JP4453118B2 - 電源回路 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、制御系ライン及び無制御系ラインに電源信号を供給する電源回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電源回路では、図７に示すように、トランス１の二次巻線２ｓの中間位置にコモン端子ｔ０が設けられ、二次巻線２ｓの両端が、ダイオード３ａ、３ｂの陽極側にそれぞれ接続され、ダイオード３ａ、３ｂの陰極側に制御系ラインに電源信号を供給する制御系端子ｔｃが設けられ、制御系端子ｔｃとコモン端子ｔ０間にコンデンサ６が接続されている。
また、コモン端子ｔ０と二次巻線２ｓの一端との中間位置が、ダイオード５ａの陽極側に接続され、コモン端子と二次巻線２ｓの他端との中間位置が、ダイオード５ｂの陽極側に接続され、ダイオード５ａ、５ｂの陰極側に無制御系ラインに電源信号を供給する無制御系端子ｔｕが設けられ、無制御系端子ｔｕとコモン端子ｔ０間にコンデンサ７が接続されている。
【０００３】
このような構成の従来の電源回路では、トランス１の一次巻線２ｐの両端に印加されるＡＣ電圧により、二次巻線２ｓの両端に変換された電圧が誘起され、コモン端子ｔ０の電位に対する二次巻線２ｓの一端の電圧と、コモン端子ｔ０の電位に対する二次巻線２ｓの他端の電圧との極性に対応して、ダイオード３ａ、或いはダイオード３ｂが導通し、コモン端子ｔ０と制御系端子ｔｃ間からは、二相半波整流されてコンデンサ６で平滑化された電源信号が、制御系ラインの負荷に供給される。
また、二次巻線２ｓの両端に誘起された変換電圧に基づき、コモン端子ｔ０と二次巻線２ｓの一端との中間位置において、ダイオード５ａの陽極側に接続される接続点での電圧と、コモン端子ｔ０と二次巻線２ｓの他端との中間位置において、ダイオード５ｂの陽極側に接続される接続点での電圧とのコモン端子ｔ０の電位に対する極性に対応して、ダイオード５ａ、或いは第オード５ｂが導通し、コモン端子ｔ０と無制御端子ｔｕ間からは、二相半波整流されてコンデンサ７で平滑化された電源信号が、無制御系ラインの負荷に供給される。
【０００４】
前述の従来の電源回路では、コモン端子ｔ０と無制御端子ｔｕ間の電源信号の電圧は、トランス１の二次巻線の巻線比で定まる電圧となり、制御系ラインの負荷に供給される電源信号が変動すると、トランス１の二次巻線の巻線比で定まる電圧も変動し安定性が充分でないので、コモン端子ｔ０と無制御端子ｔｕ間に、３端子レギュレータ回路や、ダウンチョッパー回路が接続された状態で使用されることが多い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、電源回路のコモン端子ｔ０と無制御端子ｔｕ間に、３端子レギュレータ回路やダウンチョツパ回路を接続すると、所定の電圧値の安定した電源信号を、無制御系ラインの負荷に供給することが可能になるが、電源信号の出力電圧値に対応付けて、別途回路を接続することが必要で、製造コスト上でも問題があり、また、この場合には所望の電圧値の電源信号を調整出力することはできない。
【０００６】
本発明は、前述したようなこの種の電源回路の無制御ラインへの電源信号供給の現状に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成により、所望の電圧値に調整された安定した電源信号を無制御ラインに供給可能な電源回路を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、電源トランスの二次巻線に設けたコモン端子の電位を基準にして、互いに逆極性の第１の電源電圧Ｖａが印加される第１の入力端子及び第２の入力端子を備え、制御系ラインに整流された第１の電源信号を供給する第１の整流ユニットと、
前記コモン端子の電位を基準にして、互いに逆極性の第２の電源電圧Ｖｂが印加される第３の入力端子及び第４の入力端子を備え、無制御系ラインに整流された第２の電源信号を供給する第２の整流ユニットと、
