JP2011139569A - Rectifying smoothing circuit and electronic apparatus using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、商用交流電源を直流に変換する整流平滑回路、及びそれを用いた電子機器に関する。 The present invention relates to a rectifying / smoothing circuit that converts commercial AC power into DC and an electronic device using the same.
商用交流電源は、AC100V〜127Vを採用している地域(以下、「100V地域」と記す)と、AC220V〜240Vを用いている地域(以下、「200V地域」と記す)に大別される。 Commercial AC power supplies are broadly classified into regions that employ AC 100V to 127V (hereinafter referred to as “100V region”) and regions that use AC 220V to 240V (hereinafter referred to as “200V region”).
電子機器では、機器の動作、制御に用いられる直流を生成するために、商用交流電源から直流に変換する整流平滑回路及び電圧変換回路を備えているものが多い。 Many electronic devices are provided with a rectifying / smoothing circuit and a voltage conversion circuit for converting a commercial AC power source into DC in order to generate DC used for operation and control of the device.
しかし、国や地域により商用交流電源の電圧が異なるため、電子機器における直流生成には、以下の3通りの方法が用いられている。
方法1)100V地域用、200V地域用に、それぞれ異なる整流平滑回路及び電圧変換回路を備えた電子機器をそれぞれ提供する。
方法2)100V地域用、200V地域用に切り替え可能な整流平滑回路を備えた電子機器を提供する。
方法3)100V地域、200V地域共通の整流平滑回路及び電圧変換回路を備えた電子機器を提供する。
However, since the voltage of the commercial AC power supply varies depending on the country or region, the following three methods are used for DC generation in electronic devices.
Method 1) Electronic devices having different rectifying / smoothing circuits and voltage conversion circuits are provided for the 100V region and the 200V region, respectively.
Method 2) An electronic device including a rectifying / smoothing circuit that can be switched between a 100V region and a 200V region is provided.
Method 3) An electronic device including a rectifying / smoothing circuit and a voltage conversion circuit common to the 100V region and the 200V region is provided.
電子機器は、通常、使用される地域が100V地域、200V地域に関係なく、その電子機器内で必要な電力は同じである。したがって、方法1の場合では、100V地域向けと200V地域向けの電子機器の整流平滑回路及び電圧変換回路で用いられる素子は、一般に以下のような仕様の違いがある。すなわち、素子の耐電圧に関しては、100V地域向けのものは、200V地域向けのものの約半分であり、素子の許容電流に関しては、100V地域向けのものは、200V地域向けのものの約2倍である。 In general, regardless of whether the electronic device is used in a 100V region or a 200V region, the power required in the electronic device is the same. Therefore, in the case of the method 1, the elements used in the rectifying / smoothing circuit and the voltage conversion circuit of the electronic device for the 100V region and the 200V region generally have the following specification differences. That is, with respect to the withstand voltage of the device, the device for the 100V region is about half that for the 200V region, and the allowable current of the device is about twice that for the 200V region. .
方法2の場合は、例えば特許文献1で示されているように、整流平滑回路を構成する平滑コンデンサを2個備え、200V地域用には全波整流としコンデンサをそのまま直列に用い、100V地域用には倍電圧整流にスイッチを用いて切り替えるというものである。 In the case of Method 2, for example, as shown in Patent Document 1, two smoothing capacitors constituting a rectifying and smoothing circuit are provided, and for 200 V region, full-wave rectification is used, and the capacitors are used in series as they are, and for 100 V region. The switch is used for voltage doubler rectification using a switch.
また、方法3の場合は、耐電圧は200V地域向けのものに合わせ、許容電流は100V地域向けのものに合わせた素子を用いるのが一般的である。 In the case of the method 3, it is common to use an element whose withstand voltage is adapted for a 200V region and whose allowable current is adapted for a 100V region.
しかしながら、前記方法1から方法3については、以下のような問題点がある。 However, the methods 1 to 3 have the following problems.
例えば、方法1の場合には、100V地域用の電子機器を誤って200V地域で用いると、耐電圧オーバーにより電子機器内の素子が破壊され、機器の故障となる。 For example, in the case of the method 1, if an electronic device for a 100V region is mistakenly used in a 200V region, an element in the electronic device is destroyed due to overvoltage resistance, resulting in a failure of the device.
