專利名稱：開(kāi)關(guān)電源電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將交流輸入電壓整流成直流電壓，再利用平滑電容器使該直流電壓平滑化，并利用開(kāi)關(guān)元件接通·切斷該直流電壓，以此從變換變壓器輸出交流電壓的形式的開(kāi)關(guān)電源電路。
背景技術(shù)：
作為這種形式的開(kāi)關(guān)電源電路的在先技術(shù)已知有日本特開(kāi)2004-096863號(hào)公報(bào)揭示的開(kāi)關(guān)電源電路。該在先技術(shù)揭示的開(kāi)關(guān)電源電路在變換變壓器的初級(jí)側(cè)具有使與平滑電容器串聯(lián)連接的限流電阻短路的短路用開(kāi)關(guān)元件。限流電阻在交流輸入電源接通時(shí)的保護(hù)期間限制流入平滑電容器的沖擊電流以保護(hù)電路。而短路用開(kāi)關(guān)元件利用與對(duì)交流輸入電壓進(jìn)行整流的全波整流電路的輸出部連接的硬件定時(shí)器，在保護(hù)期間結(jié)束，流入平滑用電容器的沖擊電流流動(dòng)結(jié)束后導(dǎo)通，以降低由于限流電阻造成的功耗。
特開(kāi)2004-09686
發(fā)明內(nèi)容但是在先技術(shù)揭示的開(kāi)關(guān)電源電路中，硬件定時(shí)器用電阻和電容器構(gòu)成，保護(hù)期間取決于上述電阻和電容的大小。但是，該保護(hù)期間又隨著交流輸入電壓的大小、環(huán)境溫度等外部條件的變動(dòng)而變化。該保護(hù)期間在例如50(msec)至300(msec)的范圍內(nèi)變化。在交流輸入電壓大并環(huán)境溫度高時(shí)，將保護(hù)期間縮短也足夠，但是在交流輸入電壓小，而且環(huán)境溫度低的最惡劣的外部條件下，為了確保充分的保護(hù)期間，也要將保護(hù)期間設(shè)得長(zhǎng)些。
該保護(hù)期間中，由于限流電阻的功耗大，又因流過(guò)變換變壓器初級(jí)線圈的電流也受限流電阻的限制，所以交流輸出電壓的大小也受限制。該保護(hù)期間設(shè)定得長(zhǎng)的結(jié)果是，開(kāi)關(guān)電源電路的功耗增大，而且交流輸出電壓受限制的期間也拖長(zhǎng)。
本發(fā)明提出一種能改進(jìn)上述問(wèn)題的開(kāi)關(guān)電源電路的方案。
本發(fā)明的開(kāi)關(guān)電源電路，包括對(duì)交流輸入電壓進(jìn)行整流，輸出直流電壓的整流電路、使所述直流電壓平滑化的平滑電容器、限制對(duì)該平滑電容器的沖擊電流的限流電阻、在所述沖擊電流減少的狀態(tài)下變成導(dǎo)通狀態(tài)，并將所述限流電阻短路的短路用開(kāi)關(guān)元件、接通·切斷所述直流電壓的開(kāi)關(guān)元件、以及通過(guò)所述開(kāi)關(guān)元件接受所述直流電壓供應(yīng)，產(chǎn)生交流輸出電壓的變換變壓器，根據(jù)所述交流輸出電壓向負(fù)載供電，其特征在于，還具有通過(guò)對(duì)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)設(shè)定保護(hù)期間的軟件定時(shí)器，利用所述軟件定時(shí)器，在從所述交流輸入電壓接通起經(jīng)過(guò)所述保護(hù)期間后，使所述短路用開(kāi)關(guān)元件導(dǎo)通。
本發(fā)明的開(kāi)關(guān)電源電路中用的軟件定時(shí)器通過(guò)對(duì)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)設(shè)定保護(hù)期間。這種軟件定時(shí)器設(shè)定的保護(hù)期間只要不改變?cè)O(shè)定，就與開(kāi)關(guān)電源電路的交流輸入電壓、環(huán)境溫度無(wú)關(guān)地在實(shí)質(zhì)上保持一定。因而，通過(guò)適當(dāng)設(shè)定這一保護(hù)期間，不僅能減少限流電阻上的功耗，還能縮短交流輸出電壓受限制的時(shí)間。


