JPH03111917A - 電圧切換回路 - 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、レベルの異なる入力電圧に対してトランスの
出力電圧を一定にする電圧切換回路の改良に関する。

〔従来の技術〕

従来、トランスの一次側に１００ｖの交流電圧が入力さ
れた場合でも、２００Ｖの交流電圧が入力された場合で
も二次側からの出力が一定になるようにした電圧切換回
路が知られている。

すなわち、第８図に示すように、例えば交流電圧１００
Ｖの商用電源１がトランスＴ２０の一次側コイルＬ２ｔ
に接続されると、二次側コイルＬ２２の誘起電圧がダイ
オードＤ２１で半波整流された後、分圧抵抗Ｒ２１，Ｒ
２２に印加される。このときの分圧ではトランジスタＱ
２１はオンしないようになされているので、上記誘起電
圧が抵抗Ｒ２３を経てトランジスタＱ２２のベースに印
加され、従ってトランジスタＱ２２がオンする。このた
め、上記二次側コイル１２２の誘起電圧により生じた交
流電流が半波整流された後、トランジスタＱ２２を通し
て負荷２に供給されることになる。また、二次側コイル
１２３の誘起電圧がダイオードＤ２２で半波整流された
後、負荷２に供給される。すなわち、トランスＴ２０の
二次側の誘起電圧により生じた交流電流が全波整流され
て負荷２に供給されることになる。

一方、例えば交流電圧２００ｖの商用′Ｒ源１が一次側
コイルＬ２１に接続さ扛ると、この２００ｖのときの分
圧ではトランジスタＱ２１がオンするようになされてい
るので、トランジスタＱ２２がオフになり、上記二次側
コイルＬ２２から負荷２へは交流が供給されなくなる。

一方、二次側コイルＬ２３の誘起電圧により生じた交流
電流は、ダイオードＤ２２で半波整流された後、負荷２
に供給される。

すなわち、二次側コイルＬ２３の誘起電圧に起因した電
流のみが負荷２に供給されるようにしている。

このように、上記電圧切換回路では、商用電源１が２０
０Ｖの場合には、二次側の誘起電圧を全波整流して負荷
２に供給し、商用電源１が１００■の場合には、二次側
の誘起電圧を半波整流して負荷２に供給することで、商
用電源１が切り換えられても負荷２への出力電力が一定
になるようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記電圧切換回路にあっては、２００ｖの商
用電源１を一次側コイルＬ２１に接続した場合に、トラ
ンジスタＱ２１のオン期間は商用電源１からの電力が抵
抗Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２４で消費され、損失となってい
る。また、トランスＴ２Ｇは２００■の商用電源１を接
続した場合でも負荷２に十分な電力が供給されるように
、−次側コイルＬ２１の巻数を多くしているので、トラ
ンスＴ２０での電力損失も問題となる。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、損失を低
減し、効率よく電力供給が行える電圧切換回路を提供す
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は、レベルの異なる
入力電圧に対してトランスからの出力電圧を一定にする
電圧切換回路において、上記トランスが入力側インダク
タンスを変更可能に構成されており、上記入力電圧を検
出し、該入力電圧に応じて上記トランスの入力側インダ
クタンスを変化するようにしたものである。

〔作用〕

上記構成の電圧切換回路によれば、検出された入力電圧
のレベルに応じて入力側インダクタンスが変化する。す
なわち、入力電圧が高いときはトランスの入力側インダ
クタンスが大きくされ、入力電圧が低いときは上記入力
側インダクタンスが小さくされる。この結果、入力電圧
に対してトランスからの出力が一定になる。

〔実施例〕

第１図は本発明にかかる電圧切換回路の第１実施例の回
路図である。第１実施例は、商用電源１が交流電圧２０
０Ｖのときには、トランスＴ１の一次側がコイルＬ１と
コイルＬ２の直列接続になり、一方、交流電圧１００ｖ
のときには、トランスＴ１の一次側がコイルし２のみに
なるように、リレーＲｙの接点を切り換えるものである
。