一方、方法2の場合には、電子機器を使用する地域により回路を切り替える機能が必要となる。更に、コンデンサが2個必要となるため高価になり、使用する地域の電圧により、切り替える手間もかかる。 On the other hand, in the case of the method 2, a function of switching circuits depending on the area where the electronic device is used is necessary. Furthermore, since two capacitors are required, it becomes expensive, and it takes time and effort to switch depending on the voltage in the area where it is used.
また、方法3で使用される素子は、耐電圧は200V地域向けに合わせ、許容電流は100V地域向けに合わせるため、どちらか一方の電圧にあわせたものに比べて、使用する素子は大きく、高価になる。特に、整流平滑回路に用いられる平滑コンデンサは、その耐電圧、及び許容電流がコンデンサの体積そのものに直接影響するため、価格及び大きさに与える影響が大きい。 Moreover, since the withstand voltage is adjusted for the 200V region and the allowable current is adjusted for the 100V region, the device used in Method 3 is larger and more expensive than the device adapted to one of the voltages. become. In particular, the smoothing capacitor used in the rectifying and smoothing circuit has a large effect on the price and size because its withstand voltage and allowable current directly affect the volume of the capacitor itself.
本発明は上記のような状況に鑑みてなされたもので、100V地域、200V地域共通に使用可能で、電圧による回路切り替えが不要で、平滑コンデンサの大きさも小さくできる整流平滑回路、及びそれを用いた電子機器を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above situation, and a rectifying / smoothing circuit that can be used in common in the 100V region and the 200V region, does not require circuit switching by voltage, and can reduce the size of the smoothing capacitor, and uses the same. The purpose is to provide electronic devices.
前記課題を解決するため、本発明では、整流平滑回路を次の(1)のとおりに、整流平滑回路を用いた電子機器を次の(2)のとおりに構成する。 In order to solve the above problems, in the present invention, a rectifying / smoothing circuit is configured as described in (1) below, and an electronic device using the rectifying / smoothing circuit is configured as described in (2) below.
(1)商用交流電源と、前記商用交流電源に接続され、前記商用交流電源からの交流電圧を直流電圧に整流するダイオードブリッジと、前記ダイオードブリッジに直列接続され、該ダイオードブリッジから出力される直流電圧を平滑するコンデンサを備えた整流平滑回路において、
前記ダイオードブリッジの出力端と前記コンデンサとの間に、前記コンデンサと並列に接続され、前記ダイオードブリッジの出力端の電圧と基準電圧とを比較する電圧比較手段と、前記ダイオードブリッジの出力端と前記コンデンサとの間に、前記コンデンサと直列に接続され、前記ダイオードブリッジの出力端と前記コンデンサとの電流供給路の接続状態を制御する電流供給制御手段とを具備する整流平滑回路。
(1) A commercial AC power supply, a diode bridge connected to the commercial AC power supply and rectifying an AC voltage from the commercial AC power supply into a DC voltage, and a DC connected in series to the diode bridge and output from the diode bridge In a rectifying / smoothing circuit including a capacitor for smoothing voltage,
Between the output terminal of the diode bridge and the capacitor, connected in parallel with the capacitor, voltage comparison means for comparing the voltage of the output terminal of the diode bridge with a reference voltage, the output terminal of the diode bridge, and the A rectifying / smoothing circuit comprising a current supply control unit that is connected in series with the capacitor and controls a connection state of a current supply path between the output terminal of the diode bridge and the capacitor.
(2)前記(1)に記載の整流平滑回路を備えた電子機器において、前記電子機器を制御する制御手段を備え、前記電圧比較手段は前記ダイオードブリッジの出力端の電圧と前記基準電圧との比較結果を前記制御手段に通知する通知手段を有し、前記制御手段は、前記ダイオードブリッジの出力端の電圧が前記基準電圧よりも高いときには、機器の動作を停止させる電子機器。 (2) The electronic device including the rectifying / smoothing circuit according to (1), further including a control unit that controls the electronic device, wherein the voltage comparison unit is configured to obtain a voltage between the output voltage of the diode bridge and the reference voltage. An electronic device having notification means for notifying the control means of the comparison result, wherein the control means stops the operation of the device when the voltage at the output terminal of the diode bridge is higher than the reference voltage.
