JPH11252921A - 電圧変換装置 - Google Patents
電圧変換装置Info
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- JPH11252921A JPH11252921A JP10210033A JP21003398A JPH11252921A JP H11252921 A JPH11252921 A JP H11252921A JP 10210033 A JP10210033 A JP 10210033A JP 21003398 A JP21003398 A JP 21003398A JP H11252921 A JPH11252921 A JP H11252921A
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
- H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
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- Dc-Dc Converters (AREA)
- Ac-Ac Conversion (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、変成器を使用せずに交流入力電圧
をそれより低い調整可能な直流出力電圧へ変換する手段
を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明の電圧変換装置は、交流電源ライ
ンと結合された第1の交流入力端子L1 と、交流電源の
ニュートラルと結合された第2の交流入力端子Nと、正
の直流出力端子+と、交流入力端子Nに直接接続された
負の直流出力端子−と、第1の交流入力端子に直接接続
された整流器D1 と、直流出力端子と選択的に結合され
る第1のおよび第2のキャパシタC1 , C2 とを有し、
第2のキャパシタC2 は正および負の直流出力端子+−
間に結合され、第1のキャパシタC1 が第2のキャパシ
タC2 と直列接続される第1の状態で第1のキャパシタ
C1を整流器D1 と結合し、第2の状態で第1のキャパ
シタC1 と第2のキャパシタC2 とを並列に接続するス
イッチを備えていることを特徴とする。
をそれより低い調整可能な直流出力電圧へ変換する手段
を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明の電圧変換装置は、交流電源ライ
ンと結合された第1の交流入力端子L1 と、交流電源の
ニュートラルと結合された第2の交流入力端子Nと、正
の直流出力端子+と、交流入力端子Nに直接接続された
負の直流出力端子−と、第1の交流入力端子に直接接続
された整流器D1 と、直流出力端子と選択的に結合され
る第1のおよび第2のキャパシタC1 , C2 とを有し、
第2のキャパシタC2 は正および負の直流出力端子+−
間に結合され、第1のキャパシタC1 が第2のキャパシ
タC2 と直列接続される第1の状態で第1のキャパシタ
C1を整流器D1 と結合し、第2の状態で第1のキャパ
シタC1 と第2のキャパシタC2 とを並列に接続するス
イッチを備えていることを特徴とする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電圧を変換する装置に
関する。特に、本発明は交流入力電圧をそれより小さい
直流出力電圧に変換する電子装置に関係する。さらに説
明すれば、本発明は、2つの入力電圧CATVセットト
ップ端末あるいはその他の電子装置を用いて効率よく高
電圧交流を低電圧直流に変換する装置を得ることを目的
とするものである。
関する。特に、本発明は交流入力電圧をそれより小さい
直流出力電圧に変換する電子装置に関係する。さらに説
明すれば、本発明は、2つの入力電圧CATVセットト
ップ端末あるいはその他の電子装置を用いて効率よく高
電圧交流を低電圧直流に変換する装置を得ることを目的
とするものである。
【0002】
【従来の技術】今日ではほとんど全て電子回路は1以上
の安定した直流(dc)電圧源を必要とする。電圧変換
の機能を行う最も一般的な方法は、1次巻線に印加され
た交流を変換する磁気相互結合、すなわち変圧器を使用
し、磁気回路を使用して2次巻線に減少あるいは増加さ
れた交流を誘導する。2次電圧は直流を発生するために
整流される。
の安定した直流(dc)電圧源を必要とする。電圧変換
の機能を行う最も一般的な方法は、1次巻線に印加され
た交流を変換する磁気相互結合、すなわち変圧器を使用
し、磁気回路を使用して2次巻線に減少あるいは増加さ
れた交流を誘導する。2次電圧は直流を発生するために
整流される。
【0003】別の一般的な方法はスイッチング調整器を
使用する。一般の電圧変換装置にまさるスイッチング調
整器の利点は電力消費がほとんど生じないことである。
スイッチング電源の能動スイッチング素子は完全に付勢
されて低い電圧降下を有するか、あるいは完全に消勢す
る。これらの両特徴によってほとんど電力を消費しない
本質的に高効率の電源が得られる。スイッチング調整器
は交流変成器のない整流された電力線に直接結合するこ
とができる。スイッチング調整器は一般に小型で、軽量
で、高効率の直流電源である。
使用する。一般の電圧変換装置にまさるスイッチング調
整器の利点は電力消費がほとんど生じないことである。
スイッチング電源の能動スイッチング素子は完全に付勢
されて低い電圧降下を有するか、あるいは完全に消勢す
る。これらの両特徴によってほとんど電力を消費しない
本質的に高効率の電源が得られる。スイッチング調整器
は交流変成器のない整流された電力線に直接結合するこ
とができる。スイッチング調整器は一般に小型で、軽量
で、高効率の直流電源である。
【0004】しかしながら、スイッチング電源および変
換装置による電源は関連した問題がある。スイッチング
電源の顕著な問題は、電源出力と高スイッチング周波数
による電源に誘導されたものと両方の雑音の発生であ
る。さらに、入力電圧が増えると、スイッチング電源に
