JPH06121523A - 位相制御回路と直流安定化電源回路とを並設した機器の高調波抑制回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 位相制御回路と直流安定化電源回路とを並設
した機器の高調波電流による電力系統への各種障害を低
減する。 【構成】 位相制御回路２の位相制御コントロール回路
３から位相制御角信号を直流安定化電源回路５に供給
し、位相制御回路２から交流負荷４に電流が供給されて
いる時は前記直流安定化電源５の動作を停止させる。 【効果】 直流安定化電源回路５の入力電流は、交流負
荷４に電流が供給されていないとき、入力電圧波形に対
応した正弦波が流れ、入力電流は正弦波に近い波形とな
る。また、交流負荷４に電流が供給されているときも直
流安定化電源回路５と位相制御回路２との合成電流波形
が正弦波に近い波形となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、位相制御回路と直流安
定化電源回路とを並設した機器の高調波抑制回路に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】交流電源を入力とした電力制御回路とし
て、交流負荷を位相制御する位相制御回路と直流負荷へ
の給電のための整流回路とを併設した各種電子機器が知
られている。交流負荷の電力制御は、構成の単純性から
位相制御方式が広く採用され、また、整流回路は直流安
定化電源で構成されるものが多い。

【０００３】交流電力制御に用いられる位相制御は、双
方向サイリスタ等のオン／オフ素子を制御素子として用
いるため、その入力電力系統に多くの高調波をもたら
す。また、直流安定化電源は、コンデンサインプット型
整流回路から構成される直流安定化電源を持つものが一
般的であり、この種のコンデンサインプット型整流回路
も多くの高調波を発生し、これが交流電力系統へ障害を
及ぼす原因となっている。

【０００４】このような交流負荷のための位相制御回路
とマイコン等の直流負荷となる素子，あるいは回路に給
電するための直流安定化電源を併設する機器は、家庭用
の電化製品から産業用の各種機器に及んでおり、例えば
電子ジャー炊飯器、複写機などがその典型である。この
種の交流負荷と直流負荷を共に有する機器の典型である
複写機においては、その交流負荷として露光用のハロゲ
ンランプ，温度によりゼロクロス点灯する熱定着器への
電力供給を制御する位相制御回路、および直流負荷とな
るマイコン等の直流電源供給のための直流安定化電源回
路が併設されている。

【０００５】抵抗負荷である熱定着器は温度によりゼロ
クロス点灯するものであるため、高調波電流は殆ど発生
しないが、位相制御されるハロゲンランプとコンデンサ
インプット型整流回路をもつ直流安定化電源は多くの高
調波を発生し、交流入力側への回り込みによって電力系
統に障害を与える。この電力系統への障害としては、過
電流発生，誘導障害，電圧波形歪みが主なもので、具体
的には高調波による電流実効値の増大、渦電流の増
大による鉄損の増大，機器加熱，振動や異常音の発生、
電磁誘導による電子回路の誤動作，雑音発生、周期
回路の位相ズレによる位相制御の誤動作等，あるいは電
圧波高値の低下、等がある。

【０００６】特に、複写機においては構成部品の加熱に
よる寿命の低下、搭載ＩＣの誤動作などが発生する虞れ
がある。このような高調波障害を抑制する手段として、
従来から、コンデンサインプット型整流回路に入力力率
改善昇圧コンバータを設けるもの（社団法人 日本能率
協会，’91スイッチング電源システムシンポジウム，SE
SSION ５，高調波対策１９９１年２月２８日）、系統の
高調波成分を検出して高調波成分が所定値以下に低減し
た場合に高調波抑制制御を停止して無効電力補償に切替
えてパルス幅変調形自動変換装置の高効率制御を行うも
の（特開昭６０−１６８２２４号公報）などが知られて
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術は、電
力系統全体としての高調波障害の低減効果はあるが、電
子機器単体レベルでの限定された環境において発生する
高調波を抑制するという課題を解決することはできな
い。すなわち、例えば複写機においては、露光用のハロ
ゲンランプと直流安定化電源回路が多くの高調波を発生
するが、露光用のハロゲンランプは原稿露光時にのみ
（すなわち、複写機の動作中）点灯するものであり、こ
の点灯時に機能する位相制御回路から大きな高調波が入
力側に回り込み、電力系統に悪影響を与えるという問題
を有する。

【０００８】図１２は露光用のハロゲンランプと直流安
定化電源回路の入力電流とそれらの合成電流の波形を説
明する波形図であり、ａは露光用のハロゲンランプの電
流、ｂは直流安定化電源回路の電流、ｃは露光用のハロ
ゲンランプの電流ａと直流安定化電源回路の電流ｂの合
成電流のそれぞれ波形を示す。同図に示したように、上
記合成電流波形は極めて多くの高調波を含んだものとな
り、これが前記した各種の悪影響の原因となるものであ
る。

