JP3275622B2 - 電源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ジャーポット・炊飯器
・アイロン・掃除機等の機器に用いている商用交流電源
と非絶縁とした電源装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来使用されている電源装置は、図４あ
るいは図５の構成となっている。図４のものは、商用交
流電源に接続した整流回路１と抵抗器２５とコンデンサ
ー２６と定電圧ダイオード２７によって直流電源を構成
しており、負荷２８・２９・３０をこの直流電源に接続
する構成となっている。つまり直流電源は、この３つの
負荷２８・２９・３０に電流を供給しているものであ
る。従って直流電源は、電流容量の大きいものを使用し
なければならないものである。

【０００３】また図５のものは、三つの負荷がそれぞれ
異なる直流電源電圧で動作する場合に使用されている。
この場合３１は最も高電圧を必要とする負荷であり、電
圧降下手段３２を介して負荷３１に接続した負荷３３は
２番目に高い直流電源電圧で動作するものである。また
電圧降下手段３４を介して負荷３３に接続した負荷３５
は、更に低い動作電圧で動作するものである。この場合
も直流電源は、この３つの負荷３１・３３・３５に電流
を供給できるだけの電流容量を必要としているものであ
る。

【０００４】またトランスなどを使用した電源装置であ
っても、同様である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記したように従来の
構成の電源装置は、複数の負荷に電力を供給するため、
商用交流電源から直流電源を作成するために大きな電圧
降下と、大きな電流を必要としているものである。また
商用交流電源の瞬時停電に対応するため一定時間電圧を
保持する必要があり、このため直流電源を構成するコン
デンサーの容量を大きく設定しておく必要がある。この
ため電源のサイズが大きくなったり、発熱が大きくなっ
たり、また大きな電力定格の部品を採用する必要がある
というような課題を有している。

【０００６】本発明はこのような従来の構成が有してい
る課題を解決するもので、商用交流電源から直流電源を
作成するときに必要な電圧降下の大きさを小さくでき、
従ってロス電力を小さくできて、また直流電源を構成す
るコンデンサーの容量が小さくてもリップル電圧を小さ
くでき、また商用交流電源の瞬時停電に対しても小容量
のコンデンサーで対応可能で、また使用する定電圧ダイ
オードの部品定格を小さいものとすることができる電源
装置を提供することを第一の目的とするものである。

【０００７】また更に、使用する定電圧ダイオードでの
ロス電力を低減でき、かつ第（ｎ＋１）番目のコンデン
サーと第（ｎ＋２）番目のコンデンサーとして耐圧定格
の低いものを使用できる電源装置を提供することを第二
の目的とするものである。

【０００８】更に、第一から第ｎ番目の負荷に非直流で
動作できるものを選択するようにして、第一から第ｎ番
目のコンデンサーを廃止でき、使用する部品の点数を少
なくした小型軽量の電源装置を提供することを第三の目
的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第一の目的を達成するた
めの本発明の第一の手段は、商用交流電源の一端に接続
した整流回路および抵抗と、抵抗に接続した直列に接続
したｎ個の定電圧ダイオードと、前記それぞれの定電圧
ダイオードに並列に接続したｎ個のコンデンサーおよび
ｎ個の負荷と、前記ｎ個のコンデンサーに直列に接続し
た第（ｎ＋１）番目のコンデンサーと第（ｎ＋１）番目
のコンデンサーに並列に接続した第（ｎ＋１）番目の負
荷と、第（ｎ＋１）番目のコンデンサーと商用電源の他
端との間に接続した制御回路とを備え、前記制御回路は
整流回路に電流が流れるときには第（ｎ＋２）番目のコ
ンデンサーを前記ｎ個のコンデンサーと直列に接続し、
整流回路に電流が流れないときには前記直列に接続した
第一から第（ｎ＋１）番目のコンデンサーと並列に接続
する電源装置とするものである。

