JPH04414Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案はトライアツク等の双方向制御整流器を
用いる交流定電圧発生装置に関し、特に安定性に
すぐれ、かつ構造簡単な交流定電圧発生装置に関
する。

（従来の技術） まず第５図を参照して交流定電圧発生の原理を
説明する。第５図は正弦波入力電圧V_P（＝
Emsinθ）と実効電圧 との関係を示すグラフであり、縦軸は電圧値Ｖ、
横軸は位相角θを示している。なお、図中の符号
につけられた添数字は電圧値を表わしている。い
ま、入力電圧V_Pが90〜110Vの範囲で変化すると
き、出力実効電圧として定電圧50Vを得る場合を
考えてみる。縦軸50Vの水平線L₅₀と実効値曲線
Ve₉₀，Ve₁₀₀およびVe₁₁₀との各交点の位相各
108°，114°，119°が必要な双方向制御整流器の点
弧制御角をあらわしている。すなわち、入力電圧
が90，100，110Vと変動した場合でも、その点弧
制御角をそれぞれ108°，114°，119°に変化させれ
ば、出力実効電圧としては一定の50Vが得られる
ことがわかる。

前記点弧制御角を入力電圧曲線V_P90〜V_P110上
に移すと、交点θ₉₀，θ₁₀₀，θ₁₁₀が得られる。入力
電圧値をより広範囲にとり、点弧制御角θの点を
結ぶと出力50Vを得るに必要な制御曲線M₅₀が得
られる。同様の作業を出力実効電圧65V，80Vに
ついて行なうと、制御曲線M₆₅，M₈₀がそれぞれ
得られる。明らかなようにこの種制御曲線は、任
意の出力実効電圧値について得ることができる。

以上の考察から、所望の出力実効電圧を得るに
は、その電圧値に応じて決まる１つの制御曲線Ｍ
に従つて変化するランプ電圧を発生させ、これが
その時の入力電圧波形V_Pと交わる点で制御整流
器を点弧させて導通させればよいことがわかる。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、前記制御曲線Ｍを得るには電源
電圧変動のない正弦波入力を積分して余弦波形を
作る必要があるため、構造が複雑となり、コスト
高となる欠点があつた。また、従来よりゲートト
リガハイブリツドICなどが知られており、実用
されているが、この種従来回路は構成が複雑で高
価である。

なお、本願考案の先行技術として、例えば、特
開昭53−74877号公報に開示された装置があるが、
この装置はランプ電圧が増加する勾配を変化させ
ることにより、交流定電圧を得るようにしている
ので、回路定数等の決定が難しく、また、信頼性
に欠けるという問題があつた。また、この装置は
出力実効電圧の調整を行なうことができないの
で、使用に当つては不便であるという問題があつ
た。

さらに、この従来装置は入力交流電圧波形を利
用して前記ランプ電圧の勾配を作つているため、
該入力交流電圧波形が瞬時に大きく変化すると、
ランプ電圧の勾配がこれに追随できず、出力実効
電圧が変化してしまうという問題があつた。例え
ば、入力交流電圧波形の半周期の間のある時点
で、入力交流電圧波形が大きく変化すると、該半
周期の始点からこの変化点までは、ランプ電圧は
変化前の入力交流電圧波形に従つてランプ電圧の
勾配を決定し、その勾配で増大するが、変化点以
後該半周期の終了時までは、変化後の入力交流電
圧波形に従つて、ランプ電圧の勾配を決定する。
このため、上記のような問題があつた。

本考案の目的は、前記した従来技術の問題点を
除去し、構成が簡単で、廉価な交流定電圧発生装
置を提供するにある。

（問題点を解決するための手段および作用） 本考案においては入力電圧変動範囲を実用上起
り得る範囲、例えば85〜110Vに限定して、その
範囲において安定な交流定電圧を得るようにして
いる。第５図から前記の入力電圧範囲では各制御
曲線Ｍはほぼ直線で近似でき、またその傾斜角
a₅₀，a₆₅等もほぼ一定であることがわかる。本考
案はこの点に着目し、予定の増加率を有するラン
プ波形を制御曲線として準備し、該ランプ波形に
出力電圧誤差に応じたバイアス電圧を重畳し、そ
の立上り時点を変化させることによつて、出力実
効電圧の調整を精密に行なうようにしたものであ
る。