圖1為表示本發(fā)明的開(kāi)關(guān)電源電路的實(shí)施形態(tài)1的電路圖。
符號(hào)說(shuō)明ACI交流輸入電路、V1交流輸入電壓、REC整流電路、2全波整流電路、1NV變換電路、3變換變壓器、3a初級(jí)線圈、3b、3c次級(jí)線圈、DCC直流電路、SW開(kāi)關(guān)元件、4平滑電容器、 5限流電阻、6短路用開(kāi)關(guān)元件、TMC定時(shí)器電路、10驅(qū)動(dòng)電路、11驅(qū)動(dòng)用開(kāi)關(guān)元件、20第一定時(shí)器電路、21光耦合器、28計(jì)算機(jī)、29軟件定時(shí)器、CC時(shí)鐘信號(hào)源、30第二定時(shí)器電路、31硬件定時(shí)器、CNT控制電路、51控制IC、OUT輸出電路具體實(shí)施方式
以下參照

本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)實(shí)施形態(tài)1圖1為表示本發(fā)明開(kāi)關(guān)電源電路實(shí)施形態(tài)1的電路圖。實(shí)施形態(tài)1的開(kāi)關(guān)電源電路包括交流輸入電路ACI、整流電路REC、直流電路DCC、開(kāi)關(guān)元件SW、定時(shí)器電路TMC、變換電路INV、輸出電路OUT、控制電路CNT。
該開(kāi)關(guān)電源電路利用整流電路REC對(duì)交流輸入電路ACI來(lái)的交流輸入電壓V1進(jìn)行整流，在直流電路DCC上產(chǎn)生直流電壓V2，將該直流電壓V2提供給變換電路INV的初級(jí)側(cè)電路。利用開(kāi)關(guān)元件SW周期性地接通·斷開(kāi)該變換電路INV初級(jí)側(cè)電路的直流電壓V2，從而在變換電路INV的次級(jí)側(cè)輸出電路OUT上產(chǎn)生交流輸出電壓V3、V4，依據(jù)該交流輸出電壓V3、V4對(duì)負(fù)載供電。
該實(shí)施形態(tài)1的開(kāi)關(guān)電源電路用于例如自動(dòng)張力控制裝置或手動(dòng)張力控制裝置。通過(guò)調(diào)整開(kāi)關(guān)元件SW的通斷周期中的導(dǎo)通時(shí)間比率即導(dǎo)通占空比，就能方便地調(diào)整變換電路INV的次級(jí)側(cè)的輸出電路OUT的交流輸出電壓V3、V4的大小。該開(kāi)關(guān)電源電路可用作例如自動(dòng)張力控制裝置或手動(dòng)張力控制裝置的電源。在自動(dòng)張力控制裝置或手動(dòng)張力控制裝置中，通過(guò)調(diào)整交流輸出電壓V3、V4的大小，控制例如紙張、薄膜、電線等長(zhǎng)尺寸的材料(卷材)的拉緊程度。又通過(guò)手動(dòng)調(diào)整交流輸出電壓V3、V4，用手動(dòng)控制卷材的張力。這些自動(dòng)張力控制裝置或手動(dòng)張力控制裝置中，作為控制設(shè)備使用張力控制裝置，作為傳感器使用張力傳感器，作為卷材的驅(qū)動(dòng)設(shè)備使用電磁粉末離合器(powderclutch)、電力制動(dòng)器(power brake)、伺服電動(dòng)機(jī)、或矢量電動(dòng)機(jī)。
交流輸入電路ACI包括交流輸入端子L、N和線路濾波器1。在交流輸入端子L、N之間提供交流輸入電壓V1。該交流輸入電壓V1由例如市電供給，其額定電壓值為85～264(V)，頻率為50或60(HZ)。該交流輸入電壓V1的額定電壓值和頻率與世界各國(guó)的市電額定值對(duì)應(yīng)。但是，在根據(jù)某國(guó)的市電以某一額定電壓或頻率工作過(guò)程中，有時(shí)交流的輸入電壓V1的大小和頻率也會(huì)變動(dòng)。
