JP3627530B2 - Control power supply compatible with AC / DC input - Google Patents

Description

図３は、従来の制御電源を示すものであって、電源入力端ＩＮに入力される交流を整流し、平滑して出力する（または電源入力端ＩＮに入力される直流を出力する）入力電圧平滑回路１は、入力整流ダイオードＤ１と、このダイオードＤ１の出力に接続した入力平滑コンデンサＣ１とを有し、入力電圧検出回路２は、ダイオードＤ１の出力端間に接続した２個の入力電圧検出抵抗Ｒ１，Ｒ２と、その非反転入力端（＋入力端）に抵抗Ｒ１，Ｒ２間の接続点を入力し、反転入力端（−入力端）に第１基準電圧Ｖｒｅｆ１を接続したオペレーショナルアンプ（オペアンプ）ＩＣ１とを有する。Ｖｐ１５は、オペアンプＩＣ１の駆動電圧である。このオペアンプＩＣ１は、その＋入力端の電圧が（すなわち、ダイオードＤ１の出力）が第１基準電圧Ｖｒｅｆ１より大きいときに出力が“Ｈ”（すなわち、Ｈｉｇｈ）になっており、この状態から、入力電圧が低下して、例えば、上述した停電電圧に至ると、＋入力端の電圧が第１基準電圧Ｖｒｅｆ１よりも低下して出力が“Ｌ”（すなわち、Ｌｏｗ）になる。また、オペアンプＩＣ１は、入力電圧が停電電圧以下の電圧から復電電圧にまで上昇すると、その＋入力端の電圧が第１基準電圧Ｖｒｅｆ１よりも上昇して出力が“Ｈ”になる。なお、上述したようにオペアンプＩＣ１が“Ｈ”から“Ｌ”になるときの＋入力端の電圧と、“Ｌ”から“Ｈ”になるときの＋入力端の電圧との間には、例えば３〜５Ｖのヒステリシスがある。
【０００４】
３は入力電圧平滑回路１の出力を制御して一定電圧を電源出力端ＯＵＴに出力する電源回路であって、入力電圧検出回路２のオペアンプＩＣ１の出力端の“Ｈ”／“Ｌ”に応答してＯＮ／ＯＦＦ（起動／停止）する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の制御電源は、図３に示すように、電源入力端ＩＮに入力電圧平滑回路１の出力電圧（コンデンサＣ１の両端の電圧）を交流入力または直流入力の区別なく入力電圧検出回路２により検出していた。この方法だと入力が直流仕様で停電電圧を設定（入力直流として、ＤＣ７８Ｖ）しなければならない。従って、この場合、交流入力は、入力電圧平滑回路１で電圧の波高値で平滑されるので入力電圧検出回路２の停電電圧が上記のＤＣ７８Ｖであると、停電が検出される交流の入力電圧は、ＡＣ５５Ｖ（７８Ｖ／√２）の低電圧に設定されてしまうことになる。
【０００６】
従って、従来の制御電源をＡＣ仕様で使用する場合、入力電圧がＡＣ５５Ｖまで下がっても入力回路部品（パターンも含む）を保護できるように設計しなければならないので、電流容量を交流専用の（すなわち、交流の停電電圧がＡＣ７５Ｖの）制御電源の約１．５倍に設計しなければならない。そのため、さらに以下のような問題があった。
【０００７】
（１）部品が大きくなる、パターン面積が増える、ダイオードの冷却フィンが大きくなる等の理由により、小型化ができない。
【０００８】
（２）（１）と同じ理由により、コストが高くなる。実際は、出力容量が大きいほど掲記の問題が大きくなるので、交流／直流共用にしないで、別々に製品化する場合が多い。
【０００９】
