JP2001190065A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単で消費電力の少ない構成で、貫通電流の
発生や負荷からの電流の逆流が防止される電源装置を提
供することである。 【解決手段】 交流電源ＡＣＶの両出力端のうち変成器
Ｔ１に接続されている方が正極性になると、トランジス
タＴＲ１及びＦＥＴ１がオンして、交流電源ＡＣＶから
一次巻線ｗ１を経て負荷Ｚへと電流が流れる。このとき
トランジスタＴＲ２はオフするので、抵抗器Ｒ３には電
圧降下が生じず、トランジスタＦＥＴ２はオフする。交
流電源ＡＣＶと一次巻線ｗ１との接続点の電位が一次巻
線ｗ１と負荷Ｚとの接続点の電位以下になると、トラン
ジスタＴＲ１及びＦＥＴ１がオフして一次巻線ｗ１に逆
起電力が生じ、二次巻線ｗ２にも等量の起電力が生じ
る。一次巻線ｗ１の逆起電力が負荷Ｚの両端間の電圧に
達するとトランジスタＴＲ２はオンし、トランジスタＦ
ＥＴ２もオンする。これにより一次巻線ｗ１から負荷Ｚ
へと電流が流れ、整流作用が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電源装置に関
し、特に、損失の少ない整流器及びスイッチング電源に
関する。

【０００２】

【従来の技術】交流電力の整流を行うときに生じる電力
損失や電圧降下を軽減するため、整流素子としてショッ
トキーダイオードを用いる手法や、同期整流を行う手法
がある。ショットキーダイオードは、順方向電圧が０．
４ボルト程度であるため、順方向電圧が０．６ボルト程
度である通常のシリコンダイオードを用いる場合より
も、整流により得られる直流電圧の低下量が軽減され
る。

【０００３】また、同期整流は、印加された交流電圧の
極性の反転に同期して、バイポーラトランジスタや電界
効果トランジスタ等のトランジスタをオン及びオフする
ことにより、トランジスタに整流作用を行わせる手法で
ある。トランジスタがオンしているときのトランジスタ
の電流路の両端間（例えば、バイポーラトランジスタの
エミッタ−コレクタ間や、電界効果トランジスタのソー
ス−ドレイン間）の電圧は、数十ミリボルト程度とな
る。従って、同期整流の手法によれば、整流素子として
シリコンダイオードを用いる場合よりも、整流により得
られる直流電圧の低下量が軽減される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来は、同期
整流を行う場合、トランジスタのオン及びオフのタイミ
ングの決定が困難であり、タイミングを決定する装置の
構成は複雑で、消費電力も大きかった。

【０００５】また、整流する対象の交流電圧の極性が、
出力すべき直流電圧の極性と一致しているにもかかわら
ずトランジスタがオンせずに整流の効率が悪化したり、
整流する対象の交流電圧の極性が出力すべき直流電圧の
極性と一致していないにもかかわらずトランジスタがオ
ンしてしまう危険が大きかった。

【０００６】また、複数のトランジスタを用いて同期整
流の手法により全波整流を行う場合、複数のトランジス
タが同時にオフすることにより整流の効率が悪化する危
険があった。また、複数のトランジスタが同時にオンす
ることにより、負荷に流れることなく同時にオンした各
トランジスタの電流路に貫通電流が流れ、極めて大きな
電力損失を発生する危険もあった。更に、複数のトラン
ジスタが同時にオンする場合は、負荷が容量性負荷であ
るなどのため負荷からトランジスタの電流路へと電流が
逆流する危険もあった。

【０００７】この発明は、上記実状に鑑みてなされたも
ので、簡単で消費電力の少ない構成で、貫通電流の発生
や負荷からの電流の逆流が防止される電源装置を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の電源装置は、一対の入力端と、各前記入
力端から供給される電流を外部の負荷に流すための第１
の電流路を備え、各前記入力端の一方の電位を基準とし
た他方の電圧の極性を判別し、所定の極性であると判別
したとき、前記第１の電流路を導通させる第１判別手段
と、前記第１の電流路が導通しているか否かを判別し、
導通していないと判別したとき起電力を発生する第２判
別手段と、前記第２判別手段が発生する起電力により発
生する電流を、前記第１の電流路が導通したときに前記
負荷に流れる電流と同一の向きで前記負荷に流すための
第２の電流路を備え、前記第２判別手段が起電力を発生
したか否かを判別し、発生したと判別したとき前記第２
の電流路を実質的に導通させ、発生していないと判別し
たとき前記第２の電流路を実質的に遮断する第３判別手
段と、を備える、ことを特徴とする。

【０００９】このような電源装置の構成は簡単であり、
また、このような電源装置では、負荷電流が第１の電流
路に供給されていないときも、第２判別手段が発生した
起電力による電流が負荷に流れる。そして、第２判別手
段が起電力を生じていないときは第２の電流路が遮断さ
れるので、第２の電流路に貫通電流が流れることによる
電力消費の発生も少なく、また、負荷からの電流が第２
の電流路へと逆流する事態も防止される。

【００１０】前記第１判別手段は、たとえば、第１の制
御端及び前記第１の電流路を備え、前記第１の電流路の
一端と前記第１の制御端との間の電圧が所定の条件に合
致したとき前記第１の電流路を飽和領域でオンし、合致
しないとき実質的にオフする第１のスイッチング素子
と、前記第１の電流路の前記一端と前記第１の制御端と
の間に接続されたバイアス用負荷と、各前記入力端の前
記一方の電位を基準とした前記他方の電圧の極性が前記
所定の極性であるとき、前記入力端から供給される電流
を前記バイアス用負荷に流す第１の初期電流供給手段
と、を備えることにより、第１の電流路をオン及びオフ
する。第１のスイッチング素子は飽和領域でオンするの
で、第１のスイッチング素子がオンしているときの第１
の電流路内での電圧降下は実質的に発生せず、従って電
力消費が実質的に発生しない。

