JP3367539B2

JP3367539B2 - 直流電源装置

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Publication number: JP3367539B2
Application number: JP28414694A
Authority: JP
Inventors: 浩一森田
Original assignee: Sanken Electric Co Ltd
Current assignee: Sanken Electric Co Ltd
Priority date: 1994-10-24
Filing date: 1994-10-24
Publication date: 2003-01-14
Anticipated expiration: 2018-01-14
Also published as: JPH08126322A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＯＡ機器等の電源とし
て好適な直流電源装置に関し、更に詳細には比較的長い
停電保証時間を得ることができると共に入力の力率を改
善することができる直流電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】商用交流電源に接続される電子機器の電
源装置は、整流器と平滑用コンデンサとスイッチングレ
ギュレータ回路とで構成されている。この種の電源装置
における平滑用コンデンサは、平滑作用のみでなく、停
電保証のための電源としても機能する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、平滑用コン
デンサの容量を大きくすると、停電保証時間は長くなる
が、整流器の入力側における力率が悪化する。即ち、こ
の場合には平滑用コンデンサの電圧のリプルが小さくな
り、コンデンサの電流が正弦波交流電圧のピーク値近傍
のみで流れ、入力電流の高調波成分が多くなり、力率が
悪化する。この種の問題は平滑用コンデンサの容量を小
さくするとある程度改善されるが、しかし、停電保証時
間が短くなる。

【０００４】そこで、本発明の目的は、比較的長い停電
保証時間を得ることができると共に入力力率を改善する
こともできる直流電源装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、交流電源端子に接続され且つ第１及び第２
の整流出力端子と共通端子とを有し且つ前記第１の整流
出力端子と前記共通端子との間及び前記第２の整流出力
端子と前記共通端子との間に前記交流電源端子の交流電
圧の全波整流出力をそれぞれ得るように構成されている
整流回路と、前記第１の整流出力端子と前記共通端子と
の間に接続された平滑用コンデンサと、前記平滑用コン
デンサと直流出力端子との間に接続された逆流阻止用ダ
イオードと、前記第２の整流出力端子と前記直流出力端
子との間に接続された昇圧用直流バイアス電源とから成
る直流電源装置に係わるものである。なお、請求項２に
示すように、バイアス電源に制御手段を含めることがで
きる。また、請求項３に示すように、負荷をスイッチン
グレギュレータ回路とし、バイアス電源をスイッチング
レギュレータ回路の出力トランスを兼用して構成するこ
とが望ましい。また、請求項４に示すように、整流回路
の一方及び他方の出力端子にバイアス電源をそれぞれ接
続することができる。また、請求項５に示すように、倍
電圧整流回路にすることができる。

【０００６】

【発明の作用及び効果】各請求項の発明によれば、次の
効果が得られる。（イ）コンデンサの充電電流の他に、バイアス電源を
通る電流が流れる。交流電源端子には上記の２つの合成
電流が流れるので、従来のコンデンサの充電電流のみの
場合よりも高調波成分の少ない電流となり、且つ力率改
善も達成される。（ロ）整流出力端子の電圧に昇圧用直流バイアス電源
の電圧を加算した直流電圧を得ることができる。請求項
２に示すように出力電圧を制御すれば、負荷に過大な電
圧が印加されることを防ぐことができる。また、入力交
流電流のピークが小さくなる。請求項３に示すように出
力トランスを兼用してバイアス電源を構成するとバイア
ス電圧を容易に得ることができる。請求項４によれば、
２つのバイアス電源を設けるので、１つ当りのバイアス
電源の電圧を低くすることができる。請求項５によれ
ば、高い電圧を容易に得ることができる。

【０００７】

【第１の実施例】次に、図１及び図２を参照して本発明
に係わる第１の実施例を説明する。図１に示す直流電源
装置においては、商用交流電源端子１、２に第１の整流
出力ライン３と第２の整流出力ライン４と共通ライン
（グランドライン）５とを有する整流回路６が接続され
ている。この整流回路６は、第１〜第４のダイオードＤ
1 〜Ｄ4 のブリッジ回路とこれに付加された第５及び第
６のダイオードＤ5 、Ｄ6 とから成る。第５及び第６の
ダイオードＤ5 、Ｄ6 のアノードは交流電源端子１、２
に接続されている。従って、第５及び第６のダイオード
Ｄ5 、Ｄ6 は第３及び第４のダイオードＤ3 、Ｄ4 を兼
用してブリッジ整流回路を構成している。第１の整流出
力端子としての第１の整流出力ライン３は第１及び第２
のダイオードＤ1 、Ｄ2 のカソードに接続され、第２の
整流出力端子としての第２の整流出力ライン４は第５及
び第６のダイオードＤ5 、Ｄ6 のカソードに接続され、
共通端子としての共通ライン５は第３及び第４のダイオ
ードＤ3 、Ｄ4 のアノードに接続されている。

【０００８】平滑用コンデンサＣ1 は第１の整流出力ラ
イン３と共通ライン５との間に接続されている。この平
滑用コンデンサＣ1 の一端は逆流阻止用ダイオードＤa
を介して直流出力端子７に接続されている。平滑用コン
デンサＣ1 の他端はグランド端子８に接続されている。
一対の端子７、８間には負荷９が接続されている。第２
の整流出力ライン４と直流出力端子７との間にはバイア
ス電源１０が接続されている。このバイアス電源１０
は、コンデンサＣ1 の最大充電電圧よりも低い直流電圧
を供給するための補助電源である。

【０００９】図１の各部の波形を示す図２から明らかな
ように、交流電源端子１、２に図２（Ａ）に示す交流電
圧Ｖacを印加すると、第１の整流出力ライン３からコン
デンサＣ1 に図２（Ｄ）に示すようにパルス状の電流Ｉ
a が流れる。また、第２の整流出力ライン４には図２
（Ｃ）に示すように振幅のほぼ一定の方形波状の電流Ｉ
b が流れる。この電流Ｉb はパルス状の電流Ｉa よりも
長い時間流れる。交流電源端子１、２における電流Ｉac
は第１の整流出力ライン３の電流Ｉa と第２の整流出力
ライン４の電流Ｉb との和であるので、図２（Ｅ）に示
す波形になる。この電流Ｉacの波形は正弦波ではない
が、第２の整流出力ライン４の電流Ｉb が加わった分だ
け図２（Ｄ）に示すコンデンサＣ1 の充電電流Ｉa のみ
の場合よりも高調波成分が少なく、入力力率も良くな
る。

