JPH0417030B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電気機器における交流入力自動切
換回路に係り、特に異なる入力電圧を検出しその
入力電圧に対応するよう整流回路の動作を自動選
択して切換える直流安定化電源を得るための交流
入力自動切換回路に関する。

〔従来の技術〕

従来、直流安定化電源を構成する場合、一般に
交流入力電圧切換回路が使用されている。この交
流入力電圧切換回路としては、異なる入力電圧に
対応して使用できるよう整流方式の切換が可能な
整流回路が設けられ、この場合、切換スイツチや
切換用コネクタによつて入力電圧に対応させて選
択的に整流方式を切換えるよう構成したものが知
られている。このように構成された交流電圧切換
回路において、整流方式の切換を手動操作で行つ
ているため、例えば使用者が前記切換スイツチや
切換用コネクタを誤操作して整流方式の選択を誤
ると、整流回路の出力に過大電圧が発生し、整流
回路を破損する等の難点がある。

このような観点から出願人は先に、入力電圧を
検出し検出された入力電圧に対応して自動的に整
流方式を切換えることができるよう構成した直流
安定化電源を得るための交流入力自動切換回路を
提案し特許出願を行つた。第５図は、その交流入
力自動切換回路の一構成例を示す回路図である。
第５図において、参照符号１０，１２，１４，１
６はそれぞれダイオード整流器を示し、これらを
ブリツジ接続して単相ブリツジ整流回路１８を構
成する。このブリツジ整流回路１８の出力端に
は、平滑コンデンサ２０，２２を直列接続した平
滑回路を接続配置し、この平滑回路の両端に直流
出力電圧を得るよう構成する。また、前記ブリツ
ジ整流回路１８の一方の交流入力端と前記平滑回
路を構成する平滑コンデンサ２０，２２の接続点
との間にトライアツク２４を接続する。そして、
このトライアツク２４のゲート端子を交流電源に
対して接続した交流入力自動切換回路ASCの信
号出力端に接続する。従つて、前記交流入力自動
切換回路ASCの動作により、前記トライアツク
２４を交流入力電圧の変化に応じてターンオンま
たはターンオフすることにより、平滑回路を構成
する平滑コンデンサ２０，２２の選択制御を行う
よう構成する。

このように構成した直流定電圧回路において、
例えば220Vの交流入力電圧を入力とする時には、
トライアツク２４をターンオフすることにより、
ブリツジ整流回路１８はブリツジ整流を行い、直
列接続された平滑コンデンサ２０，２２により平
滑化され、所要の直流定電圧が得られる。一方、
115Vの交流電圧を入力とする時には、トライア
ツク２４はターンオンすることにより、ブリツジ
整流回路１８は直列接続される平滑コンデンサ２
０，２２の作用により、倍電圧全波整流を行い、
前記直流定電圧を維持させる。

次に、このような動作を行う直流定電圧回路に
おける整流回路の切換制御を行う交流入力自動切
換回路ASCにつき説明する。

第５図において、２６，２８，３０はダイオー
ド整流器、３２，３４，３６はツエナダイオー
ド、３８，４０，４２，４４はコンデンサをそれ
ぞれ示す。入力交流電圧をダイオード整流器２６
およびコンデンサ３８により定電圧化し、得られ
た安定化電源電圧Vcc（例えばVcc＝12V）をオペ
アンプ４８の電源入力端子に入力すると共に、こ
の電源電圧Vccをツエナダイオード３４を介して
所定の基準電圧（例えば5.5V）に変換して前記
オペアンプ４８の（＋）側入力端子に入力する。
また、このオペアンプ４８の（−）側入力端子に
は、ダイオード整流器２８およびコンデンサ４２
によつて整流された検出用電圧が入力される。オ
ペアンプ４８は、これらの入力信号を比較して信
号を出力し、この出力信号をツエナダイオード３
６およびトランジスタ６４を介してトライアツク
２４のゲート端子に入力し、これをターンオンま
たはターンオフする。

