JPH04337272A - スイッチング制御式電熱回路 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電熱線の発熱量を一定化
するスイッチング制御式電熱回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】電熱線に交流または直流を印加して一定
量の発熱を行わせ、素材を溶着するスイッチング制御式
電熱回路として図５に示す回路が、本願発明と同一発明
者が提案し、本願特許出願人が同日に出願している。図
５において、１は商用電源、２は電熱線（抵抗発熱線）
、３は全波整流用ダイオードブリッジ、４はスイッチン
グ素子、５は電圧検出回路、６は制御回路、７は電源イ
ンピーダンスを示す。商用電源１からの交流はダイオー
ドブリッジ３により全波整流され、スイッチング素子４
を介して電熱線２に印加する。電熱線２における発熱量
、即ち、電熱線２の両端における電圧実効値を一定に維
持するためにスイッチング素子４のオンオフ時間を制御
することが必要となる。そのため電圧検出回路５におい
て入力交流電圧の変化を常時検出する。変化信号を制御
回路６に印加し、電熱線２における発熱量が一定となる
ように素子４のオンオフ時間を長短に制御する。スイッ
チング素子のオン時間とオンオフ時間との比率をｄとす
ると、入力電圧実効値Ｖｉ　と出力電圧実効値Ｖｏ　と
の関係はＶｏ　２　＝ｄ×Ｖｉ　２　　　で与えられる
。したがってＶｉ　＝１００　Ｖ，Ｖｏ　＝７５Ｖ　　
とすれば、ｄ≒０．５６　　である。

【０００３】またオンオフの繰り返し周期は入力側商用
電源の周波数６０または５０Ｈｚと比べて２０倍程度早
くする。繰り返し周期と電源の周波数が近接していると
、電源周波数とオンオフの繰り返し周波数との間に生じ
るビートのため、明らかな発熱量の変動とあるからであ
る。 制御回路６は通常マイクロコンピュータを使用し、電圧
検出回路５からの変化検出電位について演算させる。ま
た前記ｄについても演算する。スイッチング素子のオン
オフ時間の制御信号はパルス幅変調を示す信号のように
見えるので、スイッチング素子制御用のＰＷＭ信号とも
言える。スイッチング素子はＦＥＴ型トランジスタを使
用すればマイクロコンピュータの演算出力をホトカプラ
を介してＦＥＴゲート電極に直接印加するのみで制御で
きる。マイクロコンピュータを使用する制御回路６では
、当初においてＶｉとＶｏとを与え、ｄを演算する。 次にＶｉが変化したことが検出されたとき、所定値のＶ
ｏを得るため、必要なｄの値を演算し、その値に対応す
るパルス幅変調をスイッチング素子４に与えれば、常に
Ｖｏの一定値が得られる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図５に示す回路におい
て、スイッチング素子４の高速スイッチングが行われる
ため、電圧検出回路５における電圧検出において、電源
インピーダンス７の影響を受けることが判った。それは
交流電源１の波形図を示す図６において、スイッチング
素子４がオンしたとき（曲線Ｂ）と、オフしたとき（曲
線Ａ）とに差を生じている。それはスイッチング素子４
がオンしたとき電源１側のインピーダンス７の電圧降下
分だけ、曲線Ａから低下した曲線Ｂの値を電圧検出回路
５が検出するからである。電圧検出回路５は通常は平均
値検出型であるから、図６に示す曲線Ａと曲線Ｂの中間
値を商用電源１の入力電圧Ｖｉであると検出し、その値
の上昇・下降に応じて制御回路６は、Ｖｏを一定とする
ようにｄの変化値を演算する。したがって電熱線２に電
流が流れたとき所定のＶｏが得られる筈の所、Ｖｉを若
干高い値に検出するため、Ｖｏを所定より低く設定する
こととなる。電源インピーダンスが大きい程、また電熱
線に流れる電流が大きい程、電圧検出エラーが大きくな
った。

【０００５】本発明の目的は前述の欠点を改善し、電圧
検出値に電源インピーダンスに基づく誤差が生じたとき
も電熱線の両端の電圧値を一定に維持するように構成し
たスイッチング式電熱回路を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理構成
を示す図である。図１において、１は商用電源、２は電
熱線、３は全波整流ダイオードブリッジ、４はスイッチ
ング素子、６は制御回路、７は電源インピーダンス、８
は電圧尖頭値検出回路を示す。商用電源１に接続された
整流ブリッジ３の出力端子に電源周波数より高速にスイ
ッチングされるスイッチング素子４を介して電熱線２を
接続し、電源端子に接続された電圧検出回路の検出出力
によりスイッチング素子４のオンオフ時間を制御する制
御回路６を具備し、該制御回路６の制御出力により電熱
線２からの発熱量を一定化するスイッチング制御式電熱
回路において、本発明は下記の構成とする。即ち、前記
電圧検出回路を使用せず、電熱線２の両端に電圧尖頭値
検出回路８を接続し、該検出回路８の検出出力により前
記スイッチング素子４のオンオフ時間を制御すること、
で構成する。

