JPS6389061A - 交流入力自動切換回路 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電気機器における交流入力自動切換回路に
係り、特に異なる入力電圧を検出しその入力電圧に対応
するよう整流回路の動作を自動選択して切換える直流安
定化電源を得るための交流入力自動切換回路に関する。

〔従来の技術〕

従来、直流安定化電源を構成する場合、一般に交流入力
電圧切換回路が使用されている。この交流入力電圧切換
回路としては、異なる入力電圧に対応して使用できるよ
う整流方式の切換が可能な整流回路が設けられ、この場
合、切換スイッチや切換用コネクタによって入力電圧に
対応させて選択的に整流方式を切換えるよう構成したも
のが知られている。このように構成された交流電圧切換
回路において、整流方式の切換を手動操作で行っている
ため、例えば使用者が前記切換スイッチや切換用コネク
タを誤操作して整流方式の選択を誤ると、整流回路の出
力に過大電圧が発生し、整流回路を破損する等の難点が
ある。

このような観点から出願人は先に、入力電圧を検出し検
出された入力電圧に対応して自動的に整流方式を切換え
ることができるよう構成した直流安定化電源を得るため
の交流入力自動切換回路を提案し特許出願を行った。第
５図は、その交流入力自動切換回路の一構成例を示す回
路図である。第５図において、参照符号１０゜１２．１
４．１６はそれぞれダイオード整流器を示し、これらを
ブリッジ接続して単相ブリッジ整流回路１８を・構成す
る。このブリッジ整流回路１８の出力端には、平滑コン
デンサ２０゜２２を直列接続した平滑回路を接続配置し
、この平滑回路の両端に直流出力電圧を得るよう構成す
る。また、前記ブリッジ整流回路１８の一方の交流入力
端と前記平滑回路を構成する平滑コンデンサ２０．２２
の接続点との間にトライアック２４を接続する。そして
、このトライアック２４のゲート端子を交流電源に対し
て接続した交流入力自動切換回路ＡＳＣの信号出力端に
接続する。従って、前記交流入力自動切換回路ＡＳＣの
動作により、前記トライアック２４を交流入力電圧の変
化に応じてターンオンまたはターンオフすることにより
、平滑回路を構成する平滑コンデンサ２０．２２の選択
制御を行うよう構成する。

このように構成した直流定電圧回路において、例えば２
２０Ｖの交流入力電圧を入力とする時には、トライアッ
ク２４をターンオンすることにより、ブリッジ整流回路
１８はブリッジ整流を行い、直列接続された平滑コンデ
ンサ２０゜２２により平滑化され、所要の直流定電圧が
得られる。一方、１１５Ｖの交流電圧を入力とする時に
は、トライアック２４はターンオンすることにより、ブ
リッジ整流回路１８は直列接続される平滑コンデンサ２
０．２２の作用により、倍電圧全波整流を行い、前記直
流定電圧を維持させる。

次に、このような動作を行う直流定電圧回路における整
流回路の切換制御を行う交流入力自動切換回路ＡＳＣに
つき説明する。

第５図において、２６，２８．３０はダイオード整流器
、３２，３４．３６はツェナダイオード、３８，４０，
４２．４４はコンデンサをそれぞれ示す。入力交流電圧
をダイオード整流器２６およびコンデンサ３８により定
電圧化し、得られた安定化電源電圧Ｖｃｃ　（例えばＶ
ｃｃ＝１２Ｖ）をオペアンプ４８の電源入力端子に入力
すると共に、この電源電圧Ｖｃｃをツェナダイオード３
４を介して所定の基準電圧（例えば５．５Ｖ）に変換し
て前記オペアンプ４８の（＋）側入力端子に入力する。

また、このオペアンプ４８の（−）側入力端子には、ダ
イオード整流器２８およびコンデンサ４２によって整流
された検出用電圧が入力される。オペアンプ４８は、こ
れらの入力信号を比較して信号を出力し、この出力信号
をツェナダイオード３６およびトランジスタ６４を介し
てトライアック２４のゲート端子に入力し、これをター
ンオンまたはターンオフする。

このようにして、オペアンプ４８は、交流入力電圧が１
１５Ｖ系である場合は（−）側入力端子に入力される検
出用電圧の方が（＋）側入力端子に入力される基準電圧
より低くなり、高レベルの信号を出力し、この高レベル
の出力信号がツェナダイオード３６およびトランジスタ
６４を介してトライアック２４のゲート端子に入力され
、トライアック２４はターンオンし、従って整流回路１
８は倍電圧全波整流を行う。