【００１０】図２（Ｂ）は各部の電圧の関係を示す。こ
の関係から明らかなように、コンデンサＣ1 の電圧Ｖa
よりも出力電圧Ｖc が高い期間ｔ1 〜ｔ4 では、ダイオ
ードＤa が逆バイアスとなり、コンデンサＣ1 は負荷９
に電力を供給しない。この期間ｔ1 〜ｔ4 には、第２の
整流出力ライン４と共通ライン５との間に得られる整流
出力電圧Ｖb にバイアス電源１０の電圧Ｖ10を加算した
電圧Ｖb ＋Ｖ10が負荷９に印加され、図２（Ｃ）に示す
方形波電流Ｉb が流れる。正弦波交流電圧の振幅が小さ
いためにＶb ＋Ｖ10がコンデンサＣ1 の電圧Ｖa よりも
低い期間ｔ0 〜ｔ1 、ｔ4 〜ｔ5 では、ダイオードＤa
がオンになり、コンデンサＣ1 から負荷９に電力が供給
される。

【００１１】この直流電源装置では、交流電源端子１、
２からの電力供給が停止した時に、コンデンサＣ1 から
負荷９に電力を供給する時間（停電保証時間）を長くし
ても入力力率の悪化が少ない。即ち、停電保証時間を長
くするためにコンデンサＣ1の容量を大きくしても、負
荷９にはこのコンデンサＣ1 のみを介して電力を供給せ
ずに、第２の整流出力ライン４とバイアス電源１０とを
介して電力を供給するので、力率が図２（Ｄ）の波形の
みで決定されず、図２（Ｃ）の波形と図２（Ｄ）の波形
の合成によって決定され、高力率になる。

【００１２】

【第２の実施例】次に、図３を参照して第２の実施例の
直流電源装置を説明する。但し、図３及び後述する他の
実施例を示す図面において図２及びこれ以外の実施例を
示す図面と実質的に同一の部分には同一の符号を付して
その説明を省略する。図３においては図１の負荷９とし
てスイッチングレギュレータ回路９ａが設けられてい
る。スイッチングレギュレータ回路９ａは、トランス１
１の１次巻線１２と電界効果トランジスタから成るスイ
ッチＱ1 との直列回路を有する。この直列回路は図１の
出力端子７とグランド端子８とに対応するライン７ａ、
８ａの間に接続されている。トランス１１の２次巻線１
３にはダイオード１４とコンデンサ１５とから成る整流
平滑回路が接続されている。この整流平滑回路の出力端
子１６、１７には負荷１８が接続されている。スイッチ
Ｑ1 の制御端子（ゲート）に接続された制御回路は交流
電源端子１、２の交流電圧の周波数（例えば５０Hz）よ
りも十分に高い周波数（例えば２０kHz ）でスイッチＱ
1 をオン・オフ制御するためのＰＷＭパルスを発生す
る。この制御回路１９は出力端子１６に接続されている
ので、周知の方法によって出力電圧を一定に保つための
ＰＷＭパルスを形成する。

【００１３】図１のバイアス電源１０と同一の機能を有
する図３のバイアス電源１０は、バイアス電源用コンデ
ンサ２０とこれを充電するための巻線２１及びダイオー
ド２２とから成る。バイアス電源用コンデンサ２０は第
２の整流出力ライン４とダイオードＤa のカソード側の
ライン７ａとの間に接続されている。バイアス電源用巻
線２１はトランス１１の１次及び２次巻線１２、１３に
電磁結合されている。トランス１１の１次巻線１２と２
次巻線１３とはスイッチＱ1 のオン期間にダイオード１
４をオフに保つ向きの電圧が発生するように関係づけら
れている。また、バイアス電源用巻線（３次巻線）２１
はスイッチＱ1 のオン期間にダイオード２２をオンにす
る向きの電圧が得られる極性を有する。従って、スイッ
チＱ1 のオン期間の３次巻線２１の電圧によりコンデン
サ２０が充電される。なお、ダイオード２２は平滑用コ
ンデンサＣ1 からスイッチングレギュレータ９ａへの電
力供給を妨害しないようにコンデンサ２０の上端と巻線
２１の上端との間に接続されている。

【００１４】図３の直流電源装置は、図１と実質的に同
一に構成されているので、図１と同様の作用効果を有す
る。また、バイアス電源１０ａがスイッチングレギュレ
ータ回路９ａのトランス１１を兼用して構成されている
ので、バイアス電源１０ａの低コスト化を達成すること
ができる。

【００１５】

【第３の実施例】図４に示す第３の実施例の直流電源装
置は、図３の回路にリアクトルＬx と高周波コンデンサ
Ｃk とを付加した他は図３と同一に構成したものであ
る。リアクトルＬx はダイオード２２に直列に接続され
ている。このリアクトルＬx はコンデンサ２０を充電す
るための平滑作用を有する。コンデンサＣk はコンデン
サＣ1 よりも大幅に小さい容量を有してダイオードＤa
のカソードとグランドライン８ａとの間に接続されてお
り、高周波成分のバイパス機能を有する。図４の回路は
図３の回路と同一の主要部を有するので、図３の回路と
同一の作用効果を有する。即ち、図４の各部の波形図は
図４５に示すようになり、第１の実施例よりも波形改善
効果及び力率改善効果が大きい。なお、後述するように
リアクトルＬx又はＬx1、Ｌx2を設ける図５、７、８、
２２、２３、２４、２７、２９、３０、３１、３２等の
回路においても図４と同様に図４５に示す波形改善効果
が得られる。図３及び図４において、巻線２１の極性を
図３と図４と逆にすること、又は巻線２１を設ける代り
に巻線１２にタップを設け、このタップを使用してコン
デンサ２０を充電することができる。

