JPH077949A

JPH077949A - 直流分圧器

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Publication number: JPH077949A
Application number: JP5089062A
Authority: JP
Inventors: Fu Ming Zhou; フーミンツォウ
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-03-10
Filing date: 1993-03-10
Publication date: 1995-01-10
Also published as: EP0560666A2; US5446644A; EP0560666A3

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】出力パワーの大きい、効率の高い、省エネルギ
ーの直流分圧器を得る。【構成】コンデンサーとダイオードとスイッチで構成さ
れるエネルギー変換器一直流分圧器に関する。それは単
方向に伝送する装置で、入力と出力を交替で作動させる
条件下で、入力する高電圧を分圧して、直流低電圧を出
力する。その入力、出力インピダンス伝送比はＮ^２であ
り、Ｎは分圧器に含まれるコンデンサーの個数を表す。
従来の交流変圧器に比べて、特性は双対性があり、対応
的関系となり、電源設備の中で変圧器に代る電圧を下げ
る機能を持っている。この発明は出力パワーが大きい、
効率が高い、体積が小さい、コストが低い、かつ出力に
対してＦＭ制御を適用できる、などの特徴を持ってお
り、特に集約化とシリーズ化生産に適している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は電気エネルギーの変換
器に関するものであり、特にコンデンサとダイオードと
スイッチで構成され、入力した高電圧を直流の低電圧に
変換して出力するための直流分圧器に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】交流変圧器はインダクターと鉄心で作っ
た電気エネルギー変換器であり，それが発明されてから
百数十年の間に電力、電子エンジニアリンングで広く応
用されており、殆んど独自で電気エネルギー変換の役割
を果してきた。しかし、それ自身の性能と特徴の制限に
よって現在の電気設備の小型化、省資材、省エネなどの
発展要求には充分に対応できなくなっている。

【０００３】交流変圧器は二方向に伝送する装置で、そ
の入力と出力はいずれも交流なので，これは極めて大多
数の電力送電線が交流電方式で送電することを決定し
た。交流電送電方式は動力係の電気ユーザに大変便利に
したが，それと同時に交流送電図の合併困難，送電線路
の利用率低下、電気ロスの増大及びシステム様式の不一
致などの問題をもたらしている。その外、電気使用シス
テムの中でも相位ロスや、交直流の変換ロスなどをおこ
しているのである。

【０００４】長い間、性能、体積、効率など綜合性能の
面で変圧器に勝る新しい電気エネルギー変換器を求めて
いるが、これはずっと力を入れて研究しつづいている課
題の一つである。

【０００５】電気使用システムの中で、近代のマイクロ
エレクトロニックス技術の進歩につれて、コンピュー
タ、近代通信装置及び他の自動化設備のために電圧の低
い、電流の大きい、体積の小さい、信頼性の高い電源装
置を開発することは大変必要となった。このため、人人
が高周波制御技術を採用して変圧器を改良して、スイッ
チ電源を作り出した。長年の努力を経て、高周波パワー
・デバイスの進歩を伴って、ついに数ワット、数十ワッ
トないし数キロワットのスイッチング電源が日日に広く
応用されるようになっている。

【０００６】しかし、現在のスイッチング電源は依然と
して変圧器で電圧を変換しているので、高周波の状態で
作動する場合はバック・ピーク電圧が高くなり、輻射に
よる干渉が起り、ハイパワーの製作が困難であるなどの
問題が残っている。

【０００７】特に高周波変圧器の場合、またパワーの限
度の問題が存在している。変圧器の作動周波数を高くす
る方法で、変圧器の一次と二次コイルの巻数を減らすこ
とによって変圧器の体積を小さくすることができるが、
変圧器の作動周波数のアップにつれてそのインダクタン
ス・インピダンスも増大する。これはまたその出力パワ
ーを制限することになる。即ち、変圧器の作動周波数を
高くすることと変圧器の出力パワーを大きくすることと
は矛盾しているので、両者は兼ねにくい。これはスイッ
チング電源が二、三十年も開発されてきても、その実用
できるパワーがまだ数ワットないし数キロワットの範囲
内にとどまっている原因である。

