JPH11206145A - 抵抗負荷への出力可変電源装置 - Google Patents
抵抗負荷への出力可変電源装置Info
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- JPH11206145A JPH11206145A JP9368330A JP36833097A JPH11206145A JP H11206145 A JPH11206145 A JP H11206145A JP 9368330 A JP9368330 A JP 9368330A JP 36833097 A JP36833097 A JP 36833097A JP H11206145 A JPH11206145 A JP H11206145A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電源幹線に流れる高調波電流を可及的に
なくすことがきると共に、電源幹線に含まれるノイズに
影響されることのない抵抗負荷への出力可変電源を提供
する。 【解決手段】 電源２に接続されて電源電圧ＶACの変動
に比べて高い周波数でかつ出力設定信号ＰSET に合わせ
たデューティー比でスイッチングするＦＥＴ５と、この
ＦＥＴ５と電源２との間に設けられて前記ＦＥＴ５の動
作周波数を含む高調波成分をカットするフィルタ４とか
らなり、ＦＥＴ５の動作によって発熱体３に出力する電
力を調節する。
なくすことがきると共に、電源幹線に含まれるノイズに
影響されることのない抵抗負荷への出力可変電源を提供
する。 【解決手段】 電源２に接続されて電源電圧ＶACの変動
に比べて高い周波数でかつ出力設定信号ＰSET に合わせ
たデューティー比でスイッチングするＦＥＴ５と、この
ＦＥＴ５と電源２との間に設けられて前記ＦＥＴ５の動
作周波数を含む高調波成分をカットするフィルタ４とか
らなり、ＦＥＴ５の動作によって発熱体３に出力する電
力を調節する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は例えば抵抗加熱炉に
用いられる抵抗負荷への出力可変電源装置に関する。
用いられる抵抗負荷への出力可変電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より用いられている抵抗加熱炉へ電
力を供給する出力可変電源１０は図５に示すように構成
されている。すなわち、図５において、出力可変電源１
０は、交流電源２（電源幹線）からの電力を任意の位相
角で点弧するトライアック１１と、トライアック１１の
点弧角制御部１２とからなっている。
力を供給する出力可変電源１０は図５に示すように構成
されている。すなわち、図５において、出力可変電源１
０は、交流電源２（電源幹線）からの電力を任意の位相
角で点弧するトライアック１１と、トライアック１１の
点弧角制御部１２とからなっている。
【０００３】前記出力可変電源１０には負荷としての発
熱体Ｒ（抵抗加熱炉）が接続されており、この発熱体Ｒ
に供給される交流電力によって加熱炉７内の試料を加熱
する。つまり、出力設定信号ＰSET に従って点弧角制御
部１２がトライアック１１の点弧角を調節し、図６に示
すように、トライアック１１が導通している期間のみ電
源幹線から電流ＩACを流すことにより、発熱体Ｒへ供給
する電力の調節をしている。
熱体Ｒ（抵抗加熱炉）が接続されており、この発熱体Ｒ
に供給される交流電力によって加熱炉７内の試料を加熱
する。つまり、出力設定信号ＰSET に従って点弧角制御
部１２がトライアック１１の点弧角を調節し、図６に示
すように、トライアック１１が導通している期間のみ電
源幹線から電流ＩACを流すことにより、発熱体Ｒへ供給
する電力の調節をしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の電源
装置１０では、トライアック１１に流れる交流電流ＩAC
は、正弦波の一部分であり、非常に大きな高調波成分を
含んでおり、このトライアック１１により発生する高調
波成分を電源幹線に確実に流してしまうことになる。そ
して、電源幹線に高調波電流が流れた場合には無効電流
が流れて電源幹線に接続される他の機器に発熱の問題が
生じたり、通信線にノイズを発生させたり、リレー回路
などの誤動作を発生することがある。
装置１０では、トライアック１１に流れる交流電流ＩAC
は、正弦波の一部分であり、非常に大きな高調波成分を
含んでおり、このトライアック１１により発生する高調
波成分を電源幹線に確実に流してしまうことになる。そ
して、電源幹線に高調波電流が流れた場合には無効電流
が流れて電源幹線に接続される他の機器に発熱の問題が
生じたり、通信線にノイズを発生させたり、リレー回路
などの誤動作を発生することがある。