【００１６】

【第４の実施例】図５に示す第４の実施例の直流電源装
置は、スイッチＱ1 のオン期間に２次側のダイオード１
４がオンになるようにフォワードタイプのコンバータに
構成されている。このため２次及び３次巻線１３、２１
の極性が図３と逆になっている。また、２次側に平滑回
路を構成するためのリアクトルＬ0 とダイオードＤ0 が
付加されている。なお、リアクトルＬ0 はダイオード１
４と出力端子１６との間に直列に接続され、ダイオード
Ｄ0 はリアクトルＬ0 を介してコンデンサ１５に並列に
接続されている。図５の回路ではスイッチＱ1 のオン期
間にコンデンサ２０を充電するための電圧が巻線２１に
得られる。図５の回路の主要部は図３及び図４と同一で
あるので、これ等と同一の作用効果を有する。

【００１７】

【第５の実施例】図６に示す第５の実施例の直流電源装
置は、図５の回路からコンデンサ２０とダイオード２２
とリアクトルＬx とを省いた他は図５と同一に構成した
ものである。従って、図５ではバイアス電源１０が３次
巻線２１のみで構成されている。３次巻線２１には方形
波電圧が得られるので、これが第２の整流出力ライン４
の整流電圧に加算される。図６の回路は図１、図３〜図
５と同一の主要部を有するので、これ等と同一の作用効
果を有する。

【００１８】

【第６の実施例】図７に示す第６の実施例の直流電源装
置は、図６の回路にリアクトルＬx を付加したものであ
る。リアクトルＬx を巻線２１に直列に接続すると、平
滑作用が生じ、図２（Ｃ）に示す電流Ｉb に相当する第
２の整流出力ライン４の電流が正弦波状になるために入
力電流の高調波成分が少なくなり且つ力率が改善され
る。図７の回路は図５と同一の主要構成を有するので、
図５と同一の作用効果を有する。

【００１９】

【第７の実施例】図８の第７の実施例の直流電源装置
は、図５のバイアス電源１０を倍電圧回路としたもので
ある。即ち、図８ではバイアス電源１０が巻線２１と２
つのコンデンサ２０ａ、２０ｂと２つのダイオード２２
ａ、２２ｂとリアクトルＬx とで形成されている。コン
デンサ２０ａは第２の整流出力ライン４と１次巻線１２
との間に接続され、２つのダイオード２２ａ、２２ｂと
リアクトルＬx の直列回路がコンデンサ２０ａに並列に
接続され、コンデンサ２０ｂと巻線２１の直列回路がダ
イオード２２ａとリアクトルＬx を介してコンデンサ２
０ａに並列に接続されている。この図８の回路ではコン
デンサ２０ａの電圧がバイアス電圧として作用する。図
８の回路はバイアス電源１０以外が図５と同一に構成さ
れているので、図５と同一の作用効果を有する。

【００２０】

【第８の実施例】図９に示す第８の実施例の直流電源装
置は、図５のバイアス電源１０を変形し、その他は図５
と同一に構成したものである。図９においては、バイア
ス電源装置１０がコンデンサ２０と２つのダイオード２
２ａ、２２ｂとリアクトルＬx とから成る。コンデンサ
２０は第２の整流出力ライン４と１次巻線１２の上端ラ
イン７ａとの間に接続されている。このコンデンサ２０
を図９で示すように下端が正になるように充電するため
に、コンデンサ２０の上端と１次巻線１２の中間タップ
２３との間にリアクトルＬx を介してダイオード２２ａ
が接続され、またリアクトルＬx を介してコンデンサ２
０に並列にダイオード２２ｂが接続されている。

【００２１】バイアス電源としてのコンデンサ２０の充
電は、スイッチＱ1 のオン期間の１次巻線１２のセンタ
タップ２３よりも上の部分１２ａの電圧によって行われ
る。即ち、スイッチＱ1 のオン期間に巻線１２の上の部
分１２ａとコンデンサ２０とリアクトルＬx とダイオー
ド２２ａの閉回路で充電電流が流れ、スイッチＱ1 のオ
フ期間にはリアクトルＬx の蓄積エネルギーの放出によ
ってリアクトルＬx とダイオード２２ｂとコンデンサ２
０の閉回路に電流が流れる。図９のバイアス電源１０の
働きは第１〜第７の実施例と同一であるので、図９の装
置は第１〜第７の実施例と同一の作用効果を有する。な
お、図９の２次巻線１３の極性を逆にしてリバースコン
バータとし、リアクトルＬo 、Ｌx 、ダイオードＤ0 、
２２ｂを省くことができる。また、高周波コンデンサＣ
k を省くことができる。

【００２２】

【第９の実施例】図１０に示す第９の実施例の直流電源
装置は、バイアス電源１０を可変バイアス電源とした他
は図５と同一に構成されている。即ち、コンデンサ２０
の電圧を調整するためにコンデンサ２０とダイオード２
２に対して並列にトランジスタ２４とダイオード２５と
の直列回路が接続されている。トランジスタ２４のベー
スは制御回路２６に接続され、ここからの制御信号に応
答してトランジスタ２４が断続制御され、コンデンサ２
０の充電が制御される。コンデンサ２０の充電制御はダ
イオードＤa のカソードとグランドライン８ａとの間の
電圧Ｖc がダイオードＤa のアノードとグランドライン
８ａとの間の電圧Ｖa よりも高くなる期間のみ行われ
る。このため、制御回路２６に電圧Ｖa 、Ｖc が入力さ
れ、両者が比較される。図１１（Ｂ）に示すようにｔ1
〜ｔ2 、ｔ3 〜ｔ4 でＶc がＶa 以上になると制御回路
２６によるトランジスタ２４の制御動作が開始し、Ｖc
がＶa よりも少し高い基準電圧Ｖr になるようにトラン
ジスタ２４が制御される。コンデンサ２０の電圧は図１
１（Ａ）に示す入力電圧Ｖacのピーク近傍で低くなるよ
うに制御され、第２の整流出力ライン４の電圧が正弦波
で増大することに対応して出力電圧Ｖc が高くなること
が防止される。これにより、コンバータ回路に必要以上
に高い電圧が印加されない。また、第２の整流出力ライ
ン４の電流Ｉb の最大値が制限され、図２（Ｃ）の電流
Ｉb を低下させたと等価な状態になり、交流入力電流Ｉ
acの最大値も小さくなる。なお、トランジスタ２４の抵
抗値を変化させてコンデンサ２０の充電制御を行うこと
もできる。図１０の回路の主要部は図５と同一であるの
で、図５と同一の作用効果を得ることができる。

