JP2502885B2 - マルチ入力電源回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はマルチ入力電源回路に関
する。

【０００２】

【従来の技術】世界各国では、それぞれ電圧規格が異な
り、一般家庭に配送されている商用交流電圧値が異なっ
ている。従って、ある国の製品を、電圧が異なる別の国
で誤って使用すると動作しなっかったり、時には火災を
起こしたりする場合があり、広範囲の入力電圧に対応可
能なマルチ入力電源回路が必要とされている。従来のマ
ルチ入力電源回路は、一般的には２次巻線を固定とし、
数種類の１次巻線を設けた入力トランスを使用し、入力
電圧値に応じて使用する１次巻線を人が手で切り換え、
２次巻線からの出力電圧値が一定の範囲以内となるよう
にしていた。また、自動的に入力電圧の変化に対応する
マルチ入力電源回路においては、１次側にて交流電圧を
いったん整流および平滑し、その平滑された直流電圧を
スイッチ素子で周波数の高い交流電圧に再度変換し、出
力トランスを通して所定の電圧を有する直流電圧を発生
させていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来のマルチ入力電源回路には次の様な課題が有る。ま
ず、数種類の１次巻線を設けた入力トランスを使用する
際には、供給される交流電圧に応じて人が手作業で１次
巻線を切り換える必要があり、手間がかかる。また、１
次側で交流電圧を一旦直流電圧に変換し、再度交流電圧
に変換する場合には、１次側は高電圧であるため、スイ
ッチ素子等の使用部品には高耐圧のものが必要となり、
使用できる部品点数が少なく高価格である。さらに、外
国の安全規格を取得する際には１次側の安全性が問題と
なるが、１次側の部品点数が多いため、取得に時間がか
かると共に経費も増加するという課題がある。従って、
本発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とする
ところは、広範囲な入力電圧に、自動的に対応可能なマ
ルチ入力電源回路を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため次の構成を備える。すなわち、センタータップ
端子を有する２次巻線が形成されたトランスと、前記２
次巻線の両端へ入力端子がそれぞれ結線されると共に、
前記センタータップ端子に対して正脈動電圧を出力する
第１の出力端子および前記センタータップ端子に対して
負脈動電圧を出力する第２の出力端子を有する整流回路
と、前記第１の出力端子と前記センタータップ端子に結
線された第１の交点との間に設けられた第１の平滑回路
と、前記第２の出力端子と前記第１の交点との間に設け
られた第２の平滑回路と、前記第１の出力端子に結線さ
れると共に、負荷回路の一端を結線するための第３の出
力端子と、前記第１の交点および前記第２の出力端子に
結線されると共に、負荷回路の他端を結線するための第
４の出力端子と、前記第１の交点と前記第４の出力端子
との間に介装された第１のスイッチ素子と、前記第２の
出力端子と前記第４の出力端子との間に介装された第２
のスイッチ素子と、前記第１の出力端子、前記第１の交
点、および前記第２の出力端子の電圧が入力され、前記
第１のスイッチ素子または前記第２のスイッチ素子のい
ずれか一方を接続状態にする接断制御を行う制御回路と
を具備することを特徴とする。