そこで本発明の目的は以上のような問題を解消した交流・直流入力対応可能な制御電源を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、電源入力端からの交流または直流を入力し、交流が入力されたときに当該交流を直流に平滑する入力電圧平滑回路と、該入力電圧平滑回路の出力を一定電圧にして電源出力端に出力する電源回路と、前記電源入力端からの入力が交流か直流かを判別する判別回路と、前記入力電圧平滑回路の出力電圧を入力して、当該出力電圧が所定の検出値に到達したときに前記電源回路を制御する信号を前記電源回路に供給する入力電圧検出回路とを具え、前記入力電圧検出回路は、前記判別回路が交流を検出した場合は、前記所定の検出値を、直流を検出するための値よりも高くなるように変更する電圧検出値変更手段を有することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の交流・直流入力対応可能な制御電源の実施例を以下に示す。
【００１２】
図１において、入力電圧平滑回路１は、電源入力端ＩＮに入力された交流電圧を全波整流する整流ダイオードＤ１と、その全波整流電圧Ｖｄ１を直流電圧に平滑する平滑コンデンサＣｌと、全波整流電圧Ｖｄ１と平滑コンデンサＣｌの両端の平滑直流電圧Ｖｃ１とを分離するためのダイオードＤ２とによって構成される。電源入力端ＩＮへの入力が直流の場合は、Ｖｄ１＝Ｖｃ１である。
【００１３】
入力電圧検出回路２は、入力電圧平滑回路１の出力である平滑直流電圧Ｖｃ１を抵抗Ｒ５とＲ６で分圧してオペアンプＩＣ１の＋入力端に入力し、オペアンプＩＣ１の−入力端には、第１基準電圧Ｖｒｅｆ１を入力する。抵抗Ｒ６には、フォトカプラＰＣ１を構成する受光トランジスタを介して抵抗Ｒ７を並列に接続し、後述するように、この受光トランジスタがＯＮしたときに抵抗Ｒ５に抵抗Ｒ７が並列に接続される。すなわち、オペアンプＩＣ１は、フォトカプラＰＣ１を構成する受光トランジスタがＯＮのときは、直流入力（電源入力端ＩＮに直流入力されたとき）に対して動作する。また、同受光トランジスタがＯＦＦのときは、交流入力に対して動作する。このように動作することによって、交流入力時におけるオペアンプＩＣ１の停電または復電電圧、すなわち、そのときの＋入力端の電圧を、直流入力時の＋入力端の電圧よりも高くすることができる。例えば、抵抗Ｒ５〜Ｒ７までの値を適切に選定し、且つ抵抗Ｒ５の値を図１の抵抗Ｒ１の値と同じ値とし、抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ７の並列抵抗値を図１の抵抗Ｒ２の値と同じ値とすることによって、フォトカプラＰＣ１を構成する受光トランジスタがＯＮのときは（直流入力時）、例えば停電電圧をＤＣ７８Ｖとし、同受光トランジスタがＯＦＦのときは（交流入力時）、例えば停電電圧をＡＣ７５Ｖとすることができる。
【００１４】
交流・直流判別回路４は、オペアンプＩＣ２の＋入力端に、全波整流電圧Ｖｄ１を抵抗Ｒ８とＲ９で分圧した電圧を入力し、−入力端に第２基準電圧Ｖｒｅｆ２を入力し、その比較結果を出力する。放電ダイオードＤ３は、カソードをオペアンプＩＣ２の出力端に接続する。充電抵抗Ｒ３は、一端に駆動電圧Ｖｐ１５を印加し、他端に放電ダイオードＤ３のアノード、充放電コンデンサＣ２及びオペアンプＩＣ３の＋入力端を接続する。オペアンプＩＣ３の−入力端には第３基準電圧Ｖｒｅｆ３を入力し、出力端には、電流制限抵抗Ｒ４を介して、フォトカプラＰＣ１を構成する発光ダイオードを接続する。Ｖｐ１５は、オペアンプＩＣ２，ＩＣ３を駆動する。
【００１５】
オペアンプＩＣ２の比較結果である出力が“Ｈ”である時にＶｐ１５Ｖに充電されている充放電コンデンサＣ２の電圧ＶＣ２は、オペアンプＩＣ２の比較結果である出力が“Ｌ”になったときに、放電ダイオードＤ３を介して放電する。この充放電コンデンサＣ２の電圧ＶＣ２が第３基準電圧を越えたときは、オペアンプＩＣ３の出力が“Ｌ”から“Ｈ”になり、フォトカプラＰＣ１の発光ダイオードに電流が流れて発光し、受光トランジスタが導通して抵抗Ｒ６に抵抗Ｒ７が並列接続される。