【００２３】

【第１０の実施例】図１２の第１０の実施例の直流電源
装置は、コンデンサ２０の充電電圧を制御する回路を除
いて図５と同一に構成されている。図１２では巻線２１
とコンデンサ２０との間にリアクトルＬx を介して直列
にトランジスタ２４が接続され、ダイオード２５がリア
クトルＬx を介してコンデンサ２０に並列に接続されて
いる。即ち、直列チョッパー方式でコンデンサ２０の充
電電流を制御している。制御回路２６は図１０と同様に
形成されており、ダイオードＤa のオフ期間のみ出力電
圧Ｖc を一定値に制御する。なお、ダイオードＤa のオ
フ期間は例えばＰＮＰトランジスタのエミッタをダイオ
ードＤa のカソードに接続し、ベースをアノードに接続
することによって検出できる。なお、図１０及び図１２
において、トランジスタ２４をチョッパー動作（断続動
作）させてないでこの抵抗値を変化させるように制御す
ることもできる。図１２の回路は図１０の回路と本質的
に同一であるので、同一の作用効果を有する。

【００２４】

【第１１の実施例】図１３の第１１の実施例の直流電源
装置は、ダイオードＤa のオフ期間において出力電圧Ｖ
c を段階的に切換えるように構成されている。即ち、第
２の整流出力ライン４と１次巻線１２との間に第１及び
第２のバイアス電源用コンデンサ２０ａ、２０ｂがスイ
ッチ２７を介して接続されている。また、第２の整流出
力ライン４はスイッチとして機能するダイオード２８を
介して２つのコンデンサ２０ａ、２０ｂの接続中点に接
続されている。第１のコンデンサ２０ａの上端はダイオ
ード２２ａを介して１次巻線１２の第１のタップ２３ａ
に接続され、第２のコンデンサ２０ｂの上端はダイオー
ド２２ｂを介して１次巻線１２の第２のタップ２３ｂに
接続されている。

【００２５】図１３においては１次巻線１２のタップ２
３ａよりも上の部分とコンデンサ２０ａ、２０ｂとダイ
オード２２ａとの回路でコンデンサ２０ｂ、２０ａが充
電されると共に、１次巻線１２のタップ２３ｂより上の
部分とコンデンサ２０ｂとダイオード２２ｂの回路でコ
ンデンサ２０ｂが充電される。なお、ダイオード２２ｂ
による充電回路を省くこともできる。スイッチ２７は逆
流阻止用ダイオードＤa のオン期間とオン期間の一部の
みでオンになる。図１４はスイッチ２７のオン期間と出
力電圧Ｖc とを示す。０°〜３６０°の範囲において、
ダイオードＤaは図１１（Ｂ）と同様にｔ1 〜ｔ2 、ｔ3
〜ｔ4 でオフになり、スイッチ２７は０度時点からｔa
まで、ｔb からｔc まで、ｔd から３６０度時点まで
オンになる。スイッチ２７がオンの時には、２つのコン
デンサ２０ａ、２０ｂの電圧の和がバイアス電圧として
作用する。交流正弦波電圧のピークを含む期間ｔa 〜ｔ
b、ｔc 〜ｔd でスイッチ２７がオフに制御されると、
ダイオード２８とコンデンサ２０ｂとの回路によってコ
ンデンサ２０ｂの電圧がバイアス電圧となり、図１４に
示すように出力電圧Ｖc が低下する。従って、図１３の
装置によっても図１０、図１２の装置と同様の作用効果
を得ることができる。

【００２６】

【第１２の実施例】図１５に示す第１２の実施例の直流
電源装置は、負荷としてのスイッチングレギュレータ回
路９ａの内部構成とバイアス電源１０の内部構成のみに
おいて図３の回路と相違し、その他は図３と同一に構成
されている。図１５においては負荷としてのスイッチン
グレギュレータ回路９ａがハーフブリッジ型インバータ
を使用して構成されている。即ち、出力電圧Ｖc が得ら
れる直流出力ライン７ａとグランドライン８ａとの間に
第１及び第２のスイッチＱ1 、Ｑ2 の直列回路と第１及
び第２のコンデンサ３１、３２の直列回路とが接続さ
れ、これ等の接続中点間にトランス１１の１次巻線１２
が接続されている。トランス１１の２次巻線１３はセン
タタップを有し、２つのダイオード１４ａ、１４ｂを介
して平滑用コンデンサ１５に接続されている。第１及び
第２のスイッチＱ1 、Ｑ2 の制御端子に接続された制御
回路１９ａは交流電源電圧Ｖacよりも十分に高い周波数
で第１及び第２のスイッチＱ1 、Ｑ2 を交互にオン・オ
フするための制御信号を発生する。

【００２７】図１５のバイアス電源１０はセンタタップ
を有する３次巻線２１と、ここに誘起する電圧を整流し
てコンデンサ２０を充電するダイオード２２ａ、２２ｂ
とを有する。バイアス電源として機能するコンデンサ２
０は第２の整流出力ライン４と直流出力ライン７ａとの
間に接続されている。

【００２８】図１５においてハーフブリッジ型のスイッ
チングレギュレータ９ａに印加される電圧Ｖc は図３と
実質的に同一であるので、図３と同様の作用効果を得る
ことができる。なお、図１５において、バイアス電源１
０の構成を、図４、図７、図８、図１０、図１２及び図
１３等の技術に従って種々変形することができる。

