特開 2024-128834 出力電圧保持装置および電源装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024128834

(43)【公開日】2024-09-24

(54)【発明の名称】出力電圧保持装置および電源装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/155 20060101AFI20240913BHJP

【ＦＩ】

H02M3/155 K

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023038080

(22)【出願日】2023-03-10

(71)【出願人】

【識別番号】000002945

【氏名又は名称】オムロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100155712

【弁理士】

【氏名又は名称】村上 尚

(72)【発明者】

【氏名】谷野 光平

(72)【発明者】

【氏名】長野 昌明

(72)【発明者】

【氏名】鶴口 祐規

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 智紀

【テーマコード（参考）】

5H730

【Ｆターム（参考）】

5H730AS04

5H730BB14

5H730BB86

5H730CC01

5H730DD04

5H730EE57

5H730EE59

5H730FD01

5H730FD11

(57)【要約】

【課題】出力電圧を保持する時間を装置の大型化を防ぎつつ延長する。
【解決手段】ＡＣ－ＤＣコンバータ（１）は、コンデンサ（５）により保持される保持電圧（Ｖｃ）に基づいて出力電圧（Ｖｏｕｔ１）を出力し、出力電圧（Ｖｏｕｔ１）を保持する出力電圧保持部（１１）を備える。出力電圧保持部（１１）は、保持電圧（Ｖｃ）または出力電圧（Ｖｏｕｔ１）が所定電圧以下であることを検知する電圧検知部（６）と、保持電圧（Ｖｃ）または出力電圧（Ｖｏｕｔ１）が所定電圧以下であることが検知されると、出力電圧（Ｖｏｕｔ１）を規定電圧に昇圧する昇圧部（７）と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンデンサにより保持される保持電圧に基づいて出力電圧を出力する電源装置の前記出力電圧を保持する出力電圧保持装置であって、
前記保持電圧または前記出力電圧が所定電圧以下であることを検知する電圧検知部と、
前記保持電圧または前記出力電圧が前記所定電圧以下であることが検知されると、前記出力電圧を規定電圧に昇圧する昇圧部と、を備える出力電圧保持装置。

【請求項2】

前記コンデンサの高電位側端子に接続されるアノードと、前記出力電圧が出力される出力点に接続されるカソードとを有するダイオードをさらに備える請求項１に記載の出力電圧保持装置。

【請求項3】

前記電圧検知部は、前記出力電圧が前記所定電圧以下であることを検知し、
前記昇圧部は、前記出力電圧を前記所定電圧より低い電圧に昇圧する請求項２に記載の出力電圧保持装置。

【請求項4】

前記電圧検知部は、前記保持電圧が前記所定電圧以下であることを検知し、
前記昇圧部は、前記出力電圧を前記所定電圧以上の電圧に昇圧する請求項２に記載の出力電圧保持装置。

【請求項5】

前記電圧検知部により前記保持電圧または前記出力電圧が前記所定電圧以下であることが検知されないときに、前記ダイオードの前記アノードおよび前記カソードの間を接続するリレーをさらに備える請求項２に記載の出力電圧保持装置。

【請求項6】

入力電圧が前記電源装置に入力されていることを検知する入力検知部をさらに備え、
前記昇圧部は、前記入力電圧が前記電源装置に入力されていることが検知されると、前記出力電圧を昇圧しない請求項１に記載の出力電圧保持装置。

【請求項7】

交流電圧を整流する整流部と、
整流された電圧を平滑するコンデンサと、
請求項１から６のいずれか１項に記載の出力電圧保持装置と、を備える電源装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電源装置の出力電圧を保持する出力電圧保持装置等に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１には、交流入力電圧の低下時に出力電圧を保持する時間を延長するために、出力保持コンデンサと、出力保持時間延長ユニットとを備える電源装置が開示されている。出力保持時間延長ユニットは、出力保持コンデンサの電圧により充電される複数の電解コンデンサを含む蓄電器を有している。

【0003】

このような電源装置では、停電時に出力保持コンデンサの放電電圧により出力電圧を保持するが、出力保持コンデンサの放電電圧がある程度低下すると、出力保持時間延長ユニットの蓄電器からの電力により出力保持時間を延長する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６－３５３０１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上述のような電源装置では、複数の電解コンデンサを有する出力保持時間延長ユニットを備えることにより大型化するという問題がある。

【0006】

本発明の一態様は、出力電圧を保持する時間を装置の大型化を防ぎつつ延長することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る出力電圧保持装置は、コンデンサにより保持される保持電圧に基づいて出力電圧を出力する電源装置の前記出力電圧を保持する出力電圧保持装置であって、前記保持電圧または前記出力電圧が所定電圧以下であることを検知する電圧検知部と、前記保持電圧または前記出力電圧が前記所定電圧以下であることが検知されると、前記出力電圧を規定電圧に昇圧する昇圧部と、を備える。

