(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次側の商用交流電源により第１の二次巻き線(14)に誘起された二次交流電流を整流した電流により充電される第１のコンデンサ(21)、
入力電圧Ｖｉ１が自身の動作保証最小入力電圧以上あるという条件で第１の直流定電圧Ｖｏ１を生成し入力側を前記第１のコンデンサ(21)へ接続されかつ第１の直流定電圧Ｖｏ１を電気機器(10)内の直流電気回路素子(25）へ供給するようになっている第１の直流定電圧生成器(24)、
一次側の商用交流電源により第２の二次巻き線(15)に誘起された二次交流電流の整流電流により充電される第２のコンデンサ(22)、
入力電圧Ｖｉ２が自身の動作保証最小入力電圧以上であるという条件で第２の直流定電圧Ｖｏ２を生成し入力側を前記第２のコンデンサ(22)へ接続されている第２の直流定電圧生成器(29)、及び
Ｖｉ１がＶｏ２よりα（αは正の電圧値）以上低下すると導通して前記第２の直流定電圧生成器(29)の出力側を前記第１の直流定電圧生成器(24)の入力側へ接続する半導体スイッチング素子(30)、
を有し、
Ｖｉ２は、前記第２の二次巻き線(15)の二次電圧が所定時間Ｔ以内で定格よりもＲ％低下したときにも、前記第２の直流定電圧生成器(29)の動作保証最小入力電圧以上を維持するように、設定され、
Ｖｉ１は、前記第１の二次巻き線(14)の二次電圧が所定時間Ｔ以内で定格よりもＳ％(ただしＳ＜Ｒ)未満降下したときは、Ｖｏ２−αより高く、また、前記第１の二次巻き線(14)の二次電圧が所定時間Ｔ以内で定格よりもＳ％以上でかつＲ％以内降下したときは、Ｖｏ２−α以下でかつ前記第１の直流定電圧生成器(24)の動作保証最小入力電圧以上になるように、設定されていることを特徴とする瞬時減電圧動作保証付き電気機器。
【請求項２】
前記第１の二次巻き線(14)及び第２の二次巻き線(15)の二次電圧の降下は、一次側の商用交流電源の所定時間Ｔ以内での電圧降下に起因するものであることを特徴とする請求項１記載の瞬時減電圧動作保証付き電気機器。
【請求項３】
前記第１の二次巻き線(14)及び第２の二次巻き線(15)の二次電圧の降下は、前記第１の二次巻き線(14)及び第２の二次巻き線(15)と共通の変圧器(11)にある第３の二次巻き線(35)の負荷変動に起因するものであることを特徴とする請求項１記載の瞬時減電圧動作保証付き電気機器。
【請求項４】
前記Ｓは前記Ｒのほぼ１／２の値に設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の瞬時減電圧動作保証付き電気機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、オーディオ機器等に装備される瞬時減電圧動作保証付き電気機器に係り、詳しくは消費電力を抑制できる瞬時減電圧動作保証付き電気機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