【００１１】前記第１のスイッチング素子は、たとえ
ば、前記第１の制御端として機能するゲートと、前記第
１の電流路の両端として機能するドレイン及びソースを
備えるエンハンスメント型電界効果トランジスタより構
成されていればよい。

【００１２】前記第２判別手段は、前記第１の電流路に
流れる電流を自己に通過させる第１のインダクタより構
成されていてもよい。この場合、前記第１のインダクタ
の両端間に前記起電力を発生させる。

【００１３】前記第３判別手段は、第２の制御端及び前
記第２の電流路を備え、前記第２の電流路の一端と前記
第２の制御端との間の電圧が所定の条件に合致したとき
前記第２の電流路を飽和領域でオンし、合致しないとき
実質的にオフする第２のスイッチング素子と、前記第２
の電流路に並列に接続されており、前記第１のインダク
タが起電力を発生したとき前記第１のインダクタに電流
を流す第２の初期電流供給手段と、前記第１のインダク
タに誘導結合された第２のインダクタと、前記第２のイ
ンダクタが発生した電圧を前記第２の電流路の一端と前
記第２の制御端との間に印加するバイアス電圧印加手段
と、を備えることにより、第２の電流路をオン及びオフ
し、第１の電流路がオフしている間、負荷に電流を供給
する。第２のスイッチング素子は飽和領域でオンするの
で、第２のスイッチング素子がオンしているときの第２
の電流路内での電圧降下は実質的に発生せず、従って電
力消費が実質的に発生しない。

【００１４】前記バイアス電圧印加手段は、前記起電力
の大きさが所定の値を超えたか否かを判別し、超えたと
判別したとき、前記第２のインダクタが発生した電圧を
前記第２の電流路の一端と前記第２の制御端との間に印
加するものとすれば、負荷に印加される電圧が過小な値
となる事態が防止され、また、負荷から電流が逆流する
事態も防止される。

【００１５】前記第２のスイッチング素子は、たとえ
ば、前記第２の制御端として機能するゲートと、前記第
２の電流路の両端として機能するドレイン及びソースを
備えるエンハンスメント型電界効果トランジスタより構
成されていればよい。

【００１６】前記電源装置は、一次巻線と、前記一次巻
線に誘導結合された二次巻線とを備える変成器と、外部
より供給される直流電圧を、前記一次巻線の両端間に周
期的に断続して印加する手段と、を備えていてもよく、
この場合、前記二次巻線の両端は、各前記入力端に１対
１に接続されていれば、この電源装置は、外部より供給
される直流電圧の電圧を変換する直流−直流変換装置と
して機能する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態を、整流器を例として説明する。図１は、
この発明の実施の形態にかかる整流器の構成を示す回路
図である。図示するように、この整流器は、変成器Ｔ１
と、トランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＦＥＴ１及びＦＥＴ
２と、ダイオードＤ１及びＤ２と、抵抗器Ｒ１〜Ｒ４
と、コンデンサＣとより構成されており、一対の入力端
と、正極及び負極からなる出力端とを備えている。

【００１８】変成器Ｔ１は、パルストランス等より構成
され、互いに巻数が実質的に等しい一次巻線ｗ１及び二
次巻線ｗ２を備える。変成器Ｔ１の一次巻線ｗ１の一端
は、この整流器の入力端の一方に接続されており、他端
は、この整流器の出力端の正極に接続されている。変成
器Ｔ１の二次巻線ｗ２の一端は、トランジスタＦＥＴ１
の後述するソースに接続されており、他端は、トランジ
スタＴＲ２の後述するエミッタに接続されている。

【００１９】ただし、変成器Ｔ１の二次巻線ｗ２の両端
のうちトランジスタＦＥＴ１のソースに接続される方の
端は、一次巻線ｗ１に交流電流が流れたとき、一次巻線
ｗ１の両端のうちこの整流器の入力端に接続されている
方の端の電圧と同相で電圧が変化するように選ばれてい
る。

【００２０】トランジスタＴＲ１は、ＰＮＰ型バイポー
ラトランジスタより構成され、ベース、エミッタ及びコ
レクタを備える。トランジスタＴＲ１のベースは、抵抗
器Ｒ２を介して、この整流器の出力端の正極に接続され
ている。トランジスタＴＲ１のエミッタは、この整流器
の入力端の一方と変成器Ｔ１の一次巻線ｗ１の一端との
接続点に接続されている。トランジスタＴＲ１のコレク
タは、抵抗器Ｒ１を介して、この整流器の出力端の負極
に接続されている。

【００２１】トランジスタＴＲ２は、ＰＮＰ型バイポー
ラトランジスタより構成され、ベース、エミッタ及びコ
レクタを備える。トランジスタＴＲ２のベースは、抵抗
器Ｒ４を介して、この整流器の出力端の正極に接続され
ている。トランジスタＴＲ２のエミッタは、変成器Ｔ１
の二次巻線ｗ２の両端のうちトランジスタＦＥＴ２のソ
ースに接続されていない方の端に接続されている。トラ
ンジスタＴＲ２のコレクタは、抵抗器Ｒ３を介して、こ
の整流器の出力端の負極に接続されている。

