JPH09508519A - 電子変圧器を有する調節自在の給電ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 変圧器供給電圧の入力端子を１次側に含み、負荷のための高周波成分を有する運転交流電圧のための出力端子と、運転電圧を調節する可変抵抗素子を有する制御装置とを２次側に含む“電子変圧器”を有する調節自在の給電ユニット。入力電圧として、それぞれ、第１整流器回路および第２整流器回路に供給される運転交流電圧の高周波成分を結合取出し得る誘導性または容量性結合素子が設けてある。増幅器・比較器・回路には、第１整流器の出力電圧が供給電圧として印加される。目標値発生器回路は、第１整流器回路および増幅器・比較器・回路に接続されている。目標値発生器回路によって運転交流電圧の目標値を調節できる。第２整流器回路の出力電圧から実際値を導出し、増幅器・比較器・回路に供給し、上記増幅器・比較器・回路の出力から誤信号を取出す。トランジスタは、可変抵抗素子を形成し、増幅器・比較器・回路の誤信号によって制御される。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の名称］ 電子変圧器を有する調節自在の給電ユニット 本発明は、請求の範囲第１項のプレアンブルに記載の、電子変圧器を有する調 節自在の給電ユニットに関する。 ［背景技術］ 電子変圧器は、数年前から市販されている。“電子変圧器”は、本質的に、下 記構造グループを含む。全波整流器の形の第１構造グループは、通常の配電交流 電圧（例えば、２３０Ｖ，５０Ｈｚ）において、その出力端子に約２３０Ｖ，１ ００Ｈｚの電圧を与える。自己発振性発振器が、第２構造グループを形成し、電 子変圧器のメーカに応じて、通常、約４０ＫＨｚの周波数で振動する。この場合 、１００Ｈｚで変調された周波数４０ＫＨｚの約２３０Ｖの交流電圧が得られる 。第３構造グループは、通常の変圧器を含む。この変圧器は、高周波数の入力電 圧にもとづき、５０Ｈｚ変圧器に比して極めて小さくてよく、極めて高い効率で 比較的大きい電力を供給する。変圧器の出力端子には、例えば、１００Ｈｚで変 調された１２Ｖ，４０ＫＨｚの交流電圧が得られる。（立上り側又は立下り側の カットをする）位相角制御（ないしデューティ制御（Phasenan-bzw.-abschnitt ）回路が、第４構造グループを形成する。この回路は、線路電源発振周期内に発 振器の発振周期を定め、かくして、変換された有効電力を決定する。発振器の発 振周期の制御のため、位相角制御回路は、発振器の実効値を調節でき、従って、 電子変圧器の出力電圧を調節できるポテンショメータに接続されている。 電子変圧器の出力電圧の尖頭値は、高周波数交流電圧の振幅によって決定され る。この尖頭値は、位相角制御に関して、比較的僅かに変化するに過ぎない。し かしながら、より低い電圧の調節範囲では、電子変圧器の１次側供給電圧の変動 が調節されないという問題点がある。 例えばハロゲンランプを含む照明装置のエネルギ供給にこの種の電子変圧器を 使用する場合、位相角制御のための回路に結合されたポテンショメータによって 、照明装置の明るさを調節できる。明るさが低下する下部範囲では、配電電圧の 変動が負荷電流に過度の比をもって伝達されるということが判明している。これ は、照明装置の要求度の高い用途（例えば、顕微鏡の場合）について欠点となる 。 極めて良い電流安定性または電圧安定性を有する電源装置が得られている。し かしながら、この種の電源 装置は、構造的に複雑かつ高価である。 ［発明の開示］ 本発明の課題は、給電ユニットのための供給電圧の変動とはほぼ無関係に全調 節範囲にわたって出力量をできる限り一定に保持できるよう、請求の範囲第１項 の前置部に記載の種類の調節自在の給電ユニットを改良することにある。 