JPS58165120A - 交流定電圧電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は交流定電圧電源装置に関するものである。

一般に交流定電圧電源装置は種々の分野に用いられてい
る０例えば電子写真複写機においては、感光体の高感度
化の研究が進められ不一方それに応じて露光用光源の発
光出力の安定化が求められるようになってきており、こ
の分野においても精度の高い交流定電圧電源装置が必要
とされている。

このような要請から従来例えば第１図に示す構成の交流
定電圧電源装置が知られている。即ち１．交流電１［Ｉ
Ｋ位相制御装置である双方向性サイリスタ２を介して例
えば原稿露光用ハロゲン白熱電球などの負荷３を接続す
る。そして交流電源ｌには電源トランス１１１を介して
全波整流器４を接続し、この全波整流器４の正側出力端
子１と負側出力端子すとの間に抵抗５及び定電圧ダイオ
ード６の直列回路を接続する。そして前記定電圧ダイオ
ード６０両端には位相制御装置制御回路７を接続する。

この位相制御装置制御回路７は、前１定電圧ダイオード
６の両端に、トランジスタ８とコンデンサ９の直ダ暢回
路及び抵抗ｌＯと抵抗１１の直列回路をそれぞれ接続し
、こめコンデンサ９０両端１ＰＵＴ（プログラマブルユ
ニジャンクシ謬／トランジスタ）１２とパルストランス
１３の一次側コイルの直列回路を接続し、このＰＵＴ　
１２のゲートを前記抵抗１０と抵抗１１の接続点に接続
すると共ＫＰＵＴ１２のアノードを抵抗１２１を介して
前記全波整流器４の正側出力端子ａＫ＊絖１ して構成され、コンデンサ９０両端電圧が抵抗ｌＯ、、
′、′ 及び抵抗１１により定まるＰ、・ＵＴ１２のゲート電：
：。

圧を越える度毎にＰＵＴＩ劃、、が導通し、パルスト：
：５゜ ランス１３を介して前記双・方向性ナイリスタ２のゲー
トにトリガパルスを与えるようにしている。

一方前記負荷３には電圧検出回路１４を接続する。この
電圧検出回路１４は、前記負荷３に並夕輔に負荷電圧検
出トランス１５の一次側コイルを接続し、この負荷電圧
検出トランス１５の二次貴コイルの両端に全波整流器１
６の入力端子を接続し、仁の全滅整流器１６の正側出力
端子Ｃと負側出力端子ｄとの間に抵抗１７及び抵抗１８
の直列回路を接続すると共に負側出力端子ｄを前記全波
整流器４の負側出力端子すに接続し、抵抗１８の両端ニ
コンデンナ１９を接続し、このコンデンサ１９の両端に
抵抗２０及びコンデンサ２１の直列回路を接続して構成
され、コンデンサ２１０両端に負荷３０両両端圧に対応
する検出電圧を発生するようにしている。

そして前記抵！！１Ｌ２０と前記コンダンす２１の接続
点Ｃと前記全一整流器１６の負側出力端子ｄとの間に誤
差増幅４２２を接続する。この誤差増幅器２２ｉｔ、前
記血抗２０と前記コンダン−ｒ２１の接続点ｅに抵抗２
゛・３を介して一方のトランジスタ２４のペースをｍ！
！Ｌ、このトランジスタ２４のｘミツタラ他方のトラン
ジスタ２５の工ｉｙ夕に接続し、これらのエンツタを抵
抗２６を介して前記全波整流器１６の負側出力端子ｄ［
接続すると共にこの負側出力端子４に起動用直流電＃Ａ
２７の負側端子を接続し、前記トランジスタ２４のコレ
クタを抵抗２８を介して前記、起動用直流電＄２７の正
側端子に接続し、前記トランジスタ２４のベースを抵抗
２９及びコンデンサ３０を介して当該トランジスタ２４
のコレクタに接続し、前記トランジスタ２５のコレクタ
を前記起動用直流電源２７の正側端子に接続し、トラン
ジスタ２５０ベースを前記起動用直流電源２７０両端子
間に接続されたボタンシーメータ３１の可動子に接続し
、前記トランジスタ２４のコレクタを抵抗３２を介して
前記トランジスタ８０ベースに接続し、前記起動用直流
電源２７の負側端子を前記コンデンサ９とパルストラン
ス１３の接続点に接続して構成され、ポテンシ曹メータ
３１によるトランジスタ２５のペース電圧を基準電圧と
し、この基準電圧と前記コンデンサ２１０両端に発生す
る検出電圧に対応するトランジスタ２４のベース電圧ト
ラ比較し、この差に応じてトランジスタ２４のコレクタ
即ちＱ、ａＫ発生する誤差出力を抵抗３２を介して前記
トランジスタ８０ペースに加えるようにしてｉる。