【００２２】トランジスタＦＥＴ１は、ｎチャネルエン
ハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Silicon Fi
eld Effect Transistor）より構成され、ゲート、ソー
ス及びドレインを備える。トランジスタＦＥＴ１のゲー
トは、トランジスタＴＲ１のコレクタに接続されてい
る。トランジスタＦＥＴ１のソースは、この整流器の出
力端の負極に接続されており、ドレインは、この整流器
の入力端の他方（すなわち、変成器Ｔ１の一次巻線ｗ１
に接続されていない方）に接続されている。

【００２３】トランジスタＦＥＴ２は、ｎチャネルエン
ハンスメント型ＭＯＳＦＥＴより構成され、ゲート、ソ
ース及びドレインを備える。トランジスタＦＥＴ２のゲ
ートは、トランジスタＴＲ２のコレクタに接続されてい
る。トランジスタＦＥＴ２のソースは、この整流器の出
力端の負極に接続されている。トランジスタＦＥＴ２の
ドレインは、この整流器の入力端の上述の一方と変成器
Ｔ１の一次巻線ｗ１の一端との接続点に接続されてい
る。

【００２４】そして、トランジスタＦＥＴ１のドレイン
とソースとの間には、ソースからドレインに向かう向き
が順方向になるようにして、ダイオードＤ１が接続され
ている。また、トランジスタＦＥＴ２のドレインとソー
スとの間には、ソースからドレインに向かう向きが順方
向になるようにして、ダイオードＤ２が接続されてい
る。

【００２５】抵抗器Ｒ１は、トランジスタＦＥＴ１のゲ
ート−ソース間にバイアス電圧を印加するためのもので
あり、また、トランジスタＴＲ１のコレクタ−エミッタ
間に流れる電流の大きさを制限するためのものでもあ
る。抵抗器Ｒ１は、上述の通り、トランジスタＴＲ１の
コレクタとこの整流器の出力端の負極との間に接続され
ている。（換言すれば、トランジスタＦＥＴ１のゲート
とソースとの間に接続されている。）

【００２６】抵抗器Ｒ１の抵抗値は、後述する動作にお
いてトランジスタＴＲ１のエミッタ−コレクタ間に電流
が流れたとき、抵抗器Ｒ１の両端間に、トランジスタＦ
ＥＴ１を飽和領域でオンさせるに足る電圧が発生するよ
う選ばれている。

【００２７】抵抗器Ｒ２は、トランジスタＴＲ１のベー
スにバイアス電流を供給するためのものであり、上述の
通り、トランジスタＴＲ１のベースと、この整流器の出
力端の正極との間に接続されている。

【００２８】抵抗器Ｒ３は、トランジスタＦＥＴ２のゲ
ート−ソース間にバイアス電圧を印加するためのもので
あり、また、トランジスタＴＲ２のコレクタ−エミッタ
間に流れる電流の大きさを制限するためのものでもあ
る。抵抗器Ｒ３は、上述の通り、トランジスタＴＲ２の
コレクタとこの整流器の出力端の負極との間に接続され
ている。（換言すれば、トランジスタＦＥＴ２のゲート
とソースとの間に接続されている。）

【００２９】抵抗器Ｒ４は、トランジスタＴＲ２のベー
スにバイアス電流を供給するためのものであり、上述の
通り、トランジスタＴＲ２のベースと、この整流器の出
力端の正極との間に接続されている。

【００３０】コンデンサＣは、この整流器の出力端の正
極及び負極の間に接続されている。

【００３１】この整流器の一対の入力端に、図１に示す
ように、整流する対象の交流電圧を発生する外部の交流
電源ＡＣＶの一対の出力端を１対１に接続し、この整流
器の出力端の両極間に、直流電流を供給する対象の外部
の負荷Ｚを接続したとする。この場合、変成器Ｔ１の一
次巻線ｗ１の両端のうちこの整流器の入力端に接続され
ている方の端は交流電源ＡＣＶに接続され、この整流器
の出力端の正極に接続されている方の端は負荷Ｚに接続
される。

【００３２】そして、この整流器の各入力端のうち、変
成器Ｔ１の一次巻線ｗ１に接続されている方の端が他方
の端に比べて高電位になると、交流電源ＡＣＶから、変
成器Ｔ１の一次巻線ｗ１、コンデンサＣ、ダイオードＤ
１のアノード及びカソードを順に経て交流電源ＡＣＶに
戻る電流が流れるようになる。

【００３３】この結果、変成器Ｔ１の一次巻線ｗ１の両
端間には、交流電源ＡＣＶに接続されている方の端が他
方の端に比べて正極性となる向きに電圧が発生する。こ
のため、交流電源ＡＣＶと変成器Ｔ１の一次巻線ｗ１と
の接続点に接続されているトランジスタＴＲ１のエミッ
タは、抵抗器Ｒ２を介してこの整流器の出力端の正極に
接続されたトランジスタＴＲ１のベースに比べて正極性
となる。従って、トランジスタＴＲ１がオンする。

【００３４】トランジスタＴＲ１がオンすると、交流電
源ＡＣＶから、トランジスタＴＲ１のエミッタ及びコレ
クタ、抵抗器Ｒ１、ダイオードＤ１のアノード及びカソ
ードを順に経て交流電源ＡＣＶに戻る電流が流れるよう
になる。この結果、抵抗器Ｒ１の両端間には、トランジ
スタＦＥＴ１のゲートをトランジスタＦＥＴ１のソース
に比べて高電位とする向きの電圧降下が発生する。従っ
て、トランジスタＦＥＴ１がオンし、トランジスタＦＥ
Ｔ１のドレイン−ソース間の電圧は実質的に０となる
（すなわち、トランジスタＦＥＴ１は飽和領域でオンす
る）。