【0008】

上記の構成によれば、保持電圧または出力電圧が大きく低下しても出力電圧が昇圧されるので、出力電圧を保持する時間を延長することができる。また、コンデンサの容量を増大させることがない。

【0009】

本発明の態様２に係る出力電圧保持装置は、上記態様１において、前記コンデンサの高電位側端子に接続されるアノードと、前記出力電圧が出力される出力点に接続されるカソードとを有するダイオードをさらに備える。

【0010】

上記の構成によれば、昇圧された保持電圧を入力電圧とする後段の回路に対し、昇圧部が出力電圧を昇圧しているときに、当該回路への入力電圧が一時的に不安定になることを防止できる。

【0011】

本発明の態様３に係る出力電圧保持装置は、上記態様２において、前記電圧検知部が、前記出力電圧が前記所定電圧以下であることを検知し、前記昇圧部は、前記出力電圧を前記所定電圧より低い電圧に昇圧する。

【0012】

上記の構成では、昇圧された出力電圧が所定電圧より高い電圧であるために、出力電圧が所定電圧以下であることが電圧検知部により検知されなくなり、昇圧部が出力電圧を昇圧しなくなるという事態を回避することができる。

【0013】

本発明の態様４に係る出力電圧保持装置は、上記態様２において、前記電圧検知部が、前記保持電圧が前記所定電圧以下であることを検知し、前記昇圧部が、前記出力電圧を前記所定電圧以上の電圧に昇圧する。

【0014】

上記の構成では、昇圧部により出力電圧が昇圧されても、保持電圧は出力電圧の昇圧に影響されて変化しない。これにより、昇圧部が所定電圧以上に出力電圧を昇圧しても、保持電圧が所定電圧以下であることが検知されていれば、出力電圧の昇圧状態を維持することができる。

【0015】

本発明の態様５に係る出力電圧保持装置は、上記態様２から４のいずれかにおいて、前記電圧検知部により前記保持電圧または前記出力電圧が前記所定電圧以下であることが検知されないときに、前記ダイオードの前記アノードおよび前記カソードの間を接続するリレーをさらに備える。

【0016】

上記の構成によれば、保持電圧または出力電圧が所定電圧を超えることにより、昇圧部が保持電圧を昇圧しない状態では、ダイオードのアノード側からカソード側へはリレーを介して電流が流れる。これにより、昇圧部が昇圧動作をしない通常の状態では、ダイオードに電流を流れないようにして、ダイオードの発熱による損失を低減することができる。

【0017】

本発明の態様６に係る出力電圧保持装置は、上記態様１から５のいずれかにおいて、入力電圧が前記電源装置に入力されていることを検知する入力検知部をさらに備え、前記昇圧部が、前記入力電圧が前記電源装置に入力されていることが検知されると、前記出力電圧を昇圧しない。

【0018】

入力電圧の立ち上がり直後の保持電圧または出力電圧が所定電圧以下である状態では、極めて短い期間ではあるが、昇圧部が動作してしまう。これに対し、上記の構成によれば、入力電圧が入力されていれば、昇圧部に昇圧動作をさせないようにすることができる。

【0019】

本発明の態様７に係る電源装置は、交流電圧を整流する整流部と、整流された電圧を平滑するコンデンサと、上記態様１から６のいずれかの出力電圧保持装置と、を備える。

【0020】

上記の構成によれば、電源装置の大型化を抑えつつ出力電圧を保持する時間を延長することができる。

【発明の効果】

【0021】

本発明の一態様によれば、出力電圧を保持する時間を装置の大型化を防ぎつつ延長することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の一実施形態の適用例に係る電源システムの概略構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の第１の構成例に係る電源システムの詳細構成を示す回路図である。

【図3】上記第１の構成例に係る電源システムの動作を示すタイムチャートである。

【図4】本発明の第２の構成例に係る電源システムの詳細構成を示す回路図である。

【図5】上記第２の構成例に係る電源システムの動作を示すタイムチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0023】

〔実施形態〕
以下、本発明の一側面に係る実施の形態（以下、「本実施形態」とも表記する）を、図面に基づいて説明する。

【0024】

§１ 適用例
図１を用いて、本発明が適用される場面の一例について説明する。

【0025】

図１は、本実施形態に係る電源システム１００の概略構成を示すブロック図である。

【0026】

図１に示すように、電源システム１００は、ＡＣ－ＤＣコンバータ１と、ＤＣ－ＤＣコンバータ２とを備えている。ＡＣ－ＤＣコンバータ１は、交流電源１０からの交流の入力電圧Ｖｉｎ１を直流の出力電圧Ｖｏｕｔ１に変換する。ＤＣ－ＤＣコンバータ２は、ＡＣ－ＤＣコンバータ１の出力電圧Ｖｏｕｔ１（入力電圧Ｖｉｎ２）を昇圧または降圧することにより、直流の所定の出力電圧Ｖｏｕｔ２に変換する。

