ＡＣ／ＤＣ入力対応電源装置

【課題】部品点数を削減して小型化を図ることができると共に、効率を良くすることができるＡＣ／ＤＣ入力対応電源装置を提供する。
【解決手段】ＰＦＣ回路の入力段に、ＡＣ１００〜２４０Ｖ用に巻き数が最適化されたコイル１とＤＣ−４８Ｖ用に巻き数が最適化されたコイル２を用意し、入力（ＩＮ）にＤＣ−４８Ｖが与えられた場合は、スイッチ（ＳＷ）４を切り替えてＤＣ−４８Ｖ用のコイル２を選択し、入力（ＩＮ）にＡＣ１００〜２４０Ｖが与えられた場合は、スイッチ（ＳＷ）４を切り替えてＡＣ１００〜２４０Ｖ用のコイル１を選択する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡＣ電源とＤＣ電源から給電可能なＡＣ／ＤＣ入力対応電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信基地局は、ＰＨＳ基地局に代表される低出力で小型の屋外設置タイプの基地局と、携帯電話基地局に代表される高出力で大型のキャビネット内に設置するタイプの基地局がある。しかしながら、大型であった携帯電話基地局も小型化の技術が進んでおり、設置性の面からも屋外設置タイプが求められつつある。屋外設置の小型基地局の場合、どこからでも給電できるように商用電源の直接供給が求められるが、一方で、災害時の停電対策のためにバッテリバックアップを備えた整流器からの直流給電も求められる。
【０００３】
このため、無線通信基地局に求められる電源として、ＡＣ１００Ｖの商用電源とＤＣ−４８Ｖ電源を共用で利用でき、かつ、小型基地局に求められる小型化を考慮した電源回路が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
図１は、一般的なＡＣ入力電源のブロック図であり、図２は、一般的なＤＣ入力電源のブロック図である。ＰＦＣ（Power Factor Correction）出力は高圧のＤＣ電圧となるが、図ではＤＣ４００Ｖとしている。また、電源出力として、電力増幅（ＰＡ）用と制御用にそれぞれ３０〜５０Ｖと５〜１２Ｖを用意しているが、電源系統の増減やその他の電圧の電源系統も考えられる。
【０００５】
ＡＣ入力とＤＣ入力の両方に対応する場合、ＡＣ入力対応の電源装置とＤＣ入力対応の電源装置の２つを用意し、電源装置を取り換えることで、基地局のラインナップとして対応することが考えられる。ただし、２機種の基地局になることと、２種類の電源装置を開発する必要がある。
【０００６】
また、１種類の電源装置でＡＣ入力とＤＣ入力の両方に対応する場合、以下の３つタイプの電源装置が考えられる。１つ目は、図３に示すように、ＤＣ−４８Ｖ入力との共用利用のために、ＡＣ入力の変換過程においてＤＣ−４８Ｖを作るＤＣ／ＤＣ回路を追加した電源装置である。２つ目は、図４に示すように、ＡＣ入力との共用利用のために、ＤＣ−４８Ｖ入力にインバータ回路を追加した電源装置である。３つ目は、図５に示すように、ＡＣ入力との共用利用のために、ＤＣ−４８ＶからＤＣ４００Ｖに昇圧するＤＣ／ＤＣ回路を追加した電源装置である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−３３２２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図３〜図５に示すいずれの電源装置も、部品点数（回路数）が多くなってしまい、基地局の小型化を図るうえで問題がある。また、図３の電源装置では、ＡＣ入力は、ＰＦＣ回路と２つのＤＣ／ＤＣ回路の３つの回路を経るため、電力消費により効率が悪化する。図４の電源装置では、ＤＣ入力は、インバータ回路とＰＦＣ回路とＤＣ／ＤＣ回路の３つの回路を経るため、電力消費により効率が悪化する。屋外基地局の場合は放熱も問題となるため、効率が悪化し、熱損失が大きくなると、放熱面積を確保するために大きなフィン（ＦＩＮ）を用意しなければならず、小型化という目的に反することになる。