【００３５】この結果、交流電源ＡＣＶから、変成器Ｔ
１の一次巻線ｗ１、この整流器の出力端の正極、負荷
Ｚ、この整流器の出力端の負極、トランジスタＦＥＴ１
のソース及びドレインを順に経て交流電源ＡＣＶに戻る
電流が流れるようになり、負荷Ｚに電流が供給される。
また、負荷Ｚに並列に接続されているコンデンサＣにも
電流が流れ、コンデンサＣが充電される。

【００３６】一方、交流電源ＡＣＶから変成器Ｔ１の一
次巻線ｗ１を経てコンデンサＣに向かう電流が流れる結
果、変成器Ｔ１の二次巻線ｗ２の両端間には、トランジ
スタＴＲ２のエミッタに接続されている方の端が他方の
端に比べて負極性となる向きに電圧が発生する。この結
果、トランジスタＴＲ２のエミッタは、この整流器の出
力端の負極より低電位となる。

【００３７】一方、トランジスタＴＲ２のベースは、抵
抗器Ｒ４を介してこの整流器の出力端の正極に接続され
ている。また、交流電源ＡＣＶから変成器Ｔ１の一次巻
線ｗ１に向かう電流は、この整流器の出力端の正極か
ら、負荷ＺやコンデンサＣを経てこの整流器の出力端の
負極に流れ込んでいる。従って、トランジスタＴＲ２の
ベースは、この整流器の出力端の負極より高電位であ
る。従って、トランジスタＴＲ２のエミッタはベースよ
り低電位となり、トランジスタＴＲ２はオフする。

【００３８】そして、トランジスタＴＲ２がオフしてい
ると、抵抗器Ｒ３に電流を供給する経路は実質的に断た
れるので、抵抗器Ｒ３の両端間には実質的に電圧降下が
発生しない。このため、トランジスタＦＥＴ２のゲート
−ドレイン間の電圧はほぼ０となり、従って、トランジ
スタＦＥＴ２はオフ状態を保つ。これにより、交流電源
ＡＣＶからトランジスタＦＥＴ２のドレイン−ソース間
を経て交流電源ＡＣＶに戻る貫通電流が発生することが
防止される。

【００３９】次に、交流電源ＡＣＶの両端のうち、変成
器Ｔ１の一次巻線ｗ１に接続されている方の端の電位が
他方の端の電位以下になったとする。この場合、この整
流器の出力端の各極の電位は、充電されたコンデンサＣ
がこの整流器の出力端の両端間に接続されているため、
交流電源ＡＣＶの両端のうち変成器Ｔ１の一次巻線ｗ１
に接続されている方の端の電位が他方の端の電位以下に
なる直前の電位を実質的に保つ。従って、交流電源ＡＣ
Ｖと変成器Ｔ１の一次巻線ｗ１との接続点の電位は、整
流器の出力端の正極の電位以下になる。

【００４０】すると、トランジスタＴＲ１のベースの電
位はトランジスタＴＲ１のエミッタの電位以上となり、
トランジスタＴＲ１にベース電流が実質的に流れなくな
る。従って、トランジスタＴＲ１はオフする。この結
果、抵抗器Ｒ１には実質的に電流が流れなくなるので、
抵抗器Ｒ１の両端間には実質的に電圧降下が発生しな
い。従って、トランジスタＦＥＴ１もオフする。

【００４１】トランジスタＦＥＴ１がオフする結果、交
流電源ＡＣＶには実質的に電流が流れなくなり、変成器
Ｔ１の一次巻線ｗ１からコンデンサＣ及び負荷Ｚへ電流
が流れることも実質的になくなる。

【００４２】一方、変成器Ｔ１の一次巻線ｗ１への電流
の供給が断たれると、変成器Ｔ１の一次巻線ｗ１の両端
間には逆起電力が生じる。この結果、変成器Ｔ１の一次
巻線ｗ１の両端のうち交流電源ＡＣＶに接続されている
方の端は、他方の端に比べて負極性となる。すると、変
成器Ｔ１の一次巻線ｗ１から、コンデンサＣ、ダイオー
ドＤ２のアノード及びカソードを順に経て変成器Ｔ１の
一次巻線ｗ１に戻る電流が流れるようになる。

【００４３】そして、変成器Ｔ１の二次巻線ｗ２にも、
相互誘導によって、トランジスタＴＲ２のエミッタをこ
の整流器の出力端の負極より高電位とする向きの起電力
が誘起される。変成器Ｔ１の一次巻線ｗ１及び二次巻線
ｗ２の巻数は互いに実質的に等しいので、変成器Ｔ１の
二次巻線ｗ２に生じる起電力の大きさは、一次巻線ｗ１
に生じる逆起電力の大きさに実質的に等しい。

【００４４】従って、変成器Ｔ１の一次巻線ｗ１に生じ
る逆起電力の大きさが、この整流器の出力端の両極間の
電圧の大きさを超えると、トランジスタＴＲ２のエミッ
タは、抵抗器Ｒ４を介してこの整流器の出力端の正極に
接続されているトランジスタＴＲ２のベースより高電位
となり、従ってトランジスタＴＲ２はオンする。

