JP2533115Y2

JP2533115Y2 - 電源装置

Info

Publication number: JP2533115Y2
Application number: JP1988139850U
Authority: JP
Inventors: 克彦清水
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1988-10-25
Filing date: 1988-10-25
Publication date: 1997-04-23
Anticipated expiration: 2003-10-25
Also published as: JPH0260486U

Description

【考案の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本考案は、電源入力回路と、DC-DCコンバータと、切
換回路とを含み、例えばAC100V系とAC200V系の交流入力
に対し、前者に対しては倍電圧整流、後者に対してはブ
リッジ整流になるように、電源入力回路を自動的に切替
えるようにした電源装置に関し、DC-DCコンバータを構
成する変圧器の巻線に生じる電圧を、倍電圧整流とブリ
ッジ整流との間の切換を行なう切換スイッチの駆動電源
とすることにより、低損失で、小型、かつ、安価な自動
切換回路を有する電源装置が得られるようにしたもので
ある。

〈従来の技術） AC100V系とAC200V系の交流入力に対し、前者に対して
は倍電圧整流、後者に対してはブリッジ整流になるよう
に自動的に切替え、２種の異なる交流電源に対して、略
同一値の直流出力を得るようにした電源装置の従来例と
しては、例えば特開昭62-178173号公報に記載されたも
のがある。第４図は特開昭62-178173号公報に記載され
た電源装置の回路構成を示す図である。第４図におい
て、１は交流電源、２、３は交流入力端子、４は電源入
力回路、５はDC−DCコンバータ、６は切換回路、７、８
は出力端子である。

交流電源１は、AC100VまたはAC200Vのように、電圧値
V1、V2の異なる２種類の交流電源であり、この２種類の
交流電圧が交流入力端子２、３に選択的に供給される。

電源入力回路４は、ダイオードブリッジ回路41と、コ
ンデンサ回路42とを含む。ダイオードブリッジ回路41
は、ダイオード411〜414をブリッジ接続し、一対の交流
入力端（イ）及び（ロ）を交流入力端子２、３にそれぞ
れ接続してある。

コンデンサ回路42は、略同一容量のコンデンサ421及
び422を直列に接続してなり、ダイオードブリッジ回路4
1の正極端子（ハ）と負極端子（ニ）との間に接続され
ている。

切換回路６は、切換スイッチ61と、電圧識別回路62
と、スイッチ回路63とを含む。

切換スイッチ61は、トライアック等の双方向性三端子
半導体スイッチによって構成され、電源入力回路４をブ
リッジ整流と倍電圧整流との間で切換えるべく、コンデ
ンサ回路４の中点、即ちコンデンサ421及び422の接続点
（ハ）とダイオードブリッジ回路41の一つの交流入力端
（ロ）との間に接続されている。

電圧識別回路62は、電源入力回路４の交流入力側に接
続され、電源入力回路４に２種類の交流電圧V1、V2のい
ずれが入力されたかを識別する。具体的な回路構成とし
て、ダイオード621、抵抗622、623、コンデンサ624及び
ツェナーダイオード625を備えた回路構成が示されてい
る。入力端子２−３間に、AC200Vが入力された場合、ダ
イオード621及び抵抗622を通して、コンデンサ624が一
方向に充電される。そして、コンデンサ624の端子電圧
が、ツェナーダイオード625を導通させる値まで上昇す
ると、ツェナーダイオード625が導通する。AC100Vが入
力された場合は、コンデンサ624の端子電圧はツェナー
ダイオード625を導通させる電圧まで上昇しない。

スイッチ回路63は、電圧識別回路62から識別信号が与
えられ、識別信号に応じて切換スイッチ61をオン、オフ
駆動する。具体的な回路構成として、トランジスタ631
よりなる回路が示されている。トランジスタ631は、エ
ミッタ及びコレクタを、切換スイッチ61を構成する双方
向性三端子半導体スイッチの主電極と制御電極とにそれ
ぞれ接続し、ベースに電圧識別回路62を構成するツェナ
ーダイオード625を接続してある。64は抵抗である。

また、切換スイッチ61は、主電極の一方を、コンデン
サ624の一端を接続した交流電源ラインの一方に接続し
てある。制御電極は、スイッチ回路63を構成するトラン
ジスタ631のコレクタに接続し、抵抗64を介してコンデ
ンサ624の他端側に接続してある。

