JPH0610411Y2 - 電力制御装置 - Google Patents

電力制御装置

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JPH0610411Y2
JPH0610411Y2 JP1689788U JP1689788U JPH0610411Y2 JP H0610411 Y2 JPH0610411 Y2 JP H0610411Y2 JP 1689788 U JP1689788 U JP 1689788U JP 1689788 U JP1689788 U JP 1689788U JP H0610411 Y2 JPH0610411 Y2 JP H0610411Y2
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diode
capacitor
zener diode
power supply
cathode
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剛太 林
逞夫 馬場
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Fujisoku Corp
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Description

【考案の詳細な説明】 [考案の目的] (産業上の利用分野) この考案は、例えば電気掃除機、空調装置、調光装置等
の電力調整に使用される電力制御装置に関する。
(従来の技術) 周知のように、この種の電力調整に使用される電力制御
装置は、例えばトライアック等の制御整流素子が使用さ
れ、この制御整流素子の導通角を制御することにより、
負荷に供給される電力が制御される。
ところで、この種の電力制御装置では、使用される電源
の周波数が異なった場合、制御特性が変化するものであ
る。このため、従来では、電源周波数に合った回路定数
を設定する付加回路および切換えスイッチを予め設けて
おき、使用する電源が変わった場合、前記切換えスイッ
チによって、前記付加回路を回路本体に挿入るいは切離
すようにしたり、電源周波数が変わった場合、その電源
周波数に合った回路を別途付加することにより対処され
ていた。
(考案が解決しようとする課題) しかし、予めスイッチおよび切換え回路を組込む場合
は、回路構成が複雑化、大型化するものであり、また、
必要な時に回路を付加する場合は、回路の付加に工数を
要するものであり、繁雑なものであった。
この考案は、電源の周波数に応じて回路構成を変えなけ
ればならないという課題を解決するものであり、その目
的とするところは、電源の周波数が変わった場合におい
ても、回路構成を変える必要がなく、しかも、電源周波
数に係わらず所要の制御特性を得ることが可能な電力制
御装置を提供しようとするものである。
[考案の構成] (課題を解決するための手段) この考案は、交流電源の一端部にカソードおよびアノー
ドがそれぞれ接続され、交流電源を半波整流する第1、
第2のダイオードと、前記第1のダイオードのアノード
と第2のダイオードのカソードの相互間に接続された可
変抵抗と、前記第1のダイオードのアノードにアノード
が接続された第1のツェナーダイオードと、前記第2の
ダイオードのカソードにカソードが接続された第2のツ
ェナーダイオードと、前記第1のツェナーダイオードの
カソードと前記交流電源の他端部の相互間に接続され、
前記第2のダイオード、可変抵抗および第1のツェナー
ダイオードを介して充電される第1のキャパシタ手段
と、前記第2のツェナーダイオードのアノードと前記交
流電源の他端部の相互間に接続され、前記第1のダイオ
ード、可変抵抗および第2のツェナーダイオードを介し
て充電される第2のキャパシタ手段と、前記第1のツェ
ナーダイオードと前記第1のキャパシタ手段の接続部よ
り取出される電圧に応じて導通される第1のスイッチ手
段と、前記第2のツェナーダイオードと前記第2のキャ
パシタ手段の接続部より取出される電圧に応じて導通さ
れる前記第1のスイッチ手段と逆極性の第2のスイッチ
手段と、負荷を介して前記交流電源の一端部と他端部の
相互間に接続され、前記第1、第2のスイッチ手段によ