【００４５】そして、トランジスタＴＲ２がオンする
と、変成器Ｔ１の二次巻線ｗ２から、トランジスタＴＲ
２のエミッタ及びコレクタ、抵抗器Ｒ３を順に経て変成
器Ｔ１の二次巻線ｗ２に戻る電流が流れるようになる。
このため、抵抗器Ｒ３の両端間には、トランジスタＦＥ
Ｔ２のゲートをソースより高電位とする向きの電圧降下
が生じる。このため、トランジスタＦＥＴ２は飽和領域
でオンし、トランジスタＦＥＴ２のドレイン−ソース間
の電圧はほぼ０となる。

【００４６】この結果、変成器Ｔ１の一次巻線ｗ１か
ら、この整流器の出力端の正極、負荷Ｚ、この整流器の
出力端の負極、トランジスタＦＥＴ２のソース及びドレ
インを順に経て変成器Ｔ１の一次巻線ｗ１に戻る電流が
流れるようになり、引き続き負荷Ｚに電流が供給され
る。

【００４７】その後、変成器Ｔ１の一次巻線ｗ１に発生
した逆起電力が減衰して、この整流器の出力端の両極間
の電圧の大きさ以下になると、トランジスタＴＲ２のエ
ミッタは、トランジスタＴＲ２のベースより低電位とな
り、従ってトランジスタＴＲ２はオフする。この結果、
抵抗器Ｒ３の両端間には実質的に電圧降下が生じなくな
るので、トランジスタＦＥＴ２もオフする。

【００４８】トランジスタＦＥＴ１がオフしており、交
流電源ＡＣＶから負荷Ｚへの電流の供給が実質的に行わ
れていない状態で、トランジスタＦＥＴ２もオフすれ
ば、例えば負荷Ｚが容量性負荷であるために、負荷Ｚか
らこの整流器の出力端の正極に正極性の電圧が印加され
ても、コンデンサＣを充電する電流がコンデンサＣに流
れる他は、この整流器内部に、負荷Ｚから供給される電
流が流れることは実質的にない。

【００４９】以下、交流電源ＡＣＶの各端の極性が反転
する度に、この整流器は以上説明した動作を繰り返し、
自己の出力端の正極から負荷Ｚを経て自己の出力端の負
極へと電流が流れるように、負荷Ｚに電流を供給する。
すなわち、この整流器は整流作用を行う。

【００５０】なお、この発明の実施の形態にかかる整流
器の構成は上述のものに限られない。例えば、ダイオー
ドＤ１は、トランジスタＦＥＴ１が有する寄生ダイオー
ドであってもよく、同様に、ダイオードＤ２は、トラン
ジスタＦＥＴ２が有する寄生ダイオードであってもよ
い。

【００５１】また、一次巻線ｗ１の巻数と二次巻線ｗ２
の巻数とは互いに等しい値である必要はない。一次巻線
ｗ１と二次巻線ｗ２との巻数比は、一次巻線ｗ１の両端
間に発生する上述の逆起電力の大きさがこの整流器の両
端間の電圧の大きさを超える値になったとき、トランジ
スタＴＲ２をオンさせるに足る電圧が発生するように選
ばれていればよい。例えば、トランジスタＴＲ２をオン
させるためにトランジスタＴＲ２のベース−エミッタ間
に印加させるべき電圧が大きく、一次巻線ｗ１と二次巻
線ｗ２との巻数比が１対１の場合では一次巻線ｗ１の両
端間の逆起電力の大きさがこの整流器の両端間の電圧の
大きさを超えてもトランジスタＴＲ２をオンしない、と
いう場合は、二次巻線ｗ２の巻数を、一次巻線ｗ１の巻
数より多くすればよい。また、変成器Ｔ１の一次巻線ｗ
１に生じる起電力が大きく、一次巻線ｗ１と二次巻線ｗ
２との巻数比が１対１の場合では二次巻線ｗ２の両端間
に生じた起電力によりトランジスタＴＲ２が破壊される
おそれがある、という場合は、二次巻線ｗ２の巻数を、
一次巻線ｗ１の巻数より少なくすればよい。

【００５２】なお、変成器Ｔ１の一次巻線ｗ１に発生し
た逆起電力が減衰してトランジスタＦＥＴ２がオフした
後、交流電源ＡＣＶから変成器Ｔ１の一次巻線ｗ１への
電流の供給が開始されると、供給開始の瞬間、変成器Ｔ
１の一次巻線ｗ１の両端間には起電力が発生する。この
起電力の向きは、一次巻線ｗ１の両端のうち交流電源Ａ
ＣＶに接続されている方の端を他方の端に比べて正極性
とするような向きとなる。従って、変成器Ｔ１の二次巻
線ｗ２には、トランジスタＴＲ２のエミッタをこの整流
器の出力端の負極より低電位とする向きの起電力が誘起
される。一方、充電されたコンデンサＣによって、この
整流器の出力端の正極は負極より高電位に保たれる。こ
のため、トランジスタＴＲ２のエミッタ−ベース間に
は、この整流器の出力端の両極間の電圧と、変成器Ｔ１
の二次巻線ｗ２の両端間の電圧との和にあたる電圧が印
加され、トランジスタＴＲ２の破壊を招くおそれがあ
る。

