JPH0713433Y2 - 高周波発振器用直流電源回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、定電圧電源等に組み込まれる高周波発振器
に直流電圧を供給する回路であって、直流電圧源として
大容量のキャパシタを含み該キャパシタへの突入電流を
抑制する機能を備えた高周波発振器用直流電源回路に関
する。

〔従来の技術〕

よく知られているように上述の定電圧電源等では、商用
周波の交流電源を一旦直流電圧に整流した上でこれを直
流電源として高周波発振させ、この発振出力を整流して
所望の直流定電圧を得ることがよく行われている。これ
に組み込まれる高周波発振器ないしは回路としては各種
の方式のものが行われているが、いずれの方式でもその
発振動作や発振電圧を安定させるにはそれに供給される
直流電圧を極力安定化しておくことが望ましいので、こ
の供給直流電圧源としてのキャパシタには大容量のもの
を用いて、交流電源側や発振器出力側で瞬時的な変動が
起きても発振器に供給される直流電圧がその影響をほと
んど受けないようにされる。

ところが、この直流電圧源として大容量のキャパシタを
当初に充電する際に非常に大きな突入電流が流れて、そ
の充電用整流回路等がこの突入電流によって損傷、ある
いは破壊されることがあるので、発振器用の直流電源に
は上述の突入電流抑制機能を組み込んでおくことが望ま
しい。第３図はかかる機能を備えた従来例を示すもので
ある。

第３図において、一点鎖線で囲んで示された直流電源10
には、交流電源１の電圧を受けて発振器２に直流電圧を
供給するものである。発振器２はその発振出力を変圧器
３に与え、この変圧器３の二次電圧がダイオード４によ
り整流されてキャパシタ５で安定化された定電圧電源の
直流定電源の直流定電圧出力として発せられる。直流電
源10はスイッチ1aを介して交流電源電圧をその整流回路
11に受け、その整流出力で大容量のキャパシタ12を充電
する。このキャパシタ12に充電された直流電圧が発振器
２に与えられるのであるが、スイッチ1aが閉じられたか
らキャパシタ12がこの充電電圧に達するまでに、特にそ
の当初において非常に大きな充電電流がキャパシタ12に
流入する。この突入電流によって整流回路11に無理が掛
かってそれが損傷を受けないよう、キャパシタ12の充電
路にはこの突入電流を抑制するためのインピーダンス回
路要素として抵抗13が挿入されている。この抵抗13に並
列接続されたトライアック14は、キャパシタ12が充電さ
れた後にそれを短絡することにより、抵抗13内に定常的
に電力損失が発生しないようにするためであって、その
ゲートには変圧器３の補助コイル3aからの電圧が抵抗ｒ
を介して与えられている。直流電源10のキャパシタ12が
所定の電圧まで充電され、その直流電圧を受ける発振器
２が発振動作に入ると、変圧器３の補助コイル3aにゲー
ト駆動に充分な電圧が誘起されるので、これによってト
ライアック14が導通して抵抗13を短絡する。この短絡状
態は直流電源10の動作期間を通じて維持される。なお、
トライアック14の代わりにサイリスタが用いられる場合
もある。

〔考案が解決しようとする課題〕

上述した従来の直流電源10では、大容量のキャパシタ12
の初期充電時の突入電流が抵抗13により抑制され、しか
も充電完了後はこの抵抗13が導通時の順方向電圧が小さ
なトライアック14等のゲート可制御素子によって短絡さ
れるので、抵抗13中に無用な電圧損失が発生することが
ない利点があるが、ゲート可制御素子のゲート駆動回路
内の抵抗ｒ中に無視できない程度の電力損失が発生する
問題がある。

もちろん、トライアック14等のゲート可制御素子がとる
ゲート電流は極小なものであるから、抵抗ｒに流れる電
流も僅かであり、抵抗ｒに発生する電力損失も無視でき
る程度と一見思えるが、ゲート駆動電圧が高周波えあっ
て僅かずつであってもゲート電流の流れる回路が多いの
で、少なくとも2W,多ければ数Ｗ程度の電力損失が抵抗
ｒに生じる。この数Ｗ程度の電力損失の値自身もそれほ
ど大きい訳ではないが、直流電源を含めた図示の定電圧
電源回路中の各部に生じる電力損失が非常に少ないの
で、この程度でも全体の効率に無視できない影響を与え
る。この電力損失を減少させる上ではトライアックのゲ
ートに流す電流の回数を減らすのが有利であるが、抵抗
13を流れる充電電流は断続電流であってそれが零ないし
は少なくなった都度トライアックが非導通になってしま
うので、抵抗13を常に短絡状態に保つには高頻度でトラ
イアックのゲートを付勢してやることが必要である。こ
の意味ではトライアックのゲート駆動電圧が高周波であ
ることはほじょうに都合が良いのであるが、それが逆に
抵抗中の電力損失を増加させる主原因になってしまうの
である。

