JPH08221141A

JPH08221141A - 電源回路

Info

Publication number: JPH08221141A
Application number: JP7025502A
Authority: JP
Inventors: Shinzo Tomonaga; 慎三朝長
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1995-02-14
Filing date: 1995-02-14
Publication date: 1996-08-30

Abstract

(57)【要約】【目的】交流電源から直流電力を取り出す機能をスイ
ッチング素子と蓄電素子とで実現する電源回路におい
て、消費電力が少なく、小容量のコンデンサを用いるこ
とができる電源回路を得る。【構成】上昇時電圧レベル検出部１１が入力される交
流電圧波形の立ち上がりを検出して、オン信号をスイッ
チ部１２に出力する。この信号を受けたスイッチ部１２
がスイッチオンすることにより、出力端子５ｃ・５ｄに
接続されるコンデンサ６を充電するとともに、外部へ電
力を供給する。また、下降時電圧レベル検出部１０が入
力される交流電圧波形の立ち下がりを検出し、オン信号
をスイッチ部１２に出力する。そして、スイッチ部１２
がスイッチオンする。一方、交流電圧のピーク時に代表
される電圧の高い期間には、各電圧レベル検出部１０・
１１がオフ信号を出力し、スイッチ部１２をオフにす
る。このとき、コンデンサ６は放電を始め外部へ電力を
供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電源回路に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】図１０は、特開昭６１−１９５４１４号
公報で示されている従来の電源回路の回路図である。こ
の電源回路は、入力端子Ｔ１、Ｔ２に図示しない三相交
流電源を接続し、この交流電源から直流定電圧を取り出
して、制御回路９に供給することを目的としている。図
１０において、Ｄ１〜Ｄ３はダイオード、Ｒ１〜Ｒ５は
抵抗、Ｑ１とＱ２はトランジスタ、ＳＣＲはサイリス
タ、ＺＤはツェナーダイオード、Ｃ１とＣ２はコンデン
サ、７は定電圧回路、９は制御回路である。図１１は、
従来の電源回路の入出力波形を示した図である。図１１
において、（ａ）は図１０のＴ１・Ｔ２間に接続された
三相交流電源からダイオードＤ１を通して供給される回
路入力電圧、（ｂ）は図１０におけるコンデンサＣ２の
電圧Ｖｃ、（ｃ）は図１０のトランジスタＱ２を流れる
出力電流ｉ、（ｄ）はトランジスタＱ２のオンオフ状態
を示している。

【０００３】次に動作について説明する。端子Ｔ１、Ｔ
２間には交流電源が接続されている。この電源は整流回
路たるダイオードＤ１により、図１１（ａ）に示したよ
うに整流される。ダイオードＤ１により整流された電圧
はスイッチングトランジスタＱ１・Ｑ２を駆動し、コン
デンサＣ２を充電するとともに、定電圧回路７に電源と
して供給される。トランジスタＱ１のベースには、サイ
リスタＳＣＲが接続され、トランジスタＱ２のエミッタ
より接続された抵抗Ｒ４、ツェナーダイオードＺＤ、及
びコンデンサＣ１の直列回路のツェナーダイオードＺＤ
とコンデンサＣ１との接続点に上記サイリスタＳＣＲの
ゲートが接続してある。そして、ツェナーダイオードＺ
Ｄのツェナー電圧によりサイリスタＳＣＲを駆動してト
ランジスタＱ１・Ｑ２をオフする値が設定される。この
電源回路の動作は、トランジスタＱ２の動作によって、
２つの期間、（図１１に示す充電期間と放電期間）、に
分けて考えることができる。以下に、その期間ごとに動
作を説明する。

【０００４】図１１の充電期間における動作は、以下の
通りである。充電期間は、ダイオードＤ１により整流さ
れた電圧が、電圧の立ち上がり時に電圧が上昇するのに
ともなって、抵抗Ｒ１を介してトランジスタＱ１のベー
スに電流を供給し、一定以上の電流が流れ始めることに
より、トランジスタＱ１がオンになり、開始される。こ
のトランジスタＱ１のオンによってトランジスタＱ２が
図１１（ｄ）のようにオンし、（ｃ）に示すように電流
が流れ、コンデンサＣ２が充電される。コンデンサＣ２
の充電電圧が図１１（ｂ）のように設定レベルに達する
と、ツェナーダイオードＺＤがオンし、ツェナーダイオ
ードＺＤを通して流れた電流がコンデンサＣ１を充電す
る。このコンデンサＣ１の充電電圧が所定値になると、
サイリスタＳＣＲがオンし、トランジスタＱ１のベース
電流を引き込むため、トランジスタＱ１がオフする。ト
ランジスタＱ１のオフによってトランジスタＱ２がオフ
し、コンデンサＣ２への充電電流をカットする。この電
流カットによって、充電期間が終了し次に示す放電期間
に入る。充電期間では、交流電源より取り出した電圧に
よりコンデンサＣ２が充電されるとともに、一方で、制
御回路９に電力を供給している。

【０００５】放電期間では、充電期間中にコンデンサＣ
２が充電した電気を放電することにより、制御回路９に
電力を供給する。従って、図１１（ｂ）のように、コン
デンサＣ２の電圧は放電とともに低下していく。この電
源回路では、コンデンサＣ２の電圧が定電圧回路７に供
給されるべき電圧以下とならないうちに、再び充電期間
に入らなければならない。これは、コンデンサＣ１の電
圧が放電により低下し、この電圧がある電圧以下となっ
たときサイリスタＳＣＲがオフとなり、この状態で、回
路入力電圧が再び立ち上がり始め、上述のようにトラン
ジスタＱ１・Ｑ２がオンとなることによって行われる。
これにより再び上述の充電期間が始まる。

