JPS5818719A - 位相制御調整式電源回路 - Google Patents

位相制御調整式電源回路

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JPS5818719A
JPS5818719A JP57119156A JP11915682A JPS5818719A JP S5818719 A JPS5818719 A JP S5818719A JP 57119156 A JP57119156 A JP 57119156A JP 11915682 A JP11915682 A JP 11915682A JP S5818719 A JPS5818719 A JP S5818719A
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JP
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load
amplifier
power
transistor
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JP57119156A
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English (en)
Inventor
ランドルフ・アレン・ブロツク
ロ−レンス・ジヨン・メイスン
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Xerox Corp
Original Assignee
Xerox Corp
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B39/00Circuit arrangements or apparatus for operating incandescent light sources
    • H05B39/04Controlling
    • H05B39/041Controlling the light-intensity of the source
    • H05B39/042Controlling the light-intensity of the source by measuring the incident light
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Landscapes

  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)

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】 この発明は、一般には電力の急速な変動に鋭敏でないあ
る種の負荷に対する電力の調整に関するものであり、よ
り詳細には負荷に対する電力が制御された(スローダウ
ンされた)速度で加えられ、そして除かれるように普通
期間を制御する装置に関するものである。
大量のフィラメント・タングステン・ランプやヒータ回
路等の負荷に対し交流電源電圧を印加することを含む装
置は、これらの負荷が電源の急速な電圧変動に応答しな
いように補償する構成要素を備えている。いろいろな電
圧調整方法がこの分野では知られており、そのほとんど
大部分は、7リコン制御整流器(SCR)の動作を選択
的に制御することにより電気的に負荷電力を加えたり除
いたりするものである。そのSCHの動作は普通は光学
的フィードバック回路を用いて制御される。
この種の装置は、米国特許第3,2/θ、 41I7号
、第3.9Sコ、:192号、第3,6702.2oコ
号に開示されている。
しかしながら、上記装置はそれぞれ、SCRに付随する
速いスイッチング時間(一般に、/〜コμs)によって
生じる電磁干渉(EMI)効果に対する補償という問題
をかかえている。EMI効果は負荷電圧の急速な立上り
時間において現われ、これは除去しなければならない。
EMI効果を除去する一つの方法は、例えば米国特許第
3. A70.202号に記載されているように、SC
Rと負荷の間にフィルタを挿入することであるが、これ
はこれらの装置に高価な構成要素を付加することを意味
し、それに複雑さも増す。また、フィルタを使用すると
、望ましくないAC接地もれ電流が生じるが。
これは安全上の理由から制限しなければならない。
この発明は、負荷に対し電力を1ゆっくり”加えたり除
いたりすることにより、EMIを減らし、フィルタを使
用しなくてもよい電力調整装置を提供することを目的と
している。負荷に電力を加える速度を制御するためにS
CRの代りにトランジスタを使用している。この発明に
よれば、交流電力を全波整流された直流電力に変換する
整流手段、前記の整流された電力を負荷に供給する手段
、前記負荷の放射エネルギーを表わす第一の出力信号V
c  を発生する手段、前記出力信号Vcと前記整流さ
れた直流電力の一部とを比較して第二の出力信号VOを
発生する手段、および前記比較手段と前記負荷の間に連
結されていて出力信号Voのレベルの変化率によって決
まる速度でオン・オフされるようになっているトランジ
スタ・スイッチング回路から成り、これにより前記トラ
ンジスタ・スイッチング回路のスイッチング速度に一致
して前記負荷がターンオンおよびターン・オフされる電
源回路が得られる。
