JPH1137600A - Power source for peltier element - Google Patents

Power source for peltier element

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JPH1137600A
JPH1137600A JP9205313A JP20531397A JPH1137600A JP H1137600 A JPH1137600 A JP H1137600A JP 9205313 A JP9205313 A JP 9205313A JP 20531397 A JP20531397 A JP 20531397A JP H1137600 A JPH1137600 A JP H1137600A
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voltage
output
peltier element
power supply
peltier
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Katsuhiko Yamamoto
克彦 山本
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Aisin Seiki Co Ltd
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    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2321/00Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B2321/02Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effects; using Nernst-Ettinghausen effects
    • F25B2321/021Control thereof
    • F25B2321/0212Control thereof of electric power, current or voltage

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a power source for a small-sized cooling/heating Peltier element of a low cost by providing a full wave rectifying device and a voltage converting means for stepwisely converting an output voltage of the device, thereby stepwisely changing the voltage. SOLUTION: The power source for a Peltier element comprises a full wave rectifying device 10 having a smoothing capacitor 11 for converting AC into DC and removing a ripple. In this case, an output voltage V1 of the device 10 can be stepwisely converted to any voltage of Vo (base voltage), Vo+a1, Vo+a2,..., or Vo+an by a voltage converting means having a DC-DC converter 21, constant voltage circuit 22 and coil 23. And, a second smoothing capacitor 31 is inserted parallel to an output side of the voltage converting means, and a changeover switch 35 for inverting polarity of the output voltage is interposed between an output side of the converting means and the Peltier element 81. And, a switching device 41 is inserted parallel to the converting means to output the output voltage of the device 10 directly to the element 81.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【技術分野】本発明は,冷暖房用のペルチェ素子を駆動
する電源装置に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a power supply device for driving a Peltier element for cooling and heating.

【0002】[0002]

【従来技術】電流の方向に対応して発熱反応または吸熱
反応を行うペルチェ素子を利用した冷暖房装置が知られ
ている。そして,ペルチェ素子を駆動する電源装置は,
特に冷房モードの場合には,ペルチェ素子から発生する
ジュール熱を極力低めに押さえることが肝要である。ペ
ルチェ素子で発生するジュール熱は,冷房効果を相殺す
ると共に過大な場合にはペルチェ素子に対してファンな
どの放熱手段が必要となるからである。
2. Description of the Related Art A cooling / heating device using a Peltier element that performs an exothermic reaction or an endothermic reaction in accordance with the direction of a current is known. And the power supply that drives the Peltier element
Particularly in the case of the cooling mode, it is important to keep the Joule heat generated from the Peltier element as low as possible. This is because the Joule heat generated in the Peltier element cancels the cooling effect and, if excessive, requires heat dissipation means such as a fan for the Peltier element.

【0003】図3に示すように,ペルチェ素子81に対
する簡易な駆動電源回路90は,交流電圧Vacを直流
電圧V1に変換する全波整流デバイス91と,出力電圧
(電流)の極性を切り換える切換スイッチ92を基本構
成要素とする。同図において,符号911はリップルを
除去する平滑用コンデンサ,符号951はAC電源,符
号952は変圧器,符号93はペルチェ素子81に対す
る入力をオンオフさせるためのスイッチング素子であ
る。
As shown in FIG. 3, a simple drive power supply circuit 90 for a Peltier element 81 includes a full-wave rectifying device 91 for converting an AC voltage Vac to a DC voltage V1, and a changeover switch for switching the polarity of an output voltage (current). 92 is a basic component. In the figure, reference numeral 911 denotes a smoothing capacitor for removing a ripple, reference numeral 951 denotes an AC power supply, reference numeral 952 denotes a transformer, and reference numeral 93 denotes a switching element for turning on and off an input to the Peltier element 81.

【0004】そして,上記平滑用コンデンサ911によ
り出力電圧V1から交流成分をできるだけ除去すること
が重要であり,通常10000〜30000μF,3〜
4A程度のコンデンサが用いられている。ペルチェ素子
81に印加される電圧の交流成分は,冷却作用に寄与せ
ずペルチェ素子81にジュール熱を発生させるからであ
る。しかしながら,上記簡易回路90では,電圧調整手
段が存在しないから,AC電源951の電圧変動(約9
0〜110V)が,そのままペルチェ素子81の駆動電
圧V1となって表れる。
[0004] It is important to remove the AC component from the output voltage V1 as much as possible by the smoothing capacitor 911.
A capacitor of about 4A is used. This is because the AC component of the voltage applied to the Peltier element 81 generates Joule heat in the Peltier element 81 without contributing to the cooling action. However, in the simple circuit 90, since there is no voltage adjusting means, the voltage fluctuation of the AC power supply 951 (about 9
0 to 110 V) directly appears as the drive voltage V1 of the Peltier element 81.