【０００９】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、部品点数を削減して小型化を図ることができると共に、効率を良くすることができるＡＣ／ＤＣ入力対応電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明は、ＰＦＣ回路とＤＣ／ＤＣコンバータ回路からなるＡＣ／ＤＣ入力対応電源装置であって、前記ＰＦＣ回路の入力段に、コイルを備え、前記ＰＦＣ回路に入力される電圧に応じて、前記コイルの巻き数を選択できることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、前記ＰＦＣ回路の入力段に、巻き数の異なる２つのコイルを設け、前記ＰＦＣ回路に入力される電圧に応じて、前記コイルの何れかを選択できるようにしたことを特徴とする。
【００１２】
また、前記２つのコイルは、中間タップ付きコイルの中間タップより一方側のコイルであって、ＤＣ用に巻き数が最適化されたコイルと、前記中間タップ付きコイルの全体のコイルであって、ＡＣ用に巻き数が最適化されたコイルであることが好ましい。
【００１３】
また、本発明は、ＡＣ／ＤＣ入力対応電源装置に用いられるＰＦＣ回路であって、コイルを備え、前記ＰＦＣ回路に入力される電圧に応じて、前記コイルの巻き数を選択できることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、ＰＦＣ回路の入力段にコイルを設けて、ＰＦＣ回路の入力に与えられる電圧に応じて、コイルの巻き数を選択できるようにしたので、部品点数を削減して小型化を図ることができると共に、効率を良くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一般的なＡＣ入力電源のブロック図である。
【図２】一般的なＤＣ入力電源のブロック図である。
【図３】ＡＣ入力とＤＣ入力の両方に対応した電源装置の一例を示す図である。
【図４】ＡＣ入力とＤＣ入力の両方に対応した電源装置の一例を示す図である。
【図５】ＡＣ入力とＤＣ入力の両方に対応した電源装置の一例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るＡＣ／ＤＣ入力対応電源装置のブロック図である。
【図７】ＰＦＣ回路の一般的な構成例を示すブロック図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係るＰＦＣ回路の具体的な構成例を示すブロック図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係るＰＦＣ回路の具体的な構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図６は、本発明の実施の形態に係るＡＣ／ＤＣ入力対応電源装置のブロック図である。本発明の実施の形態に係るＡＣ／ＤＣ入力対応電源装置は、力率を改善するＰＦＣ（Power Factor Correction）回路と、高圧入力のＤＣ／ＤＣコンバータ回路（以下、ＤＣ／ＤＣ回路という）からなる。ＰＦＣ回路は、具体的には、図５のＤＣ／ＤＣ（昇圧）回路とＰＦＣ回路を合わせたものである。共用入力となるため、ＰＦＣ回路は、図１のＰＦＣ回路と比べると大きくなるが、本発明の実施の形態に係る電源装置は、回路数が２つであり、図３〜図５の電源装置よりも回路数が少なくなるため、図３〜図５の電源装置よりも小型化が可能である。
【００１７】
図７は、ＰＦＣ回路の一般的な構成例を示すブロック図である。図７に示すＰＦＣ回路は、コイル１と、スイッチング素子６と、スイッチング素子６を制御する制御回路７と、整流ダイオード８と、コンデンサ９を備えている。ＰＦＣ回路の入力（ＩＮ）にＡＣ１００〜２４０Ｖが与えられると、ＡＣ１００〜２４０Ｖの電圧は、スイッチング素子６でスイッチングされ、整流ダイオード８で整流されて、ＤＣ４００Ｖまで昇圧される。
【００１８】
図８は、本発明の第１の実施形態に係るＰＦＣ回路の具体的な構成例を示すブロック図である。図７の入力（ＩＮ）に、ＡＣ１００〜２４０ＶだけではなくＤＣ−４８Ｖを共用入力することを考えると、回路自体にＤＣが供給されること自体は問題ないが、入力範囲の下限を拡げる必要がある。