【００１０】第二の目的を達成するための本発明の第二
の手段は、特に第（ｎ＋１）番目の定電圧ダイオードの
ツェナー電圧を第（ｎ＋１）番目のコンデンサーの耐圧
以下に設定し、通常使用時にはツェナー電圧以下の電圧
で動作し、商用交流電源の電圧が定格電圧から上昇した
ときには前記定電圧ダイオードが第（ｎ＋１）番目のコ
ンデンサーを保護する電源装置とするものである。

【００１１】第三の目的を達成するための本発明の第三
の手段は、商用交流電源の一端に接続した整流回路およ
び抵抗と、抵抗に接続した直列に接続したｎ個の定電圧
ダイオードと、前記それぞれの定電圧ダイオードに並列
に接続した非直流電圧でも動作可能なｎ個の負荷と、前
記ｎ個の定電圧ダイオードに直列に接続した第（ｎ＋
１）番目のコンデンサーと第（ｎ＋１）番目のコンデン
サーに並列に接続した第（ｎ＋１）番目の負荷と、第
（ｎ＋１）番目のコンデンサーと商用電源の他端との間
に接続した制御回路とを備え、前記ｎ個の負荷は第（ｎ
＋１）番目の負荷からの指令によって動作する電源装置
とするものである。

【００１２】

【作用】本発明の第一の手段は、制御回路が整流回路に
電流が流れるときには第（ｎ＋２）番目のコンデンサー
を直列に接続した（ｎ＋１）個のコンデンサーと直列に
接続し、整流回路に電流が流れないときには直列に接続
した（ｎ＋１）個のコンデンサーと並列に接続するよう
に作用するもので、小型とした電源装置とできるもので
ある。

【００１３】本発明の第二の手段は、第（ｎ＋１）番目
の定電圧ダイオードのツェナー電圧を第（ｎ＋１）番目
のコンデンサーの耐圧以下に設定し、第（ｎ＋１）番目
のコンデンサーと第（ｎ＋２）番目のコンデンサーの耐
圧定格を小さくした電源装置とできるものである。

【００１４】本発明の第三の手段は、接続するｎ個の負
荷を非直流電圧でも動作可能なものを選択し（ｎ＋１）
番目の負荷からの指令によって制御できるものとして、
使用するコンデンサーの数を減少できる電源装置として
いる。

【００１５】

【実施例】

（実施例１）以下本発明の電源装置の第一の実施例につ
いて説明する。図１は本実施例の電気回路を示すブロッ
ク図である。商用交流電源１の一端１ａには、整流回路
２および抵抗３を接続している。整流回路２は本実施例
では半波の整流ダイオードとしている。抵抗３の他端に
はｎ個の定電圧ダイオードである第一の定電圧ダイオー
ド７・第二の定電圧ダイオード８を直列に接続してい
る。すなわち本実施例ではｎ＝２としている。第一の定
電圧ダイオード７には第一のコンデンサー４と第一の負
荷１０を、第二の定電圧ダイオード８には第二のコンデ
ンサー５と第二の負荷１１をそれぞれ並列に接続してい
る。また第二のコンデンサー５には、直列に第（ｎ＋
１）番目のコンデンサーである第三のコンデンサー６を
接続している。第三のコンデンサー６には、並列に定電
圧回路９を、また定電圧回路９には第（ｎ＋１）番目の
負荷である第三の負荷１２を並列に接続している。なお
本実施例では第三のコンデンサ６に接続している第三の
負荷１２は定電圧回路９を介したものとしているが、特
に定電圧回路９を使用しなければならないと言うことは
ないものである。また第三のコンデンサー６と商用交流
電源１の他端１ｂとの間には、第（ｎ＋２）番目のコン
デンサーである第四のコンデンサー１３を備えた制御回
路１４を接続している。制御回路１４は、ダイオード１
４ａ・同１４ｂ・同１４ｄ・同１４ｅ及びトランジスタ
１４ｆ・抵抗１４ｃと、前記第四のコンデンサー１３と
から成っている。

