JP2000350454A - スイッチング電源装置およびその電圧制御方法 - Google Patents
スイッチング電源装置およびその電圧制御方法Info
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- JP2000350454A JP2000350454A JP11157866A JP15786699A JP2000350454A JP 2000350454 A JP2000350454 A JP 2000350454A JP 11157866 A JP11157866 A JP 11157866A JP 15786699 A JP15786699 A JP 15786699A JP 2000350454 A JP2000350454 A JP 2000350454A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 商用電源のＡＣ電圧によらずに共通の変圧器
を使用でき、かつ、商用電源のＡＣ電圧が変化しても出
力電圧や最大出力電力が変動することがないスイッチン
グ電源装置の提供。 【解決手段】 本発明のスイッチング電源装置は、トラ
ンス１の一次側巻線１ａを２つのコイルＬ１，Ｌ２で構
成し、商用電源３のＡＣ電圧に応じて、各コイルＬ１，
Ｌ２の結線を変更するようにしたため、商用電源３のＡ
Ｃ電圧が変化しても、負荷６に供給される出力電圧と最
大出力電力をともに一定にすることができる。したがっ
て、異なるＡＣ電圧ごとに別個にトランス１を設ける必
要がなくなり、部品コストを削減できるとともに、電源
装置を小型化することができる。
を使用でき、かつ、商用電源のＡＣ電圧が変化しても出
力電圧や最大出力電力が変動することがないスイッチン
グ電源装置の提供。 【解決手段】 本発明のスイッチング電源装置は、トラ
ンス１の一次側巻線１ａを２つのコイルＬ１，Ｌ２で構
成し、商用電源３のＡＣ電圧に応じて、各コイルＬ１，
Ｌ２の結線を変更するようにしたため、商用電源３のＡ
Ｃ電圧が変化しても、負荷６に供給される出力電圧と最
大出力電力をともに一定にすることができる。したがっ
て、異なるＡＣ電圧ごとに別個にトランス１を設ける必
要がなくなり、部品コストを削減できるとともに、電源
装置を小型化することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、商用電源を整流し
た後にDC/DC変換を行うスイッチング電源装置に関し、
例えば、プリンタ用の電源として用いられるものなどを
対象とする。
た後にDC/DC変換を行うスイッチング電源装置に関し、
例えば、プリンタ用の電源として用いられるものなどを
対象とする。
【０００２】
【従来の技術】最近の電子機器は、日本国内だけでなく
海外でも利用できるように、ＡＣ１００Ｖ系とＡＣ２０
０Ｖ系の双方に対応した電源装置を備えるものが多い。
海外でも利用できるように、ＡＣ１００Ｖ系とＡＣ２０
０Ｖ系の双方に対応した電源装置を備えるものが多い。
【０００３】この種の電源装置には、ＡＣ１００Ｖ系用
とＡＣ２００Ｖ系用にそれぞれ別個にトランスを設けた
ものと、トランスを共通化したものとがある。後者の場
合、トランスの一次側巻線の途中に接続端子（タップ）
を設けて、入力電圧に応じてＡＣ入力側の結線を変える
ことにより、異なる複数のＡＣ入力電圧に対して、同一
の交流出力電圧が得られるようにしている。
とＡＣ２００Ｖ系用にそれぞれ別個にトランスを設けた
ものと、トランスを共通化したものとがある。後者の場
合、トランスの一次側巻線の途中に接続端子（タップ）
を設けて、入力電圧に応じてＡＣ入力側の結線を変える
ことにより、異なる複数のＡＣ入力電圧に対して、同一
の交流出力電圧が得られるようにしている。
【０００４】例えば、一次側の巻き始め、１００ターン
目、および２００ターン目にそれぞれ接続端子（タッ
プ）を有する一次側巻線と、１０ターンの巻数を有する
二次側巻線とで構成されるトランスをＡＣ１００Ｖ系と
ＡＣ２００Ｖ系とで共通化する場合は、以下のように結
線する。すなわち、ＡＣ１００Ｖ系で利用する場合は、
一次側巻線の巻き始めと１００ターン目を結線し、ＡＣ
２００Ｖ系で利用する場合は、一次側巻線の巻き始めと
２００ターン目を結線する。これにより、ＡＣ１００Ｖ
系とＡＣ２００Ｖ系のどちらについても、ＡＣ１０Ｖ出
力を得ることができる。
目、および２００ターン目にそれぞれ接続端子（タッ
プ）を有する一次側巻線と、１０ターンの巻数を有する
二次側巻線とで構成されるトランスをＡＣ１００Ｖ系と
ＡＣ２００Ｖ系とで共通化する場合は、以下のように結
線する。すなわち、ＡＣ１００Ｖ系で利用する場合は、
一次側巻線の巻き始めと１００ターン目を結線し、ＡＣ
２００Ｖ系で利用する場合は、一次側巻線の巻き始めと
２００ターン目を結線する。これにより、ＡＣ１００Ｖ
系とＡＣ２００Ｖ系のどちらについても、ＡＣ１０Ｖ出
力を得ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ＡＣ１００Ｖ系とＡＣ
２００Ｖ系とでそれぞれ別仕様のトランスを用いると、
