(57)【要約】【課題】電源電圧の変化に対して回路を安定化させる。【解決手段】整流回路１と負荷２との間に、負荷２と並列にＰＴＣサーミスタＰと平滑コンデンサＣの直列回路３を設ける。こうすることで、ＰＴＣサーミスタＰは、充電電流で温度が上昇すると、抵抗値が高くなって充電電流を規制し力率を改善するとともに、急激な充電電流の増加を抑制して高調波の発生を抑制する。一方、放電時は、放電電流で、ＰＴＣサーミスタＰの温度が上昇すると、抵抗値が高くなって放電電流の増加を規制し、急激な電圧の降下を抑制して、電圧降下でもって負荷が不安定にならないようにする。このような動作を繰り返し、充放電電流を一定に保って負荷を安定化する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＴＣサーミスタと平滑コンデンサを直列に接続した直列回路からなり、前記直列回路を整流回路と負荷間に前記負荷と並列に設けた平滑回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、コンデンサインプット型の平滑回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多くの機器の電源回路に使用される平滑回路としてコンデンサインプット型がある。この平滑回路は、整流回路と負荷との間に、負荷と並列に平滑コンデンサを設けたもので、平滑コンデンサへの入力（充電）電流は、パルス状の間歇した波形となる。そのため、多くの高調波を含み力率も著しく低下するので、電源システムに負担を強いる問題があった。
【０００３】
これらの問題を解決する一つの方法として、例えば、（特許文献１）には、図７に示すように、抵抗Ｒ１とダイオードＤ１との並列回路を平滑コンデンサＣと直列に設けたものが記載されている。このとき、ダイオードＤ１のカソードはコンデンサＣ側とし、コンデンサＣの放電電流はダイオードＤ１を介して流すようにしてある。
【０００４】
このような並列回路を採用すれば、充電時は、並列回路の抵抗Ｒ１が、入力（充電）電流を規制して導通角を広げ、高調波を減少させて力率を向上させることができる。また、放電時には、ダイオードＤ１が並列回路の抵抗Ｒ１に替わってコンデンサＣの放電電流を流すことから、抵抗Ｒ１による損失を防止できるというものである。
【０００５】
【特許文献１】特開平０７−２８４２７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の並列回路では、充電時は、並列回路の抵抗がコンデンサへの充電電流を規制する。一方、放電時は、並列回路のダイオードがコンデンサに蓄えた電荷を一気に流してしまうため、放電後のコンデンサへの再充電に時間が掛かり、負荷へ供給する電圧が大きく降下する場合がある。このように電圧が急に降下すると負荷が不安定になってしまうという問題がある。
【０００７】
そこで、この発明の課題は、負荷が不安定にならないようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、この発明では、整流回路と負荷との間に、負荷と並列にＰＴＣサーミスタと平滑コンデンサを直列に接続した直列回路を設ける構成を採用したのである。
【０００９】
このような構成を採用することにより、充電時のＰＴＣサーミスタは、充電電流により発熱して、その温度に応じた抵抗値を呈する。例えば、充電電流による発熱温度が低いと抵抗値は低いが、充電電流により発熱温度が高くなると、抵抗値は指数関数的に増加して非直線特性を呈する。
【００１０】
そのため、ＰＴＣサーミスタは、平滑コンデンサと直列に設けたことにより、充電時の平滑コンデンサへの充電電流のピーク値を規制し、導通角を広げて力率を改善し、かつ、急激な充電電流の増加を抑制して高調波の発生も抑制することができる。
【００１１】
一方、放電時は、放電電流が大きいと、ＰＴＣサーミスタの温度が上昇して高い抵抗値を呈するので、放電電流を規制する。このように、放電電流の増加を規制して急激な電圧の降下を抑制するので、電圧降下でもって負荷が不安定にならないようにできる。
