(57)【要約】【課題】交流電源に高周波ノイズが重畳しても発熱量が少ないコンデンサドロップ電源回路を提供すること。【解決手段】コンデンサドロップ電源回路は、交流電源に直列に接続される第１のコンデンサと、第１のコンデンサの後段側に第１のコンデンサと直列の関係で接続された抵抗と、第１のコンデンサの後段に交流電源に対して並列に接続される第２のコンデンサと、交流電源から供給され第１のコンデンサを介した交流を整流する整流部と、整流部で整流された電流を平滑化する平滑化部とを備える。【選択図】図１
2008271692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源に直列に接続される第１のコンデンサと、
前記第１のコンデンサの後段側に前記第１のコンデンサと直列の関係で接続された抵抗と、
前記第１のコンデンサの後段に前記交流電源に対して並列に接続される第２のコンデンサと、
前記交流電源から供給され前記第１のコンデンサを介した交流を整流する整流部と、
前記整流部で整流された電流を平滑化する平滑化部と、
を備えたことを特徴とするコンデンサドロップ電源回路。
【請求項２】
請求項１に記載のコンデンサドロップ電源回路であって、
前記抵抗は正特性サーミスタであることを特徴とするコンデンサドロップ電源回路。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のコンデンサドロップ電源回路と、
交流電源と前記コンデンサドロップ電源回路との間に設けられるチョークコイルと、
前記チョークコイルの後段から前記交流電源に対して並列に接続される、負荷及び前記交流電源から前記負荷に供給する電力を制御するスイッチ部と、
前記スイッチ部に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部による検出結果に応じて前記スイッチ部を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする電力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電源から比較的小さな容量の直流電源を供給するコンデンサドロップ電源回路及び電力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は、従来のコンデンサドロップ電源回路を示す回路図である。図７に示すコンデンサドロップ電源回路は、交流電源１に直列に接続されるコンデンサ２及び抵抗３と、ブリッジダイオード５と、電解コンデンサ６と、ツェナーダイオード７と、レギュレータ８とを備える。レギュレータ８の後段には、マイコン等の制御回路９が接続される。当該コンデンサドロップ電源回路は、制御回路９に供給できる出力電流は小さいが、部品点数が少なく構成が簡単である。さらに、当該コンデンサドロップ電源回路では、コンデンサ２が主電流を制限するため、実効消費電流は小さく発熱も少ない。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２０９８６２号公報
【特許文献２】特開２００３−８８１０６号公報
【特許文献３】特開平１０−２４３６５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記説明したコンデンサドロップ電源回路では、交流電源１に連続して高周波ノイズが重畳した場合、高周波電流成分はコンデンサ２によってさほど制限されない。このため、後段の抵抗３やツェナーダイオード７での発熱が増大して、コンデンサドロップ電源回路を覆う筐体内の温度が上昇してしまう。その結果、温度に影響を受ける電子部品によって回路全体の温度特性が変化してしまうことが起こり得る。
【０００５】
本発明の目的は、交流電源に高周波ノイズが重畳しても発熱量が少ないコンデンサドロップ電源回路及び電力制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、交流電源に直列に接続される第１のコンデンサと、前記第１のコンデンサの後段側に前記第１のコンデンサと直列の関係で接続された抵抗と、前記第１のコンデンサの後段に前記交流電源に対して並列に接続される第２のコンデンサと、前記交流電源から供給され前記第１のコンデンサを介した交流を整流する整流部と、前記整流部で整流された電流を平滑化する平滑化部と、を備えたコンデンサドロップ電源回路を提供する。
【０００７】
上記コンデンサドロップ電源回路では、前記抵抗は正特性サーミスタである。
【０００８】
