JPH0797904B2 - 交流電源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、交流入力電力を直流交
流入力電力レベルおよびそれ以下のレベルの出力電力に
変換する交流電源装置に関し、特に携帯または可搬が容
易な交流電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、国外等において、定格電圧が１
００Ｖの電気機器（電気カミソリ、その他）を、その定
格電圧より高い２００Ｖなどの商用電源に接続して使用
する場合は、この高い商用電源電圧を使用電気機器の定
格電圧に降圧する交流電源装置が必要になり、しかも、
この交流電源装置は電気機器と別体の携帯可能な小形、
軽量の構造にする必要がある。

【０００３】従来、このような交流電源装置には、交流
入力電力を直流に変換し、この直流をチョッピングする
ことにより、所定の周波数（５０／６０Ｈｚ）および所
定振幅の出力電流あるいは出力電圧に変換して、使用電
気機器の定格に適合した交流出力を得るＡＣ−ＤＣ−Ａ
Ｃ変換方式の電源装置が知られている。この種の電源装
置は、トランスを使用しないため、小形、軽量化でき、
携帯が容易である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来の交流電源装置では、交流入力電力を直流に
変換した後、所定の振幅および周波数の出力電流あるい
は出力電圧に変換するＡＣ−ＤＣ−ＡＣ変換方式である
ため、整流回路およびその直流出力を平滑化する回路が
必要になり、これに伴い回路素子数が多くなって回路が
複雑になるとともに、装置全体の力率が低下するという
問題があった。

【０００５】本発明は、上述のような従来の問題を解決
するものであり、その目的とするところは、力率を低下
することなく所定レベルの交流出力を安定して得ること
ができるとともに、小形、軽量化を可能にした交流電源
装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の請求項１の発明は、交流電源に接続される入
力端子と、負荷が接続される出力端子と、前記入力端子
の一端と前記出力端子の一端間に単相ブリッジに接続さ
れた４個のダイオード及び該ダイオードのうちのカソー
ド同士の接続点とアノード同士の接続点間に接続された
スイッチング素子を有する高周波スイッチング回路と、
所定の高周波ゲート信号を発生し該ゲート信号により前
記スイッチング素子をオン・オフ制御することにより前
記入力端子から供給される交流電力波形をチョッピング
して前記高周波スイッチング回路からチョッピング出力
を発生させるゲート制御回路と、前記高周波スイッチン
グ回路の出力段と前記出力端子間に接続され、前記高周
波スイッチング回路から出力されるチョッピング出力波
形を交流波形に整形するとともに該交流波形に含まれる
ノイズ成分を除去して負荷に出力するチョークコイル及
びコンデンサなどのリアクタンス素子からなる波形整形
・ノイズ除去回路と、前記波形整形・ノイズ除去回路と
該波形整形・ノイズ除去回路に直結される前記一対の各
ダイオードとの間に順方向にそれぞれ接続された一対の
スイッチング素子及び該一方のスイッチング素子の出力
側と前記他方の出力端子間及び他方のスイッチング素子
の入力側と前記他方の出力端子間に順方向にそれぞれ接
続された一対のダイオードを有 する低周波スイッチング
回路と、前記各制御整流素子を前記交流電源周波数に同
期して交流波形の半サイクルずつ交互にオン・オフ制御
するゲート制御回路とを備えてなるものである。また、
請求項２の発明は、請求項１に記載の交流電源装置にお
いて、前記ゲート制御回路および前記低周波スイッチン
グ回路の制御用電源回路と、この制御用電源回路の入力
電圧を交流電源電圧に応じて降圧もしくは昇圧方向に自
動的に切り替える交流入力切替手段とを備えてなるもの
である。さらに請求項３の発明は、請求項１に記載の交
流電源装置において、前記高周波スイッチング回路に流
れる電流および前記負荷に流れる電流を検出し、これら
の電流が設定値以上になったときに動作して前記ゲート
制御回路の発振動作を停止保持させる過電流防止回路を
設けてなるものである。