この課題は、請求の範囲第１項の前置部に記載の種類の給電ユニットにおいて 、請求の範囲第１項の特徴記載部分に開示の特徴によって解決される。 本発明に係る給電ユニットには、有利な態様で、抵抗値の変更によって出力電 圧の高さを制御する通常の市販の電子変圧器を使用できる。先行技術の場合、通 常、上記抵抗値はポテンショメータによって調節される。 本発明の基本的考え方は、給電ユニットの出力量が電源電圧の変動とは関係な くできる限り一定に保持されるよう調節器によって制御されるトランジスタを可 変抵抗器として使用することにある。本発明にもとづき、同時に、上記調節器の ための実際値、調節器の能動コンポーネントの供給電圧および目標値形成が、本 発明に係る調節自在の給電ユニットの負荷側に交流電圧の高周波成分（hoeherfr equente Wechselspannungskomponente）を結合（Auskopplung）することによっ て得られる。 特別な利点は、電子変圧器の回路装置に介入する必要はなく、上記変圧器をそ のまま使用できるという点にある。 本発明の対象の有利な実施例を従属請求の範囲に示した。 本発明の対象の特に有利な実施例の場合、結合素子は、磁心と、負荷と直列に 接続される１次巻線と、第１，第２整流器回路のために入力電圧を供給する２次 巻線とを有する変圧器である。 かくして、実際値および供給電圧を簡単に得ることができる。この場合、一種 の電流安定化が達成され、従って、導線の各種の長さおよび径、差込接続および 端子の接触抵抗を部分的に調節できる。更に、この実施例の場合、概ね、安全規 定によって要求される如く、調節器は低電圧負荷回路から電位分離される。更に 、負荷電流が流れない場合は、調節器も無電圧である。 １次巻線を負荷リード線の心線から形成すれば、本発明の上記の有利な実施例 を特に好適に構成できる。心線を裸にせずに変圧器の磁心を貫通して直接に案内 すれば、特に有利な実施例が得られる。上記磁心が環状磁心であれば、構造が簡 単であるので有利である。 別の有利な実施例にもとづき、第１整流器回路（好 ましくは、尖頭値整流器回路）には、電圧安定器を含む平滑素子が後置してある 。この場合、電圧安定器は、ツェナーダイオードであるのが好ましく、平滑素子 は、その出力電圧が負荷電流の変化とは本質的に無関係であるよう、高い時定数 を有する。従って、かくして、調節器回路のために極めて一定な供給電圧が得ら れる。 別の有利な実施例にもとづき、第２整流器回路には、平滑素子が後置してある 。この平滑素子は、流れる当該の高周波数負荷電流のための平均値形成器として 役立つ。 本発明の対象の更に別の実施例の場合、結合素子（カップリング素子Auskoppl ungsglied）は、１次巻線を出力および負荷に並列に接続し、２次巻線から第１ ，第２整流器回路のための入力電圧を供給する変圧器である。結合は、構造寸法 の小さい変圧器によって且つ双方の巻線の数ヶの巻きによって行うことができる 。このように接続した変圧器の場合、電圧伝送のみが行われ、従って、電流安定 化の利点は得られない。しかしながら、全体として、出力量の良好な安定化を達 成できる。負荷をオフして負荷電流が流れなくなった場合、調節器の電圧供給は 維持される。なぜならば、１次巻線が出力に並列に接続されているからである。 本発明の対象の別の実施例にもとづき、コンデンサ を結合素子として使用する。この実施例の場合、出力に並列な容量結合に起因し て、電流安定化作用はない。しかしながら、出力量の良好な一定保持を達成でき る。 基本的に、本発明の枠内において、負荷リード線の心線の一部に対してのみ平 行（parallel）に延びる導線片を結合素子として使用することもできる。この実 施例の場合、結合効率は低い。