すなわち、電圧検出部３の整流ブリッジ４およびコンデ
ンサＣ１は抵抗Ｒ１，Ｒ２を通して入力された商用電′
ｇＡ１からの交流電圧を整流、平滑するものである。ツ
ェナーダイオードＤ３は上記整流平滑電圧が抵抗Ｒ３を
通して印加されるもので、上記整流平滑電圧がツェナー
電圧を越えるとオンして抵抗Ｒ５にｌｉ流を流し、トラ
ンジスタＱ１のベースに電圧を印加する。なお、上記ツ
ェナーダイオードＤ３は商用電源１が交流電圧２００ｖ
のときにはオンし、一方、交流電圧１００ｖのときには
オフのままであるようなツェナー電圧のものが採用され
ている。

トランジスタＱ１はベース電圧がオン電圧を越えると、
オンするものである。トランジスタＱ２はトランジスタ
Ｑ１がオフのときには、抵抗Ｒ４を通して上記整流平滑
電圧が印加されてオンし、一方、トランジスタＱ１がオ
ンのときには、オフになるものである。発光ダイオード
Ｄ１はトランジスタＱ１がオンすると、抵抗Ｒ４を通し
てＩＳｔが流れて点灯するものである。また、発光ダイ
オードＤ２はトランジスタＱ２がオンすると、リレーＲ
ｙのコイルを通して電流が流れて点灯するものである。

トランスＴ１は一次側がコイルＬ１とＬ２との直列回路
で構成されており、その接続位置には切り換え可能なよ
うにタップが設けられている。

リレーＲｙはトランジスタＱ２がオンすると、オンして
接片Ｒ１の接続を接点Ｓ１から接点Ｓ２に切り換えるも
のである。そして、上記接片Ｒ１が接点Ｓ１に接続され
ているときには、商用電源１からの交流電圧を抵抗Ｒ１
，Ｒ２を通してトランスＴ１の一次側コイルＬ１．Ｌ２
の直列回路に印加して一次側インダクタンスを大きくす
るようにし、他方、上記接片Ｒ１が接点Ｓ２に接続され
ているときには、上記商用電源１からの交流電圧を抵抗
Ｒ１，Ｒ２を通して一次側コイルし２のみに印加して二
次側インダクタンスを小さくする。

トランスＴ１の二次側コイルし３．し４は一次側コイル
Ｌ１．Ｌ２に流れた交流電流によって交流電圧を誘起す
るものである。ダイオードＤ４゜Ｄ５は二次側コイルＬ
３　、Ｌ４の誘起交流電圧により生じた交流電流を全波
整流して負荷２に供給するものである。

次に、上記第１実施例の動作について説明する。

まず、２００Ｖの商用電源１が接続されると、整流ブリ
ッジ４およびコンデンサＣ１により整流、平滑された電
圧がツェナーダイオードＤ３のツェナー電圧を越え、ト
ランジスタＱ１がオンしてトランジスタＱ２がオフにな
るとともに、発光ダイオードＤ１が点灯される。

すると、上記トランジスタＱ２のオフにより、リレーＲ
ｙはオフのままとなり、従って接片Ｒ１が接点Ｓ１に接
続されたままになる。このため、上記商用１ｉ［１の２
００Ｖが一次側コイルＬ１し２に直列印加され、二次側
コイルＬ３　、Ｌ４に交ｉ電圧が誘起される。そして、
この誘起交流電圧により生じた交流電流がダイオード０
４　、　Ｄ５で全波整流された後、負荷２に供給される
。

一方、１００■の商用電源１が接続されると、このとき
の整流、平滑された電圧ではツェナーダイオードＤ３が
オンしないため、上記トランジスタＱ１はオフになる。

従って、トランジスタＱ２がオンになりリレーＲｙがオ
ンするとともに、発光ダイオードＤ２が点灯される。

上記リレーＲｙがオンすると、接片Ｒ１が接点Ｓ２に切
り換わり、上記ｉ　ｏｏｖが一次側コイルＬ　２のみに
印加される。このため、トランスＴ１の一次側インダク
タンスが上記２００Ｖの場合よりも小さくなって二次側
コイル１３．１４の誘起交流電圧が上記２００Ｖの商用
電源１の場合とほぼ等しくなる。そして、この誘起交流
電圧により生じた交流電流がダイオードＤ４　、Ｄ５で
全波整流された後、負荷２に供給される。この結果、上
記２００Ｖのときと上記１００Ｖのときとの負荷２への
供給電力がほぼ一定になる。

