JP2003079144A - 交流電圧から低電力整流低電圧を発生させる電気回路装置 - Google Patents
交流電圧から低電力整流低電圧を発生させる電気回路装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電流消費量を低減させるように、交流電圧か
ら低電力整流低電圧を発生させる電気回路装置を提供す
る。 【解決手段】 この電気回路装置は中間回路を介して組
み合わされた２つの回路ブロックを有し、これら２つの
回路ブロックのうちの第１の回路ブロックは、電圧制限
された中間回路電圧を生じるための容量性の入力段を有
し、第２の回路ブロックは、中間回路電圧が供給されて
線路電圧よりも低いレベルで交流電圧を生じる非対称の
半ブリッジを有し、この半ブリッジは下流の変圧器を介
して出力端から減結合されることにより、前記交流電圧
が低電圧のレベルに変換され、これがダイオードを介し
て整流されるようになっている。
ら低電力整流低電圧を発生させる電気回路装置を提供す
る。 【解決手段】 この電気回路装置は中間回路を介して組
み合わされた２つの回路ブロックを有し、これら２つの
回路ブロックのうちの第１の回路ブロックは、電圧制限
された中間回路電圧を生じるための容量性の入力段を有
し、第２の回路ブロックは、中間回路電圧が供給されて
線路電圧よりも低いレベルで交流電圧を生じる非対称の
半ブリッジを有し、この半ブリッジは下流の変圧器を介
して出力端から減結合されることにより、前記交流電圧
が低電圧のレベルに変換され、これがダイオードを介し
て整流されるようになっている。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、交流線路電圧から
低電力整流低電圧を生じる電気回路装置を提供せんとす
るにある。本明細書において、低電力とは、５ワットよ
りも低い電力を意味するものとする。
低電力整流低電圧を生じる電気回路装置を提供せんとす
るにある。本明細書において、低電力とは、５ワットよ
りも低い電力を意味するものとする。
【０００２】
【従来の技術】上述した目的のために、主として、５０
Ｈｚの変圧器を有する電源が用いられている。これらの
電源は大型で、重く、それほど効率的でない。特に、こ
れらの電源は、負荷が遮断されている場合でも、多くの
エネルギーを消費する。
Ｈｚの変圧器を有する電源が用いられている。これらの
電源は大型で、重く、それほど効率的でない。特に、こ
れらの電源は、負荷が遮断されている場合でも、多くの
エネルギーを消費する。
【０００３】或いはまた、切換えモードの電源を用いる
こともできる。通常の切換えモードの電源は、単一の回
路段のみから、一般にフライバックコンバータから成っ
ている。
こともできる。通常の切換えモードの電源は、単一の回
路段のみから、一般にフライバックコンバータから成っ
ている。
【０００４】このような切換えモードの電源を、欧州で
一般的な２３０ボルトの電源電圧で動作させたい場合に
は、比較的高価な６００ボルトのスイッチングトランジ
スタが必要となる。
一般的な２３０ボルトの電源電圧で動作させたい場合に
は、比較的高価な６００ボルトのスイッチングトランジ
スタが必要となる。
【０００５】多くの分野では、更に、２３０ボルトの高
入力電圧によりスイッチング損失を高くする。
入力電圧によりスイッチング損失を高くする。
【０００６】更に、入力電圧が高い場合には、主要なイ
ンダクタンスが高い変圧器を必要とする。従って、コア
の断面積を大きくするか、又は巻線の巻回数を多くする
か、又はこれらの双方を行った変圧器のみを用い得るに
すぎない。
ンダクタンスが高い変圧器を必要とする。従って、コア
の断面積を大きくするか、又は巻線の巻回数を多くする
か、又はこれらの双方を行った変圧器のみを用い得るに
すぎない。
【０００７】このようなフライバックコンバータには、
調整に失敗した場合に、出力電圧及び出力電力を急激に
増大させてしまうという欠点がある。
調整に失敗した場合に、出力電圧及び出力電力を急激に
増大させてしまうという欠点がある。
【０００８】出力電圧が誤って急激に増大しても、低電
圧側に接続された負荷を保護するためには、追加の保護
回路を設置する必要がある。
圧側に接続された負荷を保護するためには、追加の保護
回路を設置する必要がある。
【０００９】上述した欠点により、５ワットよりも低い
電力範囲の切換えモード電源の製造費を５０Ｈｚの変圧
器電源よりも高価にしてしまう。
電力範囲の切換えモード電源の製造費を５０Ｈｚの変圧
器電源よりも高価にしてしまう。
【００１０】無変圧器パワーパックは、欧州特許第０２
２９９５０号明細書に記載されており既知であり、この
パワーパックは容量性の入力段を有している。このよう
な容量性の入力段は米国特許第３、３５５、６５０号明
細書及びドイツ国特許第４０３７７２２号明細書にも開
示されている。
２９９５０号明細書に記載されており既知であり、この
パワーパックは容量性の入力段を有している。このよう
な容量性の入力段は米国特許第３、３５５、６５０号明
細書及びドイツ国特許第４０３７７２２号明細書にも開
示されている。
【００１１】このような容量性の入力段は一般にいかな
る線路絶縁も行わず、従って、絶縁された低電圧で動作
させる必要がある電流消費装置を動作させるのに適して
いない。
る線路絶縁も行わず、従って、絶縁された低電圧で動作
させる必要がある電流消費装置を動作させるのに適して
いない。
【００１２】更に、このような容量性の入力段を極めて
低い出力電圧に対して用いる場合には、比較的大きな入
力キャパシタが必要となる。
低い出力電圧に対して用いる場合には、比較的大きな入
力キャパシタが必要となる。
【００１３】このような小型の電源をしばしば、数日、
数カ月又は数年に亙って動作中として、その期間のうち
かなりの部分で無負荷状態（スタンバイ状態）にあるも
のとすると、総合的に現在のあらゆる小型の電源は、全
電流消費量に関してかなりのコスト要因となる。
数カ月又は数年に亙って動作中として、その期間のうち
かなりの部分で無負荷状態（スタンバイ状態）にあるも
のとすると、総合的に現在のあらゆる小型の電源は、全
