JP3154706U

JP3154706U - Ａｃ／ｄｃ電源回路

Info

Publication number: JP3154706U
Application number: JP2009005628U
Authority: JP
Inventors: 崇源蔡
Original assignee: 崇源蔡
Priority date: 2009-03-23
Filing date: 2009-08-07
Publication date: 2009-10-22
Anticipated expiration: 2019-08-07
Also published as: US20100238691A1

Abstract

【課題】変圧器を使用とせず、安価でかつ変換効率が高いＡＣ／ＤＣ電源回路を提供する。【解決手段】ＡＣ／ＤＣ電源回路は、ＡＣキャパシタ１１、半波整流器１２及びフィルタキャパシタ１３を有する。ＡＣキャパシタ１１を介して、半波整流器１２は、半波ＤＣ電力にＡＣ電力を変換する。また、フィルタ回路は、低電圧ＤＣ電力に半波ＤＣ電力を変換する。ＡＣ／ＤＣ電源回路は、キャパシタンス比が半波ＤＣ電力及び低電圧ＤＣ電力の電圧比に一致するよう、ＡＣキャパシタ１１及びフィルタキャパシタ１３の比を調節する。結果として、ＡＣ／ＤＣ電源回路は、大型の変圧器を使用する必要がなく、低電圧ＤＣ電力にＡＣ電力を効率的に変換することができる。【選択図】図１

Description

本考案は、ＡＣ／ＤＣ電源回路に関し、具体的には、単純化されたＡＣ／ＤＣ電源回路に関する。

図５に示す通り、現在の携帯電話、発光ダイオード（ＬＥＤ）及びラップトップコンピュータは、変圧器２１及びフルブリッジ整流器２２を含む分圧低電源回路２０を使用する。

変圧器２１は、１次コイル２１１及び２次コイル２１２を有する。２次コイル２１２上の巻数は、１次コイル２１１のそれより少ない。１次コイル２１１は、ＡＣ電源に接続する。故に、変圧器の２次コイル２１２は、低電圧ＡＣ電力を出力する。

フルブリッジ整流器２２の入力端子は、変圧器２１の２次コイル２１２に接続する。その出力端子は、フィルタキャパシタ２２１に接続する。低電圧ＡＣ電力は、低電圧ＤＣ電力に整流され、その後出力される。

変圧器２１は、１次コイル２１１及び２次コイル２１２間の巻き数比Ｎ：１によって調節されることができるので、変圧器２１は、低電圧ＡＣ電力に２２０Ｖ又は１１０ＶＡＣ電力を効率的に低減することができる。後に、フルブリッジ整流器２２及びフィルタキャパシタ２２１はまた、出力のために低電圧ＤＣ電力に低電圧ＡＣ電力を変換する。出力ＤＣ電力はその後、電子装置の充電又は作動電力として使用されることができる。

現在の電子装置は、軽量であり小型でもある。しかし、そのアダプタは、高価であり、変圧器を含む１０個を超える電子要素からなる。故に、変圧器がなく、比較的少ない要素で信頼性を改善し、比較的低い生産コストを備えたＡＣ／ＤＣ電力回路が提案される。

図６を参照すると、台湾実用新案登録Ｎｏ．５３３６７２は、変圧器のないＡＣ／ＤＣ電力回路を開示する。ＡＣ／ＤＣ電力回路は、フルブリッジ整流器３１、伝導時間制御回路３２、電流スイッチ回路３３及び負荷電流制限回路３４を有する。

フルブリッジ整流器３１の入力端子は、出力のためにＤＣ電力にＡＣ電力を整流するために、ＡＣ電源ＡＣ／ＩＮに接続する。

伝導時間制御回路３２は、フルブリッジ整流器３１の出力端子に接続し、主に分圧器Ｒ２／Ｒ３及び第１トランジスタＴ２を含む。第１トランジスタＴ２のベースは、分圧器Ｒ２／Ｒ３を介してフルブリッジ整流器３１の出力端子に接続する。