【００１６】以下本実施例の動作について説明する。商
用交流電源１の一端１ａ側が正極性であるときは、商用
交流電源１から、整流回路２・抵抗３、第一のコンデン
サー４・第二のコンデンサー５・第三のコンデンサー６
から、ダイオード１４ａ、第四のコンデンサー１３・ダ
イオード１４ｅから、商用交流電源１に戻る第一の閉回
路を構成して電流が流れる。また抵抗３を流れる電流
は、抵抗１４ｃからダイオード１４ｄ・商用交流電源１
の第二の閉回路を構成して流れるものである。このと
き、ダイオード１４ｄ・ダイオード１４ｅにはそれぞれ
約0.6Ｖの電圧が発生している。従って、トランジスタ
１４ｆのベース・エミッタ間の電圧は０となるものであ
る。この結果トランジスタ１４ｆはオフとなる。

【００１７】商用交流電源１の極性が反転して端子１ｂ
側が正となると、ダイオード１４ｄ・ダイオード１４ｅ
には電流が流れなくなる。この時トランジスタ１４ｆ
は、第四のコンデンサー１３が蓄電した電荷を電源と
し、ダイオード１４ｂから、抵抗１４ｃをバイアス抵抗
にしてトランジスタ１４ｆはオンする。トランジスタ１
４ｆがオンすると、第四のコンデンサー１３からは、ダ
イオード１４ｂを介して直列に接続した第一のコンデン
サー４・第二のコンデンサー５・第三のコンデンサー６
を経由してトランジスタ１４ｆのコレクタからトランジ
スタ１４ｆのエミッタに達する閉回路を構成して電流が
流れるものである。このため第四のコンデンサー１３
は、直列に接続した第一のコンデンサー４・第二のコン
デンサー５・第三のコンデンサー６に対して等価的に並
列に接続されることとなる。

【００１８】つまり本実施例の制御回路１４は、商用交
流電源１の電圧の極性が変化する都度、第四のコンデン
サー１３の接続状態を直列に接続した第一のコンデンサ
４・第二のコンデンサー５・第三のコンデンサー６に対
して直列に次いで並列に接続することを繰り返している
ものである。またこの並列接続状態であるときの第四の
コンデンサー１３の電圧は、ほぼ第一のコンデンサー４
・第二のコンデンサー５・第三のコンデンサー６の電圧
の和に等しい電圧となっている。

【００１９】また本実施例においては、第三のコンデン
サー６には定電圧ダイオードを接続していないものであ
る。このため、商用交流電源１の電圧が定格電圧から上
昇したような場合にロス電力の増加を少なくすることが
可能となるものである。

【００２０】つまり、第三のコンデンサー６の両端に第
三の定電圧ダイオードを接続していた場合には、商用交
流電源１の電圧が上昇しても第一のコンデンサー４・第
二のコンデンサー５・第三のコンデンサー６の電圧は、
第一の定電圧ダイオード７・第二の定電圧ダイオード８
と第三の定電圧ダイオードの動作電圧によって固定され
ているものである。このため第四のコンデンサー１３の
電圧も、ほぼ固定されることになる。従って商用交流電
源１の電圧の上昇分は、抵抗３に全て印加されることに
なり、商用交流電源１から入力される電流はこの分増加
するものである。この増加した電流は、第一の定電圧ダ
イオード７・第二の定電圧ダイオード８と第三の定電圧
ダイオードに対してロス電流として作用するもので、結
局定電圧ダイオードの消費電力の増加につながるもので
ある。この点本実施例によれば、前記第三の定電圧ダイ
オードを使用していないものであるため、商用交流電源
１の電圧が上昇すると、第三のコンデンサー６の充電電
流が増加し、第三のコンデンサー６の電圧が上昇するこ
とになる。このため第四のコンデンサー１３の電圧も上
昇し、商用交流電源１の電圧の上昇分は抵抗３と、第三
のコンデンサー６と第四のコンデンサー１３とに分散さ
れるものである。つまり、商用交流電源１の電圧の増加
による入力電流の増加分は、第三の定電圧ダイオードが
あるときに比べて少なくなるものである。従って第一の
定電圧ダイオード７・第二の定電圧ダイオード８に流れ
る電流も少なく抑えることができ、ロス電力の増加が少
なくてすむものである。

