JP2000066743A - 電源安定化回路 - Google Patents

電源安定化回路

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JP2000066743A
JP2000066743A JP10238459A JP23845998A JP2000066743A JP 2000066743 A JP2000066743 A JP 2000066743A JP 10238459 A JP10238459 A JP 10238459A JP 23845998 A JP23845998 A JP 23845998A JP 2000066743 A JP2000066743 A JP 2000066743A
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voltage
circuit
control circuit
voltage control
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Nobuyuki Kawamura
信行 川村
Mitsuo Otsuki
光雄 大槻
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KAWAGUCHI ELECTRIC WORKS
Kawaguchi Electric Works Co Ltd
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KAWAGUCHI ELECTRIC WORKS
Kawaguchi Electric Works Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 直流出力電圧を数Vから10,000V等と
大幅に変更して使用する場合においても、変圧器の2次
側に切替えタップを特に使用せずに、電圧制御回路
(6)の負担する電圧が大きくならない電源安定化回路
を提供する。 【解決手段】 電源安定化回路であって、交流電源と接
続される交流電圧制御回路(9)と、この交流電圧制御
回路(9)にその1次側巻線が接続されている変圧器
(2)と、変圧器(2)の2次側巻線に接続されている
整流回路(13)と、該整流回路(13)に接続されて
いる電圧制御回路(6)と、電圧制御回路(6)と直列
に接続されている直流出力端子(4、4´)と、そして
直流出力端子の電圧を検出して電圧制御回路(6)を制
御する電圧比較回路(12)とを具備する電源安定化回
路。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電源安定化回路に関
するもので、詳しくは商用の交流電源に接続され高電圧
から低電圧までの広範囲の直流電圧を供給し得る電源安
定化回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】交流電源に接続され直流電圧を供給する
電源安定化回路としては、従来より例えば図5に示すよ
うな電源安定化回路11が使用されている。図5の1、
1´は入力端子で通常100Vの商用交流電源に接続さ
れる。したがって変圧器入力電圧Vinは100Vであ
る。所望の直流電圧に対応して、交流電圧を昇圧するた
め変圧器2が使用さる。3は電圧整流回路でありダイオ
ードによる例えばセンタタップ形の全波整流回路やブリ
ッジ形の全波整流回路、もしくは半波整流回路が使用さ
れている。ダイオードのみからなる整流回路の出力電圧
は大きなリップル電圧を含むので、このリップル電圧を
低減するため、コンデンサやインダクタンスなどのエネ
ルギー蓄積素子を用いた平滑回路が接続されている。
【0003】直流電圧の出力端子は4、4´で負荷5が
接続される。図5に示す電源安定化回路は直列制御形回
路またはシリーズレギュレータと呼ばれるもので、負荷
にかかる電圧を調整する電圧制御回路6が負荷5と直列
に接続されている。
【0004】電圧制御回路6には電圧設定回路7が接続
されている。電圧設定回路7は所定の直流電圧が出力さ
れるよう出力電圧に対する設定手段を有する。電圧設定
回路7はさらに直流出力端子は4、4´と接続され、直
流出力電圧の変動を検出し、内蔵する基準電圧と比較し
て出力電圧が設定電圧に維持されるよう電圧制御回路の
電圧制御を行う。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、直流電源に
