JP2000253663A

JP2000253663A - 直流電源装置

Info

Publication number: JP2000253663A
Application number: JP11053636A
Authority: JP
Inventors: Tetsuro Ikeda; 哲朗池田; Kenzo Danjo; 謙三檀上; Yuji Ikejiri; 裕司池尻
Original assignee: Sansha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Sansha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1999-03-02
Filing date: 1999-03-02
Publication date: 2000-09-14
Anticipated expiration: 2019-03-02
Also published as: JP3390688B2; US6188585B1

Abstract

(57)【要約】【課題】入力商用交流電圧の値が様々な値であって
も、直流電源装置を小型化する。【解決手段】商用交流電圧を第１の直流電圧に交流−
直流変換器４が変換する。制御信号が供給されている期
間に導通するスイッチング素子10a 乃至10d を具備し、
スイッチング素子10a 乃至10d の導通、非導通に基づい
て第１の直流電圧を高周波電圧にインバータ10が変換す
る。この高周波電圧を変圧器12が変圧する。変圧された
高周波電圧を第２の直流電圧に高周波−直流変換器16が
変換し、負荷22に供給する。前記制御信号を休止期間を
おいて繰り返し制御器14が発生する。制御器は、制御信
号が発生してから次に制御信号が発生するまでの周期が
一定であり、前記休止期間の長さが商用交流電圧の値が
大きい程、長くなるように設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直流電源装置に関
し、特に直流電圧を高周波電圧に変換する直流−高周波
変換装置を備えるものに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、溶接用直流電源装置、切断用直
流装置、充電器、メッキ用直流電源装置、通信用直流電
源装置及び放電灯点灯用直流電源装置等には、小型軽量
化を図るために、直流電圧を高周波電圧に変換する直流
−高周波変換器を有するものがある。

【０００３】このような直流電源装置では、商用交流電
圧が入力側の交流−直流変換器によって直流電圧に変換
される。この直流電圧は、直流−高周波変換装置によ
り、例えば数ｋＨｚ乃至１００ｋＨｚの高周波電圧に変
換される。この高周波電圧は高周波変圧器の１次巻線に
供給される。これによって、高周波変圧器の２次巻線に
所定の電圧の高周波電圧が誘起される。２次巻線の高周
波電圧は、高周波−直流変換器によって直流電圧に変換
され、この直流電圧は、負荷に供給される。

【０００４】直流−高周波変換器は、ＩＧＢＴ、ＦＥ
Ｔ、バイポーラトランジスタ等の少なくとも１台の半導
体スイッチング素子を有している。このスイッチング素
子が、ＰＷＭ制御され、即ち、制御信号が供給されてい
る期間に導通させられ、制御信号が非供給の期間に非導
通とさせられることにより、直流電圧が高周波電圧に変
換される。

【０００５】負荷に供給される負荷電流が電流検出器に
よって検出され、電流検出器からの負荷電流を表す検出
信号が制御装置に供給される。制御装置は、この検出信
号が予め定めた基準信号と等しくなるように、直流−高
周波変換器の半導体スイッチング素子をＰＷＭ制御する
ための制御信号を間隔を置いて半導体スイッチング素子
に供給する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】商用交流電源の電圧
は、国や地域によって異なり、例えば１８０Ｖ、２００
Ｖまたは２２０Ｖの場合がある。これらのいずれの電圧
が供給されるかによって、入力側の交流−直流変換器の
直流出力電圧、直流−高周波変換器の高周波電圧のピー
ク値、変圧器の２次電圧、高周波−直流変換器の直流出
力電圧は、それぞれ異なった値となる。

【０００７】例えば、図８に示すように、商用交流電圧
が１８０Ｖの場合のこの直流電源装置の出力電圧と出力
電流の静特性は、実線で表され、２００Ｖの場合の静特
性は、一点鎖線で表され、２２０Ｖの場合の静特性は、
破線で表される。これから明らかなように、商用交流電
圧が高いほど、出力電圧の値が大きくなる。

