JPH0816264A

JPH0816264A - 直流電源装置

Info

Publication number: JPH0816264A
Application number: JP14508694A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Hosoya; 裕細谷
Original assignee: Sanken Electric Co Ltd
Current assignee: Sanken Electric Co Ltd
Priority date: 1994-06-27
Filing date: 1994-06-27
Publication date: 1996-01-19

Abstract

(57)【要約】【目的】入力電圧低下時の直流電源装置の出力保持時
間を延長する。【構成】本発明による直流電源装置では、入力電圧Ｖ
_INの低下により負荷１３の端子電圧、即ち出力電圧Ｖ
_OUTが基準電源２の電圧Ｖ_TH1よりも低下すると、出力電
圧検出回路１からトリガ信号が発生する。このトリガ信
号によりサイリスタ３がターンオンして、第１及び第２
のコンデンサ１５、１６からサイリスタ３を通じて負荷
１３へ直列関係で放電される。これにより、入力電圧Ｖ
_INの低下時に平滑回路２２の出力電圧が上昇するので、
瞬時停電時等における直流電源装置の出力保持時間を延
長することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は力率改善機能を有する直
流電源装置に関し、更に詳しくは入力電圧の低下時に平
滑出力電圧を上昇させることにより出力保持時間を延長
できる直流電源装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の直流電源装置として、例えば特公
昭６３−３７５８４号公報には力率改善機能を有する直
流電源回路が開示されている。この直流電源回路は図６
（前記公報の第３図）に示すように、交流電源(11)を全
波整流して全波整流電圧を出力する全波整流回路(12)
と、全波整流回路(12)の全波整流電圧を平滑して負荷(1
3)に印加する平滑回路(22)とを備えている。平滑回路(2
2)は、略等しい２個のコンデンサ(15)、(16)を含む直列
回路(14)を全波整流回路(12)の出力端子(18)、(19)間に
接続すると共に、全波整流回路(12)からの全波整流電圧
により各コンデンサ(15)、(16)を直列関係で充電するた
めの充電用ダイオード(17)を２個のコンデンサ(15)、(1
6)間に介装し、全波整流電圧がコンデンサ電圧よりも低
下したときに各コンデンサ(15)、(16)から負荷(13)に並
列関係に放電させるための放電用ダイオード(20)、(21)
を各コンデンサ(15)、(16)にそれぞれ接続して構成され
る。

【０００３】次に、上記の直流電源回路の動作を図７
（前記公報の第４図）に基づいて説明する。全波整流回
路(12)の出力端子(18)、(19)間には、図７(ａ)に示すよ
うに全波整流電圧が出力される。この全波整流電圧は負
荷(13)に印加されると共に、直列回路(14)に印加され２
個のコンデンサ(15)、(16)が充電される。ここで、２個
のコンデンサ(15)、(16)は直列に接続されているため、
図７(ｂ)に示すように分圧された全波整流電圧が各コン
デンサ(15)、(16)に各々印加される。各コンデンサ(1
5)、(16)は全波整流電圧の時刻(イ)からピーク時刻(ロ)
までの間、交流電源(11)により全波整流回路(12)及び充
電用ダイオード(17)を介して充電され、図７(ｃ)に示す
ように時刻(ロ)で各コンデンサ(15)、(16)の電圧が最大
となる。ピーク時刻(ロ)から図７(ｂ)に示す整流電圧が
下降するため、各コンデンサ(15)、(16)への充電がなく
なり、図７(ｃ)に示すように各コンデンサ(15)、(16)の
電圧は時刻(ハ)までその値を保持する。時刻(ハ)を経過
すると、図７(ｃ)に示す各コンデンサ(15)、(16)の各電
圧が図７(ａ)に示す全波整流電圧よりも高くなるため、
オフ状態にあった各放電用ダイオード(20)、(21)がオン
状態となる。このため、時刻(ハ)から時刻(ニ)までの
間、各コンデンサ(15)、(16)からそれぞれ放電用ダイオ
ード(20)、(21)を通じて負荷(13)に放電される。このと
き、全波整流回路(12)が非導通となり、交流電源(11)か
ら全波整流回路(12)を介して負荷(13)へ電流が流れなく
なる。時刻(ニ)になると、図７(ｃ)に示す各コンデンサ
(15)、(16)の電圧が図７(ａ)に示す全波整流電圧よりも
低くなるため、各放電用ダイオード(20)、(21)がオフ状
態となり、各コンデンサ(15)、(16)の放電が停止する。
その後、図７(ｃ)に示すように各コンデンサ(15)、(16)
の電圧はその時の値を保持すると共に、全波整流回路(1
2)が導通する。時刻(イ)で図７(ｃ)に示す各コンデンサ
(15)、(16)の電圧が図７(ｂ)に示す整流電圧よりも低く
なり、各コンデンサ(15)、(16)への充電が開始され、以
後上記と同様の動作が繰り返される。したがって、この
回路全体の出力電圧、即ち負荷(13)への入力電圧は図７
(ｄ)に示すように平滑された直流電圧となる。

