JPH01274664A - 直流定電圧電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は交流を整流して安定化された直流定電圧を出力
するようにしたスイッチング形の直流定゛は正電源装置
、特に故障の起り難い装置構成に関する。

〔従来の技術〕

従来、スイッチング形の直流定電圧電源装置は通常第７
図に示したように構成されている。すなわち第７図にお
いて、２〜５は単相ブリッジ整流回路ｌを構成する各ダ
イオード、６ｇ、５ｂは単相交流電源７が接続される、
整流回路１の交流側端子としての電源端子、ｓａ、ｓｂ
は整流回路１の直流側端子で、８ａは正極端子、８ｂは
負極端子である。９，１０は整流回路１の出力電圧Ｖｂ
ｒを分圧するように端子８ａ、８ｂ間に直列に接続され
た抵抗器、１１はスイッチング電圧検出用ツェナダイオ
ード、１２はスイッチング用トランジスタ、１３はトラ
ンジスタ１２を駆動するトランジスタである。１４ａ　
、１４ｂは本電源装置の出力端子で、■ｄｃは端子１４
ａ　、１４ｂに出方された直流電圧、１５は電圧Ｖｄｃ
を平滑化するために本電源装置に設けたコンデンサ、１
６は本電源装置の負荷である。３ｏは逆流防止ダイオー
ドであるＯ 第７図においては、交流電源７のひとつの半波電圧にお
いて、瞬時電圧値ＶａＣが小さくて整流回路１の出力電
圧Ｖｂｒが小さい時はツェナダイオード１１が不導通で
、このためトランジスタ１３がオフになっており、した
がってトランジスタ１２には抵抗器１７を介して端子８
ａから端子８ｂに向けてベース電流が流れて該トランジ
スタ１２はオンになっている。このため負荷１６にはこ
の時の整流電圧Ｖｂｒに対応した直流電圧Ｖｄｃが供給
され、コンデンサ１５はこの直流電圧Ｖｄｃに対して平
滑動作をすることになる。前記電圧ＶａＣが大きくなっ
て整流電圧Ｖｂｒが増大し、遂にツェナダイオード１１
が導通するとトランジスタ１３にベース電流が流れるの
で該トランジスタ１３がオンにナリ、トランジスタ１３
がオンになると、該トランジスタ１３に抵抗器１７を介
してコレクタ電流が流れて、それまで流れていたトラン
ジスタ１２のベース電流が流れすくするので、該トラン
ジスタ１２がオフになる。トランジスタ１２がオフにな
ると、負荷１６は整流回路の直流側端子８ｂから切り離
されたことになるので、コンデンサ１５から電力が供給
されることになる。上記のようにしてツェナダイオード
１１が導通した時の電圧Ｖｂｒの値をＶｂｒｓとすると
、Ｖｂｒは正弦波状電圧であるから、この電圧がＶｂｒ
ｓの値を通過した後最大値になりやがて再びＶｂｒｓの
値に達すると、今度はツェナダイオード１１が不導通に
なるのでトランジスタ１３がオフになり、この結果トラ
ンジスタ１２がオンになる。トランジスタ１２がオンに
なると直流側端子８ｂと出力端子１４ｂとが接続される
ので、負荷１６には整流回路１から電力が供給され、コ
ンデンサ１５はこの時の整流電圧Ｖｂｒによって充電さ
れることになる。整流電圧Ｖｂｒの値がやがて零になり
再び正弦波状に変化すると、上述したトランジスタ１２
の開閉動作やコンデンサ１５の充放電等の一連の現象が
再び繰り返される。第７図においては各部が上述のよう
に動作するので、出力端子１４ａ　、１４ｂからＶｂｒ
ｓ近傍で電圧値が安定化された直流電圧Ｖｄｃが出力さ
れる。