一方、交流入力電圧が２２０Ｖ系であるときは、オペア
ンプ４８は、（−）側入力端子に入力される検出用電圧
が（↓）側入力端子に入力される基準電圧より高くなり
、低レベルの信号を出力し、その結果トライアック２４
のゲート端子には信号が入力されず、トライアック２４
がターンオフして整流回路１８はブリッジ整流を行う。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述した交流入力自動切換回路においては、入力交流電
圧の検出手段として、入力交流電圧をダイオード整流器
２８およびコンデンサ４２によって直流平滑し、得られ
た直流電圧を検出用電圧としてオペアンプ４８の（−）
側入力端子に入力し、（＋）側入力端子に入力される基
準電圧と比較している。従って、交流入力電圧が変化し
た際の回路の応答時間はコンデンサ４２の放電時間に依
存することになる。

そこで、本発明の目的は、交流入力電圧を半波整流して
脈流電圧で検出し、交流入力電圧変化時の整流方式の切
換応答時間を短縮して整流回路の過小電圧発生を防止す
ることができる交流入力自動切換回路を提供するにある
。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る交流入力自動切換回路は、ブリッジ整流回
路と、この整流回路の直流出力側に一対の平滑コンデン
サを直列接続し、前記整流回路の一方の交流入力端と前
記一対の平滑コンデンサの接続点間にスイッチング素子
を接続し、交流入力電圧の変化に応じて前記スイッチン
グ素子のオン・オフ動作を行い、常に所要の直流定電圧
を得るよう構成した直流定電圧電源回路において、交流
入力電圧を半波整流して脈流電圧を発生させてこれを基
準電圧と比較し、交流入力電圧が前記基準電圧より高い
場合には前記スイッチング素子をオフ状態にして整流回
路をブリッジ整流動作させ、交流入力電圧が前記基準電
圧より低い場合には前記スイッチング素子をオン状態に
して整流回路を倍電圧全波整流動作させる制御回路を設
けることを特徴とする。

前記の交流入力自動切換回路において、交流入力電圧を
半波整流して得られた脈流電圧を入力してこの脈流電圧
が基準電圧より低くなった際に高レベルの出力信号を発
生すると共に基準電圧より高くなった際に低レベルの出
力信号を発生する第１のオペアンプと、前記第１のオペ
アンプの出力信号が連続的に高レベルとなった場合にの
み高レベルの出力信号を発生する第２のオペアンプとを
設けることができる。

この場合、第１のオペアンプの出力端と第２のオペアン
プの入力端とを並列接続された正逆のダイオード整流器
を介して接続し、さらに前記第２のオペアンプの入力端
を抵抗器およびコンデンサを介して交流入力端に接続し
、第２のオペアンプの入力信号に時定数を持たせるよう
構成することができる。

〔作用〕

本発明に係る交流入力自動切換回路によれば、交流入力
電圧を半波整流して脈流電圧を発生させ、これを所定の
直流定電圧からなる基準電圧と比較し、交流入力電圧が
基準電圧より高い場合と低い場合とでそれぞれ整流回路
の動作が通常のブリッジ整流動作または倍電圧全波整流
動作を自動的に選択し、この結果交流入力電圧の変化に
拘わらず常に適正かつ安定した直流定電圧を得ることが
できる。

〔実施例〕

次に、本発明に係る交流入力自動切換回路の実施例につ
き、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。

第１図は本発明の交流入力自動切換回路の一実施例を示
す回路図である。なお、第５図に示す従来の回路と同一
の構成部分については同一の参照符号を付すと共にその
詳細な説明は省略する。

すなわち、第１図において、参照符号１８は単相ブリッ
ジ整流回路を示し、この整流回路１８の出力端に平滑コ
ンデンサ２０．２２を直列接続した平滑回路を接続配置
すると共に、この平滑コンデンサ２０．２２の接続点と
前記ブリッジ整流回路１８の一方の交流入力端との間に
トライアック２４を接続し、このトライアック２４を交
流入力電圧の変化に応じてターンオフまたはターンオフ
することにより平滑回路を構成する平滑コンデンサ２０
．２２の選択制御を行うよう構成した点は、第５図に示
す従来の直流定電圧回路と同一である。