【００１２】
したがって、このような充電と放電の動作を繰り返すことで負荷を安定化する。
【発明の効果】
【００１３】
この発明は、以上のように構成したことにより、負荷を安定化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、この発明を実施するための最良の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１に示すように、この形態の平滑回路は、整流回路１と負荷２との間に、負荷２と並列にＰＴＣサーミスタＰと平滑コンデンサＣの直列回路３を設けた構成となっている。
【００１６】
整流回路１は、図１のように、４個のダイオードをブリッジ接続した回路で、交流電源（１００Ｖ）ＡＣと接続されて、両波整流出力をＰＴＣサーミスタＰ、平滑コンデンサＣの直列回路３と負荷２へ供給する。
【００１７】
ＰＴＣサーミスタＰは、ポジスタ（登録商標）と言われるもので、例えば、図２のような抵抗−温度特性を呈するものである。
【００１８】
この形態は、上記のように構成されており、図１のように、整流回路１の入力に交流電源（１００Ｖ）ＡＣを接続する。すると、交流電源ＡＣに接続された整流回路１から全波整流された電圧がＰＴＣサーミスタＰと平滑コンデンサＣの直列回路に印加され、平滑コンデンサＣへＰＴＣサーミスタＰを介して充電電流が流れる。このとき、ＰＴＣサーミスタＰは、流れる電流によって発熱し抵抗値が変化する。
【００１９】
すなわち、ＰＴＣサーミスタＰの抵抗値は、図２の抵抗−温度特性に従って変化する。例えば、この形態のＰＴＣサーミスタＰは、図２の「ＢＢ」の特性を有するので、電流の流れ始めのＡ点（２５℃）では、抵抗値は８２Ω程度を呈する。次に、電流が流れ始めて温度が上昇し、Ｂ点に達すると抵抗値は８２０Ω程度となり、Ａ点の１０倍程度を呈する。さらに、電流が流れて発熱により温度が上昇してＣ点に達すると、抵抗値は８．２ＫΩ程度となりＡ点の１００程度まで増加する。
【００２０】
そのため、平滑コンデンサＣの動作点が図２のＢ点からＣ点の間になるように設定しておけば、入力電圧が９０Ｖ〜１１０Ｖの間で変化すると、ＰＴＣサーミスタＰの抵抗値は、１０倍から１００倍の間で変化する。
【００２１】
このように、温度によってＰＴＣサーミスタＰの抵抗値は変化するので、平滑コンデンサＣに流れる電流は、例えば、交流電源ＡＣの電圧が１００Ｖよりも小さくなると、ＰＴＣサーミスタＰに流れる電流が減少して発熱量が低下し、温度が下がると抵抗値も低下して電流が流れ易くなる。一方、交流電源ＡＣの電圧が１００Ｖを上回り、ＰＴＣサーミスタＰへ流れる電流が増加して発熱量が増し、温度が上昇すると抵抗値も上昇して電流が流れ難くなる。
【００２２】
このため、充電時の平滑コンデンサＣへの充電電流のピーク値を規制して導通角を広げ、力率を改善して急激な充電電流の増加を抑制し、高調波の発生を抑制することができる。
【００２３】
また、放電時は、放電電流が大きいと温度が上昇し、高い抵抗値を呈して放電電流を流れ難くする。そのため、放電電流の増加を規制して急激な電圧の降下を抑制し、電圧降下でもって負荷２が不安定にならないようにできる。さらに、前記規制によって放電電流が減少して温度が低下すると、抵抗値も低くなって放電電流を増加させる。このような動作を繰り返すことにより、放電電流を一定に保って負荷を安定化する。
【００２４】
したがって、このように充電と放電の動作を繰り返すことで負荷を安定化することができる。
【実施例１】
【００２５】
この実施例１では、ＰＴＣサーミスタＰの有効性を検証するため、図３（ａ）、（ｂ）のように、電源ＡＣに電圧調整器４を介して整流回路１を接続し、その整流回路１と負荷２とを接続した。このとき、負荷２には抵抗（７２０Ω）を使用した。また、電圧調整器４と整流回路１間に、電圧、電流、電力を測定できるデジタルパワーメータＤＭを配置した。そして、整流回路１と負荷２間に、図３（ａ）のように、「平滑コンデンサＣ」を接続した場合と、「ＰＴＣサーミスタＰ＋平滑コンデンサＣ」の直列回路３を接続した場合について、入力電圧を９０Ｖ〜１１０Ｖとして入力電流と出力電力を測定した。