（実施例） 以下図面を参照して本考案を詳細に説明する。
第１図は本考案の１実施例のブロツク図、第２図
はその各部波形図である。第１図において、
ScS₁はトライアツク等の双方向制御整流器、
ScS₂は例えばプログラマブル・ユニジヤンクシ
ヨン・トランジスタを用いた電圧比較器であり、
その２入力値が等しくなつたときに導通し、パル
ストランスＴを介して前記ScS₁をトリガする。

R₁₁およびR₁₂は全波整流電源電圧を分圧する
抵抗で、分圧された電圧V₁はScS₂の一方の入力
に加えられる。V₃，V₄は全波整流電源波形をゼ
ナーダイオードZr₁，Zr₂によつてそれぞれ予定値
でクリツプした電圧であり、電圧V₃は抵抗R₃、
可変抵抗VR₁を介してコンデンサC₄を充電する。
コンデンサC₄の非接地端子はScS₂の他方入力に
接続される。一方、クリツプされた電圧V₄はシ
ユミツト回路１０に印加され、その出力として入
力電圧波形のゼロクロス点を除き、そのほぼ０〜
180°にわたつてハイレベルとなる整形波形V₅が得
られ、これが単安定マルチ１１のトリガ入力とし
て供給される。単安定マルチ１１はトリガ入力の
立上りによつて駆動され、一定幅T₁のパルス出
力V₆を発生する。前記出力V₆がトランジスタQ₁
のベースに供給されるので、トランジスタQ₁は
入力電圧波形のゼロクロス点から時間T₁の間導
通し、コンデンサC₄すなわちScS₂の他方入力端
子の電位を接地レベルに保持する。

T₁時間経過後、単安定マルチ１１の出力パル
スが消滅すると、トランジスタQ₁が遮断される
ので、抵抗R₃，VR₁を介してコンデンサC₄は電
圧V₃に充電される。その結果、コンデンサC₄、
したがつてScS₂の他方入力端子の電位は第２図
の波形V₂で示すランプ電圧となる。ScS₂の２入
力V₁，V₂の電位が等しくなつたときScS₂が導通
するので、パルストランスＴを介して制御整流器
ScS₁がトリガされて導通し、負荷Ｚに交流電圧
が印加される。入力電圧波形の180°のゼロクロス
点でScS₁は遮断され、第１図の回路は復旧する。
これにより入力電圧の値すなわち波形V₁の振幅
が第２図で示したように変動した場合でもScS₁
の点弧角が自動的に変化するため、その実効出力
波形図に斜線で示した面積は常に一定に保持され
る。

以上において、電圧V₁は第５図の入力電圧波
形を代表するものであり、電圧V₂はランプ電圧
に相当するので、これらの値を適当に選んでおけ
ば、第５図に関して前述したと全く同様に、負荷
Ｚに供給される実効電圧は所望の値に安定化され
たものとなる。

出力実効電圧を変えるには、単安定マルチ１１
を構成する可変抵抗VR₂を調整してその発振時定
数を変え、波形V₆の持続時間T₁を変えてやれば
よい。

第３図は本実施例によつて得られた結果の一例
を示すもので、入力電圧90〜110Vに対し、±3.0
％の誤差範囲の出力実効電圧50〜80Vを得るに
は、それぞれ制御曲線M₅₀〜M₈₀を含む斜線領域
内に点弧制御角があればよい。

前述の実施例ではいわゆるオープンループによ
る制御を採用したが、本考案は第４図に示すよう
に、負帰還を利用したクローズドループ制御によ
つても実施することができる。第４図では、簡単
のために第１図のScS₂、単安定マルチ１１およ
びその周辺回路のみを示している。

