vaを100V, 整流電圧Vrの波高値を140Vとするとエネルギ蓄積量は充電電圧の２乗に比例するので、同じ１サイクルの瞬停の間の給電を保証するにはキャパシタ41に 100μＦ, すなわち800 分の１の静電容量を持たせることでよい。必要な静電容量のかかる低減率はもちろん定格電圧により異なって来るが、本発明では蓄積回路40のキャパシタ41に要する静電容量を少なくとも２桁減少させて瞬停時の給電保証付き給電回路の実用性を高めることができる。
【００２４】
【発明の効果】以上のとおり本発明によれば、商用周波電源から交流電圧を受け定電圧電源に直流電圧を給電する給電回路を、交流電圧を受ける整流回路と，整流回路の整流出力を受け商用周波電源からとる電流を正弦波状になるよう制御するアクティブ平滑フィルタ回路と，整流回路の整流出力によりキャパシタを充電する蓄勢回路と，商用周波電源の短時間停電を検出する瞬停検出回路とから構成し、瞬停検出回路により停電が検出されたときに蓄勢回路からキャパシタの充電電圧を定電圧電源に供給することによって次の効果を得ることができる。
【００２５】(a) 蓄勢回路のキャパシタ内にエネルギを蓄積して置いて瞬停検出回路の検出信号によりキャパシタの充電電圧を定電圧電源に供給することにより、瞬停時の定電圧電源の動作の中断を確実に防止してそれから給電されている電子回路等の誤動作を確実に防止することができる。
(b) 蓄積回路を整流回路の整流出力側に接続することにより、アクティブ平滑フィルタ回路の動作に影響を全く与えない状態でそのキャパシタを常時充電して置くことができる。
(c) 商用周波電源の整流電圧が定電圧電源の出力電圧よりふつう１桁以上高いことを利用してエネルギ蓄積に必要な蓄勢回路のキャパシタの静電容量を定電圧電源の出力側で蓄勢する場合より２桁以上減少させ、瞬停時の給電保証付き給電回路の実用性を高めることができる。
このように、本発明は商用周波電源から正弦波状の電流をとるアクティブ平滑フィルタ機能を備える定電圧電源用給電回路に瞬停時の給電機能を付加する上で顕著な効果を奏し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による定電圧電源用給電回路の実施例の回路図である。
【図２】従来の給電回路を定電圧電源の内容例とともに示す回路図である。
【符号の説明】
１ 商用周波電源
10 定電圧電源
20 整流回路
30 アクティブ平滑フィルタ回路
40 蓄勢回路
41 エネルギ蓄積用キャパシタ
42 充電ダイオード
43 瞬停時の給電用トランジスタスイッチ
50 瞬停検出回路
DS 瞬停検出回路の検出信号
Va 商用周波電源の交流電圧
Vr 整流回路の整流電圧
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、商用周波電源から交流電圧を受けて電源からとる電流が正弦波状になるよう断続制御しながらいわゆるスイッチングレギュレータ等の定電圧電源に直流電圧を給電するための回路であって、短時間停電ないしは瞬停時にも給電を継続し得るようにした定電圧電源用給電回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知にように、スイッチングレギュレータ等の定電圧電源はふつうはいわゆるDC-DCコンバータなので直流電圧をこれに給電する必要があり、商用周波の電源から給電するいわゆるラインオペレート形の場合の最も簡単な給電回路としては平滑機能を備える整流回路が用いられる。
【０００３】この整流回路では脈動性の整流電圧の平滑化のためキャパシタを用いる必要があるが、商用周波電源からとる電流がこの平滑キャパシタを充電する鋭いピーク波形になるので無効ないし皮相電流が過大になる問題がある。これは整流回路に電流制限用のリアクトルないしチョークコイルを組み込んで充電電流のピークを鈍らせることにより軽減できるが完全になくすのは困難で、残存無効電流に伴う高調波が電源側に悪影響を及ぼすおそれが残り、高調波の完全な除去にはかなり大掛かりなノイズフィルタを要する。
