(57)【要約】【課題】  ＡＣ入力時におけるレギュレータ損失を大幅に抑制できる交流直流共用電源回路を提供すること。【解決手段】  整流回路とレギュレータが負荷と直列に接続されるとともに、前記レギュレータの入力側にはコンデンサが並列に接続された交流直流共用電源回路において、  前記整流回路と直列に所定の抵抗値を有する抵抗素子が接続されたことを特徴とするもの。【選択図】図１
2015216822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
整流回路とレギュレータが負荷と直列に接続されるとともに、前記レギュレータの入力側にはコンデンサが並列に接続された交流直流共用電源回路において、
前記整流回路と直列に所定の抵抗値を有する抵抗素子が接続されたことを特徴とする交流直流共用電源回路。
【請求項２】
前記抵抗素子の抵抗値は、前記コンデンサを充電する導通角が所望の値になるように選定されていることを特徴とする請求項１記載の交流直流共用電源回路。
【請求項３】
前記抵抗素子の抵抗値は、直流ではほとんど電圧降下がなく、交流では広い導通角が得られる値であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の交流直流共用電源回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、交流直流共用電源回路に関し、詳しくは、システムコントロール用電源として一般的に用いられている商用の交流電源（ＡＣ２４Ｖ）と直流電源（ＤＣ２４Ｖ）とを共用できる交流直流共用電源回路の交流入力時における損失の改善に関するものである。【０００２】  システムコントロール用電源としてＡＣ２４ＶとＤＣ２４Ｖが広く用いられている。ここで、電源の入力回路と出力回路を同一にする必要がある場合は、ＡＣを片波整流としてアース側をコモンにする必要がある。【０００３】  また、電子機器の電源回路としては、商用電源や交流発電機などの交流出力（以下ＡＣともいう）が使える環境では交流電源で動作し、野外や自動車積載などの商用電源が使えない環境では電池などの直流電源（以下ＤＣともいう）でも動作する交直両用型のものが組み込まれることが多い。【０００４】  ところで、２端子の交流直流共用電源回路からＡＣ／ＤＣを供給するのにあたっては、以下に示すようないろいろな要求項目を提起されることがある。
１）ＡＣ／ＤＣ共用の２４Ｖ電源とする
２）アース側は回路構成上すべて共通とする
３）レギュレータの損失を最小とする
４）ＡＣ／ＤＣとも±１０％の動作範囲を確保する【０００５】  たとえば、ＤＣ２４Ｖに整流回路を挿入すると交流のピーク電圧が発生し、交流電圧の√２倍の電圧が現れる。そのため変圧器などを用いて降下させる必要が生じ、回路が複雑になるばかりでなく大型となる。【０００６】  図３は、従来の交流直流共用電源回路に用いられている片波整流回路の一例を示す回路図である。図３において、一方の入力端子Ｔ１にはダイオードＤのアノードが接続され、他方の入力端子Ｔ２は接地電位Ｇに接続されている。【０００７】  ダイオードＤのカソードは３端子構成のレギュレータＲＥＧの入力端子に接続されるとともに、コンデンサＣ１の一端に接続されている。コンデンサＣ１の他端は接地電位Ｇに接続されている。【０００８】  レギュレータＲＥＧの出力端子は、コンデンサＣ２の一端に接続されるとともに、３端子構成の負荷ＬＯＡＤの一端に接続されている。レギュレータＲＥＧの中間端子は、コンデンサＣ２の他端および負荷ＬＯＡＤの他端とともに、接地電位Ｇに接続されている。【０００９】  負荷ＬＯＡＤの中間端子は一方の出力端子Ｔ３に接続され、負荷ＬＯＡＤの他端は他方の出力端子Ｔ４および接地電位Ｇに接続されている。【００１０】  図３の構成によれば、入力端子と出力端子を共通の接地電位Ｇに接続できる。