JPH05299940A - コンデンサの分圧制御装置 - Google Patents
コンデンサの分圧制御装置Info
- Publication number
- JPH05299940A JPH05299940A JP4106310A JP10631092A JPH05299940A JP H05299940 A JPH05299940 A JP H05299940A JP 4106310 A JP4106310 A JP 4106310A JP 10631092 A JP10631092 A JP 10631092A JP H05299940 A JPH05299940 A JP H05299940A
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- JP
- Japan
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- capacitor
- capacitors
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- balance
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 直列接続した複数のコンデンサの電圧バラン
スを良くすると共に無駄な消費電力をなくすこと。 【構成】 それぞれのコンデンサ１、２と並列にそのコ
ンデンサの電圧が設定電圧を越えたとき導通するトラン
ジスタ１０１、２０１を設け、コンデンサの分担電圧を
バランスさせる。
スを良くすると共に無駄な消費電力をなくすこと。 【構成】 それぞれのコンデンサ１、２と並列にそのコ
ンデンサの電圧が設定電圧を越えたとき導通するトラン
ジスタ１０１、２０１を設け、コンデンサの分担電圧を
バランスさせる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コンデンサの直列接続
時の電圧分担をバランスさせるコンデンサの分圧制御装
置に関する。
時の電圧分担をバランスさせるコンデンサの分圧制御装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年大容量二重層コンデンサが開発さ
れ、バッテリーの代替用としての使用が考えられてい
る。例えば、定格使用電圧２．３Ｖ、１５００Ｆで１０
０Ａ以上の充放電が可能なパワー用ゴールドキャパシタ
がその一例である。
れ、バッテリーの代替用としての使用が考えられてい
る。例えば、定格使用電圧２．３Ｖ、１５００Ｆで１０
０Ａ以上の充放電が可能なパワー用ゴールドキャパシタ
がその一例である。
【０００３】一般にこの種のコンデンサは極めて大容量
であるが、定格電圧が低く５．５Ｖが現状の最大であ
る。従って、数百Ｖの一般の産業用に応用するときは数
十個から数百個直列に接続して使用しなければならな
い。
であるが、定格電圧が低く５．５Ｖが現状の最大であ
る。従って、数百Ｖの一般の産業用に応用するときは数
十個から数百個直列に接続して使用しなければならな
い。
【０００４】このように多数のコンデンサを直列接続し
た場合の各コンデンサの電圧は±５％程度のアンバラン
スに保つことが信頼性向上から必要と考えられている。
更にバッタリ代替として使用する場合は放電電流を少な
くしないと使用できない。
た場合の各コンデンサの電圧は±５％程度のアンバラン
スに保つことが信頼性向上から必要と考えられている。
更にバッタリ代替として使用する場合は放電電流を少な
くしないと使用できない。
【０００５】従来のコンデンサの分圧制御方法を図３
（ａ）に示しその作用について説明する。コンデンサ
１、コンデンサ２、…コンデンサｎを直列に接続し、そ
れぞれのコンデンサに、抵抗１１、抵抗１２、…抵抗１
ｎを並列に接続して電圧分担の改善を図っている。
（ａ）に示しその作用について説明する。コンデンサ
１、コンデンサ２、…コンデンサｎを直列に接続し、そ
れぞれのコンデンサに、抵抗１１、抵抗１２、…抵抗１
ｎを並列に接続して電圧分担の改善を図っている。
【０００６】この場合、コンデンサ１の電圧をＶC1、コ
ンデンサ２の電圧をＶC2とし、抵抗１１、抵抗１２の抵
抗値をそれぞれＲ1 、Ｒ2 （Ｒ1 ＝Ｒ2 ＝Ｒ）とする。
ンデンサ２の電圧をＶC2とし、抵抗１１、抵抗１２の抵
抗値をそれぞれＲ1 、Ｒ2 （Ｒ1 ＝Ｒ2 ＝Ｒ）とする。
【０００７】今、時刻ｔ1 で、ＶC1, ＶC2が図３（ｂ）
に示すようにアンバランスした場合、バランスに有効に
作用する電流ｉはｉ＝（ＶC1−ＶC2）／Ｒで表わされ、
この電流の作用により図示のように電圧バランスが行わ
れる。
に示すようにアンバランスした場合、バランスに有効に
作用する電流ｉはｉ＝（ＶC1−ＶC2）／Ｒで表わされ、
この電流の作用により図示のように電圧バランスが行わ
れる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記従来方法におい
て、例えば、ＶC1＝３．１５Ｖ、ＶC2＝２．８５Ｖで、
平均電圧が３Ｖのアンバランスがあった場合を考え、Ｒ
＝１０Ωとすると、ｉ＝０．０３（Ａ）となり、バラン
