JPH0729612U - 電圧切換回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電圧切換時における停電が無く、小容量のス
イッチング素子によって実現でき、しかも追加回路なし
でＬＥＤ表示が可能な電圧切換回路を提供する。 【構成】 制御信号に基づいてオン状態またはオフ状態
に設定されるトランジスタＱ₁と、トランジスタＱ₁に並
列に接続され、電流が供給されると電圧降下を発生させ
る電圧降下部（ツェナーダイオードＺ₂，発光ダイオー
ドＬ₂）と、トランジスタＱ₁と電圧降下部とから成る並
列回路に電流を供給する電流供給手段（抵抗器Ｒ₁）
と、該並列回路の両端の電圧に基づいて出力電圧を設定
するトランジスタＱ₂とを設けた。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、複数種類の電圧を切り換えて出力する電圧切換回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来の電圧切換回路の一例を図３に示す。図において５，６は電源回路であり 、それぞれ電圧Ｖ₁，Ｖ₂を出力し、切換回路８の両入力端に印加する。２は制御 回路であり、スイッチまたはセンサ１から供給された制御信号に基づいて切換回 路８を駆動する。これによって電圧Ｖ₁，Ｖ₂のうち何れかが選択され負荷１２に 印加される。

【０００３】 また、図４に示す構成においては、電圧Ｖ₁を出力する電源回路７の出力端と アースとの間に、抵抗器１０とツェナーダイオード１１とが直列に接続されてお り、抵抗器１０の両端は切換回路８の両入力端に接続されている。従って、切換 回路８の両入力端には、電源回路７の出力電圧Ｖ₁と、ツェナーダイオード１１ のツェナー電圧Ｖ₂とがそれぞれ印加される。これら電圧Ｖ₁，Ｖ₂は、図３の場 合と同様に、スイッチまたはセンサ１および制御回路２によって切り換えられ、 負荷１２に印加される。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、図３，４の構成において、切換回路８としてリレーを用いると、電 圧切換時において瞬間的な停電が生じる。一方、切換回路８としてスイッチング 素子を使用することも考えられるが、負荷１２の消費電力が大きい場合には大電 流に耐え得るスイッチング素子を使用する必要がある。 また、これらの回路においては、電圧Ｖ₁，Ｖ₂の何れが選択されているのかを ＬＥＤ等で表示する場合に、なんらかの駆動回路を追加する必要がある。

【０００５】 さらに、図３の構成においては、複数の電源回路５，６を必要とするため、構 成が複雑になる欠点がある。一方、図４の構成においては、電圧Ｖ₂が切換回路 ８から出力される場合に、抵抗器１０の抵抗値によって電流容量が制限されると いう欠点がある。 この考案は上述した事情に鑑みてなされたものであり、電圧切換時における停 電が無く、小容量のスイッチング素子によって実現でき、構成が簡単で、さらに 駆動回路を追加することなくＬＥＤ表示が可能な電圧切換回路を提供することを 目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するためこの考案にあっては、制御信号に基づいてオン状態ま たはオフ状態に設定されるスイッチ部（Ｑ₁）と、前記スイッチ部に並列に接続 され、電流が供給されると電圧降下を発生させる電圧降下部（Ｚ₂）と、前記ス イッチ部と前記電圧降下部とから成る並列回路に電流を供給する電流供給手段 （Ｒ₁）と、前記並列回路の両端の電圧に基づいて出力電圧を設定する電圧設定 部（Ｑ₂）とを具備することを特徴としている。

【０００７】

【作用】

スイッチ部がオン状態に設定されると、並列回路の両端の電圧が低い値になる 。一方、スイッチ部がオン状態に設定されると、並列回路の両端の電圧は、電圧 降下部における電圧降下に等しくなる。電圧設定部は、この並列回路の両端の電 圧に基づいて出力電圧を設定するから、制御信号に基づいて出力電圧が切り換え られる。

【０００８】

【実施例】Ａ．第１の実施例 以下、図１を参照してこの考案の第１の実施例について説明する。なお、図に おいて図３，４の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略す る。 図において抵抗器Ｒ₁，ツェナーダイオードＺ₁，およびトランジスタＱ₁は順 次直列に接続されている。抵抗器Ｒ₁の一端には入力電圧Ｖ_INが印加されており 、トランジスタＱ₁のエミッタ端は接地されている。Ｑ₂はトランジスタであり、 そのコレクタ端には入力電圧Ｖ_INが印加されており、ベース端は抵抗器Ｒ₁とツ ェナーダイオードＺ₁の接続点に接続されている。また、トランジスタＱ₁のコレ クタ端は、ツェナーダイオードＺ₂を介して接地されている。

