JPS6016171B2 - 直流電源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は瞬時停電補償をするのに最適な直流電源装置に
関するものである。

従来の直流電源装置は一般に第１図に示す如く交流電源
１から供給される交流を整流器２で直流に変換し、平滑
用コンデンサ３を介して負荷４に直流電力を供給するよ
うに構成されている。

このような直流電源装置に於いて、瞬間的な電圧低下或
いは瞬時停電を補償するために平滑用コンデンサ３の容
量を大きくし、これを瞬時停電補償用コンデンサとして
兼用することがある。ところで、瞬時停電の形態は第２
図Ａ，Ｂ，Ｃに示す３種類に大別することが出来る。

この第２図の波形はコンデンサ３が補償機能を有してい
ない場合に於ける整流器２の出力段の電圧Ｖｉｎを脈流
を考慮しないで説明的に示すものである。第２図Ａは時
刻ｔで電圧Ｖｉｎが舞ボルトになった後徐々に電圧が増
大し、ｔ２で正常状態に戻る停電形態を示し、第２図Ｂ
は時刻ｔ，からｔ２まで零ボルト状態に保たれる停電形
態を示し、第２図Ｃは時刻らからｔ２まで雫ボルト状態
が続いた後にｔ２から徐々に電圧が増大し、時刻らで正
常状態に戻る停電形態を示している。従来の平滑用コン
デンサ３の容量を単に大きくした停電補償回路では、第
２図Ａ，Ｂ，Ｃ，に示す停電状態が第３図Ａ，Ｂ，〇こ
示すように補償され、いずれの場合もコンデンサ３の放
電と共に出力電圧Ｖｏが低下する。

従って、安定化電圧を要求する負荷の場合には、コンデ
ンサ３の容量を大きくして電圧低下を少なくしなければ
ならなかった。そのため装置がコスト高となり且つ大型
となった。そこで、本発明の目的は、瞬時停電又は大幅
な電圧低下時における電圧の変化を少なくすることが可
能であり且つ装置の小型化及び低コスト化が可能である
直流電源装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明は、電源電圧が所定値
以下になる瞬時停電又は電圧低下が生じるおそれがある
交流電源に接続された整流器と、前記整流器から負荷に
電力を供給するための一対の直流電源ラインと、前記一
対の直流電源ラインの内の一方の直流電源ラインに直列
に接続された例えば実施例のダイオード２７のような逆
流阻止回路と、前記逆流阻止回路の出力側に於いて前記
一方の直流電源ラインにその一端が接続された第１の補
償用コンデンサと、１前記第１の補償用コンデンサの他
端と前記一対の直流電源ラインの内の他方の直流電源ラ
インとの間に接続された例えば実施例の高抵抗１７のよ
うな補償用コンデンサ充電回路と、前記逆流阻止回路の
入力側に於ける前記一方の直流電源ラインと前記第１の
補償用コンデンサの前記他端との間に接続されたトラン
ジスタと、前記逆流阻止回路の入力側に於いて前記一方
の直流電源ラインと前記他方の直流電源ラインとの間に
接続された第２の補償用コンデンサと、前記逆流阻止回
路の出力側に於いて前記一方の直流電源ラインと前記他
方の直流電源ラインとの間に接続された平滑用コンデン
サと、前記平滑用コンデンサの端子電圧が所定レベル以
下になったことを検出し且つ前記所定レベル以下である
ことが検出されてる期間には前記第１の補償用コンデン
サの電圧に前記第２の補償用コンデンサの電圧を調整し
て重畳するように前記トランジスタを制御する電圧検出
及び制御回路と、から成り、前記交流電源が正常の時に
は前記整流器と前記逆流阻止回路とを介して前記第１の
補償用コンデンサと前記平滑用コンデンサとを充電する
と共に前記負荷に電力を供給し且つ前記整流器を介して
前記第２の補償用コンデンサを充電し、前記平滑用コン
デンサの端子電圧が前記所定レベル以下になった期間に
は前記第１の補償用コンデンサの電圧と前記第２の補償
用コンデンサの電圧を調整した電圧との和の電圧が許容
範囲に収まるように前記トランジスタを制御し、前記和
の電圧を前記負荷に供給するように構成されている直流
電源装置に係わるものである。上記発明によれば次の作
用効果が得られる。