〔兆明が解決しようとする課題〕

第７図の直流電源装置は上述のようにして直流定電圧を
出力するが、この場合、交流電源７の電圧の半波ごとに
一回トランジスタ１２がオフとなってコンデンサ１５ま
たは負荷１６への供給電流を急速にしゃ断するので、電
流しゃ断時交流電源７等に８けるインダクタンスのため
に電源端子６ａ、６ｂ間にサージ電圧が発生し、ダイオ
ード２〜５や場合によってはトランジスタ１２がこのサ
ージ電圧によって破壊されることがある。すなわち第７
図の電源装置には故障が発生し易いという問題があり、
このような故障の発生を防止しようとするとトランジス
タ１２のコレクターエミッタ間や電源端子５ａ、５ｂ間
にサージ電圧吸収回路を取り付けなければならないので
製作が面倒になるという問題がある。

そこで本発明の目的は上述したような従来のスイッチン
グ形電源ｌ１ＩｃＲに３ける問題を解消して、サージ電
圧吸収回路を特別に取り付けなくても故障を生じること
の少ない直流定電圧電源装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するために、交流側端子が並
列に接続され、かつ同一極性を有する一組の直流側端子
の相互間が回路開閉手段を介して接続された単相ブリッ
ジ整流回路および半波形単相倍電圧整流回路と；単相ブ
リッジ整流回路の直流側端子間に接続された平滑用コン
デンサと；半波形単相倍電圧整流回路の直流側出力電圧
を検出し、この直流側出力電圧の大きさに応じて回路開
閉手段を制御して該回路開閉手段を介して接続された二
個の同一極性直流側端子の相互間の接続を開閉する制御
部と；で直流定電圧電源装置を構成したものである。

〔作用〕

本発明による直流定電圧電源装置に８いては、回路開閉
手段によって単相ブリッジ整流回路および半波形単相倍
電圧整流回路の二個の同一極性直流側端子間の接続が開
路状態にされた時に交流側端子間にサージ電圧が発生し
ても、このサージ電圧は平滑用コンデンサに吸収される
ので、サージ電圧により故障を生じることの少ない直流
定電圧電源装置が得られる。

〔実施例〕

第１図は本発明の第１実施例の構成図で、本図の第７図
と異なる主な点は単相ブリッジ整流回路１のほかに半波
形単相倍電圧整流回路１８が設けられていて、両整流回
路１ぢよび１８は交流側端子が並列に接続されているこ
とである。第１図に８いて、１９．２０はそれぞれ整流
回路１８を構成するコンデンサ、ダイオードで、この場
合整流回路１８の交流側端子は電源端子６ａ、６ｂに一
致させられ、整流回路１の交流側端子はこれら電源端子
６ａ、６ｂに接続されている。１８ａ、１８ｂはそれぞ
れダイオード２０のカソード、アノードに連なる整流回
路１８の直流側端子で、１８ａは正極端子、１８ｂは負
極端子である。図においては整流回路１の直流側端子８
ａ、８ｂはそれぞれ出力端子１４ａ　、１４ｂに直接接
続され、また負極直流側端子８ｂと１８ｂとが回路開閉
手段としてのトランジスタ１２を介して接続されている
。

Ｖｄは倍電圧整流回路１８の出力電圧、ＶＣはコンデン
サＣの端子電圧であって、この場合抵抗器９と１０とは
電圧Ｖｄを分圧するように接続されており、一端がトラ
ンジスタ１２および１３に接続された抵抗器１７の他端
は直流側端子１８ａに接続されている。第１図において
は各部が上記のように構成されているので、整流回路１
８の出力電圧Ｖｄが小さい時はツェナダイオード１１が
不導通でトランジスタ１２はオンになっているが、出力
電圧Ｖｄが増大してツェナダイオード１１のツェナ電圧
に対応する電圧値ｖｓに達すると、ツェナダイオード１
１が導通状態になるのでトランジスタ１２がオフになる
。以後電圧値ｖｓを設定電圧ということがある。