【０００４】上記の直流電源回路では、図７(ｄ)に示す
ように出力電圧が０Ｖまで低下しないので、負荷(13)を
安定して動作させることができる。また、全波整流回路
(12)の入力電流は図７(ｅ)に示すような電流波形とな
り、直列回路(14)の入力電流は図７(ｆ)に示すような電
流波形となる。したがって、交流電源(11)から回路全体
に入力する電流の波形は図７(ｇ)に示すように休止区間
が短くかつピーク値が低い電流となるので、力率が非常
に良くなる利点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図６の直流
電源回路では、瞬時停電等何らかの原因で入力電圧が低
下した場合、２つのコンデンサ(15)、(16)から並列関係
でそれぞれ各放電用ダイオード(20)、(21)を通して負荷
(13)に出力されるため、コンデンサ(15)、(16)の電圧は
入力電圧の略１／２である。このため、図８に示すよう
にｔ₀において入力電圧が低下したとき、出力保持時間
Ｔが短くなる欠点があった。また、保持時間Ｔの延長を
図るためにコンデンサの静電容量を大きくすることも考
えられるが、その場合コンデンサの外形寸法が非常に大
きくなり、製造コスト及び部品実装上で問題を生ずる。

【０００６】そこで、本発明では瞬時停電時等で入力電
圧が低下したときに出力保持時間を延長できる直流電源
装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による直流電源装
置は、交流電源からの交流電圧を整流して整流電圧を出
力する整流回路と、該整流回路の出力を平滑して負荷に
直流電圧を供給する平滑回路とを備えている。前記平滑
回路は、前記整流回路の出力端に接続された第１及び第
２のコンデンサの直列回路と、該直列回路の第１のコン
デンサと第２のコンデンサとの間に接続されかつ前記整
流回路からの整流電圧により前記第１及び第２のコンデ
ンサを直列関係で充電する充電用整流素子と、前記第１
及び第２のコンデンサに各々接続されかつ前記整流回路
の整流電圧が前記第１及び第２のコンデンサの電圧より
も低下したときに前記第１及び第２のコンデンサから前
記負荷へ並列関係で各々放電する第１及び第２の放電用
整流素子とを有する。この直流電源装置では、前記負荷
の端子電圧を検出して該検出電圧が所定の電圧よりも低
下したときにトリガ信号を発生する出力電圧検出回路
と、前記充電用整流素子と並列に接続されかつ前記出力
電圧検出回路のトリガ信号によりオン状態となるスイッ
チング素子とを設け、前記スイッチング素子をオンする
ことにより前記第１及び第２のコンデンサから前記負荷
へ直列関係で放電される。前記充電用整流素子及び前記
スイッチング素子を双方向性スイッチング素子で構成し
てもよい。

【０００８】また、本発明による他の直流電源装置で
は、前記整流回路の入力電圧を検出して該入力電圧が所
定の電圧よりも低下したときにトリガ信号を発生する入
力電圧検出回路と、前記充電用整流素子と並列に接続さ
れかつ前記入力電圧検出回路のトリガ信号によりオン状
態となるスイッチング素子とを設け、前記スイッチング
素子をオンすることにより前記第１及び第２のコンデン
サから前記負荷へ直列関係で放電される。前記充電用整
流素子及び前記スイッチング素子を双方向性スイッチン
グ素子で構成してもよい。