【0005】そのため,電圧の低い場合には,ペルチェ
素子81が充分に冷却作用を発揮することができず,一
方,電圧が高すぎる場合には電圧の2乗に比例してジュ
ール熱が増加することから,冷房効果を大幅に低下させ
ると共にジュール熱が過大な場合にはペルチェ素子に対
する放熱用のファンを高回転で作動させるようになる等
の無駄が増大する。また,ペルチェ素子81に対して電
圧を印加する場合に,段階的に電圧を上げていくことが
できず,素子81にいきなり最大電圧が印加されること
になる。そのため,ペルチェ素子に対して電気的な衝撃
を与えることとなり,ペルチェ素子の寿命が低下すると
いう問題もある。
[0005] Therefore, when the voltage is low, the Peltier element 81 cannot exert a sufficient cooling effect. On the other hand, when the voltage is too high, Joule heat increases in proportion to the square of the voltage. Accordingly, the cooling effect is significantly reduced, and when the Joule heat is excessive, waste such as operating the fan for radiating heat to the Peltier element at a high speed increases. Further, when a voltage is applied to the Peltier element 81, the voltage cannot be increased stepwise, and the maximum voltage is applied to the element 81 immediately. Therefore, an electric shock is applied to the Peltier element, and there is a problem that the life of the Peltier element is shortened.

【0006】そこで,図4に示すように,入力変圧器を
タップ付きの変圧器955とし,図示しない電圧検出手
段または温度検知手段により出力電圧V1または温度を
検知し,変圧器955の適当なタップに切り換える電源
回路900も用いられている。同図の符号931〜93
3は変圧器955のタップを選択するためのスイッチン
グ素子である。そして,この回路900の場合には,ペ
ルチェ素子81に電圧を印加する場合に,低い電圧(タ
ップ)から徐々に電圧(タップ)を上げて行くことがで
きるから,ペルチェ素子81に対する電気的な衝撃を抑
制し,素子の寿命を高めることができる。
Therefore, as shown in FIG. 4, the input transformer is a transformer 955 with a tap, and the output voltage V1 or the temperature is detected by voltage detecting means or temperature detecting means (not shown). Is also used. Reference numerals 931 to 93 in FIG.
Reference numeral 3 denotes a switching element for selecting a tap of the transformer 955. In the case of the circuit 900, when a voltage is applied to the Peltier element 81, the voltage (tap) can be gradually increased from a low voltage (tap). And the life of the element can be increased.

【0007】[0007]

【解決しようとする課題】しかしながら,電圧調整機能
付きの上記電源回路900には,次のような問題点があ
る。それは,スイッチング素子931〜933は,負荷
電流を直接開閉するから遮断容量の大きいものが必要で
あり,高価であると共に比較的大型となる。そして,切
り換え可能な電圧のステップ数(変圧器タップ数)に比
例してスイッチング素子の数が増加してコスト及びスペ
ースが増大し,特に出力ステップ数を多くしてきめの細
かい制御を行おうとする場合には,装置が大型化して高
コストとなる。
However, the power supply circuit 900 having the voltage adjustment function has the following problems. That is, the switching elements 931 to 933 need to have a large breaking capacity because they directly open and close the load current, and are expensive and relatively large. When the number of switching elements increases in proportion to the number of switchable voltage steps (the number of transformer taps), the cost and space increase, and especially when the number of output steps is increased to perform fine-grained control In this case, the size of the apparatus is increased and the cost is increased.

【0008】一方,簡易型の電源回路90の場合には,
前記のようにその機能が劣るのに加えて,平滑用のコン
デンサー911の容量が大きくなり比較的大型になると
いう問題がある(このことは電圧調整付き回路900で
も同様である)。それは,全波整流回路の出力電圧が最
終段の出力となるためリップルの多くを除去しなければ
ならず,かつ平滑用コンデンサ911が除去しなければ
ならないリップルが,全波整流回路から出る波高値の大
きなリップルであると共に,その周波数が比較的低周波
数の商用周波数を基本周波数とするリップルであるから
である。
On the other hand, in the case of the simple power supply circuit 90,
As described above, in addition to its function being inferior, there is a problem that the capacity of the smoothing capacitor 911 becomes large and relatively large (this is the same in the circuit 900 with voltage adjustment). That is, since the output voltage of the full-wave rectifier circuit is the output of the final stage, much of the ripple must be removed, and the ripple that must be removed by the smoothing capacitor 911 is the peak value of the full-wave rectifier circuit. This is because the ripple is a ripple having a relatively low commercial frequency as a fundamental frequency.

【0009】そのため,コンデンサの占めるスペースが
大きくなり装置の小型化を妨げる大きな一因となってい
る。本発明は,かかる従来の問題点に鑑みてなされたも
のであり,出力電圧を段階的に変えることができると共
に小型で安価な冷暖房用ペルチェ素子の電源装置を提供
しようとするものである。
For this reason, the space occupied by the capacitor is increased, which is one of the major factors that hinder the miniaturization of the device. The present invention has been made in view of such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a small and inexpensive Peltier element power supply device for cooling and heating which can change the output voltage stepwise.