【０００８】また、高周波変圧器には、半導体スイッチ
ング素子の導通及び非導通の繰り返しによって、図９に
示すように、パルス電圧が繰り返し印加される。しか
し、各パルス電圧の間には、非発生期間が必要であり、
その最小間隔ｔｄは、同図に実線で示すように交流電源
電圧が１８０Ｖと低い場合でも、一点差線で示すように
２００Ｖと中間の値の場合でも、破線で示すように２２
０Ｖと高い値の場合でも、一定の値である。

【０００９】一方、高周波変圧器の巻き数ｎは、磁気飽
和を起こさないために数１によって決定される。

【数１】但し、Ｅｍａｘは変圧器への最大入力電圧、Ｔｏｎ（ｍ
ａｘ）は入力電圧の最大入力時間、ΔＢは変圧器の鉄心
における磁束密度、Ｓは鉄心の断面積である。ここで、
ｔｄは通常、常に一定値であり、制御信号の周期は一定
値であるので、Ｔｏｎ（ｍａｘ）は一定値となる。従っ
て、様々な商用交流電圧が入力される場合、これら商用
交流電圧のうち最も大きな値のものよって決まるＥｍａ
ｘは大きくなり、これが大きくなればなるほど、巻き数
ｎが多くなり、鉄心の断面積、即ち、変圧器のサイズが
大きくなる。

【００１０】この直流電源装置は、小型化するために、
直流電圧を一旦高周波電圧に変換し、かつ高周波変圧器
を用いているが、入力商用交流電圧の値が様々な値であ
ると、電源装置を小型化することができないという問題
がある。

【００１１】また、電源装置を小型化するために、入力
側の交流−直流変換器の出力側と、直流−高周波変換器
の入力側との間に、昇圧コンバータまたは降圧コンバー
タを設け、それらの出力電圧が一定値になるように、昇
圧コンバータや降圧コンバータを制御する方法もある。
しかし、比較的大きな電流を昇圧コンバータや降圧コン
バータで制御するので、大容量のスイッチング制御素子
を昇圧コンバータや降圧コンバータに使用しなければな
らず、さらに回路が複雑になるという問題がある。

【００１２】本発明は、回路が複雑にならずに、小型化
することができる直流電源装置を提供することを目的と
する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明による直流電源装
置は、商用交流信号を第１の直流信号に変換する交流−
直流変換器を有している。商用交流信号として、それぞ
れ異なる複数の電圧値を持つもののうち選択されたもの
を供給することができる。第１の直流信号を高周波信号
に直流−高周波変換器が変換する。この直流−高周波変
換器は、制御信号が供給されている期間に導通するスイ
ッチング素子を具備し、前記スイッチング素子の導通、
非導通に基づいて変換を行う。この直流−高周波変換器
として、例えばインバータまたはスイッチングレギュレ
ーターを使用することができる。前記高周波信号を変成
器が変成する。この変成器によって変成された高周波信
号を高周波−直流変換器が第２の直流信号に変換し、負
荷に供給する。前記制御信号を制御器が休止期間をおい
て繰り返し発生する。前記制御器は、前記休止期間の長
さが前記商用交流信号の電圧値が大きい程、長くなるよ
うに設定されている。なお、制御信号が発生してから次
に制御信号が発生するまでの期間、即ち制御信号の周期
は、一定である。

【００１４】この直流電源装置では、商用交流信号の電
圧値が大きい程、休止期間が長くなる。商用交流信号の
電圧値が大きければ、変成器に入力される電圧値が大き
くなる。また、商用交流信号の電圧値が大きければ、休
止期間が長くなり、制御信号の周期が一定であるので、
制御信号の発生期間は短くなる。言い換えれば、変成器
に入力される電圧が大きいほど、変成器に電圧が供給さ
れる期間が短くなる。従って、変成器の１次巻線の巻き
数を減少させることができ、昇圧コンバータや降圧コン
バータを使用することなく、直流電源装置を小型化する
ことができる。

【００１５】前記制御器は、前記商用交流信号を入力
し、その電圧値に比例した値を持つ休止期間制御信号を
生成する休止期間制御信号発生器を有し、休止制御信号
に応じて休止期間を決定する。

【００１６】この場合、商用交流信号が入力されている
限り、休止期間制御信号が発生し、制御信号間には常に
休止期間が存在する。そして、この休止期間は、最も短
いときであっても、商用交流信号の電圧値に応じた長さ
を持つ。

