JP2732834B2 - 自動電圧切替回路 - Google Patents

自動電圧切替回路

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JP2732834B2 JP61252991A JP25299186A JP2732834B2 JP 2732834 B2 JP2732834 B2 JP 2732834B2 JP 61252991 A JP61252991 A JP 61252991A JP 25299186 A JP25299186 A JP 25299186A JP 2732834 B2 JP2732834 B2 JP 2732834B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、ヘアーアイロン等の電熱器やヘアードライ
ヤ等の温風機の自動電圧切替回路に関するものである。 (従来技術) 従来、電熱器や温風機等のように消費電力の大きい電
気機器の自動電圧切替は、使用者が手動スイッチを操作
することにより、ヒータ抵抗やモータの分圧抵抗を切替
えることにより行われていた。ところが、このような構
成では異なった商用電源電圧に応じてその都度使用者が
スイッチを切替操作する必要があり、煩わしく、また、
誤って使用した場合には機器を損傷したり、発火するお
それがあった。 しかも商用電源の電圧は各国で100V,120V,220V,240V
等多様であり、これらの全ての電圧に対応するには複雑
な構成でなるスイッチを必要とする等の問題があった。
さらには、入力電源が異なった場合でも、インバータ電
源のようにフィードバックをかけることにより一定電圧
が得られるような電源を用いることも可能であるが、電
熱器や温風機等のように消費電力の大きな機器について
は、電源回路構成が複雑となり大型化するといった問題
を有していた。 (発明の目的) 本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもの
で、商用電源電圧が異なる場合においても使用者の手を
煩わせることなく、自動的に電圧切替がなされ、電熱器
や温風機等の機器を適正かつ安全に使用することがで
き、しかも構成が簡単で小型かつ安価な自動電圧切替回
路を提供することを目的とする。 (発明の構成) 本発明は、負荷とスイッチング素子を直列に商用交流
電源に接続するとともに、この商用交流電源に並列接続
し、該商用交流電源の電源電圧を検出して電源電圧に応
じた位相角のゲートパルス出力を発生させて前記スイッ
チング素子のゲート入力とする商用電源電圧検出回路を
備え、前記商用電源電圧検出回路は、整流手段で整流さ
れた電源電圧を抵抗分割し、この抵抗分割した出力をPU
Tのゲートに接続するとともに、前記整流手段から第1
の抵抗及び第2の抵抗を介してツェナーダイオードを接
続し、前記第2の抵抗とツェナーダイオードからなる直
列回路と並列に第3の抵抗とコンデンサとを直列に接続
し、前記第3の抵抗とコンデンサの接続点を前記PUTの
アノードに接続し、前記PUTのカソードにパルストラン
スの一次側を接続し、このパルストランスの二次側出力
をゲートパルス出力端としたものである。 である。 この構成により、商用電源電圧検出回路のゲートパル
ス出力は電源電圧に応じた位相角で発生し、スイッチン
グ素子を位相制御することにより、商用電源電圧が、例
えば100V,220V等のように異なる種類であった場合でも
適正な一定の電力が負荷に供給されることになるととも
に、第2の抵抗によって、商用交流電源の高いときの位
相角を小さくできて、高電圧時で充分な出力が得られ
る。 特に、前記第2の抵抗と第3の抵抗との間に、第2の
抵抗側がアノードとなるダイオードを介設すると、整流
後の電圧の立上りにおける位相角の不安定さに起因する
誤動作が防止される。 (実施例) 第1図は本発明を電熱器に適用した1実施例を示す。
同図において、商用交流電源1に負荷であるヒータ2と
スイッチング素子であるサイリスタ3が直列に接続さ
れ、さらに商用交流電源1に接続された商用電源電圧検