電流スイッチ回路３３は、第２トランジスタＴ１を含み、そのゲートは、伝導時間制御回路３２の第１トランジスタＴ２のコレクタに接続される。

負荷電流制限回路３４は、接地及びノード間に接続し、そのノードで、伝導時間制御回路３２及び電流スイッチ回路３３は、共に接続される。

電流スイッチ回路３３は、伝導時間制御回路３１の出力信号を受信し、負荷電流制限回路３４は、負荷電流の伝導及び大きさを制御する。伝導時間制御回路３２は、入力／出力（Ｉ／Ｏ）電位差に従って、電流スイッチ回路３３のスイッチを決定する。電位差が所定値より低い時、負荷電流がターンオンされる。電位差が所定値を超える時、負荷電流が遮断される。負荷電流制限回路３４は、電流スイッチ回路３３を介して負荷電流を制限する。負荷電流が所定値を超える時、信号は、電流スイッチ回路３３上の負荷電流を制限するよう出力される。従って、電流スイッチ回路３３は、安定した低電圧ＤＣ電力を提供する。

上記の回路は、安定した低電圧ＤＣ電力のために変圧器を使用する必要はないが、トランジスタ及び抵抗を使用する必要があり、好ましくない変換効率をもたらす。故に、良好なＡＣ／ＤＣ電源回路を有するのが好ましい。

本考案の目的は、変圧器を必要とせず、良好な電力変換効率を有するＡＣ／ＤＣ電源回路を提供することにある。

上記目的を達成するために、本考案は、
ＡＣキャパシタと、
ＡＣキャパシタに接続し、その後ＡＣ電源に接続し、ＡＣ電力を半波ＤＣ電力に整流する半波整流器と、
半波整流器の出力端子にわたり、低電圧ＤＣ電力を出力するフィルタキャパシタと、を含み、
フィルタキャパシタ及びＡＣキャパシタのキャパシタンス比は、半波ＤＣ電力及びフィルタキャパシタの低電圧ＤＣ電力の電圧比に一致する。

本考案は、ＡＣキャパシタ及びフィルタキャパシタのキャパシタンス比を調節し、比較的低い電圧でＡＣ電力をＤＣ電力に変換する。故に、フィルタキャパシタは、低電圧ＤＣ電力を出力することができる。本考案は、変圧器を必要としないだけでなく、電力変換するのに比較的少ない電子装置を含む。故に、小さな電子装置に適し、生産コストが比較的安い。

本考案のもう１つの目的は、安定した電圧出力を有するＡＣ／ＤＣ電源回路を提供することにある。フィルタキャパシタ及び半波整流器間のノードはまた、出力ダイオードの陽極に接続される。出力ダイオードの陰極は、エネルギ蓄積キャパシタに接続され、そのキャパシタは、ＡＣ／ＤＣ電源回路の出力端子として機能する。エネルギ蓄積キャパシタがＤＣ負荷に接続される時、出力ダイオードの使用は、電流がＡＣ電力へ逆流して不安定な電力変換に至ることを防ぐ。

図１は、本考案の第１の実施形態の回路図である。図２は、本考案の第２の実施形態の回路図である。図３は、本考案の第３の実施形態の回路図である。図４は、本考案の第４の実施形態の回路図である。図５は、従来のＡＣ／ＤＣ電源回路の回路図である。図６は、従来のＡＣ／ＤＣ電力回路の回路図である。

図１は、好ましい実施形態による開示されたＡＣ／ＤＣ電源回路１０の回路図であり、ＡＣキャパシタ１１、半波整流器１２及びフィルタキャパシタ１３を含む。

この実施形態のＡＣキャパシタ１１は、放電抵抗器Ｒと並列に接続される。

半波整流器１２は、ＡＣキャパシタ１１と接続され、ＡＣキャパシタ１１を介してＡＣ電源ＡＣ／ＩＮと間接的に接続され、ＡＣ電力を半波ＤＣ電力に変換する。この実施形態では、半波整流器１２は、陽極及び陰極を有する単一のダイオードＤである。ダイオードＤの陽極は、ＡＣ電源ＡＣ／ＩＮの１端にＡＣキャパシタ１１を介して接続される。ダイオードＤの陰極は、ＡＣ電源ＡＣ／ＩＮの他端に接続される。

