JP3119585B2 - 逆電流バイパス回路 - Google Patents
逆電流バイパス回路Info
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Description
代表される電源回路に電流吸収能力を擬似的に追加する
逆電流バイパス回路に関するものである。特に、リアク
ティブな負荷からの逆流電流や、電話機のベルを鳴動さ
せる場合のように直流バイアスされた負荷に比較的高電
圧の交流電流を印加する場合の、バイアス用直流電源の
交流逆流電流による直流電源の出力電圧上昇を吸収する
用途に適している。
ティブな負荷を接続した場合の回路図である。また、図
8は図7の基本的動作を示す信号波形図である。以後図
7と図8とを用いて説明する。図7において、破線で囲
んだ電源1を構成する入力電圧源E1 ,スイッチ素子
S,整流ダイオードD1 ,平滑インダクタL1 ,平滑コ
ンデンサC1 は昇圧チョッパ形スイッチング電源であ
る。また、もう一つの破線で囲んだ負荷Lを構成する負
荷インダクタL2 ,負荷コンデンサC2 および変化する
負荷抵抗R2 の接続はこの負荷Lがリアクティブである
ことを表わしている。図8に示すように、定常状態では
電源1の出力電圧V01および負荷電流IL2は一定値であ
る。ここで、ある時刻に負荷抵抗R2 が増加すると、リ
アクティブな負荷要素である負荷インダクタL2 ,負荷
コンデンサC2 の作用により負荷電流IL2に振動が生じ
る。この振動電流が負になることはすなわち負荷Lから
電源1に向かって逆電流が流れることを示している。一
方、電源1の平滑コンデンサC1が前述の逆電流によっ
て充電され、その両端電圧が上昇する結果、出力電圧V
01が上昇する。すなわち、電源1の出力電圧V01に制御
不可能な電圧が発生するという問題が生じる。
によって直流バイアス電流を流し、電源1の出力電圧V
01よりも高い振幅電圧の交流電源2の交流電圧源E2 に
よって交流電流を流す場合の接続図である。また、図1
0は図9の基本的動作を示す信号波形図である。以後図
9と図10とを用いて説明する。電源2の出力電圧V02
が正の間は電源2の出力電圧V02と電源1の出力電圧V
01との電圧極性が負荷抵抗R2 に対して同一方向となる
ので、負荷電流IL2は正であり、正常な交流電流が流れ
る。しかし、電源2の出力電圧V02が負となり、かつ電
源1の出力電圧V01よりも高い電圧値になると、負荷電
流IL2が負となるため電源1に逆電流が流れ込む。一
方、電源1はこの逆電流により平滑コンデンサC1 が充
電され、出力電圧V01が上昇する。その結果、負荷抵抗
R2 には正常な正弦波電圧が印加されず、負荷電流IL2
が負となる部分で歪んだ波形になるという問題が生じ
る。
鑑みてなされたもので、電源に数個の素子を付加するこ
とによって、必要な時点のみ逆電流をバイパスする電流
経路を設け、見かけ上逆電流吸収能力を追加する逆電流
バイパス回路を提供することを目的とする。
に本発明の逆電流バイパス回路は、逆電流によって出力
電圧が上昇する電源の一方の出力端子と負荷との間に、
通常方向の電流を阻止せず逆方向の電流を阻止する向に
ダイオードを挿入し、前記ダイオードの電源側端子に制
御電極を負荷側端子に一方の非制御電極をそして他方の
非制御電極を(1)直接かまたは(2)吸収すべき電流
を流し得る程度以下の抵抗値の抵抗を介するかまたは
(3)少なくとも1個以上の抵抗、コンデンサ、インダ
クタからなるインピーダンス回路を介して前記電源のも
う一方の出力端子に接続したトランジスタを配置し、逆
電流によって前記トランジスタに制御電流を流すことに
よって同トランジスタを作動させ、逆流する電流をバイ
パスする経路を設けることを特徴とする。
の形態例を詳細に説明する。なお、実施形態例は一つの
例示であって、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の
変更あるいは改良が可能なことは言うまでもない。
示す回路図であり、ダイオードDおよびトランジスタT
rを電源1とリアクティブな負荷Lとの間に適用した例
である。また、図2は図1の主要部分の動作を示した信
号波形図である。以後図1および図2を用いて説明す
る。図1において破線で囲んだ電源1を構成する入力電
圧源E1 ,スイッチ素子S,整流ダイオードD1 ,平滑
インダクタL1 ,平滑コンデンサC1 は昇圧チョッパ形
スイッチング電源である。また、もう一つの破線で囲ん
だ負荷Lを構成する負荷インダクタL2 ,負荷コンデン
サC2 および変化する負荷抵抗R2 の接続はこの負荷L
がリアクティブであることを表わしている。O1 及びO
2 は電源1の出力端子である。図2に示すように、定常
状態では電源1の出力電圧V01および負荷電流IL2は一
定値である。この時電源1の出力電流は出力端子O1 か