【０００５】

【作用】トランスの２次巻線の両端に発生した交流電圧
は、整流回路で整流され、さらに第１の平滑回路および
第２の平滑回路で直流電圧に変換される。これにより第
１の出力端子と第１の交点との間および第１の交点と第
２の出力端子との間には略等しい直流電圧が発生する。
制御回路は、第１の出力端子、第１の交点、および第２
の出力端子の電圧が入力され、トランスの２次巻線に発
生した交流電圧の高／低を判断し、高い場合には第１の
スイッチ素子を接続状態とし、第２のスイッチ素子を断
絶状態とする。これにより第３の出力端子と第４の出力
端子との間に発生する電圧が低くなる。またトランスの
２次巻線に発生した交流電圧が低い場合には第１のスイ
ッチ素子を断絶状態とし、第２のスイッチ素子を接続状
態とすることで、第３の出力端子と第４の出力端子との
間に発生する電圧が高くなる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基
づいて詳細に説明する。図１は、本実施例のマルチ入力
電源回路の接続図である。まず、構成について説明す
る。マルチ入力電源回路１０は、商用交流電圧が入力さ
れる１次巻線１２およびセンタータップ端子１４を有す
る２次巻線１６が形成されたトランス１８と、２次巻線
１６の両端へ入力端子がそれぞれ結線され、センタータ
ップ端子１４に対して正脈動電圧を出力する第１の出力
端子２０およびセンタータップ端子１４に対して負脈動
電圧を出力する第２の出力端子２２を有する整流回路２
４と、第１の出力端子２０とセンタータップ端子１４に
結線された第１の交点２６との間に設けられた第１の平
滑回路２８と、第２の出力端子２２と第１の交点２６と
の間に設けられた第２の平滑回路３０と、第１の出力端
子２０に結線されると共に、負荷回路３２の一端を結線
するための第３の出力端子３４と、第１の交点２６およ
び第２の出力端子２２に結線されると共に、負荷回路３
２の他端を結線するための第４の出力端子３６と、第１
の交点２６と第４の出力端子３６との間に介装された第
１のスイッチ素子３８と、第２の出力端子２２と第４の
出力端子３６との間に介装された第２のスイッチ素子４
０と、第１の出力端子２０、第１の交点２６、および第
２の出力端子２２の電圧が入力され、第１のスイッチ素
子３８または第２のスイッチ素子４０のいずれか一方を
接続状態にする接断制御を行う制御回路４２とから構成
されている。

【０００７】さらに詳細には、整流回路２４には、フィ
ルタ回路４４が設けられておりトランス１８の２次巻線
１６から出力される交流電圧の高周波ノイズを低減する
機能を有している。第１の平滑回路２８および第２の平
滑回路３０は、整流回路２４から出力される脈動電圧を
平滑するための大容量のコンデンサ４６と、センタータ
ップ端子１４を基準とした高周波ノイズを低減するため
の小容量のコンデンサ４８とから構成されている。負荷
回路３２は、安定化電源５０と負荷５２とから成り、安
定化電源５０は第３の出力端子３４と第４の出力端子３
６間に出力される直流電圧を更に安定化して負荷５２に
供給する機能を有する。第１のスイッチ素子３８は、Ｐ
ＮＰトランジスタである第４のトランジスタ（ＴＲ４）
と、ＴＲ４のエミッタにそのカソードが接続されたダイ
オード（Ｄ１）とから成る。ここでＤ１の順方向電圧を
Ｖｄ１とする。第２のスイッチ素子４０は、ＮＰＮトラ
ンジスタである第３のトランジスタ（ＴＲ３）である。

【０００８】制御回路４２は、第１の抵抗（Ｒ１）、第
２の抵抗（Ｒ２）、第３の抵抗（Ｒ３）、第４の抵抗
（Ｒ４）、第５の抵抗（Ｒ５）、第６の抵抗（Ｒ６）、
第７の抵抗（Ｒ７）、ツェナーダイオード（ＺＤ）、Ｐ
ＮＰトランジスタである第１のトランジスタ（ＴＲ
１）、およびＮＰＮトランジスタである第２のトランジ
スタ（ＴＲ２）とから構成される。Ｒ１の一端は第１の
出力端子２０に結線され、他端はＺＤのカソード端子に
結線されている。またＺＤのアノード端子は第４の出力
端子３６に結線されている。ここでＺＤのツェナー電圧
は、Ｖｚとする。ＴＲ１のエミッタ端子はＺＤのカソー
ド端子に、ＴＲ１のベース端子はＲ２を経由して第１の
交点２６に、ＴＲ１のコレクタ端子は直列に結線された
Ｒ３とＲ４を経由して第４の出力端子３６に結線されて
いる。ＴＲ２のエミッタ端子はＴＲ３のベース端子に、
ＴＲ２のベース端子はＲ３とＲ４の結線点に、ＴＲ２の
コレクタ端子はＲ５を経由して第１の交点２６に結線さ
れている。Ｒ６は、ＴＲ４のベース端子と第４の出力端
子３６との間を結線しており、Ｒ７は、ＴＲ４のベース
端子とエミッタ端子との間を結線している。

