JPS5838417Y2 - 定電圧装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は直流電圧を安定化する定電圧装置に関し、特
に定電圧装置にかける電力消費を小さくし、効率のよい
定電圧装置を提供しようとするものである。

直流の定電圧装置としては従来より負荷に対し可変イン
ピーダンス素子として例えばトランジスタを直列接続し
、この可変インピーダンス素子としてのトランジスタの
インピーダンスを入力電圧と基準電圧との偏差に応じて
制御し負荷に供給する電圧を安定化するようにした定電
圧装置がよく使われている。

この種の定電圧装置において入力電圧と安定化出力電圧
との差が大きく、また電流を充分に取り出している状態
では可変インピーダンス素子として用いられるトランジ
スタにおける電力消費量が大きくなる。

このためこのような状況下でもトランジスタが耐えられ
るようにするには容量の大きいトランジスタを用いなけ
ればならない。

よってこの種の定電圧装置に訟いて基準電圧を変化させ
安定化出力電圧を入力電圧に近い電圧から入力電圧より
充分低い電圧１で変化させようとすると、低電圧で大電
流出力時の状態で回路を設計しなければならない。

このため必要以上に容量の大きいトランジスタを可変イ
ンピーダンス素子として用いなければならなくなりコス
トが高くなる欠点がある。

筐た負荷と直列接続した可変インピーダンス素子として
のトランジスタにおける電力消費が太きぐなる欠点もあ
る。

この考案の目的は定電圧装置における電力消費を少なく
し、不要な電力消費を抑えると共に可変インピーダンス
素子として用いるトランジスタの容量を小さなものを使
用できる定電圧装置を提供するにある。

この考案では可変インピーダンス素子を用いた第１定電
圧回路と、スイッチング素子のオンオフ比を変化させて
電圧を安定化する第２定電圧回路とを直列接続し、第２
定電圧回路によって予め安定化した電圧を第１定電圧回
路に供給し、第１定電圧回路よりリップルのない安定化
電圧を得るようにしたものである。

このとき第１及び第２定電圧回路はその基準電圧を互に
運動させて変化させるようにし、このようにして第１定
電圧回路の入力電圧と出力電圧の差を常に一定電圧に抑
え第１定電圧回路３における電力消費量を少なくするよ
うにしようとするものである。

以下にこの考案の一実施例を図面について詳細に説明す
る。

図中１−１は入力端子を示す。

この入力端子１１には特に図示しないが例えば商用電源
をトランス等により降圧し、その降圧出力を整流平滑し
たような直流電圧が与えられる。

入力端子１−１に与えられた入力電圧は先ず基準電圧発
生回路２に供給される。

基準電圧発生回路２は例えば抵抗器Ｒ１と定電圧ダイオ
ードＤ１との直列回路により構成することができ、定電
圧ダイオードＤ１と並列にポテンショメータＶＲを接続
し、ポテンショメータＶＲの可動子より任意の電圧の基
準電圧を得るようにしている。

３は第１定電圧回路を示し、４は第２定電圧回路、５−
５は出力端子、６は第２定電圧回路の出力端子、７は負
荷を示す。

即ち入力端子１−１に与えられた入力電圧は基準電圧発
生回路２と第２定電圧回路４に供給される。

第２定電圧回路４は電圧供給路に対し直列接続しスイッ
チング素子として動作するトランジスタＱ２と、このト
ランジスタＱ２の出力側に直列接続したインダクタンス
素子Ｌ１と、インダクタンス素子Ｌ１の出力側（ａ点）
と共通電位点との間に接続したコンデンサＣ１と、イン
ダクタンス素子Ｌ１の出力側（ａ点）の電圧と基準電圧
との偏差を増幅し、その増幅出力をトランジスタＱ・２
のベースに供給する差動増幅器構成の演算増幅器Ｑ１と
、インダクタンス素子Ｌ□に蓄えられたエネルギの放出
通路を構成するダイオードＤ２と、演算増幅器Ｑ１の反
転入力端子にａ点の電位より一定電圧低い電圧を供給す
るためのダイオードＤ３と、このダイオードＤ３と演算
増幅器Ｑ１の反転入力端子との接続点と共通電位点の間
に接続した抵抗器Ｒ３と、演算増幅器Ｑ１に正帰還を掛
はトランジスタＱ２のオンオフ速度を速くするための抵
抗器Ｒ２とにより構成される。

このように構成された定電圧回路４によれば入力端子１
−１間に直流電圧を与えると初期状態ではコンデンサＣ
１の充電電圧が末だゼロであるため演算増幅器Ｑ１には
ポテンショメータＶＲによって設定した基準電圧だけが
その非反転入力端子に与えられる。

よって演算増幅器Ｑ１の出力は正電圧となりＮＰＮ型ト
ランジスタＱ２はオンとなる。

よってコンデンサＣ１にはインダクタンス素子Ｌ１を通
じて充電がなされａ点の電位は漸次上昇する。

ａ点の電位が基準電圧よりダイオードＤ３の電圧降下分
だけ高くなると演算増幅器Ｑ１の入力電圧が互に等しく
なりトランジスタＱ２はオフとなる。

トランジスタＱ２がオフになるとコンデンサＣ１の充電
電荷と及びインダクタンス素子Ｌ□に蓄えられたエネル
ギはａ点からこの定電圧回路４の出力端子６側に放出さ
れ、第１定電圧回路３と負荷７を通じて共通電位点から
コンデンサＣ１の他端と及びダイオードＤ２を通じてイ
ンダクタンス素子Ｌ１の他端にそれぞれ帰路される。