本発明によれば、電圧による回路切り替えが不要で、100V地域、200V地域共通に使用でき、100V用電源に用いられる素子を使うことにより平滑コンデンサの大きさも小さくできる整流平滑回路、及びそれを用いた電子機器を提供することができる。 According to the present invention, there is no need to switch circuits by voltage, a rectifying / smoothing circuit that can be used commonly in the 100V region and 200V region, and the size of the smoothing capacitor can be reduced by using an element used for a 100V power supply, and the same are used. Can be provided.
以下、本発明を実施するための形態を実施例により詳しく説明する。 Hereinafter, the form for implementing this invention is demonstrated in detail by an Example.
図1に、本実施例の整流平滑回路の回路図を示す。 FIG. 1 shows a circuit diagram of the rectifying / smoothing circuit of this embodiment.
図1において、ACは、商用交流電源である。D1、D2、D3、D4は、商用交流電源ACに接続され、入力された商用交流電源からの交流電圧を整流して、直流電圧を生成する整流ダイオードであり、ダイオードブリッジを構成している。 In FIG. 1, AC is a commercial AC power source. D1, D2, D3, and D4 are rectifier diodes that are connected to the commercial AC power source AC and rectify the AC voltage from the input commercial AC power source to generate a DC voltage, and constitute a diode bridge.
C1は平滑コンデンサであり、ダイオードブリッジの出力端間に、直列接続されている。 C1 is a smoothing capacitor, which is connected in series between the output ends of the diode bridge.
ZD1はツェナーダイオード、Q2はトランジスタ(第2のスイッチング素子)、R1及びR2はトランジスタQ2をバイアスする抵抗であり、ダイオードブリッジの出力端と平滑コンデンサC1との間に、C1に対し並列に接続されている。Q1はNチャネルMOS型の電界効果トランジスタ(FET)であり、ダイオードブリッジと平滑コンデンサC1との間に直列に挿入されたスイッチング素子(第1のスイッチング素子)である。R3及びR4は、電界効果トランジスタQ1のゲートをバイアスする抵抗である。 ZD1 is a Zener diode, Q2 is a transistor (second switching element), R1 and R2 are resistors that bias the transistor Q2, and are connected in parallel to C1 between the output terminal of the diode bridge and the smoothing capacitor C1. ing. Q1 is an N channel MOS type field effect transistor (FET), which is a switching element (first switching element) inserted in series between the diode bridge and the smoothing capacitor C1. R3 and R4 are resistors that bias the gate of the field effect transistor Q1.
ダイオードブリッジの出力端と出力端の間の電圧がツェナーダイオードZD1のツェナー電圧よりも高くなると、ツェナーダイオードZD1,抵抗R1,R2に電流が流れ、その結果、トランジスタQ2がオン状態になる。逆に、ダイオードブリッジの出力端と出力端の間の電圧がツェナーダイオードZD1のツェナー電圧よりも低いと、ツェナーダイオードZD1,抵抗R1,R2には電流は流れず、トランジスタQ2がオフ状態になる。したがって、ツェナーダイオードZD1,トランジスタQ2、抵抗R1,R2は、ダイオードブリッジの2つの出力端にかかる電圧と、基準電圧であるツェナーダイオードのツェナー電圧とを比較する電圧比較手段を構成する。 When the voltage between the output terminals of the diode bridge becomes higher than the Zener voltage of the Zener diode ZD1, a current flows through the Zener diode ZD1, resistors R1 and R2, and as a result, the transistor Q2 is turned on. Conversely, when the voltage between the output terminals of the diode bridge is lower than the Zener voltage of the Zener diode ZD1, no current flows through the Zener diode ZD1 and the resistors R1 and R2, and the transistor Q2 is turned off. Therefore, the Zener diode ZD1, the transistor Q2, and the resistors R1 and R2 constitute voltage comparison means that compares the voltage applied to the two output terminals of the diode bridge with the Zener voltage of the Zener diode that is the reference voltage.
電界効果トランジスタQ1は、平滑コンデンサC1を介して、ダイオードブリッジの出力端の一端と他端とで構成される電流供給路に直列接続されている。トランジスタQ2がオフ状態の場合には、ダイオードブリッジの出力端間の電圧が抵抗R3,R4で抵抗分圧され、電界効果トランジスタQ1のゲートに印加される。これにより、Q1はオン状態となり、ダイオードブリッジの出力端と平滑コンデンサC1間の電流供給路が接続される。 The field effect transistor Q1 is connected in series to a current supply path constituted by one end and the other end of the output end of the diode bridge via the smoothing capacitor C1. When the transistor Q2 is in an off state, the voltage between the output terminals of the diode bridge is divided by resistors R3 and R4 and applied to the gate of the field effect transistor Q1. Thereby, Q1 is turned on, and the current supply path between the output terminal of the diode bridge and the smoothing capacitor C1 is connected.