このように第１実施例では、商用電源１からの交流電圧
が２００Ｖのときと１００ＶのときとでリレーＲｙの接
点を切り換えてトランスＴ１の一次側コイルを切り換え
るので、トランスＴ１の一次側インダクタンスが上記２
００■のときには大きく、上記ｉ　ｏｏｖのときには小
さくなる。また、上記２００Ｖのときには発光ダイオー
ドＤ１が点灯し、一方、上記１００Ｖのときには発光ダ
イオードＤ２が点灯して接続された商用電源１の電圧を
確認することができる。

次に、本発明にかかる電圧切換回路の第２実施例につい
て第２図を用いて説明する。

すなわち、第２実施例は、商用電源１が交流電圧２００
■のときには、トランスＴ２の一次側がコイルＬ５とコ
イルＬ６の直列接続になり、交流電圧１００Ｖのときに
は、トランスＴ２の一次側がコイルＬ８のみになるよう
にフォトトライアックを用いて切り換えるものである。

フォトトライアックＰＴ１を構成する発光ダイオードは
抵抗Ｒ１１，Ｒｔ２を通してコンデンサＣ１１へ充電電
流が流れると、この充電期間中、点灯してフォトトライ
アックＰＴ１をオンさせるものである。ツェナーダイオ
ードＤ１１はフォトトライアックＰＴ１を構成する発光
ダイオード、コンデンサＣ１１および抵抗Ｒｔ２からな
る直列回路への印加電圧をツェナー電圧、あるいはそれ
以下になるようにするものである。すなわち、商用電源
１からの交流電圧が１００Ｖあるいは２００ｖのいずれ
であっても、フォトトライアックＰＴ１のオン期間がほ
ぼ一定になる。なお、抵抗Ｒｎ、Ｒｔｚおよびコンデン
サＣ１１からなる直列回路の時定数は上記オン期間の終
了と、フォトトライアックＰＴ２、ＰＴ３のオンがほぼ
同時になるように予め設定されている（第４図参照）。

また、ダイオードＤ１２はツェナーダイオードＤ　ｎの
温度補償をするものである。

フォトトライアックＰＴ１はオンすると、商用電源１か
らの交流１！流をトランスＴ２の一次側コイルＬ５　、
Ｌａの直列回路に流すものである。そして、上記交流電
流が一次側コイル１５　、Ｌｅに流れることにより、二
次側コイルＬ７に交流電圧が誘起される。ダイオードＤ
１４．ＤＴ５は上記二次側コイルＬ７の誘起交流電圧を
全波整流するものである。コイルＬ８およびコンデンサ
Ｃｒｚは上記全波整流された電流を平滑して負荷２およ
びラッチ回路５等に供給するものである。

ツェナーダイオードＤｏは上記全波整流された電圧が抵
抗Ｒｕを通して印加され、この電圧がツェナー電圧以上
になると、オンしてトランジスタＱ３をオンするもので
ある。すなわち、ツェナーダイオードＤｔ３は２００Ｖ
の商用電源１が接続されたときはオンし、１００Ｖの商
用電源１が接続されたときはオフになる。トランジスタ
Ｑ３はオンすると、ラッチ回路５へｏ−ｉ１圧を出力す
るものである。また、トランジスタＱ３がオフになると
、ラッチ回路５は抵抗Ｒ％を通してハイ電圧が印加され
る。

