JPH0530729A

JPH0530729A - 整流回路の切換え回路

Info

Publication number: JPH0530729A
Application number: JP20395091A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Yoshioka; 均吉岡
Original assignee: Yutaka Electric Mfg Co Ltd
Current assignee: Yutaka Electric Mfg Co Ltd
Priority date: 1991-07-18
Filing date: 1991-07-18
Publication date: 1993-02-05
Anticipated expiration: 2015-03-15
Also published as: JP3020319B2

Abstract

(57)【要約】【目的】スイッチ素子として用いたゲート素子のゲー
ト駆動電力の低減による回路の小型化と、信頼性の高い
回路を提供することである。【構成】交流入力電圧を制御回路で検出して、１００
Ｖ系のときの倍電圧整流モードと、２００Ｖ系のときの
ブリッジ整流モードとをスイッチ素子で切換えて直流出
力電圧を一定とする整流回路において、前記スイッチ素
子としてゲート素子を用い、前記制御回路のゲート素子
切換え信号をパルス駆動信号とし、また、１００Ｖ系の
交流電源の投入時には、遅延回路により交流電源の投入
して一定時間後に、倍電圧整流モード切換え信号を出力
し、さらに、２００Ｖ系の交流電源の投入後には、瞬間
的な電圧降下があってもラッチ回路でブリッジ整流モー
ドを維持するようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、交流入力電圧の高低に
応じて整流モードを自動的に切換えるための整流回路の
切換え回路に関するものである。さらに詳しくは、交流
入力電圧が、例えば１００Ｖ系のときには倍電圧整流モ
ードに、また、２００Ｖ系のときにはブリッジ整流モー
ドに自動的に切換えて、その後段に結合するスイッチン
グ電源などの電力制御回路への直流出力電圧を一定とし
て、全世界のどのような電圧にも対応できるワールドワ
イドな動作を可能とする整流回路の切換え回路に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種の整流回路の切換え回路
の基本原理図は、図４に示されるように、交流入力電圧
１５が、入力端子１１、１２、全波整流器１０、スイッ
チ素子１９、倍電圧モード用のコンデンサ１７、１８、
出力端子１３、１４を経て電力制御回路１６に結合され
る。そして、交流入力電圧１５が、２００Ｖ系のときに
はスイッチ素子１９をオフにして全波整流器１０を作動
させるとともに、コンデンサ１７、１８を直列の１個の
コンデンサとして作動させ、ブリッジ整流モードとす
る。また、交流入力電圧１５が、１００Ｖ系のときには
スイッチ素子１９をオンにして全波整流器１０を作動さ
せるとともに、コンデンサ１７、１８を半サイクル毎に
個々に作動させ、倍電圧整流モードとする。このように
して、異なる交流入力電源であっても同一出力電圧を得
るものである。

【０００３】従来の具体的回路図は、図５に示される。
この図５において、出力端子１３、１４とコンデンサ１
７、１８の間には、クローバ回路２０が挿入され、全波
整流器１０と入力端子１１の間にはヒューズ２１が挿入
され、スイッチ素子１９とヒューズ２１の間には制御回
路２２が挿入されて制御される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】入力電圧投入時の倍電
圧整流モードからの動作開始や入力電圧の瞬時停電およ
び瞬時低下によって高い直流出力電圧が発生する可能性
がある。この高い直流出力電圧により、電力制御回路１
６が破損するのを防止するため、図５の従来回路では、
高い電圧をクローバ回路２０のツェナーダイオード２３
で検出してシリコン制御整流素子（ＳＣＲ）２４で出力
端子１３、１４間を短絡してヒューズ２１を溶解切断す
る必要があり、装置の信頼性を著しく損なっていた。

【０００５】スイッチ素子１９として用いられるトライ
アックのゲート駆動電流は、数ｍＡから数十ｍＡを必要
とする。この電力は、一般的には交流入力電圧を検出回
路２７のダイオード２８で整流して駆動回路２６を経
て、さらに抵抗２５を介して供給される。スイッチ素子
１９をオンする電力は、倍電圧整流モードにおいて、切
換えに必要な約１５０Ｖの交流入力電圧まで供給する必
要があり、駆動回路２６の最大損失は、数Ｗにも達し、
制御回路２２は大型化していた。

【０００６】交流入力電圧２００Ｖ系の投入時には、誤
動作として電圧が２００Ｖの安定電位になる以前の立上
り時に検出回路２７が１００Ｖ系の検出をして、制御回
路２２からの信号でスイッチ素子１９がオンして倍電圧
整流モードで動作し、やがて２００Ｖ系の安定電位にな
っても倍電圧整流するため、電力制御回路１６への直流
出力電圧が高くなり、この電力制御回路１６を破損して
しまうという問題があった。

