電源裝置、電源裝置的控制方法、遊戲機用電源裝置及遊戲機用電源裝置的控制裝置的製作方法
2023-12-06 12:25:16 4
專利名稱：電源裝置、電源裝置的控制方法、遊戲機用電源裝置及遊戲機用電源裝置的控制裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電源裝置，更詳細地說，涉及電源裝置、電源裝置的控制方法、遊戲機用電源裝置及遊戲機用電源裝置的控制方法。
在遊戲場所即所謂的彈子球廳中，大量設置彈子機和投幣式遊戲機，給顧客提供服務。這些遊戲機具有大量的燈等電子裝置，根據遊戲的進展而點亮上述電子裝置，為了使這些電子裝置提高娛樂性，最近電氣裝飾等裝備尤其變得華麗，則由其所使用的電力就變大了。
這種遊戲機使用所謂交流(50Hz或60Hz)24V的特殊電壓的電源，為了給這些遊戲機供給電源，在現有技術中，使用單相電源用的鐵心變壓器作為電源裝置來供電。
這種鐵心變壓器，由於重量和尺寸較大，而且不具備電壓控制功能，尤其是在連接了電子化進展的遊戲機的情況下，隨其工作狀態不同，用電變動大，為了穩定供電，就必須使用容量大的昂貴的鐵心變壓器，則存在成本變大同時重量和尺寸也變大的問題。
為了解決上述問題，本發明的目的是提供電源裝置、電源裝置的控制方法、遊戲機用電源裝置及遊戲機用電源裝置的控制裝置，通過實現電源裝置的電子化，而實現小型廉價的效果並能進行穩定的供電。
本發明的第一發明所涉及的電源裝置，其特徵在於，包括第一整流裝置(原邊整流平波電路1)，對輸入的第一頻率的交流電進行整流；第一頻率變換裝置(主SW電路2)，用於把該第一整流裝置的輸出信號的頻率變換為高於該頻率的第二頻率；電壓變換裝置(電壓變換用變壓器3)，用於把該第一頻率變換裝置的輸出信號的電壓變換為第二電壓；第二頻率變換裝置(副邊整流平波電路4)，把該電壓變換裝置的輸出信號的頻率變換為上述第一頻率；波形變換裝置(橋式電路5、橋式驅動電路30、定時SW電路31)，用於使該第二頻率變換裝置的輸出信號的電壓波形與上述輸入的第一交流電的電壓波形相似。
本發明的第二發明所涉及的電源裝置，其特徵在於，在上述第一發明中，由變壓器構成上述電壓變換裝置，由把上述第一頻率變換裝置同上述變壓器的原邊線圈進行串聯連接的第一半導體開關(18)和對該第一半導體開關進行開關控制的控制電路(6)構成上述第一頻率變換裝置，由連接在上述變壓器的副邊線圈上並對上述第一頻率進行拋物線平波的濾波電路構成上述第二頻率變換裝置，由把四個第二半導體開關連接成菱形的橋式電路(5)和與輸入交流電的頻率同步並對上述第二半導體開關進行控制的SW控制電路(橋式驅動電路30、定時SW電路31)構成上述波形變換裝置。
本發明的第三發明所涉及的電源裝置，其特徵在於，在上述第一發明或第二發明中，具有把商用交流電壓變換為24伏的電壓變換裝置。
本發明的第四發明所涉及的電源裝置的控制方法，其特徵在於，在輸入商用交流電源並變換為預定的電壓而輸出的電源裝置的控制方法中，包括對上述輸入的交流電進行整流的步驟(由原邊整流平波電路1進行的動作)；把由該整流步驟所整流的信號頻率變換為高頻的步驟(由主SW電路2進行的動作)；把由變換成該高頻的步驟所變換的信號的電壓變換為上述預定電壓的步驟(由電壓變換用變壓器3進行的動作)；把由變換為該預定電壓的步驟所變換的信號變換為上述輸入的交流電頻率的步驟(由副邊整流平波電路4進行的動作)；使由變換為該輸入的交流電頻率的步驟所變換的信號的電壓波形與上述輸入的交流電的電壓波形相似的步驟(由橋式電路5、橋式驅動電路30、定時SW電路31進行的動作)。