使用される個々部品の規格に追加の負担がかかる。一般
の変成器を使用する電源には、入力電圧レベルが高くな
ると一般により堅牢な、より重い重量で、より磁心が大
きく、電圧変換を行う付加的な巻線を有する変成器の構
造を必要とする。
換装置による電源は関連した問題がある。スイッチング
電源の顕著な問題は、電源出力と高スイッチング周波数
による電源に誘導されたものと両方の雑音の発生であ
る。さらに、入力電圧が増えると、スイッチング電源に
使用される個々部品の規格に追加の負担がかかる。一般
の変成器を使用する電源には、入力電圧レベルが高くな
ると一般により堅牢な、より重い重量で、より磁心が大
きく、電圧変換を行う付加的な巻線を有する変成器の構
造を必要とする。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】世界中の市場の要求に
応じるよう製造された電子装置の電力変換のこれらの方
法のいずれかを使用するために、入力電圧レベルが装置
の売られた特定の国に応じて変化するから、電源は調整
できる入力を有していなければならない。米国では、商
用交流電源は60サイクル、120Vacである。しか
しながら、別の国では周波数が50サイクルに変化し、
および入力電圧レベルが240Vacになるかも知れな
い。これらの要求に応えるため電子装置を設計し、製造
する各製造業者にとって、二重電圧入力要求に応えるた
めに費用と性能の点で妥協がされなければならない。上
記方法はいずれも二重入力電圧電源を設計するために望
ましくない制限をもたらす。
応じるよう製造された電子装置の電力変換のこれらの方
法のいずれかを使用するために、入力電圧レベルが装置
の売られた特定の国に応じて変化するから、電源は調整
できる入力を有していなければならない。米国では、商
用交流電源は60サイクル、120Vacである。しか
しながら、別の国では周波数が50サイクルに変化し、
および入力電圧レベルが240Vacになるかも知れな
い。これらの要求に応えるため電子装置を設計し、製造
する各製造業者にとって、二重電圧入力要求に応えるた
めに費用と性能の点で妥協がされなければならない。上
記方法はいずれも二重入力電圧電源を設計するために望
ましくない制限をもたらす。
【0006】それ故、スイッチング電源の欠点を改良す
ると同時に、重くて高価な変成器を不要にするような新
しい電力変換技術を発見することが望ましい。したがっ
て、安価で高効率であり、電圧変換をするとき望ましく
ない妨害がほとんど生じない電圧装置が必要とされてい
る。
ると同時に、重くて高価な変成器を不要にするような新
しい電力変換技術を発見することが望ましい。したがっ
て、安価で高効率であり、電圧変換をするとき望ましく
ない妨害がほとんど生じない電圧装置が必要とされてい
る。
【0007】したがって、本発明の目的は、高電圧の交
流電源電圧を入力電圧のピークの半分の低電圧の直流出
力へ変換する手段を提供することである。
流電源電圧を入力電圧のピークの半分の低電圧の直流出
力へ変換する手段を提供することである。
【0008】本発明の別の目的は、CATVセットトッ
プ端末あるいは他の二重電圧入力を要求する電子装置を
使用するために交流入力源の高電圧をその50%の整流
された直流出力電圧に減少させる安価で簡単な手段を提
供することである。
プ端末あるいは他の二重電圧入力を要求する電子装置を
使用するために交流入力源の高電圧をその50%の整流
された直流出力電圧に減少させる安価で簡単な手段を提
供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、高電圧交流入
力源からの電圧を低電圧直流出力、特に2つの入力電圧
を要するCATVセットトップ端末に適している直流出
力に変換する手段を提供する。本発明はエネルギ貯蔵お
よび実効的な電圧分割を実行するための記憶装置キャパ
シタとブロッキングダイオードとの組合わせを交互にオ
ンおよびオフに再構成するようなダーリントントランジ
スタ対を切換えるために交流入力電源の周波数を使用す
る。回路の直流出力電圧は無負荷の直流入力電源電圧の
ピークのほぼ半分である。
力源からの電圧を低電圧直流出力、特に2つの入力電圧
を要するCATVセットトップ端末に適している直流出
力に変換する手段を提供する。本発明はエネルギ貯蔵お
よび実効的な電圧分割を実行するための記憶装置キャパ
シタとブロッキングダイオードとの組合わせを交互にオ
ンおよびオフに再構成するようなダーリントントランジ
スタ対を切換えるために交流入力電源の周波数を使用す
る。回路の直流出力電圧は無負荷の直流入力電源電圧の
ピークのほぼ半分である。
【0010】本発明のその他の目的および効果は好まし
い実施形態の詳細な説明によって当業者に明白になるで
あろう。
い実施形態の詳細な説明によって当業者に明白になるで
あろう。
【0011】
【発明の実施の形態】添付図面を参照に説明する。図面
の同様な素子は同じ参照符号で示されている。
の同様な素子は同じ参照符号で示されている。
【0012】図1には本発明の装置19との直列で一般の
単入力電圧電源17を使用するCATVセットトップ端末
15が示されている。CATVセットトップ端末15は同軸
ケーブルあるいはその他の別の手段(示されていない)
で別々に伝送された複数のオーディオ、ビデオおよびデ
ータプログラムを処理することができる。CATVセッ
トトップ端末15の機能は本発明の技術的範囲外のもので
あり、論じる必要はない。動作のためにCATVセット
トップ端末15は電源を必要とする。CATVセットトッ
プ端末15の1つの外部接続部21は3本の導体のケーブル
25によってユ−ティリティソケット23に接続される。図
1に示されるように、交流主電源27はCATVセットト
ップ端末15機能に電力を供給する。交流主電源27は一般
にライン(黒)接続部、ニュートラル(白)接続部およ
びアース(緑)接続部Gを有する3−突き刺し雌型ユ−
ティリティソケット23を介して加入者の家庭で一般に利
用可能である。ソケット23にセットトップ端末15あるい
は別の電子装置と接続するために、恒久的に接続された