って導通制御される制御整流素子とから構成されてい
る。
(作用) この考案は、第1、第2のキャパシタ手段の充放電時定
数を第1、第2のツェナーダイオードおよび可変抵抗に
よって相対的に設定することにより、第1、第2のキャ
パシタ手段の充電および放電を制御し、第1のキャパシ
タ手段の出力を交流電源の正の領域、第2のキャパシタ
手段の出力を交流電源の負の領域に設定し、これら第
1、第2のキャパシタ手段の出力をそれぞれ逆極性で動
作される第1、第2のスイッチ手段を介して制御整流素
子に供給することにより、電源周波数が変わった場合に
おいても、何等回路を変えることなく、所要の特性を得
ることが可能であるとともに、導通角の広範な制御を可
能としている。
(実施例) 先ず、第6図乃至第10図を用いて、この考案の原理に
ついて説明する。
第6図において、交流電源Pの一端部には、ダイオード
、Dのカソード、アノードがそれぞれ接続されて
いる。このうちダイオードDのアノードは、抵抗
、R、コンデンサCを介して前記交流電源Pの
他端部に接続されている。また、前記ダイオードD
カソードは、抵抗R、R、コンデンサCを介して
前記交流電源Pの他端部に接続されている。さらに、前
記抵抗R、Rの接続点と、抵抗R、Rの接続点
間には、可変抵抗VRが接続されている。ここで、前記
抵抗R〜Rの関係は次のように設定されている。
=R、R=R このような構成において、コンデンサC、Cのイン
ピーダンスに対して、抵抗R+R、R+Rの抵
抗値が大きく設定されている場合、可変抵抗VRの抵抗
値を0(Ω)とすると、コンデンサC、Cに関する
充電回路、および放電回路は等しくなり、第7図に破線
で示す如く、コンデンサC、Cの両端電圧Vc
Vcは、交流電源Pの出力電圧Vpに対して位相が共
に約90°遅れており、振幅Vp−pも非常に小さいも
のとなる。
ここで、可変抵抗VRの抵抗値を0(Ω)以外に設定す
ると、コンデンサCに関しては放電時定数の法が充電
時定数より小さくなるため、コンデンサCの両端電圧
Vcは、第7図に一点鎖線で示すようになり、コンデ
ンサCに関しては、充電時定数の方が放電時定数より
小さくなるため、同図に二点鎖線で示すようになる。
上記構成において、トライアック等の制御整流素子のト
リガを前記コンデンサCの両端電圧Vcのうち正の
領域、およびコンデンサCの両端電圧のうち負の領域
によって生成すると仮定した場合、可変抵抗VRの抵抗
値を変化することにより、導通角を50%〜0%まで制
御することができる。
一方、上記第6図に示す回路において、交流電源Pが5
0Hzの場合と、60Hzの場合とで、導通角の制御を行う
上での差について考える。
例えば交流電源Pの周波数が50Hzの場合において、可
変抵抗VRの抵抗値がX(Ω)の場合におけるコンデン
サCの両端電圧Vcを、第8図に二点鎖線で示すも
のとし、可変抵抗VRの抵抗値が0(Ω)の場合におけ
る両端電圧Vcを同図に一点鎖線で示すものとする。
そして、可変抵抗VRの抵抗値が0(Ω)の時の負の領
域から正の領域に変わる点と、可変抵抗VRの抵抗値が
X(Ω)の時の負の領域から正の領域に変わる点との差
をY(%)(180°=100%)とすると、交流電源
Pの周波数を60Hzにした場合、コンデンサのインピー
ダンスは、1/(2πfc)で表わされるため、コンデ
ンサの両端電圧の振幅は、50Hzの場合に比べて5/6
の振幅となる。また、レベルダウンの幅は、周波数とは
無関係に一定であるため、可変抵抗VRの抵抗値が0
(Ω)の場合と、X(Ω)の場合との差は、第9図に示
す如くY+α(%)となる。これを可変抵抗VRの抵抗
値と導通角との関係から見ると、第10図に示すように
なる。同図から明らかなように、導通角の最大値は50
%程度であり、50Hzと60Hzの特性の差は、可変抵抗
VRの抵抗値が増加するに従って大きくなっている。し
たがって、導通角の制御範囲が狭く、電源周波数の変化
に対して制御特性に差が生ずる。そこで、この考案では
これらの点を改善している。
次に、この考案の実施例について説明する。尚、第1図
において、第6図と同一部分には同一符号を付し、異な
る部分についてのみ説明する。
第1図において、抵抗RとコンデンサCの相互間に
は、ダイオードDと逆極性にツェナーダイオードZD