部品点数が増えるため、部品管理の工数が増えるととも
に、部品在庫管理の面でも不便になる。
２００Ｖ系とでそれぞれ別仕様のトランスを用いると、
部品点数が増えるため、部品管理の工数が増えるととも
に、部品在庫管理の面でも不便になる。
【０００６】一方、トランスを共通化する場合は、ＡＣ
入力電圧に応じて一次側巻線の接続端子を切り替えるた
め、最大出力は一次側巻線の許容電流やコア磁束密度に
よる制約を受け、ＡＣ１００Ｖ入力時に取り出せる出力
電力がＡＣ２００Ｖ入力時の約半分程度に抑えられてし
まう。
入力電圧に応じて一次側巻線の接続端子を切り替えるた
め、最大出力は一次側巻線の許容電流やコア磁束密度に
よる制約を受け、ＡＣ１００Ｖ入力時に取り出せる出力
電力がＡＣ２００Ｖ入力時の約半分程度に抑えられてし
まう。
【０００７】以下、電源装置の力率を１、トランスおよ
び電源装置の変換効率を理想的な１００％として、トラ
ンスの出力電力について説明する。
び電源装置の変換効率を理想的な１００％として、トラ
ンスの出力電力について説明する。
【０００８】ＡＣ１００Ｖ系のときの出力電圧と最大出
力電力はそれぞれ、（１），（２）式で表される。
力電力はそれぞれ、（１），（２）式で表される。
【０００９】 出力電圧＝一次側電圧×（二次側巻線／一次側巻線） ＝１００Ｖ×（１０／１００）＝１０Ｖ …（１） 最大出力電力＝一次側電圧×一次側許容電流×変換効率 ＝１００Ｖ×１Ａ×１＝１００Ｗ …（２） 一方、ＡＣ２００Ｖ系のときの出力電圧と最大出力電力
はそれぞれ、（３），（４）式で表される。 出力電圧＝一次側電圧×（二次側巻線／一次側巻線） ＝２００Ｖ×（１０／２００）＝１０Ｖ …（３） 最大出力電力＝一次側電圧×一次側許容電流×変換効率 ＝２００Ｖ×１Ａ×１＝２００Ｗ …（４） （１）〜（４）式からわかるように、ＡＣ入力電圧が変
化しても、同一出力電圧が得られるが、最大出力電力
は、ＡＣ１００Ｖ系ではＡＣ２００Ｖ系の半分程度しか
得られない。
はそれぞれ、（３），（４）式で表される。 出力電圧＝一次側電圧×（二次側巻線／一次側巻線） ＝２００Ｖ×（１０／２００）＝１０Ｖ …（３） 最大出力電力＝一次側電圧×一次側許容電流×変換効率 ＝２００Ｖ×１Ａ×１＝２００Ｗ …（４） （１）〜（４）式からわかるように、ＡＣ入力電圧が変
化しても、同一出力電圧が得られるが、最大出力電力
は、ＡＣ１００Ｖ系ではＡＣ２００Ｖ系の半分程度しか
得られない。
【００１０】本発明は、このような点に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、商用電源のＡＣ電圧によらず
に共通の変圧器を使用でき、かつ、商用電源のＡＣ電圧
が変化しても出力電圧や最大出力電力が変動することが
ないスイッチング電源装置およびその電圧制御方法を提
供することにある。
ものであり、その目的は、商用電源のＡＣ電圧によらず
に共通の変圧器を使用でき、かつ、商用電源のＡＣ電圧
が変化しても出力電圧や最大出力電力が変動することが
ないスイッチング電源装置およびその電圧制御方法を提
供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１の発明は、変圧器と、商用電源を整流
する第１の整流回路と、前記第１の整流回路で整流した
電圧を交流電圧に変換して前記変圧器の一次側巻線に供
給するスイッチング素子と、前記変圧器の二次側巻線に
接続された第２の整流回路と、を備え、前記第２の整流
回路で整流された電圧を負荷に供給するスイッチング電
源装置において、前記変圧器の一次側巻線は、商用電源
のＡＣ電圧に応じて結線を変更可能な複数のコイルから
なる。
ために、請求項１の発明は、変圧器と、商用電源を整流
する第１の整流回路と、前記第１の整流回路で整流した
電圧を交流電圧に変換して前記変圧器の一次側巻線に供
給するスイッチング素子と、前記変圧器の二次側巻線に
接続された第２の整流回路と、を備え、前記第２の整流
回路で整流された電圧を負荷に供給するスイッチング電
源装置において、前記変圧器の一次側巻線は、商用電源
のＡＣ電圧に応じて結線を変更可能な複数のコイルから
なる。
【００１２】請求項１の発明では、変圧器の一次側巻線
を複数のコイルで構成し、これらコイルの結線を商用電
源のＡＣ電圧に応じて切り替えるため、ＡＣ電圧が変化
しても変圧器を共通化することができる。
を複数のコイルで構成し、これらコイルの結線を商用電
源のＡＣ電圧に応じて切り替えるため、ＡＣ電圧が変化
しても変圧器を共通化することができる。
【００１３】請求項２の発明では、商用電源のＡＣ電圧
が変化しても、負荷に供給される出力電圧と最大出力電
力とが変化しないように、複数のコイルの結線を切り替
えるようにしたため、ＡＣ電圧によらず、一定の電圧レ
ベルの出力電圧を得ることができ、また最大出力電力の
変動も抑制できる。
が変化しても、負荷に供給される出力電圧と最大出力電
力とが変化しないように、複数のコイルの結線を切り替
えるようにしたため、ＡＣ電圧によらず、一定の電圧レ
ベルの出力電圧を得ることができ、また最大出力電力の
変動も抑制できる。