【０００９】次に、動作について説明する。世界各国の
商用電源電圧は大きく分けて高電圧系（商用電源電圧Ｖ
１：２００Ｖ〜２４０Ｖ）と、低電圧系（商用電源電圧
Ｖ２：１００Ｖ〜１２０Ｖ）の２つに分類できるため、
本実施例ではこの２つの場合の動作について説明する。
ここで、商用電源電圧Ｖ１および商用電源電圧Ｖ２がト
ランス１８の１次巻線１２に印加された際に、トランス
１８の２次巻線１６を経由して第１の平滑回路２８と第
２の平滑回路３０の各両端間には略等しい電圧が発生す
るが、その電圧をそれぞれＥ１、Ｅ２（≒Ｅ１／２）と
する。ＴＲ１のエミッタ・ベース端子間順方向電圧をＶ
ｅｂ１とする。また、ＴＲ３のコレクタ・エミッタ端子
間飽和電圧をＶｃｅ３、ＴＲ４のエミッタ・コレクタ端
子間飽和電圧をＶｅｃ４とする。また、ＺＤのツェナー
電圧Ｖｚは、商用電源電圧Ｖ１が２００Ｖの時のＥ１よ
り低く、商用電源電圧Ｖ２が１２０Ｖの時の電圧（Ｅ２
＋Ｖｅｂ１）より若干高くなるように設定しておく。

【００１０】まず第１に、トランス１８の１次巻線１２
に商用電源電圧Ｖ１が印加された場合について説明す
る。第２の平滑回路３０の両端間、つまり第１の交点２
６と第２の出力端子２２との間に発生する電圧Ｅ１はＶ
ｚより高くなるため、ＴＲ１のベース端子に印加される
電圧が、ＴＲ１のエミッタ端子に印加される電圧より高
くなる。これによりＴＲ１はオフ状態となる。このた
め、Ｒ３とＲ４には電流が流れず、ＴＲ２もオフ状態と
なり、さらにＴＲ３もベース端子に電流が流入せず、オ
フ状態となる。このとき、第１の出力端子２０と第２の
出力端子２２との間には、第１の出力端子２０、第３の
出力端子３４、負荷回路３２、第４の出力端子３６、Ｄ
１、Ｒ７、Ｒ６、第２の出力端子２２を経路とする電流
がながれる。この電流によりＲ７において電圧降下が生
じ、ＴＲ４のベース端子とエミッタ端子との間に順方向
の電圧が印加されてＴＲ４は飽和したオン状態となる。
従って、第３の出力端子３４と第４の出力端子３６との
間には電圧Ｖｏ１（＝Ｅ１−Ｖｄ１−Ｖｅｃ４）が出力
される。

【００１１】第２に、トランス１８の１次巻線１２に商
用電源電圧Ｖ２が印加された場合について説明する。第
２の平滑回路３０の両端間、つまり第１の交点２６と第
２の出力端子２２との間に発生する電圧Ｅ２はＶｚより
低くなるため、ＴＲ１のベース端子に印加される電圧
が、ＴＲ１のエミッタ端子に印加される電圧より低くな
る。これによりＴＲ１はオン状態となる。このため、Ｒ
３とＲ４には電流が流れ、ＴＲ２のベース端子に電流が
供給されてＴＲ２もオン状態となり、コレクタ側にはＲ
５を経由してエミッタ端子に電流が流れる。それに伴っ
てＴＲ３のベース端子にも電流が供給され、ＴＲ３は飽
和してオン状態となる。このようにＴＲ３が飽和するこ
とにより、ＴＲ４のベース端子とＤ１のアノード端子と
の間の電圧差は、Ｖｃｅ３となる。これによりＴＲ４は
オフ状態となる。また、Ｄ１はＴＲ４のコレクタ端子か
らベース端子を通り、Ｒ７から第４の出力端子へ電流が
流れるのを防止している。従って、第３の出力端子３４
と第４の出力端子３６との間には電圧Ｖｏ２（＝２＊Ｅ
２−Ｖｅｃ３）が出力される。

【００１２】上述するように、トランス１８の１次巻線
１２への入力電圧がＶ１の時には、第３の出力端子３４
と第４の出力端子３６との間にはＶｏ１（＝Ｅ１−Ｖｄ
１−Ｖｅｃ４）が出力され、入力電圧がＶ２の時には、
Ｖｏ２（＝２＊Ｅ２−Ｖｅｃ３）が出力される。ここ
で、Ｅ２≒Ｅ１／２であるから、Ｖｏ２≒（Ｅ１−Ｖｅ
ｃ３）となり、Ｖｅｃ４≒Ｖｅｃ３かつＥ１と比較して
Ｖｄ１は無視できる大きさであるためＶｏ１≒Ｖｏ２と
なる。このように入力電圧に応じて、制御回路４２が自
動的にＴＲ３，ＴＲ４を少なくとも一方がオン状態とな
るように制御するため、第３の出力端子３４と第４の出
力端子３６との間に出力される電圧の入力電圧の変動に
よる影響を少なくすることができ、負荷回路３２に設け
られた安定化電源５０での損失を少なくすることができ
る。