【０００８】スイッチング電源技術は設備の効率を高め
ることができるので、電気エネルギーを節約する効果的
なルートである。しかし、電気使用量が大きく、効率が
低いような、低電圧大電流の設備、例えば電解、電気メ
ッキ、電気熔接などの電源装置については、スイッチン
グ電源を応用することはなお一層の困難がある。これら
の設備が消費する電気エネルギーは工業用電気に占める
比率が極めて大きいので、これらの設備に対し技術改造
を行って、エネルギーを大幅に節約する目的に達するこ
とは電力、電子エンジニアリングで大いに開発すべき応
用分野である。

【０００９】電源技術革命のポイントは電気エネルギー
の変換器の問題を解決することにある。

【００１０】周知の通り、インダクタンスとコンデンサ
ーは電気工学で二つの基本的なエネルギー貯蔵エレメン
トであり、その電気特性は完全な対応関係を呈するもの
である。変圧器はインダクタンスで作った電気エネルギ
ー変換器であるから，コンデンサーで電気エネルギー変
換器を作るのも可能ではないか。その性能はどんなもの
になるのか。先ず、次の２組の式を対照しながら比較す
る。インダクタンス中に貯蔵されるエネルギー＝ＬＩ^２／２
（Ｊ）コンデンサー中に貯蔵されるエネルギー＝ＣＶ^２／２
（Ｊ）両式を等しくさせて一定の量を代入すると。１ｍＨ×１００^２Ａ／２（Ｊ）＝１０００ｕｆ×１００^２Ｖ／２（Ｊ）

【００１１】上式は１ｍＨのインダクタンスを１００Ａ
の電流が通る場合に貯蔵されるエネルギーと１０００ｕ
ｆのコンデンサに１００Ｖの電圧まで充電した場合に貯
蔵されるエネルギーが同じであることを表している。経
験から見て、上記のインダクタとコンデンサーの体積は
相当に差が有り、後者の体積は大変小さく作られ、また
容易に実現できるのに対して、前者は１００Ａの電流を
通電線の断面積さえ見れば、その必要とする体積が想像
できる。勿論、エネルギー貯蔵の性能から言うとコンデ
ンサーはインダクタンスよりずっと優れており、この長
所はコンデンサーで作った電気エネルギー変換器におい
ても優れていることがわかる。また、例えば。インダクティブ・リアクタンス＝２πｆＬ（Ω）キャパシティブ・リアクタンス＝１／２πｆＣ（Ω）インダクティブ・リアクタンスはインダクタンス量に周
波数をかけた積であり、それは周波数の上昇につれて増
大する。キャパシティブ・リアクタンスはキャパシティ
に周波数をかけた積の逆数であり、それは周波数の上昇
につれて減少する。コンデンサーのこの特徴はちょうど
我我が必要とするもので、それはコンデンサーの作動周
波数を変更する方法によって異なる出力パワーを得、ま
た動作周波数を高くする方法で大きなパワー出力を得る
ことができることを意味している。

【発明が解決しようとする課題】

【００１２】この発明は出力パワー大きい、効率の高
い、省エネルギー直流分圧器を得ることを目的とする。
この発明はまた、体積の小さい、コストの安い、集約化
とシリーズ化生産に適する直流分圧器を得ることをもう
一つの目的とする。この発明の又一つの目的はその出力
にＦＭ（周波数調整）制御を適用する直流分圧器を得る
ことにある。

【課題を解決するための手段】

【００１３】この発明の一部によって一種の直流分圧器
を得る。それは多数の直列接続のエネルギー貯蔵回路と
一つの隔離ダイオードを直列して構成される入力回路及
び多数のエネレキー放出回路を並列して構成し又上記入
力回路と交替で作動する出力回路を含み、上記エネルギ
ー貯蔵回路には一つの入力ダイオード及びそのダイオー
ドの負極に接続するコンデンサーを含み、上記のエネル
ギー放出回路には上記コンデンサー及びそれと直列接続
の第一と第二の出力ダイオードを含み、上記第一出力ダ
イオードの正極を上記コンデンサーと上記入力ダイオー
ドの負極との接続の端子に接続し、上記第二出力ダイオ
ードの負極を上記コンデンサーの他の端子に接続する。
この発明のもう一部によって一種の直流分圧器を得る。
それは多数の直列接続のエネルギー貯蔵回路とそれらの
間に接続する隔離ダイオードで構成する入力回路及び多
数のエネルギー放出回路を併列して構成しかつ上記入力
回路と交替で作動する出力回路を含む。上記エネルギー
貯蔵回路は一つのコンデンサを含み、上記エネルギー放
出回路は上記コンデンサー及びそれと直列して接続する
少くとも一個の出力ダイオードを含む。

