JPH07255175A

JPH07255175A - 電源装置

Info

Publication number: JPH07255175A
Application number: JP4428094A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Fukushima; 嘉夫福嶋
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-03-15
Filing date: 1994-03-15
Publication date: 1995-10-03

Abstract

(57)【要約】【目的】トランスを使用しない簡単な構成で交流電源
の電圧を直流電圧に変換することができ、負荷への電力
供給能力の高い電源装置を提供することを目的としてい
る。【構成】負荷５及びコンデンサ６が、常に第一の電力
供給回路３と第一の電力供給回路３と整流回路２とコン
デンサ５とを共用している第二の電力供給回路４とから
電力の供給を受け続け、能力の高い電源装置としている
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、ジャーポット・炊飯器
・アイロン・掃除機などの機器の電源装置や、機器に使
用されている電子回路が交流電源とは絶縁されていない
電源装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】以下図４を参照して、従来使用されてい
る交流電源とは絶縁されていない電子回路式の電源装置
について説明する。１は交流電源で、この出力端子Ｂに
はダイオードで構成した半波の整流回路２を接続してい
る。３はスイッチ回路、４はコンデンサであり、スイッ
チ回路３を通過した電流はこのコンデンサ４に充電され
その両端子間がこの電源装置の出力となっている。５は
前記整流回路２の出力端子Ｃと交流電源１の一端Ａとの
間に接続しているスイッチ制御回路で、スイッチ回路３
を制御している。スイッチ制御回路５は、定電圧ダイオ
ード５ａと抵抗器５ｂ・５ｃとＮＰＮトランジスタ５ｄ
とからなっている。６はスイッチ回路３を通過する電流
を制限する電流制限回路で、ダイオード６ａと抵抗器６
ｂからなっている。また７は、コンデンサ４から入力側
に電流が逆流するのを防止する逆流防止ダイオードであ
る。８はコンデンサ４の両端に接続している本電源装置
の負荷である。

【０００３】以上のように構成した従来の電源回路につ
いて、以下その動作を説明する。交流電源１の電圧が変
化して、整流回路の出力点Ｃの電圧が０から下降を始め
たとする。ほぼ同時に、スイッチ回路３は抵抗器３ａが
トランジスタ３ｂのバイアス抵抗となってオンする。ス
イッチ回路３がオンすると、コンデンサ４及び負荷８に
は電流制限回路６で制限される電流が供給され始める。
このためコンデンサ４の両端の電圧は、この充電電流に
よって徐々に上昇してくる。更に交流電源１の電圧の変
化が進んで整流回路の出力点Ｃの電圧が一層低下して定
電圧ダイオード５ａの動作電圧に達すると、トランジス
タ５ｄがオンする。つまり、スイッチ回路３は開放して
オフとなる。交流電源１の電圧が変化して、整流回路２
の出力電圧がピークを超えてもう一度定電圧ダイオード
５ａの動作電圧まで上昇すると、トランジスタ５ｄはオ
フされる。従ってスイッチ回路３はオンして、コンデン
サ４及び負荷８には電流制限回路６で制限される電流に
よって電力供給が行われる。更に整流回路２の出力電圧
がコンデンサ４の出力電圧より上昇すると、コンデンサ
４及び負荷８への電力供給が停止する。このとき逆流防
止ダイオード７は、コンデンサ４から入力側への電流の
逆流を防止するように作用しているものである。こうし
て整流回路２の出力電圧は、再び０に戻るものである。
以下交流電源１の変化に従って、以上の動作を繰り返す
ようになっているものである。

【０００４】以上のように従来の電子回路式の電源装置
は、トランスを使用しない小型軽量化した構成で、負荷
８とコンデンサ４に電力供給を行うことができるもので
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の電
源装置は、負荷８及びコンデンサ４に供給できる電力を
余り大きくはできないという課題を有している。つまり
負荷８およびコンデンサ４に対して電力の供給ができる
期間が、整流回路２の出力電圧が０から一定電圧に達す
るまでの間となっているものである。