本発明は、上記コンデンサドロップ電源回路と、交流電源と前記コンデンサドロップ電源回路との間に設けられるチョークコイルと、前記チョークコイルの後段から前記交流電源に対して並列に接続される、負荷及び前記交流電源から前記負荷に供給する電力を制御するスイッチ部と、前記スイッチ部に流れる電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部による検出結果に応じて前記スイッチ部を制御する制御部と、を備えた電力制御装置を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るコンデンサドロップ電源回路及び電力制御装置によれば、交流電源に高周波ノイズが重畳しても発熱量を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態のコンデンサドロップ電源回路を示す回路図である。図１に示すように、第１の実施形態のコンデンサドロップ電源回路は、交流電源１に直列に接続されるコンデンサ２と、コンデンサ２の後段に直列に接続した抵抗３と、コンデンサ２の後段から交流電源１に対して並列に接続されるコンデンサ４と、ブリッジダイオード５と、電解コンデンサ６と、ツェナーダイオード７と、レギュレータ８とを備える。レギュレータ８の後段には、マイコン等の制御回路９が接続される。
【００１２】
コンデンサ２は、交流電源１からの主電流を制限する。なお、主電流はコンデンサ２のインピーダンス（１／２πｆＣ）で決定される。抵抗３は、交流電源１からのサージ電流を制限する。コンデンサ４は、交流電源１に重畳された高周波ノイズをバイパスする。ブリッジダイオード５は交流を整流する。電解コンデンサ６は、整流された電流を蓄えて直流を供給することにより、整流された電流を平滑化する。ツェナーダイオード７は、電解コンデンサ６からの出力を安定化する。レギュレータ８は、ツェナーダイオード７によって安定化された出力を降圧してさらに安定化する。
【００１３】
本実施形態のコンデンサドロップ電源回路を日本の商用電源（ＡＣ１００Ｖ）に接続すると、商用電源の周波数（日本では５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）によって決定されるコンデンサ２のインピーダンスで交流電圧が降圧され、抵抗３を介して、ブリッジダイオード５で整流され、電解コンデンサ６で平滑されることによってＡＣ−ＤＣ変換される。その後、ツェナーダイオード７で電圧が１２Ｖに安定化され、レギュレータ８で５Ｖに降圧された直流電圧が制御回路９に供給される。なお、ツェナーダイオードで一旦１２Ｖに安定化しているのは、図示しないブザー回路や表示用のＬＥＤ等への電源供給を行うためである。
【００１４】
近年の家電製品等の高周波化に伴い、掃除機やＩＨ調理器等の機器から発生する数ｋＨｚ〜数十ｋＨｚの高周波ノイズが交流電源１に重畳する場合がある。このような周波数帯の高周波ノイズが交流電源１に重畳した場合、高周波ノイズの周波数によって決定されるコンデンサ２のインピーダンスは非常に小さいため、高周波電流成分はコンデンサ２によってさほど制限されない。しかし、本実施形態のコンデンサドロップ電源回路は、交流電源１に対して並列に接続されるコンデンサ４をコンデンサ２の後段に備える。このため、高周波成分にとってのインピーダンスは抵抗３側よりもコンデンサ４側の方が低いため、高周波ノイズによる高周波電流成分はコンデンサ４側に流れ込む。
【００１５】
以上説明したように、本実施形態のコンデンサドロップ電源回路によれば、交流電源１に重畳された高周波ノイズによる高周波電流成分はコンデンサ４側にバイパスされるため、抵抗３側へ流れる高周波電流を大幅に低減することができる。このため、抵抗３やツェナーダイオード７での発熱を抑制することができる。また、コンデンサ４は、制御回路９から発生する高周波ノイズを低減することもできる。
【００１６】
上記説明では、抵抗３は、コンデンサ２の後段かつブリッジダイオード５の前段の位置に配置されているが、図２に示すように、ブリッジダイオード５の後段に配置されても良い。また、全波整流回路であるブリッジダイオード５の代わりに、図３に示すように、半波整流回路１５を用いても良い。さらに、図４に示すように、抵抗３がブリッジダイオード５の後段に配置され、整流手段として半波整流回路１５を用いた回路としても良い。
【００１７】
（第２の実施形態）
第２の実施形態のコンデンサドロップ電源回路が第１の実施形態のコンデンサドロップ電源回路と異なる点は、抵抗３の代わりに正特性サーミスタを備える点である。この点以外は第１の実施形態と同様である。正特性サーミスタは、温度上昇に応じて抵抗値が増加する特性を有する。このため、正特性サーミスタに高周波電流が流れると、正特性サーミスタが発熱すると共に正特性サーミスタ自体の抵抗値が増加するため、高周波電流は制限される。高周波電流が制限されると正特性サーミスタの発熱は小さくなり、正特性サーミスタ自体の抵抗値も減少する。なお、正特性サーミスタの発熱により抵抗値が増加した場合であっても、制御回路９への電源供給は遮断されない。