【００１４】請求項３の発明では、第１および第２のコ
イルの並直列を切り替えることにより、ＡＣ１００Ｖ系
とＡＣ２００Ｖ系の双方に適用可能な変圧器が得られ
る。
イルの並直列を切り替えることにより、ＡＣ１００Ｖ系
とＡＣ２００Ｖ系の双方に適用可能な変圧器が得られ
る。
【００１５】請求項４の発明では、第１および第２のコ
イルの両端の端子を配線基板に接続する際、第１および
第２のコイルの結線を容易に変更できるような位置に各
端子の接続位置を定める。
イルの両端の端子を配線基板に接続する際、第１および
第２のコイルの結線を容易に変更できるような位置に各
端子の接続位置を定める。
【００１６】請求項５の発明では、フライバック方式で
回路を構成するため、最大出力電力を十分に大きくする
ことができる。
回路を構成するため、最大出力電力を十分に大きくする
ことができる。
【００１７】請求項６の発明では、リンギングチョーク
コンバータ方式で回路を構成するため、ＡＣ１００Ｖ系
とＡＣ２００Ｖ系の電源電圧の違いによる発振周波数の
変化要因と、コイル結線変更に起因するインダクタンス
変更による発振周波数の変化要因とを互いに相殺するこ
とができ、スイッチングトランジスタを発振周波数を常
に一定することができる。
コンバータ方式で回路を構成するため、ＡＣ１００Ｖ系
とＡＣ２００Ｖ系の電源電圧の違いによる発振周波数の
変化要因と、コイル結線変更に起因するインダクタンス
変更による発振周波数の変化要因とを互いに相殺するこ
とができ、スイッチングトランジスタを発振周波数を常
に一定することができる。
【００１８】請求項７の発明では、商用電源のＡＣ電圧
に応じて自動的に切替スイッチを切り替えてコイルの結
線を変更するため、手動切替が不要となり、使い勝手が
向上する。
に応じて自動的に切替スイッチを切り替えてコイルの結
線を変更するため、手動切替が不要となり、使い勝手が
向上する。
【００１９】請求項８の発明は、変圧器と、商用電源を
整流する第１の整流回路と、前記第１の整流回路で整流
した電圧を交流電圧に変換して前記変圧器の一次側巻線
に供給するスイッチング素子と、前記変圧器の二次側巻
線に接続された第２の整流回路と、を備え、前記第２の
整流回路で整流された電圧を負荷に供給するスイッチン
グ電源装置の電圧制御方法において、商用電源のＡＣ電
圧に応じて、前記変圧器の一次側巻線を構成する複数の
コイルの結線を変更する。
整流する第１の整流回路と、前記第１の整流回路で整流
した電圧を交流電圧に変換して前記変圧器の一次側巻線
に供給するスイッチング素子と、前記変圧器の二次側巻
線に接続された第２の整流回路と、を備え、前記第２の
整流回路で整流された電圧を負荷に供給するスイッチン
グ電源装置の電圧制御方法において、商用電源のＡＣ電
圧に応じて、前記変圧器の一次側巻線を構成する複数の
コイルの結線を変更する。
【００２０】請求項９の発明は、商用電源のＡＣ電圧が
変化しても、前記負荷に供給される出力電圧と最大出力
電力とが変化しないように、商用電源のＡＣ電圧に応じ
て前記複数のコイルの結線を変更する。
変化しても、前記負荷に供給される出力電圧と最大出力
電力とが変化しないように、商用電源のＡＣ電圧に応じ
て前記複数のコイルの結線を変更する。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るスイッチング
電源装置およびその電圧制御方法について、図面を参照
しながら具体的に説明する。以下では、インクジェット
・プリンタ用の電源として用いられるスイッチング電源
装置について説明する。
電源装置およびその電圧制御方法について、図面を参照
しながら具体的に説明する。以下では、インクジェット
・プリンタ用の電源として用いられるスイッチング電源
装置について説明する。
【００２２】本発明に係るスイッチング電源装置は、商
用電源の電圧に応じて、トランスの一次側巻線の結線を
切り替える点に特徴がある。
用電源の電圧に応じて、トランスの一次側巻線の結線を
切り替える点に特徴がある。
【００２３】図１は本発明に係るスイッチング電源装置
の一実施形態の回路図であり、フライバック型のスイッ
チング電源装置の例を示している。図１に示すスイッチ
ング電源装置は、後述するトランス（変圧器）１と、ダ
イオードブリッジ２および平滑コンデンサＣ１からなり
商用電源３を整流して直流電圧に変換する整流回路（第
１の整流回路）４と、トランス１の一次側巻線１ａに供
給されるＡＣ電圧を生成するスイッチングトランジスタ
Ｑ１と、スイッチングトランジスタＱ１のゲート端子と
トランス１の補助巻線１ｂとの間に直列接続されるコン
デンサＣ２および抵抗Ｒ１と、スイッチングトランジス
タＱ１のオン・オフを制御するトランジスタＱ２と、平
滑コンデンサＣ１の両端間に直列接続される抵抗Ｒ２お
よびツェナーダイオードＤ１と、トランス１の二次側巻
線１ｃに接続される整流用のダイオードＤ２およびコン
デンサＣ４（第２の整流回路）と、コンデンサＣ４の両
端に接続される電圧検出回路５および負荷６とを備え
る。
の一実施形態の回路図であり、フライバック型のスイッ
チング電源装置の例を示している。図１に示すスイッチ