整流電路REC包括全波整流電路2。該全波整流電路2具有一對(duì)交流輸入端子2a、2b和一對(duì)直流輸出端子2c、2d。交流輸入端子2a、2b通過(guò)線路濾波器1連接交流輸入端子L、N。直流輸出端子2c是正側(cè)的端子，直流輸出端子2d是負(fù)側(cè)的端子。直流電路DCC連接于直流輸出端子2c、2d。
變換電路INV包括變換變壓器3。該變換變壓器3包括初級(jí)線圈3a、兩個(gè)次級(jí)線圈3b、3c和控制電源線圈3d。初級(jí)線圈3a連接直流電路DCC，次級(jí)線圈3b、3c連接輸出電路OUT，控制電源線圈3d連接控制電路CNT。
直流電路DCC包括開(kāi)關(guān)元件SW、定時(shí)器電路TMC、平滑電容器4、限流電阻5、短路用開(kāi)關(guān)元件6、以及保護(hù)電阻8。平滑電容器4是對(duì)直流電路DCC的直流電壓V2進(jìn)行平滑濾波用的電容器，使用例如電容量C390(μF)的電解電容器。限流電阻5在與交流輸入電壓V1接入的同時(shí)開(kāi)始的保護(hù)期間TP中，限制流入平滑電容器4的沖擊電流。該限流電阻5使用例如5W、15Ω的膠泥(cement)電阻，其電阻值R為15Ω。短路用開(kāi)關(guān)元件6隨著保護(hù)期間的終止將限流電阻5短路，減少限流電阻5上的功耗。使限流電阻5短路，以使通過(guò)開(kāi)關(guān)元件SW流入初級(jí)線圈3a的電流增大，因此交流輸出電壓V3、V4也變大。定時(shí)器電路TMC與交流輸入電壓V1的接入同步地開(kāi)始保護(hù)期間TP，并與該保護(hù)期間TP的結(jié)束同步地使短路用開(kāi)關(guān)元件6導(dǎo)通。
全波整流電路2的直流輸出端子2c直接連接于初級(jí)線圈3a的上側(cè)端子。初級(jí)線圈3a的下側(cè)端子通過(guò)開(kāi)關(guān)元件SW、保護(hù)電阻8、限流電阻5連接于全波整流電路2的直流輸出端子2d。
開(kāi)關(guān)元件SW由功率開(kāi)關(guān)元件7構(gòu)成。該功率開(kāi)關(guān)元件7為功率MOSFET，有漏極D、源極S、柵極G。該功率MOSFET7的漏極D直接連接于初級(jí)線圈3a的下側(cè)端子，其源極S上直接連接保護(hù)電阻8。該保護(hù)電阻8和全波整流電2的直流輸出端子2d之間連接限流電阻5。平滑電容器4的上側(cè)端子直接連接于全波整流電路2的直流輸出端子2c與初級(jí)線圈3a間的連接點(diǎn)CN1，其下側(cè)端子連接保護(hù)電阻8與限流電阻5間的連接點(diǎn)CN2。
短路用開(kāi)關(guān)元件6在其導(dǎo)通時(shí)，將限流電阻5短路。該短路用開(kāi)關(guān)元件6也是功率MOSFET，有漏極D、源極S、柵極G。該短路用功率MOSFET6的漏極D連接于連接點(diǎn)CN2，其源極S連接于全波整流電路2的直流輸出端子2d和限流電阻5間的連接點(diǎn)CN3。
定時(shí)器電路TMC包括對(duì)短路用開(kāi)關(guān)元件6的驅(qū)動(dòng)電路10、第一定時(shí)器電路20、以及第二定時(shí)器電路30。驅(qū)動(dòng)電路10包括驅(qū)動(dòng)用開(kāi)關(guān)元件11和電阻12、13、14、15。驅(qū)動(dòng)用開(kāi)關(guān)元件11為功率MOSFET，有漏極D、源極S、柵極G。該驅(qū)動(dòng)用功率MOSFET的漏極D直接連接于功率MOSFET的漏極D，驅(qū)動(dòng)用功率MOSFET的源極S直接連接于短路用功率MOSFET6的柵極G。
電阻12、13、14、15在短路用功率MOSFET6的漏極D和源極S間相互串聯(lián)連接。電阻12和13間的連接點(diǎn)CM4直接連接于驅(qū)動(dòng)用MOSFET11的柵極G，電阻14、15間的連接點(diǎn)CN6直接連接于短路用MOSFT6的柵極G。
