JPS60142712A - 電子式交流電圧可変装置 - Google Patents

電子式交流電圧可変装置

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JPS60142712A
JPS60142712A JP25120283A JP25120283A JPS60142712A JP S60142712 A JPS60142712 A JP S60142712A JP 25120283 A JP25120283 A JP 25120283A JP 25120283 A JP25120283 A JP 25120283A JP S60142712 A JPS60142712 A JP S60142712A
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JP
Japan
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voltage
load
gate
power supply
power
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JP25120283A
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Takashi Deguchi
隆 出口
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10Regulating voltage or current
    • G05F1/12Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac
    • G05F1/40Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices
    • G05F1/44Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices semiconductor devices only
    • G05F1/445Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices semiconductor devices only being transistors in series with the load

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  • 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】 産業上の利用分野 本発明は交流電源に接続される比較的軽負荷の電圧制御
を行うもので、主として、誘導電動機の速度制御、電灯
、ヒータ等の電力制御等に適する。
従来例の構成とその問題点 従来例について第1図〜第3図を用いて説明する。
第1図は一般に広く知られる出力電圧可変型単巻変圧器
(以下スライダックと呼ぶ)を示す。1は交流電源、2
はスライダック、3はスライダック2の出力タップ、4
は負荷である。いまスライダック2の入力に印加された
交流電源1の電源電圧v工 は、出力タップ3の位置に
より比例的に減少して、負荷4に負荷電圧vLとして印
加される。
を源を圧Vi と、負荷電圧■Lの様子を、第3図にそ
れぞれ実線及び、破線を用いて示す。
スライダック2によシ交流出力電圧を可変する方式は構
造が簡単で、割合安価なだめ広く使用されているが、欠
点としては、重量が重く、構造が3 ム1、 機械的であるため、システムとして制御するには不適で
あるということが上げられる。まだ、出力電圧を決定す
る要因は、機械的な接触による為、長期信頼性、環境信
頼性が低いという問題もある。
次に電子式の交流電圧可変方式の一例を第2図に示す。
5.6はダイオード、7はNPN)ランジスタ、8はP
NP )ランジスタ、9は固定抵抗器、10は可変抵抗
器である。1及び4は第1図と共通である。固定抵抗器
9及び可変抵抗器10によりNPN)ランジスタフとP
NP )ランジスタ8のそれぞれベース電圧が決定され
、エミッタの電位が決定し、従って負荷4に印加される
電圧が決まる。交流電源1の正相及び逆相にそれぞれの
トランジスタ7.8が対応し、交流電源1と、負荷4に
印加される電圧との差、即ち電圧降下分はトランジスタ
7及び8の■cEとして消費される。ダイオード5及び
6はそれぞれのトランジスタ7.8が逆バイアスされた
際のベース−コレクタ電流を阻止する為に必要である。
第2図の回路によっても電源電圧vI及び負荷電圧■L
の電圧波形は第3図の様になる。