【００１１】  図４は、従来から交流直流共用電源回路に用いられている４個のダイオードＤ１〜Ｄ４がブリッジ接続された４辺整流回路ＤＢの一例を示す回路図である。図４において、一方の入力端子Ｔ１はダイオードＤ１のカソードとダイオードＤ２のアノードとの接続点に接続され、他方の入力端子Ｔ２はダイオードＤ４のカソードとダイオードＤ３のアノードとの接続点に接続されている。【００１２】  ダイオードＤ２のカソードとダイオードＤ３のアノードとの接続点はコンデンサＣ１の一端とレギュレータＲＥＧとの接続点に接続され、ダイオードＤ１のアノードとダイオードＤ４のアノードとの接続点はコンデンサＣ１の他端に接続されている。【００１３】  図４の構成によれば、端子Ｔ２とＴ４間はフローティングとなり、電源のマイナス端子の電位と負荷ＬＯＡＤのマイナス側の電位とは異ることから、ＡＣ電源端子Ｔ２と出力端子Ｔ４とを接続することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】      特開２０１２−１００４９３号公報
【００１５】  特許文献１には、交流電力または直流電力のいずれの電源が接続された場合であっても動作する交流直流共用電源回路の構成が示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】  ところで、図４の回路における交流入力時の動作に着目すると、直流入力時における入力電圧の約√２倍の電圧が直流側に現れることから、この状態でレギュレータＲＥＧに入力されると、直流に対して大きな電圧となり、損失が大きくなるばかりでなく、素子の耐電圧および発熱等も無視できなくなる。【００１７】  実際の回路構成における耐電圧は３５Ｖ付近であり、これ以上の電圧を印加すると素子が破壊する。したがって、回路設計にあたっては耐電圧を考慮しなければならないが、レギュレータとして４０Ｖ以上のものは現時点では入手が困難である。【００１８】  図３に示す片波整流回路において、入力電圧をたとえばＤＣ２４Ｖとし、ダイオードＤの両端の電圧Ｖ１，Ｖ２はともに近似していて、安定化後の電圧Ｖ３は所望の電圧、例えばＤＣ１８Ｖに制御されているものとする。【００１９】  このような回路にＡＣを加えたとき、Ｖ１＝ＡＣ２４Ｖとすると、
Ｖ２≒√２×２４＝３３Ｖ
Ｖ３＝１５Ｖ
Ｐｒ＝（３３−１８）×４０＝６００ｍＷ
となる。【００２０】  ここで、たとえば入力電圧ＡＣ２４Ｖが＋１０％上昇すると、Ｖ２＝３６．５Ｖとなって、Ｐｒ＝７４０ｍＷとなる。ＤＣの場合には入力電圧が＋１０％上昇するとＰｒ＝３０８ｍＷであるのに対し、２倍以上のレギュレータ損失となる。これは、ＡＣではコンデンサ入力による整流であることから、その出力がピーク電圧になるためである。【００２１】  本発明は、このような従来の問題点に着目したものであって、その目的は、ＡＣ入力時におけるレギュレータ損失を大幅に抑制できる交流直流共用電源回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】  このような課題を達成する請求項１の発明は、
整流回路とレギュレータが負荷と直列に接続されるとともに、前記レギュレータの入力側にはコンデンサが並列に接続された交流直流共用電源回路において、
前記整流回路と直列に所定の抵抗値を有する抵抗素子が接続されたことを特徴とする。【００２３】  請求項２の発明は、請求項１記載の交流直流共用電源回路において、
前記抵抗素子の抵抗値は、前記コンデンサを充電する導通角が所望の値になるように選定されていることを特徴とする。【００２４】  請求項３の発明は、請求項１または請求項２記載の交流直流共用電源回路において、