【０００９】

【作用】入力電圧の低下により負荷の端子電圧、即ち出
力電圧が所定の電圧よりも低下すると、出力電圧検出回
路からトリガ信号が発生する。このトリガ信号によりス
イッチング素子がオン状態になり、第１及び第２のコン
デンサから負荷へ直列関係で放電される。これにより、
入力電圧の低下時に平滑回路の出力電圧が上昇するの
で、瞬時停電時等における直流電源装置の出力保持時間
を延長することができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明による直流電源装置の実施例を
図１〜図３に基づいて説明する。但し、図１及び図２で
は図６に示す箇所と同一の部分には同一の符号を付し、
その説明を省略する。本実施例の直流電源装置は、図１
に示すように、負荷１３の端子電圧、即ち出力電圧Ｖ
_OUTが基準電源２の電圧Ｖ_TH1よりも低下したときにトリ
ガ信号を発生する出力電圧検出回路１と、充電用ダイオ
ード１７と並列に接続されかつ出力電圧検出回路１のト
リガ信号によりオン状態となるスイッチング素子として
のサイリスタ（逆阻止３端子サイリスタ：ＳＣＲ）３と
を図６の回路に設けたものである。出力電圧検出回路１
は、基準電源２と、出力電圧Ｖ_OUTと基準電源２の電圧
Ｖ_TH1とを比較して出力電圧Ｖ_OUTが基準電源２の電圧Ｖ
_TH1よりも低いときに出力信号を発生する比較手段１a
と、比較手段１aの出力信号によりオン状態となるスイ
ッチ手段１bとから構成される。その他の構成は図６の
回路と同一である。図１の回路の具体的な実施例を図２
に示す。即ち、図２の回路では、出力電圧Ｖ_OUTがツェ
ナダイオード４の電圧Ｖ_Z1よりも低下したときにフォト
カプラ５の発光部５a及び受光部５bに電流が流れてトラ
ンジスタ６がオン状態となり、トランジスタ６のエミッ
タ端子からトリガ信号を発生する。このトリガ信号がサ
イリスタ３のゲート端子に付与されることにより、サイ
リスタ３がオン状態となる。

【００１１】図１の構成において、入力電圧Ｖ_INが正常
値であるとき、即ち出力電圧Ｖ_OUTが基準電源２の電圧
Ｖ_TH1よりも高いとき、出力電圧検出回路１内の比較手
段１aは出力信号を発生せずスイッチ手段１bはオフ状態
のままである。このため、出力電圧検出回路１はトリガ
信号を発生しないので、サイリスタ３はオフ状態のまま
である。したがって、この状態においては図６の回路と
同様である。よって、この状態における動作も前述の図
６の回路動作と何ら変わらないので説明は省略する。次
に、停電又は入力電圧Ｖ_INが低下して出力電圧Ｖ_OUTが
基準電源２の電圧Ｖ_T _H1よりも低くなると、出力電圧検
出回路１内の比較手段１aから出力信号が発生し、その
出力信号によりスイッチ手段１bがオン状態となる。こ
のとき、出力電圧検出回路１からサイリスタ３のゲート
端子にトリガ信号が付与され、サイリスタ３がオン状態
となる。サイリスタ３がオン状態になると、第１及び第
２のコンデンサ１５、１６からサイリスタ３を通して負
荷１３へ直列関係で放電され、このときの出力電圧Ｖ
_OUTは各コンデンサ１５、１６の電圧Ｖ_C1、Ｖ_C2（＝Ｖ
_C1）の和の電圧、即ち２Ｖ_C1となる。したがって、図３
に示すように時刻ｔ₁において出力電圧Ｖ_OUTが基準電圧
Ｖ_TH1よりも低下すると、サイリスタ３がターンオンし
て各コンデンサ１５、１６から負荷１３へ直列関係で放
電され、平滑回路２２の出力電圧が上昇するので、出力
保持時間Ｔを延長することができる。

【００１２】図１の直流電源装置は例えば図４に示すよ
うに変更が可能である。即ち、図４に示す直流電源装置
は、図１の回路において、充電用ダイオード１７及びサ
イリスタ３を双方向性スイッチング素子としてのトライ
アック（双方向３端子サイリスタ：ＴＲＩＡＣ）７で構
成し、出力電圧検出回路１の代わりに全波整流回路１２
の入力電圧Ｖ_INが基準電源１０の電圧Ｖ_TH2よりも低下
したときにスイッチ手段９aをオン状態にしてトリガ信
号をトライアック７のゲート端子に付与する入力電圧検
出回路９を設けたものである。トライアック７のゲート
端子及び第２の主端子Ｔ₂間には点弧用ダイオード８が
接続されている。その他の構成は図１の回路と同一であ
る。図４の回路の具体的な実施例を図５に示す。即ち、
図５の回路では、入力電圧Ｖ_INがツェナダイオード２３
の電圧Ｖ_Z2よりも低下したときにトランジスタ２４、２
５が逐次オン状態になりフォトカプラ５の発光部５a及
び受光部５bに電流が流れて点弧用ダイオード８が導通
し、トライアック７のゲート端子にトリガ信号が付与さ
れることによりトライアック７がオン状態となる。ま
た、２６〜２９は整流ダイオード、３０は定電圧ダイオ
ード、３１、３２はコンデンサ、３３は抵抗を示す。定
電圧ダイオード３０及びコンデンサ３１は定電圧源を構
成し、コンデンサ３２及び抵抗３３は、整流ダイオード
２６、２７により全波整流した電圧が０Ｖ又は極めて低
いときにツェナダイオード２３が導通するのを防止する
ため、全波整流電圧の半周期間所定の電圧レベルを維持
する回路を構成している。