電流消費量に関してかなりのコスト要因となる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、交流線路電圧から低電力整流低電圧を生ぜしめ、家
庭や業界において低電圧で動作させる必要のある電流消
費装置の絶縁給電を可能にする電気回路装置を提供せん
とするにある。
は、交流線路電圧から低電力整流低電圧を生ぜしめ、家
庭や業界において低電圧で動作させる必要のある電流消
費装置の絶縁給電を可能にする電気回路装置を提供せん
とするにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、交流電
圧から低電力整流低電圧を発生させる電気回路装置であ
って、この電気回路装置は、中間回路を介して組み合わ
された２つの回路ブロックを有し、これら２つの回路ブ
ロックのうちの第１の回路ブロックに線路電圧が与えら
れ、第２の回路ブロックの出力端から低電圧を取出しう
るようになっており、第１の回路ブロックでは、線路電
圧が整流器を介して整流されるとともに電圧リミッタ回
路を介して制限されて、バスキャパシタに印加されるよ
うになっており、前記バスキャパシタが第２の回路ブロ
ックの入力端に接続され、この第２の回路ブロックで
は、バスキャパシタに印加される中間回路電圧が半ブリ
ッジを交互動作モードで動作させるようになっており、
この半ブリッジの半ブリッジ点には、一次回路が接続さ
れており、この一次回路は、電位絶縁モードで、二次回
路と相互作用するようになっており、この二次回路に
は、少なくとも１つの出力整流ダイオード及び好ましく
は出力フィルタユニットが一体化されており、前記二次
回路には、この二次回路の前記出力整流ダイオードの下
流で低電圧用のタップが設けられている電気回路装置に
より達成される。
圧から低電力整流低電圧を発生させる電気回路装置であ
って、この電気回路装置は、中間回路を介して組み合わ
された２つの回路ブロックを有し、これら２つの回路ブ
ロックのうちの第１の回路ブロックに線路電圧が与えら
れ、第２の回路ブロックの出力端から低電圧を取出しう
るようになっており、第１の回路ブロックでは、線路電
圧が整流器を介して整流されるとともに電圧リミッタ回
路を介して制限されて、バスキャパシタに印加されるよ
うになっており、前記バスキャパシタが第２の回路ブロ
ックの入力端に接続され、この第２の回路ブロックで
は、バスキャパシタに印加される中間回路電圧が半ブリ
ッジを交互動作モードで動作させるようになっており、
この半ブリッジの半ブリッジ点には、一次回路が接続さ
れており、この一次回路は、電位絶縁モードで、二次回
路と相互作用するようになっており、この二次回路に
は、少なくとも１つの出力整流ダイオード及び好ましく
は出力フィルタユニットが一体化されており、前記二次
回路には、この二次回路の前記出力整流ダイオードの下
流で低電圧用のタップが設けられている電気回路装置に
より達成される。
【００１６】本発明によれば、例えば２３０ボルト又は
１１０ボルトの家庭用の電源からの電気エネルギーを、
例えば６ボルトの電位的に絶縁された電圧に変換する低
価格で低電力（例えば、２ワット）の電源が得られる。
１１０ボルトの家庭用の電源からの電気エネルギーを、
例えば６ボルトの電位的に絶縁された電圧に変換する低
価格で低電力（例えば、２ワット）の電源が得られる。
【００１７】本発明の重要な特徴は、２つの回路ブロッ
クを組み合わせ、そのうちの第１の回路ブロックが容量
性の入力段を構成し、この容量性の入力段が、電圧及び
電流を制限した中間回路電圧を発生させ、この中間回路
電圧を第２の回路ブロックに対する入力電圧として作用
させることである。
クを組み合わせ、そのうちの第１の回路ブロックが容量
性の入力段を構成し、この容量性の入力段が、電圧及び
電流を制限した中間回路電圧を発生させ、この中間回路
電圧を第２の回路ブロックに対する入力電圧として作用
させることである。
【００１８】第２の回路ブロックは、まず基本的には、
代表的に中間回路電圧の約半分である直流成分を有する
代表的に約５０ボルトの交流電圧を生じる、交互動作モ
ードで非対称なトランジスタ半ブリッジを有し、この場
合、この比較的低い電圧レベルにある交流電圧が変圧器
の一対の巻線により低電圧に逓降され、次に整流され
る。
代表的に中間回路電圧の約半分である直流成分を有する
代表的に約５０ボルトの交流電圧を生じる、交互動作モ
ードで非対称なトランジスタ半ブリッジを有し、この場
合、この比較的低い電圧レベルにある交流電圧が変圧器
の一対の巻線により低電圧に逓降され、次に整流され
る。
【００１９】本発明の主たる特徴は、出力電位と入力電
位とを絶縁させた状態で容量性の入力段とその下流の半
ブリッジとが首尾よく一体化されるということである。
位とを絶縁させた状態で容量性の入力段とその下流の半
ブリッジとが首尾よく一体化されるということである。
【００２０】この場合、容量性の入力段は入力電圧を減
少させ、これを整流し、入力電力を制限する。
少させ、これを整流し、入力電力を制限する。
【００２１】このようにして発生される中間回路電圧は
最大に制限される。
最大に制限される。
【００２２】高周波線路絶縁変圧器は、逓降された電圧
で動作する下流の第２の回路ブロック内に配置される
為、小型で軽量な変圧器を用いることができる。
で動作する下流の第２の回路ブロック内に配置される
為、小型で軽量な変圧器を用いることができる。
【００２３】中間回路電圧を制限することにより、最大
出力値も制限され、従ってパワーパックの出力側、すな
わち、低電圧側での過電圧保護を省略することができ
る。
出力値も制限され、従ってパワーパックの出力側、すな
わち、低電圧側での過電圧保護を省略することができ
る。
【００２４】更に、二次側では出力ダイオードを１つし
か必要としない。しかし、二方向整流器を設けることも
できる。
か必要としない。しかし、二方向整流器を設けることも
できる。
【００２５】本発明の他の重要な特徴は、トランジスタ
半ブリッジが交互動作モードで駆動されるということで
ある。
半ブリッジが交互動作モードで駆動されるということで
ある。