このようにして、オペアンプ４８は、交流入力
電圧が115V系である場合は（−）側入力端子に
入力される検出用電圧の方が（＋）側入力端子に
入力される基準電圧より低くなり、高レベルの信
号を出力し、この高レベルの出力信号がツエナダ
イオード３６およびトランジスタ６４を介してト
ライアツク２４のゲート端子に入力され、トライ
アツク２４はターンオンし、従つて整流回路１８
は倍電圧全波整流を行う。一方、交流入力電圧が
220V系であるときは、オペアンプ４８は、（−）
側入力端子に入力される検出用電圧が（＋）側入
力端子に入力される基準電圧より高くなり、低レ
ベルの信号を出力し、その結果トライアツク２４
のゲート端子には信号が入力されず、トライアツ
ク２４がターンオフして整流回路１８はブリツジ
整流を行う。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述した交流入力自動切換回路においては、入
力交流電圧の検出手段として、入力交流電圧をダ
イオード整流器２８およびコンデンサ４２によつ
て直流平滑し、得られた直流電圧を検出用電圧と
してオペアンプ４８の（−）側入力端子に入力
し、（＋）側入力端子に入力される基準電圧と比
較している。従つて、交流入力電圧が変化した際
の回路の応答時間はコンデンサ４２の放電時間に
依存することになる。

そこで、本発明の目的は、交流入力電圧を半波
整流して脈流電圧で検出し、交流入力電圧変化時
の整流方式の切換応答時間を短縮して整流回路の
過小電圧発生を防止することができる交流入力自
動切換回路を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る交流入力自動切換回路は、交流入
力電圧を整流するブリツジ整流回路の直流出力側
に一対の平滑コンデンサを直列接続し、この一対
の平滑コンデンサの接続点と前記ブリツジ整流回
路の交流入力端間をスイツチング素子で接続し、
前記交流入力電圧の大小に応じて前記ブリツジ整
流回路を選択的に全波整流回路接続または倍電圧
整流回路接続するように構成して所要の直流電圧
を得る直流定電圧電源回路において、 前記交流入力電圧を半波整流して得た脈流電圧
と前記交流入力電圧を整流して得た基準電圧とを
入力してこれらを比較する第１の比較回路と、 前記比較回路において脈流電圧が基準電圧より
低い場合に充電を行うと共に前記脈流電圧が基準
電圧より高い場合に放電を行う充放電回路と、 前記充放電回路の出力を供給すると共に、該充
放電回路の充電の際の出力が所定値を越えた時に
は前記スイツチング素子をオン動作させて前記ブ
リツジ整流回路を倍電圧整流回路接続とし、また
放電の際の出力により前記スイツチング素子をオ
フ動作させて前記ブリツジ整流回路を全波整流回
路接続とする第２の比較回路とを設けることを特
徴とする。

前記の交流入力自動切換回路において、前記充
放電回路は、前記第１の比較回路の出力端と前記
第２の比較回路の入力端との間に接続された正逆
のダイオード整流器と、前記第２の比較回路の入
力端と前記ブリツジ整流回路の交流入力端間を接
続するンデンサとから構成し、前記第２の比較回
路の入力信号に時定数をもたせるよう構成すれば
好適である。

〔作用〕

本発明に係る交流入力自動切換回路によれば、
交流入力電圧を半波整流して脈流電圧を発生さ
せ、これを所定の直流定電圧からなる基準電圧と
比較し、交流入力電圧が基準電圧より高い場合と
低い場合とでそれぞれ整流回路の動作が通常のブ
リツジ整流動作または倍電圧全波整流動作を自動
的に選択し、この結果交流入力電圧の変化に拘わ
らず常に適正かつ安定した直流定電圧を得ること
ができる。

〔実施例〕

次に、本発明に係る交流入力自動切換回路の実
施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に
説明する。

第１図は本発明の交流入力自動切換回路の一実
施例を示す回路図である。なお、第５図に示す従
来の回路と同一の構成部分については同一の参照
符号を付すと共にその詳細な説明は省略する。

すなわち、第１図において、参照符号１８は単
相ブリツジ整流回路を示し、この整流回路１８の
出力端に平滑コンデンサ２０，２２を直列接続し
た平滑回路を接続配置すると共に、この平滑コン
デンサ２０，２２の接続点と前記ブリツジ整流回
路１８の一方の交流入力端との間にトライアツク
２４を接続し、このトライアツク２４を交流入力
電圧の変化に応じてターンオンまたはターンオフ
することにより平滑回路を構成する平滑コンデン
サ２０，２２の選択制御を行うよう構成した点
は、第５図に示す従来の直流定電圧回路と同一で
ある。

従つて、このように構成した本実施例の直流定
電圧回路において、例えば220Vの交流電圧を入
力とする時には、トライアツク２４をターンオフ
することにより、ブリツジ整流回路１８はブリツ
ジ整流を行い、直列接続された平滑コンデンサ２
０，２２により平滑化され、所要の直流定電圧が
得られる。一方、115Vの交流電圧を入力とする
時には、トライアツク２４はターンオンすること
により、ブリツジ整流回路１８は直列接続される
平滑コンデンサ２０，２２の作用により、倍電圧
全波整流を行い、前記直流定電圧を維持させる。