【０００９】 上記構成において、制御回路２がトランジスタＱ₁のベース端に所定のオフ信 号を供給すると、トランジスタＱ₁はオフ状態になる。この場合、抵抗器Ｒ₁、ツ ェナーダイオードＺ₁，Ｚ₂を順次介して電流が流れ、ツェナーダイオードＺ₁， Ｚ₂の両端には両者のツェナー電圧Ｖ_Z1，Ｖ_Z2が発生する。従って、トランジス タＱ₂のベース電圧Ｖ_Bは、ツェナー電圧Ｖ_Z1，Ｖ_Z2の合計に等しくなる。 ここで、トランジスタＱ₂のベース・エミッタ間電圧をＶ_BE2とすると、トラン ジスタＱ₂のエミッタ端電圧（出力電圧Ｖ_OUT）は下式(１)の通りになる。 Ｖ_OUT＝Ｖ_Z1＋Ｖ_Z2−Ｖ_BE2 ……式(１)

【００１０】 一方、制御回路２がトランジスタＱ₁のベース端に所定のオン信号を供給する と、トランジスタＱ₁はオン状態になる。この場合、抵抗器Ｒ₁、ツェナーダイオ ードＺ₁およびトランジスタＱ₁を順次介して電流が流れる。ここで、トランジス タＱ₁における電圧降下が「０」ボルトとすると、トランジスタＱ₂のベース電圧 Ｖ_Bはツェナー電圧Ｖ_Z1に等しくなり、出力電圧Ｖ_OUTは下式(２)の通りになる。 Ｖ_OUT＝Ｖ_Z1−Ｖ_BE2 ……式(２)

【００１１】 上記式(１)、(２)における出力電圧Ｖ_OUTが各々所望の電圧Ｖ₁，Ｖ₂と等しく なるようにツェナーダイオードＺ₁，Ｚ₂を選択すると、制御回路２の出力電圧よ って出力電圧Ｖ_OUTを電圧Ｖ₁またはＶ₂に設定することが可能になる。本実施例 によれば、負荷電流を出力するトランジスタＱ₂はオン／オフ制御されず、トラ ンジスタＱ₂のベース電圧を決定するトランジスタＱ₁がオン／オフ制御される。 従って、定格電流が小さいスイッチングトランジスタによって、大電流を制御す ることが可能である。

【００１２】 また、本実施例においては、制御回路２の出力信号に応じて、ツェナーダイオ ードＺ₁を流れる電流の経路（トランジスタＱ₁を介する経路またはツェナーダイ オードＺ₂を介する経路）が変動するため、一方または双方の経路に発光ダイオ ードを介挿すると、トランジスタＱ₁のオン／オフ状態すなわち出力電圧Ｖ_OUTの 選択状態を表示することが可能である。例えば、図５(ａ)に示すように、トラン ジスタＱ₁のエミッタ端に発光ダイオードＬ₁を直列に接続すると、トランジスタ Ｑ₁がオン状態になった場合に発光ダイオードＬ₁を点灯させることが可能である 。

【００１３】 一方、同図(ｂ)に示すように、ツェナーダイオードＺ₂に発光ダイオードＬ₂を 直列に接続すると、トランジスタＱ₁がオフ状態になった場合に発光ダイオード Ｌ₂を点灯させることができる。また、同図(ｃ)に示すように、発光ダイオード Ｌ₁，Ｌ₂の双方を介挿し、両者を選択的に点灯させてもよい。ここで、図１と図 ５(ａ)〜(ｃ)とを比較すると、発光ダイオードＬ₁，Ｌ₂を回路に追加する際に、 他の駆動回路等が全く不用であることが判る。

【００１４】Ｂ．第２の実施例 次に、この考案の第２の実施例を図２を参照して説明する。なお、本実施例は 、所定の電気機器に設けられたファン４の回転速度を制御する回路である。また 、第１の実施例の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略す る。 図において９はポジスタであり、上記電気機器の内部に設けられ、機内温度が 高くなるほどその抵抗値が大となるように構成されている。このポジスタ９と抵 抗器Ｒ₃とによって所定の直流電圧（５ボルト）が分圧される。そして、分圧さ れた電圧により、抵抗器Ｒ₂を介して、トランジスタＱ₁のベース端にベース電流 が供給される。また、トランジスタＱ₁のコレクタ端とエミッタ端との間には、 ダイオードＤ₁および発光ダイオードＬ₂が順方向に直列接続されている。

【００１５】 また、トランジスタＱ₂，Ｑ₃はダーリントン接続されており、トランジスタ Ｑ₃のベース電圧Ｖ_Bに基づいて出力電圧Ｖ_OUTが決定される。すなわち、トラン ジスタＱ₂，Ｑ₃のベース・エミッタ間電圧が共にＶ_BEであるとすると、出力電圧 Ｖ_OUTは、下式(３)の通りになる。 Ｖ_OUT＝Ｖ_B−２Ｖ_BE ……式(３)