【００２９】

【第１３の実施例】図１６の第１３の実施例の直流電源
装置は、ダイオードＤ3 、Ｄ4 のカソード側を共通ライ
ン５とし、ダイオードＤ1 、Ｄ2 のアノード側を第１の
整流出力ライン３とし、ダイオードＤ5 、Ｄ6 のアノー
ド側を第２の整流出力ライン４とし、逆流阻止用ダイオ
ードＤa をコンデンサＣ1 の下端とスイッチＱ1 の下端
との間に接続し、コンデンサ２０を第２の整流出力ライ
ン４とスイッチＱ1 の下端との間に接続したものであ
る。また、図１６ではコンデンサ２０の充電電源が２次
側の平滑用リアクトルＬ0 に電磁結合させた巻線２１で
あり、これがダイオード２２を介してコンデンサ２０に
接続されている。図１６のように形成してもバイアス用
コンデンサ２０の働きは図３と同一であり、図３と同一
の作用効果を得ることができる。なお、図１６におい
て、コンデンサ２０の充電用巻線２１をトランス１１に
結合させることもできる。また、図１６のバイアス電源
１０を図４、図６〜図１０、図１２、図１３のように変
形することができる。

【００３０】

【第１４の実施例】図１７の第１４の実施例の直流電源
装置のスイッチングレギュレータ回路９ａは図１５と同
一に構成されている。図１７において図１５と異なる点
はバイアス電源用コンデンサ２０を図１６と同様にスイ
ッチＱ1 、Ｑ2 の下側に移動し、且つダイオードＤ5 、
Ｄ6 も図１６と同様に接続したことである。なお、図１
７ではコンデンサ２０の充電電源をトランス１１の３次
巻線２１としている。この図１７の実施例も基本的には
第１〜第１３の実施例と同一であるので、同一の作用効
果を有する。

【００３１】

【第１５の実施例】図１８の第１５の実施例の直流電源
装置は、図１６の回路にスイッチＱ2 を追加したもので
ある。スイッチＱ2 はライン５と１次巻線１２との間に
接続されている。２つのスイッチＱ1 、Ｑ2 は制御回路
（図示せず）から与えられる図１６と同様の制御信号に
応答して同時にオン・オフする。２つのスイッチＱ1 、
Ｑ2は互いに直列に接続されているので、オフ時の印加
電圧が図１６の場合の半分になる。この他は図１６と同
一であるので、同一の作用効果を有する。なお、図３、
図４、図５、図６、図７、図８、図９、図１０、図１
１、図１２においても図１６と同様にスイッチＱ2 を追
加することができる。

【００３２】

【第１６の実施例】図１９の第１６の実施例の直流電源
装置は、図３の回路にコンデンサ２０の充電制御用のト
ランジスタ２４と制御回路２６を付加したものである。
図１９ではダイオード２２が巻線２１の下端とコンデン
サ２０の下端との間に接続され、トランジスタ２４は巻
線２１の下端とグランドライン８ａとの間に接続されて
いる。図１９のトランジスタ２４及びこの制御回路２６
は図１０で同一の符号で示すものと実質的に同一の作用
を有する。即ち、巻線２１からコンデンサ２０に供給す
る充電電流をトランジスタ２４にバイパスさせることに
よってコンデンサ２０の充電を図１０と同様に制御して
いる。従って、図１９の実施例も図１０と同様な効果を
有する。

【００３３】

【第１７の実施例】図２０に示す第１７の実施例の直流
電源装置は図３の一部を変形したものである。即ち、図
２０では１次巻線１２のタップ２３と第２の整流出力ラ
イン４との間にコンデンサ２０が接続され、この充電用
ダイオード２２がコンデンサ２０の左端と１次巻線１２
の上端との間に接続されている。この場合、コンデンサ
２０は１次巻線１２のタツプ２３よりも上の部分１２ａ
にスイッチＱ1 のオフ期間に得られた電圧で充電され
る。この実施例も基本的には図３と同一であるので、同
一の作用効果を有する。なお、図２０のスイッチングレ
ギュレータ回路９ａを図５と同様にフォワード型に変形
することができる。

【００３４】

【第１８の実施例】図２１の第１８の実施例の直流電源
装置は、図１５のコンデンサ３１を省き、第２のスイッ
チＱ2 に対して１次巻線１２とコンデンサ３２の直列回
路を並列接続した周知の変形ハーフブリッジを含むもの
である。図２１においてこの他は図１５と同一であるの
で、図１５と同一の作用効果を有する。なお、図２１に
おいて、１次巻線１２とコンデンサ３２の直列回路を第
１のスイッチＱ1 に並列接続することができる。

【００３５】

【第１９の実施例】図２２の第１９の実施例の直流電源
装置は、図２１のバイアス電源１０の内部の構成を変形
した他は図２１と同一に構成したものである。図２２で
は巻線２１のセンタタップがコンデンサ２０の下端に接
続され、コンデンサ２０の上端がダイオード２２ａ、２
２ｂとリアクトルＬx1、Ｌx2を介して巻線２１の両端に
接続されている。図２２の回路の基本的構成は前述まで
の実施例と同一であり、同一の作用効果を有する。

【００３６】

【第２０の実施例】図２３の第２０の実施例は図２１の
バイアス電源１０の内部構成を変形したものである。こ
の図２３ではコンデンサ２０に並列にダイオード２２
ａ、２２ｂの直列回路が接続され、ダイオード２２ａ、
２２ｂの接続中点が倍電圧用コンデンサＣx とリアクト
ルＬx1を介して巻線２１の一端に接続され、巻線２１の
他端がコンデンサ２０の正端子に接続されている。この
回路で巻線２１に上向きの電圧が発生している時には、
巻線２１とリアクトルＬx とコンデンサＣx とダイオー
ド２２ｂとの回路でコンデンサＣx が充電され、巻線２
１に下向きの電圧が発生した時には、巻線２１とコンデ
ンサ２０とダイオード２２ａとコンデンサＣx とリアク
トルＬx の回路でコンデンサ２０が充電される。このよ
うに構成しても基本的構成は前述までの実施例と同一で
あるので、同一の作用効果を得ることができる。なお、
図２３において、コンデンサ２０を省き、ダイオードＤ
22a をショートした構成に変形することができる。ま
た、図２３のリアクトルＬx を省くことができる。ま
た、図２３のリアクトルＬx の代りにダイオードＤ22a
、Ｄ22bに直列にそれぞれリアクトルを接続することが
できる。