【０００７】

【作用】請求項１の構成により、前記低周波スイッチン
グ回路の各スイッチング素子のオン動作時に前記高周波
スイッチング回路のチョッピング出力は前記波形整形・
ノイズ除去回路を通して負荷に供給されるとともに前記
高周波スイッチング素子のオン動作時に負荷に流される
電流で前記リアクタンス素子に蓄えられた電気エネルギ
は前記高周波スイッチング素子のオフ動作時に前記低周
波スイッチング回路のスイッチング素子及びダイオード
を通して負荷に放出される。よつて、負荷の定格に応じ
た交流出力を安定して得ることができるとともに、整流
回路を用いなくとも交流−交流変換方式の電流装置の力
率を低下させることなく容易に得ることができる。ま
た、請求項２の構成により、制御用電源回路の入力電圧
を人手を用することなく降圧または昇圧方向に自動的に
切り替え、ゲート制御回路等に必要な電圧を確保し得
る。さらにまた、請求項３の構成により、電源装置およ
び負荷を過電流から保護し得る。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は、本発明による交流電源装置の全体の回路
構成図である。図１において、１０ａ、１０ｂは交流入
力端子であり、例えば１００Ｖ乃至それ以上の交流電源
に接続される。１１はヒューズ１２を介して交流入力端
子１０ａ、１０ｂ間に接続した入力フィルタであり、こ
の入力フィルタ１１はコンデンサＣ１、Ｃ２、チョーク
コイルＬ１およびサージ吸収素子ＳＡとから構成され、
交流入力端子１０ａ、１０ｂを通して外部から入力され
るノイズおよびサージを吸収するとともに、後述する高
周波スイッチング回路１３のスイッチングトランジスタ
の開閉サージ等を吸収する。

【０００９】高周波スイッチング回路１３は入力端子１
０ａ、１０ｂから供給される交流波形をチョッピングし
て負荷の定格に応じた電圧を生成するもので、入力フィ
ルタ１１の一方の出力端に接続したライン１１ａにブリ
ッジに接続されたダイオードＤ１〜Ｄ４と、このダイオ
ードＤ１とＤ４とのカソード側接続点ａとダイオードＤ
２とＤ３とのアノード側接続点ｂ間にドレイン・ソース
間を接続したｎチャンネルＭＯＳＦＥＴＱ１とから構成
される。

【００１０】１４は高周波スイッチング回路１３の出力
側に接続した低周波スイッチング回路であり、この低周
波スイッチング回路１４は、高周波スイッチング回路１
３のダイオードＤ４に直列に接続されたサイリスタＳＣ
Ｒ１と、高周波スイッチング回路１３のダイオードＤ３
に直列に接続されたサイリスタＳＣＲ２と、ダイオード
Ｄ３のカソードとサイリスタＳＣＲ２のアノードとの接
続点と入力フィルタ１１の他方の出力端に接続したライ
ン１１ｂ間に接続されたダイオードＤ５と、ダイオード
Ｄ４のアノードとサイリスタＳＣＲ１のカソードとの接
続点と他方のライン１１ｂ間に接続されたダイオードＤ
６とから構成され、前記サイリスタＳＣＲ１、ＳＣＲ２
は高周波スイッチング回路１３のトランジスタＱ１のス
イッチング周波数（例えば２０ｋＨｚ）より十分低い入
力電源周波数に同期した速度で半サイクルずつ交互にオ
ン・オフされる。

【００１１】１５は低周波スイッチング回路１４の出力
側に接続された波形整形・ノイズ除去回路であり、この
波形整形・ノイズ除去回路１５はＭＯＳＦＥＴＱ１のス
イッチングによって得られる入力交流波形を時間軸方向
にチョッピングした矩形波出力を入力電圧より低い交流
出力電圧に波形整形とともにノイズ成分および高周波成
分を除去するもので、図１に示すようにライン１１ａに
直列に接続したインプットタイプのチョークコイルＣＨ
と、ライン１１ａ、１１ｂ間に並列接続した抵抗ＲＯお
よびコンデンサＣ３と、ライン１１ａ、１１ｂに直列に
接続した２巻線タイプのチョークコイルＬ２と、チョー
クコイルＬ２の出力側端間に並列接続したコンデンサＣ
４および２巻線タイプのチョークコイルＬ３とから構成
される。

【００１２】また、１６は波形整形・ノイズ除去回路１
５の出力側と出力端子１７ａ、１７ｂ間に接続したフィ
ルタであり、このフィルタ１６は負荷に発生するサージ
およびノイズ成分を吸収するもので、出力端子１７ａ、
１７ｂ間に並列に接続したコンデンサＣ５、Ｃ６から構
成され、そして、２巻線タイプのチョークコイルＬ３は
負荷で発生するノイズ成分をも吸収する。出力端子１７
ａ、１７ｂには、電気カミソリその他の電気機器に相当
する負荷１８が接続されている。