【０００９】なお、直流安定化電源回路のコンデンサイ
ンプット型整流回路に前述の入力力率改善昇圧コンバー
タを設けて直流安定化電源回路の高調波を抑制し、か
つ、露光用ハロゲンランプの電力制御に位相制御以外の
方式を採用することでこのような高調波の発生をなくす
ことも考えられるが、前記したように、構成の単純性と
コスト面からは望ましいものではない。

【００１０】したがって、本発明の目的は上記従来技術
の問題点を解消し、極めて簡単な構成で高調波電流によ
る電力系統への各種障害を低減した位相制御回路と直流
安定化電源回路とを並設した機器の高調波抑制回路を提
供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、位相制御コントロール回路の出力する位
相角制御信号で交流電源の位相角を制御して交流負荷へ
の給電電力を調整する位相制御回路と、前記交流電源か
らの交流を整流して直流負荷に供給する直流電源を生成
する直流安定化電源回路とを並設した機器の高調波抑制
回路において、前記位相制御回路が前記交流負荷へ電流
を供給している主たる期間は、前記交流電源の前記直流
安定化電源回路への主たる電流供給期間とは重ならない
ようにしたものであって、前記位相制御回路が前記交流
負荷へ電流を供給している主たる期間と、前記交流電源
の前記直流安定化電源回路への主たる電流供給期間とが
重ならないようにするための具体的手段は、 図１に示したように、位相制御コントロール回路３の
出力する位相角制御信号で交流電源の位相角を制御して
交流負荷への給電電力を調整する位相制御回路２と、昇
圧チョッパー回路を制御して交流入力電圧波形に対応し
て入力電流波形を正弦波化するチョッパーコントロール
回路６を有し前記交流電源からの交流を整流して直流負
荷に供給する直流電源を生成する直流安定化電源回路５
とを並設し、前記位相制御回路２の位相制御コントロー
ル回路３の位相角制御信号を高調波抑制制御信号として
前記直流安定化電源回路５のチョッパーコントロール回
路６に供給する高調波抑制制御信号路８を設け、前記位
相制御回路から前記交流負荷に電流が供給されている時
は前記チョッパーコントロール回路６で昇圧チョッパー
回路の動作を停止させるようにした構成からなる。

【００１２】また、図６に示したように、位相制御コ
ントロール回路３ａの出力する位相角制御信号で交流電
源の位相角を制御して交流負荷への給電電力を調整する
位相制御回路２ａと、前記交流電源からの交流を整流し
て直流負荷に供給する直流電源を生成するコンデンサイ
ンプット型直流安定化電源回路５ａとを並設し、前記位
相制御回路から前記交流負荷に電流を供給する期間を、
コンデンサインプット型直流安定化電源回路に電流が流
入しない、ゼロクロス点を挾む位相角間となるように、
位相制御コントロール回路３ａにより制御する構成から
なる。

【００１３】

【作用】上記の構成により、位相制御回路と直流安定化
電源回路とに電流が流入する期間が重ならないようにな
り、そのため、それぞれの回路に流入する電流は高調波
成分を多量に含んだものでありながらその合成電流の波
形、すなわち機器に流入する電流の波形は、正弦波に近
いものとなる。

【００１４】上記の手段を採用した場合、高調波抑制
制御信号路８をとおして印加される高調波抑制制御信号
（位相角制御信号）により、位相制御回路２から電力が
供給される交流負荷４に電流が流れている時、直流安定
化電源回路５内のチョッパーコントロール回路６によっ
て昇圧チョッパー回路の動作が停止する。この昇圧チョ
ッパー回路の動作を停止させると、直流安定化電源回路
５内の一次直流電圧（昇圧チョッパー回路後の直流電
圧）が入力する交流電圧の√２倍よりかなり高いことに
より直流安定化電源回路５への入力電流は停止される。

【００１５】直流安定化電源回路５の入力電流は、上記
交流負荷４に電流が供給されていないとき（昇圧チョッ
パー回路の連続動作時）には、入力電圧波形に対応した
正弦波が流れることになる。また、交流負荷４に電流が
供給されているときは、この交流負荷４に電流が供給さ
れない期間（ゼロクロスから位相制御導通角までの期
間）において入力電圧波形に対応した電流が流れること
になる。したがって、この直流安定化電源回路５の入力
電流と位相制御回路２の入力電流との合成電流が正弦波
に近いものとなる。

