JPH11206129A - 電源回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 信頼性の向上及びコスト低減の図れる電源回
路を提供する。 【解決手段】 コンデンサ１１、１７〜１９が各々の間
に順方向に配した整流素子２２、２７〜２９を介して直
列に接続されている。さらに、これらと直列に整流ダイ
オード３が接続されている。これらを交流電源の半サイ
クルおいて一括して充電する。そして、他の半サイクル
においてはスイッチング素子５等によって、コンデンサ
１２よりコンデンサ１１に放電電流を送り、コンデンサ
１７、１８よりコンデンサ２０に放電電流を送る。そし
て、コンデンサ１１、２０のそれぞれに接続されている
負荷６１、６２に電流を供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、交流電源を整流、
平滑化して負荷に電流を供給する電源回路に関し、特に
トランスレス電源回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、交流電力を整流、平滑化して負荷
に電流を供給する電源回路として、例えば図５に示すよ
うなトランスレス電源回路が知られている。

【０００３】このトランスレス電源回路は、１００Ｖの
交流電源ＡＣをダイオード７１で半波整流し、コンデン
サ７２で平滑化するとともに、コンデンサ７２とダイオ
ード７１との間に電圧降下用の抵抗７３を設けて、上記
コンデンサ７２からリップル吸収用のコンデンサ７４及
び抵抗７５を介して負荷７６に直流電力を供給するもの
である。

【０００４】ところが、上記従来のトランスレス電源回
路は、交流電源ＡＣの半波の平均入力電流に略等しい直
流電源を負荷７６に供給することができるが、入力電流
が電圧降下用の抵抗７３にも流れるため、この抵抗が相
当発熱して大きな電力損失をもたらし、変換効率が悪
く、ランニングコストが高くなるという問題点があっ
た。また、発熱によるトランスレス電源回路の昇温を防
止すべく、放熱構造をもった大型の抵抗７３を用いる必
要があるため、コンパクト化が図れないという問題点が
あった。

【０００５】そこで、電圧降下用の抵抗の発熱ロスや電
力損失を少なくするためのトランスレス電源として、例
えば図６に示すような特開平４−０１２６７２号公報に
て開示されたトランスレス電源回路が提案されている。

【０００６】該トランスレス電源回路は、両電極から出
力端子が取り出される第１のコンデンサ７２、第２のコ
ンデンサ７７、第３のコンデンサ７８を夫々の間に順方
向に配した整流素子７９、８０を介して直列に接続する
とともに、第１、第３のコンデンサ７２、７８を交流電
源ＡＣの夫々一方、他方の端子に接続する一方、上記第
１、第２のコンデンサ７２、７７の他側電極を次段のコ
ンデンサ７７、７８の他側電極に夫々放電用の第１、第
２のスイッチング素子８１、８２を介して接続し、さら
に上記第２、第３のコンデンサ７７、７８の一側電極を
順方向に配した整流素子８３、８４を介して上記第１の
コンデンサ７２の一側電極に夫々接続して、交流電源Ａ
Ｃの半サイクルで各コンデンサ７２、７７、７８を直列
に充電し、交流電源ＡＣの他の半サイクルの前半、後半
期間で上記両スイッチング素子８１、８２を交互に導通
させるようにしたものであり、該構成により、交流電源
ＡＣの平均入力電流の略４倍の電流を少ない電力損失で
取り出すことができ、変換効率が高く、且つランニング
コストが低く、しかもコンパクトなトランスレス電源回
路として顕著な効果を奏するものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
４−０１２６７２号公報に記載のトランスレス電源回路
では、制御回路とその機能が複雑で、交流入力電圧に波
形歪みが発生した場合、誤動作が生じて正しく機能しな
い場合があり、信頼性にも欠けるという問題があった。
また、複雑な制御回路が必要でコストも高くなり、経済
的な面で実現するのが困難であった。

【０００８】また、図７に示すように、電圧の異なる２
種類の負荷８５、８６を駆動するときには、駆動電圧の
高い負荷８５は、図６における負荷７６と同様に電源回
路に接続されるが、電圧の低い負荷８６は、電圧降下用
の抵抗８８、トランジスタ８７及び定電圧制御用のツェ
ナダイオード８９から成るレギュレータによって駆動さ
れる。しかし、前記レギュレータでは電圧降下用の抵抗
８８での電力損失が大きく、発熱によってその付近の温
度が上昇するので放熱対策を行う必要がある。そのた
め、該電源回路を備えた装置のコストが上昇するという
問題があった。

【０００９】また、電源回路における大きな電力損失に
よる発熱のため、電源回路の付近の温度が上昇し、種々
の電子部品の周囲温度は高くなるため該電子部品の寿命
は短くなり、故障発生率が高くなるので信頼性が劣ると
いう問題があった。