ら負荷Lに向かってダイオードDを経由して供給される
ので、ダイオードDは導通状態である。したがって、ト
ランジスタTrはベースB・エミッタE間が短絡状態か
またはダイオードDの順方向降下電圧によって逆バイア
スされた状態となり、コレクタC・エミッタE間はカッ
トオフ状態である。したがって、コレクタ電流IC は流
れない。ここで、ある時刻に負荷抵抗R2 が増加する
と、リアクティブな負荷要素である負荷インダクタ
L2 ,負荷コンデンサC2 の作用により負荷電流IL2に
振動電流が生じる。この振動電流が負になることはすな
わち負荷Lから電源1に向かって逆電流が流れることを
示している。この逆電流はダイオードDによって阻止さ
れるので、最初はトランジスタTrのベース電流として
流れようとする。しかし、ベース電流が流れる結果トラ
ンジスタTrが順バイアスとなり、この逆電流は、コレ
クタ電流IC として負荷インダクタL2 ,エミッタE,
コレリタC,負荷コンデンサC2 の経路でバイパスされ
る。すなわち、電源1への実際の逆電流はトランジスタ
Trのベース電流値程度まで軽減され、この電流は充分
小さいので、平滑コンデンサC1 の端子電圧である出力
電圧V01を上昇させる程度ではない。したがって、負荷
電流IL2が負になっても、電源1の出力電圧V01は一定
値を持続する。すなわち、出力電圧V01は電源1によっ
て制御された出力電圧値を維持することができる。
を示す回路図であり、負荷抵抗R2に、直流電源1によ
って直流バイアス電流を流し、その出力電圧V01よりも
高い振幅電圧の交流電圧源E2 よりなる電源2によって
交流電流を流す回路の電源1と負荷Lとの間に図1のダ
イオードDおよびトランジスタTrを適用した例であ
る。また、図4は図3の基本的動作を示す信号波形図で
ある。以後図3と図4とを用いて説明する。電源2の出
力電圧V02が正の間は電源2の出力電圧V02と電源1の
出力電圧V01との電圧極性が負荷抵抗R2 に対して同一
方向となるので、負荷電流IL2は正であり、正常な交流
電流が流れる。このときの負荷電流IL2は負荷抵抗R2
から電源1の出力端子O1 に向かってダイオードDを経
由して流れるので、トランジスタTrはそのベースB・
エミッタE間が短絡状態かまたはダイオードDの順方向
降下電圧によって逆バイアスされた状態となり、コレク
タC・エミッタE間はカットオフ状態である。したがっ
て、コレクタ電流IC は流れない。ここで、電源2の出
力電圧V02が負となり、かつ電源1の出力電圧V01より
も絶対値において高電圧になると、負荷電流IL2が負と
なるため、電源1に向かって逆電流が流れようとする。
この逆電流はダイオードDによって阻止されるので、最
初はトランジスタTrのベース電流として流れる。この
ベース電流が流れる結果トランジスタTrのコレクタC
・エミッタEが導通して、この逆電流は、コレクタ電流
IC としてバイパスされることとなる。すなわち、電源
1への実際の逆電流はトランジスタTrのベース電流値
程度まで軽減され、この電流は充分小さいので、平滑コ
ンデンサC1 の端子電圧である電源1の出力電圧V01を
上昇させる程度ではない。したがって、負荷電流IL2が
負になっても電源1の出力電圧V01は一定値を持続す
る。この結果、負荷抵抗R2 に印加される電圧変化は電
源2の出力電圧V02のみで決定され、負荷電流IL2が負
となっても正常な正弦波電流を流し続けることができ
る。
も、本発明におけるコレクタCは電源1の片方の出力端
子O2 に直接接続されている。この結果、前述の逆電流
によりトランジスタTrが導通すると電源1からこのト
ランジスタTrを経由した短絡電流が流れる懸念がある
が実際には流れない。なぜなら、トランジスタTrが導
通し、電源1からコレクタC、エミッタE、ダイオード
Dを経由した(電圧の極性によっては逆ループ)短絡電
流が流れ始めると、その電流によってベースB・エミッ
タE間が直ちに逆バイアスされるため、トランジスタT
rはカットオフとなり、短絡電流が流れることは無いか
らである。この作用の結果、トランジスタTrは完全な
導通状態となるのではなく、等価的に、逆電流をバイパ
スする電流源として動作する。
示す回路図である。電源1の制御特性が急峻であるた
め、逆電流によってトランジスタTrが動作した時に電
源1の出力電圧V01の電圧値が安定しない場合は、トラ
ンジスタTrのコレクタCと電源1の一方の出力端子O
2 との間に抵抗Rを追加挿入して、電源1,ダイオード
D,トランジスタTrおよび制動抵抗Rによって出来る
電流ループに制動を施すことによって出力電圧V01の電
圧値を安定化することができる。
示す回路図である。電源1の高周波制御特性の安定性に
余裕が少なく、逆電流によってトランジスタTrが動作
した時に電源1の出力電圧V01の電圧値が安定しない場
合は、トランジスタTrのコレクタCと電源1の一方の