【００１３】図１において、制御用の電源回路１９は補
助トランス２０を備え、その一次巻線２０ａの一端側
は、１００Ｖ／２００Ｖの入力電圧切替用の常閉接点Ｒ
Ｙ１および常閉接点ＲＹ２を介して入力フィルタ１１の
出力端Ａに接続され、一次巻線２０ａの他端は入力フィ
ルタ１１の出力端Ｂに接続されている。

【００１４】また、補助トランス２０の第１の二次巻線
２０ｂは、低周波スイッチング回路１４のサイリスタＳ
ＣＲ１に入力電圧の負の半サイクルに相当する期間、ゲ
ート信号を供給するためのもので、この第１の二次巻線
２０ｂの両端には、抵抗Ｒ１２およびダイオードＤ１
１、Ｄ１２を介してサイリスタＳＣＲ１のゲートＧ１と
カソードＫ１が接続されている。補助トランス２０の第
２の二次巻線２０ｃは、低周波スイッチング回路１４の
サイリスタＳＣＲ２に入力電圧の正の半サイクルに相当
する期間、ゲート信号を供給するためのもので、この第
２の二次巻線２０ｃの両端には、抵抗Ｒ１２およびダイ
オードＤ１３、Ｄ１４を介してサイリスタＳＣＲ２のゲ
ートＧ２とカソードＫ２が接続されている。

【００１５】補助トランス２０の第３の二次巻線２０ｄ
は、制御用の直流電力を得るためのもので、この二次巻
線２０ｄの両端には全波整流器ＳＲ１１の入力端を接続
し、その出力端には平滑用のコンデンサＣ１１が並列に
接続されている。

【００１６】前記平滑用コンデンサＣ１１の両端に接続
した直流出力ライン２１ａ、２１ｂ間には、サイリスタ
ＳＣＲ１１を介して電源電圧切替リレーＲＹが並列に接
続され、さらに、電源電圧を検出する電圧検出回路２２
が並列に接続されており、この電圧検出回路２２は、入
力端子１０ａ、１０ｂが交流２００Ｖの電源に接続され
たときに前記サイリスタＳＣＲ１１を不導通にしてリレ
ーＲＹをメークアップさせる。また、入力端子１０ａ、
１０ｂが交流１００Ｖの電源に接続されたときはサイリ
スタＳＣＲ１１を導通してリレーＲＹをブレークダウン
させる。ＺＤは直流出力ライン２１ａ、２１ｂ間に並列
に接続した定電圧用のツェナーダイオード、Ｃ１２はツ
ェナーダイオードＺＤの出力側に並列に接続した交流除
去用のコンデンサである。

【００１７】２３は、ツェナーダイオードＺＤの定電圧
が動作電源として供給されるように直流出力ライン２１
ａ、２１ｂ間に接続した過電流防止回路であり、この過
電流防止回路２３には、ＭＯＳＦＥＴＱ１のソース電流
Ｉｓが供給されるようになっているとともに、負荷電流
検出回路２４で検出した負荷電流Ｉｏが供給されるよう
になっており、このソース電流Ｉｓまたは負荷電流Ｉｏ
は過電流防止回路２３内で設定値と比較され、ソース電
流Ｉｓまたは負荷電流Ｉｏが設定値以上になつたときに
後述するゲート制御回路２５に対し発振停止信号Ｓ１を
出力し、かつ、過電流防止回路２３と直流出力ライン２
１ａ間に接続した発光ダイオードＬＥＤ１１を点灯させ
る。また、この過電流防止回路２３は、過電流を検出し
て動作した後は、装置全体を停止状態に保持し、電源を
遮断しない限り、元の状態に復帰しない構成になってい
る。

【００１８】前記負荷電流検出回路２４は、カーレント
トランスＣＴと、このカーレントトランスＣＴにより取
り出した負荷電流を全波整流する整流器ＳＲ１２と、こ
の整流器ＳＲ１２の出力端に接続した抵抗Ｒ２１とから
構成される。

