JPH0314954Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本考案は、略倍圧関係にある高低二種の交流電
源電圧を識別して検出し、その検出出力に応じて
半波整流動作と倍電圧整流動作に選択的に切換わ
ることにより一定の直流出力電圧を導出すべく構
成した電源回路に関する。

序述の如き電源回路は、例えば中近東のように
電源電圧が略倍圧関係にある高低二種の商用交流
電源が混在する地域で使用される電気機器に内蔵
されている。このような電源回路に於いて、電源
回路を半波整流動作と倍電圧整流動作に切換える
切換回路は従来より種々提案されており、とりわ
け斯る切換回路のスイツチング素子として、大電
流の断続制御に適している等の点から、サイリス
タ（シリコン制御整流器）を使用したものが多く
見受けられる。

ところが、サイリスタは周知のように一旦オン
すると、その導通電流を遮断しない限り、オン状
態を保持すると云う性質があるため、例えばサイ
リスタがオフ状態になつて電源回路が半波整流動
作している場合即ち高低二種の電源電圧のうち高
い方の電圧が供給されている場合に、ノイズ等に
よる誤動作によつてサイリスタがオンすると、以
後は電源回路が倍電圧整流動作し、このため非常
に高い直流出力電圧が発生して機器が破壊すると
云う欠点があつた。

(ハ) 考案が解決しようとする課題 本考案は上述の点に鑑み為されたものであり、
切り替え動作が正確に行われ、誤動作の少ない電
源回路を提供するものである。

(ニ) 課題を解決するための手段 本考案は、略倍圧関係にある高低二種の交流電
源電圧を検出し、この検出出力に応答してオン、
オフするスイツチング素子SCによつて半波整流
動作と倍電圧整流動作に選択的に切り換わること
により、一定の直流出力電圧を導出するようにし
た電源回路において、 前記交流電源を得て前記スイツチング素子のト
リガ用の直流電圧発生回路２と、 前記交流電源電圧を検出する電圧検出部４と、 この電圧検出部出力に応答してオン、オフする
第１、第２のスイツチングトランジスタＱ３，Ｑ
４を有するスイツチング制御回路５を備えてな
る。

(ホ) 作用 本考案は、第１のスイツチングトランジスタは
オン時に前記トリガ用の直流電圧を前記スイツチ
ング素子に供給し、第２のスイツチングトランジ
スタはオン時に上記直流電圧を消滅せしめ、且
つ、その第１第２のスイツチングトランジスタは
一方がオンの時に他方がオフとなるように動作す
る。

(ヘ) 実施例 図面は本考案の自動切換回路を採用した電源回
路の一実施例を示しており、この実施例は大別す
ると、電源入力部１と、直流電圧発生回路２と、
整流回路部３と、電圧検出回路４と、スイツチン
グ制御回路５から構成されている。

前記電源入力部１は110Vと220Vの交流電源が
供給される入力端子I₁，I₂、ヒユーズＦ、電源ス
イツチSW、及びラインフイルタを構成するコン
デンサC₀、抵抗R₀、インダクタンス素子LT等か
ら構成されるが、斯る点は従来回路と同様であつ
て特記すべき特徴はない。

前記電圧発生回路２は、電源入力ラインL₁，
L₂間に接続された限流抵抗R₁、ダイオードD₁、
コンデンサC₁からなる第１の電圧発生部２ａと、
限流抵抗R₃，R₄、ダイオードD₂、コンデンサC₂、
放電抵抗R₅からなる第２の電圧発生部２ｂから
構成されており、ここでは次の点に注意すべきで
ある。即ち、第１の電圧発生部２ａでは、コンデ
ンサC₁の充電が急速に行なわれるように、限流
抵抗R₁の抵抗値を小さく選定し、他方、第２の
電圧発生部２ｂでは、コンデンサC₂はその充電
が上記C₁の充電よりもゆつくりと行なわれ、放
電が比較的速く行なわれるように、限流抵抗R₃，
R₄の抵抗値を比較的大きく選定し、放電抵抗R₅
の抵抗値を小さく選定している点である。