【０００６】本発明はこのような従来の構成が有してい
る課題を解決するもので、負荷への電力供給能力の高い
電源装置を提供することを第一の目的としている。また
前記第一の目的を達成するための第二・第三の手段を提
供することを、第二の目的・第三の目的としているもの
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第一の目的を達成するた
めの本発明の第一の手段は、交流電源に接続した整流回
路と、スイッチ回路と、スイッチ回路を通過する電流を
制限する電流制限回路と、スイッチ回路を通過した電流
が充電されその両端が出力となるコンデンサと、整流回
路の出力電圧の絶対値が一定値以下では負荷及びコンデ
ンサに電力供給を行う第一の電力供給回路と、常時負荷
及びコンデンサに電力供給を行う第二の電力供給回路と
を備え、前記第一の電力供給回路および第二の電力供給
回路は前記整流回路およびコンデンサを共用する電源装
置とするものである。

【０００８】第二の目的を達成するための本発明の第二
の手段は、本発明の第一の手段を構成する第二の電力供
給回路を、整流回路とコンデンサとの間に接続した抵抗
器によって構成した電源装置とするものである。

【０００９】第三の目的を達成するための本発明の第三
の手段は、交流電源に接続した整流回路と、半導体スイ
ッチ素子と、この半導体スイッチ素子を駆動するバイア
ス抵抗とから成る第二のスイッチ回路と、第二のスイッ
チ回路を通過する電流を制限する電流制限回路と、第二
のスイッチ回路を通過した電流が充電されその両端が出
力となるコンデンサと、整流回路の出力電圧の絶対値が
一定値以下ではオン、一定値以上ではオフとなる第二の
スイッチ制御回路とを備えた電源装置とするものであ
る。

【００１０】

【作用】本発明の第一の手段は、負荷及びコンデンサ
が常に第一の電力供給回路と第二の電力供給回路とから
電力の供給を受け続け、能力の高い電源装置として作用
するものである。つまり第一の電力供給回路は、整流回
路の出力電圧の絶対値が一定値以下の間は負荷及びコン
デンサに電力を供給する。第二の電力供給回路は、常時
負荷及びコンデンサに電力を供給し続けるものである。

【００１１】本発明の第二の手段は、第二の電力供給回
路を抵抗だけの非常に簡単な構成で実現しており、能力
の高い電源装置として作用するものである。

【００１２】本発明の第三の手段は、第二のスイッチ制
御回路が第二のスイッチ回路をオンオフ制御して、第二
のスイッチ回路を構成するバイアス抵抗の作用をこのオ
ンオフに応じて使い分けるようにして、負荷及びコンデ
ンサが常に電力の供給を受けることができる能力の高い
電源装置として作用するものである。

【００１３】

【実施例】以下本発明の第一の実施例の電源装置につい
て、図１に基づいて説明する。２はダイオードで構成し
ている負の半波の整流回路で、商用交流電源１の一端Ｂ
側に接続している。商用交流電源１の他端Ａと前記整流
回路２の出力点Ｃとの間には、第一の電力供給回路３を
接続している。第一の電力供給回路３は、両端が装置の
出力となるコンデンサ５と、コンデンサ５の両端に接続
している電子回路である負荷６に電力を供給している。
また、前記整流回路２の出力とコンデンサ５との間に
は、第二の電力供給回路４を接続している。