次に、前述した直流定電圧回路における整流回
路の切換制御を行う交流入力自動切換回路につき
説明する。第１図において、参照符号２６，２
８，３０，７４，７６はダイオード整流器、３
２，３４，３６はツエナダイオード、３８，４
０，４４，７２，７８はコンデンサをそれぞれ示
す。交流電源に対し、ダイオード整流器２６とコ
ンデンサ３８とを直列接続し、このコンデンサ３
８に対し抵抗器４６とツエナダイオード３２との
直列回路を並列接続して安定化電源回路を構成
し、得られた安定化電源電圧Vcc（例えばVcc＝
12V）をオペアンプ４８の電源入力端子に入力す
るよう回路構成する。この電源電圧Vccのライン
に抵抗器５０を介してツエナダイオード３４によ
り所定の基準電圧（例えば5.5V）を発生させる
ようにし、この基準電圧を抵抗器５２を介して前
記オペアンプ４８の（＋）側入力端子に入力する
よう回路構成する。なお、前記ツエナダイオード
３４に対しこれと並列に前記基準電圧の立ち上が
りを遅らせるため、コンデンサ４０を接続配置す
る。また、オペアンプ４８の（−）側入力端子に
は、ダイオード整流器２８によつて半波整流され
た検出用電圧を抵抗器５４を介して入力するよう
回路構成する。この場合、前記オペアンプ４８の
（−）側入力端を放電用ダイオード整流器３０を
介して前記安定化電源Vccのラインに接続する。
また、交流入力電圧115V／220V切換時にヒステ
リシスを持たせるため、オペアンプ４８の（＋）
側入力端を抵抗器５８を介してオペアンプ４８の
出力端に接続する。

オペアンプ４８の出力端は、抵抗器８０と順バ
イアス方向のダイオード整流器７４および抵抗器
８２を介してオペアンプ８４の（＋）側入力端に
接続する。また、前記ダイオード整流器７４と抵
抗器８０との接続点をコンデンサ７８および抵抗
器８６の並列回路を介して一方の交流入力端に接
続すると共に、この接続点を前記ダイオード整流
器７４とは逆バイアスのダイオード整流器７６を
介してオペアンプ４８の出力端に接続する。さら
に前記オペアンプ８４の（＋）側入力端は抵抗器
８８を介してオペアンプ８４の出力端に接続され
る。一方、このオペアンプ８４の（−）側入力端
子には、抵抗器５０およびツエナダイオード３４
によつて発生した基準電圧を入力するよう回路構
成する。

前述したように接続配置したオペアンプ８４の
出力側には、抵抗器６２を介してツエナダイオー
ド３６を逆バイアスに接続する。また、この抵抗
器６２とツエナダイオード３６の接続点をコンデ
ンサ４４を介して一方の交流入力端に接続する。
前記ツエナダイオード３６の順バイアス接続端に
は、トランジスタ６４のベース端子を接続し、こ
のトランジスタ６４のベース端子は抵抗器６６を
介してエミツタ端子に接続すると共に、このエミ
ツタ端子を抵抗器９０を介して別に設けた−6V
の直流バイアス電源に接続する。また、トランジ
スタ６４のコレクタ端子は、トライアツク２４の
ゲート端子に接続する。さらに、このゲート端子
を抵抗器７０およびコンデンサ７２の並列回路を
介して一方の交流入力端に接続する。

このように構成した本実施例の交流入力自動切
換回路は、交流入力電圧をダイオード整流器２６
およびコンデンサ３８によつて平滑した後ツエナ
ダイオード３２によつて12Vに安定化し、この安
定化された電圧を回路の電源電圧Vccとする。こ
の電源電圧Vccは、オペアンプ４８の電源入力端
子に入力すると共に、ツエナダイオード３４によ
つて所定の基準電圧（例えば5.5V）に降圧され
て前記オペアンプ４８の（＋）側入力端子および
オペアンプ８４の（−）側入力端子に入力され
る。一方、ダイオード整流器２８によつて交流入
力電圧を半波整流し得られた脈流電圧を交流入力
電圧値の検出用電圧として前記オペアンプ４８の
（−）側入力端子に入力し、このオペアンプ４８
によつて前記（＋）側入力端子に入力された基準
電圧と（−）側入力端子に入力された検出用電圧
と比較する。