【0010】[0010]

【課題の解決手段】本発明は,冷暖房用のペルチェ素子
を駆動する電源装置であって,交流を直流に変換すると
共にリップルを除去する平滑用コンデンサを備えた全波
整流デバイスと,上記全波整流デバイスの出力電圧V1
を切換手段によりVo,Vo+a1,Vo+a2,・・
・,またはVo+anのいずれかの電圧に段階的に切り
換え可能な電圧変換手段と,上記電圧変換手段の出力側
に並列に挿入された第2の平滑用コンデンサと,上記電
圧変換手段の出力側とペルチェ素子との間に挿入され出
力電圧の極性を反転させる切換スイッチとを有してお
り,上記電圧変換手段は,上記全波整流デバイスの出力
電圧V1をフィードバック信号零時において上記ベース
電圧Voに変換する出力端子及び出力フィードバック端
子を備えたDC−DCコンバータと,ツェナーダイオー
ド及びスイッチング素子を並列接続したオンオフ可能な
定電圧回路A1,A2,・・・Anを単一または複数直
列に接続してなる電圧補正回路と,上記DC−DCコン
バータの出力端子に直列に接続されたコイルとを備えて
おり,上記電圧補正回路を上記DC−DCコンバータの
出力フィードバック端子とコイルの出力側端子との間に
接続し,上記コイルの出力側に上記第2平滑用コンデン
サを接続してなることを特徴とするペルチェ素子の電源
装置にある。
The present invention relates to a power supply device for driving a Peltier element for cooling and heating, comprising: a full-wave rectifying device having a smoothing capacitor for converting AC to DC and removing ripples; Output voltage V1 of rectifier device
By switching means Vo, Vo + a1, Vo + a2,.
.. A voltage conversion means that can be switched in a stepwise manner to either the voltage of Vo or an, a second smoothing capacitor inserted in parallel with an output side of the voltage conversion means, and an output side of the voltage conversion means. A switching switch inserted between the Peltier device and the output switch for inverting the polarity of the output voltage. A DC-DC converter having an output terminal and an output feedback terminal for conversion, and a constant voltage circuit A1, A2,... And a coil connected in series with the output terminal of the DC-DC converter. A power supply for the Peltier device, wherein a path is connected between an output feedback terminal of the DC-DC converter and an output terminal of the coil, and the second smoothing capacitor is connected to an output side of the coil. In the device.

【0011】本発明において特に注目すべきことは,電
圧変換手段のDC−DCコンバータの出力フィードバッ
ク端子に電圧補正回路の出力をフィードバックしたこと
である。そして,上記電圧補正回路は,ツェナーダイオ
ード及びスイッチング素子を並列接続したオンオフ可能
な定電圧回路A1,A2,・・・Anを単一または複数
直列に接続してあることである。
What is particularly notable in the present invention is that the output of the voltage correction circuit is fed back to the output feedback terminal of the DC-DC converter of the voltage conversion means. The voltage correction circuit is configured such that on / off constant voltage circuits A1, A2,... An in which a Zener diode and a switching element are connected in parallel are connected in a single or a plurality of series.

【0012】それ故,例えば,上記定電圧回路A1,A
2,・・・Anのいずれか,例えば定電圧回路Aiをオ
ン(スィッチング素子をオフにしてツェナーダイオード
の電圧Viを出力させる)させ,その他をオフ(スィッ
チング素子をオンにしてツェナーダイオードの電圧を出
力を殺す)にすることにより,定電圧回路Aiの電圧V
iがDC−DCコンバータにフィードバックされ,DC
−DCコンバータの出力はフィードバック値が零の場合
のベース電圧Voから(Vo+Vi)にシフトされる。
Therefore, for example, the constant voltage circuits A1, A
An, for example, turns on the constant voltage circuit Ai (turns off the switching element to output the voltage Vi of the Zener diode), and turns off the other (turns on the switching element and turns off the voltage of the Zener diode). Output is killed), so that the voltage V
i is fed back to the DC-DC converter, and DC
The output of the DC converter is shifted from the base voltage Vo when the feedback value is zero to (Vo + Vi).