【００１６】
この交流・直流判別回路４の動作のポイントを図２に基づいて、下記に示す。
【００１７】
＜交流入力の場合＞
オペアンプＩＣ２の＋入力端の電圧は、１０ｍｓ周期（５０Ｈｚ交流の場合）で必ずゼロクロス点になるので、出力が１０ｍｓで“Ｌ”になる（抵抗Ｒ８，Ｒ９と第２基準電圧については後述する）。
【００１８】
充放電コンデンサＣ２の電圧ＶＣ２が１０ｍｓ以内で第３基準電圧Ｖｒｅｆ３を超えないように抵抗Ｒ３，コンデンサＣ２の定数を設定する。
【００１９】
したがって、オペアンプＩＣ３における出力、すなわちＶＣ２とＶｒｅｆ３との比較結果は“Ｌ”となる。
【００２０】
＜直流の場合＞
オペアンプＩＣ２の＋入力端の電圧が例えば直流入力時の停電電圧ＤＣ７８Ｖ以下の電圧（例えばＤＣ５０Ｖ）で第２基準電圧Ｖｒｅｆ２以上になるように、抵抗Ｒ８，Ｒ９の値を設定する（または第２基準電圧Ｖｒｅｆ２を設定する）。
【００２１】
オペアンプＩＣ２の出力は、停電電圧ＤＣ７８Ｖ以上で必ず“Ｈ”となる。
【００２２】
（※ＤＣ７８Ｖ以下では、入力電圧検出回路２は絶対に“停電”を検出しないので、この回路４の判定結果が“Ｈ”でも“Ｌ”でもかまわない。）
オペアンプＩＣ３における出力、すなわちＶＣ２とＶｒｅｆ３との比較結果は“Ｈ”となる。
【００２３】
以上のように設定すれば、交流・直流判別回路４のオペアンプＩＣ３における出力、すなわちＶＣ２とＶｒｅｆ３との比較結果は、入力電圧が交流の場合“Ｌ”となり（フォトカプラＰＣ１の発光ダイオードは発光停止し、受光トランジスタはＯＦＦとなる）、直流の場合“Ｈ”となる（フォトカプラＰＣ１の発光ダイオードは発光し、受光トランジスタはＯＮとなる）ので、交流・直流の判別ができる。すなわち、上述したように、入力電圧検出回路２のオペアンプＩＣ１が、フォトカプラＰＣ１を構成する受光トランジスタがＯＮのときは、直流入力に対して設定した停電または復電電圧（例えば、ＤＣ７８ＶまたはＤＣ８３Ｖ）を検出可能となり、また、同受光トランジスタがＯＦＦのときは、交流入力に対して設定した停電または復電電圧（例えば、ＡＣ７５ＶまたはＡＣ８０Ｖ）を検出可能となる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、交流入力及び直流入力の両方に対して停電・復電検出のための電圧値を適正な値に設定することができる。そのため、交流・直流入力の共用化が可能となり、さらに、入力部品の小型化、パターン面積の縮小、放熱フィンの小型化が可能になり、電源の小型化・コストダウンが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す回路図である。
【図２】本発明の動作を説明するための波形図である。
【図３】従来技術の回路図である。
【符号の説明】
１ 入力電圧平滑回路
２ 入力電圧検出回路
３ 電源回路
４ 交流・直流判別回路
Ｄ１ 整流ダイオード
Ｄ２ ダイオード
Ｄ３ 放電ダイオード
Ｃ１ 入力平滑コンデンサ
Ｒｌ，Ｒ２ 入力電圧検出抵抗
Ｒ３ 充電抵抗
Ｒ４ 電流制限抵抗
Ｃ２ 充放電コンデンサ
ＩＣ１〜３ オペアンプ
ＰＣ１ フォトカプラ
Ｒ５〜Ｒ９ 入力電圧検出抵抗[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control power supply that can handle direct current and alternating current input.