【００５３】そこで、図１の整流器は、この整流器の出
力端の両極間の電圧と、変成器Ｔ１の二次巻線ｗ２の両
端間の電圧との和にあたる電圧によるトランジスタＴＲ
２の破壊を防止するため、保護用のダイオードを備える
ようにしてもよい。この場合、変成器Ｔ１の二次巻線ｗ
２の両端のうちトランジスタＦＥＴ２のソースに接続さ
れていない方の端は、トランジスタＴＲ２のエミッタで
はなく保護用のダイオードのアノードに接続され、トラ
ンジスタＴＲ２のエミッタは、保護用のダイオードのカ
ソードに接続されるものとする。図１の整流器が保護用
のダイオードを備える場合、変成器Ｔ１の二次巻線ｗ２
に、トランジスタＴＲ２のエミッタをこの整流器の出力
端の負極より低電位とする向きの起電力が誘起される
と、保護用のダイオードが逆バイアスされる。このた
め、トランジスタＴＲ２のエミッタ−ベース間に、この
整流器の出力端の両極間の電圧と変成器Ｔ１の二次巻線
ｗ２の両端間の電圧との和にあたる電圧が印加されると
いう事態が防止される。従って、トランジスタＴＲ２の
破壊が防止される。

【００５４】また、図２に示すように、トランジスタＦ
ＥＴ１及びＦＥＴ２はｐチャネルエンハンスメント型Ｍ
ＯＳＦＥＴより構成されていてもよい。ただし、この場
合、図２に示すように、トランジスタＴＲ１及びＴＲ２
はいずれもＮＰＮ型バイポーラトランジスタより構成さ
れているものとする。また、ダイオードＤ１は、トラン
ジスタＦＥＴ１のドレインからソースに向かう向きが順
方向になるようにしてトランジスタＦＥＴ１のドレイン
−ソース間に接続されるものとし、ダイオードＤ２は、
トランジスタＦＥＴ２のドレインからソースに向かう向
きが順方向になるようにしてトランジスタＦＥＴ２のド
レイン−ソース間に接続されるものとする。また、図２
に示すように、トランジスタＦＥＴ１及びＦＥＴ２はｐ
チャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴより構成され
ている場合、図１の構成においてこの整流器の出力端の
正極に接続されていた箇所はこの整流器の負極に接続さ
れ、図１の構成においてこの整流器の出力端の負極に接
続されていた箇所はこの整流器の正極に接続されるもの
とする。

【００５５】図２の整流器の動作は、この整流器の各部
を流れる電流の向きが図１の構成における向きと逆にな
る点を除き、実質的に図１の構成の動作と同一である。
すなわち、図２の整流器の各入力端に交流電源ＡＣＶの
各出力端を１対１に接続し、この整流器の出力端の両極
間に負荷Ｚを接続したとすると、この整流器の各入力端
のうち、変成器Ｔ１の一次巻線ｗ１に接続されている方
の端が他方の端に比べて低電位になったとき、交流電源
ＡＣＶから、ダイオードＤ１のアノード及びカソード、
コンデンサＣ、変成器Ｔ１の一次巻線ｗ１を順に経て交
流電源ＡＣＶに戻る電流が流れる。この結果、トランジ
スタＴＲ１のエミッタはトランジスタＴＲ１のベースに
比べて負極性となり、従ってトランジスタＴＲ１がオン
する。

【００５６】トランジスタＴＲ１がオンすると、交流電
源ＡＣＶから、ダイオードＤ１のアノード及びカソー
ド、抵抗器Ｒ１、トランジスタＴＲ１のコレクタ及びエ
ミッタを順に経て交流電源ＡＣＶに戻る電流が流れるよ
うになる。この結果、抵抗器Ｒ１の両端間には、トラン
ジスタＦＥＴ１のゲートをトランジスタＦＥＴ１のソー
スより低電位とするような向きの電圧降下が発生する。
従って、トランジスタＦＥＴ１が飽和領域でオンする。
従って、交流電源ＡＣＶから、トランジスタＦＥＴ１の
ドレイン及びソース、この整流器の出力端の正極、負荷
Ｚ、この整流器の出力端の負極、変成器Ｔ１の一次巻線
ｗ１を順に経て交流電源ＡＣＶに戻る電流が流れる。

【００５７】一方、一次巻線ｗ１に流れる電流により変
成器Ｔ１の二次巻線ｗ２の両端間に誘起される電圧によ
り、トランジスタＴＲ２のエミッタは、この整流器の出
力端の負極より高電位となる。また、トランジスタＴＲ
２のベースは、この整流器の出力端の負極より低電位で
ある。従って、トランジスタＴＲ２のエミッタはベース
より高電位となり、トランジスタＴＲ２はオフする。こ
のため、トランジスタＦＥＴ２はオフ状態を保つ。

【００５８】次に、交流電源ＡＣＶの両端のうち、変成
器Ｔ１の一次巻線ｗ１に接続されている方の端が他方の
端より高電位になったとすると、交流電源ＡＣＶには実
質的に電流が流れなくなる。一方、変成器Ｔ１の一次巻
線ｗ１の両端間には逆起電力が生じる。この結果、変成
器Ｔ１の一次巻線ｗ１の両端のうち交流電源ＡＣＶに接
続されている方の端は、他方の端に比べて正極性とな
る。すると、変成器Ｔ１の一次巻線ｗ１から、ダイオー
ドＤ２のアノード及びカソード及びコンデンサＣを順に
経て変成器Ｔ１の一次巻線ｗ１に戻る電流が流れ、二次
巻線ｗ２には、トランジスタＴＲ２のエミッタをこの整
流器の出力端の正極より低電位とする向きの起電力が誘
起される。変成器Ｔ１の一次巻線ｗ１に生じる逆起電力
の大きさがこの整流器の出力端の両極間の電圧の大きさ
を超えると、トランジスタＴＲ２のエミッタはこの整流
器の出力端の負極より低電位となり、トランジスタＴＲ
２はオンする。

