JPH0816852B2 - 電源回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、出力電圧を安定化した
電源回路に関し、特に商用周波数トランスの一次側のみ
に制御回路を構成して、交流入力電圧の変動に対して出
力電圧を安定化するようにした、電源回路に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の電源回路としては、商用
周波数トランスの二次側に設けられた出力回路に対して
電圧検出回路を接続し、この電圧検出回路における出力
電圧検出結果を、商用周波数トランスの一次側に設けら
れた制御回路に帰還することによって、出力電圧を安定
化するようにしたものが一般的に用いられている。

【０００３】図３は、従来の電源回路の構成例を示した
ものであって、例えば特開昭５７ー１０８２１号公報に
おいて開示されている。図３に示すように、商用周波数
トランス１の一次巻線に対して、スイッチング回路２０
を直列に接続して、交流入力をスイッチングするととも
に、この商用周波数トランス５１の二次巻線の出力を整
流器５２によって整流し、平滑用コンデンサ５３によっ
て平滑して出力を発生する。そして、電圧検出回路２１
によって出力電圧を検出して、スイッチング回路２０に
帰還して、交流電流の流通角を制御することによって、
出力電圧を安定化する。

【０００４】この従来の電源回路によれば、平滑用コン
デンサ５３の両端電圧すなわち出力電圧を電圧検出回路
２１によって検出し、出力電圧が一定となるようにスイ
ッチング回路２０の導通位相を制御している。従って電
源回路の出力電圧は、交流入力電圧変動に対しても、負
荷変動に対しても安定化される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の電源回路におい
ては、例えば図３に示されるように、商用周波数トラン
スの二次側において出力電圧を検出して、商用周波数ト
ランスの一次側に挿入されたスイッチング回路の導通位
相を制御することによって、出力電圧を安定化する方式
が用いられている。

【０００６】そのため、商用周波数トランスの一次，二
次間の絶縁を考慮した設計が必要であって、例えばフォ
トカプラのように、電気的に絶縁された信号伝達装置を
必要とし、使用部品点数が多くなるとともに、高価にな
ることを避けられないという問題がある。

【０００７】また、出力電圧を検出して、商用周波数ト
ランスの二次側の出力回路に接続したサイリスタ等を制
御して、出力電圧を安定化する電源回路も提案されてい
るが、この場合は、サイリスタに流れる電流が大きいた
め、サイリスタにおいて発生する損失が大きく、そのた
め電源回路の効率が低下することを避けられないという
問題がある。

【０００８】

【発明の目的】本発明は、このような従来技術の課題を
解決しようとするものであって、商用周波数電源から直
流出力を発生する電源回路において、商用周波数トラン
スの一次側のみに制御回路を構成して、交流入力電圧の
変動に対して出力電圧を安定化することができ、従っ
て、回路構成を単純化し、使用部品点数を削減して、価
格を低減することができるとともに、効率のよい、電源
回路を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、以下のような
手段によって、前述した目的を達成しようとするもので
ある。

【００１０】(1)． 商用周波数トランスの二次出力電圧
を整流し平滑して出力電圧を発生するとともに、この商
用周波数トランスの一次入力電圧をトライアックを介し
てスイッチングすることによって、出力電圧を制御する
ようにした電源回路において、ダイオードとコンデンサ
とを直列にして商用周波数トランスとトライアックに並
列に接続し、ダイオードとコンデンサの接続点と商用周
波数トランスとトライアックの接続点との間に２個の抵
抗を直列に接続するとともに、両抵抗の接続点をトライ
アックのゲートに接続したことを特徴とする。

【００１１】(2)．上記(1)に示された電源回路におい
て、ダイオードと直列にツェナーダイオードを挿入した
ことを特徴とする。

【００１２】

【作用】(1) ．本発明において対象とする電源回路は、
商用周波数トランス１の二次出力電圧を整流し平滑して
出力電圧を発生するとともに、この商用周波数トランス
１の一次入力電圧をトライアック４を介してスイッチン
グすることによって、出力電圧を制御するようにしたも
のである。

【００１３】このような電源回路において、ダイオード
５とコンデンサ７とを直列にして商用周波数トランス１
とトライアック４に並列に接続し、ダイオード１とコン
デンサ７の接続点と商用周波数トランス１とトライアッ
ク４の接続点との間に２個の抵抗８，９を直列に接続す
るとともに、両抵抗８，９の接続点をトライアック４の
ゲートに接続する。