【0027】

ＤＣ－ＤＣコンバータ２は、入力電圧Ｖｉｎ２が停止時保持電圧Ｖｉｎｓｔｐまで低下すると、出力電圧Ｖｏｕｔ２を低下させるか、あるいは出力を停止する。停止時保持電圧Ｖｉｎｓｔｐは、ＤＣ－ＤＣコンバータ２が定格出力を維持できなくなる、ＡＣ－ＤＣコンバータ１の後述する保持電圧Ｖｃの最低値である。

【0028】

ＡＣ－ＤＣコンバータ１は、本発明の電源装置の一例であり、整流部３と、電圧変換部４と、コンデンサ５と、出力電圧保持部１１とを有している。

【0029】

整流部３は、上記の入力電圧Ｖｉｎ１を全波整流して出力する。電圧変換部４は、全波整流された電圧を昇圧または降圧して所定の電圧に変換する。コンデンサ５は、電圧変換部４により変換された全波整流波形の電圧を平滑することにより直流電圧に変換する。また、コンデンサ５は、当該直流電圧を保持電圧Ｖｃとして保持する。

【0030】

ここで、保持電圧Ｖｃは、ＡＣ－ＤＣコンバータ１の出力電圧Ｖｏｕｔ１と同じであるとする。なお、後述する第１の構成例（図２参照）および第２の構成例（図４参照）においては、昇圧部７が動作する期間のみ、保持電圧Ｖｃと出力電圧Ｖｏｕｔ１とが異なる。

【0031】

出力電圧保持部１１は、本発明の出力電圧保持装置の一例であり、コンデンサ５により保持される保持電圧Ｖｃに基づいて出力電圧Ｖｏｕｔ１を規定電圧にまで昇圧して保持する。出力電圧保持部１１は、電圧検知部６と、昇圧部７とを有している。

【0032】

電圧検知部６は、保持電圧Ｖｃすなわち出力電圧Ｖｏｕｔ１が所定の第１電圧以下であることを検知する。昇圧部７は、保持電圧Ｖｃが第１電圧以下であることが検知されると、出力電圧Ｖｏｕｔ１を上記の規定電圧に昇圧する。

【0033】

出力電圧保持部１１は、保持電圧Ｖｃまたは出力電圧Ｖｏｕｔ１が第１電圧以下であることが電圧検知部６により検知されると、昇圧部７により出力電圧Ｖｏｕｔ１を規定電圧に昇圧する。これにより、入力電圧Ｖｉｎ１が停止することで、保持電圧Ｖｃまたは出力電圧Ｖｏｕｔ１が第１電圧以下に低下しても、出力電圧Ｖｏｕｔ１を規定電圧に保持することができる。

【0034】

なお、ＡＣ－ＤＣコンバータ１において、電圧変換部４を省略することが可能である。電圧変換部４を含まないＡＣ－ＤＣコンバータ１は、交流の入力電圧Ｖｉｎ１を直流の出力電圧Ｖｏｕｔ１に変換するのみであり、電圧値の変換を行わない。

【0035】

§２ 構成例
〈第１の構成例〉
図２および図３を用いて、実施形態に係る電源システム１００の第１の構成例について説明する。図２は、本発明の第１の構成例に係る電源システム１００Ａの詳細構成を示す回路図である。

【0036】

図２に示すように、電源システム１００Ａは、ＡＣ－ＤＣコンバータ１と、ＤＣ－ＤＣコンバータ２とを備えている。ＡＣ－ＤＣコンバータ１は、上述した、整流部３と、電圧変換部４と、コンデンサ５と、出力電圧保持部１１とを有する他、ダイオードＤ６と、リレーＲＬＹと、リレー駆動部８と、入力検知部９とを有している。

【0037】

整流部３は、４つのダイオードＤ１～Ｄ４により構成されるダイオードブリッジを有している。ダイオードＤ１のアノードおよびダイオードＤ３のカソードは、交流電源１０の一方の出力端子に接続されている。ダイオードＤ２のアノードおよびダイオードＤ４のカソードは、交流電源１０の他方の出力端子に接続されている。ダイオードＤ１，Ｄ２のカソード同士は接続され、ダイオードＤ３，Ｄ４のアノードはＡＣ－ＤＣコンバータ１のグランドラインに接続されている。