[0002]
[Prior art]
When the input voltage drops for some reason, the control power supply operates to take in a large input current in order to keep the output constant. For this reason, the control power supply detects input voltage to detect power recovery voltage (voltage to start power output) and power failure voltage (voltage to stop power output) for the purpose of protecting the input circuit from excessive input current. Requires a circuit. These detection voltages are generally set with a hysteresis of 3 to 5 V below the lower limit value (AC 85 V, DC 88 V) of the allowable variation voltage (AC 85 to AC 121 V, DC 88 V to DC 143 V) of the input voltage. Examples of setting values are shown below.
[0003]

FIG. 3 shows a conventional control power supply, which rectifies and smoothes an alternating current input to the power input terminal IN (or outputs a direct current input to the power input terminal IN). The smoothing circuit 1 has an input rectifier diode D1 and an input smoothing capacitor C1 connected to the output of the diode D1, and the input voltage detection circuit 2 has two input voltage detections connected between the output terminals of the diode D1. An operational amplifier (an operational amplifier) in which a connection point between the resistors R1 and R2 is input to the resistors R1 and R2 and its non-inverting input terminal (+ input terminal) and the first reference voltage Vref1 is connected to the inverting input terminal (−input terminal). ) IC1. Vp15 is a drive voltage of the operational amplifier IC1. The operational amplifier IC1 has an output of “H” (that is, High) when the voltage at the positive input terminal (that is, the output of the diode D1) is higher than the first reference voltage Vref1, and from this state, When the voltage decreases, for example, when the above-described power failure voltage is reached, the voltage at the + input terminal decreases below the first reference voltage Vref1 and the output becomes “L” (ie, Low). Further, when the input voltage rises from a voltage equal to or lower than the power failure voltage to the power recovery voltage, the operational amplifier IC1 has its + input terminal voltage higher than the first reference voltage Vref1 and the output becomes “H”. As described above, between the voltage at the + input terminal when the operational amplifier IC1 changes from “H” to “L” and the voltage at the + input terminal when the operational amplifier IC1 changes from “L” to “H”, for example, There is a hysteresis of 3-5V.
[0004]
A power supply circuit 3 controls the output of the input voltage smoothing circuit 1 and outputs a constant voltage to the power supply output terminal OUT, and responds to “H” / “L” of the output terminal of the operational amplifier IC1 of the input voltage detection circuit 2. ON / OFF (start / stop).
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As shown in FIG. 3, the conventional control power supply detects the output voltage of the input voltage smoothing circuit 1 (voltage at both ends of the capacitor C1) at the power input terminal IN by the input voltage detection circuit 2 regardless of the AC input or DC input. Was. With this method, the input must be a direct current specification and the power failure voltage must be set (DC 78V as the input direct current). Therefore, in this case, since the AC input is smoothed by the peak value of the voltage in the input voltage smoothing circuit 1, if the power failure voltage of the input voltage detection circuit 2 is DC78V, the AC input voltage at which the power failure is detected is Therefore, the voltage is set to a low voltage of AC55V (78V / √2).
[0006]
Therefore, when a conventional control power supply is used with AC specifications, it must be designed to protect input circuit components (including patterns) even when the input voltage drops to AC55V. The AC power supply voltage must be designed to be about 1.5 times the control power supply (AC75V). Therefore, there were the following problems.
[0007]
(1) The size cannot be reduced due to reasons such as an increase in parts, an increase in pattern area, and an increase in cooling fins of the diode.
[0008]
(2) For the same reason as (1), the cost is increased. Actually, the larger the output capacity, the greater the problem described above, and there are many cases where products are separately manufactured without using AC / DC.