第2図によれば、可変抵抗器1oを可変することにより
負荷電圧vLを可変することができるが、主に電力消費
を行うトランジスタ7.8が2素子となること、相互の
コレクタに絶縁が必要なこと等により、小型化、低価格
化に限界がある。またトランジスタ7.80ベースに入
っている可変抵抗器1oの両端には負荷電圧vLが常に
印加されており、結局、可変抵抗器1oには交流電源1
の電圧vI相当の耐圧が必要になシ、更に出力を安全に
可変操作するために絶縁も必要になる。従ってこの回路
をマイクロコンピュータ等を用いてシステム化するため
には、絶縁、高耐圧の制御素子が必要となり、コンパク
トなシステムには適合しなくなってしまう。
発明の目的 そこで本発明は上記従来例の問題点を克服し単純な回路
構成で、システム化も可能な、比較的軽負荷を対象とし
た電力コントロールを目的とする6 ぺ5.7 ものである。
発明の構成 そしてこの目的を達成するために本発明は次の構成をと
ったものである。すなわち、ダイオードブリッジの交流
入力の一端は負荷を介して、また他端は直接単相交流電
源に、それぞれ接続し、前記ダイオードブリッジの直流
出力には、パワーMO8FETのドレイン及び、ソース
を接続し、前記パワーMO8FETのドレインゲート間
に固定抵抗器を接続し、またゲートムソース間に複数の
固定あるいは可変抵抗器とダイオードを含むバイアス回
路を接続し、前記バイアス回路に、並列に複数のフォト
カプラの出力トランジスタ部を接続し、更に前記パワー
MO8FETのソースを基準とする直流電源と前記パワ
ーMO8FETのゲートとに、前記フォトカプラとは別
のフォトカプラのトランジスタ部を接続し、前記両フォ
トカプラの入力ダイオードに流す電流のスイッチ動作に
より、前記負荷に印加される電圧を可変する構成とした
ものである。
6 へ−ン 実施例の説明 第4図、第6図に本発明の前程例の回路図を示す。
第6図においてFET12のドレイン−ソース間には電
源電圧vIから負荷電圧vLを差引いた電圧が印加され
ており(以下ドレイン電圧vDsと略す)、ドレイン電
圧を固定抵抗器9と、可変抵抗器1oと直流電源vDc
(又は電圧V y )で分圧された電圧がゲート−ソー
ス間に印加されている(以下ゲート電圧vGsと略す)
直流電源vDcはダイオード部18、固定抵抗器16、
コンデンサ16によシ構成されており、ゲート電圧vG
sに直流バイアスを与えている。
第7図、第8図はFET12の特性図である。
第7図は、!Ds−vGs特性を示す。通常、FETに
はスレッシュホールド電圧vTHがあシ、ゲート電圧v
Gsがスレッシュホールド電圧vTHを越すと、ON領
域に入ってドレイン電流IDSが流れる。
第6図に示す直流電源vDcはこのスレッシュ7 ・・ ホールド電圧vTHを補償するもので、適度な値を選択
することにより、負荷電圧■Lの波形を改善する。
第8図は、■Ds−vDs特性を示す。ゲート電圧■G
sをパラメータとして、ドレイン電流よりsとドレイン
電圧vDsの関係がめられる。第7図中の一点鎖線が、
第4図に示す回路の動作点を示している。■DPはV 
i、 = V Iのときのピークドレイン電流値を示す
。vDPは■L=0即ちvDs共”xのときのピークド
レイン電圧値を示す。
ゲート電圧■Gs の値を上昇させるとドレイン電流よ
りs は増加方向、ドレイン電圧vDsは減少方向へ動
作点が移動する。
更に電源電圧VIは交流電圧であるので、電圧位相によ
り、一点鎖線で示す動作点ラインが第7図の矢印方向に
移動する。
従って第4図に示す可変抵抗器1oの値をある値にセッ
トすると、■DP−■DPを結ぶ動作点ライン上の一点
に動作点Aがめられる。電源電圧v■ の位相により、
動作点は上記動作点AとよりSと■Ds の原点を結ぶ
ほぼ直線上を移動することになる。
第9図に、電源電圧■Iと負荷電圧■Lの関係を示す。
前求のゲートのスレッシュホールド電圧■THを直流電
源■Dc で補償しているので、負荷電圧■Lばほぼ電
源電圧■1に相似している。
しかし、厳密に解析すると、第9図aの如く直流電源v
Dcが比較的高い値のときは、負荷電圧VLが高いとき
は正弦波に近いが、負荷電圧■。
が低いときは台形波に近くなる。また直流電源■Dcが
比較的低い値のときは、第9図すの様に、負荷電圧VL
が低いときに正弦波に近く、高いと少とともに低下する
だめである。即ち、負荷電圧■Lの低い領域は、ゲート
の直流バイアス、つまり直流電源■Dcの値も低くてよ
いという相関がある。
ここでゲートの直流バイアスの電圧補正を実施しだ例を
第4図に示す。
9べ 第6図の直流電源vDcの代わりに、ダイオード部18
を入れており、ゲートのスレッシュホールド電圧vTH
の補償として、ダイオード部18の順方向降下電圧vF