ラッチ回路５は商用電源１の接続後にロー電圧が入力さ
れると、出力をハイにし、このハイレベルを保持（ラッ
チ）するものである。トランジスタＱ４は抵抗ＲＦＩを
通してラッチ回路５からのハイ信号が入力されると、オ
ンしてフォトトライアックＰＴ２を構成する発光ダイオ
ードに抵抗Ｒ１ｓを通して電流を流し、点灯させるもの
である。このフォトトライアックＰＴ２は該フォトトラ
イアックＰＴ２を構成する発光ダイオードが点灯すると
、オンして商用’ｚｍ１からの交流Ｎ流をトランスＴ２
の一次側コイル１５　、Ｌｅの直列回路に流すものであ
る。トランジスタＱ５はトランジスタＱ４がオフになる
と、オンしてフォトトライアックＰＴ３を構成する発光
ダイオードに抵抗Ｒｖを通して電流を流し、点灯させる
ものである。フォトトライアックＰＴ３は該フォトトラ
イアックＰＴ３を構成する発光ダイオードが点灯すると
、オンして商用電源１からの交流電流をトランスＴ２の
一次側コイルＬ６に流すものである。

次に、上記第２実施例の動作について説明する。

まず、２００■の商用電源１が接続されると、コンデン
サＣ１１へ充電電流が流れ、フォトトライアックＰＴ１
を構成する発光ダイオードが点灯してフォトトライアッ
クＰＴ１がオンする。このため、商用電？Ｉ！１からの
交流電流がトランスＴ２の一次側コイルＬ５　、Ｌｅの
直列回路に流れ、二次側コイルＬ７に交流電圧が誘起さ
れる。この誘起交流電圧により生じた交流電流はダイオ
ードＯｎ。

Ｄ！５により全波整流され、コイルＬ８およびコンデン
サＣｔ２により平滑されて負荷２およびラッチ回路５等
に供給される。

そして、コンデンサＣ１１が充電され、第４図（ａ）に
示すように、ｔ１時点でコンデンサＣｎの電圧がツェナ
ーダイオードＤ１１のツェナー電圧■１に達すると、コ
ンデンサＣ１１への充電が完了し、第４図（ｂ）の波形
に示すように、フォトトライアックＰＴ１がオフになる
。

一方、上記全波整流された電圧がツェナーダイオードＤ
ｔｌのツェナー電圧以上になると、ツェナーダイオード
Ｄｔ３がオンし、トランジスタＱ３がオンしてラッチ回
路５へローが出力される。このため、ラッチされたハイ
信号がラッチ回路５がら出力され、トランジスタＱ４が
オンし、フォトトライアックＰＴ２を構成する発光ダイ
オードが点灯して、第４図（Ｃ）の波形に示すように、
フォトトライアックＰＴ２が上記ｔ１時点でオンする。

すなわち、フォトトライアックＰＴ１がｔ１時点でオフ
になっても、引き続き商用１！ｉ！１１からの交流電流
がフォトトライアックＰＴ２を通してトランスＴ２の一
次側コイルＬ５　、Ｌａの直列回路に流れ、二次側コイ
ルＬ７には１１時点以前と同様の交流電圧が誘起される
。

一方、１００■の商用電１Ｉｉａ１が接続されると、２
００Ｖの商用電源１が接続された場合よりも二次側コイ
ルＬ７の誘起交流電圧が低下し、ダイオード０１４．０
１５により全波整流された電圧も低下する。この場合、
ツェナーダイオードＤｏへ印加される全波整流電圧はツ
ェナー電圧以上にならない。従って、ツェナーダイオー
ドＤ１３はオフのままとなり、抵抗Ｒ１４を通してラッ
チ回路５ヘハイ電圧が印加されて、ラッチ回路５からロ
ー信号が出力される。従って、トランジスタＱ４はオフ
に維持され、フォトトライアックＰＴ２を構成する発光
ダイオードは点灯せず、フォトトライアックＰＴ２はオ
フのままとなる。このとき、トランジスタＱ５は上記ト
ランジスタＱ４のオフを受けてオンし、これによりフォ
トトライアックＰＴ３を構成する発光ダイオードが点灯
し、フォトトライアックＰＴ３がオンする。

このため、商用電源１からの交流電流はトランスＴ２の
一次側コイルＬ８のみに梳れ、上記２００Ｖの商用電源
１が接続されたときよりもトランスＴ２の一次側インダ
クタンスが小さくなる。そして、このトランスＴ２の一
次側インダクタンスに応じた交流電圧が二次側コイルＬ
７に誘起される。この結果、上記２００Ｖのときと上記
１００■のときとの負荷２への供給電力がほぼ一定にな
る。