前記整流回路部３は整流用ダイオードD₃，D₄，
D₆、平滑用コンデンサC₃，C₄、半波整流時に導
通するダイオードD₅、及び半波整流・倍電圧整
流切換用のスイツチング素子としてのサイリスタ
SC等を主要素として構成されている。即ち、こ
こではサイリスタSCがオフの時に上記ダイオー
ドD₄，D₆とコンデンサC₄によつて半波整流回路
が構成され、サイリスタSCがオンの時にダイオ
ードD₃，D₄，D₆とコンデンサC₃，C₄によつて倍
電圧整流回路が構成される点に注意すべきであ
る。なお、上記サイリスタSCのアノード・カソ
ード間に接続されたコンデンサC₅と抵抗R₉並び
に上記サイリスタのゲート・カソード間に接続さ
れた抵抗R₁₀とコンデンサC₆は、何れも上記サイ
リスタの誤動作（自己点弧）防止用のものである
が、これらは本実施例の基本動作に直接関係しな
いため、詳細な説明は省略する。

前記電圧検出回路４は、前記第１電圧発生部２
ａから抵抗R₂を介して取り出されるＡ点の直流
電圧を得て動作する差動対トランジスタQ₁，Q₂
と、このトランジスタの一方Q₁のベース・エミ
ツタ間に一定の基準電圧を与えるためのツエナー
ダイオードZ₂と、上記トランジスタの他方Q₂の
ベース・エミツタ間にＡ点の電圧に比例した電圧
を与えるための分圧抵抗R₁₁，R₁₂，R₁₃等を主要
素として構成されている。そして、ここでは次の
点に注意すべきである。即ち、先ず第１に、上記
ツエナーダイオードZ₂が、入力端子I₁，I₂間に
1110V，220Vの何れの交流電源が供給された場
合でも、定常状態に於いては、Ａ点の電圧を得て
導通するようになつている点である。次に第２の
点は、入力端子I₁，I₂間に110Vの交流電源が供給
された場合の定常状態では、トランジスタQ₂の
ベース・エミツタ間に上記ツエナーダイオードZ₂
のツエナー電圧よりも低い電圧を与え、220Vの
交流電源が供給された場合の定常状態では、上記
Q₂のベース・エミツタ間に上記ツエナー電圧よ
りも高い電圧を与えるように、前記分圧抵抗R₁₁
〜R₁₃がＡ点の電圧を分圧している点である。

なお、上記電圧検出回路４内の他の一つのツエ
ナーダイオードZ₁は、Ａ点の電圧が異常に高くな
つた場合にのみオンとなり、それによつて所定値
以上の高電圧がトランジスタQ₁，Q₂に印加され
ないようにするためのものである。

前記スイツチング制御回路５は、前記電圧検出
回路４のトランジスタQ₁，Q₂の各コレクタから
取り出される電圧をそれぞれスイツチング信号と
し、直流電圧発生回路２内の第２電圧発生部２ｂ
のＢ点に得る直流電圧を動作電源として動作する
スイツチングトランジスタQ₃，Q₄と、その一方
のトランジスタQ₄に応答して動作するスイツチ
ングトランジスタQ₅と、そのQ₅がオンの時にＣ
点に発生する電圧を前記整流回路部３内のサイリ
スタSCのゲートに導くツエナーダイオードZ₃等
から構成されている。

次に斯る実施例の動作を、110V入力時と220V
入力時について説明する。

（） 220V入力時 今、入力端子I₁，I₂間に220Vの交流電源が印加
されると、ラインL₁，L₂のL₁側が正でL₂側が負
の期間に、直流電圧発生回路２内のコンデンサ
C₁，C₂が夫々充電されることになる。その際、
上記コンデンサC₁は前述の如く急速に充電され、
しかも、今は220V入力時であるから、電源スイ
ツチSWの投入後から短時間のうちに、トランジ
スタQ₂のベース・エミツタ間にはツエナーダイ
オードZ₂の電圧よりも高い電圧が印加される。

一方、トランジスタQ₁のベース・エミツタ間
にはツエナーダイオードZ₂と共にコンデンサC₇
が接続されているから、上記ツエナーダイオード
Z₂はQ₂が充分にバイアスされた後にオンになり、
このZ₂で決まる一定電圧がQ₁のベース・エミツ
タ間に印加される。

したがつて、電源スイツチSWの投入から一定
時間経過後の定常状態ではQ₁がオフでQ₂がオン
となり、これによつてスイツチング制御回路４内
のスイツチングトランジスタQ₃はベース・エミ
ツタ間が順方向バイアスされてオンとなり、Q₄
はベース・エミツタ間がバイアスされずにオフと
なる。