【０００５】さらに、交流電源２にはその他の機器も接
続されるので、例えば、同じ交流電源２に接続された他
のモータ等の機器が動く時など様々な原因で電源幹線に
ノイズＮが生じた場合に、前記点弧角制御部１２が前記
ノイズＮの影響を受けて、これが０Ｖ電位となった時点
Ｔから一定時間ｔを測定してトライアック１１を点弧す
るために、前記トライアック１１の誤点弧が生じること
があった。トライアック１１の誤点弧は過大電流を流し
てしまう原因となり、発熱体Ｒに供給する電力を正確に
調節できないこともあった。この点を避けてトライアッ
ク１１の点弧角を安定させるために、様々な手法が提案
されているが、これは制御を複雑化するためコストアッ
プの原因となっていた。
続されるので、例えば、同じ交流電源２に接続された他
のモータ等の機器が動く時など様々な原因で電源幹線に
ノイズＮが生じた場合に、前記点弧角制御部１２が前記
ノイズＮの影響を受けて、これが０Ｖ電位となった時点
Ｔから一定時間ｔを測定してトライアック１１を点弧す
るために、前記トライアック１１の誤点弧が生じること
があった。トライアック１１の誤点弧は過大電流を流し
てしまう原因となり、発熱体Ｒに供給する電力を正確に
調節できないこともあった。この点を避けてトライアッ
ク１１の点弧角を安定させるために、様々な手法が提案
されているが、これは制御を複雑化するためコストアッ
プの原因となっていた。
【０００６】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、電源幹線に流れる高調波電流を可及的になく
すことができると共に、電源幹線に含まれるノイズに影
響されることのない抵抗負荷への出力可変電源を提供す
ることを目的としている。
たもので、電源幹線に流れる高調波電流を可及的になく
すことができると共に、電源幹線に含まれるノイズに影
響されることのない抵抗負荷への出力可変電源を提供す
ることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１発明の抵抗負荷への出力可変電源は、電源に接
続されて電源電圧の変動に比べて高い周波数でかつ出力
設定信号に合わせたデューティー比でスイッチングする
スイッチング素子と、このスイッチング素子と電源との
間に設けられて前記スイッチング素子の動作周波数を含
む高調波成分をカットするフィルタとからなり、スイッ
チング素子の動作によって抵抗負荷に出力する電力を調
節することを特徴としている。
め、第１発明の抵抗負荷への出力可変電源は、電源に接
続されて電源電圧の変動に比べて高い周波数でかつ出力
設定信号に合わせたデューティー比でスイッチングする
スイッチング素子と、このスイッチング素子と電源との
間に設けられて前記スイッチング素子の動作周波数を含
む高調波成分をカットするフィルタとからなり、スイッ
チング素子の動作によって抵抗負荷に出力する電力を調
節することを特徴としている。
【０００８】前記スイッチング素子の動作周波数は商用
電源として一般的に用いられる交流電源（５０〜６０Ｈ
ｚ）に比べて十分高い周波数でスイッチングするので、
このスイッチング素子の動作によって生じる高調波成分
を前記フィルタによって殆ど完全にカットできる。
電源として一般的に用いられる交流電源（５０〜６０Ｈ
ｚ）に比べて十分高い周波数でスイッチングするので、
このスイッチング素子の動作によって生じる高調波成分
を前記フィルタによって殆ど完全にカットできる。
【０００９】したがって、電源幹線に高調波成分をほと
んど全く流すことなく出力設定信号に合わせた出力の電
流を抵抗負荷に流すことができる。加えて、抵抗負荷へ
の印加電圧、印加電力、抵抗負荷の状態（抵抗炉の場合
炉の温度）に関係なく、電源幹線の電圧波形と電流波形
とが同一となるので、電源幹線からみたときの力率が１
となり電源容量が約半分となる。さらに、電源に多くの
ノイズが含まれていても抵抗負荷に出力する電力はスイ
ッチング素子のデューティー比によって調節されるの
で、過大電流が流れることがなくなる。
んど全く流すことなく出力設定信号に合わせた出力の電
流を抵抗負荷に流すことができる。加えて、抵抗負荷へ
の印加電圧、印加電力、抵抗負荷の状態（抵抗炉の場合
炉の温度）に関係なく、電源幹線の電圧波形と電流波形
とが同一となるので、電源幹線からみたときの力率が１
となり電源容量が約半分となる。さらに、電源に多くの
ノイズが含まれていても抵抗負荷に出力する電力はスイ
ッチング素子のデューティー比によって調節されるの
で、過大電流が流れることがなくなる。
【００１０】前記電源が交流電源であり、この電源とス
イッチング素子との間に、このスイッチング素子に直流
を供給する全波整流回路を設けた場合には、スイッチン
グ素子が双方向でなくて良いので、抵抗負荷への出力可
変電源装置の回路がよりシンプルになると共に、安価に
