JPS62100665A - 交流実効値−直流変換回路 - Google Patents

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】 （発明の分野） 本発明は、交流実効値−直流変換回路に関する。

（従来技術とその問題点） 交流実効値−直流変換回路とは、交流の実効値を求め、
この実効値に居づいて直流に変換する回路である。この
ような変換回路には、人力信号を二乗する二乗回路と、
その二乗回路出力を積分することにより平均化する・１
也均化巨路と、その平均化回路出力を開平する開１４回
路とからなるｔ、のかあり、従来ではこれら各回路をモ
ノリシツクＩＣに組み込んたらのが知られている（実用
ｉ１を子ハンドブック（４）昭和５８年１１月１日第５
版ＣＱ出版株式会社発行の第４２１よ３よび、１２２ペ
ージ参照）。

しかしながら、交流実りＪＪ値−直流変換回路をモノリ
ノックｌｃｉ、：組み込んたらのでは、開平回路が必要
で、！５つノ、二ノこめに回路構成が非常に）９雉であ
るのみならず、それのコストも高くつくものであるとい
う問題点があった。そして、このようなコストが高いと
いう問題点がある割には、今１つ信頼性に乏しいという
という問題点もあった。

また、整流器と、コンデンサおよび抵抗で構成された時
定数回路とを組み合わせ、その時定数回路の時定数を特
定値に設定して疑似的に実効値変換する方式のものも提
案されている。この提案の回路では回路構成が簡単にな
る反面、実効値変換の精度に劣るという問題点があり、
精度の高い実効値変換を行いたい場合は採用することが
できないものであった。

（発明の目的） 本発明は、前記各問題点を解消することを目的とする。

（発明の構成と効果） 本発明は前記目的を達成するために実効値変換されるべ
き整流電圧が与えられる入力部と、二乗化電流を出力す
る出力部と、負帰還電圧が入力される負帰還入力部とを
有する二乗回路と、前記二乗回路の出力部からの二乗化
電流かりえられろ入力部と、１再記整流電圧の実効値電
圧を出力する出力部とを有ケるととらに、ｉｉ’ｉｊ記
二重化電流に基づいて前記整流電圧を毛均化して実効値
電圧として出力する平均化回路とを具備し、前記二乗回
路は、それの人ツノ部に４えられた整流電圧を該整流電
圧値に比例する電流に変換する第１変換手段と、それの
負部】入力部にＩづ７えられるｉＦｊ記弔均化回路から
の平均化電圧を負帰還電圧としてかつその負部逗電圧値
に反比例する電流に変換する第２変換手段と、市ｊ記両
変換手段からの各電流を加算するとともに、その加算電
流を二乗化電流として出力する加算手段とを含むことを
特徴として構成されている。

この構成によれば、二乗回路の入力部に与えられた整流
電圧は、該二乗回路の第１変換手段によりそれに比例し
た電流に変換される。また、平均化回路出力が負帰還電
圧として二乗回路の負１ｍＴ１入力部に与えられる。二
乗回路の負部】入力部に与えられた負帰還電圧は前記第
３手段によりそれに反比例する電流に変換される。そし
て、各電流は二乗回路の加算手段により加算されること
により該二乗回路からは二乗化電流が出力される。

そうすると、この二乗化電流は、負・帰還電圧を分母に
、整流電圧値の二乗値を分子においた式で現されたもの
になる。そして、この二乗化電流が平均化回路に入力さ
れると、結局その平均化回路からは理論式に従った整流
電圧の実効値電圧が出力される。

したがって、本発明によれば、開平回路を使用すること
なく、単に二乗回路と平均化回路との組み合わせだけと
いう簡単な回路構成であるから、モノリシックＩｃで構
成されたものよりもコスト的に安価な回路を得ることが
できる。また、理論式に従った実効値変換を行うから、
前記疑似実効値変換方式のものに比較してこれより信頼
性に優れた交流実効値−直流変換を行うことができろの
みならず、モノリシックＩＣて構成したものと比較して
らそれのコストの点を考慮すると信頼性に優れたしのと
なる。

（実施例の説明） 第１図は、本発明の交流実効値−直流変換回路の回路図
である。第１図において、ＩＮは交流電圧（ｅ、）の入
力端子、ＯＵＴは実効値電圧（Ｖ　Ｏ）の出力端子であ
る。１は、入力端子ＩＮからの交流電圧（ｅ、）を全波
整流し、それを実効値変換さ！するへき整流電圧ｃｆ！
ＩＩ）として出力する全波整流回路である。

２は、全波整流回路１からの整流電圧（ｅｌ）が与えら
れる入力部２１と、二乗化電流（１）を出力する出力部
２２と、負部意電ＦＥ（ｖ、）が人力ざセ５る負帰環入
力部２３とを打オる二乗回路である。