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a control power supply capable of dealing with AC / DC input which solves the above-described problems.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention inputs an alternating current or a direct current from a power supply input terminal, and smoothes the alternating current into a direct current when the alternating current is input, and an output of the input voltage smoothing circuit A power supply circuit that outputs a constant voltage to the power supply output terminal, a determination circuit that determines whether the input from the power supply input terminal is AC or DC, and the output voltage of the input voltage smoothing circuit are input, and the output voltage And an input voltage detection circuit that supplies a signal for controlling the power supply circuit to the power supply circuit when a predetermined detection value is reached, and the input voltage detection circuit, when the discrimination circuit detects alternating current, Voltage detection value changing means for changing the predetermined detection value so as to be higher than a value for detecting direct current is provided.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of a control power supply capable of handling AC / DC input according to the present invention is shown below.
[0012]
In FIG. 1, an input voltage smoothing circuit 1 includes a rectifier diode D1 that full-wave rectifies an AC voltage input to a power input terminal IN, a smoothing capacitor Cl that smoothes the full-wave rectified voltage Vd1 to a DC voltage, and a full-wave. It is constituted by a diode D2 for separating the rectified voltage Vd1 and the smoothed DC voltage Vc1 across the smoothing capacitor Cl. When the input to the power input terminal IN is DC, Vd1 = Vc1.
[0013]
The input voltage detection circuit 2 divides the smoothed DC voltage Vc1 that is the output of the input voltage smoothing circuit 1 by the resistors R5 and R6, and inputs the divided voltage to the + input terminal of the operational amplifier IC1. The reference voltage Vref1 is input. A resistor R7 is connected in parallel to the resistor R6 via a light receiving transistor constituting the photocoupler PC1, and as will be described later, when the light receiving transistor is turned on, the resistor R7 is connected in parallel to the resistor R5. That is, the operational amplifier IC1 operates with respect to a direct current input (when a direct current is input to the power supply input terminal IN) when the light receiving transistor constituting the photocoupler PC1 is ON. Further, when the light receiving transistor is OFF, it operates with respect to an AC input. By operating in this way, the power failure or power recovery voltage of the operational amplifier IC1 at the time of AC input, that is, the voltage at the + input terminal at that time can be made higher than the voltage at the + input terminal at the time of DC input. For example, the values of the resistors R5 to R7 are appropriately selected, the value of the resistor R5 is set to the same value as the value of the resistor R1 in FIG. 1, and the parallel resistance value of the resistors R6 and R7 is the value of the resistor R2 in FIG. When the light receiving transistor constituting the photocoupler PC1 is ON (when DC input), for example, the power failure voltage is set to DC78V, and when the light receiving transistor is OFF (when AC input), for example, a power failure occurs. The voltage can be AC75V.
[0014]
The AC / DC discriminating circuit 4 inputs a voltage obtained by dividing the full-wave rectified voltage Vd1 by the resistors R8 and R9 to the + input terminal of the operational amplifier IC2, and inputs the second reference voltage Vref2 to the − input terminal, and compares Output the result. The discharge diode D3 connects the cathode to the output terminal of the operational amplifier IC2. The charging resistor R3 applies a driving voltage Vp15 at one end, and connects the anode of the discharge diode D3, the charge / discharge capacitor C2, and the + input terminal of the operational amplifier IC3 to the other end. The third reference voltage Vref3 is input to the negative input terminal of the operational amplifier IC3, and the light emitting diode constituting the photocoupler PC1 is connected to the output terminal via the current limiting resistor R4. Vp15 drives the operational amplifiers IC2 and IC3.
[0015]
The voltage VC2 of the charge / discharge capacitor C2 charged to Vp15V when the output as the comparison result of the operational amplifier IC2 is “H” is a discharge diode when the output as the comparison result of the operational amplifier IC2 becomes “L”. Discharge via D3. When the voltage VC2 of the charge / discharge capacitor C2 exceeds the third reference voltage, the output of the operational amplifier IC3 changes from “L” to “H”, current flows through the light emitting diode of the photocoupler PC1, and light is emitted. Is conducted, and the resistor R7 is connected in parallel to the resistor R6.