このオペアンプ４８の出力電圧は抵抗器８０お
よび８６によつて分圧され、抵抗器８２を介して
オペアンプ８４の（＋）側入力端子に入力され
る。ここで、抵抗器８０および８６の分圧比は、
オペアンプ８４の（＋）側入力端子の入力電圧が
（−）側入力端子に入力される基準電圧より高く
なるよう設定される。従つて、オペアンプ４８の
出力電圧が高レベルである時は、オペアンプ８４
の出力電圧も高レベルとなり、この高レベルの信
号がトランジスタ６４に伝送され、トランジスタ
６４はオン状態になり、トライアツク２４のゲー
ト端子からトランジスタ６４の方向に電流が流れ
てトライアツク２４はオン状態となる。

前述したように、交流入力電圧が115V系であ
る場合は、オペアンプ４８の（−）側入力端子に
入力される検出用電圧は（＋）側入力端子に入力
される基準電圧より高くなることはなく、従つて
オペアンプ４８の出力電圧は連続的に高レベルに
なる。その結果、オペアンプ８４の出力電圧も高
レベルとなつてトライアツク２４はオン状態とな
り、整流回路１８は倍電圧全波整流を行う。ここ
で、例えば交流入力端に150％以上の入力電圧が
１サイクル印加された場合、オペアンプ４８の出
力信号は、（−）側入力端に入力される半波整流
された検出用電圧が（＋）側入力端に入力される
基準電圧よりも高くなる期間だけ低レベルに反転
する。この際、コンデンサ７８に充電されていた
電圧は瞬時に放電され、その結果、オペアンプ８
４の出力電圧も低レベルに反転し、トライアツク
２４がターンオフして整流回路１８はブリツジ整
流を行う。そして、次のサイクルを入力して入力
電圧が元の状態に戻ると、オペアンプ４８の出力
電圧は再び高レベルに反転し、その結果、抵抗器
８０，８６およびコンデンサ７８によつて決る時
定数によつてコンデンサ７８が充電され、このコ
ンデンサ７８の充電電圧がツエナダイオード３４
の基準電圧よりも高くなつた際にオペアンプ８４
の出力電圧が反転して高レベルとなり、トライア
ツク２４がターンオンする。

ここで、抵抗器８０，８６およびコンデンサ７
８の時定数を交流入力電圧の１サイクルより長く
かつ２サイクルより短く設定することにより、例
えば連続的に高電圧の交流電圧を入力する時は、
コンデンサ７８が完全に充電される前にオペアン
プ４８の出力が低レベルに反転しコンデンサ７８
の充電電圧は再び放電されるので、オペアンプ８
４の出力電圧が高レベルに反転することはなく、
トライアツク２４がオフ状態を維持して整流回路
１８はブリツジ整流を行う。また、入力交流電圧
が元の状態に戻つた際にはオペアンプ４８の出力
電圧は連続的に高レベルとなり、コンデンサ７８
の充電終了にオペアンプ８４の出力電圧が高レベ
ルに反転し、トライアツク２４がターンオンして
整流回路１８は倍電圧全波整流を行う。従つて、
交流入力自動切換回路の応答時間は入力交流周波
数の２サイクルに相当し、入力交流電圧を全波整
流して検出する方式に比較して50倍程早くするこ
とができる。

第２図および第３図は115Vの交流電圧を入力
中に150％の高電圧を１サイクル入力した場合の
動作特性曲線図である。第２図は、高電圧を入力
すると同時にコンデンサ７８の両端電圧が瞬間的
に降下し、その後徐々に充電され２サイクル程で
略充電が完了し、これに伴つてオペアンプ８４の
出力電圧が２サイクル程低レベルになつた後再び
高レベルに反転することを示す。また第３図は、
整流回路１８の出力電圧が高電圧の入力と同時に
上昇し、その際徐々に下降し、２サイクルで略元
の状態に回復することを示す。

第４図は、交流入力電圧を115V→230V→115V
と変化させた場合の動作特性曲線図である。図か
ら明らかなように115Vから230Vに切換えた時も
また230Vから115Vに切換えた時も、切換えると
同時に整流回路１８の出力電圧が上昇または下降
するが、その後徐々に回復して約50ｍsec（略２サ
イクル）で元の直流定電圧に回復することがわか
る。

