JP5029050B2

JP5029050B2 - 整流回路

Info

Publication number: JP5029050B2
Application number: JP2007033200A
Authority: JP
Inventors: 一生築山; 典昭中川
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-02-14
Filing date: 2007-02-14
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2027-02-14
Also published as: JP2008199810A

Description

本発明は、直流電源装置などの電気・電子機器に交流を整流し供給する整流回路に関するものである。

従来の電源装置や力率改善装置を有する電気・電子機器は、交流入力を整流して平滑した入力や、整流後の全波整流波形入力に応じてスイッチング動作する。通常、このような電気・電子機器に電力を供給する整流回路は、交流電源にダイオードをブリッジ接続して構成されたダイオードブリッジ回路により交流電源からの交流を全波整流するようにしている。

図３は、従来の整流回路の回路図である。交流電源１からの交流はヒューズ２ａ、２ｂを介してダイオードブリッジ回路６に入力され全波整流された出力を電気・電子機器４に供給するようにしている。

交流電源１の直後、つまり交流電源１とダイオードブリッジ回路６との間にヒューズ２ａ、２ｂを設けているのは、電気・電子機器を含む回路が何らかの異常モードとなり、交流電源１から過電流が流れた場合に、整流回路や電気・電子機器を構成する各要素を保護するためである。例えば、５００Ｗ以上の電力を消費する力率改善装置を有する電気・電子機器においては、過電流防止用のヒューズとして１２Ａ以上の電流ヒューズを使用するのが一般的である。

また、図４に示すように、ダイオードブリッジ回路６の前段にラインフィルタを設け、交流入力に含まれる電源線に伝導するノイズを除去するようにしたものもある。

またライン電流を分流する方法として（例えば、特許文献１参照）のように倍電圧整流による整流平滑回路を用いていた。
特開２００３−０３３０３３号公報

しかしながら、過電流防止用のヒューズとして、１２Ａ以上のヒューズを用いた場合には、当然にその遮断容量も大きくなり、回路の異常により大電流が流れても回路の遮断まで時間がかかる。このことから、ヒューズの遮断前にプリント基板のパターンの溶断の発生や、異常箇所から２次的破損を起こすことがあり、最悪の場合には発煙や発火を起こすことも考えられる。

また交流入力に含まれる高調波を除去するために設けられたラインフィルタは、出力電力が５００Ｗを越える場合には、ラインフィルタの形状や重量は極端に大型となり、プリント基板への実装は困難となる。また、コストも高くなり、さらに、ラインフィルタは一般的にフェライトコア等に銅線を巻いた構成をしており、その直流抵抗分により大電流を流すと熱を発生しラインフィルタ自体の温度上昇が著しく大きくなるという課題を有していた。

また特許文献１による整流平滑回路では、直流平滑された入力を接続する電気・電子機器しか対応できず、入力交流電圧波形に応じて動作する力率改善装置を有する電気・電子機器には対応ができない。また、倍電圧発生用に二個のコンデンサも必要としている。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、適正に過電流を防止でき小型化が図れ、直流平滑を有する電気・電子機器だけでなく入力電圧波形に応じて動作する力率改善装置を有する電気・電子機器にも対応した整流回路を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の整流回路は、交流電源がプラスのときに交流入力を導通する第１のダイオードおよび第２のダイオードと、交流電源がマイナスのときに交流入力を導通する第３のダイオードおよび第４のダイオードと、前記交流電源と前記第１のダイオードとの間に直列に接続され過電流を遮断する第１のヒューズと、前記交流電源と前記第２のダイオードとの間に直列に接続され過電流を遮断する第２のヒューズと、前記交流電源と前記第３のダイオードとの間に直列に接続され過電流を遮断する第３のヒューズと、前記交流電源と前記第４のダイオードとの間に直列に接続され過電流を遮断する第４のヒューズと、交流電源がプラスのときに交流入力を導通する第１のダイオードおよび第２のダイオードとの間に、それぞれに直列に接続され電源線に伝導するノイズを除去する第１のラインフィルタと、交流電源がマイナスのときに交流入力を導通する第３のダイオードおよび第４のダイオードとの間に、それぞれに直列に接続され電源線に伝導するノイズを除去する第２のラインフィルタと、を備え、前記第１のダイオードと前記第２のダイオードによる半波整流出力と前記第３のダイオードと前記第４のダイオードによる半波整流出力を合成し全波整流出力として出力すること、を特徴とする整流回路としたものである。

