JPH0250711B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は可飽和変成器の制御による定周波スイ
ツチング電源装置に関するものである。

〔従来の技術〕

可飽和変成器を応用し、バイポーラトランジス
タによる自己発振出力形スイツチング電源装置は
J.L.Jensenにより提案されており、その特性につ
いての解析も行われている（電気学会論文誌C.昭
和59年７月発行．P25−31）。

このJensen提案の電源装置は、構成が簡単で
あり、内部補助電源を必要とせず、自己起動特性
を有し、所要電子部品数も少ないという特徴があ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、前記解析にも見られる通り、その発振
周波数の変動は電源電圧、負荷抵抗の一次式で示
されるほか、可飽和磁心の磁束飽和特性、スイツ
チングトランジスタの温度特性等に強く依存され
るとしており、安定な周波数で動作させることが
困難であつた。

このため、出力電圧安定回路、雑音除去用フイ
ルタを設計したり、付加したりすることを必要と
し、特に発振周波数の変動による電源雑音との混
変調により派生する複雑な雑音の除去には大きな
困難があつた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記の問題点を解決し、入力電圧の
変動、出力負荷の変動に対しても安定な周波数の
発振動作を行うスイツチング電源装置を提供する
ことを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、出力変
成器の二次巻線に発生する矩形波電流を三角波形
電流に変換する微分回路の出力と、上記矩形波形
電流の周波数変動を識別する発振周波数監視回路
により制御される可変抵抗回路の出力とを重畳し
て可飽和磁心発振変成器の入力側巻線に加わるよ
うに構成し、可飽和変成器の出力するパルス幅を
制御することにより発振周波数を一定に保つこと
を特徴としている。

〔作用〕

上記手段により、可飽和変成器の入力側巻線に
送入される前記重畳電流は、発振周波数の変動に
応じて発振回路のドライブ電流波形を制御し、発
振周波数の変動を抑制するので、安定な発振周波
数で動作を続けることができる。

〔実施例〕

以下図面に従つて、本発明の一実施例を詳細に
説明する。

図は本発明による磁気制御形定周波スイツチン
グ電源回路の概略を示し、商用波電源Ｅを入力と
して後述する直流出力回路SW１，SW２により
第１、第２の負荷RL１，RL２にそれぞれ直流出
力を供給する。

１は商用周波電源Ｅの整流回路で、この整流回
路１はリアクタ１０，１１、コンデンサ１２，１
３，１４で構成するフイルタ回路と、ブリツジ整
流器１５および平滑用コンデンサ１６により構成
される。コンデンサ１６は、ブリツジ整流器１５
により整流された直流の平滑化を行う。

発振回路２はこの直流により動作し、可飽和変
成器３および出力変成器４と協働して発振動作を
行う。起動抵抗２１，２２の一端はそれぞれ発振
トランジスタ２３，２４のベースに接続される。
他端はこれらトランジスタ２３，２４のコレクタ
に接続される。バイヤスダイオード２５，２６は
コンデンサ２７，２８をそれぞれ並列に接続し、
可飽和変成器３の出力側巻線３２，３３と発振ト
ランジスタ２３，２４のベースに接続される。

２９，２０は、発振トランジスタ２３，２４の
ベース電流を制御し、ストレージ時間を減少さ
せ、高速の動作をさせるためのダイオードであ
り、それぞれトランジスタ２３，２４のコレクタ
に接続されている。

可飽和変成器３は、出力変成器４の発生するパ
ルスを受けて前記トランジスタ２３，２４にドラ
イブ用のパルスを供給する。入力側巻線３１のパ
ルスにより出力側巻線３２，３３にはそれぞれ反
対方向の極性の電圧が誘起される。

出力変成器４の一次巻線４１の一端は、結合コ
ンデンサ５１，５２の共通接続点に接続され、他
端はトランジスタ２３，２４のエミツタとコレク
タを接続した接続点に接続され、トランジスタ２
３，２４の導通により、これに対応したパルスを
受け、二次巻線４２に矩形波信号を発生させる。
４３，４４および４５，４６は出力変成器４の出
力側二次巻線で、それぞれ第１、第２の直流出力
回路SW１，SW２に接続される。

６は微分回路で、出力変成器４の二次巻線４２
の出力側と、可飽和変成器３の入力側巻線３１と
の間に挿入接続され、二次巻線４２の発生する矩
形波電流を三角波電流に変換して入力側巻線３１
に供給する。６１はコンデンサ、６２は抵抗で、
その時定数は所要の発振周波数の周期に対して十
分小さな値を持つように構成される。対して十分
小さな値を持つように構成される。

７は発振周波数監視回路で、抵抗７０１，７０
２および逆極性に接続された定電圧ダイオード７
０２，７０４の直列回路が二次巻線４２の出力側
に接続される。７０５は小容量のコンデンサで、
定電圧ダイオード７０３，７０４が動作して定ま
る一定電圧の矩形波信号をダイオード７０６，７
０７で構成する倍電圧整流回路に供給する。７０
８はコンデンサで、ダイオード７０６，７０７で
整流された直流を平滑化して、トランジスタ７０
９のベースに供給するよう接続される。このトラ
ンジスタ７０９のベース・エミツタ間に流れる電
流は、コンデンサ７０５の値が小さく選ばれてい
るので、発振周波数の変動に比例して変動する。