このような構成によって、誤差増幅器２２の誤差出力に
より位相制御装置制御回路７におけるトランジスタ８０
ベース電圧をコントロールシ、コンデンサ９の両端電圧
のｄｖ／ｄｔ　を制御することにより、双方向性サイリ
スタ２のゲートへのトリガパルスの発生位相を制御して
負荷３０両端電圧を定電圧化するようにしている。両図
中、３３＃ｉノイズフイルタ用コンデンサ、３４及び３
５はノイズフィルタを構成するコンダンす及びインダク
タ、３６及び３７はサージ吸収回路を構成するコンデン
サ及び抵抗である。

しかしながら斯かる構成によれば、電源トランスｔ’ｔ
ｔ及び負荷３の負荷電圧の検出に負荷電圧検出トランス
１５を用いているため、装置全体が大型で大重量となる
上、トランスは高価であり、製造コストが大きくなる欠
点がある。

本発明者社、以上の如き事情に基づき鋭意研究を重ねた
結果、負荷の両端にそれぞれアノード側が接続されるよ
う第１の整流素子及び第２の整流素子の直列回路を設け
、これら第１のＭ＊水素子第２の整流素子との接続点と
、電源に接続される全波整流器の出力端子との閾に、逆
阻止３端子サイリスタと抵抗の直列回路を介挿し、この
逆組止３端子丈イリスタを位相制御装置と同期して導通
せしめることにより負荷の両端電圧及びこの両端電圧に
近似した電圧を検出できることを見出し、本発明を完成
するに至った◎ 本発明は、負荷の両端電圧を確実に一定化することがで
き、その上負荷の両端電圧をトランスを用いずに検出す
ることができ、しかも電源トランスが不要である小型軽
量で製造コストの低い交流定電圧電源装置を提供するこ
と、を目的とし、その□。

特徴とするところは、交流電−５と、この交流電源よ抄
給電される負荷と、このニー責と前記交流電源との間に
介挿され九位相制御装置と、その入力端子が前記交流電
源に接続された全波整流器と、この全波整流器の出力端
子間に接続された位相制御装置制御回路と、前記負荷の
両端にそれぞれアノードＩＩか接続された第１の整流素
子及び第２の整ｔＩＬ素子の直列回路、及び前記第１の
整流素子と第２の整流素子との接続点と前記全波整流器
の出力端子との関に介挿された、スイッチング素子及び
電圧検出用抵抗の直列回路を具えて成る電圧検出−路と
、前記電圧検出用抵抗において得られる検出電圧を受け
、この検出電圧と予め設定される基準電圧との差に応じ
九娯差出力を発生する幅差増幅器とを具えて成り、前記
位相制御装置制御回路は、前記幅差増幅器よりの誤差出
力により、前記位相制御装置及び前記スイッチング素子
の導通位相を同期して制御する点にある。

以下本発明の一寒施例を図面によって説明する。

□ 本発明の一実施例の回路図を第２図に示す。第１図と同
一部分にニー同符号を付して示しである。

この例においては交□″流電源１に位相制御装置例えば
双方向性サイリスタ２を介して例えば原稿露光用ハロゲ
ン白熱電球などの負荷３を接続し、そして交流電源１に
嬬例えば４個のダイオードＤＩ。

Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４より成る全波整流ｍ４の入力端子を接
続し、この全波整流器４の正側出力端子ａと負側出力端
子すとの間に抵抗５及び定電圧ダイオード６の直列回路
を接続し、この定電圧ダイオード６の両端にはダイオー
ド４１とコンデンサ４２の直列回路及び位相制御装置制
御回路（以下単に「制御回路」と記す。）７を接続する
。