【００２６】電源の出力変化分を交互動作モードのクロ
ック発生器又はスイッチングトランジスタに帰還させる
ことは原理的に必要でない。その理由は、交互動作モー
ドのクロック発生器又はスイッチングトランジスタのデ
ューティサイクルが固定であっても、出力特性を極めて
良好にすることができる為である。このことは他の切換
えモードの電源トポロギーに比べて有利なことである。
半ブリッジ又は交互動作モードクロックのデューティサ
イクルｐはｐ＝ｔon／Ｔとして規定される。ここで、ｔ
onは、実施例でより詳細に規定する特定のトランジスタ
のオン時間であり、Ｔは、スイッチングサイクルの持続
時間である。このことは、実施例につきより詳細に説明
する。
ック発生器又はスイッチングトランジスタに帰還させる
ことは原理的に必要でない。その理由は、交互動作モー
ドのクロック発生器又はスイッチングトランジスタのデ
ューティサイクルが固定であっても、出力特性を極めて
良好にすることができる為である。このことは他の切換
えモードの電源トポロギーに比べて有利なことである。
半ブリッジ又は交互動作モードクロックのデューティサ
イクルｐはｐ＝ｔon／Ｔとして規定される。ここで、ｔ
onは、実施例でより詳細に規定する特定のトランジスタ
のオン時間であり、Ｔは、スイッチングサイクルの持続
時間である。このことは、実施例につきより詳細に説明
する。
【００２７】最大の電圧上昇は代表的に公称電圧からほ
んの２０％であり、最大電流は代表的に公称電流からほ
んの６０％であることを実験により確かめた。
んの２０％であり、最大電流は代表的に公称電流からほ
んの６０％であることを実験により確かめた。
【００２８】しかし、出力を良好に調整する必要がある
場合には、帰還を行うことが可能である。
場合には、帰還を行うことが可能である。
【００２９】更に、各トランジスタが導通した瞬時にこ
のトランジスタにまたがって殆ど電圧が印加されず、従
って、ＥＭＣフィルタリングを達成するのにほんの僅か
な努力しか必要とせず、しかもトランジスタにおける電
力損失が著しく減少するようにすることができる。しか
し、この効果は完全にあらゆる動作点で達成されるよう
にする必要はない。この効果は、所望とするすべての動
作点に対し複数のパラメータの関数として達成させるこ
とができる。
のトランジスタにまたがって殆ど電圧が印加されず、従
って、ＥＭＣフィルタリングを達成するのにほんの僅か
な努力しか必要とせず、しかもトランジスタにおける電
力損失が著しく減少するようにすることができる。しか
し、この効果は完全にあらゆる動作点で達成されるよう
にする必要はない。この効果は、所望とするすべての動
作点に対し複数のパラメータの関数として達成させるこ
とができる。
【００３０】中間回路電圧を逓降させて得られた電圧で
第２の回路ブロックを動作させることにより、第２の回
路ブロックのすべての半導体をこれらの駆動素子と一緒
に低電圧ＩＣと集積化することができるという他の利点
が得られる。これらＩＣは、動作電圧が代表的に１００
ボルトよりも低い集積回路を意味するものとする。更
に、第１の回路ブロックの半導体の何れにも中間回路電
圧よりも高いいかなる電圧も印加されない為、これらの
半導体も同様に同じＩＣと集積化しうるが、第１の回路
ブロックの整流器ダイオードは、耐過電流能力を有する
ために集積化できない。
第２の回路ブロックを動作させることにより、第２の回
路ブロックのすべての半導体をこれらの駆動素子と一緒
に低電圧ＩＣと集積化することができるという他の利点
が得られる。これらＩＣは、動作電圧が代表的に１００
ボルトよりも低い集積回路を意味するものとする。更
に、第１の回路ブロックの半導体の何れにも中間回路電
圧よりも高いいかなる電圧も印加されない為、これらの
半導体も同様に同じＩＣと集積化しうるが、第１の回路
ブロックの整流器ダイオードは、耐過電流能力を有する
ために集積化できない。
【００３１】更に、多くの分野に適した非調整動作以外
に、調整動作も廉価に達成することができる。
に、調整動作も廉価に達成することができる。
【００３２】調整動作は半ブリッジのデューティサイク
ルにより行うのが好ましい。半ブリッジのデューティサ
イクルは固定周波数の動作を可能にし、従って、簡単な
ＥＭＣフィルタリングを達成する。更に、半ブリッジ信
号のための駆動信号は、固定周波数の動作の場合には、
例えば、中間回路電圧による調整よりも著しく廉価に生
ぜしめることができる。半ブリッジのデューティサイク
ルにより調整を行うことにより、５０Hz入力信号による
且つ中間回路電圧の調整による中間回路電圧の変動分が
出力電圧に伝達されるのを回避でき、従って生じる電圧
変動を常に補正しうる。このことは、以下の実施例で詳
細に説明する。
ルにより行うのが好ましい。半ブリッジのデューティサ
イクルは固定周波数の動作を可能にし、従って、簡単な
ＥＭＣフィルタリングを達成する。更に、半ブリッジ信
号のための駆動信号は、固定周波数の動作の場合には、
例えば、中間回路電圧による調整よりも著しく廉価に生
ぜしめることができる。半ブリッジのデューティサイク
ルにより調整を行うことにより、５０Hz入力信号による
且つ中間回路電圧の調整による中間回路電圧の変動分が
出力電圧に伝達されるのを回避でき、従って生じる電圧
変動を常に補正しうる。このことは、以下の実施例で詳
細に説明する。
【００３３】
【発明の実施の形態】以下に、本発明を図面に示す実施
例につき説明するが、本発明はこれらの実施例に限定さ
れるものではない。以下で特別に述べないかぎり、以下
の説明は常にすべての図面に当てはまるものである。図
面は、交流線路電圧Ｕlineから整流低電圧Ｕlow を生ぜ
しめる電気回路装置１を示す。
例につき説明するが、本発明はこれらの実施例に限定さ
れるものではない。以下で特別に述べないかぎり、以下
の説明は常にすべての図面に当てはまるものである。図
面は、交流線路電圧Ｕlineから整流低電圧Ｕlow を生ぜ
しめる電気回路装置１を示す。
【００３４】この電気回路装置は、原理的に、互いに組
み合わせた２つの回路ブロック２及び３より成る。これ
らの２つの回路ブロックを互いに組み合わせてある為、