【００１９】前記ゲート制御回路２５は、前記高周波ス
イッチング回路１３のＭＯＳＦＥＴＱ１をスイッチング
制御するもので、所定の交流出力を得るための所定デュ
ティ比のパルス信号を発生するＩＣから構成され、この
ＩＣの電源端は直流出力ライン２１ａ、２１ｂ間に接続
されている。また、ゲート制御回路２５は、パルス信号
の発振周波数を設定する外付けのコンデンサＣ１４およ
び抵抗Ｒ１５を有するとともに、ＩＣの入力端１１に
は、抵抗Ｒ１６と可変抵抗ＶＲ１で設定される基準電圧
が供給され、さらに、ＩＣの入力端子１２には、出力電
圧検出回路２６で検出された出力電圧を抵抗Ｒ１８とＲ
１９で分圧した電圧が加えられる。これにより、ＩＣで
は分圧電圧と基準電圧を比較し、その差がゼロとなるよ
うに、即ち、出力電圧Ｖｏｕｔが所定の電圧に安定する
ようにゲート制御回路２５の出力端Ｏ１から出力される
パルス信号ＰＳのパルス幅を制御するようになってい
る。

【００２０】前記出力電圧検出回路２６は、波形整形・
ノイズ除去回路１５から得られる交流出力を全波整流す
る整流器ＳＲ１と、この整流器ＳＲ１の出力端に接続し
た抵抗Ｒ３、Ｒ４およびフォトカプラＰＨと、整流器Ｓ
Ｒ１の出力端に接続した運転表示用の発光ダイオードＬ
ＥＤ１とから構成され、フォトカプラＰＨのフォトトラ
ンジスタは、分圧用抵抗Ｒ１８、Ｒ１９に直列に接続さ
れる。これにより、抵抗１９の両端に交流出力に比例し
た電圧を発生させるようになっている。

【００２１】２７は、直流出力ライン２１ａ、２１ｂ間
に接続したパルス信号増幅回路であり、この増幅回路２
７の入力端ＩＮは、直流出力ライン２１ａ、２１ｂ間に
接続した抵抗Ｒ２０とコンデンサＣ１５との接続点に接
続され、さらに、この接続点にはゲート制御回路２５の
出力端Ｏ１が接続されている。また、増幅回路２７の出
力端はＭＯＳＦＥＴＱ１のゲート・ソースＧ、Ｓに接続
され、ゲート制御回路２５から出力されるパルス信号Ｐ
Ｓは増幅回路２７を通してＭＯＳＦＥＴＱ１のゲート・
ソース間に供給される。

【００２２】次に、上記のように構成された本実施例の
動作について説明する。本電源装置の出力端子１７ａ、
１７ｂに、例えば定格電圧が１００Ｖの電気カミソリに
相当する負荷機器１８が接続された状態において、入力
端子１０ａ、１０ｂが、例えば２００Ｖの商用交流電源
ｅが接続されると、この交流電源電圧ｅは入力フィルタ
１１を通して出力端Ａ、Ｂから補助トランス２０の一次
巻線２０ａに供給される。このとき、第３の二次巻線２
０ｄおよび整流器ＳＲ１１により取り出される直流電圧
は電圧検出回路２２により検出されるが、この検出電圧
は、交流電源電圧ｅが２００Ｖであることによってサイ
リスタＳＣＲ１１のゲート電圧以上になるため、サイリ
スタＳＣＲ１１が導通し、リレーＲＹがメークアップす
る。これにより補助トランス２０の一次巻線２０ａの常
開接点ＲＹ１がオンし、常閉接点ＲＹがオフするため、
一次巻線２０ａの巻線数が減少し、これに伴って二次側
の各巻線には、巻線比に応じた所定の電圧が誘起され
る。そして、第１の二次巻線２０ｂに誘起された交流電
圧波形のうち、負の半サイクルの波形がダイオードＤ１
１、Ｄ１２により半波整流されて低周波スイッチング回
路１４のサイリスタＳＣＲ１のゲート−カソードＧ１−
Ｋ１に供給され、これにより、サイリスタＳＣＲ１を電
源交流波形の負の半サイクルの期間導通させる。

【００２３】一方、ゲート制御回路２５にツェナーダイ
オードＺＤで定電圧化された動作電圧が加えられると、
該ゲート制御回路２５が作動して、その出力端Ｏ１から
デューティ比が５０％のパルス信号ＰＳが発生し、この
パルス信号ＰＳは増幅回路２７により増幅された後、高
周波スイッチング回路１３のＭＯＳＦＥＴＱ１のゲート
ソースＧ−Ｓ間に供給される。これに伴いＭＯＳＦＥＴ
Ｑ１はパルス信号ＰＳにより、所定の周波数（例えば２
０ｋＨｚ）でスイッチングされる。