従って、このように構成した本実施例の直流定電圧回路
において、例えば２２０Ｖの交流電圧を入力とする時に
は、トライアック２４をターンオフすることにより、ブ
リッジ整流回路１８はブリッジ整流を行い、直列接続さ
れた平滑コンデンサ２０．２２により平滑化され、所要
の直流定電圧が得られる。一方、１１５■の交流電圧を
入力とする時には、トライアック２４はターンオンする
ことにより、ブリッジ整流回路１８は直列接続される平
滑コンデンサ２０．２２の作用により、倍電圧全波整流
を行い、前記直流定電圧を維持させる。

次に、前述した直流定電圧回路における整流回路の切換
制御を行う交流入力自動切換回路につき説明する。第１
図において、参照符号２６゜２８．３０，７４．７６は
ダイオード整流器、３２．３４．３６はツェナダイオー
ド、３８゜４０．４４，７２．７８はコンデンサをそれ
ぞれ示す。交流電源に対し、ダイオード整流器２６とコ
ンデンサ３８とを直列接続し、このコンデンサ３８に対
し抵抗器４６とツェナダイオード３２との直列回路を並
列接続して安定化電源回路を構成し、得られた安定化電
源電圧Ｖｃｃ（例えばＶｃｃ＝１２Ｖ）をオペアンプ４
８の電源入力端子に入力するよう回路構成する。この電
源電圧Ｖｃｃのラインに抵抗器５０を介してツェナダイ
オード３４により所定の基準電圧（例えば５．５Ｖ）を
発生させるようにし、この基準電圧を抵抗器５２を介し
て前記オペアンプ４８の（＋）側入力端子に入力するよ
う回路構成する。なお、前記ツェナダイオード３４に対
しこれと並列に前記基準電圧の立ち上がりを遅らせるた
め、コンデンサ４０を接続配置する。

また、オペアンプ４８の（−）側入力端子には、ダイオ
ード整流器２８によって半波整流された検出用電圧を抵
抗器５４を介して入力するよう回路構成する。この場合
、前記オペアンプ４８の（−）側入力端を放電用ダイオ
ード整流器３゜を介して前記安定化電源Ｖｃｃのライン
に接続する。また、交流入力電圧１１５Ｖ／２２０Ｖ切
換時にヒステリシスを持たせるため、オペアンプ４８の
（＋）側入力端を抵抗器５８を介してオペアンプ４８の
出力端に接続する。

オペアンプ４８の出力端は、抵抗器８０と順バイアス方
向のダイオード整流器７４および抵抗器８２を介してオ
ペアンプ８４の（＋＞１１入力端に接続する。また、前
記ダイオード整流器７４と抵抗器８０との接続点をコン
デンサ７８および抵抗器８６の並列回路を介して一方の
交流入力端に接続すると共に、この接続点を前記ダイオ
ード整流器７４とは逆バイアスのダイオード整流器７６
を介してオペアンプ４８の出力端に接続する。さらに前
記オペアンプ８４の（＋）側入力端は抵抗器８８を介し
てオペアンプ８４の出力端に接続される。一方、このオ
ペアンプ８４の（−）側入力端子には、抵抗器５０およ
びツェナダイオード３４によって発生した基準電圧を入
力するよう回路構成する。

前述したように接続配置したオペアンプ８４の出力側に
は、抵抗器６２を介してツェナダイオード３６を逆バイ
アスに接続する。また、この抵抗器６２とツェナダイオ
ード３６の接続点をコンデンサ４４を介して一方の交流
入力端に接続する。前記ツェナダイオード３６の順バイ
アス接続端には、トランジスタ６４のベース端子を接続
し、このトランジスタ６４のベース端子は抵抗器６６を
介してエミッタ端子に接続すると共に、このエミッタ端
子を抵抗器９ｏを介して別に設けた一６Ｖの直流バイア
ス電源に接続する。また、トランジスタ６４のコレクタ
端子は、トライアック２４のゲート端子に接続する。さ
らに、このゲート端子を抵抗！７０およびコンデンサ７
２の並列回路を介して一方の交流入力端に接続する。

