JP2001161028A - 直流電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 少ない構成部品により、待機時の消費電力を
低減するとともに、電力供給時に余分な電力を消費しな
い直流電源装置を提供する。 【解決手段】 変圧器２と、一次巻線端部２１ｃと一次
巻線の途中の巻線から引き出された一次少巻線タップ２
１ｂとを切り替えるスイッチ３と、二次巻線の両端出力
をブリッジ整流するブリッジ整流手段４とを備え、ブリ
ッジ整流手段４の両出力端を第１の直流出力、ブリッジ
整流手段４の出力の片端と二次巻線の途中の巻線から引
き出された二次少巻線タップ２２ｂ間の電流をもとにし
た出力を第２の直流出力とし、第１の直流出力が負荷６
へ電源を供給するときはスイッチ３により入力を一次少
巻線タップ２１ｂに切り替え、負荷６へ電源を供給しな
いときはスイッチ３により入力を一次巻線端部２１ｃに
切り替える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直流電源装置に関
わり、特にスタンバイ時の消費電力を低減することがで
きる直流電源装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、直流電源装置は図３に示すものが
知られている。図３は従来の直流電源装置のブロック図
である。図３において、７１は入力端子、７２は待機時
にも電源供給が必要な回路に電源を供給するサブトラン
ス、７３は外部からオンオフが制御可能な入力スイッ
チ、７４は負荷に電源を供給するメイントランスであ
る。サブトランス７２の一次側は直接入力端子７１に接
続され、メイントランス７４の一次側は入力スイッチ７
３を介して入力端子７１に接続されている。

【０００３】７５はサブ整流部、７６はメイン整流部で
あり、各々はブリッジ整流素子とこのブリッジ整流素子
の出力に接続された蓄電器からなっている。サブトラン
ス７２の二次側はサブ整流部７５、メイントランス７４
の二次側はメイン整流部７６に接続され、それぞれ整流
と平滑がなされる。

【０００４】７７は本直流電源装置が電源を供給する負
荷であり、メイン整流部７６の出力が直接接続され電源
が供給される。負荷７７への電源供給のオンオフは入力
スイッチ７３によって切り替えられる。

【０００５】７８は電圧調整部、７９はシステムコント
ローラ、８０はスイッチ駆動部であり、サブ整流部７５
の出力は電圧調整部７８により所定の電圧に調整しシス
テムコントローラ７９に供給される。スイッチ駆動部８
０にはサブ整流部７５の出力が供給されており、これを
システムコントローラ７９によりオンオフすることによ
って入力スイッチ７３を駆動している。

【０００６】８１は操作部、８２は受光部である。操作
部８１の操作あるいは図示しない遠隔制御部からの指令
を受光部８２が検出することにより、システムコントロ
ーラ７９がスイッチ駆動部８０を介して入力スイッチ７
３をオンオフし、負荷７７に対する出力をオンオフする
ように構成されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような直流電源装
置は、トランスを、負荷に電源を供給するメイントラン
ス７４と待機時にも電源供給が必要な回路に電源を供給
するサブトランス７２に分け、待機時にはメイントラン
ス７４の一次側に給電をしないことにより待機時の消費
電力を低減するものである。しかしながら、負荷７７へ
の電源供給時には、メイントランス７４とサブトランス
７２の２つのトランスが動作するため、トランスが１つ
である場合と比べて効率が低下し、余分な電力を消費す
ることとなる。また、メイントランス７４とサブトラン
ス７２、メイン整流部７６とサブ整流部７５を備えるた
め、部品数が増加しコストアップとなる問題があった。

【０００８】本発明は、少ない構成部品により、待機時
の消費電力を低減するとともに、電源供給時に余分な電
力を消費しない直流電源装置を提供することを目的とし
てなされたものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の直流電源装置は、一次巻線の途中の巻線から
引き出された一次少巻線タップと二次巻線の途中の巻線
から引き出された二次少巻線タップとを備えた変圧器
と、一次巻線端部と一次少巻線タップとを切り替えるス
イッチと、二次巻線の両端出力をブリッジ整流するブリ
ッジ整流手段とを備え、ブリッジ整流手段の両出力端を
第１の直流出力、ブリッジ整流手段の出力の片端と二次
少巻線タップ間の電流をもとにした出力を第２の直流出
力とし、第１の直流出力が負荷へ電源を供給するときは
スイッチにより入力を一次少巻線タップに切り替え、第
１の直流出力が負荷へ電源を供給しないあるいは負荷が
寡少のときはスイッチにより入力を一次巻線端部に切り
替えるものである。

