JPH01318545A - マグアンプを用いた直流安定化電源 - 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】

本発明はマグアンプを用いた直流安定化電源に係り、特
に主出力の安定化もマグアンプを用いる場合の改良に関
する。

【従来の技術】

マグアンプとは磁気増幅器のことで、例えば特開昭６０
−１６０３７２号等で直流安定化電源に用いることは公
知である。第６図は従来公知のマグアンプを用いた直流
安定化電源の構成ブロック図である。 図においてトランス一次巻線ｎｌ側に直流電圧Ｖ屯が印
加され、トランジスタ等のスイッチング素子Ｑによって
オンオフされている。 すると、トランスの主出力用二次巻線ｎ２にはスイッチ
ング信号が現れるから、これをダイオードＤ１　、　Ｄ
２を用いて整流し、チョークコイルＬ１により高周波成
分を除去し、コンデンサＣ１で蓄電して平滑化し、主出
力Ｖｏｕｔ１を得ている。主出力Ｖｏｕｔ１は所定の基
準電圧Ｖｒｅｆと比較され、この差かゼロとなるような
信号をＰＷＭ　ｆｐｕｌｓｅ　ｗｉｄｔｈｌｌｏｄｕ　
ｆａｔ　１ｏｎ）制御信号が出力安定化回路よりスイッ
チング素子Ｑに送られている。 トランスの提出カニ次巻線ｎ３にはスイッチング信号か
現れるから、これをダイオード０３．Ｄ４を用いて整流
し、チョークコイルＬ２により高周波成分を除去し、コ
ンデンサＣ２で蓄電して平滑化し、突出力Ｖ　ｏｕｔ２
を得ている。突出力Ｖ　ｏｕｔ２は所定の基準電圧Ｖｒ
ｅｆと比較され、この差がゼロとなるような信号がマグ
アンプ制御部により求められ、二次巻線ｎ３の陽極側と
ダイオードＤ３のアノード側との間に装着された可飽和
リアクトルＳＲにダイオードＤ５を介して印加される。 この様な構成では、主出力Ｖｏｕｔ１の安定化はＰＷＭ
制御により行い、突出力ＶＯｕｔ２の安定化はマグアン
プを用いているので、出力電圧の安定化が確実にできる
。

【発明が解決しようとする課題】

第７図はマグアンプのみで出力安定化をする場合の説明
図である。一般にマグアンプ制御によればＰ　Ｗ　Ｍ　
１ｊｉｌＪ御に比べて安価に出力安定化が実現できるの
で、製造原価低減の要請に対処するためこの様な構成が
取られることがある。 しかしこの様な装置では、次の課題がある。第８図はス
イッチング電源のオープンルーズに於ける説明図で、（
Ａ）は回路図、（Ｂ）は波形図で上からスイッチング素
子Ｑに作用する電圧■Ｄ８及び電流■。、一次巻線ｎ１
の陽極側に流れる電流１１、二次巻線ｎ２に流れる電流
■１を示している。スイッチング素子Ｑがオフすると、
電圧Ｖ。８は高い電圧となりスイッチング周期（例えば
１７μｓｅｃ　）内で安定したものとなり、これに応動
して電流１１．１１はオフ状態になっている。 第９図はマグアンプを備えたスイッチング電源のオープ
ンルーズに於ける説明図で、（Ａ）は回路図、ＦＢ）は
波形図である。スイッチング素子Ｑがオフすると、電圧
Ｖ。８は高い電圧となりスイッチング周期（例えば１７
μｓｅｃ　）内で振動的応答をする。 すると、電流Ｉ、１１は完全なオフ状態となら■ ず残留電流が流れて、制御をする上で好ましくない性質
を持つ、この原因は、スイッチング素子Ｑがオフ状態で
あると、マグアンプが高インピーダンスとなって電流阻
止用の素子として働くので、トランスの巻線が高インピ
ーダンス状態となってリセットできないなめである。そ
こで、スイッチング素子のドレイン・ソース間の電圧ｖ
Ｄｓもオフのとき安定せず、またトランスのＱ（抵抗値
とインダクタンスとの比を言う）のロスも非常に太きく
なるという課題があった。 本発明はこのような課題を解決したもので、トランスの
リセットができてＱのロスの少ないマグアンプを用いた
直流安定化電源を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

このような目的を達成する本発明を説明する。 第１図は本発明の概念を示す構成ブロック図である０図
において、トランスの一次側には直流電圧が印加される
一次巻線ｎ１と、この一次巻線ｎ１の直流電圧をオンオ
フするスイッチング素子とを設けている。 トランスの二次側には、このスイッチングされた信号が
誘起される二次巻線ｎ２と、この二次巻線ｎ２の陽極側
に接続される可飽和リアクトルと、この可飽和リアクト
ルの他端がアノード側に接続される第１のダイオードＤ
３と、この第１のダイオードＤ３のカソード側がカソー
ド側に接続され当該二次巻線ｎ２の陰極側がアノード側
に接続される第２のダイオードＤ４と、この第２のダイ
オードＤ４とチョークコイル等を介して並列に接続され
るコンデンサＣ２とが設けられる。 そして、出力安定化用に、このコンデンサの出力電圧と
所定の基準電圧とを比較してこの誤差がゼロとなる方向
に前記可飽和リアクトルに制御信号を送る制御回路とよ
りなるマグアンプを用いた直流安定化電源において、次
の構成としたものである。 即ち、前記二次巻線ｎ２を第１の二次巻線ｎ２１と第２
の二次巻線ｎ２２で構成すると共に、この第１と第２の
二次巻線ｎ２１．２２の接続点にアノード側が接続され
前記第２のダイオードＤ３のカソード側にカソード側が
接続された第３のダイオードＤ６を設けたことを特徴と
するものである。