川 瞬時停電又は電圧低下時及びこの回復時に、整流器
及び第２の補償用コンデンサと、トランジスタと、第１
の補償用コンデンサとが直列に接続され、且つトランジ
スタによって電圧が調整されるので、第１の補償用コン
デンサの電圧低下を第２の補償用コンデンサの電圧で良
好に補うことが可能になり、負荷に供給する電圧の変化
が少なくなる。即ち、第１の補償用コンデンサと前記第
２の補償用コンデンサとを単に直列接続すると、一対の
直流電源ライン間が２倍の電圧状態となるが、本発明で
はトランジスタで電圧を調整するので、２倍の電圧状態
は生じない。｛ｏ｝ 整流器の入力及び出力が零になる
完全な停電期間においては、トランジスタのオンによっ
て平滑用コンデンサに第１及び第２の補償用コンデンサ
から成る直列回路が並列接続されるので、全部のコンデ
ンサによって負荷に電力を供給することが出来、大幅な
電圧低下を抑えることが出来る。

し一 電圧補償時に、第１の補償用コンデンサの電荷を
実質的に全部使用することが出釆るので、コンデンサの
容量を小さくすることが可能になり、装置の小型化が可
能になる。

次に図面を参照して本発明の実施例に付いて述べる。

第４図は本発明に係わる瞬時停電補償回路付直流電源装
置を示す回路図である。

この直流電源装暦は交流電源１１から供給される交流を
整流器１２で直流に変換し、これを平滑用コンデンサ１
３を介して負荷１４に供給する主回路を有すると共に、
正の電源ライン１５と負の電源ライン１６との間に高抵
抗１７を介して接続された第１の補償用コンデンサー８
を有し、更に、抵抗１７と第１の補償用コンデンサー８
との間の点１９と整流器１２の出力点２０との間に接続
されたスイッチ及び電圧調整回路の機能を有するトラン
ジスタ２１を有している。このトランジスタ２１は制御
回路２２で制御される。制御回路２２は、出力電圧Ｖｏ
と別に定めた基準電圧とを比較して比較出力を発生する
比較回路２３と、２４で示すような鎖歯状波を発生する
鏡歯状波発生回路２５と、比較回路２３と出力と鏡歯状
波発生回路２５の出力とを入力とするオベアンブ２６と
から成る。整流器１２の出力点２０と第１の補償用コン
デンサー８の一端との間の電源ライン１５に直列に接続
されたダイオード２７は逆流阻止回路を形成するもので
あって、停電期間に於いて非導適状態となり、正常時に
於いて導適状態となるものである。

２８は第２の補償用コンデンサであって、整流器１２の
出力段の正の電源ライン１５と負の電源ライン１６との
間に接続されている。

２９は平滑用リアクトルであって、トランジスタ２１と
点１９との間に接続されている。

３川まトランジスタ保護用ダイオードであって、トラン
ジスタ２１がオフした際にこれに高い電圧が印加される
のを阻止するものである。

この回路に於ける負荷１４は電圧安定化回路を備えたコ
ンピュータ等の負荷である。上述の回路で交流電源１１
から正常に交流電力が供給されているときには、整流器
１２と平滑用コンデンサー３とを介して直流電力が負荷
１４に供給される。これと共に第１の補償用コンデンサ
１８が抵抗１７を介してほぼ電源電圧Ｖｉｎに充電され
、又第２の補償用コンデンサ２８もほぼ電源電圧Ｖｉｎ
に充電される。この時出力Ｖｏは第６図に示すように所
定の電圧レベルＶｏ，に保たれている。出力電圧Ｖｏが
電圧レベルＶｏ，であるときには、比較回路２３から低
いレベルの出力が発生している。即ち、第５図Ａの点線
３１で示すようなレベルの比較出力が発生してオベアン
プ２６に付与されている。従って鏡歯状波２４を横切ら
ないために、トランジスタ２１をオンにすることが可能
な信号がオベアンプ２６から発生せず、トランジスタ２
１はオフ状態に保たれる。第６図に示す如く時亥舷に於
いて瞬時停電が発生し、整流器１２の出力点に於ける電
源電圧Ｖｉｎが第６図Ａで点線で示す状態となるような
停電形態即ち第２図Ａの停電形態であるとすれば、電源
電圧Ｖｉｎが供給されなくなるので、平滑用コンデンサ
１３と第２の補償用コンデンサ２８との放電によって出
力電圧ｙｏが与えられる。