【００１４】この場合、コンデンサ７は常に負電圧に充
電されている。コンデンサ７が接続された入力端子１１
を規準として、他方の入力端子１０の電位が正になる期
間では、商用周波数トランス１とトライアック４の接続
点の正電位がコンデンサ７の負電位より大きくなったと
き、始めて、トライアック４のゲート１３に正の電流が
流れて、トライアック４が導通するが、それまではトラ
イアック４は導通しない。交流電源電圧が上昇すると、
コンデンサ７に充電される負電圧が大きくなるので、ト
ライアック４の導通開始の時期は、次第に遅くなる。

【００１５】一方、入力端子１０の電位が負になる期間
では、商用周波数トランス１とトライアック４の接続点
の電位が負になるので、トライアック４のゲート１３に
対し、僅かの遅れで直ちに負の電流が流れて、トライア
ック４が導通する。

【００１６】従って、入力端子１０の電位が負になる期
間では、交流入力電圧が変化しても、商用周波数トラン
ス１の電流流通期間は殆ど変化しないが、入力端子１０
の電位が正になる期間では、交流入力電圧の変化によ
る、商用周波数トランス１の電流流通期間の変化が大き
い。

【００１７】これによって、商用周波数トランス１に加
えられる交流入力エネルギーは、交流入力電圧が変化し
ても、ほぼ同等になるので、商用周波数トランス１の二
次側整流出力電圧すなわち電源回路の出力電圧は、交流
入力電圧の変動にかかわらず安定化される。

【００１８】(2)． この際、ダイオード５と直列にツェ
ナーダイオード６を挿入しもよい。これによって、コン
デンサ７に充電される電圧を回路動作上適当な値にする
ことができるとともに、交流入力電圧の変化に対して、
コンデンサ７の充電電圧の変化を大きくすることができ
るので、交流入力電圧の変動に対する出力電圧の安定度
を、より向上させることができるようになる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１および図２を
参照して説明する。図１は本発明の一実施例の構成を示
す回路図である。また図２は、図１の実施例の動作を説
明するための電圧波形図であって、（ａ）は交流入力電
圧が低い場合を示し、（ｂ）は交流入力電圧が高い場合
を示し、両図において、斜線を施して示す部分は、電流
流通期間を示している。

【００２０】図１に示す実施例は、商用周波数トランス
１の二次出力電圧を整流し平滑して出力電圧を発生する
とともに、この商用周波数トランス１の一次入力電圧を
トライアック４を介してスイッチングすることによっ
て、出力電圧を制御するようにした電源回路において、
ダイオード５とコンデンサ７とを直列にして商用周波数
トランス１とトライアック４に並列に接続し、ダイオー
ド５とコンデンサ７の接続点と商用周波数トランス１と
トライアック４の接続点との間に２個の抵抗８，９を直
列に接続するとともに、両抵抗８，９の接続点をトライ
アック４のゲートに接続したものである。

【００２１】図１において、商用周波数トランス１は、
一次入力電圧を変圧して、二次出力電圧を発生する。整
流器２は、二次出力電圧を整流して整流出力電圧を発生
する。コンデンサ３は、整流電圧を平滑して電源回路の
出力電圧を発生する。トライアック４は、ゲート１３の
電流に応じて商用周波数トランス１の一次入力電圧をス
イッチングして、二次側に送られる交流エネルギーを制
御する。ダイオード５は、交流入力電圧を半波整流す
る。ツェナーダイオード６は、ダイオード５による整流
電圧の大きさを制限する。コンデンサ７は、ダイオード
５による整流電圧を充電する。抵抗８，９はコンデンサ
７の充電電圧と、交流入力電圧とを加算して、トライア
ック４のゲート１３に電流を供給する作用を行う。

【００２２】以下、図１の実施例の動作を説明する。商
用周波数トランス１の二次側出力は整流器２によって全
波整流され、コンデンサ３によって平滑されて、直流出
力電圧を発生する。商用周波数トランスの一次巻線と交
流入力間にはトライアック４が挿入され、トライアック
４が導通している期間のみ、商用周波数トランス１に交
流入力電圧が印加されるように構成されている。

【００２３】両交流入力端子１０，１１間に、ダイオー
ド５と、ツェナーダイオード６とコンデンサ７が直列に
接続されていて、交流入力電圧が、入力端子１１を基準
として入力端子１０が負電位の期間のみ、ダイオード５
を経て通電することによって、コンデンサ７が充電され
るようになっている。コンデンサ７の充電電圧は、入力
端子１１を規準として、負電位となる。この際、ツェナ
ーダイオード６は、コンデンサ７の充電電圧を適当な値
に設定するとともに、交流入力電圧の変化に対して、コ
ンデンサ７の充電電圧の変化を大きくするために設けら
れている。