【0038】

電圧変換部４は、ＰＦＣ（power factor correction；力率改善）回路により昇圧を行う回路として構成されている。電圧変換部４は、コイルＬ１と、トランジスタＴＲ１と、ダイオードＤ５とを有している。

【0039】

コイルＬ１の一端は、ダイオードＤ１，Ｄ２のカソードに接続されている。トランジスタＴＲ１は、例えばＮチャネルのＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）により構成されている。トランジスタＴＲ１のドレインは、コイルＬ１の他端およびダイオードＤ５のアノードに接続されている。トランジスタＴＲ１のソースは、グランドラインに接続されている。トランジスタＴＲ１は、図示しない制御部により、スイッチング制御される。

【0040】

電圧変換部４は、トランジスタＴＲ１のＯＮ・ＯＦＦを、コイルＬ１に流れる電流のピーク値が正弦波状に変化するようにトランジスタＴＲ１をスイッチング制御することにより、コイルＬ１に流れる電流の平均値を正弦波にする。これにより、入力電流の高調波成分を低減することができる。

【0041】

なお、電圧変換部４は、電圧を昇圧または降圧できればよく、ＰＦＣ回路以外の回路で構成されていてもよい。また、電圧変換部４は、省略することも可能である。

【0042】

コンデンサ５は、電圧変換部４から出力される電圧を平滑化するとともに、電圧を保持する。コンデンサ５は、電圧を保持するために、比較的大きい容量を有することができる電解コンデンサにより構成されている。コンデンサ５の一端（正極）は、ダイオードＤ５のカソードに接続されている。コンデンサ５の他端（負極）は、グランドラインに接続されている。

【0043】

ダイオードＤ６は、アノードがコンデンサ５の一端に接続され、カソードがＡＣ－ＤＣコンバータ１の正極側の出力端子Ｔ１に接続されている。出力端子Ｔ１は、本発明の出力点の一例である。後述するように、昇圧部７は、出力端子Ｔ１の出力電圧Ｖｏｕｔ１を昇圧する。ダイオードＤ６は、昇圧部７により出力電圧Ｖｏｕｔ１が昇圧されている間に、出力電圧Ｖｏｕｔ１がコンデンサ５の保持電圧Ｖｃより高くなったときに、出力端子Ｔ１からコンデンサ５に電流が流れることを阻止する。これにより、ＤＣ－ＤＣコンバータ２への入力電圧Ｖｉｎ２が一時的に不安定になることを防止できる。

【0044】

リレーＲＬＹは、昇圧部７が出力電圧Ｖｏｕｔ１を昇圧しない期間（非昇圧期間）にダイオードＤ６のアノードおよびカソードの間を接続し、昇圧部７が出力電圧Ｖｏｕｔ１を昇圧する期間（昇圧期間）にダイオードＤ６のアノードおよびカソードの間を開放する。リレーＲＬＹは、接触機構ＳＷと、コイルＬ３とを有する。接触機構ＳＷは、非昇圧期間にコイルＬ３により駆動されて閉じる一方、昇圧期間にコイルＬ３により駆動されずに開く常時開路接点構造を有する。コイルＬ３は、後述するリレー駆動部８によって駆動される。

【0045】

なお、上述したようにＤＣ－ＤＣコンバータ２への入力電圧Ｖｉｎ２が一時的に不安定になることに不都合がなければ、ダイオードＤ６を省略してもよい。ただし、ダイオードＤ６を省略する場合でも、リレーＲＬＹおよび後述するリレー駆動部８は、後段の回路との切り離しのために省略できない。

【0046】

電圧検知部６は、抵抗Ｒ１～Ｒ３と、コンパレータＵ１と、基準電圧源ＲＰＷ１とを有している。抵抗Ｒ１，Ｒ２は直列に接続されている。抵抗Ｒ１の一端は出力端子Ｔ１（ダイオードＤ６のカソード）に接続され、抵抗Ｒ２の一端はグランドラインに接続されている。

【0047】

コンパレータＵ１の反転入力端子は、抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点に接続されている。これにより、コンパレータＵ１の反転入力端子には、出力電圧Ｖｏｕｔ１が抵抗Ｒ１，Ｒ２により分圧された検出電圧Ｖｄｅｔ１が入力される。コンパレータＵ１の非反転入力端子には、基準電圧源ＲＰＷ１が発生する基準電圧Ｖｒｅｆ１が入力される。コンパレータＵ１の出力端子には、抵抗Ｒ３の一端が接続されている。