スに有効な電流はわずか３０ｍＡである。
て、例えば、ＶC1＝３．１５Ｖ、ＶC2＝２．８５Ｖで、
平均電圧が３Ｖのアンバランスがあった場合を考え、Ｒ
＝１０Ωとすると、ｉ＝０．０３（Ａ）となり、バラン
スに有効な電流はわずか３０ｍＡである。
【０００９】一方、抵抗１１，１２に流れる電流は約
０．３Ａで約０．９Ｗの損失が生じコンデンサを１００
個直列にした場合は９０Ｗの損失となる。
０．３Ａで約０．９Ｗの損失が生じコンデンサを１００
個直列にした場合は９０Ｗの損失となる。
【００１０】このように９０Ｗの損失を発生するが、こ
の内９Ｗ分が電圧バランスに有効で７９Ｗは無駄な電力
となる。しかも電圧がバランスした後はすべてが無駄な
電力消費となるため平均的には９９％以上が無駄な電力
消費となり、コンデンサ電荷を無駄に放電してしまうと
いう問題がある。
の内９Ｗ分が電圧バランスに有効で７９Ｗは無駄な電力
となる。しかも電圧がバランスした後はすべてが無駄な
電力消費となるため平均的には９９％以上が無駄な電力
消費となり、コンデンサ電荷を無駄に放電してしまうと
いう問題がある。
【００１１】本発明は上記問題を解消しようとしてなさ
れたもので、その目的とするところは、電圧のアンバラ
ス時のみ有効に動作し、電圧がバランスしたときは電力
消費のないコンデンサの分圧制御装置を得ることにあ
る。
れたもので、その目的とするところは、電圧のアンバラ
ス時のみ有効に動作し、電圧がバランスしたときは電力
消費のないコンデンサの分圧制御装置を得ることにあ
る。
【００１２】
【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、 （１）直列接続した複数のコンデンサと、それぞれのコ
ンデンサと並列にそのコンデンサの電圧が設定電圧を越
えたとき導通するトランジスタを設け、コンデンサの分
担電圧をバランスさせる。
に、本発明は、 （１）直列接続した複数のコンデンサと、それぞれのコ
ンデンサと並列にそのコンデンサの電圧が設定電圧を越
えたとき導通するトランジスタを設け、コンデンサの分
担電圧をバランスさせる。
【００１３】（２）直列接続した複数のコンデンサと、
それぞれのコンデンサと並列に定電圧ダイオードあるい
は定電圧ダイオードと抵抗の直列回路を接続し、コンデ
ンサの分担電圧をバランスさせる。
それぞれのコンデンサと並列に定電圧ダイオードあるい
は定電圧ダイオードと抵抗の直列回路を接続し、コンデ
ンサの分担電圧をバランスさせる。
【００１４】
【作用】（１）任意のコンデンサの電圧がアンバランス
により設定電圧を越えるとトランジスタが導通し、該コ
ンデンサの電荷を放電させて分担電圧をバランスさせ、
設定電圧以下になるとトランジスタは非導通となり電力
損失がなくなる。
により設定電圧を越えるとトランジスタが導通し、該コ
ンデンサの電荷を放電させて分担電圧をバランスさせ、
設定電圧以下になるとトランジスタは非導通となり電力
損失がなくなる。
【００１５】（２）任意のコンデンサの電圧がアンバラ
ンスにより定電圧ダイオードのゼナー電圧を越えると該
コンデンサの電荷を放電させて分担電圧をバラスンさ
せ、ゼナー電圧以下になると電力損失がなくなる。
ンスにより定電圧ダイオードのゼナー電圧を越えると該
コンデンサの電荷を放電させて分担電圧をバラスンさ
せ、ゼナー電圧以下になると電力損失がなくなる。
【００１６】
【実施例】本発明の一実施例として、トランジスタを用
いたコンデンサの分圧制御装置の場合について図１を用
いて説明する。
いたコンデンサの分圧制御装置の場合について図１を用
いて説明する。
【００１７】直列接続される各コンデンサ１、２と並列
にそれぞれＭＯＳＦＥＴ１０１、２０１を接続すると共
に分圧抵抗１０２と１０３、２０２と２０３を接続しそ
の分電圧をＭＯＳＦＥＴ１０１、２０１のゲートにそれ
ぞれ加える。この場合、分圧抵抗による分圧比はコンデ
ンサの定格電圧を越えたときＭＯＳＦＥＴが導通を開始
するように設定する。図１は２個のコンデンサ１、２の
直列接続を示したが、このような回路が多数個直列に接
続される。
にそれぞれＭＯＳＦＥＴ１０１、２０１を接続すると共
に分圧抵抗１０２と１０３、２０２と２０３を接続しそ
の分電圧をＭＯＳＦＥＴ１０１、２０１のゲートにそれ
ぞれ加える。この場合、分圧抵抗による分圧比はコンデ
ンサの定格電圧を越えたときＭＯＳＦＥＴが導通を開始
するように設定する。図１は２個のコンデンサ１、２の
直列接続を示したが、このような回路が多数個直列に接
続される。
【００１８】ＭＯＳＦＥＴの特性例として、ゲート電圧
が２Ｖ以上でドレイン電流が急増する図１（ｂ）に示す
もの（４Ｖゲート駆動用ＦＥＴ、２ＳＫ１３７９）があ
る。このような特性では例えば分圧抵抗１０２、１０３
によりコンデンサ電圧が３Ｖ以上になるとゲート電圧が
２Ｖ以上になるよう分圧すれば、コンデンサ電圧が３Ｖ
以上で放電電流が増加するが、３Ｖ未満では放電電流が
ほとんど流れないように制御することができる。
が２Ｖ以上でドレイン電流が急増する図１（ｂ）に示す
もの（４Ｖゲート駆動用ＦＥＴ、２ＳＫ１３７９）があ
る。このような特性では例えば分圧抵抗１０２、１０３