セットトップ端末15あるいは通常取り外し可能なセット
トップ端末15上のIEC3−突き刺し雄型シャシ−取付
けコネクタ21と結合するためにケーブル25の1端末上に
モールドされたIEC3−突き刺し雌型接続部を有する
3つの導体ケーブル25を必要とする。ユ−ティリティソ
ケット23における結合コネクタは使用する国によって異
なっている。セットトップ端末内でヒューズFUは短絡
回路の好ましくない場合が生じたときの家庭内の配線を
保護するために設けられている。
単入力電圧電源17を使用するCATVセットトップ端末
15が示されている。CATVセットトップ端末15は同軸
ケーブルあるいはその他の別の手段(示されていない)
で別々に伝送された複数のオーディオ、ビデオおよびデ
ータプログラムを処理することができる。CATVセッ
トトップ端末15の機能は本発明の技術的範囲外のもので
あり、論じる必要はない。動作のためにCATVセット
トップ端末15は電源を必要とする。CATVセットトッ
プ端末15の1つの外部接続部21は3本の導体のケーブル
25によってユ−ティリティソケット23に接続される。図
1に示されるように、交流主電源27はCATVセットト
ップ端末15機能に電力を供給する。交流主電源27は一般
にライン(黒)接続部、ニュートラル(白)接続部およ
びアース(緑)接続部Gを有する3−突き刺し雌型ユ−
ティリティソケット23を介して加入者の家庭で一般に利
用可能である。ソケット23にセットトップ端末15あるい
は別の電子装置と接続するために、恒久的に接続された
セットトップ端末15あるいは通常取り外し可能なセット
トップ端末15上のIEC3−突き刺し雄型シャシ−取付
けコネクタ21と結合するためにケーブル25の1端末上に
モールドされたIEC3−突き刺し雌型接続部を有する
3つの導体ケーブル25を必要とする。ユ−ティリティソ
ケット23における結合コネクタは使用する国によって異
なっている。セットトップ端末内でヒューズFUは短絡
回路の好ましくない場合が生じたときの家庭内の配線を
保護するために設けられている。
【0013】本発明の直流電圧変換装置19を示す電気的
回路図解は図2及至4に示されている。直流電圧変換装
置19は交流主電源からの電圧を減少させ、直流へ整流を
要求するセットトップ端末あるいは別の電気装置(示さ
れていない)の電源部分内に位置する。電圧変換装置19
の充電および放電サイクルを表示する簡単化した図がそ
れぞれ図2および3に示されている。
回路図解は図2及至4に示されている。直流電圧変換装
置19は交流主電源からの電圧を減少させ、直流へ整流を
要求するセットトップ端末あるいは別の電気装置(示さ
れていない)の電源部分内に位置する。電圧変換装置19
の充電および放電サイクルを表示する簡単化した図がそ
れぞれ図2および3に示されている。
【0014】図2を参照すると、単純化した電圧変換装
置19は第1および第2のキャパシタ、C1,C2、1個
のブロッキングダイオードD1、および二極双投式(D
PDT)スイッチSを含む。スイッチSのc型接触部c
1,c2,c3の第1のセットおよびc型接触部c4,
c5,c6の第2のセットが図2に示されるキャパシタ
充電モードから図3に示されるキャパシタ放電モードへ
回路を交替に再構成する。当業者はスイッチSの各極の
分離されたc型接触部が同時に変化することを認識す
る。
置19は第1および第2のキャパシタ、C1,C2、1個
のブロッキングダイオードD1、および二極双投式(D
PDT)スイッチSを含む。スイッチSのc型接触部c
1,c2,c3の第1のセットおよびc型接触部c4,
c5,c6の第2のセットが図2に示されるキャパシタ
充電モードから図3に示されるキャパシタ放電モードへ
回路を交替に再構成する。当業者はスイッチSの各極の
分離されたc型接触部が同時に変化することを認識す
る。
【0015】図2に戻ってノードaではブロッキングダ
イオードD1は高電圧入力交流源27(図6Aに示され
る)を整流し、直流電圧(図6Bに示される)を生成す
る。変換装置19が充電しているとき、スイッチSのc型
接触部c2−c1の第1のセットはブロッキングダイオ
ードD1の陰極を第1のキャパシタC1の正端子に結合
する。c型接触部c4−c5の第2のセットは第1のキ
ャパシタC1の負端子を第2のキャパシタC2の正端子
と変換装置19の正の出力端子Oによって形成された共通
ノードbに結合する。第1および第2のキャパシタC
1,C2の充電時間は電源周波数と、交流サイクルの正
の部分(図6Dに示される)によって決定される。ブロ
ッキングダイオードD1は第1および第2のキャパシタ
C1、C2の充電を行う。電子工学の当業者は、直流回
路ではブロック電流と直列に結合されたキャパシタ各々
が、並列のキャパシタが等しく電圧を有するとき、各キ
ャパシタの両端に印加された全電圧の一部分を有する。
したがって、もしスイッチSが全く開路されなければ、
第1のキャパシタC1は容量を充電し究極的に電流出力
を阻止する。
イオードD1は高電圧入力交流源27(図6Aに示され
る)を整流し、直流電圧(図6Bに示される)を生成す
る。変換装置19が充電しているとき、スイッチSのc型
接触部c2−c1の第1のセットはブロッキングダイオ
ードD1の陰極を第1のキャパシタC1の正端子に結合
する。c型接触部c4−c5の第2のセットは第1のキ
ャパシタC1の負端子を第2のキャパシタC2の正端子
と変換装置19の正の出力端子Oによって形成された共通
ノードbに結合する。第1および第2のキャパシタC
1,C2の充電時間は電源周波数と、交流サイクルの正
の部分(図6Dに示される)によって決定される。ブロ
ッキングダイオードD1は第1および第2のキャパシタ
C1、C2の充電を行う。電子工学の当業者は、直流回
路ではブロック電流と直列に結合されたキャパシタ各々
が、並列のキャパシタが等しく電圧を有するとき、各キ
ャパシタの両端に印加された全電圧の一部分を有する。
したがって、もしスイッチSが全く開路されなければ、
第1のキャパシタC1は容量を充電し究極的に電流出力
を阻止する。
【0016】図3を参照すると、交流が0で、スイッチ
Sのc型接触部が切換えられると、交流周期の負の半サ