【作用】

【００１４】この発明の直流分圧器は、入力端子と出力
端子にそれぞれ一つのスイッチ手段を設け、それに、こ
のニつのスイッチ手段を交替でオン又はオフにし、入力
端子におけるスイッチ手段がオンの場合に電源の電圧が
上記入力端子を介して正方向で上記直流分圧器にかわ
り、上記各コンデンサーを直列で充電し、一方、出力端
子におけるスイッチ手段がオフの場合に、上記各コンデ
ンサーは並列で負荷へ放電する。この発明は各コンデン
サーに対応する各ダイオードの遮断効果を利用すること
によって、最簡単且つ適切な構成でエネルギー貯蔵、分
圧及びエネルギー放出等の全過程を完成し、効率的且つ
経済的に入力高電圧を直流低電圧に変換して出力するこ
とができる。

【実施例】

【００１５】次はさらに例示図と実施例により、この発
明の直流分圧器について詳しく説明する。図１（図１を
参照）はこの発明の直流分圧器（以下分圧器と略稱す
る）の第一実施例の電気原理図である。それは多数の
コンデンサーとダイオードを含み、その中Ｄ_１、Ｃ_１、
Ｄ_２、Ｃ_２……Ｄ_Ｎ、Ｃ_Ｎ及びＤ_Ｄが順序によって直列
して入力回路を構成し、Ｄ_１−２、Ｃ_１、Ｄ_１−１；Ｄ
_２−２、Ｃ_２、Ｄ_２−１；……Ｄ_Ｎ−２、Ｃ_Ｎ、Ｄ
_Ｎ−１がそれぞれ直列してから並列して出力回路を構成
する。その中、Ｃ_１、Ｃ_２……Ｃ_Ｎは入力回路と出力回
路が共有し、Ｃ_１＝Ｃ_２＝……Ｃ_Ｎ、Ｄ_Ｄは隔離ダイオ
ードである。

【００１６】分圧器の入力、出力回路にそれぞれ制御ス
イッチＫ_１とＫ_２を設置するが、分圧器の作動条件を満
たすようにＫ_１、Ｋ_２を交替でオン、オフにして分圧器
の作動回路を形成する。充分に高い電源電圧がＫ_１を通
って正方向に分圧器の入力端に附加される場合、コンデ
ンサーは直列で充電されると同時に、電源電圧をＮ個の
同等の電圧に分け、各コンデンサーにある対応のダイオ
ードの逆方向の遮断効果によってコンデンサーに一定の
エネルギーを持つ自立した電場を形成し保持していて、
このとき分圧器はエネルギー貯蔵と分圧の過程を完成し
たわけである。次にＫ_１をオンにして、出力スイッチＫ
_２をオフにすると、コンデンサーは並列の形で放電して
出力する。放電の初期電圧は各コンデンサーの充電電圧
即ち充電電源のピーク電圧の分圧である。以上は分圧器
が電気エネルギーの変換を実行する全過程である。

【００１７】分圧器が電気エネルギーの変換を行うこと
はエネルギーの貯蔵と放出とのニつの過程からなる。こ
のニつの過程を同一時間に行うことができないので、制
御スイッチＫ_１とＫ_２に頼って入力と出力の時間を分け
ると、分圧器が正常に作動することができる。これは分
圧器の作動条件である。Ｋ_１とＫ_２を同時にオン状態に
置いてはならない。そうでないと，入力と出力をショー
トさせてしまって、破壊的結果をもたらすことになる。
これは許されないことで、“禁止状態”と称されてい
る。この禁止状態を避けたら、分圧器の作動周波数は制
限されず、極低周波数でもいいし、高周波でもいい。ま
た需要に応じて自由にその作動周波数を調整していいわ
けである。

【００１８】図２（図２を参照）はこの発明の分圧器の
第二実施例の電気原理図である。それは図１に示す分圧
器からダイオードＤ_１、Ｄ_Ｄ、Ｄ_１−１及びＤ_Ｎ−２を
省略したものである。この回路構造は入力する電源電圧
が一貫して正方向接続を保持し、かつ交流の因素を含ま
ず、又出力ダイオードの圧力降下の影響を無視する場合
に適用する。具体的に回路設計を行うとき、異なる応用
箇所と条件に促って、図１と図２の分圧器構造を参照に
してダイオードの数を増減してよい。分圧器のコンデン
サーによる直列入力と列出力の構造を破壊しないこと
を限度とする。