【０００６】このように、この電源回路は、以上に説明
した充電期間と放電期間を繰り返し行うことにより、制
御回路９に直流電圧を供給するのである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図１１においてコンデ
ンサＣ２は入力電圧の立上りのみ充電されため、次の入
力電圧の立上りまで電圧を保持できるコンデンサ容量が
必要であり、また、制御回路９の負荷電流が多くなる
と、それだけコンデンサＣ２の容量を大きくする必要が
あった。

【０００８】しかし、容量の大きなコンデンサは実装さ
れるプリント板等の実装面積が必要となり、またコスト
を高くし、そのため、小さい容量のコンデンサで電源回
路を構成することが求められていた。。

【０００９】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたもので、コンデンサ容量を減らすこと
が可能な電源回路を得ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明にかかる電源回
路では、入力電圧がスイッチオン電圧以上から以下とな
ったときにスイッチオン信号を出力し、上記入力電圧が
スイッチオフ電圧以下から以上となったときにスイッチ
オフ信号を出力する電圧検出部と、この電圧検出部から
の信号によって動作するスイッチ部と、このスイッチ部
からの出力によって充電し、このスイッチ部がスイッチ
オフのときに放電して電源を外部に供給する畜電部と備
えるものである。

【００１１】さらに、入力電圧が所定の電圧以上となっ
たときに蓄電部にかかる電圧を抑制する過電圧保護回路
を有するものである。

【００１２】

【作用】この発明においては、入力電圧がスイッチオン
電圧以上から以下となったときにスイッチオン信号を出
力し、上記入力電圧がスイッチオフ電圧以下から以上と
なったときにスイッチオフ信号を出力する電圧検出部
と、この電圧検出部からの信号によって動作するスイッ
チ部と、このスイッチ部がスイッチオフのときに放電し
て電源を外部に供給する畜電部とを備えることにより、
入力電圧の立ち上がり時に、蓄電部が充電し、その後ス
イッチオフ信号が出力されスイッチ部が蓄電器に流れる
電流を抑制するため、蓄電部が放電を始め、そして入力
電圧の立ち下がり時に、スイッチオン信号が出力され、
スイッチ部から蓄電器に電流が流れ、蓄電器が充電され
た後に、再び放電を始めるものである。

【００１３】さらに、入力電圧が所定の電圧以上となっ
たときに蓄電部にかかる電圧を抑制する過電圧保護回路
を有することにより、過電圧を過電圧保護回路によって
逃がすものである。

【００１４】

【実施例】

実施例１．以下に、この発明の実施例１について図１か
ら図３を用いて説明する。図１はこの発明による電源回
路を用いたインバータ装置の構成図であり、図２は図１
に示した電力供給制御回路５の詳細を説明する図であ
る。また、図３は電力供給制御回路５等の入出力波形を
説明する波形図である。図１において、１は三相交流電
源、２はモータ、３は三相交流電源１からの交流電力を
直流電力に変換し、モータ２を駆動するインバータ主回
路、４は三相交流電源１の三相の出力の内一相分の電圧
についてノイズを除去するフィルタＡ、５はこのフィル
タＡ４から供給される電力を受けて、後述のコンデンサ
６に供給する電力を制御する電力供給制御回路、６はこ
の電力供給制御回路５によって充電される充電部である
コンデンサ、７は電力供給制御回路５及びコンデンサ６
より供給される電圧を一定電圧に変換して出力する定電
圧回路７、８はこの定電圧回路７から供給される電圧の
ノイズを除去するフィルタＢ、９はこのフィルタＢ８か
らの電力を受けてインバータ主回路３の動作を制御する
インバータ制御回路、２００はフィルタＡ４と電力供給
制御回路５の間にあってフィルタから送られてきた交流
電圧を半波整流して、電力供給制御回路５に伝えるダイ
オードである。図２は図１の電力供給制御回路５を説明
する。図２において、図１と同一の符号は同一又は相当
の部分を表し、５ａと５ｂは、図１のフィルタＡ４と接
続される電力供給制御回路５の入力端子、５ｃと５ｄ
は、コンデンサ６と接続される電力供給制御回路５の出
力端子、１０はフィルタＡ４より供給される電圧の下降
時の電圧レベルを検出し、所定の電圧以下となった場合
に出力を発する下降時電圧レベル検出回路、１１はフィ
ルタＡ４より供給される電圧の上昇時の電圧レベルを検
出し、所定の電圧以下となったときに出力を発する上昇
時電圧レベル検出部、１２はこの上昇時電圧レベル検出
部１１と下降時電圧レベル検出部からの出力信号を受け
て、スイッチオン又はスイッチオフし、フィルタＡ４か
らの電圧をコンデンサ６及び定電圧回路７等に伝達する
かどうかを制御するスイッチ部である。図３は電力供給
制御回路５の入出力波形であり、図３において、（ａ）
は図１の三相交流電源１からフィルタＡ４に供給される
回路入力電圧、（ｂ）は図１におけるコンデンサ６の電
圧Ｖｃ、（ｃ）は図１の電力供給制御回路５を流れる出
力電流ｉ、（ｄ）は図２のスイッチ部１２のオンオフ状
態、（ｅ）は上昇時電圧レベル検出部１１の出力信号、
（ｆ）は下降時電圧レベル検出部１０の出力信号を示し
た図である。

