JP3708489B2

JP3708489B2 - 自転車用ダイナモの電圧クランプ回路

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Publication number: JP3708489B2
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電圧クランプ回路、特に、自転車用ダイナモによって発電される電圧をクランプして負荷に供給するための電圧クランプ回路に関する。
【０００２】
【従来技術】
自転車のランプを点灯したり、電気部品を駆動するために、ダイナモが設けられている。このダイナモは、一般的に自転車の速度（車輪の回転）に比例してその発電電圧が大きくなるものであり、高速度になると発電電圧が１００Ｖを越えるような場合がある。したがって、ダイナモの発電電圧によって駆動される素子等の電気部品については、このような高電圧に耐え得るような仕様のものが必要になる。しかし、高電圧に耐え得るような部品等は汎用性が乏しく、しかもコストが高い。
【０００３】
また、ダイナモに接続される電気的な負荷の変動により、サージ電圧と呼ばれる超高電圧が発生することもある。
【０００４】
そこで、汎用性のある電気部品等を使用できるように、また超高電圧から部品を保護するために、電圧をクランプするための回路が必要になる。
【０００５】
従来のクランプ回路として、図１に示すような回路が提供されている。この従来回路は、２つのツェナーダイオードからなる双方向電圧クランプ回路であり、ダイナモGEが正側（＋）端子に正の電圧を出力する場合は素子DZ1がツェナーダイオードとして機能するとともに、素子DZ2が通常の整流用ダイオードとして機能する。
【０００６】
この図１に示す回路では、ダイナモ電圧をクランプする電圧Vc1は、素子Dz1のツェナー電圧をVz1、素子Dz2の順方向電圧をVf2とした場合、
Vc1＝Vz1＋Vf2・・・・・（１）
となり、またダイナモGEが負側（−）端子に正の電圧を出力する場合は、ダイナモ電圧をクランプする電圧Vc2は、
Vc2＝Vz2＋Vf1
となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来のクランプ回路では、部品点数が少ないというメリットがある。しかし、特に素子Dz1及びDz2が発熱してしまい、特性の劣化を招くという問題がある。以下、この発熱に関して具体的に説明する。
【０００８】
例えば、クランプ電圧として、Vc1＝Vc2＝１０Ｖ程度に設定したい場合、電圧クランプする前の半導体接合部温度Ｔｊを２５℃とし、電圧クランプ時の素子Dz1,Dz2に流れる電流は一定とし、さらに電圧クランプ後に熱平衡になったときの半導体接合部温度を１００℃とする。また、Vz1＝９．１、Vf2＝０．９とすると、電圧クランプした瞬間は、式（１）より、
Vc1＝９．１＋０．９＝１０（Ｖ）
であったとしても、熱平衡後は、温度係数αＴ＝５（mV/℃）とすると、
Vc1＝９．１＋（αＴ／１０００）×（１００−２５）＋０．９＝１０．３７５（Ｖ）
となる。
【０００９】
そこで、このような発熱による特性の劣化を抑えるために、図２に示すようなクランプ回路が考えられる。図２に示す回路では、電流検出素子Aにより回路に流れる電流を検出し、この電流値Izとクランプ電圧Vcから各素子DZ1、DZ2で発生している損失Ｐを、
Ｐ＝Vc・Iz
として求め、この損失Ｐが大きくなると、スイッチ素子SWを開放して回路に流れる電流を規制するようにしたものである。
【００１０】
しかし、このような回路では、スイッチ素子SWやそのための制御のための素子を耐電圧の高い素子にする必要がある。また、部品点数が多いという欠点もある。さらには、ダイナモにより充電を行っているような装置の場合は、充電が行われなくなってしまうという不具合がある。
【００１１】
