JPH1031524A - 逆電流バイパス回路 - Google Patents

逆電流バイパス回路

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JPH1031524A
JPH1031524A JP18596596A JP18596596A JPH1031524A JP H1031524 A JPH1031524 A JP H1031524A JP 18596596 A JP18596596 A JP 18596596A JP 18596596 A JP18596596 A JP 18596596A JP H1031524 A JPH1031524 A JP H1031524A
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幹夫 山▲崎▼
Kazuhiko Takeno
和彦 竹野
Toru Suzuki
亨 鈴木
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の課題は、電流吸収能力の無い電源に数
個の素子を付加することによって、必要な時点のみ逆電
流をバイパスする電流経路を設け、見かけ上逆電流吸収
能力を追加する逆電流バイパス回路を提供することにあ
る。 【解決手段】本発明は、逆電流吸収能力の無い電源1の
一方の出力端子O1 と負荷Lとの間に、通常方向の電流
を阻止せず逆方向の電流を阻止する向にダイオードDを
挿入し、前記ダイオードDの電源側端子にベースBを負
荷側端子にエミッタEをそしてコレクタCを前記電源1
のもう一方の出力端子O2 に接続したトランジスタTr
を配置し、逆電流によって前記トランジスタTrにベー
ス電流を流すことによって同トランジスタTrを作動さ
せ、逆流する電流をバイパスすることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はスイッチング電源に
代表される電流吸収能力の無い電源回路に電流吸収能力
を擬似的に追加する逆電流バイパス回路に関するもので
ある。特に、リアクティブな負荷からの逆流電流や、電
話機のベルを鳴動させる場合のように直流バイアスされ
た負荷に比較的高電圧の交流電流を印加する場合の、バ
イアス用直流電源の交流逆流電流による直流電源の出力
電圧上昇を吸収する用途に適している。
【0002】
【従来の技術】図7は従来のスイッチング電源にリアク
ティブな負荷を接続した場合の回路図である。また、図
8は図7の基本的動作を示す信号波形図である。以後図
7と図8とを用いて説明する。図7において、破線で囲
んだ電源1を構成する入力電圧源E1 ,スイッチ素子
S,整流ダイオードD1 ,平滑インダクタL1 ,平滑コ
ンデンサC1 は昇圧チョッパ形スイッチング電源であり
電流吸収能力が無い。また、もう一つの破線で囲んだ負
荷Lを構成する負荷インダクタL2 ,負荷コンデンサC
2 および変化する負荷抵抗R2 の接続はこの負荷Lがリ
アクティブであることを表わしている。図8に示すよう
に、定常状態では電源1の出力電圧V01および負荷電流
L2は一定値である。ここで、ある時刻に負荷抵抗R2
が増加すると、リアクティブな負荷要素である負荷イン
ダクタL2 ,負荷コンデンサC2 の作用により負荷電流
L2に振動が生じる。この振動電流が負になることはす
なわち負荷Lから電源1に向かって逆電流が流れること
を示している。一方、電源1には整流ダイオードD1
整流作用によりこの逆電流を吸収する能力が無いので、
平滑コンデンサC1 が前述の逆電流によって充電され、
その両端電圧が上昇する結果、出力電圧V01が上昇す
る。すなわち、電源1の出力電圧V01に制御不可能な電
圧が発生するという問題が生じる。
【0003】図9は従来の負荷抵抗R2 に、逆電流吸収
能力の無い直流電源1によって直流バイアス電流を流
し、電源1の出力電圧V01よりも高い振幅電圧の交流電
源2の交流電圧源E2 によって交流電流を流す場合の接
続図である。また、図10は図9の基本的動作を示す信
号波形図である。以後図9と図10とを用いて説明す
る。電源2の出力電圧V02が正の間は電源2の出力電圧
02と電源1の出力電圧V01との電圧極性が負荷抵抗R
2 に対して同一方向となるので、負荷電流IL2は正であ
り、正常な交流電流が流れる。しかし、電源2の出力電