【００１３】図４の構成において、出力電圧Ｖ_OUTが第
１及び第２のコンデンサ１５、１６の直列回路１４の電
圧２Ｖ_C1（＝２Ｖ_C2）より高いとき、トライアック７の
第１及び第２の主端子Ｔ₁、Ｔ₂にはそれぞれ＋、−の極
性の電圧が印加され、点弧用ダイオード８が導通する。
これにより、トライアック７のゲート端子にトリガ信号
が付与されてトライアック７がオン状態となり、全波整
流回路１２の全波整流電圧により第１及び第２のコンデ
ンサ１５、１６が直列関係で充電される。出力電圧Ｖ
_OUTが第１及び第２のコンデンサ１５、１６の直列回路
１４の電圧２Ｖ_C1（＝２Ｖ_C2）より低くなると、点弧用
ダイオード８が非導通となりトライアック７がオフ状態
となる。このとき、トライアック７の第１及び第２の主
端子Ｔ₁、Ｔ₂に印加される電圧の極性が逆転する。入力
電圧Ｖ_INが基準電源１０の電圧Ｖ_TH2よりも高いとき、
入力電圧検出回路９は出力信号を発生せずスイッチ手段
９aがオフ状態のままであるから、トライアック７はオ
フ状態のままである。これにより、第１及び第２のコン
デンサ１５、１６がそれぞれ第１及び第２の放電用ダイ
オード２０、２１を通じて負荷１３へ並列関係で放電さ
れる。したがって、入力電圧Ｖ_INの略１／２の電圧が負
荷１３に供給される。次に、停電又は入力電圧Ｖ_INが低
下して基準電源１０の電圧Ｖ_TH2よりも低くなると、入
力電圧検出回路９は出力信号を発生してスイッチ手段９
aをオン状態にする。このとき、トライアック７のゲー
ト端子にトリガ信号が付与されてトライアック７がオン
状態になる。このとき、第１及び第２のコンデンサ１
５、１６からトライアック７を通して負荷１３へ直列関
係で放電され、このときの出力電圧Ｖ_OUTは各コンデン
サ１５、１６の電圧Ｖ_C1、Ｖ_C2（＝Ｖ_C1）の和の電圧、
即ち２Ｖ_C1となる。したがって、図４及び図５の回路に
おいても平滑回路２２の出力電圧が上昇するので、前述
の図１及び図２の回路と同様の効果を得ることができ
る。

【００１４】本発明の実施態様は前記の実施例に限定さ
れず種々の変更が可能である。例えば図１及び図２の回
路の充電用ダイオード１７及びサイリスタ３はトライア
ックで構成してもよい。また、図１及び図２に示す実施
例では出力電圧検出回路１により出力電圧Ｖ_OUTの低下
を検出してサイリスタ３をターンオンする例を示した
が、図４及び図５の回路と同様に入力電圧検出回路によ
り入力電圧Ｖ_INの低下を検出してサイリスタ３をターン
オンする構成としてもよい。また、図４及び図５の回路
においてトライアック７の代わりに図１及び図２の回路
と同様に充電用ダイオード及びサイリスタの逆並列回路
を接続してもよい。また、図４及び図５に示す実施例で
は入力電圧検出回路９により入力電圧Ｖ_INの低下を検出
してトライアック７をターンオンする例を示したが、図
１及び図２の回路と同様に出力電圧検出回路により出力
電圧Ｖ_OUTの低下を検出してトライアック７をターンオ
ンする構成としてもよい。

【００１５】更に、図２の回路においてフォトカプラ
５、トランジスタ６及びサイリスタ３の代わりに発光ダ
イオード又はレーザダイオード等の発光素子及び感光サ
イリスタ（光感逆阻止３端子サイリスタ：ＬＡＳＣＲ）
を使用して、発光素子のパルス光により感光サイリスタ
をターンオンする構成としてもよい。図５の回路のフォ
トカプラ５、トランジスタ２３、２４及びトライアック
７についても前記と同様に変更することができる。以上
の変更例では、構成部品の点数を更に少なくすることが
できる。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、入力電圧の低下時に平
滑回路の出力電圧を上昇させることができるので、従来
例に比較して瞬時停電時等の出力保持時間を延長するこ
とができる。このため、比較的簡単な回路構成で瞬時停
電時等における直流電源装置の出力を安定化できる。ま
た、何らかの事故で入力が切断された場合でもその復旧
時間を稼ぐことができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による直流電源装置の実施例を示す電
気回路図