３は、−乗回路２の出力部２２からの二乗化電流（１）
が与えられる入力部３１と、前記整流電圧（ｅｌ）の実
効値電圧（ＶＯ）を出力する出力部３２と、同しくその
実効値電圧（Ｖ　Ｏ）を負帰還電圧（Ｖ　Ｏ）として出
力する出力部３３とを存する平均化回路である。この平
均化回路２は、［１１ｊ記−柔化Ｉ′ｕ流（ｉ）に活づ
いて１１ｊ記整流電圧（ｅｌ）を平均化して実効値電圧
（〜Ｉ［ｌ）として出力４′るようになっている。

二乗回路２は、そ１Ｌの入力部２１に与えらｈた整流電
圧（ｅｌ）を該整流電圧値（ｅｌ）に比例４゛る第１電
流（Ｊ、）に変換する第１変換手段として、抵抗Ｒ４を
備えている。この抵抗Ｒ４は二乗回路２の入力部２１と
出力部２２との間に接続されている。

二乗回路２はまた、それの負帰還入力部２３に与えられ
た平均化回路２の負帰還出力部３３からの負帰還電圧（
ＶＯ）を該負帰還電圧（Ｖ　Ｏ）の値に反比例する第２
．第３電流（１２，１３）に変換する第２変換手段とし
て抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ５，Ｒ６とダイオードＤｉ
、Ｄ２とを有している。抵抗Ｒｉ、Ｒ２゜Ｉλ３は二乗
回路２の入力部２１と負帰還入力部２３との間に互いに
直列に接続されている。抵抗Ｒ５とダイオードＤＩと、
また抵抗Ｒ６とダイオードＤ２とはそれぞれ第１直列回
路と第２直列回路となるように直列に接続されている。

そして、第１直列回路は抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２の接続
点２・１と出力部２２との間に、また第２直列回路は抵
抗Ｒ２および抵抗Ｒ３の接続点２５と出力部２２との間
にそれぞれ接続されている。二乗回路２はさらにまた、
１ｉｉｊ記両変換手段からの各電流（１１，１２゜１３
）を加算４−ろととちに、その加算電流（＋−・１＋　
＠−ｉｚ＊ｉｔ：）を二乗化電流（ｉ）として出力する
加算手段を備えているが、その加算手段としては抵抗Ｒ
４の一端とｈダイオードＤ　Ｉ　、Ｄ　２のカソードと
の共通に接続し、その共通接続点２６を有している。

平均化回路３は、演算増幅器Ａ　Ｍ　Ｐ　ｈ、その演算
増幅器へＭ　Ｐの、反転入力端子（−）と出力端子との
間において〃いに並列に接続された事理用コンデンサＣ
と増幅度決定用抵抗Ｒ７とを備えている、３この演算増
幅器Ａ　Ｍ　Ｉ″の正転入力端子（→）は接地されてい
る。演算増幅器ＡＭＰの出力端子は、平均化回路３の出
力部３２．３３に接続されている。

次に、動作および作用を第２図のタイムヂャートに従っ
て説明する。第２図（ａｌ）は全波整流回路ｌから二乗
回路２の入力部２１に与えられる整流電圧（ｅｌ）の波
形を示し、第２図（Ｃ２）は二乗回路２の抵抗Ｒ４を流
れる第１電流（ｉ、）の波形を示ｊ７、第２図（ｂｌ）
は接続点２４に現われる電圧（ｅ、）の波形を示し、第
２図（ｂ２）は抵抗Ｒ５を流れる第２電ＩＮ、（１□）
の波形を示し、第２図（ｃｌ）は接続点２５に現イっれ
る電圧（Ｃ３）の波形を示し、第２図（Ｃ２）は抵抗Ｒ
６を流れる第３電流（ｉ３）の波形を示し、第２図（ｄ
）は接続点２６に現われる二乗化電流（１）の波形を示
している。

第２図（ａｌ）に示すような波形の整流電圧（ｅυが二
乗回路２の入力部２１に与えられる。平均化回路３の入
力部３１はイマジナリアースになっているから、二乗回
路２の抵抗Ｒ４を流れる第１’２１１流（ｉ、）はｉ、
＝ｅ、／Ｒ４になる。ここで、ｌ、は第１電流（１１）
の電流値、ｅｌは整流電圧（ｅｌ）の電圧値、Ｒ４は抵
抗Ｒ４の抵抗値である。また、「／」の記号は除算記号
（−）である（以下、同じ）。第１電流（１１）の波形
は第２図（Ｃ２）に示すようになる。

一方、二乗回路２の負帰還入力部２３に与えられている
負帰還電圧（Ｖｏ）と整流電圧（ｅｌ）とは、接続点２
４においては抵抗Ｒ，Ｉ、Ｒ２，Ｒ３とで分圧されるか
ら、その接続点２４における電圧（Ｃ２）は、第２図（
ｂｌ）に示すようになる。即ち、この電圧（Ｃ２）は、
ハツチングで示されるようにマイナス電位が生じる。し
たがって、７ＪＥ抗Ｒ５に流れる第２７１！流（ｉ、）
はダイオードＤＩにより第２図（ｂ２）に示すようにな
る。同様に接続点２５にお１」る電１１’ｆ（Ｃ３）は
、第２図（ｃｔ）に示すようになる。したがって抵抗Ｒ
６に流れる第３市流（ｌ、）はダイオードＤ２により第
２図（Ｃ２）に示すようになる。これら各電流（１＋　
、　１２．１３）は接続点２６で加算されるから、その
加算電流（１）（二乗化電流１）は第２図（ｄ）に示′
４゛ようになる。二乗化電流（ｉ）の波形に４３いて、
ａ−ａ間は第２電流（１，）に、ｂ−ｂ間は第３電流（
ｉ、）にそれぞれ対応している。