【0013】即ち,単一または複数の定電圧回路A1,
A2,・・・Anのツェナーダイオード電圧をV1,V
2,・・・,Vnのように異なる値に設定し,定電圧回
路A1,A2,・・・Anのスイッチング素子を上記に
準じて一個だけオン動作させることにより,DC−DC
コンバータの出力電圧をVo,Vo+V1,Vo+V
2,・・・,またはVo+Vnのいずれかの電圧に段階
的に切り換えることができる。その結果,一個の定電圧
回路をオンさせることにより,電源装置の出力電圧を,
定電圧回路A1,A2,・・・Anの数nに1を加えた
段数に切換ることができるようになる。
That is, a single or a plurality of constant voltage circuits A1,
A2... An Zener diode voltage is V1, V
2,..., Vn, and only one switching element of the constant voltage circuits A1, A2,.
The output voltage of the converter is Vo, Vo + V1, Vo + V
, Or Vo + Vn. As a result, by turning on one constant voltage circuit, the output voltage of the power supply
.. An can be switched to the number of stages obtained by adding 1 to the number n of the constant voltage circuits A1, A2,.

【0014】また,複数の定電圧回路例えばi個の定電
圧回路をオンさせた場合には,それぞれオンされた定電
圧回路の電圧が上記ベース電圧Voに加算されて出力さ
れる。例えば,定電圧回路A1,A2,・・・Anのツ
ェナーダイオードの電圧を請求項3に記載のように同一
値Vaとした場合には,電圧変換手段の出力電圧は(V
o+i×Va)となる。その結果,出力電圧はVo〜
(Vo+n×Va)の間で等間隔に段階的に変化させる
ことができるようになる。
When a plurality of constant voltage circuits, for example, i constant voltage circuits are turned on, the voltages of the turned on constant voltage circuits are added to the base voltage Vo and output. For example, when the voltages of the Zener diodes of the constant voltage circuits A1, A2,... An are set to the same value Va as described in claim 3, the output voltage of the voltage conversion means becomes (V
o + i × Va). As a result, the output voltage is Vo ~
(Vo + n × Va) can be changed stepwise at equal intervals.

【0015】そして,出力の電圧数を変化させるために
フィードバック回路に用いられる上記定電圧回路は,電
流の小さい制御用の素子からなり,電流容量(電力)の
小さい回路素子(ツェナーダイオード及びスイッチング
素子)でよいから,定電圧回路のサイズは小さくかつ安
価である。従って,定電圧回路A1,A2,・・・An
の数を増加させてもコスト及びスペースの増加は少なく
なる。
The constant voltage circuit used in the feedback circuit for changing the number of output voltages is composed of a control element having a small current, and a circuit element having a small current capacity (power) (a zener diode and a switching element). ), The size of the constant voltage circuit is small and inexpensive. Therefore, the constant voltage circuits A1, A2,.
The increase in cost and space is reduced by increasing the number of.

【0016】即ち,図4に示した従来の電圧調整機能付
きの電源装置900の場合には,各スイッチング素子9
31〜933は負荷電流をオンオフするため,素子93
1〜933が高コストかつ大型である。そして,図2に
の直線69に示すように,切換可能な電圧ステップ数に
比例して,コスト及びサイズは大きく増加する。それに
対して,本発明の電源装置においては,図2の直線61
に示すように,切換可能な出力電圧のステップ数を増加
してもコストやスペースの増加は小さくなる。
That is, in the case of the conventional power supply device 900 having a voltage adjusting function shown in FIG.
Elements 31 to 933 turn on and off the load current.
1 to 933 are expensive and large. As shown by a straight line 69 in FIG. 2, the cost and the size increase greatly in proportion to the number of voltage steps that can be switched. On the other hand, in the power supply device of the present invention, the straight line 61 in FIG.
As shown in (1), even if the number of steps of the output voltage that can be switched is increased, the increase in cost and space is reduced.

【0017】また,本発明にかかる電源回路の第1,第
2平滑用コンデンサの容量及びサイズは,従来装置の平
滑用コンデンサに比べて大幅に小さくなる。即ち,本発
明の装置では,全波整流回路の出力は,DC−DCコン
バータの入力電圧であり最終段の出力ではないから,リ
ップルが多めに残っても問題はなく,第1の平滑用コン
デンサの容量は従来よりも大幅に小さくて良い。
Further, the capacities and sizes of the first and second smoothing capacitors of the power supply circuit according to the present invention are significantly smaller than those of the conventional device. That is, in the device of the present invention, since the output of the full-wave rectifier circuit is the input voltage of the DC-DC converter and not the output of the final stage, there is no problem even if a large amount of ripple remains. May be much smaller than before.

【0018】また,次段のDC−DCコンバータの出力
に含まれるリップルは,数V以下であるから,その波高
値は小さくかつ高周波であるため,第2の平滑用コンデ
ンサの容量は第1平滑用コンデンサよりも更に小さくて
よい。上記のように,従来装置において比較的大きなス
ペースを占めていた平滑用コンデンサのスペースが少な
くなり,装置の小型化に寄与することができる。
Since the ripple included in the output of the DC-DC converter at the next stage is several volts or less, the peak value is small and the frequency is high, so the capacitance of the second smoothing capacitor is the first smoothing capacitor. It may be smaller than the capacitor for use. As described above, the space for the smoothing capacitor, which occupies a relatively large space in the conventional device, is reduced, which can contribute to downsizing of the device.