フィルタキャパシタ１３は、半波整流器１２の出力端子にわたって接続され、低電圧ＤＣ電力に半波ＤＣ電力出力を変換する。ＡＣキャパシタ１１に対するフィルタキャパシタ１３のキャパシタンス比は、フィルタキャパシタ１３からの低電圧ＤＣ電力に対する半波ＤＣ電力の電圧比に一致する。この実施形態では、フィルタキャパシタ１３は、電解キャパシタである。

本考案は、低電圧ＤＣ電力にＡＣ電力を効率的に変換するために、フィルタキャパシタ１３に対するＡＣキャパシタ１１のキャパシタンス比を調節する。

ＡＣ電源ＡＣ／ＩＮを一例として１１０ＶＡＣ電源とし、２３．５ｕＦＡＣキャパシタ及び３３０ｕＦフィルタキャパシタを使用すると、キャパシタンス比は、１：１４となる。本考案は、１１０ＶＡＣ電力に接続されるので、半波整流器１２によって出力される半波ＤＣ電圧は、約１５５Ｖである。ＡＣキャパシタ１１及びフィルタキャパシタ１３からなる実効電圧分配器を介して、１５５Ｖ電圧は、１０Ｖに低減される。故に、本考案は、上記単一な回路を用いて、低電圧ＤＣ電力にＡＣ電力を実際に変換できる。

また、ＡＣキャパシタ１１は、放電抵抗Ｒと並列接続されることができる。ＡＣ電力が遮断される時、ＡＣキャパシタ１１に蓄積される電圧は、放電抵抗Ｒを介して迅速に放電することができ、感電からユーザを保護する。

図２を参照すると、ＡＣ／ＤＣ電源回路１０ａの第２の実施形態が示される。第１の実施形態と異なる点は、半波整流器１２ａがツェナーダイオードＺＤである。ツェナーダイオードＺＤの陽極は、ＡＣ電源ＡＣ／ＩＮの１端にＡＣキャパシタ１１を介して接続される。ツェナーダイオードＺＤの陰極は、ＡＣ電源ＡＣ／ＩＮの他端に接続される。また、この実施形態は、フィルタキャパシタ１３及び半波整流器１２が接続されたノードに接続される陽極を有する少なくとも１つの出力ダイオード１４と、１つのエネルギ蓄積キャパシタ１５とをさらに含む。

この実施形態は、反対方向に接続される２つの出力ダイオード１４を使用し、第１のダイオードＤは、フィルタキャパシタ１３及び半波整流器１２が共に接続されたノードに接続される陽極を有する。第２のダイオードは、ＡＣ電源ＡＣ／ＩＮの１端に接続される陰極を有する。エネルギ蓄積キャパシタ１５は、第１の出力ダイオード１４の陰極と第２の出力ダイオード出力１４の陽極との間で接続される。エネルギ蓄積キャパシタ１５は、この実施形態ではＡＣ／ＤＣ電源回路１０の出力端子である。

エネルギ蓄積キャパシタ１５がＤＣ負荷に接続される時、出力ダイオード１４は、電流がＡＣ電力に逆流して不安定な電力変換に至ることを防止する。故に、実施形態は、安定した電圧出力を提供することができる。

図３を参照すると、開示されたＡＣ／ＤＣ電源回路１０ｂの第３の実施形態が示される。第１の実施形態と比較すると、半波整流器１２ｃは、並列接続された複数のダイオードＤとして実装される。この実施形態では、２つのダイオードＤは、並列接続される。２つのダイオードＤの陽極は、ＡＣキャパシタ１１の１端に接続される。２つのダイオードＤの陰極は、ＡＣ電力の他端に接続される。加えて、２つより多くのダイオードＤも同様に直列に接続することができる。