次に第1図について説明する。位相制御調整電源回路は
多数の機能構成要素10,20,80゜40.50.6
0から成っている。通常の交流電源10が整流器20に
接続される。全波整流された直流信号がランプ80とト
ランジスタ・スイッチ40に加えられる。トランジスタ
・スイッチ40の動作はフォト・センサ50と比較増幅
器60から成るフィードバック・ルーノにより制御され
る。フォト・センサ50はランプ80から放射される光
の強度に比例した出力信号を発生する。
この信号は比較増幅器60内で整流器20の出力の一部
と比較され増幅される。この比較増幅器60の出力は、
ある変化率で変化する電圧信号であり、これがトランジ
スタ・スィッチ40動作、ゆえにランプ80の動作を制
御する。
第2図は第1図に示した回路の具体的な実施例である。
7個のダイオード20a 、20b、20c。
20dを有し図示のように連結された通常の直流ブリッ
ジ整流器20に電源lOから//!;VAOHz の電
源電圧が加えられる。整流器20は加えられた交流電力
を出力リード線22.24間の全波整流直流電力に変換
する。リード線22上の出力は/ :l Ocpsのリ
ッツに成分を含んでいるが、これはコンデンサ26、ツ
ェナー・ダイオード27、抵抗28から成る回路で平滑
化される。そのあと、この平滑化された直流電圧は増幅
器回路に対するリード線25に沿って電力と、回路60
ヘバイアス信号を供給するために使用されるが、これに
ついてはあとで説明する。
リード線22上の全波整流された直流出力は、ダーリン
トン([)arlington)  接続トランジスタ
対42と抵抗44.45から成るトランジスタ・スイッ
チ40に直列接続のioow、iθθ■タングステン・
ランプ30に加えられる。トランジスタ48の機能は、
ランプのウオーム・アップの際にトランジスタ対42を
保護するため出力の過電流を遮断することである。ラン
プ30の光出力を監視するフォト・センサ回路50は、
フォト・ダイオード52と演算増幅器54を有している
。フォト・ダイオード52はランフ’80から受ける放
射照度に比例した出力を発生する。コンデンサ56はリ
プル成分を除去する。増幅器54はフォト・ダイオード
信号の電流電圧変換を行ない、その出力信号VLは入カ
フオド・ダイオード信号と回路のケ゛イン(ポテンショ
メータ58で制御される)に比例する。
電圧信号VLは、増幅器比較器回路60内の演算増幅器
61の正の入力側に加えられる。増幅器61の負の入力
側には、リード線22からの整流されかつ平滑された出
力信号が抵抗62.63から成る分圧器を介して加えら
れる。増幅器61の出力信号Vcは、増幅器54からの
入力信号と。
抵抗64により設定される回路のゲインに比例する。選
定された構成要素値に対し、増幅器61は約IOのゲイ
ンで非反転電圧出力を与える。
増幅器61の電圧出力Vcは、抵抗66を介して演算増
幅器65の負の入力側に加えられる。この入力は、抵抗
67.68から成る分圧器を介して増幅器65へ加えら
れたリード線22上の整流された電源電圧と比較される
。増幅器65の出力Vo は、したがって、増幅器61
からの入力信号と抵抗69で設定されたゲインに比例す
る。指示された構成要素値に対し、増幅器65は約//
のゲインで非反転電圧出力VOを与える。この信号はト
ランジスタ・スイッチ回路40に加えられる。
理解されるように、出力vOが(抵抗44の値とトラン
ジスタ42のゲインとともに)変化する速度は、ランプ
の電流が変化する速度に影響を及ぼすO 動作中は、  Voの値が正である限り、ダーリン) 
7 (Darlington)  接続トランジスタ対
42は導通側にバイアスされよう。増幅器65の出力V
は増幅器65の正の端子に対する入力が負の端子におけ
る入力Vcに対し十分に正である限り正である。最初の
ターン・オン状態においては、ランプ80に電流が流れ
ずフォト・ダイオード52は光出力を検出しないから、
Vcは最小値であろう。
第3図について説明すると、これらの状態において、全
電力が加えられた後、ある時間値k (t)における全
波整流波形上のある点Aで、VOは正であろう。VOが
正であるから、トランジスタ42は導通側にバイアスさ
れよう。トランジスタ42は、増幅器65に対するバイ
アス電圧がトランジスタ42がターン・オフする点であ
るA′におけるプリセット値以下に下るまでは導通を続
けよう。したがって、ランプ80はある期間t1の開電
流が流れて、フォト・ダイオード52で検出される光成
分を発する。増幅された信号は増幅器65の負の入力側
に信号Vcとして現われよう。増幅器65は、したがっ
て、その正の端子にもつと大きな電源電圧入力Bを見る
までは正にはならないであろう。トランジスタ42はそ
のときターン・オンし、電源電圧がVcO値以下に下る
点B′で終る短かい時間間隔t2の間導通しよう。再び
、フォト・センサはランプ80の増した光出力に比例し
た信号を発生する。そのあと、各々の連続する電源電圧
波形が加えられたとき、平衡状態が得られる点まで、V
cは増大を続け、加わった電源電圧がそれより大きな値
になったときvOを正にする。第3図の下段に示す波形
は第一図の回路の正常なランプ動作状態における代表的
な波形を示す。トランジスタ42の電流ゲインをコOO
にすれば、電源電圧が約IONルトの正味の変動をした
とき、ラング電流はOから/アン被アヘ増すであろう。
電源電圧が10デルトだけ変動するのに要する時間は電