このエネルギの放出によりａ点の電位が漸次低下し少な
くともダイオードＤ３の電圧降下分だけ基準電圧より低
くなると演算増幅器Ｑｌの出力は再び正電圧となりトラ
ンジスタＱ２をオンにさせインダクタンス素子Ｌ１とコ
ンデンサＣ１にエネルギを供給する。

このようにしてａ点の電位はポテンショメータＶＲによ
って設定した基準電圧よりダイオードＤ３の電圧降下分
だけ高い電位を中心に成る振幅のリップルが重畳した電
圧に保持される。

一方第１定電圧回路３は第２定電圧回路４の出力端子６
の電圧がトランジスタＱ４を通じて出力端子５に供給さ
れるように可変インピーダンス素子としてのトランジス
タＱ４を電圧供給路に直列接続すると共に演算増幅器Ｑ
３の非反転入力端子にポテンショメータＶＲの可動子に
得られる基準電圧を与え、反転入力端子にトランジスタ
Ｑ４の出力側の電圧を与える。

よって演算増幅器Ｑ３の非反転入力端子の電圧は基準電
圧に保持される。

出力端子５−５間の電圧と基準電圧との偏差が演算増幅
器Ｑ３にて増幅されてトランジスタＱ４のベースに供給
される。

従ってトランジスタＱ４のインピーダンスが演算増幅器
Ｑ３の出力によって制御される。

よって出力端子５−５間にはリップル分がなく、基準電
圧に等しい電圧に安定化された一定電圧が得られる。

コノように第１及び第２定電圧回路３と４の基準電圧を
連動して変化させることにより第１定電圧回路３の入力
電圧は第２定電圧回路４によって予め出力端子５−５間
に得たい電圧近くに降下され安定化しているからトラン
ジスタＱ４の電力消費を小さくすることができる。

即ち第１定電圧回路３のトランジスタＱ４のコレクタに
は基準電圧よりダイオードＤ３の電圧降下分だけ高い電
圧が供給され、エミッタは基準電圧と等しい電圧に保持
されるからこのトランジスタＱ４のコレクターエミッタ
間にはダイオードＤ３の電圧降下分の電圧しか掛らない
こととなる。

よってダイオードＤ３を１本のシリコンダイオードを用
いたとするとその電圧降下は約０．７Ｖ程度となり、ト
ランジスタＱ４のコレクターエミッタ間には約０−７Ｖ
Ｌか掛らないこととなる。

このコレクターエミッタ間に掛る電圧はポテンショメー
タＶＲによって設定される基準電圧を変えても変化はな
く、よって入力端子１−１間に与えた入力電圧より大幅
に低い電圧を出力端子５−５間に得る場合でもトランジ
スタＱ４のコレクターエミッタ間の電圧は０−７Ｖに保
持され、トランジスタＱ４における電力消費量を小さく
抑えることができる。

然も入力電圧を第２定電圧回路４によって大幅に低い電
圧に安定化するように基準電圧を低い電圧に設定しても
、この定電圧回路４ではトランジスタＱ２がオンとなり
電流が流れている状態ではトランジスタＱ２はほぼ飽和
領域に達するまでに活性化されるのでコレクターエミッ
タ間の電位差は小さく、よってこの状態での電力消費量
は小さい。

またオフのときはコレクターエミッタ間の電位差は入力
電圧からａ点の電圧を差し引いた電圧となり電位差は大
きいがこの場合は電流が流れていないから電力消費はゼ
ロである。

よって第２定電圧回路４では入力電圧に対しその出力電
圧をどのように設定してもこの定電圧回路４における電
力消費量は小さい。

以上説明したようにこの考案によればスイッチング型定
電圧回路によって予め電圧を所望の電圧に低下させてお
き、その出力電圧を可変インピーダンス型定電圧回路に
よって安定化することによりスイッチング型定電圧回路
の出力に台筐れるリップルを除去した安定化出力を得る
ことができる。

然も可変インピーダンス型定電圧回路に訃ける電力消費
量を小さくできるから効率がよく、昔た電力容量の小さ
いトランジスタを可変インピーダンス素子として使用す
ることができる。

よって製造コストが安く、且つ実用上においても電力効
率のよい安定化電源装置を提供でき、その効果は製造上
は元より実用上にむいても頗る犬である。

尚上述では一つのポテンショメータＶＲを第１及び第２
定電圧回路の基準電圧設定器として用いたが、必ずしも
この必要はなく互に運動するポテンショメータを用いる
場合もこの考案の技術範囲に含１れる。

更に第２定電圧回路４としてトランジスタＱ２をスイッ
チングさせるようにしたスイッチングレギュレイタを用
いたが、例えばサイリスタを位相角制御するようにした
定電圧回路も用いることができること容易に理解できよ
う。

【図面の簡単な説明】

図はこの考案の一実施例を示す接続図やある。 １・・・入力端子、２・・・基準電圧発生回路、３・・
・第１定電圧回路、４・・・第２定電圧回路、５・・・
出力端子。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 基準電圧を基準として可変インピーダンス素子を制御し
   基準電圧に対応した出力電圧を得るようにした第１定電
   圧回路と、上記基準電圧を基準としてスイッチング素子
   をオンオフ制御して基準電圧に対応した出力電圧を得る
   第２定電圧回路とよりなり、該第２定電圧回路の出力電
   圧を上記第１定電圧回路に入力すると共に電圧降下手段
   を介して上記第２定電圧回路に帰還するよう横取した定
   電圧装置。