JPH0530916U - 定電圧発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は定電圧発生装置に関し、その目的
は、低コストで信頼性の高い定電圧発生装置を提供する
ことにある。 【構成】 トランス（Ｔ）で昇圧された電圧をシリーズ
・レギュレータ（ＲＥＧ）により可変制御する定電圧発
生装置において、前記トランス（Ｔ）として１次側に入
力電圧を切り替えるための複数のタップを有するものを
用い、該トランスのタップを出力電圧に応じた電圧が予
め設定された電圧を越える毎に対応したタップを選択す
るように構成されたタップ切替回路（ＣＯＭ，ＤＥＣ）
で選択する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は定電圧発生装置に関し、更に詳しくは、トランスで昇圧させた電圧を シリーズ・レギュレータでによって可変制御する装置の出力電圧の切り替えに関 する。

【０００２】

【従来の技術】

図３に従来のシリーズ・レギュレータ方式の定電圧発生装置の一例を示す。図 において、直流電圧ＶＢをトランスＴの１次側に加えており、トランジスタＴｒ ａのベースにクロック信号を加えることで直流電圧ＶＢをスイッチングする。ト ランスＴは昇圧トランスであり、その２次側には方形波状の交流電圧波形が出力 される。この交流電圧はダイオードＤで整流され、更に平滑コンデンサＣで滑ら かな直流波形に変換される。従って、平滑コンデンサＣの端子点Ｐの電圧波形は 、図４の波形ＶＰのようになる。

【０００３】 該平滑コンデンサＣの波形は、トランジスタＴｒｂのコレクタに導かれる。レ ギュレータであるトランジスタＴｒｂのエミッタからは、設定された定電圧が出 力される。該出力電圧は抵抗Ｒ１とＲ２で分割され、該分圧電圧ＶＦが誤差検出 器である演算増幅器Ｕ１の一方の入力端子に加えられる。演算増幅器Ｕ１の他方 の入力端子には基準電圧Ｅｒが加えられ、演算増幅器Ｕ１は（ＶＦ−Ｅｒ）の演 算を行ってその出力でトランジスタＴｒｃのベースを制御する。該トランジスタ ＴｒｃはレギュレータのトランジスタＴｒｂのベース電流を制御している。

【０００４】 これについて、説明を加える。Ｐ点→抵抗Ｒ０→トランジスタＴｒｂのベース の経路で流れる電流をトランジスタＴｒｃで分流することでトランジスタＴｒｂ を制御している。そして、ＶＦ−Ｅｒ＝０となるようにトランジスタＴｒｂのコ レクタ・エミッタ間の電圧が制御されるので、図３の回路の出力電圧Ｖｏは基準 電圧Ｅｒに応じた一定電圧になる。

【０００５】 すなわち、図３の電源回路によれば、基準電圧Ｅｒの値を変化させることによ り、出力電圧Ｖｏの大きさを任意の値に設定できる。 ところが、このような従来のシリーズ・レギュレータ方式の電源回路を電圧発 生器に用いた場合、次のような問題がある。これを図４を参照して説明する。

【０００６】 電圧発生器は、出力電圧Ｖｏとして例えば１０Ｖ〜１０００Ｖまでの電圧を任 意に設定出力できることが要請されているものとする。従って、トランスＴは、 最大出力電圧１０００Ｖを出力できるように、その２次側電圧として１２００Ｖ 程度を出力する（図４のＶＰ参照）。

【０００７】 まず、出力電圧Ｖｏ＝１０００Ｖとなるように基準電圧Ｅｒを設定した場合の 動作を説明する。この場合、トランジスタＴｒｂのコレクタ・エミッタ間の電圧 は、図４の実線斜線部の電圧ＶＱ１となるように動作する（分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２ と基準電圧Ｅｒと演算増幅器Ｕ１とトランジスタＴｒｃで制御される）ので、出 力電圧Ｖｏは例え電圧ＶＰにリップルや変動があっても一様な電圧１０００Ｖを 出力する。すなわち、トランジスタＴｒｂは、定電圧化するために、１０００Ｖ を越える不要な電圧（図４の実線斜線部）を熱として捨てている。

