JP2005304099A - 全波整流回路 - Google Patents

Abstract

【課題】高調波成分が重畳された電圧が入力された場合でも、あるいは、入力電源波形にサグが生じた場合でも、ゼロクロス回路が誤検出しないようにする。
【解決手段】ダイオードと抵抗を介して、入力電源が所定の閾値電圧以下になったことを検出する検出回路に入力されており、前記検出回路の基準電位は前記一次側コンデンサの低電位側電極と同電位に接続されており、１）前記第四のダイオードの逆回復時間が前記第三のダイオードの逆回復時間より大きい、あるいは、前記第二のダイオードの逆回復時間が前記第一のダイオードの逆回復時間より大きいことを特徴とする全波整流回路、２）前記第一から第四のダイオードの逆回復時間が該ダイオードの逆電流時における前記第五のダイオードの順回復時間より小さい全波整流回路。
【選択図】図１

Description

本発明は、全波整流のコンデンサインプット方式の電源に関するものである。特に半波整流方式の入力電源電圧のゼロクロス検出に関するものである。

入力商用電源電圧を全波整流のダイオードブリッジを介して、一次平滑コンデンサに入力され、前記一次平滑コンデンサで平滑された電圧を電源トランスと電源制御回路を介して、二次電圧に変換する低電圧発生回路、即ち低圧電源回路において、入力商用電源電圧がある所定の閾値電圧以下（以下、ゼロクロス）になったことを検出する場合、入力商用電源電圧からダイオードを介して、抵抗値で分圧しトランジスタで増幅して、フォトカプラを介して、パルス信号として二次側にＺＥＲＯＸ信号を出力する。この場合、前記増幅するトランジスタの電源として、前記電源トランスの補助巻線出力を使用する。前記増幅部および入力電源電圧の分圧部の基準電位は前記一次平滑コンデンサの低電位側電極と同電位となっている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
特開平１０−１８６９３７号公報 特開平１０−１８６９０８号公報

商用入力電源電圧として高調波成分が重畳された電圧が印加されたり、商用電源電圧を位相制御により電力制御することにより入力電源波形にサグが生じたりした場合、ブリッジダイオードを構成するダイオードのバランスにより、ゼロクロス検出回路が誤検知する場合がある。

本発明では、上記のように商用入力電源電圧として高調波成分が重畳された電圧が印加されたり、商用電源電圧を位相制御により電力制御することにより入力電源波形にサグが生じたりした場合でも、ゼロクロス回路が誤検知しないようにすることを目的としている。

この発明は下記の構成を備えることにより上記課題を解決できるものである。

（１）商用入力電源電圧の一方の第一の電位が第一のダイオードを介して一次平滑コンデンサの高電位側電極に入力され、前記一次平滑コンデンサの低電位側電極は第二のダイオードを介して前記入力電源電圧の第二の電位に接続されており、前記入力電源の第二の電位が第三のダイオードを介して前記一次平滑コンデンサの高電位側電極に入力され、前記一次平滑コンデンサの低電位側電極は第四のダイオードを介して前記入力電源電圧の第一の電位に接続されている全波整流回路を構成しており、前記入力電源電圧の前記第一の電位から第五のダイオードと抵抗を介して、前記入力電源が所定の閾値電圧以下になったことを検出する検出回路に入力されており、前記検出回路の基準電位は前記１次側コンデンサの低電位側電極と同電位に接続されており、前記第四のダイオードの逆回復時間が前記第三のダイオードの逆回復時間より大きいことを特徴とする全波整流回路。

（２）商用入力電源電圧の一方の第一の電位が第一のダイオードを介して一次平滑コンデンサの高電位側電極に入力され、前記一次平滑コンデンサの低電位側電極は第二のダイオードを介して前記入力電源電圧の第二の電位に接続されており、前記入力電源の第二の電位が第三のダイオードを介して前記１次平滑コンデンサの高電位側電極に入力され、前記１次平滑コンデンサの低電位側電極は第四のダイオードを介して前記入力電源電圧の第一の電位に接続されている全波整流回路を構成しており、前記入力電源電圧の前記第二の電位から第五のダイオードと抵抗を介して、前記入力電源が所定の閾値電圧以下になったことを検出する検出回路に入力されており、前記検出回路の基準電位は前記一次側コンデンサの低電位側電極と同電位に接続されており、前記第二のダイオードの逆回復時間が前記第一のダイオードの逆回復時間より大きいことを特徴とする全波整流回路。