【００１０】これにより、第１の直流出力をブリッジ整
流手段の両出力端間、第２の直流出力をブリッジ整流手
段の出力の片端と二次少巻線タップ間の電流をもとに出
力することにより、第１の直流出力と第２の直流出力を
１つの変圧器から出力することができ、構成部品が少な
く第１の直流出力が負荷へ電源を供給するときに余分な
電力を消費せず、第１の直流出力が負荷へ電源を供給し
ないあるいは負荷が寡少となる待機時には入力を一次巻
線端部に切り替え励磁電流を下げることにより消費電力
を低減することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の直流電
源装置は、一次巻線の途中の巻線から引き出された一次
少巻線タップと二次巻線の途中の巻線から引き出された
二次少巻線タップとを備えた変圧器と、一次巻線端部と
一次少巻線タップとを切り替えるスイッチと、二次巻線
の両端出力をブリッジ整流するブリッジ整流手段とを備
え、ブリッジ整流手段の両出力端を第１の直流出力、ブ
リッジ整流手段の出力の片端と二次少巻線タップ間の電
流をもとにした出力を第２の直流出力とし、第１の直流
出力が負荷へ電源を供給するときはスイッチにより入力
を一次少巻線タップに切り替え、第１の直流出力が負荷
へ電源を供給しないあるいは負荷が寡少のときはスイッ
チにより入力を一次巻線端部に切り替えるものであり、
第１の直流出力をブリッジ整流手段の両出力端間、第２
の直流出力をブリッジ整流手段の出力の片端と二次少巻
線タップ間の電流をもとに出力することにより、第１の
直流出力と第２の直流出力を１つの変圧器から出力する
ことができ、構成部品が少なく第１の直流出力が負荷へ
電源を供給するときに余分な電力を消費せず、第１の直
流出力が負荷へ電源を供給しないあるいは負荷が寡少と
なる待機時には入力を一次巻線端部に切り替え励磁電流
を下げることにより消費電力を低減することができる。

【００１２】本発明の請求項２に記載の発明は、請求項
１に記載の直流電源装置において、二次少巻線タップが
二次巻線の中間巻線から引き出された中間タップであ
り、中間タップとブリッジ整流手段の出力片端とを第２
の直流出力とするものであり、中間タップとブリッジ整
流手段の出力片端とを第２の直流出力とすることにより
１つのブリッジ整流器により第１の直流出力と第２の直
流出力とを得ることができる。

【００１３】本発明の請求項３に記載の発明は、請求項
１に記載の直流電源装置において、二次少巻線タップが
二次巻線の中間巻線からそれぞれ所定巻数目の巻線から
引き出された第１の中段タップおよび第２の中段タップ
であり、各々が第１の中段タップおよび第２の中段タッ
プに接続された２入力を有する全波整流手段とを備え、
全波整流手段の出力とブリッジ整流手段の出力片端とを
第２の直流出力とするものであり、第２の直流出力に、
より高い電圧を得ることができるため待機時の励磁電流
をさらに下げて消費電力をより低減することができると
ともに、全波整流手段は第１の中段タップと第２の中段
タップの電圧差を整流するのみであるため許容損失や耐
圧などの小さな整流手段を用いることができる。

【００１４】以下本発明の実施の形態について、図１か
ら図２を用いて説明する。

【００１５】（実施の形態１）図１は本発明の第１の実
施形態による直流電源装置のブロック図である。

【００１６】図１において、１は入力端子、２はトラン
スであり、一次巻線始端２１ａと、一次巻線途中の巻線
から引き出された一次少巻線タップ２１ｂと、一次巻線
終端２１ｃと、二次巻線始端２２ａと、二次巻線の中間
巻線から引き出された中間タップ２２ｂと、二次巻線終
端２２ｃとを備える。４は、入力端子１からの入力を一
次巻線終端２１ｃと一次少巻線タップ２１ｂとに切り替
えるとともに外部から切り替えが制御可能な入力スイッ
チである。

【００１７】入力端子１の片端はトランス２の一次巻線
始端２１ａに直接接続されている。入力端子１の他端は
入力スイッチ４を介して一次少巻線タップ２１ｂと一次
巻線終端２１ｃの何れかに切り替えて接続される。

【００１８】５はブリッジ整流部であり、２つの入力と
カソードおよびアノードを備えたブリッジ整流素子５ａ
と、ブリッジ整流素子５ａの出力に接続された負荷蓄電
器５ｂからなっている。トランス２の二次巻線始端２２
ａと二次巻線終端２２ｃはブリッジ整流部５に接続され
整流と平滑がなされている。