圧V02が負となり、かつ電源1の出力電圧V01よりも高
い電圧値になると、負荷電流IL2が負となるため電源1
に逆電流が流れ込む。一方、電源1にはこの逆電流を吸
収する能力が無いので、平滑コンデンサC1 が充電さ
れ、出力電圧V01が上昇する。その結果、負荷抵抗R2
には正常な正弦波電圧が印加されず、負荷電流IL2が負
となる部分で歪んだ波形になるという問題が生じる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の事情に
鑑みてなされたもので、電流吸収能力の無い電源に数個
の素子を付加することによって、必要な時点のみ逆電流
をバイパスする電流経路を設け、見かけ上逆電流吸収能
力を追加する逆電流バイパス回路を提供することを目的
とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の逆電流バイパス回路は、逆電流吸収能力の無
い電源の一方の出力端子と負荷との間に、通常方向の電
流を阻止せず逆方向の電流を阻止する向にダイオードを
挿入し、前記ダイオードの電源側端子に制御電極を負荷
側端子に一方の非制御電極をそして他方の非制御電極を
(1)直接かまたは(2)吸収すべき電流を流し得る程
度以下の抵抗値の抵抗を介するかまたは(3)少なくと
も1個以上の抵抗、コンデンサ、インダクタからなるイ
ンピーダンス回路を介して前記電源のもう一方の出力端
子に接続したトランジスタを配置し、逆電流によって前
記トランジスタに制御電流を流すことによって同トラン
ジスタを作動させ、逆流する電流をバイパスする経路を
設けることを特徴とする。
【0006】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態例を詳細に説明する。なお、実施形態例は一つの
例示であって、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の
変更あるいは改良が可能なことは言うまでもない。
【0007】図1は本発明の請求項1の一実施形態例を
示す回路図であり、ダイオードDおよびトランジスタT
rを電流吸収能力の無い電源1とリアクティブな負荷L
との間に適用した例である。また、図2は図1の主要部
分の動作を示した信号波形図である。以後図1および図
2を用いて説明する。図1において破線で囲んだ電源1
を構成する入力電圧源E1 ,スイッチ素子S,整流ダイ
オードD1 ,平滑インダクタL1 ,平滑コンデンサC1
は昇圧チョッパ形スイッチング電源であり逆電流吸収能
力が無い。また、もう一つの破線で囲んだ負荷Lを構成
する負荷インダクタL2 ,負荷コンデンサC2 および変
化する負荷抵抗R2 の接続はこの負荷Lがリアクティブ
であることを表わしている。O1 及びO2 は電源1の出
力端子である。図2に示すように、定常状態では電源1
の出力電圧V01および負荷電流IL2は一定値である。こ
の時電源1の出力電流は出力端子O1 から負荷Lに向か
ってダイオードDを経由して供給されるので、ダイオー
ドDは導通状態である。したがって、トランジスタTr
はベースB・エミッタE間が短絡状態かまたはダイオー
ドDの順方向降下電圧によって逆バイアスされた状態と
なり、コレクタC・エミッタE間はカットオフ状態であ
る。したがって、コレクタ電流IC は流れない。ここ
で、ある時刻に負荷抵抗R2 が増加すると、リアクティ
ブな負荷要素である負荷インダクタL2 ,負荷コンデン
サC2 の作用により負荷電流IL2に振動電流が生じる。
この振動電流が負になることはすなわち負荷Lから電源
1に向かって逆電流が流れることを示している。この逆
電流はダイオードDによって阻止されるので、最初はト
ランジスタTrのベース電流として流れようとする。し
かし、ベース電流が流れる結果トランジスタTrが順バ
イアスとなり、この逆電流は、コレクタ電流IC として
負荷インダクタL2 ,エミッタE,コレリタC,負荷コ
ンデンサC2 の経路でバイパスされる。すなわち、電源
1への実際の逆電流はトランジスタTrのベース電流値
程度まで軽減され、この電流は充分小さいので、平滑コ
ンデンサC1 の端子電圧である出力電圧V01を上昇させ
る程度ではない。したがって、負荷電流IL2が負になっ
ても、電源1の出力電圧V01は一定値を持続する。すな