この制御回路７は、前記定電圧ダイオード６の両端に、
抵抗４３、トランジスタ８．コンデンサ９の直列回路及
び抵抗ｌＯ、ダイオード４４、抵抗１１の直列回路をそ
れぞれ接続し、コンデンサ９０両端にＰＵＴ１２とパル
ストランス１３の一次側コイルの直列回路を接続し、こ
のｐｔｙ’ｒｔｚのゲートをダイオード４４と抵抗１１
０接続点に接続すると共にＰＵＴ　１２のアノードを抵
抗１２１を介して前記全波整流器４の正側出力端子畠に
接続し、トランジスタ８のベースをグイ、オード４５を
介して抵抗１０とダイオード４４の接続点に接続して構
成する。

一方前記負荷３０両端に、歯該両端の各々にそれぞれの
アノード側が接続されるよう第１の整流素子例えばダイ
オード４６及び第２の整流素子例えばダイオード４７の
直列回路を設け、これらダイオード４６とダイオード４
７との接続点ｆと前記全波整流器４の例えば負側出力端
子すとの間に抵抗４８、スイッチング素子例えば逆阻止
３趨子サイリスタ４９、電圧検出用抵抗５０の直列回路
を介挿し、この抵抗５００両端にはダイオード５１と抵
抗５２の直列−路を接続し、この抵抗５２０両端には抵
抗５３とコンデンサ５４の直列回路を接続し、このコン
デンサ５４の両端には抵抗５５とコンデンサ５６の直列
１路を接続し、逆阻止３端子サイリスタ４９のゲートを
抵抗５７、ダイオード５８を介して、前記ＰＵＴ１２と
パルストランス１３の一次側コイルとの接続点に接続し
、逆阻止３端子サイリスタ４９のゲートとカソードとの
間に抵抗５９を接続して電圧検出回路１４を構成する。

そして前記抵抗５５と前記コンデン＋５６の接続点ｇと
前記全線整流器４の負側出力端子すとの間に誤差増幅器
２２を接続する。この誤差増幅器２２Ｌ、前記抵抗５５
と前記コンデンサ５６の接続点ｇに抵抗２３を介して一
方のトランジスタ２４のベースを接続し、このトランジ
スタ２４のエミッタを他方のトランジスタ２５のエミッ
タに接続し、これらのエミッタを抵抗２６を介して前記
全波整流器４の負側出力端子すに接続し、トランジスタ
２４のコレクタを抵抗２８を介して前記ダイオード４１
と前記コンデンサ４２の接続点に接続し、トランジスタ
２５のコレクタを抵抗６０を介して前記ダイオード４１
と前記コンデンサ４２の接続点に接続し、コンダン＋４
２の両端には抵抗６１、ボテフシ１メータ３１．抵抗６
２の直列−路を接続し、トラン２スタ２５のベースをボ
テンシ曹メータ３１の可−子に接続し、トランジスタ２
４のコレクタを延−，１３２を介して前記トランジスタ
８のベースに綱・―□、、シて構成する。尚図中、１０
０はソフトスタート回路を示し、１０１．１０２．１０
３は抵抗、１Ｇ４はフォトカプラー、ｌＯ５はトランジ
スタ、１０６はダイオード、１０７ｔｊコンデン量であ
る。