しかし、トランジスタQ2がオン状態の場合には、抵抗R3を流れる電流はトランジスタQ2側に流れるため、電界効果トランジスタQ1のゲートには電圧印加されない。これにより、Q1はオフ状態となり、ダイオードブリッジの出力端と平滑コンデンサC1間の電流供給路が切断される。したがって、電界効果トランジスタQ1は、ダイオードブリッジの出力端間の電圧と、基準電圧であるツェナーダイオードZD1のツェナー電圧との比較結果に基づいて、前記電流供給路の接続状態(接続するか切断するか)を制御する電流供給制御手段を構成する。 However, when the transistor Q2 is on, the current flowing through the resistor R3 flows to the transistor Q2 side, so that no voltage is applied to the gate of the field effect transistor Q1. As a result, Q1 is turned off, and the current supply path between the output terminal of the diode bridge and the smoothing capacitor C1 is disconnected. Therefore, the field effect transistor Q1 determines whether the current supply path is connected (connected or disconnected) based on the comparison result between the voltage across the output terminal of the diode bridge and the Zener voltage of the Zener diode ZD1 that is the reference voltage. Current supply control means for controlling.
また、図1において、平滑コンデンサC1の耐電圧は200Vを用いる。これは、一般的に100V地域向けの電子機器に用いられるコンデンサの耐電圧である。そのため、ツェナーダイオードZD1のツェナー電圧は200Vに設定するのが望ましい。 In FIG. 1, the withstand voltage of the smoothing capacitor C1 is 200V. This is a withstand voltage of a capacitor generally used for an electronic device for a 100V region. For this reason, it is desirable to set the Zener voltage of the Zener diode ZD1 to 200V.
次に、商用交流電源ACとして、AC100Vを印加した場合と、AC200Vを印加した場合の図1の回路の動作波形について説明する。 Next, the operation waveforms of the circuit in FIG. 1 when AC 100 V is applied and when AC 200 V is applied as the commercial AC power supply AC will be described.
まず、商用交流電源ACとして、AC100Vを印加したときの動作波形を図2に示す。 First, FIG. 2 shows operation waveforms when AC 100 V is applied as the commercial AC power supply AC.
図2(A)はAC100Vの入力電圧波形、図2(B)は電界効果トランジスタQ1のゲートの電圧波形、図2(C)はQ1のドレイン流入電流波形、図2(D)は平滑コンデンサC1の両端電圧波形である。 2A is an input voltage waveform of AC 100V, FIG. 2B is a voltage waveform of the gate of the field effect transistor Q1, FIG. 2C is a drain inflow current waveform of Q1, and FIG. 2D is a smoothing capacitor C1. It is a both-ends voltage waveform.
AC100Vの場合、ツェナーダイオードZD1に印加される最大電圧は141Vである。ツェナーダイオードZD1のツェナー電圧は200Vであるので、ツェナーダイオードに印加される電圧が200Vを超えることはなく、トランジスタQ2は常にオフ状態となる。したがって、電界効果トランジスタQ1のゲートには、図2(B)に示すように、ダイオードブリッジの出力電圧を抵抗R3、R4で分圧した電圧が常に印加され、Q1はAC100Vのゼロクロス近傍以外は常にオン状態となる。その結果、Q1のドレイン流入電流は、通常のコンデンサインプット型の電流波形である図2(C)に示すような波形となる。そして、平滑コンデンサC1の両端電圧は、図2(D)に示すように、AC100Vの最大電圧141Vを上限としたリップルを持つ直流となる。 In the case of AC100V, the maximum voltage applied to the Zener diode ZD1 is 141V. Since the Zener voltage of the Zener diode ZD1 is 200V, the voltage applied to the Zener diode does not exceed 200V, and the transistor Q2 is always off. Therefore, as shown in FIG. 2B, a voltage obtained by dividing the output voltage of the diode bridge by the resistors R3 and R4 is always applied to the gate of the field effect transistor Q1, and Q1 is always other than near the zero cross of AC100V. Turns on. As a result, the drain inflow current of Q1 has a waveform as shown in FIG. 2C, which is a normal capacitor input type current waveform. As shown in FIG. 2D, the voltage across the smoothing capacitor C1 becomes a direct current having ripple with the maximum voltage 141V of AC100V as the upper limit.