【００５９】そして、トランジスタＴＲ２がオンする
と、変成器Ｔ１の二次巻線ｗ２から、抵抗器Ｒ３、トラ
ンジスタＴＲ２のコレクタ及びエミッタを順に経て変成
器Ｔ１の二次巻線ｗ２に戻る電流が流れ、抵抗器Ｒ３の
両端間には、トランジスタＦＥＴ２のゲートをソースよ
り低電位とする向きの電圧降下が生じる。このため、ト
ランジスタＦＥＴ２は飽和領域でオンし、トランジスタ
ＦＥＴ２のドレイン−ソース間の電圧はほぼ０となる。
この結果、変成器Ｔ１の一次巻線ｗ１から、トランジス
タＦＥＴ２のドレイン及びソース、整流器の出力端の正
極、負荷Ｚ及びこの整流器の出力端の負極を順に経て変
成器Ｔ１の一次巻線ｗ１に戻る電流が流れる。その後、
変成器Ｔ１の一次巻線ｗ１に発生した逆起電力が減衰し
て、この整流器の出力端の両極間の電圧の大きさ以下に
なるとトランジスタＴＲ２はオフし、更にトランジスタ
ＦＥＴ２もオフする。図２の整流器も、以上説明した動
作を繰り返すことにより整流作用を行う。

【００６０】なお、図２の整流器も、保護用のダイオー
ドを備えるようにしてもよい。この場合、変成器Ｔ１の
二次巻線ｗ２の両端のうちトランジスタＦＥＴ２のソー
スに接続されていない方の端は、トランジスタＴＲ２の
エミッタではなく保護用のダイオードのカソードに接続
され、トランジスタＴＲ２のエミッタは、保護用のダイ
オードのアノードに接続されるものとする。

【００６１】図２の整流器が保護用のダイオードを備え
る場合、変成器Ｔ１の二次巻線ｗ２に、トランジスタＴ
Ｒ２のエミッタをこの整流器の出力端の負極より高電位
とする向きの起電力が誘起されると、保護用のダイオー
ドが逆バイアスされる。このため、トランジスタＴＲ２
のエミッタ−ベース間に、この整流器の出力端の両極間
の電圧と変成器Ｔ１の二次巻線ｗ２の両端間の電圧との
和にあたる電圧が印加されるという事態が防止され、ト
ランジスタＴＲ２の破壊が防止される。

【００６２】また、図３に示すように、この整流器は、
図１の構成に加え、更に変成器Ｔ２と、トランジスタＴ
Ｒ３と、トリガ発振器ＴＲＧとを備えていてもよい。図
３の構成を有することにより、後述するように、この構
成は直流−直流変換器として機能する。

【００６３】変成器Ｔ２は、パルストランス等より構成
され、一次巻線及び二次巻線を備える。変成器Ｔ２の一
次巻線は、トランジスタＴＲ３の後述するコレクタ及び
エミッタを両端とする電流路に直列に接続され、直列回
路を形成している。変成器Ｔ２の二次巻線の両端は、図
１の構成における両入力端に１対１に接続される。

【００６４】トランジスタＴＲ３は、ＮＰＮ型バイポー
ラトランジスタより構成され、ベース、エミッタ及びコ
レクタを備える。トランジスタＴＲ３のベースは、トリ
ガ発振器ＴＲＧの後述する出力端に接続されている。ト
ランジスタＴＲ３のコレクタ及びエミッタを両端とする
電流路は、上述の通り、変成器Ｔ２の一次巻線に直列に
接続され、直列回路を形成している。

【００６５】トリガ発振器ＴＲＧは、無安定マルチバイ
ブレータ等より構成されており、出力端を備え、矩形波
を自己の出力端より発生する。トリガ発振器ＴＲＧが発
生する矩形波がハイレベルにあるとき、トランジスタＴ
Ｒ３のエミッタの電位を基準とした場合のこの矩形波の
電圧は、トランジスタＴＲ３がオンするような値であ
る。一方、この矩形波がローレベルにあるとき、トラン
ジスタＴＲ３のエミッタの電位を基準とした場合のこの
矩形波の電圧は、トランジスタＴＲ３がオフするような
値である。トリガ発振器ＴＲＧの出力端は、上述の通
り、トランジスタＴＲ３のベースに接続されている。

【００６６】変成器Ｔ２の一次巻線とトランジスタＴＲ
３のコレクタ−エミッタ間の電流路とが形成する直列回
路の両端のうち、トランジスタＴＲ３のコレクタに近い
方の端に、図３に示すように、電圧の変換を行う対象の
直流電圧を発生する外部の直流電源ＤＣＶの正極を接続
し、他方の端に直流電源ＤＣＶの負極を接続したとす
る。そして、トリガ発振器ＴＲＧが自己の出力端より矩
形波を出力したとする。このとき、トランジスタＴＲ３
は、トリガ発振器ＴＲＧが発生する矩形波の周期でオン
及びオフを繰り返す。

【００６７】変成器Ｔ２の一次巻線の両端のうち、トラ
ンジスタＱ１がオンしているとき高電位になる方の端
（つまり、直流電源ＤＣＶの正極に近い方の端）は、ト
ランジスタＱ１がオフすると、変成器Ｔ２の一次巻線に
生じる逆起電力のため、他方の端（つまり、直流電源Ｄ
ＣＶの負極に近い方の端）に比べて低電位となる。