しかし、放電と共に出力電圧Ｖｏが低下し、ｔ２になる
とＶｏ，からＶｏ２になる。出力電圧がＶｏ２に低下す
ると、比較回路２３の出力が第５図Ａで点線３１で示す
レベルから例えば実線３２で示すレベル迄上昇する。従
って鋸歯状波２４よりも高いレベルとなる状態が発生し
、オベアンプ２６の出力からトランジスタ２１をオンに
する信号が発生する。第５図Ｂはトランジスタ２１のオ
ン・オフの状態を示している。トランジスタ２１がオン
になれば、第２の補償用コンデンサ２８の電圧Ｖｃ，が
トランジスタ２１を通過し且つ制御され、平滑用リアク
トル２９を通った後、補償電圧Ｖｘとなる。又、第１の
補償用コンデンサ１８の放電回路も形成されるために、
このコンデンサ電圧Ｖｃｏと補償電圧Ｖｘとが加算され
て出力電圧Ｖｏとなる。即ち、第２の補償用コンデンサ
２８、トランジスタ２１、リアクトル２９、第１の補償
用コンデンサ１８、及び負荷から成る閉回路が実質的に
形成され、これにより、出力電圧Ｖｏが付与される。停
電の経過と共に第１の補償用コンデンサ１８の電圧Ｖｃ
ｏが低下するので、Ｖｘを上昇させるようにトランジス
タ２１が制御される。これにより、出力電圧ＶｏはＶｏ
２のレベルに保たれる。時刻ｔ３になって停電が回復し
、電源電圧ｙｉｎが付与されると、ダイオード２７が順
方向バイアス状態となり、Ｖｏ，のレベルの電源電圧Ｖ
ｉｎが出力電圧Ｖｏとして現われる。Ｖｏ，のレベルの
出力電圧Ｖｏが発生しているときは第５図Ａの点線３１
で示すように比較回路２３の出力レベルが鋸歯状波２４
より低くなるので、トランジスタ２１にオン信号が付与
されず、トランジスタ２１はオフ状態に保たれる。これ
により、第１の補償用コンデンサ１８と第２の補償用コ
ンデンサ２８との間は切り離され、夫々のコンデンサ１
８，２８は電源電圧Ｖｉｎで充電され、次の停電に備え
られる。この装置によれば、第６図の第１及び第２の補
償用コンデンサ１８及び２８の電圧Ｖｃｏ及びＶｃ，か
ら明らかなように、許容最低電圧Ｖｏ２以下にＶｃｏ及
びＶｃ，が低下しても負荷にＶｏ２を供給することが出
来る。

従ってコンデンサ１８，２８の電荷の利用率が極めて高
くなり、コンデンサの容量を従来よりも小さくすること
が出来る。即ち、本発明と従来とで同一の停電時間を補
償する場合に於いては、平滑用コンデンサ１３と第１及
び第２の補償用コンデンサー８，２８との容量を合計し
たものが従来のコンデンサ容量より小さくてよい。また
従来と同一のコンデンサ容量とすれば、停電補償時間が
長くなる。第７図は第２図Ｃに示す形態の停電を補償し
た場合の電圧関係を示している。

第７図のちで停電が生じると、第６図の場合と同じよう
に平滑用ｌｉァクトル１３と第２の補償用コンデンサ２
８とによっていまらく出力電圧Ｖｏが与えられる。しか
る後、放電によって出力電圧が低下し、時亥』ｔ２でレ
ベルＶｏ２になると、第６図の場合と同じようにトラン
ジスタ２１がオンになって、第１の補償用コンデンサー
８と第２の補償用コンデンサ２８とに基づいて出力電圧
が付与されるようになる。この時電源電圧Ｖｉｎが既に
立上つているが、第２の補償用コンデンサ２８の電圧Ｖ
ｃ，よりも低いので、出力電圧Ｖｏには寄与しない。時
刻ｔ３で第２の補償用コンデンサ２８の電圧Ｖｃ，と電
源電圧Ｖｊｎとが等しくなると、最早コンデンサ２８は
放電することが出来なくなるので、ｔ３以後は電源電圧
Ｖｉｎがトランジスタ２１を介して補償電圧Ｖｘを形成
する。時亥比４になって電源電圧Ｖｊｎが許容最低レベ
ルＶｏ２よりも高くなると、ダイオード２７が導適状態
となり、出力電圧Ｖｏに電源電圧Ｖｉｎがそのまま現わ
れる。これにより、比較回路２３から第５図Ａの点線３
１で示すレベルの信号が発生し、オベアンプ２６からト
ランジスタ２１をオンにする信号が付与されなくなり、
トランジスタ２１はオフする。時亥比３になると電源電
圧Ｖｉｎが正常レベルＶｏ，となり、正常な給電が開始
される。又、トランジスタ２１がオフとなったｔ４から
は殆んど零まで放電した第１の補償用コンデンサ１８の
充電が開始される。上述から明らかなように、第１の補
償用コンデンサ１８の電荷が総て放出されるまで、出力
電圧Ｖｏを許容最低レベルＶｏ２以上に保つことが出来
る。