第一定時(shí)器電路20包括光耦合器21、電阻24、晶體管25、電容器26、電阻27、計(jì)算機(jī)(CPU)28、以及軟件定時(shí)器29。光耦合器21具有輸出晶體管22和發(fā)光元件23，利用發(fā)光元件23發(fā)出的光使輸出晶體管22導(dǎo)通、截止。輸出晶體管22具有集電極C和射極E，集電極C直接連接于電阻12與電阻13間的連接點(diǎn)CN4。而射極E直接連接于短路用功率MOSFET6的漏極D連接。
發(fā)光元件23為發(fā)光二極管，有陽(yáng)極A和陰極K。晶體管25為NPN型雙極晶體管，有集電極C、射極E、基極B。計(jì)算機(jī)(CPU)28例如為微機(jī)，輸出端子28a、28b之間連接內(nèi)裝的直流電源，輸出端子28a、28b之間產(chǎn)生例如5V的直流電源電壓Vcc。
發(fā)光二極管23的陽(yáng)極A通過(guò)電阻24直接連接計(jì)算機(jī)(CPU)28的輸出端子28a。發(fā)光二極管23的陰極K直接連接晶體管25的集電極C，晶體管25的射極E直接連接計(jì)算機(jī)(CPU)28的輸出端子28b。晶體管25的基極B通過(guò)電阻27連接于軟件定時(shí)器29的輸出端子29a。電容器26直接連接于晶體管25的基極B和射極E之間。
計(jì)算機(jī)(CPU)28在應(yīng)用實(shí)施形態(tài)1的張力控制裝置中，使用于檢測(cè)能利用開(kāi)關(guān)元件SW調(diào)整大小的交流輸出電壓V3、V4，將其加以顯示。有時(shí)也顯示交流輸出電壓V3、V4整流后的直流輸出電壓。計(jì)算機(jī)(CPU)28用模擬值表示該交流輸出電壓V3、V4或其整流后的直流輸出電壓。另外，計(jì)算機(jī)(CPU)28用百分比表示能利用開(kāi)關(guān)元件SW調(diào)整大小的直流輸出電壓的調(diào)整比例。
計(jì)算機(jī)(CPU)內(nèi)裝軟件定時(shí)器29，該軟件定時(shí)器29是對(duì)裝在計(jì)算機(jī)28內(nèi)的時(shí)鐘信號(hào)源CC來(lái)的時(shí)鐘信號(hào)對(duì)規(guī)定的計(jì)數(shù)值N進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器，并且設(shè)定保護(hù)期間TP。該保護(hù)期間TP從交流輸入電壓V1的接入時(shí)刻開(kāi)始，設(shè)定為從該交流輸入電壓V1的接入時(shí)刻開(kāi)始起70(msec)～320(msec)的期間。該軟件定時(shí)器29與交流輸入電壓V1的接入時(shí)刻同步開(kāi)始保護(hù)期間TP，開(kāi)始對(duì)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。軟件定時(shí)器29在對(duì)時(shí)鐘信號(hào)的計(jì)數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)的規(guī)定計(jì)數(shù)值N的時(shí)刻，使保護(hù)期間TP結(jié)束，停止對(duì)時(shí)鐘信號(hào)的計(jì)數(shù)。該軟件定時(shí)器29與保護(hù)期間TP的結(jié)束時(shí)刻同步，在定時(shí)器輸出端子29a上產(chǎn)生上升到高電平的定時(shí)器輸出。
時(shí)鐘信號(hào)源CC用石英振蕩器構(gòu)成，該石英振蕩器利用內(nèi)裝于計(jì)算機(jī)(CPU)28的5V直流電源以固定的頻率振蕩。裝于計(jì)算機(jī)(CPU)28內(nèi)裝的5V直流電源具有即使對(duì)計(jì)算機(jī)(CPU)28供電的交流電源電壓發(fā)生變化也能始終產(chǎn)生5V的直流電壓的結(jié)構(gòu)，所以即使對(duì)計(jì)算機(jī)(CPU)28供電的交流電源電壓有變化，來(lái)自時(shí)鐘信號(hào)源CC的時(shí)鐘信號(hào)振蕩頻率實(shí)際上始終保持恒定。另外，構(gòu)成時(shí)鐘信號(hào)源CC的石英振蕩器盡管環(huán)境溫度發(fā)生變化其振蕩頻率實(shí)際上保持不變。因此，軟件定時(shí)器29決定的保護(hù)期間TP即使對(duì)計(jì)算機(jī)(CPU)28供電的交流電源電壓有變化，或環(huán)境溫度有變化只要規(guī)定的計(jì)數(shù)值N不變，仍能保持為設(shè)定好的規(guī)定值，并不發(fā)生變化。