差動増幅器２０の一方の入力には負荷に実際に
印加されている電圧を表わす直流電圧V_Lが供給
され、他方の入力には基準電圧E_Sが印加される。
差動増幅器２０の出力はトランジスタQ₂のベー
スに加えられるので、差動増幅器の出力に相応す
る分だけのバイアスがコンデンサC₄および抵抗
R₃，VR₁よりなる積分回路に印加されることに
なる。

もつともこの場合、単安定マルチ１１が出力パ
ルスを発生している時間T₁の間はトランジスタ
Q₁が導通するので、コンデンサC₄の端子は接地
電位に保持される。トランジスタQ₁が遮断され
ると、前記バイアス電圧値を初期値としてコンデ
ンサC₄への充電が行なわれる。すなわち、この
実施例によれば、第２図のランプ電圧曲線V₂を
負荷電圧と基準値との差に応じて縦軸方向に移動
させることによつて微調整を行なうことができる
ので、第１の実施例に較べてより精度の高い電圧
安定化が達成される。

なお、以上においてScS₂の代りに他の電圧比
較器を用いてもよいことは当然である。

（考案の効果） 以上の説明から明らかなように、本考案によれ
ば、つぎのような効果が達成される。

(1) 予め定められた勾配を有するランプ電圧を用
いて交流定電圧を得ることができるので、回路
構成が簡単であり、廉価な交流定電圧装置を提
供することができる。

(2) 入力交流電圧が瞬時に大きく変化しても、ラ
ンプ電圧の勾配は変化しないので、該入力交流
電圧波形の変化に関係なく精度の良い交流定電
圧を得ることができる。すなわち、瞬間的な入
力交流電圧変動に対して、追随性が良い。

例えば、複写機等では、定着器の作動時に、
定着器の温度を一定に保つために入力交流電圧
が定着器に間欠的に供給される。この時、入力
交流電圧は瞬時に大きく変化し、原稿等を照射
するための露光ランプの光量が変化するため、
従来では大きな問題になつている。しかし、本
考案を該露光ランプに供給する電源として用い
ると、露光ランプの光量を常に安定させること
ができ、大きな効果となる。

(3) 本考案では、入力交流電圧のゼロクロス点を
基準とするランプ電圧の増加開始時定を変化さ
せる手段を有しているので、交流定電圧出力の
可変が容易にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の回路図、第２図は
その各部波形図、第３図は第１図による制御結果
の一例を示す図、第４図は本考案の他の実施例の
要部の回路図、第５図は点弧角位相制御による交
流定電圧発生の原理を説明する図である。 １０……シユミツト回路、１１……単安定マル
チ、ScS₁……双方向性制御整流器、ScS₂……プ
ログラマブル・ユニジヤンクシヨン・トランジス
タ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 入力交流回路に負荷と共に直列接続された双
   方向制御整流器を有し、その点弧角位相制御に
   より交流定電圧を発生させる装置において、電
   源電圧に変動があつても一定の出力実効電圧が
   得られるような予じめ定められた割合で増加す
   るランプ電圧を発生する装置と、入力交流電圧
   のゼロクロス点を検出する回路と、該ゼロクロ
   ス点を基準とする前記ランプ電圧の増加開始時
   点を変化させる手段と、前記手段の出力信号に
   より前記ランプ電圧を発生する装置を制御する
   手段と、入力交流電圧を代表する電圧と前記ラ
   ンプ電圧とが等しくなつたことを検知する手段
   とを具備し、前記検知手段の出力によつて前記
   双方向制御整流器を点弧させることを特徴とす
   る交流定電圧発生装置。 (2) 負荷に実際に印加されている電圧と基準電圧
   との差に対応したバイアス電圧を前記ランプ電
   圧に重畳させたことを特徴とする前記実用新案
   登録請求の範囲第１項記載の交流定電圧発生装
   置。