【００２４】ＭＯＳＦＥＴＱ１がスイッチングされる
と、図２（ａ）に示す電源入力の正の半サイクルに対す
るオン時は、図３の概略回路図に示すように、入力端子
１０ａ−ダイオードＤ１−ＭＯＳＦＥＴＱ１−ダイオー
ドＤ３−サイリスタＳＣＲ２−チョークコイルＣＨ−出
力端子１７ａ−負荷１８−出力端子１７ｂ−入力端子１
０ｂの経路で図２（ｂ）に示すような正の半サイクル波
形をチョッピングした矩形波状の電圧３１が流れるとと
もに、ＭＯＳＦＥＴＱ１のオフ時には、波形整形・ノイ
ズ除去回路１５のチョークコイルＣＨに蓄えられた電流
３２が図３の概略回路図に示すように、チョークコイル
ＣＨ−出力端子１７ａ−負荷１８−出力端子１７ｂ−ダ
イオードＤ５−サイリスタＳＣＲ２−チョークコイルＣ
Ｈの経路で放電される。そして、ＭＯＳＦＥＴＱ１のオ
フ時には、波形整形・ノイズ除去回路１５のコンデンサ
Ｃ３に充電された電荷も負荷１８に放電される。

【００２５】また、ＭＯＳＦＥＴＱ１が図２（ａ）に示
す電源入力の負の半サイクルに対してスイッチングされ
た場合のオン時は、図４の概略回路図に示すように、入
力端子１０ｂ−出力端子１７ａ−負荷１８−出力端子１
７ａ−チョークコイルＣＨ−サイリスタＳＣＲ１−ダイ
オードＤ４−ＭＯＳＦＥＴＱ１−ダイオ−ドＤ２−入力
端子１０ａの経路で図２（ｂ）に示すような負の半サイ
クル波形をチョッピングした矩形波状の電流３３が流れ
るとともに、ＭＯＳＦＥＴＱ１のオフ時には、チョーク
コイルＣＨに蓄えられた電流３４が図４の概略回路図に
示すように、チョークコイルＣＨ−サイリスタＳＣＲ１
−ダイオードＤ６−出力端子１７ｂ−負荷１８−出力端
子１７ａ−チョークＣＨの経路で放電する。そして、Ｍ
ＯＳＦＥＴＱ１のオフ時にはコンデンサＣ３に充電され
た電荷も負荷１８に放電される。

【００２６】このようなＭＯＳＦＥＴＱ１のスイッチン
グにより生成された図２（ｂ）に示す波形の矩形波出力
が、電源周波数に同期して半サイクル期間ずつ交互にオ
ン・オフするサイリスタＳＣＲ１、ＳＣＲ２を通して波
形整形・ノイズ除去回路１５に入力されると、図２
（ｂ）に示す矩形波出力はチョークコイルＣＨとコンデ
ンサＣ３により平滑化され、電源電圧より低い約１／２
に相当する図２（ｃ）に示す正弦波の出力ら波形整形さ
れるとともに、この出力波形に重畳される高周波ノイズ
成分はチョークコイルＬ２、Ｌ３等により除去される。
そして、このようにして電源電圧（２００Ｖ）を約１／
２に降圧して得られる出力電圧（１００Ｖ）は、出力端
子１７ａ、１７ｂから負荷１８である使用電気機器に供
給される。

【００２７】本装置の出力電圧は検出回路２６により検
出され、この検出電圧に応じてフォトカプラＰＨの２次
側フォトトランジスタに流れる電流が変化する。これに
伴いゲート制御回路２５の抵抗Ｒ１９の両端に発生する
電圧は、出力電圧に比例して変化することになる。した
がつて、ゲート制御回路２５では、抵抗Ｒ１９の両端に
発生する電圧と、可変抵抗ＶＲ１で設定された基準電圧
とを比較し、この差電圧がゼロとなるようにＭＯＳＦＥ
ＴＱ１のゲートに加えられるパルス信号ＰＳのパルス幅
（デューティ比）を変化させることで、出力電圧Ｖｏｕ
ｔを負荷の変動あるいは入力電圧の変動に関係なく一定
に制御する。