【0048】

このように構成される電圧検知部６は、出力電圧Ｖｏｕｔ１が所定の第１電圧より高いときに、検出電圧Ｖｄｅｔ１が基準電圧Ｖｒｅｆ１より高くなって、コンパレータＵ１がＬレベルの判定値を出力する。第１電圧は、本発明の所定電圧の一例である。また、電圧検知部６は、出力電圧Ｖｏｕｔ１が第１電圧以下であるときに、検出電圧Ｖｄｅｔ１が基準電圧Ｖｒｅｆ１以下となって、コンパレータＵ１がＨレベルの判定値を出力する。

【0049】

昇圧部７は、トランジスタＴＲ２と、コイルＬ２と、ダイオードＤ７と、コンデンサＣ１と、抵抗Ｒ４，Ｒ５と、制御回路７１とを有している。

【0050】

コイルＬ２の一端は、コンデンサ５の正極端子およびダイオードＤ６のアノードに接続されている。トランジスタＴＲ２は、例えばＮチャネルのＭＯＳＦＥＴにより構成されている。トランジスタＴＲ２のドレインは、コイルＬ２の他端およびダイオードＤ７のアノードに接続されている。

【0051】

トランジスタＴＲ２のソースは、グランドライン（ＡＣ－ＤＣコンバータ１の負極側の出力端子Ｔ２）に接続されている。トランジスタＴＲ２は、制御回路７１によりスイッチング制御される。

【0052】

ダイオードＤ７のカソードは、出力端子Ｔ１に接続されている。コンデンサＣ１の一端はダイオードＤ７のカソードに接続され、コンデンサＣ１の他端は出力端子Ｔ２に接続されている。

【0053】

トランジスタＴＲ２、コイルＬ２、ダイオードＤ７およびコンデンサＣ１は、昇圧回路を構成している。この昇圧回路は、トランジスタＴＲ２のＯＮによりコイルＬ２に電流を流すことで磁気エネルギーを蓄積し、トランジスタＴＲ２のＯＦＦによりコイルＬ２の磁気エネルギーを電気エネルギーとして放出することで、コンデンサＣ１に昇圧された電圧を保持する。ダイオードＤ７は、コンデンサＣ１からコイルＬ２側に電流が流れるのを阻止する。

【0054】

抵抗Ｒ４，Ｒ５は、直列に接続されている。抵抗Ｒ４の一端は出力端子Ｔ１に接続され、抵抗Ｒ５の一端はグランドラインに接続されている。

【0055】

制御回路７１は、トランジスタＴＲ２の動作を制御する回路である。制御回路７１は、出力端子ＧＤと、フィードバック端子ＦＢと、イネーブル端子ＥＮと、グランド端子ＧＮＤとを有している。

【0056】

出力端子ＧＤは、トランジスタＴＲ２へパルス状の制御信号を出力する端子であり、トランジスタＴＲ２のゲートに接続されている。フィードバック端子ＦＢは、抵抗Ｒ４，Ｒ５の接続点に接続されており、出力電圧Ｖｏｕｔ１が抵抗Ｒ４，Ｒ５により分圧された電圧が入力される。イネーブル端子ＥＮは、電圧検知部６の抵抗Ｒ３の他端に接続されており、コンパレータＵ１の判定値および後述するコンパレータＵ２の判定値が入力される。グランド端子ＧＮＤは、出力端子Ｔ２に接続されている。

【0057】

制御回路７１は、イネーブル端子ＥＮに入力される判定値がＬレベルであるとき動作せず、イネーブル端子ＥＮに入力される判定値がＨレベルであるとき動作する。制御回路７１は、動作時に、出力電圧Ｖｏｕｔ１を規定電圧に維持するように、フィードバック端子ＦＢに入力される電圧に応じて制御信号のパルス幅を制御する。

【0058】

リレー駆動部８は、抵抗Ｒ６～Ｒ８と、トランジスタＴＲ３，ＴＲ４とを有している。トランジスタＴＲ３，ＴＲ４は、例えば、ＮチャネルのＭＯＳＦＥＴにより構成されている。

【0059】

トランジスタＴＲ３のゲートは、電圧検知部６の抵抗Ｒ３の他端に接続されている。トランジスタＴＲ３のソースはグランドラインに接続されている。抵抗Ｒ６は、トランジスタＴＲ３のゲートとソースとの間に接続されている。抵抗Ｒ７，Ｒ８は直列に接続されている。抵抗Ｒ７の一端には電源電圧Ｖｃｃが印加され、抵抗Ｒ８の一端はグランドラインに接続されている。トランジスタＴＲ３のドレインおよびトランジスタＴＲ４のゲートは、抵抗Ｒ７，Ｒ８の接続点に接続されている。トランジスタＴＲ４のドレインは、リレーＲＬＹのコイルＬ２の一端に接続されている。トランジスタＴＲ４のソースはグランドラインに接続されている。コイルＬ２の他端には、電源電圧Ｖｃｃが印加されている。