前記スイツチングトランジスタQ₄がオフの時
は次のトランジスタQ₅もオフとなるため、Ｃ点
には電圧が現われず、従つて、ツエナーダイオー
ドZ₃がオフであり、サイリスタSCはゲートにト
リガ電圧が印加されずオフとなつている。また、
この時、スイツチングトランジスタのQ₃がオン
となつているので、このQ₃及びR₁₆を介して直流
電圧発生回路２内のC₂が急速放電されることに
なり、従つて、Ｂ点の電圧も略零になる。

このようにして220V入力時はサイリスタSCが
オフとなつているので、ラインL₁，L₂のL₁側が
正でL₂側が負となる期間では、整流回路部３内
の整流用ダイオードD₃と平滑用コンデンサC₃に
対する電流路が形成されない。このため、上記ラ
インのL₂側が正でL₁側が負となる期間のみ、ラ
インL₂→ラインL₃→ダイオードD₆→平滑用コン
デンサC₄→整流用ダイオードD₄→抵抗R₆，R₇→
ラインL₁の系路で電流が流れ、この電流によつ
て上記コンデンサC₄が充電される。即ち、この
場合は電源回路が半波整流動作を行うことにな
る。そして、この時、上記平滑用コンデンサC₄
の両端間には実効値220Vの交流電圧のピーク値
に近い略300Vの直流電圧が得られ、この電圧が
ダイオードD₅によつて出力端子O₁，O₂間に導出
されることになる。

（） 110V入力時 入力端子I₁，I₂間に110Vの交流電源が供給され
た場合も、前述と同様にラインL₁，L₂のL₁側が
正でL₂側が負の期間に、直流電圧発生回路２内
のコンデンサC₁，C₂が夫々充電される。しかし、
今は110V入力時であるから、電源投入から一定
時間経過後の定常状態では、電圧検出回路４内の
Q₂のベース・エミツタ間電圧はQ₁のベース・エ
ミツタ間電圧よりも低くなつており、従つて、
Q₁がオンでQ₂がオフとなる。そして、これによ
つてスイツチング制御回路５内のQ₃がオフでQ₄
がオンになる。

前記トランジスタのQ₄がオンになると、次の
Q₅もオンになり、また、Q₃がオフとなつている
から、Ｃ点には直流電圧が発生する。そして、こ
の電圧によつてツエナーダイオードZ₃が導通して
サイリスタSCのゲートにトリガ電圧が印加され
るため、このサイリスタSCがオンになる。

このようにして110V入力時はサイリスタSCが
オンとなるので、ラインL₁，L₂のL₁側が正でL₂
側が負となる期間では、ラインL₁→抵抗R₆，R₇
→整流用ダイオードD₃→平滑用コンデンサC₃→
サイリスタSCのアノード・カソード間→ライン
L₃→ラインL₂の系路で電流が流れる。また、L₂
側が正でL₁側が負の期間では、前述した220V入
力時と同一系路で電流が流れる。即ち、この場合
は電源回路が倍電圧整流動作を行つていることに
なる。そして、この時、整流回路部３内のC₃，
C₄の各両端間にはそれぞれ実効値110Vの交流電
源電圧のピーク値に近い略150Vの電圧が得られ、
従つて、出力端子O₁，O₂間には略300Vの直流出
力電圧が得られる訳である。

次に斯る実施例の誤動作防止対策について説明
する。

（） 直流電圧発生回路２について ここでは、先ず、第１電圧発生部２ａの充電速
度を速くするのに対して、第２電圧発生部２ｂの
充電速度を充分遅く選定している点が挙げられ
る。即ち、これにより電圧検出回路４が動作した
後に、スイツチング制御回路５が動作状態になる
ようにすることができ、従つて、上記電圧検出回
路４が動作する前に、スイツチング制御回路５が
誤動作をするのを防止できる訳である。

次に、第２電圧発生部２ｂの放電速度を第１電
圧発生部２ａの放電速度よりも充分速く選定して
いる点である。即ち、今、半波整流動作（220V
入力）時に電源スイツチSWを切つた場合を想定
すると、第１電圧発生部２ａのC₁の放電中に電
圧検出回路４内のQ₂が一旦オンからオフ即ちQ₁
がオフからオンに反転する期間がある。その結
果、スイツチング制御回路５内のQ₄，Q₅がオン
になる。しかし、この時、上述により第２電圧発
生部２ｂのC₂が既に放電しているから、サイリ
スタSCがトリガされることはない。従つて、上
記電源スイツチSWの遮断直後に再投入した場合
に、瞬間的に倍電圧整流モードとなるのを解消で
きる訳である。