を採用している。
第6図はダイオードのIF−vF特性図である。
このIF−vF特性は第7図に示す。FET12のより
5−vGs特性に極めてよく近似している。この近似し
た両者の特性を組合せて、FET12のゲートのスレッ
シュホールド電圧vTHの影響を打消しているため、電
源電圧Vr及び負荷電圧VLの電圧波形を殆ど近似する
ことができる。この様子を第10図dに示す。
また第10図a、b、cにそれぞれドレイン電圧vDs
、ゲート電圧vcps、ダイオード部18の順方向降下
電圧vFの波形を示す。順方向降下電圧Vyの値がドレ
イン電圧vDsの減少とともに減少し、ゲート電圧vG
s も減少している様子を示している。
一般KFETのゲートのスレッシュホールド電圧■TH
は一定の範囲でバラつくものが多いが、1o ベージ ダイオード18部のダイオードの品種及び個数を調整す
れば、スレッシュホールド電圧vTHは容易に補正する
ことができる。
次に、本発明の他の前程例を第11図に示す19は固定
抵抗器部、2oはフォトカプラ部、21はスイッチ部で
ある。第4図における可変抵抗aOを固定抵抗器部19
に置換しており、各々の固定抵抗器に対応して、フォト
カプラ部2oの各々のフォトカプラの出力トランジスタ
が接続されている。スイッチ部21の各スイッチが全て
OFFであれば、フォトカプラ部2oの全ての出力トラ
ンジスタはOFFとなっており、固定抵抗器部19の合
成抵抗値は全ての固定抵抗器の値の和となり、負荷4に
は最高電圧が出力される。
次にスイッチ部21のスイッチ22を除く任意のスイッ
チがONとなると、このスイッチに対応したフォトカプ
ラ部2oのフォトカプラの出力トランジスタが上から順
にONとなり、固定抵抗器部19の合成抵抗値が低下し
、負荷4に印加される負荷電圧■Lが低下する。まだス
イッチ部2111 ノ − のスイッチ22がONとなると、フォトカブラ部2oの
全てのフォトカブラの出力トランジスタがONとなり、
ゲート電圧vGsは、はぼ0となり、FET12はOF
Fとなり、負荷4に出力される負荷電圧は0となる。こ
こで負荷4を特定すると、負荷電圧VLはスイッチ部2
1の各スイッチ22のONに対して、それぞれ一義的に
決定される。
まだ、固定抵抗器部19に可変抵抗器を使用すれば負荷
電圧VI、の変更、或いは負荷4が別の負荷になった際
の負荷電圧vLの再設定を行うことが可能となる。
しかし、スイッチ部21が全てOFFで、負荷電圧vL
が最高設定のときゲート電圧vGSは、ドレイン電圧v
Dsを固定抵抗器9と、固定抵抗器部19及びダイオー
ド1゛8部で分圧したものとなる。つまりゲート電圧v
Gs≦ドレイン電圧vDSとなり、ど嶋にしてもゲート
電圧以上のドレイン電圧が発生する。即ち負荷電圧vL
の上限にはドレイン電圧分のロスが発生することになる
一方、ゲートのスレッシュホールド電圧は一般に1〜5
■程度のバラツキを持つものが多く、第11図の回路例
では、負荷電圧■Lの上限が、FET12のゲートのス
レッシュホールド電圧vTHに依存し、かなりの変動中
を持つため、負荷の定格設計が困難、定格電圧が低目と
なるため出力電圧全域でロスが増加する等の不具合があ
る。これを解決したのが本発明である。
第12図に本発明の一実施例を示す。
14は固定抵抗器、17はダイオード、23は他のフォ
トカプラ、24はスイッチ部、26はコンデンサ、26
は固定抵抗器である。スイッチ部21がONとなったと
きの動作は第11図と同様である。いまスイッチ部24
のみがONとなったときの動作を説明する。
スイッチ部21がONとなると、フォトカプラ23の出
力トランジスタがONとなる。この出力トランジスタの
コレクタには、ダイオード17、固定抵抗器14 、2
6 、コンデンサ26から構成される直流電源VBが接
続されており、この電圧がFET12のゲートに接続さ
れている。
13 ′・ 〕・ 直流電源VBはフォトカプラ23の出力トランジスタが
ONI、、FET12のゲートに接続された状態で、F
ET12が完全に○N状態となる様に設定されている。
このときダイオードブリッジ11の順方向降下電圧をv
DBとし、負荷4に流れる電流をIL、パワーMO8F
ETのオン抵抗をRONとすると、 vL−vニー(vDB十RoN0IL)となる。通常、
vDBは1〜1.6■、RoN−ILは0.6v以下に
設計できるので、オン抵抗RONのバラツキが多少あっ
ても、負荷電圧は安定することになる。誘導電動機を負
荷とした際の実測によれば、電源電圧V 1 = 10
0 Vに於て、第11図の回路に於て、負荷電圧■L(
max)−88〜93V、第12図の回路に於て、負荷
電圧vL(ff1aり=98二gB、5Vの結果が得ら
れた。
発明の効果 本発明によれば、比較的軽負荷の電力制御をコンパクト
