JPH0744250A - 直流電源回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外部負荷電流が減少したときにツェナーダイ
オードに流れる電流を低減し、発熱が一か所に集中する
ことを防止した直流電源回路を提供する。 【構成】 交流電源８に、抵抗１からなる電圧降下素
子、整流用ダイオード７及び平滑コンデンサ６を接続
し、平滑コンデンサ６と外部負荷４との間に、ツェナー
ダイオード９と分圧抵抗13とからなる分圧回路と、内部
負荷抵抗14とトランジスタ15とを直列接続した回路とを
接続し、分圧回路の分圧電圧をベースＢに与えるように
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、交流電源から電圧降下
素子及び整流用ダイオードを使用して直流を得る直流電
源回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば電気カーペットのヒーター電源を
オンオフしたり、ＬＥＤ点灯回路などに使用する直流電
源回路は、商用交流電源を用い、抵抗やコンデンサによ
り電圧を降下させ、ダイオードで整流し、平滑コンデン
サによって平滑化した電圧をツェナーダイオードにより
一定電圧とするものが一般に知られている。以下従来の
直流電源回路を、例えば電気カーペットのヒーターやＬ
ＥＤなどをオンオフする制御回路に使用する直流電源回
路によって説明する。

【０００３】図４は、電圧降下用素子に抵抗１を使用し
た従来の直流電源回路２を使用し、ヒーターやＬＥＤな
どの負荷３に流れる電流を、リレー駆動回路４によりリ
レースイッチ５によりオンオフして制御する回路を示し
たものである。前記直流電源回路２は、前記抵抗１と平
滑コンデンサ６と整流ダイオード７とを直列に接続した
回路を商用交流電源８に接続し、前記平滑コンデンサ６
の両端に並列にツェナーダイオード９を接続し一定電圧
として出力するようにしている。

【０００４】前記リレー駆動回路４は、リレースイッチ
５のリレーコイル５ａと、これに直列接続したスイッチ
用トランジスタ10とで構成したものであり、制御信号入
力端子10ａに接続した制御信号出力回路（図示せず）か
ら出力される制御信号によりリレーコイル５ａに流れる
電流をオンオフするものである。前記制御信号出力回路
は、例えば負荷３がヒーターであり、その温度が設定温
度以上ならばリレースイッチ５をオフする信号を出力
し、設定温度以下ならばリレースイッチ５をオフする信
号を出力する温度検出回路などであり、この回路の電源
も通常は直流電源回路２を使用する。

【０００５】ところで図４に示す直流電源回路２は、抵
抗１の電力消費を小さくするために可及的に抵抗１に流
れる電流を小さくするように設計するのか一般的であ
る。即ち、トランジスタ10がオンし、リレーコイル５ａ
に電流が流れている最大負荷時には、出力線２ａの電圧
を、リレースイッチ５の駆動電圧を維持できる範囲の低
い電圧とし、ツェナーダイオード９のツェナー電圧がリ
レー駆動電圧と同程度となるようにする。このようにす
ると、抵抗１に流れる電流の大部分をリレーコイル５ａ
側に流し、ツェナーダイオード９に流れる電流を小さく
し、抵抗１の電力消費、即ち発熱を小さくすることがで
きる。また、トランジスタ10がオフし、リレーコイル５
ａに電流が流れなくなった場合には、ツェナーダイオー
ド９に流れる電流が増大し、出力線２ａの電圧が一定に
保たれる。

【０００６】図５は、電圧降下用素子にコンデンサ11を
使用した従来の直流電源回路２を示しており、交流電源
８の電圧が正電圧のときのみ平滑コンデンサ６に電圧が
印加されるように、整流ダイオード７及びダイオード12
を図に示すように取り付けた以外は、図４に示す回路と
同様に構成した。したがって、同様の回路要素には同じ
符号を付し説明を省略する。