【図２】図１の具体的実施例を示す電気回路図

【図３】図１又は図２の回路の入力電圧低下時の出力
電圧変化を示す波形図

【図４】本発明による直流電源装置の他の実施例を示
す電気回路図

【図５】図４の具体的実施例を示す電気回路図

【図６】従来の直流電源装置を示す電気回路図

【図７】図６の回路の各部の電圧及び電流を示す波形
図

【図８】図６の回路の入力電圧低下時の出力電圧変化
を示す波形図

【符号の説明】

１．．．出力電圧検出回路、２，１０．．．基準電源、
３．．．サイリスタ（スイッチング素子）、４，２
３．．．ツェナダイオード、５．．．フォトカプラ、
６，２４，２５．．．トランジスタ、７．．．トライア
ック（双方向性スイッチング素子）、８．．．点弧用ダ
イオード、９．．．入力電圧検出回路、１１．．．交流
電源、１２．．．全波整流回路、１３．．．負荷、１
４．．．直列回路、１５，１６．．．第１，第２のコン
デンサ、１７．．．充電用ダイオード、１８，１
９．．．出力端子、２０，２１．．．第１，第２の放電
用コンデンサ、２２．．．平滑回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流電源からの交流電圧を整流して整流
電圧を出力する整流回路と、該整流回路の出力を平滑し
て負荷に直流電圧を供給する平滑回路とを備え、前記平滑回路は、前記整流回路の出力端に接続された第
１及び第２のコンデンサの直列回路と、該直列回路の第
１のコンデンサと第２のコンデンサとの間に接続されか
つ前記整流回路からの整流電圧により前記第１及び第２
のコンデンサを直列関係で充電する充電用整流素子と、
前記第１及び第２のコンデンサに各々接続されかつ前記
整流回路の整流電圧が前記第１及び第２のコンデンサの
電圧よりも低下したときに前記第１及び第２のコンデン
サから前記負荷へ並列関係で各々放電する第１及び第２
の放電用整流素子とを有する直流電源装置において、前記負荷の端子電圧を検出して該検出電圧が所定の電圧
よりも低下したときにトリガ信号を発生する出力電圧検
出回路と、前記充電用整流素子と並列に接続されかつ前
記出力電圧検出回路のトリガ信号によりオン状態となる
スイッチング素子とを設け、前記スイッチング素子をオンすることにより前記第１及
び第２のコンデンサから前記負荷へ直列関係で放電され
ることを特徴とする直流電源装置。
【請求項２】前記充電用整流素子及び前記スイッチン
グ素子を双方向性スイッチング素子で構成した「請求項
１」に記載の直流電源装置。
【請求項３】交流電源からの交流電圧を整流して整流
電圧を出力する整流回路と、該整流回路の出力を平滑し
て負荷に直流電圧を供給する平滑回路とを備え、前記平滑回路は、前記整流回路の出力端に接続された第
１及び第２のコンデンサの直列回路と、該直列回路の第
１のコンデンサと第２のコンデンサとの間に接続されか
つ前記整流回路からの整流電圧により前記第１及び第２
のコンデンサを直列関係で充電する充電用整流素子と、
前記第１及び第２のコンデンサに各々接続されかつ前記
整流回路の整流電圧が前記第１及び第２のコンデンサの
電圧よりも低下したときに前記第１及び第２のコンデン
サから前記負荷へ並列関係で各々放電する第１及び第２
の放電用整流素子とを有する直流電源装置において、前記整流回路の入力電圧を検出して該入力電圧が所定の
電圧よりも低下したときにトリガ信号を発生する入力電
圧検出回路と、前記充電用整流素子と並列に接続されか
つ前記入力電圧検出回路のトリガ信号によりオン状態と
なるスイッチング素子とを設け、前記スイッチング素子をオンすることにより前記第１及
び第２のコンデンサから前記負荷へ直列関係で放電され
ることを特徴とする直流電源装置。
【請求項４】前記充電用整流素子及び前記スイッチン
グ素子を双方向性スイッチング素子で構成した「請求項
３」に記載の直流電源装置。