関しては、出力電圧を例えば数Vから10,000V等
と大幅に変更して使用するような仕様が要求される場合
がある。かかる場合において、出力端子4、4´の電圧
を小さく設定する場合を考慮すると、電圧制御回路6の
負担する4´、8´間の電圧が大きくなる。この場合、
電圧制御回路6の絶縁耐圧を大きくする必要があるた
め、これに使用する半導体素子やその他の回路素子、お
よび回路基板や接続用端子など周辺部材に関して、高い
安全性を考慮した選択が必要となる。さらに、電圧制御
回路6による電力損失が大きくなるという経済的損失も
問題となっている。
【0006】電圧制御回路6の負担を減らすために、例
えば変圧器の2次側に出力電圧の異なる複数のタップを
設け、タップの切替えにより電圧整流回路3の出力端子
8、8´の電圧を切替える方法も採用されている。しか
し、かかる切替えは高電圧の下で行われるため、切替え
タップの耐電圧が問題となり、電源安定化回路の故障の
一因ともなっている。
【0007】したがって、この発明は、上記従来の問題
点に鑑みてなされたもので、直流出力電圧を例えば数V
から10,000V等と大幅に変更して使用する場合に
おいても、変圧器の2次側に切替えタップを特に使用せ
ずに、電圧制御回路6の負担する電圧も大きくならない
電源安定化回路を提供することをその目的とするもので
ある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は図1に示すように変圧器2の前段に交流電
圧制御回路9を具備するものである。本発明は電源安定
化回路であって、交流電源と接続される交流電圧制御回
路と、交流電圧制御回路と1次側巻線が接続されている
変圧器と、変圧器の2次側巻線に接続されている整流回
路と、整流回路に接続されている電圧制御回路と、電圧
制御回路と直列に接続されている直流出力端子と、直流
出力端子の電圧を検出して電圧制御回路を制御する電圧
比較回路とを具備することを特徴とする電源安定化回路
である。
【0009】さらに本発明は、交流電圧制御回路と変圧
器の1次側巻線が直列に接続されていることを特徴とす
る電源安定化回路であり、整流回路が倍電圧整流回路で
あることを特徴とする電源安定化回路であり、電圧制御
回路は複数のFETからなる縦接続回路を含むことを特
徴とする電源安定化回路であり、電圧制御回路と電圧比
較回路はフォトカプラーにより結合されていることを特
徴とする電源安定化回路である。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図面図
1〜図4に示す具体例に基づいて詳細に説明する。以下
の実施の形態および図面の記載において、同様の要素は
同様の参照番号により表される。
【0011】図1は、本発明による電源安定化回路の一
実施の形態を示すブロック構成図である。同図に示すよ
うに、本発明の電源安定化回路10は、交流電圧制御回
路9、変圧器2、倍電圧整流回路13、電圧制御回路
6、直流出力端子4、4´および電圧比較回路12を具
備する。
【0012】図1において、1、1´は入力端子であ
り、通常100Vの商用交流電源に接続される。9は交
流電圧制御回路で、入力電圧の安定化と変圧器2への入
力電圧Vinを設定する機能を有する。直流出力電圧Vo
の所定の設定値に対して電圧制御回路6の負荷を軽くす
るためのもので、変圧器2への入力電圧Vinを下げしか
も段階的に設定可能とする。さらに、交流入力電圧の変
化に対して変圧器2への入力電圧Vinを安定化させるた
めの制御を行い、直流出力回路の出力電圧の安定化を助
ける。
【0013】この実施例においては、例えば、下記所定
の直流出力電圧Vo に対し、変圧器入力電圧Vinを以下
のように設定する。 直流出力電圧Vo 変圧器入力電圧Vin 8〜10KV 93V 6〜 8KV 73V 4〜 6KV 60V 0〜 4KV 40V 2は変圧器で交流電圧を昇圧する。もし直流出力電圧V
o の最大が100V以下の場合であれば、変圧器2を降
圧する変圧器とすることも可能である。以下に述べる倍
電圧整流回路を使用する場合には、上記0〜10KVの
直流出力電圧Vo を得るためには昇圧比(2次巻線/1
次巻線)50の変圧器2を用いる。
【0014】この実施例における整流回路13は、図3
に示すように倍電圧整流回路であり、入力実効電圧の2
1/2 倍より大きい直流電圧を得ることができる。変圧器
の昇圧比が極端に大きくなると変圧器の制作がより困難