【００１６】また、上記の手段を採用した場合、直流
安定化電源回路５ａに電流の流入する期間は、交流電源
の波高値がコンデンサの充電電圧を超えたときに限定さ
れる。したがって、位相制御コントロール回路３ａによ
りこの期間を避けて交流負荷に電力を供給するようにす
れば、直流安定化電源回路５ａの入力電流と位相制御回
路２ａの入力電流との合成電流は正弦波に近いものとな
る。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例につき、図面を参照し
て詳細に説明する。図１は、本発明による位相制御回路
と直流安定化電源回路とを並設した機器の高調波抑制回
路の第１の実施例を説明するブロツク図であって、１は
交流電源、２は位相制御回路、３は位相制御コントロー
ル回路、４は交流負荷、５は直流安定化電源回路、６は
チョッパーコントロール回路、７は直流負荷、８は高調
波抑制制御信号路で、高調波発生にあまり関係しない回
路は省略してある。

【００１８】同図において、位相制御回路２は、交流電
源１からの交流電流を位相制御することにより交流負荷
４に所要の電力を供給する。この位相制御は、位相制御
回路２に設けた位相制御コントロール回路３からの位相
角制御信号で交流入力の導通角を制御することによっ
て、交流負荷４に供給される電力を制御するものであ
る。

【００１９】一方、直流安定化電源回路５は、交流電源
１からの交流電源を一次整流し、リアクトル，トランジ
スタ，整流器，コンデンサとで構成される昇圧チョッパ
ー回路で昇圧してコンバータ回路に供給することによっ
て所定の電圧の直流出力を生成し、これを直流負荷７に
供給する。この直流安定化電源回路５は昇圧チョッパー
回路を制御するチョッパーコントロール回路６を有して
おり、このチョッパーコントロール回路６に上記位相制
御コントロール回路３から高調波抑制制御信号路８を介
して位相制御回路２の位相角制御信号を入力する。

【００２０】高調波抑制制御信号路８をとおして印加さ
れる位相角制御信号は、位相制御回路２から電力が供給
される交流負荷４に電流が流れている時、直流安定化電
源回路５内のチョッパーコントロール回路６に昇圧チョ
ッパー回路の動作を停止させる信号を供給する。昇圧チ
ョッパー回路の動作を停止させると、直流安定化電源回
路５内の一次直流電圧は入力する交流電圧の√２倍より
かなり高いことにより直流安定化電源回路５への入力電
流は停止される。

【００２１】したがって、直流安定化電源回路５の入力
電流は、上記交流負荷４に電流が供給されていないとき
（昇圧チョッパー回路の連続動作時）は、入力電圧波形
に対応した正弦波が流れることになる。また、交流負荷
４に電流が供給されているときは、この交流負荷４に電
流が供給されない期間（ゼロクロスから位相制御導通角
までの期間）において、入力電圧波形に対応した電流が
流れることになる。

【００２２】これにより、直流安定化電源回路５の入力
電流と位相制御回路２の入力電流との合成電流が正弦波
に近いものとなり、位相制御回路２の動作による高調波
が交流電源側に与える影響が低減できる。図２は、本発
明の第１の実施例による位相制御回路と直流安定化電源
回路とを並設した機器の高調波抑制回路を複写機に適用
した一具体例を説明する概略回路図であって、１０は交
流電源、２０はハロゲンランプ用位相制御回路、３０は
位相制御コントロール回路、４０は露光用のハロゲンラ
ンプ、５０は直流安定化電源回路、６０はチョッパーコ
ントロール回路、７０はマイコンや直流モータ等の直流
負荷、８０は位相角制御信号路、９０はコンバータコン
トロール回路である。

【００２３】なお、高調波の発生にあまり関係しない回
路、例えば熱定着器に電力を供給する回路等は、わかり
易くするために図示せずに省略して以降の説明をする。
また、図３は、ハロゲンランプに流れる電流とその制御
用位相角信号および直流安定化電源回路に流れる電流を
示す波形図、図４はハロゲンランプ点灯中の入力電流を
示す波形図、図５はハロゲンランプ消灯中の入力電流を
示す波形図である。

【００２４】以下、図２の動作を図３，図４，図５の波
形図を参照して説明する。図２において、ハロゲンラン
プ用位相制御回路２０は、双方向サイリスタ２１をスイ
ッチング素子として有し、交流電源１０からの交流電流
を位相制御コントロール回路３０の制御の下に交流電流
の位相角（導通角）を制御することによりハロゲンラン
プ４０に交流電力を供給する。

【００２５】図中Ｉ10は入力する交流電源の波形、Ｉ20
はハロゲンランプ用位相制御回路２０に流れる電流の波
形（図３，図４のａ参照）、Ｉ50は直流安定化電源回路
５０に流れる電流の波形（図３，図４のｃ参照）を示
す。図３に示したように、ハロゲンランプ４０に流れる
電流ａは、位相制御コントロール回路３０から与えられ
る位相角信号ｂにより所定の角度に対応する期間のみで
あり、直流安定化電源回路に電流が流入するのは位相角
信号が零となる期間のみである。そのため、ハロゲンラ
ンプ電流ａと直流安定化電源電流ｂとの合成電流である
入力交流電源電流Ｉ10は、図４に示されるように、正弦
波に近くなる。