【０００７】図５に示す直流電源回路２は、電圧降下用
素子にコンデンサ11を使用したために、図４の抵抗１の
ように熱を発生しない利点があり、有効な手段である。
しかしながら、コンデンサ11のインピーダンスは、交流
電源８の周波数に反比例して変化する性質がある。とこ
ろで商用交流電源８の周波数は、周知のとおり５０Hzの
地域と６０Hzの地域とがあるため、これらの地域に共通
仕様の直流電源回路２を供給と、周波数が５０Hzの地域
と６０Hzの地域とで直流電源回路２の消費電力が変化す
る。

【０００８】例えば、交流電源８の使用周波数が５０Hz
において、トランジスタ10がオンし、リレーコイル５ａ
に電流が流れているときに、出力線２ａの電圧がリレー
駆動電圧以上に維持できる電流が流れるようにコンデン
サ11の容量を設定したとする。この直流電源回路２を使
用周波数が６０Hzの交流電源８に接続した場合には、周
波数増加分だけコンデンサ11のインピーダンスが低下し
電流が大きくなるので、出力線２ａの電圧を一定に保つ
ためツェナーダイオード９に流れる電流が大きくなる。
したがって、周波数６０Hzの地域では、トランジスタ10
がオフした場合にツェナーダイオード９に流れる電流
は、周波数５０Hzの地域より大きなものとなる。

【０００９】更にリレー駆動電圧を維持できる電流を流
せるように抵抗１又はコンデンサ11の容量を設定する際
に、商用電源電圧の９０Ｖから１１０Ｖまでの電圧変動
を考慮するため、商用電源電圧９０Ｖで設定する必要が
ある。したがって、商用電源電圧９０Ｖ以上において、
その電圧差だけ直流電源回路に流れる電流が増加し、ツ
ェナーダイオード９に増加した電流が流れることとな
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
ツェナーダイオードを使用して、交流から直流を得る従
来の直流電源回路は、電圧降下用素子に抵抗、コンデン
サのいずれを使用した場合にも、負荷電流がゼロとなっ
た場合にツェナーダイオードに大きな電流が流れ、ここ
に発熱が集中し、プリント基板を焦がしたり、半田付け
部分その他に悪影響が出るという問題や、ツエナーダイ
オードに許容電力の大きなものを使用しなければなら
ず、コストが上昇するという問題がある。

【００１１】本発明は、以上の問題に着目して成された
ものであり、交流から直流を得る直流電源回路におい
て、外部負荷電流が減少した場合にツェナーダイオード
に流れる電流を低減させ、一か所に発熱が集中すること
を防止した直流電源回路を提供することを目的としてい
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めの本発明の直流電源回路の構成は、抵抗又はコンデン
サからなる電圧降下素子、整流用ダイオード及び平滑コ
ンデンサによって形成した整流回路を、交流電源に並列
に接続し、前記平滑コンデンサと並列に接続した定電圧
回路を、ツェナーダイオードと分圧抵抗とを直列に接続
した回路と、内部負荷抵抗とトランジスタとを直列に接
続した回路とを並列に接続すると共に、前記トランジス
タのベースを、ツェナーダイオードと分圧抵抗との結合
部分に接続し、ツェナーダイオードを流れる電流によっ
て前記内部負荷抵抗に流れる電流を制御するように形成
し、前記電圧回路に並列して外部負荷を接続するように
したものである。

【００１３】

【作用】前記定電圧回路は、ツェナーダイオードと分圧
抵抗とで分圧回路を形成し、内部負荷抵抗と直列に接続
したトランジスタのベース電圧を制御するようにした電
流帰還バイアス型回路を形成しており、ツェナータイオ
ードに流れる電流が大きくなるとトランジスタがオン
し、外部負荷が減少した分を内部負荷抵抗に電流を流
し、ツェナーダイオードに流れる電流を低減させるよう
に作用する。