上記の電源装置において、交流電源１がAC200Vである
場合、コンデンサ624の充電電圧により、ツェナーダイ
オード625が導通すると、トランジスタ631がオンとな
る。トランジスタ631がオンになると、切換スイッチ61
がオフとなるから、交流電源１から供給されたAC200Vの
交流入力は、ダイオードブリッジ回路41でブリッジ整流
（全波整流）され、整流出力がコンデンサ421、422によ
り平滑される。

交流電源１がAC100V系に切替えられた場合は、コンデ
ンサ624の端子電圧がツェナーダイオード625を導通させ
るのに必要な電圧まで上昇できない。従って、ツェナー
ダイオード625は導通できないので、トランジスタ631は
オフであり、切替スイッチ61が導通する。これにより、
倍電圧整流回路が形成され、AC200V入力とほぼ同じ値の
整流平滑出力が得られる。

電源入力回路４から出力された整流平滑出力はDC-DC
コンバータ５に供給され、出力端子７−８より所望の直
流電圧V0が得られる。

〈考案が解決しようとする課題〉切換スイッチ61は、前述したように、トライアック等
の三端子半導体スイッチで構成される。この種の三端子
半導体スイッチは電流駆動型であり、導通させるのに、
例えば30〜40mA程度の電流を制御電極に供給する必要が
ある。ところが、従来の電源装置では、切換スイッチ61
の駆動電源を、AC100VまたはAC200Vである交流電源１側
から供給しているため、駆動電圧が高くなる。このた
め、損失が多くなり、効率が低く、大型になる欠点があ
る。なお、ここにいう損失は、主に、切換スイッチ61を
構成するトライアックの制御電極に接続された抵抗64に
おいて発生するものであって、前述した30〜40mAの制御
電極駆動電流と、抵抗64に加わる電圧とによって定ま
る。

この問題点を解決するには、切換スイッチ61の駆動電
源の全てを、入力交流電源から取る必要のない回路を開
発しなければならない。しかし、そのような手段を実現
することは容易ではない。もし、切換スイッチ61の駆動
電源をAC100VまたはAC200Vである交流電源１から取らな
いとすれば、AC100VまたはAC200Vの両電圧に対応するブ
リッジ整流回路及び倍電圧整流の切換ができず、DC-DC
コンバータに与えられる入力電圧を、AC100VまたはAC20
0Vの如何に関わらず一定化することができないという基
本的な問題点に突き当たるからである。

本考案の課題は、上述する従来の問題点を解決し、損
失が小さく、高効率で小型、かつ、安価な電源装置を提
供することである。

〈課題を解決するための手段〉上述する課題解決のため、本考案に係る電源装置は、
第１図に示すように、電源入力回路４と、DC-DCコンバ
ータ５と、切換回路６とを含む。前記電源入力回路４
は、ダイオードブリッジ回路41と、コンデンサ回路42と
を含む。前記ダイオードブリッジ回路41は、電圧値の異
なる２種類の交流電源が選択的に入力される入力端子
２、３に接続されている。前記コンデンサ回路42は、前
記ダイオードブリッジ回路41の整流出力側に接続されて
いる。前記DC-DCコンバータ５は、変圧器51と、スイッ
チング素子52と、出力回路53とを含む。前記変圧器51
は、前記電源入力回路４の整流平滑出力が供給される入
力巻線511と、出力巻線512と、第３の巻線513とを有し
ている。前記スイッチング素子52は、前記入力巻線511
に接続されている。前記出力回路53は、前記出力巻線51
2に接続されスイッチング出力を直流に変換して出力す
る回路でなる。前記切換回路６は、切換スイッチ61と、
電圧識別回路62と、スイッチ回路63とを含む。前記切換
スイッチ61は、前記変圧器51の前記第３の巻線513に生
じる電圧を駆動電源とし、前記電源入力回路４を、ブリ
ッジ整流と倍電圧整流との間で切換えるように、前記ダ
イオードブリッジ回路41と前記コンデンサ回路42との間
に接続されている。前記電圧識別回路62は、前記電源入
力回路４の入力側に前記２種類の交流電源のいずれが入
力されたかを識別する回路である。前記スイッチ回路63
は、前記電圧識別回路62から識別信号が与えられ、識別
信号に応じて前記切換スイッチ61を駆動する。