次に第１図の電源装置において出力端子１４ａ。

１４ｂから安定化された定電圧Ｖｄｃが出力される理由
を、第２図ないし第４図を第１図に併用して説明する。

第２図ないし第４図はいずれも第１図における要部の波
形説明図である。まず第２図について説明する。第２図
は交流電圧ＶａＣの振幅が小さくて直流出力電圧Ｖｄｃ
が設定電圧ｖｓよりも低くなっている場合で、第１図に
おいてこのような交流電圧ＶａＣが電源端子５ａ　、５
ｂに加えられると、電圧■ｃは電圧ＶａＣの振幅最大値
にほぼ等しい直流電圧になり、整流回路１８の出力電圧
ｖｄは■ｃにＶａＣを重畳した波形になる。第２図にお
いては図形寸法を局限する都合上電圧ＶａＣの波形を極
性を逆転させて描いている。この場合電圧Ｖｄはいかな
る時刻においても設定電圧■Ｓに達せず、したがってト
ランジスタ１２は常にオンにナラているので、電圧Ｖｄ
による電流が端子１８ａ、ダイオード２、コンデンサ１
５ｊ６よび負荷１６、トランジスタ１２、端子１８ｂを
順次流れる。このためコンデンサ１５がこの′：ｌＬ流
によって充電されるので直流出力電圧Ｖｄｃは電圧Ｖｄ
の最大値近傍の値になる。この場合電圧Ｖｄｃがこのよ
うな大きさ、すなわち交流゛電圧ＶａＣの振幅のほぼ２
倍の大きさであるから、交流電圧ＶａＣが入力されるこ
とによって整流電圧を出力する、ブリッジ整流回路１の
整流動作が行れることはなく、故にこのような状態では
整流回路１８による倍電圧整流のみが行われていること
になる。

交流電圧ＶａＣの振幅が大きくなり、これに伴つて整流
回路１８の出力電圧Ｖｄの脈動が設定電圧ｖｓをこえる
ようになると、直流出力電圧Ｖｄｃは第３図に示したよ
うに変化する。ただし第３図においては交流電圧ＶａＣ
はまだ設定電圧■３よりも小さいものとする。さて、時
刻ｔ１で出力電圧Ｖｄが設定電圧ｖｓに到達するとツェ
ナダイオード１１が導通状態になるのでトランジスタ１
２がオフになり、この結果コンデンサ１５は放電状態に
なるので直流出力電圧Ｖｄｃは除々に低下する。この時
交流電圧ＶａＣがブリッジ整流回路１の入力端子に加え
られるが、電圧ＶａＣは電圧Ｖｄｃより小さいので整流
回路１による整流動作は行われない。整流回路１８の電
圧ｖｄが最大値になった後減少してやがてｔ２になって
設定電圧■ｓを下まわったとすると、今度はトランジス
タ１２がオンになり、この時Ｖｄｃはｖｓより小さくな
っているのでコンデンサ１５は電圧ｖｄによって充電さ
れて電圧Ｖｄｃは徐々に増大する。電圧Ｖｄｃが徐々に
増大している時電圧ｖｄは減少しているので遂に両電圧
が等しくなり、この時刻以降電圧Ｖｄは更に減少するの
で再びコンデンサ１５は放電を開始する。電圧Ｖｄが最
小値になった後上昇に転じ時刻ｔ３で電圧Ｖｄｃｉこ到
達すると、この時刻以降コンデンサ１５は電圧Ｖｄで充
電されるので電圧Ｖｄｃは電圧Ｖｄに追従して上昇する
。時刻ｔ３では電圧ＶｄおよびＶｄｃは設定電圧ｖｓよ
り小さいので、電圧Ｖｄはやがて時刻ｔ４で電圧ｖｓに
等しくなる。したがってこの時再びトランジスタ１２が
オフになって、時刻１１以降の前述した現象が繰り返さ
れる。すなわち第３図の場合、直流出力電圧Ｖｄｃは設
定電圧Ｖ、にほぼ等しくなる。