出力端子O2 との間に抵抗Rx ,Ry ,Rz ,コンデン
サCx,インダクタLx によって構成される位相補償用イ
ンピーダンス回路を追加挿入して、電源1,ダイオード
D,トランジスタTrおよびこの位相補償用インピーダ
ンス回路によって出来る電流ループに電源1の周波数応
答特性に対応した位相補償を施すことによって出力電圧
V01の電圧値を安定化するものである。なお、図6に示
した位相補償用インピーダンス回路は一例であり、電源
1の特性によっては必ずしも図示した全ての素子が必要
ではない。また逆に、更に多くの素子によって位相補償
用インピーダンス回路を構成する必要がある場合もあ
る。また、本実施形態例ではトランジスタTrを1個で
示したが、逆電流値が非常に大きく1個のトランジスタ
Trではベース電流を充分に低下出来ない結果、電源1
の電圧上昇が押さえられない場合は必要な数のトランジ
スタをダーリントン接続して充分な電流増幅率を得る等
の方法を採ることも可能である。
の逆電流による異常電圧上昇を抑制することができる。
特にスイッチングレギュレータ等に適用すると、複雑な
逆電流吸収回路を用いなくとも見かけ上電流吸収能力を
持った電源として扱うことができるようになる。また、
ブリーダ抵抗を用いる場合のように常時電流を流さない
ので、電力損失が少なく、高効率を維持することができ
るという効果がある。
である。
図である。
である。
である。
す回路図である。
加する場合の接続を示す回路図である。
源、L1 …電源1の平滑インダクタ、D1 …電源1の整
流ダイオード、C1 …電源1の平滑コンデンサ、O1 …
電源1の出力端子、O2 …電源1の出力端子、D…ダイ
オード、Tr…トランジスタ、B…ベース、E…エミッ
タ、C…コレクタ、IC …コレクタ電流、IL2…負荷電
流、L2 …負荷インダクタ、C2 …負荷コンデンサ、R
2 …負荷抵抗、V01…電源1の出力電圧、V02…電源2
の出力電圧、E2 …電源2の交流電圧源、R…制動抵
抗、Rx ,Ry ,Rz …位相補償用抵抗、Lx …位相補
償用インダクタ、Cx …位相補償用コンデンサ。
Claims (3)
- 【請求項1】 逆電流によって出力電圧が上昇する電源
の一方の出力端子と負荷との間に、通常方向の電流を阻
止せず逆方向の電流を阻止する向にダイオードを挿入
し、前記ダイオードの電源側端子に制御電極を負荷側端
子に一方の非制御電極をそして他方の非制御電極を前記
電源のもう一方の出力端子に接続したトランジスタを配
置し、逆電流によって前記トランジスタに制御電流を流
すことによって同トランジスタを作動させ、逆流する電
流をバイパスすることを特徴とする逆電流バイパス回
路。 - 【請求項2】 トランジスタの他方の非制御電極と電源
のもう一方の端子との間に抵抗を挿入したことを特徴と
する請求項1記載の逆電流バイパス回路。 - 【請求項3】 トランジスタの他方の非制御電極と電源
のもう一方の端子との間に少なくとも1個以上の抵抗、
コンデンサ、インダクタからなるインピーダンス回路を
挿入したことを特徴とする請求項1記載の逆電流バイパ
ス回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08185965A JP3119585B2 (ja) | 1996-07-16 | 1996-07-16 | 逆電流バイパス回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08185965A JP3119585B2 (ja) | 1996-07-16 | 1996-07-16 | 逆電流バイパス回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1031524A JPH1031524A (ja) | 1998-02-03 |
JP3119585B2 true JP3119585B2 (ja) | 2000-12-25 |
Family
ID=16179980
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP08185965A Expired - Lifetime JP3119585B2 (ja) | 1996-07-16 | 1996-07-16 | 逆電流バイパス回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3119585B2 (ja) |
-
1996
- 1996-07-16 JP JP08185965A patent/JP3119585B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH1031524A (ja) | 1998-02-03 |
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