JP3082443U - 交直両用安定化電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】構成を簡素化してコストダウンを図ることがで
き、出力電圧の調整を容易、且つ短時間に行うことがで
きる交直両用安定化電源装置をを提供する。 【解決手段】商用電源１によって駆動されるＡＣ／ＤＣ
コンバータと、直流電源２によって駆動されるＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータと、出力電圧を検出した検出電圧に基づき
ＡＣ／ＤＣコンバータを出力電圧が定電圧となるよう制
御する交流側フィードバック制御系と、出力電圧を検出
した検出電圧に基づきＤＣ／ＤＣコンバータを出力電圧
が定電圧となるよう制御する直流側フィードバック制御
系とを備える。交流側および直流側の両フィードバック
制御系は、出力電圧の電圧検出回路１２を兼用して構成
する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、商用電源からなる交流電源と、例えば自動車などに搭載されている カーバッテリのような直流電源との双方によって択一的に作動されて、負荷の変 動に拘わらず常に定電圧を安定に出力する交直両用安定化電源装置に関するもの である。

【０００２】

【従来の技術】

車載用の小型テレビジョン受像機、テレビデオまたは通信機器などは、車両に 搭載してカーバッテリを駆動電源として使用する他に、一般家庭で商用電源を駆 動電源として使用できることが要望されている。そのため、上記の各機器には、 交流電源と直流電源との双方によって作動し、且つ常に所定の一定電圧の直流電 力を出力する交直両用安定化電源装置が組み込まれる場合が多い。

【０００３】 上記のような用途に用いられる一般的な交直両用安定化電源装置は、図２に示 すような構成になっている。この交直両用安定化電源装置は、商用電源１を使用 するる場合にＡＣ／ＤＣコンバータを作動させ、カーバッテリのような直流電源 ２を使用する場合にＤＣ／ＤＣコンバータを作動させるようになっている。

【０００４】 上記ＡＣ／ＤＣコンバータは、商用電源１を全波整流するダイオードブリッジ からなる全波整流回路３と、補助巻線Ｓ３を備えた交流側絶縁トランスＴ１と、 この交流側絶縁トランスＴ１の一次巻線Ｓ１への電流供給を制御するスイッチン グ制御素子として機能するＭＯＳ型電界効果トランジスタＦ１と、この電界効果 トランジスタＦ１に全波整流回路３から起動電流を供給する起動抵抗Ｒ１と、電 界効果トランジスタＦ１の動作を制御するＮＰＮ形トランジスタＱ１と、整流用 ダイオードＤ１および電解コンデンサＣ１からなる半波整流平滑回路とを主構成 要素として、周知のリンギング・チョーク・コンバータ方式のスイッチングレギ ュレータに構成されている。

【０００５】 一方、ＤＣ／ＤＣコンバータは、直流側絶縁トランスＴ２と、この直流側絶縁 トランスＴ２の一次巻線Ｓ一への電流供給を制御するスイッチング制御素子とし て機能するＭＯＳ型電界効果トランジスタＦ２と、この電界効果トランジスタＦ ２のゲートにパルス幅変調したバイアス電圧を印加するコントロールＩＣからな る制御部１１と、整流用ダイオードＤ２およびコンデンサＣ２からなる半波整流 平滑回路とを主構成要素として、自励式のスイッチングレギレータに構成されて いる。

【０００６】 また、上記ＡＣ／ＤＣコンバータおよびＤＣ／ＤＣコンバータには、負荷の変 動に拘わらず常に所定の一定電圧を出力するためのフィードバック制御系がそれ ぞれ設けられている。すなわち、ＡＣ／ＤＣコンバータのフィードバック制御系 は、出力端子Ｏの出力電圧を分圧して検出する２個の分圧抵抗Ｒ２，Ｒ３と出力 電圧設定用の可変抵抗ＶＲ１とを有する交流側出力電圧検出部４と、ツェナーダ イオードＺＤのツェナー電圧によって基準電圧が設定された交流側基準電圧設定 部７と、基準電圧設定部７の基準電圧と交流側出力電圧検出部４の検出電圧を比 較して、その比較結果に基づきトランジスタＱ２のコレクタから差電流として取 り出す比較部８と、上記コレクタ電流が流れることにより発光する発光ダイオー ドＬＤおよびその発光を受光して導通するフォトトランジスタＦＴからなるフォ トカプラ９とを備えて構成されている。