交流電圧ＶａＣの振幅が大きくなって遂に該振幅の最大
値が設定電圧ｖ３をこえるようζどなると、直流出力電
圧Ｖｄｃは第４図に示したように変化する。図に８いて
ｖｒは整流回路１による交流電圧ＶａＣの全波整流電圧
である。すなわち交流電圧ＶａＣの正弦波状変化に伴っ
て電圧Ｖｄが上昇し、時刻ｔ５で電圧Ｖｄが設定電圧ｖ
ｓをこえたとするとこの時トランジスタ１２がオフにな
る。したがってコンデンサ１５が放電する。時刻ｔｓで
は直流出力電圧Ｖｄｃの方が整流回路１８の電圧Ｖｄよ
りも大きいからコンデンサ１５が電圧Ｖｄによって充電
されることはない。時刻１．以降トランジスタ１２がオ
フになるので整流回路１は電源端子５ａ、５ｂに加えら
れる交流電圧ＶａＣを全波整流することになり、この結
果出力電圧Ｖｄｃはこの全波整流結果に応じた波形の電
圧になる。時刻ｔ６になって電圧Ｖｄが減少してきて設
定電圧ｖ３を横切るとこの時トランジスタ１２はオンに
なるが、時刻ｔ６では電圧ｖｄは既に電圧Ｖｄｃよりも
小さくなっているので、この場合に電圧Ｖｄによってコ
ンデンサ１５が充電されることはない。時刻ｔ６ではコ
ンデンサ１５は放電状態にあるが、そのうち整流回路ｌ
の整流電圧ｖｒが上昇してきてこの整流電圧が時刻ｔ７
で電圧Ｖｄｃに一致すると以後コンデンサ１５は電圧■
ｒによって充電され、さらにコンデンサ１５はｖｒが最
大値を経過した後は再び放電状態になる。コンデンサー
１５が放電しつつある状態ではＶｄは上昇しつつあり、
時刻ｔ８でＶｄがｖｓに達するとまたトランジスタ１２
がオフになる。すなわち第４図の場合、直流出力電圧Ｖ
ｄｃは、トランジスタ１２のオンまたはオフの状態の如
何にかかわらず、常に交流電圧ＶａＣの整流回路１によ
る全波整流電圧ｖｒに応じた゛電圧になる。

第１図の電源装置は上述したように動作するので、上記
をまとめるとこの電源装置は第５図に示したように動作
することになる。すなわち交流電圧ＶａＣの最大振幅が
Ｖｓ／２に達するまでは、直流出力電圧Ｖｄｃは整流回
路１８による倍電圧整流結果に応じた電圧になり、ｖａ
ｃの最大振幅Ｖｓ／２からｖｓまでの間の値である時は
出力電圧Ｖｄｃはほぼｖｓの電圧を維持し、ｖａｃの最
大振幅が■３よりも大きくなるとＶｄｃは整流回路１に
よる全波整流結果に応じた電圧になる。したがって第１
図の電源装置では交流電圧ＶａＣの最大振幅値がＶｓ／
２とｖｓとの間で変動してもほぼ一定の電圧ｖｓが出力
されることになる。そしてこの電源装置は上記のように
構成されているので、トランジスタ１２がオフとなって
電源端子５ａ、５ｂにサージ電圧が発生した場合、端子
６ａ、ダイオード２、コンデンサ１５、ダイオード５、
端子６ｂの順にコンデンサ１５に対する充電電流が流れ
て前記サージ電圧が該コンデンサ１５に吸収される結果
、トランジスタ１２やその他の電子部品が前記サージ電
圧によって破壊されるということがない。そしてこの場
合コンデンサ１５によるサージ電圧の吸収効果は、コン
デンサ１５が出力電圧Ｖｄｃの平滑用として設けられた
もので一般には大容量であるから、特に顕著である。す
なわち第１図の直流定電圧電源装置は、サージ電圧吸収
用として特別な回路が設けられているわけではないが故
障を生じることの少ない電源装置である。なお第１図に
２いて２１は、整流回路１８の出力電圧ｖｄを検出し、
この電圧Ｖｄの大きさに応じて回路開閉手段としてのト
ランジスタ１２のオン、オフを制御する、抵抗器９，１
０，１７、ツェナダイオード１１、トランジスタ１３お
よびツェナダイオード１１に直列接続された抵抗器２２
の各々からなる制御部である。