【００２６】一方、直流安定化電源回路５０は、交流電
源１０から入力する交流電源を整流ブリッジ５１で一次
整流し、リアクトル５２，制御トランジスタ５３，ダイ
オード５４，コンデンサ５５とからなる昇圧チョッパー
回路で昇圧して、これを制御トランジスタ５７，トラン
ス５６および二次整流平滑回路５８からなるコンバータ
回路に供給して所定の電圧の直流出力を生成し、これを
直流負荷７０に供給する。

【００２７】なお、制御トランジスタ５７はコンバータ
コントロール回路９０から与えられる電圧調整信号で出
力される直流電圧を調整する。この直流安定化電源回路
５０は、入力電流波形を入力電圧波形に対応して当該昇
圧チョッパー回路を正弦波化制御するチョッパーコント
ロール回路６０を有しており、このチョッパーコントロ
ール回路６０に上記位相制御コントロール回路３０から
位相角制御信号路８０を介してハロゲンランプ用位相制
御回路２０の位相角制御信号を入力する。

【００２８】位相角制御信号路８０を通して印加される
位相角制御信号は、ハロゲンランプ用位相制御回路２０
から電力が供給されるハロゲンランプ４０に電流が流れ
ている時、直流安定化電源回路５０内のチョッパーコン
トロール回路６０に昇圧チョッパー回路の動作を停止さ
せる信号を供給する（図３，図４参照）。前記図１で説
明したように、直流安定化電源回路５０内の一次直流電
圧は入力する交流電圧の√２倍よりかなり高いことによ
り、チョッパー回路の動作を停止させた場合に直流安定
化電源回路５０の入力電流は停止される。

【００２９】したがって、直流安定化電源回路５０の入
力電流は、上記ハロゲンランプ４０に電流が供給されて
いないとき（昇圧チョッパー回路の連続動作時）は、入
力電圧波形に対応した正弦波が流れることになり（図５
参照）、直流安定化電源回路５０による高調波が交流電
源側に与える影響が低減される。また、複写機における
ハロゲンランプの点灯中は、このハロゲンランプ４０に
電流が供給されない期間（ゼロクロスから位相制御導通
角までの期間）において、入力電圧波形に対応した電流
が直流安定化電源回路５０に流れることになる。これに
より、図４に示したように直流安定化電源回路５０への
電流ｂとハロゲンランプに流れる電流ａとの合成電流が
正弦波に近いものとなり、高調波電流が大幅に低減され
る。

【００３０】また、複写機の待機中などの原稿露光以外
のとき、すなわちハロゲンランプが消灯しているとき
は、図５に示したように直流安定化電源回路５０の入力
電流は、単独で交流電源の電圧波形に対応した正弦波と
なる。このように、ハロゲンランプが点灯していると
き、また消灯しているときの何れの状態においても、入
力電流波形が正弦波または正弦波に極めて近似した波形
となり、高調波の発生を低減して交流電源系統（電力系
統）への影響をなくし、かつ複写機自身への悪影響を防
止することが可能となる。

【００３１】図６は、本発明による位相制御回路と直流
安定化電源回路とを並設した機器の高調波抑制回路の第
２の実施例を説明するブロツク図であって、１ａは交流
電源、２ａは位相制御回路、３ａは位相制御コントロー
ル回路、４ａは交流負荷、５ａは直流安定化電源回路、
６ａは高調波抑制補助回路、７ａは直流負荷、８ａは高
調波抑制制御信号路である。本実施例においては、高調
波抑制補助回路６ａと高調波抑制制御信号路は必須の構
成要件ではない。本図においても、高調波発生に直接関
係しない回路は省略してある。

【００３２】同図において、位相制御回路２ａは、交流
電源１ａからの交流電流を位相制御することにより交流
負荷４ａに所要の電力を供給する。この位相制御は、位
相制御回路２ａに設けた位相制御コントロール回路３ａ
からの位相角制御信号で交流入力の導通角を制御するこ
とによって、交流負荷４ａに供給する電力を制御するも
のである。

【００３３】一方、直流安定化電源回路５ａは、交流電
源１ａからの交流を一次整流し、コンデンサで平滑化し
たのちコンバータを介する等して直流負荷７ａへ電力を
供給している。本実施例においては、コンデンサインプ
ット型整流回路を採用しているため、直流安定化電源回
路５ａへの入力電流は、既にそのままで交流電源１ａの
特定の位相角範囲内でのみ行われるが、必要に応じて高
調波抑制制御信号路８ａからの信号により高調波抑制補
助回路６ａにおいてさらに導通位相角の調整が行われ
る。