上記実施例によれば、交流電源１が投入され、この交流
電源ｌの電圧波形が、例えば第３図に示すように、時刻
Ｔ１に零電圧から正の半サイクルが開始されたとする（
このときの電流の流れる方向を第２図において矢印人で
示す方向とする。）と、次に電圧が零となる時刻Ｔ２ま
での半サイクルの間に、全滅整流器４を介してコンデン
サ９が充電され、このコンダン＋９の両端電圧が抵抗１
１の両端電圧より大きくなる時刻Ｔ麿にＰＵＴ１２が導
通し、パルストランス１３によりトリガパルスが双方向
性サイリスタ２及び逆阻止３端子サイリスタ４９の各ゲ
ートに与えられ、この時刻Ｔａで双方向性サイリスタ２
と逆阻止３端子サイ□ リスク４９が同一に導通する。双方向性サイリス１：１
゜ り２が導通する′１１と負荷３０両端には第４図に示す
ように交流電ｔｉＡ””’ｉ’′□１・、と同一波形の
電圧が生ずる。一方逆阻止３端子サイリスタ４９が導通
すると、ダイオード４７＃ｉ逆方向電圧が加えられる喪
め非導通となり、ダイオード４６．抵抗４８、逆阻止３
端子サイリスタ４９、電圧検出用抵抗５０、ダイオード
Ｄ３の直列回路が交流電源ｌに並列に接続された閉回路
となり、電圧検出用抵抗５０の両端には第５図に示すよ
うに抵抗４８とにより定まる交流電源ｌの両端電圧に対
応した電圧が生ずる。

ところで時刻Ｔａから時刻Ｔ２までの閾は、上述したよ
うに負荷３の両端には交流電源１と同一波形の電圧が生
ずるため電圧検出用抵抗５０の両端電圧は負荷３０両端
電圧に対応し走電圧となる。

従って時ｇ’ｒｌから時刻Ｔ２までの半サイクルにおい
ては、電圧検出用抵抗５０の両端電圧を検出電圧としこ
の検出電圧に応じて定まる電圧が誤差増幅器２２のトラ
ンジスタ２４のベースに加えられ、予め設定されるポデ
ンシ冒メータ３１によるトランジスタ２５０ベース電圧
を基準電圧とし、この基準電圧とトランジスタ２４めベ
ース竜王トの差に応じてトランジスタ２４のコレクタ即
ちＱ点に哄差出力が発生し、この誤差出力が抵抗３２ヲ
介シてトランジスタ８のベースに加えられ、この誤差出
力に応じた適正な位相でＰＵＴ１２が導通され、これＫ
より次の半サイクル即ち第３図に示すように時１４Ｔ２
から時刻Ｔ３までの半サイクルの間における双方向性サ
イリスタ２の導通位相即ち導通時刻Ｔｂの時期が制御さ
れ、この結果負荷３０両端電圧が設定され九基準電圧に
対応した一定の電圧となるよう制御される。

次いで、時刻〒２からは交流電源ｌの電圧波形は第３図
に示すように極性が反転し負の半サイクルが開始され（
このとき電流の流れる方向は第２図において矢印Ｂで示
す方向となる。）、次に電圧が零となる時刻〒３壕での
半サイクルの間に。

款電後のコンダン＋９が、時刻Ｔｌから時刻Ｔ２までの
牛サイクルの間における上述の誤差出力を受けたトラン
ジスタ８により制御されながら、再び全波整流器４を介
して充電され、このコンダン＋９の両端電圧が抵抗１１
０両端電圧より大きくなる時刻ＴｂＫＰＵテ１２が導通
し、パルストランス１３によりトリがパルスが双方向性
サイリスタ２及び逆阻止３端子すイリスタ４９の各ゲー
トに与えられ、この時刻！ｂで双方向性サイリスタ２と
逆阻止３端子サイリスタ４９が同時に導通する。双方向
性サイリスタ２が導通すると負荷３の両端には＃！４図
に示すように交流電１１１と同一波形の電圧が生ずる。

一方逆阻止３端子サイリスタ４９が導通すると、ダイオ
ード４６は逆方向電圧が加えられるため非導通となり、
ダイオード４７、抵抗４８、逆阻止３端子サイリスタ４
９、電圧検出用抵抗５０、ダイオ−、ドＤＩの直列回路
が負荷３に並列に接続された閉回路となり、電圧検出用
抵抗５００両端には第５図に示すように抵抗４８とによ
り定まる負荷３０両端電圧に直接対応しえ電圧が生ずる
。従って時刻Ｔ２から時刻〒３までの牛サイクルにおい
ても、電圧検出用抵抗５０の両端電圧を検出電圧としこ
の検出電圧に応じて定まる電圧が誤差増幅器２２の；）
２ンジスタ２５のベースに加えられ、既述と同一にして
次の半サイクル即ち第３図に示すように、、ｍ刻Ｔ３か
ら時刻Ｔ４までの半サイクルの間における双方向性サイ
リスタ２の導通位相即ち導通時刻Ｔｃの時ＪＩＩが制御
され、この結果負荷３０両端電圧が設定され九基準電圧
に対応しえ一定の電圧となるよう制御される。