電圧及び電流を制限した中間回路電圧ＵZ が第１の回路
ブロック２と第２の回路ブロック３との間の接続点に印
加される。回路ブロック２は、電圧及び電流が制限され
ている中間回路電圧が回路ブロック３に得られるように
する。この電圧及び電流の制限を以下に詳細に説明す
る。
み合わせた２つの回路ブロック２及び３より成る。これ
らの２つの回路ブロックを互いに組み合わせてある為、
電圧及び電流を制限した中間回路電圧ＵZ が第１の回路
ブロック２と第２の回路ブロック３との間の接続点に印
加される。回路ブロック２は、電圧及び電流が制限され
ている中間回路電圧が回路ブロック３に得られるように
する。この電圧及び電流の制限を以下に詳細に説明す
る。
【００３５】この目的のために、第１の回路ブロック２
に線路電圧Ｕlineを与える。線路電圧Ｕlineは入力キャ
パシタ４に線路電流を与え、この線路電流が整流器５に
供給され、これにより整流される。
に線路電圧Ｕlineを与える。線路電圧Ｕlineは入力キャ
パシタ４に線路電流を与え、この線路電流が整流器５に
供給され、これにより整流される。
【００３６】整流器５の２つの出力導線はオン‐オフス
イッチ６により互いに接続されており、このオン‐オフ
スイッチ６は、第２の回路ブロック３に向う方向に導通
するダイオード７と直列に接続されている。
イッチ６により互いに接続されており、このオン‐オフ
スイッチ６は、第２の回路ブロック３に向う方向に導通
するダイオード７と直列に接続されている。
【００３７】オン‐オフスイッチ６及びダイオード７と
並列にバスキャパシタ８が接続されており、このバスキ
ャパシタに中間回路電圧ＵZ が印加される。この回路装
置によれば、整流器５の２つの出力導線が、一方では、
ダイオード７を経てバスキャパシタ８に接続され、他方
では、これら２つの出力導線を短絡しうるスイッチ６に
接続されている。これにより、中間回路キャパシタとも
称しうるバスキャパシタ８における入力電流が中間回路
電圧ＵZ を形成でき、この中間回路電圧があまりにも高
くなるおそれがある場合には、スイッチ６をターンオン
させることにより、この処理を中断させることができ
る。重要な要素は、中間回路電圧ＵZ が電圧制限されて
いるということ、及び第１の回路ブロック２が制限され
ている電流のみを供給するということである。
並列にバスキャパシタ８が接続されており、このバスキ
ャパシタに中間回路電圧ＵZ が印加される。この回路装
置によれば、整流器５の２つの出力導線が、一方では、
ダイオード７を経てバスキャパシタ８に接続され、他方
では、これら２つの出力導線を短絡しうるスイッチ６に
接続されている。これにより、中間回路キャパシタとも
称しうるバスキャパシタ８における入力電流が中間回路
電圧ＵZ を形成でき、この中間回路電圧があまりにも高
くなるおそれがある場合には、スイッチ６をターンオン
させることにより、この処理を中断させることができ
る。重要な要素は、中間回路電圧ＵZ が電圧制限されて
いるということ、及び第１の回路ブロック２が制限され
ている電流のみを供給するということである。
【００３８】電流制限は入力キャパシタ４によりほぼ達
成され、電圧制限はオン‐オフスイッチ６により達成さ
れる。電圧制限はスイッチ６の調整駆動により行われ
る。この調整駆動を、例えば調整器２１及び２２で示
す。図面に示してあるように、調整器２１及び２２は入
力値として常に中間回路電圧ＵZ を有する。その理由
は、さもないと、入力値が許容できない程度に高くなる
おそれがある為である。
成され、電圧制限はオン‐オフスイッチ６により達成さ
れる。電圧制限はスイッチ６の調整駆動により行われ
る。この調整駆動を、例えば調整器２１及び２２で示
す。図面に示してあるように、調整器２１及び２２は入
力値として常に中間回路電圧ＵZ を有する。その理由
は、さもないと、入力値が許容できない程度に高くなる
おそれがある為である。
【００３９】線路電圧が１００〜２３０ボルトであるも
のとすると、代表的に約５０ボルト付近の中間回路電圧
ＵZ がバスキャパシタ８に印加される。
のとすると、代表的に約５０ボルト付近の中間回路電圧
ＵZ がバスキャパシタ８に印加される。
【００４０】従って、この回路は、整流器５から到来す
る電流がスイッチ６に流れるか、或いは中間回路キャパ
シタ８に流れるかという認識に基づくものである。従っ
て、スイッチ６及び中間回路キャパシタ８は整流器５に
並列に接続され、この場合、ダイオード７が減結合の作
用をする。
る電流がスイッチ６に流れるか、或いは中間回路キャパ
シタ８に流れるかという認識に基づくものである。従っ
て、スイッチ６及び中間回路キャパシタ８は整流器５に
並列に接続され、この場合、ダイオード７が減結合の作
用をする。
【００４１】中間回路電圧ＵZ は、交互動作モードのト
ランジスタ半ブリッジ19ａ，19ｂを附勢し、その半ブリ
ッジ点１０に一次回路１１が接続されている。この一次
回路１１は、キャパシタ１２及びその下流の随意の直列
コイル１３を介して、変圧器一次コイル１４を有する変
圧器回路に組み込まれる。
ランジスタ半ブリッジ19ａ，19ｂを附勢し、その半ブリ
ッジ点１０に一次回路１１が接続されている。この一次
回路１１は、キャパシタ１２及びその下流の随意の直列
コイル１３を介して、変圧器一次コイル１４を有する変
圧器回路に組み込まれる。
【００４２】交互動作モードは、駆動回路20ａを介して
トランジスタ半ブリッジ19ａ，19ｂに与えられる。
トランジスタ半ブリッジ19ａ，19ｂに与えられる。
【００４３】二次側では、対応する変圧器コイル１６が
二次回路１５と一体化されている。導通方向が低電圧Ｕ
low に対するタップに向う方向である出力ダイオード１
７が付加的に設けられている。これには、二次回路１５
のキャパシタ１８が並列に接続されている。
二次回路１５と一体化されている。導通方向が低電圧Ｕ
low に対するタップに向う方向である出力ダイオード１
７が付加的に設けられている。これには、二次回路１５
のキャパシタ１８が並列に接続されている。
【００４４】従って、第２の回路ブロック３はほぼ、出
力端で整流を行う非対称の半ブリッジより成っている。
ここに記載したユニットは、原理的に、変圧器コイル１