【００１５】次にこの電源回路の動作を説明する。最初
に、図１と図３を用いて動作の概要を説明すると次のよ
うになる。実施例１による電源回路は、図１の三相交流
電源１、例えば２００［Ｖ］の電源、から供給される交
流電圧を変換し、直流の安定した電圧をインバータ制御
回路９に供給するための回路である。まず、上記交流電
圧はフィルタＡ４を通して電力供給制御回路５に図３
（ａ）のような回路入力電圧を供給する。上記回路入力
電圧を受けた電力供給制御回路５は、コンデンサ６の充
電を行い、また、定電圧回路７に電力を供給するため、
所定の条件でスイッチオンし、あるいはスイッチオフす
る。このスイッチオン／オフは、上記回路入力電圧が一
部の期間だけコンデンサ６等に電力を供給するように制
御し、電源回路全体で消費される電力を小さくするため
に行われる。電力供給制御回路５のスイッチオンによっ
て、コンデンサ６が充電され、図３（ｂ）のようにコン
デンサ６の電圧Ｖｃを上昇させる。この充電を行う期間
を充電期間ａと名付ける。つぎに、電力供給制御回路５
がスイッチオフとなると図３に示したような放電期間ｂ
に入り、電力供給制御回路５から定電圧回路７への電力
の供給が止まる。そのかわりに、充電期間ａにおいて充
電されたコンデンサ６が図３（ｂ）のように放電し、定
電圧回路７に電力を供給する。同様に充電期間ｃ及び放
電期間ｄで、充放電を繰り返し、図３（ｂ）のような電
圧Ｖｃを定電圧回路７に供給する。定電圧回路７は上記
電圧Ｖｃを受け、これが一定の電圧となるように電圧を
調整して、インバータ制御回路９に一定の電圧を供給す
る。この一定電圧、例えば５［Ｖ］の一定電圧、によっ
てインバータ制御回路９が駆動し、例えばインバータ制
御回路９内に格納されたマイコン等によって、インバー
タ主回路３を制御し、モータ２の回転等を制御する。こ
の実施例による電源回路は、コンデンサ６の充放電のタ
イミングに新たな条件を追加することにより、従来の電
源回路より少ない容量のコンデンサ６で、以上の機能を
実現する。

【００１６】つぎに、この発明の特徴であるコンデンサ
６の充放電タイミングを中心に、実施例１による電源回
路の動作詳細について説明する。図２は図１の電力供給
制御回路５の詳細を示した図である。この図２を用いて
コンデンサ６を充電するタイミングを説明する。フィル
タＡ４を通して、電力供給制御回路５に入力される回路
入力電圧は図３（ａ）に示す波形であり、この回路入力
電圧は入力端子５ａ・５ｂ間に入力される。この回路入
力電圧は、下降時電圧レベル検出部１０と上昇時電圧レ
ベル検出部１１によって、常にその電圧レベルが監視さ
れ、下降時電圧レベル検出部１０、上昇時電圧レベル検
出部１１にそれぞれに設定された電圧レベルの条件に一
致したときに、スイッチ部１２をオンするように信号を
出力する、以下、オン信号と称す。上記設定された電圧
レベルに一致しないときはスイッチオフするように信号
を出力する、以下、オフ信号と称す。例えば、スイッチ
部１２としてスイッチ素子として知られるサイリスタを
用いたときには、ゲートに電流を流すことによってサイ
リスタはオンするので、この場合において、ゲートに電
流を流すことをオン信号、ゲートに流れる電流を０にす
ることをオフ信号と設定することができる。スイッチ部
１２として使用する素子によっては、ゲート相当部の入
力が０のときにオンとなるものもあり、これらの素子も
スイッチ部１２として機能するものであれば使用するこ
とができるため、オン信号／オフ信号をどのようにする
かはスイッチ素子の特性に合わせて決める。この実施例
１にかかる上昇時電圧レベル検出部は、回路入力電圧
が、立ち上がりのときであって、０から予め定められた
上昇時スイッチオン電圧以下のときに、オン信号を出力
するように動作する。一方、この実施例１にかかる下降
時電圧レベル検出部は、回路入力電圧が、立ち下がりの
ときであって、予め定められた下降時スイッチオン電圧
以下から０のときに、オン信号を出力するように動作す
る。

【００１７】スイッチ部１２は上記回路入力電圧による
電流をコンデンサ６等に伝えるかどうかのスイッチであ
り、スイッチオンのときに電流を流し、スイッチオフの
ときに電流を止める働きがある。スイッチオンする条件
は、上昇時電圧レベル検出部１１の出力、下降時電圧レ
ベル検出部１０の出力のいずれか一方がオン信号である
とき、である。スイッチ部１２がスイッチオン状態のと
きは、スイッチ部１２を通った電流によってコンデンサ
６が充電されるとともに、定電圧回路７に電力が供給さ
れる。一方、スイッチ部１２がスイッチオフ状態のとき
は、スイッチ部１２によって電流が遮断されるので、充
電されたコンデンサ６が放電を開始し、定電圧回路７に
電力を供給する。

【００１８】上記の電力供給制御回路５の動作を図３
（ａ）に示した回路入力電圧波形の変化を追いながら説
明する。図３で説明する電力供給制御回路５の入出力波
形は、４つの期間に分割することができるので、この４
つの期間ごとに分割して動作を説明すると以下のように
なる。