本考案はこの問題を解消して、突入電流抑制用の抵抗等
のインピーダンス回路要素を運転中常時短絡状態に保つ
ためのトライアック等のゲート可制御素子のゲート駆動
回路内の電力損失を最低限にまで減少させることを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

前述した目的を達成するため本考案は、交流電源電圧を
受ける整流回路と、この整流回路の出力により充電され
て高周波発振器に対して直流電圧を供給する大容量のキ
ャパシタと、前記整流回路からキャパシタへの充電路に
挿入されキャパシタに流入する突入電流を抑制可能なイ
ンピーダンス回路要素と、前記高周波発振器の発振出力
が一次電圧として供給され、二次電圧を整流して直流定
電圧出力とする変圧器と、前記インピーダンス回路要素
に対して短絡可能に並列接続され、ゲートが小容量のキ
ャパシタを介して前記変圧器の補助コイルに接続された
ゲート可制御素子とを備えることによって達成される。

〔作用〕

上記構成から分かるように、本考案においてもゲート可
制御素子を発振器の発振電圧を一次電圧とする変圧器の
補助コイルから取られた高周波の電圧により高頻度で駆
動して、直流電圧供給用のキャパシタが充電された後は
突入電流抑制用のインピーダンス回路素子を確実に短絡
状態に保つが、このためのゲート駆動は従来の抵抗の代
わりに小容量のキャパシタを介して行う。このゲート駆
動用キャパシタは単なる結合コンデンサではなく、高周
波電圧で充電されたその充電電圧がゲートの駆動に適す
る極性と大きさになった時、その放電によってゲート可
制御素子のゲートを短時間内だけ駆動する。この際、こ
のキャパシタに充電時に蓄えられた電力はその放電時に
ゲート駆動用に有効に利用される。従って、抵抗の場合
のように無駄な電力がそれ自身の中で消費されることが
なくなり、本考案によってゲート可制御素子のゲート駆
動回路内での電力損失を実質上零の減少させることがで
きる。これら分かるように、本考案におけるこのキャパ
シタにはゲートの駆動に必要な電圧に充電された時ゲー
トを１回駆動するに足りる容量を持たせればよく、普通
数百pF程度の小容量で済む。このため本考案では、ゲー
ト可制御素子のゲートが発振器の高周波の発振電圧の１
周期に１回程度ずつしか駆動されないことになるが、直
流電圧供給用キャパシタに対する充電電流の周期に対し
て高周波発振電圧の周期が充分短いので、ゲート可制御
素子を常に導通状態に保つ上で何らの支障も生じること
はない。

〔実施例〕

以下、図を参照しながら本考案の実施例を説明する。第
１図は前述した第３図に対応する形で本考案の高周波発
振器用直流電源回路を示すもので、第３図と同一のもの
には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

第１図において、交流電源１は通常の100Vないし200Vの
商用周波数電源であり、発振器２に直流電圧を供給する
キャパシタ12は整流回路11からの100Hzないし120Hzの周
波数をもつ充電電流によって充電される。キャパシタ12
には場合により異なるが100〜1000μＦの大容量のもの
が用いられ、その突入電流抑制用のインピーダンス回路
要素としての抵抗13には10〜20オーム程度のものが普通
用いられる。この抵抗13の短絡用のゲート可制御素子と
してのトライアック14には例えば10Aの定格のものが用
いられる。このゲートの駆動に必要な最低電圧は普通2V
であるから、発振器２の発振出力を受ける変圧器３の補
助コイル3aの発生電圧は余裕を見て５〜10Vとされる。
このゲート駆動電圧を受けるトライアック14のゲート駆
動回路には、本考案により小容量のキャパシタ16が設け
られており、前述のようにその充放電に応じてトライア
ック14のゲートが駆動される。このキャパシタ16の容量
は補助コイル3aの上述の発生電圧に応じて１回の放電で
ゲートを駆動できる程度の例えば100〜300pF程度の値に
選定される。この実施例では発振器２の発振電圧の１周
期に１回トライアック14のゲートが駆動されることにな
るが、発振器２の発振周波数が普通数百KHzから1MHz程
度でキャパシタ12に対する充電電流の周波数より圧倒的
に高いので、トライアック14はキャパシタ12の充電後の
運転期間を通じて導通して、抵抗13を常に短絡状態に保
持する。