わち、出力電圧V01は電源1によって制御された出力電
圧値を維持することができる。
【0008】図3は本発明の請求項1の他の実施形態例
を示す回路図であり、負荷抵抗R2に、逆電流吸収能力
の無い直流電源1によって直流バイアス電流を流し、そ
の出力電圧V01よりも高い振幅電圧の交流電圧源E2
りなる電源2によって交流電流を流す回路の電源1と負
荷Lとの間に図1のダイオードDおよびトランジスタT
rを適用した例である。また、図4は図3の基本的動作
を示す信号波形図である。以後図3と図4とを用いて説
明する。電源2の出力電圧V02が正の間は電源2の出力
電圧V02と電源1の出力電圧V01との電圧極性が負荷抵
抗R2 に対して同一方向となるので、負荷電流IL2は正
であり、正常な交流電流が流れる。このときの負荷電流
L2は負荷抵抗R2 から電源1の出力端子O1 に向かっ
てダイオードDを経由して流れるので、トランジスタT
rはそのベースB・エミッタE間が短絡状態かまたはダ
イオードDの順方向降下電圧によって逆バイアスされた
状態となり、コレクタC・エミッタE間はカットオフ状
態である。したがって、コレクタ電流IC は流れない。
ここで、電源2の出力電圧V02が負となり、かつ電源1
の出力電圧V01よりも絶対値において高電圧になると、
負荷電流IL2が負となるため、電源1に向かって逆電流
が流れようとする。この逆電流はダイオードDによって
阻止されるので、最初はトランジスタTrのベース電流
として流れる。このベース電流が流れる結果トランジス
タTrのコレクタC・エミッタEが導通して、この逆電
流は、コレクタ電流IC としてバイパスされることとな
る。すなわち、電源1への実際の逆電流はトランジスタ
Trのベース電流値程度まで軽減され、この電流は充分
小さいので、平滑コンデンサC1 の端子電圧である電源
1の出力電圧V01を上昇させる程度ではない。したがっ
て、負荷電流IL2が負になっても電源1の出力電圧V01
は一定値を持続する。この結果、負荷抵抗R2 に印加さ
れる電圧変化は電源2の出力電圧V02のみで決定され、
負荷電流IL2が負となっても正常な正弦波電流を流し続
けることができる。
【0009】なお、図1の場合でもまた図3の場合で
も、本発明におけるコレクタCは電源1の片方の出力端
子O2 に直接接続されている。この結果、前述の逆電流
によりトランジスタTrが導通すると電源1からこのト
ランジスタTrを経由した短絡電流が流れる懸念がある
が実際には流れない。なぜなら、トランジスタTrが導
通し、電源1からコレクタC、エミッタE、ダイオード
Dを経由した(電圧の極性によっては逆ループ)短絡電
流が流れ始めると、その電流によってベースB・エミッ
タE間が直ちに逆バイアスされるため、トランジスタT
rはカットオフとなり、短絡電流が流れることは無いか
らである。この作用の結果、トランジスタTrは完全な
導通状態となるのではなく、等価的に、逆電流をバイパ
スする電流源として動作する。
【0010】図5は本発明の請求項2の一実施形態例を
示す回路図である。電源1の制御特性が急峻であるた
め、逆電流によってトランジスタTrが動作した時に電
源1の出力電圧V01の電圧値が安定しない場合は、トラ
ンジスタTrのコレクタCと電源1の一方の出力端子O
2 との間に抵抗Rを追加挿入して、電源1,ダイオード
D,トランジスタTrおよび制動抵抗Rによって出来る
電流ループに制動を施すことによって出力電圧V01の電
圧値を安定化することができる。
【0011】図6は本発明の請求項3の一実施形態例を
示す回路図である。電源1の高周波制御特性の安定性に
余裕が少なく、逆電流によってトランジスタTrが動作
した時に電源1の出力電圧V01の電圧値が安定しない場
合は、トランジスタTrのコレクタCと電源1の一方の
出力端子O2 との間に抵抗Rx ,Ry ,Rz ,コンデン
サCx,インダクタLx によって構成される位相補償用イ
ンピーダンス回路を追加挿入して、電源1,ダイオード
D,トランジスタTrおよびこの位相補償用インピーダ
ンス回路によって出来る電流ループに電源1の周波数応
答特性に対応した位相補償を施すことによって出力電圧
01の電圧値を安定化するものである。なお、図6に示
した位相補償用インピーダンス回路は一例であり、電源
1の特性によっては必ずしも図示した全ての素子が必要