本發明的第五發明所涉及的遊戲機用電源裝置，連接在遊戲機上，把輸入交流電變換為上述遊戲機用的預定電壓的交流電，其特徵在於，包括第一整流裝置(原邊整流平波電路1)，對輸入的第一頻率的交流電進行整流；第一頻率變換裝置(主SW電路2)，用於把該第一整流裝置的輸出信號的頻率變換為高於該頻率的第二頻率；電壓變換裝置(電壓變換用變壓器3)，用於把該第一頻率變換裝置的輸出信號的電壓變換為第二電壓；第二頻率變換裝置(副邊整流平波電路4)，把該電壓變換裝置的輸出信號的頻率變換為上述第一頻率；波形變換裝置(橋式電路5、橋式驅動電路30、定時SW電路31)，用於使該第二頻率變換裝置的輸出信號的電壓波形與上述輸入的第一交流電的電壓波形相似；並把上述波形變換裝置的輸出提供給上述所連接的遊戲機。
本發明的第六發明所涉及的遊戲機用電源裝置，其特徵在於，在上述第五發明的遊戲機用電源裝置中，由變壓器構成上述電壓變換裝置，由把上述第一頻率變換裝置同上述變壓器的原邊線圈進行串聯連接的第一半導體開關(18)和對該第一半導體開關進行開關控制的控制電路(6)構成上述第一頻率變換裝置，由連接在上述變壓器的副邊線圈上並對上述第一頻率進行拋物線平波的濾波電路構成上述第二頻率變換裝置，由把四個第二半導體開關連接成菱形的橋式電路(5)和與輸入交流電的頻率同步並對上述第二半導體開關進行控制的SW控制電路(橋式驅動電路30、定時SW電路31)構成上述波形變換裝置。
本發明的第七發明所涉及的遊戲機用電源裝置，其特徵在於，在上述第五發明或第六發明中，具有把商用交流電壓變換為24伏的電壓變換裝置。
本發明的第八發明所涉及的遊戲機用電源裝置的控制方法，其特徵在於，在輸入商用交流電源並變換為預定的電壓而輸出到所連接的遊戲機的遊戲機用電源裝置的控制方法中，包括對上述輸入的交流電進行整流的步驟(由原邊整流平波電路1進行的動作)；把由該整流步驟所整流的信號頻率變換為高頻的步驟(由主SW電路2進行的動作)；把由變換成該高頻的步驟所變換的信號的電壓變換為上述預定電壓的步驟(由電壓變換用變壓器3進行的動作)；把由變換為該預定電壓的步驟所變換的信號的頻率變換為上述輸入的交流電頻率的步驟(由副邊整流平波電路4進行的動作)；使由變換為該輸入的交流電頻率的步驟所變換的信號的電壓波形與上述輸入的交流電的電壓波形相似的步驟(由橋式電路5、橋式驅動電路30、定時SW電路31進行的動作)；並把上述進行相似的步驟的輸出提供給上述連接的遊戲機。
在第一發明、第二發明及第三發明所涉及的電源裝置中，由第一整流裝置對所輸入的交流電進行整流。由第一頻率變換裝置把頻率變換為高頻。由電壓變換裝置變換為第二電壓。由第二頻率變換裝置使頻率恢復為第一頻率。由波形變換裝置變換為與輸入的交流電電壓波形相似的信號。通過這種結構，就能實現電源裝置的電子化，實現小型化廉價化，並且能夠穩定地進行供電。
在第四發明所涉及的電源裝置的控制方法中，對輸入的交流電進行整流。把整流後的信號的頻率變換為高頻。把變換後的信號的電壓變換為上述預定的電壓，把變換後的信號的頻率變換為上述輸入的交流電的頻率。使變換後的信號的電壓波形與上述輸入的交流電的電壓波形相似。通過這種控制方法，就能實現電源裝置的電子化，實現小型化廉價化，並且能夠穩定地進行供電。
在第五發明、第六發明及第七發明所涉及的遊戲機用電源裝置中，由第一整流裝置對所輸入的交流電進行整流。由第一頻率變換裝置把頻率變換為高頻。由電壓變換裝置變換為第二電壓。由第二頻率變換裝置使頻率恢復為第一頻率。由波形變換裝置變換為與輸入的交流電電壓波形相似的信號。通過這種結構，就能實現電源裝置的電子化，實現小型化廉價化，並且能夠穩定地進行供電。