第２図はゲート駆動用キャパシタ16とトライアック14の
ゲートに間に全波整流器17が介挿された本考案の別の実
施例を示すものである。この実施例の狙いはトライアッ
ク14のゲート駆動回数を減少させて、ゲート駆動に要す
る電力消費の方も減少させることにあり、発振器２の発
振周波数が1MHz程度に高い場合に好適である。容易に分
かるように、全波整流器１の直流出力電圧が所定値に立
ち上がった都度トライアック14のゲートが駆動される。
また、この実施例では全波整流器17のもつ順方向電圧分
だけキャパシタ16の充電電圧を上げることができ、従っ
てその容量値を小さくできる利点を有する。

以上説明した実施例から分かるように、本考案は種々変
形された態様で実施をすることが可能である。本考案に
よる直流電源回路は種々の方式の高周波発振器と組み合
わせて使用することができるが、特に前述の共振形コン
バータとの組み合わせ用の最も適する。これは、共振形
コンバータの発振電圧の波形がほぼ正弦波に近くかつそ
の電圧値が一定しているためで、このためゲート可制御
素子に安定した駆動電圧が得られ、従って本考案による
そのゲート駆動動作も非常に安定である。

〔考案の効果〕

以上述べたように本考案によれば、交流電源電圧を受け
る整流回路と、この整流回路の出力により充電されて高
周波発振器に対して直流電圧を供給する大容量のキャパ
シタと、前記整流回路からキャパシタへの充電路に挿入
されたキャパシタに流入する突入電流を抑制可能なイン
ピーダンス回路要素と、前記高周波発振器の発振出力が
一次電圧として供給され、二次電圧を整流して直流定電
圧出力とする変圧器と、前記インピーダンス回路要素に
対して短絡可能に並列接続され、ゲートが小容量のキャ
パシタを介して前記変圧器の補助コイルに接続されたゲ
ート可制御素子とにより構成するようにしたので、ゲー
ト可制御素子のゲート駆動回路内に従来のように無駄な
電力損失が発生することが全くなくなり、直流電源が用
いられる定電圧電源等の効率をその分だけ向上すること
ができる。また、このキャパシタを介するゲート駆動
は、発振器の高周波発振電圧によってなされるので、直
流電源の運転期間を通じてゲート可制御素子はこれによ
って常時導通され、その突入電流抑制用のインピーダン
ス回路要素に対する短絡状態を確実に保持して、発振器
用直流電源を常に高い効率で動作させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ本考案の異なる実施例を
示す高周波発振器用直流電源回路の回路図であり、第３
図は従来装置を示す高周波発振器用直流電源回路の回路
図である。 1:交流電源、2:発振器、2a:共振用キャパシタ、2b:共振
用リアクトル、3:変圧器、3a:変圧器の補助コイル、4:
ダイオード、5:キャパシタ、10:直流電源、11:整流回
路、12:直流電圧供給用キャパシタ、13:突入電流抑制用
インピーダンス回路要素（抵抗）、14:ゲート可制御素
子（トライアック）、16:ゲート駆動用キャパシタ、17:
全波整流器。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】交流電源電圧を受ける整流回路と、この整
   流回路の出力により充電されて高周波発振器に対して直
   流電圧を供給する大容量のキャパシタと、前記整流回路
   からキャパシタへの充電路に挿入されキャパシタに流入
   する突入電流を抑制可能なインピーダンス回路要素と、
   前記高周波発振器の発振出力が一次電圧として供給さ
   れ、二次電圧を整流して直流定電圧出力とする変圧器
   と、前記インピーダンス回路要素に対して短絡可能に並
   列接続され、ゲートが小容量のキャパシタを介して前記
   変圧器の補助コイルに接続されたゲート可制御素子とを
   備えてなる高周波発振器用直流電源回路。
2. 【請求項２】実用新案登録請求の範囲第１項記載の回路
   において、ゲート可制御素子がトライアックであること
   を特徴とする高周波発振器用直流電源回路。
3. 【請求項３】実用新案登録請求の範囲第１項記載の回路
   において、ゲート可制御素子がサイリスタであることを
   特徴とする高周波発振器用直流電源回路。