さらに、図３に示すような回路構成も考えられる。この図３に示す回路では、サイリスタThのアノード・カソード間の電圧値Vtyを検出し、設定電圧を超えた瞬間にゲートにトリガパルスが印加されるようになっている。このトリガパルスが印加されると、サイリスタのアノード・カソード間がショート（導通）し、電圧値Vtyが０Ｖ近くまで下がる。このショートされた状態は、アノード・カソード間の電流値がサイリスタ固有のホールド電流値を下回るまで続く。
【００１２】
しかし、このような回路構成の場合、特にダイナモの発電電圧をパルス成形して速度を検出する場合に問題となる。この点についてより詳細に説明すると、ダイナモの発電電圧の波形を図４（ａ）に示すが、この場合に速度検出用のパルスを生成するための判定電圧をVsとすると、生成されるパルスは同図（ａ）の下に示すような波形となる。一方、図１及び図２に示すようなクランプ回路を通した場合は、パルスは同図（ｂ）に示すような波形となる。このような場合は、このパルスを利用して特に問題なく速度の検出を行うことができる。
【００１３】
しかし、図４に示すようなサイリスタ・ショート方式の回路によってクランプ回路を構成した場合、前述のように、クランプ電圧によってクランプされた場合に０Ｖに下がろうとするので、クランプすることによって得られる波形は同図（ｃ）の上に示したような波形となる。すると、判定電圧Ｖｓによって生成されたパルスは同図（ｃ）の下に示すような乱れた波形のパルスになり、これでは正確な速度を検出することができない。
【００１４】
本発明の課題は、安価でかつ熱による特性劣化の少ないクランプ回路を得ることにある。
【００１５】
本発明の別の課題は、ダイナモの発電電圧を利用して速度パルスを生成する場合に、正確な速度を検出することができるような速度パルスが得られるクランプ回路を得ることにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
発明１に係る自転車用ダイナモの電圧クランプ回路は、自転車用ダイナモによって発電される電圧をクランプして負荷に供給するための回路であって、電力用の第１及び第２トランジスタ回路と、第１及び第２スイッチング素子と、第１及び第２整流素子とを備えている。第１トランジスタ回路は、負荷に並列に接続され、ダイナモの正側端子が正の電圧を出力する場合に電流を流すことが可能である。第１スイッチング素子は、負荷に印加される電圧が、所定電圧以上の場合に第１トランジスタ回路をオンし、所定電圧未満の場合に第１トランジスタ回路をオフする。第１整流素子は、第１トランジスタ回路に並列に接続され、第１トランジスタ回路の出力側から入力側への電流の流れを許容し、逆方向の電流の流れを禁止する。第２トランジスタ回路は、負荷に並列に接続され、ダイナモの負側端子が正の電圧を出力する場合に電流を流すことが可能である。第２スイッチング素子は、負荷に印加される電圧が、所定電圧以上の場合に第２トランジスタ回路をオンし、所定電圧未満の場合に第２トランジスタ回路をオフする。第２整流素子は、第２トランジスタ回路に並列に接続され、第２トランジスタ回路の出力側から入力側への電流の流れを許容し、逆方向の電流の流れを禁止する。
【００１７】
この電圧クランプ回路では、ダイナモの正側端子が正の電圧を出力するサイクルで、かつダイナモの発電電圧が所定電圧（クランプ電圧）に達していない場合は、第１スイッチング素子によって第１トランジスタ回路はオフとなり、したがってダイナモの電圧は負荷に印加される。また、このサイクルにおいて、ダイナモの電圧がクランプ電圧以上になった場合は、第１スイッチング素子により第１トランジスタ回路がオンになり、これにより負荷に対して過大な電圧が印加されるのが防止される。
【００１８】