【００３４】本実施例の直流安定化電源回路５ａでは、
交流電源を整流する整流器にコンデンサが接続されたこ
とにより、相当大きな高調波が生成される。しかし、直
流安定化電源に電流が流入するのは、波高値が最大とな
る付近の一時期に限られるから、位相制御回路２ａにお
いて、上記位相制御コントロール回路３ａにより、この
期間を避けて交流負荷４ａに電力を供給するようにする
ことにより、交流電源の合成入力電流を高調波を僅かし
か含まないものとすることができる。

【００３５】本実施例回路では、先の実施例で必要であ
った昇圧チョッパー回路，チョッパーコントロール回路
が不要となり、また高調波抑制補助回路，高調波抑制制
御信号路等は必ずしも配置しなくてもよいものであるた
め、回路が簡素化される。本実施例の高調波抑制回路で
は、交流負荷へ電力を供給しない待機期間中は、先の実
施例の場合よりも交流電源に与える高調波成分は増大す
る。しかし、高調波を発生するのが直流安定化電源だけ
であるため、交流電源に与える影響はそれ程大きくはな
い。しかもこのとき機器は待機期間中であるため、高調
波による悪影響を受けにくい状態にある。

【００３６】図７は、本発明の第２の実施例による位相
制御回路と直流安定化電源回路とを並設した機器の高調
波抑制回路を複写機に適用した第１の具体例を説明する
ための概略回路図であって、１０ａは交流電源、２０ａ
はハロゲンランプ用位相制御回路、４０ａは露光用のハ
ロゲンランプ、５０ａは直流安定化電源回路、７０ａは
マイコン等の直流負荷、９０ａはコンバータコントロー
ル回路である。

【００３７】図７に示されるように、ハロゲンランプ用
位相制御回路２０ａは、整流ブリッジ２１ａと、整流ブ
リッジに流れる電流をスイッチングするトランジスタ２
２ａと、トランジスタ２２ａにハロゲンランプ位相角信
号を与える位相制御コントロール回路３０ａを有する。
一方、直流安定化電源回路５０ａでは、交流電源１０ａ
から入力する交流電源を整流ブリッジ５１ａで一次整流
し、整流ブリッジの出力をコンデンサ５９ａにて平滑化
し、この直流電圧をトランス５６ａ，制御トランジスタ
５７ａ，二次整流平滑回路５８ａからなるコンバータ回
路に供給して所定の電圧の直流出力に変換して、これを
直流負荷７０ａに供給する。

【００３８】本図においても、高調波の発生にあまり関
係しない回路、例えば熱定着器に電力を供給する回路等
は、理解を容易にするために省略してある。図８は、図
７における位相制御コントロール回路３０ａの回路構成
を示すブロック図である。図８において、３０１は、入
力電圧のゼロクロス時にゼロクロス信号を発信するゼロ
クロス検出回路、３０２、３０３は、それぞれ、ゼロク
ロス信号でトリガされ、出力パルス幅がＴB 、ＴA の単
安定マルチバイブレータ、３０４は、単安定マルチバイ
ブレータ３０２のパルスの終了エッジでセットされ、ゼ
ロクロス信号でリセットされるフリップフロップ、３０
５は、ゼロクロス信号でセットされ 単安定マルチバイ
ブレータ３０３のパルスの終了エッジでリセットされる
フリップフロップ、３０６はＡＮＤゲートである。

【００３９】図９は、図７、図８の回路における各部の
電圧、電流波形図である。以下、図７、図８の回路の動
作を図９の波形図を参照して説明する。交流電源１０ａ
（その電圧波形を図９においてａで示す）から直流安定
化電源回路５０ａへ電流が流入するのは、図９において
ｂで示すように、交流電源の波高値が最大となる付近の
一時期だけである。位相制御コントロール回路３０ａ
は、トランジスタ２２ａがこの時期を避けて導通するよ
うに位相角信号を生成してこのトランジスタに与える。
即ち、位相制御コントロール回路３０ａにおいて、フリ
ップフロップ３０５は、ゼロクロス信号ｃが発せられて
から一定時間セット状態にあって、ｄに示す位相制御信
号（Ａ）を発信し、フリップフロップ３０４は、ゼロク
ロス信号ｃが発せられる前の一定時間セット状態にあっ
て、ｅに示す位相制御信号（Ｂ）を発信する。そのた
め、ＡＮＤゲート３０６からはゼロクロス点を挾む一定
期間だけハイレベルとなる位相制御信号が発信され、こ
の期間だけトランジスタ２２ａが導通する。

【００４０】このときトランジスタ２２ａを流れる電流
が、ハロゲンランプ用位相制御回路２０ａへの入力電流
となってハロゲンランプ４０ａに供給される。その電流
波形は、ｇに示されるように、入力電圧波形がピークと
なる付近では零となる。この電流に、ｂに示される直流
安定化電源回路５０ａの入力電流を加算したものが合成
入力電流となるが、その電流波形はｈに示されるように
正弦波に近いものになる。