【００１４】即ち、本発明の直流電源回路は、外部負荷
の電流が減少した場合、電源回路内で電流により発生す
る熱を、内部負荷抵抗及びトランジスタに分散し、局部
的過熱を防止すると共に、ツェナーダイオードに要求さ
れる最大許容電力を小さくする作用が得られる。したが
って、内部負荷抵抗の値を、最大負荷と同等又はそれ以
上の負荷となる値とすると、ツェナーダイオードに流れ
る電流を常時低い値に維持することができる。

【００１５】

【実施例】以下添付の図を参照して実施例により本発明
を具体的に説明する。図１に示す実施例１の回路は、電
圧降下素子として抵抗１を用いた直流電源回路２を使用
したものであり、図４に示した回路要素と同様のものに
は同じ符号を付し説明を省略する。図１に示す直流電源
回路２は、平滑コンデンサ６に並列して、ツェナーダイ
オード９と分圧抵抗13とを直列接続した回路と、内部負
荷抵抗14とトランジスタ15とを直列接続した回路とを接
続し、トランジスタ15のベースＢを、ツェナーダイオー
ド９と分圧抵抗13との結合部分に接続し、トランジスタ
15をツェナーダイオード９に流れる電流によって制御で
きるようにした。

【００１６】抵抗１の抵抗値は、最大外部負荷時、即ち
リレーコイル５ａに電流が流れているときの消費電力を
可及的に小さくするため、直流電源回路２の出力線２ａ
の電圧が、リレー駆動電圧以上に維持できるだけの電流
を流せる値のものを使用した。ツェナーダイオード９の
ツェナー電圧は、リレー駆動電圧と同程度のものを使用
した。分圧抵抗13の抵抗値は、ツェナーダイオード９を
通じて流れる電流によってトランジスタ15の規格に適合
するベース電圧を与える値に設定した。また内部負荷抵
抗14の抵抗値は、リレー駆動回路４の最大負荷と同等ま
たはそれ以上の負荷となるものを使用した。

【００１７】次に実施例１の直流電源回路２の動作を説
明する。リレー駆動回路４に電流が流れているとき、即
ちリレースイッチ５がオンしているとき、ツェナーダイ
オード９に流れる電流は小さい値である。したがってト
ランジスタ15のベース電流が制限され、コレクタ電流、
即ち内部負荷抵抗14に流れる電流も小さいく、出力線２
ａの電圧を定格値に保たれている。

【００１８】次にトランジスタ10がオフし、リレーコイ
ル５ａに電流が流れなくなると、出力線２ａの電圧がツ
ェナーダイオード９のツェナー電圧を越え、ツェナーダ
イオード９に流れる電流が増大する。それに伴いトラン
ジスタ15のベース電圧が増大し、コレクタ電流、即ち内
部負荷抵抗14に流れる電流が増大する。したがって、出
力線２ａの電圧は、ツェナー電圧近辺で平衡した一定電
圧に保たれると共に、リレースイッチ５がオンのときリ
レーコイル５ａに流れていた電流は、オフされるとツェ
ナーダイオード９を流れる電流と内部負荷抵抗14に流れ
るコレクタ電流とに分散される。

【００１９】したがって、内部負荷抵抗14を設けない場
合に、外部負荷が減少したために起こるツェナーダイオ
ード９の発熱が、実施例１においては、ツェナーダイオ
ード９、内部負荷抵抗14及びトランジスタ15の３か所に
分散されるため、局部的過熱による事故が防止されると
共に、ツェナーダイオード９その他の回路素子の許容電
流容量をより小さいものとすることができる。この場合
の電力消費量の割合は、内部負荷抵抗14の値によって定
まるので、設定消費電力に合わせ、ツェナーダイオード
９、トランジスタ15及び内部負荷抵抗14の各仕様は、そ
れぞれの市販定格値に合わせて適宜選定すればよい。