【００１４】つまり第一の電力供給回路３と第二の電力
供給回路４とは、整流回路２とコンデンサ４とを共用し
て作用しているものである。

【００１５】以下前記第一の実施例の具体構成である第
二の実施例について、図２に基づいて説明する。１０・
１１・１２は、第一の電力供給回路を構成しているスイ
ッチ回路・スイッチ制御回路・電流制限回路である。ス
イッチ回路１０は、本実施例に於いてはＮＰＮトランジ
スタ３ｂ（以下単にトランジスタ３ｂと称する）と、そ
のベースと交流電源の一端Ａ間に接続したバイアス抵抗
３ａで構成している。スイッチ制御回路１１は、以下の
構成となっている。交流電源の一端Ａと整流回路２の出
力点Ｃとの間には、定電圧ダイオード５ａとこのカソー
ドに接続した抵抗器５ｂとを接続している。また定電圧
ダイオード５ａのカソードと抵抗器５ｂとの接続点は、
抵抗器５ｃによってＮＰＮトランジスタ５ｄ（以下単に
トランジスタ５ｄと称する）のベースに接続している。
このトランジスタ５ｄのエミッタは整流回路２の出力点
Ｃに、コレクタはスイッチ回路１０を構成するトランジ
スタ１０ｂのベースに接続している。電流制限回路１２
は簡単な定電流回路となっており、トランジスタ１０ｂ
のエミッタとＣ点間に接続した抵抗器６ｂと、トランジ
スタ１０ｂのベースとＣ点間に接続した２個のダイオー
ド６ａによって構成している。また本実施例では、トラ
ンジスタ１０ｂとコンデンサ５との間にはダイオード７
を接続している。ダイオード７は、コンデンサ５から入
力側への電流の逆流を防止すると共に、トランジスタ１
０ｂを保護するように作用しているものである。つまり
トランジスタ１０ｂに逆電圧が印可されることを防いで
いるものである。

【００１６】４は、第二の電力供給回路を構成している
第一の抵抗器で、整流回路２の出力点Ｃとコンデンサ５
のマイナス側との間を接続しているものである。

【００１７】以下本実施例の動作について説明する。交
流電源１の電圧が変化して、整流回路２の出力電圧の絶
対値が０から増加し始めると、スイッチ回路１０を構成
するトランジスタ１０ｂは抵抗器１０ａをバイアス抵抗
としてオンする。トランジスタ１０ｂがオンすると、こ
のエミッタ・コレクタ間には以下のような電流が流れ、
コンデンサ５及び負荷６には電流が流れ電力が供給され
る。

【００１８】トランジスタ１０ｂがオンすると、このベ
ース・エミッタ間には約0.6Ｖの電圧が発生している。
またトランジスタ１０ｂのベースに接続している電流制
限回路１２を構成する２個のダイオード６ａには、バイ
アス抵抗１０ａからの電流が流れ約1.2Ｖの電圧が発生
している。従って抵抗器１２ｂには約0.6Ｖが印可され
ており、この電圧を抵抗器６ｂの抵抗値で割った値の電
流がトランジスタ１０ｂに流れている。

【００１９】交流電源１の電圧の変化が進んで、整流回
路２の出力電圧の絶対値が定電圧ダイオード１１ａの動
作電圧まで上昇すると、トランジスタ１１ｄはオンす
る。トランジスタ１１ｄがオンすると、スイッチ回路１
０を構成しているトランジスタ１０ｂはオフする。その
後交流電源１の変化にともなって整流回路２の出力電圧
も変化し、その絶対値がピークまで上昇して再び定電圧
ダイオード１０ａの動作電圧まで低下すると、スイッチ
回路１０を構成しているトランジスタ１０ｂは再びオン
する。

【００２０】以上のように、第一の電力供給回路は整流
回路２の出力電圧の絶対値が一定値以上では、コンデン
サ５と負荷６とに電力を供給するものである。

【００２１】一方第二の電力供給回路を構成している第
一の抵抗器４は、整流回路２を構成しているダイオード
が導通している間は、常に電流が流れコンデンサ５及び
負荷６に電力を供給している。本実施例では、この電流
は第一の電力供給回路が供給する電流値より小さい値に
なるように設定している。この理由は回路全体の温度上
昇を一定値以下に抑えたいためである。