一方、ダイナモの負側端子が正の電圧を出力するサイクルで、かつダイナモの発電電圧が所定電圧（クランプ電圧）に達していない場合は、第２スイッチング素子によって第２トランジスタ回路はオフとなり、したがってダイナモの電圧は負荷に印加される。また、このサイクルにおいて、ダイナモの電圧がクランプ電圧以上になった場合は、第２スイッチング素子により第２トランジスタ回路がオンになり、これにより負荷に対して過大な電圧が印加されるのが防止される。
【００１９】
ここでは、第１及び第２トランジスタ回路の増幅比を大きく設定しておけば、第１及び第２スイッチング素子に流れる電流はトランジスタ回路をオンさせるだけの微弱な電流で良く、したがって各スイッチング素子の発熱を抑えられる。また、各トランジスタ回路としては、電力用のトランジスタを用いているので、耐電圧が高く、また汎用性があるのでコスト高になることもない。
【００２０】
さらに、ここでは、極性の異なる２つのトランジスタ回路を設け、しかも各トランジスタ回路に並列に整流素子を設けているので、たとえばブリッジ回路等の特別な整流回路を設ける必要がなく、回路を簡単にすることができるとともに電力損失を抑えることができる。
【００２１】
発明２に係る自転車用ダイナモの電圧クランプ回路は、発明１の電圧クランプ回路において、第１及び第２トランジスタ回路はそれぞれダーリントン接続された２つのバイポーラトランジスタを含み、第１及び第２整流素子はそれぞれダイオードである。
【００２２】
発明３に係る自転車用ダイナモの電圧クランプ回路は、発明２の電圧クランプ回路において、第１及び第２スイッチング素子はそれぞれ第１及び第２トランジスタ回路を構成するバイポーラトランジスタのベースに接続されたツェナーダイオードである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
［参考例１］
図５に本発明に至る参考例１としての自転車用ダイナモの電圧クランプ回路を示す。この電圧クランプ回路１は、ダイナモGEに接続されたブリッジ回路Dbとランプ等の負荷Lとの間に設けられている。ダイナモGEは例えば自転車のハブと一体的に設けられたハブダイナモである。また、ブリッジ回路Dbは４つのダイオードで構成されており、ダイナモGEの出力を全波整流するために設けられている。
【００２４】
クランプ回路１は、ブリッジ回路Dbの出力電圧を所定の電圧（クランプ電圧）にクランプしてランプL等の負荷に供給するものであり、電力用のトランジスタ回路TR1と、トランジスタ回路TR1のオン、オフを制御するためのツェナーダイオードDZ1及び抵抗R1とを有している。
【００２５】
トランジスタ回路TR1は、２つのＮＰＮ型バイポーラトランジスタt1及びt2を直列接続、すなわちダーリントン接続したものであり、ランプLに対して並列に接続されている。ここでは、トランジスタt1のコレクタがブリッジ回路Dbの正側端子に接続され、トランジスタt2のエミッタがブリッジ回路Dbの負側端子に接続されている。
【００２６】
スイッチング素子としてのツェナーダイオードDZ1は、ツェナー電圧Vz1であり、ブリッジ回路Dbの正側端子とトランジスタt1のベースとの間に、逆バイアスがかかるように接続されている。
【００２７】
このような構成の回路では、ダイナモGEの発電出力はブリッジ回路Dbで整流され、トランジスタ回路TR1及びランプLに印加される。このとき、発電電圧が所定の電圧未満の場合は、ツェナーダイオードDZ1によってここを流れる電流が阻止されているので、トランジスタ回路TR1はオフとなっている。したがって、そのままの電圧がランプLに印加される。
【００２８】
一方、発電電圧が所定の電圧以上になると、ツェナーダイオードDZ1を電流が流れ、トランジスタt1のベース・エミッタ間に所定の電圧が印加される。すると、トランジスタt1及びt2がオンし、トランジスタ回路TR1の全体がオンとなる。この場合は、トランジスタ回路TR1を電流が流れることになり、ランプLには所定の電圧が印加されることになる。以下に、この場合の所定の電圧（クランプ電圧）Vcについて詳細に説明する。
【００２９】