前記第１の電源信号の電流変化率及び電圧をそれぞれΔＩｃ及びＶｃとし、前記第１の整流ユニットの順方向バイアスに基づく動作特性定数をＡ（＞１）とし、前記第２の整流ユニットの順方向バイアスに基づく動作特性定数をＢ（＜１）とし、前記第２の電源電圧Ｖｂと前記第１の電源電圧Ｖａとの比ｋをｋ＝Ｖｂ／Ｖａとしたときに、前記第２の電源信号の電圧を目標値Ｅに安定に設定するように自己インダクタンス値ＬがＬ＝（１／ΔＩｃ）｛Ｅ／（ｋ・Ａ・Ｂ）−Ｖｃ｝で設定され、前記第１の整流ユニットの出力端子と前記制御系ラインに前記第１の電源信号を供給するための制御系端子との間に接続されるチョークコイルと
を有するものである。
【０００８】
同様に前記目的を達成するために、請求項２記載の発明は、電源トランスの二次巻線に設けたコモン端子の電位を基準にして、互いに逆極性の第１の電源電圧Ｖａが印加される第１の入力端子及び第２の入力端子を備え、制御系ラインに整流された第１の電源信号を供給する第１の整流ユニットと、
前記コモン端子の電位を基準にして、互いに逆極性の第２の電源電圧Ｖｂが印加される第３の入力端子及び第４の入力端子を備え、無制御系ラインに整流された第２の電源信号を供給する第２の整流ユニットと、
前記第１の電源信号の電流の変化に応じる前記第１の整流ユニットの入力電流の変化率をΔＩａとし、前記第２の整流ユニットの順方向バイアスに基づく動作特性定数をＢ（＜１）とし、前記第２の電源電圧Ｖｂと前記第１の電源電圧Ｖａとの比ｋをｋ＝Ｖｂ／Ｖａとしたときに、前記第２の電源信号の電圧を目標電圧値Ｅに安定に設定するように、自己インダクタンス値ＬがＬ＝（Ｅ−ｋ・Ｂ・Ｖａ）／（ｋ・Ｂ・ΔＩａ）で設定され、前記二次巻線の前記第１の電源電圧の一方の極性の供給点と前記第１の整流ユニットの前記第１の入力端子との間、及び、前記二次巻線の前記第１の電源電圧の他方の極性の供給点と前記第１の整流ユニットの前記第２の入力端子との間にそれぞれ接続されるチョークコイルと
を有するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態を、図１ないし図５を参照して説明する。
図１は本実施の形態の構成を示す回路図、図２は本実施の形態の動作特性をチョークコイルのインダクタンスをパラメータとして示す特性図、図３は本実施の形態により制御系ラインに供給される電源信号と無制御系ラインに供給される電源信号との対応関係を示す特性図、図４は本実施の形態の無制御系ラインに供給される調整後の電源信号を示す特性図、図５は本実施の形態のチョークコイルのインダクタンスと無制御ラインに供給される電源信号との関係を示す特性図である。
【００１０】
本実施の形態では、図１に示すように、すでに図７を参照して説明した従来の電源回路に対して、ダイオード３ａ、３ｂの陰極側と制御系端子ｔｃ間に、自己インダクタンスがＬのチョークコイル１０が接続されている。
本実施の形態のその他の部分の構成は、すでに説明した従来の電源回路と同一なので、重複する説明は行わない。
【００１１】
このような構成の本実施の形態の動作を説明する。
本実施の形態では、トランス１の一次巻線２ｐの両端に印加される交流電圧が、二次巻線２ｓに巻線比で定まる交流電圧として電磁誘導され、二次巻線２ｓの中間位置に設けられるコモン端子ｔ０に対して、電圧Ｖａとしてダイオード３ａ、３ｂに互いに逆極性で印加され、ダイオード３ａ、３ｂが交互に導通状態となり、制御系端子ｔｃから電圧Ｖｃ、電流Ｉｃの第１の電源信号が制御系ラインに供給される。
また、二次巻線２ｓに誘導される交流電圧から、コモン端子ｔ０に対して、電圧Ｖｂ（＜Ｖａ）が、ダイオード５ａ、５ｂに互いに逆極性で印加され、ダイオード５ａ、５ｂが交互に導通状態となり、無制御系端子ｔｕから電圧Ｖｕ、電流Ｉｕの第２の電源信号が無制御系ラインに供給される。
【００１２】
この状態で、第１の電源信号の電流Ｉｃが、ｄＩｃ／ｄｔ＝△Ｉｃ変化すると、チョークコイル１０の自己インダクタンスをＬとして、チョークコイル１０の電磁誘導によって、第１の電源信号の電圧Ｖｃは、（１）式に示すように変化する。