イクル(図6Aに示される)の回路を再構成する。c型
接触部c1−c3の第1のセットは第1のキャパシタC
1の正の端子を第2のキャパシタC2の正の端子と結合
する。c型接触部c4−c6の第2のセットは第1のキ
ャパシタC1の負端子をアースし、第1および第2のキ
ャパシタC1,C2を並列に配置し、第1のキャパシタ
C1の電荷を第2のキャパシタC2へ放電し、および連
続的に濾波して、直流出力Oは下流の調整器17あるいは
負荷RL (図6Eに示される)に与える。スイッチング
の瞬間が交流主電源23の波形の各0を横切る時点で生じ
る。
Sのc型接触部が切換えられると、交流周期の負の半サ
イクル(図6Aに示される)の回路を再構成する。c型
接触部c1−c3の第1のセットは第1のキャパシタC
1の正の端子を第2のキャパシタC2の正の端子と結合
する。c型接触部c4−c6の第2のセットは第1のキ
ャパシタC1の負端子をアースし、第1および第2のキ
ャパシタC1,C2を並列に配置し、第1のキャパシタ
C1の電荷を第2のキャパシタC2へ放電し、および連
続的に濾波して、直流出力Oは下流の調整器17あるいは
負荷RL (図6Eに示される)に与える。スイッチング
の瞬間が交流主電源23の波形の各0を横切る時点で生じ
る。
【0017】本発明の好ましい実施形態は図4に示され
ている。好ましい実施形態は第2および第3のブロッキ
ングダイオードD2,D3、および第1および第2のト
ランジスタQ2a 、Q2b によって形成された高速度、
高電流、npnダーリントントランジスタ対の回路を加
えることによって機械スイッチSのスイッチング機能を
繰り返し、自動化する。ダーリントン対Q2a 、Q2b
のスイッチングを制御するために、トランジスタQ1の
ベース31に結合された第1の電流制限抵抗R1と共に第
1の小信号npnトランジスタQ1は入力端子L1,N
を横切って第1の抵抗R1および第1のトランジスタQ
1のエミッタ33を結合されることによって交流がOを横
切ることを監視する。第1のトランジスタQ1のコレク
タ35は第2の電流制限抵抗R2を通ってダーリントント
ランジスタQ2a のベース37と結合している。第1のト
ランジスタQ1はオンに切換えられ、入力波形の正の期
間中第3の抵抗R3を通って電流に流す(図6Bおよび
6Cに示される)。入力波形の負の部分のとき、トラン
ジスタQ1はオフに切換えられる。
ている。好ましい実施形態は第2および第3のブロッキ
ングダイオードD2,D3、および第1および第2のト
ランジスタQ2a 、Q2b によって形成された高速度、
高電流、npnダーリントントランジスタ対の回路を加
えることによって機械スイッチSのスイッチング機能を
繰り返し、自動化する。ダーリントン対Q2a 、Q2b
のスイッチングを制御するために、トランジスタQ1の
ベース31に結合された第1の電流制限抵抗R1と共に第
1の小信号npnトランジスタQ1は入力端子L1,N
を横切って第1の抵抗R1および第1のトランジスタQ
1のエミッタ33を結合されることによって交流がOを横
切ることを監視する。第1のトランジスタQ1のコレク
タ35は第2の電流制限抵抗R2を通ってダーリントント
ランジスタQ2a のベース37と結合している。第1のト
ランジスタQ1はオンに切換えられ、入力波形の正の期
間中第3の抵抗R3を通って電流に流す(図6Bおよび
6Cに示される)。入力波形の負の部分のとき、トラン
ジスタQ1はオフに切換えられる。
【0018】オンに切換えられたとき、ダーリントント
ランジスタ対Q2a 、Q2b は第1のキャパシタC1お
よび第3のブロッキングダイオードD3の直列組合わせ
を短絡させることにより回路を実効的に再構成する。ス
イッチングの速度を向上するために、第4の抵抗R4が
第1のダーリントントランジスタQ2a のベース37と第
2のダーリントントランジスタQ2b のエミッタ39との
間を接続する。ダーリントントランジスタ対Q2a 、Q
2b のエミッタ39の絶縁破壊を阻止するために、第4の
ダイオードD4が第4の抵抗R4と並列に配置される。
第3の電流制限抵抗R3はダーリントントランジスタ対
Q2a 、Q2b の両コレクタ41,43 および第1のブロッ
キングダイオードD1の陰極と第1のキャパシタの正端
子によって形成された共通ノードaとダーリントントラ
ンジスタQ2a のベース37との間に結合される。第2の
ブロッキングダイオードD2の陰極は第1のキャパシタ
の負端子と第3のブロッキングダイオードD3の陰極に
よって形成された共通ノードcと接続される。第3のブ
ロッキングダイオードD3の陰極はスピードアップ用抵
抗R4と、第2のダーリントントランジスタQ2b のエ
ミッタ39と、変換装置19の正出力Oを形成する第2のキ
ャパシタC2の正端子とを結合する共通ノードb、に接
続される。共通入力/出力バスNには小信号トランジス
タQ1のエミッタ33、第2ブロッキングダイオードD2
の陽極と第2のキャパシタC2の負端子が接続されてい
る。
ランジスタ対Q2a 、Q2b は第1のキャパシタC1お
よび第3のブロッキングダイオードD3の直列組合わせ
を短絡させることにより回路を実効的に再構成する。ス
イッチングの速度を向上するために、第4の抵抗R4が
第1のダーリントントランジスタQ2a のベース37と第
2のダーリントントランジスタQ2b のエミッタ39との
間を接続する。ダーリントントランジスタ対Q2a 、Q
2b のエミッタ39の絶縁破壊を阻止するために、第4の
ダイオードD4が第4の抵抗R4と並列に配置される。
第3の電流制限抵抗R3はダーリントントランジスタ対
Q2a 、Q2b の両コレクタ41,43 および第1のブロッ
キングダイオードD1の陰極と第1のキャパシタの正端
子によって形成された共通ノードaとダーリントントラ
ンジスタQ2a のベース37との間に結合される。第2の
ブロッキングダイオードD2の陰極は第1のキャパシタ
の負端子と第3のブロッキングダイオードD3の陰極に
よって形成された共通ノードcと接続される。第3のブ
ロッキングダイオードD3の陰極はスピードアップ用抵
抗R4と、第2のダーリントントランジスタQ2b のエ
