JP4554191B2 - 直流電源装置の電圧補正回路 - Google Patents

Description

本発明は、出力コードを有するＡＣアダプタ等の直流電源装置の電圧補正回路に関する。

ＡＣアダプタの場合、多くは１〜２ｍ程の長い出力コードを伴っている。低電圧、大電流（１〜２Ａ）のＡＣアダプタでは、出力電流による電圧降下が大きい。負荷である電子機器の動作状態によって出力コードの電圧降下が変動し、負荷への印加電圧が変動するという不都合が生じる。

出力電流を流した場合には、出力コードの直流抵抗分によって、必ず電圧降下が発生する。通常、ＡＣアダプタのような電源は、ある一定の電圧精度を求められるため、この出力コードの電圧降下の影響を極力抑える必要がある。

図３は従来例１におけるＡＣアダプタの概要を示す外観図である。ＡＣアダプタ本体１２からプラグ１５間に設けられる出力コード１７になるべく太い電線を使用して、直流抵抗分による電圧降下の削減を図っている。

図４は従来例２のＡＣアダプタにおける電圧調整を説明するブロック図である（特許文献１）。端子Ｔ１，Ｔ２からのＡＣ入力電圧はトランスＴで適切な電圧に変換され、整流回路２３で整流され、電圧調整回路２４で電圧調整され、出力電圧は出力コード２７を介して負荷に印加される。この負荷電圧は、出力プラグ部において電圧検出用電線２９を用いて電圧検出される。電圧検出回路２５からの出力によって電圧調整回路２４で電圧調整し、負荷電圧を一定に保持するようにしている。

上記の説明のように、通常ＡＣアダプタのような電源はある一定の電圧精度を求められるため、なるべく太い電線のコードを使用するか、コードを４芯として出力プラグ部にて電圧検出を行うかによって、この出力コードの電圧降下分を抑えるようにしていた。そのいずれの場合でも、コードのコストアップと太いコードによる外観のアンバランスを招いていた。

これらを解決する手段として、出力ラインに低抵抗を入れ、電流による電圧降下を利用して、設定抵抗の分圧を補正し、出力コードによる電圧降下分を補償していた。図５は従来例３における直流電源装置の安定化回路図であり、従来例１，２の問題点に対する対策例である（特許文献２）。端子Ｔ１，Ｔ２からのＡＣ入力は、整流回路３３で整流され、平滑回路３４で平滑される。レギュレータＱ２によって調整された出力電圧は、端子Ｔ３，Ｔ４を経て出力コード３７から端子Ｔ５，Ｔ６の負荷３８に印加される。負荷３８への印加電圧は、端子Ｔ３，Ｔ４の出力電圧よりも出力コード３７の電圧降下分だけ低くなる。電圧降下は出力コード３７の抵抗Ｒｏと出力電流Ｉｏとの積である。したがって、端子Ｔ３，Ｔ４の出力電圧は、出力コード３７の電圧降下分だけ高く設定されている。

差動アンプＩＣ２には、基準電圧ＥによるＶ２と、直列に接続された抵抗Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８のうち抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ７との接続点の電圧Ｖ１とが入力される。抵抗Ｒ８は出力電流検出用である。出力電流Ｉｏの増減により変動する抵抗Ｒ８における電圧により、電圧Ｖ１も変動する。差動アンプＩＣ２の出力Ｖｃにより、レギュレータＱ２の出力電圧を補正する。この場合、抵抗Ｒ８の抵抗値は、出力コード３７の抵抗Ｒｏが考慮されている。
実開平５−６０１８７ 特開平７−１０４８７０

しかし、従来例における検出用抵抗を用いている直流電源装置では、その分工数がアップする、検出用抵抗によるコストアップが発生する、大電流による発熱対策を必要とする等の課題があった。

本発明は上記のことに鑑みて提案されたものであり、その目的は、検出用抵抗によるコストアップ、発熱対策を解消した直流電源装置の電圧補正回路を提供することにある。

請求項１の発明は、第一のラインと第二のラインとの間に挿入された複数の直列接続の抵抗Ｒ１、Ｒ２と、前記複数の抵抗Ｒ１、Ｒ２よりも出力側かつ第一のラインと第二のラインとの間に接続されたコンデンサＣ２と、第二のライン上に位置しかつ上記複数の抵抗Ｒ１、Ｒ２と上記コンデンサＣ２との間に接続されたコイルＬと、リファレンス端子が前記複数の抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧されている分圧点に接続され、かつ、カソード側が前記複数の抵抗Ｒ１、Ｒ２よりも入力側に接続され、かつ、アノード側が前記コンデンサＣ２と前記コイルＬとの間に接続されている定電圧発生回路ＩＣ１と、からなり、前記コンデンサＣ２よりも出力側にかつ第一のラインと第二のラインからそれぞれ出力コード７を介し負荷８を接続し、前記負荷８に対して前記出力コード７を介して出力電圧を加え、かつ、前記出力コード７で発生する電圧降下分を補償して、この出力電圧を生成する直流電源装置の電圧補正回路であって、前記コンデンサＣ２と前記コイルＬとの組み合わせでフィルタを構成し、かつ、前記コイルＬの内部抵抗を前記出力電圧の補償用抵抗とすることを特徴とする直流電源装置の電圧補正回路である。