【００３７】

【第２１の実施例】図２４の第２１の実施例の直流電源
装置は図２２におけるコンデンサ２０の充電回路を変形
したものである。この図２４では巻線２１とコンデンサ
２０との間に４個のダイオード２２のブリッジ回路が設
けられ、この一対の直流出力端子間にコンデンサ２０が
接続され、この一対の交流入力端子間に倍電圧用コンデ
ンサＣx とリアクトルＬx とを介して巻線２１が接続さ
れている。図２４の主回路は図２２と同一であるので、
これと同一の作用効果を有する。なお、図２４において
コンデンサＣx を省くことができる。また、図２４にお
いてリアクトルＬx を省くことができる。また、図２４
においてリアクトルＬx をコンデンサ２０とダイオード
２２の間であって、且つコンデンサ２０とスイッチＱ1
との間にならないラインに移すことができる。また、リ
アクトルＬx を２個にして、ダイオード２２の全波整流
回路の２つのアームにそれぞれ接続することができる。

【００３８】

【第２２の実施例】図２５の第２２の実施例の直流電源
装置は、倍電圧整流回路を選択的に形成することができ
るように構成されている。即ち、図２５では図１の１つ
のコンデンサＣ1 の代りに２つのコンデンサＣ1a、Ｃ1b
が設けられ、これ等の直列回路がライン３、５の間に接
続されている。また、交流電源端子２と２つのコンデン
サＣ1a、Ｃ1bの接続中点との間に切替スイッチＳが設け
られている。このスイッチＳがオンの時に倍電圧回路が
形成される。図２５では２つのバイアス電源１０ａ、１
０ｂが設けられ、第１のバイアス電源１０ａがダイオー
ドＤ5 、Ｄ6 と出力端子７との間に接続され、第２のバ
イアス電源１０ｂが出力端子８とダイオードＤ7 、Ｄ8
との間に接続されている。なお、ダイオードＤ7 、Ｄ8
はダイオードＤ5 、Ｄ6 と共にブリッジ型整流回路を形
成するものである。第１のコンデンサＣ1aの上端と第１
のバイアス電源１０ａとの間に第１の逆流阻止用ダイオ
ードＤa1が接続され、第２のコンデンサＣ1bの下端と第
２のバイアス電源１０ｂとの間に第２の逆流阻止用ダイ
オードＤa2が接続されている。

【００３９】図２５の回路でスイッチＳがオフの場合に
は、ダイオードＤ1 〜Ｄ4 によって２つのコンデンサＣ
1a、Ｃ1bが充電される。図２５において、出力端子７、
８間の電圧Ｖc が２つのコンデンサＣ1a、Ｃ1bの和の電
圧Ｖa よりも高くなる期間にライン４ａに電流Ｉb が図
１の回路と同様な原理で流れる。このバイアス電流Ｉb
の経路は、ダイオードＤ5 又はＤ6 、第１のバイアス電
源１０ａ、負荷９、第２のバイアス電源１０ｂ、ダイオ
ードＤ8 又はＤ7 である。コンデンサＣ1a、Ｃ1bの充電
電流Ｉa は図１の回路と同様に正弦波交流電圧Ｖacのピ
ーク近傍で流れる。入力電源端子１、２に流れる交流電
流Ｉacは、２つの電流Ｉa 、Ｉb の和であり、図１及び
図２と同様の作用効果が得られる。

【００４０】スイッチＳをオンにした場合には、コンデ
ンサＣ1a、Ｃ1bの電圧が周知の倍電圧整流回路の動作に
よってスイッチＳのオフの場合の２倍になる。また、こ
の時、第１及び第２のバイアス電源１０ａ、１０ｂの電
圧も２倍に切換える。これにより、スイッチＳのオフの
場合と同様に電流Ｉa とＩb が流れ、入力電流Ｉacの波
形改善及び力率改善が達成される。なお、図２５におい
て、負荷９を第２〜第２１の実施例と同様に種々の形成
のスイッチングレギュレータ回路９ａとし、第１及び第
２のバイアス電源１０ａ、１０ｂをスイッチングレギュ
レータ回路９ａの出力トランスを兼用した回路とするこ
とができる。なお、図２５の回路においてスイッチＳを
省くこと、又はスイッチＳを省くと同時にダイオードＤ
2 、Ｄ4、Ｄ6 、Ｄ8 を省くことができる。

【００４１】

【第２３の実施例】図２６の第２３の実施例の直流電源
装置は、図１の整流回路６を変形したものである。この
図２６ではダイオードＤ1 〜Ｄ4 のブリッジ回路にダイ
オードＤ9を付加することによって２つの出力ライン
３、４と１つの共通ライン５を得ている。即ち、ダイオ
ードＤ1 、Ｄ2 のカソードとコンデンサＣ1 との間にダ
イオードＤ9 が接続され、このダイオードＤ9 のカソー
ドに出力ライン３が接続されている。バイアス電源１０
はダイオードＤ1 、Ｄ2 のカソードと出力端子７との間
に接続されている。図２６において整流回路６以外は図
１と同一であるので、図１と同一の作用効果を得ること
ができる。なお、図２６のバイアス電源１０を第２〜第
２２の実施例のように種々変形することができる。

【００４２】

【第２４の実施例】図２７の第２４の実施例の直流電源
装置は、図２２の回路における１次巻線１２とコンデン
サ３２との直列回路を第１のスイッチＱ1 に対して並列
になるように移動したものに相当する。図２７において
その他は図２２と同一であるので、同一の作用効果を有
する。なお、図２７において１次巻線１２の上方一部と
３次巻線２１とによってセンタタップ整流回路の巻線と
することができる。また、図２７のリアクトルＬx1、Ｌ
x2を省くことができる。

