JPH04261365A - Ａｃ−ｄｃコンバータ - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＩＣ電源用等の軽負荷
用の電源に用いるＡＣ−ＤＣコンバータに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】図１０は従来のＡＣ−ＤＣコンバータの
一例を示している。従来の電源回路ａは、商用交流電源
にトランスＴ１　を接続し、トランスＴ１　の出力端に
ダイオードＤ１　とコンデンサＣ１　を直列に接続した
半波整流回路である。入力された商用交流電源をトラン
スＴ１　で適当な電圧に変圧し、ダイオードＤ１　によ
って整流し、コンデンサＣ１　によって平滑され、図１
１の実線のような低電圧の直流電圧Ｖｚが負荷Ｚに加え
られる。

【０００３】しかし、従来の電源回路ａは重いトランス
Ｔ１　を有するため大型となり、ＩＣ電源用等の軽負荷
用には不向きである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図１２は他の従来例を
示し、商用交流電源に整流器ＤＢを接続し、整流器ＤＢ
の出力の両端にコンデンサＣ１　を接続した整流平滑回
路の出力端に、負荷ＺとトランジスタＴｒ１　の直列回
路を接続し、集積回路からなる駆動回路１０によってト
ランジスタＴｒ１　を駆動し、負荷Ｚにエネルギーを供
給するもので、ＩＣの電源用として従来の電源回路ｂが
構成される。

【０００５】従来の電源回路ｂは、上記コンデンサＣ１
　の両端電圧Ｖ１　から２つの抵抗Ｒ１　，Ｒ２　で分
圧した電圧を抵抗Ｒ２　の両端のコンデンサＣ２　で安
定化し、ＩＣへの低電圧の電源Ｖ２　を供給するもので
ある。しかし、従来の電源回路ｂでは、直流低電圧を得
るために抵抗Ｒ１　が電圧Ｖ１　の大部分を分担し、抵
抗Ｒ１　における消費電力が大きくなり、つまり、発熱
が大きくなってしまうため、耐圧の大きな大型の抵抗が
必要となり、小型化、軽量化には不向きであるという問
題があった。

【０００６】本発明は上述の点に鑑みて提供したもので
あって、商用交流電源から直流低電圧を得る場合に小型
化、軽量化を図ることを目的としたＡＣ−ＤＣコンバー
タを提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、負荷とコンデ
ンサとの並列回路をスイッチング素子を介して交流電源
に接続し、予め設定した電圧より交流電源の電圧が低く
なった時にスイッチング素子をオン制御してコンデンサ
を充電すると共に、スイッチング素子のオフ時にコンデ
ンサの電荷を負荷に供給する制御回路を設けたものであ
る。

【０００８】

【作　　用】而して、制御回路により、予め設定した電
圧より交流電源の電圧が低くなった時にスイッチング素
子をオン制御してコンデンサを充電すると共に、スイッ
チング素子のオフ時にコンデンサの電荷を負荷に供給す
るようにし、トランス等を用いず、消費電力も少ない小
型の低電圧直流電源を得ている。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１に実施例１の回路図を示し、図２にその動作
波形図を示す。図２（ａ）に示す商用交流電圧ＶＡＣを
整流器ＤＢで整流し、図２（ｂ）に示す電圧Ｖ１　を制
御回路１に入力する。制御回路１では、予め設定してお
いた負荷Ｚ１　へ供給する電圧Ｖｚ１　に相当する電圧
Ｖｘをスレッシュホールドレベルとして、電圧Ｖｘを下
まわればＨレベル、上まわればＬレベルとなる信号Ｖｄ
を出力し、スイッチング素子ＳＷへ供給する。これによ
りスイッチング素子ＳＷはオンオフ動作をする。

【００１０】電圧Ｖ１　が設定電圧Ｖｘより上回ればス
イッチング素子ＳＷはオフする動作を行い、ダイオード
Ｄ１　を経由して電圧Ｖｚ１　が負荷Ｚ１　へ供給され
る。図２において、今、時刻ｔ１で電圧Ｖ１　が制御回
路１の設定電圧Ｖｘを上回ると信号ＶｄはＬレベルとな
り、スイッチング素子ＳＷがオフする。電圧Ｖ１　から
コンデンサＣ２　への充電は終了して、コンデンサＣ２
　は負荷Ｚ１　へエネルギーを供給しながら、電圧Ｖｚ
１　は低下していく。

【００１１】時刻ｔ２　で電圧Ｖ１　が設定電圧Ｖｘよ
りも下まわると、スイッチング素子ＳＷはオンして、Ｖ
１　の電圧までコンデンサＣ２　がダイオードＤ１　を
経由して急速に充電され、また、電圧Ｖ１　は次第に低
下していくため、電圧Ｖｚ１　は同様に低下していく。 時刻ｔ３　で電圧Ｖ１　の値が設定電圧Ｖｘよりも低い
が上昇しているため、電圧Ｖ１　の波形に沿ってコンデ
ンサＣ２　がダイオードＤ１　を経由して充電され、時
刻ｔ４　で電圧Ｖ１　が設定電圧Ｖｘとなり、スイッチ
ング素子ＳＷはオフする。