【００６８】従って、トランジスタＱ１が周期的にオン
及びオフを繰り返すことにより、変成器Ｔ２の一次巻線
の各端の電圧の極性は周期的に反転する。この結果、変
成器Ｔ２の二次巻線にも起電力が誘起され、変成器Ｔ２
の二次巻線の各端の電圧の極性も、周期的に反転する。
そして、図３の構成の直流−直流変換器のうち、図１の
構成と実質的に同一である部分は、図１の構成と実質的
に同一の動作を行うことにより、変成器Ｔ２の二次巻線
に発生した電圧を整流する。

【００６９】図３の直流−直流変換器の出力端の両極間
に発生する電圧は、直流電源ＤＣＶが発生する電圧や、
トランジスタＱ１がオン及びオフする周期や、１周期当
たりでオンする期間とオフする期間の長さの比や、変成
器Ｔ２の一次巻線と二次巻線の巻数比や、変成器Ｔ１の
一次巻線ｗ１の自己インダクタンス等により決まる。な
お、図３の直流−直流変換器において、図１の構成と共
通する部分の構成は、図２の構成と実質的に同一であっ
てもよい。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、簡単で消費電力の少ない構成で、貫通電流の発生や
負荷からの電流の逆流が防止される電源装置が実現され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の実施の形態にかかる整流器の
構成を示す回路図である。

【図２】図１の整流器の変形例の構成を示す回路図であ
る。

【図３】図１の構成の変形例である直流−直流変換器を
示す回路図である。

【符号の説明】

ＡＣＶ 交流電源 Ｃ コンデンサ Ｄ１、Ｄ２ ダイオード ＤＣＶ 直流電源 Ｔ１、Ｔ２ 変成器 ＴＲ１〜ＴＲ３、ＦＥＴ１、ＦＥＴ２ トランジス
タ Ｒ１〜Ｒ４ 抵抗器 ｗ１ 一次巻線 ｗ２ 二次巻線 Ｚ 負荷

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一対の入力端と、各前記入力端から供給さ
   れる電流を外部の負荷に流すための第１の電流路を備
   え、各前記入力端の一方の電位を基準とした他方の電圧
   の極性を判別し、所定の極性であると判別したとき、前
   記第１の電流路を導通させる第１判別手段と、 前記第１の電流路が導通しているか否かを判別し、導通
   していないと判別したとき起電力を発生する第２判別手
   段と、 前記第２判別手段が発生する起電力により発生する電流
   を、前記第１の電流路が導通したときに前記負荷に流れ
   る電流と同一の向きで前記負荷に流すための第２の電流
   路を備え、前記第２判別手段が起電力を発生したか否か
   を判別し、発生したと判別したとき前記第２の電流路を
   実質的に導通させ、発生していないと判別したとき前記
   第２の電流路を実質的に遮断する第３判別手段と、を備
   える、 ことを特徴とする電源装置。
2. 【請求項２】前記第１判別手段は、 第１の制御端及び前記第１の電流路を備え、前記第１の
   電流路の一端と前記第１の制御端との間の電圧が所定の
   条件に合致したとき前記第１の電流路を飽和領域でオン
   し、合致しないとき実質的にオフする第１のスイッチン
   グ素子と、 前記第１の電流路の前記一端と前記第１の制御端との間
   に接続されたバイアス用負荷と、 各前記入力端の前記一方の電位を基準とした前記他方の
   電圧の極性が前記所定の極性であるとき、前記入力端か
   ら供給される電流を前記バイアス用負荷に流す第１の初
   期電流供給手段と、を備える、 ことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 【請求項３】前記第１のスイッチング素子は、前記第１
   の制御端として機能するゲートと、前記第１の電流路の
   両端として機能するドレイン及びソースを備えるエンハ
   ンスメント型電界効果トランジスタより構成される、 ことを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
4. 【請求項４】前記第２判別手段は、前記第１の電流路に
   流れる電流を自己に通過させる第１のインダクタより構
   成され、前記第１のインダクタの両端間に前記起電力を
   発生させる、 ことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の電源装
   置。
5. 【請求項５】前記第３判別手段は、 第２の制御端及び前記第２の電流路を備え、前記第２の
   電流路の一端と前記第２の制御端との間の電圧が所定の
   条件に合致したとき前記第２の電流路を飽和領域でオン
   し、合致しないとき実質的にオフする第２のスイッチン
   グ素子と、 前記第２の電流路に並列に接続されており、前記第１の
   インダクタが起電力を発生したとき前記第１のインダク
   タに電流を流す第２の初期電流供給手段と、 前記第１のインダクタに誘導結合された第２のインダク
   タと、 前記第２のインダクタが発生した電圧を前記第２の電流
   路の一端と前記第２の制御端との間に印加するバイアス
   電圧印加手段と、を備える、 ことを特徴とする請求項４に記載の電源装置。
6. 【請求項６】前記バイアス電圧印加手段は、前記起電力
   の大きさが所定の値を超えたか否かを判別し、超えたと
   判別したとき、前記第２のインダクタが発生した電圧を
   前記第２の電流路の一端と前記第２の制御端との間に印
   加する、 ことを特徴とする請求項５に記載の電源装置。
7. 【請求項７】前記第２のスイッチング素子は、前記第２
   の制御端として機能するゲートと、 前記第２の電流路の両端として機能するドレイン及びソ
   ースを備えるエンハンスメント型電界効果トランジスタ
   より構成される、 ことを特徴とする請求項５又は６に記載の電源装置。
8. 【請求項８】一次巻線と、前記一次巻線に誘導結合され
   た二次巻線とを備える変成器と、 外部より供給される直流電圧を、前記一次巻線の両端間
   に周期的に断続して印加する手段と、を備え、 前記二次巻線の両端は、各前記入力端に１対１に接続さ
   れている、 ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載
   の電源装置。