て製造できる。
イッチング素子との間に、このスイッチング素子に直流
を供給する全波整流回路を設けた場合には、スイッチン
グ素子が双方向でなくて良いので、抵抗負荷への出力可
変電源装置の回路がよりシンプルになると共に、安価に
て製造できる。
【００１１】前記抵抗負荷がフィルタと電源の間に接続
される場合には、抵抗負荷およびこの抵抗負荷に接続さ
れる出力電源線にも高調波成分が全く含まれない電力を
供給できる。したがって、特に抵抗炉のように抵抗負荷
が大型であったり、出力電源線が長い場合にも、ノイズ
の原因となりうる高調波の電磁波を放出することがなく
なる。
される場合には、抵抗負荷およびこの抵抗負荷に接続さ
れる出力電源線にも高調波成分が全く含まれない電力を
供給できる。したがって、特に抵抗炉のように抵抗負荷
が大型であったり、出力電源線が長い場合にも、ノイズ
の原因となりうる高調波の電磁波を放出することがなく
なる。
【００１２】また、前記スイッチング素子が可聴周波数
よりも高い周波数で動作する場合には、たとえスイッチ
ング素子から音が生じても、人間の耳に聞こえることが
ない。
よりも高い周波数で動作する場合には、たとえスイッチ
ング素子から音が生じても、人間の耳に聞こえることが
ない。
【００１３】前記スイッチング素子がパルス幅変調され
たり、パルス周波数変調される場合には既存のＩＣを用
いて前記スイッチング素子の点弧信号を得ることができ
る。したがって、抵抗負荷への出力可変電源装置の構成
をより簡潔にすることができる。
たり、パルス周波数変調される場合には既存のＩＣを用
いて前記スイッチング素子の点弧信号を得ることができ
る。したがって、抵抗負荷への出力可変電源装置の構成
をより簡潔にすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１は本発明に係る発熱体Ｒ（抵
抗負荷）への出力可変電源１の一例を示す図である。図
１において、２は交流電源、３はこの交流電源２に接続
された整流ブリッジ（全波整流回路）、４はコンデンサ
ＣとコイルＬからなるＬＣフィルタ、５はスイッチング
素子の一例であるＦＥＴ、６は出力設定信号ＰSET の入
力に従ってＦＥＴ５に対して変調した点弧信号Ｓを出力
する出力電力制御部である。
抗負荷）への出力可変電源１の一例を示す図である。図
１において、２は交流電源、３はこの交流電源２に接続
された整流ブリッジ（全波整流回路）、４はコンデンサ
ＣとコイルＬからなるＬＣフィルタ、５はスイッチング
素子の一例であるＦＥＴ、６は出力設定信号ＰSET の入
力に従ってＦＥＴ５に対して変調した点弧信号Ｓを出力
する出力電力制御部である。
【００１５】前記交流電源２の周波数は一般に５０〜６
０Ｈｚである。一方、前記出力電力制御部６の動作周波
数は、電源２に比べて高く、本例では５０ｋＨｚ（可聴
周波数である２０〜２０ｋＨｚ以上の周波数）である。
また、出力電力制御部６は例えばＰＷＭ（Pulse Width
Modulation：パルス幅）変調による制御をして、点弧信
号Ｓのデューティー比を出力設定信号ＰSET に従って変
化させている。前記フィルタ４によってカットされる周
波数は例えば２０ｋＨｚ以上である。
０Ｈｚである。一方、前記出力電力制御部６の動作周波
数は、電源２に比べて高く、本例では５０ｋＨｚ（可聴
周波数である２０〜２０ｋＨｚ以上の周波数）である。
また、出力電力制御部６は例えばＰＷＭ（Pulse Width
Modulation：パルス幅）変調による制御をして、点弧信
号Ｓのデューティー比を出力設定信号ＰSET に従って変
化させている。前記フィルタ４によってカットされる周
波数は例えば２０ｋＨｚ以上である。
【００１６】発熱体ＲはＦＥＴ５に直列に接続されてお
り、この発熱体Ｒに供給する電力によって加熱炉７内の
試料を加熱する。
り、この発熱体Ｒに供給する電力によって加熱炉７内の
試料を加熱する。
【００１７】なお、本発明はスイッチング素子をＦＥＴ
５に限定するものではなく、その他のパワートランジス
タや真空管などを適宜用いてもよい。また、前記ＦＥＴ
５の動作周波数も変更可能であるが、可聴周波数である
約２０ｋＨｚ以上であれば、ＦＥＴ５の動作によって耳
に聞こえる雑音が生じることがない。フィルタ４によっ
てカットされる周波数は、電源周波数５０〜６０Ｈｚ以
上であり、かつＦＥＴ５の動作周波数より低ければ、交
流電源２側に高調波成分を流すことがない。
５に限定するものではなく、その他のパワートランジス
タや真空管などを適宜用いてもよい。また、前記ＦＥＴ
５の動作周波数も変更可能であるが、可聴周波数である
約２０ｋＨｚ以上であれば、ＦＥＴ５の動作によって耳
に聞こえる雑音が生じることがない。フィルタ４によっ
てカットされる周波数は、電源周波数５０〜６０Ｈｚ以