以上交流電源ｌのｉ＋、イクルの間に＠りて説明し九が
、上述の作用は交流電源ｌのすべてのサイクルにおいて
得られるものであり、従って交流電源ｌの電圧変動があ
りても負荷３０両端電圧を設定され九基準電圧に対応し
九一定の電圧に保つことができる。

このように上記実施例によればダイオード４６及びダイ
オード４７の直列回路をその各々のアノード側が負荷３
０両端に接続されるよう設け、抵抗４８．逆阻止３端子
ナイリスタ４９、電圧検出用抵抗５０の直列回路を、ダ
イオード４６とダイオード４７の接続点と、交流電源Ｉ
Ｋその入力端子が接続され九全−整流器４の出方端子と
の間に介挿し、逆阻止３−子ナイリスタ４９を双方向性
？（ＬＸ＃２＆ｑ’・”４Ｌ？４ｊｉ−１１，Ｊ６Ａ＊
Ｊ６、え。

電源１０半サイクル毎に、ダイオード４６、抵抗４８、
逆阻止３端子ナイリスタ４９．電圧検出用抵抗５０、ダ
イオードＤ３の直列回路が交流電源ｌに並列に接続され
走間回路と、及びダイオード４７、抵抗４８、逆阻止３
端子サイリスタ４９、電圧検出用抵抗５０、ダイオード
ＤＩの直列１路が負荷３に並列に接続された閉回路とが
繰り返して形成されることとなり、一方の半サイクルに
おいては電圧検出用抵抗５０の両端に交流電源１の両端
電圧に対応した電圧が発生するが、このとき負荷３０両
端電圧が実質上交流電源１の両端電圧と同一であるため
、電圧検出用抵抗５０の両端電圧は間接的に負荷３０両
端電圧に対応したものとなり、他方の半サイクルにおい
ては電圧検出用抵抗５０の両端に負荷３の両端電圧に直
接対応する電圧が発生する丸め、電圧検出用抵抗５０の
両端電圧を検出電圧として用いることにより、トランス
を用いることなく負荷３０両端電圧を半サイクル毎に検
出することができる上、電源トランスが不要となり、こ
の結果小型軽量で製造コストの低め交流定電圧電源装置
を得ることができる。

尚ンフトスタート回路１００は必要に応じて設けられる
本ので負荷３の立ち上がり時における２ツシ島電流を防
止するものである。

以上において、誤差項＠９２２、制御回路７の構成は本
実施例に＠らず公知の傭の構成としてもよい。

ま走電圧検出−路１４において、電圧検出用抵抗５００
両端電圧を誤差増幅器２２に与える丸めの回路構成は適
宜変更可能である。そしてスイッチング素子としては逆
阻止３端子サイリスタと同様の機能を有するものであれ
ばよく他のものを適宜選択することも可能である。抵＠
４８＃ｉ必畳に応じて設けられるものでありて省略して
もよ一０會九必要に応じて逆阻止３端子ナイリスタ４９
に１当験避阻止３端子ナイヲスタ４９が嵐好に動作する
よう条種のバイアス−路、ノイズフィルターなどを付加
してもよい、そしてｉｌｌの整流素子及びｌｓ２の整流
素子としてはダイオードに＠らず整流機能を有するもの
であれば他のものを用いてもよい。