〔発明の効果〕

前述した実施例から明らかなように、本発明に
よれば、異なる交流入力電圧に対応して整流動作
の切換を行う制御回路を設けた交流入力切換回路
において、簡単な回路構成で入力交流電圧を適正
に検出すると共に、交流入力電圧の変化に際して
はこれを迅速に検知し、これに対応してトライア
ツクをターンオンまたはターンオフすることによ
つて自動的に整流回路の動作を切換えることがで
きる。従つて、交流入力電圧の変化に対し切換操
作を誤ることなく、かつ迅速に整流回路を切換え
ることができ、この種入力電圧切換回路の安全性
の向上を図ると共に定電圧特性の安定した直流定
電圧電源を低コストに実現することができる。

特に、本発明によれば、交流入力電圧が急激
に、例えば230Vから115V以下に降下した際に
は、115V以下の期間が２サイクル以上でスイツ
チング素子がオン動作するように、例えば115V
以下の期間が２サイクル以上で充放電回路の出力
がスイツチング素子をオン動作する所定値を越え
る充電が行われるようにし、そして230Vにおい
て全波整流回路接続に形成されるブリツジ整流回
路は、交流入力電圧が急激に115V以下に降下し
た際には115V以下の期間が２サイクル以上継続
してから倍電圧整流回路接続に切り換わるよう動
作する。

また、交流入力電圧が急激に、例えば115Vか
ら150％以上高い電圧、例えば200Vに上昇した際
には、充放電回路は瞬時に放電され200Vの電圧
が１サイクルでも到来すればスイツチング素子は
直ちにオフ動作し、ブリツジ整流回路は直ちに倍
電圧整流回路接続から全波整流回路接続に切り換
わるよう動作する。

このようにして、電源スイツチの操作により発
生するサージにより、交流入力電圧が急激に、例
えば115Vから150％以上高い電圧、例えば200V
に上昇し、その後再び150Vに復帰する場合や、
瞬間停電により230Vから115V以下に降下し、そ
の後再び230Vに復帰する場合に、交流入力自動
切換回路が適切な切換えを行うことができ、これ
により電気機器に使用される電源装置を有効に保
護することができる。

以上、本発明の好適な実施例につき説明した
が、本発明の精神を逸脱しない範囲内において
種々の設計変更をなし得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る交流入力自動切換回路の
一実施例を示す回路図、第２図乃至第４図は第１
図に示す回路のそれぞれ動作特性を示す特性曲線
図、第５図は従来の交流入力自動切換回路の構成
例を示す回路図である。 １０，１２，１４，１６，２６，２８，３０，
７４，７６……ダイオード整流器、１８……ブリ
ツジ整流回路、２０，２２，３８，４０，４２，
４４，７２，７８……コンデンサ、２４……トラ
イアツク、３２，３４，３６……ツエナダイオー
ド、４６，５０，５２，５４，５６，５８，６
０，６２，６６，６８，７０，８０，８２，８
６，８８，９０……抵抗器、４８，８４……オペ
アンプ、６４……トランジスタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 交流入力電圧を整流するブリツジ整流回路の
   直流出力側に一対の平滑コンデンサを直列接続
   し、この一対の平滑コンデンサの接続点と前記ブ
   リツジ整流回路の交流入力端間をスイツチング素
   子で接続し、前記交流入力電圧の大小に応じて前
   記ブリツジ整流回路を選択的に全波整流回路接続
   または倍電圧整流回路接続するように構成して所
   要の直流電圧を得る直流定電圧電源回路におい
   て、 前記交流入力電圧を半波整流して得た脈流電圧
   と前記交流入力電圧を整流して得た基準電圧とを
   入力してこれらを比較する第１の比較回路と、 前記比較回路において脈流電圧が基準電圧より
   低い場合に充電を行うと共に前記脈流電圧が基準
   電圧より高い場合に放電を行う充放電回路と、 前記充放電回路の出力を供給すると共に、該充
   放電回路の充電の際の出力が所定値を越えた時に
   は前記スイツチング素子をオン動作させて前記ブ
   リツジ整流回路を倍電圧整流回路接続とし、また
   放電の際の出力により前記スイツチング素子をオ
   フ動作させて前記ブリツジ整流回路を全波整流回
   路接続とする第２の比較回路とを設けることを特
   徴とする交流入力自動切換回路。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の交流入力自動切
   換回路において、前記充放電回路は、前記第１の
   比較回路の出力端と前記第２の比較回路の入力端
   との間に接続された正逆のダイオード整流器と、
   前記第２の比較回路の入力端と前記ブリツジ整流
   回路の交流入力端間を接続するンデンサとから構
   成し、前記第２の比較回路の入力信号に時定数を
   もたせてなる交流入力自動切換回路。