一方、商用交流電源ACとして、AC200Vを印加した場合の動作波形を図3に示す。 On the other hand, FIG. 3 shows operation waveforms when AC 200 V is applied as the commercial AC power supply AC.
図3(A)はAC200Vの電圧波形、図3(B)は電界効果トランジスタQ1のゲートの電圧波形、図3(C)はQ1のドレイン流入電流波形、図3(D)は平滑コンデンサC1の両端電圧波形である。 3A is a voltage waveform of AC 200V, FIG. 3B is a voltage waveform of the gate of the field effect transistor Q1, FIG. 3C is a drain inflow current waveform of Q1, and FIG. 3D is a smoothing capacitor C1. It is a voltage waveform at both ends.
AC200Vの場合、ダイオードブリッジの出力電圧の最大値は282Vとなる。したがって、ツェナーダイオードZD1のツェナー電圧である200Vを越えた時点で、ツェナーダイオードZD1はオン状態となり、抵抗R1,R2で分圧された電圧がトランジスタQ2のベースに印加され、トランジスタQ2がオンする。その結果、電界効果トランジスタQ1のゲート電圧波形は図3(B)のようになる。この場合、Q1のゲート電圧が低下するため、Q1はオフ状態となる。したがって、電界効果トランジスタQ1は、入力のAC200Vがゼロクロス近傍時と、ダイオードブリッジの出力が200Vを越えている間はオフ状態となる。そのため、Q1のドレイン流入電流は、図3(C)に示すように、ツェナーダイオードZD1がオンする直前とオフした直後に流れる。そして、平滑コンデンサC1の両端電圧は、図3(D)に示すように、ツェナーダイオードZD1のツェナー電圧200Vを最大値としたリップルを持つ直流電圧となる。 In the case of AC200V, the maximum value of the output voltage of the diode bridge is 282V. Accordingly, when the Zener diode ZD1 exceeds the Zener voltage of 200V, the Zener diode ZD1 is turned on, the voltage divided by the resistors R1 and R2 is applied to the base of the transistor Q2, and the transistor Q2 is turned on. As a result, the gate voltage waveform of the field effect transistor Q1 is as shown in FIG. In this case, since the gate voltage of Q1 is lowered, Q1 is turned off. Therefore, the field effect transistor Q1 is turned off when the input AC 200V is in the vicinity of the zero cross and while the output of the diode bridge exceeds 200V. Therefore, as shown in FIG. 3C, the drain inflow current of Q1 flows immediately before the zener diode ZD1 is turned on and immediately after it is turned off. Then, as shown in FIG. 3D, the voltage across the smoothing capacitor C1 becomes a DC voltage having a ripple whose maximum value is the Zener voltage 200V of the Zener diode ZD1.
したがって、平滑コンデンサC1に印加される最大電圧は、ツェナーダイオードZD1のツェナー電圧に依存する。そこで、ツェナーダイオードZD1のツェナー電圧を適切に選択することにより、AC200Vが印加されても平滑コンデンサC1には、200Vを超える過大電圧が印加されることがなくなり、素子が破壊されることがなくなる。 Therefore, the maximum voltage applied to the smoothing capacitor C1 depends on the Zener voltage of the Zener diode ZD1. Accordingly, by appropriately selecting the Zener voltage of the Zener diode ZD1, even if AC 200V is applied, an excessive voltage exceeding 200V is not applied to the smoothing capacitor C1, and the element is not destroyed.
以上説明したように、本発明の整流平滑回路を用いることにより、AC100VでもAC200Vでも、本来100V地域向けの電子機器に使用される200V耐電圧のコンデンサを使用することができる。通常、整流平滑回路の後段にはスイッチング電源が設けられ、本整流平滑回路を搭載した機器に必要な一定電圧に降圧される。スイッチング電源の設計において、入力電圧はDC200Vとして設計を行うことにより、200V耐電圧コンデンサを使用した場合でも、入力電圧による切り替え機能なしに、AC100VとAC200Vどちらでも使用できる機器を実現することができる。 As described above, by using the rectifying / smoothing circuit of the present invention, it is possible to use a capacitor with a withstand voltage of 200 V, which is originally used for an electronic device for 100 V region, regardless of whether it is AC 100 V or AC 200 V. Usually, a switching power supply is provided at the subsequent stage of the rectifying / smoothing circuit, and the voltage is stepped down to a constant voltage necessary for a device equipped with the rectifying / smoothing circuit. In the design of the switching power supply, by designing the input voltage as DC200V, it is possible to realize a device that can use either AC100V or AC200V without a switching function by the input voltage even when a 200V withstand voltage capacitor is used.