【０００７】 一方、上記ＤＣ／ＤＣコンバータのフィードバック制御系は、出力端子Ｏの出 力電圧を分圧して検出する２個の分圧抵抗Ｒ４，Ｒ５と出力電圧設定用の可変抵 抗ＶＲ２とを有する直流側出力電圧検出部１０と、この直流側出力電圧検出部１ ０の検出電圧と自体に設定された基準電圧とを比較して、その比較結果に基づき パルス幅変調したパルスを電解効果トランジスタＦ２のゲートに供給する制御部 １１とを備えて構成されている。

【０００８】 したがって、上記ＡＣ／ＤＣコンバータでは、出力端子Ｏに接続されている負 荷の変動によって出力電圧が上昇すると、上記交流側出力電圧検出部４の検出電 圧が基準電圧よりも高くなってトランジスタＱ２がオンし、このトランジスタＱ ２にコレクタ電流が流れることによって発光ダイオードＬＤが発光してフォトト ランジスタＦＴがオンするので、補助巻線Ｓ３から電界効果トランジスタＦ１の ゲートに流れていた電流が抵抗Ｒ６およびダイオードＤ３を介してフォトトラン ジスタ９にバイパスされ、電界効果トランジスタＦ１がドレイン電流があまり多 くならないうちにオフしてしまい、絶縁トランスＴ１に蓄えられるエネルギが減 り、出力端子Ｏからの出力電圧が低下して定電圧に保持される。

【０００９】 一方、上記ＤＣ／ＤＣコンバータでは、出力電圧が上昇した場合、上記直流側 出力電圧検出部１０の検出電圧が制御部１１に設定されている基準電圧よりも高 くなり、制御部１１がその比較結果に基づいてパルス幅変調した小さなパルス幅 のパルスを電界効果トランジスタＦ２のゲートに供給するので、絶縁トランスＴ ２に蓄えられるエネルギが減り、出力端子Ｏからの出力電圧が低下して定電圧に 保持される。

【００１０】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記交直両用安定化電源装置では、商用電源１に接続されるＡ Ｃ／ＤＣコンバータと、直流電源２に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータとの双方 にフィードバック制御系を個々に独立的に備えているので、全体構成が複雑化し てコスト高を招いている。しかも、製造時の出力電圧の調整工程では、ＡＣ／Ｄ ＣコンバータとＤＣ／ＤＣコンバータとの各々の出力電圧の調整を、対応する可 変抵抗ＶＲ１，ＶＲ２の抵抗値を可変しながら個々に行わなければならず、調整 工数が多くなって製造コストの増大を招いている。

【００１１】 また、従来では、構成の簡素化を図った交直両用安定化電源装置も提案されて いる（特開平５−１６１３５１号公報参照）。この電源装置は、ＡＣ／ＤＣコン バータとＤＣ／ＤＣコンバータとを単一の絶縁トランスを兼用して構成すること により、全体としての作動効率の向上、重量削減および小型化を図ったものであ る。ところが、この電源装置では、基準電圧設定部や比較部についての記述がな いが、図面の内容から、ＡＣ／ＤＣコンバータとＤＣ／ＤＣコンバータとの双方 にフィードバッく制御系を個々に独立的に備えており、やはり全体構成の複雑化 が解消されていないので、コストの低減を図ることができないとともに、ＡＣ／ ＤＣコンバータとＤＣ／ＤＣコンバータとの各々の出力電圧の調整を個々に行わ なければならない不具合も解消されていない。