【００１８】
以上説明したように、本実施形態のコンデンサドロップ電源回路によれば、正特性サーミスタが有する特性によって高周波電流の制限が自動的に行われるため、制御回路９側へ流れる高周波電流をさらに低減することができる。
【００１９】
（第３の実施形態）
図５は、第１の実施形態のコンデンサドロップ電源回路を含む電力制御装置を示す回路図である。図５に示す電力制御装置は、第１の実施形態のコンデンサドロップ電源回路と、交流電源１と当該コンデンサドロップ電源回路との間に設けられたチョークコイルＬ１と、チョークコイルＬ１の後段から交流電源１に対して並列に接続される、白熱灯や蛍光灯の安定器等の負荷５１と、交流電源１から負荷５１に供給する電力を制御するスイッチ部Ｑ１，Ｑ２と、スイッチ部Ｑ１，Ｑ２に流れる電流を検出する電流検出部５３と、電流検出部５３による検出結果に応じてスイッチ部Ｑ１，Ｑ２を制御する制御部５５とを主に備える。
【００２０】
制御部５５は、第１の実施形態で説明した制御回路９と同等であり、第１の実施形態のコンデンサドロップ電源回路を介して電源が供給される。電流検出部５３の内部に設けられた電流検出抵抗Ｒ１，Ｒ２に流れる過電流を電流検出部５３が検出したとき、制御部５５はスイッチ部Ｑ１，Ｑ２をオフする。制御部５５は、スイッチ部Ｑ１，Ｑ２をオフして所定時間経過後に、スイッチ部Ｑ１，Ｑ２をオン状態に戻す。スイッチ部Ｑ１，Ｑ２をオン状態に戻したときの電流検出抵抗Ｒ１，Ｒ２を流れる電流が過電流のままであれば、制御部５５はスイッチ部Ｑ１，Ｑ２を再びオフして、所定時間経過後に再びオン状態に戻すといった間欠スイッチ動作を行う。
【００２１】
交流電源１に雷サージ波形やインパルスノイズ波形等のサージ電圧波形が重畳した場合、チョークコイルＬ１を介した昇圧作用により、チョークコイルＬ１の後段には過大な電圧が発生することが想定される。このため、スイッチ部Ｑ１，Ｑ２両端はこの過大な電圧に耐える必要がある。このため、過大な電圧発生の低減を目的とし、図６に示すように、チョークコイルＬ１の後段にコンデンサを付加する構成が一般に知られている。一方、本実施形態では、チョークコイルＬ１の後段に第１の実施形態のコンデンサドロップ電源回路が接続されている。この構成によれば、交流電源１にサージ電圧波形が重畳した場合のチョークコイルＬ１を介した昇圧作用による過大な電圧の発生は、コンデンサ２，４の作用により合理的に低減できる。チョークコイルＬ１の後段にコンデンサを付加する必要がない。
【００２２】
なお、チョークコイルＬ１のインダクタンス値は、過電流検出の電流がゼロからしきい値に達する電流に傾きをもたせ、その時間を決定している。図５ではスイッチ部Ｑ１，Ｑ２をＭＯＳＦＥＴ（電圧効果型トランジスタ）で図示しているが、バイポーラトランジスタやＩＧＢＴ（絶縁ゲートトランジスタ）であっても良い。また、電流検出部５３の内部に設けられた電流検出抵抗Ｒ１，Ｒ２の代わりにマンガニン線やカレントトランスを用いても良い。
【００２３】
上記説明した電流制御装置は、同一の配線ダクトに複数個接続されても良い。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明に係るコンデンサドロップ電源回路は、交流電源に高周波ノイズが重畳しても発熱量が少ない電源回路等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１の実施形態のコンデンサドロップ電源回路を示す回路図
【図２】他の実施形態のコンデンサドロップ電源回路を示す回路図
【図３】他の実施形態のコンデンサドロップ電源回路を示す回路図
【図４】他の実施形態のコンデンサドロップ電源回路を示す回路図
【図５】第１の実施形態のコンデンサドロップ電源回路を含む電力制御装置を示す回路図
【図６】従来の電力制御装置を示す回路図
【図７】従来のコンデンサドロップ電源回路を示す回路図
【符号の説明】
【００２６】
交流電源１
コンデンサ２
抵抗３
コンデンサ４
ブリッジダイオード５
電解コンデンサ６
ツェナーダイオード７
レギュレータ８
制御回路９
【図１】
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【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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