すなわち、クランプ電圧Vcは、ブリッジ回路Db内のダイオード単品の順方向電圧をVfd1とし、トランジスタ回路TR1のオン時のベース・エミッタ間の電圧をVbeとした場合、
Vc＝２×Vfd1＋Vz1＋Vbe
となる。このクランプ電圧Vcが維持されるように、トランジスタ回路TR1のコレクタ・エミッタ間の等価インピーダンスが変化する。
【００３０】
この参考例の回路では、クランプ電圧を決定する要素のうち、ツェナーダイオードDZ1は微少な電流しか流れないので、熱と電流変化による特性の劣化を抑えることができ、クランプ電圧が比較的安定する。また、ダイナモの波形に大きな乱れが生じにくいので、ダイナモ出力から速度パルスを生成し、速度を検出する際に、正確な速度検出が行える。
【００３１】
特に、トランジスタ回路TR1をダーリントン接続された２つのトランジスタによって構成しているのでゲインを大きくとることができ、ツェナーダイオードに流れる電流を小さくすることができる。このため、より発熱を抑えることができる。
【００３２】
［参考例２］
参考例２としての電圧クランプ回路２を図６に示す。この参考例に示す回路２は、トランジスタ回路TR1をＰＮＰ型のバイポーラトランジスタによって形成したものであり、極性が異なるものの基本的な構成は参考例１に示した回路と同じである。
【００３３】
すなわち、トランジスタ回路TR1'は２つのＰＮＰ型のバイポーラトランジスタt1',t2'をダーリントン接続して構成されており、トランジスタt1'のエミッタがブリッジ回路Dbの正側端子に接続され、トランジスタt2'のコレクタがブリッジ回路Dbの負側端子に接続されている。そして、スイッチング素子としてのツェナーダイオードDZ1は、トランジスタ回路TR1'のトランジスタt2'のベースとブリッジ回路Dbの負側端子との間に逆バイアスがかかるように接続されている。この回路の作用効果は第１実施形態と同様である。
【００３４】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係る自転車用ダイナモの電圧クランプ回路１０を図７に示す。この電圧クランプ回路１０は、ダイナモGEに接続されたランプ等の負荷Lに対して並列に接続されており、電力用の第１及び第２トランジスタ回路TR1，TR2と、第１ツェナーダイオードDZ1及び第２ツェナーッダイオードDZ2と、各ツェナーダイオードDZ1，DZ2に接続された第１及び第２抵抗R1，R2と、それぞれ整流素子としての第１及び第２ダイオードD1，D2とを備えている。なお、ダイナモGEは、前記同様に、例えば自転車のハブと一体的に設けられたハブダイナモである。
【００３５】
第１トランジスタ回路TR1は、２つのＮＰＮ型バイポーラトランジスタt11及びt12をダーリントン接続したものであり、ランプLに対して並列に接続されている。ここでは、トランジスタt11のコレクタがダイナモGEの正側端子に接続され、トランジスタt12のエミッタが第２ダイオードD2を介してダイナモGEの負側端子に接続されている。
【００３６】
第１ツェナーダイオードDZ1は、ツェナー電圧Vz1であり、ダイナモGEの正側端子とトランジスタt11のベースとの間に、逆バイアスがかかるように接続されている。また、第１ダイオードD1は第１トランジスタ回路TR1と並列に、かつダイナモGEの負側端子に正の電圧が出力される際に順方向バイアスがかかるように接続されている。
【００３７】
第２トランジスタ回路TR2は、２つのＮＰＮ型バイポーラトランジスタt21及びt22をダーリントン接続したものであり、ランプLに対して並列に接続されている。ここでは、トランジスタt21のコレクタがダイナモGEの負側端子に接続され、トランジスタt22のエミッタが第１ダイオードD1を介してダイナモGEの正側端子に接続されている。
【００３８】