在第八發明所涉及的遊戲機用電源裝置的控制方法中，對輸入的交流電進行整流。把整流後的信號的頻率變換為高頻。把變換後的信號的電壓變換為上述預定的電壓，把變換後的信號的頻率變換為上述輸入的交流電的頻率。使變換後的信號的電壓波形與上述輸入的交流電的電壓波形相似。通過這種控制方法，就能實現電源裝置的電子化，實現小型化廉價化，並且能夠穩定地進行供電。
下面根據表示其實施例的附圖對本發明進行說明。
圖1是本發明所涉及的電源裝置及遊戲機用電源裝置的方框圖；圖2是表示本發明的實施例的構成圖；圖3是表示本發明所涉及的電源裝置及遊戲機用電源裝置的各個部分的動作波形的波形圖。
圖2是表示本發明的實施例的構成圖。
在圖2中，100是電源裝置，交流電從商用交流電源(50或60Hz、100伏)150通過外部電源線130提供給其輸入端VI。另一方面，從輸出端VO把電壓變為24伏的交流(50或60Hz)輸出給內部電源線140，在該電源線上連接兩臺彈子機110、110和兩臺呼叫用顯示器120、120。
圖1是電源裝置100的整體構成的方框圖。
在圖1中，VI是連接在商用交流電源150上並輸入交流電的輸入端。
1是由電容器10、二極體橋11和電容器12組成的原邊整流平波電路(用虛線圍住的部分)。
3是電壓變換用變壓器，電壓變換用變壓器3的線圈上的●標記表示線圈的繞向。例如，當半導體SW18導通時，在連接在電壓變換用變壓器3的副邊線圈N3上的二極體19導通的方向上有電流流通。由FET半導體開關(以下把開關稱為SW)18、電阻14、電阻15、電阻16、電容器17、二極體13所組成的主SW電路2(用虛線圍住的部分)串聯連接在該電壓變換用變壓器3的原邊線圈N1、N2上。而由二極體19、二極體20、電感器21、電容器22所組成的副邊整流平波電路4(用虛線圍住的部分)連接在電壓變換用變壓器3的副邊線圈N3上。
5是由半導體SW23、半導體SW24、半導體SW25、半導體SW26所組成的橋式電路(用虛線圍住的部分)。
30是輸入下述的定時SW電路31的輸出信號並驅動上述橋式電路5的半導體SW23、半導體SW24、半導體SW25、半導體SW26的橋式驅動電路。
橋驅動用輔助電源9(用虛線圍住的部分)由橋式驅動電路30及作為橋式電路5的驅動電源的電壓變換用變壓器3的線圈N4、N5和二極體27、二極體29、電容器28、電容器30所構成。
定時SW電路31輸入提供給輸入端VI的交流輸入電壓，檢測出切換定時時間(50或60Hz)，並把該檢測信號輸出給橋式驅動電路30。
6是脈寬調製控制電路(以下把脈寬調製稱為PWM)，用高頻(大約100Hz)的矩形波對半導體SW18進行ON/OFF驅動。PWM控制電路6接收下述的波形比較電路7的比較信號來控制上述矩形波的佔空比，由此控制半導體SW18的ON/OFF區間。
波形比較電路7把電容器12的端電壓同通過隔離變壓器8所輸入的輸出端VO進行比較，把該比較信號輸出給上述PWM控制電路6。
電容器10是輸入端VI的防噪聲電容器。電阻14、電阻15是用於輸出端VO過載時的電流限制和半導體SW器件18的保護的電流檢出電阻。電阻16、電容器17是半導體SW器件18的過電壓保護用阻尼電路。二極體13是電壓變換用變壓器3的原邊線圈N1的磁通復位用飛落二極體。
下面參照圖3的電源裝置的各個部分的波形圖對上述電源裝置100的動作進行說明。在圖3中，(A)、(B)、(C)、(D)、(E)分別表示圖1中以A、B、C、D、E的符號所指示的部位的波形。
輸入圖1的輸入端VI的輸入交流電壓(參照圖3(A))由二極體橋11進行整流，由於電容器12的容量為1μF，非常小，而成為脈動波形(參照圖3(B))。