【００２４】トライアック４は、抵抗９を介してゲート
１３にトリガ入力を与えられたとき導通するが、トライ
アック４のゲートは抵抗８を介してコンデンサ７に接続
されているため、トライアック４のゲートトリガは、コ
ンデンサ７の両端の電圧値によって影響されるようにな
っている。

【００２５】まず、交流入力電圧が低い場合の全体的な
動作につき図２（ａ）を参照して説明する。交流入力電
圧が低い場合には、コンデンサ７の充電電圧も低くな
る。入力端子１１を基準として、入力端子１０の電位が
正になる期間において、トライアック４の第１電極１２
から抵抗９を介して流れる電流は、はじめ抵抗８を経て
負の電位を有するコンデンサ７に流れ込む。そのため、
交流入力電圧が上昇して、第１電極１２の電位がある程
度高くなる時点、例えばＡ点までは、トライアック４の
ゲート１３に正の電流が供給されないので、トライアッ
ク４は導通しない。Ａ点以後においては、交流電圧が０
になるまで、トライアック４が導通し続ける。

【００２６】逆に、入力端子１１を基準として、入力端
子１０の電位が負になる期間においては、コンデンサ７
の電位はは負であり、第１電極１２も負電位になるの
で、第１電極１２の負電位が若干大きくなった時点、例
えばＢ点で、トライアック４のゲート１３に対して、十
分な負のゲート電流を流すことができるようになり、ト
ライアック４は導通する。そこで、図２（ａ）に示すよ
うに、交流入力電圧が正の期間ではトライアツク４の導
通が遅れるが、交流入力電圧が負の期間ではトライアッ
ク４は遅れ少なく導通する。

【００２７】交流入力電圧が高い場合も同様な動作とな
るが、コンデンサ７に充電される負の電圧値はより高く
なる。そこで、図２（ｂ）に示されるように、交流入力
電圧が正の期間でのトライアック４の導通開始は、例え
ばＡ’点で示すように、交流入力電圧が低い場合よりも
さらに遅れる。

【００２８】一方、交流入力電圧が負の期間において
は、第１電極１２の負電位が若干大きくなった時点、例
えばＢ’点で、トライアック４のゲート１３に対して、
十分な負のゲート電流を流すことができるようになるの
で、交流入力電圧が低い場合とほぼ同様なタイミングで
トライアック４が導通する。

【００２９】図１に示された電源回路では、このような
動作を行うことによって、商用周波数トランス１に供給
される交流入力エネルギーが、トータル的にみて、交流
入力電圧が低い場合と高い場合とでほぼ同等となる。従
って、コンデンサ３の両端電圧すなわち出力電圧は、交
流入力電圧値の変動があってもほぼ安定化される。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の電源回路で
は、商用周波数トランスの一次側のみに制御回路を構成
し、かつ、交流入力電圧の半サイクル分のみに対して、
トライアックの導通制御を行うようにしたので、交流入
力電圧値の変動に対する出力電圧の安定化を、簡単な回
路構成で、低価格で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示す回路図である。

【図２】図１の実施例の動作を説明するための電圧波形
図であり、（ａ）は交流入力電圧が低い場合を、（ｂ）
は交流入力電圧が高い場合を表わす。

【図３】従来の電源回路の構成例を示す図である。

【符号の説明】

１ 商用周波数トランス ４ トライアック ５ ダイオード ６ ツェナーダイオード ７ コンデンサ ８ 抵抗 ９ 抵抗

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 商用周波数トランスの二次出力電圧を整
   流し平滑して出力電圧を発生するとともに、該商用周波
   数トランスの一次入力電圧をトライアックを介してスイ
   ッチングすることによって、前記出力電圧を制御するよ
   うにした電源回路において、 ダイオードとコンデンサとを直列にして前記商用周波数
   トランスとトライアックに並列に接続し、前記ダイオー
   ドとコンデンサの接続点と，前記商用周波数トランスと
   トライアックの接続点との間に、２個の抵抗を直列に接
   続するとともに、両抵抗の接続点を前記トライアックの
   ゲートに接続したことを特徴とする電源回路。
2. 【請求項２】 前記ダイオードと直列に、ツェナーダイ
   オードを挿入したことを特徴とする請求項１記載の電源
   回路。