【作用】

本発明の各構成要素はつぎの作用をする。スイッチング
素子がオフの場合、可飽和リアクトルが高インピーダン
ス状態となると二次巻線ｎ２のリセット用の経路が必要
になる。この経路として二次巻線を二つの部分ｎ２１，
２２で構成し、この接続点に第３のダイオードＤ６を設
けている。

【実施例】

以下図面を用いて、本発明を説明する。 第２図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図で、こ
こではオンオン形コンバータを示している。トランス一
次側はスイッチング素子Ｑ１．Ｑ２の二石式である。ス
イッチング素子は、トランジスタの場合はベース端子が
制御端子に相当し、コレクタ端子が入力若しくは出力端
子に相当し、エミッタ端子が出力若しくは入力端子に相
当し、ＦＥＴもゲート、ソース、ドレインがそれぞれに
対応している。 スイッチング素子Ｑ１の入力端子に入力電圧Ｖ屯が接続
され、出力端子には一次巻線ｎ１の陽極側及びダイオー
ドＤ８を介してコモンが接続され、制御端子にはオンオ
フ信号が入力される。スイッチング素子Ｑ２の入力端子
には一次巻線ｎ１の陰極側及びダイオードＤ７を介して
入力電圧Ｖ　ｒｌが接続され、出力端子はコモンに直接
接続され、制御端子にはスイッチング素子Ｑ１の制御信
号と同期したオンオフ信号が入力される。 トランス二次側は二次巻線が第１の二次巻線ｎ２１と第
２の二次巻線ｎ２２に分割されており、直列接続になっ
ている。第１の二次巻線ｎ２１の陽極側には可飽和リア
クトルＳＲを介してダイオードＤ３のアノード側が接続
されている。第１の二次巻線ｎ２１の陰極側と第２の二
次巻線ｎ２２の陽極側は共通に接続され、センタータッ
プと呼ばれる端子が設けられている。このセンタータッ
プにはダイオードＤ６のアノード側が接続されている。 そして、ダイオードＤ　３．　Ｄ　６のカソード側はダ
イオードＤ４のカソード側に共通に接続されると共に、
チョークコイルＬ２と接続される。第２の二次巻線ｎ２
２の陰極側はダイオードＤ４のアノード側及びコンデン
サＣ２のコモン側に接続される。 誤差アンプ１０は出力Ｖｏｕｔと所定の基準電圧Ｖ　ｒ
ｅｆとを比較して、その偏差に関連した信号を出力する
もので、例えばゼナーダイオードや差動増幅器が使用さ
れる。トランジスタＱ３において、ベース端子には抵抗
Ｒ２を介して誤差アンプ１０からの誤差信号が入力され
、エミッタ端子には抵抗Ｒ３を介してベース端子と接続
されると共に二次側のコモンに接続され、コレクタ端子
には抵抗Ｒ６を介して出力Ｖｏｕｔが接続されて、スイ
ッチの動作出力となる。トランジスタＱ４において、ベ
ース端子には抵抗Ｒ５を介してトランジスタＱ３のコレ
クタ端子が接続され、エミッタ端子には抵抗Ｒ７を介し
て出力Ｖｏｕｔが接続され、コレクタ端子にはダイオー
ドＤ５を介して可飽和リアクトルが接続されている。 このように構成された装置の動作を次に説明する。第３
図は第２図の装置の波形図で、（＾）はスイッチング素
子Ｑ２に作用する電圧■。８、（Ｂ）はその電流Ｉ、（
Ｃ）はダイオードＤ３に流れる電り 流Ｉ　　　（Ｄ）はダイオードＤ６に流れる電流Ｉ。６
を示している０図中、スイッチング素子Ｑ２がオンとな
ると、電圧Ｖ。８はゼロに近くなると共に、電流■。は
平坦な所定量の値となり、これに応答して電流■　の値
が定まると共に、電流■０６は過渡応答の際に生じるよ
り短い時間幅のパルス信号を発生する。 次に、スイッチング素子Ｑ２がオフとなると、電圧ＶＤ
Ｓは一端増大するがその後徐々に電圧が低下して入力電
圧Ｖ　ｉｒＬの半分の値で安定する。電流ＩＤはゼロに
近いものであり、これに応答して電流■　の値もゼロと
なる。ｆｌ！１方、電流Ｉ。６は電圧■ＤＳが入力電圧
Ｖ　ｆｒＬの半分以上の値のときはゼロであるが、その
値近傍では血かな値であるが電流が流れる。 第４図はスイッチング素子Ｑｉ、Ｑ２が同時にオフとな
る場合の等価回路図である。スイッチング素子Ｑ１．Ｑ
２がオフとなると可飽和リアクトルが高インピーダンス
となり電流■Ｄ３が流れなくなる。 従って、第１の二次巻線ｎ２１の陽極側は断線状態と等
価になる。しかし、この状態でもダイオードＤ６によっ
て導通路が確保されているので、電流ＩＤ６が流れる。 そこで、トランスＴがオフ状態でもリセット可能となり
、またスイッチング素子Ｑ２の入出力端子間の電圧■。 ８も安定する。 第５図は直流スイッチング電源をいわゆるハーフブリッ
ジ（ｈａｌｆ　ｂｒｉｄｇｅ）型コンバータとした場合
の、本発明の構成ブロック図である０図中、スイッチン
グ素子Ｑ５．Ｑ６及びコンデンサｃｓ、ｃｅがそれぞれ
直列に接続されており、この接続点の間を一次巻線ｎ１
の取付けがなされる。スイッチング素子Ｑ５．Ｑ６のオ
ンオフは相補的になされる。 二次巻線は、対称に取付けられた二つの巻線ｎ３゜ｎ４
とより構成される０巻線ｎ３は第１の巻線ｎ３１と第２
の巻線ｎ３２とよりなり、この接続点にはダイオードＤ
６３が接続されている。同様に、巻線ｎ４は第１の巻線
ｎ４１と第２の巻線ｎ４２とよりなり、この接続点には
ダイオードＤ６４が接続されている。ダイオードＤ４の
接続点にはハーフブリッジ型の特徴として、ダイオード
Ｄ　３３，３４，６３．６４のカソード側が一点に取付
けられている。 このように構成された装置の動作を次に説明する。スイ
ッチング素子Ｑ５．Ｑ６のオンオフに対応して、二次巻
線ｎ　３．　ｎ　４に相補的なスイッチング信号が発生
する。この場合、可飽和リアクトルを用いるとオンオン
型と同様な不都合が生じるので、可飽和リアクトルによ
り高インピーダンスとなった側の二次巻線ｎ　３．　ｎ
　４のリセットを可能とする動作をダイオードＤ６３．
　Ｄ６４により行う。