によりコンデンサ電圧が３Ｖ以上になるとゲート電圧が
２Ｖ以上になるよう分圧すれば、コンデンサ電圧が３Ｖ
以上で放電電流が増加するが、３Ｖ未満では放電電流が
ほとんど流れないように制御することができる。
【００１９】これにより、電圧が上昇し過ぎたコンデン
サのみ放電し、コンデンサ電圧が定格以下のものは放電
しないので無駄な電力消費をなくすことができる。な
お、分圧抵抗１０２、１０３は高抵抗とすることができ
るので、その電力消費は無視することができ、ＦＥＴの
ゲート電圧上昇によりドレイン電流が流れ始めるスレッ
ショルド電圧は温度に対して安定である特徴がある。本
発明の他の実施例として図２（ａ）に示すようにＭＯＳ
ＦＥＴ１０１のドレインに抵抗１０４を接続して最大電
流を制限しても同様の効果が得られる。また、図２
（ｂ）に示すように、ソース側に抵抗１０５を入れると
ゲート電圧に対するドレイン電流の感度を下げることが
できる。
サのみ放電し、コンデンサ電圧が定格以下のものは放電
しないので無駄な電力消費をなくすことができる。な
お、分圧抵抗１０２、１０３は高抵抗とすることができ
るので、その電力消費は無視することができ、ＦＥＴの
ゲート電圧上昇によりドレイン電流が流れ始めるスレッ
ショルド電圧は温度に対して安定である特徴がある。本
発明の他の実施例として図２（ａ）に示すようにＭＯＳ
ＦＥＴ１０１のドレインに抵抗１０４を接続して最大電
流を制限しても同様の効果が得られる。また、図２
（ｂ）に示すように、ソース側に抵抗１０５を入れると
ゲート電圧に対するドレイン電流の感度を下げることが
できる。
【００２０】また、図２（ｃ）に示すように、コンデン
サ電圧ＶC を定電圧ダイオード１０６で検出し、抵抗１
０７でゼナー電圧以上の電圧を検出しトランジスタ１０
８と抵抗１０９、１１０でエミッタフォロア回路を構成
すれば、図２（ｄ）のようにＶC に対して電流ｉを制御
することも可能である。また、ＭＯＳＦＥＴやバイポー
ラトランジスタはＰチャネルの逆特性を使用しても作用
は同じである。
サ電圧ＶC を定電圧ダイオード１０６で検出し、抵抗１
０７でゼナー電圧以上の電圧を検出しトランジスタ１０
８と抵抗１０９、１１０でエミッタフォロア回路を構成
すれば、図２（ｄ）のようにＶC に対して電流ｉを制御
することも可能である。また、ＭＯＳＦＥＴやバイポー
ラトランジスタはＰチャネルの逆特性を使用しても作用
は同じである。
【００２１】また、図２（ｅ）に示すように、定電圧ダ
イオード１１１と抵抗１１２を直列にしても図２（ｄ）
の特性が得られることから高電力の定電圧ダイオードを
使用することで同等の効果を得ることができる。なお抵
抗１１２は定電圧ダイオードのパンク事故のための保護
用抵抗であるので場合によっては省略することができ
る。なお、電圧検出、比較、トランジスタ駆動部に増幅
器などを含む回路やＩＣを使用できることは説明するま
でもない。
イオード１１１と抵抗１１２を直列にしても図２（ｄ）
の特性が得られることから高電力の定電圧ダイオードを
使用することで同等の効果を得ることができる。なお抵
抗１１２は定電圧ダイオードのパンク事故のための保護
用抵抗であるので場合によっては省略することができ
る。なお、電圧検出、比較、トランジスタ駆動部に増幅
器などを含む回路やＩＣを使用できることは説明するま
でもない。
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、コンデンサ電圧が設定
値以上となった時のみ電荷を放電して電圧を下げること
により、電圧バランスを保つことができ、定常時の電力
損失は従来の１／１００以下となり、コンデンサをバッ
テリーの代替として使う場合、電圧保持時間を著しく延
長することができ、極めて省エネルギーなコンデンサの
分圧制御装置を得ることができる。
値以上となった時のみ電荷を放電して電圧を下げること
により、電圧バランスを保つことができ、定常時の電力
損失は従来の１／１００以下となり、コンデンサをバッ
テリーの代替として使う場合、電圧保持時間を著しく延
長することができ、極めて省エネルギーなコンデンサの
分圧制御装置を得ることができる。
【図１】（ａ）は本発明のコンデンサの分圧制御装置の
一実施例を示す回路構成図、（ｂ）はその作用を説明す
るための特性図。
一実施例を示す回路構成図、（ｂ）はその作用を説明す
るための特性図。
【図２】本発明の他の実施例を示す図で、（ａ）（ｂ）
（ｃ）（ｅ）は要部構成図、（ｄ）は作用を説明するた
めの特性図。
（ｃ）（ｅ）は要部構成図、（ｄ）は作用を説明するた
めの特性図。
【図３】従来のコンデンサの分圧制御方法を示す図で、
（ａ）は回路構成図、（ｂ）はその作用を説明するため
の特性図。
（ａ）は回路構成図、（ｂ）はその作用を説明するため
の特性図。
１、２…コンデンサ １０１、２０１…ＭＯＳＦＥＴ １０２〜１０５、２０２、２０３…抵抗 １０６、１１１…定電圧ダイオード １０８…トランジスタ １０７、１０９、１１０、１１２…抵抗
Claims (2)
- 【請求項１】 直列接続した複数のコンデンサと、それ
ぞれのコンデンサと並列にそのコンデンサの電圧が設定
電圧を越えたとき導通するトランジスタを設け、コンデ