【００２１】以上のようにして、第一の負荷１０・第二
の負荷１１は、第一の定電圧ダイオード７・第二の定電
圧ダイオード８によって安定化された電圧が供給され、
また第三の負荷１２には定電圧回路９によって決まる電
圧が供給されて各負荷は安定して動作できる。

【００２２】以上のように本実施例によれば、直列に接
続した第一のコンデンサー４・第二のコンデンサー５・
第三のコンデンサー６が構成している複数の直列電源の
内の一つを非安定化することによって、商用交流電源１
の電圧の上昇に対して電流の増加を第三のコンデンサー
６及び第四のコンデンサー１３に蓄積することができ、
商用交流電源１から直流電源を作成するときに必要な電
圧降下の大きさを小さくでき、従って第一の定電圧ダイ
オード７・第二の定電圧ダイオード８でのロス電力を小
さくすることができるものである。

【００２３】また第一の負荷１０・第二の負荷１１・第
三の負荷１２を商用交流電源１に対して直列に接続した
構成としているため、商用交流電源から供給される入力
電流は小さくてすむもので、この結果直流電源を構成す
るコンデンサーの容量が小さくてもリップル電圧を小さ
くでき、また商用交流電源の瞬時停電に対しても小容量
のコンデンサで対応することが可能となるものである。
また使用する定電圧ダイオードの部品定格も小さいもの
とすることができる。

【００２４】（実施例２）次に本発明の第二の実施例に
ついて説明する。本実施例では図２に示しているよう
に、第三のコンデンサー６の両端に第三の定電圧ダイオ
ード１５を接続している。このとき、第三の定電圧ダイ
オード１５のツェナー電圧の設定を第三のコンデンサー
６の耐圧以下の設定として、商用交流電源１の定格電圧
では定電圧ダイオード１５が動作しないようにしている
ものである。

【００２５】以下本実施例の動作を説明する。商用交流
電源１の電圧が定格電圧では、第三のコンデンサー６の
電圧は第三の定電圧ダイオード１５のツェナー電圧以下
であり前記実施例１と同様に動作している。しかし商用
交流電源１の電圧が定格電圧から上昇すると、第三のコ
ンデンサー６の電圧も上昇してくる。この電圧が第三の
定電圧ダイオード１５のツェナー電圧以上に上昇する
と、第三のコンデンサー６の電圧は第三の定電圧ダイオ
ード１５のツェナー電圧によって制限されるものであ
る。

【００２６】つまり本実施例によれば、第三の定電圧ダ
イオード１５を接続して商用交流電源１が定格電圧から
一定値越える電圧に上昇した場合だけ第三のコンデンサ
ー６を保護するように動作するもので、第三のコンデン
サー６の耐圧定格を小さいものとすることができ、装置
の小型化を図ることができるものである。また商用交流
電源１の電圧の上昇値が前記一定値までの場合には、前
記実施例１と同様の効果を有しているものである。