上であり、かつＦＥＴ５の動作周波数より低ければ、交
流電源２側に高調波成分を流すことがない。
【００１８】この点を詳述するために図２に波形図を示
す。図２（Ａ）に示すＶACは交流電源２の電圧波形であ
り、図２（Ｂ）に示すＶDCは整流ブリッジ３を介して全
波整流した直流電圧波形である。図２（Ｃ）に示すよう
に、出力設定信号ＰSET は図示のように１００％から段
階的に小さくなり、最後に０％になる。なお、本例では
説明しやすいように出力設定信号ＰSET を段階的に変化
させているが、出力設定信号ＰSET は無段階に変動して
もよい。
す。図２（Ａ）に示すＶACは交流電源２の電圧波形であ
り、図２（Ｂ）に示すＶDCは整流ブリッジ３を介して全
波整流した直流電圧波形である。図２（Ｃ）に示すよう
に、出力設定信号ＰSET は図示のように１００％から段
階的に小さくなり、最後に０％になる。なお、本例では
説明しやすいように出力設定信号ＰSET を段階的に変化
させているが、出力設定信号ＰSET は無段階に変動して
もよい。
【００１９】また、図２（Ｄ）に示すように、出力電力
制御部６からＦＥＴ５に出力されるドライブ信号Ｓは出
力設定信号ＰSET が１００％の状態（時間Ｔ0 までの
間）で常にＯＮであり、出力設定信号ＰSET が０％の状
態（時間Ｔ3 以降の間）では常にＯＦＦである。そし
て、出力設定信号ＰSET が中間的な値を持つとき（時間
Ｔ0 〜Ｔ3 までの間）、出力設定信号ＰSET は出力設定
信号ＰSET の大きさに従ってＰＷＭ変調されることによ
り、そのデューティー比（ＦＥＴ５のＯＮ期間とＯＦＦ
期間の比）が調節される。
制御部６からＦＥＴ５に出力されるドライブ信号Ｓは出
力設定信号ＰSET が１００％の状態（時間Ｔ0 までの
間）で常にＯＮであり、出力設定信号ＰSET が０％の状
態（時間Ｔ3 以降の間）では常にＯＦＦである。そし
て、出力設定信号ＰSET が中間的な値を持つとき（時間
Ｔ0 〜Ｔ3 までの間）、出力設定信号ＰSET は出力設定
信号ＰSET の大きさに従ってＰＷＭ変調されることによ
り、そのデューティー比（ＦＥＴ５のＯＮ期間とＯＦＦ
期間の比）が調節される。
【００２０】したがって、発熱体Ｒに供給する電圧ＶR
の波形は図２（Ｅ）に示すように変化し、発熱体Ｒへ流
れる電流ＩR も電圧波形ＶR と同じであり、ＦＥＴ５が
ＯＮの期間のみ電流ＩR が流れる。このようにして、出
力設定信号ＰSET の入力に従って発熱体Ｒに供給する電
力の調節ができる。すなわち、ＦＥＴ５のＯＮ幅が広い
とき発熱体Ｒに加えられる電力は大きくなり、狭いとき
それは小さくなる。図２（Ｆ）に図示するＩDCは発熱体
Ｒに流れる電流をフィルタ４を介して平滑した直流電流
波形を示しており、電源２側から見た電流波形ＩACは図
２（Ｇ）に示すように変化する。
の波形は図２（Ｅ）に示すように変化し、発熱体Ｒへ流
れる電流ＩR も電圧波形ＶR と同じであり、ＦＥＴ５が
ＯＮの期間のみ電流ＩR が流れる。このようにして、出
力設定信号ＰSET の入力に従って発熱体Ｒに供給する電
力の調節ができる。すなわち、ＦＥＴ５のＯＮ幅が広い
とき発熱体Ｒに加えられる電力は大きくなり、狭いとき
それは小さくなる。図２（Ｆ）に図示するＩDCは発熱体
Ｒに流れる電流をフィルタ４を介して平滑した直流電流
波形を示しており、電源２側から見た電流波形ＩACは図
２（Ｇ）に示すように変化する。
【００２１】ここで、前記交流電源２から見た電圧波形
ＶACを電流波形ＩACと比較すると、両者は相似形（個々
の波形が両者とも正弦波の絶対値の形状で、その振幅の
み異なっている形状）である。すなわち、電源幹線から
見た交流電圧ＶACおよび交流電流ＩACは出力可変電源装
置１の全負荷が純抵抗となり、電源幹線に高周波電流が
流れない。また、本例によれば、出力可変電源１の力率
を１００％にすることが可能であり、無効電力が全くな
くなり、必要電力量（ＶＡ）を約半分に低減できる。
ＶACを電流波形ＩACと比較すると、両者は相似形（個々
の波形が両者とも正弦波の絶対値の形状で、その振幅の
み異なっている形状）である。すなわち、電源幹線から
見た交流電圧ＶACおよび交流電流ＩACは出力可変電源装
置１の全負荷が純抵抗となり、電源幹線に高周波電流が
流れない。また、本例によれば、出力可変電源１の力率
を１００％にすることが可能であり、無効電力が全くな
くなり、必要電力量（ＶＡ）を約半分に低減できる。
【００２２】また、ＦＥＴ５のドライブ信号Ｓは電源電
圧ＶAC，ＶDCに同期することなく出力されるので、電圧
波形ＶACに含まれるノイズＮに全く影響されることがな
く、所定のデューティー比で変化するので、発熱体Ｒに
供給する電圧ＶR の波形がノイズＮの影響を受けて発熱
体Ｒに供給する電力が大きな変動を受けることがなくな
る。さらに、発熱体Ｒの抵抗値、電源電圧の大きさ、流