【００１２】このように設定電圧Ｖｘによって、信号Ｖ
ｄが反転し、電圧Ｖｚ１　をほぼ一定の直流電圧とする
ように動作する。また、スイッチング素子ＳＷの両端電
圧Ｖｓｗは図２（ｅ）に示すようになる。このように、
商用交流電源のゼロクロス点から必要な電圧値を切り取
るようなスイッチング動作を行うことにより、トランス
等を用いず、消費電力も少ない小型の低電圧直流電源が
得られる。

【００１３】図３に図１の具体回路図を示す。電圧Ｖ１
　が設定電圧Ｖｘを上回ると、電圧Ｖ１　を２つの抵抗
Ｒ１　，Ｒ２　で分圧した電圧がトランジスタＴｒ２　
のベース・エミッタ間に印加され、トランジスタＴｒ２
　がオンし、ＭＯＳＦＥＴ・Ｔｒ３　がオフされる。電
圧Ｖ１　が設定電圧Ｖｘを下回ると、トランジスタＴｒ
２　への供給電圧が減少し、トランジスタＴｒ２　がオ
フし、電圧Ｖ１　を２つの抵抗Ｒ３　，Ｒ４　で分圧し
た電圧が抵抗Ｒ４　の両端に印加され、ＭＯＳＦＥＴ・
Ｔｒ３　がオンされる。

【００１４】その他の回路動作、動作波形、効果は図１
の回路と同様である。 （実施例２）図４は実施例２を示し、図１のスイッチン
グ素子ＳＷを、電源入力の正極側に移動させたものであ
り、本発明の適用により負荷Ｚ１　に直流の低電圧出力
電圧Ｖｚ１　を加えることができ、先の実施例と同様の
効果がある。

【００１５】（実施例３）図５に実施例３を示し、図６
にその動作波形図を示す。図５ではダイオードＤ２　に
より図６（ａ）に示す交流電圧ＶＡＣの半波部分を制御
回路１に入力する。今、図６に示す時刻ｔ１　で交流電
圧ＶＡＣの電圧が、電圧Ｖｚ１　に相当する設定電圧Ｖ
ｘを上回ると、ダイオードＤ２　を介して交流電圧ＶＡ
Ｃの電圧も２つの抵抗Ｒ１　，Ｒ２　で分圧した電圧が
トランジスタＴｒ２　のベース・エミッタ間に印加され
、トランジスタＴｒ２　がオンし、ＭＯＳＦＥＴ・Ｔｒ
３　がオフする。そして、コンデンサＣ２　から負荷Ｚ
１　へ放電され、電圧Ｖｚ１　は低下していく。

【００１６】時刻ｔ２　で交流電圧ＶＡＣが設定電圧Ｖ
ｘを下回ると、トランジスタＴｒ２　のベース・エミッ
タ間の電圧は減少し、トランジスタＴｒ２　がオフし、
２つの抵抗Ｒ３　，Ｒ４　で分圧された電圧がＭＯＳＦ
ＥＴ・Ｔｒ３　がオンし、ダイオードＤ１　を経由して
コンデンサＣ２　が急速に充電され、電圧Ｖｚ１　は上
昇する。時刻ｔ３　は交流電圧ＶＡＣは負側となり、ダ
イオードＤ１　，Ｄ２　がオフしているので、ＭＯＳＦ
ＥＴ・Ｔｒ３　にも電流が流れず、コンデンサＣ２　か
ら負荷Ｚ１　へ放電される。

【００１７】時刻ｔ４　で、ＭＯＳＦＥＴ・Ｔｒ３　が
オンするが、電圧Ｖｚ１　よりも交流電圧ＶＡＣが低い
ため、ダイオードＤ１　はオフしており、時刻ｔ５　で
、設定電圧Ｖｘより低いが電圧Ｖｚ１　よりも交流電圧
ＶＡＣが高くなり、電圧Ｖｚ１は上昇していく。時刻ｔ
６　で再び、設定電圧Ｖｘよりも上昇し、ＭＯＳＦＥＴ
・Ｔｒ３　はオフし、この繰り返しで動作する。

【００１８】以上のサイクルを繰り返し、負荷Ｚ１　に
直流の低電圧出力電圧Ｖｚ１　を加える。尚、図６では
、交流電圧ＶＡＣの正方向側を使ったが、時刻ｔ３　〜
時刻ｔ４　の負方向側を使うようにしてもよい。また、
本実施例では、スイッチング素子（ＭＯＳＦＥＴ・Ｔｒ
３　）を負荷の負極側に接続しているが、負荷の正極側
に接続しても同様の効果が得られる。

