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公開番号2025018116
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-06
出願番号2023121555
出願日2023-07-26
発明の名称スイッチング電源
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類H02M 7/12 20060101AFI20250130BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】交流電源と接続する際の突入電源を抑制し、且つ、負荷によらずに交流電源のゼロクロス点を検知することが可能なスイッチング電源を提供する。
【解決手段】交流電源を整流する整流部と、整流された電圧を平滑化する平滑コンデンサと、平滑コンデンサと並列に設けられたスイッチング部と、交流電源と整流部の間に設けられた電圧検知回路と、交流電源と電圧検知回路の間に設けられた第1のスイッチ素子と、整流部と平滑コンデンサの間に設けられた第2のスイッチ素子と、制御部とで構成され、交流電源と平滑コンデンサ及びスイッチング部を接続する際に交流電源のゼロクロス点において第2のスイッチを導通させる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１の相及び第２の相からなる単相の交流電源が接続され、前記交流電源を全波整流する整流部と、
前記整流部の出力電圧を平滑化する平滑コンデンサと、
前記平滑コンデンサと並列に設けられたスイッチング部と、
前記第１の相又は前記第２の相に設けられた第１のスイッチ素子と、
前記整流部と、前記平滑コンデンサの高電位側と、の間に設けられた第２のスイッチ素子と、
前記第１のスイッチ素子と前記整流部の間に設けられた第１の電圧検知回路と、
前記第１の相又は前記第２の相のうち、前記第１のスイッチ素子が設けられた相とは逆の相に設けられた第２の電圧検知回路と、
制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記第１の電圧検知回路と前記第２の電圧検知回路の少なくとも一方の出力に基づいて前記交流電源のゼロクロスを検知し、
前記制御部は、前記第１のスイッチ素子を導通させた後に、前記ゼロクロスに同期して前記第２のスイッチ素子を導通させることを特徴とするスイッチング電源。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記第１の電圧検知回路の基準電位及び前記第２の電圧検知回路の基準電位は、前記平滑コンデンサの低電位側と同電位であることを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源。
【請求項３】
前記第１の電圧検知回路及び前記第２の電圧検知回路は、前記第１のスイッチ素子が導通することで前記交流電源の電圧を検知することが可能になることを特徴とする請求項１又は２に記載のスイッチング電源。
【請求項４】
第１の相及び第２の相からなる単相の交流電源が接続され、前記交流電源を全波整流する整流部と、
前記整流部の出力電圧を平滑化する平滑コンデンサと、
前記平滑コンデンサと並列に設けられたスイッチング部と、
前記第１の相又は前記第２の相に設けられた第１のスイッチ素子と、
前記第１の相と前記第２の相のうち、前記第１のスイッチ素子が設けられた相とは逆の相に設けられた第２のスイッチ素子と、
前記交流電源と前記第２のスイッチ素子の間に設けられた電圧検知回路と、
制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記電圧検知回路の出力に基づいて前記交流電源のゼロクロスを検知し、
前記制御部は、前記第１のスイッチ素子を導通させた後に、前記ゼロクロスに同期して前記第２のスイッチ素子を導通させることを特徴とするスイッチング電源。
【請求項５】
前記整流部の入力端子間にコンデンサを有することを特徴とする請求項４に記載のスイッチング電源。
【請求項６】
前記電圧検知回路の基準電位は、前記平滑コンデンサの低電位側と同電位であることを特徴とする請求項４又は５に記載のスイッチング電源。
【請求項７】
前記電圧検知回路は、前記第１のスイッチ素子が導通することで前記交流電源の電圧を検知することが可能になることを特徴とする請求項４に記載のスイッチング電源。
【請求項８】
前記スイッチング部は誘導性の負荷に対して電力を供給しており、
前記誘導性の負荷は、前記スイッチング部に電気的に接続される１次インダクタンスと、前記１次インダクタンスと磁気的に接続される２次側負荷を有しており、
前記２次側負荷は、前記スイッチング部のスイッチング動作によって、前記１次インダクタンスを通じて前記交流電源及び前記平滑コンデンサから電力が供給されることで発熱することを特徴とする請求項１又は４に記載のスイッチング電源。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明はスイッチング電源に関するものである。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