【０００７】交流入力電圧２００Ｖ系でブリッジ整流モ
ードになった後に、電圧の瞬時停電や瞬時低下が発生す
ると、誤動作として制御回路２２が１００Ｖ系の検出を
して倍電圧整流モードに切換わり、その後入力電圧が復
帰したときに２００Ｖ系の倍電圧整流モードになると、
電力制御回路１６への直流出力電圧が高くなり、この電
力制御回路１６を破損してしまうという問題があった。

【０００８】交流入力電圧２００Ｖ系の検出をする場
合、従来は交流入力電圧を検出回路２７のダイオード２
８で半波整流して検出している。また、スイッチ素子１
９であるトライアックは、一度オンすると、そのサイク
ルはオフすることができない。さらに、交流入力電圧を
半波整流で検出すると、半サイクル以内の交流入力電圧
の上昇が検出できず、前記スイッチ素子１９であるトラ
イアックが半サイクルでオフできないことも含めて、結
果的にスイッチ素子１９であるトライアックは、１サイ
クル倍電圧整流モードとなり、電力制御回路１６への直
流出力電圧が高くなり、この電力制御回路１６を破損し
てしまうという問題があった。本発明は、スイッチ素子
として用いたゲート素子のゲート駆動電力の低減による
回路の小型化と、信頼性の高い回路を提供することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、交流入力電圧
を制御回路で検出して、この制御回路の切換え信号に
て、１００Ｖ系のときの倍電圧整流モードと、２００Ｖ
系のときのブリッジ整流モードとをスイッチ素子で切換
えて直流出力電圧を一定とする整流回路において、前記
スイッチ素子としてゲート素子を用い、前記制御回路の
ゲート素子切換え信号をパルス駆動信号としたことを特
徴とする整流回路の切換え回路である。また、１００Ｖ
系の交流電源の投入時には、投入してから一定時間後
に、倍電圧整流モード切換え信号を出力するための遅延
回路を、制御回路内に設けてなるものである。２００Ｖ
系の交流電源の投入時には、投入後に、瞬間的な電圧降
下があってもブリッジ整流モードを維持するためのラッ
チ回路を、制御回路内に設けてなるものである。さら
に、交流入力電圧を検出する制御回路の検出回路は、全
波整流器を具備し、スイッチ素子の誤導通期間を可及的
に少なくしたものである。

【００１０】

【作用】ａ．交流入力電圧１５が１００Ｖ系の場合。（１）交流入力電圧は、全波整流器３２で全波整流し、
コンデンサ３３で平滑され、ツェナーダイオード３６に
加えられる。１００Ｖ系の電圧は、ツェナーダイオード
３６のしきい値を越えず、ラッチ回路３０はオフ状態と
なる。（２）倍電圧整流モードに切換える時間は、遅延回路３
１により遅延される。この時間は、少なくとも入力交流
電圧をコンデンサ３３に充電完了するまでの、数サイク
ル分以上の時定数を選択する。（３）コンデンサ３３に充電完了後、駆動回路２６のト
ランジスタ４６がオンすることによって、コンデンサ５
１の充電電圧が、発光ダイオード５４の順方向電圧とト
リガーダイオード５２のしきい値電圧を合計した電圧を
越えることになり、発光ダイオード５４側電流としてパ
ルス状の電流を流し、電気的に絶縁された駆動信号を出
力する。この結果、スイッチ素子１９がオンし、倍電圧
整流モードとなり、交流入力電圧１５が１００Ｖであれ
ば、直流出力電圧は、約２８２Ｖとなる。

