JPH03139171A - 交流電源の電圧変換回路 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、交流電源の電圧変換回路に係り、特には交流
電源の出力を全波整流して例えば発光ダイオードなどの
直流の低電圧駆動タイプの負荷の駆動用電源として用い
るときに、交流電源を直流の低電圧に変換する電圧変換
回路に関する。

（従来の技術） 照明用スイッチに内蔵の発光ダイオードの駆動に必要な
直流の低電圧を例えば商用の交流電源を全波整流して得
る場合は、発光ダイオードが低電圧で駆動されることか
らその交流電源を低電圧に変換する必要がある。

従来におけるこの低電圧への変換においては、全波整流
回路の前段側に設けた抵抗で一旦、その交流電源の出力
を降圧してから全波整流回路で全波整流し、その全波整
流出力を平滑回路と定電圧回路とで直流化する方式のも
のがある。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記の方式のように抵抗で交流電源の出力を
所要値にまで大きく電圧降下させたのでは、その抵抗で
の電力損失か非常に大きくなるという不具合がある。

そこで、例えばこの抵抗を設けないか、設けたとしても
小さな抵抗値の抵抗で交流電源を少し降圧することにし
てから全波整流して平滑回路で平滑することが考えられ
るが、この場合では交流電源か降圧されていないか、あ
るいは小さく降圧されただけであるから平滑出力が大き
くなっていることから、定電圧回路では発光ダイオード
が必要とする直流の低電圧に十分に大きく降圧して定電
圧化する必要があることになる。

しかしながら、平滑出力を大きく降圧することは、その
定電圧回路を構成するトランジスタでの電力損失とか発
熱作用とかが大きくなってしまうという不具合が残る。

本発明においては、全波整流回路の後段側で交流電源の
電圧を低電圧に変換することで抵抗による上記の電力損
失の不具合を解消する一方で、全波整流回路の後段側で
の低電圧への変換を、定電圧回路を構成するトランジス
タでの大きな電力損失を来したり、そのトランジスタが
発熱したりすることのないようにして効率よく低電圧へ
の変換を行うことのできる電圧変換回路を提供すること
を目的としている。

（課題を解決するための手段） このような目的を達成するために、本発明の電圧変換回
路においては、交流電源を全波整流して出力するととも
に、その全波整流値がカットオフ電圧を越えたときにそ
の全波整流出力をカットオフするカットオフ回路と、前
記カットオフ回路を介して前記全波整流出力か与えられ
ているときは充電モードになってその全波整流出力を充
電し、前記カットオフ回路により全波整流出力がカット
オフされているときは放電モードになってその充電モー
ド時のｌ／ｎの電気量で放電する平滑回路と、前記平滑
回路の出力をそれの放電値よりも低い電圧で定電圧化す
る定電圧回路とを具備したことを特徴としている。

（作用） カットオフ回路で交流電源は余波整流されるとともに、
カットオフ電圧を越える交流電源はカットオフされる。

そして、このカットオフ回路からの全波整流出力は、当
該カットオフ回路がカットオフモードになっていないと
きに平滑回路に与えられてここで充電される。また、カ
ットオフ回路がカットオフモードになっているときには
、この平滑回路に充電されていた全波整流出力は、放電
される。この場合の放電電気量は充電電気量のｌ／ｎで
あるから、定電圧回路では大きな電力損失なく平滑回路
の出力を定電圧化することができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。

第１図は本発明の実施例に係る交流電源のカットオフ回
路を含む電圧変換回路の回路図であり、第２図は第１図
の平滑回路の変形例を示す図であり、第３図は電圧変換
回路の動作説明に供する各部の電圧波形図である。