４及び１６を介して結合された２つの回路１１及び１５
を設けて直流入力電圧を低電圧Ｕlow に減少させるよう
にした直流‐直流コンバータより成っている。
力端で整流を行う非対称の半ブリッジより成っている。
ここに記載したユニットは、原理的に、変圧器コイル１
４及び１６を介して結合された２つの回路１１及び１５
を設けて直流入力電圧を低電圧Ｕlow に減少させるよう
にした直流‐直流コンバータより成っている。
【００４５】従って、第２の回路ブロックは、出力端が
キャパシタ１２を経て変圧器に接続されている半ブリッ
ジの回路に加えて、（この場合）変圧器の二次巻線の下
流の一方向整流部と、容量的に出力を濾波するキャパシ
タ１８とを有する。キャパシタ１２は変圧器１４、１６
と直列に接続されており、このキャパシタは、本例では
直流減結合部材とみなすべきであり、その電圧は各サイ
クル中ほんのわずかしか変化しない。
キャパシタ１２を経て変圧器に接続されている半ブリッ
ジの回路に加えて、（この場合）変圧器の二次巻線の下
流の一方向整流部と、容量的に出力を濾波するキャパシ
タ１８とを有する。キャパシタ１２は変圧器１４、１６
と直列に接続されており、このキャパシタは、本例では
直流減結合部材とみなすべきであり、その電圧は各サイ
クル中ほんのわずかしか変化しない。
【００４６】しかし、キャパシタ１２における電圧を各
サイクル中かなり変化するようにした例も可能である
（共振コンバータの場合）。
サイクル中かなり変化するようにした例も可能である
（共振コンバータの場合）。
【００４７】図示の直列コイル１３は一般に、変圧器１
４、１６の漏洩インダクタの形態をしている。
４、１６の漏洩インダクタの形態をしている。
【００４８】図１の場合、スイッチは電子素子の形態を
している。図２及び３は一般的なスイッチング素子を示
している。他の基本的な要因は、交互動作モードのスイ
ッチのデューティサイクルを５０％からずらしうるよう
にすることである。特に、この場合、デューティサイク
ルｐは、スイッチングサイクルの持続時間Ｔに対するオ
ン時間ｔonの比を意味するものとする。ここに、ｔonは
トランジスタ19ａのオン時間である。
している。図２及び３は一般的なスイッチング素子を示
している。他の基本的な要因は、交互動作モードのスイ
ッチのデューティサイクルを５０％からずらしうるよう
にすることである。特に、この場合、デューティサイク
ルｐは、スイッチングサイクルの持続時間Ｔに対するオ
ン時間ｔonの比を意味するものとする。ここに、ｔonは
トランジスタ19ａのオン時間である。
【００４９】この場合、電気出力は、オン‐オフスイッ
チ19ｂがオン状態の間、順方向コンバータの原理に応じ
て二次側に伝達される。
チ19ｂがオン状態の間、順方向コンバータの原理に応じ
て二次側に伝達される。
【００５０】オン‐オフスイッチにＭＯＳＦＥＴトラン
ジスタを用いることは特別な特徴となる。その理由は、
これらのトランジスタはダイオードブリッジに対して必
要なダイオード９ａ及び９ｂをすでに含んでいる為であ
る。
ジスタを用いることは特別な特徴となる。その理由は、
これらのトランジスタはダイオードブリッジに対して必
要なダイオード９ａ及び９ｂをすでに含んでいる為であ
る。
【００５１】従って、半ブリッジは２つのＭＯＳＦＥＴ
トランジスタを接続することにより得ることができる。
ＭＯＳＦＥＴトランジスタにはキャパシタもすでに含ま
れている。
トランジスタを接続することにより得ることができる。
ＭＯＳＦＥＴトランジスタにはキャパシタもすでに含ま
れている。
【００５２】この構成の主たる特徴は、トランジスタを
滅勢状態でターンオンしうるということである。この目
的のために、遅延を導入し、この遅延により、一方のト
ランジスタがターンオフしてから他方のトランジスタが
ターンオンするまでに時間をかけるようにする。この遅
延時間中に、漏洩インダクタ１３を流れる電流が変圧器
の半ブリッジトランジスタのドレイン‐ソース間キャパ
シタを再充電し、次にターンオンすべきトランジスタに
またがって電圧が残存しないようにする。再充電すべき
キャパシタは、半ブリッジトランジスタのドレイン‐ソ
ース間キャパシタと半ブリッジトランジスタの他のキャ
パシタとの双方を有するようにすることができること、
明らかである。必要に応じ、１つ又は２つのキャパシタ
を外部設置することもできる。
滅勢状態でターンオンしうるということである。この目
的のために、遅延を導入し、この遅延により、一方のト
ランジスタがターンオフしてから他方のトランジスタが
ターンオンするまでに時間をかけるようにする。この遅
延時間中に、漏洩インダクタ１３を流れる電流が変圧器
の半ブリッジトランジスタのドレイン‐ソース間キャパ
シタを再充電し、次にターンオンすべきトランジスタに
またがって電圧が残存しないようにする。再充電すべき
キャパシタは、半ブリッジトランジスタのドレイン‐ソ
ース間キャパシタと半ブリッジトランジスタの他のキャ
パシタとの双方を有するようにすることができること、
明らかである。必要に応じ、１つ又は２つのキャパシタ
を外部設置することもできる。
【００５３】この回路装置の他の重要な特徴は、一次回
路１１と二次回路１５との間が電位的に絶縁されている
ということである。従って、一次回路１１と二次回路１
５との間の変圧器は、本質的に電位絶縁のために用いら
れている。
路１１と二次回路１５との間が電位的に絶縁されている
ということである。従って、一次回路１１と二次回路１
５との間の変圧器は、本質的に電位絶縁のために用いら
れている。
【００５４】中間回路電圧は約５０ボルトであり、所望
の低電圧は約５ボルトである為、ほんの僅かな費用しか
かからない簡単な変圧器を用いることができる。しか
し、この回路は、適切な変圧器を用いれば、高出力電圧
を生じるのにも適している。
の低電圧は約５ボルトである為、ほんの僅かな費用しか
かからない簡単な変圧器を用いることができる。しか
し、この回路は、適切な変圧器を用いれば、高出力電圧
を生じるのにも適している。
【００５５】図１は、低電圧Ｕlow における変化を低電
圧の調整に用いない実施例を示しているが、図２及び３