【００１９】
そこで、図８に示すように、ＡＣ１００〜２４０Ｖ用に巻き数が最適化されたコイル１とＤＣ−４８Ｖ用に巻き数が最適化されたコイル２と、スイッチ（ＳＷ）４を入力段に設け、入力（ＩＮ）に与えられる電圧に応じて、コイル１とコイル２をスイッチ（ＳＷ）４により選択できるようにしている。
【００２０】
入力（ＩＮ）にＤＣ−４８Ｖが与えられた場合は、スイッチ（ＳＷ）４を切り替えてＤＣ−４８Ｖ用に巻き数が最適化されたコイル２を選択し、入力（ＩＮ）にＡＣ１００〜２４０Ｖが与えられた場合は、スイッチ（ＳＷ）４を切り替えてＡＣ１００〜２４０Ｖ用に巻き数が最適化されたコイル１を選択する。
【００２１】
これにより、ＡＣ／ＤＣ入力対応電源が実現可能となる。第１の実施形態に係るＰＦＣ回路は、ＤＣ−４８Ｖ用のコイル２とスイッチ（ＳＷ）４を追加した以外は、図７のＰＦＣ回路と同様の構成である。
【００２２】
第１の実施形態に係るＡＣ／ＤＣ入力対応電源装置は、図７の回路に、コイル２と、スイッチ（ＳＷ）４を追加するだけであるため、回路数の低減による小型化と効率の最適化を図ることができる。
【００２３】
図９は、本発明の第２の実施形態に係るＰＦＣ回路の具体的な構成例を示すブロック図である。第２の実施形態に係るＰＦＣ回路は、図８のように巻き数の異なる２つのコイルを用いる代わりに、図９に示すように、コイル３の中間タップと中間タップに接続されたスイッチ（ＳＷ）５を利用して巻き数を変更するものである。
【００２４】
コイル３は、中間タップ付きのコイルであり、コイル３ａとコイル３ｂからなる。コイル３ｂは、ＤＣ−４８Ｖ用に巻き数が最適化されたコイルであり、コイル３（コイル３ａ＋コイル３ｂ）は、ＡＣ１００〜２４０Ｖ用に巻き数が最適化されたコイルである。
【００２５】
入力（ＩＮ）にＤＣ−４８Ｖが与えられた場合は、スイッチ（ＳＷ）５を閉じてＤＣ−４８Ｖ用に巻き数が最適化されたコイル３ｂを選択し、入力（ＩＮ）にＡＣ１００〜２４０Ｖが与えられた場合は、スイッチ（ＳＷ）５を開いてＡＣ１００〜２４０Ｖ用に巻き数が最適化されたコイル３（コイル３ａ＋コイル３ｂ）を選択する。
【００２６】
これにより、ＡＣ／ＤＣ入力対応電源が実現可能となる。第２の実施形態に係るＰＦＣ回路は、コイル３にタップを設け、スイッチ（ＳＷ）５を追加した以外は、図７のＰＦＣ回路と同様の構成である。
【００２７】
第２の実施形態に係るＡＣ／ＤＣ入力対応電源装置は、図７の回路に、スイッチ（ＳＷ）５を追加するだけであるため、回路数の低減による小型化と効率の最適化を図ることができる。
【符号の説明】
【００２８】
１、２、３コイル
４、５スイッチ（ＳＷ）
６スイッチング素子
７制御回路
８整流ダイオード
９コンデンサ

【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＦＣ回路とＤＣ／ＤＣコンバータ回路からなるＡＣ／ＤＣ入力対応電源装置であって、
前記ＰＦＣ回路の入力段に、コイルを備え、
前記ＰＦＣ回路に入力される電圧に応じて、前記コイルの巻き数を選択できることを特徴とするＡＣ／ＤＣ入力対応電源装置。
【請求項２】
前記ＰＦＣ回路の入力段に、巻き数の異なる２つのコイルを設け、
前記ＰＦＣ回路に入力される電圧に応じて、前記コイルの何れかを選択できるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のＡＣ／ＤＣ入力対応電源装置。
【請求項３】
前記２つのコイルは、中間タップ付きコイルの中間タップより一方側のコイルであって、ＤＣ用に巻き数が最適化されたコイルと、前記中間タップ付きコイルの全体のコイルであって、ＡＣ用に巻き数が最適化されたコイルであることを特徴とする請求項２に記載のＡＣ／ＤＣ入力対応電源装置。
【請求項４】
ＡＣ／ＤＣ入力対応電源装置に用いられるＰＦＣ回路であって、
コイルを備え、
前記ＰＦＣ回路に入力される電圧に応じて、前記コイルの巻き数を選択できることを特徴とするＰＦＣ回路。

【図１】