第１図に示される電圧変換回路は、カットオフ回路Ａ、
平滑回路Ｂおよび定電圧回路Ｃで構成されている。

カットオフ回路Ａは入力端子ＩＮ、ＩＮに印加された図
示しない交流電源を全波整流する全波整流回路ＦＲを備
えている。全波整流回路ＰＲからは第３図（ａ）のよう
な全波整流出力が出力される。全波整流回路ＦＲには並
列に保護用のツェナーダイオードＤＩが接続されている
。全波整流回路ＰＲにはまた、分圧抵抗Ｒｔａ　、Ｒｌ
ｂ　、Ｒｌｃと、当該全波整流回路ＦＲの出力がカット
オフ電圧Ｖｃを越えたときにオン（導通）するツェナー
ダイオードＤ２と、このツェナーダイオードＤ２のオン
電流で所定のバイアス電圧を発生する抵抗Ｒ３とが互い
に直列状態で並列に接続されている。

第１トランジスタスイッチ手段としてのトランジスタＴ
ＲＩはそのベース・エミッタが抵抗Ｒ３に並列に接続さ
れている。トランジスタＴＲ［は抵抗Ｒ３に発生するバ
イアス電圧で駆動されてオンするようになっている。第
２トランジスタスイッチ手段としてのトランジスタＴＲ
２ＴＲ３はダーリントン接続されていて、トランジスタ
ＴＲ３のコレクタ・エミッタは全波整流回路ＦＲの出力
部と当該カットオフ回路Ａの出力部との間に直列に接続
されている。トランジスタＴＲ２はトランジスタＴＲＩ
がオフのときに分圧抵抗Ｒ１ａ＝ＲＩｃおよび抵抗Ｒ５
を介して与えられる駆動電圧でオン駆動され、トランジ
スタＴＲＩがオンのときにはその駆動電圧が与えられな
くなってオフ駆動される。トランジスタＴＲ２のオンオ
フに応じてトランジスタＴＲ３もオンオフする。

このようにして、カットオフ回路Ａにあっては、全波整
流回路ＦＲの出力かカットオフ電圧Ｖｃ以下であるかそ
れを越えたかどうかでトランジスタＴＲ３がそれぞれオ
ンオフすることで、第３図（ａ）に示される全波整流回
路ＰＲの出力を第３図（ｂ）のような低電圧に変換して
出力することになる。

なお、このカットオフ回路Ａのみでも出力端子ＯＵＴ　
　ＯＵＴ間に接続された発光ダイオードを駆動すること
ができるが、カプトオフ回路Ａの出力は交流的であるた
めに、発光ダイオードは点滅動作することになる。そこ
で、発光ダイオードを直流的に駆動するには、そのカッ
トオフ回路Ａの出力を直流化する必要がある。平滑回路
Ｂおよび定電圧回路Ｃはカットオフ回路Ａの出力を直流
定電圧化するものとして用いられる。

平滑回路Ｂは、互いに直列接続状態でカットオフ回路Ａ
に並列に接続されたダイオードＤ３〜Ｄ５と、ダイオー
ドＤ３．Ｄ４に並列に接続されたコンデンサＣ１と、ダ
イオードＤ４．．Ｄ５に並列に接続されたコンデンサＣ
２とで構成されている。

この平滑回路Ｂは、全波整流回路ＦＲの出力がカットオ
フ電圧Ｖｃに達するまではコンデンザＣＩ−ダイオード
Ｄ４−コンデンサＣ２の経路を介して第３図（ｂ）のよ
うな充電波形で各コンデンサＣ１，Ｃ２を充電動作（最
高充電電圧は略Ｖｃ）し、全波整流回路ＰＲの出力がカ
ットオフ電圧ＶＣに到達してトランジスタＴＲ３がオフ
しているときに、コンデンサＣＩからはダイオードＤ５
を介して、また、コンデンサＣ２からはダイオードＤ３
を介してそれぞれ第３図（ｌｌ）のような放電波形で放
電（放電開始電圧は略１／２Ｖｃ）する。

したがって、平滑回路Ｂは全波整流回路ＰＲの充電時の
最高充１ｉ電圧（コンデンサＣＩ、Ｃ２の合計充電電圧
）にくらべて放電時の放電開始電圧（コンデンサＣ１，
Ｃ２それぞれ単独での放電電圧）はそれの１／２になる
。