ング電源装置は、後述するトランス（変圧器）１と、ダ
イオードブリッジ２および平滑コンデンサＣ１からなり
商用電源３を整流して直流電圧に変換する整流回路（第
１の整流回路）４と、トランス１の一次側巻線１ａに供
給されるＡＣ電圧を生成するスイッチングトランジスタ
Ｑ１と、スイッチングトランジスタＱ１のゲート端子と
トランス１の補助巻線１ｂとの間に直列接続されるコン
デンサＣ２および抵抗Ｒ１と、スイッチングトランジス
タＱ１のオン・オフを制御するトランジスタＱ２と、平
滑コンデンサＣ１の両端間に直列接続される抵抗Ｒ２お
よびツェナーダイオードＤ１と、トランス１の二次側巻
線１ｃに接続される整流用のダイオードＤ２およびコン
デンサＣ４（第２の整流回路）と、コンデンサＣ４の両
端に接続される電圧検出回路５および負荷６とを備え
る。
【００２４】電圧検出回路５は、トランジスタＱ２のオ
ン・オフを制御するフォトカプラ７と、ツェナーダイオ
ードＤ３と、抵抗Ｒ３とを有する。
ン・オフを制御するフォトカプラ７と、ツェナーダイオ
ードＤ３と、抵抗Ｒ３とを有する。
【００２５】次に、図１に示すフライバック型スイッチ
ング電源装置の動作を説明する。ＡＣ１００Ｖ系やＡＣ
２００Ｖ系などの商用電源３は、整流回路４により直流
電圧に変換される。スイッチングトランジスタＱ１がオ
ン・オフしてスイッチング動作を行うと、整流回路４か
らの直流電圧が交流電圧に変換されて、トランス１の一
次側巻線１ａに供給され、この交流電圧により二次側巻
線１ｃと補助巻線１ｂに交流電圧が誘起される。
ング電源装置の動作を説明する。ＡＣ１００Ｖ系やＡＣ
２００Ｖ系などの商用電源３は、整流回路４により直流
電圧に変換される。スイッチングトランジスタＱ１がオ
ン・オフしてスイッチング動作を行うと、整流回路４か
らの直流電圧が交流電圧に変換されて、トランス１の一
次側巻線１ａに供給され、この交流電圧により二次側巻
線１ｃと補助巻線１ｂに交流電圧が誘起される。
【００２６】二次側巻線１ｃに誘起された交流電圧は、
ダイオードＤ２とコンデンサＣ４により整流され、コン
デンサＣ４の両端には直流電圧が発生する。この直流電
圧が負荷６であるプリンタ各部に供給される。
ダイオードＤ２とコンデンサＣ４により整流され、コン
デンサＣ４の両端には直流電圧が発生する。この直流電
圧が負荷６であるプリンタ各部に供給される。
【００２７】コンデンサＣ４の両端電圧がツェナーダイ
オードＤ３のツェナー電圧以上になると、フォトカプラ
７内の発光ダイオード７ａに電流が流れ、その電流に比
例した電流がフォトカプラ７内の受光トランジスタ７ｂ
に流れる。受光トランジスタ７ｂを流れる電流は、抵抗
Ｒ２および抵抗Ｒ４を通って流れるため、この電流が多
いほど、トランジスタＱ２のゲート電圧は高くなる。受
光トランジスタ７ｂを流れる電流が所定量を超えると、
トランジスタＱ２がオンしてスイッチングトランジスタ
Ｑ１はオフ状態になる。このような制御により、負荷６
に供給される電圧が安定化する。
オードＤ３のツェナー電圧以上になると、フォトカプラ
７内の発光ダイオード７ａに電流が流れ、その電流に比
例した電流がフォトカプラ７内の受光トランジスタ７ｂ
に流れる。受光トランジスタ７ｂを流れる電流は、抵抗
Ｒ２および抵抗Ｒ４を通って流れるため、この電流が多
いほど、トランジスタＱ２のゲート電圧は高くなる。受
光トランジスタ７ｂを流れる電流が所定量を超えると、
トランジスタＱ２がオンしてスイッチングトランジスタ
Ｑ１はオフ状態になる。このような制御により、負荷６
に供給される電圧が安定化する。
【００２８】本実施形態は、トランス１の一次側巻線１
ａを、２つのコイルＬ１，Ｌ２で構成し、各コイルＬ
１，Ｌ２の結線を商用電源３のＡＣ電圧により切り替え
る点に特徴がある。
ａを、２つのコイルＬ１，Ｌ２で構成し、各コイルＬ
１，Ｌ２の結線を商用電源３のＡＣ電圧により切り替え
る点に特徴がある。
【００２９】具体的には、トランス１の一次側巻線１ａ
には、図示のように、切替スイッチＳＷ１が接続されて
おり、商用電源３がＡＣ１００Ｖ系かＡＣ２００Ｖ系か
により、切替スイッチＳＷ１が図示のａ点かｂ点のいず
れかに切り替えられる。この切り替えは、手動で行って
もよいが、図１に点線で示す巻線切替器（切替制御手
段）８により商用電源３の電圧レベルを検出して、切替
スイッチＳＷ１を自動的に切り替えてもよい。また、巻
線切替器を設けずに、トランス１を配線基板に実装する
際に、図示のａ点で示す結線か、あるいは、ｂ点で示す
結線のいずれか一方を選択してもよい。
には、図示のように、切替スイッチＳＷ１が接続されて
おり、商用電源３がＡＣ１００Ｖ系かＡＣ２００Ｖ系か
により、切替スイッチＳＷ１が図示のａ点かｂ点のいず
れかに切り替えられる。この切り替えは、手動で行って
もよいが、図１に点線で示す巻線切替器（切替制御手
段）８により商用電源３の電圧レベルを検出して、切替
スイッチＳＷ１を自動的に切り替えてもよい。また、巻
線切替器を設けずに、トランス１を配線基板に実装する
際に、図示のａ点で示す結線か、あるいは、ｂ点で示す
結線のいずれか一方を選択してもよい。
【００３０】図２（ａ）はＡＣ１００Ｖ系のときのトラ