ではない。また逆に、更に多くの素子によって位相補償
用インピーダンス回路を構成する必要がある場合もあ
る。また、本実施形態例ではトランジスタTrを1個で
示したが、逆電流値が非常に大きく1個のトランジスタ
Trではベース電流を充分に低下出来ない結果、電源1
の電圧上昇が押さえられない場合は必要な数のトランジ
スタをダーリントン接続して充分な電流増幅率を得る等
の方法を採ることも可能である。
【0012】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、逆電
流吸収能力がない電源の逆電流による異常電圧上昇を抑
制することができる。特にスイッチングレギュレータ等
に適用すると、複雑な逆電流吸収回路を用いなくとも見
かけ上電流吸収能力を持った電源として扱うことができ
るようになる。また、ブリーダ抵抗を用いる場合のよう
に常時電流を流さないので、電力損失が少なく、高効率
を維持することができるいう効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の請求項1の一実施形態例を示す回路図
である。
【図2】図1の基本的動作を示す信号波形図である。
【図3】本発明の請求項1の他の実施形態例を示す回路
図である。
【図4】図3の基本的動作を示す信号波形図である。
【図5】本発明の請求項2の一実施形態例を示す回路図
である。
【図6】本発明の請求項3の一実施形態例を示す回路図
である。
【図7】従来の電源とリアクティブな負荷との接続を示
す回路図である。
【図8】図7の基本的動作を示す信号波形図である。
【図9】従来の直流バイアスされた負荷に交流電流を印
加する場合の接続を示す回路図である。
【図10】図9の基本的動作を示す信号波形図である。
【符号の説明】
S…電源1のスイッチ素子、E1 …電源1の入力電圧
源、L1 …電源1の平滑インダクタ、D1 …電源1の整
流ダイオード、C1 …電源1の平滑コンデンサ、O1
電源1の出力端子、O2 …電源1の出力端子、D…ダイ
オード、Tr…トランジスタ、B…ベース、E…エミッ
タ、C…コレクタ、IC …コレクタ電流、IL2…負荷電
流、L2 …負荷インダクタ、C2 …負荷コンデンサ、R
2 …負荷抵抗、V01…電源1の出力電圧、V02…電源2
の出力電圧、E2 …電源2の交流電圧源、R…制動抵
抗、Rx ,Ry ,Rz …位相補償用抵抗、Lx …位相補
償用インダクタ、Cx …位相補償用コンデンサ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 逆電流吸収能力の無い電源の一方の出力
    端子と負荷との間に、通常方向の電流を阻止せず逆方向
    の電流を阻止する向にダイオードを挿入し、前記ダイオ
    ードの電源側端子に制御電極を負荷側端子に一方の非制
    御電極をそして他方の非制御電極を前記電源のもう一方
    の出力端子に接続したトランジスタを配置し、逆電流に
    よって前記トランジスタに制御電流を流すことによって
    同トランジスタを作動させ、逆流する電流をバイパスす
    ることを特徴とする逆電流バイパス回路。
  2. 【請求項2】 トランジスタの他方の非制御電極と電源
    のもう一方の端子との間に抵抗を挿入したことを特徴と
    する請求項1記載の逆電流バイパス回路。
  3. 【請求項3】 トランジスタの他方の非制御電極と電源
    のもう一方の端子との間に少なくとも1個以上の抵抗、
    コンデンサ、インダクタからなるインピーダンス回路を
    挿入したことを特徴とする請求項1記載の逆電流バイパ
    ス回路。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114337248A (zh) * 2022-01-10 2022-04-12 广东倍特电子有限公司 一种自带吸收回路的稳压稳流电路

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114337248A (zh) * 2022-01-10 2022-04-12 广东倍特电子有限公司 一种自带吸收回路的稳压稳流电路

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