【００２０】図２に示す実施例２の直流電源回路２は、
実施例１で使用したｎｐｎ型のトランジスタ15に代えて
ｐｎｐ型トランジスタ15を使用した場合であり、実施例
１と同様に動作させることができる。図３に示す実施例
３の直流電源回路２は、電圧降下素子としてコンデンサ
11を使用したものであり、ツェナーダイオード９、分圧
抵抗13、内部負荷抵抗14及びトランジスタ15の組み合わ
せた外は、実施例１と同様に形成した。その他の回路要
素は、図５に示した回路要素と同様の回路要素には同じ
符号を付し説明を省略する。なお、電圧降下用のコンデ
ンサ11は、最大外部負荷時に、出力線２ａの電圧が、リ
レー駆動電圧以上に維持できるだけの電流を流すコンデ
ンサ容量のものを使用した。

【００２１】実施例３の直流電源回路２の動作も、実施
例１の直流電源回路２と同様に動作する。したがって直
流電源回路２を周波数５０Hz用と６０Hz用とに共用した
場合には、リレーコイル５ａの電流がオフされた場合
に、６０Hz地域においては、周波数の増加によりツェナ
ーダイオード９に流れる電流の増加がリレーコイル５ａ
がオフされた電流に加わるが、発熱部分が分散されるの
でプリント基板や半田付け部分の過熱事故を防止するこ
とができる。

【００２２】以上の説明は、いずれも外部負荷電流がオ
ンオフするリレー駆動回路によって説明したが、本発明
の直流電源回路は、これらの負荷に限定されず、他の任
意の負荷に対しても有効に適用することができることは
容易に理解されよう。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明の直流電源回
路は、平滑コンデンサと外部負荷との間に、分圧回路を
ツェナーダイオードと抵抗とで形成した電流帰還バイア
ス型のトランジスタ回路を並列接続したので、外部負荷
側電流が減少すると、ツェナー電圧維持するためにツェ
ナーダイオードに流れる電流が増大し、トランジスタが
作動して内部負荷抵抗に流れる電流を増加させ、ツェナ
ーダイオードに流れる電流を少なくする効果がある。

【００２４】したがって本発明の直流電源回路は、負荷
電流が減少した場合の電力消費を、ツェナーダイオー
ド、内部負荷抵抗及びトランジスタの３か所に分散さ
せ、発熱が１個の部品に集中することを防止し、プリン
ト基板の焦げや、半田付け部分の劣化などを防止するこ
とができると共に、小電力消費型の安価なツェナーダイ
オードやトランジスタで回路を構成することができると
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１による直流電源回路を負荷回
路に接続した回路図である。

【図２】本発明の実施例２による直流電源回路を実施例
１と同様の負荷回路に接続した回路図である。

【図３】本発明の実施例３による直流電源回路を実施例
１と同様の負荷回路に接続した回路図である。

【図４】従来例による直流電源回路を負荷回路に接続し
た回路図である。

【図５】別の従来例による直流電源回路を図４と同様の
負荷回路に接続した回路図である。

【符号の説明】

１ 抵抗 ２ 直流電源回
路 ２ａ 出力線 ４ リレー駆動
回路（外部負荷） ６ 平滑コンデンサ ７ 整流ダイオ
ード ８ 交流電源 ９ ツェナーダ
イオード 10 トランジスタ 10ａ 制御信号入
力端子 11 コンデンサ 12 ダイオード 13 分圧抵抗 14 内部負荷抵
抗 15 トランジスタ Ｂ ベース

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 抵抗又はコンデンサからなる電圧降下素
   子、整流用ダイオード及び平滑コンデンサによって形成
   した整流回路を、交流電源に並列に接続し、前記平滑コ
   ンデンサと並列に接続した定電圧回路を、ツェナーダイ
   オードと分圧抵抗とを直列に接続した回路と、内部負荷
   抵抗とトランジスタとを直列に接続した回路とを並列に
   接続すると共に、前記トランジスタのベースを、ツェナ
   ーダイオードと分圧抵抗との結合部分に接続し、ツェナ
   ーダイオードを流れる電流によって前記内部負荷抵抗に
   流れる電流を制御するように形成し、前記電圧回路に並
   列して外部負荷を接続するようにした直流電源回路。