（３）商用入力電源電圧の一方の第一の電位が第一のダイオードを介して一次平滑コンデンサの高電位側電極に入力され、前記１次平滑コンデンサの低電位側電極は第二のダイオードを介して前記入力電源電圧の第二の電位に接続されており、前記入力電源の第二の電位が第三のダイオードを介して前記一次平滑コンデンサの高電位側電極に入力され、前記一次平滑コンデンサの低電位側電極は第四のダイオードを介して前記入力電源電圧の第一の電位に接続されている全波整流回路を構成しており、前記入力電源電圧の前記第二の電位から第五のダイオードと抵抗を介して、前記入力電源が所定の閾値電圧以下になったことを検出する検出回路に入力されており、前記検出回路の基準電位は前記一次側コンデンサの低電位側電極と同電位に接続されており、前記第一から第四のダイオードの逆回復時間が該ダイオードの逆電流時における前記第五のダイオードの順回復時間より小さいことを特徴とする全波整流回路。

（４）前記第一から第四のダイオードの逆回復時間が５μｓｅｃ以下であることを特徴とする前記（３）に記載の全波整流回路。

本発明は、
第１の発明によれば、
商用入力電源電圧の一方の第一の電位が第一のダイオードを介して一次平滑コンデンサの高電位側電極に入力され、前記一次平滑コンデンサの低電位側電極は第二のダイオードを介して前記入力電源電圧の第二の電位に接続されており、
前記入力電源の第二の電位が第三のダイオードを介して前記一次平滑コンデンサの高電位側電極に入力され、前記一次平滑コンデンサの低電位側電極は第四のダイオードを介して前記入力電源電圧の第一の電位に接続されている全波整流回路を構成しており、
前記入力電源電圧の前記第一の電位から第五のダイオードと抵抗を介して、前記入力電源が所定の閾値電圧以下になったことを検出する検出回路に入力されており、前記検出回路の基準電位は前記１次側コンデンサの低電位側電極と同電位に接続されており、
前記第四のダイオードの逆回復時間を前記第三のダイオードの逆回復時間より大きくすることにより、
入力電源電圧として高調波成分が重畳された電圧が入力された場合でも、あるいは、商用電源電圧を位相制御により電力制御することにより入力電源波形にサグが生じる場合でも、前記検出回路の誤検出を防止する全波整流回路を提供することができる。

第２の発明によれば、
商用入力電源電圧の一方の第一の電位が第一のダイオードを介して一次平滑コンデンサの高電位側電極に入力され、前記一次平滑コンデンサの低電位側電極は第二のダイオードを介して前記入力電源電圧の第二の電位に接続されており、
前記入力電源の第二の電位が第三のダイオードを介して前記１次平滑コンデンサの高電位側電極に入力され、前記１次平滑コンデンサの低電位側電極は第四のダイオードを介して前記入力電源電圧の第一の電位に接続されている全波整流回路を構成しており、
前記入力電源電圧の前記第二の電位から第五のダイオードと抵抗を介して、前記入力電源が所定の閾値電圧以下になったことを検出する検出回路に入力されており、前記検出回路の基準電位は前記一次側コンデンサの低電位側電極と同電位に接続されており、
前記第二のダイオードの逆回復時間を前記第一のダイオードの逆回復時間より大きくすることにより、入力電源電圧として高調波成分が重畳された電圧が入力された場合でも、あるいは、商用電源電圧を位相制御により電力制御することにより入力電源波形にサグが生じる場合でも、前記検出回路の誤検出を防止する全波整流回路を提供することができる。

第３の発明によれば、
商用入力電源電圧の一方の第一の電位が第一のダイオードを介して一次平滑コンデンサの高電位側電極に入力され、前記１次平滑コンデンサの低電位側電極は第二のダイオードを介して前記入力電源電圧の第二の電位に接続されており、
前記入力電源の第二の電位が第三のダイオードを介して前記一次平滑コンデンサの高電位側電極に入力され、前記一次平滑コンデンサの低電位側電極は第四のダイオードを介して前記入力電源電圧の第一の電位に接続されている全波整流回路を構成しており、
前記入力電源電圧の前記第一もしくは前記第二の電位から第五のダイオードと抵抗を介して、前記入力電源が所定の閾値電圧以下になったことを検出する検出回路に入力されており、前記検出回路の基準電位は前記一次側コンデンサの低電位側電極と同電位に接続されており、
前記第一から第四のダイオードの逆回復時間を該ダイオードの逆電流時における前記第五のダイオードの順回復時間より小さくすることにより、
入力電源電圧として高調波成分が重畳された電圧が入力された場合でも、あるいは、商用電源電圧を位相制御により電力制御することにより入力電源波形にサグが生じる場合でも、前記検出回路の誤検出を抑制する全波整流回路を提供することができる。