【００１３】また、トランス１８の１次巻線１２に印加
される商用電源電圧がＶ１の時には第１の交点２６と第
２の出力端子２２との間（第２の平滑回路３０間）で消
費される電流はＺＤのツェナー電流と，Ｄ１からＴＲ４
のエミッタ端子を通してベース端子、Ｒ６を経由してな
がれる電流だけであり、軽負荷である。次に、トランス
１８の１次巻線１２に印加される商用電源電圧がＶ２と
なり、第１の交点２６と第２の出力端子２２との間の電
圧が下がった場合には、上述するようにＴＲ１がオン状
態に入り、ＴＲ３もオン状態となる。従って第１の交点
２６と第２の出力端子２２との間で消費される電流に負
荷回路３２へ流れる電流が加わるため、第１の交点２６
と第２の出力端子２２との間の電圧が若干ではあるが更
に下がる方向へ向かい、これによりＴＲ１のオン状態が
促進されて確実にＴＲ１が飽和したオン状態に移行する
ことができる。

【００１４】以上、本発明の好適な実施例について種々
述べてきたが、本発明は上述する実施例に限定されるも
のではなく、発明の精神を逸脱しない範囲で多くの改変
を施し得るのはもちろんである。

【００１５】

【発明の効果】本発明に係るマルチ入力電源回路を用い
ると、第１の出力端子と第１の交点との間および第１の
交点と第２の出力端子との間に略等しい直流電圧が発生
し、第１の出力端子、第１の交点、および第２の出力端
子の電圧が入力された制御回路が、トランスの２次巻線
に発生した交流電圧の高／低を判断し、高い場合には第
１のスイッチ素子を接続状態、第２のスイッチ素子を断
絶状態として第３の出力端子と第４の出力端子との間に
発生する電圧を低くすることができ、またトランスの２
次巻線に発生した交流電圧が低い場合には第１のスイッ
チ素子を断絶状態、第２のスイッチ素子を接続状態とし
て第３の出力端子と第４の出力端子との間に発生する電
圧を高くできる。従って、トランスに入力される商用交
流電圧が広範囲に渡って変化しても、自動的に負荷回路
への出力電圧の変動を抑止できるという著効を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るマルチ入力電源回路の一実施例を
示す接続図である。

【符号の説明】

１０ マルチ入力電源回路 １４ センタータップ端子 １６ ２次巻線 １８ トランス ２０ 第１の出力端子 ２２ 第２の出力端子 ２４ 整流回路 ２６ 第１の交点 ２８ 第１の平滑回路 ３０ 第２の平滑回路 ３２ 負荷回路 ３４ 第３の出力端子 ３６ 第４の出力端子 ３８ 第１のスイッチ素子 ４０ 第２のスイッチ素子 ４２ 制御回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 センタータップ端子を有する２次巻線が
   形成されたトランスと、 前記２次巻線の両端へ入力端子がそれぞれ結線されると
   共に、前記センタータップ端子に対して正脈動電圧を出
   力する第１の出力端子および前記センタータップ端子に
   対して負脈動電圧を出力する第２の出力端子を有する整
   流回路と、 前記第１の出力端子と前記センタータップ端子に結線さ
   れた第１の交点との間に設けられた第１の平滑回路と、 前記第２の出力端子と前記第１の交点との間に設けられ
   た第２の平滑回路と、 前記第１の出力端子に結線されると共に、負荷回路の一
   端を結線するための第３の出力端子と、 前記第１の交点および前記第２の出力端子に結線される
   と共に、負荷回路の他端を結線するための第４の出力端
   子と、 前記第１の交点と前記第４の出力端子との間に介装され
   た第１のスイッチ素子と、 前記第２の出力端子と前記第４の出力端子との間に介装
   された第２のスイッチ素子と、 前記第１の出力端子、前記第１の交点、および前記第２
   の出力端子の電圧が入力され、前記第１のスイッチ素子
   または前記第２のスイッチ素子のいずれか一方を接続状
   態にする接断制御を行う制御回路とを具備することを特
   徴とするマルチ入力電源回路。