【００１０】本発明は、上記課題に鑑み、信頼性の向上
及びコスト低減の図れる電源回路の提供を目的とするも
のである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の構成では、第１のコンデンサ、第２
のコンデンサ、第３のコンデンサ、第４のコンデンサを
各々の間に第１の方向に配した整流素子を介して直列に
接続し、前記第１のコンデンサの一方の電極を交流電源
の一方の端子に接続するとともに、前記第４のコンデン
サの他方の電極を第１の方向に配した整流素子を介して
前記交流電源の他方の端子に接続し、前記第１のコンデ
ンサの他方の電極をスイッチング素子を介して前記第４
のコンデンサの他方の電極に接続し、前記第２、第３と
第４のコンデンサのうちいずれか１つの一方の電極を第
１の方向に配した整流素子を介して前記第１のコンデン
サの一方の電極に接続するとともに他方の電極を第２の
方向に配した整流素子を介して前記第４のコンデンサの
他方の電極に接続し、前記第２、第３、第４のコンデン
サのうちもう１つの一方の電極を第１の方向に配した整
流素子を介して他方の電極が前記第１のコンデンサの一
方の電極に接続される第５のコンデンサの一方の電極に
接続するとともに他方の電極を第２の方向に配した整流
素子を介して前記第４のコンデンサの他方の電極に接続
し、前記第２、第３、第４のコンデンサのうち最後の１
つの端子電圧で前記スイッチング素子を駆動し、前記交
流電源の半サイクルで前記スイッチング素子をオフ状態
として前記第１乃至第４のコンデンサを充電し、前記交
流電源の他の半サイクルで前記スイッチング素子をオン
状態とする制御手段が設けられて、前記第１及び第５の
コンデンサの両方の電極にそれぞれ接続された第１及び
第２の負荷に電流を供給することができるようにしてい
る。

【００１２】このような構成によると、交流電源の一方
の端子が正電圧となる半サイクルにおいては電源回路は
順方向の整流素子を介して第１乃至第４のコンデンサを
等しい充電電流で一括して充電する。次に、交流電源の
他の半サイクルにおいて、前記最後のコンデンサは整流
素子によって接続が切られたものとなる。前記最後のコ
ンデンサから電流を供給して前記スイッチング素子をオ
ンさせることにより、前記いずれか１つのコンデンサよ
り整流素子、第１のコンデンサ及びスイッチング素子を
経て前記いずれか１つのコンデンサに戻る放電回路が形
成され、電源回路は前記いずれか１つのコンデンサの放
電電流によって第１のコンデンサを充電する。また、電
源回路は前記もう１つのコンデンサの放電電流によって
第５のコンデンサを充電する。これにより、電源回路
は、第１及び第２の負荷を第１及び第５のコンデンサの
両方の電極よりそれぞれ異なる電流で駆動することがで
きる。

【００１３】また、本発明の第２の構成では、上記第１
の構成において、前記いずれか１つのコンデンサは第１
の方向に配した整流素子を介して直列に接続された複数
のコンデンサを有し、前記複数のコンデンサのそれぞれ
一方の電極よりそれぞれ第１の方向に配した整流素子を
介して前記第１のコンデンサの一方の電極に接続すると
ともに、それぞれの他方の電極より第２の方向に配した
整流素子を介して前記第４のコンデンサの他方の電極に
接続するようにしている。

【００１４】このような構成によると、電源回路は前記
いずれか１つのコンデンサが複数のコンデンサから成る
ため、各コンデンサより放電電流の数倍の電流で第１の
コンデンサを充電することが可能となる。

【００１５】また、本発明の第３の構成では、上記第１
の構成において、前記もう１つのコンデンサは第１の方
向に配した整流素子を介して直列に接続された複数のコ
ンデンサを有し、前記複数のコンデンサのそれぞれ一方
の電極よりそれぞれ第１の方向に配した整流素子を介し
て前記第５のコンデンサの一方の電極に接続するととも
に、それぞれの他方の電極より第２の方向に配した整流
素子を介して前記第４のコンデンサの他方の電極に接続
するようにしている。

【００１６】このような構成によると、電源回路は前記
もう１つのコンデンサが複数のコンデンサから成るた
め、各コンデンサより放電電流の数倍の電流で第５のコ
ンデンサを充電することが可能となる。

【００１７】また、本発明の第４の構成では、上記第２
の構成又は上記第３の構成において、前記複数のコンデ
ンサのそれぞれは全て静電容量が等しくなっている。こ
のような構成によると、前記いずれか１つのコンデンサ
又は前記もう１つのコンデンサを構成する各コンデンサ
の静電容量が等しいため、各コンデンサの電圧と充放電
にともなうその電圧の変化を各コンデンサでばらつきが
ないようにすることができ、一部のコンデンサに大きな
電圧がかかるようなストレスがかかるのが防止できる。

【００１８】また、本発明の第５の構成では、上記第１
の構成乃至上記第４の構成のいずれかにおいて、前記ス
イッチング素子はトランジスタであり、前記制御手段
は、前記最後の１つのコンデンサと前記最後の１つのコ
ンデンサより前記他方の端子側に設けられた隣接する前
記整流素子との間に挿入された第１の抵抗と、前記最後
の１つのコンデンサの一方の電極と前記トランジスタの
ベースとの間に挿入された第２の抵抗と、前記第１の抵
抗と前記隣接する整流素子との接続中点との間に挿入さ
れた第３の抵抗とから成っている。

