JPS6033739Y2 - チヨツパ回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は負荷に供給する直流電圧を制御するチョッパ回
路に関する。

第１図は従来のチョッパ回路の一例を示し、同図におい
て、Ｂは直流電源、ＤＭは直流モータであって、この直
流モータＤＭの一方の端子は直流電源Ｂの正電極に接続
されている。

またＦＣは一端が前記直流モータＤＭの他方の端子に接
続され、かつ他端がフリーホイルダイオードＤｆを介し
て前記直流モータＤＭの一方の端子に接続された界磁巻
線、Ｄｌは直流モータＤＭと並列接続されたダイオード
、ＳＭは主サイリスタであって、この主サイリスタＳＭ
のアノード電極はフリーホイルダイオードＤｆと界磁巻
線ＦＣとの接続点に接続され、かつ主サイリスタＳＭの
カソード電極は直流電源Ｂの負電極に接続されている。

また主サイリスタＳＭのアノード電極はインダクタンス
ＬおよびコンデンサＣを介して前記主サイリスタＳＭの
カソード電極に接続されている。

またインダクタンスＬと並列に、かつ前記主サイリスタ
ＳＭと同方向に補助サイリスタＳＳが接続されている。

なお、ここで主サイリスタＳＭ、補助サイリスタＳＳ、
インダクタンスＬ、コンデンサＣはチョッパ回路ＣＨ□
を構成している。

いま主サイリスタＳＭがオフ状態のとき、転流コンデン
サＣは図示の方向にチャージされている。

そして主サイリスタＳＭが時刻ｔ＝ｔｏでオンすると、
直流電源Ｂから負荷モータＤＭを通してチョッパ回路Ｃ
Ｈ□に電流Ｉ８が、またインダクタンスＬを通してコン
デンサＣのチャージ電荷（ループ電流ｉ。

１）が夫々主サイリスタＳＭを流れる。

従って、主サイリスタＳＭには電流■８とループ電流ｉ
。

１の重畳された電流が流れる。ここでコンデンサＣを流
れる電流■。

（ＣとＬとの共振電流Ｉ ＪはコンデンサＣおよびイン
ダクタンスＬの値によって決る一定時間１＝１．（＝π
ｊＬ・Ｃ）の後時刻ｔ＝ｔ１でその極性が反転する。

この瞬間にある適当な手段たとえば時間的方法（Ｃ。

Ｌの共振時間は一定）や零電流検出法などによって、補
助サイリスタＳＳをオンしてやると、このとき図示の方
向と逆にチャージされたコンデンサＣのチャージ電荷は
主サイリスタＳＭを逆流し、補助サイリスタＳＳを通し
て大きな電流ｊｃ２が流れ、これにより主サイリスタＳ
Ｍが時刻ｔ＝ｔｚでオフ状態となる。

次に主サイリスタＳＭがオフとなると、主サイリスクＳ
Ｍに流れていた電流は補助サイリスタＳＳ、コンデンサ
Ｃを通して、ある時間流れ、コンデンサＣは元の方向（
図示の方向）にチャージされる。

その後ある時間後に主サイリスタＳＭをオンしてやれば
、前述したと同様の動作が繰り返される。

しかしながら、主サイリスタＳＭが時刻ｔ”ｔ２でオフ
した後、コンデンサＣにチャージされたエネルギーが直
流電源Ｂを逆流してその放電により第４図すに示す点線
イの如く所定値以下に下がる（このとき補助サイリスタ
ＳＳの電圧、インダクタンスＬの電圧ＶＬは第４図Ｃの
点線ハの如く増加する）ため転流能力を確保できなくな
り、転流失敗してしまうおそれがある。

そこで、従来いやでも第２図の如く主回路にダイオード
Ｄ２を挿入して、前述したように主サイリスタＳＭが時
刻ｔ＝ｔｚでオフした後前記コンデンサＣにチャージさ
れたエネルギーが直流電源Ｂを逆流放出されないように
、その逆流をカットし転流能力を確保し転流失敗の防止
を図っている。

