JPH0556633A - 定電圧装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】定電圧装置において、主トランジスタのコレク
タとべースとの間に接続されるベース抵抗で発生する損
失を減少させ装置の効率を上げる。 【構成】整流回路２と、この負側直流出力端子Ｎにその
エミッタが接続され、そのコレクタは負荷７がその両端
子間に接続される充電コンデンサ６を介して正側直流出
力端子Ｐに接続される主トランジスタ５と、この主トラ
ンジスタのベースとコレクタとの間に前記充電コンデン
サ６を介し接続されたベース抵抗１４を介して加えられ
る主トランジスタ５のベース電流を制御して前記充電コ
ンデンサ６の端子間電圧を一定になるようこの主トラン
ジスタ５を開閉制御する制御回路２１とから構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は広く電子装置の電源とし
用いられる定電圧装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来の定電圧装置の一例を示す回
路図である。図３において、交流電源１にその交流入力
端子Ｕ，Ｖが接続される整流回路２と、この整流回路２
の正側直流出力端子Ｐにそのコレクタが接続され、その
エミッタは充電コンデンサ６を介して前記整流回路２の
負側直流出力端子Ｎに接続される主トランジスタ５と、
この主トランジスタ５を開閉制御する制御回路２０とか
らなり、負荷７は前記充電コンデンサ６の両端子間に接
続される。前記制御回路２０は、そのカソードが整流回
路２の負側直流出力端子Ｎにそのアノードがベース抵抗
１４を介し正側直流出力端子Ｐに接続されたサイリスタ
４と、そのカソードが主トランジスタ５のエミッタにそ
のアノードが抵抗１５を介しサイリスタ４のカソードに
接続されたツェナーダイオード３とから構成され、サイ
リスタ４のアノードは主トランジスタ５のベースに、ツ
ェナーダイオード３のアノードはサイリスタ４のゲート
に接続されている。

【０００３】充電用コンデンサ６の端子間電圧、すなわ
ち負荷７の電圧はツェナーダイオード３に印加され、こ
の電圧がツェナーダイオード３の降伏電圧を越えるとサ
イリスタ４のゲートに電流が流入し、サイリスタ４はオ
ンする。サイリスタ４がオンすると主トランジスタ５は
そのエミッタとベースとの間が充電コンデンサ６を介し
て短絡されオフする。主トランジスタ５がオフすると充
電コンデンサ６の端子間電圧は負荷７の抵抗値と充電コ
ンデンサ６の容量により定まる時定数で低下する。充電
コンデンサ６の端子間電圧がツェナーダイオード３の降
伏電圧以下になるとサイリスタ４のゲート電流は遮断さ
れ、サイリスタ４は整流回路２の出力電圧が電源電圧の
半周期で零になる時点でオフする。サイリスタ４がオフ
すると、ベース抵抗１４を通してベース電流が主トラン
ジスタ５に流入し主トランジスタ５はオンとなり充電コ
ンデンサ６に充電が行われる。この充電によって、充電
コンデンサ６の端子間電圧は上昇しツェナーダイオード
３の降伏電圧を越えると、前述と同様の動作が行われ
る。この動作は繰り返されて、充電コンデンサ６の端子
間電圧、すなわち負荷７の電圧は一定に制御される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述の定電圧装置にお
いては、主トランジスタはベース抵抗を介してベース電
流が供給されるが、ベース抵抗は主トランジスタのコレ
クタとベースと間に接続されているため、主トランジス
タのオン時ベース電流を供給するためには、ベース抵抗
とベース電流の積、すなわちベース抵抗の電圧降下は、
オン時におけるコレクタ，ベース間電圧より低く設定す
る必要がある。オン時におけるコレクタ，ベース間電圧
は通常１ボルト程度の低いものであり、ベース電流を例
えば数ミリアンペアとすると、ベース抵抗は数１００オ
ーム以下の低い抵抗値にする必要がある。このようにベ
ース抵抗の抵抗値が低くなると、主トランジスタのオフ
時、すなわちこのベース抵抗に直列に接続されたサイリ
スタのオン時、電源からこのベース抵抗に大きな電流が
流れて損失が増加し、装置としての効率が低下してしま
う。またこのためにベース抵抗の抵抗値を充分低くしな
いと主トランジスタは完全にオンせず、不飽和状態で通
電することになり、主トランジスタの損失が増加し、装
置としての効率が同様に低下するとともに大形の素子が
必要となる。