【００１９】このような構成によると、電源回路は交流
電源の一方の端子が正電圧となる半サイクルで上記抵抗
によってトランジスタのベースがエミッタよりも負電圧
となるために、トランジスタはカットオフ状態となる。
これにより、整流素子を介して第１乃至第４のコンデン
サは直列に充電される。次に、上記他の半サイクルで
は、第４のコンデンサによって駆動用抵抗を介してトラ
ンジスタのベースに電圧をかけてトランジスタをオンす
る。これにより、第２、第３のコンデンサからトランジ
スタを介してそれぞれ第１、第５のコンデンサに放電電
流を供給する。

【００２０】また、本発明の第６の構成では、上記第１
の構成において、前記いずれか１つのコンデンサ及び前
記もう１つのコンデンサはともに第１の方向に配された
整流素子を介して直列に接続された複数のコンデンサを
有し、前記いずれか１つのコンデンサを構成するコンデ
ンサ数と前記コンデンサ数との比は、前記第１の負荷の
消費電流と前記第２の負荷の消費電流との比に基づいて
定められている。

【００２１】このような構成によると、電源回路は第
２、第３のコンデンサにそれぞれ複数のコンデンサを有
しており、その個数の比はほぼ第１、第２の負荷の消費
電流の比となっている。したがって、第２、第３のコン
デンサの電圧及び充放電にともなう電圧の変化はほぼ同
じ均一となる。

【００２２】また、本発明の第７の構成では、上記第１
の構成において、前記第１乃至第４の各コンデンサに直
列となるように接続されるとともに他方の電極は第２の
方向に配した整流素子を介して前記第４のコンデンサの
他方の電極に接続される第６のコンデンサと、前記第６
のコンデンサの一方の電極が第１の方向に配した整流素
子を介して一方の電極に接続されるとともに他方の電極
が前記第１のコンデンサの他方の電極に接続される第７
のコンデンサとを有し、前記第７のコンデンサの両方の
電極より負荷に電流を供給する回路を少なくとも一組備
えるようにしている。

【００２３】このような構成によると、電源回路は消費
電流の異なる３個以上の負荷を駆動することができる。

【００２４】また、本発明の第８の構成では、上記第７
の構成において、前記いずれか１つのコンデンサ、前記
もう１つのコンデンサ及び前記第６のコンデンサはそれ
ぞれ複数のコンデンサから成り、前記いずれか１つのコ
ンデンサ、前記もう１つのコンデンサ及び前記第６のコ
ンデンサ数の比は、前記いずれか１つのコンデンサ、前
記もう１つのコンデンサ及び前記第６のコンデンサのそ
れぞれのコンデンサ数の比は、コンデンサの両方の電極
に接続された負荷の消費電流の比に基づいて定められて
いる。

【００２５】このような構成によると、電源回路は３個
以上の負荷をそれぞれ独立の電圧で駆動するが、それぞ
れの消費電流に基づいて交流電源に直列に接続されたコ
ンデンサが設けられているので電圧や電圧変動が同程度
となり、効率の良い電流供給が可能となる。

【００２６】

【発明の実施の形態】＜第１の実施形態＞図１は本発明
の第１の実施形態に係るトランスレス電源回路の回路図
である。

【００２７】図において、第１のコンデンサ１１、第２
のコンデンサ１２、第３のコンデンサ１７、１８及び第
４のコンデンサ１９は夫々の間に順方向に配されたスイ
ッチングダイオード（整流素子）２２、２７、２８、２
９を介して直列に接続されている。コンデンサ１１の一
方の電極は交流電源の一方に端子１に接続されている。
また、コンデンサ１９の他方の電極は第１の抵抗８及び
順方向に配した整流ダイオード（整流素子）３を介して
交流電源の他方の端子２に接続されている。

【００２８】コンデンサ１１の他方の電極はスイッチン
グ素子であるＮＰＮトランジスタ（スイッチング素子）
５のコレクタ、エミッタを介してコンデンサ１９の他方
の電極に接続されている。コンデンサ１２の一方の電極
は順方向に配されたスイッチングダイオード（整流素
子）３２及び充放電電流バランス抵抗５２を介してコン
デンサ１１の一方の電極に接続され、コンデンサ１２の
他方の電極は逆方向に配されたスイッチングダイオード
（整流素子）４２を介してコンデンサ１９の他方の電極
に接続されている。

【００２９】コンデンサ１７、１８のそれぞれの一方の
電極は順方向に配されたスイッチングダイオード（整流
素子）３７、３８及び充放電電流バランス抵抗５７、５
８を介して第５のコンデンサ２０の一方の電極に接続さ
れている。コンデンサ１７、１８のそれぞれの他方の電
極は逆方向に配されたスイッチングダイオード（整流素
子）４７、４８を介してコンデンサ１９の他方の電極に
接続されている。