軟件定時(shí)器29的定時(shí)輸出端子29a的定時(shí)輸出一旦上升，晶體管25就導(dǎo)通，發(fā)光元件23發(fā)光，輸出晶體管22導(dǎo)通。由于該輸出晶體管22的導(dǎo)通，電阻12短路，因此驅(qū)動(dòng)用功率MOSFET11的柵極G的電壓降低，該驅(qū)動(dòng)用功率MOSFET11截止。由于該驅(qū)動(dòng)用功率MOSFET11截止，短路用功率MOSFET6的柵極G的電壓上升，短路用MOSFET6導(dǎo)通，限流電阻5短路。
第二定時(shí)器電路30包括硬件定時(shí)器31、電阻35、齊納二極管36。硬件定時(shí)器31包括晶體管32、電阻33、電容器34。晶體管31為NPN型雙極晶體管，有集電極C、射極E、基極B。齊納二極管35有陽(yáng)極A、陰極K。在陽(yáng)極A和陰極K之間產(chǎn)生規(guī)定的電壓。
晶體管32的集電極C直接連接于連接點(diǎn)CN4，其射極E直接連接于連接點(diǎn)CN2。電容器34直接連接于晶體管31的基極B與射極E之間。晶體管32的基極B通過(guò)電阻33連接于齊納二極管35的陰極K。齊納二極管35的陽(yáng)極A直接連接于連接點(diǎn)CN2，其陰極K通過(guò)電阻35直接連接于連接點(diǎn)CN1，同時(shí)也直接連接于電阻13與電阻14的連接點(diǎn)CN5。
硬件定時(shí)器31設(shè)定與交流輸入電壓V1的接入時(shí)刻同步開(kāi)始的定時(shí)器時(shí)間TT。該定時(shí)器時(shí)間TT的結(jié)束時(shí)間由取決于電阻33和電容34的時(shí)間常數(shù)決定。根據(jù)該時(shí)間常數(shù)，從交流輸入電壓V1的接入時(shí)刻開(kāi)始，電容器34兩端的電壓逐漸增大，在該電容器34的兩端電壓超過(guò)晶體管32的基極B與射極E之間的閾值電壓時(shí)，定時(shí)器時(shí)間TT結(jié)束，晶體管32轉(zhuǎn)為導(dǎo)通，電阻12被短路，驅(qū)動(dòng)用功率MOSFET11的柵極G電壓降低，該驅(qū)動(dòng)用功率MOSFET11截止。隨著該驅(qū)動(dòng)用功率MOSFEET的截止，短路用功率MOSFET6的柵極電壓G上升，該短路用功率MOSFET6轉(zhuǎn)成導(dǎo)通，將限流電阻5短路。
這一定時(shí)器時(shí)間TT設(shè)定為比第一定時(shí)電路20的保護(hù)期間TP大。即TT＞TP。例如保護(hù)期間TP設(shè)定為在70～320msec范圍內(nèi)的規(guī)定值，因此定時(shí)器時(shí)間TT設(shè)定為例如330msec以上的值。該定時(shí)器時(shí)間TT在交流輸入電壓V1大而且環(huán)境溫度高時(shí)變短，但即使在該TT時(shí)間變得最短時(shí)，也將電阻33與電容器34決定的時(shí)間常數(shù)設(shè)定為能滿足TT＞TP的關(guān)系。該第二定時(shí)電路30的定時(shí)器時(shí)間TT在第一定時(shí)電路20的軟件定時(shí)器29發(fā)生故障，軟件定時(shí)器29的保護(hù)動(dòng)作不進(jìn)行時(shí)開(kāi)始生效。軟件定時(shí)器29的保護(hù)動(dòng)作正常進(jìn)行，保護(hù)期間TP正常設(shè)定的情況下，根據(jù)TT＞TP的關(guān)系，通常軟件定時(shí)器29決定的保護(hù)期間TP先行結(jié)束，短路用功率MOSFET6導(dǎo)通，因此硬件定時(shí)器31進(jìn)行的保護(hù)不起作用。