このように第２実施例では、商用電源１からの交流電圧
が２００Ｖのときと１００ｖのときとでオンするフォト
トライアックを切り換えてトランスＴ２の一次側コイル
を切り換えるので、トランスＴ２の一次側インダクタン
スを上記交流電圧が２００■のときには大きく、上記交
流電圧が１００■のときには小さくなる。

なお、上記第１、第２実施例では、商用１ｉｉ１１１の
接続前の回路は２００Ｖの商用電源１を接続したときの
回路に一致させている。これは、例えば、商用電源１の
接続前の回路を１００ｖの接続時の回路にすると、２０
０ｖの商用電源１を接続したときの過渡期間に、負荷２
へ過電圧が供給される虞れがあるので、この過電圧を防
止して安全性を高めるためである。

次に、本発明にかかる電圧切換回路の第３実施例につい
て第３図、第５図および第６図を用いて説明する。

すなわち、第３実施例は、ＡＣプラグのアタッチメント
の接続の有無によってトランスＴ３のコアのギャップを
変更し、トランスＴ３の一次、二次側コイル間のｉｌｌ
的結合の度合（−次側インダクタンス）を変更するよう
にしたものである。

整流平滑回路７は商用電源１からの交流電圧を整流、平
滑してソレノイド８へ電力を供給するものである。ソレ
ノイド８はスイッチＳＷ１が押されると、駆動するもの
である。すなわち、第５図に示すように、ＡＣプラグ９
の接続端子９１，９２にアタッチメント１ｏが接続され
てアタッチメント１０の突起部１０１によりスイッチＳ
Ｗ１が押されると、第６図（ａ）の矢印に示す方向にソ
レノイド８の駆動部８１が駆動される。

トランスＴ３は一次側コイルＬ９、二次側コイルレＫ１
．Ｌ１１およびコア６からなる。コア６の巻線部６１は
ソレノイド８の駆動部８１に結合されるとともに、−次
側コイルＬ９および二次側コイルＬｏ、Ｌ１１を備えて
いる。一方、コア６の固定部６２は図示しない電圧切換
回路のハウジング等に固定されている。従って、巻線部
６１と固定部６２ＷＡは上記ソレノイド８の駆動状態に
よりギャップ６３が形成可能になされている。すなわち
、ギャップ６３０幅はソレノイド８が駆動されて巻線部
６１を押し込むと、狭くなる。

トランスＴ３の二次側コイルＬ１０．Ｌ１１は一次側コ
イルＬ９に交流電流が流れると、交流電圧を誘起するも
のである。ダイオードＤｔ６．Ｄｔ７は二次側コイルＬ
１０．Ｌｔｔの誘起交流電圧により生じた交流電流を全
波整流して負荷２に供給するものである。

なお、ＡＣプラグ９の接続端子９１．９２は１００■の
商用ｍａｉを本電圧切換回路に接続するためのもので、
アタッチメント１０の接続端子１０２．１０３は２００
Ｖ（７）商用型８！１ヲ本電圧切換回路に接続するため
のものである。

次に、上記第３実施例の動作について説明する。

まず、ｉ　ｏｏｖの商用型′＠１がＡＣプラグ９の接続
端子９１．９２に接続される。このとき、アタッチメン
ト１０は接続されてなく、スイッチＳＷ１は押されない
ため、ソレノイド８が駆動されずギャップ６３の幅が広
いままとなる。一方、商用電源１からの交流電流により
二次側コイルＬｏ。

Ｌ　ｔｔに交流電圧が誘起され、この誘起交流電圧によ
り生じた交流電流がダイオードＤ＋ａ、Ｄ１７により整
流されて負荷２に供給される。

一方、２００Ｖの商用電源１を接続するために、ＡＣプ
ラグ９の接続端子９１．９２にアタッチメント１０を接
続すると、突起部１０１によりスイッチＳＷ１が押され
る。すると、ソレノイド８が駆動してコア６の巻線部６
１を固定部６２に向けて押し込み、ギャップ６３の幅を
狭くする。