【００１９】＜充電期間ａ＞図３に示した充電期間ａ
は、回路入力電圧が増加する期間、すなわち立ち上がり
期間、において、回路入力電圧が所定の上昇時スイッチ
オフ電圧以下の期間である。この上昇時スイッチオフ電
圧は上昇時電圧レベル検出部１１によって設定された電
圧であり、図３（ａ）には、Ｖ１で示されている。この
充電期間ａでの電力供給制御回路５の動作は、回路入力
電圧が０のとき上昇時電圧レベル検出部１１が以降は図
３（ｅ）のようにオン信号を出力するようになるため、
この信号を受けたスイッチ部１２はスイッチオンとな
り、図３（ｃ）に示すように、回路入力電圧によって電
流ｉを流し、電力供給制御回路５に続くコンデンサ６等
に電力を供給する。電力供給制御回路５から電流ｉが流
れると、出力端子５ｃ・５ｄ間に電圧が発生し、コンデ
ンサ６が充電される。続いて、回路入力電圧が上昇し上
昇時スイッチオフ信号Ｖ１になると、上昇時電圧レベル
検出部１１は以降図３（ｅ）に示すようにオフ信号をス
イッチ部１２に出力し、また、下降時電圧レベル検出部
１０は回路入力電圧が減少する期間、すなわち立ち下が
り期間、という条件を少なくとも満たさなければオン信
号を出力しないため、図３（ｆ）のようにオフ信号を出
力したままとなる。従って、上昇時電圧レベル検出部１
１、下降時電圧レベル検出部１０ともオフ信号を出力す
るので、スイッチ部１２はスイッチオフ状態となって、
充電期間ａが終了する。

【００２０】＜放電期間ｂ＞上記の充電期間ａが終了す
ると同時に、放電期間ｂに入る。放電期間ｂは、回路入
力電圧が上昇時スイッチオフ電圧から下降時スイッチオ
ン電圧までの、スイッチ部１２がスイッチオフ状態とな
っている期間である。下降時スイッチオン電圧は、図３
（ａ）において、Ｖ２として示されている。上記のよう
にスイッチ部１２はスイッチオフ状態となるので、図３
（ｃ）に示したように電力供給制御回路５からコンデン
サ６等に流れる電流ｉは０となる。（ただし、若干の漏
れ電流があることもある。）すると電力供給制御回路５
により供給される出力端子５ｃ・５ｄ間の電圧は下が
る。すると、今まで充電していたコンデンサ６の持つ電
圧の方が高くなり、コンデンサ６は放電を始める。この
放電による電圧は、電力供給制御回路５が発する電圧の
代わりに定電圧回路７に供給され、定電圧回路７に対す
る電力の供給が停止しないように働く。上記放電による
電圧は、放電が進むとともに図３（ｃ）のように次第に
低下していく。このコンデンサ６による放電が起こって
いる間に、回路入力電圧が再び下降し始め、立ち下がり
の期間に入る。回路入力電圧が下降時スイッチオン電圧
Ｖ２になると、下降時電圧レベル検出部１０が以降オン
信号をスイッチ部１２に出力しスイッチ部１２がスイッ
チオンとなって、放電期間ｂが終了する。

【００２１】＜充電期間ｃ＞上記の放電期間ｂが終了す
ると同時に、充電期間ｃに入る。充電期間ｃは、回路入
力電圧が下降時スイッチオン電圧から０になるまでの期
間である。上記のようにスイッチ部１２はスイッチオン
状態となるので、図３（ｃ）に示すように、回路入力電
圧によって電流ｉを流し、電力供給制御回路５に続くコ
ンデンサ６等に電力を供給する。すると、充電期間ｃと
同様に、コンデンサ６を充電する。続いて、回路入力電
圧が下降し０になると、下降時電圧レベル検出部１０は
以降オフ信号をスイッチ部１２に出力し、また、上昇時
電圧レベル検出部１１は回路入力電圧が立ち上がる期
間、という条件を満たさず、オフ信号を出力したままと
なるため、スイッチ部１２はスイッチオフ状態となっ
て、充電期間ｃが終了する。

【００２２】＜放電期間ｄ＞上記の充電期間ｃが終了す
ると同時に、放電期間ｄに入る。放電期間ｄは、回路入
力電圧が０の期間に発生する。上記のように、スイッチ
部１２がスイッチオフ状態になるので、又は、回路入力
電圧が０となるので、放電期間ｂのようにコンデンサ６
が放電を始め、定電圧回路７に電力を供給する。そし
て、放電とともに図３（ｂ）のように次第に電圧が下降
していく。一方、コンデンサ６の放電による電力の供給
が行われているうちに、回路入力電圧が上昇を始め、再
び充電期間ａが始まる。以上の４つの期間に示したのサ
イクルを繰り返すことにより、定電圧回路７に一定電圧
以上の電圧、例えば５［Ｖ］〜８［Ｖ］程度、を供給し
続ける。