【０００８】 次に、出力電圧Ｖｏ＝１０Ｖとなるように基準電圧Ｅｒを設定した場合の動作 を説明する。この場合、トランジスタＴｒｂのコレクタ側には、図４に示す電圧 ＶＰ（約１２００Ｖ）が加えられているので、コレクタ・エミッタ間で１１９０ Ｖほど電圧を降下させ、出力電圧Ｖｏ＝１０Ｖを出力することになる。従って、 トランジスタＴｒｂは、図４の電圧ＶＱ２＝１１９０Ｖの電圧を熱として捨てる 動作を行う。

【０００９】 このように、図３の構成は、最大出力電圧を常にトランスＴから発生させる必 要があるので、低電圧を出力する際には効率が悪くなる。そして、この際、トラ ンジスタＴｒｂは大きな電力を消費するので発熱量が大きくなることから放熱板 が必要になり、機器の設計上からも好ましくない。

【００１０】 そこで、出願人はトランジスタにおける消費電力を低減させ効率よく動作する 電圧発生器を考案し、実願平１−１０５２２０号（以下先行例とする）として出 願している。図５は先行例の回路図、図６は図５の装置の出力電圧とリレー選択 の関係の説明図である。

【００１１】 図５と図３の異なる点は、 トランスＴの２次側から異なる複数の電圧が取り出せるように複数のタップ を設けたこと 該２次側電圧のいずれか１つを取り出すための複数のリレーＲＬ_１〜ＲＬ_Ｎ を設けたこと 該リレーを適宜切り替えるためのリレー切替回路を設けたこと である。整流用のダイオードＤ以下の点線で囲った定電圧回路ＲＥＧの構成及び 動作は図３の点線で囲った定電圧回路ＲＥＧと同じである。

【００１２】 すなわち、トランスＴの２次側には巻数ｎ_１，ｎ_２，…，ｎ_Ｎの点にそれぞれ タップが設けられていて、各タップはリレーＲＬ_１〜ＲＬ_Ｎを介して整流用のダ イオードＤに接続されている。なお、ｎ_１＜ｎ_２＜…＜ｎ_Ｎである。各リレーＲ Ｌ_１〜ＲＬ_Ｎは、２次側電圧のいずれか１つを取り出すため、いずれか１つがオ ンになるようにリレー切替回路ＲＬＤで制御される。

【００１３】 リレー切替回路ＲＬＤにおいて、抵抗Ｒ３の一端はＡ点に接続されていて、抵 抗Ｒ４と組んでトランジスタＴｒｂのエミッタ電圧（出力電圧Ｖｏ）を抵抗分割 している。この分圧電圧をＶＨとすると、ＶＨは出力電圧Ｖｏの値に応じた値に なる。例えば出力電圧Ｖｏ＝１０００ＶのときＶＨ＝１０Ｖ、Ｖｏ＝１００Ｖの ときＶＨ＝１Ｖになる。

【００１４】 コンパレータＣＯＭ_１〜ＣＯＭ_Ｎはそれぞれ各設定電圧Ｖ１，Ｖ２，…ＶＮと 分圧電圧ＶＨの大小を比較している（Ｖ１＜Ｖ２＜…＜ＶＮとする）。デコーダ ＤＥＣは各コンパレータＣＯＭ_１〜ＣＯＭ_Ｎの出力を導入し、図６（２）〜（５ ）に示すような信号を出力する。すなわち、各コンパレータＣＯＭ_１〜ＣＯＭ_Ｎ からの信号に応じてトランジスタＴｒ１〜ＴｒＮの内の１個を選択的にオンにす る。各トランジスタＴｒ１〜ＴｒＮはそれぞれリレーＲＬ_１〜ＲＬ_Ｎの駆動コイ ルＲＬ_１´〜ＲＬ_Ｎ´に接続されている。そして、例えばトランジスタＴｒ１が オンになって駆動コイルＲＬ_１´に電流が流れるとリレーＲＬ_１がオンになる。

【００１５】 このように構成することにより、トランスＴの２次側電圧は出力電圧Ｖｏの変 化に応じて常に最適な値に制御されるので、定電圧回路の制御用トランジスタＴ ｒｂで無駄に消費される電力は低下することになる。

【００１６】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、このような先行例によれば、トランスに設けたタップの数だけリレー が必要になるとともにリレー切替回路も必要になり、コスト高になる。また、ト ランスの２次側で高電圧を開閉するので信頼性が下がる。

【００１７】 本考案は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、低コ ストで信頼性の高い定電圧発生装置を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】