以上のように、本発明では、コンデンサとの組み合わせでフィルタを構成するコイルを出力電流が流れる負極側に設置して、コイルの内部抵抗を出力電圧の補償用抵抗として利用するので、独立して設ける検出用抵抗によるコストアップ、発熱対策を解消できるという効果がある。特に、小型であるＡＣアダプタにおいてはその効果は大である。

また、コイルの巻線を複数の太さの線径で構成するので、コンデンサとの組み合わせでフィルタを構成するコイルとしてのインダクタンスの調整と、出力電圧の補正用抵抗としての調整とを、同時にかつ容易に行うことができる。

第一のラインと第二のラインとの間に挿入された複数の直列接続の抵抗Ｒ１、Ｒ２と、前記複数の抵抗Ｒ１、Ｒ２よりも出力側かつ第一のラインと第二のラインとの間に接続されたコンデンサＣ２と、第二のライン上に位置しかつ上記複数の抵抗Ｒ１、Ｒ２と上記コンデンサＣ２との間に接続されたコイルＬと、リファレンス端子が前記複数の抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧されている分圧点に接続され、かつ、カソード側が前記複数の抵抗Ｒ１、Ｒ２よりも入力側に接続され、かつ、アノード側が前記コンデンサＣ２と前記コイルＬとの間に接続されている定電圧発生回路ＩＣ１と、からなり、前記コンデンサＣ２よりも出力側にかつ第一のラインと第二のラインからそれぞれ出力コード７を介し負荷８を接続し、前記負荷８に対して前記出力コード７を介して出力電圧を加え、かつ、前記出力コード７で発生する電圧降下分を補償して、この出力電圧を生成する直流電源装置の電圧補正回路であって、前記コンデンサＣ２と前記コイルＬとの組み合わせでフィルタを構成し、かつ、前記コイルＬの内部抵抗を前記出力電圧の補償用抵抗とすることを特徴とする。
本発明は、交流成分を低減するフィルタにチョークコイルを使用する直流出力回路に最適である。すなわち、フィルタとしてのインダクタンスと出力電圧の補正用抵抗をチョークコイルに持たせることにより、専用の電流検出用抵抗を省くことができる。

図１は、本発明の一実施例における直流電源装置の電圧補正回路である。図において、１は直流電源装置の電圧補正回路、７は出力コード、８は負荷、Ｃ１、Ｃ２はコンデンサ、ＩＣ１は定電圧発生回路、Ｌはコイル（内部抵抗はＲｃ）、Ｒ１、Ｒ２、Ｒｏは抵抗、Ｔ１〜Ｔ６、Ｔｓは端子である。定電圧発生回路ＩＣ１は端子Ｔｓに加えられた電圧によって動作する。コイルＬとコンデンサＣ２とは、端子Ｔ１と端子Ｔ２との間に加えられた直流電圧のリップル成分を取り除く。つまり、コイルＬとコンデンサＣ２とによりフィルタが構成される。
すなわち、第１のラインと第２のラインとの間に複数の直列の抵抗Ｒ１、Ｒ２が接続されている。そして、複数の抵抗Ｒ１、Ｒ２よりも出力側かつ第一のラインと第二のラインとの間にコンデンサＣ２が接続され、第二のライン上に位置しかつ上記複数の抵抗Ｒ１、Ｒ２と上記コンデンサＣ２との間にコイルＬが接続されている。また、定電圧発生回路ＩＣ１のリファレンス端子が前記複数の抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧されている分圧点に接続され、かつ、カソード側が前記複数の抵抗Ｒ１、Ｒ２よりも入力側に接続され、かつ、アノード側が前記コンデンサＣ２と前記コイルＬとの間に接続されている。また、コンデンサＣ２よりも出力側にかつ第一のラインと第二のラインからそれぞれ出力コード７を介し負荷８が接続され、負荷８に対して出力コード７を介して出力電圧を加え、かつ、前記出力コード７で発生する電圧降下分を補償して、この出力電圧を生成するように直流電源装置の電圧補正回路が構成され、コンデンサＣ２とコイルＬとの組み合わせでフィルタを構成し、かつ、前記コイルＬの内部抵抗を前記出力電圧の補償用抵抗としている。

本実施例では、前記のフィルタのコイルＬが持つ内部抵抗Ｒｃを、出力電圧Ｖｏを調整するために用いている。つまり、負荷８側の端子Ｔ５，Ｔ６の印加電圧は、端子Ｔ３，Ｔ４の出力電圧Ｖｏよりも、出力コード７の電圧降下分だけ低くなる。したがって、端子Ｔ３，Ｔ４の出力電圧Ｖｏは、出力コード７の電圧降下分だけ高く設定されている。コイルＬの内部抵抗Ｒｃは、このときの設定のために用いられている。以下でその設定について述べる。