第４の発明によれば、
第３の発明の全波整流回路において、前記第一から第四のダイオードの逆回復時間を５μｓｅｃ以下にすることにより、
入力電源電圧として高調波成分が重畳された電圧が入力された場合でも、あるいは、商用電源電圧を位相制御により電力制御することにより入力電源波形にサグが生じる場合でも、前記検出回路の誤検出を抑制する全波整流回路を提供することができる。

以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。

（第１の実施例）
以下、添付図面に基づき説明する。

図１は本発明における概略回路図を示す。１は商用入力電源で、図示していないＡＣフィルタを介してブリッジダイオード２に入力される。ブリジダイオード２で全波整流され１次平滑コンデンサ３で平滑される。平滑された入力電圧は、電源トランス４をＦＥＴ等のスイッチング素子１３で制御することにより、電源トランス４の２次側に低電圧に変換された電圧を伝達し、整流ダイオード５と２次側平滑コンデンサ６を介して、２次側の低電圧Ｖｓを生成する。

基準電圧比較回路７により２次側電圧Ｖｓを基準電圧と比較し、フォトカプラ等の１次２次を絶縁する素子８を介して１次側の電源制御部１２によりフィードバック制御をおこない、スイッチング素子１３を制御している。電源トランス４の補助巻線からの出力をダンピング抵抗９を介してダイオード１０、コンデンサ１１で整流平滑し、電源制御部１２への電源を供給している。補助巻線からの出力がない起動時には、図示していないが、入力電源から起動抵抗を介して、電源制御部１２へ電源が供給される。

また、ＡＣフィルタを介して商用入力電源１は、半波整流型のゼロクロス検出回路２４に入力される。ゼロクロス検出回路２４では、商用電源電圧がある閾値以下の電圧になっていることをシーケンスコントロ−ラ等に対してパルス信号として報知する。以下、この信号をＺＥＲＯＸ信号と呼ぶ。商用入力電源のＮｅｕｔｒａｌ電位から整流ダイオードＤ５、抵抗１４を介してトランジスタ１７に入力される。閾値電圧は、抵抗１６と抵抗１４、コンデンサ１５、トランジスタ１７によって決定される。コンデンサ１５は抵抗１４とともにトランジスタ１７に対してフィルタを構成しており、入力からのノイズ除去をおこなっている。トランジスタ１７のコレクタ電源は、電源トランス４からの補助巻線の出力をダンピング抵抗９を介してダイオード１０、コンデンサ１１で整流平滑し供給されている。抵抗１９はトランジスタ１７及びフォトカプラ１８の発光ダイオードへの電流を制限する電流制限抵抗である。商用入力電源のＮｅｕｔｒａｌ電位に対するＨｏｔ電位が所定の閾値電圧Ｖ０以下になった場合トランジスタ１７がオンしフォトカプラ１８への電流供給が断たれ、フォトカプラ１８のトランジスタがオフし、ＺＥＲＯＸ信号はＨｉｇｈレベルとなる。商用入力電源のＮｅｕｔｒａｌ電位に対するＨｏｔ電位が所定の閾値電圧Ｖ０以上になった場合、トランジスタ１７がオフしフォトカプラ１８へ電流が供給され、フォトカプラ１８のトランジスタがオンし、ＺＥＲＯＸ信号はＬｏｗレベルとなる。抵抗２０は２次側低電圧電源からの電流制限抵抗であり、抵抗２３はシーケンスコントローラ等に対するダンピング抵抗である。