【００４３】

【第２５の実施例】図２８に示す第２５の実施例の直流
電源装置はバイアス電源用コンデンサ２０を１次巻線１
２のタップに接続したものである。コンデンサ２０は１
次巻線１２のタップよりも上の部分とコンデンサ２０と
リアクトルＬx とダイオード２２の閉回路で充電され
る。図２８においても前述までの実施例と同一の作用効
果が得られる。

【００４４】

【第２６の実施例】図２９に示す第２６の実施例の直流
電源装置は、１次巻線１２の一部の電圧によってコンデ
ンサ２０を倍電圧に充電するように構成されている。こ
の倍電圧充電を可能にするために、コンデンサ２０に並
列に２つのダイオード２２ａ、２２ｂの直列回路が接続
され、このダイオード２２ａ、２２ｂの接続中点がリア
クトルＬx と倍電圧用コンデンサＣx とを介して１次巻
線１２のタップに接続されている。その他は図２７と同
一であるので、同一の作用効果を有する。なお、図２９
においてリアクトルを省くことができる。また、リアク
トルＬx をダイオード２２ａ及び／又は２２ｂに直列に
することができる。

【００４５】

【第２７の実施例】図３０の第２７の実施例は図２７の
バイアス回路１０を変形したものであって、ライン４と
スイッチＱ1 との間にリアクトルＬx1とダイオード２２
ａの直列回路及びリアクトルＬx2とダイオード２２ｂの
直列回路が接続され、これ等の直列回路のリアクトルと
ダイオードの相互接続点間に１次巻線２１とコンデンサ
２０との直列回路が接続されている。このように構成し
ても昇圧バイアス電圧を供給することができるので、前
述までの実施例と同一の作用効果を得ることができる。
なお、図３０のコンデンサ２０は省略することができ
る。

【００４６】

【第２８の実施例】図３１の第２８の実施例は図２２の
バイアス電源１０を変形したものである。この図３１で
は倍電圧を得るためにコンデンサ２０に並列に２つのダ
イオード２２ａ、２２ｂの直列回路が接続され、この接
続中点と１次巻線１２のタップとの間にリアクトルＬx
を介して倍電圧用コンデンサＣx が接続されている。図
３１の主要回路は前述までの実施例と同一であるので、
同一の作用効果が得られる。なお、図３１において、リ
アクトルＬx を省くこと、又はリアクトルＬx をダイオ
ード２２ａ及び／又は２２ｂに直列に接続することがで
きる。また、コンデンサＣx の右端を１次巻線１２の上
端に接続することができる。また、図３１の場合はスイ
ッチＱ1 に内蔵されているダイオードがコンデンサ２０
の充電回路として利用されているが、この充電回路を形
成するために個別のダイオードをスイッチＱ1 に並列接
続してもよい。また、図３１に示すコンデンサ２０の充
電回路を図１８に示す回路に適用することができる。ま
た、コンデンサ２０、ダオ−ド２２ａ、リアクトルＬx
を省略することができる。また、図３１に示すコンデン
サ２０の充電回路を図５の回路にも適用できる。図５の
場合には図３１のコンデンサＣx の右端を１次巻線１２
のタップ又は１次巻線１２の下端に接続する。

【００４７】

【第２９の実施例】図３２に示す第２９の実施例は図２
２のバイアス電源１０を変形したものであって、ライン
４とスイッチＱ1 との間にリアクトルＬx を介して２つ
のダイオード２２ａ、２２ｂの直列回路と別の２つのダ
イオード２２ｃ、２２ｄの直列回路とダイオード２２ｅ
とが接続されている。また、ダイオード２２ａ、２２ｂ
の相互接続点とダイオード２２ｃ、２２ｄの相互接続点
との間にコンデンサＣx と巻線２１の直列回路が接続さ
れている。バイアス電源１０を図３２のように形成して
も、主回路が前述までの実施例と同一であるので、同一
の作用効果が得られる。

【００４８】

【変形例】本発明は上述の実施例に限定されるものでな
く、例えば次の変形が可能なものである。（１）巻線２１を有するすべての実施例においてバイ
アス電源用コンデンサ２０を充電する回路を図３３〜図
４３に示すように形成することができる。また、図３３
〜図４３においてリアクトルＬx を省くこと、又はリア
クトルＬx をダイオード２２、２２ａ〜２２ｄのいずれ
か１つ又は全部に直列に接続することができる。また、
図３３〜図４３において、コンデンサ２０を省くこと、
又はコンデンサ２０とリアクトルＬx の両方を省くこと
もできる。なお、図３７ではバイアスコンデンサが２０
ａ、２０ｂの２つに分割され。それぞれが巻線２１の電
圧に充電されるので、２つのコンデンサ２０ａ、２０ｂ
の合計の電圧は巻線２１の電圧の２倍になる。（２）図３等に示すスイッチングレギュレータ回路９
ａの１つのトランス１１の代りに２つ又は複数のトラン
スを設け、これ等の１次巻線は互いに直列に接続し、２
次巻線はダイオードを介して互いに接続することができ
る。この場合、コンデンサ２０の充電用電源としていず
れか一方又は両方の１次巻線を使用すること、又は複数
のトランスの少なくとも１つに巻線２１に相当するもの
を設けてこれを電源とすることができる。（３）図３、図４、図５等の回路においてダイオード
Ｄ3 、Ｄ4 を２つの整流回路で兼用しないで、ダイオー
ドＤ5 、Ｄ6 とブリッジ回路を形成するための別のダイ
オードを設けることができる。（４）入力電源端子１、２に高周波フィルタを接続す
ることができる。（５）負荷９はフルブリッジ型インバータ回路であっ
てもよい。（６）図１６の巻線２１をチヨックコイルＬ0 に結合
する代りに、図４４に示すように出力トランス１１に結
合してもよい。また、制御回路１９の電源をコンデンサ
２０から取ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の直流電源装置を示す回路図であ
る。