【００１１】ｂ．交流入力電圧１５が２００Ｖ系の場
合。（１）交流入力電圧１５からの交流入力電圧は、全波整
流器３２で全波整流し、コンデンサ３３で平滑され、ツ
ェナーダイオード３６に加えられる。２００Ｖ系の電圧
は、ツェナーダイオード３６のしきい値を越えて、ラッ
チ回路３０はオン状態でラッチする。（２）遅延回路３１におけるコンデンサ４５の正極は、
ラッチ回路３０のオンで接地されているので、遅延回路
３１のコンデンサ４５は充電されない。（３）駆動回路２６のトランジスタ４６がオフ状態なの
で、コンデンサ５１が接地されずトリガーダイオード５
２が動作しない。このため、発光ダイオード５４を流れ
る電流が存在せず、電気的に絶縁された受光部５５のゲ
ート駆動電流も出力しない。そのため、スイッチ素子１
９には、ゲート駆動電流が供給されず、ブリッジ整流モ
ードのままで動作する。交流入力電圧の瞬時降下して
も、ラッチ回路３０によってラッチされ、倍電圧整流モ
ードには切り替わらない。この結果、交流入力電圧１５
が２００Ｖであれば、倍電圧整流モードと同様、直流出
力電圧は、約２８２Ｖとなる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明
する。交流入力電圧１５の入力端子１１、１２には、ヒ
ューズ２１を介して全波整流器１０が結合されている。
この全波整流器１０の出力側には、コンデンサ１７、１
８とこれらの放電用抵抗６０、６１が結合され、さら
に、出力端子１３、１４に電力制御回路１６が結合され
る。また、前記全波整流器１０とコンデンサ１７、１８
との間にはスイッチ素子１９が挿入されている。このス
イッチ素子１９は、トライアック５９を主体とするもの
で、ターミナルＴ₁、Ｔ₂の間に誤動作防止用の抵抗６２
とコンデンサ６３が結合され、また、ターミナルＴ₁と
ゲートの間にノイズフィルタとしての抵抗６４とコンデ
ンサ６５が結合されている。

【００１３】前記スイッチ素子１９のゲートとターミナ
ルＴ₂には、オン、オフを制御するための制御回路２２
が結合されている。この制御回路２２は、交流入力電圧
１５の電圧を検出するための検出回路２７、検出状態を
ラッチするためのラッチ回路３０、動作開始を遅延する
ための遅延回路３１、前記スイッチ素子１９を駆動する
ための駆動回路２６からなる。

【００１４】前記検出回路２７は、全波整流器３２、平
滑用コンデンサ３３、分圧用抵抗３４、３５、ツェナー
ダイオード３６、抵抗３７からなる。前記ラッチ回路３
０は、トランジスタ３８、３９で構成されたシリコン制
御スイッチ（ＳＣＳ）、ツェナーダイオード４０、抵抗
４１、４２、逆流阻止用ダイオード４３からなる。前記
遅延回路３１は、抵抗４４、コンデンサ４５からなる。
前記駆動回路２６は、トランジスタ４６、抵抗４７、４
８、４９、５０、コンデンサ５１、トリガーダイオード
５２、ホトカプラ５３からなり、このホトカプラ５３
は、発光部（ホトダイオード）５４と受光部（ホトトラ
イアック）５５で構成され、受光部５５は抵抗２５を介
して前記トライアック５９のターミナルＴ₂とゲートに
結合されている。

【００１５】以上のような構成における作用を説明す
る。ａ．交流入力電圧１５が１００Ｖ系（１００、１１０、
１１５、１２０Ｖなど）の場合。なお、整流回路は、ス
イッチ素子１９がオフ状態なので、交流入力電圧１５が
加えられると、まずブリッジ整流モードで動作を開始す
る。（１）交流入力電圧１５は、制御回路２２の検出回路２
７に入力し、全波整流器３２で全波整流され、コンデン
サ３３で平滑され、抵抗３４、３５で分圧され、ツェナ
ーダイオード３６に加えられる。交流入力電圧１５が１
００Ｖ系なので、前記分圧された電圧は、ツェナーダイ
オード３６のしきい値を越えず、ラッチ回路３０のトラ
ンジスタ３８、３９からなるサイリスタはオフ状態とな
る。ツェナーダイオード３６は、トランジスタ３９のＶ
ｂｅの温度係数をキャンセルし、回路の動作を温度に対
して安定化できる電圧として、５．６〜６．８Ｖを選択
する。抵抗３４、３５、３７は、交流入力電圧が約１５
０Ｖのしきい値になるように選択する。また、ツェナー
ダイオード４０は、トランジスタ３８とコンデンサ４５
の耐圧を抑制し、低圧品を使用するためのものである。

【００１６】（２）倍電圧整流モードに切換える時間
は、抵抗４４とコンデンサ４５からなる遅延回路３１に
より遅延され、駆動回路２６のトランジスタ４６をオン
するタイミングを任意に設定する。この時間は、少なく
とも入力交流電圧１５をコンデンサ３３に充電完了する
までの、数サイクル分（５０Ｈｚで数１０ｍｓｅｃ）以
上の時定数を選択する必要がある。また、ラッチ回路３
０のダイオード４３は、抵抗４１から抵抗４２への経路
によってコンデンサ４５を充電しないようにするための
ものである。

