JPH04108386U - 出力可変型電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は出力可変型電源装置に関し、出力電
流を外部からの制御信号により容易に直線的に可変する
ことができ、安定度があって精度の高い定電流の出力可
変型電源装置を提供することを目的とする。 【構成】 トランス１の１次側に、直流電源５をオン・
オフするスイッチング回路４を設け、その２次側出力を
整流回路６で整流して負荷７に供給し、負荷７に流れる
電流に応じてスイッチング回路４を制御する電源装置に
おいて、整流回路６の出力に応じた信号を出力する検出
手段Ｒ₀ と、整流回路６の出力を分路するとともに、そ
の分路電流の大きさを制御電圧により制御可能な定電流
分路８を設け、この制御電圧を調整することにより分路
電流の大きさを変え、負荷電流を調整するように構成し
た。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は出力可変型電源装置に係り、特に外部信号により容易に出力を可変す ることができるとともに、安定度があって精度の高いものに関する。

【０００２】

【従来の技術】

プレーン・ペーパ複写機や、レーザ・ビーム・プリンタ等の如き電子写真技術 に使用する高圧電源では、例えば印刷濃度の調整に際し、高圧電源の出力を調整 するための、外部より出力を可変にすることが必要である。

【０００３】 この分野に使用される従来の定電流電源を図５について説明する。電源トラン ス１００には１次巻線１０１と２次巻線１０２が設けられる。１次巻線１０１に はスイッチング回路１０３が接続され、２次巻線１０２には整流回路１０５が接 続される。

【０００４】 スイッチング回路１０３には直流電源１０４が接続されており、整流回路１０ ５には負荷１０６が接続されている。そして１次巻線１０１側の直流電源１０４ をスイッチング回路１０５によりオン・オフすることにより２次巻線１０２に高 圧を誘起し、これを整流回路１０５にて整流し、負荷１０６に給電する。図５の 例は負荷１０６に負の定電流を供給する定電流電源の例である。

【０００５】 負荷電流Ｉ_O は検出抵抗Ｒ₀ を流れることによりその出力Ｖ_D ＝Ｉ_O Ｒ₀ が制 御回路１１０に入力され、比較器として作用する演算増幅器１１１に印加されて 基準電圧Ｖｒｅｆと比較される。そしてその比較出力によりスイッチング制御部 １１２を制御し、これにもとづきスイッチング回路１０３を制御する。この場合 、Ｉ_O Ｒ₀ ＝Ｖｒｅｆになる負荷電流Ｉ_O が定電流として出力される。

【０００６】 したがってＩ_O ＝Ｖｒｅｆ／Ｒ₀ で定められる電流が負荷１０６に流れるので 、この電源を外部可変にするとき、基準電圧Ｖｒｅｆを可変にするか、検出抵抗 Ｒ₀ を可変にして、これらを調整していた。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

ところで基準電圧Ｖｒｅｆを可変にすれば演算増幅器１１１の動作点が変わり 、制御系の動作も変わるので、出力電流を広い範囲にわたって精度を高く、安定 に可変にすることが困難である。

【０００８】 また、検出抵抗Ｒ₀ を可変にする場合、Ｉ_O は1/Ｒ₀ に応じて変化するため直 線的な可変が困難である。そして検出抵抗Ｒ₀ は負荷１０６への出力電流を検出 する検出部分であり、制御回路１１０から遠く離すことは、ノイズの影響を受け 易くなり、精度が悪化して誤動作の原因になる。このようなことを避けるため、 検出抵抗Ｒ₀ を遠隔操作できるような構造にすればコスト高のものとなる。

【０００９】 したがって本考案の目的は、簡単な構成で、外部信号により容易に可変でき、 安定度があって精度の高い出力可変型電源を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

前記目的を達成するため、本考案では、図１（Ａ）に示す如く、検出抵抗Ｒ₀ と並列に定電流分路８を接続し、この定電流分路８に流れる電流Ｉ_C を外部より 印加される制御電圧Ｖ_C により１次的に可変にするとともに、整流回路６から負 荷７に出力される負荷電流Ｉ_L を、検出抵抗Ｒ₀ を流れる電流Ｉ_O と、定電流分 路８に流れる電流Ｉ_C との和、つまりＩ_L ＝Ｉ_O ＋Ｉ_C とする。

【００１１】 なお、図１においてトランス１には１次巻線２、２次巻線３が巻回されており 、１次巻線２にはスイッチング回路４が接続され、１次巻線２側の直流電源５を オン・オフして２次巻線３に誘起された高電圧を整流回路６により整流し、負荷 ７に直流を供給するものである。なお図１の場合は負の定電流を供給する定電流 電源の例である。

