JPS6037483B2 - 電源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電源装置に係り、交流電源と直流電源とを負荷
に対して直列に接続したもので、例えば電子複写機にお
いて要求される各種の出力を負荷の要求に応じて出力で
きるようにした装置に関するものである。

電子複写機においては、たとえばコロナ放電のために交
流の定電圧が必要で、かつ、ドラム上に微少帯電を行な
うため交流電流の正負の電流値に一定の差を持たせると
いったような電源が要求されることがある。

このため、従来においては負荷側にダイオードおよびイ
ンピーダンス素子の直列回路を設け、正負の電流値に差
を持たせようとするものが提案されている。しかしなが
ら、このもは前記インピーダンス素子にて電力損失が生
じるばかりでなく、負荷のインピーダンスが変化すると
正負の電流値が変化してしまうものであった。本発明は
上記従釆装置の欠点をなくすためになされたもので、交
流電源と直流電源とを直列に接続して、電源変動や所定
の負荷変動に対しても交流の定電圧あるいは定電流が得
られ、かつ、交流の正負の電圧値の差が略一定または正
負の電流値の差が略一定等各種の特性を得ることが可能
で、さらに、無負荷電圧や短絡電流の制限も可能な電源
装置を提供することを目的とするものである。本発明の
電源装置は、可制御な交流電源装置と可制御な直流電源
装置とを具備し、この交流電源装置の出力端と直流電源
装置の出力端を直列して負荷の両端に援続し、上記両電
源装置の出力電圧を各別に検出する交流電圧検出装置お
よび直流電圧検出装置とを設け、また上記負荷と直列に
交流電流検出装置および直流電流検出装置を挿入し、上
記交流電圧検出装置と交流電流検出装置との出力のオア
をとり前記交流電源装置を負帰還制御する交流制御装置
を設けるとともに上記直流電圧検出装置および直流電流
検出装置との出力のオアをとり前記直流電源装置を負帰
還制御する直流制御タ装置を設けたことを特徴とするも
のである。次にこの発明の動作原理について説明する。
【ィ｝ 交流電源装置につき、通常時は交流電圧検出装
置の検出信号により負帰還制御するようにした交流出力
定電圧の場合であって、交流電源装置を通常時直流電流
検出装置の信号により負帰還制御すると、直流出力は定
電流となる。すなわち第８図において、負荷インピーダ
ンス小のときの電流ｉ，、負荷インピーダンス定格のと
きの電流ｉ２、負荷インピーダンス大のときの電流ｉ３
のように電流が変化しても斜線部分の電流は略一定（直
流出力定電流）のため、上記のように負荷インピーダン
スが変化した場合のいずれの場合においても交流電源の
出力電圧を略一定に保ちながら正負の電流差（この場合
実効値でよい。）の値は略一定となる。【ｏ｝ 交流電
源装置につき通常時は交流電圧検出装置の検出信号によ
り負帰還制御するようにした場合であって、直流電源装
置を通常時直流電圧検出装置の検出信号により負帰還制
御すると、直流出力は定電圧となる。

従って前項｛ィ｝から容易に推定できるように正負の電
圧差の値は常に略−定となる。そしてこの｛小ｏ）の場
合交流電流検出装置の検出信号は短絡電流の制限に寄与
する。

し一 交流電源装置につき、通常時は交流電圧検出装置
の検出信号により負帰還制御するようにした場合（交流
出力定電流）であって、直流電源装置を通常時直流電流
検出装置の検出信号に負帰還制御すると、交流電源の出
力電流を略一定に保ちながら正負の電流差の値は略一定
となる。

０ 交流電源装置につき、通常時は交流電流検出装置の
検出信号により負帰還制御する場合（交流出力定電流）
であって、直流電源装置を通常時直流電圧検出装置の検
出信号により負帰還制御する、正負の電圧差の値は略一
定となる。

そして前記ＮＱの場合交流電圧検出装置の検出信号は無
負荷電圧の制限に寄与する。なお電圧、電流検出装置の
検出信号のいずれかを陵先させるかは各検出部の設定に
よって行う。

このように本発明の構成によって前述の【小ロル→に｝
のように各種の出力を負荷の要求に応じて出力し得るも
のである。なお、交流出力と直流出力の比は例えば１ｍ
封１程度である。

本発明の一実施例を図面第１図にもとづいて説明する。

第１図において１０ａ，１０ｂは入力端子、１１は可制
御な交流電源装置で、前記入力端子１０ａ，１０ｂから
与えられる直流電力を所望の電圧および周波数の交流電
力に逆変換して出力する。１２は可制御な直流電源装置
で、同じく入力端子１０ａ，１０ｂから与えられる直流
電力を一旦交流に変換した後所望の電圧の直流電力に逆
変換して出力する。