【図２】図１の各部の状態を示す波形図である。

【図３】第２の実施例の直流電源装置を示す回路図であ
る。

【図４】第３の実施例の直流電源装置を示す回路図であ
る。

【図５】第４の実施例の直流電源装置を示す回路図であ
る。

【図６】第５の実施例の直流電源装置を示す回路図であ
る。

【図７】第６の実施例の直流電源装置を示す回路図であ
る。

【図８】第７の実施例の直流電源装置を示す回路図であ
る。

【図９】第８の実施例の直流電源装置を示す回路図であ
る。

【図１０】第９の実施例の直流電源装置を示す回路図で
ある。

【図１１】第１０の各部の状態を示す波形図である。

【図１２】第１０の実施例の直流電源装置を示す回路図
である。

【図１３】第１１の実施例の直流電源装置を示す回路図
である。

【図１４】図１３の出力電圧Ｖc を示す波形図である。

【図１５】第１２の実施例の直流電源装置を示す回路図
である。

【図１６】第１３の実施例の直流電源装置を示す回路図
である。

【図１７】第１４の実施例の直流電源装置を示す回路図
である。

【図１８】第１５の実施例の直流電源装置を示す回路図
である。

【図１９】第１６の実施例の直流電源装置を示す回路図
である。

【図２０】第１７の実施例の直流電源装置を示す回路図
である。

【図２１】第１８の実施例の直流電源装置を示す回路図
である。

【図２２】第１９の実施例の直流電源装置を示す回路図
である。

【図２３】第２０の実施例の直流電源装置を示す回路図
である。

【図２４】第２１の実施例の直流電源装置を示す回路図
である。

【図２５】第２２の実施例の直流電源装置を示す回路図
である。

【図２６】第２３の実施例の直流電源装置を示す回路図
である。

【図２７】第２４の実施例の直流電源装置を示す回路図
である。

【図２８】第２５の実施例の直流電源装置を示す回路図
である。

【図２９】第２６の実施例の直流電源装置を示す回路図
である。

【図３０】第２７の実施例の直流電源装置を示す回路図
である。

【図３１】第２８の実施例の直流電源装置を示す回路図
である。

【図３２】第２９の実施例の直流電源装置を示す回路図
である。

【図３３】バイアス電源を示す回路図である。

【図３４】別のバイアス電源を示す回路図である。

【図３５】更に別のバイアス電源を示す回路図である。

【図３６】更に別のバイアス電源を示す回路図である。

【図３７】更に別のバイアス電源を示す回路図である。

【図３８】更に別のバイアス電源を示す回路図である。

【図３９】更に別のバイアス電源を示す回路図である。

【図４０】更に別のバイアス電源を示す回路図である。

【図４１】更に別のバイアス電源を示す回路図である。

【図４２】更に別のバイアス電源を示す回路図である。

【図４３】更に別のバイアス電源を示す回路図である。

【図４４】変形例の直流電源装置を示す回路図である。

【図４５】図４、５、７、８、２２、２３、２４、２
７、２９、３０及び３２の各直流電源装置の各部の状態
を示す波形図である。

【符号の説明】

６整流回路１０バイアス電源Ｃ1 コンデンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02M 7/06 H02M 3/28 H02M 3/335

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】交流電源端子に接続され且つ第１及び第
２の整流出力端子と共通端子とを有し且つ前記第１の整
流出力端子と前記共通端子との間及び前記第２の整流出
力端子と前記共通端子との間に前記交流電源端子の交流
電圧の全波整流出力をそれぞれ得るように構成されてい
る整流回路と、前記第１の整流出力端子と前記共通端子との間に接続さ
れた平滑用コンデンサと、前記平滑用コンデンサと直流出力端子との間に接続され
た逆流阻止用ダイオードと、前記第２の整流出力端子と前記直流出力端子との間に接
続された昇圧用直流バイアス電源とから成る直流電源装
置。
【請求項２】前記バイアス電源は、前記逆流阻止用ダ
イオードのオフ期間に前記直流出力端子と前記共通端子
との間の電圧をほぼ一定にするための制御手段を有する
ものである請求項１記載の直流電源装置。
【請求項３】前記直流出力端子と前記共通端子との間
に接続される負荷は、前記直流出力端子と前記共通端子
との間の直流電圧を断続するためのスイッチと、断続さ
れた電圧を出力するための出力トランスとを含むスイッ
チングレギュレータ回路であり、前記バイアス電源は前
記出力トランスを兼用してバイアス電圧を得る回路であ
る請求項１又は２記載の直流電源装置。
【請求項４】一対の交流電源端子に接続された第１及
び第２の全波整流回路と、前記第１の全波整流回路の一方の整流出力ラインと他方
の整流出力ラインとの間に接続されたコンデンサと、前記コンデンサの一方の端子と一方の直流出力端子との
間に接続された第１の逆流阻止用ダイオードと、前記コンデンサの他方の端子と他方の直流出力端子との
間に接続された第２の逆流阻止用ダイオードと、前記第２の全波整流回路の一方の整流出力端子と前記一
方の直流出力端子との間に接続された第１の直流バイア
ス電源と、前記第２の全波整流回路の他方の整流出力端子と他方の
直流出力端子との間に接続された第２の直流バイアス電
源とから成る直流電源装置。
【請求項５】前記コンデンサは第１及び第２のコンデ
ンサの直列回路から成り、更に倍電圧を得るために前記
一対の交流電源端子の一方と前記第１及び第２のコンデ
ンサの接続中点とを固定的又は選択的に接続する手段を
有することを特徴とする請求項４記載の直流電源装置。
【請求項６】交流電源端子に接続され且つ第１及び第
２の整流出力端子と共通端子とを有し且つ前記第１の整
流出力端子と前記共通端子との間及び前記第２の整流出
力端子と前記共通端子との間に前記交流電源端子の交流
電圧の全波整流出力をそれぞれ得るように構成されてい
る整流回路と、前記第１の整流出力端子と前記共通端子との間に接続さ
れた平滑用コンデンサと、前記平滑用コンデンサと直流出力端子との間に接続され
た逆流阻止用ダイオードと、前記直流出力端子と前記共通端子との間に出力トランス
の１次巻線を介して接続されたスイッチを含むスイッチ
ングレギュレータ回路と、前記第２の整流出力端子と前記１次巻線のタップとの間
に接続された昇圧用直流バイアス電源とから成る直流電
源装置。