【００２８】ＭＯＳＦＥＴＱ１のソース電流Ｉｓおよび
負荷電流検出回路２４で検出された負荷電流Ｉｏは過電
流防止回路２３に入力される。ここで、ＭＯＳＦＥＴＱ
１のショートなどによりソース電流Ｉｓが過大になった
り、あるいは過電流防止回路２３が動作して発生ダイオ
ードＬＥＤ１１を点灯させ、装置回路が過電流状態にな
ったことを表示する。これと同時に、ゲート制御回路２
５に対し発振停止信号Ｓ１を送出し、ゲート制御回路２
５を停止させる。これにより、電源装置および負荷１８
を過電流から保護する。また、この状態は、入力端子１
０ａ、１０ｂを交流電源から切り離すか、あるいは図略
の電源スイッチをオフしない限り保持される。

【００２９】次に、本電源装置を１００Ｖの交流電源に
接続した場合について述べる。この電源装置の入力端子
１０ａ、１０ｂが１００Ｖの交流電源ｅに接続される
と、電圧検出回路２２で検出された電圧は設定値以下に
なるため、サイリスタＳＣＲ１１は不導通となり、リレ
ーＲＹはブレークダウンされる。これに伴い常開接点Ｒ
Ｙ１がオフし、常閉接点ＲＹ２がオンするため、入力フ
ィルタ１１を通過した交流電源ｅは常閉接点ＲＹ２を通
して補助トランス２０の一次巻線に供給される。その結
果、この一次巻線と二次巻線との巻数比に応じた電圧が
それぞれの二次巻線に誘起される。この場合、各電圧は
２００Ｖ時より低いものの所定レベルの電圧が誘起さ
れ、かつ、ツェナーダイオードＺＤで定電圧化されるた
め、ゲート制御回路２５等の動作には支障を来すことが
ない。

【００３０】一方、補助トランス２０の第１および第２
の二次巻線２０ｂ、２０ｃに誘起されたそれぞれの電圧
は、上述の２００Ｖ時と同様にサイリスタＳＣＲ１、Ｓ
ＣＲ２のゲートにそれぞれ供給され、これらのサイリス
タを交流電源周波数に同期し半サイクル期間ずつ交互に
オン・オフされる。また、ゲート制御回路２５において
は、９０％を越えるデューティ比のパルス信号ＰＳが発
生し、このパルス信号は抵抗Ｒ２０、コンデンサＣ１６
および増幅回路２７で隙間のない連続する信号に整形さ
れ、かつ、増幅されてＭＯＳＦＥＴＱ１のゲート・ソー
スＧ−Ｓに加えられる。これにより、ＭＯＳＦＥＴＱ１
はオン状態に保持され、電源電圧をそのまま低周波スイ
ッチング回路１４および波形整形・ノイズ除去回路１５
を通して負荷１８に出力電圧として供給する。

【００３１】上述の如く本実施例においては、ゲート制
御回路２５からのパルス信号によりスイッチングされる
ＭＯＳＦＥＴＱ１を有する高周波スイッチング回路１３
と、交流電源周波数に同期して半サイクル期間ずつ交互
にオン・オフ制御されるサイリスタＳＣＲ１、ＳＣＲ２
を有する低周波スイッチング回路１４と、高周波スイッ
チング回路１３により得られた出力波形を交流波形に整
形するとともに、該交流波形に含まれるノイズ成分を除
去する波形整形・ノイズ除去回路１５を備え、サイリス
タＳＣＲ１、サイリスタＳＣＲ２のオン動作時に高周波
スイッチング回 路１３のチョッピング出力を波形整形・
ノイズ除去回路１５を通して負荷に供給するとともに、
ＭＯＳＦＥＴＱ１のオン動作時に負荷１８に流れる電流
で波形整形・ノイズ除去回路１５のチョークコイルＣＨ
およびコンデンサＣ３に蓄えられた電気エネルギをＭＯ
ＳＦＥＴＱ１のオフ動作時に低周波スイッチング回路１
４のサイリスタＳＣＲ１とダイオードＤ６またはサイリ
スタＳＣＲ２とダイオードＤ５を通して負荷１８に放出
し交流出力を得るようにしたので、負荷１８の定格に応
じた一定電圧の交流出力を安定して得ることができると
ともに、チョークコイルＣＨに蓄えられた電流を無駄な
く負荷に供給でき、これによってチョークコイルＣＨが
飽和するようなことがなく、かつ、従来のＡＣ−ＤＣ−
ＡＣ変換方式のような力率低下をなくすことができる。
また、従来のような整流回路が不要になるため部品数を
低減でき、ＡＣ−ＡＣ電源装置を小形軽量化できるとと
もに低コスト化も可能になり、これに伴い携帯用の電源
装置として好適になる。さらにまた、リレーＲＹ、サイ
リスタＳＣＲ１１および電圧検出回路２２により、１０
０／２００Ｖの交流入力切替回路を設けることにより入
力端子１０ａ、１０ｂが１００Ｖまたは２００Ｖの交流
電源に接続されても、補助トランスの入力端を２００Ｖ
用または１００Ｖ用に自動的に切り替えるから、人手を
要することなく負荷の定格に応じた交流出力を安定して
得ることができる。また、ＭＯＳＦＥＴＱ１のソース電
流および負荷電流を検出して動作する過電流防止回路２
３を備えているから、ソース電流または負荷電流が何ら
かの原因により過大になれば直ちに電源装置が停止し、
過電流から電源装置および負荷を保護することができ
る。