【００３０】コンデンサ１９の一方の電極はスイッチン
グ素子駆動用の第２の抵抗６を介してトランジスタ５の
ベースに接続されている。また、トランジスタ５のベー
スは第３の抵抗７を介して抵抗８とダイオード３との接
続中点に接続されている。トランジスタ５のエミッタか
らベースに順方向に配された保護用ダイオード（整流素
子）４が接続されている。

【００３１】コンデンサ２０の他方の電極はコンデンサ
１１の他方の電極に接続されている。コンデンサ１１の
両方の電極に接続された第１の負荷６１に消費電流が供
給される。また、コンデンサ２０の両方の電極に接続さ
れた第２の負荷６２に消費電流が供給される。

【００３２】これにより、交流電源の端子１に＋電圧、
端子２に−電圧がかかっている半サイクルにおいて、ト
ランジスタ５のベースが抵抗６〜８によりエミッタより
も負電圧になっているため、トランジスタ５はカットオ
フ状態になっており、ダイオード２２、２７、２８、２
９、３は導通状態とっている。そして、コンデンサ１
１、１２、１７、１８、１９は直列に接続された状態と
なり、全て等しい充電電流で一括して充電される。

【００３３】この状態において、トランジスタ５のベー
スの電位がエミッタの電位よりも大きな負電圧となって
ベース、エミッタ間の耐圧不足で破壊することを防止す
るため、トランジスタ５のエミッタ、ベース間に保護用
ダイオード４が入れられている。

【００３４】次に、前記交流電源の位相の変わった他の
半サイクルにおいて、端子１に−電圧、端子２に＋電圧
がかかっている場合、トランジスタ５のベースにはコン
デンサ１９の一方の電極から駆動用抵抗６を介してベー
ス電流が供給されており、これによりトランジスタ５は
オン状態となり、コレクタからエミッタへ電流が流れ
る。このようにコンデンサ１９の端子電圧によって抵抗
６〜８から成る制御手段はトランジスタ５を駆動する。

【００３５】コンデンサ１１の端子電圧は常時負荷６１
に電流を供給しているため、コンデンサ１２の端子電圧
よりも低く、コンデンサ２０は常時負荷６２に電流を供
給しているため、その端子電圧はコンデンサ１７、１８
の端子電圧よりも低い。ダイオード３、２２、２７、２
８、２９はオフ状態となり、ダイオード３２、３７、３
８、４２、４７、４８が導通状態となる。

【００３６】したがって、コンデンサ１２の正電極より
ダイオード３２及び抵抗５２を介してコンデンサ１１の
正電極に、コンデンサ１１の負電極よりトランジスタ５
のコレクタ、エミッタ及びダイオード４２を介してコン
デンサ１２の負電極への経路が作られる。

【００３７】同様に、コンデンサ１７の正電極よりダイ
オード３７及び抵抗５７を介してコンデンサ２０の正電
極に、コンデンサ２０の負電極よりトランジスタ５のコ
レクタ、エミッタ及びダイオード４７を介してコンデン
サ１７の負電極への経路が作られる。

【００３８】同様に、コンデンサ１８の正電極よりダイ
オード３８及び抵抗５８を介してコンデンサ２０の正電
極に、コンデンサ２０の負電極よりトランジスタ５のコ
レクタ、エミッタ及びダイオード４８を介してコンデン
サ１８の負電極への経路が作られる。

【００３９】これらの経路でコンデンサ１２、１７、１
８は放電し、コンデンサ１１、２０は充電する。このと
き、コンデンサ１７、１８の放電電流をほぼ等しくする
ため、静電容量を等しくしている。

【００４０】この充放電状態は、交流電源の位相が変わ
り交流電源に接続された端子１に＋電圧、端子２に−電
圧がかかり、トランジスタ５がカットオフ状態になるま
で持続する。

【００４１】これにより、負荷６１には入力電流の２倍
の平均電流が供給され、負荷６２には入力電流の２倍の
平均電流が供給される。

【００４２】抵抗５２、５７、５８はコンデンサ１２、
１７、１８の放電電流が過度にならないように調整する
ために設けられており、抵抗５７、５８についてはコン
デンサ１７、１８の特性ばらつき等による放電電流のば
らつきを抑制する効果もある。コンデンサ１７、１８の
容量を等しくしているので、一括充電によりコンデンサ
１７、１８は等しい電荷を蓄え、各端子電圧は等しく変
化し、放電時にはコンデンサ１７、１８からそれぞれ等
しい電流がコンデンサ２０及び負荷６２に供給されるこ
とになる。

【００４３】これに対し、コンデンサ１７、１８の容量
が一致しない場合には、大きな充放電電流にともなって
容量の小さい方には大きな電圧及びその電圧変動がかか
るためにストレスがかかって特性の劣化や寿命の低下を
引き起こす可能性がある。したがって、本実施形態のよ
うにコンデンサ１７、１８の容量を等しくすることによ
って上記特性の劣化や寿命の短期化を防止することがで
きる。