このように構成した本実施例の交流入力自動切換回路は
、交流入力電圧をダイオード整流器２６およびコンデン
サ３８によって平滑した後ツェナダイオード３２によっ
て１２Ｖに安定化し、この安定化された電圧を回路の電
源電圧Ｖｃｃとする。この電源電圧Ｖｃｃは、オペアン
プ４８の電源入力端子に入力すると共に、ツェナダイオ
ード３４によって所定の基準電圧（例えば５．５Ｖ）に
降圧されて前記オペアンプ４８の（＋）側入力端子およ
びオペアンプ８４の（＝）側入力端子に入力される。一
方、ダイオード整流器２８によって交流入力電圧を半波
整流し得られた脈流電圧を交流入力電圧値の検出用電圧
として前記オペアンプ４８の（−）側入力端子に入力し
、このオペアンプ４８によって前記（＋）側入力端子に
入力された基準電圧と（−）側入力端子に入力された検
出用電圧とを比較する。

このオペアンプ４８の出力電圧は抵抗器８０および８６
によって分圧され、抵抗器８２を介してオペアンプ８４
の（＋）側入力端子に入力される。ここで、抵抗器８０
および８６の分圧比は、オペアンプ８４の（＋）側入力
端子の入力電圧が（−）側入力端子に入力される基準電
圧より高くなるよう設定される。従って、オペアンプ４
８の出力電圧が高レベルである時は、オペアンプ８４の
出力電圧も高レベルとなり、この高レベルの信号がトラ
ンジスタ６４に伝送゛され、トランジスタ６４はオン状
態になり、トライアック２４のゲート端子からトランジ
スタ６４の方向に電流が流れてトライアック２４はオン
状態となる。

前述したように、交流入力電圧が１１５■系−である場
合は、オペアンプ４８の（−）側入力端子に入力される
検出用電圧は（＋）側入力端子に入力される基準電圧よ
り高くなることはなく、従ってオペアンプ４８の出力電
圧は連続的に高レベルになる。その結果、オペアンプ８
４の出力電圧も高レベルとなってトライアック２４はオ
ン状態となり、整流回路１８は倍電圧全波整流を行う。

ここで、例えば交流入力端に１５０％以上の入力電圧が
１サイクル印加された場合、オペアンプ４８の出力信号
は、（−）側入力端に入力される半波整流された検出用
電圧が（＋）側入力端に入力される基準電圧よりも高く
なる期間だけ低レベルに反転する。この際、コンデンサ
７８に充電されていた電圧は瞬時に放電され、その結果
、オペアンプ８４の出力電圧も低レベルに反転し、トラ
イアック２４がターンオフして整流回路１８はブリッジ
整流を行う。そして、次のサイクルを入力して入力電圧
が元の状態に戻ると、オペアンプ４８の出力電圧は再び
高レベルに反転し、その結果、抵抗器８０゜８６および
コンデンサ７８によって決る時定数によってコンデンサ
７８が充電され、このコンデンサ７８の充電電圧がツェ
ナダイオード３４の基準電圧よりも高くなった際にオペ
アンプ８４の出力電圧が反転して高レベルとなり、トラ
イアック２４がターンオンする。

ここで、抵抗器８０．８６およびコンデンサ７８の時定
数を交流入力電圧の１サイクルより長くかつ２サイクル
より短（設定することにより、例えば連続的に高電圧の
交流電圧を入力する時は、コンデンサ７８が完全に充電
される前にオペアンプ４８の出力が低レベルに反転しコ
ンデンサ７８の充電電圧は再び放電されるので、オペア
ンプ８４の出力電圧が高レベルに反転することはなく、
トライアック２４がオフ状態を維持して整流回路１８は
ブリッジ整流を行う。

また、入力交流電圧が元の状態に戻った際にはオペアン
プ４８の出力電圧は連続的に高レベルとなり、コンデン
サ７８の充電終了後にオペアンプ８４の出力電圧が高レ
ベルに反転し、トライアック２４がターンオンして整流
回路１８は倍電圧全波整流を行う。従って、交流入力自
動切換回路の応答時間は入力交流周波数の２サイクルに
相当し、入力交流電圧を全波整流して検出する方式に比
較して５０倍程早くすることができる。