第６図は本発明の第２実施例の構成図で、本図の第１図
と異なる所は、整流回路１８のほかに該回路１８と同様
な半波形単相倍電圧整流回路２３を設けて整流回路１８
および２３の各交流側端子を並列に接続し、そのうえで
これら端午を電源端子６ａ、６ｂに接続したことであり
、またトランジスタ１２および制御部２１のほかにトラ
ンジスタ２４８よび制御部２５を設けたことである。こ
の場合トランジスタ２４は整流回路１の正極直流側端子
８ａと整流回路２３の正極直流側端子２３ａとの間に介
在させられて８す、制御部２５は、制御部２１に対応し
て、整流回路２３の直流側出力電圧を検出し、この検出
電圧の大きさに応じてトランジスタ２４のオン、オフを
制御するように構成されている。したがって第６図に示
した電源装置においては直流出力電圧Ｖｄｃの脈動が少
なくなるが、このような電源装置においてもコンデンサ
１５が前述のサージ電圧を有効に吸収することは特に説
明するまでもなく明らかである。なお第１図の実施例に
おいては整流回路１および１８の各負極直流側端子の相
互間をトランジスタ１２を介して接続するようにしたが
、本発明は整流回路１および１８の各正極直流側端子の
相互間をトランジスタ１２のような回路開閉手段を介し
て接続してもよいものである。

〔発明の効果〕

上述したように本発明に２いては、交流側端子が並列に
接続され、かつ同一極性を有する一組の直流側端子の相
互間が回路開閉手段を介して接続された単相ブリッジ整
流回路および半波形単相倍電圧整流回路と；単相ブリッ
ジ整流回路の直流側端子間に接続された平滑用コンデン
サと；半波形単相倍電圧整流回路の直流側出力電圧を検
出し、この直流側出力電圧の大きさに応じて回路開閉手
段を制御して該回路開閉手段を介して接続された二個の
同一極性直流側端子の相互間の接続を開閉する制御部と
；で直流定電圧電源装置を構成するようにしたので、こ
のように構成することによって、回路開閉手段によって
二個の同一極性直流側端子間の接続が開路状態にされた
時に交流側端子間にサージ電圧が発生しても、このサー
ジ電圧が平滑用コンデンサに吸収される結果、故障を生
じることの少ない直流定電圧電源装置が得られる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一実施例の構成図、第２図ないし第
４図は第１図の動作を説明するための該図における要部
の異なる波形説明図、第５図は第１図の装置の動作説明
図、第６図は本発明の第２実施例の構成図、第７図は従
来の直流定電圧電源装置の構成図である。 １・・・単相ブリッジ整流回路、５ａ、５ｂ・・・電源
端子、８ａ、８ｂ、１８ａ、１８ｂ−・−直流側端子、
１２．２４・・・トランジスタ、１５・・・平滑用コン
デンサ、１８．２３・・・半波形単相倍電圧整流回路、
２１．２５・・・制御部、ｖｄ・・・直流側出力電圧。 −ｍ−や時間 篤　　４　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）交流側端子が並列に接続され、かつ同一極性を有す
   る一組の直流側端子の相互間が回路開閉手段を介して接
   続された単相ブリッジ整流回路および半波形単相倍電圧
   整流回路と；前記単相ブリッジ整流回路の直流側端子間
   に接続された平滑用コンデンサと；前記半波形単相倍電
   圧整流回路の直流側出力電圧を検出し、該直流側出力電
   圧の大きさに応じて前記回路開閉手段を制御する制御部
   と；からなることを特徴とする直流定電圧電源装置。