【００２７】（実施例３）次に本発明の第三の実施例に
ついて説明する。本実施例では図３に示しているよう
に、電源装置の構成を極めて簡単なものとしている。す
なわち商用交流電源１の一端１ａには整流回路２と抵抗
３とを直列に接続しており、抵抗３には第一の定電圧ダ
イオード７・第二の定電圧ダイオード８を直列に接続し
ている。この２個の定電圧ダイオードのそれぞれには、
並列に第四の負荷１６と第五の負荷１７とを接続してい
る。また、前記第二の定電圧ダイオード８には直列に第
三のコンデンサー６を接続している。第三のコンデンサ
ー６には、並列に定電圧回路９と第六の負荷１８を接続
している。第三のコンデンサー６と商用交流電源１の端
子１ｂとの間には、実施例１で説明した制御回路１４を
接続している。

【００２８】このとき本実施例では、第四の負荷１６と
第五の負荷１７として非直流電圧でも動作可能なもの、
例えばＬＥＤを選択しており、この第四の負荷１６と第
五の負荷１７とは第六の負荷１８の指示によって動作し
ている。つまり第六の負荷１８としては例えばマイコン
等の制御回路を使用している。

【００２９】以下本実施例の動作について説明する。本
実施例では、第四の負荷１６と第五の負荷１７には、非
直流電圧でも動作可能な、例えばＬＥＤを選択している
ものである。このため、第六の負荷１８からの指示があ
れば、商用交流電源１からの電力供給がないときであっ
ても、第四のコンデンサー１３の蓄電した電荷による脈
流電流による動作が可能となるものである。

【００３０】つまり本実施例によれば、商用交流電源１
と第四のコンデンサー１３とによる脈流電流の供給によ
って、第四の負荷１６と第五の負荷１７とを動作できる
ものとなっている。従って前記実施例１・実施例２で使
用した第一のコンデンサ４・第二のコンデンサー５・第
三のコンデンサー６を使用する必要がなく、使用部品の
点数を減少できるものである。つまり簡単で小型とした
電源装置を実現できるものとなっている。

【００３１】

【発明の効果】本発明の第一の手段は、商用交流電源の
一端に接続した整流回路および抵抗と、抵抗に接続した
直列に接続したｎ個の定電圧ダイオードと、前記それぞ
れの定電圧ダイオードに並列に接続したｎ個のコンデン
サーおよびｎ個の負荷と、前記ｎ個のコンデンサーに直
列に接続した第（ｎ＋１）番目のコンデンサーと第（ｎ
＋１）番目のコンデンサーに並列に接続した第（ｎ＋
１）番目の負荷と、第（ｎ＋１）番目のコンデンサーと
商用電源の他端との間に接続した制御回路とを備え、前
記制御回路は整流回路に電流が流れるときには第（ｎ＋
２）番目のコンデンサーを前記ｎ個のコンデンサーと直
列に接続し、整流回路に電流が流れないときには前記直
列に接続した第一から第（ｎ＋１）番目のコンデンサー
と並列に接続する構成として、商用交流電源から直流電
源を作成するときに必要な電圧降下の大きさを小さくで
き、従ってロス電力を小さくできて、また直流電源を構
成するコンデンサーの容量が小さくてもリップル電圧を
小さくでき、また商用交流電源の瞬時停電に対しても小
容量のコンデンサーで対応可能で、また使用する定電圧
ダイオードの部品定格を小さいものとすることができる
電源装置を実現できるものである。

【００３２】本発明の第二の手段は、特に第（ｎ＋１）
番目の定電圧ダイオードのツェナー電圧を第（ｎ＋１）
番目のコンデンサーの耐圧以下に設定し、通常使用時に
はツェナー電圧以下の電圧で動作し、商用交流電源の電
圧が定格電圧から上昇したときには前記定電圧ダイオー
ドが第（ｎ＋１）番目のコンデンサーを保護する構成と
して、使用する定電圧ダイオードでのロス電力を低減で
き、かつ第（ｎ＋１）番目のコンデンサーと第（ｎ＋
２）番目のコンデンサーとして耐圧定格の低いものを使
用できる電源装置を実現するものである。