【００１２】 しかも、この電源装置では、単一の絶縁トランスをＡＣ／ＤＣコンバータとＤ Ｃ／ＤＣコンバータとに兼用しているために、ＡＣ／ＤＣコンバータとＤＣ／Ｄ Ｃコンバータとの一方を動作させるときに他方の動作を停止させる手段を別途必 要とし、さらに、単一の絶縁トランスが、交流側入力巻線の半巻線、直流側入力 巻線の全巻線、補助巻線、出力巻線、直流側入力巻線の別の半巻線および交流側 入力巻線の別の半巻線の順にボビンに多層巻きにする複雑な構成になるといった 新たな不具合も生じる。

【００１３】 そこで、本考案は、上記従来の課題に鑑みてなされたもので、構成を簡素化し てコストダウンを図ることができ、出力電圧の調整を容易、且つ短時間に行うこ とのできる交直両用安定化電源装置を提供することを目的とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、請求項１に係る考案の交直両用安定化電源装置は 、商用電源に接続された整流回路と、この整流回路に一次巻線の一端が接続され た交流側絶縁トランスと、前記一次巻線の他端に接続されて断続的にオン・オフ される交流側スイッチング制御素子と、前記絶縁トランスの二次巻線と出力端子 との間に接続された交流側整流平滑回路とを有して構成されたＡＣ／ＤＣコンバ ータと、直流電源に一次巻線の一端が接続された直流側絶縁トランスと、この直 流側絶縁トランスの前記一次巻線の他端に接続されて断続的にオン・オフされる 直流側スイッチング制御素子と、前記直流側絶縁トランスの二次巻線と前記出力 端子との間に接続された直流側整流平滑回路とを有して構成されたＤＣ／ＤＣコ ンバータと、前記出力端子の出力電圧を検出する電圧検出部と、基準電圧と前記 電圧検出部の検出電圧とを比較して、その比較結果に基づき前記交流側スイッチ ング制御素子を前記出力電圧が一定値になるよう制御する比較部とを有して構成 された交流側フィードバック制御系と、前記電圧検出部と、基準電圧と前記電圧 検出部の検出電圧とを比較して、その比較結果に基づき前記直流側スイッチング 制御素子を前記出力電圧が一定値になるよう制御する制御部とを有して構成され た直流側フィードバック制御系とを備えていることを特徴としている。

【００１５】 この交直両用安定化電源装置では、ＡＣ／ＤＣコンバータとＤＣ／ＤＣコンバ ータとの各々のフィードバック制御系を、単一の電圧検出部を兼用して構成して いるので、従来の電源装置に比較して構成を簡素化するとができ、部品点数と組 立工数の低減に伴ってコストダウンを達成することができるとともに、装置全体 の小型化を図ることができる。

【００１６】 また、請求項２に係る考案の交直両用安定化電源装置は、請求項１に記載の構 成に加えて、前記交流側フィードバック制御系と前記直流側フィードバック制御 系との各々の基準電圧が同一値に設定されている。

【００１７】 この構成によれば、製造時の出力電圧の調整工程では、単一の電圧検出部の例 えば可変抵抗の抵抗値を可変することにより、ＡＣ／ＤＣコンバータとＤＣ／Ｄ Ｃコンバータの各々の出力電圧の調整を同時に行うことができ、調整作業が容易 になるとともに調整時間を大幅に短縮し、調整工数の減少に伴って製造コストを 低減することができる。

【００１８】 本考案に係る交直両用安定化電源装置は、少なくとも次の構成を備えている必 要がある。すなわち、本考案の交直両用安定化電源装置は、商用電源によって駆 動されるＡＣ／ＤＣコンバータと、直流電源によって駆動されるＤＣ／ＤＣコン バータと、出力電圧を検出した検出電圧に基づき前記ＡＣ／ＤＣコンバータを前 記出力電圧が定電圧となるよう制御する交流側フィードバック制御系と、出力電 圧を検出した検出電圧に基づき前記ＤＣ／ＤＣコンバータを前記出力電圧が定電 圧となるよう制御する直流側フィードバック制御系とを備え、前記交流側および 直流側の両フィードバック制御系が、前記出力電圧の電圧検出回路を兼用して構 成されている。

【００１９】

【発明の実施の形態】

以下、本考案の好ましい実施の形態について図面を参照しながら詳述する。 図１は、本考案の一実施の形態に係る交直両用安定化電源装置の構成を示す電 気回路図であり、同図において、図２と同一若しくは同等のものには同一の符号 を付して、重複する説明を省略し、図２と相違する構成を説明するとともに、図 ２に対する補足説明をする。