ところが、この場合には、主回路にダイオードＤ２を用
いたことにより大きな放熱フィンが必要であり、装置が
大型化してしまう。

本考案は上記問題点に鑑み、主サイリスタＳＭがオフし
、次いで補助サイリスタＳＳがオフした後前記コンデン
サＣにチャージされたエネルギーが直流電源Ｂ１負荷側
へ逆流するのをカットするためのダイオードＤ２を除去
して、その放熱フィンを不要とし、装置の小型化を図る
と共に逆流による転流失敗の防止をもはかるようにした
ことを特徴とするチョッパ回路を提供しようとするもの
で、以下実施例を用いて説明する。

第３図は本考案によるチョッパ回路の一実施例を示し、
同図において、第１図と同じものあるいは同じ機能を有
するものには同符号を用いて示しである。

同図において、主サイリスタＳＭが時刻ｔ＝ｔｚでオフ
、次いで補助サイリスタＳＳがオフとなったとき、コン
デンサＣの電圧が所定値以下に下がり転流失敗しないよ
うに前記補助サイリスタＳＳを時刻ｔ＝ｔ３でオンさせ
て前記コンデンサ電圧を第４図すの口の部分のように所
定値に保持するためのクランプ回路ＣＬを第１図のチョ
ッパ回路ＣＨ１に新たに設けたチョッパ回路ＣＨ２が主
回路に接続されている。

なお、Ｌｓｒは回路の分布インダクタンスである。

ここで、クランプ回路ＣＬの構成について述べると、こ
のクランプ回路ＣＬはツェナーダイオードＺＤ１．ダイ
オードＤ３．抵抗Ｒ１および発光ダイオードＰＣＤから
成る電圧検出部と、ツェナーダイオ−トノ。

、ダイオードＤ４〜Ｄ６．抵抗Ｒ２〜Ｒ３，ホトトラン
ジスタＰＣＴｒ、コンデンサＣ□、Ｃ２、トランジスタ
Ｔｒ、およびサイリスタＳ１から戊るスイッチング部と
で構成されている。

更にその接続関係について述べると、主サイリスタＳＭ
のアノード電極はツェナーダイオードか□、ダイオード
Ｄ３、抵抗Ｒ□、発光ダイオードＰＣＤを介して主サイ
リスタＳＭのカソード電極に接続されている。

主サイリスタＳＭのアノード電極はコンデンサＣ１、抵
抗Ｒ２、ダイオードＤ、を介して補助サイリスタＳＳの
カソード電極に接続されている。

ダイオードＤ、と並列にホトトランジスタＰＣＴｒが接
続されている。

ダイオードＤ４のカソード電極はツェナーダイオードＺ
Ｄ２を介してトランジスタＴｒ、のベース電極に接続さ
れ、かつトランジスタＴｒ１のコレクタ電極はダイオー
ドＤ５、抵柄Ｂ３を介して主サイリスタＳＭのアノード
電極に接続されている。

トランジスタＴｒ１のエミッタ電極はダイオードＤ、の
アノード電極および補助サイリスタＳＳのカソード電極
に接続されている。

またトランジスタＴｒ１のコレクタを極はダイオードＤ
６を介してサイリスタＳ１のゲート電極に接続され、ま
たサイリスタＳ１のゲート電極とカソード電極間にコン
デンサＣ２と抵抗Ｒ６とが夫々並列接続されている。

またサイリスタＳ１のアノード電極は抵抗Ｒ１を介して
補助サイリスタＳＳのアノード電極に接続され、かつサ
イリスタＳ□のカソード電極は補助サイリスタＳＳのゲ
ート電極に接続されている。

以上のように構成されたチョッパ回路ＣＨ２を第１図の
チョッパ回路ＣＨ工の代りに用いた場合、即ち第３図の
場合について以下、第４図を用いて動作説明する。

直流モータＤＭの駆動において、主サイリスタＳＭを時
刻ｔ＝ｔｏでオンすると、コンデンサＣに図示の如くチ
ャージされていた電荷はインダクタンスし、主サイリス
タＳＭを通して流れ、コンデンサＣの電圧Ｖｃは低下す
るが、コンデンサＣの電圧Ｖｃが逆転した状態における
時刻ｊ＝ｔ□で補助サイリスタＳＳをオンすると、補助
サイリスタＳＳの電圧ＶｓｓおよびインダクタンスＬの
電圧Ｖｔ、は第４図Ｃに示す如く零となりコンデンサＣ
の電圧Ｖｃは急激に増加し第４図すの如くなる。