源電圧波形の形状によって決まるが、最も急な部分では
、/θデルトの変動に要する時間は763μ秒である。
第一図に示した構成要素に対する具体的な値を以下に掲
げる。
ダイオ−)’   20m、20b、20c、20d 
  IN4’00327         /りV 増幅器 54 、61 、65    ULM 3.2
+トランノスタ   42             
     TIp  /A043          
        2N39011コンデンサ  26 
           2゜ μf36       
      0.7コμf抵   抗  28    
           、!;gKQ 、2W44  
             /  KQ45     
          Q、/Ω、/W58      
         /  Mn62         
     /りにΩ68              
33KQ64              10OKQ
66              コoKQ67   
           グ3oにΩ68       
       コoKQ69            
 220に0次に、第9図について説明する。これは、
第2図の回路を、トリガー回路に増幅器を追加し、出力
側にダーリントン(Darlfngton)  接続ト
ランジスタを使って修正したものである。この回路は、
前と同じ仕方で比較増幅器65の出力側に電圧V。
を発生するように動作する。この駆動電圧は、増幅器7
2に低レベルの制御電圧を与えるため抵抗70.71に
よって分圧され下げられる。ランプ80からの電流が制
御電圧に等しい電圧降下を抵抗750両端に生じさせる
ように、増幅器72は抵抗74を介してダーリントン(
Darlington)  接続トランジスタ対78を
駆動する。増幅器72の電圧ゲインは抵抗器’16.7
7で/3oになるように設定しであるので、その電流ゲ
インの如何によらずトランジスタ対78を動作させる十
分なベース駆動電圧が常に存在する。トランジスタ78
は第2図のトランジスタ4Bと同じ機能を果す。
以上のことから、出力信号Voははソ所定の出力電流を
表わしているから、高ダイン閉ループ相互コンダクタン
ス(電圧電流変換器)増幅器?2の導入により、ダーリ
ントン(Darl ington)  接続トランジス
タにおける電流ゲイン変動の望ましくない効果が除かれ
ることがわかる。
第9図のトランジスタ・スイッチに対する具体的な値を
以下に掲げる。
増幅器  72   LM 32t トランジスタ     78       TIP/4
078      2N 390’1 抵   抗    70     .33KQCすべて
蚤W)71      11、’7KQ 74      2000 75      0、/ Ω /W 76      330 にΩ 77      コ、コにΩ 以上から、トランジスタ・スイッチング回路を介してラ
ンプの点灯及び消灯を制御して、ランプを正常な動作モ
ードに移行させることにより、急速なSCR点灯方法に
付随する電磁効果を減らせることがわかる。
以上、負荷がタングステン・ランプである場合の回路に
ついて発明を説明したが、この発明は。
他の形式の負荷、たとえば記録紙上にゼログラフィー像
を定着させるために使われる形式の放射ヒータ等に電力
を加える場合に、応用することができる。その場合には
、フォト・ダイオードの代りに定着装置から発散される
放射線を検出する検出素子を使用することができよう。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例のブロック図、第2図は第1
図の装置の第一の実施例の詳細な回路図。 第3図は時間に対してプロットした電源電圧と負荷波形
図、および 第9図は第1図の装置の第二の実施例の詳細な回路図で
ある。 図中、主要な要素の参照番号は下記の通りである。 10・・・・・・・・・交流電源、 20・・・・・・
・・・整流器、20 m 、 20 b 、 20 c
 、 20 d−−−・−・ダイオ−ド、  22.2
4.25・・・・・・・・・ リード線、26・・・・
・・・・・ コンデンサ、 27・・・・・・・・・ 
ツェナ・ダイオード、 28・・・・・・・・・抵抗、
 80・・・・・・・・・ ランプ、 40・・・・・
・・・・ トランジスタ・スイッチ、42・・・・・・
・・・ダーリントン接続トランジスタ。 43・・・・・・・・・ トランジスタ、  44.4
5・・・・・・・・・抵抗、 50・・・・・・・・・
フォト・センサ回路。 52・・・・・・・・・ フォト・ダイオード、  5
4・・・・・・・・・演算増幅器、 56・・・・・・
・・・コンデンサ、58・・・・・・・・・ ポテンシ
ョメータ、60・・・・・・・・・増幅器比較器回路、
 61・・・・・・・・・演算増幅器、 62.63・
・・・・・・・・抵抗。 64・・・・・・・・・抵抗、 65・・・・・・・・
・演算増幅器、66・・・・・・・・・抵抗、 67.
68・・・・・・・・・抵抗、69・・・・・・・・・
抵抗、 70.71・・・・・・・・・抵抗、72・・
・・・・・・・増幅器、 7B・・・・・・・・・ダー
リントン接続トランジスタ対、 74・・・・・・・・
・抵抗。 75・・・・・・・・・抵抗、 76.77・・・・・
・・・・抵抗、78・・・・・・・・・ トランジスタ
。 F/G、l