【００１２】 なお検出抵抗Ｒ₀ を流れる電流Ｉ_O にもとづく電圧Ｖ_D ＝Ｉ_O Ｒ₀ が制御回路 ９に入力され、比較器として作用する演算増幅器１０に印加されて基準電圧Ｖｒ ｅｆと比較され、その比較出力によりスイッチング制御部１１を制御し、これに もとづきスイッチング回路４が制御される。

【００１３】 したがってＩ_O Ｒ₀ ＝Ｖｒｅｆで定められる電流、すなわちＩ_O ＝Ｖｒｅｆ／ Ｒ₀ で定められる電流が検出抵抗Ｒ₀ に流れ、定電流分路８に流れる電流Ｉ_C は 外部の制御電圧をＶ_C とし、Ｋを定電流分路８の回路定数とすればＩ_C ＝ＫＶ_C となる。

【００１４】

【作用】

したがって、図１（Ｂ）に示す如く、負荷７に流れる負荷電流Ｉ_L は前記Ｉ_O とＩ_C の和となる。そして外部の制御電圧Ｖ_C を調整することにより負荷電流Ｉ _L を直線的に可変することができる。しかも直流電圧で制御できるので、並列に コンデンサを接続することによりノイズカットもでき、ノイズの影響を受けるこ ともなく、遠方制御も容易である。

【００１５】

【実施例】

図１における定電流分路８について、整流回路６が負荷７に対し負出力であり 、このため比較器として動作する演算増幅器１０の基準電圧Ｖｒｅｆが正の場合 を図２により説明する。また整流回路６が負荷７に対し正出力であり、このため 基準電圧Ｖｒｅｆが負の場合を図３により説明する。各図においてで示される 端子には制御電圧Ｖ_C が印加され、端子間の電流Ｉ_C を制御する。

【００１６】 図２（Ａ）に示す如く、トランジスタＱ₁ のエミッタ側に抵抗Ｒ_C を接続し、 ベースに制御電圧Ｖ_C を印加すれば端子間に電流Ｉ_C が流れる。このとき抵 抗Ｒ_C における電圧降下はＩ_C Ｒ_C となり、トランジスタＱ₁ のベース・エミッ タ電圧Ｖ_BEを無視すればＶ_C ≒Ｉ_C Ｒ_C となり、Ｉ_C ≒Ｖ_C ／Ｒ_C となる。した がってＶ_C にもとづき定電流分路の電流Ｉ_C を制御することができる。

【００１７】 図２（Ｂ）に示す回路はトランジスタＱ₁ とＱ₂ を使用する例である。トラン ジスタＱ₂ のコレクタ側は抵抗ｒを経由して正電源＋Ｖと接続されている。トラ ンジスタＱ₂ のベースに制御電圧Ｖ_C が印加されると端子間にＩ_C が流れる 。

【００１８】 この時、次式 Ｉ_C Ｒ_C ＋Ｖ_BE（Ｑ₁ ）＝Ｖ_C ＋Ｖ_BE（Ｑ₂ ） の関係が成り立ち、次式が成立する。

【００１９】

【数１】

【００２０】 図２（Ａ）の場合は、ベース・エミッタ電圧Ｖ_BEを無視したが、この場合はＱ ₁ 及びＱ₂ のＶ_BEが互いの作用を打ち消す方向に働き、精度が高くなる。

【００２１】 図２（Ｃ）はＶ_C を抵抗Ｒ₁ ，Ｒ₂ で分圧することにより、所望の制御電圧を トランジスタＱ₂ に印加する場合を示す。各々トランジスタＱ₁ ，Ｑ₂ のベース ・エミッタ電圧を無視するとこの場合Ｉ_C は次式で表される。 Ｉ_C ≒（Ｖ_C ／Ｒｃ）・｛Ｒ₂ ／（Ｒ₁ ＋Ｒ₂ ）｝

【００２２】 図２（Ｄ）は演算増幅器ＯＰを使用する場合を示す。この場合、演算増幅器Ｏ Ｐの基準電圧としてＶ_C が印加されているので、Ｖ_C ＝Ｉ_C ・Ｒ_C が成立する点 でバランスする。このバランス点より電流Ｉ_C が減少すれば、演算増幅器ＯＰの 出力は大となってトランジスタＱ₁ を電流Ｉ_C が増加するように制御し、逆にＩ _C が増加すれば演算増幅器ＯＰの出力は小となってトランジスタＱ₁ を電流Ｉ_C が小さくなるように制御する。