【0060】

上記のように構成されるリレー駆動部８は、電圧検知部６のコンパレータＵ１および入力検知部９の判定値のうち一方がＬレベルであるとき、トランジスタＴＲ３がＯＦＦし、ＴＲ４がＯＮし、コイルＬ２に電流を流す。また、リレー駆動部８は、コンパレータＵ１，Ｕ３の判定値の双方がＨレベルであるとき、トランジスタＴＲ３がＯＮし、ＴＲ４がＯＦＦし、コイルＬ２に電流を流さない。換言すれば、リレー駆動部８は、ＡＣ－ＤＣコンバータ１の非昇圧期間に、コイルＬ２に電流を流してリレーＲＬＹを閉成動作させる一方、ＡＣ－ＤＣコンバータ１の昇圧期間に、コイルＬ２に電流を流さずにリレーＲＬＹを開成動作させる。

【0061】

入力検知部９は、入力電圧Ｖｉｎ１がＡＣ－ＤＣコンバータ１に入力されていることを検知する。入力検知部９は、ダイオードＤ８～Ｄ１０と、抵抗Ｒ９，Ｒ１０と、コンデンサＣ２と、コンパレータＵ２と、基準電圧源ＲＰＷ２とを有している。

【0062】

ダイオードＤ７のアノードは、交流電源１０の一方の出力端子に接続されている。ダイオードＤ９のアノードは、交流電源１０の他方の出力端子に接続されている。抵抗Ｒ９，Ｒ１０は直列に接続されている。抵抗Ｒ９の一端は、ダイオードＤ８，Ｄ９のカソードに接続されている。抵抗Ｒ１０の一端は、グランドラインに接続されている。直列接続される抵抗Ｒ９，Ｒ１０の間にはコンデンサＣ２が接続されている。

【0063】

コンパレータＵ２の反転入力端子は、抵抗Ｒ９，Ｒ１０の接続点に接続されている。これにより、コンパレータＵ２の反転入力端子には、入力電圧Ｖｉｎ１が抵抗Ｒ９，Ｒ１０により分圧された検出電圧Ｖｄｅｔ２が入力される。コンパレータＵ２の非反転入力端子には、基準電圧源ＲＰＷ２が発生する基準電圧Ｖｒｅｆ２が入力される。コンパレータＵ２の出力端子は、ダイオードＤ１０のカソードが接続されている。ダイオードＤ１０のアノードは、制御回路７１のイネーブル端子ＥＮに接続されている。

【0064】

このように構成される入力検知部９では、入力電圧Ｖｉｎ１がダイオードＤ８，Ｄ９により整流され、整流された電圧がコンデンサＣ２により平滑されて抵抗Ｒ９，Ｒ１０により分圧される。分圧された電圧は、検出電圧Ｖｄｅｔ２としてコンパレータＵ２の反転入力端子に入力される。

【0065】

入力電圧Ｖｉｎ１が所定の第２電圧より高いときに、検出電圧Ｖｄｅｔ２が基準電圧Ｖｒｅｆ２より高くなって、コンパレータＵ２がＬレベルの判定値を出力する。また、入力検知部９は、入力電圧Ｖｉｎ１が第２電圧以下であるときに、検出電圧Ｖｄｅｔ２が基準電圧Ｖｒｅｆ２以下となって、コンパレータＵ１がＨレベルの判定値を出力する。

【0066】

ここで、第２電圧がごく低い電圧、例えば数Ｖであり、基準電圧Ｖｒｅｆ２が当該電圧に対応した電圧に設定されている。これにより、入力検知部９は、ＡＣ－ＤＣコンバータ１の起動時における入力電圧Ｖｉｎ１が低い状態では、検出電圧Ｖｄｅｔ２が基準電圧Ｖｒｅｆ２以下となって、コンパレータＵ２の判定値がＨレベルとなる。しかしながら、この期間は極めて短いので、ほぼＨレベルの判定値が出力されないと見なすことができる。入力検知部９は、それ以降、検出電圧Ｖｄｅｔ２が基準電圧Ｖｒｅｆ２より高くなって、コンパレータＵ２の判定値がＬレベルとなると、入力電圧Ｖｉｎ１が入力されていると検知する。

【0067】

これに対し、電圧検知部６は、ＡＣ－ＤＣコンバータ１の起動時における入力電圧Ｖｉｎ１が低く、出力電圧Ｖｏｕｔ１が第１電圧以下であるときに、コンパレータＵ１の判定値がＨレベルとなる。しかしながら、この期間では、上記のように、入力検知部９のコンパレータＵ２の判定値がＬレベルとなる。これにより、昇圧部７は、イネーブル端子ＥＮに入力される、コンパレータＵ２のＬレベルの判定値により起動しないので、出力電圧Ｖｏｕｔ１を昇圧しない。