【０００４】このため、最近ではラインオペレート形給電回路に前述のように商用周波電源からとる電流を正弦波状になるよう断続制御するアクティブ平滑フィルタ回路が組み込まれることが多い。本発明もこの種の給電回路に関するもので、以下図２を参照してアクティブ平滑フィルタ機能を備える給電回路の従来例の構成とその動作の要点を説明する。
【０００５】図２の右半分が定電圧電源10で、左半分が電源１から交流電圧Vaを受ける整流回路20とアクティブ平滑フィルタ回路30とからなる給電回路である。アクティブ平滑フィルタ回路30は整流回路20から全波整流波形の整流電圧Vrをそのチョークコイル31に受け、高周波用の電界効果トランジスタ32をオンさせてこのチョークコイル31にエネルギを蓄積し、トランジスタ32をオフさせてエネルギを放出する動作を繰り返しながら、ダイオード33を介しキャパシタ34で安定化された電圧を定電圧電源10に対しその入力電圧Viとして給電するいわゆる昇圧形の DC-DCコンバータの主回路構成をもち、商用周波電源１からとる電流が正弦波状になるようトランジスタ32のオンオフ動作のタイミングを制御するそのゲートに対する制御回路35がこれに組み込まれる。この制御回路35には、ダイオード33の出側である給電電圧の実際値と, チョークコイル31の入側である全波整流電圧波形と,蓄勢時間中にトランジスタ32を流れる電流を抵抗32ａで検出した実際値と, チョークコイル31を流れる電流のゼロ点をその補助コイル31ａにより検出したタイミング信号とが図示のように与えられる。
【０００６】これらを受ける制御回路35は、電圧実際値を目標値に保つように整流電圧波形に相似なトランジスタ32に流す電流の目標値を作って電流実際値がこの目標値に達したときトランジスタ32をオフさせ、かつチョークコイル31の電流のゼロ点でオンさせる動作を繰り返す。これによるトランジスタ32の頻繁なオンオフ動作により、チョークコイル31を流れる電流はピーク値が正弦波状に変化する三角波が高周波で繰り返す波形となり、従って整流回路20を介し電源１から引き出される電流は商用周波の正弦波形にふつうは数十ｋHzの高周波が重なった波形となる。すなわち、アクティブ平滑フィルタ回路30は電源１からとる電流の元来は前述のように鋭いピーク状の波形を正弦波状に平滑化するアクティブフィルタの役目を果たす。電流波形に乗る高周波はふつう有害でないが、必要な場合は電源１側にごく小さなノイズフィルタを挿入すれば簡単に除去できる。
【０００７】図２のかかる給電回路からほぼ一定の直流電圧を受ける定電圧電源10は通常のスイッチング電源なので簡単に説明する。図の例ではフライバック形の変成器11に入力電圧Viを受けてその一次コイル11ａの電流をトランジスタ12で断続させ、二次コイル11ｂの交流電圧をダイオード13で整流してキャパシタ14で安定化した例えば5Vの直流電圧を出力電圧Voとして出力する。電圧制御回路15は出力電圧Voを受けてその実際値に応じたスイッチング指令を図示の例ではフォトカプラ16を介して駆動回路17に送り、トランジスタ12をオンオフ動作させることにより出力電圧Voを常に一定に保つ。なお、この図２R>２の定電圧電源10は絶縁形でその入力側接地点Eiと出力側接地点Eoとが互いに分離されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】以上のようなアクティブ平滑フィルタ機能をもつ給電回路は商用周波電源から正弦波状の電流をとれる利点があるが、その動作原理が前述のような高周波動作なので回路内のエネルギ蓄積量が少なく、商用周波電源が１サイクル以下のごく短時間内停電しただけでその動作が中断して、定電圧電源から給電を受けている電子回路等に誤動作が起こる問題がある。
【０００９】すなわち、ふつうの給電回路では図２のキャパシタ34に蓄積エネルギの大きいものを用いることによりかかる短時間停電ないしは瞬停に充分に対処できるが、前述のようにアクティブ平滑フィルタ回路30がチョークコイル31中の電流の波形に応じてトランジスタ32のオンオフのタイミングを制御する自励発振下で高周波動作を行なうので、キャパシタ34の静電容量値をかかる高周波動作との関連からあまり大きくできないからである。さらに、定電圧電源10側でもその安定化用のキャパシタ14の蓄積エネルギ量を増せば瞬停に対応できるが、出力電圧Voが低圧なので必要な静電容量値が極端に大きくなって実用性に乏しい。