【００２３】以上に説明したような電源回路では、第１
に、損失電力が小さいという利点を持つ。消費電力は、
電圧の二乗に比例し、抵抗分に反比例するので、回路入
力電圧が所定の電圧以下のときに、充電し、定電圧回路
７に所定値以下の電圧をかけるような、本発明による電
源回路は、回路入力電圧全てをコンデンサ６や定電圧回
路７に伝えるような電源回路と比べて、電源回路が消費
してしまう損失電力を小さく抑えることができる。第２
に、コンデンサ容量の小さい、コンデンサ６を使用する
ことができる。コンデンサ６が定電圧回路７に電力を供
給する放電期間では、コンデンサ６の放電が進むととも
に定電圧回路７に供給される電圧が低下していく、この
まま放電期間が長引きスイッチ部１２からの高い電圧の
供給がないと、コンデンサ６はやがて蓄電していた電力
を使い果たし、電圧が０となる。このように電圧が０と
なってしまっては、定電圧回路７は、もはや一定の電圧
をインバータ制御回路９に供給することはできなくなっ
てしまう。そのため、定電圧回路７が一定の電圧を保つ
ために最低限必要な電圧を、スイッチ部１２若しくはコ
ンデンサ６から供給し続けなければならない。従って、
放電により低下していく出力端子５ｃ・５ｄ間の電圧
を、上記の最低限必要な電圧以下に下がる前にスイッチ
部１２から供給するとともに、コンデンサ６を充電しな
ければならない。コンデンサ６が定電圧回路７に電力を
供給する放電期間を長く保つためには大きなコンデンサ
６容量が必要になるが、大容量のコンデンサ６は、コス
ト高で、その体積も大きい。それでも、従来のような、
回路入力電圧の立ち上がり時にだけコンデンサ６を充電
し、定電圧回路７に電力を供給する電源回路では、長い
上記放電期間に対応した大容量のコンデンサ６を採用せ
ざるを得なかった。一方、この発明による電源回路で
は、回路入力電圧の立ち上がり時、充電期間ａ、だけで
なく、立ち下がり時、充電期間ｃ、にもスイッチ部１２
からの電力供給があるので、一回の放電期間を大幅に短
縮し、それに伴ってコンデンサ６容量を小さくすること
ができる。例えば、一回の放電期間を半分にすることが
できれば、コンデンサ６容量も理論上半分にすることが
できる、といったように大きな効果を得ることができる

【００２４】加えて、さらに損失電力を抑える方法とし
て、スイッチする電圧Ｖ１とＶ２を以下のように設定す
る方法がある。図３のように放電期間ｂの時間ｔ１と放
電期間ｄの時間ｔ２とが異なる場合には、コンデンサ６
容量は、期間の長いｔ１を基準として決定され、また、
充電する期間及び回路入力電圧の高さもｔ１を考慮して
設計される。このとき充電期間ｃでは、放電期間ｄのｔ
２がｔ１に比べ短いため、充電期間ａと同様に長い期間
充電し、また、回路入力電圧が高い期間までコンデンサ
６を充電する必要がない。このため、短い期間ｔ２に対
応して充電期間ｃを設計することができ、充電期間ｃ中
に定電圧回路７に供給する最低限の電圧を維持する範囲
内において、充電期間ｃを充電期間ａと比べて短くする
ことができる。つまり、上昇時スイッチオフ電圧Ｖ１よ
りも低い電圧に設定することが可能になる。この結果、
充電期間ｃにおける電力供給制御回路５、定電圧回路７
等に生じる損失電圧をさらに抑えることができる。

【００２５】また、電力供給制御回路５は、図２に示し
たように、上昇時電圧レベル検出部１１、下降時電圧レ
ベル検出部１０、スイッチ部１２のように３つの構成要
素を持たないものであっても、入力端子５ａ・５ｂ間に
かかる回路入力電圧に応じて、図３（ｄ）に示したよう
なスイッチング動作をするものであれば、どのようなも
のでもよい。

【００２６】実施例２．続いて、実施例１とは異なる動
作をするスイッチ部１２を持つ電源回路の例を実施例２
として説明する。図４は図１の電力供給制御回路５を詳
細に説明する図である。図４において、図２と同一の符
号は同一又は相当の部分を示し、１００は、入力端子５
ａ・５ｂ間にかかる回路入力電圧レベルを常に監視し、
この電圧レベルによってスイッチ部１２のスイッチオン
／オフを制御するオン信号／オフ信号を出力する電圧レ
ベル検出部である。ただし、実施例２では、交流電源と
して図１の三相交流電源１に替えて、単相の交流電源を
用いている。図５は、実施例２による電源回路の電力供
給制御回路５等の入出力波形を説明する図である。図５
において各波形（ａ）〜（ｄ）は、図３に示した（ａ）
〜（ｄ）までの電圧、電流又はスイッチ動作に相当す
る。また、図５の（ｅ）は、図４に示した電圧レベル検
出部１００の出力信号を示している。

【００２７】次に、図４、図５を用いて、実施例２の電
源回路の動作を説明する。図４に示した電圧レベル検出
部１００は、図２の上昇時電圧レベル検出部１１及び下
降時電圧レベル検出部１０に相当する機能を持つが、オ
ン信号・オフ信号を出力するタイミングが異なる。以下
に、実施例１で説明したように、電力供給制御回路５の
動作を４つの期間に分割して説明する。この４つの期間
は、図３の期間と同様な期間である。

【００２８】＜充電期間ａ＞この充電期間ａを終了させ
る上昇時スイッチオフ電圧は電圧レベル検出部１００に
よって設定された電圧であり、図５（ａ）には、Ｖ１１
で示されている。まず、充電期間ａは、後述する充電期
間ｃによってスイッチ部１２がスイッチオンとなってい
る状態から始まる。この充電期間ａでの電力供給制御回
路５の動作は、スイッチ部１２がスイッチオンとなって
いるので、図５（ｃ）に示すように、回路入力電圧によ
って電流ｉを流し、電力供給制御回路５に続くコンデン
サ６等に電力を供給する。電力供給制御回路５から電流
ｉが流れると、出力端子５ｃ・５ｄ間に電圧が発生し、
コンデンサ６が充電され、コンデンサ６自体の持つ電圧
が高くなっていく。続いて、スイッチ部１２がスイッチ
オンの状態で（この期間中は常にスイッチオンの状態で
あるが）、回路入力電圧が上昇し上昇時スイッチオフ信
号Ｖ１１になると、電圧レベル検出部１００は以降オフ
信号をスイッチ部１２に出力するので、スイッチ部１２
はスイッチオフ状態となって、充電期間ａが終了する。