による実施例は、低電圧における変化を低電圧の調整に
用いる可能な方法を示す。しかし、図２及び３の実施例
によれば、調整器２１又は２２が中間回路電圧ＵZ によ
り駆動されるが、図１による実施例では、スイッチ６を
駆動するのにも調整器２１又は２２が必要であるという
ことに特に注意すべきである。しかし、いかなる場合に
も、調整器２１又は２２は入力電圧として中間回路電圧
ＵZ を有し、この中間回路電圧が許容し得ない程度に高
く上昇するのを回避するようにする必要がある。
圧の調整に用いない実施例を示しているが、図２及び３
による実施例は、低電圧における変化を低電圧の調整に
用いる可能な方法を示す。しかし、図２及び３の実施例
によれば、調整器２１又は２２が中間回路電圧ＵZ によ
り駆動されるが、図１による実施例では、スイッチ６を
駆動するのにも調整器２１又は２２が必要であるという
ことに特に注意すべきである。しかし、いかなる場合に
も、調整器２１又は２２は入力電圧として中間回路電圧
ＵZ を有し、この中間回路電圧が許容し得ない程度に高
く上昇するのを回避するようにする必要がある。
【００５６】図２は、低電圧Ｕlow を調整するために、
入力信号を第２の回路ブロック３の出力端から取出す調
整器２０を介して交互動作モードのクロック周波数、又
はデューティサイクルを生ぜしめる実施例を示す。
入力信号を第２の回路ブロック３の出力端から取出す調
整器２０を介して交互動作モードのクロック周波数、又
はデューティサイクルを生ぜしめる実施例を示す。
【００５７】この目的のために、調整器２０は第２の回
路ブロック３の出力端に接続され、交互動作モードで切
換わる２つのスイッチ19ａ及び19ｂを動作させる。
路ブロック３の出力端に接続され、交互動作モードで切
換わる２つのスイッチ19ａ及び19ｂを動作させる。
【００５８】図２では、中間回路電圧ＵZ が他の調整器
２１により調整される。この調整器２１の入力信号はこ
の中間回路電圧ＵZ のみであり、その出力信号がオン‐
オフスイッチ６を動作させる。
２１により調整される。この調整器２１の入力信号はこ
の中間回路電圧ＵZ のみであり、その出力信号がオン‐
オフスイッチ６を動作させる。
【００５９】この回路装置では、中間回路電圧ＵZ が第
２の回路ブロックからの帰還なしにほぼ一定に保たれ、
出力電圧Ｕlow は第２の回路ブロックの対応する調整回
路を介して一定値に補正されるようにする。この場合、
調整回路は、第２の回路ブロック３のうち、交互動作モ
ードのデューティサイクルのために応答する素子を動作
させる。
２の回路ブロックからの帰還なしにほぼ一定に保たれ、
出力電圧Ｕlow は第２の回路ブロックの対応する調整回
路を介して一定値に補正されるようにする。この場合、
調整回路は、第２の回路ブロック３のうち、交互動作モ
ードのデューティサイクルのために応答する素子を動作
させる。
【００６０】オン‐オフスイッチ６はＭＯＳＦＥＴトラ
ンジスタとするのが好ましく、その駆動電極を調整器２
１に接続する。
ンジスタとするのが好ましく、その駆動電極を調整器２
１に接続する。
【００６１】変形例として、図３に、交互動作モードの
ために応答しうる素子20ａが調整器ではなく駆動装置で
あり、従って回路装置の出力端に接続されていない本発
明の一実施例を示す。この場合、半導体スイッチ19ａ及
び19ｂはそれぞれ回路装置の出力端に存在する電圧とは
無関係に駆動される。
ために応答しうる素子20ａが調整器ではなく駆動装置で
あり、従って回路装置の出力端に接続されていない本発
明の一実施例を示す。この場合、半導体スイッチ19ａ及
び19ｂはそれぞれ回路装置の出力端に存在する電圧とは
無関係に駆動される。
【００６２】しかし、本発明のこの実施例では、回路装
置の出力信号が取出されて調整器２２に供給され、この
調整器が電気／電子スイッチ６を動作させることにより
中間回路電圧ＵZ を補正する。
置の出力信号が取出されて調整器２２に供給され、この
調整器が電気／電子スイッチ６を動作させることにより
中間回路電圧ＵZ を補正する。
【００６３】更に、１つの出力ダイオード１７しか設け
られていない点に特に注意すべきである。その理由は、
意図する分野の事例にとって一方向の整流で充分である
為である。それにもかかわらず、二方向整流を行うこと
もできること勿論である。図４に示す実施例では、二次
側に二方向整流器５´が設けられている。
られていない点に特に注意すべきである。その理由は、
意図する分野の事例にとって一方向の整流で充分である
為である。それにもかかわらず、二方向整流を行うこと
もできること勿論である。図４に示す実施例では、二次
側に二方向整流器５´が設けられている。
【００６４】それ以外では、この実施例の動作モードは
前述したものに対応する。
前述したものに対応する。
【００６５】更に、図５には、互いに逆方向に巻装した
巻線の代りに同一方向に巻装した巻線を有する変圧器を
用いた実施例を示す。
巻線の代りに同一方向に巻装した巻線を有する変圧器を
用いた実施例を示す。
【００６６】本発明は、このような変圧器であって、図
５に示すように、図２及び３により直流成分を除去する
キャパシタ１２を２つのサブキャパシタ１２´及び１
２″に分割した実施例にも用いることができることも銘
記すべきである。
５に示すように、図２及び３により直流成分を除去する
キャパシタ１２を２つのサブキャパシタ１２´及び１
２″に分割した実施例にも用いることができることも銘
記すべきである。
【００６７】半ブリッジ点１０は前述したようにスイッ
チ19ａ及び19ｂ間に接続され、一次回路１１は半ブリッ
ジ点１０から出発してその他端をもって２つのサブキャ
パシタ１２´及び１２″間に接続されている。
チ19ａ及び19ｂ間に接続され、一次回路１１は半ブリッ
ジ点１０から出発してその他端をもって２つのサブキャ
パシタ１２´及び１２″間に接続されている。
【００６８】更に、図６には、インダクタ２６が出力ダ
イオード１７と直列に接続され、ダイオード２５が出力
ダイオード１７の陰極と、二次コイル１６の、出力ダイ
オード側とは反対側の端部との間に逆極性で接続された
実施例を示す。この場合、誘導性の出力濾波が行われ
る。