【００４４】停電状態になると、コンデンサ１２は放電
し、コンデンサ１１は充電される状態が持続する。ま
た、コンデンサ１７、１８が放電してコンデンサ２０は
充電される状態が持続する。そして、コンデンサ１９が
放電し、その電圧が小さくなりトランジスタ３がオンで
きなくなると充放電状態は終わる。

【００４５】このように本実施形態によれば、以下に示
す効果を奏することができる。

【００４６】１）直列に接続された複数のコンデンサ１
１、１７、１８、１９を同時に充電するので、充電電圧
が大きくなり、電力ロスとなる電圧降下を小さくでき
る。

【００４７】２）入力電流の数倍の電流を負荷６１、６
２に供給することができるので、必要とする負荷電流に
対して入力電流を２分の１に小さくできる。

【００４８】３）上記１）、２）の結果、電圧降下にと
もなう電力損失は大幅に削減でき、電力損失に伴う発熱
を大幅に削減できる。また、トランスレス電源の採用が
困難であった高電圧交流用の電源回路にも容易に採用で
きる。

【００４９】４）負荷６１に供給される電圧を保つコン
デンサ１１は、交流電源の半サイクルで充電され、逆位
相の半サイクルでは充電されたコンデンサ１２から充電
されるため、電圧リップルが小さく電圧が安定する。

【００５０】５）電源周波数が５０、６０又は４００Ｈ
ｚでも容易に対応でき、周波数変動が生じても安定した
機能を発揮する。

【００５１】６）磁束を発生させるインダクタンス素子
を使用していないので、それによる磁束の発生がなく周
囲に妨害を与えない。

【００５２】７）トランジスタ５のダイオード２２、２
７、２８、２９、３２、３７、３８、４２、４７、４８
及び抵抗６〜８等から成る切換回路は非常に単純でコス
トが安く、且つその機能は単純で、交流電源電圧に波形
歪みが生じても安定に動作する。

【００５３】８）高耐圧のコンデンサを使わずに電源回
路を作ることができるので、コストが安く信頼性を高く
できる。

【００５４】９）停電時、負荷６１に対しては複数のコ
ンデンサ１１、１２によって電流を供給し、負荷６２に
対しては複数のコンデンサ１７〜２０によって電流を供
給するため、停電バックアップ時間を長くすることがで
きる。

【００５５】１０）また、電圧の異なる２種類の負荷６
１、６２に駆動電流を供給するとき、従来のようにレギ
ュレータ（図７）を用いることなく、独立に電流を供給
できるので、電力損失が小さくなり、放熱対策を軽減す
ることが可能である。また、電源回路の発熱が抑制され
ているので、電源回路付近の種々の電子部品の周囲温度
の上昇が防止され、該電子部品の寿命を伸ばし、故障発
生率を低減する効果がある。

【００５６】１１）第２、第３、第４のコンデンサは直
列に充電され、並列的に放電するので、接続の順序は特
に本実施形態に限定されるものでない。

【００５７】＜第２の実施形態＞図２は本発明の第２の
実施形態に係るトランスレス電源回路の回路図である。
本実施形態について、上述した第１の実施形態と相違す
る点のみ説明する。

【００５８】本実施形態に係るトランスレス電源回路で
は、コンデンサ１２とダイオード２７との間にコンデン
サ１３、１４が挿入され、コンデンサ１２、１３の間に
ダイオード（整流素子）２３と、コンデンサ１３、１４
の間にダイオード（整流素子）２４がそれぞれ順方向と
なるように挿入されている。

【００５９】さらに、コンデンサ１３、１４のそれぞれ
の一方の電極は順方向に配されたスイッチングダイオー
ド（整流素子）３３、３４及び充放電電流バランス抵抗
５３、５４を介して第１のコンデンサ１１の一方の電極
に接続されている。コンデンサ１３、１４のそれぞれの
他方の電極は逆方向に配されたスイッチングダイオード
（整流素子）４３、４４を介してコンデンサ１９の他方
の電極に接続されている。負荷６２に対するコンデンサ
１７、１８、２０等の負荷６２に電流を供給する回路に
ついては上述した第１の実施形態と同様の構成となって
いる。

【００６０】本実施形態によれば、交流電源の端子１に
＋電圧、端子２に−電圧がかかっている半サイクルにお
いて、コンデンサ１１〜１９が充電される。そして、端
子１に−電圧、端子２に＋電圧がかかっている他の半サ
イクルにおいて、コンデンサ１２、１３、１４は放電
し、コンデンサ１１は充電する。また、コンデンサ１
７、１８は放電し、コンデンサ２０は充電する。

【００６１】このような構成において、第２のコンデン
サ１２、１３、１４の静電容量が等しくすることによっ
て、コンデンサ１２、１３、１４の充放電にともなって
各電圧や電圧変動が一致した状態とすることができる。
そのため、特定のコンデンサ等にストレスがかからず特
性劣化や寿命の短期化を防止することができる。

【００６２】したがって、コンデンサ１１を充電する第
２のコンデンサ１２、１３、１４は、上述した第１の実
施形態（図１）よりも増設されているため、負荷６１へ
の供給電流は入力電流の４倍に増加できる。さらに、第
２のコンデンサ数を増やすことによって必要な負荷電流
に対して入力電流を小さくすることができる。