出回路4の出力がサイリスタ3のゲートに接続されてい
る。 前記商用電源電圧検出回路4は商用電源の一端に分圧
抵抗5を介してダイオード6が接続され、このダイオー
ド6の出力と商用電源1の他端との間に抵抗7と抵抗8
が直列に接続されるとともに抵抗9を介してツェナーダ
イオード10が接続され、ツェナーダイオード10と並列に
抵抗11と、コンデンサ12が直列に接続され、前記抵抗11
とコンデンサ12の中点がプログラマブルユニジャンクシ
ョントランジスタ(以下PUTと称す)13のアノード端子
Aに接続され、前記抵抗7と抵抗8の中点がPUT13のゲ
ート端子Gに接続され、PUT13のカソード端子Kが前記
サイリスタ3のゲート端子Gに接続されている。 第2図は各電圧波形を示し、(a)から(f)は商用
電源電圧の低い場合(100V,120V)であり、(g)から
(l)は前記(a)から(f)にそれぞれ対応したもの
で商用電源電圧の高い場合(220V,240V)である。これ
については後で説明する。 次に上記構成の動作について説明する。 商用電源1が印加されると分圧抵抗5、ダイオード
6、抵抗9、抵抗11を介してコンデンサ12が充電され
る。一方、商用電源1は分圧抵抗5、ダイオード6を介
して抵抗7,8により抵抗分割されており、前記コンデン
サ12の電圧が前記抵抗7,8により抵抗分割された電圧よ
りも高くなるとPUT13が導通してサイリスタ3のゲート
端子Gとカソード端子K間に電流が流れ、サイリスタ3
のアノード端子A、カソード端子K間が導通する。 このサイリスタ3を通した電源はヒータ2に供給され
ることによりヒータ2が発熱する。ここに商用電源1の
電圧が異なる場合であってもツェナーダイオード10によ
りコンデンサ12への充電電圧曲線は一定となるため、電
圧の低いときには第2図(f)の負荷端子間電圧で示す
ごとく位相角が小さなφ1となり、電圧の高いときには
第2図(l)に示すごとく位相角が大きいφ2となるた
め、電源電圧に関係なくヒータ2への電力は略同じにな
る。 また、コンデンサ12の電荷が一旦放電されるとPUT13
が非導通となり、再びコンデンサ12が充電を始めるため
第2図(e)(k)に示すごとく商用電源1の半波の間
に複数のゲートパルスが発生することになるが、サイリ
スタ3は、最初のゲートパルスで導通し、商用電源1の
電圧が0となり、サイリスタ3の保持電流以下となった
ときに非導通となるため、位相角は最初のゲートパルス
によって決まる。 以上は商用電源1の半波のみ電力を供給する構成であ
るが、正負の両波とも電力を供給する他の実施例を第3
図に示す。 第3図に示す実施例はスイッチング素子としてサイリ
スタの代わりに双方向3端子サイリスタ3′を用いると
ともに、商用電源電圧検出回路4においてはダイオード
の代わりに整流ブリッジ6′を用い、PUT13のカソード
端子にパルストランス14の一次コイルを接続し、その二
次コイルをダイオード15、抵抗16を介して双方向3端子
サイリスタ3′のゲート端子Gと端子T1間に接続する。 このように構成することにより、ヒータ2には商用電
源1の正負の両波位相制御された電源が供給される。こ
の動作原理は前記実施例の半波が両波となっただけであ
り同様である。なお、ダイオード15、抵抗16は双方向3
端子サイリスタ3′のゲート端子G、端子T1間の保護用
である。 次に本発明の他の実施例について第4図,第5図を用
いて説明する。 前記実施例においてはツェナーダイオード10、抵抗1
1、コンデンサ12への供給電圧を一定とし、抵抗11、コ
ンデンサ12の充電曲線を商用電源電圧の異なった場合で
も一定としたため、商用電源1の立ち上がり部分ではコ
ンデンサ12の充電電圧(PUT13のアノード端子Aの電
圧)と、抵抗7、抵抗8の抵抗分割電圧(PUT13のゲー
ト端子Gの電圧)は非常に接近しており、位相角が不安
定となるとともに、誤動作しやすい。また商用電源が異
なった場合でもヒータ2への供給電力を一定とする位相
角に対しても、得られる位相角は商用電源電圧の高いと
きには幾分大きめとなり、ヒータ2への電力は小さくな
る。 このような問題点を改良したものが第4図に示す実施