【００２０】 この実施の形態の交直両用安定化電源装置が図２の電源装置と相違するのは、 図２の直流側出力電圧検出部１０を削除して、図２の交流側出力電圧検出部４と ほぼ同構成の電圧検出部１２をＡＣ／ＤＣコンバータとＤＣ／ＤＣコンバータと に共用して各々のフイードバック制御系を設けた構成のみである。すなわち、Ｄ Ｃ／ＤＣコンバータのフィードバック制御系は、電圧検出部１２の電圧検出点ａ を制御部１１に接続して、電圧検出部１２の検出電圧と制御部１１の内部に設定 した基準電圧とを比較して、その比較結果に基づいてパルス幅変調したパルスを 電界効果トランジスタＦ２のゲートに供給するようになっている。また、制御部 １１には、ツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧と同一電圧を基準電圧として 設定する。

【００２１】 つぎに、上記交直両用安定化電源装置の動作について説明する。先ず、商用電 源１で作動させる場合には、全波整流回路３から起動抵抗Ｒ１を介して起動電流 が電界効果トランジスタＦ１のゲートに流れることにより、電界効果トランジス タＦ１が導通し始めて絶縁トランスＴ１の一次巻線Ｓ１に電流が流れ始める。こ のとき、抵抗Ｒ６とコンデンサＣ３とは、起動電流が絶縁トランスＴ１の補助巻 線Ｓ３に流れる込むのを阻止し、ダイオードＤ３とコンデンサＣ４とは電界効果 トランジスタＦ１のドレイン電流を制限する。

【００２２】 絶縁トランスＴ１の一次巻線Ｓ１と補助巻線Ｓ３とは正帰還になるよう接続さ れているので、電界効果トランジスタＦ１のドレインに起動電流が流れたのちに 直ちに発振を開始する。すなわち、補助巻線Ｓ３の起電力によって電界効果トラ ンジスタＦ１がオン状態となる。このときに補助巻線Ｓ３からの電流によって充 電されるコンデンサＣ４の端子電圧が所定値に達したときには、トランジスタＱ １がオン状態に移行する。したがって、電界効果トランジスタＦ１は、これのゲ ートがオン状態のトランジスタＱ１を通じてアース側に接続されるために、オン 状態を維持できなくなってオフ状態に移行する。これにより、絶縁トランスＴ１ の一次巻線Ｓ１に印加されていた電圧は減少し始めるので、同じ絶縁トランスＴ １に巻かれている補助巻線Ｓ１の電圧も減少し始める。

【００２３】 上述の電界効果トランジスタＦ１がオン状態時には絶縁トランスＴ１の一次巻 線Ｓ１にエネルギが蓄えられており、電界効果トランジスタＦ１がオフしたとき には、その蓄えられたエキルギが絶縁トランスＴ１の二次側に放出される。すな わち、電界効果トランジスタＦ１がオフしたときには、絶縁トランスＴ１に電圧 が逆方向に起電されるので、出力整流用ダイオードＤ１を通じて流れる電流が平 滑用コンデンサＣ１で平滑されて出力端子Ｏから負荷（図示せず）に対し供給さ れる。

【００２４】 上述の絶縁トランスＴ１の二次巻線Ｓ２の起電が終わったときには、サージ電 圧が出て、これが補助巻線Ｓ３にも現れて上述とは逆方向に起電される。これに より、トランジスタＱ１は、これのベースが補助巻線Ｓ３を通じてアース側に引 かれて、オフ状態に移行する。すると、電界効果トランジスタＦ１には、起動抵 抗Ｒ１を通じて起動電流がゲートに再び流れ込み、上述と同様の動作を繰り返す 。