オーディオ機器等の電気機器では、変圧器を使って、商用交流電源から二次交流電流を誘起し、その二次交流電流を整流した電流によりコンデンサを充電し、コンデンサの電圧から定電圧生成器が該電気機器の各直流電気回路素子への給電電圧を生成するようにしている。定電圧生成器は、出力側に所定の定電圧を生成するために、入力側の電圧を動作保証最小入力電圧（動作保証最小入力電圧は、通常、該定電圧生成器の生成する定電圧より所定量だけ高い値となっている。）以上を確保される必要がある。また、通常の電気機器では、商用交流電源が、短時間内で定格より所定範囲内で電圧低下しても、各直流電気回路素子への定電圧の供給を保証するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電気機器では、商用交流電源が瞬時的に設計上の保証最小交流電源電圧Ｖｒに低下したときも、定電圧生成器の入力電圧が動作保証最小入力電圧以上となるように、設定される必要があるので、結果として、商用交流電源の定格電圧時の定電圧生成器の入力電圧がその分、高い値になっており、定電圧生成器の消費電力が増大している。
【０００４】
この発明の目的は、上述の問題点を克服する瞬時減電圧動作保証付き電気機器を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明の瞬時減電圧動作保証付き電気機器（１０）は、
一次側の商用交流電源により第１の二次巻き線（１４）に誘起された二次交流電流を整流した電流により充電される第１のコンデンサ（２１）
入力電圧Ｖｉ１が自身の動作保証最小入力電圧以上あるという条件で第１の直流定電圧Ｖｏ１を生成し入力側を第１のコンデンサ（２１）へ接続されかつ第１の直流定電圧Ｖｏ１を電気機器（１０）内の直流電気回路素子（２５）へ供給するようになっている第１の直流定電圧生成器（２４）
一次側の商用交流電源により第２の二次巻き線（１５）に誘起された二次交流電流の整流電流により充電される第２のコンデンサ（２２）
入力電圧Ｖｉ２が自身の動作保証最小入力電圧以上であるという条件で第２の直流定電圧Ｖｏ２を生成し入力側を第２のコンデンサ（２２）へ接続されている第２の直流定電圧生成器（２９）
Ｖｉ１がＶｏ２よりα（αは正の数）以上低下すると導通して第２の直流定電圧生成器（２９）の出力側を第１の直流定電圧生成器（２４）の入力側へ接続する半導体スイッチング素子（３０）
を有している。
Ｖｉ２は、第２の二次巻き線（１５）の二次電圧が所定時間Ｔ以内で定格よりもＲ％低下したときにも、第２の直流定電圧生成器（２９）の動作保証最小入力電圧以上を維持するように、設定される。Ｖｉ１は、第１の二次巻き線（１４）の二次電圧が所定時間Ｔ以内で定格よりもＳ％（ただしＳ＜Ｒ）未満の降下であるときでは、Ｖｏ２−αより高く、また、第１の二次巻き線（１４）の二次電圧が所定時間Ｔ以内で定格よりもＳ％以上でかつＲ％以内の降下であるときでは、Ｖｏ２−α以下でかつ第１の直流定電圧生成器（２４）の動作保証最小入力電圧以上になるように、設定されている。
【０００６】
電気機器（１０）には、ＡＶ機器（ＡＶ機器には、オーディオ機器、ビデオ機器、及びテレビが含まれる。）、電話機、ｆａｘ機、複写機、電子ピアノ、現金自動支払機、保安機、及び監視機等、種々の電気製品を含むものとする。第１の二次巻き線（１４）の二次交流電流の整流は、通常は全波整流であるが、半波整流であってもよいとする。半導体スイッチング素子（３０）は、ダイオードやトランジスタ等の半導体スイッチング素子を含む。Ｖｏ１は例えば５Ｖである。αは例えば０．６Ｖである。商用交流電源の定格電圧は例えば１００Ｖである。Ｔは例えば１００〜３００ｍｓｅｃである。Ｒ％は例えば２０〜４０％である。第１の二次巻き線（１４）及び第２の二次巻き線（１５）は、共通の変圧器（＝一次巻き線が共通）に装備されていても、別々の変圧器（＝一次巻き線が別々）に装備されていてもよいとする。
【０００７】