〈作用〉電圧識別回路62は、電源入力回路４の入力側に２種類
の交流電源のいずれが入力されたかを識別する回路であ
り、スイッチ回路63は電圧識別回路62から識別信号が与
えられ、識別信号に応じて切換スイッチ61をオン、オフ
駆動する。電源投入時は切換スイッチ61がオフであり、
入力電圧がAC100Vであっても、AC200Vであっても、まず
ブリッジ整流で回路動作を開始し、入力の電解コンデン
サ421、422の電圧が上昇してくると、起動回路54が動作
を開始し、変圧器51の第３の巻線に電圧が生じる。この
電圧が切換スイッチ61の駆動源となり、電圧識別回路62
の識別信号に基づき、入力がAC100Vの場合、切換スイッ
チ61がオンする。切換スイッチ61がオンになると、倍電
圧整流回路が構成される。

この結果、DC-DCコンバータ５に所定の電圧が印加さ
れ、DC-DCコンバータ５が定常動作を開始し、変圧器51
の入力巻線511を通して与えられる直流入力が、スイッ
チング素子52によってスイッチングされ、スイッチング
出力が変圧器51の入力巻線511から出力巻線512に伝送さ
れ、更に、出力回路53を通して、安定化された直流電圧
が出力される。

DC-DCコンバータ５が動作を開始した後は、変圧器51
に備えられた第３の巻線513を介して、切換スイッチ61
がオンを継続する。従って、交流入力電圧を駆動電源と
して用いていた従来の電源装置と異なって、第３の巻線
513の巻数比選定等によって、AC100Vを倍電圧整流した
電圧を、切換スイッチ61の駆動に最適な低い電圧に変換
して切換スイッチ61に供給するため、主に抵抗64におい
て発生する損失を低減できる。

次に、交流入力端子２、３にAC200Vが入力された場合
は、電圧識別回路62により、切換スイッチ61はオフのま
まとなる。従って、AC200Vの入力に対しては、ダイオー
ドブリッジ回路41によるブリッジ整流回路が維持され、
これによってDC-DCコンバータ５の入力電圧はAC100V入
力の場合と実質的に同じ電圧となる。

〈実施例〉第１図は本考案に係る電源装置の一実施例を示す電気
回路図である。第１図において、第４図と同一の参照符
号は同一性ある構成部分を示している。従来と著しく異
なる点は、倍電圧整流とブリッジ整流との間の切換を行
なう切換スイッチ61をオン駆動するための電源を、DC-D
Cコンバータ５を構成する変圧器51の第３の巻線513に生
じる電圧としている点である。第３の巻線513に生じた
電圧は、整流平滑回路65によって直流に変換して、切換
スイッチ61に供給する。

切換スイッチ61をオン駆動するための変圧器の第３の
巻線513に生じる電圧は、巻数の選択によりAC100Vを倍
電圧整流した電圧を変換したもので、切換スイッチ61を
駆動するのに適した低い値に自由に設定できる。このた
め、切換スイッチ61を電流駆動型の三端子半導体スイッ
チによって構成した場合でも、ゲート駆動電力を小さく
でき、低損失で、小型、かつ、安価な電源装置を提供で
きる。

第１図において、入力電圧が投入されると、入力がAC
100Vであっても、AC200Vであっても、切換スイッチ61が
最初はオフのためブリッジ整流で動作を開始する。DC-D
Cコンバータ５は、起動回路54、制御回路55及び第４の
巻線514を備えて構成されている。起動に当っては、起
動回路54から与えられる起動パルスによって制御回路55
及びスイッチング素子52に起動をかける。起動に伴うス
イッチング素子52のスイッチング動作により、変圧器51
に備えられた第３の巻線513、第４の巻線514に電圧が誘
起する。このとき、DC-DCコンバータ５の出力は殆ど発
生しない。第３の巻線513に生じた電圧はAC100入力の時
に切換スイッチ61をオン駆動するための電源として用い
られ、第４の巻線514に生じた電圧は制御回路55に入力
される。制御回路55は、第４の巻線514から与えられる
電圧を電源として動作を開始し、制御回路55の動作開始
によりDC-DCコンバータ５は定常動作に移行する。