図4に、本実施例の整流平滑回路の回路図を示す。 FIG. 4 shows a circuit diagram of the rectifying / smoothing circuit of this embodiment.
図4において、図1と同一記号のものは、その機能も同一である。図1と異なる点は、電界効果トランジスタQ1のゲートをバイアスする回路が抵抗R53、R54、R55で構成されている点である。 In FIG. 4, the same symbols as those in FIG. 1 have the same functions. The difference from FIG. 1 is that a circuit for biasing the gate of the field effect transistor Q1 is composed of resistors R53, R54, and R55.
実施例1の場合、電界効果トランジスタQ1がオフ状態のときには、Q1のソースードレイン間の内蔵ダイオードであるボディーダイオードと抵抗R3、R4を介して平滑コンデンサC1の電荷が放電される。そのため、実施例1の整流平滑回路を備えた電子機器の消費電力の増大を招くことになる。 In the case of the first embodiment, when the field effect transistor Q1 is in the OFF state, the charge of the smoothing capacitor C1 is discharged through the body diode that is a built-in diode between the source and drain of Q1 and the resistors R3 and R4. Therefore, an increase in power consumption of the electronic device including the rectifying / smoothing circuit according to the first embodiment is caused.
そこで、本実施例では、電界効果トランジスタQ1のゲートバイアスをダイオードブリッジの出力端からでなく、入力端側から取ることにより、Q1のオフ時における平滑コンデンサC1の無駄な電荷放出を防止することができる。 Therefore, in this embodiment, by taking the gate bias of the field effect transistor Q1 not from the output end of the diode bridge but from the input end side, it is possible to prevent useless discharge of the smoothing capacitor C1 when Q1 is OFF. it can.
図5に、本実施例の整流平滑回路を含む電子機器の回路図を示す。 FIG. 5 shows a circuit diagram of an electronic device including the rectifying / smoothing circuit of this embodiment.
図5の電子機器は、マイクロコントローラによりヒータの温度制御を行う機器である。このような機器の例としては、熱定着器を備えた画像記録装置がある。また、図5に示す電子機器は、入力電圧がAC100Vの機器である。 The electronic device in FIG. 5 is a device that controls the temperature of the heater using a microcontroller. An example of such an apparatus is an image recording apparatus provided with a heat fixing device. The electronic device illustrated in FIG. 5 is a device having an input voltage of AC 100V.
図5において、101は本発明を適用した整流平滑回路、102は絶縁型フライバックスイッチング電源、103はヒータ及びヒータ制御回路である。 In FIG. 5, 101 is a rectifying / smoothing circuit to which the present invention is applied, 102 is an insulating flyback switching power supply, and 103 is a heater and a heater control circuit.
整流平滑回路101には、図1の回路のツェナーダイオードZD1に直列にフォトカプラPC1の発光ダイオード側が追加されている。実施例1と同様、ツェナーダイオードZD1のツェナー電圧は200Vに設定されている。
In the rectifying and smoothing
商用交流電源ACの電圧がAC100Vであれば、ツェナーダイオードZD1には電流が流れず、PC1の発光ダイオードは点灯しない。商用交流電源ACがAC200Vであれば、入力電圧がツェナー電圧である200Vを越えた時点で、ツェナーダイオードZD1はオン状態となり、PC1の発光ダイオードが点灯し、200Vより低くなるとZD1はオフ状態となり、発光ダイオードは消灯する。その結果、発光ダイオードは、商用交流電源の半周期ごとに点灯するので、交流電源周波数の2倍の周期で点滅を繰り返すことになる。 If the voltage of the commercial AC power supply AC is 100 V AC, no current flows through the Zener diode ZD1, and the light emitting diode of the PC 1 is not lit. If the commercial AC power supply AC is 200V AC, the Zener diode ZD1 is turned on when the input voltage exceeds the Zener voltage of 200V, and the light emitting diode of the PC1 is turned on. The light emitting diode is turned off. As a result, the light-emitting diode is turned on every half cycle of the commercial AC power supply, and thus blinks repeatedly at a cycle twice the AC power supply frequency.