第１の二次巻き線（１４）及び第２の二次巻き線（１５）がそれぞれ異なる変圧器に装備されるものである場合は（図３）、第１の二次巻き線（１４）及び第２の二次巻き線（１５）の二次電圧は、商用交流電源の電圧の変動に伴い、変動し、第１の二次巻き線（１４）及び第２の二次巻き線（１５）の二次電圧の定格に対する変動率は、商用交流電源の電圧の定格に対する変動率に等しくなる。また、第１の二次巻き線（１４）及び第２の二次巻き線（１５）が共通の変圧器に装備されるものである場合（図２）は、第１の二次巻き線（１４）及び第２の二次巻き線（１５）の二次電圧は、商用交流電源の電圧の変動に伴い、変動するとともに、その共通の変圧器に装備される他の二次巻き線（３５）の負荷変動に伴い、変動し、他の二次巻き線（３５）の負荷変動に伴う第１の二次巻き線（１４）及び第２の二次巻き線（１５）の二次電圧の定格に対する変動率は相互に等しく維持される。
【０００８】
第１の二次巻き線（１４）の二次電圧が所定時間Ｔ以内で定格よりもＳ％未満の降下であるときは、第１のコンデンサ（２１）は、第１の二次巻き線（１４）の二次交流電流の整流電流のみの充電により、Ｖｏ２−αより高いものに保持され、半導体スイッチング素子（３０）は、逆バイアスのため、オフとなっている。これにより、第１の直流定電圧生成器（２４）は第１の直流定電圧Ｖｏ１の生成を維持するとともに、第２の直流定電圧生成器（２９）は出力電流がほぼ０で、第２の直流定電圧生成器（２９）の消費電力はほぼ０である。
【０００９】
第１の二次巻き線（１４）の二次電圧が所定時間Ｔ以内で定格よりもＳ％以上でかつＲ％以内の降下であるときは、第１の二次巻き線（１４）の二次交流電流が減少して、第１のコンデンサ（２１）の電圧Ｖｉ１は低下して、Ｖｉ１≦Ｖｏ２−αとなる。これにより、半導体スイッチング素子（３０）は、順方向のバイアスとなって、導通し、第１のコンデンサ（２１）は、第１の二次巻き線（１４）の二次交流電流を整流した電流以外に、第２の直流定電圧生成器（２９）の出力電流からも充電され、第１の直流定電圧生成器（２４）の動作保証最小入力電圧以上の電圧を保持される。こうして、第１の二次巻き線（１４）及び第２の二次巻き線（１５）の二次電圧が所定時間Ｔ以内で定格よりもＳ％以上でかつＲ％以内であるときも、第１の直流定電圧生成器（２４）は第１の直流定電圧Ｖｏ１の生成を維持し、電気機器（１０）の動作保証が達成される。
【００１０】
第１の二次巻き線（１４）及び第２の二次巻き線（１５）の二次電圧がそれらの定格よりＳ％未満の降下へ復帰すると、第１の二次巻き線（１４）の二次交流電流を整流して第１のコンデンサ（２１）を充電する電流が増大し、Ｖｉ１は、再びＶｏ２−αより高くなり、半導体スイッチング素子（３０）は非導通となる。
【００１１】
このように、時折り、生じる商用交流電源の瞬時減電圧に対して、第１のコンデンサ（２１）は第２の直流定電圧生成器（２９）からの充電電流により第１の直流定電圧生成器（２４）の動作保証最小入力電圧以上の電圧を確保されるとともに、第１の二次巻き線（１４）の二次電圧が所定時間Ｔ以内で定格よりもＳ％未満の降下であるときでは、第２の直流定電圧生成器（２９）の消費電力をほぼ０に維持しつつ、Ｖｉ１をできるだけ小さい値に保持することができ、全作動期間にわたる第１の直流定電圧生成器（２４）の消費電力を抑制できる。
【００１２】
この発明の瞬時減電圧動作保証付き電気機器（１０）によれば、第１の二次巻き線（１４）及び第２の二次巻き線（１５）の二次電圧の降下は、一次側の商用交流電源の所定時間Ｔ以内での電圧降下に起因するものである。
【００１３】