【００１９】図３は図１の点線内に示す一個分圧器の簡
略図であるが、具体的な１個の分圧器パラメータは簡略
図内に標記してよい。例えばＣ＝……、Ｎ＝……など。
次の説明用附属図はいずれも図３の簡略図を用いるの
で、その内部構造についてはこれ以上の説明を省く。コ
ンデンサーは分圧器の中核素子であり、分圧器用コンデ
ンサーの材料は採用する範囲が広いので、電解コンデン
サーも分圧器の制作に使うことかできる。コンデンサー
の選択は耐圧、電流、電気ロスと周波数特性などの要素
を考える外、分圧器はコンデンサーの均一性に対し高く
要求し、組合わせるコンデンサーの容量が同じであるこ
とを望むが、現在のプロセス条件下に一般に制造できな
いから、選別の方法によってできるだけコンデンサーの
容量を均一化させる。

【００２０】分圧器に使われるダイオードが多量に必要
なので、通常の規定によって一般的に選別する以外、ダ
イオードのスイッチ特性、逆方向の漏電流、正方向のピ
ーク電流などのパラメータにつき、重要として選別すべ
きである。分圧器の制御スイッチは普通の電子スイッチ
例えばサイリスタートランジスタ、電界効果トランジス
ターなどを使用できるが、電磁スイッチ、機械スイッチ
ないしマニュアル・スイッチを使ってもよい。分圧器を
含む電源装置は制御スイッチの耐圧要求が一般に高くな
い。ただし入力電源電圧の上で一定の余裕を取ればよ
い。しかし、制御スイッチの耐流量については高い要求
があるから、制御スイッチがピーク電流に耐える能力は
重点として選定すべきパラメータである。また分圧器の
出力能力が大きいから、一般にその作動周波数を高くす
る必要はないが、必要な時、作動周波数を高くする方法
で制御スイッチのピーク電流を安全にすることができ
る。

【００２１】分圧器のロスは主にコンデンサーの漏電流
と高周波によるロス、ダイオードの電圧降下とスイッチ
・ロスからなるもので使用の要求によって適当なコンデ
ンサーとダイオードを選んで分圧器をつくるべきであ
る。

【００２２】分圧器の制御スイッチの作動ロスは選別し
たスイッチング・デバイスによって違う。電子スイッチ
を使用する場合、そのロスは無視できない。特に高周波
状態で作動する場合、電子スイッチのロスは回路全体の
ロスの主要部分となる可能性があり、デバイスのスイッ
チ・パラメータを選別する外にその作動周波数を低くす
るのもロスを減らすための効果的な方法の一つと言え
る。

【００２３】分圧器を含む電源装置は大変高い効率を得
ることができる。計算と実際の経験によって証明されて
いるように、その総合ロスを１０％内に控えることがで
きることは間違いない。Ｎ個コンデンサーを含む一つの
分圧器で、かつ各コンデンサーの容量が同一である場
合、その入力キャパシダンス＝１／（１／Ｃ_１＋１／Ｃ_２＋……
１／Ｃ_Ｎ）＝Ｃ／Ｎ出力キャパシダンス＝Ｃ_１＋Ｃ_２＋…Ｃ_Ｎ＝ＮＣその入力、出力抵抗を無視した場合、その入力インビーダンス＝１／（２πｆＣ／Ｎ）出力インビーダンス＝１／（２πｆＮＣ）入力インピーダンスと出力インピーダンスの比＝Ｎ^２

【００２４】ここでＮ^２を分圧器のインピーダンス伝送
比とし、これは全パワーの電気エネルギー変換器が共有
するパラメータの一つである。Ｎ^２は分圧器のインピー
ダンスの転換がコンデンサーの容量の大きさと関係がな
くただコンデンサーの数と関係があり、分圧器に含まれ
るコンデンサーの個数を多くすれば多いほど、インピダ
ンス伝送比が大きくなり、逆に、小さくする、即ち、変
換して出力する電圧を低くすれば低いほど、所要のコン
デンサーの数が多くなり，逆に小さくなることを表明す
る。