【００１０】本発明はかかる問題点を解決して商用周波電源の瞬停時にも定電圧電源の出力電圧が中断ないし低下しないようにアクティブ平滑フィルタ機能をもつ給電回路を改良することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明によればこの目的は、商用周波電源から交流電圧を受ける整流回路と、その整流出力を受け商用周波電源からとる電流を正弦波状に制御するアクティブ平滑フィルタ回路と、整流回路の整流出力によりキャパシタを充電する蓄勢回路と、商用周波電源の短時間停電を検出する瞬停検出回路から給電回路を構成し、瞬停検出回路により停電が検出された時に蓄勢回路からキャパシタの充電電圧を定電圧電源に供給することによって達成される。
【００１２】なお、上記構成にいう蓄勢回路にはそのキャパシタを充電する方向に導通する充電ダイオードを組み込むのが有利である。また、瞬停時に蓄勢回路から定電圧電源に給電するには、瞬停検出回路の検出信号によりオン動作するトランジスタスイッチを蓄勢回路に組み込み、充電ダイオードと蓄勢キャパシタの相互接続点から定電圧電源に給電することでよい。さらに、蓄勢回路から定電圧電源に給電する際に電流がアクティブ平滑フィルタ回路側に流入しないようにダイオードによって阻止するのが有利である。
【００１３】瞬停検出回路は整流回路の入力側や出力側の電圧を監視することでもよいが、アクティブ平滑フィルタ回路のほぼ一定な出力電圧を監視するのが最も簡単かつ実際的であり、この監視電圧が所定の限界値を下回ったときに停電ないし瞬停を示す検出信号を発するようこれを構成することでよい。この検出信号により蓄勢回路から定電圧電源に給電する際に、それまでアクティブ平滑フィルタ回路から給電されていた電圧との差をなくすには、アクティブ平滑フィルタ回路が昇圧形である点を利用してその出力電圧を蓄勢回路のキャパシタの充電電圧である商用周波電源の交流電圧の波高値程度に設定するのがよい。
【００１４】
【作用】本発明は、商用周波電源の瞬停時に定電圧電源への給電を保証するため必要なエネルギをキャパシタ内に蓄積する蓄勢回路を設けてこれを整流回路の出力側に接続することにより、アクティブ平滑フィルタ回路の動作に影響を全く与えない状態で整流出力によりそのキャパシタを常時充電して置けるようにするともに、商用周波電源の整流電圧が定電圧電源の出力電圧よりずっと高いことを利用してエネルギ蓄積に必要な蓄勢回路のキャパシタの静電容量を定電圧電源の出力側で蓄勢する場合より２桁以上減少させるものである。
【００１５】なお、蓄勢回路は商用周波電源の投入直後にそのキャパシタが充電された後は電力消費なくエネルギ蓄積状態を維持しているので、瞬停検出回路により停電が検出された際に直ちに定電圧電源に給電できる。キャパシタに必要な静電容量は例えば商用周波電源の１〜２サイクルの停電中に数十Ａの電流容量の定電圧電源への給電を保証する場合でも数百μＦ程度で済ませることができる。
【００１６】
【実施例】以下、図１に示す本発明の実施例を説明する。図１の図２と対応する部分には同符号が付けられているので重複部分の説明は適宜省略することとする。なお、図１の定電圧電源10は図２と同じなのでブロックで簡略に示す。
【００１７】図１の蓄勢回路40は整流回路20とアクティブ平滑フィルタ回路30との間に接続され、商用周波電源１のふつうは100Vの交流電圧Vaを全波整流形の整流回路20により整流した波高値が140V程度の脈動性の整流電圧Vrを受ける。なお、本発明の給電回路ではアクティブ平滑フィルタ回路30により電源１からとる電流の波形を正弦波状に制御するので、整流回路20の整流出力側には図２R>２の場合と同様に平滑キャパシタや平滑リアクトルは接続されない。
【００１８】この実施例の蓄勢回路40は蓄勢用のキャパシタ41と, その充電方向にのみ導通する充電ダイオード42と, 両者の相互接続点に接続された給電用のトランジスタスイッチ43からなる。このように蓄勢キャパシタ41を充電ダイオード42を介して充電することにより、キャパシタ41は整流電圧Vrの波高値に充電され、かつその脈動に際して放電が防止される。従って、電源１を投入した直後にキャパシタ41が充電された後は、蓄勢回路40はなんらの電力を消費することなくそのエネルギ蓄積状態を常に維持している。トランジスタスイッチ43は例えば電界効果トランジスタで構成して瞬停の検出信号DSによりオン動作させることでよい。