以該波形(圖3(B))為電源，通過連接在電壓變換用變壓器3的原邊線圈N1上的半導體SW18進行高頻開關動作，在電壓變換用變壓器3的副邊線圈N3上發生對應於線圈N1與N3的匝數比的電壓波形(參照圖3(C))。
該電壓經過副邊整流平波電路4的二極體19、二極體20、電感器21，並由電容器22進行平波，由於該電容器22的容量為4μF非常小，僅高頻成分被進行平滑(拋物線平滑)，電容器22的端電壓為拋物線波形(參照圖3(D))。這樣，就能把同上述原邊電路所發生的電容器12的端電壓(參照圖3(B))進行了相似的波形進行復原。
由於通過半導體SW23、半導體SW24、半導體SW25、半導體SW26組成的橋式電路5變換為交流電壓，就成為把交流電壓(參照圖3(E))供給輸出端VO的結構。此時，在輸出端VO上發生的交流波形的電壓經過隔離變壓器8而在波形比較電路7內同電容器12的端電壓進行比較。接著，接受上述波形比較電路7的比較輸出，PWM控制電路6對供給電壓變換用變壓器3的電壓進行實時控制，由此，在上述輸出端VO上發生的交流波形的電壓(參照圖3(E))被進行控制而與輸入交流波形(參照圖3(A))相似。
定時SW電路31從供給輸入端VI的交流輸入電壓檢出切換定時時間(50或60Hz)。接著，橋式驅動電路30用上述檢測信號驅動橋式電路5內的半導體SW器件23、半導體SW器件24、半導體SW器件25、半導體SW器件26。此時，通過切換定時SW電路31進行控制以在電容器22的端電壓(參照圖3(D))的低處的電壓上配合切換定時，因此，在輸出端VO上就能得到與從輸入端VI輸入的交流波形(參照圖3(A))相似的電壓波形(圖3(E))以及與輸入頻率(50或60Hz)同步的交流頻率(50或60Hz)。
例如，通過連接在輸出端VO上的遊戲機110等的驅動狀況，當負荷變動，輸出端VO的電壓降低時，該電壓經過隔離變壓器8而在波形比較電路7內同電容器12的端電壓進行波形比較，經過PWM控制電路6而被控制為使半導體SW18的導通時間設定得較大，由此，變壓器3的原邊線圈N1的電流增加，副邊線圈N3的感應電壓也增加。
該電壓經過副邊整流平波電路4和橋式電路5被輸出，就能使輸出端VO的端電壓上升並使輸出波形恢復為原來的電壓波形。即使在輸出端VO的電壓上升的情況下，也能通過與上述動作相反的控制動作來降低輸出端VO的電壓。但是，在輸出端VO上發生的電壓波形的幅值卻可得到變換為對應於電壓變換用變壓器3的原邊線圈N1與副邊線圈N3的匝數比的電壓幅值的電壓。
根據本發明，由於能夠通過高頻變換電路來實現與在商用頻率下使用的單相電源用的鐵心變壓器相同的電壓變換，因而，就能使電壓變換用變壓器3採用極小型，重量輕，廉價的電源裝置，而且能夠成為具有穩壓功能的電路結構。
根據本發明，把商用電源直接進行高頻變換，由小型的高頻變壓器進行隔離、電壓變換，能得到與輸入電壓波形相似的輸出波形、與輸入頻率同步的輸出頻率，從而能實現小型、廉價並具有電壓控制功能的目的。
如上述那樣，根據本發明，能夠實現電源裝置的電子化，而提供小型、廉價並且能進行穩定供電的電源裝置、電源裝置的控制方法、遊戲機用電源裝置及遊戲機用電源裝置的控制裝置。
權利要求
1電源裝置，其特徵在於，包括第一整流裝置，對輸入的第一頻率的交流電進行整流；第一頻率變換裝置，用於把該第一整流裝置的輸出信號的頻率變換為高於該頻率的第二頻率；電壓變換裝置，用於把該第一頻率變換裝置的輸出信號的電壓變換為第二電壓；第二頻率變換裝置，把該電壓變換裝置的輸出信號的頻率變換為上述第一頻率；波形變換裝置，用於使該第二頻率變換裝置的輸出信號的電壓波形與上述輸入的第一交流電的電壓波形相似。