商用入力電源として、通常の正弦波が入力された場合の概略波形を図２に示す。通常の正弦波が入力されると、ブリッジダイオード２により整流され、１次平滑コンデンサ３により平滑される。平滑された点Ａ−ＧＡ間の電圧波形は図２のような波形となる。電力が使用されると、点Ａ−ＧＡ間の電圧は使用された電圧分だけ充電するため、ブリッジダイオード２を介して点Ａに流れ込む電流は図２のような波形となる。本実施例において、Ｄ５はＮｅｕｔｒａｌ電位に接続されているため、図２のように、Ｎｅｕｔｒａｌ電位に対するＨｏｔ電位が−Ｖ０以上の場合にＺＥＲＯＸ信号はＨｉｇｈとなり、Ｎｅｕｔｒａｌ電位に対するＨｏｔ電位が−Ｖ０以下の場合にＺＥＲＯＸ信号はＬｏｗとなる。

入力電源として、例えば、第２０次程度の高調波が重畳された正弦波が入力された場合について説明する。概略波形を図３に示す。ブリッジダイオード２により整流され、１次平滑コンデンサ３により平滑される。平滑された点Ａ−ＧＡ間の電圧波形は図３のような波形となる。ブリッジダイオード２を介して点Ａに流れ込む電流は、図３に示したように、正弦波の場合と比較すると、高調波成分の周期に応じて狭い導通角で充電電流が流れることになる。Ｈｏｔ側からＮｅｕｔｒａｌ側へダイオードＤ１とダイオードＤ２を介して、１次平滑コンデンサ３に電流を供給している場合、高調波成分により急激に電流がオフとなり、Ｎｅｕｔｒａｌ側からＨｏｔ側へ逆電流が流れる。ダイオードＤ１の逆回復時間ｔｒｒ１がダイオードＤ２の逆回復時間ｔｒｒ２よりも遅い場合、ダイオードＤ２の逆回復が終了してもダイオードＤ１に急激に逆電流が流れようとする。この場合、ゼロクロス検出のダイオードＤ５がオフ状態からオン状態となり、点ＧＡを介して電流が流れる。この電流によりゼロクロス回路が誤検出し、ＺＥＲＯＸ信号に図３に点線で示したような波形となる。本発明において、ダイオードＤ２の逆回復時間ｔｒｒ２をダイオードＤ２の逆回復時間ｔｒｒ１よりも大きく（遅く）することにより、上記ような波形が入力された場合でも、ダイオードＤ２の逆回復が終了した時にはダイオードＤ１の逆回復が終了しているため、ダイオードＤ５を介して電流が流れないため、ゼロクロス回路が誤検出しない。

また、ゼロクロス検出のダイオードＤ５をＨｏｔ電位に接続した場合も、ダイオードＤ４の逆回復時間ｔｒｒ４をダイオードＤ３の逆回復時間ｔｒｒ３よりも大きく（遅く）することにより、同様の効果を得ることができる。

（第２の実施例）
第１の実施例と重複する点は省略する。

入力電源として、例えば正弦波が入力されており、１次平滑コンデンサへの充電電流が通電中に急峻な電圧ドロップが発生した場合について説明する。概略波形を図４に示す。同じ商用電源に接続されているユニットや機器が位相制御等により商用電源を直接スイッチングしいている場合、電源のインピーダンスを介しスイッチングに同期して急峻な電圧ドロップ発生することがある。

ブリッジダイオード２により整流され、１次平滑コンデンサ３により平滑される。平滑された点Ａ−ＧＡ間の電圧波形は図４のような波形となる。ブリッジダイオード２を介して点Ａに流れ込む電流は、図４に示したように、急峻な電圧ドロップの発生により、急激にオフされることになる。Ｈｏｔ側からＮｅｕｔｒａｌ側へダイオードＤ１とダイオードＤ２を介して、１次平滑コンデンサ３に電流を供給している場合、急激に電流がオフとなり、Ｎｅｕｔｒａｌ側からＨｏｔ側へ逆電流が流れる。ダイオードＤ１の逆回復時間ｔｒｒ１がダイオードＤ２の逆回復時間ｔｒｒ２よりも遅い場合、ダイオードＤ２の逆回復が終了してもダイオードＤ１に急激に逆電流が流れようとする。この場合、ゼロクロス検出のダイオードＤ５がオフ状態からオン状態となり、点ＧＡを介して電流が流れる。この電流によりゼロクロス回路が誤検出し、ＺＥＲＯＸ信号に図４に点線で示したような波形となる。本発明において、ダイオードＤ１からＤ４までの逆回復時間ｔｒｒ１〜ｔｒｒ４を、ダイオードＤ１からＤ４の逆回復時に流れる逆電流時のダイオードＤ５の順回復時間ｔｆｒ５よりも小さく（速く）することにより、上記ような波形が入力された場合でも、ダイオードＤ２の逆回復が終了した時にはダイオードＤ１の逆回復が終了しているため、ダイオードＤ５を介して電流が流れないため、ゼロクロス回路が誤検出しない。