【0019】それ故,本発明によれば,低コストかつ小
型のまま,出力電圧数を増やしてペルチェ素子を効率的
かつ適切に制御することができる。即ち,適切な出力電
圧をペルチェ素子に印加することにより,効率的で良好
な冷暖房制御特性を得ることができ,また,ペルチェ素
子に対する起動時の電圧を徐々に増加させることがで
き,ペルチェ素子に対する電気的な衝撃を和らげ,素子
を長寿命化することができる。
Therefore, according to the present invention, it is possible to efficiently and appropriately control the Peltier element by increasing the number of output voltages while maintaining low cost and small size. That is, by applying an appropriate output voltage to the Peltier element, efficient and good cooling / heating control characteristics can be obtained, and the voltage at the time of starting the Peltier element can be gradually increased. The electric shock can be reduced and the life of the element can be extended.

【0020】なお,請求項2に記載のように,上記電圧
変換手段に並列にスイッチングデバイスを挿入し,この
スイッチングデバイスをオンオフ動作させるようにする
ことが好ましい。スイッチングデバイスをオフさせた場
合は,その出力電圧は前記と同じであるが,スイッチン
グデバイスをオンさせることにより全波整流デバイスの
出力電圧V1を直接ペルチェ素子に出力することが可能
となる。
It is preferable that a switching device is inserted in parallel with the voltage conversion means so that the switching device is turned on and off. When the switching device is turned off, the output voltage is the same as described above, but by turning on the switching device, the output voltage V1 of the full-wave rectifier device can be directly output to the Peltier element.

【0021】この出力電圧V1は,リップルを多く含ん
だ電圧であるが,暖房モードでペルチェ素子を動作させ
る場合には,リップルの存在は殆ど問題にならない。従
って,新たにもう一つの高い出力電圧V1によりペルチ
ェ素子を駆動することができるようになる。
The output voltage V1 is a voltage containing a large amount of ripples. However, when the Peltier element is operated in the heating mode, the existence of the ripples does not substantially matter. Therefore, the Peltier element can be driven by another new output voltage V1.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

実施形態例 本例は,冷暖房用のペルチェ素子81を駆動する電源装
置である。図1に示すように,本例の電源装置1は,交
流を直流に変換すると共にリップルを除去する平滑用コ
ンデンサ11を出力側に備えた全波整流デバイス10
と,全波整流デバイス10の出力電圧V1を切換手段に
よりVo,Vo+a1,Vo+a2,・・・,またはV
o+anのいずれかの電圧に段階的に切り換え可能な電
圧変換手段と,上記電圧変換手段の出力側に並列に挿入
された第2の平滑用コンデンサ31と,上記電圧変換手
段の出力側とペルチェ素子81との間に挿入され出力電
圧の極性を反転させる切換スイッチ35とを有してい
る。
Embodiment This embodiment is a power supply device for driving a Peltier element 81 for cooling and heating. As shown in FIG. 1, a power supply device 1 of the present embodiment includes a full-wave rectifier device 10 having an output side including a smoothing capacitor 11 for converting AC to DC and removing ripples.
And the output voltage V1 of the full-wave rectifier device 10 is switched to Vo, Vo + a1, Vo + a2,.
voltage conversion means that can be switched stepwise to any voltage of o + an, a second smoothing capacitor 31 inserted in parallel with the output side of the voltage conversion means, an output side of the voltage conversion means and a Peltier element And a changeover switch 35 inserted between the switch 81 and the output switch 81 for inverting the polarity of the output voltage.

【0023】上記電圧変換手段は,全波整流デバイス1
0の出力電圧V1をフィードバック信号零時においてベ
ース電圧Voに変換する出力端子p2及び出力フィード
バック端子p4を備えたDC−DCコンバータ(IC)
21と,ツェナーダイオード221及びスイッチング素
子222を並列接続したオンオフ可能な定電圧回路22
を単一(図1)または複数直列に(=図示略)接続して
なる電圧補正回路と,DC−DCコンバータ21の出力
端子p2に直列に接続されたコイル23とを備えてい
る。そして,上記電圧補正回路をDC−DCコンバータ
21の出力フィードバック端子p4とコイル23の出力
側端子との間に接続し,コイル23の出力側に第2平滑
用コンデンサ31を接続する。
The voltage conversion means is a full-wave rectifier device 1
DC-DC converter (IC) having an output terminal p2 and an output feedback terminal p4 for converting an output voltage V1 of 0 to a base voltage Vo when the feedback signal is zero.
21 and a constant voltage circuit 22 that can be turned on and off by connecting a zener diode 221 and a switching element 222 in parallel.
And a coil 23 connected in series to the output terminal p2 of the DC-DC converter 21. Then, the voltage correction circuit is connected between the output feedback terminal p4 of the DC-DC converter 21 and the output side terminal of the coil 23, and the second smoothing capacitor 31 is connected to the output side of the coil 23.