導線片の幾何学的配置には、結合される電圧の大 きさも関連するので、上記配置に留意しなければならない。結合作用が消失しな いよう、負荷回路の第２心線が結合部分に対して平行に延びるのを回避しなけれ ばならない。しかしながら、概ね、連結の簡単さが、最も重要視される。 略式ブロック図を示す図面を参照し実施例にもとづき、以下に、発明対象を説 明する。 ［図面の簡単な説明］ 図１は、結合のための環状磁心を含む完全なブロック図であり、 図２は、負荷に並列に接続された変圧器による結合方式の図面であり、 図３は、負荷に並列に接続されたコンデンサによる結合方式の図面であり、 図４は、導線片を介する結合方式の図面である。 ［発明を実施するための最良の形態］ 電子変圧器１は、２次側で、負荷２（例えば、ランプ）に結合されている。環 状磁心３を貫通して、負荷リード線の心線が案内されている。 環状磁心３は、第１整流器回路４の入力端子および第２整流器回路５の入力端 子に並列に接続された２次巻線を有する。第１整流器回路４は、尖頭値整流器回 路として構成されている。第１整流器回路４の出力端子は、電圧安定器６を含む 平滑素子の入力端子に接続されている。この場合、電圧安定器６について、高い 時定数が選択されている。かくして、出力電圧は、本質的に、変化する負荷電流 とは無関係である。 電圧安定器６を含む平滑素子の出力電圧は、増幅器・比較器・回路９の供給電 圧として役立つ。更に、電圧安定器６を含む平滑素子の出力電圧は、調節自在の 給電ユニットの負荷側出力電圧を調節できる目標値発生器８に供給される。 目標値発生器８の出力端子は、増幅器・比較器・回路９の第１接続端子に接続 されている。 第２整流器回路５には、流れる当該の高周波数（hoeherfreqnent）負荷電流の 平均値形成器として役立つ平滑素子７が後置接続されている。 電源（配電糸）電圧が変動すると、負荷電流が変化し、かくして、検知される 平均値が変化する。平滑素子７の出力端子は、増幅器・比較器・回路９の第２入 力端子に接続されている。 増幅器・比較器・回路９において、目標値発生器８の出力端子に得られる目標 値と平滑素子７から得られる実際値とを比較する。増幅器・比較器・回路９の出 力端子には、目標値と実際値との間の差異に基づいてて、電源電圧の変動に対応 する誤り信号が得られる。 電子変圧器１は、従来技術にもとづき、通常、可変抵抗器（例えば、ポテンシ ョメータ）の端子と結合される２つの接続端子ａ，ｂを有する。電子変圧器１の 出力電圧は、可変抵抗器の抵抗値に依存して調節される。 上記実施例の場合、抵抗値可変の抵抗器は、電子変圧器１の接続端子ａ，ｂを 介して電圧の供給を受けるトランジスタ１０である。増幅器・比較器・回路９の 出力信号、即ち、誤り信号は、誤り信号の大きさが最小となるようトランジスタ の抵抗値を制御するのに使用される（Ｐ調節器）。 第１，第２整流器回路４，５、電圧安定器６を含む平滑素子および目標値発生 器８は、受動構造要素から構成できる。この場合、増幅器・比較器・回路９だけ は、その運転のために供給電圧を必要とする能動要素として存在する。トランジ スタ１０の供給電圧は、公知の如く、例えば、ポテンショメータに結合された電 子変圧器１０の接続端子ａ，ｂを介して供給される。 図２〜４において、作用同一の構造部材には図１と同一の参照記号を付した。 図２から明らかな如く、電子変圧器１の出力端子に並列に接続された結合変圧 器３は、電圧伝送のために、上記の環状磁心よりも多数の巻きを必要とする。そ のためこれはより複雑大がかりな構成となる。この変圧器は、負荷に比して高オ ームであるので、電流安定作用は無い。 これは、電子変圧器１の出力端子に並列に接続された図３のコンデンサにも当 てはまる。この回路も比較的大がかりないし複雑である。