【００１７】前記制御器は、前記制御信号として、少な
くとも第１及び第２の制御信号を交互に繰り返し発生す
るものとできる。前記直流−高周波変換器は、第１及び
第２の半導体スイッチング素子を少なくとも有してい
る。第１の半導体スイッチング素子は、第１の制御信号
が供給されている期間に導通し、第１の極性で前記変成
器に前記第１の直流信号を供給する。第２の半導体スイ
ッチング素子は、第２の制御信号が供給されている期間
に導通し、第１の極性と逆の極性で前記変成器に前記第
１の直流信号を供給する。前記制御器は、第１の制御信
号の発生期間と第２の制御信号の発生期間との間及び第
２の制御信号の発生期間と第１の制御信号の発生期間と
の間に、前記休止期間を有するように、第１及び第２の
制御信号を発生する。第１の制御信号の発生期間と休止
期間との和、第２の制御信号の発生期間と休止期間との
和は、それぞれ一定値であることが望ましい。

【００１８】この場合、第１の制御信号の発生後、第２
の制御信号の発生までの休止期間と、第２の制御信号の
発生後、第１の制御信号の発生までの休止期間との長さ
が、それぞれ商用交流信号の電圧値が大きい程、長くさ
れる。従って、商用交流信号の電圧値が大きい程、第１
及び第２の制御信号の発生期間が短くなり、小型の高周
波変成器を使用できる。

【００１９】さらに、前記制御器は、前記商用交流信号
を入力し、その電圧値に比例した値を持つ休止期間制御
信号を生成する休止期間制御信号発生器と、予め定めた
周期を持つ鋸歯状波信号を発生する鋸歯状波信号発生器
と、前記鋸歯状波信号の値が前記休止期間制御信号の値
から一方の方向に離れて再び休止期間制御信号の値に戻
るまでの期間を前記休止期間とする比較器とを、具備す
るものとできる。

【００２０】この場合、商用交流信号の電圧値に比例し
た休止期間制御信号が生成され、これと鋸歯状波信号と
が比較器によって比較される。鋸歯状波信号が休止期間
制御信号から一方の方向に離れ再び戻る場合と、鋸歯状
波信号が休止期間制御信号から他方の方向に離れ、再び
戻る場合とがある。一方の方向に離れて戻るまでの期間
が休止区間であり、他方の方向に鋸歯状波信号は繰り返
し発生されているので、１つの鋸歯状波信号と休止期間
制御信号との比較によって、第１または第２の制御信号
が発生し、第１の制御信号と第２の制御信号との間、及
び第２の制御信号と第１の制御信号との間に、休止期間
が形成される。そして、休止期間は、商用交流信号の電
圧の値が大きい程、長くなり、変成器を小型化すること
ができる。

【００２１】また、前記制御器は、上記と同様な休止期
間制御信号発生器と、鋸歯状波信号発生器とを有し、さ
らに前記負荷に供給される出力信号を検出し、出力検出
信号を生成する検出器と、前記出力検出信号及び前記休
止期間制御信号の和と、予め定めた基準信号との誤差を
表す誤差信号を、上述したような比較器に供給する誤差
信号生成器とを、有するものとできる。

【００２２】この場合、負荷の出力信号を基準信号に対
応した値にすることができる上に、商用交流信号の電圧
が大きいほど、休止期間を長くすることができ、変成器
を小型化することができる。

【００２３】休止期間制御信号発生器は、前記商用交流
信号の電圧を直流電圧に変換する交流−直流変換器を有
するものとできる。この場合、商用交流信号の値に比例
した直流電圧を休止期間制御信号として使用することが
でき、商用交流信号の電圧が変動したとしても、その変
動に追従して休止期間を制御することができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明の１実施の形態の直流電源
装置は、例えば商用交流電源の電圧値が異なる様々な国
若しくは地域において使用可能とされたもので、電源入
力端子２ａ、２ｂを有している。電源入力端子２ａ、２
ｂには、例えば単相商用交流電源（図示せず）が接続さ
れる。この単相商用交流電源は、例えば１８０Ｖ、２０
０Ｖまたは２２０Ｖの交流電圧を発生する。なお、単相
商用交流電源に代えて、三相商用交流電源を使用するこ
ともできる。