【００１９】（実施例４）図７に実施例４を示す。本実
施例は実施例３の抵抗Ｒ１　とＲ３　の交点をダイオー
ドＤ１　の出力側に移動させ、ダイオードＤ２　を省略
した形である。ダイオードＤ１　がオンのときは実施例
３と同様の動作を行うことは明らかである。ダイオード
Ｄ１　がオフのときは、コンデンサＣ２　が制御回路１
の電源の役割を果たし、その電圧は設定電圧Ｖｘを下回
るので信号ＶｄはＨレベルとなり、ＭＯＳＦＥＴ・Ｔｒ
３　がオンするが、交流電圧ＶＡＣが低いためコンデン
サＣ２　は充電されず、制御回路１と負荷Ｚ１　にエネ
ルギーを供給する。

【００２０】以上により、本実施例の動作波形は、実施
例３と同様に図６のようになり、負荷Ｚ１　に低電圧出
力電圧Ｖｚ１　を加える。尚、本実施例は、スイッチン
グ素子（ＭＯＳＦＥＴ・Ｔｒ３　）を負荷の負極側に接
続しているが、負荷の正極側に接続しても同様の効果が
得られる。 （実施例５）図８に実施例５を示す。本実施例は実施例
１において、ダイオードＤ１　を省略した形である。実
施例４のところで述べたように、ダイオードＤ１　を省
略しても効果は変わらず、本実施例の動作波形は実施例
１と同様に、図２のようになり、負荷Ｚ１　に低電圧出
力電圧Ｖｚ１　を加える。

【００２１】なお、本実施例はスイッチング素子ＳＷを
負荷の負極側に接続しているが、負荷の正極側に接続し
ても同様の効果が得られる。 （実施例６）図９に実施例６を示す。今、Ｂ点よりＡ点
の電位が高い時、本実施例の上半分の回路は図７の動作
と同様にして、負荷Ｚ１　に低電圧出力電圧Ｖｚ１　を
供給する。

【００２２】次に、Ａ点よりＢ点の電位が高い時、本実
施例の下半分の回路は電圧Ｖｚ２　に相当する電圧まで
はトランジスタＴｒ６　がオンし、それを上回るとトラ
ンジスタＴｒ６　がオフする動作となり、負荷Ｚ２　に
低電圧出力電圧Ｖｚ２　が加わる。このようにして、本
発明は、２電源用回路としても使用することができるも
のである。

【００２３】また、図３、図５、図９において、抵抗Ｒ
１　とＲ２の直列回路の両端や、抵抗Ｒ５　とＲ６　の
直列回路の両端、或いは抵抗Ｒ４　の両端や抵抗Ｒ７　
の両端に少しの容量成分を接続し、交流電圧ＶＡＣのゼ
ロクロス点の動作をより安定にしても良い。

【００２４】

【発明の効果】本発明は上述のように、負荷とコンデン
サとの並列回路をスイッチング素子を介して交流電源に
接続し、予め設定した電圧より交流電源の電圧が低くな
った時にスイッチング素子をオン制御してコンデンサを
充電すると共に、スイッチング素子のオフ時にコンデン
サの電荷を負荷に供給する制御回路を設けたものである
から、制御回路により、予め設定した電圧より交流電源
の電圧が低くなった時にスイッチング素子をオン制御し
てコンデンサを充電すると共に、スイッチング素子のオ
フ時にコンデンサの電荷を負荷に供給していることで、
トランス等を用いず、消費電力も少ない小型で軽量の低
電圧直流電源を得ることができる効果を奏するものであ
る。

【００２５】また、スイッチング素子の開閉は、必要な
電圧値を検出することにより行うようにしていることで
、任意の電圧の値を負荷に供給できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の回路図である。

【図２】図１の動作波形図である。

【図３】図１の具体回路図である。

【図４】実施例２の回路図である。

【図５】実施例３の回路図である。

【図６】図５の動作波形図である。

【図７】実施例４の回路図である。

【図８】実施例５の回路図である。

【図９】実施例６の回路図である。

【図１０】従来例の回路図である。

【図１１】図１０の動作波形図である。

【図１２】他の従来例の回路図である。

【符号の説明】

１　　制御回路 ＳＷ　　スイッチング素子 Ｚ１　　　負荷

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　負荷とコンデンサとの並列回路をスイ
   ッチング素子を介して交流電源に接続し、予め設定した
   電圧より交流電源の電圧が低くなった時にスイッチング
   素子をオン制御してコンデンサを充電すると共に、スイ
   ッチング素子のオフ時にコンデンサの電荷を負荷に供給
   する制御回路を設けたことを特徴とするＡＣ−ＤＣコン
   バータ。
2. 【請求項２】　　スイッチング素子の開閉は、必要な電
   圧値を検出することにより行うようにしたことを特徴と
   する請求項１記載のＡＣ−ＤＣコンバータ。