【００１７】（３）コンデンサ４５が充電され、駆動回
路２６のトランジスタ４６がオンすることによって、抵
抗４９でコンデンサ５１を充電した電圧が、ホトカプラ
５３の発光部５４の順方向電圧とトリガーダイオード５
２のしきい値電圧を合計した電圧を越えることになり、
ホトカプラ５３の発光部５４側電流としてパルス状の電
流を流し、電気的に絶縁された駆動信号を出力する。パ
ルス状電流の周波数は、入力電圧と抵抗４９、そしてコ
ンデンサ５１の充電時間で決定されるトリガーダイオー
ド５２の発振周期であるが、ホトトライアックからなる
受光部５５を安定した動作とするためには、少なくとも
商用半サイクルあたり３０回程度は必要である。また、
抵抗５０は、ホトカプラ５３の電流制限および波形整形
のためのものである。この結果として、スイッチ素子１
９のトライアック５９がオンし、倍電圧整流モードとな
り、交流入力電圧１５が１００Ｖであれば、出力端子１
３、１４間の直流出力電圧は、約２８２Ｖとなる。

【００１８】ｂ．交流入力電圧１５が２００Ｖ系（２０
０、２２０、２３０、２４０Ｖなど）の場合。なお、整
流回路は、スイッチ素子１９が常にオフ状態で、ブリッ
ジ全波整流モードとなる。（１）交流入力電圧１５は、制御回路２２の検出回路２
７に入力し、全波整流器３２で全波整流され、コンデン
サ３３で平滑され、抵抗３４、３５で分圧され、ツェナ
ーダイオード３６に加えられる。交流入力電圧１５が２
００Ｖ系なので、前記分圧された電圧は、ツェナーダイ
オード３６のしきい値を越えて、ラッチ回路３０のトラ
ンジスタ３８、３９からなるサイリスタはオン状態でラ
ッチする。

【００１９】（２）遅延回路３１におけるコンデンサ４
５の正極は、ダイオード４３を通してトランジスタ３
８、３９からなるサイリスタにて接地されているので、
コンデンサ４５は充電されず、遅延回路３１の遅延時間
は、２００Ｖ系では全く関係がない。

【００２０】（３）駆動回路２６のトランジスタ４６が
オフ状態なので、コンデンサ５１が接地されずトリガー
ダイオード５２が動作しない。このため、ホトカプラ５
３の発光部５４を流れる電流が存在せず、電気的に絶縁
された受光部５５のゲート駆動電流も出力しない。この
結果、スイッチ素子１９のトライアック５９には、ゲー
ト駆動電流が供給されず、ブリッジ整流モードのままで
動作する。もし、交流入力電圧の瞬時停電や瞬時低下に
より、ラッチ回路３０のトランジスタ３８、３９が瞬間
的にオフしたとしても、遅延回路３１のコンデンサ４５
が充電する前にトランジスタ３８、３９がオンして、交
流入力電圧１００Ｖ系の検出をせず、倍電圧整流モード
には切り替わらない。この結果として、交流入力電圧１
５が２００Ｖであれば、倍電圧整流モードと同様、出力
端子１３、１４間の直流出力電圧は、約２８２Ｖとな
る。

【００２１】図２は、交流入力電圧に対する直流出力電
圧の関係を示すグラフで、このグラフにより、交流入力
電圧が約５０Ｖで制御回路２２が動作を開始し、約１５
０Ｖで倍電圧整流モードからブリッジ整流モードへ切り
替わることがわかる。

【００２２】つぎに、図３は、本発明の他の実施例を示
すもので、制御回路２２のラッチ回路３０をＳＣＲ７０
で構成した例を示している。すなわち、ＳＣＲ７０のタ
ーミナルＴ₁、Ｔ₂を前記コンデンサ４５に結合し、ま
た、ゲートとターミナルＴ₁との間に抵抗７１、コンデ
ンサ７２からなるノイズフィルタと抵抗７３とを挿入し
たものである。このような構成における動作は、図１の
場合とほとんど変わるところはない。

【００２３】

【発明の効果】（１）スイッチ素子としてゲート素子を
用いるとともに、このゲート素子の切換え信号をパルス
駆動信号としたので、ゲート駆動電力の低減による回路
の小型化と、信頼性の高い回路を提供できる。