【００２５】電源入力端子２ａ、２ｂに印加された商用
交流電圧は、交流−直流変換器４の整流回路６によって
整流される。この整流回路６としては、半波整流回路ま
たは全波整流回路を使用することができる。整流回路６
の出力電圧は、交流−直流変換器４の平滑回路８によっ
て平滑される。平滑回路８は、平滑コンデンサを含んで
いる。即ち、商用交流電圧は、交流−直流変換器４によ
って直流電圧に変換される。

【００２６】交流−直流変換器４からの直流電圧は、直
流−高周波変換器、例えばインバータ１０に供給され、
高周波電圧に変換される。このインバータ１０は、半導
体スイッチング素子、例えばＩＧＢＴ１０ａ乃至１０ｄ
を有している。なお、ＩＧＢＴに代えて、電力ＦＥＴ、
電力バイポーラトランジスタを使用することもできる。
各ＩＧＢＴ１０ａ乃至１０ｄは、それらのコレクタ−エ
ミッタがフルブリッジ回路の各辺を構成するように接続
されている。ＩＧＢＴ１０ａのエミッタとＩＧＢＴ１０
ｂのコレクタとの接続点と、ＩＧＢＴ１０ｃのエミッタ
とＩＧＢＴ１０ｄのコレクタとの接続点との間に、変成
器、例えば高周波変圧器１２の１次巻線１２ｐが負荷と
して接続されている。

【００２７】ＩＧＢＴ１０ａ、１０ｄに後述する制御器
１４から制御信号、例えば第１の制御信号が供給された
とき、ＩＧＢＴ１０ａ、１０ｄが導通し、高周波変圧器
１２の１次巻線１２ｐには、ＩＧＢＴ１０ａから１次巻
線１２ｐを介してＩＧＢＴ１０ｄに電流が流れる。ま
た、ＩＧＢＴ１０ｃ、１０ｂに制御信号、例えば第２の
制御信号が供給されたとき、ＩＧＢＴ１０ｃから１次巻
線１２ｐを介してＩＧＢＴ１０ｂに電流が流れる。第１
の制御信号と第２の制御信号とは、交互に繰り返し発生
しているので、高周波変圧器１２の２次巻線１２ｓに
は、矩形波の高周波電圧が誘起される。なお、ＩＧＢＴ
１０ｃ、１０ｄに代えて、コンデンサを使用し、ハーフ
ブリッジ型のインバータを使用することもできる。

【００２８】高周波変圧器１２の２次巻線１２ｓに誘起
された高周波電圧は、高周波−直流変換器１６の整流回
路１８によって整流され、高周波−直流変換器１６の平
滑回路、例えば平滑用リアクトル２０によって平滑さ
れ、出力端子２１Ｐ、２１Ｎを介して負荷２２に供給さ
れる。整流回路１８としては、半波整流回路または全波
整流回路を使用することができる。負荷２２としては、
例えば、直流アーク溶接機または直流アーク切断機の母
材とトーチとからなるアーク負荷を使用することができ
る。

【００２９】高周波−直流変換器１６から負荷２２に供
給されている出力信号、例えば出力電流が、出力検出
器、例えば出力電流検出器２４によって検出される。出
力電流検出器２４は、検出された出力電流の値を表す出
力検出信号を生成する。出力電流検出器２４からの出力
電流検出信号は、制御器１４に供給される。なお、出力
電流検出器２４に代えて、負荷２２に供給される出力電
圧を検出し、出力電圧を表す出力電圧検出信号を生成す
る出力電圧検出器、または負荷２２に供給される出力電
力を検出し、出力電力を表す出力電力検出信号を生成す
る出力電力検出器を使用することもできる。

【００３０】制御器１４には、電源入力端子２ａ、２ｂ
に印加された交流電圧の値に比例した休止期間制御信号
も供給されている。この休止期間制御信号は、電源入力
端子２ａ、２ｂに印加された交流電圧を、休止期間制御
信号生成器２６の交流−直流変換器２８によって直流電
圧に変換される。この交流−直流変換器２８は、整流回
路と平滑回路とからなる。この直流電圧は、休止期間制
御信号生成器２６の増幅器、例えば直流増幅器３０に入
力電圧として供給される。この直流増幅器３０の出力電
圧は、図２に示すように入力された直流電圧に比例した
直流電圧を休止期間制御信号として出力するものであ
る。