【００４１】本実施例においては、トランジスタ２２ａ
の導通位相角は、位相制御コントロール回路３０ａ内の
単安定マルチバイブレータ３０２、３０３のパルス幅を
変化させることにより任意に調整できる。すなわち、負
荷（ハロゲンランプ４０ａ）へ供給する電力は、単安定
マルチバイブレータ３０２、３０３のパルス幅を調整す
ることにより変化させることができる。なお、導通位相
角制御を行うのに必ずしも単安定マルチバイブレータ用
いる必要はなく、これを他の適当なタイマ回路によって
代替することができる。

【００４２】図１０は、本発明の第２の実施例による位
相制御回路と直流安定化電源回路とを並設した機器の高
調波抑制回路を複写機に適用した第２の具体例を説明す
るための概略回路図である。この具体例の図７の例と相
違する点は、整流ブリッジ５１ａのプラス側出力点に制
御トランジスタ６１ａを直列に接続し、そのゲートに、
位相制御コントロール回路３０ａの出力する位相角信号
を位相角制御信号路８０ａ，インバータ６０ａを介して
与えている点である。この構成により、位相制御回路へ
の入力電流Ｉ20の流れる期間と、直流安定化電源回路へ
の入力電流Ｉ50の流れる期間との重なりを確実に防止す
ることができるので、両電流の重なり角が大きくて合成
電流の高調波成分が増加する場合には本実施例により、
有効に対処することができる。

【００４３】図１１は、本発明の第２の実施例による位
相制御回路と直流安定化電源回路とを並設した機器の高
調波抑制回路を複写機に適用した第３の具体例を説明す
るための概略回路図である。この具体例の図１０に示し
た例と相違する点は、先の例で整流ブリッジ５１ａの直
流側で行っていた直流安定化電源回路への入力電流の位
相制御を、本例では、整流ブリッジ６５ａおよび制御ト
ランジスタ６６ａを用いて交流側でおこなっている点で
ある。制御トランジスタ６６ａのオン・オフは、位相制
御コントロール回路３０ａの出力する位相制御信号によ
ってコントロールされるが、この位相制御信号は、合成
入力電流Ｉ10の高調波成分が最小となるように調整され
ており、トランジスタ２２ａに入力される位相制御信号
よりハイレベル期間が若干長くなされている。これによ
り、直流安定化電源回路５０ａに流入する電流Ｉ50の導
通期間は、位相制御回路２０ａに流入する電流Ｉ20の導
通期間と適当な期間重なるようになされる。

【００４４】尚、本発明の第２の実施例を複写機で説明
したが、使用時間全域にわたって高調波を低減する場合
は、第１の実施例で述べたように、直流安定化電源回路
に昇圧チョッパー回路を設け、ハロゲンランプが消灯し
ているときに昇圧チョッパー回路を連続動作させる等の
対応を行った方がよい。そこで、本発明の第２の実施例
の方式は、位相制御されるランプを有し、リモコン制御
される照明器具などで採用するのが最適である。

【００４５】以上は、直流安定化電源回路に位相制御回
路が並設された機器に関するものであったが、位相制御
回路が並設されていない場合あるいは位相制御回路の負
荷が小さい場合には、より簡易な回路により高調波成分
の少ない電源回路を実現することができる。図１３は、
位相制御を行うことなく交流負荷への給電を行う交流電
源回路と、複数の直流安定化電源回路とが並設された複
写機あるいはプリンタ等の機器の従来の電源構成を示す
回路図である。

【００４６】図１３において、１００は交流電源、２０
０は、オン／オフ制御素子３００とこの素子のオン・オ
フを制御する制御回路３１０から構成される交流電源回
路、４００は抵抗負荷である熱定着器、５００ａ、５０
０ｂ、５００ｃは、それぞれ同様の構成を有する直流安
定化電源回路である。直流安定化電源回路５００ａ、５
００ｂ、５００ｃは、それぞれ整流ブリッジ５１０と平
滑用のコンデンサ５９０から構成されるＡＣ／ＤＣコン
バータ部と、制御トランジスタ５７０、トランス５６
０、およびダイオード、リアクトル、平滑用のコンデン
サを含む平滑回路５８０から構成されるＤＣ／ＤＣコン
バータ７００を有する。８００はダミー抵抗である。