以上本発明の一実施例について説明したが、本発Ｉｊｌ
ＩＦｉ、第１の整流素子及び第２の整流素子の直列回路
をその各々のアノード側が負荷３０両端に接続されるよ
う設け、スイッチング素子及び電圧検出用抵抗の直列回
路を、菖１の整流素子と第２の整流素子の接続点と、交
流電源にその入力端子が接続された全波整流器の出力端
子との間に介挿し、スイッチング素子を、倍相制御装置
と同期して導通せしめるため、交流電源の半サイクル毎
に、第１の整流素子、スイッチング素子、電圧検出用抵
抗の直列回路が全波整流器を介して交流電源に並列に接
続され走間回路と、及び第２の整流素子、スイッチング
素子、電圧検出用抵抗の直列回路が全波整流器を介して
負荷に並列に接続された閉回路とが繰り返して形成され
ることとなり、交流電源の一方の半すイクルにお！ては
電圧検出用抵抗の両ｊｌＫ交流電源の両端電圧に対応し
え電圧が発生するが、このとき負荷の両端電圧が実質上
交流電源の両端電圧と同一であるーめ、電圧検出用抵抗
の両端電圧社間接的に負荷の両端電圧に対応したものと
なり、他方の半サイ、タルにおいては電圧検出用抵抗の
両端に負荷の両−電圧に直接対応する電圧が発生する丸
め、電ｉ出用抵抗の両端電圧を検出電圧として用いるこ
とＫより、トーランスを用いることなく負荷の両端電圧
を半サイクル毎に検出することができる上、電源トラン
スが不要となり、しかも負荷において得られる検出電圧
が誤差増幅器に加えられ、この誤差増幅器により予め設
定される基準電圧と検出電圧との差に応じた誤差出力が
位相制御装置制御回路に加えられ、この位相制御装置制
御回路により誤差出力に応じた適正な位相で位相制御装
置を導通せしめるため、交流電源の電圧変動があっても
それにかかわらず負荷の両端電圧を設定され九基準電圧
に対応した一定の電圧に安定に維持することができ、こ
の結果小ｍ＠量で製造コストの低い交流定電圧電源装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の交流定電圧電源装置の一例を示す回路図
、第３図は本発明の一実施例を示す回路図、第３ｇは交
流電ＩＩＯ電圧を示す線形図、第４図は負荷の両端電圧
を示す波形図、第ｓ１ｇは電圧゛′１ 検出用抵抗の両端電圧を示す波形図である。 １−”・交流電ＩＩ　　　　　！−・・双方向性ｔイリ
スター３・・・負荷　　　　　　１１１−・・電源トラ
ンス４・・・全波整流器 ７・・・位相制御装置制御回路 ８・・・トランジスタ　　９・・・コンデンサ１２・・
・ＰＵＴ　　　　　１３・・・パルストランス１４・・
・電圧検出回路　１５・・・負荷電圧検出トランス１６
・・・全波整流器　　１９，２１・・・コンデンサ１７
．１８，２０・・・抵抗 ２２・・・糾差増輪器　　　２４．２５・・・トランジ
スタ２７・・・起動用直流電源 ３１−・・ポデンシ曹メータ ＤＩ　　、Ｄ意、Ｄ３　　、Ｄ４　．４４．４５．４ｇ
　。 、、４７．８１．５ｍ−＝ｒイオード ４９−・逆阻止３端子サイリスタ ５０・・・電圧検出用抵抗 ５０．５２，５３，５５．５７．５９−・・抵抗５４．
５６・・・コンデンサ ｉｏｏ・・・ソフトスタート回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ｌ）交流電源と、この交流電源より給電される負荷と、
   この負荷と前記交流電源との間に介挿された位相制御装
   置と、その入力端子が前記交流電源に接続された一波整
   流器と、この全波整流器の出力端４間に接続された位相
   制御装置制御回路と、前記負荷の両端にそれぞれアノー
   ド側が接続されたｊｌｌの整流素子及び第２の整流素子
   の直列回路、及び前記第１の整流素子と第２の整流素子
   との接続点と前記全波整流器の出力端子との間に介挿さ
   れえ、スイ・チ′グ嵩子Ａｑ電圧検出用抵抗の直列回路
   を具えて成や電圧検出回路と、前記電圧検出用抵抗にお
   いて得られる検出電圧を受け、この検出電圧と予め設定
   される基準電圧との差に応じた誤差出力を発生する誤差
   増−器とを具えて成り、前記位相制御装置制御回路は、
   飾記娯差増幅器よりの誤差出力により、前記位相制御装
   置及び前記スイッチング素子の導通位相を同期して制御
   することを特徴とする交流定電圧電源装置。