【００３１】従って、この休止期間制御信号は、電源入
力端子２ａ、２ｂに供給された商用交流電圧の値が１８
０Ｖの場合、最も小さく、２２０Ｖの場合、最も大き
く、２００Ｖの場合、両者の中間の値となる。また、商
用交流電圧の定格値が１８０Ｖであって、この値から実
際の商用交流電圧が変動した場合でも、その変動に追従
して、休止期間制御信号は変化する。

【００３２】図３に示すように、制御器１４は、誤差増
幅器３２を含み、誤差増幅器３２には、出力電流検出信
号が供給されている。更に、誤差増幅器３２には、基準
信号発生器３４からの基準信号も供給されている。この
基準信号は、出力電流として出力しようと予め定められ
た電流値に対応する電圧値を有するものである。誤差増
幅器３２は、出力電流検出信号と基準信号との誤差を表
す誤差信号を生成し、加算器３６に供給する。

【００３３】加算器３６には、直流増幅器３０からの休
止期間制御信号も供給されている。従って、加算器３６
は、上記誤差信号と休止期間制御信号との代数和を表す
加算出力信号を生成する。

【００３４】この加算出力信号は、比較器３８に供給さ
れる。比較器３８には、鋸歯状波発生器４０から図４
（ａ）に示すような鋸歯状波信号が供給されている。鋸
歯状波信号は、予め定められた周期、例えば数ｋＨｚ乃
至数百ｋＨｚに相当する周期で繰り返し発生される。比
較器３８は、鋸歯状波信号が加算出力信号以上となった
とき、図４（ｂ）に示すように第１の状態、例えばＨレ
ベルの出力信号を発生し、鋸歯状波信号が加算出力信号
未満となったとき、第２の状態、例えばＬレベルの出力
信号を発生する。なお、鋸歯状波信号が加算出力信号以
上となったとき、Ｌレベルの出力信号を発生し、加算出
力信号未満となったとき、Ｈレベルの出力信号を発生す
るようにもできる。

【００３５】比較器３８の出力信号がＨレベルである期
間、及びＬレベルである期間は、加算出力信号の値に応
じて変化し、加算出力信号の値が大きいと、比較器３８
の出力信号がＨレベルとなる期間は短く、Ｌレベルとな
る期間は長くなる。逆に加算出力信号の値が小さいと、
比較器３８の出力信号がＨレベルとなる期間が長く、Ｌ
レベルとなる期間は短くなる。いずれの場合でも、Ｈレ
ベルである期間とＬレベルである期間との和は、鋸歯状
波信号の１周期に等しい。

【００３６】この出力信号は、図３に示す駆動部４２の
２つの２入力アンドゲート４６、４８の一方の入力端子
に供給される。アンドゲート４６の他方の入力端子に
は、発振器５０から第１のパルス信号が供給されてい
る。アンドゲート４８の他方の入力端子には、発振器５
０から第２のパルス信号が供給されている。第１及び第
２のパルス信号は、図４（ｃ）、（ｄ）に示すように、
鋸歯状波信号の２倍の周期を持ち、互いに逆相であり、
鋸歯状波信号と同期している。

【００３７】従って、同図（ｅ）に示すように、第１の
パルス信号と比較器３８の出力信号が共にＨレベルの期
間に、アンドゲート４６はＨレベルの出力信号を発生
し、このＨレベルの出力信号が第１の制御信号としてＩ
ＧＢＴ１０ａ、１０ｄに供給される。同図（ｆ）に示す
ように、第２のパルス信号と比較器３８の出力信号が共
にＨレベルの期間に、アンドゲート４８はＨレベルの出
力信号を発生し、このＨレベルの出力信号が、第２の制
御信号としてＩＧＢＴ１０ｂ、１０ｃに供給される。