【００１９】アクティブ平滑フィルタ回路30は図２と同構成なので説明は省略する。これと整流回路20との間に蓄勢回路40が接続されるが、そのキャパシタ41が当初に充電された後は前述のように電流を取らないので、アクティブ平滑フィルタ回路30は蓄勢回路40になんら影響されることなく電源１から正弦波状の電流をとる図２で述べた動作を行なうことができる。
【００２０】この実施例の瞬停検出回路50はアクティブ平滑フィルタ回路30の出力側に接続される。瞬停検出回路50は例えば整流回路20の入側や出側等の電圧により停電を検出できる所であればどこに接続してもよいが、給電回路内で最も電圧が安定なアクティブ平滑フィルタ回路30の出力側に接続するのが有利で、そのほぼ一定な直流電圧を例えば抵抗分圧により検出して所定限界値を下回った時に停電ないし瞬停を示す検出信号DSを発するよう構成することでよい。
【００２１】この瞬停検出回路50により停電が検出された時、蓄勢回路40はその検出信号DSを受けてトランジスタスイッチ43を直ちにオンさせてキャパシタ41の充電電圧を定電圧電源10に供給する。この際の給電路は図のようにトランジスタスイッチ43からアクティブ平滑フィルタ回路30のダイオード33の出側に接続するのがよく、これにより蓄勢回路40からの給電電流がアクティブ平滑フィルタ回路30側る逆流するのを防止することができる。
【００２２】なお、この給電のアクティブ平滑フィルタ回路30側から蓄勢回路40側への切り換わり時の定電圧電源10の入力電圧Viの変動を極力少なくするには、アクティブ平滑フィルタ回路30の出力電圧を蓄勢回路40内のキャパシタ41の充電電圧である整流電圧Vrの波高値と合わせて置くのがよい。アクティブ平滑フィルタ回路30は前述のように昇圧形の DC-DCコンバータなので出力電圧の設定は容易で、例えばそのチョークコイル31のインダクタンス値とキャパシタ34の容量値の設定や制御回路35の動作の調整等によりこの条件を満たすことができる。
【００２３】以上説明した図１の給電回路において、蓄勢回路40内のエネルギ蓄積量は商用周波電源１の例えば１〜２サイクルの停電に対して給電を保証できるように設定される。定電圧電源10の出力電圧Voが5Vでその電流容量が 20Aの場合、その低圧出力側の図２のキャパシタ14に給電エネルギを蓄積しようとすると、商用周波の１サイクルの瞬停の間に給電を保証するには最低でも80,000μＦの極端に大きな静電容量を持たせる必要がある。しかし、本発明では蓄積回路40のキャパシタ41が整流電圧Vrの波高値にまで充電され、電源１の交流電圧Vaを100V, 整流電圧Vrの波高値を140Vとするとエネルギ蓄積量は充電電圧の２乗に比例するので、同じ１サイクルの瞬停の間の給電を保証するにはキャパシタ41に 100μＦ, すなわち800 分の１の静電容量を持たせることでよい。必要な静電容量のかかる低減率はもちろん定格電圧により異なって来るが、本発明では蓄積回路40のキャパシタ41に要する静電容量を少なくとも２桁減少させて瞬停時の給電保証付き給電回路の実用性を高めることができる。
【００２４】
【発明の効果】以上のとおり本発明によれば、商用周波電源から交流電圧を受け定電圧電源に直流電圧を給電する給電回路を、交流電圧を受ける整流回路と，整流回路の整流出力を受け商用周波電源からとる電流を正弦波状になるよう制御するアクティブ平滑フィルタ回路と，整流回路の整流出力によりキャパシタを充電する蓄勢回路と，商用周波電源の短時間停電を検出する瞬停検出回路とから構成し、瞬停検出回路により停電が検出されたときに蓄勢回路からキャパシタの充電電圧を定電圧電源に供給することによって次の効果を得ることができる。
【００２５】(a) 蓄勢回路のキャパシタ内にエネルギを蓄積して置いて瞬停検出回路の検出信号によりキャパシタの充電電圧を定電圧電源に供給することにより、瞬停時の定電圧電源の動作の中断を確実に防止してそれから給電されている電子回路等の誤動作を確実に防止することができる。