輸出電路OUT有兩個(gè)輸出電路41、42。輸出電路41將變換變壓器3的次級(jí)線圈3b作為電源，輸出電路42將變換變壓器3的次級(jí)線圈3c作為電源。上述輸出電路41、42在次級(jí)線圈3b、3c上產(chǎn)生交流輸出電壓V3、V4，利用上述交流輸出電壓V3、V4，從各輸出電路41、42對(duì)各負(fù)載供電。輸出電路41、42分別包括二極管43、44及電容器45、46，次級(jí)線圈3b、3c上產(chǎn)生的交流輸出電壓V3、V4在整流后變換成直流電壓，又在利用電容器45、46平滑濾波后被提供給負(fù)載。
控制電路CNT將變換變壓器3的控制電源線圈3d上產(chǎn)生的交流輸出電壓V5作為電源進(jìn)行工作。該控制電路CNT上通過(guò)二極管52連接控制IC51，該控制IC的輸出端子51a連接于構(gòu)成開(kāi)關(guān)元件SW的功率MOSFET7的柵極G。
控制IC51通過(guò)以規(guī)定的周期使功率MOSFET7導(dǎo)通·截止，并使初級(jí)線圈3a的電流導(dǎo)通·截止，在次級(jí)線圈3a、3b及控制電源線圈3d上產(chǎn)生交流輸出電壓V3、V4、V5。這些交流輸出電壓V3、V4、V5的大小可以通過(guò)調(diào)整由控制IC決定的功率MOSFET7的占空比簡(jiǎn)便地進(jìn)行調(diào)整。
在實(shí)施形態(tài)1中，利用軟件定時(shí)器29設(shè)定的保護(hù)期間TP，即使是交流輸入電壓V1在動(dòng)作中有變動(dòng)，只要規(guī)定的計(jì)數(shù)值N不變，就能保持為與規(guī)定的計(jì)數(shù)值對(duì)應(yīng)的規(guī)定值。該保護(hù)期間TP例如在70～320(msec)的范圍內(nèi)與交流輸入電壓V1的額定電壓值相對(duì)應(yīng)，通過(guò)改變規(guī)定計(jì)數(shù)值N的設(shè)定就能夠設(shè)定。這一保護(hù)期間TP可與利用限流電阻5將流入平滑電容器4的沖擊電流衰減至所要的值為止所需要的時(shí)間相對(duì)應(yīng)設(shè)定為規(guī)定值。在這一保護(hù)期間TP過(guò)長(zhǎng)時(shí)，限流電阻5上的功耗變大，又有交流輸出電壓V3、V4的大小受限流電阻5限制的問(wèn)題，相反，在保護(hù)期間TP過(guò)短時(shí)，又有沖擊電流增大，電路受損的問(wèn)題。所以保護(hù)期間TP要設(shè)定為不會(huì)產(chǎn)生上述問(wèn)題的合適的規(guī)定值。
該保護(hù)期間TP的設(shè)定可參照交流輸入電壓V1的額定值、平滑電容器4的電容值C、和限流電阻5的電阻值R，設(shè)定為與交流輸入電壓V1的額定值、平滑電容器4的電容值C、限流電阻5的電阻值R相稱的合適的保護(hù)期間TP。實(shí)施形態(tài)1中，平滑電容器4和限流電阻5不能調(diào)換，電容值C及電阻值R不能調(diào)整，所以實(shí)際上與交流輸入電壓V1的額定值相對(duì)應(yīng)設(shè)定合適的保護(hù)期間TP。
在現(xiàn)有的利用硬件定時(shí)器設(shè)定保護(hù)期間TP的方法中，與交流輸入電壓V1額定值較寬的變化范圍相對(duì)應(yīng)，即使對(duì)于額定值低的交流輸入電壓V1，由于設(shè)定了過(guò)大的保護(hù)期間TP，以使沖擊電流充分衰減，限流電阻5上的功耗就不必要地增大，而且還存在的交流輸出電壓V3、V4受到限流電阻5不必要的限制的問(wèn)題。與此相反，實(shí)施形態(tài)1中，利用軟件定時(shí)器29能與交流輸入電壓V1的額定值相稱、適當(dāng)?shù)卦O(shè)定保護(hù)期間TP，從而消除現(xiàn)有的存在問(wèn)題。