が接続されている。また、前記抵抗Rとコンデンサ
の相互間には、ツェナーダイオードZDがダイオ
ードDと逆極性に接続されている。
一方、前記交流電源Pの一端部は、負荷Lの一端部に接
続されている。この負荷Lの他端部は制御整流素子とし
ての例えばトライアックTRを介して、前記交流電源P
の他端部に接続されている。また、前記ツェナーダイオ
ードZDとコンデンサCの接続点は、抵抗Rを介
してPチャネルMOS電界効果トランジスタFET
ゲートに接続されている。この電界効果トランジスタF
ETのソースは、交流電源Pの他端部に接続され、ド
レインは抵抗Rを介してトランジスタTrのベース
に接続されている。このトランジスタTrのエミッタ
は、ダイオードDを介して前記負荷Lの他端部に接続
されている。さらに、前記ツェナーダイオードZD
コンデンサCの接続点は、抵抗Rを介してNチャネ
ルMOS電界効果トランジスタFETのゲートに接続
されている。この電界効果トランジスタFETのソー
スは、前記交流電源Pの他端部に接続され、ドレインは
抵抗Rを介してトランジスタTrのベースに接続さ
れている。このトランジスタTrのコレクタは、前記
トランジスタTrのコレクタとともに抵抗Rを介し
て前記トライアックTRのゲートに接続され、エミッタ
は、ダイオードDを介して前記負荷Lの他端部に接続
されている。
上記構成において、動作について説明する。
第1図に示す回路は、交流電源Pの一端部が負極とな
り、コンデンサCが放電される場合、ツェナーダイオ
ードZDのツェナー電圧Vz分だけは放電されずに残
っており、交流電源Pの一端部が正極となった場合、コ
ンデンサCは、ツェナー電圧Vz分だけ放電されない
ようになされている。したがって、ツェナーダイオード
ZD、ZDのツェナー電圧Vzを適当な値に設定す
ることにより、コンデンサCに間しては、可変抵抗V
Rの抵抗値が0(Ω)の場合、第2図に示す如く、コン
デンサCの両端電圧Vcが電源電圧Vpの正領域に
あり、コンデンサCに間しては、両端電圧が電源電圧
Vpの負領域に有るよう設定できる。
また、コンデンサCの両端電圧は、高抵抗Rを介し
て電界効果トランジスタFETのゲートに供給されて
いる。したがって、コンデンサCの充電電圧が所定値
に達すると、電界効果トランジスタFETが導通さ
れ、トランジスタTrが導通される。このトランジス
タTrのエミッタには、負荷LとトライアックTRの
相互間に接続されたダイオードDが設けられている。
したがって、トライアックTRのゲートへは、交流電源
Pの正領域はコンデンサCの両端電圧が供給される。
そして、このトライアックTRが導通すると、トランジ
スタTrのエミッタ−コレクタ間電圧が数ボルトとな
ってしまうため、トライアックTRのゲートには見掛け
上パルス状のゲート信号が供給されることとなる。
また、コンデンサCについても、コンデンサCと同
様の動作が行われ、交流電源Pが負領域の場合のみ、コ
ンデンサCの両端電圧によって電界効果トランジスタ
FET、トランジスタTrが制御され、トライアッ
クTRにパルス状のゲート信号が供給される。
このようにして、可変抵抗VRの抵抗値を変化させるこ
とにより、トライアックTRを導通角100%〜0%の
範囲で制御することができる。
次に、第1図に示す回路において、交流電源Pの周波数
が50Hzの場合と、60Hzの場合における特性の差につ
いて説明する。
この構成においては、導通角が50%と境界として、コ
ンデンサC、Cの両端電圧が相違する。即ち、コン
デンサCの両端電圧を考えた場合、導通角が50%よ
り大きい範囲において、コンデンサCの両端電圧は、
周波数が60Hzの場合の方が50Hzの場合よりも大きく
なり、逆に導通角が50%より小さい範囲においては、
周波数が50Hzの場合の方がコンデンサCの両端電圧
が大きくなる(第3図、第4図参照)。
第5図は、可変抵抗VRの抵抗値を変えた場合における
導通角の変化を示すものである。同図より明らかなよう
に、可変抵抗VRの抵抗値が、可変抵抗VRが有する最
大抵抗値のほぼ1/2の場合、両周波数とも導通角がほ
ぼ50%と同一となる。したがって、周波数が相違して
も使用上の差が現れなくなるものである。
上記実施例によれば、可変抵抗VRの抵抗値が0(Ω)
の時、ツェナーダイオードZD、ZDによってコン