このため、トランスＴ３の一次側インダクタンスが大ぎ
くなる。そして、２００Ｖの商用電源１にアタッチメン
ト１０の接続端子１０２．１０３が接続されると、商用
電源１からの交流Ｎ流により二次側コイルＬ［、Ｌｌｌ
に１００Ｖの商用電源１を接続した場合とほぼ等しい交
流電圧が誘起され、この誘起交流電圧により生じた交流
電流がダイオード０１１１．Ｄ？により整流されて負荷
２に供給される。

このように第３実施例では、商用電源１からの交流電圧
が２００Ｖのときと１００ＶのときとでトランスＴ３の
ギャップ６３の幅を変更し、トランスＴ３の一次側イン
ダクタンスを上記交流電圧が２００■のときには大きく
、上記交流電圧が１００■のときには小さくしている。

なお、ＡＣプラグ９を２００ｖ用、アタッチメント１０
を１００ｖ用とし、スイッチＳＷ＋が押されると、ソレ
ノイド８がオフになるようにしてもよい。

次に、本発明にかかる電圧切換回路の第４実施例につい
て第７図を用いて説明する。

第４実施例は、上記第３実施例の整流平滑回路７および
スイッチＳＷ１に代えて、あるいは整流平滑回路７の出
力を利用して商用電源１からの交流電圧を検出し、この
交流電圧に応じてソレノイド８への供給電流を比例的（
リニア）に変更する手段を設番ブたものである（図示せ
ず）。ソレノイド８は上記供給電流に対応してトランス
Ｔ３の巻線部６１を押し込む力を比例的に変更される。

すなわち、第７図に示すように、例えば商用電１１ｆｆ
１からの＾い交流電圧が入力されてソレノイド８への供
給電流が大きくなるほど、上記押し込む力が大きくなっ
てトランスＴ３のギャップ６３の幅をより狭くする。従
って、トランスＴ３の一次側インダクタンスは上記交流
電圧が低いときには小さく、上記交流電圧が高いときに
は大きくなる。

このように第４実施例では、商用電源１からの交流電圧
が変動しても一定した出力電流が負荷２に供給される。

〔発明の効果〕

本発明は、トランスの一次側インダクタンスを切換変更
して出力電力を一定にしているので、トランスでの損失
がほとんどなく、トランスや電子部品での発熱を軽減す
ることができ、安全な電圧切換回路を提供することがで
きる。また、商用電源からの供給電力を効率よく利用す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる電圧切換回路の第１実施例の回
路図、第２図は本発明にかかる電圧切換回路の第２実施
例の回路図、第３図は本発明にかかる電圧切換回路の第
３実施例の回路図、第４図は第２実施例の動作を説明す
るタイミングチャート、第５図は第３実施例に用いられ
るＡＣプラグとアタッチメントの構成を示す図、第６図
は第３実施例に用いられるトランスの構成を示すもので
、図（ａ）は斜視図、図（ｂ）は図（ａ）のＶｌ−Ｖｌ
ｌ線断断面図第７図は第４実施例の動作を説明する図、
第８図は従来の電圧切換回路の回路図である。 １・・・商用電源、２・・・負荷、３・・・電圧検出部
、４・・・整流ブリフジ、５・・・ラッチ回路、６・・
・コア、７・・・整流平滑回路、８・・・ソレノイド、
９・・・ＡＣプラグ、１０・・・アタッチメント、Ｄ３
　、Ｄｔ＋　、Ｄ＋３・・・ツェナーダイオード、Ｑ１
〜Ｑ５・・・トランジスタ、ＰＴ＋　〜ＰＴ３・・・フ
ォトトライアック、Ｒｙ・・・リレー、Ｒ１・・・接片
、Ｓｌ、Ｓ２・・・接点、　Ｔ１〜Ｔ３・・・トランス
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、レベルの異なる入力電圧に対してトランスからの出
   力電圧を一定にする電圧切換回路において、上記トラン
   スが入力側インダクタンスを変更可能に構成されており
   、上記入力電圧を検出し、該入力電圧に応じて上記トラ
   ンスの入力側インダクタンスを変化するようにしたこと
   を特徴とする電圧切換回路。