第２図は本考案に係る電源装置の更に具体的な実施例
を示している。図において、第１図と同一の参照符号は
同一性ある構成部分を示す。切換スイッチ61は、双方向
三端子半導体スイッチで構成してある。電圧識別回路62
は、ダイオード621及び抵抗622を通してコンデンサ624
を一方向に充電し、コンデンサ624の充電端子電圧があ
るレベルに到達したときに、ツェナーダイオード625を
導通させる回路構成となっている。また、コンデンサ62
4と並列に、トランジスタ628及び抵抗629の直列回路を
接続し、トランジスタ628のベースと、ダイオード621の
アノードとの間に、ツェナーダイオード626及び抵抗627
の直列回路を接続してある。623、630は抵抗である。

スイッチ回路63は、トランジスタ631、632及び抵抗63
3等を備える。トランジスタ631のエミッタのエミッタ及
びコレクタは、切換スイッチ61の主電極及び制御電極に
それぞれ接続し、トランジスタ632のエミッタ及びコレ
クタは、トランジスタ631のエミッタ及びベースにそれ
ぞれ接続し、トランジスタ632のベースに電圧識別回路6
2の出力信号を供給するようになっている。

整流平滑回路65は、整流ダイオード651と平滑コンデ
ンサ652とを備え、その整流平滑出力を、抵抗64を通し
て、切換スイッチ61の制御電極に供給するようになって
いる。

次に実施例の動作を説明する。まず、交流入力端子
２、３にAC100Vが入力された場合、ダイオード621及び
抵抗622を通して、コンデンサ624が一方向に充電され
る。コンデンサ624の端子電圧がツェナーダイオード625
を導通させる電圧に上昇する迄の期間は、スイッチ回路
63を構成するトランジスタ632がオフとなっている。こ
の期間は、抵抗622とコンデンサ624との時定数によって
定まる。他方、DC-DCコンバータ５はコンデンサ421、42
2の電圧上昇により、起動回路54が動作を開始し、第３
の巻線513に電圧が生じる。この例においては、第３の
巻線513の電圧は、図に示す通り、フォワード方向の電
圧を整流して得ており、DC-DCコンバータ５の出力電圧
より早く立ち上がり、切換スイッチ61をオン駆動する電
源となると共に、トランジスタ631、632の駆動電源とし
ても機能する。

トランジスタ631がオンになると、切換スイッチ61
は、主電極−制御電極間がトランジスタ631によって短
絡されるので、オフとなったままである。切換スイッチ
61がオフである間は、ダイオードブリッジ回路41による
ブリッジ整流が行なわれる。

時間経過により、コンデンサ624の充電が進み、その
端子電圧が上昇し、ツェナーダイオード625が導通する
と、トランジスタ632がオン、トランジスタ631がオフと
なる。トランジスタ631がオフになると、切換スイッチ6
1はオンとなり、倍電圧整流回路が構成される。切換ス
イッチ61の駆動電源は、第３の巻線513に生じた電圧
を、整流平滑回路65によって直流に変換して作られてい
る。従って、交流入力電圧を駆動電源として用いていた
従来の電源装置と異なって、第３の巻線513の巻数比例
選定等によって、駆動電圧を低い値に設定し、損失を低
減できる。また、電源投入後、抵抗622とコンデンサ624
の時定数によって定まる期間は、切換スイッチ61がオフ
となり、ブリッジ整流から動作を開始することとなるの
で、安全である。

次に、交流入力端子２、３にAC200Vが入力された場合
は、最初、キリカエスイッチ51はオフであり、AC100V入
力の時と同様にブリッジ整流が行なわれる。その後、電
圧識別回路62を構成するツェナーダイオード626が導通
し、トランジスタ628がオンとなる。トランジスタ628が
オンになると、コンデンサ624の端子電圧が上昇できな
くなるので、トランジスタ632がオフ、トランジスタ631
がオンとなり、切換スイッチ61はオフのままである。従
って、AC200Vの入力に対しては、ダイオードブリッジ回
路41によるブリッジ整流回路が維持される。

第３図は本考案に係る電源装置の別の実施例における
電気回路図である。図において、第１図及び第２図と同
一の参照符号は同一性ある構成部分を示している。９は
突入電流防止回路、10はその駆動回路である。突入電流
防止回路９は、交流入力ラインに直列に挿入されてお
り、突入電流防止用の抵抗92と、この抵抗92をバイパス
するスイッチ素子91との並列回路で構成されている。駆
動回路10は、第３の巻線513に生じた電圧をダイオード1
01で整流し、整流出力を抵抗102及びコンデンサ104で積
分し、積分出力によってスイッチ素子91の制御電極を駆
動するようになっている。