本発明および以下の発明において、特に指定しない限り用語の定義及び技術的意味は以下による。

整流回路は、交流電源からの交流入力を整流して電気・電子機器に直流を供給する回路であり、交流を半波ごとに整流する第１のダイオードおよび第２のダイオードと第３のダイオードおよび第４のダイオードを有する。

電気・電子機器は、例えば入力に平滑回路を設けた直流電源装置や入力電圧波形に応じて動作する力率改善装置を設けた電源装置であり、内部にスイッチング手段を有し、整流平滑回路で整流平滑された直流を定電圧直流電源として出力する。

第１のダイオードおよび第２のダイオードと第３のダイオードおよび第４のダイオードは、交流電源の極性に対してそれぞれのラインに設けられ、交流電源の極性がプラスのときに第１のダイオードと第２のダイオードとの半波整流回路が形成され、交流電源の極性がマイナスのときに第３のダイオードおよび第４のダイオードとの半波整流回路が形成される。そして、電気・電子機器に対しては、交流電源のそれぞれの極性で得られた半波整流された出力が合成されて全波整流出力として供給されるように接続される。

従って、交流電源からの交流入力は、第１のダイオードおよび第２のダイオードが設けられたラインと、第３のダイオードおよび第４のダイオードが設けられたラインに分流するので、その電流値は、ダイオードブリッジ回路の場合に流れるラインの電流値の半分になる。

第１のヒューズは、交流電源と第１のダイオードとの間に直列に接続され、第１のダイオードが接続されたラインに過電流が流れた場合に、その過電流を遮断する。第２のヒューズは、交流電源と第２のダイオードとの間に直列に接続され、第２のダイオードが接続されたラインに過電流が流れた場合に、その過電流を遮断する。第３のヒューズは、交流電源と第３のダイオードとの間に直列に接続され、第３のダイオードが接続されたラインに過電流が流れた場合に、その過電流を遮断する。第４のヒューズは、交流電源と第４のダイオードとの間に直列に接続され、第４のダイオードが接続されたラインに過電流が流れた場合に、その過電流を遮断する。

ここで、第１から第４の各ヒューズが接続された各々のラインに流れる電流値は、ダイオードブリッジ回路の場合に流れる電流値の１／２になるので、例えば、１０Ａ以下のヒューズとして多用されているガラス管ヒューズの使用が可能である。

本発明によれば、第１から第４の各ダイオードが設けられた各々のラインの電流値はダイオードブリッジ回路の場合に流れる電流値の１／２になり、そのためタイムラグヒューズの定格電流を小さい容量にすることが可能となり、異常時でも安全に回路を遮断することが可能となる。

さらに本発明の整流回路は、交流電源がプラスのときに交流入力を導通する第１のダイオードと第１のヒューズおよび第２のダイオードと第２のヒューズとの間に、それぞれに直列に接続され高調波を除去する第１のラインフィルタと、交流電源がマイナスのときに交流入力を導通する第３のダイオードと第３のヒューズおよび第４のダイオードと第４のヒューズとの間に、それぞれに直列に接続され高調波を除去する第２のラインフィルタを備えたことを特徴とするものである。

本発明の整流回路によれば、第１から第４の各ヒューズに接続された各々のラインに流れる電流値は、ダイオードブリッジ回路の場合に流れる電流値の１／２になるので、例えば１０Ａ以下のヒューズとして多用されているガラス管ヒューズを使用することができる。

また、ラインフィルタの個々の熱損失を１／４に減らせることによりラインフィルタ自体の発熱を低減させ小型化をすることができ、プリント基板への実装も可能となる。

以下に、本発明の整流回路の実施例を図面とともに詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１における整流回路の回路図である。

まず、図１における回路構成を説明する。
交流電源１の正極側のラインは、第１のヒューズ２ａと第４のヒューズ２ｄに分岐するように接続され、第１のヒューズ２ａの後段には電流が流れる向きに第１のダイオード３ａを接続し、第４のヒューズ２ｄの後段には電流が流れない向きに第４のダイオード３ｄを接続し、それぞれ電気・電子機器４に接続する。
交流電源１の負極側のラインは、第２のヒューズ２ｂと第３のヒューズ２ｃに分岐するように接続され、第２のヒューズ２ｂの後段には電流が流れる向きに第２のダイオード３ｂを接続し、第３のヒューズ２ｃの後段には電流が流れない向きに第３のダイオード３ｃを接続し、第２のダイオード３ｂは第４のダイオード３ｄの電気・電子機器４に繋がるラインと接続し、第３のダイオード３ｃは第１のダイオード３ａの電気・電子機器４に繋がるラインと接続する。
次に、図１における動作を説明する。