【００１３】
Ｖｃ´＝Ｖｃ±Ｌ・△Ｉｃ （１）
【００１４】
（１）式では電流Ｉｃが増加すると負号が取られ、電流Ｉｃが減少すると正号が取られるが、以下では説明を簡単にするために電流Ｉｃが減少する場合について説明する。
第１の電源信号の電圧Ｖｃが、ＶｃからＶｃ＋Ｌ・△Ｉｃに変化すると、ダイオード３ａ、３ｂの順方向バイアスに基づく動作特性定数をＡ（＞１）として、コモン端子ｔ０の電位を基準にして、ダイオード３ａまたはダイオード３ｂの陽極に印加される電圧Ｖａは、（２）式で与えられる電圧Ｖａ´に変化する。
【００１５】
Ｖａ´＝Ａ（Ｖｃ＋Ｌ・△Ｉｃ） （２）
【００１６】
電圧ＶａがＶａ´に変化すると、Ｖｂはｋ＝Ｖｂ／Ｖａとして、Ｖｂ´＝ｋＶａ´に変化する。
ＶｂがＶｂ´に変化すると、ダイオード５ａ、５ｂの陰極側の電圧Ｖｕは、ダイオード５ａ、５ｂの順方向バイアスに基づく特性定数をＢ（＜１）として、（３）に示すＶｕ´に変化する。
【００１７】
Ｖｕ´＝Ｖｂ´・Ｂ
＝ｋ・Ａ・Ｂ（Ｖｃ＋Ｌ・△Ｉｃ） （３）
【００１８】
本実施の形態では、第２の電源信号の電圧Ｖｕ´が所定値Ｅになるように、チョークコイル１０のインダクタンスＬが選択されており（４）式が成立する。
【００１９】
ｋ・Ａ・Ｂ（Ｖｃ＋Ｌ・△Ｉｃ）＝Ｅ （４）
【００２０】
（４）式から（５）式が得られる。
【００２１】
Ｌ＝（１／△Ｉｃ）｛Ｅ／（ｋ・Ａ・Ｂ）−Ｖｃ｝ （５）
【００２２】
ところで、Ｉｃ´＝Ｉｃ＋△Ｉｃとして（２）式に基づき、Ｖｂ´＝ｋＶａ´からＶｂ´を求めると（６）式が得られる。
【００２３】
Ｖｂ´＝ｋ・Ａ（Ｖｃ−Ｌ・Ｉｃ）＋ｋ・Ａ・Ｌ・Ｉｃ´ （６）
【００２４】
（６）式からダイオード５ａ、５ｂの陽極側の電圧Ｖｂ´と、制御系端子ｔｃの電流Ｉｃ´との間には、図２に示すような直線関係があり、その勾配はチョークコイル１０の自己インダクタンスＬになり、自己インダクタンスＬが増加するほど勾配が急になる。一方、無制御系端子ｔｕの電圧Ｖｕ´と電圧Ｖｂ´間には、Ｖｕ´＝Ｂ・Ｖｂ´の関係があるから、電圧Ｖｂ´に対応する無制御系端子ｔｕの電圧Ｖｕ´と電流Ｉｃ´との間には、図３に示すように電圧Ｖｂ´よりも緩い勾配の直線関係がある。
【００２５】
本実施の形態では、（５）式で示すようにチョークコイル１０のインダクタンスＬが選択されているので、図３において、制御系端子ｔｃの電流Ｉｃ´に対して、無制御系端子ｔｕの電圧Ｖｕ´を一定の目標値に設定し、図４に示すように、制御系端子ｔｃの所定範囲内の電流Ｉｃ´に対して、制御系端子ｔｃの電圧をＥに安定に設定することが可能になる。
【００２６】
このように、本実施の形態によると、制御系端子ｔｃの電流Ｉｃが△Ｉｃ変化すると、ダイオード３ａ、３ｂの陰極側と制御系端子ｔｃ間に接続されている自己インダクタンスＬのチョークコイル１０の電磁誘導によって、制御端子ｔｃの電圧が、Ｌ・△Ｉｃ変化し、トランジスタ３ａ、３ｂ、５ａ、５ｂの順バイアス電圧による動作特性、トランス１の二次巻線２ｓの電圧取出し位置により、この電圧の変分Ｌ・△Ｉｃに対応して、無制御系端子ｔｕの電圧Ｖｕ´が、Ｖｕ´＝ｋ・Ａ・Ｂ（Ｖｃ＋Ｌ・△Ｉｃ）となり、自己インダクタンスＬを、（１／△Ｉｃ）｛Ｅ／（ｋ・Ａ・Ｂ）−Ｖｃ｝に設定することにより、無制御系端子ｔｕの電圧がＥに安定に設定され、簡単な構成によって、常に目標の電圧値に調整設定された安定した第２の電源信号を無制御ラインに供給することが可能になる。
【００２７】
［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態を、図６を参照して説明する。
図６は本実施の形態の構成を示す回路図である。
【００２８】
本実施の形態では、図６に示すように、すでに図１を参照して説明した第１の実施形態では、ダイオード３ａ、３ｂの陰極側と制御端子ｔｃ間に接続されていたチョークコイル１０を、トランス１の二次巻線２ｓの一端とダイオード３ａの陽極側間、及び二次巻線２ｓの他端とダイオード３ｂの陽極側間にそれぞれ接続した構成となっている。