【００２３】 上記図２（Ａ）〜（Ｄ）は代表的な実施例にすぎず本考案は勿論これらのみに 限定されるものではない。

【００２４】 次に整流回路６が負荷７に対し正方向出力であり、このために基準電圧Ｖｒｅ ｆが負の場合を図３に示す。動作については図２と同様である。

【００２５】 図３（Ａ）では、トランジスタＱ₃ のエミッタ側に抵抗Ｒ_C を接続しているの でＶ_C ≒Ｉ_C Ｒ_C となりＩ_C ≒Ｖ_C ／Ｒ_C となる。

【００２６】 図３（Ｂ）ではトランジスタＱ₃ 、Ｑ₄ と負電源−Ｖを使用する。トランジス タＱ₄ のベースに制御電圧が印加されるとき、Ｖ_C ≒Ｉ_C Ｒ_C となり、Ｉ_C ≒Ｖ _C ／Ｒ_C となる。

【００２７】 図３（Ｃ）はＶ_C を抵抗Ｒ₁ 、Ｒ₂ で分圧する場合を示し、Ｉ_C は次式で表さ れる。 Ｉ_C ≒（Ｖ_C ／Ｒｃ）・｛Ｒ₂ ／（Ｒ₁ ＋Ｒ₂ ）｝

【００２８】 図３（Ｄ）は演算増幅器ＯＰを使用する場合を示し、Ｖ_C ＝Ｉ_C Ｒ_C となる、 つまりＩ_C ＝Ｖ_C ／Ｒ_C となる。

【００２９】 勿論図３（Ａ）〜（Ｄ）は代表的な実施例にすぎず、本考案はこれらのみに限 定されるものではない。

【００３０】 本考案の他の実施例を図４について説明する。

【００３１】 図４においてスイッチング回路４はトランジスタＱ₁₅，ダイオードＤ₁ ，抵抗 Ｒ₆ ，Ｒ₇ 、コンデンサＣ₁ 等を具備する。

【００３２】 整流回路６はダイオードＤ₂ ，Ｄ₃ 、コンデンサＣ₂ ，Ｃ₃ 、抵抗Ｒ₈ 等を具 備する。

【００３３】 定電流分路８はトランジスタＱ₁₁，Ｑ₁₂、抵抗Ｒ₁ ，Ｒ₂ ，Ｒ₃ ，Ｒ_C 等を具 備する。

【００３４】 制御回路９はトランジスタＱ_13, Ｑ₁₄、ゼナーダイオードＺＤ、抵抗Ｒ₄ ，Ｒ ₅ 等を具備する。

【００３５】 トランス２０は１次巻線２１、２次巻線２２、フイードバック巻線２３等を具 備する。このトランス２０とスイッチング回路４は以下に説明の如く、自励発振 回路を構成する。

【００３６】 図４の回路において、まず起動抵抗Ｒ₆ に電流が流れ、トランジスタＱ₁₅がオ ンになって１次巻線２１に電流が流れるため、フィードバック巻線２３に電圧が 誘起される。これにより正帰還がかかり発振が開始し、トランジスタＱ₁₅のスイ ッチングが連続して行われる。

【００３７】 この結果２次巻線２２に交番電圧が生じ整流回路６で整流されて出力電圧と出 力され、外部負荷７に印加され、負荷電流Ｉ_L が流れる。

【００３８】 この負荷電流Ｉ_L は、検出抵抗Ｒ₀ を流れる電流Ｉ_O と、定電流分路８を流れ る電流Ｉ_C の和である。

【００３９】 ところで制御回路９のトランジスタＱ₁₃はエミッタ・フオロア接続されている のでそのベース入力電圧Ｒ₀ Ｉ_O ＝Ｖｒｅｆが出力電圧となってゼナー・ダイオ ードＺＤに印加される。

【００４０】 したがって検出抵抗Ｒ₀ に流れる電流Ｉ_O が増加すればその電圧降下Ｉ_O Ｒ₀ も増加し、ゼナー・ダイオードＺＤに印加される電圧が増加して、ゼナー・ダイ オードＺＤを導通状態にし、トランジスタＱ₁₄のベース・エミッタ電流を流して トランジスタＱ₁₄を導通状態にし、トランジスタＱ₁₅のベース・エミッタ電流を バイパスしてこれを減少し、トランジスタＱ₁₅のコレクタ電流を減少させること になるので、１次巻線２１に流れる電流が減少し、２次巻線２２の出力電圧が減 少し、電流Ｉ_O も減少することになる。すなわちＩ_O ＝Ｖｒｅｆ／Ｒ₀ の状態で 定電流出力するものとなる。なおＶｒｅｆはゼナー・ダイオードＺＤのゼナー電 圧ＶＺによりおおよそきまることになる。