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  交流電力を全波整流された直流電力に変換す
    る整流器と、 前記整流された電力を負荷に供給する手段と、前記負荷
    が発した放射エネルギーを表わす第一の出力信号Vcを
    発生する手段と。 前記出力Vcと前記整流された直流電力の一部を比較し
    、第二の出力Voを発生する手段と、前記比較手段と前
    記負荷の間に連結されていて、出力vOのレベルの変化
    率によって決まる速度でターン・オンおよびターン・オ
    フされるようになっているトランジスタ・スイッチング
    回路とから成っており、それにより前記トランジスタ・
    スイッチング回路のスイッチング速度に一致して前記負
    荷がターンオンおよびターン・オフされることを特徴と
    する。放射エネルギー発生用負荷に対する交流電力の印
    加を制御する位相制御調整式電源回路。
  2. (2)前記第一出力発生手段が、受けた放射エネルギー
    に比例する電流を発生する放射エネルギー検出器、前記
    検出器の出力を電圧出力VLに変換する第一の増幅器、
    および前記出力VLを増幅して前記出力信号Vcを発生
    する第二の増幅器を含んでいることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の電源回路。
  3. (3)  前記負荷がタングステン・ランプであり、前
    記検出器がフォト・ダイオードであることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項または第2項記載の電源回路。
  4. (4)  前記トランジスタ・スイッチング回路が、ダ
    ーリントン接続トランジスタを含んでいることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の電激回路。
  5. (5)前記スイッチング回路が、さらに前記比較手段と
    前記ダーリントン接続トランジスタの間に連結された高
    ダイン閉ループ相互コンダクタンス増幅器を含んでいる
    ことを特徴とする特許請求の範囲第9項記載の電激回路
JP57119156A 1981-07-20 1982-07-08 位相制御調整式電源回路 Pending JPS5818719A (ja)

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US06/285,236 US4423478A (en) 1981-07-20 1981-07-20 Phase controlled regulated power supply
US285236 1981-07-20

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JPS5818719A true JPS5818719A (ja) 1983-02-03

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