【００２９】＜放電期間ｂ＞上記の充電期間ａが終了す
ると同時に、放電期間ｂに入る。下降時スイッチオン電
圧は、電圧レベル検出部１００によって設定された電圧
であり、下降時スイッチオン電圧は、図５（ａ）におい
てＶ２１で示されている。上記のようにスイッチ部１２
はスイッチオフ状態となるので、図５（ｃ）に示したよ
うに電力供給制御回路５からコンデンサ６等に流れる電
流ｉは０となる。すると、コンデンサ６は放電を始め
る。この放電による電圧は、電力供給制御回路５が発す
る電圧の代わりに定電圧回路７に供給され、定電圧回路
７に対する電力の供給が停止しないように働く。このコ
ンデンサ６による放電が起こっている間に、回路入力電
圧が再び下降し始める。スイッチ部１２がスイッチオフ
の状態で（放電期間ｂ中は常にスイッチオフの状態であ
るが）、回路入力電圧が下降時スイッチオン電圧Ｖ２１
になると、電圧レベル検出部１００が以降オン信号をス
イッチ部１２に出力し、放電期間ｂが終了する。

【００３０】＜充電期間ｃ＞上記の放電期間ｂが終了す
ると同時に、充電期間ｃに入る。上記のように電圧レベ
ル検出部１００がオン信号を出力するので、スイッチ部
１２はスイッチオン状態となり、図５（ｃ）に示すよう
に、回路入力電圧によって電流ｉを流し、電力供給制御
回路５に続くコンデンサ６等に電力を供給し、充電期間
ａと同様に、コンデンサ６を充電する。一方、回路入力
電圧は図５（ｃ）のように次第に下降し、コンデンサ６
自体の持つ電圧が、回路入力電圧を上回ると、コンデン
サ６の放電が始まり、充電期間ｃが終了する。ここで、
実施例１の電力供給制御回路５の動作と異なるのは、充
電期間ｃの終了とともにスイッチ部１２がスイッチオン
からスイッチオフに変化しないことである。しかし、ス
イッチを切り替えなくとも、実施例１と同様の効果を実
現できる。

【００３１】＜放電期間ｄ＞上記の充電期間ｃが終了す
ると同時に、放電期間ｄに入る。放電期間ｂのようにコ
ンデンサ６が放電を始め、定電圧回路７に電力を供給す
る。そして、放電とともに図５（ｂ）のように次第に電
圧が下降していき、コンデンサ６の放電による電力の供
給が行われているうちに、回路入力電圧が再び上昇を始
める。放電期間ｄは、回路入力電圧がコンデンサ６自体
の持つ電圧を上回ったときに、コンデンサ６の充電が始
まり終了する。ここでも、スイッチ部１２のスイッチ切
り替えは行わない。以上の４つの期間に示したのサイク
ルを繰り返すことにより、定電圧回路７に一定電圧以上
の電力を供給し続ける。

【００３２】以上説明したように、実施例１と異なり、
放電期間ｄ中にスイッチ部１２をスイッチオフ状態にし
なくとも、同様の効果を得ることができる。また、電圧
レベル検出部１００は、回路入力電圧を検出し、回路入
力電圧が予め定められた電圧になったときにオン信号又
はオフ信号を出力するので、回路入力電圧の周波数が変
化したとしても、電力供給制御回路５がコンデンサ６を
適切に充電させることができる。例えば、５０［Ｈｚ］
の回路入力電圧用の電源回路に、６０［Ｈｚ］の回路入
力電圧を入力したとしても、上述のように、コンデンサ
６は回路入力電圧の立ち上がり時と、立ち下がり時に充
電されて、正常に動作することができる。

【００３３】また、この実施例２では、回路入力電圧、
すなわち入力端子５ａ・５ｂ間にかかる電圧、が所定の
電圧になったときに、スイッチ部１２がスイッチオン／
オフするようにしたが、回路入力電圧をコンデンサ６の
接続されている出力端子５ｃ・５ｄ間の電圧で検知し、
この出力端子５ｃ・５ｄ間の電圧が所定の電圧以下とな
ったときにスイッチ部１２がスイッチオンするようにし
てもよい。

【００３４】実施例３．以上の実施例は、交流の入力を
半波整流した場合について説明してきたが、この実施例
３では交流の入力を全波整流した場合について説明す
る。図６は、実施例３による電源回路を説明する図であ
る。図６において、図１と同一の符号は同一又は相当の
部分を表し、１３はこの電源回路に過大な電圧がかかっ
たときに、この過大な電圧から電源回路等を保護する過
電圧保護回路であり、２０１は交流電源から入力される
回路入力電圧を、全波整流する全波整流回路である。図
７は、実施例３による電源回路の電力供給制御回路５等
の入出力波形を説明する図である。図７において各波形
（ａ）〜（ｅ）は、図５に示した（ａ）〜（ｅ）までの
電圧、電流又はスイッチ動作に相当する。また、電力供
給制御回路５としては、実施例１において説明した図２
の電力供給制御回路５を使用してもよいし、図４の電力
供給制御回路５でもよいが、本実施例３では、基本構成
を実施例２で説明した電力供給制御回路５を用いること
にして、オン信号／オフ信号を出力するタイミングを次
の条件で決定する電力供給制御回路５を用いる。ただ
し、実施例１・２で説明した上昇時スイッチオフ電圧Ｖ
１・Ｖ１１と、下降時スイッチオン電圧Ｖ２・Ｖ２１を
同一の値にし、これら両者の電圧Ｖ１・Ｖ１１・Ｖ２・
Ｖ２１の役割を果たす電圧を、新たにスイッチ基準電圧
Ｖ３とする。＜スイッチ条件＞回路入力電圧がスイッチ基準電圧Ｖ３
以上であるとき、スイッチオフし、回路入力電圧がスイ
ッチ基準電圧Ｖ３以下であるとき、スイッチオンする。
上記スイッチ基準電圧Ｖ３は、図７（ａ）にＶ３で表示
されている。