102は一般的な絶縁型フライバックスイッチング電源であり、整流平滑回路101の出力電圧を所望の一定電圧に降圧するものである。
図5のCPUは、本電子機器の制御を司るマイクロコントローラである。Po1は入力端子、Po2はアナログデジタル変換機能が付加された入力端子、Po3は出力端子であり、他に不図示の入出力端子を備え、不図示の機器に必要な機能の制御を行う。 The CPU in FIG. 5 is a microcontroller that controls the electronic apparatus. Po1 is an input terminal, Po2 is an input terminal to which an analog-to-digital conversion function is added, and Po3 is an output terminal.
103はヒータ及びヒータ制御回路である。H1は発熱ヒータ、TH1はサーミスタであり、発熱ヒータH1とサーミスタTH1は熱結合されている。サーミスタTH1は、温度の変化に対し、極めて大きな抵抗値変化を示す抵抗器である。サーミスタTH1の抵抗値変化は、プルアップ抵抗R13により電圧変化に変換されてCPUの入力端子Po2に入力され、CPUは発熱ヒータH1の温度をモニタする。そして、CPUは発熱ヒータH1の温度が所望の温度となるよう、出力端子Po3の出力制御を行い、フォトトライアックカプラPC3を介してトライアックQ4のオン・オフ制御を行い、発熱ヒータH1への通電を制御する。
フォトカプラPC1のフォトトランジスタ側は抵抗R5でプルアップされ、発光ダイオード側から送信された信号がCPUの入力端子Po1に入力される。前述したように、入力端子Po1には、商用交流電源ACの電圧がAC100Vであれば、常にHighの信号が、AC200Vであれば、商用交流電源の周波数の2倍の周期のパルス信号が入力される。入力端子Po1を介し、ダイオードブリッジの出力端間の電圧と基準電圧であるツェナー電圧との比較結果が通知されるので、CPUは、入力端子Po1の端子状態をモニタすることにより商用交流電源がAC100VかAC200Vかを区別することができる。 The phototransistor side of the photocoupler PC1 is pulled up by the resistor R5, and a signal transmitted from the light emitting diode side is input to the input terminal Po1 of the CPU. As described above, when the voltage of the commercial AC power supply AC is 100V AC, a high signal is always input to the input terminal Po1, and when the voltage is 200V AC, a pulse signal having a cycle twice the frequency of the commercial AC power supply is input. The Since the comparison result between the voltage between the output terminals of the diode bridge and the Zener voltage that is the reference voltage is notified via the input terminal Po1, the CPU monitors the terminal state of the input terminal Po1 so that the commercial AC power supply is AC100V. Or AC200V.
なお、入力端子Po1に入力される信号には、ノイズが含まれる可能性がある。そこで、ノイズか正常なパルス信号かを区別するために、CPUは、入力端子Po1の信号の周期を測定し、その周波数が商用交流電源の周波数の2倍であることを確認することにより、AC200Vが入力されたと判断する。 Note that the signal input to the input terminal Po1 may contain noise. Therefore, in order to distinguish between noise and a normal pulse signal, the CPU measures the period of the signal at the input terminal Po1, and confirms that the frequency is twice the frequency of the commercial AC power supply, thereby AC200V. Is determined to have been entered.
以上の構成により、CPUは、商用交流電源がAC100Vの場合には機器を通常動作させ、AC200Vの場合は機器の動作を停止させ、ヒータへの通電を停止させることができる。通常、発熱ヒータは抵抗体で構成されており、AC100V入力時に比べて、AC200V入力時には、電流は2倍、発熱量は4倍となる。そのため、AC200Vが入力されると電流定格が許容できなくなる場合や、温度制御が困難になる場合においては、ヒータへの通電を停止させることは安全上重要である。 With the above configuration, the CPU can normally operate the device when the commercial AC power supply is AC100V, and can stop the operation of the device when AC200V, and stop the energization of the heater. Normally, the heater is composed of a resistor, and the current is doubled and the amount of heat generated is four times when AC200V is input compared to when AC100V is input. For this reason, when the current rating becomes unacceptable when AC200V is input or when temperature control becomes difficult, it is important for safety to stop energizing the heater.