第２図および第３図は１１５■の交流電圧を入力中に１
５０％の高電圧を１サイクル入力した場合の動作特性曲
線図である。第２図は、高電圧を入力すると同時にコン
デンサ７８の両端電圧が瞬間的に降下し、その後徐々に
充電され２サイクル程で略充電が完了し、これに伴って
オペアンプ８４の出力電圧が２サイクル程低レベルにな
った後再び高レベルに反転することを示す。また第３図
は、整流回路１８の出力電圧が高電圧の入力と同時に上
昇し、その除徐々に下降し、２サイクルで略元の状態に
回復することを示す。

第４図は、交流入力電圧を１１５Ｖ−２３０Ｖ−１１５
Ｖと変化させた場合の動作特性曲線図である。図から明
らかなように１１５ｖから２３０■に切換えた時もまた
２３０Ｖから１１５Ｖに切換えた時も、切換えると同時
に整流回路１８の出力電圧が上昇または下降するが、そ
の後徐々に回復して約５０ｍ５ｅｃ（略２サイクル）で
元の直流定電圧に回復することがわかる。

〔発明の効果〕

前述した実施例から明らかなように、本発明によれば、
異なる交流入力電圧に対応して整流動作の切換を行う制
御回路を設けた交流入力切換回路において、簡単な回路
構成で入力交流電圧を適正に検出すると共に、交流入力
電圧の変化に際してはこれを迅速に検知し、これに対応
してトライチックをターンオンまたはターンオフするこ
とによって自動的に整流回路の動作を切換えることがで
きる。従って、交流入力電圧の変化に対し切換操作を誤
ることなく、かつ迅速に整流回路を切換えることができ
、この種入力電圧切換回路の安全性の向上を図ると共に
定電圧特性の安定した直流定電圧電源を低コストに実現
することができる。

以上、本発明の好適な実施例につき説明したが、本発明
の精神を逸脱しない範囲内において種々の設計変更をな
し得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る交流入力自動切換回路の一実施例
を示す回路図、第２図乃至第４図は第１図に示す回路の
それぞれ動作特性を示す特性曲線図、第５図は従来の交
流入力自動切換回路の構成例を示す回路図である。 １０、１２．１４．１６．２６．２８，３０，７４．７
６、、、ダイオード整流器 １８、　、　、ブリッジ整流回路 ２０．２２，３８，４０，４２，４４．７２，７８．、
、コンデンサ２４、、、　　トライアック ３２．３４，３６．、、ツェナダイオード４６．５０，
５２，５４．５６．５８．６０，６２．６６．６８，７
０，８０，８２，８６゜８８．９０．、、抵抗器 ４８．８４．、、オペアンプ ６４、、、　　ｌ−ランジスタ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ブリッジ整流回路と、この整流回路の直流出力側
   に一対の平滑コンデンサを直列接続し、前記整流回路の
   一方の交流入力端と前記一対の平滑コンデンサの接続点
   間にスイッチング素子を接続し、交流入力電圧の変化に
   応じて前記スイッチング素子のオン・オフ動作を行い、
   常に所要の直流定電圧を得るよう構成した直流定電圧電
   源回路において、交流入力電圧を半波整流して脈流電圧
   を発生させてこれを基準電圧と比較し、交流入力電圧が
   前記基準電圧より高い場合には前記スイッチング素子を
   オフ状態にして整流回路をブリッジ整流動作させ、交流
   入力電圧が前記基準電圧より低い場合には前記スイッチ
   ング素子をオン状態にして整流回路を倍電圧全波整流動
   作させる制御回路を設けることを特徴とする交流入力自
   動切換回路。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の交流入力自動切換回
   路において、交流入力電圧を半波整流して得られた脈流
   電圧を入力してこの脈流電圧が基準電圧より低くなった
   際に高レベルの出力信号を発生すると共に基準電圧より
   高くなった際に低レベルの出力信号を発生する第１のオ
   ペアンプと、前記第１のオペアンプの出力信号が連続的
   に高レベルとなった場合にのみ高レベルの出力信号を発
   生する第２のオペアンプとを設けてなる交流入力自動切
   換回路。
3. （３）特許請求の範囲第２項記載の交流入力自動切換回
   路において、第１のオペアンプの出力端と第２のオペア
   ンプの入力端とを並列接続された正逆のダイオード整流
   器を介して接続し、さらに前記第２のオペアンプの入力
   端を抵抗器およびコンデンサを介して交流入力端に接続
   し、第２のオペアンプの入力信号に時定数を持たせるよ
   う構成してなる交流入力自動切換回路。