實(shí)施形態(tài)1中，平滑電容器4的電容值C、限流電阻5的電阻值R沒(méi)有調(diào)整。因此，軟件定時(shí)器29決定的保護(hù)期間TP與交流輸入電壓V1的額定值對(duì)應(yīng)地調(diào)整其設(shè)定值，在其額定值大時(shí)，使保護(hù)期間TP縮短，而在交流輸入電壓V1的額定值小時(shí)，使保護(hù)期間TP延長(zhǎng)。在對(duì)時(shí)鐘信號(hào)源CC來(lái)的時(shí)鐘信號(hào)僅計(jì)規(guī)定計(jì)數(shù)值N的軟件定時(shí)器29中，通過(guò)改變這一規(guī)定計(jì)數(shù)值N的設(shè)定，就能執(zhí)行上述設(shè)定值調(diào)整。
實(shí)施形態(tài)1中短路用開(kāi)關(guān)元件6用功率MOSFET構(gòu)成。在用閘流晶體管(thylister)構(gòu)成的這種短路用開(kāi)關(guān)元件6時(shí)，交流輸入電壓V1切斷后，如在1秒鐘以內(nèi)再度接通，則由于平滑電容器4不能放電而殘留的剩余電壓，保持電流繼續(xù)在閘流晶體管上流動(dòng)，因此，交流輸入電壓V1再次接通時(shí)閘流晶體管繼續(xù)導(dǎo)通，限流電阻5繼續(xù)保持短路狀態(tài)，存在者由于流入平滑電容器4的沖擊電流損壞電路的問(wèn)題。在實(shí)施形態(tài)1中，由于將功率MOSFET用作短路用開(kāi)關(guān)元件6，所以在切斷交流輸入電壓V1的同時(shí)，因?yàn)槎搪酚瞄_(kāi)關(guān)元件6截止，所以不再會(huì)有這樣的問(wèn)題。
在實(shí)施形態(tài)1中，第一定時(shí)器電流20采用光耦合器21。該光耦合器21在使驅(qū)動(dòng)電路10、計(jì)算機(jī)(CPU)28之間保持電絕緣上是有效的。利用該光耦合器21的電絕緣，能防止來(lái)自交流輸入電路ACI及直流電路DCC的噪聲竄入計(jì)算機(jī)(CPU)28，防止由于該噪聲引起的計(jì)算機(jī)(CPU)28及軟件定時(shí)器29的誤動(dòng)作。
盡管如此，萬(wàn)一軟件定時(shí)器29發(fā)生故障，在第一定時(shí)器電路20決定的保護(hù)期間TP不起作用時(shí)，第二定時(shí)器電路30的硬件定時(shí)器31決定的定時(shí)器時(shí)間TT起作用，該第二定時(shí)器電路30使短路用開(kāi)關(guān)元件6導(dǎo)通，能夠解除限流電阻5的限流動(dòng)作。
工業(yè)上的實(shí)用性本發(fā)明的開(kāi)關(guān)電源電路將交流輸入電壓變換成直流電壓，利用開(kāi)關(guān)元件接通·切斷這一直流電壓，能產(chǎn)生大小能調(diào)整的交流輸出電壓，所以能廣泛應(yīng)用于采用大小能調(diào)整的交流輸出電壓的各種電路，例如用作控制卷材(web)的張力的張力控制裝置的電源。
權(quán)利要求
1.一種開(kāi)關(guān)電源電路，包括對(duì)交流輸入電壓進(jìn)行整流，輸出直流電壓的整流電路、使所述直流電壓平滑化的平滑電容器、限制對(duì)該平滑電容器的沖擊電流的限流電阻、在所述沖擊電流減少的狀態(tài)下變成導(dǎo)通狀態(tài)，并將所述限流電阻短路的短路用開(kāi)關(guān)元件、接通·切斷所述直流電壓的開(kāi)關(guān)元件、以及通過(guò)所述開(kāi)關(guān)元件接受所述直流電壓供應(yīng)，產(chǎn)生交流輸出電壓的變換變壓器，根據(jù)所述交流輸出電壓向負(fù)載供電，其特征在于，還具有通過(guò)對(duì)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)設(shè)定保護(hù)期間的軟件定時(shí)器，利用所述軟件定時(shí)器，在從所述交流輸入電壓接通起經(jīng)過(guò)所述保護(hù)期間后，使所述短路用開(kāi)關(guān)元件導(dǎo)通。
2.如權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)電源電路，其特征在于，所述軟件定時(shí)器包括對(duì)所述時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器，該計(jì)數(shù)器中設(shè)定預(yù)定的計(jì)數(shù)值，該計(jì)數(shù)器在所述時(shí)鐘信號(hào)的計(jì)數(shù)值達(dá)到所述預(yù)定計(jì)數(shù)值時(shí)使所述保護(hù)期間結(jié)束。