本実施の形態のその他の部分の構成は、すでに説明した第１の実施の形態と同一なので、重複する説明は行わない。
【００２９】
本実施の形態において、ダイオード３ａで整流動作が行われる場合について説明すると、制御系端子ｔｃの電流Ｉｃが変化すると、これに対応してダイオード３ａの陽極側の電流が△Ｉａ変化するので、ダイオード３ａの陽極側の電圧Ｖａは、（７）式のように変化する。
【００３０】
Ｖａ´＝Ｖａ＋Ｌ・△Ｉａ （７）
【００３１】
Ｖａ´に対応してダイオード５ａの陽極側の電圧は、ＶｂからＶｂ´＝ｋ・Ｖａ´に変化し、無制御系端子ｔｕの電圧Ｖｕ´は、次式で与えられる。
【００３２】
Ｖｕ´＝ｋ・Ｂ・Ｖａ´
＝ｋ・Ｂ（Ｖａ＋Ｌ・△Ｉａ） （８）
【００３３】
（８）式から、チョークコイル１０の自己インダクタンスＬを、（９）式のように選択すると、電流Ｉａに変分△Ｉａが生じても、無制御系端子ｔｕの電圧は目標値Ｅに安定に設定される。
【００３４】
Ｌ＝（Ｅ−ｋ・Ｂ・Ｖａ）／（ｋ・Ｂ・△Ｉａ） （９）
【００３５】
このように、本実施の形態によると、制御系端子ｔｃの電流Ｉｃの変化によつて、ダイオード３ａの陽極側の電流Ｉａに変分△Ｉａが生じると、チョークコイル１０によって、誘導電圧Ｌ・△Ｉａが発生し、この誘導電圧によって、ダイオード５ａの陽極側の電圧がＶｂ´＝ｋ・Ｖａ´＝ｋ（Ｖａ＋Ｌ・△Ｉａ）に変化し、電圧Ｖｂ´は電流のＩａ´に対して、チョークコイル１０の自己インダクタンスＬを勾配とする直線特性となる。
そして、無制御系端子ｔｕの電圧Ｖｕ´は、Ｖｕ´＝ｋ・Ｂ・Ｖａ´となり、チョークコイル１０の自己インダクタンスＬを（９）式のように選択すると、無制御系端子ｔｕの電圧Ｖｕ´が電流変分△Ｉａの影響を受けずに一定の目標値Ｅに安定に設定され、簡単な構成によって、常に目標の電圧値に調整設定された安定した第２の電源信号を無制御ラインに供給することが可能になる。
【００３６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によると、第１の整流ユニットの第１の入力端子と第２の入力端子とに、電源トランスの二次巻線に設けたコモン端子の電位を基準にして、互いに逆極性の第１の電源電圧がそれぞれ印加され、第１の整流ユニットから制御系ラインに整流された第１の電源信号が供給され、第２の整流ユニットの第３の入力端子と第４の入力端子とに、電源トランスの二次巻線に設けたコモン端子の電位を基準にして、互いに逆極性の第２の電源電圧がそれぞれ印加され、第２の整流ユニットから無制御系ラインに整流された第２の電源信号が供給されるが第１の電源信号の電流変化率、第１の整流ユニットの動作特性、及び第２の整流ユニットの動作特性に基づいて、第２の電源信号の電圧を目標値に安定に設定するように、自己インダクタンス値が選択されたチョークコイルが、第１の整流ユニットの出力端子に直列に接続されており、第１の電源信号の電流が変化しても、チョークコイルの誘導電圧に基づいて、第２の電源信号の電圧は目標値に安定に設定されるので、簡単な構成によって、常に目標の電圧値に調整設定された安定した第２の電源信号を無制御ラインに供給することが可能になる。
【００３７】
請求項２記載の発明によると、第１の整流ユニットの第１の入力端子と第２の入力端子とに、電源トランスの二次巻線に設けたコモン端子の電位を基準にして、互いに逆極性の第１の電源電圧がそれぞれ印加され、第１の整流ユニットから制御系ラインに整流された第１の電源信号が供給され、第２整流ユニットの第３の入力端子と第４の入力端子とに、電源トランスの二次巻線に設けたコモン端子の電位を基準にして、互いに逆極性の第２の電源電圧がそれぞれ印加され、第２の整流ユニットから無制御系ラインに整流された第２の電源信号が供給されるが第１の電源信号の電流変化に応じた第１の整流ユニットの入力電流の変化率、第１の整流ユニットの動作特性、及び第２の整流ユニットの動作特性に基づいて、第２の電源信号の電圧を目標値に安定に設定するように、自己インダクタンス値が選択されたチョークコイルが、二次巻線の第１の電源電圧の各極性の供給点と、対応する第１の入力端子間或いは第２の入力端子間にそれぞれ接続されており、第１の電源信号の電流が変化しても、チョークコイルの誘導電圧に基づいて、第２の電源信号の電圧は目標値に安定に設定されるので、簡単な構成によって、常に目標の電圧値に調整設定された安定した第２の電源信号を無制御ラインに供給することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の構成を示す回路図である。