これら両電源装置１１，１２の出力回路は、負荷１３を
介して互いに直列接続され、さらにこの両電源装置１１
，１２の出力回路には、交流電流検出装置１４および直
流電流検出装置１５が直列に設けられている。また上記
両電源装置１１，１２の出力端には、交流電圧検出装置
１６および直流電圧検出装置１７がそれぞれ設けられて
いる。また１９は誤差増幅回路を有する交流制御装置で
前記交流電圧検出装置１６および交流電流検出装置１４
の出力をオア回路２０を介して受け、前記交流電源装置
１１を負帰還制御する。２１は誤差増幅回路を有する直
流制御装置で、同様に直流電圧検出装置１７と直流電流
検出装置１５との出力をオア回路２２を介して受け、前
記直流電源装置１２に負帰還してある。

なお前記交流電圧検出装置１６と交流電流検出装置１４
および直流電圧検出装置１７と直流電流検出装置１５は
、入力電気量を、これが交流量のものは整流した後、ま
た直流量のものはそのまま抵抗分圧し、入力電気量に応
じた電圧を取り出すような装置を用いればよい。次にこ
の実施例の作用について説明する。

実際の負荷１３に対して想定し、負荷インピーダンスの
変動範囲（Ｒ，〜Ｒ２）を予め設定する。

第２図乃至第５図において、Ｖ：交流電圧値と直流電圧
値との和 １：交流電流値と直流電流値との和 Ｒ：負荷インピーダンス １，ご交流電源装置１１による負荷電流 Ｖ，：交流電源装置１ １による出力電圧１２：直流電
源装置１２による負荷電流 Ｖ２：直流電源装置１２による出力電圧 とする。

先ず負荷インピーダンス範囲Ｒ．〜Ｒ２に対して正の出
力電流値と負の出力電流値との差を一定に保ちかつ出力
電圧の変動を抑えるためには、まず、交流電圧検出装置
１６および交流制御装置１９などを第２図に示すように
（Ｖ，／Ｒ２，Ｖ，）〜（Ｖ，／Ｒ，，Ｖ，）を含む範
囲で定電圧特性になるように設定する。

すなわち負荷インピーダンスがＲ，〜Ｒ２に変動すると
交流電流自体の変動が当然に起り得るが交流電源装置１
１自体の出力電圧は負帰還制御により一定化される。従
ってこの特性は第４図のａに示すような特性となる。次
に直流電流検出装置１５、直流制御装置２１などを第３
図に示すように（１２，Ｒ，１２）〜（１２，Ｒ２，１
２）を含む範囲で定電流特性になるように設定する。

すなわち負荷インピーダンスがＲ，〜Ｒ２に変動すると
直流電圧自体の変動は当然艇り得るが、直流電源装置１
２自体の負荷電流は負帰還制御により一定化される。従
ってこの特性は第４図のｄに示すような特性となる。

すなわち第４図において特性ａは交流出力電圧Ｖ，が負
荷インピーダンスＲのＲ，〜Ｒ２の変動を含む範囲で一
定化されていることを示し、特性ｄは負荷インピーダン
スのＲのＲ，〜Ｒ２の変動を含む範囲で直流電流１２が
一定化されていることを示す（Ｖ２／Ｒ＝−定、ｄの傾
き一定）。また交流電圧と直流電圧との和の電圧値Ｖと
交流電流と直流電流との和の電流値１との関係を示すと
第５図に示すようになる。なお第５図において、Ｖａは
（Ｒ２−Ｒ，）１２による出力電圧Ｖの変動値を示し、
ｌａは直流電流による正の電流値および負の電流値の差
を示すものであり、第５図におけるＲ，で示す範囲が負
荷インピーダンスＲ，の場合において正負の差が略一定
化され、またＲ２で示す範囲が負荷インピーダンスＲ２
の場合において正負の差が略一定化される。また交流電
圧検出装置１６の設定値を変化させれば、最大出力電圧
Ｖ，まで変化でき、同様に直流電流検出装置１５の設定
値を変化させれば最大出力電薪８２まで変化できる。こ
れら各検出装置１４，１５，１６，１７は外部からの信
号で動作させることも可能であり、この場合負荷１３の
インピーダンス変動範囲Ｒ，〜Ｒ２間で出力電圧、電流
および出力電流差を任意の値に制御することもできる。
本電源装置は交流電圧、電流および直流電圧、電流をそ
れぞれ交流制御装置１９直流制御装置２１に帰還させて
いるため、電源電圧変動に対しても出力電圧、露流を一
定に保ち、無負荷電圧や短絡電流も制御することができ
る。次に交流を定電圧、直流を定電圧とするためには交
流については交流電圧検出装置１６、交流制御装置１９
などを第２図に示すように第２図の（Ｖ，／Ｒ，，Ｖ，
）〜（Ｖ，／Ｒ２，Ｖ，）まで定電圧特性になるように
設定し、直流については図示していないが直流電圧検出
装置１７、直流制御装置２１を第２図と同じ考えによっ
て（Ｖ２／Ｒ，，Ｖ２）〜（Ｖ２／Ｒ２，Ｖ２）まで定
電圧特性となるように設定する。