【００４７】このように同一の機器内に複数の直流安定
化電源回路を装備するのは、オプションの多様化のため
あるいはレイアウト上の制約による。図１３に示した電
源回路の各部の電圧、電流波形を図１４に示す。抵抗負
荷である熱定着器は、温度によるゼロクロス点灯するも
のであるためｂに示されるように高調波電流は殆ど発生
しないが、コンデンサインプット型整流回路をもつ直流
安定化電源回路への入力電流は、ｃ〜ｅに示されるよう
に電源電圧のピーク時付近でのみ流れるものであるた
め、交流電源の合成入力電流波形はｆに示されるように
多くの高調波成分が含まれたものとなる。その場合でも
直流負荷が小さい場合には交流電源回路に与える影響は
比較的軽微なものにとどまるが、最近のように機器が多
機能化し、オプションの多様化により直流負荷が重くな
ってくると、コンデンサインプット型整流回路を持つ電
源回路を用いた場合には、高調波が交流入力側へ回り込
み、既に説明したように（明細書第２頁）電力系統に大
きな障害を与えることになる。

【００４８】そこで、コンデンサインプット型のＡＣ／
ＤＣコンバータに代え、昇圧チョッパー回路をコンバー
タとして用いた電源回路が採用されることがある。その
回路例を図１５に示す。同図において、５００ｄ、５０
０ｅ、５００ｆは、それぞれ整流ブリッジ５１０、昇圧
チョッパー回路６００およびＤＣ／ＤＣコンバータ７０
０によって構成される直流安定化電源回路である。交流
電源回路部およびその負荷に関する部分は、図１３の部
分と同様である。

【００４９】昇圧チョッパー回路６００は、リアクトル
５２０と、制御トランジスタ５３０と、ダイオード５４
０と、コンデンサ５５０とから構成され、ＤＣ−ＤＣコ
ンバータ７００は、制御トランジスタ５７０と、トラン
ス５６０と、平滑回路５８０とから構成されている。昇
圧チョッパー回路では、制御トランジスタ５３０がオン
のとき整流ブリッジ５１０で整流された電流はリアクト
ル５２０を介してこのトランジスタに流れ込もうとす
る。次に、制御トランジスタ５３０がオフに転じるとリ
アクトル内に蓄積されたエネルギーはダイオード５４０
を介して放出され、コンデンサ５５０を充電する。これ
によりコンデンサの両端に交流電源の波高値以上の電圧
の直流電圧を得ることができる。この直流電圧は制御ト
ランジスタ５３０のオンデューティ比を変えることによ
り調整することができる。

【００５０】整流ブリッジ５１０から直流側を見たイン
ピーダンスは制御トランジスタのオン時とオフ時とで殆
ど変わらないので、直流安定化電源回路５００ｄ、５０
０ｅ、５００ｆへの入力電流は、図１６のｇ、ｈ、ｉで
示されるように、正弦波に近いものとなる。その結果、
交流電源１００の合成入力電流は、ｊに示されるように
正弦波に近いものとなる。

【００５１】このように昇圧チョッパー回路を用いるこ
とにより、高調波問題は解消されるが、複数の直流安定
化電源回路を機器内に搭載しなければならない場合に
は、コンデンサインプット型のものに比較してコンデン
サのほかにリアクトル、トランジスタ、ダイオード等の
部品が必要となるため、個々の電源回路が非常に高価な
ものとなり、さらにそれぞれの制御トランジスタへの制
御信号を形成するための回路が必要となるため、製品の
大幅なコストアップを招くことになる。また部品点数が
増えたことにより、部品取り付けスペースが増加するた
め、機器のコンパクト化への要請に逆行することにな
る。

【００５２】これらの問題点を解決するために、本発明
者は、図１７に示す電源回路を提案する。同図におい
て、５００は直流安定化電源回路、５０１ａ、５０１
ｂ、５０１ｃは、それぞれＤＣ／ＤＣコンバータであ
る。そして、直流安定化電源回路５００は、整流ブリッ
ジ５１０と、リアクトル５２０、制御トランジスタ５３
０、ダイオード５４０およびコンデンサ５５０ａを備え
る昇圧チョッパー回路とから構成され、またＤＣ／ＤＣ
コンバータは、コンデンサ５５０ｂ、制御トランジスタ
５７０、トランス５６０および平滑回路５８０により構
成されている。この回路では、図１５に示した回路とを
比較して、リアクトル、トランジスタおよびダイオード
が２本ずつ削減されている。

【００５３】この電源回路の各部の電圧、電流波形を図
１８に示す。この回路でも整流ブリッジ５１０の直流側
に接続されるものが昇圧チョッパー回路であるため、直
流安定化電源回路５００への入力電流波形は、図１８に
おいてｋで示すように、正弦波に近いものとなる。その
結果、交流電源の合成入力電流の波形は、図１８におい
てｐで示されるように、正弦波に近いものとなる。