【００２５】分圧器は“割算”で電圧変換を行うもの
で、入力電源電圧は被除数で、Ｎは除数である。Ｎ＝１
の場合、即ち分圧器に１個のコンデンサーしか含まない
場合、インピーダンス伝送比は１であり、入力電源電圧
と出力電圧のピーク値が等しい場合、電圧変換比も１と
なり、これは分圧器の特例としてい。従来は入力出力
電圧によってある電気エネルギー変換器を処置するが、
即ち電圧源型の評価基准で電気エネルギー変換器を評価
し、分圧器はちょうど“電流源型”であり、言い換えれ
ば、それはパワー変換器である。即ちその電圧変換比が
１になる場合でも、電流源型の全部の特徴とパワー変換
器の中味を保持するので、それを簡単に電圧変換器とし
て取扱ってはいけない。分圧器の変換ロスを無視する場
合は、その入力エネルギー＝（Ｃ／Ｎ×Ｖ^２）／２＝ＣＶ^２／２Ｎ（Ｊ）出力エネルギー＝ＮＣ×（Ｖ／Ｎ）^２／２＝ＮＣＶ^２／２Ｎ^２＝ＣＶ^２／２Ｎ（Ｊ）以上の両式は等しいもので、分圧器のパワー変換の関係
を表している。

【００２６】ＮＣ×（Ｖ／Ｎ）^２の式からわかるよう
に、分圧器の出力キャパシタンスがＮ倍増えた場合、出
力電圧もＮ倍下がったわけである。即ち一つは上がり、
もう一つは下がり、倍率は同じで、上がったのはコンデ
ンサーで、下がったのは電圧である。さらに検討すれば
分るように、分圧器のコンデンサーの個数に増減があっ
てもコンデンサー容量と入力電源電圧が一定値であれ
ば、その出力電圧が違うこともあるにもかかわらず、そ
の出力電流はそれによって変ることはない。これはちょ
うど電流源型の特徴である。

【００２７】分圧器の出力パワーを決めるのは入力電
圧、入力コンデンサーと作動周波数の三要素である。通
常、入力電圧の数値は与えられたものである。

【００２８】ＣＶ^２／２Ｓ＝Ｗ（式にＣ_：ファラ、Ｖ_：
ボルト、Ｗ_：ワット、Ｓ_：秒）という式によって計算して分圧器出力能力を解析するデ
ータは次の通りである。１．Ｖ＝３００Ｖ、Ｃ＝１μｆ、Ｓ＝２０ｍｓ；Ｗ＝
２．２５２．Ｖ＝３００Ｖ、Ｃ＝１μｆ、Ｓ＝５０μｓ；Ｗ＝９
００３．Ｖ＝３００Ｖ、Ｃ＝１μｆ、Ｓ＝１０μｓ；Ｗ＝４
５００４．Ｖ＝３００Ｖ、Ｃ＝１００μｆ、Ｓ＝２０ｍｓ；Ｗ
＝２２５５．Ｖ＝３００Ｖ、Ｃ＝０．０１μｆ、Ｓ＝１０μｓ；
Ｗ＝４５

【００２９】以上のデータは、分圧器が極大な出力能力
を持つばかりでなく、作動周波数とも密切な関係がある
ことを表わす。５０Ｈｚの商用電源で入力する場合入力
キャパシダンスを１μｆから１００μｆに変ると、２．
２５ワット〜２２５ワットのパワー出力を得ることがで
きる。周波数を１００ＫＨｚまで上げると，１μｆの入
力キャパシタンスで４５００ワットのパワー出力を得る
ことになる。

【００３０】同一の分圧器で、作動周波数を変更する方
法によって異なる出力パワーを得られるばかりではな
く、出力側からのフィードバック信号によってその作動
周波数を制御し、フリケンシーモジュレーション法で定
電圧定電流の電源を作製することができる。

【００３１】分圧器の構造は将来、集約化、シリーズ
化、標準化生産に入る見通しを決定し、優先順位の方法
を採用して、パワーの大きさとインピーダンス伝送比な
どのパラメータによってそれを若干の系列に分けて、パ
ワー消費の少ない、体積の小さい、価格の低い、実用が
便利な製品を設計し製造する。