【0068】

なお、昇圧部７が、ＡＣ－ＤＣコンバータ１の起動時における入力電圧Ｖｉｎ１が低い状態で起動して出力電圧Ｖｏｕｔ１を昇圧しても特段の不都合はないため、入力検知部９は省略されてもよい。

【0069】

続いて、電源システム１００Ａの動作例について説明する。図３は、当該動作例を示すタイムチャートである。

【0070】

まず、ＡＣ－ＤＣコンバータ１は、１００Ｖの交流の入力電圧Ｖｉｎ１を直流電圧に変換し、３９０Ｖの出力電圧Ｖｏｕｔ１に昇圧する。ＤＣ－ＤＣコンバータ２は、出力電圧Ｖｏｕｔ１を入力電圧Ｖｉｎ２として、当該入力電圧Ｖｉｎ２を２４Ｖの出力電圧Ｖｏｕｔ２に降圧して出力する。

【0071】

ＤＣ－ＤＣコンバータ２の停止時保持電圧Ｖｉｎｓｔｐは４０Ｖである。停止時保持電圧Ｖｉｎｓｔｐは、ＤＣ－ＤＣコンバータ２の出力電圧Ｖｏｕｔ２が低下し始める、またはＤＣ－ＤＣコンバータ２が出力を停止するときの保持電圧Ｖｃである。

【0072】

また、電圧検知部６が判定値をＬレベルからＨレベルに切り替える判定の基準となる第１電圧は３４０Ｖである。また、昇圧部７は、出力電圧Ｖｏｕｔ１が３４０Ｖを超えることにより昇圧部７の動作を停止しないように、出力電圧Ｖｏｕｔ１を第１電圧より低い３２０Ｖに保持するように昇圧する。

【0073】

図３に示すように、ＡＣ－ＤＣコンバータ１は、入力電圧Ｖｉｎ１が定格値で入力されている状態では、３９０Ｖの出力電圧Ｖｏｕｔ１を出力するとともに、３９０Ｖの保持電圧Ｖｃを維持している。これにより、ＤＣ－ＤＣコンバータ２は、２４Ｖの出力電圧Ｖｏｕｔ２を出力している。

【0074】

この状態では、電圧検知部６におけるコンパレータＵ１の判定値がＬレベルであるとともに、入力検知部９におけるコンパレータＵ２の判定値がＬレベルである。これにより、昇圧部７は動作していない。また、リレー駆動部８は、コンパレータＵ１の判定値がＬレベルであることから動作しない。これにより、リレーＲＬＹは、コイルＬ３に電流が流れているのでＯＮ状態を維持する。

【0075】

入力電圧Ｖｉｎ１が停止すると、入力検知部９におけるコンパレータＵ２の判定値がＨレベルに変化する。この時点では、電圧検知部６におけるコンパレータＵ１の判定値がＬレベルのままであるので、昇圧部７は起動していない。

【0076】

そして、出力電圧Ｖｏｕｔ１および保持電圧Ｖｃがともに低下していき、出力電圧Ｖｏｕｔ１が３４０Ｖに達すると、コンパレータＵ１の判定値がＨレベルに変化するので、昇圧部７は起動する。これにより、出力電圧Ｖｏｕｔ１は、３２０Ｖにまで昇圧される。また、リレー駆動部８が動作することにより、リレーＲＬＹは、コイルＬ３に電流が流れないためにＯＦＦ状態に切り替わる。

【0077】

さらに、保持電圧Ｖｃが低下していき、停止時保持電圧Ｖｉｎｓｔｐの４０Ｖに達すると、ＤＣ－ＤＣコンバータ２は出力を停止する。これにより、コンデンサ５の電荷が移動できなくなるので、保持電圧Ｖｃが４０Ｖのまま維持される。また、出力電圧Ｖｏｕｔ１は、３２０Ｖから３００Ｖに低下して一定値を保持する。３００Ｖは、ＤＣ－ＤＣコンバータ２が動作できない、またはＤＣ－ＤＣコンバータ２を動作させないようにするための入力電圧Ｖｉｎ２として設定されている。

【0078】

これに対し、ＡＣ－ＤＣコンバータ１が電圧検知部６および昇圧部７を備えていない場合、ＤＣ－ＤＣコンバータ２の停止時保持電圧Ｖｉｎｓｔｐが３００Ｖ程度となる。ここで、電圧検知部６および昇圧部７を備えていないＡＣ－ＤＣコンバータを比較例として、出力電圧Ｖｏｕｔ１を保持する保持時間を、当該比較例のＡＣ－ＤＣコンバータと第１の構成例のＡＣ－ＤＣコンバータ１とで比較する。