この場合は第４図で示すａおよびｃの特性となる。従っ
て負荷１３のインピーダンスＲの変動範囲Ｒ，〜Ｒ２の
間ではＶ２／（Ｒ２−Ｒ，）だけの変化で正負電圧差を
略一定となる特性を得ることができる。ただし電流はＶ
，／（Ｒ２−Ｒ，）＋Ｖ２／（Ｒ２一Ｒ．と変化し、定
電流特性は得られない。また交流を定電流、直流を定電
圧とするためには、交流電流検出装置１４などを（１，
，Ｒ２１，）〜（１，，Ｒ２１，）の範囲に定電流特性
に設定し、直流電圧検出装置１７などを（Ｖ２／Ｒ，，
Ｖ２）〜（Ｖ２／Ｒ２，Ｖ２）の範囲で定電圧特性とす
る。

この場合は第４図で示すｂおよびｃの特性となる。従っ
て定電流で正負の出力電圧差は略一定となる特性が得ら
れる。

この場合の電流変化はＶ２／（Ｒ２−Ｒ，）となる。ま
た交流を定電流、直流を定電流とする場合には交流電流
検出装置１４などを（１，，Ｒ２１，）〜（１，，Ｒ，
１，）の範囲で定電流特性に設定し、直流電流検出装置
１５などを（１２．Ｒ２１２）〜（１２，Ｒ，１２）の
範囲で定電流特性に設定する。

この場合は第４図で示すｂおよびｄの特性となり、定電
流で正負の電流差略一定の特性が得られ、電圧変化は（
Ｒ２一Ｒ，）１，十（Ｒ２一Ｒ，）１２となる。以上の
ように交流電源について定電圧とした場合、直流電源の
出力特性の選択により、正負の電流差略一定または正負
の電圧差一定を得られる。この場合全体の定電流特性は
得られない。交流電源について定電流にした場合も同様
で直流電源の出力特性の選択により正負の電流差一定、
正負の電圧差一定を得られる。この場合も全体の定電圧
性は得られない。なお前述のように直流出力は交流出力
に比べて１／１の華度なので、負荷１３の所定のインピ
ーダンス変動範囲Ｒ，〜Ｒ２間では電圧変動および電流
変動はわずかなものと考えられ、定電圧、定電流および
正負の一定は厳格なものではなく、出力は略一定電圧、
略一定電流特性を有していると考えてさしつかえない。