【００１９】７は、中間タップ２２ｂとブリッジ整流素
子５ａのアノード間に接続された中間蓄電器である。

【００２０】８は本直流電源装置が電源を供給する負
荷、９はシステムコントローラ１１により負荷８への出
力をオンオフする出力スイッチである。ブリッジ整流部
５の出力は出力スイッチ９を介して負荷８に接続され、
システムコントローラ１１により出力スイッチ９を切り
替え負荷８への出力をオンオフする。

【００２１】１０は、入力電圧を所定の出力電圧に調整
する電圧調整部、１１は負荷電源のオンオフを制御する
システムコントローラである。１２は、入力スイッチ４
を駆動するスイッチ駆動部である。中間タップ２２ｂは
電圧調整部１０に接続され、電圧を一定に保ちシステム
コントローラ１１に給電している。また中間タップ２２
ｂはスイッチ駆動部１２にも接続され、入力スイッチ４
を駆動する電源を供給している。システムコントローラ
１１は、その出力によりスイッチ駆動部１２と出力スイ
ッチ９を制御する。

【００２２】１３は操作部、１４は受光部である。シス
テムコントローラ１１は、操作部１３の操作あるいは図
示しない遠隔制御部からの指令を受光部１４が検出する
ことにより、出力スイッチ９をオンオフするとともに、
スイッチ駆動部１２を介して入力スイッチ４を切り替え
て待機時の消費電力を低減するように構成されている。

【００２３】以上のように構成された直流電源装置につ
いて、以下その動作について説明する。

【００２４】負荷８に電源を供給する場合においては、
入力スイッチ４は一次少巻線タップ２１ｂに切り替えら
れ、一次巻線始端２１ａと一次少巻線タップ２１ｂ間を
励磁電流が流れるように接続される。このとき出力スイ
ッチ９はオンになっており、二次巻線始端２２ａと二次
巻線終端２２ｃ間に発生する交流はブリッジ整流部５に
より整流と平滑がなされ、負荷８に出力される。

【００２５】中間タップ２２ｂ電圧は、グランドすなわ
ちブリッジ整流素子５ａのアノードに対して、二次巻線
始端２２ａおよび二次巻線終端２２ｃの交流を全波整流
した電圧となる。ゆえに中間タップ２２ｂの電圧は、グ
ランドに対してブリッジ整流素子５ａのカソードの約半
分の電圧となる。

【００２６】この中間タップ２２ｂの直流電圧が電圧調
整部１０により所定の出力電圧に調整されシステムコン
トローラ１１に供給される。

【００２７】システムコントローラ１１は、負荷８に電
源を供給する場合に制御出力をＨｉｇｈとし、出力スイ
ッチ９をオンするとともにスイッチ駆動部１２を介して
入力スイッチ４を一次少巻線タップ２１ｂに切り替えて
いる。

【００２８】電源入力が一次少巻線タップ２１ｂと一次
巻線始端２１ａ間に接続されることにより、励磁電流が
上がりトランス２は負荷８に十分な電源供給をすること
ができる。

【００２９】負荷８に電源を供給しない場合には、図示
しない遠隔制御部または操作部１３を操作することによ
り、システムコントローラ１１は制御出力をＬｏｗと
し、出力スイッチ９をオフする。制御出力をＬｏｗとす
ることにより、スイッチ駆動部１２を介して入力スイッ
チ４は一次巻線終端２１ｃに切り替えられる。

【００３０】電源入力が一次巻線終端２１ｃと一次巻線
始端２１ａ間に接続されることにより、励磁電流が下が
りトランス２はシステムコントローラ１１および入力ス
イッチ４など、中間タップ２２ｂに接続されている回路
に動作させるに必要十分な出力となり、待機時の消費電
力が低減される。

【００３１】このときにも、トランス２はシステムコン
トローラ１１および入力スイッチ４など、中間タップ２
２ｂに接続されている回路に動作させるに必要十分な電
源供給がなされているため、図示しない遠隔制御部また
は操作部１３を操作することにより、負荷８への出力を
オンに切り替えることができる。負荷８への出力をオン
に切り替える操作により、再びシステムコントローラ１
１は制御出力をＨｉｇｈとし、出力スイッチ９をオンす
るとともにスイッチ駆動部１２を介して入力スイッチ４
を一次少巻線タップ２１ｂに切り替えトランス２は負荷
８に十分な電源供給をすることができる。