【００３８】第１の制御信号と第２の制御信号が共に発
生していない期間、即ちアンドゲート４６、４８の出力
信号が共にＬレベルの期間が、休止期間となる。これ
は、比較器３８の出力信号がＬレベルである期間と一致
している。従って、この休止期間は、加算器３６の加算
出力信号の値に応じて変化する。

【００３９】図５（ａ）に実線で示したのは、商用交流
電圧が１８０Ｖの場合の加算出力信号であり、一点鎖線
で示したのは、商用交流電圧が２００Ｖの場合の加算出
力信号であり、破線で示したのは、商用交流電圧が２２
０Ｖの場合である。いずれの場合も、加算器３６に誤差
増幅器３２から供給される誤差信号の値は等しいとす
る。商用交流電圧が１８０Ｖと低く、加算出力信号が小
さい場合には、同図（ｂ）に示すように、比較器３８の
出力信号がＬレベルである期間は短くなる。商用交流電
圧が２２０Ｖと高く、加算出力信号が大きい場合には、
同図（ｄ）に示すように、比較器３８の出力信号がＬレ
ベルである期間は長くなる。また、商用交流電圧が２０
０Ｖと中間の値であり、加算出力信号が中間の値である
場合、同図（ｃ）に示すように、比較器３８の出力信号
がＬレベルである期間も、前記２つの場合の中間の値と
なる。この比較器３８の出力信号がＬレベルである期間
に一致した休止期間が得られる。なお、誤差増幅器３２
の出力信号が加算器３４の出力信号に含まれているの
で、基準信号が表す電流に出力電流に一致するように、
フィードバック制御が行われている。

【００４０】休止期間は０になることはなく、常に存在
する。例えば誤差増幅器３２の出力信号が０であると
き、即ち基準信号が表す電流に出力電流が一致している
ときでも、直流増幅器３０から商用交流電圧に比例した
値の休止期間制御信号が制御部１４に供給されているの
で、加算器３４の出力は０ではない。この場合でも、例
えば商用交流電圧が１８０Ｖの場合、加算器３４の出力
信号は、図６（ａ）に実線で示すような値となり、商用
交流電圧が２００Ｖの場合、同図（ａ）に一点差線で示
すような値となり、２２０Ｖの場合、同図（ａ）に破線
で示すような値となる。即ち、商用交流電圧の値が高く
なればなるほど、加算器３４の出力信号も大きくなる。
従って、比較器３８の出力信号がＬレベルである期間
も、同図（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、商用交
流電圧が高くなればなるほど、長くなる。

【００４１】従って、基準信号が表す電流値に出力電流
値が一致している状態においても、図７に実線で示すよ
うに商用交流電圧が１８０Ｖと低い場合には、休止期間
が短く、ＩＧＢＴ１０ａ乃至１０ｄに低い直流電圧が交
流−直流変換部４から供給される期間が長くなる。同図
に破線で示すように商用交流電圧が２２０Ｖと高い場合
には、休止期間が長く、ＩＧＢＴ１０ａ乃至１０ｄに高
い直流電圧が交流−直流変換部４から供給される期間が
短くなる。同図に一点差線で示すように、商用交流電圧
が２００Ｖと中間の値であると、休止期間も中間の値と
なり、ＩＧＢＴ１０ａ乃至１０ｄに交流−直流変換部４
から中間の値の直流電圧が印加される期間も中間の値と
なる。

【００４２】この直流電源装置の出力電圧Ｖｏは、数２
によって表される。

【数２】

【００４３】但し、Ｖ１は高周波変圧器１２の１次電
圧、ｎは高周波変圧器１２の巻き数比、Ｔは鋸歯状波信
号の周期、Ｔｄは休止期間、ＴｏｎはＩＧＢＴ１０ａ乃
至１０ｄの導通期間である。Ｔは一定であり、ｎも一定
である。従って、Ｖ１＊Ｔｏｎを一定にすれば、出力電
圧は一定となる。図８に実線、一点鎖線、破線で示すよ
うに、Ｖ１は、この直流電源装置に入力される商用交流
電圧の値が大きくなれば、大きくなる。同図に示すよう
に、休止期間Ｔｄは、商用交流電圧の値が大きくなれば
長くなり、結果として導通期間Ｔｏｎも商用交流電圧の
値が大きくなれば短くなる。