従って、停電補償期間が従来に比較して長くなる。また
停電補償期間を同じ‘こすれば、コンデンサ容量を小さ
くすることが出来る。尚、第２図Ａの停電形態に於いて
も、第２図Ｃの停電形態とほぼ同じように、停電補償を
することが出釆る。

従って本装置によれば、あらゆる停電形態に於いて、コ
ンデンサを有効に利用して停電補償をすることが出来る
。以上、本発明の実施例に付いて述べたが、本発明は上
述の実施例に限定されるものではなく、更に変形可能な
ものである。例えば、トランジスタ２１の代り‘こ別の
素子を接続してもよい。又、所望の電圧Ｖｘを得る制御
形態を変更してもよい。又、制御回路２２とに停電検出
回路と出力電圧制御用の電圧検出回路とを独立に設けて
もよい。又、トランジスタ２１の代りもこスイッチ回路
と電圧調整回路とを設け、停電期間中のみスイッチ回路
をオンにし、この期間に於いて電圧調整回路で所望の電
圧ｙｘを得るようにしてもよい。又、ダイオード２７の
代りに別のスイッチング素子によって逆流を阻止しても
よい。又、停電以外の電圧降下の補償を行うことも可能
である。又、抵抗１７の代物こスイッチ回路を接続し、
充電の時のみスイッチをオンにするようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の直流電源装置を示す回路図、第２図は停
電の形態を電源電圧Ｖｉｎで説明的に示す波形図、第３
図は第１図の回路による停電補償の状態を出力電圧ｙｏ
で示す波形図、第４図は本発明の実施例に係わる直流電
源装置を示す回路図、第５図は第４図の各部の状態を説
明的に示す波形図、第６図は第２図Ｂに示す停電形態に
於ける第４図の各部の状態を説明的に示す波形図、第７
図は第２図Ｃに示す停電形態に於ける第４図の各部の状
態を説明的に示す波形図である。 尚図面に用いられている符号に於いて、１１は交流電源
、１２は整流器、１３は平滑用コンデンサ、１４は負碗
、１５，１６は電源ライン、１７は抵抗、１８は第１の
補償用コンデンサ、２１はトランジスタ、２２は制御回
路、２７は逆流阻止用ダイオード、２８は第２の補償用
コンデンサである。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電源電圧が所定値以下になる瞬時停電又は電圧低下
   が生じるおそれのある交流電源に接続された整流器と、
   前記整流器から負荷に電力を供給するための一対の直流
   電源ラインと、前記一対の直流電源ラインの内の一方の
   直流電源ラインに直列に接続された逆流阻止回路と、前
   記逆流阻止回路の出力側に於いて前記一方の直流電源ラ
   インにその一端が接続された第１の補償用コンデンサと
   、前記第１の補償用コンデンサの他端と前記一対の直流
   電源ラインの内の他方の直流電源ラインとの間に接続さ
   れた補償用コンデンサ充電回路と、前記逆流阻止回路の
   入力側に於ける前記一方の直流電源ラインと前記第１の
   補償用コンデンサの前記他端との間に接続されたトラン
   ジスタと、前記逆流阻止回路の入力側に於いて前記一方
   の直流電源ラインと前記他方の直流電源ラインとの間に
   接続された第２の補償用コンデンサと、前記逆流阻止回
   路の出力側に於いて前記一方の直流電源ラインと前記他
   方の直流電源ラインとの間に接続された平滑用コンデン
   サと、前記平滑用コンデンサの端子電圧が所定レベル以
   下になつたことを検出し且つ前記所定レベル以下である
   ことが検出されている期間には前記第１の補償用コンデ
   ンサの電圧に前記第２の補償用コンデンサの電圧を調整
   して重畳するように前記トランジスタを制御する電圧検
   出及び制御回路と、から成り、前記交流電源が正常の寺
   には前記整流器と前記逆流阻止回路とを介して前記第１
   の補償用コンデンサと前記平滑用コンデンサとを充電す
   ると共に前記負荷に電力を供給し且つ前記整流器を介し
   て前記第２の補償用コンデンサを充電し、前記平滑用コ
   ンデンサの端子電圧が前記所定レベル以下になつた期間
   には前記第１の補償用コンデンサの電圧と前記第２の補
   償用コンデンサの電圧を調整した電圧との和の電圧が許
   容範囲に収まるように前記トランジスタを制御し、前記
   和の電圧を前記負荷に供給するように構成されている直
   流電源装置。