れる電流の大きさに全く影響されることなく、発熱体Ｒ
に供給する電力の大きさを、出力設定信号ＰSET の入力
に従って安定して制御することができる。
圧ＶAC，ＶDCに同期することなく出力されるので、電圧
波形ＶACに含まれるノイズＮに全く影響されることがな
く、所定のデューティー比で変化するので、発熱体Ｒに
供給する電圧ＶR の波形がノイズＮの影響を受けて発熱
体Ｒに供給する電力が大きな変動を受けることがなくな
る。さらに、発熱体Ｒの抵抗値、電源電圧の大きさ、流
れる電流の大きさに全く影響されることなく、発熱体Ｒ
に供給する電力の大きさを、出力設定信号ＰSET の入力
に従って安定して制御することができる。
【００２３】なお、本例ではドライブ信号ＳをＰＷＭ制
御を行なう出力電力制御部６によって発生しているの
で、既存のＩＣを用いて容易にかつ低コストで安定した
電力供給を行うことができるが、本発明はこれに限られ
るものではない。つまり、ＰＦＭ(Pulse Frequence Mod
ulation:パルス周波数）変調を用いても同様の効果を得
ることができる。また、その他の方法でドライブ信号Ｓ
を生成してもよい。
御を行なう出力電力制御部６によって発生しているの
で、既存のＩＣを用いて容易にかつ低コストで安定した
電力供給を行うことができるが、本発明はこれに限られ
るものではない。つまり、ＰＦＭ(Pulse Frequence Mod
ulation:パルス周波数）変調を用いても同様の効果を得
ることができる。また、その他の方法でドライブ信号Ｓ
を生成してもよい。
【００２４】なお、上述の説明において、図２に示す各
波形の変化する速さの違いは、図示して説明できる程度
にして示しているが、実際には、電源周波数（電圧波形
ＶDC，ＶAC、電流波形ＩDC，ＩACの変化する周波数）は
５０〜６０Ｈｚであるから、電源側の波形ＶDC，ＶAC，
ＩDC，ＩACは８〜１０ｍｓ毎に変化するのに対し、出力
設定信号ＰSET は数秒程度で変化する。一方、ＦＥＴ５
をドライブする信号Ｓの動作周波数は本例では５０ｋＨ
ｚであるので、２０μｓ程度で変化するものであり、Ｆ
ＥＴ５による発熱体Ｒに供給する電圧ＶR のスイッチン
グも２０μｓ程度（電源の変化の１／２５０程度の短い
間）で行われる。
波形の変化する速さの違いは、図示して説明できる程度
にして示しているが、実際には、電源周波数（電圧波形
ＶDC，ＶAC、電流波形ＩDC，ＩACの変化する周波数）は
５０〜６０Ｈｚであるから、電源側の波形ＶDC，ＶAC，
ＩDC，ＩACは８〜１０ｍｓ毎に変化するのに対し、出力
設定信号ＰSET は数秒程度で変化する。一方、ＦＥＴ５
をドライブする信号Ｓの動作周波数は本例では５０ｋＨ
ｚであるので、２０μｓ程度で変化するものであり、Ｆ
ＥＴ５による発熱体Ｒに供給する電圧ＶR のスイッチン
グも２０μｓ程度（電源の変化の１／２５０程度の短い
間）で行われる。
【００２５】一般に、発熱体Ｒとして使用する抵抗負荷
は応答速度が遅いので、これに供給される電力が整流さ
れた電源電圧ＶDCによって約８〜１０ｍｓ毎に変動した
としても全く問題となることがない。また、ＦＥＴ５に
よって上述のように２０μｓ程度の間隔で変動してもこ
れが発熱体Ｒに影響を与えることがない。
は応答速度が遅いので、これに供給される電力が整流さ
れた電源電圧ＶDCによって約８〜１０ｍｓ毎に変動した
としても全く問題となることがない。また、ＦＥＴ５に
よって上述のように２０μｓ程度の間隔で変動してもこ
れが発熱体Ｒに影響を与えることがない。
【００２６】上述のように出力設定信号ＰSET が変化す
る速さ、電源周波数、ドライブする信号Ｓの動作周波数
はそれぞれ大きく異なっているので、フィルタ４によっ
てカットされる周波数を電源周波数より高く、かつドラ
イブする信号Ｓの動作周波数より低く設定（本例では２
０ｋＨｚ以上）することにより、ＦＥＴ５のスイッチン
グに伴う高調波成分をフィルタ４によってほゞ完全に取
り除くことができる。また、出力設定信号ＰSET の大き
さが変化する瞬間に、整流電圧波形ＶDCと直流電流波形
ＩDCが相似でなくなることによって生じる高調波電流に
ついても無視できるほど小さい。
る速さ、電源周波数、ドライブする信号Ｓの動作周波数
はそれぞれ大きく異なっているので、フィルタ４によっ
てカットされる周波数を電源周波数より高く、かつドラ
イブする信号Ｓの動作周波数より低く設定（本例では２
０ｋＨｚ以上）することにより、ＦＥＴ５のスイッチン
グに伴う高調波成分をフィルタ４によってほゞ完全に取
り除くことができる。また、出力設定信号ＰSET の大き
さが変化する瞬間に、整流電圧波形ＶDCと直流電流波形
ＩDCが相似でなくなることによって生じる高調波電流に
ついても無視できるほど小さい。
【００２７】なお、高調波成分をカットするフィルタ４