【００３２】なお、上記実施例では、２００Ｖの交流入
力を１００Ｖの交流出力および１００Ｖの交流出力を１
００Ｖの交流出力に変換する場合について述べたが、本
発明はこれに限定されない。例えば、１００Ｖまた２０
０Ｖなどの交流入力を１００Ｖ以下の交流出力に変換す
ることも可能である。この場合、ゲート制御回路２５の
基準値および発振周波数を変更すればよい。また、上記
実施例では、高周波スイッチング回路１３のＭＯＳＦＥ
Ｔを１個用いた場合について述べたが、本発明はこれに
限らず、２つのＭＯＳＦＥＴなどを逆並列に接続した回
路でもよい。さらに、低速スイッチング回路１４のスイ
ッチング素子もサイリスタに限らず、トランジスタを用
いてもよい。さらに、本発明は、上記実施例に示す構成
のものに限らず、請求項に記載した範囲を逸脱しない限
り種々の変形が可能である。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１の
発明は、交流電源に接続される入力端子と、負荷が接続
される出力端子と、前記入力端子の一端と前記出力端子
の一端間に単相ブリッジに接続された４個のダイオード
及び該ダイオードのうちのカソード同士の接続点とアノ
ード同士の接続点間に接続されたスイッチング素子を有
する高周波スイッチング回路と、所定の高周波ゲート信
号を発生し該ゲート信号により前記スイッチング素子を
オン・オフ制御することにより前記入力端子から供給さ
れる交流電力波形をチョッピングして前記高周波スイッ
チング回路からチョッピング出力を発生させるゲート制
御回路と、前記高周波スイッチング回路の出力段と前記
出力端子間に接続され、前記高周波スイッチング回路か
ら出力されるチョッピング出力波形を交流波形に整形す
るとともに該交流波形に含まれるノイズ成分を除去して
負荷に出力するチョークコイル及びコンデンサなどのリ
アクタンス素子からなる波形整形・ノイズ除去回路と、
前記波形整形・ノイズ除去回路と該波形整形・ノイズ除
去回路に直結される前記一対の各ダイオードとの間に順
方向にそれぞれ接続された一対のスイッチング素子及び
該一方のスイッチング素子の出力側と前記他方の出力端
子間及び他方のスイッチング素子の入力側と前記他方の
出力端子間に、順方向にそれぞれ接続された一対のダイ
オードを有する低周波スイッチング回路と、前記各制御
整流素子を前記交流電源周波数に同期して交流波形の半
サイクルずつ交互にオン・オフ制御するゲート制御回路
とを備え、前記低周波スイッチング回路の各スイッチン
グ素子のオン動作時に前記高周波スイッチング回路のチ
ョッピング出力を前記波形整形・ノイズ除去回路を通し
て負荷に供給するとともに前記高周波スイッチング素子
のオン動作時に負荷に流れる電流で前記リアクタンス素
子に蓄えられた電気エネルギを前記高周波スイッチ ング
素子のオフ動作時に前記低周波スイッチング回路のスイ
ッチング素子及びダイオードを通して負荷に放出する構
成にした。 従って、本発明によれば、負荷の定格に応じ
た一定電圧の交流出力を安定して得ることができるとと
もに、リアクタンス素子に蓄えられた電気エネルギを無
駄なく負荷へ供給でき、リアクタンス素子の飽和を防止
できる。また、整流回路を用いずに交流−交流変換が可
能であるため、力率の低下がなくなり、回路部品数が少
なくて済み、これによつて装置の小形軽量化が容易にな
り、携帯あるいは可搬用の電源装置に好適となる。ま
た、請求項２の発明によれば、制御用電源回路の入力端
を、人手を要することなく交流電源電圧に応じて昇圧ま
たは降圧方向に自動的に切り替え、ゲート制御回路に必
要な制御電圧を確保することができる。さらにまた、請
求項３の発明によれば、装置および負荷を過電流から保
護することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による交流電源装置の一実施例を示す全
体の構成図である。