なおここで本発明の電源装置の具体的回路例の概要を第
６図にもとづいて説明する。

交流電源装置１ １は、トランジスタＤＣ−ＡＣインバ
ータ１１ａとして構成してある。

また直流電源装置１２は、トランジスタＤＣ−ＡＣイン
バーター２ａと整流回路１２ｂとを組合せて構成してあ
る。そしてこれらの両電源装置１２，１１は、負荷１３
に対して直列に接続される。交流電流検出装置１４は、
負荷回路中のトランス１４ａ、整流回路１４ｂおよび可
変分圧回路１４ｃで構成され、直流電流検出装置１５は
、負荷回路中のコンデンサー５ａ、整流回路１５ｂおよ
び可変分圧回路１５ｃで構成してある。これらほ両装置
１４，１５は、それぞれ負荷の交流、直流の電流を検出
し、それに比例した適当な電圧に変換する。交流電圧検
出装置１６は、ＤＣ−ＡＣィンバータ１１ａの出力トラ
ンスの交流出力を巻線１６ａで検出して比例的な直流電
圧を発生すべく、整流回路１６ｂおよび分圧回路１６ｃ
とで構成してある。また直流電圧検出装置１７は、ＤＣ
−ＡＣィンバータの出力トランスと結合する巻線１７ａ
、整流回路１７ｂおよび分圧回路１７ｃで構成してある
。そして交流制御装置１９は、入力変動防止のための定
電圧回路１９ａ、ＤＣ−ＡＣィンバータ１１ａを励振さ
せるための駆動信号のもととなる４００ＨＺのパルス信
号をつくるクロツクパルス発生回路１９ｂ、そのクロッ
クパルスを波形整形するためのワンショツトマルチバィ
ブレータ回路１９ｃ、オア回路２０の出力を受けパルス
幅を制御して負荷電圧の変動を防止するための誤差増幅
回路１９ｄ、ワンシヨツトパルスを入力として２００Ｈ
Ｚのパルス信号をつくるフリツプフロツプ回路１９ｅ、
ワンショツトパルスを入力としてフリツプフロツプ回路
１９ｅの出力パルスを制御するナンド回路１９ｆおよび
ＤＣ−ＡＣィンバータ１１ａの駆動回路１９ｇで構成し
てある。ここで駆動回路１９ｇの出力巻線の１９ｈ‘ま
、ＤＣ−ＡＣインバータ１１ａのベース巻線１１ｂと結
合して入力電圧を可変し、直流電力を帰還的に一定化す
るように作用する。この交流制御装置１９の入力側のオ
ァ回路２０は、交流電圧検出装置１６および交流電流検
出装置１４の直流出力をダイオード２０ａ，２０ｂを介
してそれぞれ誤差増幅回路１９ｂに導いている。直流制
御装暦２１は、直流の電流電圧をダイオード２２ａ，２
２ｂによるオア回路２２から受け、ある値に対する差を
誤差増幅回路２１ｂで増幅し、トランジスタ群２１ａで
直流電源装置１２の入力を負帰還的に一定化するように
制御する。

ちなみに本発明の電源装置は、交流および直流の電源で
負荷を附勢した場合、交流が定電圧特性で、直流が定電
流特性としたとき、出力電圧が略一定電圧特性で、かつ
正負の出力電流値が負荷変動にかかわらず一定であると
いうことを前提としているが、それは第７図Ａの測定回
路で確認される。なお同図Ｂは、交流出力のみの波形で
あり、同図Ｃは、本発明の電源装置の出力での交流＋直
流の出力の波形である。本発明によれば、可制御な交流
電源装置および直流電源装置の出力回路を負荷を介して
直列接続し、おのおのの出力電圧および出力電流をオア
回路を介して上記電源装置を負帰還制御する制御装置に
それぞれ与えるように構成したので、交流電源について
定電圧とした場合、直流伝源の出力特性の選択により正
負の電流差一定、正負の電圧差略一定の出力特性が得ら
れ、また交流電源について定電流にした場合、直流電源
の出力特性の選択により正負の電流差一定、正負の電圧
差一定を得られ、簡単にかつ高精度で負荷インピーダン
スの所定の変動範囲において、前述の各種特性を得るこ
とができ、さらに無負荷電圧、短絡電流をも制御できる
ため、正負値に変化をもたせる高圧交流電源として本発
明装置は有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明により電源装置の一実施例を示すブロッ
ク結線図、第２図乃至第５図は本発明装置がなし得る各
種特性を説明するための特性図、第６図は電源装置の具
体例の回路図、第７図Ａ，Ｂ，Ｃは、原理説明のための
測定回路と、波形の説明図、第８図は負荷インピーダン
スの変動時の電流波形図である。 １１・・…・交流電源装置、１２・・…・直流電源装檀
、１３・・・・・・負荷、１４…・・・交流電流検出装
置、１５・・・・・・直流電流検出装置、１６・・・・
・・交流電圧検出装置、１７・・・・・・直流電圧検出
装置、１９・・・・・・父流制御内、２０，２２・・・
…オア回路、２１・…・・直流制御装置。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第８図 図 〇 船 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 可制御な交流電源装置と、出力端を上記交流電源装
   置の出力端と直列して負荷の両端に接続した可制御な直
   流電源装置と、上記両電源装置の出力電圧を各別に検出
   する交流電圧検出装置および直流電圧検出装置と、上記
   負荷と直列に挿入された交流電流検出装置および直流電
   流検出装置と、上記交流電圧検出装置と交流電流検出装
   置の出力のオアをとり前記交流電源装置を負帰還制御す
   る交流制御装置と、上記直流電圧検出装置および直流電
   流検出装置の出力のオアをとり前記直流電源装置を負帰
   還制御する直流制御装置とを具備したことを特徴とする
   電源装置。