イオード１７と直列に接続され、ダイオード２５が出力
ダイオード１７の陰極と、二次コイル１６の、出力ダイ
オード側とは反対側の端部との間に逆極性で接続された
実施例を示す。この場合、誘導性の出力濾波が行われ
る。
【００６９】主電源はそのままではスタンバイモードで
の電力消費量を制限する将来の基準を満足できないが、
本発明によれば、テレビジョンやビデオレコーダ等にお
ける個別のスタンバイ用電源を得ることもできるという
特別な利点が得られる。
の電力消費量を制限する将来の基準を満足できないが、
本発明によれば、テレビジョンやビデオレコーダ等にお
ける個別のスタンバイ用電源を得ることもできるという
特別な利点が得られる。
【図１】 低電圧を調整しない本発明の一実施例を示す
回路図である。
回路図である。
【図２】 半ブリッジの周波数又はデューティサイクル
により低電圧を調整する本発明の他の実施例を示す回路
図である。
により低電圧を調整する本発明の他の実施例を示す回路
図である。
【図３】 中間回路電圧により低電圧を調整する本発明
の更に他の実施例を示す回路図である。
の更に他の実施例を示す回路図である。
【図４】 二次側を二方向整流とした本発明の更に他の
実施例を示す回路図である。
実施例を示す回路図である。
【図５】 キャパシタ回路を異ならせた本発明の更に他
の実施例を示す回路図である。
の実施例を示す回路図である。
【図６】 誘導性出力濾波を行う本発明の更に他の実施
例を示す回路図である。
例を示す回路図である。
１ 電気回路装置
２ 第１の回路ブロック
３ 第２の回路ブロック
４ 入力キャパシタ
５ 整流器
５´ 二方向整流器
６ オン‐オフスイッチ
７ ダイオード
８ バスキャパシタ
９ａ 半ブリッジの第１ダイオード
９ｂ 半ブリッジの第２ダイオード
１０ 半ブリッジ点
１１ 一次回路
１２ 直流成分除去用キャパシタ
１２´ 直流成分除去用サブキャパシタ
１２″ 直流成分除去用サブキャパシタ
１３ 直列コイル
１４ 変圧器一次コイル
１５ 二次回路
１６ 変圧器二次コイル
１７ 出力ダイオード
１８ 出力キャパシタ（平滑キャパシタ）
19ａ 第１半導体スイッチ
19ｂ 第２半導体スイッチ
２０ 調整器（交互動作モード）
20ａ 駆動装置（交互動作モード）
２１ 調整器
２２ 調整器
２５ ダイオード
２６ インダクタ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 トビアス ゲオルク トーレ
ドイツ国 52064 アーヘン シラーシュ
トラーセ 51
(72)発明者 トーマス デュールバーム
ドイツ国 52379 ランガーヴェーエ ヒ
ルケンウェッハ 10
(72)発明者 ピーター イアン マルク シュミット
オランダ国 5656 アーアー アインドー
フェン プロフ ホルストラーン ６
Ｆターム(参考） 5H730 AA14 BB26 BB61 CC01 DD04
DD16 FG23
Claims (19)
- 【請求項１】 交流電圧から低電力整流低電圧を発生さ
せる電気回路装置であって、 この電気回路装置は、中間回路を介して組み合わされた
２つの回路ブロックを有し、これら２つの回路ブロック
のうちの第１の回路ブロックに線路電圧が与えられ、第
２の回路ブロックの出力端から低電圧を取出しうるよう
になっており、 第１の回路ブロックでは、線路電圧が整流器を介して整
流されるとともに電圧リミッタ回路を介して制限され
て、バスキャパシタに印加されるようになっており、 前記バスキャパシタが第２の回路ブロックの入力端に接
続され、 この第２の回路ブロックでは、バスキャパシタに印加さ
れる中間回路電圧が半ブリッジを交互動作モードで動作
させるようになっており、 この半ブリッジの半ブリッジ点には、一次回路が接続さ
れており、 この一次回路は、電位絶縁モードで、二次回路と相互作
用するようになっており、 この二次回路には、少なくとも１つの出力整流ダイオー
ド及び好ましくは出力フィルタユニットが一体化されて
おり、 前記二次回路には、この二次回路の前記出力整流ダイオ
ードの下流で低電圧用のタップが設けられている電気回
路装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の電気回路装置におい
て、前記半ブリッジが半導体スイッチであることを特徴
とする電気回路装置。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載の電気回路装置に
おいて、前記半ブリッジとして２つの半導体スイッチが
設けられ、各半導体スイッチがダイオードをも有してい
ることを特徴とする電気回路装置。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか一項に記載の電
気回路装置において、前記一次回路と前記二次回路との
間が電位的に絶縁されていることを特徴とする電気回路
装置。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか一項に記載の電
気回路装置において、前記低電圧は調整されないように
なっていることを特徴とする電気回路装置。 - 【請求項６】 請求項１〜４のいずれか一項に記載の電
気回路装置において、前記低電圧は調整されるようにな
っていることを特徴とする電気回路装置。 - 【請求項７】 請求項６に記載の電気回路装置におい
て、前記低電圧の調整及び交互動作モードのデューティ
サイクルの発生との双方又はいずれか一方が調整器によ
り行われ、この調整器の入力信号は第２の回路ブロック
の出力端から取出されるようになっていることを特徴と
する電気回路装置。 - 【請求項８】 請求項６又は７に記載の電気回路装置に
おいて、前記中間回路電圧を電気／電子駆動スイッチを
介して調整することにより前記低電圧を調整し、この電
気／電子駆動スイッチは前記バスキャパシタを通して入
力電流を取出しうるようになっていることを特徴とする
電気回路装置。 - 【請求項９】 請求項８に記載の電気回路装置におい
て、前記電気／電子駆動スイッチは、前記中間回路電圧
と、前記第２の回路ブロックの出力端から取出した信号