各電流（１＋、１２．！３）の大きさは、各抵抗Ｒ４，
Ｒ５、Ｒ６の抵抗値により決定されるが、その＠抵抗値
を適宜選定すれば二乗化電流（ｉ）の波形は、整流電圧
（Ｖ　Ｏ）の二乗に、より近似させることが可能である
。また、第２Ｌ幻（（１）の二乗化電流（ｉ）の波形は
、２点折れ線でｊｆ：＋　−ｖ　ｊこが、接続点２４．
２５等を増加さＵ゛れば、その折れ線を二乗カーブに、
より近（＝ｌ（Ｊろことかできることは勿論である。

したがって、全波整流回路１に与えられる交流電圧（ｅ
ｏ）の二乗は整流電圧（ｅ、）の二乗であり、しかも平
均化回路３の出力部３３から負部２電圧（Ｖ。）が二乗
回路２の負帰還入力部２３に与えられるでいるから、二
乗化電流（ｉ）は交流電圧（ｅ、）の二乗に比例しかつ
負帰還電圧（Ｖ　Ｏ）に反比例した値、つまり次式（１
）で与えられる。

＋−（ｋ−ｅｏ’）／　Ｖｏ　　　　−−−（１）ただ
しｉは二乗化電流（１）の電流値、ｋは定数、ｅ。は整
流電圧（ｅ、）の電圧値、Ｖｏは負帰還電圧（Ｖ　Ｏ）
の電圧値となる。

この二乗化電流（ｉ）は、平均化回路３で平均化されて
第２図（ｄ）に示すような平均化電流（Ｉ　ａｖｅ）と
なる。平均化回路３においては、その抵抗Ｒ７にこの平
均化電流（Ｅ　ａｖｅ）が流れるから、実効値電圧（Ｖ
Ｏ）は次式（２）で示される値となる。

ｖｏ−−Ｒ７ＴＩａｖｅ ・・・・・・・（２） ここで、Ｒ７は抵抗Ｒ７の抵抗値、Ｉ　ａｖｅは平均化
電流（Ｉ　ａｖｃ）の１ｕ流値、０゜は交流電圧（ｅｏ
　）　ノ’ｌｉｔ圧値、＼ｌｏは実効値電圧（ＶＱ）の
電圧値、′１゛は交流電圧（ｅｏ）の半周ｊυ１である
。

したかって、実効値電圧（Ｖ　Ｏ）は、次式（３）で示
されることになる。

・・・　・・（３） この式は、実効値の理論式に合致しているから、平均化
回路３の出力である実効値電圧（Ｖ　ｏ）は実効値であ
ることが分かる。

この実施例では、周波数特性を制限する回路や素子を使
用していないから、周波数特性が良好である。また、平
均化回路３のコンデンサＣの容量値と抵抗Ｒ７の抵抗値
とでその時定数が決定されるが、交流電圧（ｅ、）のリ
ヅブル分がその時定数の影響を受けない程度までその時
定数を短くすることができることから、それの応答性は
速くなる。

更に、実り」値の理論式に従った実効値変換を行ってい
るから、歪波の影響は、疑似実効値変換方式に比較して
非常に小さくなり、信頼性に優れた実効値変換を行うこ
とができる。

また、実施例の二乗回路２は、ダイオード近似であった
が、これに同等限定されるものではなく、例えば、トラ
ンジスタによる二乗回路であってもよい。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例に係り、第１図はこの実施例の回
路図、第２図は第１図の回路の動作説明に供するタイム
チャートである。 ｌは全波整流回路、２は二乗回路、３は平均化回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）実効値変換されるべき整流電圧が与えられる入力
   部と、二乗化電流を出力する出力部と、負帰還電圧が入
   力される負帰還入力部とを有する二乗回路と、 前記二乗回路の出力部からの二乗化電流が与えられる入
   力部と、前記整流電圧の実効値電圧を出力する出力部と
   を有するとともに、前記二乗化電流に基づいて前記整流
   電圧を平均化して実効値電圧として出力する平均化回路
   とを具備し、 前記二乗回路は、それの入力部に与えられた整流電圧を
   該整流電圧値に比例する電流に変換する第１変換手段と
   、それの負帰還入力部に与えられる前記平均化回路から
   の平均化電圧を負帰還電圧としてかつその負帰還電圧値
   に反比例する電流に変換する第２変換手段と、前記両変
   換手段からの各電流を加算するとともに、その加算電流
   を二乗化電流として出力する加算手段とを含むことを特
   徴とする交流実効値−直流変換回路。