【００４４】この休止期間が最も短いとき、逆に言うと
導通期間が最も長くなるのは、誤差信号の値が０のとき
である。このときでも、上述したように入力商用交流電
圧の値が大きいほど、導通期間は短くなる。数１で言う
Ｅｍａｘは、入力商用交流電圧の値によって決まり、同
Ｔｏｎ（ｍａｘ）は誤差信号が０の場合の導通期間によ
って決まる。この場合、入力商用交流電圧の値が１８０
Ｖ、２００Ｖまたは２２０Ｖいずれの値であっても、直
流増幅器３０の利得を適切に選択すると、Ｅｍａｘ＊Ｔ
ｏｎ（ｍａｘ）を予め定めた値とすることができる。

【００４５】従って、巻き数比ｎを高周波変圧器１２を
小型にすることが可能な値に選択することができる。し
かも、電源装置を小型化するために、平滑回路８とイン
バータ１０との間に昇圧コンバータや降圧コンバータ及
びこれらの制御部を設ける必要がなく、この点からもこ
の直流電源装置を小型化することができる。

【００４６】上記の実施の形態の直流電源装置では、入
力商用交流電圧を１８０Ｖ、２００Ｖ、２２０Ｖのうち
いずれかとしたが、これに限ったものではなく、例えば
１００Ｖと４００Ｖとしてもよいし、２００Ｖと４００
Ｖとすることもできる。また、世界中には１００Ｖ、１
１５Ｖ、２００Ｖ、２２０Ｖ、３８０Ｖ、４００Ｖ、４
４０Ｖ等の種々の電圧が使用されているが、これら全て
の電圧に対応させるようにすることもできる。なお、こ
の場合、直流増幅器３０に代えて、交流−直流変換器２
８からの直流電圧をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変
換器と、このＡ／Ｄ変換器からのディジタル信号に対応
したディジタル休止期間制御信号を記憶したメモリと、
このメモリから読み出されたディジタル休止期間制御信
号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器とを設けても
良い。無論、上記の実施の形態の直流電源装置におい
て、Ａ／Ｄ変換器と、メモリと、Ｄ／Ａ変換器とを用い
ても良い。

【００４７】さらに、上記の実施の形態の直流電源装置
では、電流検出器２４によって検出した出力電流検出信
号を制御部１４に供給したが、電流検出器２４に代え
て、出力電圧または出力電力を検出し、検出信号を制御
部１４に供給する電圧検出器または電力検出器を設けて
も良い。また、上記の実施の形態では、出力電流検出信
号を用いて、インバータ１０をフィードバック制御した
が、フィードバック制御を行わなくても良い。この場
合、直流増幅器３０の出力信号を比較器３８に直接に供
給するようにすればよい。また、上記の実施の形態の直
流電源装置では、インバータ１０を使用したが、これに
代えて、スイッチングレギュレータを使用することもで
きる。

【００４８】

【発明の効果】以上のように、本発明による直流電源装
置によれば、入力される商用交流電圧の値が様々な値の
うち選択されたものであっても、使用される変成器に小
型のものを使用することができ、直流電源装置を小型化
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施の形態の直流電源装置のブロッ
ク図である。

【図２】図１の直流増幅器の入力電圧と出力電圧との関
係を示す図である。

【図３】図１の直流電源装置の制御部の詳細なブロック
図である。

【図４】図１の直流電源装置の各部の波形図である。

【図５】図１の直流電源装置において入力商用交流電圧
の値が１８０Ｖ、２００Ｖ、２２０Ｖであって誤差増幅
器が０でない誤差出力を生じている場合の鋸歯状波信号
発生器からの鋸歯状波信号、比較器３８の出力信号を示
す図である。

【図６】図１の直流電源装置において入力商用交流電圧
の値が１８０Ｖ、２００Ｖ、２２０Ｖであって誤差増幅
器が０の誤差出力を生じている場合の鋸歯状波信号発生
器からの鋸歯状波信号、比較器３８の出力信号を示す図
である。