例である。この実施例では前者の問題点をなくするため
に抵抗9と抵抗11の間に1個以上(本実施例では2個)
のダイオード18を挿入したことによりコンデンサ12の充
電曲線の立上がり部分においてダイオード18の順方向電
圧降下分のため、立上がり電圧が低くなり、商用電源1
の立上がり部分において抵抗7,8の抵抗分割電圧との差
が大きくなり、位相角が不安定になったり誤動作するこ
とがなくなる。 また、後者の問題点をなくするために、抵抗9とツェ
ナーダイオード10の間に抵抗17を挿入したことによりイ
点の電圧波形が第5図(c)(i)に示すように、商用
電源電圧の高いときの方が電圧が高くなり、したがって
コンデンサ12の充電電圧も前記実施例よりも早く充電さ
れるため位相角も小さくなる。そのためヒータ2へ供給
させる電力も幾分大きくなり、商用電源電圧が異なった
場合のヒータ2への供給電力の一定性が増す。 なお、第2図,第5図において、(a),(g)は商
用電源、(b),(h)はPUTのゲート端子電圧、
(c),(i)はツェナーダイオード端子間電圧、
(d),(j)はPUTのカソード端子電圧、(e),
(k)はPUTのカソード端子電圧、(f),(l)は負
荷端子間電圧のそれぞれの波形図を示す。 次に本発明をドライヤーに適用した他の実施例につい
て第6図,第7図により説明する。 第6図において、商用電源1にスイッチ19とヒータ2
と双方向サイリスタ3′が直列に接続され、このヒータ
2と並列に分圧抵抗22に整流ブリッジ20が並列にされ、
この整流ブリッジ20の出力にモータ21が接続されるとと
もに、分圧抵抗23と整流ブリッジ20の直列回路がスイッ
チ19を介して商用電源1に直列に接続される。また、商
用電源電圧検出回路4は前記実施例と同様の構成であ
り、そのゲートパルス出力端が双方向サイリスタ3′の
ゲートGに接続されている。 第7図はドライヤーの断面構成を示し、同図において
ドライヤー本体ハウジングは温風の吐出口、空気の吸入
口25を有し、ハウジング内部には送風用モータ21により
回転駆動されるファン26、温風を得るためのヒータ2等
が装備されている。 上記構成の作用を説明すると、スイッチ19をオンして
商用電源1が印加されると分圧抵抗5、整流ブリッジ
6′抵抗9、ダイオード18、抵抗11を通してコンデンサ
12が充電されていく。このコンデンサ12の電圧が抵抗7
と抵抗8の接続点の電圧を越えるとPUT13が導通し、パ
ルストランス14を通して双方向サイリスタ3′のゲート
端子Gにゲートパルスが印加され、双方向サイリスタ
3′の端子T1,T2間が導通する。この双方向サイリスタ
3′を通した電源はヒータ2と分圧抵抗22、整流ブリッ
ジ20を通してモータ21とに供給される。また、モータ21
には分圧抵抗23、整流ブリッジ20を通しても商用電源1
が直接供給されている。 こうして、ヒータ2とモータ21に電源が供給されるこ
とにより、ヒータ2は発熱し、モータ21、ファン26が回
転し、吸込口25より吸い込んだ空気がヒータ2で暖めら
れて温風となり、この温風が吐出口24より吐出される。 この作用は商用電源1の電圧が異なる場合であって、
電圧の低いときには双方向3端子サイリスタ3′の位相
角が小さくなり、逆に電圧の高いときには位相角が大き
くなり、ヒータ2へは電源電圧に関係なく一定の電圧が
供給される。一方、モータ21には分圧抵抗22、整流ブリ
ッジ20を通してヒータ2と同じ位相制御電圧が印加され
るとともに、分圧抵抗23、整流ブリッジ20を通して商用
電源1からも直接電圧が印加される。 ここに分圧抵抗22、23の抵抗値と抵抗比は商用電源1
の電圧が異なる場合でもモータ21の回転数が一定となる
ように設定しておく。かくして、商用電源1の電圧が異
なった場合でもモータ21の回転数は一定となり、一定の
風量が得られる。 これに対して分圧抵抗23がない場合にはモータ21には
ヒータ2と同様、位相制御電圧のみが供給されるが、こ
の場合はモータ21にかかる電圧波形はリップル波形とな
り、平均電圧が異なるため、回転数が商用電源1の電圧
により変化することになる。これは位相制御電圧はヒー