なぜならば、各負荷導 線について、１つのコンデンサを設けなければならず、負荷導線は、電位分離の ために特殊な構造を有していなければならないからである。 負荷導線に平行（parallel）に設けた、場合によっては負荷導線と撚合わせた 、導線片を含む図４の装置は、結合回路の既述の簡単さを示すものである。 他の負荷導線は、結合導線片に沿って十分に離してまたは遮蔽して案内しなけ ればならない。負荷として使用される照明装置、即ち、ランプと関連させて、本 発明の対象を説明した。もちろん、本発明はこのような負荷部材に制限されるも のではなく、別の用途も可能である。 可変抵抗器として、特に、トランジスタを挙げた。 より大がかりないし複雑な装置の場合、発光ダイオードの明るさを調節器によっ て変更でき、電子変圧器１の入力端子ａ，ｂに接続された光（感応ないし対応） 抵抗器（Fotowiderstand）に上記発光ダイオードのビームを照射できる。上記回 路および環状磁心によって、調節回路も光抵抗器まで完全に電位分離されるとい う利点が得られよう。この光抵抗器のみは、なお、電源電位にあろう。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．変圧器供給電圧の入力端子を１次側に含み、負荷のための高周波成分を有す る運転交流電圧のための出力端子と、運転電圧を調節する可変抵抗素子を有する 制御装置とを２次側に含む“電子変圧器”を有する調節自在の給電ユニットにお いて、 入力電圧として、それぞれ、第１整流器回路（４）および第２整流器回路（５ ）に供給される運転交流電圧の高周波成分を結合を介して取出し得る誘導性また は容量性結合素子（３）と、 第１整流器（４）の出力電圧が平滑後に供給電圧として印加される増幅器・比 較器・回路（９）と、 第１整流器回路（４）および増幅器・比較器・回路（９）に接続され運転交流 電圧の目標値を調節できる目標値発生器回路（８）とを有し、 第２整流器回路（５）の出力電圧から実際値を導出して増幅器・比較器・回路 （９）に供給し、上記増幅器・比較器・回路の出力端子から誤信号を取出すよう に構成され、 さらに可変抵抗素子を形成し、増幅器・比較器・回路（９）の誤信号によって トリガされるトランジスタ（１０）を有することを特徴とする給電ユニット。 ２．前記結合素子が、磁心（３）と、負荷に直列に接続される１次巻線と、第１ 整流器回路（４）および第 ２整流器回路（５）のために入力電圧を供給する２次巻線とを有する変圧器であ ることを特徴とする請求項１記載の給電ユニット。 ３．変圧器の１次巻線が、負荷（２）の供給導線の心線から形成されていること を特徴とする請求項２記載の給電ユニット。 ４．前記磁心が環状磁心（３）であることを特徴とする請求項２または３記載の 給電ユニット。 ５．負荷（２）の供給導線の前記心線が、磁心（３）にコイル状に巻かれていな い（ohne Umschlaufung）１次巻線を形成することを特徴とする請求項３記載の 給電ユニット。 ６．前記結合素子が、１次巻線に負荷（２）に並列に接続され、２次巻線から第 １整流器回路（４）および第２整流器回路（５）のための入力電圧を供給する変 圧器であることを特徴とする請求項１記載の給電ユニット。 ７．前記結合素子が、コンデンサであることを特徴とする請求項１項記載の給電 ユニット。 ８．第１整流器回路には、増幅器・比較器・回路（９）の供給電圧を供給する出 力端子を有する電圧安定器（６）を含む平滑素子が後置接続してあることを特徴 とする請求項１記載の給電ユニット。 ９．第２整流器回路（５）には、平均値形成器として の平滑素子（７）が後置接続してあり、上記平滑素子の出力端子が、幅器・比較 器・回路（９）の第２比較入力端子に接続されていることを特徴とする請求項１ 記載の給電ユニット。