【００３２】以上のように本実施形態によれば、１つの
トランス２と１つのブリッジ整流部５により負荷８に十
分な電源供給をすることができる直流出力と、システム
コントローラ１１および入力スイッチ４を動作させる直
流出力を供給することができ、構成部品を少なくするこ
とができるとともに、負荷８への電源供給時に余分な電
力を消費せず、待機時には電源入力を一次巻線終端２１
ｃと一次巻線始端２１ａ間に切り替えることにより励磁
電流を下げることができ、待機時の消費電力を低減する
ことができる。

【００３３】（実施の形態２）図２は本発明の第２の実
施形態による直流電源装置のブロック図である。

【００３４】図２において、３はトランスであり、一次
巻線始端３１ａと、一次巻線途中の巻線から引き出され
た一次少巻線タップ３１ｂと、一次巻線終端３１ｃと、
二次巻線始端３２ａと、二次巻線の図示しない中間巻線
からそれぞれ所定巻数目の巻線から引き出された第１の
中段タップ３２ｂと、第２の中段タップ３２ｂと、二次
巻線終端３２ｄとを備える。

【００３５】入力端子１の片端はトランス３の一次巻線
始端３１ａに直接接続されており、他端は入力スイッチ
４を介し、一次少巻線タップ３１ｂと一次巻線終端３１
ｃの何れかに切り替えて接続される。トランス３の二次
巻線始端３２ａと二次巻線終端３２ｃはブリッジ整流部
５に接続され整流と平滑がなされている。

【００３６】６は全波整流部であり、２つのアノードお
よび１つのカソードを備えた全波整流素子６ａと、全波
整流素子６ａのカソードとブリッジ整流素子５ａのアノ
ード間に接続された中段蓄電器６ｂからなっている。全
波整流素子６ａの一方のアノードは第１の中段タップ３
２ｂ、他方のアノードは第２の中段タップ３２ｃにそれ
ぞれ接続されている。

【００３７】全波整流部６の出力は電圧調整部１０に接
続され、電圧を一定に保ちシステムコントローラ１１に
給電している。また全波整流部６の出力はスイッチ駆動
部１２にも接続され、入力スイッチ４を駆動する電源を
供給している。

【００３８】以上のように構成された直流電源装置につ
いて、以下その動作について説明する。

【００３９】負荷８に電源を供給する場合においては、
入力スイッチ４は一次少巻線タップ３１ｂに切り替えら
れ、一次巻線始端３１ａと一次少巻線タップ３１ｂ間を
励磁電流が流れるように接続される。このとき出力スイ
ッチ９はオンになっており、二次巻線始端３２ａと二次
巻線終端３２ｃ間に発生する交流はブリッジ整流部５に
より整流と平滑がなされ、負荷８に出力される。

【００４０】全波整流部６の出力について、トランス３
の二次巻線には中間巻線から引き出された中間タップが
存在すると仮定し、この中間タップを基準とした電圧を
用いて説明する。

【００４１】中間タップの電圧は、グランドすなわちブ
リッジ整流素子５ａのアノードに対して二次巻線始端３
２ａおよび二次巻線終端３２ｄの交流を全波整流した電
圧となる。ゆえに中間タップの電圧は、グランドに対し
てブリッジ整流素子５ａのカソードの約半分の電圧とな
る。

【００４２】第１の中段タップ３２ｂと第２の中段タッ
プ３２ｃとを入力とする全波整流素子６ａのカソード
は、中間タップに対して第１の中段タップ３２ｂおよび
第２の中段タップ３２ｃの交流を全波整流した電圧とな
る。

【００４３】ゆえに、グランドに対して全波整流素子６
ａのカソードは、中間タップの電圧より高く、ブリッジ
整流素子５ａのカソードより低い電圧となる。

【００４４】この全波整流素子６ａのカソード、すなわ
ち全波整流部６の出力の直流電圧が電圧調整部１０によ
り所定の出力電圧に調整されシステムコントローラ１１
に供給される。

【００４５】システムコントローラ１１は、負荷８に電
源を供給する場合に制御出力をＨｉｇｈとし、出力スイ
ッチ９をオンするとともにスイッチ駆動部１２を介して
入力スイッチ４を一次少巻線タップ３１ｂに切り替えて
いる。

【００４６】電源入力が一次少巻線タップ３１ｂと一次
巻線始端３１ａ間に接続されることにより、励磁電流が
上がりトランス３は負荷８に十分な電源供給をすること
ができる。

【００４７】負荷８に電源を供給しない場合には、電源
入力が一次巻線終端３１ｃと一次巻線始端３１ａ間に接
続されることにより、励磁電流が下がりトランス３はシ
ステムコントローラ１１および入力スイッチ４など、全
波整流部６の接続されている回路に動作させるに必要十
分な出力となり、待機時の消費電力が低減される。