とにより調整器を介して動作されるようになっているこ
とを特徴とする電気回路装置。 - 【請求項１０】 請求項１〜９のいずれか一項に記載の
電気回路装置において、前記出力整流ダイオードは１つ
のみ設けられていることを特徴とする電気回路装置。 - 【請求項１１】 請求項１〜１０のいずれか一項に記載
の電気回路装置において、容量性出力濾波手段が電気回
路装置に設けられていることを特徴とする電気回路装
置。 - 【請求項１２】 請求項１〜１０のいずれか一項に記載
の電気回路装置において、誘導性出力濾波手段が電気回
路装置に設けられていることを特徴とする電気回路装
置。 - 【請求項１３】 請求項１〜１２のいずれか一項に記載
の電気回路装置において、直列コイルが変圧器の漏洩イ
ンダクタの形態をしていることを特徴とする電気回路装
置。 - 【請求項１４】 請求項１〜１３のいずれか一項に記載
の電気回路装置において、半ブリッジ点と一次回路との
間に、直流成分を除去するキャパシタが設けられている
ことを特徴とする電気回路装置。 - 【請求項１５】 請求項１〜１３のいずれか一項に記載
の電気回路装置において、前記半ブリッジ点側とは異な
る前記一次回路の端部がサブキャパシタを介して半ブリ
ッジの端部に接続されていることを特徴とする電気回路
装置。 - 【請求項１６】 請求項１〜１５のいずれか一項に記載
の電気回路装置において、互いに逆方向に巻装された巻
線を有する変圧器が用いられていることを特徴とする電
気回路装置。 - 【請求項１７】 請求項１〜１５のいずれか一項に記載
の電気回路装置において、互いに同一方向に巻装された
巻線を有する変圧器が用いられていることを特徴とする
電気回路装置。 - 【請求項１８】 請求項１〜１７のいずれか一項に記載
の電気回路装置において、半ブリッジが非対称に動作す
るようになっていることを特徴とする電気回路装置。 - 【請求項１９】 請求項１〜１７のいずれか一項に記載
の電気回路装置において、半ブリッジが５０％のデュー
ティサイクルで動作するようになっていることを特徴と
する電気回路装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10133865A DE10133865A1 (de) | 2001-07-12 | 2001-07-12 | Elektrische Schaltungsanordnung |
| DE10133865.1 | 2001-07-12 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003079144A true JP2003079144A (ja) | 2003-03-14 |
| JP4359026B2 JP4359026B2 (ja) | 2009-11-04 |
Family
ID=7691511
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002203935A Expired - Fee Related JP4359026B2 (ja) | 2001-07-12 | 2002-07-12 | 交流電圧から低電力整流低電圧を発生させる電気回路装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6760233B2 (ja) |
| EP (1) | EP1276218A3 (ja) |
| JP (1) | JP4359026B2 (ja) |
| DE (1) | DE10133865A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022085731A1 (ja) * | 2020-10-22 | 2022-04-28 | 株式会社東芝 | 電力変換装置及び電力変換装置の制御方法 |
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|---|---|---|---|---|
| US20060007718A1 (en) * | 2003-05-27 | 2006-01-12 | Zippy Technology Corp. | Power supply apparatus providing medium voltage direct current |
| AU2003271699A1 (en) * | 2003-10-07 | 2005-05-11 | Z-Monitoring Bvba | Safety monitoring system |
| JP4671019B2 (ja) * | 2005-01-14 | 2011-04-13 | サンケン電気株式会社 | 多出力型ｄｃ−ｄｃコンバータ |
| TWI371910B (en) * | 2008-05-02 | 2012-09-01 | Chimei Innolux Corp | Inverter circuit |
| TW201035711A (en) * | 2009-03-20 | 2010-10-01 | Well Shin Technology Co Ltd | Assistant circuit of power |
| CN101872227B (zh) * | 2009-04-21 | 2013-07-03 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 供电电路 |
| EP2262091A1 (de) * | 2009-06-10 | 2010-12-15 | Braun GmbH | Anordnung und Verfahren zur induktiven Energieübertragung |
| BR112012020458B1 (pt) | 2010-02-18 | 2019-12-10 | Koninl Philips Electronics Nv | sistema de fonte de alimentação, dispositivo eletrônico e controlador |
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