【０００７】

【作用】図１に示す回路において、商用電源１からの交
流は整流ブリッジ３において整流され、スイッチング素
子４において高速スイッチングされてから、電熱線２に
与えられる。電熱線２の両端の電圧は尖頭値検出回路８
により、スイッチング素子４がオンしているときの尖頭
値を検出する。図２は電熱線２を流れるスイッチング電
流の波形図であって、曲線Ａはスイッチ・オフ時の電圧
波形、曲線Ｃは尖頭値検出回路８に入力される電圧波形
である。曲線Ｃの尖頭値Ｖｐが検出回路８により正確に
検出されるため、演算制御回路６により電熱線２に電流
が流れているときの電圧尖頭値を正確に求めることが出
来る。そのため電熱線２の両端の電圧Ｖｐを常に一定に
保つようにｄの値を演算してスイッチング素子４を制御
して、電熱線２における発熱量を常に一定に出来る。

【０００８】

【実施例】図３は本発明の実施例として、図１に示す尖
頭値検出回路８の具体的構成を示す図である。図３にお
いて、９はダイオード、１０は尖頭値保持コンデンサ、
１１は電荷放電用抵抗、１２，１３は分圧用抵抗、１４
は電圧検出端子を示す。ダイオード９乃至抵抗１３によ
り公知の尖頭値検出回路を構成するから、電熱線２の両
端端子電圧Ｖｐの尖頭値を端子１４と接地間に得ること
が出来る。端子１４を演算制御回路６に接続して演算を
行う。

【０００９】図４は本発明の他の実施例として、電流検
出回路を電源側に挿入した場合を示す図である。図４に
おいて、１５は電流検出回路を示し、他の図１，図３と
同一符号は同様のものを示す。電流検出回路１５は最大
値検出型、または平均値検出型のものを使用する。図４
に示す回路において、商用電源端子からダイオードブリ
ッジまで、及びダイオードブリッジからスイッチング素
子を介して電熱線に至る接続線には、それぞれ内部抵抗
に基づく電圧降下が生じるから、電源側における電流値
を回路１５により検出し、検出値を演算制御回路６に印
加することにより前記電圧降下とその値の変化が演算で
きる。そのため電熱線２の両端の電圧を一定化するよう
に、スイッチング素子４に対しｄの値の必要な制御を行
う。

【００１０】

【発明の効果】このようにして本発明によると、電源イ
ンピーダンスが大きい回路の場合、または電熱線が大電
流を要求している場合、電圧検出値に電源インピーダン
スに基づく誤差が生じても、電熱線の両端において電圧
尖頭値を検出して、電熱線の両端の電圧値を簡易・有効
に制御出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成を示す図である。

【図２】図１におけるスイッチング電流の波形図である
。

【図３】本発明の実施例の構成を示す図である。

【図４】本発明の他の実施例の構成を示す図である。

【図５】本願と同日に提出した回路の構成図である。

【図６】図５の動作波形図である。

【符号の説明】

１　　商用電源 ２　　電熱線 ３　　整流ダイオードブリッジ ４　　スイッチング素子 ６　　制御回路 ８　　電圧尖頭値検出回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　商用電源（１）　に接続された整流ブ
   リッジ（３）　の出力端子に電源周波数より高速にスイ
   ッチングされるスイッチング素子（４）を介して電熱線
   （２）　を接続し、電源端子に接続された電圧検出回路
   の検出出力によりスイッチング素子（４）　のオンオフ
   時間を制御する制御回路（６）　を具備し、該制御回路
   （６）　の制御出力により電熱線（２）　からの発熱量
   を一定化するスイッチング制御式電熱回路において、前
   記電圧検出回路を使用せず、電熱線（２）　の両端に電
   圧尖頭値検出回路（８）　を接続し、該検出回路（８）
   　の検出出力により前記スイッチング素子（４）　のオ
   ンオフ時間を制御すること、を特徴とするスイッチング
   制御式電熱回路。
2. 【請求項２】請求項１記載の制御回路には、商用電源側
   に挿入した電流検出回路の検出値も印加され、制御回路
   においてスイッチング素子のオンオフ時間が演算制御さ
   れることを特徴とするスイッチング制御式電熱回路。