この発明の瞬時減電圧動作保証付き電気機器（１０）によれば、第１の二次巻き線（１４）及び第２の二次巻き線（１５）の二次電圧の降下は、第１の二次巻き線（１４）及び第２の二次巻き線（１５）と共通の変圧器（１１）にある第３の二次巻き線（３５）の負荷変動に起因するものである。
【００１４】
変圧器（１１）のレギュレーション（電圧変動率）が悪いと、第１の二次巻き線（１４）及び第２の二次巻き線（１５）の二次電圧が、それらと共通の変圧器（１１）にある第３の二次巻き線（３５）の負荷変動の影響を受けて、一次側の商用交流電源の電圧降下時と同様に、電圧降下することがある。第３の二次巻き線（３５）の負荷変動に対しても、この瞬時減電圧動作保証付き電気機器（１０）は、一次側の商用交流電源の電圧降下時と同様に作動し、動作保証を達成できる。
【００１５】
この発明の瞬時減電圧動作保証付き電気機器（１０）によれば、ＳはＲのほぼ１／２の値に設定されている。
【００１６】
このようなＲ及びＳの関係により、第１の二次巻き線（１４）の二次電圧が定格よりＲ％以内の降下に対する第１の直流定電圧生成器（２４）による第１の直流定電圧Ｖｏ１の生成を確保しつつ、第２の直流定電圧生成器（２９）のバックアップ期間を十分に増大し、瞬時減電圧動作保証付き電気機器（１０）の消費電力を抑制できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１はオーディオ機器１０の主要部概略図である。変圧器１１は、プラグ１２へ接続されている一次巻き線１３と、二次巻き線１４，１５とを有し、プラグ１２は、コンセントへ接続されて、例えば１００Ｖの商用交流電源を二次巻き線１４，１５は、一次巻き線１３に印加される商用交流電源から二次交流電流を誘起される。全波整流器１６，１７は、４個のダイオードのブリッジ回路から成る周知のものであり、それぞれ二次巻き線１４，１５に誘起された二次交流電流を全波整流して、電解コンデンサ２１，２２を５Ｖ自動電圧生成器（ＡＶＲ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｒｅｇｕｒａｔｅｒ）２４は、入力端を電解コンデンサ２１の出力端へ接続され、入力側の電圧が５．３Ｖ以上を条件に、出力側に５Ｖの定電圧を生成する。５Ｖ自動電圧生成器２４の出力端は、オーディオ機器１０に内蔵されるほぼ全部の直流電気回路素子２５へ接続され、それら直流電気回路素子２５へ５Ｖの定電圧を供給するようになっている。６Ｖ自動電圧生成器２９は、入力端を電解コンデンサ２２の出力端へ接続され、入力側の電圧が６．３Ｖ以上を条件に、出力側に６Ｖの定電圧を生成する。６Ｖ自動電圧生成器２９出力端は、ダイオード３０を介して５Ｖ自動電圧生成器２４の入力側へ接続されている。電解コンデンサ２２は、６Ｖ自動電圧生成器２９の入力側へ接続されているだけでなく、電力取出し線３１へ接続され、電力取出し線３１を介して電解コンデンサ２２の電圧を取出可能になっている。Ｖｉ１，Ｖｏ１はそれぞれ５Ｖ自動電圧生成器２４の入力電圧及び出力電圧として定義されている。Ｖｉ２，Ｖｏ２はそれぞれ６Ｖ自動電圧生成器２９の入力電圧及び出力電圧として定義されている。なお、５Ｖ自動電圧生成器２４及び６Ｖ自動電圧生成器２９は１個のＩＣから作られている。
【００１８】