本考案に係る定電圧発生装置は、 トランスで昇圧された電圧をシリーズ・レギュレータにより可変制御する定電 圧発生装置において、 前記トランスとして１次側に入力電圧を切り替えるための複数のタップを有す るものを用い、 該トランスのタップを、出力電圧に応じた電圧が予め設定された電圧を越える 毎に対応したタップを選択するように構成されたタップ切替回路で選択すること を特徴とする。

【００１９】

【作用】

トランスの１次側の複数のタップの内から、タップ切替回路により出力電圧に 応じた適切なタップが選択される。

【００２０】 このようにトランスの１次側でタップを切り替えているので、２次側でタップ を切り替えるのに比べて低い電圧での切り替えが行える。

【００２１】

【実施例】

以下、図面を参照して、本考案の実施例を詳細に説明する。 図１は本考案の一実施例の回路図であり、図５と共通する部分には同じ符号を 付けている。すなわち、図１において、点線で囲った定電圧回路ＲＥＧは図３及 び図５の点線で囲った定電圧回路ＲＥＧと同じであり、その回路構成及び動作説 明は省略する。図１において、トランスＴの１次側の巻数ｎ_１，ｎ_２，…，ｎ_Ｎ の点にはそれぞれ入力電圧を切り替えるための複数のタップが設けられ、各タッ プはトランジスタＱ１，Ｑ２，…，ＱＮのコレクタに接続されている。これらト ランジスタＱ１，Ｑ２，…，ＱＮのエミッタはアースに接続され、ベースはマル チプレクサＭＰの出力端子に接続されている。該マルチプレクサＭＰはデコーダ ＤＥＣの出力データで駆動され、選択されたトランジスタのベースにクロックを 与えてトランスＴをクロックの周波数で発振駆動する。なお、抵抗Ｒ３，Ｒ４の 分圧回路とコンパレータＣＯＭ_１〜ＣＯＭ_ＮとデコーダＤＥＣの組み合わせは図 ５と同じであり、タップ切替回路を構成している。

【００２２】 図２は図１の動作を説明するタイミングチャートである。図２（１）に示す出 力電圧がＶｏ_１以下の場合、図２（２）のようにトランジスタＱ１にクロックが 加えられるようにデコーダＤＥＣはマルチプレクサＭＰを駆動する。以下同様に 、出力電圧がＶｏ_１からＶｏ_２までの間は図２（３）に示すようにトランジスタ Ｑ２にクロックが加えられるようにデコーダＤＥＣはマルチプレクサＭＰを駆動 し、出力電圧がＶｏ_Ｎを越えると図２（４）に示すようにトランジスタＱＮにク ロックが加えられるようにデコーダＤＥＣはマルチプレクサＭＰを駆動する。こ の結果、出力電圧に適した電圧がトランスＴの２次側に発生することになる。

【００２３】

【考案の効果】

以上詳細に説明した本考案によれば、以下のような効果が得られる。 すなわち、出力電圧に応じてトランスＴで発生する電圧を変えて定電圧回路Ｒ ＥＧ内のトランジスタの熱損失を少なくすることは先行例と同じであるが、先行 例がトランスＴの２次側をタップを切り替えるのに対して本考案では１次側のタ ップを切り替えているので低電圧を切り替えることになり、先行例のリレーの代 わりにトランジスタを用いることができ、低コストで信頼性の高い回路構成が実 現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の回路図である。

【図２】図１の動作を説明するタイミングチャートであ
る。

【図３】従来のシリーズ・レギュレータ方式の定電圧発
生装置の一例を示す回路図である。

【図４】図３の動作説明図である。

【図５】先行例の回路図である。

【図６】図５の装置の出力電圧とリレー選択の関係の説
明図である。

【符号の説明】

ＲＥＧ 定電圧回路 Ｔ 昇圧トランス ＭＰ マルチプレクサ ＤＥＣ デコーダ ＣＯＭ コンパレータ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 トランスで昇圧された電圧をシリーズ・
   レギュレータにより可変制御する定電圧発生装置におい
   て、 前記トランスとして１次側に入力電圧を切り替えるため
   の複数のタップを有するものを用い、 該トランスのタップを、出力電圧に応じた電圧が予め設
   定された電圧を越える毎に対応したタップを選択するよ
   うに構成されたタップ切替回路で選択することを特徴と
   する定電圧発生装置。