ミッタ39と、変換装置19の正出力Oを形成する第2のキ
ャパシタC2の正端子とを結合する共通ノードb、に接
続される。共通入力/出力バスNには小信号トランジス
タQ1のエミッタ33、第2ブロッキングダイオードD2
の陽極と第2のキャパシタC2の負端子が接続されてい
る。
【0019】図4に示される好ましい実施形態は図2の
ような簡単化した充電モードおよび図3のような簡単化
した放電モードに類似した動作をする。交流電源周波数
の各周期に対して、小信号トランジスタQ1はオン、オ
フする。小信号トランジスタQ1を周期的なオン、オフ
は第1のブロッキングダイオードD1の半波長の整流に
よって交流の波形の正の期間中第1および第2のキャパ
シタC1,C2を充電させるように回路を逆に再構成す
るダーリントントランジスタ対Q2a 、Q2bを制御す
る。トランジスタQ1がオフになり、ダーリントントラ
ンジスタ対Q2a 、Q2b がオンになる時の交流波形の
負の期間中、第1のキャパシタC1は第2のキャパシタ
C2へ放電し、それによって負荷RL へ連続的に濾波さ
れた直流出力0を提供する。
ような簡単化した充電モードおよび図3のような簡単化
した放電モードに類似した動作をする。交流電源周波数
の各周期に対して、小信号トランジスタQ1はオン、オ
フする。小信号トランジスタQ1を周期的なオン、オフ
は第1のブロッキングダイオードD1の半波長の整流に
よって交流の波形の正の期間中第1および第2のキャパ
シタC1,C2を充電させるように回路を逆に再構成す
るダーリントントランジスタ対Q2a 、Q2bを制御す
る。トランジスタQ1がオフになり、ダーリントントラ
ンジスタ対Q2a 、Q2b がオンになる時の交流波形の
負の期間中、第1のキャパシタC1は第2のキャパシタ
C2へ放電し、それによって負荷RL へ連続的に濾波さ
れた直流出力0を提供する。
【0020】交流周期の正の半波期間の間中(図6Aに
示される)、第1のダイオードD1が導通する。電流が
第1のキャパシタC1を充電し、第3のキャパシタC3
を通過して、および第2のキャパシタC2を充電する回
路へ流れる。第1および第2のキャパシタC1、C2は
共に直列に結合されているから、各キャパシタは次式の
ように同じ電荷Qを受ける。
示される)、第1のダイオードD1が導通する。電流が
第1のキャパシタC1を充電し、第3のキャパシタC3
を通過して、および第2のキャパシタC2を充電する回
路へ流れる。第1および第2のキャパシタC1、C2は
共に直列に結合されているから、各キャパシタは次式の
ように同じ電荷Qを受ける。
【0021】 式1 Q=CC1VC1 および 式2 Q=CC2VC2 ここで、Qはクーロンによるの各キャパシタの電荷であ
り、Cはファラデ−によるキャパシタンス値であり、V
は各キャパシタの両端間に印加された電圧である。交流
周期の正の半波の期間中、ピーク電源電圧が第1のダイ
オードD1と、第1のキャパシタC1と、第3のダイオ
ードD3と、および第2のキャパシタC2との直列接続
を横切って印加されているから、もし両キャパシタが同
じキャパシタンスを有するならば、直列接続を横切って
印加された電圧はキャパシタの数によって次式のように
均等に分割される。
り、Cはファラデ−によるキャパシタンス値であり、V
は各キャパシタの両端間に印加された電圧である。交流
周期の正の半波の期間中、ピーク電源電圧が第1のダイ
オードD1と、第1のキャパシタC1と、第3のダイオ
ードD3と、および第2のキャパシタC2との直列接続
を横切って印加されているから、もし両キャパシタが同
じキャパシタンスを有するならば、直列接続を横切って
印加された電圧はキャパシタの数によって次式のように
均等に分割される。
【0022】 式3 Vpeak=VC1+VC2 VC1およびVC2の代わりに、 式4 Vpeak=(Q/C)+(Q/C)=2Q/C この式を解くと、 式5 Vpeak/2=Q/C;各キャパシタに対して、
議論されたように、放電モード中、第1のキャパシタC
1は第2のキャパシタC2および負荷RL へ放電する。
第2のキャパシタC2を横切る直流電圧は第1のキャパ
シタC1および第2のキャパシタC2のキャパシタンス
値が等しければ、ピーク交流入力電圧Vpeakのほぼ半分
である。
議論されたように、放電モード中、第1のキャパシタC
1は第2のキャパシタC2および負荷RL へ放電する。
第2のキャパシタC2を横切る直流電圧は第1のキャパ
シタC1および第2のキャパシタC2のキャパシタンス
値が等しければ、ピーク交流入力電圧Vpeakのほぼ半分
である。
【0023】第1のキャパシタC1は第2のキャパシタ
C2のキャパシタンスに等しいかあるいは少し少ないか
ら初期付勢中の電圧はVpeak/2を越えない。もし第1
のキャパシタC1のキャパシタンスが第2のキャパシタ
C2のキャパシタンスより大きい場合、初期付勢による
変化が負荷RL に依存する第2のキャパシタC2を横切
るVpeak/2より大きい電圧を生じる可能性がある。本
発明の装置19は何周期か動作をした後には、電圧はV
peak/2で安定する。
C2のキャパシタンスに等しいかあるいは少し少ないか
ら初期付勢中の電圧はVpeak/2を越えない。もし第1
のキャパシタC1のキャパシタンスが第2のキャパシタ
C2のキャパシタンスより大きい場合、初期付勢による
変化が負荷RL に依存する第2のキャパシタC2を横切
るVpeak/2より大きい電圧を生じる可能性がある。本
発明の装置19は何周期か動作をした後には、電圧はV
peak/2で安定する。
【0024】本発明の装置19の別の実施例が図5に示さ
れる。電圧監視回路が上記の回路に付加されている。電
圧監視回路は第3のキャパシタC3と直列に接続された
第5のダイオードD5を含む。直列接続はラインL1の
入力に結合された第5のダイオードD5の陽極によって
ライン入力L1,およびニュートラル入力Nの間に結合
されている。第6の抵抗R6と直列に接続された第5の
抵抗R5を有する電圧分割器は入力電圧に依存した予測
された電圧降下を生成する第3のキャパシタC3と並列
に接続されている。調整用のツェナ−ダイオ−ドD5を