2根據權利要求1所述的電源裝置，其特徵在於，由變壓器構成上述電壓變換裝置，上述第一頻率變換裝置由同上述變壓器的原邊線圈進行串聯連接的第一半導體開關和對該第一半導體開關進行開關控制的控制電路所構成，上述第二頻率變換裝置由連接在上述變壓器的副邊線圈上並對上述第一頻率進行拋物線平波的濾波電路所構成，上述波形變換裝置由把四個第二半導體開關連接成菱形的橋式電路和與輸入交流電的頻率同步並對上述第二半導體開關進行控制的SW控制電路所構成。
3根據權利要求1或2所述的電源裝置，其特徵在於，上述電壓變換裝置把商用交流電壓變換為24伏。
4電源裝置的控制方法，輸入商用交流電源，並變換為預定的電壓而輸出，其特徵在於，包括對上述輸入的交流電進行整流的步驟；把由該整流步驟所整流的信號頻率變換為高步頻的步驟；把由變換成該高頻的步驟所變換的信號的電壓變換為上述預定電壓的步驟；把由變換為該預定電壓的步驟所變換的信號的頻率變換為上述輸入的交流電頻率的步驟；使由變換為該輸入的交流電頻率的步驟所變換的信號的電壓波形與上述輸入的交流電的電壓波形相似的步驟。
5遊戲機用電源裝置，連接在遊戲機上，把輸入交流電變換為上述遊戲機用的預定電壓的交流電，其特徵在於，包括第一整流裝置，對輸入的第一頻率的交流電進行整流；第一頻率變換裝置，用於把該第一整流裝置的輸出信號的頻率變換為高於該頻率的第二頻率；電壓變換裝置，用於把該第一頻率變換裝置的輸出信號的電壓變換為第二電壓；第二頻率變換裝置，把該電壓變換裝置的輸出信號的頻率變換為上述第一頻率；波形變換裝置，用於使該第二頻率變換裝置的輸出信號的電壓波形與上述輸入的第一交流電的電壓波形相似，
6根據權利要求5所述的遊戲機用電源裝置，其特徵在於，上述電壓變換裝置由變壓器構成，上述第一頻率變換裝置由同上述變壓器的原邊線圈進行串聯連接的第一半導體開關和對該第一半導體開關進行開關控制的控制電路構成，上述第二頻率變換裝置由連接在上述變壓器的副邊線圈上並對上述第一頻率進行拋物線平波的濾波電路構成，上述波形變換裝置由把四個第二半導體開關連接成菱形的橋式電路和與輸入交流電的頻率同步並對上述第二半導體開關進行控制的SW控制電路構成。
7根據權利要求5或6所述的遊戲機用電源裝置，其特徵在於，上述電壓變換裝置把商用交流電壓變換為24伏。
8遊戲機用電源裝置的控制方法，輸入商用交流電源，並變換為預定的電壓而輸出，其特徵在於，包括對上述輸入的交流電進行整流的步驟；把由該整流步驟所整流的信號頻率變換為高頻的少驟；把由變換成該高頻的步驟所變換的信號的電壓變換為上述預定電壓的步驟；把由變換為該預定電壓的步驟所變換的信號的頻率變換為上述輸入的交流電頻率的步驟；使由變換為該輸入的交流電頻率的步驟所變換的信號的電壓波形與上述輸入的交流電的電壓波形相似的步驟；把上述進行了相似的步驟的輸出提供給上述連接的遊戲機。
全文摘要
根據本發明，通過實現電源裝置的電子化，而提供小型、廉價並且能進行穩定供電的電源裝置、電源裝置的控制方法、遊戲機用電源裝置及遊戲機用電源裝置的控制裝置。由第一整流裝置對輸入的交流電進行整流，由第一頻率變換裝置把頻率變換為高頻，由電壓變換裝置變換為第二電壓，由第二頻率變換裝置使頻率恢復為原來的第一頻率，由波形變換裝置變換為與輸入的交流電的電壓波形相似的信號。
文檔編號H02M3/24GK1160946SQ9612331
公開日1997年10月1日 申請日期1996年11月8日 優先權日1995年11月8日
發明者田中勝美, 藤田勉 申請人:三洋電機株式會社