に、安価に提供でき、システム化も容易にできるという
すぐれた特徴を持っている。
14tて−・) 第1の特徴は、電力制御用の素子が1素子で実現できる
ことである。
第2に出力をコントロールする部分、(即ち第11図に
於ける固定抵抗器部19)に印加される電圧が低いこと
である。この電圧はゲート電圧vGsであるので通常の
場合10v程度を上限として制御できる。従って、交流
電源100Vjたは20OV系の制御を行うには極めて
低い制御電圧であり、フォトカプラを使用すれば、容易
にマイクロコンピュータ等と組合せて、システム化する
ことができる。
更に、回路構成が極めて単純であり、安価に構成できる
こと、各部品のショート、オープン等の異常時に対して
も、回路の電源側に負荷が入っていることから、安全性
が高いという利点を有している。また負荷電圧vLのひ
ずみも実用上支障のない範囲におさめることができる。
以上、種々の優れた効果を有しており、比較的軽負荷の
電圧制御をシステム的に行う手段として最適のものとな
るのである。
157<−1
【図面の簡単な説明】
第1図はスライダックを用いた従来例を示す回路図、第
2図はトランジスタを用いた従来例を示す回路図、第3
図は第1図、第2図の電圧制御波形図、第4図は本発明
の前程例を示す回路図、第5図はダイオードのIF V
y特性図、第6図は本発明の他の前程例を示す回路図、
第7図はFETのID5−■Gs特性図、第8図はFE
TのID5−■Ds特性図、第9図は第6図の回路によ
る電圧制御波形図、第10図は電圧制御波形図、第11
図は本発明の他の前程例を示す回路図、第12図は本発
明の一実施例を示す回路図である。 1・・・・・・交流電源、4・・・・・・負荷、9・・
・・・・固定抵抗、19・・・・・・固定抵抗器部、2
0・・・・・・フォトカプラ部、21・・・・・・スイ
ッチ部、22・・・・・・スイッチ、23・・・、・・
フォトカプラ、24・・・・・・スイッチ部、26・・
・・・・コンデンサ、26・・・・・・固定抵抗器。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名[1
1J1図 第3図 第4図 第 51!l VF (V〕 璃6図 第7図 第8@ 第9図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ダイオードブリッジの交流入力の一端は負荷を介して、
    また他端は直接単相交流電源に、それぞれ接続し、前記
    ダイオードブリッジの直流出力には、前記パワーMO8
    FETのドレイン及び、ソースヲ接続し、前記パワーM
    O8FETのドレイン−ゲート間に固定抵抗器を接続し
    、またゲート−ソース間に複数の固定あるいは可変抵抗
    器とダイオードを含むバイアス回路を接続し、前記バイ
    アス回路に、並列に複数の7オトカプラの出力トランジ
    スタ部を接続し、更に前記パワーMO8FETのソース
    を基準とする直流電源と前記パワーMO8FETのゲー
    トとに、前記フォトカプラとは別の7オトカプラのトラ
    ンジスタ部を接続し、前記両フォトカプラの入力ダイオ
    ードに流す電流のスイッチ動作によシ、前記負荷に印加
    される電圧を可変する構成とした電子式交流電圧可変装
    置。 2・−〕。
JP25120283A 1983-12-29 1983-12-29 電子式交流電圧可変装置 Granted JPS60142712A (ja)

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JPH0475526B2 JPH0475526B2 (ja) 1992-12-01

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006284699A (ja) * 2005-03-31 2006-10-19 Osaka Sealing Printing Co Ltd 剥離シート付きラベル及びその製造方法
JP2009029564A (ja) * 2007-07-26 2009-02-12 Japan Aviation Electronics Industry Ltd 粘着製品剥離装置

Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006284699A (ja) * 2005-03-31 2006-10-19 Osaka Sealing Printing Co Ltd 剥離シート付きラベル及びその製造方法
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