【００３２】変圧器は無条件で作動できるが、分圧器は
制御スイッチに頼って条件付けで初めて作動できる。こ
れはなぜであろうか。実は変圧器の作動も無条件のこと
ではなく、交流電源はその作動条件である。交流電源
は、時間的に正と負の二つ半周期に分れるので、それ
は客観的に変圧器のためにエネルギー貯蔵とエネルギー
放出の両過程を時間的に分ける先決条件を備えた。電気
エネルギー変換器としてはエネルギーの貯蔵と放出の機
能を兼ねて持たなければならない。分圧器は実際上、直
流電気エネルギー変換器であり、電界に頼って電気エネ
ルギーの変換を行う。同一のコンデンサにはエネルギー
貯蔵と放出の二つの機能を持たせるため、目下簡単な方
法として、ダイオードの逆方向遮断特性を利用して、ス
イッチで“切換”を行う。

【００３３】分圧器は変圧器のように入力と出力を完全
に隔離できず、ダイオードの逆方向遮断特性と制御スイ
ッチの切断特性に頼って隔離を行うのである。これらの
デバイス自身が漏電流を避けられないので、それぞれの
応用場所を区別して、回路設計に当って必要な対策を講
じなければならない。直流高電圧を正方向で分圧器に入
力する場合、出力電圧よりやや高い高電圧を持つサチュ
レーテットダイオードを出力側に並列することによっ
て、制御スイッチを通る漏洩電流を釈放する。さらに出
力側に一つ可変抵抗ダイオードを並列することによって
禁止状態による破壊事故を避けるようにする。

【００３４】商用電源が半周波整流、フイルタリング
（濾過）して分圧器へ入力し、また“ゼロ”線を“アー
ス”端に接続した場合、直流高電圧を正方向で入力する
ケースと同様にしていい。これは中、小パワー電源を設
計する簡単で実用な入力式である。

【００３５】商用電源で直接分圧器に入力する場合、商
用電源のプラス半周期又はマイナス半周期の前半周波し
か入力できない。このとき、制御スイッチＫ_１は省いて
もいい。添付の図４に示すように、出力側でプラス・マ
イナス半周期に隔離するため、出力側に制御スイッチを
一つ附加し、又二つの制御スイッチが同時に入力と反対
の半周期の制御を受けるようにする。

【００３６】商用電源で全波整流をフィルタリングして
から分圧器へ入力する場合、隔離を行うため、図５に示
したように入力、出力側にそれぞれ制御スイッチを一つ
設けるような形を採用する。この場合、制御スイッチの
周波数、即ち分圧器の作動周波数は設計の要求によって
設定される。

【００３７】３相４線式の電源で分圧器へ入力する場
合、電源のＡ、Ｂ、Ｃ３相はゼロ線に対して確定され
るので、図６に示した入力方式を取ったらよい。図に
分圧器は併列の形を取り、一組の制御スイッチの位置も
変更した。

【００３８】分圧器は併列して使用できる。これは“積
木”式電源を設計する条件で、図６はその案の一つであ
る。“積木”式電源の主な利点はデバイスとエレメント
に対する選別要求を下げることができるので、ハイ・パ
ワーとスーパー．パワー電源を設計することを便利にし
た。

【００３９】分圧器は“割算”で入力電圧の変換を行う
ものである。分圧器を直列して多次的に使用する場合、
前次側の出力は後次側の入力となる。このとき入力電圧
に対して“連続割算”の圧力降下変換を行うわけであ
る。又多次分圧器の後次側の入力スイッチはこの場合省
いてもよい。さらに各次の制御は交替でオン・オフする
原則を守らなければならない。禁止状態の発生を避ける
ようにする。図７に示す通りである。

【００４０】一つの分圧器は通常は一つの電圧出力しか
ない。多数の出力電圧を必要とする場合、出力側にアウ
ト・リードのインダクタンスを列してその中から所要
の電圧を取り出すことができる。これを図８に示した。
直流分圧器と交流変圧器は電気エネルギーを変換する共
通の機能を持っているが、両者の関係は双対性で、一対
一に対応するものものである。次のように比較をしてみ
ると、表１の通りである。

【表１】

【００４１】もし変圧器で設計された電源を“インダク
タンス電源”と見れば、分圧器は“コンデンサー電源”
であり、両者の解析方法と設計概念は著しい区別が存在
しているし、又両者の応用形式、問題の解決方式も違
う。それぞれの特性を深く理解し、又活用することはわ
れわれが面している新しい課題である。分圧器の発明は
大幅にエネルギーを節約するための条件を作り、さらに
地球上の生態環境を改善し、人類をしあわせにする新し
いルートを開いたのである。