【００４１】 ところで定電流分路８は、トランジスタＱ₁₁と抵抗Ｒ₃ とでエミッタ・フオロ アを構成しているので、制御電圧Ｖ_C の抵抗Ｒ₁ ，Ｒ₂ による分圧出力Ｖ_C ・Ｒ ₂ ／（Ｒ₁ ／Ｒ₂ ）はトランジスタＱ₁₂のベースに印加される。したがってトラ ンジスタＱ₁₂のベース電圧Ｖ_B は次式で示される。

【００４２】

【数２】

【００４３】 ここでＶ_BEQ1は、トランジスタＱ₁₁のベース・エミッタの電圧降下を示す。

【００４４】 このときトランジスタＱ₁₂のエミッタに接続された抵抗Ｒ_C には、 Ｖ_B ＝Ｒ_C Ｉ_C ＋Ｖ_BEQ2 となる電流Ｉ_C が流れる。ここでＶ_BEQ2はトランジスタＱ₁₂のベース・エミッタ の電圧降下を示す。

【００４５】 ここで前記Ｖ_BEQ1とＶ_BEQ2とはいずれも無視できる小さな値なので、

【数３】 となる。したがって

【数４】 となる電流Ｉ_C が流れる。このようにして、制御電圧Ｖ_C により１次的に変化す る電流Ｉ_C を流すことができる。

【００４６】 このようにして定電流分路を設けた時、負荷７に流れる出力電流Ｉ_L は、Ｉ_L ＝Ｉ_O ＋Ｉ_C となる。

【００４７】 そしてＩ_O ，Ｉ_C は前記の如く数式で表現されるので、Ｉ_L は次式のようにな る。

【００４８】

【数５】

【００４９】 このように制御電圧Ｖ_C を可変にすることにより負荷電流を直線的に可変する ことができる。

【００５０】 なお、前記の図４の場合は、図２の（Ｃ）の例を適用したものであるが、勿論 （Ａ），（Ｂ），（Ｄ）等を使用することもできる。また図４の場合は負荷に負 方向電流を流す場合であるが、勿論正方向電流を流す場合も本考案を適用できる 。

【００５１】

【考案の効果】

本考案により、外部からの制御信号により容易に直線的に可変することができ 、直流電圧により制御できるので、ノイズカツトが容易で、しかも遠方から印加 することも可能で、安定度があって、精度の高い定電流の出力可変型電源装置を 提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例構成及びその動作説明図であ
る。

【図２】本考案における定電流分路について基準電圧Ｖ
ｒｅｆが正の場合の例を示す。

【図３】本考案における定電流分路について基準電圧Ｖ
ｒｅｆが負の場合の例を示す。

【図４】本考案における他の実施例構成図を示す。

【図５】従来の定電流電源を示す。

【符号の説明】

１ トランス ２ １次巻線 ３ ２次巻線 ４ スイッチング回路 ５ 直流電源 ６ 整流回路 ７ 負荷 ８ 定電流分路 ９ 制御回路 １１ スイッチング制御部

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 トランス（１）の１次側に、直流電源
   （５）をオン・オフするスイッチング回路（４）を設
   け、その２次側出力を整流回路（６）で整流して負荷
   （７）に供給し、負荷（７）に流れる電流に応じてスイ
   ッチング回路（４）を制御する電源装置において、整流
   回路（６）の出力に応じた信号を出力する検出手段（Ｒ
   ₀ ）と、整流回路（６）の出力を分路するとともに、そ
   の分路電流の大きさを制御電圧により制御可能な定電流
   分路（８）を設け、この制御電圧を調整することにより
   分路電流の大きさを変え、負荷電流を調整するようにし
   たことを特徴とする出力可変型電源装置。
2. 【請求項２】 前記定電流分路として、正の制御電圧に
   より制御可能に構成したことを特徴とする請求項１記載
   の出力可変型電源装置。
3. 【請求項３】 前記定電流分路として、負の制御電圧に
   より制御可能に構成したことを特徴とする請求項１記載
   の出力可変型電源装置。