タ電力を一定にするように制御するがヒータとモータで
は位相制御波形においては一定となる条件が異なるため
である。 このようにドライヤー等の温風機のようにヒータとモ
ータを用いるものにおいても、ヒータには位相制御出力
より電力を供給し、モータへは位相制御出力と商用電源
を分圧抵抗により供給することにより、商用電源電圧が
異なる場合であってもヒータ、モータにはともに同等の
電圧が印加されて一定の風量、風温の温風が得られる。 (発明の効果) 以上のように本発明によれば、商用電源電圧を検出
し、商用電源電圧検出回路から、検出結果に応じたゲー
トパルスを発生させてサイリスタ等のスイッチング素子
を位相制御するため、自動的に商用電源の種類に関わら
ず、負荷への供給電力をほぼ一定にすることができると
ともに、ツェナーダイオードに直列に第2の抵抗を接続
した構成によって、商用交流電源の高いときにコンデン
サ両端に流れる充電電流量を増大させ、充電勾配を上げ
ることで、この第2の抵抗のない場合に比して位相角を
小さく制御し得て、従来高電圧時に不足気味であった出
力を充分な出力にすることができる。 さらに、前記第2の抵抗と第3の抵抗との間に、第2
の抵抗側がアノードとなるダイオードを介設する構成と
することで、整流後の電圧の立上りに対して充電開始を
ダイオードの順方向電圧分だけ遅延させ得るので、その
分、位相角の不安定さがなくなって、これに起因する誤
動作が防止できる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の一実施例による電気回路図、第2図
(a)〜(f),(g)〜(l)はそれぞれ同実施例の
動作を説明するための商用電源電圧が異なる場合の各部
の電圧波形図、第3図は本発明の他の実施例の電気回路
図、第4図はさらに他の実施例の電気回路図、第5図
(a)〜(f),(g)〜(l)はそれぞれ同実施例の
動作を説明するための商用電源電圧が異なる場合の各部
の電圧波形図、第6図はさらに他の実施例として本発明
をドライヤーに適用した場合の電気回路図、第7図は同
実施例のドライヤーの断面構成図である。 1……商用交流電源、2……ヒータ(負荷)、3,3′…
…サイリスタ(スイッチング素子)、4……商用電源電
圧検出回路、6……ダイオード(整流素子)、6′……
整流ブリッジ、7,8……抵抗、9……第1の抵抗、10…
…ツェナーダイオード、11……第2の抵抗、12……コン
デンサ、13……プログラマブルユニジャンクショントラ
ンジスタ(PUT)、14……パルストランス、17……第3
の抵抗、18……ダイオード。

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.負荷とスイッチング素子を直列に商用交流電源に接
    続するとともに、この商用交流電源に並列接続し、該商
    用交流電源の電源電圧を検出して電源電圧に応じた位相
    角のゲートパルス出力を発生させて前記スイッチング素
    子のゲート入力とする商用電源電圧検出回路を備え、前
    記商用電源電圧検出回路は、整流手段で整流された電源
    電圧を抵抗分割し、この抵抗分割した出力をPUTのゲー
    トに接続するとともに、前記整流手段から第1の抵抗及
    び第2の抵抗を介してツェナーダイオードを接続し、前
    記第2の抵抗とツェナーダイオードからなる直列回路と
    並列に第3の抵抗とコンデンサとを直列に接続し、前記
    第3の抵抗とコンデンサの接続点を前記PUTのアノード
    に接続し、前記PUTのカソードにパルストランスの一次
    側を接続し、このパルストランスの二次側出力をゲート
    パルス出力端としたものであることを特徴とする自動電
    圧切替回路。 2.前記第2の抵抗と第3の抵抗との間に、第2の抵抗
    側がアノードとなるダイオードを介設したことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の自動電圧切替回路。
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