【００６３】また、本実施形態の電源回路では負荷６
１、６２の消費電流の比が２：１であるときに最も効率
良く電流供給を行うことができる。このように、第２及
び第３のコンデンサ数の比を負荷６１、６２の消費電流
の比に近似させるように定めることによって効率の良い
電流供給ができる。

【００６４】＜第３の実施形態＞図３は本発明の第３の
実施形態に係るトランスレス電源回路の回路図である。
本実施形態について、主として上述した第１の実施形態
と相違する点を説明する。

【００６５】本実施形態に係るトランスレス電源回路で
は、２個の第２のコンデンサ１２、１３が設けられてい
る。コンデンサ１３の一方の電極からは順方向に配され
たダイオード３３及び充放電電流バランス抵抗５２を介
してコンデンサ１１の一方の電極に接続されている。こ
れにより、コンデンサ１１の両方の電極に接続された負
荷６１に電流が供給される。また、第２のコンデンサ１
７、１８については上記第１の実施形態と同様であり、
コンデンサ２０の両方の電極から負荷６２に電流が供給
される。

【００６６】さらに、本実施形態では、第６のコンデン
サ１４、１５、１６が、コンデンサ１１〜１３、１７〜
１９と直列となるように、コンデンサ１３と１７の間に
挿入されている。そして、コンデンサ１４、１５、１６
のそれぞれの一方の電極は順方向に配したダイオード
（整流素子）３４、３５、３６及び充放電バランス抵抗
５４、５５、５６を介して第７のコンデンサ６０の一方
の電極に接続されている。コンデンサ６０の他方の電極
はコンデンサ１１の他方の電極に接続されている。これ
により、コンデンサ６０の両方の電極に接続された負荷
６３に電流を供給する。

【００６７】したがって、本実施形態では２個の負荷６
１、６２を駆動する回路に加えて、第６のコンデンサ１
４、１５、１６、ダイオード３４、３５、３６及び第７
のコンデンサ６０から成る回路を１組備えた構成となっ
ている。そのため、３個の負荷６１〜６３に電流を供給
することができる。

【００６８】また、本実施形態では、第６のコンデンサ
１４、１５、１６の静電容量を等しくすることによって
各コンデンサ１４、１５、１６での電圧や電圧変動が同
程度となり、効率の良い電流供給が可能となる。

【００６９】本実施形態のトランスレス電源回路では、
負荷６１、６２、６３の消費電流の比が、およそ第２、
第３、第６のコンデンサのそれぞれの合計数の比である
３：２：３であるときに最も効率の良い電流供給をする
ことができる。このように、第２、第３、第６のコンデ
ンサ数の比を負荷６１〜６３の消費電流の比に近似させ
るように定めることによって効率の良い電流供給が可能
である。

【００７０】また、第６のコンデンサ１４、１５、１
６、ダイオード３４、３５、３６及び第７のコンデンサ
６０から成る回路を数組備えることにより４種類以上の
負荷を駆動する回路を構成することができる。このと
き、各負荷の消費電流に応じてコンデンサ数を定めると
効率的な電流供給が可能となる。

【００７１】＜第４の実施形態＞図４は本発明の第４の
実施形態に係るトランスレス電源回路の回路図である。
本実施形態では、設けられている各ダイオードの挿入の
方向が、上述した第１の実施形態と順方向と逆方向の関
係が全て反対となっている構成である。図４において、
図１と対応する部分については同一の符号を付してあ
る。

【００７２】例えば、図４において、第１のコンデンサ
１１、第２のコンデンサ１２、第３のコンデンサ１７、
１８及び第４のコンデンサ１９は夫々の間に逆方向に配
されたスイッチングダイオード（整流素子）２２、２
７、２８、２９を介して直列に接続されている。他のダ
イオード３、３２、３７、３８についても同様であり、
説明を省略する。本実施形態の電源回路は、上述した電
源回路（図１）とは正電極側と負電極側が反転したよう
な構成となっている。

【００７３】また、コンデンサ１１の他方の電極はスイ
ッチング素子であるＰＮＰトランジスタ（スイッチング
素子）５のコレクタ、エミッタを介してコンデンサ１９
の他方の電極に接続されている。

【００７４】コンデンサ１９の一方の電極は抵抗６を介
してトランジスタ５のベースに接続されている。また、
トランジスタ５のベースは抵抗７を介して抵抗８とダイ
オード３との接続中点に接続されている。トランジスタ
５のエミッタからベースに順方向に配された保護用ダイ
オード（整流素子）４が接続されている。

【００７５】コンデンサ２０の他方の電極はコンデンサ
１１の他方の電極に接続されている。コンデンサ１１の
両方の電極に接続された第１の負荷６１に消費電流が流
れる。また、コンデンサ２０の両方の電極に接続された
第２の負荷６２に消費電流が流れる。

