JPH01110063A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電源装置、＃に共通のコンバータトランスから
複数の負荷に対して給電を行なう電源装置に関するもの
である。

〔従来の技術］ 従来より、高電圧、低電圧に関わらず、スイッチング電
源が広く用いられている。スイッチング電源の出力安定
化は二次側の出力電圧、あるいは電流を検出し、−次側
のパワートランジスタなどのスイッチング手段の駆動パ
ルスのデユーティ比１周波数、−次側の印加電圧などを
制御することによって行なわれる。

［発明が解決しようとする問題点］ また。コンバータトランスを用いるスイッチング電源で
は１重量および体積が大きなトランスの数を減らすため
、複数の二次巻線を設けてこれらの二次巻線から例えば
電圧が異なる複数の負荷に給電する構造も知られている
。

第３図、第４図は共通のコンバータトランスから複数の
出力を取り出す場合の従来構造を示している。第３図、
第４図において符号Ｔ１で示されるものは一次巻線Ｎ１
と２つの二次巻線Ｎ２、Ｎ３を有するコンバータトラン
スである。−次巻線Ｎｌの一次側には入力電圧Ｖｌｎが
入力され。

この入力電圧はパワートランジスタＱ１によって断続さ
れる。パワートランジスタＱｌの駆動パルスは発振回路
Ｏ８Ｃによって発振され、そのパルスのデユーティ比は
ＰＷＭ回路３によって制御される。

第３図において二次巻線Ｎ３の出力はダイオードＤ２、
Ｄ３によって整流された後、チョークコイルＬｌおよび
コンデンサＣ２から成るフィルタ回路に入力され、出力
電圧Ｖｌは所定の負荷に給電される。

この出力電圧ｖ１を安定化するため、出力電圧Ｖｔは抵
抗による分圧回路などから構成された電圧検出回路ＩＫ
よって検出され、この電圧が誤差増幅器などから構成さ
れるフィードバック回路２を介してＰＷＭ回路３に帰還
される。フィードバック回路２はＰＷＭ回路３を制御し
、電圧Ｖｌが所定の電圧に安定化されるようにトランジ
スタＱｌの導通デユーティ比を制御する。

一方、第４図では二次巻線Ｎ３の□出力はダイオードＤ
２、コンデンサＣＩから成る半波整流回路に入力され、
出力電圧Ｖｌが負荷に供給される。第４図でも同様に電
圧検出回路、フィードバック回路２によって電圧ｖ１を
安定化するようにＰＷＭ回路３が制御される。

従来のこの種の装置では、第３図、第４図に示すように
フィードバックループにより１つの二次側の巻線出力し
か安定化できないため、他の巻線の安定化が必要な場合
には、第３図、第４図のようにそれぞれ３端子レギユレ
ータＲＧＩ、あるいはチョッパ回路ＣＨＩなどのＩＣを
用いて二次巻線Ｎ２の安定化を行なわなければならない
。

第３図では二次巻線Ｎ２の出力がダイオード０１．０１
’によって整流された後、チョークコイルＬ２に入力さ
れるチョークインプット型の電源となっている。チョー
クコイルＬ２、コンデンサＣ１によって平滑化された出
力はシリーズレギュレータ方式などの３端子レギユレー
タＲＧＩに入力され、安定化された出力電圧ｖ２は所定
の負荷に給電される。３端子レギユレータＲＧＩの出力
〜接地にはレギュレータの発掘防止用などのために比較
的小さい値のコンデンサＣＩが挿入される。

一方、第４図の場合は二次巻線Ｎ２の出力はダイオード
Ｄ１．コンデンサＣ１からなる半波整流回路を経てチ茸
ツバ回路ＣＨ１，チ冒−クコイルＬ２．フライホイール
ダイオードＤ３．コンデンサＣ２’から成る安定化回路
に入力される。