交流電源を電力源とするスイッチング電源を有する装置において、交流電源とスイッチング電源の接続を制御するためにスイッチ素子を設ける場合がある。また、スイッチング電源では一般的に交流電源入力端子近傍にアクロスザラインコンデンサ（以下Ｘコンデンサ）や１次平滑コンデンサ等の静電容量を持つ場合がある。このようなスイッチング電源と交流電源をスイッチ素子で接続すると、スイッチ素子が導通した瞬間の交流電源の電圧瞬時値に応じて静電容量に対して突入電流が流れ、回路中の素子が過電流により故障する可能性がある。交流電源の瞬時値の絶対値が小さくなるゼロクロス点付近でスイッチ素子を導通させることができれば突入電流を抑制することができるが、スイッチ素子がリレーの場合、接点の導通タイミングを精密に制御することが難しい。そのため、突入電流が流れる経路中にリレーに加えてサイリスタ等の半導体スイッチ素子を設ける方法が提案されている（特許文献１）。特許文献１に記載されたスイッチング電源では、１次平滑コンデンサの電圧を検知することでゼロクロス点を検知し、半導体スイッチ素子をゼロクロス点で導通させることで突入電流を抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００８－１６０９９６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されたスイッチング電源においてゼロクロス点を検知するために検知している１次平滑コンデンサの電圧は、スイッチング電源の負荷が小さいと交流電源の瞬時値に応じた値まで下がりきらない。そのため、スイッチング電源の負荷が小さい場合はゼロクロス点を検知できない場合がある。ゼロクロス点を検知できないと、スイッチング電源において低ノイズ動作を実現できない等の問題が生じる課題があった。
【０００５】
本発明の目的は、交流電源と接続する際の突入電源を抑制し、且つ、負荷によらずに交流電源のゼロクロス点を検知することが可能なスイッチング電源を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の課題を解決するための本発明のスイッチング電源は、第１の相及び第２の相からなる単相の交流電源が接続され、前記交流電源を全波整流する整流部と、前記整流部の出力電圧を平滑化する平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサと並列に設けられたスイッチング部と、前記第１の相又は前記第２の相に設けられた第１のスイッチ素子と、前記整流部と、前記平滑コンデンサの高電位側と、の間に設けられた第２のスイッチ素子と、前記第１のスイッチ素子と前記整流部の間に設けられた第１の電圧検知回路と、前記第１の相又は前記第２の相のうち、前記第１のスイッチ素子が設けられた相とは逆の相に設けられた第２の電圧検知回路と、制御部と、を有し、前記制御部は、前記第１の電圧検知回路と前記第２の電圧検知回路の少なくとも一方の出力に基づいて前記交流電源のゼロクロスを検知し、前記制御部は、前記第１のスイッチ素子を導通させた後に、前記ゼロクロスに同期して前記第２のスイッチ素子を導通させることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明のスイッチング電源は、第１の相及び第２の相からなる単相の交流電源が接続され、前記交流電源を全波整流する整流部と、前記整流部の出力電圧を平滑化する平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサと並列に設けられたスイッチング部と、前記第１の相又は前記第２の相に設けられた第１のスイッチ素子と、前記第１の相と前記第２の相のうち、前記第１のスイッチ素子が設けられた相とは逆の相に設けられた第２のスイッチ素子と、前記交流電源と前記第２のスイッチ素子の間に設けられた電圧検知回路と、制御部と、を有し、前記制御部は、前記電圧検知回路の出力に基づいて前記交流電源のゼロクロスを検知し、前記制御部は、前記第１のスイッチ素子を導通させた後に、前記ゼロクロスに同期して前記第２のスイッチ素子を導通させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、交流電源と接続する際の突入電源を抑制し、且つ、負荷によらずに交流電源のゼロクロス点を検知することが可能なスイッチング電源を提供することにある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施例１のスイッチング電源の概略図
実施例１のスイッチング電源の動作波形概略図
実施例２のスイッチング電源の概略図
実施例２のスイッチング電源の動作波形概略図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［実施例１］
実施例１のスイッチング電源１００は、絶縁された加熱体に対して任意の周波数の交流電力を供給するＡＣＡＣインバータであり、交流電源１０がスイッチング電源１００に接続される際に平滑コンデンサＣ１に流れる突入電流を抑制できることが特徴である。以下でスイッチング電源１００の回路構成を説明した後に、動作を説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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