（） 電圧検出回路４について ここでは、ツエナーダイオードZ₂にコンデンサ
C₇を並列接続した点が挙げられる。即ち、この
C₇を接続したことにより、Q₁のベース・エミツ
タ間電圧の立上りをQ₂のベース・エミツタ間電
圧の立上りよりも遅らせることができる。従つ
て、電源スイツチSWの投入直後は必ずQ₁がオフ
でQ₂がオン、即ち半波整流モードで動作するこ
とになる。このことは220V入力時に於いて、電
源スイツチSWの投入直後に倍電圧整流モードで
動作する誤動作を解消できることを意味する。

（） スイツチング制御回路５について ここではスイツチングトランジスタQ₄，Q₅に
よつて直流電圧発生回路２内のＢ点とサイリスタ
SC間のトリガ電圧路を開閉すると共に、他一つ
のトランジスタQ₃によつて上記Ｂ点の電圧に対
する放電路を開閉するようにしている点である。
これによりサイリスタSCがノイズや過大なサー
ジ電圧によつて簡単にトリガされないことにな
る。即ち、半波整流動作（220V入力）時は、Q₃
がオンとなつているから、Ｄ点の電位は略0Vに
なつている。従つて、ノイズによつてQ₄がオン
となりQ₅がオンしても、Ｃ点の電圧は依然とし
て略0Vであるから、サイリスタSCがトリガされ
ることはない。また、Q₄がオンになつた時にQ₃
が同時にオフした（このような可能性は極めて少
ない）としても、Ｄ点の電圧は直流電圧発生回路
２内のC₂の充電（比較的遅い）につれて徐々に
上昇し、この電圧がD₇の立上り電圧とZ₃のツエ
ナー電圧とSCのゲート・カソード間立上り電圧
の和を越えるまで、サイリスタSCがトリガされ
ない。したがつて、瞬間的にノイズや交流電源入
力中の過大なサージ電圧が印加されたとしても、
これによる誤動作は皆無に等しいことになる。

更に、スイツチング制御回路５は整流回路部３
の平滑用コンデンサC₄と独立して構成されてい
るから、瞬間的に過大な負荷電流が流れて上記コ
ンデンサC₄の両端間の電圧が下つても、これに
よつて誤動作することはない。

また、電圧検出回路４が故障した場合にQ₃が
オフでQ₄がオンすることはまずないと考えられ
るから、この場合はサイリスタSCがトリガされ
ず、従つて、半波整流モードで動作することにな
る。このため、220V入力時に異常に高い直流出
力電圧が発生する虞れもない訳である。

(ト) 考案の効果 以上の如く本考案回路は、切換動作が確実且つ
正確でノイズや交流電源の過大なサージ電圧によ
つて誤動作せず、しかも故障時に負荷回路を保護
する機能も有し、電源回路の自動切換回路として
優れたものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案回路の一実施例を示す回路図であ
る。 ２……直流電圧発生回路、３……整流回路部、
４……電圧検出回路、５……スイツチング制御回
路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 整流回路部を構成する複数の整流素子のうち少
   なくとも１つを略倍圧関係にある高低二種の交流
   電源電圧の検出出力により制御されるサイリスタ
   SCで構成し、前記整流回路部は前記サイリスタ
   が導通状態にあるとき倍電圧整流動作を為し、前
   記サイリスタが非導通状態にあるとき半波整流動
   作を為すようにした電源回路において、 前記交流電源電圧を得て前記サイリスタのトリ
   ガ用の直流電圧を発生させる直流電圧発生回路２
   と、 前記交流電源電圧を検出して、立上りの遅い定
   電圧出力と立上りの早い前記交流電源電圧に応じ
   た出力を出力し、両出力を比較する電圧検出部４
   と、 前記定電圧出力が前記交流電源電圧に応じた出
   力より高い時オンとなり前記トリガ用の直流電圧
   を前記サイリスタに供給する第１スイツチングト
   ランジスタQ₄と、前記交流電源電圧に応じた出
   力が前記定電圧出力より高い時オンとなり前記ト
   リガ用の直流電圧の前記サイリスタへの供給をし
   や断する第２スイツチングトランジスタQ₃を有
   するスイツチング制御回路５を備える電源回路。