【００３５】次に、この回路の動作について図６及び図
７を用いて説明する。実施例３では図１の三相交流電源
１の代わりに、単相の交流電源を使用している。この単
相交流電源による電圧を全波整流回路２０１で整流する
と図７（ａ）の波形のようになる。この波形に示された
回路入力電圧に対して電力供給制御回路５がどのように
動作するか、充電期間ｅと放電期間ｃとに分割して説明
する。また、実施例３による電源回路の基本動作は、実
施例２の放電期間ｄが非常に短くなったときの動作に相
当する、と考えることもできるので、以下にこの回路に
おける特徴的な事項について述べる。

【００３６】＜放電期間ｂ＞放電期間ｂは後述する充電
期間ｅの後に発生し、充電期間ｅ中にコンデンサ６に充
電した電気を放電する期間である。これは、実施例２で
説明したとおりである。＜充電期間ｅ＞充電期間ｅは、実施例２において説明し
た図５の充電期間ａと放電期間ｄと充電期間ｃとが、１
つになったものに相当する期間である。まず、回路入力
電圧がスイッチ基準電圧Ｖ３を下回ると、（図７（ａ）
において、放電期間ｂの終了時に示されている）、電力
供給制御回路５内のスイッチ部１２がスイッチオンし、
電力供給制御回路５を通じて、電流が流れコンデンサ６
及び定電圧回路７に電圧がかかる。このため、コンデン
サ６は充電される。この間、回路入力電圧は図７（ａ）
に示したように一旦下降した後、上昇し、やがてスイッ
チ基準電圧Ｖ３を上回る、（図７（ａ）において、充電
期間ｅの終了時に示されている）。このとき、電力供給
制御回路５は、上記のスイッチ条件に従って、スイッチ
オフし、電力供給制御回路５を通る電流を止め、充電期
間を終了する。そして再び、コンデンサ６によって電力
を供給する放電期間ｂに入る。ただし、充電期間ｅ中、
一時的に回路入力電圧がコンデンサ６自体の持つ電圧よ
りも低くなることがあるが、例えば電圧０［Ｖ］、この
ときは、一時的にコンデンサ６からの放電によって、定
電圧回路７に電力を供給する期間がわずかに発生する。

【００３７】この実施例３による電源回路では、例え
ば、図３や図５に示すような入出力をする電源回路に比
べ、充電期間における電力供給制御回路５、定電圧回路
７等にかける電圧を低くすることができ、電力供給制御
回路５、定電圧回路７等で消費される損失電力を少なく
することができる効果がある。その理由は、コンデンサ
６は充電期間ｅ中に、放電期間ｂ中定電圧回路７へ電力
を供給するのに十分な電圧を得るまで充電される必要が
あるが、この充電には所定の充電時間が必要になる。図
３や図５に示したような入出力を行う電源回路では、回
路入力電圧の半波の立ち上がり又は立ち下がり部分に、
別々に充電を行っているので、上記の必要な充電時間を
設定すれば、回路入力電圧の本実施例３に比べ高電圧の
部分にまで、充電期間ａ・ｂとしなければならない。そ
れに対し、本実施例３では、充電期間ｅは、回路入力電
圧の立ち下がりと立ち上がりとを連続した充電期間とす
ることができるので、上記の必要な充電時間を設定する
場合には電圧の低い部分が短期間に２回訪れ、この期間
に充電することで、電圧の低い期間に充電をすることが
できる。図５と図７との比較でいえば、図５（ａ）の下
降時スイッチオン電圧Ｖ２１及び上昇時スイッチオフ電
圧Ｖ１１と図７（ａ）のスイッチ基準電圧Ｖ３との比較
では、Ｖ３＜Ｖ１１、Ｖ３＜Ｖ２１、となる。充電期間
ｅを詳しく見れば、充電期間ｅ中に、わずかに放電期間
が入ることがあるので、連続した充電期間ではないこと
があるが、このわずかな放電期間中の放電により電圧が
わずかに下がったところですぐに、回路入力電圧が高く
なり、再び充電による電圧の大きな上昇が始まるので、
わずかな放電が入ることによる上記必要な充電時間の延
長は少なく、上述した効果を得ることができる。

【００３８】また、本実施例３では、図６に示したよう
に過電圧保護回路１３が備わっている。この過電圧保護
回路は回路入力電圧が異常に高くなったときに、電力供
給制御回路５、コンデンサ６、定電圧回路７等を過電圧
から保護する役目がある。機能的には、過電圧保護回路
１３に入力される電圧が一定以上となったときには、過
電圧保護回路１３の２つの入力端子間に、この回路に続
くフィルタＡ４等をバイパスする電流を流すことにより
電圧を適正なものに抑える。特に、上述のように充電部
として小さいコンデンサ６を用いた場合には、このコン
デンサ６の耐電圧能力も弱くなるので、瞬時に高電圧が
かかる場合を想定してこのような過電圧保護回路１３を
設けるとよい。

【００３９】実施例４．図８は２つの電源回路を制御回
路９に接続したインバータ装置の構成図である。図８に
おいて、図１と同一の符号は同一又は相当の部分を表
す。上述の実施例１では三相交流電源１の一相分から電
力を取り出していたが、図８に示すように三相交流電源
１の３つの出力端子のうち、２つの出力端子を２つの電
源回路にそれぞれ接続することによって、実施例１より
も大きな電力を得ることができる。