抵抗102及びコンデンサ104による積分回路は、切換回
路６を動作させた後に、突入電流防止回路９のスイッチ
素子91をターン．オンさせるように、その定数値を定め
る。具体的には、電圧識別回路62の抵抗622及びコンデ
ンサ624によって定まる時定数よりも、抵抗102及びコン
デンサ104によって定まる時定数を大きくする。こうす
ると、交流入力端子２、３に入力されている電圧がAC10
0VであるかAC200Vであるかを、電圧識別回路62によって
識別した後に突入電流防止回路９のスイッチ素子91をタ
ーン．オンさせることができるので、突入電流を確実に
防止できる。

〈考案の効果〉以上述べたように、本考案は、電源入力回路と、DC-D
Cコンバータと、切換回路とを含み、例えばAC100V系とA
C200V系の交流入力に対し、前者に対しては倍電圧整
流、後者に対してはブリッジ整流になるように、電源入
力回路を自動的に切替えるようにした電源装置におい
て、倍電圧整流とブリッジ整流との間の切換を行なう切
換スイッチは、DC-DCコンバータを構成する変圧器の巻
線に生じる電圧を駆動電源としているので、低損失で、
小型、かつ、安価な自動切換回路を有する電源装置を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る電源装置の電気回路図、第２図は
同じくその具体的な実施例における電気回路図、第３図
は同じく更に別の実施例における電気回路図、第４図は
従来の電源装置の電気回路図である。４……電源入力回路 41……ダイオードブリッジ回路 42……コンデンサ回路５……DC-DCコンバータ 51……変圧器、511……入力巻線 512……出力巻線、513……第３の巻線 52……スイッチ素子、53……出力回路６……切換回路、61……切換スイッチ 62……電圧識別回路、63……スイッチ回路

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】電源入力回路と、DC-DCコンバータと、切
換回路とを含む電源装置であって、前記電源入力回路は、ダイオードブリッジ回路と、コン
デンサ回路とを含み、前記ダイオードブリッジ回路は、
電圧値の異なる２種類の交流電源が選択的に入力される
入力端子に接続されており、前記コンデンサ回路は、前
記ダイオードブリッジ回路の整流出力側に接続されてお
り、前記DC-DCコンバータは、変圧器と、スイッチング素子
と、出力回路とを含み、前記変圧器は、前記電源入力回路の整流平滑出力が供給
される入力巻線と、出力巻線と、第３の巻線とを有して
おり、前記スイッチング素子は、前記入力巻線に接続されてお
り、前記出力回路は、前記出力巻線に接続されスイッチング
出力を直流に変換して出力する回路でなり、前記切換回路は、切換スイッチと、電圧識別回路と、ス
イッチ回路とを含み、前記切換スイッチは、前記変圧器の前記第３の巻線に生
じる電圧を駆動電源とし、前記電源入力回路を、ブリッ
ジ整流と倍電圧整流との間で切換えるように、前記ダイ
オードブリッジ回路と前記コンデンサ回路との間に接続
されており、前記電圧識別回路は、前記電源入力回路の入力側に接続
され、前記電源入力回路に前記２種類の交流電源のいず
れが入力されたかを識別する回路でなり、前記スイッチ回路は、前記電圧識別回路から識別信号が
与えられ、識別信号に応じて、前記切換スイッチをオ
ン、オフ駆動することを特徴とする電源装置。
【請求項２】前記DC-DCコンバータは、前記スイッチン
グ素子のスイッチング動作を制御する制御回路を含み、
前記制御回路は、起動後に前記変圧器に備えられた第４
の巻線より与えられる電圧を電源として動作することを
特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項に記載の電源
装置。
【請求項３】交流入力ラインに突入電流防止回路を有
し、前記突入電流防止回路は、前記変圧器の前記第３の
巻線に生じる電圧によって動作させることと特徴とする
実用新案登録請求の範囲第１項または第２項に記載の電
源装置。
【請求項４】前記突入電流防止回路は、前記切替回路を
動作させた後に動作させることを特徴とする実用新案登
録請求の範囲第３項に記載の電源装置。