する陰極は第5と第6の抵抗R5、R6の間に形成され
た共通ノードdに結合され、陽極は第3npnトランジ
スタQ3のベース45に結合されている。この実施例で
は、ツェナ−ダイオ−ドD6のツェナ−電圧値は10V
である。他のツェナ−電圧の数値は適切な第5から第6
の抵抗R5、R6比の関数である。第3のトランジスタ
Q3のコレクタ47は第1のトランジスタQ1のエミッタ
33に接続されている。第3のトランジスタのエミッタ49
は回路共通部Nに接続されている。
れる。電圧監視回路が上記の回路に付加されている。電
圧監視回路は第3のキャパシタC3と直列に接続された
第5のダイオードD5を含む。直列接続はラインL1の
入力に結合された第5のダイオードD5の陽極によって
ライン入力L1,およびニュートラル入力Nの間に結合
されている。第6の抵抗R6と直列に接続された第5の
抵抗R5を有する電圧分割器は入力電圧に依存した予測
された電圧降下を生成する第3のキャパシタC3と並列
に接続されている。調整用のツェナ−ダイオ−ドD5を
する陰極は第5と第6の抵抗R5、R6の間に形成され
た共通ノードdに結合され、陽極は第3npnトランジ
スタQ3のベース45に結合されている。この実施例で
は、ツェナ−ダイオ−ドD6のツェナ−電圧値は10V
である。他のツェナ−電圧の数値は適切な第5から第6
の抵抗R5、R6比の関数である。第3のトランジスタ
Q3のコレクタ47は第1のトランジスタQ1のエミッタ
33に接続されている。第3のトランジスタのエミッタ49
は回路共通部Nに接続されている。
【0025】もしも入力電圧が125Vacあるいは1
30VRMS より小さければ、第3のキャパシタC3を横
切る直流電圧はほぼ184Vあるいはそれより少ない。
第5および第6の抵抗R5,R6によって形成された電
圧分割器は第5の抵抗R5の両端にほぼ174Vを生じ
るように第6抵抗R6の両端にほぼ10Vの電圧降下を
生成する。第3のトランジスタQ3はもし入力電圧源27
が130VRMS 以下であれば、ダーリントントランジス
タ対Q2a 、Q2b を半波整流器として回路を十分に維
持するように第1のトランジスタQ1がオンになること
を阻止する。入力電圧が130VRMS より大きいと第3
のトランジスタQ3はオンになり、前に記述されたよう
に回路が動作させる。
30VRMS より小さければ、第3のキャパシタC3を横
切る直流電圧はほぼ184Vあるいはそれより少ない。
第5および第6の抵抗R5,R6によって形成された電
圧分割器は第5の抵抗R5の両端にほぼ174Vを生じ
るように第6抵抗R6の両端にほぼ10Vの電圧降下を
生成する。第3のトランジスタQ3はもし入力電圧源27
が130VRMS 以下であれば、ダーリントントランジス
タ対Q2a 、Q2b を半波整流器として回路を十分に維
持するように第1のトランジスタQ1がオンになること
を阻止する。入力電圧が130VRMS より大きいと第3
のトランジスタQ3はオンになり、前に記述されたよう
に回路が動作させる。
【0026】本発明の好ましい実施形態が説明された
が、以下の特許請求の範囲に記載された本発明の技術的
範囲から逸脱することなく種々の変形が可能であること
は当業者には明白であろう。
が、以下の特許請求の範囲に記載された本発明の技術的
範囲から逸脱することなく種々の変形が可能であること
は当業者には明白であろう。
【図1】本発明の実施形態の2入力電圧のCATVセッ
トトップ端末のブロック図。
トトップ端末のブロック図。
【図2】充電位置で示された機械的スイッチの簡単化さ
れた電気回路図。
れた電気回路図。
【図3】放電位置で示された機械的スイッチの簡単化さ
れた電気回路図。
れた電気回路図。
【図4】本発明の好ましい実施形態の電気回路図。
【図5】本発明の別の実施形態の電気回路図。
【図6】回路の種々の部分の電圧曲線図。
Claims (23)
- 【請求項1】 交流電源からの交流を直流に選択的に変
換する電圧変換装置において、 交流電源のラインと結合された第1の交流入力端子と、 交流電源のニュートラルと結合された第2の交流入力端
子と、 正の直流出力端子と、 前記第2の交流入力端子と直接接続されている負の直流
出力端子と、 前記第1の交流入力端子と直接接続された整流器と、 前記直流出力端子と選択的に結合される第1のおよび第
2のキャパシタとを具備し、 前記第2のキャパシタは前記正および負の直流出力端子
間に結合され、 さらに、前記第1のキャパシタを前記第1のキャパシタ
が前記第2のキャパシタと直列に結合される第1の状態
において前記整流器と結合し、第2の状態において第1
のキャパシタと第2のキャパシタとを並列に接続するス
イッチを具備していることを特徴とする電圧変換装置。 - 【請求項2】 前記スイッチが交流電源に応答する請求
項1記載の装置。 - 【請求項3】 前記第1の状態が交流電源の正の半波と
して定められ、前記第2の状態が交流電源の負の半波と
して定められる請求項2記載の装置。 - 【請求項4】 前記スイッチが第1および第2のスイッ
チを具備している請求項3記載の装置。 - 【請求項5】 前記第1のスイッチは、第1の電気ノー
ドにおいて結合された直列接続された第1および第2の
電流制限抵抗を有し、前記第1の抵抗は前記整流器にお
ける第2の電気ノードに結合され、前記第2の抵抗は前
記正の出力端子に結合され、 さらに、前記第1の電気ノードに陰極が結合され、前記
正の出力端子に陽極が結合されている保護ダイオードを
具備し、 前記第1の電気ノードはダーリントントランジスタのベ
ースに結合されていることを特徴とする請求項4記載の
装置。 - 【請求項6】 前記第2のスイッチは、交流電源のライ
ンおよび第2の端子に結合された第1の端子を有する第
3の電流制限抵抗と、 ベース、エミッタ、コレクタを有する第1の小信号トラ
ンジスタと、前記第1の電気ノードに結合された第2の
端子を有する前記第4の電流制限抵抗とを具備し、 前記第1のトランジスタのベースは前記第3の電流制限
抵抗の前記第2の端子に結合され、そのエミッタは前記
負の直流出力端子に結合され、コレクタは第4の電流制