また、ダイオードＤ１からＤ４までの逆回復時間ｔｒｒ１〜ｔｒｒ４を５μｓｅｃ以下にすることにより、ｔｒｒ１とｔｒｒ２またはｔｒｒ３とｔｒｒ４の時間差の影響が小さくなるため、同様の効果を得ることができる。

本発明における全波整流回路を示した図。 本発明における回路の動作概略を示した図。 本発明における第１の実施例を説明する図。 本発明の第２の実施例を説明する図。

符号の説明

２ ブリッジダイオード
３ 一次平滑コンデンサ
４ 電源トランス
Ｄ５ ゼロクロス回路への入力ダイオード
２４ ゼロクロス検出回路

Claims (4)

1. 商用入力電源電圧の一方の第一の電位が第一のダイオードを介して一次平滑コンデンサの高電位側電極に入力され、前記一次平滑コンデンサの低電位側電極は第二のダイオードを介して前記入力電源電圧の第二の電位に接続されており、
   前記入力電源の第二の電位が第三のダイオードを介して前記一次平滑コンデンサの高電位側電極に入力され、前記一次平滑コンデンサの低電位側電極は第四のダイオードを介して前記入力電源電圧の第一の電位に接続されている全波整流回路を構成しており、
   前記入力電源電圧の前記第一の電位から第五のダイオードと抵抗を介して、前記入力電源が所定の閾値電圧以下になったことを検出する検出回路に入力されており、前記検出回路の基準電位は前記１次側コンデンサの低電位側電極と同電位に接続されており、
   前記第四のダイオードの逆回復時間が前記第三のダイオードの逆回復時間より大きいことを特徴とする全波整流回路。
2. 商用入力電源電圧の一方の第一の電位が第一のダイオードを介して一次平滑コンデンサの高電位側電極に入力され、前記一次平滑コンデンサの低電位側電極は第二のダイオードを介して前記入力電源電圧の第二の電位に接続されており、
   前記入力電源の第二の電位が第三のダイオードを介して前記１次平滑コンデンサの高電位側電極に入力され、前記１次平滑コンデンサの低電位側電極は第四のダイオードを介して前記入力電源電圧の第一の電位に接続されている全波整流回路を構成しており、
   前記入力電源電圧の前記第二の電位から第五のダイオードと抵抗を介して、前記入力電源が所定の閾値電圧以下になったことを検出する検出回路に入力されており、前記検出回路の基準電位は前記一次側コンデンサの低電位側電極と同電位に接続されており、
   前記第二のダイオードの逆回復時間が前記第一のダイオードの逆回復時間より大きいことを特徴とする全波整流回路。
3. 商用入力電源電圧の一方の第一の電位が第一のダイオードを介して一次平滑コンデンサの高電位側電極に入力され、前記１次平滑コンデンサの低電位側電極は第二のダイオードを介して前記入力電源電圧の第二の電位に接続されており、
   前記入力電源の第二の電位が第三のダイオードを介して前記一次平滑コンデンサの高電位側電極に入力され、前記一次平滑コンデンサの低電位側電極は第四のダイオードを介して前記入力電源電圧の第一の電位に接続されている全波整流回路を構成しており、
   前記入力電源電圧の前記第一もしくは前記第二の電位から第五のダイオードと抵抗を介して、前記入力電源が所定の閾値電圧以下になったことを検出する検出回路に入力されており、前記検出回路の基準電位は前記一次側コンデンサの低電位側電極と同電位に接続されており、
   前記第一から第四のダイオードの逆回復時間が該ダイオードの逆電流時における前記第五のダイオードの順回復時間より小さいことを特徴とする全波整流回路。
4. 前記第一から第四のダイオードの逆回復時間が５μｓｅｃ以下であることを特徴とする前記請求項３に記載の全波整流回路。

Images