【００１６】 上記構成において、機内温度が低い場合には、ポジスタ９の抵抗値が低いため 、トランジスタＱ₁のベース電流が大きくなり、トランジスタＱ₁がオン状態にな る。従って、抵抗器Ｒ₁、ツェナーダイオードＺ₁およびトランジスタＱ₁を順次 介して電流が流れる。ここで、トランジスタＱ₁における電圧降下を無視すると 、トランジスタＱ₃のベース電圧Ｖ_BはツェナーダイオードＺ₁のツェナー電圧 Ｖ_Z1に等しくなるから、出力電圧Ｖ_OUTは、下式(４)の通りになる。 Ｖ_OUT＝Ｖ_Z1−２Ｖ_BE ……式(４) ここで、ツェナー電圧Ｖ_Z1が「１０」ボルト、ベース・エミッタ間電圧Ｖ_BEが 「０．６」ボルトであるとして、これらの値を式(４)に代入すると、出力電圧 Ｖ_OUTは「８．８」ボルトになる。

【００１７】 一方、機内温度が高くなると、ポジスタ９の抵抗値が高くなり、トランジスタ Ｑ₁のベース電流が低下するから、トランジスタＱ₁がオフ状態になる。従って、 抵抗器Ｒ₁、ツェナーダイオードＺ₁、ダイオードＤ₁および発光ダイオードＬ₂を 順次介して電流が流れ、発光ダイオードＬ₂が点灯する。この場合、トランジス タＱ₃のベース電圧Ｖ_Bは、ツェナー電圧Ｖ_Z1と、ダイオードＤ₁の順方向電圧降 下Ｖ_D1と、発光ダイオードＬ₂の順方向電圧降下Ｖ_L2との合計に等しい。従って 、出力電圧Ｖ_OUTは下式(５)の通りになる。 Ｖ_OUT＝Ｖ_Z1＋Ｖ_D1＋Ｖ_L2−２Ｖ_BE ……式(５) ここで、ダイオードＤ₁の順方向電圧降下Ｖ_D1が「０．６」ボルト、発光ダイ オードＬ₂の順方向電圧降下Ｖ_L2が「２」ボルトであるとして、これらの値を電 圧Ｖ_BE，Ｖ_Z1とともに式(５)に代入すると、出力電圧Ｖ_OUTは「１１．４」ボル トになる。このように、本実施例によれば、機内温度が高くなるとファン４に供 給される出力電圧Ｖ_OUTが上昇しファン４の回転数（送風量）が高くなる。そし て、機内温度が低下すると、出力電圧Ｖ_OUTが低下し、ファン４の回転数が低く なる。

【００１８】 なお、本考案は上述した実施例に限定されるものではなく、種々の変形が可能 である。例えば、電圧降下部として、第１の実施例においてはツェナーダイオー ドＺ₂および用い、第２の実施例においてはダイオードＤ₁および発光ダイオード Ｌ₂を用いたが、これらの代りに電圧降下を発生させる各種の素子を用いてもよ い。

【００１９】 また、本考案の実施態様としては、例えば以下のものが挙げられる。 前記スイッチ部または前記電圧降下部のうち少なくとも一方に発光表示部 （発光ダイオードＬ₁，Ｌ₂）を介挿したことを特徴とする請求項１に記載の電圧 切換回路。 前記電圧降下部は逆方向に接続されたツェナーダイオードであることを特徴 とする請求項１に記載の電圧切換回路。 前記電圧降下部は順方向に接続されたダイオードであることを特徴とする請 求項１に記載の電圧切換回路。 前記電圧設定部の出力電圧によって駆動され、この出力電圧が高くなると送 風量が大となる送風機（ファン４）と、 この送風機によって冷却され、検出温度が高い場合は前記スイッチ部をオフ状 態に設定する一方、この検出温度が低い場合は前記スイッチ部をオン状態に設定 するセンサ部と を具備することを特徴とする請求項１に記載の電圧切換回路。

【００２０】

【考案の効果】

以上説明したように、この考案の電圧切換回路によれば、並列回路の両端の電 圧に基づいて出力電圧が設定されるから電圧切換時における停電が無く、スイッ チ部は大電流を流す必要が無いから小容量のスイッチング素子によって実現でき 、さらにＬＥＤ表示を行う場合に追加の駆動回路が不用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案の第１の実施例の回路図である。

【図２】 本考案の第２の実施例の回路図である。

【図３】 従来の電圧切換回路の回路図である。

【図４】 従来の電圧切換回路の回路図である。

【図５】 第１の実施例の変形例の回路図である。

【符号の説明】

Ｑ₁……トランジスタ（スイッチ部）、Ｒ₁……抵抗器
（電流供給手段）、Ｄ₁……ダイオード（電圧降下
部）、Ｚ₂……ツェナーダイオード（電圧降下部）、Ｌ₂
……発光ダイオード（電圧降下部）、Ｑ₂，Ｑ₃……トラ
ンジスタ（電圧設定部）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御信号に基づいてオン状態またはオフ
   状態に設定されるスイッチ部と、 前記スイッチ部に並列に接続され、電流が供給されると
   電圧降下を発生させる電圧降下部と、 前記スイッチ部と前記電圧降下部とから成る並列回路に
   電流を供給する電流供給手段と、 前記並列回路の両端の電圧に基づいて出力電圧を設定す
   る電圧設定部とを具備することを特徴とする電圧切換回
   路。