限抵抗の第1の端子に結合されていることを特徴とする
請求項5記載の装置。 - 【請求項7】 さらに、前記スイッチの動作を禁止する
予め選択されたレベル以上の入力電圧に応答する電圧監
視装置を具備している請求項6記載の装置。 - 【請求項8】 ケーブルテレビセットトップ端末で使用
するための交流電源からの交流を直流に選択的に変換す
る電圧変換装置において、 交流電源のラインと結合された第1の交流入力端子と、 交流電源のニュートラルと結合された第2の交流入力端
子と、 正の直流出力端子と、 前記第2の交流入力端子と直接接続されている負の直流
出力端子と、 前記第1の交流入力端子と直接接続された整流器と、 前記直流出力端子と選択的に結合される第1のおよび第
2のキャパシタとを具備し、 前記第2のキャパシタは前記正および負の直流出力端子
間に結合され、 さらに、前記第1のキャパシタを前記第1のキャパシタ
が前記第2のキャパシタと直列に結合される第1の状態
において前記整流器と結合し、第2の状態において第1
のキャパシタと第2のキャパシタとを並列に接続するス
イッチを具備していることを特徴とする電圧変換装置。 - 【請求項9】 前記スイッチが交流電源に応答する請求
項8記載の装置。 - 【請求項10】 前記第1の状態が交流電源の正の半波
として定められ、前記第2の状態が交流電源の負の半波
として定められる請求項9記載の装置。 - 【請求項11】 前記スイッチがさらに第1および第2
のスイッチを具備する請求項10記載の装置。 - 【請求項12】 前記第1のスイッチは、第1の電気ノ
ードにおいて結合された直列接続された第1および第2
の電流制限抵抗を有し、前記第1の抵抗は前記整流器に
おける第2の電気ノードに結合され、前記第2の抵抗は
前記正の出力端子に結合され、 さらに、前記第1の電気ノードに陰極が結合され、前記
正の出力端子に陽極が結合されている保護ダイオードを
具備し、 前記第1の電気ノードはダーリントントランジスタのベ
ースに結合されていることを特徴とする請求項11記載
の装置。 - 【請求項13】 前記第2のスイッチは、交流電源のラ
インおよび第2の端子に結合された第1の端子を有する
第3の電流制限抵抗と、 ベース、エミッタ、コレクタを有する第1の小信号トラ
ンジスタと、前記第1の電気ノードに結合された第2の
端子を有する前記第4の電流制限抵抗とを具備し、 前記第1のトランジスタのベースは前記第3の電流制限
抵抗の前記第2の端子に結合され、そのエミッタは前記
負の直流出力端子に結合され、コレクタは第4の電流制
限抵抗の第1の端子に結合されていることを特徴とする
請求項12記載の装置。 - 【請求項14】 交流電源を接続するための電圧変換装
置において、 整流器と、 第1および第2のキャパシタとを具備し、 前記第2のキャパシタは直流出力を直接横切って結合さ
れ、 さらに、前記第1のキャパシタを前記第1のキャパシタ
が前記第2のキャパシタと直列に結合される第1の状態
において前記整流器と結合し、第2の状態において第1
のキャパシタと第2のキャパシタとを並列に接続するス
イッチを具備していることを特徴とする電圧変換装置。 - 【請求項15】 前記スイッチは前記第1の状態中前記
第1および第2のキャパシタの前記直列接続の両端間に
電圧を提供する請求項14記載の装置。 - 【請求項16】 前記スイッチは第2の状態中において
前記並列接続に対する電流を阻止する請求項15記載の
装置。 - 【請求項17】 前記第1の状態は交流電源の正の半波
として定められ、第2の状態は交流電源の負の半波とし
て定められる請求項16記載の装置。 - 【請求項18】 さらに、前記スイッチの動作を禁止す
る予め選択されたレベル以上の入力電圧に応答する電圧
監視装置を具備している請求項17記載の装置。 - 【請求項19】 交流源を接続するためのCATVセッ
トトップ端末で使用する電圧変換装置において、 整流器と、 第1および第2のキャパシタとを具備し、 前記第2のキャパシタは直流出力を直接横切って結合さ
れ、 さらに、前記第1のキャパシタを前記第1のキャパシタ
が前記第2のキャパシタと直列に結合される第1の状態
において前記整流器と結合し、第2の状態において第1
のキャパシタと第2のキャパシタとを並列に接続するス
イッチを具備していることを特徴とする電圧変換装置。 - 【請求項20】 前記スイッチは前記第1の状態中前記
第1および第2のキャパシタの前記直列接続の両端間に
電圧を提供する請求項19記載の装置。 - 【請求項21】 前記スイッチは第2の状態中において
前記並列接続に対する電流を阻止する請求項20記載の
装置。 - 【請求項22】 前記第1の状態は交流電源の正の半波
として定められ、第2の状態は交流電源の負の半波とし
て定められる請求項21記載の装置。 - 【請求項23】 さらに、前記スイッチの動作を禁止す
る予め選択されたレベル以上の入力電圧に応答する電圧
監視装置を具備している請求項22記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US929714 | 1997-09-15 | ||
US08/929,714 US5914869A (en) | 1997-09-15 | 1997-09-15 | Ac/dc transformerless voltage converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11252921A true JPH11252921A (ja) | 1999-09-17 |
Family
ID=25458332
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10210033A Pending JPH11252921A (ja) | 1997-09-15 | 1998-07-24 | 電圧変換装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5914869A (ja) |
EP (1) | EP0902530A3 (ja) |
JP (1) | JPH11252921A (ja) |