【００７６】これにより、交流電源の端子１に−電圧、
端子２に＋電圧がかかっている半サイクルにおいて、ト
ランジスタ５はオフ状態となり、コンデンサ１１、１
２、１７、１８、１９は一括して充電される。保護用ダ
イオード４はトランジスタ５のベース、エミッタ間の耐
圧不足で破壊防止のために入れられている。

【００７７】そして、交流電源の位相の変わった他の半
サイクルにおいて、端子１に＋電圧、端子２に−電圧が
かかっている場合、トランジスタ５はオン状態となる。
そのため、コンデンサ１２、１７、１８は放電し、コン
デンサ１１、２０は充電する。また、コンデンサ１１の
両方の電極に接続されている負荷６１には入力電流の２
倍の平均電流が供給され、コンデンサ２０の両方の電極
に接続されている負荷６２には入力電流の２倍の平均電
流が供給される。

【００７８】また、本実施形態においても、第２、第３
のコンデンサの合計数の比を調整することにより、消費
電流の異なる様々な負荷６１、６２に対応することが可
能である。また、３個以上の負荷をそれぞれ駆動するた
めに、コンデンサ１１、１２、１７、１８、１９に直列
となるように第６のコンデンサを追加して、この第６の
トランジスタより電流の供給を受ける第７のトランジス
タとを有するような回路を１組以上備えようにすること
により実現できる。このときには、上述した第３の実施
形態とはダイオードの挿入方向の関係が反対となるのは
言うまでもない。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
に記載の電源回路によれば、交流電源の半サイクルで直
列に一括してコンデンサを充電し、スイッチング素子等
を用いて並列に供給する構成となっているので、簡単な
構成で、しかも交流電源電圧波形歪みが生じても安定に
動作させて入力電流の数倍の電流を少ない電力ロスで負
荷に供給することができる。また、駆動電圧の異なる２
種類の負荷にそれぞれ電流を供給することができるの
で、レギュレータが不要となって電力損失を小さくする
ことができる。

【００８０】また、本発明の請求項２に記載の電源回路
によれば、第１の負荷に電流を供給するために直列接続
されたコンデンサが複数設けられているため、入力電流
に対して第１の負荷への供給電流をコンデンサ数に応じ
て数倍に大きくできる。

【００８１】また、本発明の請求項３に記載の電源回路
によれば、第２の負荷に電流を供給するために直列接続
されたコンデンサが複数設けられているため、入力電流
に対して第２の負荷への供給電流をコンデンサ数に応じ
て数倍に大きくできる。

【００８２】また、本発明の請求項４に記載の電源回路
によれば、複数設けられているコンデンサの各静電容量
が等しいので、特定のコンデンサにストレスがかかるこ
となく、特性の劣化や寿命の低下を引き起こすことがな
いようになっている。

【００８３】また、本発明の請求項５に記載の電源回路
によれば、スイッチング素子にトランジスタを用いてお
り、これを駆動用抵抗等によって交流電源の半サイクル
に応じて簡単にスイッチ動作させることが可能となって
いる。そのため、回路が単純でコストが安く、安定に動
作する回路を実現することができる。

【００８４】また、本発明の請求項６に記載の電源回路
によれば、負荷の消費電流に基づいて、例えば消費電流
の比に近似した値となるようなコンデンサ数を設けてい
るので、各負荷に対して電力損失が少なく効率良く電流
を供給することができる。

【００８５】また、本発明の請求項７に記載の電源回路
によれば、駆動電圧が異なる多種類の負荷が存在して
も、各負荷にそれぞれ電流を供給するコンデンサが設け
られているのでそれぞれの負荷を駆動することができ
る。

【００８６】また、本発明の請求項８に記載の電源回路
によれば、３個以上の負荷が存在する場合であっても、
それぞれの消費電流に基づいて電流供給用のコンデンサ
数を定められているので電力損失が少なく効率の良い電
流供給をすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態の電源回路の回路
図。

【図２】 本発明の第２の実施形態の電源回路の回路
図。

【図３】 本発明の第３の実施形態の電源回路の回路
図。

【図４】 本発明の第４の実施形態の電源回路の回路
図。

【図５】 従来の電源回路の回路図。

【図６】 他の従来の電源回路の回路図。

【図７】 従来の電源回路に用いられるレギュレータの
回路図。

【符号の説明】

１、２ 交流電源接続端子 ３ 整流ダイオード（整流素子） ４ 保護用ダイオード（整流素子） ５ ＮＰＮトランジスタ（スイッチング素子） ６ スイッチング素子駆動用抵抗 ７ 制御用抵抗 １１ 第１のコンデンサ １２ 第２のコンデンサ １７、１８ 第３のコンデンサ １９ 第４のコンデンサ ２０ 第５のコンデンサ ２２、２７〜２９、３２、３７、３８、４７、４８
整流素子 ６１ 第１の負荷 ６２ 第２の負荷