【０００５】本発明の目的は前述の問題点を解決し、主
トランジスタのオフ時においてベース抵抗に発生する損
失を減少するようにした定電圧装置を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに本発明の定電圧装置は交流電源にその交流入力端子
が接続される整流回路と、この整流回路の負側直流出力
端子にそのエミッタが接続され、そのコレクタは負荷が
その両端子間に接続される充電コンデンサを介して前記
整流回路の正側直流出力端子に接続される主トランジス
タと、この主トランジスタのベースとコレクタとの間に
前記充電コンデンサを介し接続されたベース抵抗を介し
て加えられる主トランジスタのベース電流を制御して前
記充電コンデンサの端子間電圧を一定になるようこの主
トランジスタを開閉制御する制御回路とからなるように
する。

【０００７】

【作用】本発明の定電圧装置では、主トランジスタはそ
のエミッタは整流回路の負側直流出力端子に、そのコレ
クタは充電コンデンサを介し正側直流出力端子に接続し
たので、ベース抵抗は充電コンデンサを介し主トランジ
スタのベース，コレクタ間に接続される。従って、主ト
ランジスタのオン時、ベース電流を供給するためには、
ベース抵抗とベース電流の積、すなわちベース抵抗の電
圧降下はオン時におけるコレクタ，ベース間電圧と充電
コンデンサの端子間電圧との和より低ければよく、充電
コンデンサの端子間電圧はオン時におけるコレクタ，ベ
ース間電圧に比し非常に大きなものであるからベース抵
抗は充電コンデンサの端子間電圧とベース電流とから定
まる非常に大きな値に設定でき、主トランジスタのオフ
時においてベース抵抗に発生する損失を減少することが
できる。

【０００８】

【実施例】図１は本発明の定電圧装置の一実施例を示す
回路図である。図１において、交流電源１にその交流入
力端子Ｕ，Ｖが接続される整流回路２と、この整流回路
２の負側直流出力端子Ｎにそのエミッタが接続され、そ
のコレクタは充電コンデンサ６を介して前記整流回路２
の正側直流出力端子Ｐに接続される主トランジスタ５
と、この主トランジスタ５を開閉制御する制御回路２１
とからなり、負荷７は前記の充電コンデンサ６の両端子
間に接続される。前記制御回路２１は、整流回路２の直
流出力端子Ｐ，Ｎ間に接続された抵抗８，９からなる直
列回路と、そのカソードが抵抗８，９の接続点に接続さ
れ、そのアノードが抵抗１０を介し負側直流出力端子Ｎ
に接続されたツェナーダイオード３と、そのカソードが
ベース抵抗１４を介し正側直流出力端子Ｐに、そのアノ
ードが負側直流出力端子Ｎに、そのゲートがツェナーダ
イオード３のアノードに接続されたサイリスタ４と、サ
イリスタ４のアノード，カソード間に接続された抵抗１
２，１３とからなる直列回路から構成され、抵抗１２，
１３の接続点は主トランジスタ５のベースに接続され
る。

【０００９】図２は図１に示す定電圧装置の動作を示す
波形図である。図２（１）は整流回路２の直流出力電圧
を示し、時刻Ｔ０で電源電圧が上昇した場合を示してい
る。図２（２）の実線は負荷７の電圧、すなわち充電コ
ンデンサ６の端子間電圧を示し、この電圧が時刻Ｔ１で
ツェナーダイオード３の降伏電圧Ｖｚを越えると、サイ
リスタ４にゲート電流が流れサイリスタ４はオンする。
サイリスタ４がオンすると主トランジスタ５のエミッ
タ，ベース間は抵抗１２を介して短絡され主トランジス
タ５はオフする。主トランジスタ５がオフすると負荷７
の電圧は充電コンデンサ６の容量と負荷７の抵抗値とで
定まる時定数で低下する。サイリスタ４は直流出力電圧
が半周期ごとの零になる時刻Ｔ２の時刻でオフする。時
間の経過とともに直流出力電圧が上昇し、主トランジス
タ５のベースにはベース抵抗１４，抵抗１２を介してベ
ース電流が流れ、所定の値に達すると主トランジスタ５
はオンする。主トランジスタ５がオンし、直流出力電圧
が時刻Ｔ３において負荷７の電圧より高くなると図２
（３）に示すように主トランジスタ５には電流が流れ、
充電コンデンサ６を充電し始める。更に直流出力電圧が
上昇し、それにより負荷７の電圧が上昇し、この電圧が
時刻Ｔ４（Ｔ１）でツェナーダイオード３の降伏電圧Ｖ
ｚを越えると前述と同様の動作が行われる。この動作は
繰り返されて充電コンデンサ６の端子間電圧、すなわち
負荷７の電圧は一定に制御される。なお、前述の説明で
は抵抗８，９による分圧比は簡単なため１として、直流
出力電圧がツェナーダイオード３に直接印加されたもの
として説明してある。