【図２】同実施の形態の動作特性をチョークコイルのインダクタンスをパラメータとして示す特性図である。
【図３】同実施の形態により制御系ラインに供給される電源信号と無制御系ラインに供給される電源信号との対応関係を示す特性図である。
【図４】同実施の形態の無制御系ラインに供給される調整後の電源信号を示す特性図である。
【図５】同実施の形態のチョークコイルのインダクタンスと無制御ラインに供給される電源信号との関係を示す特性図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態の構成を示す回路図である。
【図７】従来の電源回路の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１・・ トランス、３ａ、３ｂ、５ａ、５ｂ・・ダイオード、６、７・・コンデンサ、１０・・チョークコイル、ｔ０・・コモン端子、ｔｃ・・制御系端子、ｔｕ・・無制御系端子

Claims (2)

1. 電源トランスの二次巻線に設けたコモン端子の電位を基準にして、互いに逆極性の第１の電源電圧Ｖａが印加される第１の入力端子及び第２の入力端子を備え、制御系ラインに整流された第１の電源信号を供給する第１の整流ユニットと、
   前記コモン端子の電位を基準にして、互いに逆極性の第２の電源電圧Ｖｂが印加される第３の入力端子及び第４の入力端子を備え、無制御系ラインに整流された第２の電源信号を供給する第２の整流ユニットと、
   前記第１の電源信号の電流変化率及び電圧をそれぞれΔＩｃ及びＶｃとし、前記第１の整流ユニットの順方向バイアスに基づく動作特性定数をＡ（＞１）とし、前記第２の整流ユニットの順方向バイアスに基づく動作特性定数をＢ（＜１）とし、前記第２の電源電圧Ｖｂと前記第１の電源電圧Ｖａとの比ｋをｋ＝Ｖｂ／Ｖａとしたときに、前記第２の電源信号の電圧を目標値Ｅに安定に設定するように自己インダクタンス値ＬがＬ＝（１／ΔＩｃ）｛Ｅ／（ｋ・Ａ・Ｂ）−Ｖｃ｝で設定され、前記第１の整流ユニットの出力端子と前記制御系ラインに前記第１の電源信号を供給するための制御系端子との間に接続されるチョークコイルと
   を有する電源回路。
2. 電源トランスの二次巻線に設けたコモン端子の電位を基準にして、互いに逆極性の第１の電源電圧Ｖａが印加される第１の入力端子及び第２の入力端子を備え、制御系ラインに整流された第１の電源信号を供給する第１の整流ユニットと、
   前記コモン端子の電位を基準にして、互いに逆極性の第２の電源電圧Ｖｂが印加される第３の入力端子及び第４の入力端子を備え、無制御系ラインに整流された第２の電源信号を供給する第２の整流ユニットと、
   前記第１の電源信号の電流の変化に応じる前記第１の整流ユニットの入力電流の変化率をΔＩａとし、前記第２の整流ユニットの順方向バイアスに基づく動作特性定数をＢ（＜１）とし、前記第２の電源電圧Ｖｂと前記第１の電源電圧Ｖａとの比ｋをｋ＝Ｖｂ／Ｖａとしたときに、前記第２の電源信号の電圧を目標電圧値Ｅに安定に設定するように、自己インダクタンス値ＬがＬ＝（Ｅ−ｋ・Ｂ・Ｖａ）／（ｋ・Ｂ・ΔＩａ）で設定され、前記二次巻線の前記第１の電源電圧の一方の極性の供給点と前記第１の整流ユニットの前記第１の入力端子との間、及び、前記二次巻線の前記第１の電源電圧の他方の極性の供給点と前記第１の整流ユニットの前記第２の入力端子との間にそれぞれ接続されるチョークコイルと
   を有する電源回路。

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