【００５４】すなわち、この提案によれば、部品点数を
削減してコストダウンを図り、取り付けスペース問題を
解決するとともに高調波の発生をほぼ完全に抑えること
ができる。上記実施例では複写機を例として説明した
が、本発明はこれにかぎるものではなく、前記した電子
ジャー炊飯器、あるいは調光器、その他の家電製品、あ
るいは産業機器等、位相制御回路と直流安定化電源回路
とを並設した各種の電子機器，電気機器に適用できるも
のであることは言うまでもない。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
上記従来技術の問題点を解消し、極めて簡単な構成で高
調波電流による電力系統への各種障害を低減した位相制
御回路と直流安定化電源回路とを並設した機器の高調波
抑制回路を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による位相制御回路と直流安定化電源
回路とを並設した機器の高調波抑制回路の第１の実施例
を説明するブロツク図である。

【図２】 本発明の第１の実施例による位相制御回路と
直流安定化電源回路とを並設した機器の高調波抑制回路
を複写機に適用した一具体例を説明する概略回路図であ
る。

【図３】 図２の具体例における、露光用のハロゲンラ
ンプに流れる電流とその制御用位相角信号および直流安
定化電源回路に流れる電流を示す波形図である。

【図４】 図２の具体例における露光用のハロゲンラン
プ点灯中の入力電流を示す波形図である。

【図５】 図２の具体例における露光用のハロゲンラン
プ消灯中の入力電流を示す波形図である。

【図６】 本発明による位相制御回路と直流安定化電源
回路とを並設した機器の高調波抑制回路の第２の実施例
を説明するブロツク図である。

【図７】 本発明の第２の実施例による位相制御回路と
直流安定化電源回路とを並設した機器の高調波抑制回路
を複写機に適用した第１の具体例を説明する概略回路図
である。

【図８】 図７に示す具体例における位相制御コントロ
ール回路３０ａの具体的構成を示すブロック図である。

【図９】 図７、図８の具体例における各部の電圧、電
流の波形図である。

【図１０】 本発明の第２の実施例による位相制御回路
と直流安定化電源回路とを並設した機器の高調波抑制回
路を複写機に適用した第２の具体例を説明する概略回路
図である。

【図１１】 本発明の第２の実施例による位相制御回路
と直流安定化電源回路とを並設した機器の高調波抑制回
路を複写機に適用した第３の具体例を説明する概略回路
図である。

【図１２】 従来例における露光用のハロゲンランプと
直流安定化電源回路の入力電流とそれらの合成電流の波
形を説明する波形図である。

【図１３】 本発明の背景を説明するための、交流電源
回路と直流安定化電源回路とを並設した機器の電源回路
を示す概略回路図である。

【図１４】 図１３の電源回路の各部の電圧、電流の波
形図である。

【図１５】 本発明の背景を説明するための、交流電源
回路と直流安定化電源回路とを並設した機器の電源回路
を示す概略回路図である。

【図１６】 図１５の電源回路の各部の電圧、電流の波
形図である。

【図１７】 本発明の背景を説明するための、交流電源
回路と直流安定化電源回路とを並設した機器の電源回路
を示す概略回路図である。

【図１８】 図１７の電源回路の各部の電圧、電流の波
形図である。

【符号の説明】

１，１ａ，１０，１０ａ・・・・交流電源、２，２ａ・
・・・位相制御回路、３，３ａ，３０，３０ａ・・・・
位相制御コントロール回路、４，４ａ・・・・交流負
荷、５，５ａ，５０，５０ａ・・・・直流安定化電源回
路、６，６０・・・・チョッパーコントロール回路、６
ａ・・・・高調波抑制補助回路、７，７ａ・・・・直流
負荷、８，８ａ・・・・高調波抑制制御信号路、２０，
２０ａ・・・・ハロゲンランプ用位相制御回路、４０，
４０ａ・・・・ハロゲンランプ、６０ａ・・・・インバ
ータ、６１ａ・・・・制御トランジスタ、６５ａ・・・
・整流ブリッジ、６６ａ・・・・制御トランジスタ、７
０，７０ａ・・・・マイコン等の直流負荷、８０，８０
ａ・・・・位相角制御信号路、９０，９０ａ・・・・コ
ンバータコントロール回路、１００・・・・交流電源、
２００・・・・交流電源回路、３００・・・・オン／オ
フ制御素子、４００・・・・熱定着器、５００・・・・
直流安定化電源回路、６００・・・・昇圧チョッパー回
路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０２Ｍ 3/28 Ｈ 8726−5Ｈ 7/155 Ｃ 9180−5Ｈ // Ｇ０３Ｇ 15/00 １０２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 位相制御コントロール回路の出力する位
   相角制御信号で交流電源の位相角を制御して交流負荷へ
   の給電電力を調整する位相制御回路と、前記交流電源か
   らの交流を整流して直流負荷に供給する直流電源を構成
   する直流安定化電源回路とを並設した機器の高調波抑制
   回路であって、 前記位相制御回路が前記交流負荷へ電流を供給する主た
   る期間で前記交流電源から前記直流安定化電源への電流
   供給を抑制する構成を有することを特徴とする位相制御
   回路と直流安定化電源回路とを並設した機器の高調波抑
   制回路。