【００２２】従って本実施例の電源装置は、整流回路２
の出力電圧の絶対値がスイッチ制御回路１１を構成して
いる定電圧ダイオード１１ａの動作電圧で決定される電
圧以下の間は、電流制限回路１２に流れる電流すなわち
第一の電力供給回路による供給電流と、第一の抵抗器４
により流れる電流すなわち第二の電力供給回路が供給す
る電流の和の電流がコンデンサ５及び負荷６に流れ、電
力を供給するものである。また定電圧ダイオード１１ａ
の動作電圧以上の電圧の間は、第一の抵抗器４で決定さ
れる電流がコンデンサ５及び負荷６に流れ、電力を供給
しているものである。換言すれば、第一の抵抗器４は全
期間コンデンサ５及び負荷６に電力を供給しているもの
である。このため、コンデンサ５の両端の電圧は第一の
抵抗器４がないときに比べ高くなっており、スイッチ回
路１０のオン期間に於けるトランジスタ１０ｂの電力損
失も減少することになるわけである。

【００２３】第一の抵抗器４がないときは、負荷６への
電力を供給する期間は定電圧ダイオード１１ａの動作電
圧で決定されるものである。概算すると、今例えば定電
圧ダイオード１１ａの動作電圧以下の期間である導通期
間を１ミリ秒、電流制限回路１２による制限電流値を0.
5Ａ、交流電源周波数を６０Hzとすると、１周期間の平
均電流は約30mAとなる。第一の抵抗器４によって回路に
実効値で１０mA、ピーク値で約１４mAを流したとすれ
ば、半波であるから出力電流としては５mAの貢献がで
き、電源の能力としては 35/30＝7/6倍となる。この
とき第一の抵抗器４による電流値は、電流制限回路１２
の電流値と比較すると 14/500＝0.028倍となって、微
少電流で電源能力を高めることができるものである。

【００２４】以上のように本実施例によれば、電力供給
能力を別構成の電源を設ける事無く、電源回路の一部を
共用した簡単な回路の追加により小形軽量を維持しなが
ら電力供給能力を高める事が可能となり、同時に半導体
スイッチの消費電力を減少する事が可能となるものであ
る。又電流の不連続が起こらないことによって、発生す
る雑音を少なくすることができるものである。

【００２５】次に本発明の第三の実施例の電源装置につ
いて、図３に基づいて説明する。１５は第二のスイッチ
回路であり、本実施例に於いてはＮＰＮトランジスタ１
５ｂ（以下単にトランジスタ１５ｂと称する）と、その
ベースに接続したバイアス抵抗１５ａから成っている。
バイアス抵抗１５ａの他端は、トランジスタ１５ｂのコ
レクタに接続している。１６は第二のスイッチ回路１５
を制御する第二のスイッチ制御回路であり、その構成は
以下のようになっている。交流電源１の一端Ａと整流回
路２の出力点Ｃとの間に、定電圧ダイオード１６ａと定
電圧ダイオード１６ａのカソードに接続した抵抗器１６
ｂを設けている。また定電圧ダイオード１６ａのカソー
ドと抵抗器１６ｂの接続点と、ＮＰＮトランジスタ１６
ｄ（以下単にトランジスタ１６ｄと称する）のベースと
の間を抵抗器１６ｃで接続している。またトランジスタ
１６ｄのコレクタは、トランジスタ１５ｂのベースに接
続している。トランジスタ１６ｄのエミッタは、整流回
路２の出力点Ｃに接続している。

【００２６】以下本実施例の動作について説明する。整
流回路２の出力電圧の絶対値が第二のスイッチ制御回路
１６を構成している定電圧ダイオード１６ａの動作電圧
以下の間は、第二のスイッチ回路１５を構成するトラン
ジスタ１５ｂは抵抗器１５ａをバイアス抵抗としてオン
しており、コンデンサ５・負荷６には電流制限回路１２
によって制限される電流が流れ、電力が供給されてい
る。整流回路２の出力電圧の絶対値が定電圧ダイオード
１６ａの動作電圧以上になると、トランジスタ１６ｄが
オンして第二のスイッチ制御回路１６が第二のスイッチ
回路１５をオフする。つまりトランジスタ１５ｂはオフ
となる。このとき、トランジスタ１６ｄはオンしている
ため、第二のスイッチ回路１５を構成しているバイアス
抵抗１５ａは、トランジスタ１６ｄのコレクタに接続さ
れることになる。つまり、この状態ではバイアス抵抗１
５ａ、トランジスタ１６ｄのコレクタ・エミッタを経由
してコンデンサ５及び負荷９に電流が流れ、電力が供給
されるものである。従って第二のスイッチ回路１５を構
成しているトランジスタ１５ｂがオフしている期間は、
前記バイアス抵抗１５ａの抵抗値に依存した電流によっ
てコンデンサ５・負荷６に電力が供給されることとな
る。これによって本実施例によれば、整流回路２の全導
通期間に於いて負荷側へ電力供給を行うことができ、能
力の高い電源装置として作用するものである。また、ト
ランジスタ１５ｂの電力損失を減少させることができる
ものである。