出力電圧ｖ２は所定の負荷に供給されるとともにチョッ
パ回路ＣＨＩにフィードバックされ、公知のチｗ’ｌパ
方式により出力電圧が安定化される。なお、第３図では
巻線、ダイオードの極性によってフォワードモードのス
イッチング給電が、また第４図では巻線およびダイオー
ドの極性によってフライバックモードのスイッチング給
電が選択されている。

以上のように、従来装置では複数の二次巻線を有するコ
ンバータトランスを用いてスイッチング電源をし、１次
側へのフィードバックループをもたない巻線出力を安定
化する必要がある場合、３端子レギユレータ、チ璽ツバ
ＩＣなど余計な部品が必要で１回路構成が複雑になると
いう問題があった。また、３端子レギユレータやチョッ
パＩＣを用いる方式では、電圧降下により出力制御を行
なうので、電力損失が大きく、発熱も大きいという問題
があった。

［問題点を解決するための手段］ 以上の問題点を解決するために２本発明においては、共
通の一次巻線を有するコンバータトランスの二次巻線か
ら所定の複数の負荷に電力を供給する電源装置において
、前記共通の一次巻線を励振するスイッチング手段と、
この励振手段によるスイッチングパルスのデユーティ比
を制御する手段と、スイッチングパルスの周波数を制御
する手段と、前記複数の負荷のうちいずれかの負荷に対
してフォワードモードのスイッチング給電により出力さ
れた出力電圧を前記デユーティ比制御手段に帰還し、こ
の帰還値に応じてスイッチングデユーティ比を制御させ
る手段と、前記複数の負荷のうちいずれかの負荷に対し
てフライバックモードのスイッチング給電により出力さ
れた出力電圧を前記周波数制御回路に帰還し、この帰還
値に応じてスイッチング周波数を制御させる手段を設け
た構成を採用した。

［作用］ −ａに、フォワードモードとフライバックモードのスイ
ッチング給電では、それぞれ出力電圧は一次側のスイッ
チング素子のデユーティ比および周波数に応じて出力電
圧が変化する。したがって、以上のように一次側の共通
のスイッチング手段のデユーティ比および周波数をそれ
ぞれ複数の出力電圧に応じて制御することにより、複数
の出力電圧を安定化することができ、ま゛たスイッチン
グ制御によって出力制御を行なうため、電力効率がよく
、発熱も低減できる。また、多種の部品を必要としない
。

［実施例１ 以下１図面に示す実施例に基づき、本発明の詳細な説明
する。

第１図は本発明による電源装置の構造を示しており、図
において前記の従来例と同一または相当する部材には同
一の符号を付しである。第１図においてコンバータトラ
ンスＴ１の一次巻線Ｎ１にはパワートランジスタＱｌが
接続されており、従来と同様にこのパワートランジスタ
Ｑｌによって一次側の直流入力電圧が断続される。パワ
ートランジスタＱ！のベースには前述と同様のＰＷＭ回
路３が接続されており、ＰＷＭ回路３には発振回路６の
出力パルスが入力される。この発振回路６はフィードバ
ック回路５の出力信号に応じて周波数を可変制御される
。従って、発振回路６は例えばｖｃｏなどから構成され
る。

コンバータトランスＴ１には２つの二次巻線Ｎ２．Ｎ３
が設けられており、これらの巻線にはそれぞれダイオー
ドＤ１．コンデンサＣ１から成る半波整流回路およびダ
イオードＤ？、Ｄ３、チョークコイルＬ１．コンデンサ
Ｃ２から成るチョークインプット型の整流、平滑回路が
それぞれ接続されている。また、各ダイオードの極性お
よび二次巻線Ｎ２．Ｎ３の極性を選択することによって
二次巻線Ｎ２側ではフライバックモードのスイッチング
給電が、また二次巻線Ｎ３側ではフォワードモードのス
イッチング給電が行なわれる。