になるために使用する。倍電圧整流回路に替えて、セン
タタップ形の全波整流回路やブリッジ形の全波整流回
路、または半波整流回路等を使用することも可能であ
る。この場合は昇圧比100以上の変圧器2を用いる。
【0015】通常のダイオードのみからなる整流回路の
出力電圧は大きなリップル電圧を含むので、このリップ
ル電圧を低減するため、コンデンサやインダクタンスな
どのエネルギー蓄積素子を用いた平滑回路が接続されて
いる。図3に示す実施例においてはコンデンサが使用さ
れている。
【0016】直流出力端子は4、4´で負荷5が接続さ
れる。図1に示す本実施例の電源安定化回路10は直列
制御形回路であり、負荷5にかかる電圧を調整する電圧
制御回路6が負荷5と直列に接続されている。
【0017】電圧制御回路6には電圧比較回路12が接
続されている。電圧比較回路12は負荷5が接続される
直流出力端子は4、4´と接続されて、直流出力電圧の
変動を検出し、内蔵の基準電位と比較して出力電圧が設
定電圧に維持されるよう電圧制御回路6の電圧制御を行
う通常使用されている電圧比較回路である。
【0018】図2に交流電圧制御回路9の具体例を示
す。Aトランス14は1次側巻線が交流入力端子1、1
´と接続されており、2次側巻線はそれぞれセンタタッ
プとの間で18Vに降圧され、ダイオード16、16´
と接続されてセンタタップ形整流回路を形成する。17
は3端子レギュレータでコンデンサ18の両端に−15
Vに設定された電圧を出力する。抵抗19を介して6V
のツェナーダイオード20が接続され、基準電圧−6V
が生成される。
【0019】Bトランス15は1次側が変圧器2の1次
側入力と接続されており、2次側はそれぞれセンタタッ
プとの間で1次側電圧に対し18/100に降圧され、
ダイオード21、21´と接続してセンタタップ形整流
回路を形成する。コンデンサ22、および抵抗23はセ
ンタタップ形整流回路の出力を平滑化する。この部分は
変圧器2の1次側の電圧を検出する。
【0020】点線で囲まれた22は変圧器2と直列に接
続された交流部の直列制御負荷である。トランジスタ2
3、23´によるダーリントン接続回路、およびこれに
直列に接続されたトランジスタ24、24´によるダー
リントン接続回路が実質的な制御のための負荷を形成す
る。ダイオード25、26、27、28によりブリッジ
形整流回路が形成され、上記ダーリントン接続回路を直
流電圧により駆動することができる。コンデンサ29が
ブリッジ形整流回路の平滑化のために配置される。
【0021】直列制御負荷22は主にトランジスタ30
により制御される。トランジスタ30の出力によりトラ
ンジスタ23、23´によるダーリントン接続回路が駆
動され直列制御負荷22が負担する電圧が制御される。
【0022】変圧器入力電圧Vinの93V,73V,6
0V,40Vへの設定は、電圧設定抵抗31、32、3
3、34への接続端子(1) 、(2) 、(3) 、(4) の切替え
により行われる、この切替えは例えばロータリスイッチ
36により行う。
【0023】電圧制御トランジスタ30のベース電圧e
0 は、電圧設定抵抗31(および32、33、34)と
電圧設定抵抗35による分圧により設定される。電圧設
定抵抗31はAトランス側の出力(上記ツェナーダイオ
ード20による−6V)に接続されており、電圧設定抵
抗35はBトランス側の出力(ダイオード21、21´
の出力)に接続されている。
【0024】ちなみに、電源電圧変動がない場合に抵抗
31、32、33、34の抵抗値をそれぞれ、10k
Ω、5kΩ、5kΩ、10kΩとし、抵抗35の抵抗値
を62kΩとした場合、ロータリスイッチ36により電
圧設定抵抗の接続端子を(1) 、(2) 、(3) 、(4) に切り
替えることにより、変圧器入力電圧Vinを93V,73
V,60V,40Vに設定することができる。
【0025】直列制御負荷22には必要があれば、例え
ばボリューム抵抗器である可変抵抗37を配置すること
もできる。1V以下の電圧調整を可変抵抗37により行
うことが可能である。
【0026】図3に倍電圧整流回路13を示す。ダイオ
ード41、41´、コンデンサ38、38´、抵抗3
9、39´により形成される。なお、図4に示す電圧制
御回路6に所定の定電圧を供給するためツェナーダイオ
ード40が接続されている。他の方法で所定の定電圧を
供給する場合にはツェナーダイオード40は除くことが
できる。図3の倍電圧整流回路は一実施例を示したもの