[0016]
The points of operation of the AC / DC discriminating circuit 4 are shown below based on FIG.
[0017]
<For AC input>
Since the voltage at the + input terminal of the operational amplifier IC2 always becomes a zero cross point in a cycle of 10 ms (in the case of 50 Hz alternating current), the output becomes “L” in 10 ms (the resistors R8 and R9 and the second reference voltage will be described later). .
[0018]
The constants of the resistor R3 and the capacitor C2 are set so that the voltage VC2 of the charge / discharge capacitor C2 does not exceed the third reference voltage Vref3 within 10 ms.
[0019]
Therefore, the output from the operational amplifier IC3, that is, the comparison result between VC2 and Vref3 is “L”.
[0020]
<For DC>
The values of the resistors R8 and R9 are set so that the voltage at the + input terminal of the operational amplifier IC2 is equal to or higher than the second reference voltage Vref2 at a power failure voltage DC78V or less (for example, DC50V) at the time of direct current input, for example. Voltage Vref2 is set).
[0021]
The output of the operational amplifier IC2 is always “H” when the power failure voltage is DC78V or higher.
[0022]
(* Below DC78V, the input voltage detection circuit 2 never detects “power failure”, so the determination result of this circuit 4 may be “H” or “L”.)
The output from the operational amplifier IC3, that is, the comparison result between VC2 and Vref3 is “H”.
[0023]
With the above setting, the output from the operational amplifier IC3 of the AC / DC discrimination circuit 4, that is, the comparison result between VC2 and Vref3 is “L” when the input voltage is AC (the light emitting diode of the photocoupler PC1 stops emitting light). Then, the light receiving transistor is turned off), and in the case of direct current, it becomes “H” (the light emitting diode of the photocoupler PC1 emits light and the light receiving transistor is turned on), so that it is possible to distinguish between AC and DC. That is, as described above, the operational amplifier IC1 of the input voltage detection circuit 2 has a power failure or recovery voltage (for example, DC78V or DC83V) set for the DC input when the light receiving transistor that constitutes the photocoupler PC1 is ON. Further, when the light receiving transistor is OFF, it is possible to detect a power failure or power recovery voltage (for example, AC75V or AC80V) set for the AC input.
[0024]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the voltage value for power failure / recovery detection can be set to an appropriate value for both AC input and DC input. As a result, AC / DC input can be shared, input components can be made smaller, the pattern area can be reduced, and heat radiation fins can be made smaller. This makes it possible to reduce the size and cost of the power supply.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a waveform diagram for explaining the operation of the present invention.
FIG. 3 is a circuit diagram of the prior art.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Input voltage smoothing circuit 2 Input voltage detection circuit 3 Power supply circuit 4 AC / DC discrimination circuit D1 Rectifier diode D2 Diode D3 Discharge diode C1 Input smoothing capacitor Rl, R2 Input voltage detection resistor R3 Charging resistor R4 Current limiting resistor C2 Charging / discharging capacitor IC1 ~ 3 Operational amplifier PC1 Photocoupler R5 ~ R9 Input voltage detection resistor

Claims (1)

Inputs AC or DC from the power input end, smooths the AC to DC when AC is input, and outputs the input voltage smoothing circuit to the power output end with a constant voltage output A power supply circuit, a determination circuit for determining whether the input from the power supply input terminal is AC or DC, and an output voltage of the input voltage smoothing circuit are input, and when the output voltage reaches a predetermined detection value, An input voltage detection circuit for supplying a signal for controlling the power supply circuit to the power supply circuit, and the input voltage detection circuit detects the predetermined detection value when the discrimination circuit detects an alternating current. A control power supply comprising voltage detection value changing means for changing the value so as to be higher than the value for

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