第２ツェナーダイオードDZ2は、ツェナー電圧Vz2であり、ダイナモGEの負側端子とトランジスタt21のベースとの間に、逆バイアスがかかるように接続されている。また、第２ダイオードD2は第２トランジスタ回路TR2と並列に、かつダイナモGEの正側端子に正の電圧が出力される際に順方向バイアスがかかるように接続されている。
【００３９】
このような回路では、まず、ダイナモGEの正側端子に正の電圧が出力され、しかも発電電圧が所定の電圧未満の場合は、第１ツェナーダイオードDZ1によってここを流れる電流が阻止されているので、第１トランジスタ回路TR1はオフとなっている。したがって、発電電圧は各部での損失分を除いてほぼそのままランプLに印加される。
【００４０】
そして、発電電圧が所定の電圧以上になると、第１ツェナーダイオードDZ1を電流が流れ、第１トランジスタ回路TR1のトランジスタt11のベース・エミッタ間に所定の電圧が印加される。すると、トランジスタt11及びt12がオンし、第１トランジスタ回路TR1の全体がオンとなる。この場合は、ダイナモGE→第１トランジスタ回路TR1→第２ダイオードD2→ダイナモGEの経路で電流が流れ、ランプLには所定の電圧（クランプ電圧）が印加されることになる。なお、この場合は、第２トランジスタ回路TR2は機能しない。
【００４１】
この場合のクランプ電圧Vcを以下に示す。すなわち、クランプ電圧Vcは、第２ダイオードD2の順方向電圧をVfd2とし、第１トランジスタ回路TR1のオン時のベース・エミッタ間電圧をVbe1とした場合、
Vc＝Vfd2＋Vz1＋Vbe1となる。
【００４２】
一方、ダイナモGEの負側端子に正の電圧が出力され、しかも発電電圧が所定の電圧未満の場合は、第２ツェナーダイオードDZ2によってここを流れる電流が阻止されているので、第２トランジスタ回路TR2はオフとなっている。したがって、発電電圧は各部での損失分を除いてほぼそのままランプLに印加される。
【００４３】
そして、発電電圧が所定の電圧以上になると、第２ツェナーダイオードDZ2を電流が流れ、第２トランジスタ回路TR2のトランジスタt21のベース・エミッタ間に所定の電圧が印加される。すると、トランジスタt21及びt22がオンし、第２トランジスタ回路TR2の全体がオンとなる。この場合は、ダイナモGE→第２トランジスタ回路TR2→第１ダイオードD1→ダイナモGEの経路で電流が流れ、ランプLにはクランプ電圧が印加されることになる。この場合は、第１トランジスタ回路TR1は機能しない。
【００４４】
クランプ電圧については、前記同様である。この実施形態の回路では、前記第１実施形態と同様の効果に加え、第１及び第２ダイオードD1，D2を設けたので、第１実施形態において設けられている整流回路としてのブリッジ回路が不要となる。また、これに伴い、クランプ電圧を決定する要因のうちの、ダイオードの順方向電圧が１個になり、より精度の安定したクランプ電圧を得ることができる。また、ダイナモ出力のうちの一方の半波分は第１トランジスタ回路TR1で、他方の半波分は第２トランジスタ回路で受け持つことになるので、１個のトランジスタが受け持つ単位時間当たりの熱量が第１実施形態に比較して半分になるので、トランジスタの接合部から大気中までの熱抵抗を比較的大きくできる。
【００４５】
この点について、以下により詳細に説明する。まず、参考例１の図５に示す回路で発生する損失Ｐを５Ｗとし、同様にこの第３実施形態の図７で示す回路で発生する損失Ｐを５Ｗとする。また、両方ともクランプする電圧Vcを１０Ｖとし、ダイオードでの順方向電圧降下Vfを０．６Ｖとする。
【００４６】
ここで、図５に示す回路のトランジスタ回路TR1及びダイオードD1のそれぞれで発生する損失ｊをPtr、Pdiとすると、
Pdi＝(P/Vc)×０．６×２＝（５／１０）×０．６×２＝０．６（Ｗ）
Ptr＝Ｐ−Pdi＝４．４（Ｗ）
となる。
【００４７】
同様に、図７で示す回路の（TR1＋D1）及び(TR2＋D2)で発生する損失をPtr1、Ptr2とすると、
Ptr1＝Ｐ／２＝５／２＝２．５（Ｗ）
Ptr2＝Ｐ／２＝５／２＝２．５（Ｗ）