(b) 蓄積回路を整流回路の整流出力側に接続することにより、アクティブ平滑フィルタ回路の動作に影響を全く与えない状態でそのキャパシタを常時充電して置くことができる。
(c) 商用周波電源の整流電圧が定電圧電源の出力電圧よりふつう１桁以上高いことを利用してエネルギ蓄積に必要な蓄勢回路のキャパシタの静電容量を定電圧電源の出力側で蓄勢する場合より２桁以上減少させ、瞬停時の給電保証付き給電回路の実用性を高めることができる。
このように、本発明は商用周波電源から正弦波状の電流をとるアクティブ平滑フィルタ機能を備える定電圧電源用給電回路に瞬停時の給電機能を付加する上で顕著な効果を奏し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による定電圧電源用給電回路の実施例の回路図である。
【図２】従来の給電回路を定電圧電源の内容例とともに示す回路図である。
【符号の説明】
１ 商用周波電源
10 定電圧電源
20 整流回路
30 アクティブ平滑フィルタ回路
40 蓄勢回路
41 エネルギ蓄積用キャパシタ
42 充電ダイオード
43 瞬停時の給電用トランジスタスイッチ
50 瞬停検出回路
DS 瞬停検出回路の検出信号
Va 商用周波電源の交流電圧
Vr 整流回路の整流電圧
【特許請求の範囲】
【請求項１】商用周波電源から交流電圧を受けて定電圧電源に対し直流電圧を給電する回路であって、交流電圧を受ける整流回路と、整流回路の整流出力を受けて商用周波電源からとる電流を正弦波状に制御するアクティブ平滑フィルタ回路と、整流回路の整流出力によりキャパシタを充電する蓄勢回路と、商用周波電源の短時間停電を検出する瞬停検出回路とを備え、瞬停検出回路により停電が検出されたとき蓄勢回路からキャパシタの充電電圧を定電圧電源に供給するようにしたことを特徴とする定電圧電源用給電回路。
【請求項２】請求項１に記載の回路において、蓄勢回路にキャパシタを充電する方向にのみ導通する充電ダイオードが組み込まれることを特徴とする定電圧電源用給電回路。
【請求項３】請求項１に記載の回路において、蓄勢回路から定電圧電源への給電中にアクティブ平滑フィルタ回路側への電流の流入をダイオードにより阻止するようにしたことを特徴とする定電圧電源用給電回路。
【請求項１】商用周波電源から交流電圧を受けて定電圧電源に対し直流電圧を給電する回路であって、交流電圧を受ける整流回路と、整流回路の整流出力を受けて商用周波電源からとる電流を正弦波状に制御するアクティブ平滑フィルタ回路と、整流回路の整流出力によりキャパシタを充電する蓄勢回路と、商用周波電源の短時間停電を検出する瞬停検出回路とを備え、瞬停検出回路により停電が検出されたとき蓄勢回路からキャパシタの充電電圧を定電圧電源に供給するようにしたことを特徴とする定電圧電源用給電回路。
【請求項２】請求項１に記載の回路において、蓄勢回路にキャパシタを充電する方向にのみ導通する充電ダイオードが組み込まれることを特徴とする定電圧電源用給電回路。
【請求項３】請求項１に記載の回路において、蓄勢回路から定電圧電源への給電中にアクティブ平滑フィルタ回路側への電流の流入をダイオードにより阻止するようにしたことを特徴とする定電圧電源用給電回路。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開平５−１３７３１８
【公開日】平成５年（１９９３）６月１日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平３−２９０２６５
【出願日】平成３年（１９９１）１１月７日
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
【公開日】平成５年（１９９３）６月１日
【国際特許分類】
【出願日】平成３年（１９９１）１１月７日
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
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