【発明の効果】

【００４２】この発明の直流分圧器によると、入力と出
力が交替で作動する場合に、入力する高電圧に対して分
圧を行い、直流低電圧に変換して出力することができる
ので、電気設備の中で変圧器の降圧機能に代ることがで
き、体積の小さい、コストの低い、集約化とシリーズ化
生産に適する特徴を持っている。その他この発明の直流
分圧器は、コンデンサーを基本的なエネルギー貯蔵エレ
メントとし、ロスの少ない、パワーの高い電気エネルギ
ー変換を実現した。しかもこの発明の直流分圧器は、そ
の作動周波数が制限されず、ＦＭ方式で出力パワーを制
御することができ、又ＦＭ方式で安定したパワー出力を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

〔図１〕この発明の直流分圧器の第一実施例の電気原理
図を示す。〔図２〕この発明の直流分圧器の第二実施例の電気原理
図を示す。〔図３〕図１の点線内に示された一個直流分圧器の簡略
図を示す。〔図４〕図３に示される直流分圧器は直接に商用電源に
接続する概略図である。〔図５〕図３に示される直流分圧器が該当商用電源が単
相コンバータ、フイルタを経て入力する場合の概略図を
示す。〔図６〕図３に示す直流分圧器を組み合わせて三相電源
の入力に使用する場合の概略図を示す。〔図７〕図３に示す直流分圧器を直列して接続する場合
の概略図を示す。〔図８〕図３に示す直流分圧器を多数の電圧出力に使用
する場合の概略図を示す。

【符号の説明】

Ｄ……ダイオードＣ……コンデンサーＫ……スイッチＬ_ｔ……インダクター

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多数の直列接続のエネルギー貯蔵回路と一
つの隔離ダイオードを直列して構成される入力回路及び
多数のエネルギー放出回路が並列して構成され、また上
記の入力回路と交替で作動する出力回路を含み、また上記エネルギー貯蔵回路には一つの入力ダイオード
及び当該入力ダイオードの負極に接続されるコンデンサ
を、上記エネレギー放出回路には上記コンデンサ及びそ
れと直列に接続される第一と第二の出力ダイオードをそ
れぞれ含んでいて、上記の第一出力ダイオードの正極が上記コンデンサの上
記入力ダイオードの負極と接続する端子に接続し、上記
の第二出力ダイオードの負極が上記コンデンサの他の端
子に接続することを特徴とする直流分圧器。
【請求項２】直流分圧器の少なくとも一つの出力端に設
置される出力スイッチ装置を有することを特徴とする請
求項１記載の直流分圧器。
【請求項３】直流分圧器の少くとも一つの入力端に設置
され、また上記出力スイッチ装置と交替で閉合する入力
スイッチ装置を有することを特徴とする、請求項２記載
の直流分圧器。
【請求項４】所記のスイッチ装置は電子スイッチ装置又
は機械スイッチ装置或いはマニュアル・スイッチである
ことを特徴とする請求項２又は３記載の直流分圧器。
【請求項５】所記の出力回路の両出力端に並列し、また
少くとも一つのセンタータツプを有するインダクタを含
むことを特徴とする請求項１、２又は３記載の直流分圧
器。
【請求項６】多数の直列接続のエネルギー貯蔵回路とそ
れらの間に接続する隔離ダイオードで構成される入力回
路，及び多数のエネルギー放出回路を並列して構成さ
れ、又所記の入力回路と交替で作動する出力回路を含
み、所記のエネルギー貯蔵回路はコンデンサを一つ有
し、上記のエネルギー放出回路は上記コンデンサ及びそ
れと直列接続の少なくとも一つの出力ダイオードを有す
ることを特徴とする直流分圧器。
【請求項７】直流分圧器の少なくとも一つの出力端に設
置される出力スイッチ装置を含むことを特徴とする、請
求項６記載の直流分圧器。
【請求項８】直流分圧器の少なくとも一つの入力端に設
置され又上記出力スイッチ装置と交替で閉合する入力ス
イッチ装置を含むことを特徴とする、請求項７記載の直
流分圧器。
【請求項９】上記スイッチ装置は電子スイッチ装置又は
機械スイッチ装置或いはマニュアル・スイッチであるこ
とを特徴とする、請求項７又は８記載の直流分圧器。
【請求項１０】上記出力回路の両出力端に並列しかつ少
なくとも一つのセンタータツプを有するインダクタを含
むことを特徴とする請求項６、７或いは８記載の直流分
圧器。