はＬＣフィルタに限られるものではなく、適宜のフィル
タ回路を用いてもよい。また、図示を省略しているが、
ＦＥＴ５に過大電圧をかけないようにするための保護回
路をフィルタ４やＦＥＴ５の近傍に設けてもよい。さら
に、ＦＥＴ５のＯＮ抵抗を少なくするためにＦＥＴ５を
複数個並列に接続するなど適宜の変更を加えてもよい。
はＬＣフィルタに限られるものではなく、適宜のフィル
タ回路を用いてもよい。また、図示を省略しているが、
ＦＥＴ５に過大電圧をかけないようにするための保護回
路をフィルタ４やＦＥＴ５の近傍に設けてもよい。さら
に、ＦＥＴ５のＯＮ抵抗を少なくするためにＦＥＴ５を
複数個並列に接続するなど適宜の変更を加えてもよい。
【００２８】図３は図１，２に示した本発明の変形例を
示すものであり、これらの図面と同一の符号が付された
部材は同等の部材であるので、その重複説明を省略す
る。本例の出力可変電源装置１は発熱体Ｒをフィルタ４
と電源２の間に接続している点において、図１，２に示
した例と異なっている。
示すものであり、これらの図面と同一の符号が付された
部材は同等の部材であるので、その重複説明を省略す
る。本例の出力可変電源装置１は発熱体Ｒをフィルタ４
と電源２の間に接続している点において、図１，２に示
した例と異なっている。
【００２９】本例のように発熱体Ｒをフィルタ４と電源
２の間に接続した場合、発熱体Ｒに印加する電圧ＶR は
交流電源電圧ＶACとほゞ同一であり、発熱体Ｒに流れる
電流ＩR も交流電源電流ＩACと同一である。したがっ
て、発熱体Ｒに供給される電力はフィルタ４によって既
に高調波成分が取り除かれているので、特に発熱体Ｒが
抵抗加熱炉である場合など、電線１ａを長くしなければ
ならないときや、比較的大きな発熱体Ｒに電力を供給す
る場合であっても、電線１ａや発熱体Ｒから高調波成分
による電磁波が放出することがなくなる。
２の間に接続した場合、発熱体Ｒに印加する電圧ＶR は
交流電源電圧ＶACとほゞ同一であり、発熱体Ｒに流れる
電流ＩR も交流電源電流ＩACと同一である。したがっ
て、発熱体Ｒに供給される電力はフィルタ４によって既
に高調波成分が取り除かれているので、特に発熱体Ｒが
抵抗加熱炉である場合など、電線１ａを長くしなければ
ならないときや、比較的大きな発熱体Ｒに電力を供給す
る場合であっても、電線１ａや発熱体Ｒから高調波成分
による電磁波が放出することがなくなる。
【００３０】なお、本例では、発熱体Ｒを整流ブリッジ
３の上流側に設けているが、本発明はこれに限られるも
のではなく、発熱体Ｒを整流ブリッジ３とフィルタ４の
間に接続してもよい。
３の上流側に設けているが、本発明はこれに限られるも
のではなく、発熱体Ｒを整流ブリッジ３とフィルタ４の
間に接続してもよい。
【００３１】図４は本発明の出力可変電源装置１を三相
回路に応用した例である。図４において図１〜３と同一
の符号が付された部材は同一または同等の部材であるの
で、その詳細な説明を省略する。図４に示すように、本
発明の出力可変電源装置１は電源２が三相であっても整
流ブリッジ３、フィルタ４、発熱体Ｒ、ＦＥＴ５のそれ
ぞれを各相にそれぞれ設け、出力電力制御部６からのド
ライブ信号Ｓを各相のＦＥＴ５に供給するためのトラン
ス８を設けている。なお、本例において、トランス８の
代わりにフォトカップラ等を用いてもよいことは言うま
でもない。また、発熱体Ｒを電源２と整流ダイオード３
との間に設けるなどの変形も可能である。
回路に応用した例である。図４において図１〜３と同一
の符号が付された部材は同一または同等の部材であるの
で、その詳細な説明を省略する。図４に示すように、本
発明の出力可変電源装置１は電源２が三相であっても整
流ブリッジ３、フィルタ４、発熱体Ｒ、ＦＥＴ５のそれ
ぞれを各相にそれぞれ設け、出力電力制御部６からのド
ライブ信号Ｓを各相のＦＥＴ５に供給するためのトラン
ス８を設けている。なお、本例において、トランス８の
代わりにフォトカップラ等を用いてもよいことは言うま
でもない。また、発熱体Ｒを電源２と整流ダイオード３
との間に設けるなどの変形も可能である。
【００３２】なお、上述した各例において、フィルタ４
およびＦＥＴ５に供給する電力は整流ブリッジ３によっ
て全波整流された直流電力であるが、本発明はこれに限
られるものではない。すなわち、整流ブリッジ３の上流
側においてフィルタ４を設けてもよく、整流ブリッジ３
を省略してスイッチング素子５を双方向の素子にしても
よい。さらには、フィルタ４およびＦＥＴ５に供給する
電力をリップルのない直流電源としてもよく、この場合
には、より安定した電力を抵抗負荷Ｒに供給することが
可能となる。
およびＦＥＴ５に供給する電力は整流ブリッジ３によっ
て全波整流された直流電力であるが、本発明はこれに限
られるものではない。すなわち、整流ブリッジ３の上流