【００１０】本発明の定電圧装置では前述のように主ト
ランジスタ５はそのエミッタは整流回路２の負側直流出
力端子Ｎに、そのコレクタは充電コンデンサ６を介し正
側直流出力端子Ｐに接続したので、ベース抵抗は充電コ
ンデンサ６を介し主トランジスタ５のベース，コレクタ
間に接続される。従って、主トランジスタ５のオン時、
ベース電流を供給するためには、ベース抵抗とベース電
流の積、すなわちベース抵抗の電圧降下はオン時におけ
るコレクタ，ベース間電圧と充電コンデンサ６の端子間
電圧との和より低ければよく、充電コンデンサ６の端子
間電圧はオン時におけるコレクタ，ベース間電圧に比し
非常に大きなものであるからベース抵抗は充電コンデン
サ６の端子間電圧とベース電流とから定まる非常に大き
な値に設定できる。例えば負荷７の電圧、すなわち充電
コンデンサ６の端子間電圧を２４ボルト，ベース電流を
例えば数ミリアンペアとするとベース抵抗は数千オーム
以上とすることができる。

【００１１】なお、図１に示す制御回路２１では、ツェ
ナーダイオード３は負荷７の電圧と主トランジスタ５の
正方向電圧降下の和により動作しているが、本発明によ
れば、主トランジスタ５のオフ時においてベース抵抗に
発生する損失を殆んど増加させることなく、主トランジ
スタ５のオン時のベース電流を増加でき、主トランジス
タ５を完全に飽和させた状態でオンせしめ、その正方向
電圧降下を無視できる程度に小さくできる。従って、充
分高い定電圧精度が得られるとともに、主トランジスタ
５の損失も減少する。

【００１２】なお、抵抗８を第１の抵抗，抵抗９を第２
の抵抗，抵抗１０を第３の抵抗，抵抗１２を第４の抵
抗，抵抗１３を第５の抵抗と称する。

【００１３】

【発明の効果】本発明の定電圧装置では主トランジスタ
は、そのエミッタは整流回路の負側直流出力端子に、そ
のコレクタは充電コンデンサおよび負荷を介し正側直流
出力端子に接続して、ベース抵抗は充電コンデンサおよ
び負荷を介し主トランジスタのベース，コレクタ間に接
続されるようにしてベース抵抗の抵抗値を大きくし、そ
の発生損失を減少した。また、ベース抵抗に発生する損
失をほとんど増加することなくベース電流を増加して主
トランジスタが完全飽和の状態でオンするようにし、主
トランジスタの損失を減少した。これらを総合して、従
来８０％程度の効率が８５％程度に上昇する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の定電圧装置の一実施例を示す回路図

【図２】図１に示す本発明の定電圧装置の動作を示す波
形図

【図３】従来の定電圧装置の一例を示す回路図

【符号の説明】

１ 交流電源 ２ 整流回路 ３ ツェナーダイオード ４ サイリスタ ５ 主トランジスタ ６ 充電コンデンサ ７ 負荷 ８ 第１の抵抗 ９ 第２の抵抗 １０ 第３の抵抗 １２ 第４の抵抗 １３ 第５の抵抗 １４ ベース抵抗 ２１ 制御回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】交流電源にその交流入力端子が接続される
   整流回路と、この整流回路の負側直流出力端子にそのエ
   ミッタが接続され、そのコレクタは負荷がその両端子間
   に接続される充電コンデンサを介して前記整流回路の正
   側直流出力端子に接続される主トランジスタと、この主
   トランジスタのベースとコレクタとの間に前記充電コン
   デンサを介し接続されたベース抵抗を介して加えられる
   主トランジスタのベース電流を制御して前記充電コンデ
   ンサの端子間電圧を一定になるようこの主トランジスタ
   を開閉制御する制御回路とからなることを特徴とする定
   電圧装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の定電圧装置において、制御
   回路は整流回路の直流出力端子間に接続された第１の抵
   抗と第２の抵抗とからなる直列回路と、そのカソードが
   前記第１の抵抗と第２の抵抗の接続点に接続されそのア
   ノードが第３の抵抗を介し前記整流回路の負側直流出力
   端子に接続されたツェナーダイオードと、そのカソード
   がベース抵抗を介し前記整流回路の正側直流出力端子に
   そのアノードが前記整流回路の負荷直流端子にそのゲー
   トが前記ツェナーダイオードのアノードに接続されたサ
   イリスタと、このサイリスタのアノード，カソード間に
   直列に接続された第４の抵抗と第５の抵抗とからなりこ
   の第４の抵抗と第５の抵抗の接続点が前記主トランジス
   タのベースに接続された直列回路とからなることを特徴
   とする定電圧装置。
3. 【請求項３】請求項１あるいは２記載記載の定電圧装置
   において、主トランジスタはそのオン時に完全飽和の状
   態になる大きさのベース電流により制御されることを特
   徴とする定電圧装置。