【００４８】このときにも、トランス３はシステムコン
トローラ１１および入力スイッチ４など、全波整流部６
の出力に接続されている回路に動作させるに必要十分な
電源供給がなされているため、図示しない遠隔制御部ま
たは操作部１３を操作することにより、負荷８への出力
をオンに切り替えることができる。負荷８への出力をオ
ンに切り替える操作により、再びシステムコントローラ
１１は制御出力をＨｉｇｈとし、出力スイッチ９をオン
するとともにスイッチ駆動部１２を介して入力スイッチ
４を一次少巻線タップ３１ｂに切り替えトランス３は負
荷８に十分な電源供給をすることができる。

【００４９】以上のように本実施形態によれば、１つの
トランス３によって負荷８に十分な電源供給をすること
ができる直流出力と、システムコントローラ１１および
入力スイッチ４を動作させる直流出力を供給することが
でき、構成部品を少なくすることができるとともに、負
荷８への電源供給時にも余分な電力を消費しない。

【００５０】また、電圧調整部１０および入力スイッチ
４に供給される電圧は、中間タップの電圧より高い電圧
が供給可能となる。このため、一次少巻線タップ３１ｂ
と一次巻線終端３１ｃ間の巻線数を多くし、さらに励磁
電流を下げた場合であってもシステムコントローラ１１
に必要な電圧を供給することができ、待機時の消費電力
を低減することができる。

【００５１】さらに、全波整流部６の出力は、中間タッ
プの電圧より高く、ブリッジ整流素子５ａのカソードよ
り低い電圧であるのに対して、全波整流部６は第１の中
段タップ３２ｂと第２の中段タップ３２ｃの交流を全波
整流するのみであるため許容損失や耐圧などの小さな整
流手段を用いることができる。

【００５２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、第１の直
流出力をブリッジ整流手段の両出力端間、第２の直流出
力をブリッジ整流手段の出力の片端と二次少巻線タップ
間の電流をもとに出力することにより、第１の直流出力
と第２の直流出力を１つの変圧器から出力することがで
き、構成部品が少なく第１の直流出力が負荷へ電源を供
給するときに余分な電力を消費せず、第１の直流出力が
負荷へ電源を供給しないあるいは負荷が寡少となる待機
時には入力を一次巻線端部に切り替え励磁電流を下げる
ことにより消費電力を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による直流電源装置の
ブロック図

【図２】本発明の第２の実施形態による直流電源装置の
ブロック図

【図３】従来の直流電源装置のブロック図

【符号の説明】

２ トランス ２１ｂ 一次少巻線タップ ２１ｃ 一次巻線終端 ２２ｂ 中間タップ ３ トランス ３１ｂ 一次少巻線タップ ３１ｃ 一次巻線終端 ３２ｂ 第１の中段タップ ３２ｃ 第２の中段タップ ４ 入力スイッチ ５ａ ブリッジ整流素子 ６ａ 全波整流素子 ８ 負荷

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一次巻線の途中の巻線から引き出された
   一次少巻線タップと二次巻線の途中の巻線から引き出さ
   れた二次少巻線タップとを備えた変圧器と、一次巻線端
   部と前記一次少巻線タップとを切り替えるスイッチと、
   二次巻線の両端出力をブリッジ整流するブリッジ整流手
   段とを備え、前記ブリッジ整流手段の両出力端を第１の
   直流出力、前記ブリッジ整流手段の出力の片端と前記二
   次少巻線タップ間の電流をもとにした出力を第２の直流
   出力とし、第１の直流出力が負荷へ電源を供給するとき
   は前記スイッチにより入力を前記一次少巻線タップに切
   り替え、第１の直流出力が負荷へ電源を供給しないある
   いは負荷が寡少のときは前記スイッチにより入力を前記
   一次巻線端部に切り替えることを特徴とする直流電源装
   置。
2. 【請求項２】 前記二次少巻線タップが二次巻線の中間
   巻線から引き出された中間タップであり、前記中間タッ
   プと前記ブリッジ整流手段の出力片端とを第２の直流出
   力とする請求項１記載の直流電源装置。
3. 【請求項３】 前記二次少巻線タップが二次巻線の中間
   巻線からそれぞれ所定巻数目の巻線から引き出された第
   １の中段タップおよび第２の中段タップであり、各々が
   第１の中段タップおよび第２の中段タップに接続された
   ２入力を有する全波整流手段とを備え、前記全波整流手
   段の出力と前記ブリッジ整流手段の出力片端とを第２の
   直流出力とする請求項１記載の直流電源装置。