なお、この実施例では放電時の電気量を充電時のそれに
くらべてＩ／２にする場合の回路例が示されているが、
それを例えば１／３にする場合では第２図（ａ）のよう
な平滑回路、１／４にする場合では第２図（ｂ）のよう
な平滑回路で構成するというように、放電時の電気量を
充電時のそれにくらべて１／ｎにすることは任意に可能
である。

定電圧回路Ｃは、出力端子ＯＵＴ、ＯＵＴ間に接続され
である発光ダイオードの駆動電圧に対応してオン電圧が
１／２Ｖｃよりも低い電圧Ｖｄにされたツェナーダイオ
ードＤ６と抵抗Ｒ６とが互いに直列状態で平滑回路Ｂに
並列に接続されているとと６に、コレクタ・エミッタが
平滑回路Ｂと出力端子ＯＵＴとの間に接続されたトラン
ジスタＴＲ４を備えて構成されている。

定電圧回路Ｃにおいては、第３図（Ｃ）のような波形の
平滑回路Ｂの出力がツェナーダイオードＤ６で規定され
た定電圧に変換されて第３図（ｄ）のように出力される
ようになっている。ここで、定電圧回路Ｃに対して平滑
回路Ｂから第３図（ｃ）のような波形の出力が与えられ
るから、ツェナーダイオードＤ６かオンしてトランジス
タＴＲ４がオンしても、このトランジスタＴＲ４の発熱
は抑制されるようになっている。詳しく言えば、平滑回
路ＢからＶｃの放電電圧がそのまま定電圧回路Ｃに出力
され、その定電圧回路ＣでそのＶｃの放電電圧から１　
／　２　Ｖ　ｃよりもさらに低いＶｄにまで一挙に降圧
さけると、トランジスタＴＲ４での発熱作用が高くなる
という不具合がある。そこで、平滑回路Ｂでは上記の発
熱作用を抑制するために、定電圧回路Ｃに出力する電圧
を放電開始時にＩ／２Ｖｃにまで降圧させているのであ
る。

（発明の効果） 以上説明したことから明らかなように本発明によれば、
カットオフ回路に与えられた交流電源はそのカットオフ
回路で全波整流されるとともに、カットオフ電圧を越え
る交流電源についてはここでカットオフされ、このカッ
トオフ回路からの全波整流出力については、当該カット
オフ回路かカットオフモードになっていないときに平滑
回路に与えられてここで充電される一方、カットオフ回
路がカットオフモードになったときには、この平滑回路
から放電される。そして、この場合の放電電気量は充電
電気量のＩ／ｎであるから、平滑回路での電力損失は小
さく、しかもその放電電気量を定電圧回路で定電圧化す
ることから、定電圧回路においてもそれを構成するトラ
ンジスタでの大きな電力損失はないうえ、そのトランジ
スタの発熱作用も軽減させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る電圧変換回路の回路図、
第２図は第１図の平滑回路の変形例を示す回路図、第３
図は第１図の動作説明に供する各部の電圧の波形図であ
る。 Ａ・・・カットオフ回路、Ｂ・・・平滑回路、Ｃ・・・
定電圧回路、ＦＲ・・・全波整流回路、Ｄ２・・・ツェ
ナーダイオード、ＴＲＩ・第１トランジスタスイッチ手
段としてのトランジスタ、ＴＲ２，ＴＲ３・・・第２ト
ランジスタスイッチ手段としてのトランジスタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）交流電源を全波整流して出力するとともに、その
   全波整流値がカットオフ電圧を越えたときにその全波整
   流出力をカットオフするカットオフ回路と、 前記カットオフ回路を介して前記全波整流出力が与えら
   れているときは充電モードになってその全波整流出力を
   充電し、前記カットオフ回路により全波整流出力がカッ
   トオフされているときは放電モードになってその充電モ
   ード時の１／ｎの電気量で放電する平滑回路と、 前記平滑回路の出力をそれの放電値よりも低い電圧で定
   電圧化する定電圧回路と、 を具備したことを特徴とする交流電源の電圧変換回路。