【００２４】（２）ゲート素子として使用されるトライ
アックは、一般的に保持電流という一度オンすると主電
流が最低電流にならない限りオンを継続する特性や、ラ
ッチングカレントと呼ばれるゲート信号がなくなっても
主電流が最低電流にならない限りオンを継続する特性が
ある。また、トライアックのゲート駆動信号を電気的に
絶縁するため光素子が使用され、発光部側をパルス駆動
するとホトダイオードの特性から、略連続点灯する特性
がある。本発明は、これらの特性を有効に利用して、ト
ライアックを光素子でパルス駆動することによって従来
と同様の動作が可能であるばかりか、ゲート駆動電力を
大幅に低減できる。

【００２５】（３）１００Ｖ系の交流電源を投入してか
ら一定時間後に、倍電圧整流モード切換え信号を出力す
るための遅延回路を、制御回路内に設けたので、２００
Ｖ系のブリッジ整流モードの場合、途中の立上りの際の
１００Ｖの段階で倍電圧整流モードに切り替わって誤動
作することがない。

【００２６】（４）２００Ｖ系の交流電源の運転時に、
瞬間的な電圧降下があってもブリッジ整流モードを維持
するためのラッチ回路を、制御回路内に設けたので、２
００Ｖ系に戻ったときに倍電圧整流モードとなることは
ない。

【００２７】（５）２００Ｖ系のブリッジ整流モードを
検出する場合、従来は、交流入力電圧を半波整流して検
出していたが、トライアックは、一度オンするとそのサ
イクル内はオフできず、半波整流による検出の遅れとト
ライアックの特性から、１サイクル誤動作する。しか
し、本発明では、交流入力電圧を検出する制御回路の検
出回路は、全波整流器を具備し、スイッチ素子の誤導通
期間を可及的に少なくしたので、半サイクルの改善がで
き、電力制御回路の破損を半分の確率にすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の整流回路の切換え回路の一実施例を示
す電気回路図である。

【図２】交流入力電圧と直流出力電圧の特性グラフであ
る。

【図３】本発明の整流回路の切換え回路の他の実施例を
示す電気回路図である。

【図４】整流回路の切換え回路の原理図である。

【図５】従来の整流回路の切換え回路を示す電気回路図
である。

【符号の説明】

１０…全波整流器、１１…入力端子、１２…入力端子、
１３…出力端子、１４…出力端子、１５…交流入力電
圧、１６…電力制御回路、１７…コンデンサ、１８…コ
ンデンサ、１９…スイッチ素子、２０…クローバ回路、
２１…ヒューズ、２２…制御回路、２３…ツェナーダイ
オード、２４…３端子サイリスタ、２５…抵抗、２６…
駆動回路、２７…検出回路、２８…ダイオード、３０…
ラッチ回路、３１…遅延回路、３２…全波整流器、３３
…コンデンサ、３４…抵抗、３５…抵抗、３６…ツェナ
ーダイオード、３７…抵抗、３８…トランジスタ、３９
…トランジスタ、４０…ツェナーダイオード、４１…抵
抗、４２…抵抗、４３…ダイオード、４４…抵抗、４５
…コンデンサ、４６…トランジスタ、４７…抵抗、４８
…抵抗、４９…抵抗、５０…抵抗、５１…コンデンサ、
５２…トリガーダイオード、５３…ホトカプラ、５４…
発光部、５５…受光部、５９…トライアック、６０…抵
抗、６１…抵抗、６２…抵抗、６３…コンデンサ、６４
…抵抗、６５…コンデンサ、７１…抵抗、７２…コンデ
ンサ、７３…ゲート電流抑制抵抗。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流入力電圧を制御回路で検出して、こ
の制御回路の切換え信号にて、１００Ｖ系のときの倍電
圧整流モードと、２００Ｖ系のときのブリッジ整流モー
ドとをスイッチ素子で切換えて直流出力電圧を一定とす
る整流回路において、前記スイッチ素子としてゲート素
子を用い、前記制御回路のゲート素子切換え信号をパル
ス駆動信号としたことを特徴とする整流回路の切換え回
路。
【請求項２】１００Ｖ系の交流電源を投入してから一
定時間後に、倍電圧整流モード切換え信号を出力するた
めの遅延回路を、制御回路内に設けてなる請求項１記載
の整流回路の切換え回路。
【請求項３】２００Ｖ系の交流電源の投入後に、瞬間
的な電圧降下があってもブリッジ整流モードを維持する
ためのラッチ回路を、制御回路内に設けてなる請求項１
記載の整流回路の切換え回路。
【請求項４】交流入力電圧を検出する制御回路の検出
回路は、全波整流器を具備し、スイッチ素子の誤導通期
間を可及的に少なくした請求項１記載の整流回路の切換
え回路。