【0024】また,上記電圧変換手段に並列にスイッチ
ングデバイス41を挿入し,このスイッチングデバイス
41をオン動作させることにより全波整流デバイス10
の出力電圧V1を直接ペルチェ素子81に出力可能とし
てある。図1において,DC−DCコンバータ21の端
子p1は入力端子,p5はコンバータに対する制御信号
入力端子であり,符号33は制御用の起動信号を与える
スイッチングトランジスタである。また,符号51は商
用電源,符号52は変圧器である。
Further, a switching device 41 is inserted in parallel with the voltage conversion means, and the switching device 41 is turned on to thereby turn on the full-wave rectifier device 10.
Can be directly output to the Peltier element 81. In FIG. 1, a terminal p1 of the DC-DC converter 21 is an input terminal, a terminal p5 is a control signal input terminal for the converter, and a reference numeral 33 is a switching transistor for supplying a control start signal. Reference numeral 51 denotes a commercial power supply, and reference numeral 52 denotes a transformer.

【0025】以下それぞれについて説明を補足する。本
例は,ペット用のベッド等に用いる冷暖房用のペルチェ
素子の電源装置1である。商用電源51は定格電圧が1
00Vであるが,約90〜110Vの間で変動する。そ
れを変圧器52により電圧を低減し,全波整流回路10
により整流して平滑用コンデンサ11(3300〜68
00μF)により平滑化する。その出力電圧V1は約2
〜3V(p−p)のリップル成分を含む直流12Vの電
圧である。
The following is a supplementary explanation for each. This example is a power supply device 1 of a Peltier element for cooling and heating used for a pet bed or the like. The commercial power supply 51 has a rated voltage of 1
00V, but fluctuates between about 90-110V. The voltage is reduced by the transformer 52, and the full-wave rectifier circuit 10
And smoothing capacitor 11 (3300-68
(00 μF). Its output voltage V1 is about 2
This is a DC 12 V voltage including a ripple component of 33 V (pp).

【0026】そして,スイッチングデバイス41がオン
の場合には,出力電圧V1がそのままペルチェ素子81
に供給される。ペルチェ素子81を暖房(発熱)モード
で使用する場合には,リップルがあっても問題がないか
らである。そして,暖房モードと冷房(吸熱)モードと
は,切換スイッチ35により出力電圧の極性を反転させ
ることにより制御され,暖房を最も強くする場合に上記
スイッチングデバイス41をオン動作させることにより
最も高い電圧をペルチェ素子81に印加する。
When the switching device 41 is turned on, the output voltage V1 remains unchanged from the Peltier device 81.
Supplied to When the Peltier element 81 is used in the heating (heating) mode, there is no problem even if there is a ripple. The heating mode and the cooling (heat absorption) mode are controlled by inverting the polarity of the output voltage by the changeover switch 35, and when the heating is to be the strongest, the highest voltage is obtained by turning on the switching device 41. Applied to the Peltier element 81.

【0027】スイッチングデバイス41がオフの場合に
は,以下に述べるように電圧変換手段の出力がペルチェ
素子81に供給される。電圧変換手段の前段のDC−D
Cコンバータ21は,出力フィードバック端子p4を有
する1チップのDC−DCコンバータのIC素子であ
り,端子p4の帰還電圧Vfが零の場合にはベース電圧
Voが出力される。そして,帰還電圧Vfは定電圧回路
22の動作状態により以下のように変化する。
When the switching device 41 is off, the output of the voltage conversion means is supplied to the Peltier element 81 as described below. DC-D in front of voltage conversion means
The C converter 21 is an IC element of a one-chip DC-DC converter having an output feedback terminal p4, and outputs the base voltage Vo when the feedback voltage Vf at the terminal p4 is zero. Then, the feedback voltage Vf changes as follows depending on the operation state of the constant voltage circuit 22.

【0028】即ち,図1に示すように,定電圧回路22
が単一の場合において,定電圧回路22のトランジスタ
スイッチング素子222がオンの場合には,帰還電圧V
fはほぼ零であり,上記ベース電圧Voが出力され,定
電圧回路22のトランジスタスイッチング素子222が
オフの場合には,帰還電圧Vfはツェナーダイオード2
21のツェナー電圧Vaがフィードバックされ,出力電
圧は(Vo+Va)にシフトする。
That is, as shown in FIG.
Is single, and when the transistor switching element 222 of the constant voltage circuit 22 is on, the feedback voltage V
f is substantially zero, the base voltage Vo is output, and when the transistor switching element 222 of the constant voltage circuit 22 is off, the feedback voltage Vf is
The Zener voltage Va of 21 is fed back, and the output voltage shifts to (Vo + Va).