【００２５】 出力端子Ｏの出力電圧は電圧検出部１２において各抵抗Ｒ２，Ｒ３，ＶＲで分 圧して常時検出されている。例えば、負荷の変動などに起因して出力端子Ｏの出 力電圧が上昇して、電圧検出部１２の検出電圧が基準電圧設定部７のツェナー電 圧で設定された基準電圧よりも高くなったときには、比較部８のトランジスタＱ ２がオンしてフォトカプラ９の発光ダイオードＬＤに電流が流れ、フォトトラン ジスタＦＴがオン状態となる。

【００２６】 そのため、補助巻線Ｓ３から電界効果トランジスタＦ１のゲートに流れていた 電流は、抵抗Ｒ７およびダイオードＤ３を通じてフォトダイオードＦＴに流れ込 み、電界効果トランジスタＦ１へのゲート電流が減少する。したがって、電界効 果トランジスタＦ１は、ドレイン電流があまり多くならないうちにオフ状態に移 行してしまい、絶縁トランスＴ１に蓄えられるエネルギが減少し、出力電圧が低 下する。

【００２７】 上述のように電界効果トランジスタＦ１のドレイン電流を負荷の変動に応じて 制御する動作により、出力電圧は、負荷の変動などに拘わらず、一定電圧になる よう制御される。その一定電圧値は、ツェナー電圧つまり基準電圧と可変抵抗Ｖ Ｒの抵抗値とを可変または調整することにより、電界効果トランジスタＦ１のオ ン期間の長さを可変して任意の値に設定できる。

【００２８】 一方、直流電源２で作動させる場合には、制御部１１が負荷抵抗Ｒ８を通じ直 流電源２から駆動電力の供給を受けて駆動し、この制御部１１からパルス幅変調 された所定のパルス幅のパルスが電界効果トランジスタＦ２のゲートに供給され る。これにより、電界効果トランジスタＦ２は断続的にオン・オフを繰り返し、 絶縁トランスＴ２の一次巻線Ｓ１に断続的に電流が流れる。

【００２９】 上記電界効果トランジスタＦ２がオン状態時には絶縁トランスＴ２の一次巻線 Ｓ１にエネルギが蓄えられ、電界効果トランジスタＦ２がオフしたときには、そ の蓄えられたエキルギが絶縁トランスＴ２の二次側に放出される。すなわち、電 界効果トランジスタＦ２がオフしたときには、絶縁トランスＴ２に電圧が逆方向 に起電されるので、出力整流用ダイオードＤ２を通じて流れる電流が平滑用コン デンサＣ２で平滑されて出力端子Ｏから負荷に対し供給される。

【００３０】 この直流電源２を使用する場合においても、出力端子Ｏの出力電圧は電圧検出 部１２において各抵抗Ｒ２，Ｒ３，ＶＲで分圧して常時検出されている。例えば 、負荷の変動などに起因して出力端子Ｏの出力電圧が上昇して、電圧検出部１２ の検出電圧が制御部１１に設定されている基準電圧よりも高くなったときには、 制御部１１が、上記比較結果に応じた小さなパルス幅に変調したパルスを電界効 果トランジスタＦ２のゲートに対し出力する。

【００３１】 したがって、電界効果トランジスタＦ２は、ドレイン電流があまり多くならな いうちにオフ状態に移行してしまい、絶縁トランスＴ２に蓄えられるエネルギが 減少し、出力電圧が低下する。このように電界効果トランジスタＦ２のドレイン 電流を負荷の変動に応じて制御する動作により、出力電圧は、負荷の変動などに 拘わらず、一定電圧になるよう制御される。その一定電圧値は、制御部１１の内 部に設定する基準電圧と可変抵抗ＶＲの抵抗値とを調整することにより、電界効 果トランジスタＦ２のオン期間の長さを可変して任意の値に設定できる。

【００３２】 この交直両用安定化電源装置では、ＡＣ／ＤＣコンバータとＤＣ／ＤＣコンバ ータとの各々のフィードバック制御系を、単一の電圧検出部１２を兼用して構成 しているので、図２の従来電源装置に比較して直流側の電圧検出部１０を削除で きる分だけ構成を簡素化でき、部品点数と組立工数の削減に伴ってコストダウン を達成することができる。