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１のコンデンサ、第２のコンデンサ、
   第３のコンデンサ、第４のコンデンサを各々の間に第１
   の方向に配した整流素子を介して直列に接続し、前記第
   １のコンデンサの一方の電極を交流電源の一方の端子に
   接続するとともに、前記第４のコンデンサの他方の電極
   を第１の方向に配した整流素子を介して前記交流電源の
   他方の端子に接続し、前記第１のコンデンサの他方の電
   極をスイッチング素子を介して前記第４のコンデンサの
   他方の電極に接続し、前記第２、第３と第４のコンデン
   サのうちいずれか１つの一方の電極を第１の方向に配し
   た整流素子を介して前記第１のコンデンサの一方の電極
   に接続するとともに他方の電極を第２の方向に配した整
   流素子を介して前記第４のコンデンサの他方の電極に接
   続し、前記第２、第３、第４のコンデンサのうちもう１
   つの一方の電極を第１の方向に配した整流素子を介して
   他方の電極が前記第１のコンデンサの一方の電極に接続
   される第５のコンデンサの一方の電極に接続するととも
   に他方の電極を第２の方向に配した整流素子を介して前
   記第４のコンデンサの他方の電極に接続し、前記第２、
   第３、第４のコンデンサのうち最後の１つの端子電圧で
   前記スイッチング素子を駆動し、前記交流電源の半サイ
   クルで前記スイッチング素子をオフ状態として前記第１
   乃至第４のコンデンサを充電し、前記交流電源の他の半
   サイクルで前記スイッチング素子をオン状態とする制御
   手段が設けられて、前記第１及び第５のコンデンサの両
   方の電極にそれぞれ接続された第１及び第２の負荷に電
   流を供給することができることを特徴とする電源回路。
2. 【請求項２】 前記いずれか１つのコンデンサは第１の
   方向に配した整流素子を介して直列に接続された複数の
   コンデンサを有し、前記複数のコンデンサのそれぞれ一
   方の電極よりそれぞれ第１の方向に配した整流素子を介
   して前記第１のコンデンサの一方の電極に接続するとと
   もに、それぞれの他方の電極より第２の方向に配した整
   流素子を介して前記第４のコンデンサの他方の電極に接
   続していることを特徴とする請求項１に記載の電源回
   路。
3. 【請求項３】 前記もう１つのコンデンサは第１の方向
   に配した整流素子を介して直列に接続された複数のコン
   デンサを有し、前記複数のコンデンサのそれぞれ一方の
   電極よりそれぞれ第１の方向に配した整流素子を介して
   前記第５のコンデンサの一方の電極に接続するととも
   に、それぞれの他方の電極より第２の方向に配した整流
   素子を介して前記第４のコンデンサの他方の電極に接続
   していることを特徴とする請求項１に記載の電源回路。
4. 【請求項４】 前記複数のコンデンサのそれぞれは全て
   静電容量が等しくなっていることを特徴とする請求項２
   又は請求項３に記載の電源回路。
5. 【請求項５】 前記スイッチング素子はトランジスタで
   あり、前記制御手段は、前記最後の１つのコンデンサと
   前記最後の１つのコンデンサより前記他方の端子側に設
   けられた隣接する前記整流素子との間に挿入された第１
   の抵抗と、前記最後の１つのコンデンサの一方の電極と
   前記トランジスタのベースとの間に挿入された第２の抵
   抗と、前記第１の抵抗と前記隣接する整流素子との接続
   中点との間に挿入された第３の抵抗とから成ることを特
   徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電源
   回路。
6. 【請求項６】 前記いずれか１つのコンデンサ及び前記
   もう１つのコンデンサはともに第１の方向に配された整
   流素子を介して直列に接続された複数のコンデンサを有
   し、前記いずれか１つのコンデンサを構成するコンデン
   サ数と前記コンデンサ数との比は、前記第１の負荷の消
   費電流と前記第２の負荷の消費電流との比に基づいて定
   められていることを特徴とする請求項１に記載の電源回
   路。
7. 【請求項７】 前記第１乃至第４の各コンデンサに第１
   の方向に配した整流素子を介して直列となるように接続
   されるとともに他方の電極は第２の方向に配した整流素
   子を介して前記第４のコンデンサの他方の電極に接続さ
   れる第６のコンデンサと、前記第６のコンデンサの一方
   の電極が第１の方向に配した整流素子を介して一方の電
   極に接続されるとともに他方の電極が前記第１のコンデ
   ンサの他方の電極に接続される第７のコンデンサとを有
   し、前記第７のコンデンサの両方の電極より負荷に電流
   を供給することのできる回路を少なくとも一組備えたこ
   とを特徴とする請求項１に記載の電源回路。
8. 【請求項８】 前記いずれか１つのコンデンサ、前記も
   う１つのコンデンサ及び前記第６のコンデンサはそれぞ
   れ複数のコンデンサから成り、前記いずれか１つのコン
   デンサ、前記もう１つのコンデンサ及び前記第６のコン
   デンサ数の比は、前記いずれか１つのコンデンサ、前記
   もう１つのコンデンサ及び前記第６のコンデンサのそれ
   ぞれのコンデンサ数の比は、コンデンサの両方の電極に
   接続された負荷の消費電流の比に基づいて定められてい
   ることを特徴とする請求項７に記載の電源回路。