二次巻線Ｎ２、Ｎ３側のそれぞれのｖ２、ｖｌはそれぞ
れ抵抗分圧回路などから構成された電圧検出回路４．１
に入力され、出力電圧に応じた電圧値がオペアンプなど
を用いた誤差増幅器などから構成されるフィードバック
回路５，２に供給される。フィードバック回路５．２は
目標値に対応する電圧と検出電圧に対応する電圧の誤差
電圧をそれぞれ発振回路６およびＰＷＭ回路３に帰還す
る。

以上の構成において、−次巻線Ｎ１に直流の入力電圧Ｗ
ｉｎを入力し、装置の各部に電源を供給すると、パワー
トランジスタＱ１は発振回路６が出力し、ＰＷＭ回路３
で波形制御を受けたパルスによってスイッチングされ、
１次巻線Ｎ１に対する電力印加を断続する。

これにより、二次巻線Ｎ２、Ｎ３にはそれぞれの一次側
との巻線比に応じた電圧が発生し、各々の整流、平滑回
路を経て出力電圧ｖ２、Ｖｌが形成される。

各出力電圧はそれぞれの負荷に給電されるとともに、電
圧検出回路４．１によって検出され、フィードバック回
路５．２はそれぞれ各々の二次巻線の出力の目標電圧値
との誤差電圧をそれぞれ発振回路６およびＰＷＭ回路３
に入力する０発振回路６の発振周波数およびＰＷＭ回路
３のデユーティ比はそれぞれフィードバック回路５．２
から出力される誤差電圧に応じて制御される。

ここで二次巻線Ｎｚ側の動作についてｉｔする。前記の
ように二次巻線Ｎ２側ではフテイバ。

クモードによるスイッチングが行なわれており。

その出力電圧ｖ２は次の式によって表される。

なお、上式においてＬｐはトランスの一次巻線Ｎｌのイ
ンダクタンス、Ｉｏは出力電流である。

また、ＤＦは一次側のスイッチングパルスのデユーティ
比、Ｔｏｎは１次側の導通時間である。

上式から明らかなように、出力電圧ｖ２は入力電圧Ｗｉ
ｎとインダクタンスＬＰ、出力電流Ｉｏとデユーティ−
ファクタおよび発振周波ａｆによって決定される。

一方、二次巻線Ｎ３側はフォワードモードのスイッチン
グを行なっており、その出力電圧ｖ１は次のように表さ
れる。

ここで１１＋Ｎ３は１次、２次の巻線数、Ｔ　ｏｆｆは
１次側の遮断時間である。

上式かられかるように、フォワードモードにおける出力
電圧は入力電圧とトランスの巻線比およびデユーティ比
に対応して定まり、スイッチング周波数に依存しない。

以上から明らかなように、入力電圧が一定の場合、デユ
ーティ比を制御することによってフォワードモードの巻
線の出力電圧を制御することができ、ｔたこれにより定
まった所定のデユーティ比において発振周波数を制御す
ることによってフォワードモードの巻線の出力は変化さ
せることなく出力電圧を制御することが−ｒ！きる。第
１図においてフライバックモードの巻線Ｎ２の出力は発
振回路６にフィードバックされ、また、フォワードモー
ドの巻線Ｎ３の出力電圧はＰＷＭ回路３にフィードバッ
クされている。

従って、フライバックモードの巻線の出力はパワートラ
ンジスタＱｌの発振周波数を制御することによって、ま
たフォワード巻線の出力はＰＷＭ回路３の制御するパル
ス幅、すなわちデユーティ比を制御することによってそ
れぞれ安定化することができ、しかも、各々の出力巻線
の負荷状態に関わらず、それぞれの巻線の出力電圧を独
立して安定化することができる。

以上の構成によれば、レギュレータやチＷ？パ用のＩＣ
など、電力効率が悪く１発熱が大きい素子を用いること
なく、はぼ同様の構造を有するフィードバックループを
複数設けることによって、複数の巻線の出力電圧を安定
化することができる。従って１回路構成が簡単になり、
電源部の発熱を抑え、電力効率を高めることができる。