【００４０】実施例５．次に、図１に示した電力供給制
御回路５の他の実施例である実施例５について、図９を
用いて説明する。図９は電力供給制御回路５の詳細を説
明した図である。図９において、図４と同一の符号は同
一又は相当の部分を示し、１０１は図４の電圧レベル検
出部１００に相当する機能を有するが、回路入力電圧を
入力端子５ａ・５ｂ間の電圧と、出力端子５ｃ・５ｄ間
の電圧を用いて検出する入出力端子電圧レベル検出部で
ある。回路入力電圧の電圧レベルを検出してスイッチ部
１２を駆動する点は、他の実施例と同様であるので、以
下の説明では、この実施例の特徴的な動作について説明
する。この実施例５の入出力端子電圧レベル検出部１０
１は、入力端子５ａ・５ｂ間にかかる電圧のみならず、
コンデンサ６の電圧をも考慮してスイッチ部１２のスイ
ッチオン／オフを制御する。まず、図３の充電期間ａに
おいては、入力端子５ａ・５ｂ間の電圧でスイッチオン
信号を出力するタイミングを計り、オン信号を出力しス
イッチ部１２をスイッチオンさせる。一方、コンデンサ
６の接続されている出力端子５ｃ・５ｄ間の電圧を検出
して、出力端子５ｃ・５ｄ間の電圧が上昇時スイッチオ
フ電圧Ｖ１を上回るときにスイッチオフ信号をスイッチ
部１２に出力し、スイッチ部１２をスイッチオフさせ
る。また、図４の充電期間ｃにおいては、入力端子５ａ
・５ｂ間が下降時スイッチオン電圧Ｖ２を下回ったとき
にオフ信号を出力して、スイッチ部１２をオンさせる。
一方、出力端子５ｃ・５ｄ間の電圧が０となったときに
オフ信号を出力し、スイッチ部をスイッチオフさせる。

【００４１】以上実施例５による電源回路によれば、充
電期間（例えば、図３・図７における充電期間ａ・ｃ・
ｅ）において、コンデンサ６の電圧が予め定められた電
圧に達すれば、スイッチ部１２がスイッチオフとなり、
例えば、電力供給制御回路５、コンデンサ６、定電圧回
路７等における消費電力をより抑えることができる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
以下のような効果を奏する。入力電圧がスイッチオン電
圧以上から以下となったこときにスイッチオン信号を出
力し、上記入力電圧がスイッチオフ電圧以下から以上と
なったときにスイッチオフ信号を出力する電圧検出部
と、この電圧検出部からの信号によって動作するスイッ
チ部と、スイッチオフのときに放電する畜電部と備える
ことにより、入力電圧の立ち上がり時に、蓄電部が充電
し、この充電後、スイッチオフ信号が出力され、蓄電器
が放電を始め、そして、入力電圧の立ち下がり時にスイ
ッチオン信号が出力され、蓄電器が充電された後、再び
放電を始め、充電器が所定の電圧以上を保持する時間を
短縮するため、充電器に必要な蓄電容量を減らすことが
できる。

【００４３】さらに、入力電圧が所定の電圧以上となっ
たときに蓄電部にかかる電圧を抑制する過電圧保護回路
を有することにより、耐電圧能力の低い蓄電部に過大な
電圧がかからないため、上記蓄電器を過大な電圧から守
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１による電源回路を用いた
インバータ装置の構成図である。

【図２】この発明の実施例１による電力供給制御回路
を説明する機能ブロック図である。

【図３】この発明の実施例１による電力供給制御回路
等の入出力波形を説明する波形図である。

【図４】この発明の実施例２による電力供給制御回路
を説明する機能ブロック図である。

【図５】この発明の実施例２による電力供給制御回路
等の入出力波形を説明する図である。

【図６】この発明の実施例３による電力供給制御回路
を説明する機能ブロック図である。

【図７】この発明の実施例３による電力供給制御回路
等の入出力波形を説明する図である。

【図８】この発明の実施例４による２つの電源回路を
用いたインバータ装置の構成図である。

【図９】この発明の実施例５による電力供給制御回路
を説明する機能ブロック図である。

【図１０】従来の電源回路を説明する図である。

【図１１】従来の電源回路による入出力波形を説明す
る図である。

【符号の説明】

１三相交流電源、２モータ、３インバータ主回
路、４フィルタＡ、５電力供給制御回路、６コ
ンデンサ、７定電圧回路、８フィルタＢ、９
インバータ制御回路、１０下降時電圧レベル検出
部、１１上昇時電圧レベル検出部、１２スイッチ
部、１００電圧レベル検出部、１０１入力出力電圧
レペル検出部２００ダイオード

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力電圧が予め定められたスイッチオン
電圧以上から以下となったときにスイッチオン信号を出
力し、上記入力電圧が予め定められたスイッチオフ電圧
以下から以上となったときにスイッチオフ信号を出力す
る電圧検出部と、上記電圧検出部からの上記スイッチオ
ン信号によりスイッチオンし、上記入力電圧を外部へ出
力して電源を供給するとともに、上記電圧検出部からの
上記スイッチオフ信号によりスイッチオフし、上記入力
電圧を外部へ出力するのを抑制するスイッチ部と、この
スイッチ部が出力した電圧によって充電されるととも
に、上記スイッチ部がスイッチオフしているときに電源
を外部へ供給する畜電部と、を備える電源回路。
【請求項２】入力電圧が所定の電圧以上となったとき
に蓄電部にかかる電圧を抑制する過電圧保護回路を有す
ることを特徴とする請求項１に記載の電源回路。