前述したように、５Ｖ自動電圧生成器２４及び６Ｖ自動電圧生成器２９がそれぞれ５Ｖ及び６Ｖの定電圧を生成するためのＶｉ１，Ｖｉ２は、それぞれ５Ｖ及び６Ｖより約０．３Ｖ以上高い５．３Ｖ及び６．３Ｖ以上でなければならない。このため、プラグ１２における商用交流電源の定格電圧（この実施の形態では、商用交流電源の定格電圧を１００Ｖとして、説明する。）時では、Ｖｉ１が、全波整流器１６を介して整流されて電解コンデンサ２１に充電される二次巻き線１４の二次交流電流により６．２５Ｖの電圧を維持するように、一次巻き線１３及び二次巻き線１４の巻き数比が設定する。また、プラグ１２における商用交流電源の定格電圧時では、Ｖｉ２は、全波整流器１７を介して整流される二次巻き線１４の二次交流電流により１５Ｖの電圧を維持するように、一次巻き線１３及び二次巻き線１５の巻き数比を設定する。なお、商用交流電源の定格電圧時のＶｉ１を６．２５Ｖに設定したのは、商用交流電源についての１０％ダウンの瞬時減電圧に対して、若干のマージンを加えて、１５％ダウンの瞬時減電圧（＝８５Ｖ）を想定し、１５％ダウンの瞬時減電圧までは、ダイオード３０を逆バイアスのオフ状態に保持し（なお、ダイオード３０のオン時のダイオード３０における電圧降下は設計では０．６Ｖとしている。）、電解コンデンサ２１が、６Ｖ自動電圧生成器２９から充電電量を受けることなく、５Ｖ自動電圧生成器２４の動作保証最小入力電圧としての５．３Ｖ以上を保持させるようにしたためである（∵６．２５×８５／１００＝５．３）。また、商用交流電源の定格電圧時のＶｉ２を１５Ｖに設定したのは、商用交流電源がオーディオ機器１０の設計上の保証最小交流電源電圧Ｖｒへ、すなわち定格電圧１００Ｖより３０％、降下したときにも、６Ｖ自動電圧生成器２９の動作保証最小入力電圧としての６．３Ｖより高い値（＝１５×７５／１００＝１１．２５＞６．３）になるようにして、６Ｖ自動電圧生成器２９による定電圧６Ｖの生成を保証したためである。
【００１９】
商用交流電源が定格電圧に対して１５％未満の電圧降下時、すなわち、商用交流電源が８５Ｖ以上であるときは、電解コンデンサ２１は、全波整流器１６を介して整流される二次巻き線１４の二次交流電流のみにより充電されて、Ｖｉ１は６．２５Ｖ以下で５．４Ｖより高い範囲となっている。したがって、ダイオード３０は、逆バイアス状態で、オフに維持される。６Ｖ自動電圧生成器２９は、その出力電流が０に維持されるため、６Ｖ自動電圧生成器２９の消費電力は０である。こうして、Ｖｉ１は５Ｖ自動電圧生成器２４の動作保証最小入力電圧以上の値を保持されて、５Ｖ自動電圧生成器２４は、５Ｖの定電圧を生成し、５Ｖの定電圧を各直流電気回路素子２５へ供給することになる。
【００２０】
Ｖｉ２は、例えば１００〜３００ｍｓｅｃ等の数百ｍｓｅｃ以内であれば、商用交流電源の電圧が定格電圧の１５％以上で３０％以内に降下しても、すなわち商用交流電源の電圧が８５Ｖ〜７０Ｖになっても、６．３Ｖ以上に保持され、Ｖｏ２は６Ｖに維持される。これに対して、電解コンデンサ２１は、商用交流電源の電圧が定格電圧の１５％以上で３０％以内の範囲で低下すると、全波整流器１６を介して二次巻き線１４から供給されてくる充電電流が減少し、その充電電流だけでは５．４Ｖより高い電圧を維持できなくなる。Ｖｉ１が５．４Ｖになると、ダイオード３０は、順方向のバイアス電圧を受けて、オンになる。こうして、電解コンデンサ２１は、二次巻き線１４からの充電電流の減少を、６Ｖ自動電圧生成器２９からの充電電流が補い、Ｖｉ１は、５．４Ｖに維持され、すなわち５Ｖ自動電圧生成器２４の動作保証最小入力電圧以上を確保される。これにより、５Ｖ自動電圧生成器２４は、５Ｖの定電圧の生成を確保される。
【００２１】
商用交流電源が８５Ｖ以上へ復帰すると、電解コンデンサ２１は、再び、二次巻き線１４からの充電電流のみにより充電されながらも、５．３Ｖ以上を維持される。こうして、５Ｖ自動電圧生成器２４も５Ｖの定電圧の生成を維持する。
【００２２】