であり、この実施例に示す回路に限定されるものではな
い。
【0027】図4に電圧制御回路6を示す。38はフォ
トカプラの受光トランジスタで電圧比較回路12からの
制御出力を受ける。電圧比較回路12との電気的絶縁を
確実にするためフォトカプラが使用される。FET39
および抵抗40によるFETの縦接続回路により電圧制
御回路6の負荷が形成され、出力端子4、4´間に接続
される負荷5と直列に接続され直列制御形回路を形成す
る。FET39は例えば20個縦接続される。
【0028】以上はFETの縦接続回路を用いた電圧制
御回路6の実施例であるが、ダーリントン接続のエミッ
タフォロワ回路を用いた直列制御回路(図示せず)とす
ることも可能である。この場合、電圧比較回路12は直
流出力電圧V0 を所定の基準電圧と比較する誤差増幅器
による負帰還のループ(図示せず)として形成すること
も可能である。
【0029】以上本発明の実施例について説明したが、
ここに記載された本発明の実施例は単なる一例を示すも
のであり、本システムの実施例は多様に変形されること
が可能である。
【0030】
【発明の効果】この発明に係る電源安定化回路によれ
ば、従来の電源安定化回路と比較し、直流出力電圧を数
Vから10,000V等と大幅に変更して使用する場合
においても、直流側の電圧制御回路6の負担する電圧を
小さく抑えることが可能となり、システムの信頼性が向
上する。また交流側および直流側の双方で電圧制御を行
うので、より安定した電源回路を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電源安定化回路の実施例を示すブ
ロック図である。
【図2】本発明の交流電圧制御回路を示す図である。
【図3】本発明に係る倍電圧整流回路を示す図である。
【図4】本発明に係る電圧制御回路を示す図である。
【図5】従来の電源安定化回路を示す図である。
【符号の説明】
1、1´ … 入力端子 2 … 変圧器 3 … 電圧整流回路 4、4´ … 出力端子 5 … 負荷 6 … 電圧制御回路 7 … 電圧設定回路 8 … 電圧整流回路6の出力端子 9 … 交流電圧制御回路 10,11 … 電源安定化回路 12 … 電圧比較回路 13 … 倍電圧整流回路 14 … Aトランス 15 … Bトランス 16、16´、21、21´、25、26、27、2
8、41、41´ …ダイオード 17 … 3端子レギュレータ 18、22、29、38、38´ … コンデンサ 19、23、39、39´,40 … 抵抗 20、40 … ツェナーダイオード 22 … 交流部の直列制御負荷 23、23´、24、24´、30 …トランジスタ 31、32、33、34,35 …電圧設定抵抗 36 … ロータリスイッチ 37 …可変抵抗 38 … フォトカプラ 39 … FET 40 … FETゲートバイアス抵抗器

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電源安定化回路であって、 交流電源と接続される交流電圧制御回路と、 前記交流電圧制御回路と1次側巻線が接続されている変
    圧器と、 前記変圧器の2次側巻線に接続されている整流回路と、 前記整流回路に接続されている電圧制御回路と、 前記電圧制御回路と直列に接続されている直流出力端子
    と、 前記直流出力端子の電圧を検出して前記電圧制御回路を
    制御する電圧比較回路とを具備することを特徴とする電
    源安定化回路。
  2. 【請求項2】 前記交流電圧制御回路と前記1次側巻線
    は直列に接続されていることを特徴とする請求項1に記
    載の電源安定化回路。
  3. 【請求項3】 前記整流回路は倍電圧整流回路であるこ
    とを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電源安
    定化回路。
  4. 【請求項4】 前記電圧制御回路は複数のFETからな
    る縦接続回路を含むことを特徴とする請求項1ないし請
    求項3のいずれか1項に記載の電源安定化回路。
  5. 【請求項5】 前記電圧制御回路と前記電圧比較回路は
    フォトカプラーにより結合されていることを特徴とする
    請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の電源安
    定化回路。
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