本発明の整流平滑回路を電子機器に備えることにより、AC100V用の機器に対して、誤ってAC200Vが印加されても機器の損傷を防止することができる。 By providing the electronic device with the rectifying / smoothing circuit of the present invention, it is possible to prevent damage to the device even if AC200V is accidentally applied to the device for AC100V.
なお、使用者の便宜を図るため、誤ってAC200Vが印加されて電子機器が動作停止状態になったときは、必要に応じてその旨使用者に報知することもできる。例えば、図5のLED1は、そのための表示素子であり、表示素子はLEDだけでなく、液晶表示素子などを用いてもよい。 In addition, for the convenience of the user, when AC200V is accidentally applied and the electronic apparatus is in an operation stop state, the user can be notified as necessary. For example, the LED 1 in FIG. 5 is a display element for that purpose, and not only the LED but also a liquid crystal display element or the like may be used as the display element.
AC 商用交流電源
C1 平滑コンデンサ
D1,D2,D3,D4 整流ダイオード
Q1 電界効果トランジスタ
Q2 トランジスタ
ZD1 ツェナーダイオード
AC commercial AC power supply C1 smoothing capacitor D1, D2, D3, D4 rectifier diode Q1 field effect transistor Q2 transistor ZD1 Zener diode
Claims (6)
前記商用交流電源に接続され、前記商用交流電源からの交流電圧を直流電圧に整流するダイオードブリッジと、
前記ダイオードブリッジに直列接続され、該ダイオードブリッジから出力される直流電圧を平滑するコンデンサを備えた整流平滑回路において、
前記ダイオードブリッジの出力端と前記コンデンサとの間に、前記コンデンサと並列に接続され、前記ダイオードブリッジの出力端の電圧と基準電圧とを比較する電圧比較手段と、
前記ダイオードブリッジの出力端と前記コンデンサとの間に、前記コンデンサと直列に接続され、前記ダイオードブリッジの出力端と前記コンデンサとの電流供給路の接続状態を制御する電流供給制御手段と、を具備することを特徴とする整流平滑回路。 Commercial AC power supply,
A diode bridge connected to the commercial AC power source and rectifying an AC voltage from the commercial AC power source into a DC voltage;
In a rectifying and smoothing circuit including a capacitor connected in series to the diode bridge and smoothing a DC voltage output from the diode bridge,
A voltage comparing means connected in parallel with the capacitor between the output end of the diode bridge and the capacitor, and compares the voltage at the output end of the diode bridge with a reference voltage;
Current supply control means connected in series with the capacitor between the output end of the diode bridge and the capacitor, and controlling a connection state of a current supply path between the output end of the diode bridge and the capacitor; A rectifying and smoothing circuit characterized by:
前記ダイオードブリッジの出力端の電圧と前記基準電圧であるツェナーダイオードのツェナー電圧とを比較し、前記ダイオードブリッジの出力端の電圧が前記基準電圧よりも低いときには、前記第1のスイッチング素子をオンさせ、前記ダイオードブリッジの出力端の電圧が前記基準電圧よりも高いときには、前記第1のスイッチング素子をオフさせる前記第2のスイッチング素子を有することを特徴とする請求項2に記載の整流平滑回路。 The voltage comparison means includes a Zener diode and a second switching element,
The voltage at the output terminal of the diode bridge is compared with the Zener voltage of the Zener diode that is the reference voltage. When the voltage at the output terminal of the diode bridge is lower than the reference voltage, the first switching element is turned on. The rectifying / smoothing circuit according to claim 2, further comprising: the second switching element that turns off the first switching element when a voltage at an output terminal of the diode bridge is higher than the reference voltage.
前記電子機器を制御する制御手段を備え、
前記電圧比較手段は前記ダイオードブリッジの出力端の電圧と前記基準電圧との比較結果を前記制御手段に通知する通知手段を有し、
前記制御手段は、前記ダイオードブリッジの出力端の電圧が前記基準電圧よりも高いときには、機器の動作を停止させることを特徴とする電子機器。 In the electronic device provided with the rectification smoothing circuit according to any one of claims 1 to 3,
A control means for controlling the electronic device;
The voltage comparison means has a notification means for notifying the control means of the comparison result between the voltage at the output terminal of the diode bridge and the reference voltage;
The control device stops the operation of the device when the voltage at the output terminal of the diode bridge is higher than the reference voltage.
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