ンス１の結線図、図２（ｂ）はＡＣ２００Ｖ系のときの
トランス１の結線図である。図示のように、商用電源３
がＡＣ１００Ｖ系のときはトランス１の一次側巻線１ａ
は並列接続され、ＡＣ２００Ｖ系のときは直列接続され
る。
ンス１の結線図、図２（ｂ）はＡＣ２００Ｖ系のときの
トランス１の結線図である。図示のように、商用電源３
がＡＣ１００Ｖ系のときはトランス１の一次側巻線１ａ
は並列接続され、ＡＣ２００Ｖ系のときは直列接続され
る。
【００３１】以下、図２のような結線を行う理由につい
て説明する。以下では、許容電流が１Ａで巻数が１００
ターンのコイル２個Ｌ１，Ｌ２で一次側巻線１ａを構成
し、二次側巻線１ｃの巻数が１０ターンの場合について
説明する。
て説明する。以下では、許容電流が１Ａで巻数が１００
ターンのコイル２個Ｌ１，Ｌ２で一次側巻線１ａを構成
し、二次側巻線１ｃの巻数が１０ターンの場合について
説明する。
【００３２】ＡＣ１００Ｖ系のときは、図２（ａ）に示
すように、２個のコイルＬ１，Ｌ２を並列接続して一次
側巻線１ａを構成するため、一次側巻線１ａの巻数は１
００ターンのままで許容電流は１Ａ×２＝２Ａになる。
このため、ＡＣ１００Ｖ系の出力電圧と最大出力電力は
それぞれ（５），（６）式で表される。 出力電圧＝一次側電圧×（二次側巻線／一次側巻線） ＝１００Ｖ×（１０／１００）＝１０Ｖ …（５） 最大出力電力＝一次側電圧×一次側許容電流×変換効率 ＝１００Ｖ×２Ａ×１＝２００Ｗ …（６） 一方、ＡＣ２００Ｖ系のときは、図２（ｂ）に示すよう
に、２個のコイルＬ１，Ｌ２を直列接続して一次側巻線
１ａを構成するため、一次側巻線１ａの許容電流は１Ａ
のままで巻数は２００ターンとなる。このため、ＡＣ２
００Ｖ系の出力電圧と最大出力電力はそれぞれ（７），
（８）式で表される。 出力電圧＝一次側電圧×（二次側巻線／一次側巻線） ＝２００Ｖ×（１０／２００）＝１０Ｖ …（７） 最大出力電力＝一次側電圧×一次側許容電流×変換効率 ＝２００Ｖ×１Ａ×１＝２００Ｗ …（８） （５）〜（８）式からわかるように、図２のように結線
すれば、商用電源３のＡＣ入力電圧が変化しても、出力
電圧と出力電力はともに一定になる。
すように、２個のコイルＬ１，Ｌ２を並列接続して一次
側巻線１ａを構成するため、一次側巻線１ａの巻数は１
００ターンのままで許容電流は１Ａ×２＝２Ａになる。
このため、ＡＣ１００Ｖ系の出力電圧と最大出力電力は
それぞれ（５），（６）式で表される。 出力電圧＝一次側電圧×（二次側巻線／一次側巻線） ＝１００Ｖ×（１０／１００）＝１０Ｖ …（５） 最大出力電力＝一次側電圧×一次側許容電流×変換効率 ＝１００Ｖ×２Ａ×１＝２００Ｗ …（６） 一方、ＡＣ２００Ｖ系のときは、図２（ｂ）に示すよう
に、２個のコイルＬ１，Ｌ２を直列接続して一次側巻線
１ａを構成するため、一次側巻線１ａの許容電流は１Ａ
のままで巻数は２００ターンとなる。このため、ＡＣ２
００Ｖ系の出力電圧と最大出力電力はそれぞれ（７），
（８）式で表される。 出力電圧＝一次側電圧×（二次側巻線／一次側巻線） ＝２００Ｖ×（１０／２００）＝１０Ｖ …（７） 最大出力電力＝一次側電圧×一次側許容電流×変換効率 ＝２００Ｖ×１Ａ×１＝２００Ｗ …（８） （５）〜（８）式からわかるように、図２のように結線
すれば、商用電源３のＡＣ入力電圧が変化しても、出力
電圧と出力電力はともに一定になる。
【００３３】図１のようなフライバック型スイッチング
電源装置の場合、スイッチングトランジスタＱ１のオン
期間中に一次側巻線１ａにエネルギーを蓄えて、スイッ
チングトランジスタＱ１のオフ期間中に二次側巻線１ｃ
にエネルギーを放出するため、最大出力電力は一次側巻
線１ａに流せる電流値により制限される。このため、図
１のようにＡＣ入力電圧が変化してもトランス１を共通
化した場合には、一次側巻線１ａに十分な電流を流すこ
とができ、大変都合がよい。
電源装置の場合、スイッチングトランジスタＱ１のオン
期間中に一次側巻線１ａにエネルギーを蓄えて、スイッ
チングトランジスタＱ１のオフ期間中に二次側巻線１ｃ
にエネルギーを放出するため、最大出力電力は一次側巻
線１ａに流せる電流値により制限される。このため、図
１のようにＡＣ入力電圧が変化してもトランス１を共通
化した場合には、一次側巻線１ａに十分な電流を流すこ
とができ、大変都合がよい。
【００３４】また、リンギングチョークコンバータ方式
のスイッチング電源装置の場合、その発振周波数は入力
電圧の二乗に比例し、一次側巻線１ａのインダクタンス
値に反比例する特性で自励発振を行うため、一次側巻線
１ｃに印加する電圧を単純に２倍にすると、発振周波数
が４倍に高まってしまい、回路損失の増加につながる。
のスイッチング電源装置の場合、その発振周波数は入力
電圧の二乗に比例し、一次側巻線１ａのインダクタンス
値に反比例する特性で自励発振を行うため、一次側巻線
１ｃに印加する電圧を単純に２倍にすると、発振周波数
が４倍に高まってしまい、回路損失の増加につながる。
【００３５】ところが、同一仕様のトランス１のインダ
クタンス値は巻数の二乗に比例することが知られてお