【図７】図１の直流電源装置において入力商用交流電圧
の値が１８０Ｖ、２００Ｖ、２２０Ｖの場合に高周波変
圧器に供給される入力電圧を示す図である。

【図８】従来の直流電源装置の一例における異なる商用
交流電圧が入力されている場合の出力電流と出力電圧と
の関係を示す図である。

【図９】従来の直流電源装置の一例における異なる商用
交流電圧が入力されている場合におけるこの直流電源装
置に使用されている変圧器の入力電圧を示す図である。

【符号の説明】

４交流−直流変換器１０インバータ（直流−高周波変換器）１２高周波変圧器（変成器）１４制御部１６高周波−直流変換器２６休止制御信号生成器

フロントページの続き (72)発明者池尻裕司大阪府大阪市東淀川区西淡路３丁目１番56 号株式会社三社電機製作所内Ｆターム(参考） 5H007 AA00 BB03 CA01 CB05 CC32 DA05 DC02 DC05 EA02 5H730 AA15 BB27 BB57 CC01 DD03 EE01 FD11 FD31 FF02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】商用交流信号を第１の直流信号に変換す
る交流−直流変換器と、制御信号が供給されている期間に導通するスイッチング
素子を具備し、前記スイッチング素子の導通、非導通に
基づいて前記第１の直流信号を高周波信号に変換する直
流−高周波変換器と、前記高周波信号を変成する変成器と、この変成器によって変成された高周波信号を第２の直流
信号に変換し、負荷に供給する高周波−直流変換器と、前記制御信号を休止期間をおいて繰り返し発生する制御
器とを、有し、前記制御器は、前記制御信号が発生して
から次に前記制御信号が発生するまでの周期が一定であ
り、前記休止期間の長さが前記商用交流信号の電圧値が
大きい程、長くなるように設定されている直流電源装
置。
【請求項２】請求項１記載の直流電源装置において、
前記制御器は、商用交流信号の電圧値に比例した休止制
御信号を生成する休止制御信号生成器を有し、休止制御
信号の値に対応した休止期間を生成する直流電源装置。
【請求項３】請求項１記載の直流電源装置において、前記制御器は、前記制御信号として、少なくとも第１及
び第２の制御信号を交互に繰り返し発生し、前記直流−高周波変換器は、第１の制御信号が供給され
ている期間に導通し第１の極性で前記変成器に前記第１
の直流信号を供給する第１の半導体スイッチング素子
と、第２の制御信号が供給されている期間に導通し第１
の極性と逆の極性で前記変成器に前記第１の直流信号を
供給する第２の半導体スイッチング素子とを、少なくと
も有し、前記制御器は、第１の制御信号の発生期間と第２の制御
信号の発生期間との間及び第２の制御信号の発生期間と
第１の制御信号の発生期間との間に、前記休止期間を有
するように、第１及び第２の制御信号を発生する直流電
源装置。
【請求項４】請求項３記載の直流電源装置において、
前記制御器は、前記商用交流信号を入力し、その電圧値に比例した値を
持つ休止期間制御信号を生成する休止期間制御信号生成
器と、予め定めた周期を持つ鋸歯状波信号を発生する鋸歯状波
信号発生器と、前記鋸歯状波信号の値が前記休止期間制御信号の値から
一方の方向に離れて再び休止期間制御信号の値に戻るま
での期間を前記休止期間とする比較器とを、具備する直
流電源装置。
【請求項５】請求項３記載の直流電源装置において、
前記制御器は、前記商用交流信号を入力し、その電圧値に比例した値を
持つ休止期間制御信号を生成する休止期間制御信号生成
器と、予め定めた周期を持つ鋸歯状波信号を発生する鋸歯状波
信号発生器と、前記負荷に供給される出力信号を検出し、出力検出信号
を生成する検出器と、前記出力検出信号及び前記休止期間制御信号の和と、予
め定めた基準信号との誤差を表す誤差信号を生成する誤
差信号生成器と、前記鋸歯状波信号の値が前記休止期間制御信号の値から
一方の方向に離れて再び休止期間制御信号の値に戻るま
での期間を前記休止期間とする比較器とを、具備する直
流電源装置。
【請求項６】請求項４または５記載の直流電源装置に
おいて、前記休止期間制御信号発生器は、前記商用交流信号の電
圧を直流電圧に変換する交流−直流変換器を有する直流
電源装置。