【0029】なお,上記ベース電圧Voは,約DC7V
であり,含まれるリップル電圧は約0.1V(p−p)
に低下すると共にリップルの周波数は約60kHZであ
る。そのため,第2平滑用コンデンサ31は330〜1
000μF程度でよく,コイル23は約100μH,3
Aである。そのため,第1,第2平滑用コンデンサ1
1,31及びコイル23を合わせても,従来の平滑用コ
ンデンサ911よりも小型となる。
The base voltage Vo is about 7 VDC.
And the included ripple voltage is about 0.1 V (pp)
And the frequency of the ripple is about 60 kHz. Therefore, the second smoothing capacitor 31 is set at 330-1.
2,000 μF, and the coil 23 is about 100 μH, 3
A. Therefore, the first and second smoothing capacitors 1
Even when the coils 1 and 31 and the coil 23 are combined, the size is smaller than that of the conventional smoothing capacitor 911.

【0030】そして,安価で小サイズの定電圧回路22
を複数(n)個直列に接続することにより,出力電圧を
段階的に増やすことができる。即ち,複数(n個)の同
一の定電圧回路22のうち,例えばi個の定電圧回路2
2をオン(スイッチング素子222をオフ)させた場合
には,それぞれオンされた定電圧回路22の電圧の加算
値が上記ベース電圧Voに加算されて出力される。即
ち,i個の定電圧回路22をオン(スイッチング素子2
22をオフ)させた場合には,出力電圧は(Vo+i×
Va)となる。それ故,出力電圧はVo〜(Vo+n×
Va)の間で等間隔に段階的に変化させることができ
る。
The inexpensive and small-sized constant voltage circuit 22
Are connected in series, the output voltage can be increased stepwise. That is, of the plurality (n) of the same constant voltage circuits 22, for example, i constant voltage circuits 2
When the switch 2 is turned on (the switching element 222 is turned off), the added value of the voltages of the turned on constant voltage circuits 22 is added to the base voltage Vo and output. That is, the i constant voltage circuits 22 are turned on (switching element 2
22 is turned off), the output voltage is (Vo + i ×
Va). Therefore, the output voltage is Vo to (Vo + n ×
Va) can be changed stepwise at equal intervals.

【0031】そして,出力の電圧数を変化させるために
フィードバック回路に用いられる上記定電圧回路22は
制御用の素子からなり,電流容量(電力)の小さいもの
(ツェナーダイオード221及びスイッチング素子22
2)でよいから,定電圧回路22のサイズは小さくかつ
安価である。従って,定電圧回路22の数を増加させて
もコスト及びスペースの増加は少なくなる。
The constant voltage circuit 22 used in the feedback circuit for changing the number of output voltages is composed of control elements, and has a small current capacity (power) (the zener diode 221 and the switching element 22).
2), the size of the constant voltage circuit 22 is small and inexpensive. Therefore, even if the number of the constant voltage circuits 22 is increased, the increase in cost and space is reduced.

【0032】即ち,図4に示した従来の電圧調整機能付
きの電源装置900の場合には,各スイッチング素子9
31〜933は負荷をオンオフするため,素子931〜
933が高コストかつ大型である。そして,図2にの直
線69に示すように,切換可能な電圧ステップ数に比例
して,コスト及びサイズは大きく増加する。それに対し
て,本例の電源装置1においては,図2の直線61に示
すように,切換可能な出力電圧のステップ数を増加して
もコストやスペースの増加は小さくなる。
That is, in the case of the conventional power supply device 900 having a voltage adjusting function shown in FIG.
Elements 31 to 933 turn on and off the load.
933 is expensive and large. As shown by a straight line 69 in FIG. 2, the cost and the size increase greatly in proportion to the number of voltage steps that can be switched. On the other hand, in the power supply device 1 of the present example, as shown by the straight line 61 in FIG. 2, even if the number of steps of the output voltage that can be switched is increased, the increase in cost and space is reduced.

【0033】上記のように,本例によれば,低コストか
つ小型のまま,出力電圧数を増やしてペルチェ素子81
を適切に制御することができる。即ち,起動時には,電
圧を段階的に徐々に増加させることにより,ペルチェ素
子に対する電気的な衝撃を和らげ,また適切な出力電圧
をペルチェ素子に印加することにより,効率的かつ制御
特性の良好な冷暖房制御特性を得ることができる。
As described above, according to this embodiment, the number of output voltages is increased and the Peltier element 81 is kept at a low cost and small size.
Can be appropriately controlled. That is, at the time of start-up, the voltage is gradually increased step by step to reduce the electric shock to the Peltier element, and by applying an appropriate output voltage to the Peltier element, the cooling and heating is efficient and has good control characteristics. Control characteristics can be obtained.

【0034】[0034]

【発明の効果】上記のように本発明によれば,出力電圧
を段階的に変えることができると共に小型で安価な冷暖
房用ペルチェ素子の電源装置を得ることができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a small and inexpensive power supply device for a Peltier element for cooling and heating, which can change the output voltage in a stepwise manner.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施形態例の電源装置の接続図。FIG. 1 is a connection diagram of a power supply device according to an embodiment.