前記抵抗素子の抵抗値は、直流ではほとんど電圧降下がなく、交流では広い導通角が得られる値であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】  このように抵抗素子の抵抗値を適切な値に選定することにより、直流での電圧降下を小さくできて、交流におけるパワー損失を大幅に減少させることができる交流直流共用電源回路が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】  本発明に基づく交流直流共用電源回路の一実施例を示す回路図である。
【図２】  図１の入力波形例図である。
【図３】  従来の交流直流共用電源回路に用いられる片波整流回路の一例を示す回路図である。
【図４】  従来の交流直流共用電源回路に用いられている４個のダイオードＤ１〜Ｄ４がブリッジ接続された４辺整流回路ＤＢの一例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】  以下、本発明について、図面を用いて説明する。図１は本発明に基づく交流直流共用電源回路の一実施例を示す回路図であって、図３と共通する部分には同一の符号を付けている。図１において、ダイオードＤと、コンデンサＣ１とレギュレータＲＥＧとの接続点間には、抵抗Ｒが接続されている。
【００２８】  この抵抗Ｒは、ＤＣ（直流）では単純に損失となる。ところが、ＡＣ（交流）では、ダイオードＤと抵抗Ｒにより、図２の入力波形例図に示すように、コンデンサＣ１を充電する導通角を設定することになる。
【００２９】  図２において、Ｒ＝０のときにＡＣ入力の最大値となるが、Ｒの増加に伴って入力電圧Ｖ１の半波が流れ、結果としてレギュレータＲＥＧの入力電圧Ｖ２は入力電圧Ｖ１の半波の平均値電圧となる。
【００３０】  再び図１において、交流電圧はダイオードＤを通ってコンデンサＣ１に充電される。このとき、直列抵抗Ｒが０Ωの場合は、最大値で瞬時に充電が行われ、大きな電流ｉ１が流れる。Ｒの増加とともに瞬時電流は低くなり、その値は導通角Θによって決められる。導通角Θは抵抗値Ｒが大きくなるにしたがって大きくなり、出力電圧も減少する。
【００３１】  ここで、抵抗Ｒを適切な値に設定することによって、ＤＣ（直流）ではほとんど電圧降下がなく、ＡＣ（交流）では広い導通角Θを実現できる。たとえば本発明にもとづく電源回路において、出力を１８Ｖ／４０ｍＡとしたとき、Ｒ＝１０Ωとすることで最大ピーク電圧から約５Ｖも低いＶ２とすることができる。
【００３２】  Ｒ＝１０Ωの設定により、ＤＣ（直流）における降下電圧は４０ｍＡ×１０Ω＝４００ｍＶであるにもかかわらず、ＡＣ（交流）では約５Ｖの電圧降下が得られ、レギュレータのパワー損失が大幅に減少することとなる。
【００３３】  抵抗Ｒの値を小さくするとピーク電圧に近づき、レギュレータの電圧降下が増大するので好ましくない。抵抗Ｒの値は大きいほどＤＣ（直流）とＡＣ（交流）との差が少なくなるが、ＤＣ（直流）の損失が増えることになり、入力電圧が−１０％になると動作しなくなる。
【００３４】  そこで、双方とも正常に働く適正な値として、本実施例では抵抗Ｒの値を１０Ωとしているが、抵抗Ｒの値は必ずしも１０Ωに限るものではなく、回路条件等に応じて適宜変更してもよい。
【００３５】  なお、上記実施例では、ダイオードＤを用いた片波整流回路の例について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、４個のダイオードＤ１〜Ｄ４がブリッジ接続された４辺整流回路ＤＢについても用いることができる。
【００３６】  以上説明したように、本発明によれば、ＡＣ入力時におけるレギュレータ損失を大幅に抑制できる交流直流共用電源回路が実現できる。
【符号の説明】
【００３７】  Ｄ  ダイオード
Ｃ１、Ｃ２  コンデンサ
ＲＥＧ  レギュレータ
Ｒ  抵抗
ＬＯＡＤ  負荷
【図１】
2015216822.tif 000003
【図２】
2015216822.tif 000004
【図３】
2015216822.tif 000005
【図４】
2015216822.tif 000006