3.如權(quán)利要求2所述的開(kāi)關(guān)電源電路，其特征在于，在該開(kāi)關(guān)電源電路的動(dòng)作中，即使所述交流輸入電壓在動(dòng)作過(guò)程中發(fā)生變化，在不改變所述規(guī)定計(jì)數(shù)值的狀態(tài)下，所述保護(hù)期間實(shí)際上仍能保持一定。
4.如權(quán)利要求2所述的開(kāi)關(guān)電源電路，其特征在于，根據(jù)所述交流輸入電壓的額定值的變化相應(yīng)改變所述規(guī)定計(jì)數(shù)值，改變所述保護(hù)期間。
5.如權(quán)利要求2所述的開(kāi)關(guān)電源電路，其特征在于，在該開(kāi)關(guān)電源電路的動(dòng)作中，即使是環(huán)境溫度發(fā)生變化，在所述規(guī)定計(jì)數(shù)值不改變的狀態(tài)下，所述保護(hù)期間實(shí)際上保持一定。
6.如權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)電源電路，其特征在于，所述短路用開(kāi)關(guān)元件采用功率MOSFET構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求6所述的開(kāi)關(guān)電源電路，其特征在于，還設(shè)置驅(qū)動(dòng)所述短路用開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)用開(kāi)關(guān)元件，該驅(qū)動(dòng)用開(kāi)關(guān)元件也采用MOSFET構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)電源電路，其特征在于，所述軟件定時(shí)器和所述短路用開(kāi)關(guān)元件間設(shè)置光耦合器，所述軟件定時(shí)器通過(guò)所述光耦合器使所述短路用開(kāi)關(guān)元件導(dǎo)通。
9.如權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)電源電路，其特征在于，還具有根據(jù)所述平滑電容器兩端的電壓使所述短路用開(kāi)關(guān)元件導(dǎo)通的硬件定時(shí)器，在所述軟件定時(shí)器不動(dòng)作時(shí)，利用所述硬件定時(shí)器使所述短路用開(kāi)關(guān)元件導(dǎo)通。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種開(kāi)關(guān)電源電路，該電路即使交流輸入電壓有變化，也給出設(shè)定的規(guī)定保護(hù)期間，在該保護(hù)期間利用限流電阻限制對(duì)平滑電容器的沖擊電流。該電路利用軟件定時(shí)器將保護(hù)期間設(shè)定為規(guī)定值。該軟件定時(shí)器通過(guò)對(duì)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，設(shè)定保護(hù)期間。該保護(hù)期間與交流輸入電壓的額定值相對(duì)應(yīng)設(shè)定為規(guī)定值。在交流輸入電壓的額定值變更時(shí)，能與其相應(yīng)改變保護(hù)期間的設(shè)定。
文檔編號(hào)H02M3/24GK1691485SQ20041007851
公開(kāi)日2005年11月2日 申請(qǐng)日期2004年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月23日
發(fā)明者白井成昭, 寺田要, 安田悌司 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社