図４を参照すると、ＡＣ／ＤＣ電源回路１０ｄの第４の実施形態が示される。第１の実施形態と比較すると、半波整流器１２ｃは、直列接続された複数のツェナーダイオードＺＤとして実装される。この実施形態は、直列接続された２つのツェナーダイオードＺＤを使用する。１つのツェナーダイオードＺＤの陽極は、ＡＣ電源ＡＣ／ＩＮの１端にＡＣキャパシタ１１を介して接続される。他のツェナーダイオードＺＤの陰極は、ＡＣ電源ＡＣ／ＩＮの他端に接続される。加えて、２つより多くのツェナーダイオードＺＤも同様に並列に接続することができる。

上記記載によると、本考案は、変圧器を使用する必要がなく、比較的少ない電子装置で電力変換を行える。これは特に、電子装置に適しており、生産コストを低減する。

Claims

ＡＣ／ＤＣ電源回路であって、
ＡＣキャパシタと、
ＡＣ電源の接続のためにＡＣキャパシタに接続され、ＡＣ電力を変換し、半波ＤＣ電力を出力する半波整流器と、
半波整流器の出力端子に接続され、低電圧ＤＣ電力に半波ＤＣ電力を変換するフィルタキャパシタと、を具備し、
ＡＣキャパシタに対するフィルタキャパシタのキャパシタンス比は、フィルタキャパシタの低電圧ＤＣ電力に対する半波ＤＣ電力の電圧比に一致することを特徴とする回路。
フィルタキャパシタ及び半波整流器が接続されるノードに接続される陽極を有する出力ダイオードと、
出力ダイオードの陰極と接地との間に接続されるエネルギ蓄積キャパシタと
をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載のＡＣ／ＤＣ電源回路。
反対方向に接続される第１及び第２の出力ダイオードと、
第１の出力ダイオードは、フィルタキャパシタ及び半波整流器が接続されるノードに接続される陽極を有し、第２の出力ダイオードは、ＡＣ電源の１端に接続される陰極を有し、
第１の出力ダイオードの陰極と第２の出力ダイオードの陽極との間に接続されるエネルギ蓄積キャパシタと
をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載のＡＣ／ＤＣ電源回路。
半波整流器は、単一のダイオードであり、その陽極は、ＡＣキャパシタを介してＡＣ電源の１端に接続するよう適合され、その陰極は、ＡＣ電源の他端に接続するよう適合されることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のＡＣ／ＤＣ電源回路。
半波整流器は、単一のツェナーダイオードであり、その陽極は、ＡＣキャパシタを介してＡＣ電源の１端に接続するよう適合され、その陰極は、ＡＣ電源の他端に接続するよう適合されることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のＡＣ／ＤＣ電源回路。
半波整流器は、並列接続される複数のダイオードを具備し、その陽極は、ＡＣキャパシタの１端に接続し、その陰極は、ＡＣ電力の他端に接続するよう適合されることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のＡＣ／ＤＣ電源回路。
半波整流器は、直列接続される複数のダイオードを具備し、直列接続されたダイオードの陽極は、ＡＣキャパシタの１端に接続され、直列接続されたダイオードの陰極は、ＡＣ電源の他端に接続するよう適合されることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のＡＣ／ＤＣ電源回路。
半波整流器は、並列接続される複数のツェナーダイオードを具備し、その陽極は、ＡＣキャパシタの１端に接続し、その陰極は、ＡＣ電力の他端に接続するよう適合されることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のＡＣ／ＤＣ電源回路。
半波整流器は、直列接続される複数のツェナーダイオードを具備し、直列接続されたツェナーダイオードの陽極は、ＡＣキャパシタの１端に接続され、直列接続されたツェナーダイオードの陰極は、ＡＣ電力の他端に接続するよう適合されることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のＡＣ／ＤＣ電源回路。