【００２６】
なお、ＰＴＣサーミスタＰには、図２の特性を有する村田製作所製の「ＰＴＧＬ０７ＡＲ８２０Ｍ９Ａ５１Ｂ０」を使用した。また、パワーメータには、横河電機製のデジタルパワーメータ「ＷＴ１１０」を使用した。その結果を図４（ａ）、（ｂ）に示す。
【００２７】
図４（ａ）、（ｂ）を比較すると、図３（ａ）の「平滑コンデンサＣ」のみのものよりも、図３（ｂ）の「ＰＴＣサーミスタＰ＋平滑コンデンサＣ」の直列回路３を使用したものの方が、入力電圧の変化に対して、入力電流の変化量が少なく安定である。すなわち、「平滑コンデンサＣ」のみでは、入力電圧９０Ｖ〜１１０Ｖで入力電流は２２８ｍＡ〜２７９ｍＡの間を変化したので、変化量は５１ｍＡであった。一方、「ＰＴＣサーミスタＰ＋平滑コンデンサＣ」の直列回路３を使用したものでは、入力電流は１６７ｍＡ〜１７４ｍＡの間を変化して、変化量は７ｍＡであった。このように、電圧の変化に対して電流の変化量が少ないため、入力変動に対して安定していると考えられる。
【実施例２】
【００２８】
この実施例２は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、整流回路１と負荷２´とをインバータ回路を介して接続したものである。また、負荷２´には、インバータ回路によって駆動される冷陰極管６Ｗ×２を点灯させた。電源ＡＣと整流回路１は、実施例１と同様に電圧調整器４を介して接続し、電圧調整器４と整流回路１間には、デジタルパワーメータＤＭを接続した。そして、インバータ回路と整流回路１間に、図５（ａ）のように、「平滑コンデンサＣ」を接続した場合と、図５（ｂ）のように、「ＰＴＣサーミスタＰ＋平滑コンデンサＣ」の直列回路３を接続した場合について、入力電圧を９０Ｖ〜１１０Ｖにしたときの入力電流と出力電力を測定した。
【００２９】
なお、ここでは「平滑コンデンサＣ」に、６．８μＦと１０μＦのものを並列接続したものを使用した。そのため、ここでは、「ＰＴＣサーミスタＰ」を図５（ｂ）のように、コンデンサＣごとに設けることにした。その結果を図６（ａ）、（ｂ）に示す。
【００３０】
結果は、実施例１と同様、「平滑コンデンサＣ」のみのものよりも、「ＰＴＣサーミスタＰ＋平滑コンデンサＣ」の直列回路３を接続したものの方が、入力電流の変動幅が小さくなった。また、入力電圧の変化に関わらず出力電力が一定（１５Ｗ）となり、回路が安定し、力率の改善も確認できた。
【００３１】
このように、ＰＴＣサーミスタＰと平滑コンデンサＣの直列回路３を用いることで電源電圧の変化に対して回路を安定化できることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
この発明は、安価なＰＴＣサーミスタを付加するだけの簡単な構成で、平滑回路の特性を向上させることができるので、コンデンサインプット型の平滑回路を使用する機器全てに使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施形態の回路図
【図２】実施形態のＰＴＣサーミスタの特性図
【図３】実施例１の測定回路
【図４】実施例１の測定結果
【図５】実施例２の測定回路
【図６】実施例２の測定結果
【図７】従来例の回路図
【符号の説明】
【００３４】
１  整流回路
２  負荷
２´負荷
３  直列回路
Ｐ  ＰＴＣサーミスタ
Ｃ  平滑コンデンサ
ＡＣ  交流電源
【図１】
2008131743.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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