【図2】実施形態例の電源装置において,出力電圧のス
テップ数を変えた場合におけるコストの増加の態様を従
来装置と比較して模式的に示した図。
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating an aspect of an increase in cost when the number of steps of an output voltage is changed in the power supply device according to the embodiment, as compared with a conventional device.

【図3】従来のペルチェ素子の電源装置の回路図(簡易
型)。
FIG. 3 is a circuit diagram (simplified type) of a conventional Peltier element power supply device.

【図4】従来のペルチェ素子の電源装置の回路図(電圧
調整機能付き)。
FIG. 4 is a circuit diagram of a conventional Peltier device power supply device (with a voltage adjusting function).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10...全波整流回路, 21...DC−DCコンバータ, 22...定電圧回路, 23...コイル, p2...出力端子, p4...出力フィードバック端子, 10. . . 21. full-wave rectifier circuit, . . DC-DC converter, 22. . . Constant voltage circuit, 23. . . Coil, p2. . . Output terminal, p4. . . Output feedback terminal,

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 冷暖房用のペルチェ素子を駆動する電源
装置であって,交流を直流に変換すると共にリップルを
除去する平滑用コンデンサを備えた全波整流デバイス
と,上記全波整流デバイスの出力電圧V1を切換手段に
よりVo,Vo+a1,Vo+a2,・・・,またはV
o+anのいずれかの電圧に段階的に切り換え可能な電
圧変換手段と,上記電圧変換手段の出力側に並列に挿入
された第2の平滑用コンデンサと,上記電圧変換手段の
出力側とペルチェ素子との間に挿入され出力電圧の極性
を反転させる切換スイッチとを有しており,上記電圧変
換手段は,上記全波整流デバイスの出力電圧V1をフィ
ードバック信号零時においてベース電圧Voに変換する
出力端子及び出力フィードバック端子を備えたDC−D
Cコンバータと,ツェナーダイオード及びスイッチング
素子を並列接続したオンオフ可能な定電圧回路A1,A
2,・・・Anを単一または複数直列に接続してなる電
圧補正回路と,上記DC−DCコンバータの出力端子に
直列に接続されたコイルとを備えており,上記電圧補正
回路を上記DC−DCコンバータの出力フィードバック
端子とコイルの出力側端子との間に接続し,上記コイル
の出力側に上記第2平滑用コンデンサを接続してなるこ
とを特徴とするペルチェ素子の電源装置。
1. A power supply device for driving a Peltier element for cooling and heating, comprising: a full-wave rectifier device having a smoothing capacitor for converting AC to DC and removing ripples; and an output voltage of the full-wave rectifier device. V1 is switched to Vo, Vo + a1, Vo + a2,.
voltage conversion means that can be switched stepwise to any voltage of o + an, a second smoothing capacitor inserted in parallel at the output side of the voltage conversion means, an output side of the voltage conversion means and a Peltier element. And a changeover switch inserted between the full-wave rectifier device and the output terminal for converting the output voltage V1 of the full-wave rectifier device to the base voltage Vo when the feedback signal is zero. -D with output and output feedback terminal
A constant-voltage circuit A1, A which can be turned on and off by connecting a C converter, a Zener diode and a switching element in parallel
2,.. An and a coil connected in series to the output terminal of the DC-DC converter. -A power supply device for a Peltier device, wherein the power supply device is connected between an output feedback terminal of a DC converter and an output side terminal of a coil, and the second smoothing capacitor is connected to an output side of the coil.
【請求項2】 請求項1において,前記電圧変換手段に
並列にスイッチングデバイスを挿入し,このスイッチン
グデバイスをオン動作させることにより前記全波整流デ
バイスの出力電圧V1を直接ペルチェ素子に出力可能と
したことを特徴とするペルチェ素子の電源装置。
2. The output voltage V1 of the full-wave rectifier device can be directly output to a Peltier device by inserting a switching device in parallel with the voltage conversion means and turning on the switching device. A power supply device for a Peltier device.
【請求項3】 請求項1または請求項2において,前記
定電圧回路A1,A2,・・・Anのツェナーダイオー
ドの電圧を同一値Vaとし,定電圧回路A1,A2,・
・・Anにおいてそのスイッチング素子をオフ動作させ
る数iを変更することにより,電圧変換手段の出力を
(Vo+i×Va)に段階的に変化させることを特徴と
するペルチェ素子の電源装置。
3. The constant voltage circuits A1, A2,... An according to claim 1, wherein the voltages of the Zener diodes of the constant voltage circuits A1, A2,.
.. A power supply device for a Peltier device, wherein the output of the voltage conversion means is changed stepwise to (Vo + i × Va) by changing the number i for turning off the switching element in An.
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