り、コイルの巻数を２倍にすると、インダクタンスは巻
数の二乗である４倍になる。インダクタンスと発振周波
数は反比例の関係にあり、インダクタンスが４倍になる
と、発振周波数は１／４になる。
クタンス値は巻数の二乗に比例することが知られてお
り、コイルの巻数を２倍にすると、インダクタンスは巻
数の二乗である４倍になる。インダクタンスと発振周波
数は反比例の関係にあり、インダクタンスが４倍になる
と、発振周波数は１／４になる。
【００３６】したがって、図２（ａ）から図２（ｂ）に
結線を変更すると、入力電圧の増加による発振周波数の
増加分を、コイルの結線変更によるインダクタンスの増
加分（発振周波数の減少分）で相殺することができ、結
果として、ＡＣ入力電圧が増加しても、発振周波数を一
定に維持することができる。
結線を変更すると、入力電圧の増加による発振周波数の
増加分を、コイルの結線変更によるインダクタンスの増
加分（発振周波数の減少分）で相殺することができ、結
果として、ＡＣ入力電圧が増加しても、発振周波数を一
定に維持することができる。
【００３７】図３（ａ）は本実施形態のトランス１の斜
視図、図３（ｂ）〜図３（ｄ）はトランス１の結線方法
を示す図である。図３では、コイルＬ１の両端の端子を
Ｌ１ａ，Ｌ１ｂとし、コイルＬ２の両端の端子をＬ２
ａ，Ｌ２ｂとしている。
視図、図３（ｂ）〜図３（ｄ）はトランス１の結線方法
を示す図である。図３では、コイルＬ１の両端の端子を
Ｌ１ａ，Ｌ１ｂとし、コイルＬ２の両端の端子をＬ２
ａ，Ｌ２ｂとしている。
【００３８】図３に示すように、一次側巻線１ａを構成
する各コイルＬ１，Ｌ２のタップは略一列に並んで配線
基板１０に実装され、各コイルＬ１，Ｌ２のタップ一つ
ずつＬ２ａ，Ｌ２ｂを互いにたすきがけしている。これ
により、商用電源３がＡＣ１００Ｖ系の場合には、図３
（ｃ）のように結線すればよく、ＡＣ２００Ｖ系の場合
には、図３（ｄ）のように結線すればよいため、結線の
変更が容易になる。したがって、配線基板上にパターン
を引き回さなくて済み、ノイズの影響を受けにくくな
る。
する各コイルＬ１，Ｌ２のタップは略一列に並んで配線
基板１０に実装され、各コイルＬ１，Ｌ２のタップ一つ
ずつＬ２ａ，Ｌ２ｂを互いにたすきがけしている。これ
により、商用電源３がＡＣ１００Ｖ系の場合には、図３
（ｃ）のように結線すればよく、ＡＣ２００Ｖ系の場合
には、図３（ｄ）のように結線すればよいため、結線の
変更が容易になる。したがって、配線基板上にパターン
を引き回さなくて済み、ノイズの影響を受けにくくな
る。
【００３９】このように、本実施形態では、トランス１
の一次側巻線１ａを２つのコイルＬ１，Ｌ２で構成し、
商用電源３のＡＣ電圧に応じて、各コイルＬ１，Ｌ２の
結線を変更するようにしたため、商用電源３のＡＣ電圧
が変化しても、負荷６に供給される出力電圧と最大出力
電力をともに一定にすることができる。したがって、異
なるＡＣ電圧ごとに別個にトランス１を設ける必要がな
くなり、部品コストを削減できるとともに、電源装置を
小型化することができる。
の一次側巻線１ａを２つのコイルＬ１，Ｌ２で構成し、
商用電源３のＡＣ電圧に応じて、各コイルＬ１，Ｌ２の
結線を変更するようにしたため、商用電源３のＡＣ電圧
が変化しても、負荷６に供給される出力電圧と最大出力
電力をともに一定にすることができる。したがって、異
なるＡＣ電圧ごとに別個にトランス１を設ける必要がな
くなり、部品コストを削減できるとともに、電源装置を
小型化することができる。
【００４０】上述した実施形態では、トランス１の一次
側巻線１ａを２つのコイルＬ１，Ｌ２で構成する例を説
明したが、３つ以上のコイルで構成して、各コイルの結
線を商用電源３の電圧に応じて変更してもよい。
側巻線１ａを２つのコイルＬ１，Ｌ２で構成する例を説
明したが、３つ以上のコイルで構成して、各コイルの結
線を商用電源３の電圧に応じて変更してもよい。
【００４１】例えば、図４は一次側巻線１ａを４つのコ
イルで構成する例を示しており、この場合、商用電源３
がＡＣ１００Ｖ系の場合には図４（ａ）のように結線
し、ＡＣ２００Ｖ系の場合には図４（ｂ）のように結線
すればよい。
イルで構成する例を示しており、この場合、商用電源３
がＡＣ１００Ｖ系の場合には図４（ａ）のように結線
し、ＡＣ２００Ｖ系の場合には図４（ｂ）のように結線
すればよい。
【００４２】なお、ＡＣ１００Ｖ系の場合に、必ずしも
すべてのコイルを並列接続する必要はなく、例えば、図
４（ｃ）や図４（ｄ）のように、一部のコイルだけを並
列接続してもよい。すなわち、負荷６に供給される出力
電圧と最大出力電力がともに変動しないような結線方法
であれば、具体的な結線方法は問わない。
すべてのコイルを並列接続する必要はなく、例えば、図
４（ｃ）や図４（ｄ）のように、一部のコイルだけを並
列接続してもよい。すなわち、負荷６に供給される出力
電圧と最大出力電力がともに変動しないような結線方法
であれば、具体的な結線方法は問わない。
【００４３】上述した実施形態では、ＡＣ１００Ｖ系と
ＡＣ２００Ｖ系の２種類について、トランス１の一次側
結線を切り替える例を説明したが、３種類以上の電圧に