【図２】本実施例における説明用の波形図である。

【図３】本実施例における高周波スイッチング用ＭＯＳ
ＦＥＴの正の半サイクル時における電流の流れ状態を示
す説明用回路である。

【図４】本実施例における高周波スイッチング用ＭＯＳ
ＦＥＴの負の半サイクル時における電流の流れ状態を示
す説明用回路図である。

【符号の説明】

１０ａ、１０ｂ 入力端子 １１ 入力フィルタ １３ 高周波スイッチング回路 １４ 低周波スイッチング回路 １５ 波形整形・ノイズ除去回路 １６ フィルタ １７ａ、１７ｂ 出力端子 １８ 負荷 １９ 制御用電源回路 ２０ 補助トランス ２２ 電圧検出回路 ＲＹ リレー ＳＣＲ１１ サイリスタ ２４ 負荷電流検出回路 ２５ ゲート制御回路 ２６ 出力電圧検出回路 ２７ 増幅回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源に接続される入力端子と、負荷が接続される出力端子と、 前記入力端子の一端と前記出力端子の一端間に単相ブリ
   ッジに接続された４個のダイオード及び該ダイオードの
   うちのカソード同士の接続点とアノード同士の接続点間
   に接続されたスイッチング素子を有する高周波スイッチ
   ング回路と、所定の高周波ゲート信号を発生し該ゲート信号により前
   記スイッチング素子をオン・オフ制御することにより前
   記入力端子から供給される交流電力波形をチョッピング
   して前記高周波スイッチング回路からチョッピング出力
   を発生させる ゲート制御回路と、 前記高周波スイッチング回路の出力段と前記出力端子間
   に接続され、前記高周波スイッチング回路から出力され
   るチョッピング出力波形を交流波形に整形するとともに
   該交流波形に含まれるノイズ成分を除去して負荷に出力
   するチョークコイル及びコンデンサなどのリアクタンス
   素子からなる波形整形・ノイズ除去回路と、前記波形整形・ノイズ除去回路と該波形整形・ノイズ除
   去回路に直結される前記一対の各ダイオードとの間に順
   方向にそれぞれ接続された一対のスイッチング素子及び
   該一方のスイッチング素子の出力側と前記他方の出力端
   子間及び他方のスイッチング素子の入力側と前記他方の
   出力端子間に順方向にそれぞれ接続された一対のダイオ
   ードを有する 低周波スイッチング回路と、前記各制御整流素子を前記交流電源周波数に同期して交
   流波形の半サイクルずつ交互にオン・オフ制御するゲー
   ト制御回路と を備え、前記低周波スイッチング回路の各スイッチング素子のオ
   ン動作時に前記高周波スイッチング回路のチョッピング
   出力を前記波形整形・ノイズ除去回路を通して負荷に供
   給するとともに前記高周波スイッチング素子のオン動作
   時に負荷に流れる電流で前記リアクタンス素子に蓄えら
   れた電気エネルギを前記高周波スイッチング素子のオフ
   動作時に前記低周波スイッチング回路のスイッチング素
   子及びダ イオードを通して負荷に放出する ことを特徴と
   する交流電源装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の交流電源装置におい
   て、前記ゲート制御回路および前記低周波スイッチング
   回路の制御用電源回路と、この制御用電源回路の入力電
   圧を交流電源電圧に応じて降圧もしくは昇圧方向に自動
   的に切り替える交流入力切替手段とをさらに備えたこと
   を特徴とする交流電源装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の交流電源装置におい
   て、前記高周波スイッチング回路に流れる電流および前
   記負荷に流れる電流を除去し、これらの電流が設定値以
   上になったときに動作して前記ゲート制御回路の発振動
   作を停止保持させる過電流防止回路を設けたことを特徴
   とする交流電源回路。