となる。そして、図５に示す回路及び図７に示す回路で使用するトランジスタ回路を、いずれも、
Tj(max)＝１５０（℃）−−接合部の耐え得る温度上限
Rth(j-c)＝３．１２５（℃/W）−−接合部とパッケージ間の熱抵抗
とし、パッケージと放熱器の接合部の熱抵抗Rth(c)を１．５（℃/W）とする。また、３０℃大気中に無限大の表面積を持つ放熱器を置く（放熱器温度Tfは３０℃になる）。
【００４８】
以上の条件において、発熱の計算は以下のようになる。図５及び図７に示す回路を模式化したものを図８及び図９に示す。
【００４９】
図８のトランジスタ接合部Ｊと放熱器８の間の熱抵抗Ｒは、
Ｒ＝Rth(j-c)＋Rth(c)＝３．１２５＋１．５＝４．６２５（℃/W）
となり、接合部Ｊの温度は次のように計算できる。
【００５０】
Tf＋Ｒ・Ptr＝３０＋４．６２５×４．４＝５０．３５（℃）・・・(i)
また、図９のトランジスタ接合部Ｊと放熱器８の間の熱抵抗Ｒは、
Ｒ＝Rth(j-c)＋Rth(c)＝３．１２５＋１．５＝４．６２５（℃/W）
となり、接合部Ｊの温度は次のように計算できる。
【００５１】
Tf＋Ｒ・Ptr1＝３０＋４．６２５×２．５＝４１．５６（℃）・・・(ii)
(i)及び(ii)の結果を見ると、以上の条件では、図７に示す回路の方がトランジスタ接合部の温度に余裕があることがわかる。逆に言えば、図７に示す回路の方が、パッケージの熱抵抗を大きくしやすい。すなわち、パッケージが小型で安価なトランジスタを使用できることとなる。また、大型のトランジスタ１個よりも、中型のトランジスタ２個の方が、放熱器との熱抵抗を比較的小さくできるというメリットもある。
【００５２】
さらに、電力用のダーリントン接続されたトランジスタ回路には、一般的に逆起電力がトランジスタに印加されるのを防止するためにダイオード素子が予め組み込まれている。この実施形態では、そのダイオード素子を利用しているので、より回路を安価に構成することができる。
【００５３】
［第２実施形態］
第２実施形態による電圧クランプ回路を図１０に示す。この実施形態に示す回路は、第１及び第２トランジスタ回路TR1，TR2をＰＮＰ型のバイポーラトランジスタによって形成したものであり、極性が異なるものの基本的な構成は第１実施形態に示した回路と同じである。
【００５４】
すなわち、第１及び第２トランジスタ回路TR1'，TR2'は、それぞれ２つのＰＮＰ型のバイポーラトランジスタt11',t12'、t21',t22'をダーリントン接続して構成されており、第１トランジスタ回路TR1'のトランジスタt11'のエミッタがダイナモGEの正側端子に接続され、トランジスタt12'のコレクタが第２ダイオードD2を介して負側端子に接続されている。また、第２トランジスタ回路TR2'のトランジスタt21'のエミッタがダイナモGEの負側端子に接続され、トランジスタt22'のコレクタが第１ダイオードD1を介して正側端子に接続されている。そして、第１ツェナーダイオードDZ1は、第１トランジスタ回路TR1'のトランジスタt12'のベースとダイナモGEの負側端子との間に逆バイアスがかかるように接続され、第２ツェナーダイオードDZ2は、第２トランジスタ回路TR2'のトランジスタt22'のベースとダイナモGEの正側端子との間に逆バイアスがかかるように接続されている。また、第１及び第２ダイオードD1,D2については前記第３実施形態と全く同様である。この回路の作用効果は第１実施形態と同様である。
【００５５】
［各実施形態の自転車への装着］
図１１〜１３に前記各実施形態における電圧クランプ回路を自転車に装着する場合の例を示す。
【００５６】
図１１に示した例では、ハブダイナモ５とランプLとの間に、ハブダイナモ５とは別体でボックス６が設けられており、このボックス６内に電圧クランプ回路が設けられている。ハブダイナモ５とボックス６内の電圧クランプ回路とは配線７により接続されている。また、電圧クランプ回路が内蔵されたボックス６には放熱用のフィン８が設けられている。この放熱フィン８が設けられたボックス６は、例えば、図１２に示すように、フロントフォーク９の上端部に固定される。