ついて、それぞれ異なる結線を行ってもよい。
ＡＣ２００Ｖ系の２種類について、トランス１の一次側
結線を切り替える例を説明したが、３種類以上の電圧に
ついて、それぞれ異なる結線を行ってもよい。
【００４４】また、ＡＣ１００Ｖ系は必ずしも１００Ｖ
に限らず、例えば、ＡＣ８５Ｖ〜１３０Ｖの範囲の商用
電源３をＡＣ１００Ｖ系として扱い、ＡＣ１８７Ｖ〜２
７６Ｖの範囲の商用電源３をＡＣ２００Ｖ系として扱っ
てもよい。
に限らず、例えば、ＡＣ８５Ｖ〜１３０Ｖの範囲の商用
電源３をＡＣ１００Ｖ系として扱い、ＡＣ１８７Ｖ〜２
７６Ｖの範囲の商用電源３をＡＣ２００Ｖ系として扱っ
てもよい。
【００４５】上述した実施形態では、インクジェットプ
リンタ用の電源として利用する例について説明したが、
本発明のスイッチング電源装置は、各種の電気機器の電
源として利用可能である。
リンタ用の電源として利用する例について説明したが、
本発明のスイッチング電源装置は、各種の電気機器の電
源として利用可能である。
【００４６】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、変圧器の一次側巻線を複数のコイルで構成し、こ
れらコイルの結線を商用電源のＡＣ電圧に応じて切り替
えるようにしたため、ＡＣ電圧が変化しても変圧器を共
通化することができ、電源装置の小型化が可能となる。
れば、変圧器の一次側巻線を複数のコイルで構成し、こ
れらコイルの結線を商用電源のＡＣ電圧に応じて切り替
えるようにしたため、ＡＣ電圧が変化しても変圧器を共
通化することができ、電源装置の小型化が可能となる。
【図１】本発明に係るスイッチング電源装置の一実施形
態の回路図。
態の回路図。
【図２】（ａ）はＡＣ１００Ｖ系のときのトランスの結
線図、図２（ｂ）はＡＣ２００Ｖ系のときのトランスの
結線図。
線図、図２（ｂ）はＡＣ２００Ｖ系のときのトランスの
結線図。
【図３】（ａ）は本実施形態のトランスの斜視図、図３
（ｂ）〜図３（ｄ）はトランス１の結線方法を示す図。
（ｂ）〜図３（ｄ）はトランス１の結線方法を示す図。
【図４】一次側巻線を４つのコイルで構成する場合の結
線方法を示す図であり、（ａ）はＡＣ１００Ｖ系の結線
図、（ｂ）はＡＣ２００Ｖ系の結線図、（ｃ）および
（ｄ）は結線の変形例を示す図。
線方法を示す図であり、（ａ）はＡＣ１００Ｖ系の結線
図、（ｂ）はＡＣ２００Ｖ系の結線図、（ｃ）および
（ｄ）は結線の変形例を示す図。
１ トランス １ａ 一次側巻線 １ｂ 補助巻線 １ｃ 二次側巻線 ２ ダイオードブリッジ ３ 商用電源 ４ 整流回路 ５ 電圧検出回路 ６ 負荷 Ｃ１ 平滑コンデンサ
Claims (9)
- 【請求項１】変圧器と、 商用電源を整流する第１の整流回路と、 前記第１の整流回路で整流した電圧を交流電圧に変換し
て前記変圧器の一次側巻線に供給するスイッチング素子
と、 前記変圧器の二次側巻線に接続された第２の整流回路
と、を備え、 前記第２の整流回路で整流された電圧を負荷に供給する
スイッチング電源装置において、 前記変圧器の一次側巻線は、商用電源のＡＣ電圧に応じ
て結線を変更可能な複数のコイルからなることを特徴と
するスイッチング電源装置。 - 【請求項２】商用電源のＡＣ電圧が変化しても、前記負
荷に供給される出力電圧と最大出力電力とが変化しない
ように、商用電源のＡＣ電圧に応じて前記複数のコイル
の結線を変更することを特徴とする請求項１に記載のス
イッチング電源装置。 - 【請求項３】前記変圧器の一次側巻線は、結線を変更可
能な第１および第２のコイルを有し、 商用電源がＡＣ１００Ｖ系の場合には、前記第１および
第２のコイルを並列接続し、商用電源がＡＣ２００Ｖ系
の場合には、前記第１および第２のコイルを直列接続す
ることを特徴とする請求項１または２に記載のスイッチ
ング電源装置。 - 【請求項４】前記変圧器およびその周辺回路が実装され
る配線基板をさらに備え、 前記配線基板には、前記第１のコイル両端の端子がそれ
ぞれ接続される第１および第２の接続部と、前記第２の
コイル両端の端子がそれぞれ接続される第３および第４
の接続部とが、前記第１、第３、第２および第４の接続
部の順に略一列に並んで設けられることを特徴とする請
求項３に記載のスイッチング電源装置。 - 【請求項５】前記スイッチング素子がオンのときに前記
変圧器にエネルギーを蓄積し、前記スイッチング素子が
オフのときに前記変圧器に蓄積されたエネルギーを前記
負荷に供給するフライバック方式の回路で構成されるこ
とを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のスイッ
チング電源装置。 - 【請求項６】前記スイッチング素子がオンになると同時
に前記変圧器へのエネルギーの充電を開始し、前記スイ
ッチング素子がオフのときに前記変圧器に蓄積されたエ
ネルギーを前記負荷に供給し、前記変圧器に蓄積された
エネルギーのすべてが前記第２の整流回路に供給された
後に前記スイッチング素子がオンするリンギングチョー
クコンバータ方式の回路で構成されることを特徴とする
請求項１〜５のいずれかに記載のスイッチング電源装