デンサCの出力電圧を電源電圧の正の領域に設定し、
コンデンサCの出力電圧を電源電圧の負の領域に設定
するようにしている。したがって、トライアックTRを
導通角100%〜0%の範囲において制御することが可
能である。
しかも、可変抵抗VRの抵抗値が可変抵抗VRが有する
最大抵抗値のほぼ1/2においては、交流電源Pの周波
数が50Hzの場合であっても、60Hzの場合であっても
導通角がほぼ同一となるものである。したがって、負荷
Lとして誘導性負荷、例えば掃除機のモータを用いた場
合には、特性上100%〜40%の範囲で制御できれば
よいため、従来のように別途回路を付加することなく、
異なる電源周波数に対応することができ、回路構成の大
型化を抑え得るとともに、電源周波数に応じて回路を切
換えるような操作が不要であるため、実用上便利なもの
である。
尚、この考案は、上記実施例に限定されるものではな
く、考案の要旨を変えない範囲において、種々変形実施
可能なことは勿論である。
[考案の効果] 以上、詳述したようにこの考案によれば、第1、第2の
キャパシタ手段の充放電時定数を第1、第2のツェナー
ダイオードおよび可変抵抗によって相対的に設定するこ
とにより、第1、第2のキャパシタ手段の充電および放
電を制御し、第1のキャパシタ手段の出力を交流電源の
正の領域、第2のキャパシタ手段の出力を交流電源の負
の領域に設定し、これら第1、第2のキャパシタ手段の
出力をそれぞれ逆極性で動作される第1、第2のスイッ
チ手段を介して制御整流素子に供給することにより、電
源周波数が変わった場合においても、何等回路を変える
ことなく、所要の特性を得ることが可能であるととも
に、導通角の広範な制御を行うことが可能な電力制御装
置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの考案に係わる電力制御装置の一実施例を示
す回路構成図、第2図乃至第5図はそれぞれ第1図の動
作を説明するために示す図、第6図はこの発明の原理を
説明するために示す回路図、第7図乃至第10図はそれ
ぞれ第6図の動作を説明するために示す図である。 P…交流電源、C、C…コンデンサ、VR…可変抵
抗、ZD、ZD…ツェナーダイオード、FET
FET…電界効果トランジスタ、TR…トライアッ
ク、L…負荷。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】交流電源の一端部にカソードおよびアノー
    ドがそれぞれ接続され、交流電源を半波整流する第1、
    第2のダイオードと、 前記第1のダイオードのアノードと第2のダイオードの
    カソードの相互間に接続された可変抵抗と、 前記第1のダイオードのアノードにアノードが接続され
    た第1のツェナーダイオードと、 前記第2のダイオードのカソードにカソードが接続され
    た第2のツェナーダイオードと、 前記第1のツェナーダイオードのカソードと前記交流電
    源の他端部の相互間に接続され、前記第2のダイオー
    ド、可変抵抗および第1のツェナーダイオードを介して
    充電される第1のキャパシタ手段と、 前記第2のツェナーダイオードのアノードと前記交流電
    源の他端部の相互間に接続され、前記第1のダイオー
    ド、可変抵抗および第2のツェナーダイオードを介して
    充電される第2のキャパシタ手段と、 前記第1のツェナーダイオードと前記第1のキャパシタ
    手段の接続部より取出される電圧に応じて導通される第
    1のスイッチ手段と、 前記第2のツェナーダイオードと前記第2のキャパシタ
    手段の接続部より取出される電圧に応じて導通される前
    記第1のスイッチ手段と逆極性の第2のスイッチ手段
    と、 負荷を介して前記交流電源の一端部と他端部の相互間に
    接続され、前記第1、第2のスイッチ手段によって導通
    制御される制御整流素子と を具備したことを特徴とする電力制御装置。
JP1689788U 1988-02-10 1988-02-10 電力制御装置 Expired - Lifetime JPH0610411Y2 (ja)

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