AU (1) | AU7991998A (ja) |
CA (1) | CA2237288A1 (ja) |
Cited By (4)
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---|---|---|---|---|
JP2001169537A (ja) * | 1999-12-08 | 2001-06-22 | Sanyo Electric Co Ltd | チャージポンプ回路 |
JP2001231249A (ja) * | 1999-12-08 | 2001-08-24 | Sanyo Electric Co Ltd | チャージポンプ回路 |
KR100729702B1 (ko) | 2004-03-30 | 2007-06-19 | 산요덴키가부시키가이샤 | 구동 회로 |
JP2013526823A (ja) * | 2010-05-14 | 2013-06-24 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 適応型回路 |
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US6597591B2 (en) * | 2001-12-03 | 2003-07-22 | Adda Corporation | Transformerless AC/DC converter |
US7737658B2 (en) * | 2003-10-27 | 2010-06-15 | Sony Corporation | Battery packs having a charging mode and a discharging mode |
TWI344258B (en) * | 2005-08-19 | 2011-06-21 | Delta Electronics Inc | Motor driving method and device thereof |
US8233301B1 (en) | 2008-12-20 | 2012-07-31 | Sensorlink Corporation | Impedance dropping dc power supply having an impedance controlled converter |
US10389507B2 (en) * | 2015-10-20 | 2019-08-20 | Analog Devices Global | System for power transfer and duplex communication via single isolation device |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JPS6025391U (ja) * | 1983-07-27 | 1985-02-21 | 日本ケミコン株式会社 | 電源装置 |
AT384694B (de) * | 1985-12-10 | 1987-12-28 | Uher Ag | Spannungswandlerschalter |
US4882665A (en) * | 1988-06-10 | 1989-11-21 | Choi Keh Kun | High frequency, high power, power supply |
JPH02146955A (ja) * | 1988-08-30 | 1990-06-06 | Michiko Naito | 静電トランス |
EP0560666A2 (en) * | 1992-03-10 | 1993-09-15 | Fu Ming Zhou | DC voltage divider |
-
1997
- 1997-09-15 US US08/929,714 patent/US5914869A/en not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-05-11 CA CA002237288A patent/CA2237288A1/en not_active Abandoned
- 1998-06-09 EP EP98304540A patent/EP0902530A3/en not_active Withdrawn
- 1998-07-24 JP JP10210033A patent/JPH11252921A/ja active Pending
- 1998-08-11 AU AU79919/98A patent/AU7991998A/en not_active Abandoned
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JP2001169537A (ja) * | 1999-12-08 | 2001-06-22 | Sanyo Electric Co Ltd | チャージポンプ回路 |
JP2001231249A (ja) * | 1999-12-08 | 2001-08-24 | Sanyo Electric Co Ltd | チャージポンプ回路 |
KR100729702B1 (ko) | 2004-03-30 | 2007-06-19 | 산요덴키가부시키가이샤 | 구동 회로 |
JP2013526823A (ja) * | 2010-05-14 | 2013-06-24 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 適応型回路 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0902530A2 (en) | 1999-03-17 |
CA2237288A1 (en) | 1999-03-15 |
EP0902530A3 (en) | 2000-05-10 |
US5914869A (en) | 1999-06-22 |
AU7991998A (en) | 1999-03-25 |
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