側においてフィルタ４を設けてもよく、整流ブリッジ３
を省略してスイッチング素子５を双方向の素子にしても
よい。さらには、フィルタ４およびＦＥＴ５に供給する
電力をリップルのない直流電源としてもよく、この場合
には、より安定した電力を抵抗負荷Ｒに供給することが
可能となる。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電源幹線に高調波成分をほとんど全く流すことなく出力
設定信号に合わせた出力の電流を抵抗負荷に流すことが
できる。加えて、抵抗負荷への印加電圧、印加電力、抵
抗負荷の状態（抵抗炉の場合炉の温度）に関係なく、電
源幹線の電圧波形と電流波形とが同一となるので、電源
幹線からみたときの力率が１となり電源容量が約半分と
なる。さらに、電源に多くのノイズが含まれていても抵
抗負荷に出力する電力はスイッチング素子のデューティ
ー比によって調節されるので、過大電流が流れることが
なくなる。
電源幹線に高調波成分をほとんど全く流すことなく出力
設定信号に合わせた出力の電流を抵抗負荷に流すことが
できる。加えて、抵抗負荷への印加電圧、印加電力、抵
抗負荷の状態（抵抗炉の場合炉の温度）に関係なく、電
源幹線の電圧波形と電流波形とが同一となるので、電源
幹線からみたときの力率が１となり電源容量が約半分と
なる。さらに、電源に多くのノイズが含まれていても抵
抗負荷に出力する電力はスイッチング素子のデューティ
ー比によって調節されるので、過大電流が流れることが
なくなる。
【００３４】前記電源が交流電源であり、この電源とス
イッチング素子との間に、このスイッチング素子に直流
を供給する全波整流回路を設けた場合には、スイッチン
グ素子が安価になり、それだけ製造コストを削減でき
る。
イッチング素子との間に、このスイッチング素子に直流
を供給する全波整流回路を設けた場合には、スイッチン
グ素子が安価になり、それだけ製造コストを削減でき
る。
【００３５】また、前記抵抗負荷がフィルタと電源の間
に接続される場合には、抵抗負荷およびこの抵抗負荷に
接続される電源線にも高調波成分が全く含まれない電力
を供給できる。したがって、特に抵抗負荷が大型であっ
たり、電源線が長い場合にはスイッチング電源でありな
がら、高調波の電磁波を放出することがなくなる。
に接続される場合には、抵抗負荷およびこの抵抗負荷に
接続される電源線にも高調波成分が全く含まれない電力
を供給できる。したがって、特に抵抗負荷が大型であっ
たり、電源線が長い場合にはスイッチング電源でありな
がら、高調波の電磁波を放出することがなくなる。
【００３６】前記スイッチング素子が可聴周波数よりも
高い周波数で動作する場合には、スイッチング素子の動
作によって回路の各部が振動しても、人間の耳に聞こえ
る音を放出することがない。また、前記スイッチング素
子がパルス幅変調されたり、パルス周波数変調される場
合には既存のＩＣを用いて前記スイッチング素子の点弧
信号を得ることができるので、抵抗負荷への出力可変電
源装置の構成をより簡素化することができる。
高い周波数で動作する場合には、スイッチング素子の動
作によって回路の各部が振動しても、人間の耳に聞こえ
る音を放出することがない。また、前記スイッチング素
子がパルス幅変調されたり、パルス周波数変調される場
合には既存のＩＣを用いて前記スイッチング素子の点弧
信号を得ることができるので、抵抗負荷への出力可変電
源装置の構成をより簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発熱体への出力可変電源を示す図であ
る。
る。
【図２】前記発熱体への出力可変電源の各部の状態を示
す図である。
す図である。
【図３】前記発熱体への出力可変電源の別の例を示す図
である。
である。
【図４】前記発熱体への出力可変電源のさらに異なる例
を示す図である。
を示す図である。
【図５】従来の発熱体への出力可変電源の一例を示す図
である。
である。
【図６】出力可変電源の各部の状態を示す図である。
１…抵抗負荷への出力可変電源、２…電源、３…全波整
流回路、４…フィルタ、５…スイッチング素子、ＶAC…
交流電圧、ＰSET …出力設定信号、Ｒ…抵抗負荷。
流回路、４…フィルタ、５…スイッチング素子、ＶAC…
交流電圧、ＰSET …出力設定信号、Ｒ…抵抗負荷。
Claims (6)
- 【請求項１】 電源に接続されて電源電圧の変動に比べ
て高い周波数でかつ出力設定信号に合わせたデューティ
ー比でスイッチングするスイッチング素子と、このスイ
ッチング素子と電源との間に設けられて前記スイッチン
グ素子の動作周波数を含む高調波成分をカットするフィ
ルタとからなり、スイッチング素子の動作によって抵抗
負荷に出力する電力を調節することを特徴とする抵抗負
荷への出力可変電源装置。 - 【請求項２】 前記電源が交流電源であり、この電源と