主サイリスタＳＭは時刻ｔ＝ｈでオフした後、コンデン
サＣの電圧は時刻ｔ＝ｔ２の後ピーク値に達するが、一
方補助サイリスタＳＳもオフする。

ところが主サイリスタＳＭが時刻ｔ＝ｔ２でオフとなり
、主サイリスタＳＭの電圧が所定電圧になると、発光ダ
イオードＰＣＤが発光し、これをホトトランジスタＰＣ
Ｔｒで受け、ホトトランジスタＰＣＴｒが導通すると、
トランジスタＴｒ１がオフとなり、サイリスタＳ、オン
、補助サイリスタＳＳオンとなる。

補助サイリスタＳＳが時刻ｔ”ｊ３でオンするので、コ
ンデンサＣのチャージ電荷がインダクタンスＬを通して
直流ＤＭ、直流電源Ｂ側へと逆流するが、一方直流電源
Ｂから直流モータＤＭ−界磁コイルＦＣ−補助サイリス
タＳＳ−コンデンサＣを経由して直流電源Ｂへと電流が
流れる。

このためコンデンサＣの電圧波形は時刻ｔ”ｊ３以後第
４図すに示すように所定値（電源電圧ＶＢ）となり時刻
ｔ＝ｔｓで主サイリスタＳＭがオンするまで維持する。

このように、転流サイクルにおいて主す、イリスタＳＭ
が時刻ｔ”ｊｚでオフとなり、次いで補助サイリスタＳ
Ｓがオフとなったとき、クランプ回路ＣＬにより補助サ
イリスタＳＳを時刻ｔ＝ｔ３でオンさせるので、コンデ
ンサＣの電圧Ｖｃが所定値以下に下がらず（第４図すの
実線で示すフラットな特性部分目参照）、転流能力が確
保されるので転流失敗するようなことはない。

そして時刻ｔ＝ｔ４以降、転流失敗することなく、前述
した時刻ｉ ＝ Ｌｏ ”ｔｑにおけると同様の動作が
繰り返される。

第３図の場合は、第２図のようにダイオードＤ２を主回
路に介挿しなくても、クランプ回路ＣＬを設けたことに
より直流電源Ｂ側への逆流による転流失敗の防止をはか
ることができると共にダイオードＤ２を不要としたこと
により、その冷却フィンが不要となり、第２図の場合に
比べて装置が小型化する。

本考案に係るクランプ回路は本実施例に限定されること
なく、第４図すの口の部分に示すように転流失敗しない
ようにコンデンサＣの電圧Ｖｃを所定値以下に下がらな
いように確保することができるような回路であればよい
。

上述した本考案を用いれば、従来第２図のように主サイ
リスタＳＭがオフし、次いで補助サイリスタＳＳがオフ
した後、転流コンデンサＣのチャージされたエネルギー
が直流電源Ｂ１負荷モータＤＭ側へ逆流するのをカット
するために主回路に介挿していたダイオードＤ２を不要
とし、従ってその冷却フィンを不要とし装置の小型化を
図ることができると共に転流失敗の防止も図ることがで
きるなどその効果はきわめて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来のチョッパ回路の各側を示す
回路図、第３図は本考案の一実施例を示す回路図、第４
図は第３図の動作説明図であって、 図中ＣＨ□、ＣＨ２はチョッパ回路、ＣＬはクランプ回
路、ＳＭは主サイリスタ、Ｌはインダクタンス、Ｃはコ
ンデンサ、ＳＳは補助サイリスタ、ＤＭは直流モータ、
Ｂは直流電源、ＦＣは界磁コイルを示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 主サイリスタのアノード、カソード電極間にインダクタ
   ンスとコンデンサとを直列接続したものを並列接続し、
   前記インダクタンスと並列にかつ前記主サイリスタと同
   方向に補助サイリスタを接続してなり、負荷に供給する
   直流電圧を制御するチョッパ回路において、ツェナーダ
   イオードおよび発光素子を直列接続して戊り、前記主サ
   イリスタのオフ時の電圧を検出する電圧検出部を主サイ
   リスタに並列接続するとともに、前記電圧検出部の検出
   信号によってオンされる受光素子と、この受光素子がオ
   ンしたときにオフされるトランジスタと、このトランジ
   スタがオフしたときにオンされ且つ前記補助サイリスタ
   にオン信号を供給するサイリスクとから成るスイッチン
   グ部を設けたことを特徴とするチョッパ回路。