【００３３】 しかも、この電源装置では、製造時の出力電圧の調整工程では、ツェナーダイ オードＺＤのツェナー電圧と同一の基準電圧を制御部１１に設定することにより 、単一の電圧検出部１２の可変抵抗ＶＲの抵抗値を可変することによってＡＣ／ ＤＣコンバータとＤＣ／ＤＣコンバータとの各々の出力電圧の調整を同時に行う ことができ、調整作業が容易になるとともに調整時間を大幅に短縮することが可 能となり、調整工数の減少に伴って製造コストを低減することができる。

【００３４】

【考案の効果】

以上のように、本考案の交直両用安定化電源装置によれば、ＡＣ／ＤＣコンバ ータとＤＣ／ＤＣコンバータとの各フィードバック制御系を、単一の電圧検出部 を兼用して構成しているので、従来の電源装置に比較して構成を簡素化でき、部 品点数の削減と組立工数の低減とに伴ってコストダウンを達成することができる とともに、小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施の形態に係る交直両用安定化電
源装置を示す電気回路図である。

【図２】従来の交直両用安定化電源装置を示す電気回路
図である。

【符号の説明】

１ 商用電源 ２ 直流電源 ３ 全波整流回路（整流回路） ８ 比較部 １１ 制御部 １２ 電圧検出部 Ｆ１ 電界効果トランジスタ（交流側スイッチング制御
素子） Ｆ２ 電界効果トランジスタ（直流側スイッチング制御
素子） Ｓ１ 一次巻線の Ｓ２ 二次巻線 Ｔ１ 交流側絶縁トランス Ｔ２ 直流側絶縁トランス Ｄ１、Ｃ１ 交流側整流平滑回路 Ｄ２，Ｃ２ 直流側整流平滑回路 Ｏ 出力端子

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 商用電源に接続された整流回路と、この
   整流回路に一次巻線の一端が接続された交流側絶縁トラ
   ンスと、前記一次巻線の他端に接続されて断続的にオン
   ・オフされる交流側スイッチング制御素子と、前記絶縁
   トランスの二次巻線と出力端子との間に接続された交流
   側整流平滑回路とを有して構成されたＡＣ／ＤＣコンバ
   ータと、 直流電源に一次巻線の一端が接続された直流側絶縁トラ
   ンスと、この直流側絶縁トランスの前記一次巻線の他端
   に接続されて断続的にオン・オフされる直流側スイッチ
   ング制御素子と、前記直流側絶縁トランスの二次巻線と
   前記出力端子との間に接続された直流側整流平滑回路と
   を有して構成されたＤＣ／ＤＣコンバータと、 前記出力端子の出力電圧を検出する電圧検出部と、基準
   電圧と前記電圧検出部の検出電圧とを比較して、その比
   較結果に基づき前記交流側スイッチング制御素子を前記
   出力電圧が一定値になるよう制御する比較部とを有して
   構成された交流側フィードバック制御系と、 前記電圧検出部と、基準電圧と前記電圧検出部の検出電
   圧とを比較して、その比較結果に基づき前記直流側スイ
   ッチング制御素子を前記出力電圧が一定値になるよう制
   御する制御部とを有して構成された直流側フィードバッ
   ク制御系とを備えていることを特徴とする交直両用安定
   化電源装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記交流側フィード
   バック制御系と前記直流側フィードバック制御系との各
   々の基準電圧が同一値に設定されている交直両用安定化
   電源装置。
3. 【請求項３】 商用電源によって駆動されるＡＣ／ＤＣ
   コンバータと、 直流電源によって駆動されるＤＣ／ＤＣコンバータと、 出力電圧を検出した検出電圧に基づき前記ＡＣ／ＤＣコ
   ンバータを前記出力電圧が定電圧となるよう制御する交
   流側フィードバック制御系と、 出力電圧を検出した検出電圧に基づき前記ＤＣ／ＤＣコ
   ンバータを前記出力電圧が定電圧となるよう制御する直
   流側フィードバック制御系とを備え、 前記交流側および直流側の両フィードバック制御系が、
   前記出力電圧の電圧検出回路を兼用して構成されている
   ことを特徴とする交直両用安定化電源装置。