スイッチング素子との間に、このスイッチング素子に直
流を供給する全波整流回路を設けた請求項１に記載の抵
抗負荷への出力可変電源装置。 - 【請求項３】 前記抵抗負荷がフィルタと電源の間に接
続される請求項１または２に記載の抵抗負荷への出力可
変電源装置。 - 【請求項４】 前記スイッチング素子が可聴周波数より
も高い周波数で動作する請求項１〜３の何れかに記載の
抵抗負荷への出力可変電源装置。 - 【請求項５】 前記スイッチング素子がパルス幅変調さ
れる請求項１〜４の何れかに記載の抵抗負荷への出力可
変電源装置。 - 【請求項６】 前記スイッチング素子がパルス周波数変
調される請求項１〜４の何れかに記載の抵抗負荷への出
力可変電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9368330A JPH11206145A (ja) | 1997-12-27 | 1997-12-27 | 抵抗負荷への出力可変電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9368330A JPH11206145A (ja) | 1997-12-27 | 1997-12-27 | 抵抗負荷への出力可変電源装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11206145A true JPH11206145A (ja) | 1999-07-30 |
Family
ID=18491549
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9368330A Pending JPH11206145A (ja) | 1997-12-27 | 1997-12-27 | 抵抗負荷への出力可変電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11206145A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007108096A1 (ja) * | 2006-03-20 | 2007-09-27 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation | 加熱電源装置 |
| JP2009003997A (ja) * | 2007-06-19 | 2009-01-08 | Fujitsu Ltd | 記憶装置のヘッドｉｃ及びそれを用いた記憶装置 |
| JP2013097875A (ja) * | 2011-10-28 | 2013-05-20 | Sharp Corp | ヒータ制御装置及びそれを用いた電気機器 |
-
1997
- 1997-12-27 JP JP9368330A patent/JPH11206145A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007108096A1 (ja) * | 2006-03-20 | 2007-09-27 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation | 加熱電源装置 |
| KR100934334B1 (ko) | 2006-03-20 | 2009-12-29 | 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 | 가열 전원 장치 |
| US7723871B2 (en) | 2006-03-20 | 2010-05-25 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation | Heating power supply apparatus |
| JP2009003997A (ja) * | 2007-06-19 | 2009-01-08 | Fujitsu Ltd | 記憶装置のヘッドｉｃ及びそれを用いた記憶装置 |
| JP2013097875A (ja) * | 2011-10-28 | 2013-05-20 | Sharp Corp | ヒータ制御装置及びそれを用いた電気機器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040603 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060201 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060207 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060613 |