【発明の効果】

以上説明したように、本発明によれば二次巻線を二つの
部分に分割して、この分割点からダイオードＤ６を介し
て平滑化回路に接続しであるので、次のような効果があ
る。 ■　可飽和リアクトルのみを用いて出力電圧の安定化を
する場合にも、スイッチング素子がオフになった状態に
おけるトランスのリセットが行え、制御性が向上する。 ■　残留振動が発生しないのでトランスのＱが小さくて
すむ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概念を示す構成ブロック図、第２図は
オンオン型コンバータに対する本発明の一実施例を示す
構成ブロック図、第３図は第２図の装置の波形図、第４
図はスイッチング素子Ｑ１゜Ｑ２が同時にオフとなる場
合の等価回路図、第５図はハーフブリッジ型コンバータ
に対する本発明の構成ブロック図である。 第６図は従来公知のマグアンプを用いた直流安定化電源
の構成ブロック図、第７図はマグアンプのみで出力安定
化をする場合の説明図、第８図はスイッチング電源のオ
ープンルーズに於ける説明図、第９図はマグアンプを備
えたスイッチング電源のオープンルーズに於ける説明図
である。 ｎｌ・・・一次巻線、ｎ２１．　ｎ２２・・・二次巻線
、ＳＲ゛（Ｊ′、１．’、、′ 第１図 第２図 第　Ｊ図 １　　　　ｌ　　　　　　　　　　　　　　ｊ　　　　
Ｉ瑠 、　　　Ｉｌ　　　ｌ 第４図 第５図 第　Ｌ　図 第７図 （Ａノ Ｖ’ｎ １Ａ） （Ａツ ム ６図 ６７３ノ デ　コ （Ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 直流電圧が印加される一次巻線と、 この一次巻線の直流電圧をオンオフするスイッチング素
   子と、 このスイッチングされた信号が誘起される二次巻線と、 この二次巻線の陽極側に接続される可飽和リアクトルと
   、 この可飽和リアクトルの他端がアノード側に接続される
   第１のダイオードと、 この第１のダイオードのカソード側がカソード側に接続
   され当該二次巻線の陰極側がアノード側に接続される第
   ２のダイオードと、 この第２のダイオードと並列に接続されるコンデンサと
   、 このコンデンサの出力電圧と所定の基準電圧とを比較し
   てこの誤差がゼロとなる方向に前記可飽和リアクトルに
   制御信号を送る制御回路と、よりなるマグアンプを用い
   た直流安定化電源において、 前記二次巻線を第１の二次巻線と第２の二次巻線で構成
   すると共に、 この第１と第２の二次巻線の接続点にアノード側が接続
   され前記第２のダイオードのカソード側にカソード側が
   接続された第３のダイオードを設けたことを特徴とする
   マグアンプを用いた直流安定化電源。