以上ではフォワードモードおよびフライバックモードの
巻線が複数設けられる例を示したが、巻線そのものはフ
ライバックモードおよびフォワードモードの両方が機能
すればよく、従って、第２図りように単数であってもよ
い。

第２図においては、二次巻線Ｎ２は１個のみ設けられて
おり、この二次巻線Ｎ２にはそれぞれ巻線の巻き始め側
を共通ラインとしてフォワードモードおよびフライバッ
クモードでそれぞれ動作するように極性の異なる整流、
平滑回路が接続されている。

第２図の構成でも、フォワードモードの出力電圧Ｖｔは
電圧検出回路！、フィードバック回路２を介してＰＷＭ
回路３にフィードバックされ、フライバックモードの出
力電圧ｖ２は電圧検出回路４、フィードバック回路５を
介して発振回路６にフィードバックされる。このような
構造においても、フォ７−ドモードおよびフライバック
モードにおける出力電圧をそれぞれ独立して制御するこ
とができる。第２図の構成ではフライバックモードの出
力電圧ｖ２の電圧検出を出力端子の両端で行なっている
が、フォワードモード側の十の端子およびフライバック
側の一端子から取り出すことも考えられる。

［発明の効果］ 以上から明らかなように、本発明によれば、共通の一次
巻線を有するコンバータトランスの二次巻線から所定の
複数の負荷に電力を供給する電源装置にすいて、前記共
通の一次巻線を励振するスイッチング手段と、この励振
手段によるスイッチングパルスのデユーティ比を制御す
る手段と、スイッチングパルスの周波数を制御する手段
と、前記複数の負荷のうちいずれかの負荷に対してフォ
ワードモードのスイッチング給電により出力された出力
電圧を前記デユーティ比制御手段に帰還し、この帰還値
に応じてスイッチングデユーティ比を制御させる手段と
、前記複数の負荷のうちいずれかの負荷に対してフライ
バックモードのスイッチング給電により出力された出力
電圧を前記周波数制御回路に帰還し、この帰還値に応じ
てスイッチング周波数を制御させる手段を設けた構成を
採用しているので、フォワードモードおよびフライバッ
クモードによる各々の出力は、それぞれデユーティ比お
よび発振周波数を制御するように一次側にフィードバッ
クすることができ、フォワードモードおよびフライバッ
クモードの出力電圧を独立して安定化することができる
。その場合、従来のようにシリーズレギュレータ、チ璽
ツバ回路などを用いる必要がないので１発熱量を低減し
、また電力効率を向上させることができるとともに、回
路構成をより簡略化できるという利点を得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を採用した電源装置の構造を示した回路
図、第２図は第１図の構造の変形例を示した回路図、第
３図、第４図は従来の電源回路の異なる構成をそれぞれ
示した回路図である。 ｌ、４・・・電圧検出回路 ２．５・・・フィードバック回路 ３・・・ＰＷＭ回路　　　　６・・・発振回路Ｄ１〜Ｄ
３・・・ダイオード ＣＩ、Ｃ２・・・コンデンサ ＴＩ・・・コンバータトランス Ｑｌ・・・パワートランジスタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　共通の一次巻線を有するコンバータトランスの二次巻
   線から所定の複数の負荷に電力を供給する電源装置にお
   いて、前記共通の一次巻線を励振するスイッチング手段
   と、この励振手段によるスイッチングパルスのデューテ
   ィ比を制御する手段と、スイッチングパルスの周波数を
   制御する手段と、前記複数の負荷のうちいずれかの負荷
   に対してフォワードモードのスイッチング給電により出
   力された出力電圧を前記デューティ比制御手段に帰還し
   、この帰還値に応じてスイッチングデューティ比を制御
   させる手段と、前記複数の負荷のうちいずれかの負荷に
   対してフライバックモードのスイッチング給電により出
   力された出力電圧を前記周波数制御回路に帰還し、この
   帰還値に応じてスイッチング周波数を制御させる手段を
   設けたことを特徴とする電源装置。