本実施例では、定電圧発生回路ＩＣ１が発生する基準電圧Ｖrefと、抵抗Ｒ１，Ｒ２と、コイルＬの内部抵抗Ｒｃとによって、端子Ｔ３と端子Ｔ４との間の出力電圧Ｖｏが決められる。このときの、出力電圧Ｖｏは、
Ｖｏ＝（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２×Ｖref
＋（Ｒ１／Ｒ２）×Ｉｏ×Ｒｃ………………………式（１）
で与えられる。式（１）では、Ｉｏが負荷８に流れる出力電流である。

ところで、出力電流Ｉｏが増加すると、出力コード７の抵抗Ｒｏによって、出力コード７の電圧降下が増える。増加した電圧降下によって、負荷８に加わる電圧Ｖ１が少なくなる。しかし、式（１）から、出力電流Ｉｏが増加すると、出力電圧Ｖｏが増える。つまり、出力電流Ｉｏの増加で発生した出力コード７による出力電圧Ｖｏの増加を補償することができる。

ところで、式（１）から、出力電流Ｖｏは、抵抗Ｒ１，Ｒ２と共にコイルＬの抵抗Ｒｃの値によって決められる。このとき、コイルＬの抵抗Ｒｃの値を調整するために、次の方法を用いる。図２は、コイルの巻線仕様の説明図である。図２に示すように、コイルＬの巻線を複数の太さの線径で構成する。つまり、コイルＬは、太線による巻線部分Ｌ１と、細線による巻線部分Ｌ２とで構成される。そして、コイルＬのインダクタンスは、太線による巻線部分Ｌ１の巻数と、細線による巻線部分Ｌ２の巻数とによって決められ、コイルＬの抵抗Ｒｃは、太線による巻線部分Ｌ１の低い抵抗値Ｒ１１と、細線による巻線部分Ｌ２の高い抵抗値Ｒ１２との和で決められる。したがって、太線による巻線部分Ｌ１の巻数と細線による巻線部分Ｌ２の巻数との割合を調整することによって、フィルタとしてのインダクタンスの調整と、出力電圧Ｖｏの補償用抵抗としての調整とを、同時にかつ容易に行うことができる。

本発明の一実施例における直流電源装置の電圧補正回路である。 本発明の一実施例における直流電源装置の電圧補正回路で使用されるコイルの巻線仕様の説明図である。 従来例１におけるＡＣアダプタの概要を示す外観図である。 従来例２のＡＣアダプタにおける電圧調整を説明するブロック図である。 従来例３における直流電源装置の安定化回路図である。

符号の説明

１ 直流電源装置の電圧補正回路
１２，２２，３２ ＡＣアダプタ本体
７，１７，２７，３７ 出力コード
８，３８ 負荷
１５ プラグ
２３ 整流回路
２４ 電圧調整回路
２５ 電圧検出回路
２９ 検出用電線
３３ 整流回路
３４ 平滑回路
Ｃ１，Ｃ２， コンデンサ
Ｅ 基準電圧
ＩＣ１ シャントレギュレータ
ＩＣ２ 差動アンプ
Ｌ コイル（内部抵抗Ｒｃを含む）
Ｑ２ レギュレータ
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８，Ｒｏ，Ｒｃ 抵抗
Ｔ トランス
Ｔ１〜Ｔ６，Ｔｓ 端子

Claims (1)

1. 第一のラインと第二のラインとの間に挿入された複数の直列接続の抵抗（Ｒ１、Ｒ２）と、
   前記複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２）よりも出力側かつ第一のラインと第二のラインとの間に接続されたコンデンサ（Ｃ２）と、
   第二のライン上に位置しかつ上記複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２）と上記コンデンサ（Ｃ２）との間に接続されたコイル（Ｌ）と、
   リファレンス端子が前記複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２）で分圧されている分圧点に接続され、
   かつ、カソード側が前記複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２）よりも入力側に接続され、
   かつ、アノード側が前記コンデンサ（Ｃ２）と前記コイル（Ｌ）との間に接続されている定電圧発生回路（ＩＣ１）と、
   からなり、
   前記コンデンサ（Ｃ２）よりも出力側にかつ第一のラインと第二のラインからそれぞれ出力コード（７）を介し負荷（８）を接続し、前記負荷（８）に対して前記出力コード（７）を介して出力電圧を加え、かつ、前記出力コード（７）で発生する電圧降下分を補償して、この出力電圧を生成する直流電源装置の電圧補正回路であって、
   前記コンデンサ（Ｃ２）と前記コイル（Ｌ）との組み合わせでフィルタを構成し、
   かつ、前記コイル（Ｌ）の内部抵抗を前記出力電圧の補償用抵抗とすることを特徴とする直流電源装置の電圧補正回路。

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