ンサの分担電圧をバランスさせることを特徴とするコン
デンサの分圧制御装置。 - 【請求項２】 直列接続した複数のコンデンサと、それ
ぞれのコンデンサと並列に定電圧ダイオードあるいは定
電圧ダイオードと抵抗の直列回路を接続し、コンデンサ
の分担電圧をバランスさせることを特徴とするコンデン
サの分圧制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4106310A JPH05299940A (ja) | 1992-04-24 | 1992-04-24 | コンデンサの分圧制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4106310A JPH05299940A (ja) | 1992-04-24 | 1992-04-24 | コンデンサの分圧制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05299940A true JPH05299940A (ja) | 1993-11-12 |
Family
ID=14430420
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4106310A Pending JPH05299940A (ja) | 1992-04-24 | 1992-04-24 | コンデンサの分圧制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05299940A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1315276A2 (en) * | 2001-11-27 | 2003-05-28 | Power Integrations, Inc. | Method and apparatus for balancing active capacitor leakage current |
| GB2436936A (en) * | 2006-03-16 | 2007-10-10 | Cooper Technologies Co | Active balancing of capacitor voltages |
| JP2008236826A (ja) * | 2007-03-16 | 2008-10-02 | Cooper Technologies Co | 電圧不平衡を制御するためのコイルレス回路を有するシステム、コンデンサ保護・平衡化回路モジュールおよびコンデンサデバイス |
-
1992
- 1992-04-24 JP JP4106310A patent/JPH05299940A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1315276A2 (en) * | 2001-11-27 | 2003-05-28 | Power Integrations, Inc. | Method and apparatus for balancing active capacitor leakage current |
| EP1315276A3 (en) * | 2001-11-27 | 2005-03-23 | Power Integrations, Inc. | Method and apparatus for balancing active capacitor leakage current |
| US6980451B2 (en) | 2001-11-27 | 2005-12-27 | Power Integrations, Inc. | Method and apparatus for balancing active capacitor leakage current |
| US7133301B2 (en) | 2001-11-27 | 2006-11-07 | Power Integrations, Inc. | Method and apparatus for balancing active capacitor leakage current |
| US7397680B2 (en) | 2001-11-27 | 2008-07-08 | Power Integrations, Inc. | Method and apparatus for balancing active capacitor leakage current |
| GB2436936A (en) * | 2006-03-16 | 2007-10-10 | Cooper Technologies Co | Active balancing of capacitor voltages |
| JP2008236826A (ja) * | 2007-03-16 | 2008-10-02 | Cooper Technologies Co | 電圧不平衡を制御するためのコイルレス回路を有するシステム、コンデンサ保護・平衡化回路モジュールおよびコンデンサデバイス |
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