【００２７】

【発明の効果】本発明の第一の手段は、交流電源に接続
した整流回路と、スイッチ回路と、スイッチ回路を通過
する電流を制限する電流制限回路と、スイッチ回路を通
過した電流が充電されその両端が出力となるコンデンサ
と、整流回路の出力電圧の絶対値が一定値以下では負荷
及びコンデンサに電力供給を行う第一の電力供給回路
と、常時負荷及びコンデンサに電力供給を行う第二の電
力供給回路とを備え、前記第一の電力供給回路および第
二の電力供給回路は前記整流回路およびコンデンサを共
用する構成として、簡単な回路構成で電力供給能力の高
い電源装置を実現するものである。

【００２８】本発明の第二の手段は、特に、第二の電力
供給回路を、整流回路とコンデンサとの間に接続した抵
抗器によって構成したことによって、第二の電力供給回
路を非常に簡単に構成でき、簡単な回路構成で電力供給
能力の高い電源装置を実現するものである。

【００２９】本発明の第三の手段は、交流電源に接続し
た整流回路と、半導体スイッチ素子と、この半導体スイ
ッチ素子を駆動するバイアス抵抗とから成る第二のスイ
ッチ回路と、第二のスイッチ回路を通過する電流を制限
する電流制限回路と、第二のスイッチ回路を通過した電
流が充電されその両端が出力となるコンデンサと、整流
回路の出力電圧の絶対値が一定値以下ではオン、一定値
以上ではオフとなる第二のスイッチ制御回路とを備えた
構成として、部品を追加することなく本発明の第一の手
段と同等の効果を得ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例である電源装置を示すブ
ロック図

【図２】同、第二の実施例である電源装置を示すブロッ
ク図

【図３】同、第三の実施例である電源装置を示すブロッ
ク図

【図４】従来の電源装置を示すブロック図

【符号の説明】

１商用交流電源２整流回路３第一の電力供給回路４第二の電力供給回路５コンデンサ６負荷１０スイッチ回路１１スイッチ制御回路１２電流制限回路１５第二のスイッチ回路１５ａトランジスタ１５ｂバイアス抵抗１６第二のスイッチ制御回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流電源に接続した整流回路と、スイッ
チ回路と、スイッチ回路を通過する電流を制限する電流
制限回路と、スイッチ回路を通過した電流が充電されそ
の両端が出力となるコンデンサと、整流回路の出力電圧
の絶対値が一定値以下では負荷及びコンデンサに電力供
給を行う第一の電力供給回路と、常時負荷及びコンデン
サに電力供給を行う第二の電力供給回路とを備え、前記
第一の電力供給回路および第二の電力供給回路は前記整
流回路およびコンデンサを共用する電源装置。
【請求項２】第二の電力供給回路を、整流回路とコン
デンサとの間に接続した抵抗器によって構成した請求項
１記載の電源装置。
【請求項３】交流電源に接続した整流回路と、半導体
スイッチ素子と、この半導体スイッチ素子を駆動するバ
イアス抵抗とから成る第二のスイッチ回路と、第二のス
イッチ回路を通過する電流を制限する電流制限回路と、
第二のスイッチ回路を通過した電流が充電されその両端
が出力となるコンデンサと、整流回路の出力電圧の絶対
値が一定値以下ではオン、一定値以上ではオフとなる第
二のスイッチ制御回路とを備えた電源装置。