従来のオーディオ機器では、６Ｖ自動電圧生成器２９が存在せず、５Ｖ自動電圧生成器２４のみであった。したがって、従来のオーディオ機器において、商用交流電源の定格電圧に対して３０％の瞬時減電圧時の動作を保証する場合には、定格電圧より３０％減の瞬時減電圧時にも、Ｖｉ１が５．３Ｖ以上を確保する必要があり、商用交流電源の定格電圧時では、Ｖｉ１＝７．５７Ｖ（∵７．５７×０．７＝５．３）に維持される必要があった。定格入力電圧１００Ｖで１０％の過電圧状態で、かつ５Ｖ自動電圧生成器２４の出力電流を１Ａとすると、５Ｖ自動電圧生成器２４の消費電力Ｗａは次のようになる。
Ｗａ＝（Ｖｉ１−Ｖｏ１）×１＝（７．５７×１１０／１００−５）×１＝３．３２７Ｗ。
これに対して、このオーディオ機器１０では、商用交流電源の定格電圧時では、Ｖｉ１＝６．２５とされるので、同様に、定格入力電圧１００Ｖで１０％の過電圧状態で、かつ５Ｖ自動電圧生成器２４の出力電流を１Ａとすると、５Ｖ自動電圧生成器２４の消費電力Ｗｂは次のようになる。
Ｗｂ＝（Ｖｉ１−Ｖｏ１）×１＝（６．２５×１１０／１００−５）×１＝１．８７５Ｗ
損失分換算で、約４３，６％（＝（（Ｗａ−Ｗｂ）／Ｗａ）・１００）の改善となる。
【００２３】
図２は別のオーディオ機器１０の主要部概略図である。図１との相違点について述べると、図２のオーディオ機器１０では、変圧器１１にが付加され、二次巻き線３５は、一次巻き線１３の商用交流電源から二次電流を誘導される。二次巻き線３５の誘導電流は、全波整流器３６により整流されてから、例えばメインアンプ等の負荷３７へ供給される。変圧器１１のレギュレーション（電圧変動率）が悪いと、二次巻き線１４，１５の二次電圧が、二次巻き線３５を介して負荷３７の負荷電流の変動を受けて、変動し、商用交流電源の瞬時的な減電圧時と同様に、定格時より３０％以内の範囲で瞬時的に下降することがある。しかし、オーディオ機器１０は、負荷３７の負荷電流の変動による二次巻き線１４，１５の二次電圧降下に対しても、商用交流電源の電圧降下時と同様に作動し、商用交流電源の電圧降下でなく、負荷３７の負荷電流の変動に対しても動作保証を達成する。
【００２４】
図３はさらに別のオーディオ機器１０の主要部外略図である。このオーディオ機器１０では、二次巻き線１５は、二次巻き線１４が装備されている変圧器１１とは別の変圧器４０に装備され、プラグ１２の商用交流電源は、変圧器４０の一次巻き線４１にも供給され、二次巻き線１５に二次電圧を誘起する。
【図面の簡単な説明】
【図１】オーディオ機器の主要部概略図である
【図２】別のオーディオ機器の主要部概略図である
【図３】さらに別のオーディオ機器の主要部概略図である
【符号の説明】
１０    オーディオ機器（瞬時減電圧動作保証付き電気機器）
１４    二次巻き線（第１の二次巻き線）
１５    二次巻き線（第２の二次巻き線）
２１    電解コンデンサ（第１のコンデンサ）
２２    電解コンデンサ（第２の二次巻き線）
２４    ５Ｖ自動電圧生成器（第１の直流定電圧生成器）
２５    直流電気回路素子
２９    ６Ｖ自動電圧生成器（第２の直流定電圧生成器）
３０    ダイオード（半導体スイッチング素子）
３５    二次巻き線（第３の二次巻き線）
【図１】
0003631061.tif 000002
【図２】
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【図３】
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