【００３３】また本発明の第三の手段は、商用交流電源
の一端に接続した整流回路および抵抗と、抵抗に接続し
た直列に接続したｎ個の定電圧ダイオードと、前記それ
ぞれの定電圧ダイオードに並列に接続した非直流電圧で
も動作可能なｎ個の負荷と、前記ｎ個の定電圧ダイオー
ドに直列に接続した第（ｎ＋１）番目のコンデンサーと
第（ｎ＋１）番目のコンデンサーに並列に接続した第
（ｎ＋１）番目の負荷と、第（ｎ＋１）番目のコンデン
サーと商用電源の他端との間に接続した制御回路とを備
え、前記ｎ個の負荷は第（ｎ＋１）番目の負荷からの指
令によって動作する構成として、第一から第ｎ番目のコ
ンデンサーを廃止でき、使用する部品の点数を少なくし
た小型軽量の電源装置を実現するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例である電源装置の電気接
続を示すブロック図

【図２】同、第二の実施例である電源装置の電気接続を
示すブロック図

【図３】同、第三の実施例である電源装置の電気接続を
示すブロック図

【図４】従来の電源装置の電気接続を示すブロック図

【図５】別の従来の電源装置の電気接続を示すブロック
図

【符号の説明】

１ 商用交流電源 ２ 整流回路 ３ 抵抗 ４ 第一のコンデンサー ５ 第二のコンデンサー ６ 第三のコンデンサー ７ 第一の定電圧ダイオード ８ 第二の定電圧ダイオード １０ 第一の負荷 １１ 第二の負荷 １２ 第三の負荷 １３ 第四のコンデンサー １４ 制御回路 １５ 第三の定電圧ダイオード １６ 第四の負荷 １７ 第五の負荷 １８ 第六の負荷

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05F 1/46 - 1/656 H02J 1/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 商用交流電源の一端に接続した整流回路
   および抵抗と、抵抗に接続した直列に接続したｎ個の定
   電圧ダイオードと、前記それぞれの定電圧ダイオードに
   並列に接続したｎ個のコンデンサーおよびｎ個の負荷
   と、前記ｎ個のコンデンサーに直列に接続した第（ｎ＋
   １）番目のコンデンサーと第（ｎ＋１）番目のコンデン
   サーに並列に接続した第（ｎ＋１）番目の負荷と、第
   （ｎ＋１）番目のコンデンサーと商用電源の他端との間
   に接続した制御回路とを備え、前記制御回路は整流回路
   に電流が流れるときには第（ｎ＋２）番目のコンデンサ
   ーを前記ｎ個のコンデンサーと直列に接続し、整流回路
   に電流が流れないときには前記直列に接続した第一から
   第（ｎ＋１）番目のコンデンサーと並列に接続する電源
   装置。
2. 【請求項２】 第（ｎ＋１）番目の定電圧ダイオードの
   ツェナー電圧を第（ｎ＋１）番目のコンデンサーの耐圧
   以下に設定し、通常使用時にはツェナー電圧以下の電圧
   で動作し、商用交流電源の電圧が定格電圧から上昇した
   ときには前記定電圧ダイオードが第（ｎ＋１）番目のコ
   ンデンサーを保護する請求項１記載の電源装置。
3. 【請求項３】 商用交流電源の一端に接続した整流回路
   および抵抗と、抵抗に接続した直列に接続したｎ個の定
   電圧ダイオードと、前記それぞれの定電圧ダイオードに
   並列に接続した非直流電圧でも動作可能なｎ個の負荷
   と、前記ｎ個の定電圧ダイオードに直列に接続した第
   （ｎ＋１）番目のコンデンサーと第（ｎ＋１）番目のコ
   ンデンサーに並列に接続した第（ｎ＋１）番目の負荷
   と、第（ｎ＋１）番目のコンデンサーと商用電源の他端
   との間に接続した請求項１記載の制御回路とを備え、前
   記ｎ個の負荷は第（ｎ＋１）番目の負荷からの指令によ
   って動作する電源装置。