【００５７】
また、図１３に示す例では、電圧クランプ回路はハブダイナモ５'に内蔵されている。そして、ハブダイナモ５'に放熱用のフィン８'が設けられている。
【００５８】
［他の実施形態］
トランジスタ回路を、バイポーラ型のトランジスタではなく、ＦＥＴで構成することも可能である。但し、ＦＥＴの場合はこれをオンするための電圧が安定しないので、バイポーラ型トランジスタを使用した方が好ましい。
【００５９】
また、トランジスタ回路は、所望のゲインが得られれば、１つのトランジスタ素子で構成することもできる。
【００６０】
【発明の効果】
以上のように本発明では、熱による特性劣化が少なく、安価な回路を実現できる。また、ダイナモの発電電圧を利用して速度パルスを生成する場合に、正確な速度を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の電圧クランプ回路の一例。
【図２】図１の回路を改良した一例。
【図３】従来の電圧クランプ回路の他の一例。
【図４】ダイナモ出力から速度検出用のパルスを生成する場合の波形図。
【図５】参考例１としての電圧クランプ回路の回路図。
【図６】参考例２としての電圧クランプ回路の回路図。
【図７】本発明の第１実施形態による電圧クランプ回路の回路図。
【図８】参考例１の回路の一部模式図。
【図９】第１実施形態による回路の一部模式図。
【図１０】本発明の第２実施形態による電圧クランプ回路の回路図。
【図１１】各実施形態の電圧クランプ回路の自転車装着例を示す図。
【図１２】各実施形態の電圧クランプ回路の自転車装着例を示す図。
【図１３】各実施形態の電圧クランプ回路の他の自転車装着例を示す図。
【符号の説明】
１，２，１０，１１電圧クランプ回路
５ハブダイナモ
GE ダイナモ
TR1,TR1',TR2,TR2' トランジスタ回路
T1,t1',t2,t2't11,t11',t12,t12't2１，t21't2２，t22' トランジスタ
Db ブリッジ回路
DZ1,DZ2 ツェナーダイオード
D1,D2 ダイオード

Claims

自転車用ダイナモによって発電される電圧をクランプして負荷に供給するための電圧クランプ回路であって、
前記負荷に並列に接続され、前記ダイナモの正側端子が正の電圧を出力する場合に電流を流すことが可能な電力用の第１トランジスタ回路と、
前記負荷に印加される電圧が、所定電圧以上の場合に前記第１トランジスタ回路をオンし、前記所定電圧未満の場合に前記第１トランジスタ回路をオフする第１スイッチング素子と、
前記第１トランジスタ回路に並列に接続され、前記第１トランジスタ回路の出力側から入力側への電流の流れを許容し、逆方向の電流の流れを禁止する第１整流素子と、
前記負荷に並列に接続され、前記ダイナモの負側端子が正の電圧を出力する場合に電流を流すことが可能な電力用の第２トランジスタ回路と、
前記負荷に印加される電圧が、所定電圧以上の場合に前記第２トランジスタ回路をオンし、前記所定電圧未満の場合に前記第２トランジスタ回路をオフする第２スイッチング素子と、
前記第２トランジスタ回路に並列に接続され、前記第２トランジスタ回路の出力側から入力側への電流の流れを許容し、逆方向の電流の流れを禁止する第２整流素子と、
を備えた自転車用ダイナモの電圧クランプ回路。
前記第１及び第２トランジスタ回路はそれぞれダーリントン接続された２つのバイポーラトランジスタを含み、前記第１及び第２整流素子はそれぞれダイオードである、請求項１に記載の自転車用ダイナモの電圧クランプ回路。
前記第１及び第２スイッチング素子はそれぞれ前記第１及び第２トランジスタ回路を構成するバイポーラトランジスタのベースに接続されたツェナーダイオードである、請求項２に記載の自転車用ダイナモの電圧クランプ回路。