置。 - 【請求項７】前記複数のコイルの結線を変更する切替ス
イッチと、 商用電源のＡＣ電圧に応じて前記切替スイッチを切替制
御する切替制御手段と、を備えることを特徴とする請求
項１〜６のいずれかに記載のスイッチング電源装置。 - 【請求項８】変圧器と、 商用電源を整流する第１の整流回路と、 前記第１の整流回路で整流した電圧を交流電圧に変換し
て前記変圧器の一次側巻線に供給するスイッチング素子
と、 前記変圧器の二次側巻線に接続された第２の整流回路
と、を備え、 前記第２の整流回路で整流された電圧を負荷に供給する
スイッチング電源装置の電圧制御方法において、 商用電源のＡＣ電圧に応じて、前記変圧器の一次側巻線
を構成する複数のコイルの結線を変更することを特徴と
するスイッチング電源装置の電圧制御方法。 - 【請求項９】商用電源のＡＣ電圧が変化しても、前記負
荷に供給される出力電圧と最大出力電力とが変化しない
ように、商用電源のＡＣ電圧に応じて前記複数のコイル
の結線を変更することを特徴とする請求項８に記載のス
イッチング電源装置の電圧制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11157866A JP2000350454A (ja) | 1999-06-04 | 1999-06-04 | スイッチング電源装置およびその電圧制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11157866A JP2000350454A (ja) | 1999-06-04 | 1999-06-04 | スイッチング電源装置およびその電圧制御方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002100481A Division JP2002345246A (ja) | 2002-04-02 | 2002-04-02 | 電源装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000350454A true JP2000350454A (ja) | 2000-12-15 |
Family
ID=15659121
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11157866A Pending JP2000350454A (ja) | 1999-06-04 | 1999-06-04 | スイッチング電源装置およびその電圧制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000350454A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1626490A1 (en) | 2004-08-11 | 2006-02-15 | SMK Corporation | A synchronous rectifying switching power source circuit |
| JP2009050097A (ja) * | 2007-08-21 | 2009-03-05 | Kyocera Mita Corp | 自励式発振方式のスイッチングレギュレータ |
| JP2015114577A (ja) * | 2013-12-13 | 2015-06-22 | 株式会社リコー | 誘導加熱装置、定着装置及び画像形成装置 |
| CN108233717A (zh) * | 2016-12-22 | 2018-06-29 | 富士施乐株式会社 | 电源单元 |
-
1999
- 1999-06-04 JP JP11157866A patent/JP2000350454A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1626490A1 (en) | 2004-08-11 | 2006-02-15 | SMK Corporation | A synchronous rectifying switching power source circuit |
| JP2009050097A (ja) * | 2007-08-21 | 2009-03-05 | Kyocera Mita Corp | 自励式発振方式のスイッチングレギュレータ |
| JP2015114577A (ja) * | 2013-12-13 | 2015-06-22 | 株式会社リコー | 誘導加熱装置、定着装置及び画像形成装置 |
| CN108233717A (zh) * | 2016-12-22 | 2018-06-29 | 富士施乐株式会社 | 电源单元 |
| JP2018107866A (ja) * | 2016-12-22 | 2018-07-05 | 富士ゼロックス株式会社 | 電源装置、画像形成装置及びトランス |
| CN108233717B (zh) * | 2016-12-22 | 2021-05-18 | 富士施乐株式会社 | 电源单元 |
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