【0079】

上記の保持時間Ｔｈｏｌｄは、次式のように表される。

【0080】

Ｔｈｏｌｄ＝Ｃ（Ｖｉｎ^２－Ｖｉｎｓｔｐ^２）／２Ｐｉｎ
上式において、Ｃはコンデンサ５の容量であり、Ｖｉｎは入力電圧Ｖｉｎ１が停止する前のコンデンサ５への入力電圧であり、Ｐｉｎは入力電力（出力電圧Ｖｏｕｔ１を効率で除した値）である。

【0081】

上式から、ＡＣ－ＤＣコンバータ１の保持時間Ｔｈｏｌｄ１と、比較例のＡＣ－ＤＣコンバータの保持時間Ｔｈｏｌｄ２は、次のように表される。ここで、比較例のＡＣ－ＤＣコンバータの停止時保持電圧Ｖｉｎｓｔｐを３００Ｖとする。また、Ｖｉｎは３９０Ｖであるとする。

【0082】

Ｔｈｏｌｄ１／Ｔｈｏｌｄ２＝３９０^２－４０^２／３９０^２－３００^２＝２．４２
このように、ＡＣ－ＤＣコンバータ１は、比較例のＡＣ－ＤＣコンバータの保持時間Ｔｈｏｌｄ２に対して２倍以上の保持時間Ｔｈｏｌｄ１を確保することができる。

【0083】

停止時保持電圧Ｖｉｎｓｔｐが高い（入力レンジが狭い）ＬＬＣ共振回路などの一部の高効率の回路でＤＣ－ＤＣコンバータ２を構成する場合、昇圧部７を設けなければ、保持時間を長くすることはできない。これに対し、上記のような場合でも、昇圧部７を設けることにより、長い保持時間Ｔｈｏｌｄ１を得ることができる。

【0084】

また、コンデンサＣ１は、その容量が保持時間に影響するコンデンサ５に比べて容量が小さくても差し支えない。したがって、コンデンサＣ１が設けられてもＡＣ－ＤＣコンバータ１を大型化することはない。

【0085】

〈第２の構成例〉
図４および図５を用いて、実施形態に係る電源システム１００の第２の構成例について説明する。図４は、本発明の第２の構成例に係る電源システム１００Ｂの詳細構成を示す回路図である。

【0086】

図４に示すように、電源システム１００Ｂは、第１の構成例に係る電源システム１００Ａと同じく、ＡＣ－ＤＣコンバータ１と、ＤＣ－ＤＣコンバータ２とを備えている。

【0087】

ただし、ＡＣ－ＤＣコンバータ１においては、電圧検知部６が検知する電圧が、出力端子Ｔ１の出力電圧Ｖｏｕｔ１ではなく、コンデンサ５の保持電圧Ｖｃである。具体的には、電圧検知部６の抵抗Ｒ１の一端と、昇圧部７の抵抗Ｒ４の一端とが、ともにダイオードＤ５のカソードおよびコンデンサ５の正極端子に接続されている。これにより、電圧検知部６は、保持電圧Ｖｃが第１電圧以下であるときに、検出電圧Ｖｄｅｔ１が基準電圧Ｖｒｅｆ１以下となって、コンパレータＵ１がＨレベルの判定値を出力する。

【0088】

続いて、電源システム１００Ｂの動作例について説明する。図５は、当該動作例を示すタイムチャートである。

【0089】

図５に示すように、電源システム１００Ｂにおいては、出力電圧Ｖｏｕｔ１および保持電圧Ｖｃがともに低下していき、出力電圧Ｖｏｕｔ１が３４０Ｖに達すると、昇圧部７が起動して、リレーＲＬＹがＯＦＦ状態となる。この状態では、出力電圧Ｖｏｕｔ１が保持電圧Ｖｃより高くなると、ダイオードＤ６により、保持電圧Ｖｃと出力電圧Ｖｏｕｔ１とが異なる。これにより、昇圧部７が３４０Ｖを超えて出力電圧Ｖｏｕｔ１を昇圧しても、保持電圧Ｖｃがその影響を受けなくなる。したがって、出力電圧Ｖｏｕｔ１を３９０Ｖまで昇圧することができる。

【0090】

〔付記事項〕
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。また、実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0091】

１ ＡＣ－ＤＣコンバータ（電源装置）
５ コンデンサ
６ 電圧検知部
７ 昇圧部
９ 入力検知部
１１ 出力電圧保持部（出力電圧保持装置）
Ｄ６ ダイオード
Ｔ１ 出力端子（出力点）
Ｖｃ 保持電圧
Ｖｉｎ１ 入力電圧
Ｖｏｕｔ１ 出力電圧

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】