交流電源１の極性がプラスであるときは、第１のダイオード３ａのラインと第２のダイオード３ｂのラインに電流が流れる。交流電源１の極性がマイナスであるときは、第３のダイオード３ｃのラインと第４のダイオード３ｄのラインに電流が流れる。

つまり、半波ごとの電流供給ラインが切り替わるため、各々のラインの電流値は図３のダイオードブリッジ回路の場合より１／２になり、ヒューズ２ａ〜２ｄの定格電流を小さな容量に下げることが可能となる。すなわち、電気・電子機器４に供給する電流が１２Ａ以上である場合であっても、１２Ａ以上での過電流の遮断を対象とするセラミックヒューズを用いる必要がなくなり、１０Ａ以下で多用されるガラス管ヒューズを用いることができる。これにより、１２Ａ以上のヒューズを使用する場合の回路異常による大電流が流れた際の遮断時間の問題や、５００Ｗを超える出力電力の場合の、ラインフィルタの形状や重量の問題、ラインフィルタに大電流を流した場合の発熱の問題が解決できる。

図２は本発明の実施例２に係る整流回路の回路図である。
まず、図２における回路構成を説明する。

図１の回路をベースに、ヒューズ２ａとヒューズ２ｂをラインフィルタ５の入力に接続し、ダイオード３ａとダイオード３ｂをラインフィルタ５ａの出力に接続し、ヒューズ２ｃとヒューズ２ｄをラインフィルタ５ｂの入力に接続し、ダイオード３ｃとダイオード３ｄをラインフィルタ５ｂの出力に接続したものである。
これにより、ノイズ除去を行いつつ、各々のラインの電流値は、従来の整流回路である図３のダイオードブリッジ回路の場合より小さくなり、そのため、ラインフィルタ５ａ、５ｂに流れる電流は１／２に下がり直流抵抗分による熱損失も各１／４になる。従って、ラインフィルタの温度上昇を低減でき小型化が可能となる。

本発明にかかる整流回路は、半波ごとに電流ラインを切り替える手段により適正にラインの過電流を保護できることから整流回路を小型化した電源装置として有用である。

本発明の実施例１における整流回路の回路図本発明の実施例２における整流回路の回路図従来の整流回路の一例を示す回路図従来の整流回路の他の一例を示す回路図

符号の説明

１交流電源
２ａ第１のヒューズ
２ｂ第２のヒューズ
２ｃ第３のヒューズ
２ｄ第４のヒューズ
３ａ第１のダイオード
３ｂ第２のダイオード
３ｃ第３のダイオード
３ｄ第４のダイオード
４電気・電子機器
５ラインフィルタ
６ダイオードブリッジ

Claims

交流電源がプラスのときに交流入力を導通する第１のダイオードおよび第２のダイオードと、
交流電源がマイナスのときに交流入力を導通する第３のダイオードおよび第４のダイオードと、
前記交流電源と前記第１のダイオードとの間に直列に接続され過電流を遮断する第１のヒューズと、
前記交流電源と前記第２のダイオードとの間に直列に接続され過電流を遮断する第２のヒューズと、
前記交流電源と前記第３のダイオードとの間に直列に接続され過電流を遮断する第３のヒューズと、
前記交流電源と前記第４のダイオードとの間に直列に接続され過電流を遮断する第４のヒューズと、
交流電源がプラスのときに交流入力を導通する第１のダイオードおよび第２のダイオードとの間に、それぞれに直列に接続され電源線に伝導するノイズを除去する第１のラインフィルタと、
交流電源がマイナスのときに交流入力を導通する第３のダイオードおよび第４のダイオードとの間に、それぞれに直列に接続され電源線に伝導するノイズを除去する第２のラインフィルタと、
を備え、
前記第１のダイオードと前記第２のダイオードによる半波整流出力と前記第３のダイオードと前記第４のダイオードによる半波整流出力を合成し全波整流出力として出力すること、
を特徴とする整流回路。