一方、抵抗７１０、可変抵抗７１１およびダイ
オード７１２で構成する整流回路は、定電圧ダイ
オード７０３，７０４および抵抗７０２により発
生する定電圧の半波を整流し、コンデンサ７１３
はこの直流を平滑化する。抵抗７１０はトランジ
スタ７０９のベースに接続されているので、この
直流もトランジスタ７０９のベース・エミツタ間
に流入するが、その流入方向は、前記倍電圧整流
回路からの直流に対して反対方向である。従つ
て、可変抵抗７１１を調整することにより、トラ
ンジスタ７０９間のベース・エミツタ間の電流を
所要の発振周波数に対応した値に規定することが
できる。抵抗７０２は、電源入力電圧の変動によ
り、定電圧ダイオード７０３，７０４、ダイオー
ド７０６，７０７等の内部インピーダンスへの印
加入力電流の変化による周波数監視回路７の検出
誤差を補償するため、この抵抗７０２の電圧降下
に従つて抵抗７１０，７１１回路の電流を増減さ
せるための抵抗である。

抵抗７１４，７１５およびダイオード７１６ま
たはコンデンサ７１７の局部電源整流回路は、ト
ランジスタ７０９が動作したときコレクタ・エミ
ツタ間の電流を増幅する回路で、抵抗７１５はそ
の端子電圧により発振周波数監視回路７の誤差出
力を可変抵抗回路８へコレクタ電流として出力す
る。

可変抵抗回路８は、発振周波数監視回路７の出
力電流を増幅し、可飽和変成器３の入力側巻線３
１に流れる電流を制御するもので、コンデンサ８
１、抵抗８２を直列として送出される電流は、微
分回路６の出力と重畳されるように接続される。
トランジスタ８３のベース・エミツタは、抵抗７
１５の両端に現れる電圧により制御されるように
接続され、コレクタは抵抗８４，８５を経てトラ
ンジスタ８６のベース・エミツタ、ブリツジ整流
器８７を通して二次巻線４２の出力端子に接続さ
れる。８８はバツフア用コンデンサである。

トランジスタ８６のコレクタ、エミツタはそれ
ぞれブリツジ整流器８７に接続され、二次巻線４
２の発生する電圧の極性にかかわらず一定方向の
電圧がトランジスタ８６のコレクタ、エミツタ間
に加わるようになつている。

次に上記構成における動作について説明する。

整流回路１により整流された直流電源により、
仮に起動抵抗２１を経てトランジスタ２３が導通
すると、電源電圧は出力変成器４の一次巻線４１
に加えられ、二次巻線４２に誘起した電圧は、微
分回路６を経て可飽和変成器３の一次巻線３１に
加えられ、可飽和変成器３が飽和すると磁束の変
化はなくなり、トランジスタ２３が非導通とな
る。次いでトランジスタ２４が導通し、この交互
動作を繰り返す。このため、出力変成器４は矩形
波交流が発生する。また、二次巻線４２に発生し
た矩形波電圧は、抵抗７１０，７０２を経て定電
圧ダイオード７０３，７０４に加えられる。この
定電圧ダイオード７０３，７０４により定まる一
定電圧の矩形波信号は、コンデンサ７０５を通し
てダイオード７０６，７０７の倍電圧整流回路に
加えられ、整流された直流はコンデンサ７０８に
より平滑化されてトランジスタ７０９のベースに
加えられる。このベース・エミツタを流れる電流
の極性は（＋）で、コンデンサ７０５が小さな値
に選んであるので、その値は定電圧ダイオード７
０３，７０４による電圧と、加えられる二次巻線
４２の発生する周波数に比例する。

また、ダイオード７１２により整流され、コン
デンサ７１３で平滑化された直流電圧は、抵抗７
１１，７１０により前記トランジスタ７０９のベ
ースに供給される。しかし、この直流は、前記の
コンデンサ７０５による直流とは反対方向であ
る。

従つて、トランジスタ７０９のベース・エミツ
タを流れる電流は、前記２種の電流の和によつて
定められる。可変抵抗７１１を調整することによ
つてこのベース・エミツタ間の電流を、所定の発
振周波数において規定される電流値に調整すれ
ば、後述する可変抵抗回路８が抵抗８２とコンデ
ンサ８１から出力する電流と、微分回路６が抵抗
６２とコンデンサ６１から出力する電流との合成
値は、可飽和変成器３の発生するパルス幅を規定
値にすることができ、発振回路２は所定の発振周
波数で発振動作を行うことができる。

トランジスタ７０９のベース・エミツタ間の電
流によつてコレクタ・エミツタ間の電流も規定さ
れる。

ここで発振周波数が変動して増加すると、トラ
ンジスタ７０９のベース・エミツタ間の電流は
（＋）に増加するので、抵抗７１５の両端子電位
差で動作するトランジスタ８３のコレクタ・エミ
ツタ間の電流、またトランジスタ８６のコレク
タ・エミツタ間の電流も増加し、可変抵抗回路８
の抵抗８２、コンデンサ８１からの出力電流は増
加する。

従つて、可飽和変成器３の入力側巻線３１に加
わる微分回路６の出力と可変抵抗回路８の出力と
が合成したパルス幅は大きくなるので、発振周波
数は低下し規定の周波数に戻される。

上述とは逆に、発振周波数が低くなると、トラ
ンジスタ７０９のベース・エミツタ間の電流は減
少し、トランジスタ８３および８６のコレクタ・
エミツタ間の電流を減少するので、可飽和変成器
３の入力側巻線３１に加わる合成電流によるパル
ス幅は小さくなり、発振周波数は増加し、規定の
周波数に戻される。

このようにして出力変成器４は第１、第２の直
流出力回路を一定周波数の発振周波数で駆動する
ので、公知の方法により第１、第２の負荷RL１，
RL２には所定の電圧が供給される。

〔発明の効果〕

以上説明したように、簡単な発振周波数監視回
路を付加し、発振周波数の変動を検出し、これを
可飽和変成器にフイードバツクすることにより発
振周波数を一定に保持することができるようにな
り、雑音除去用フイルタの設計をしたり、付加し
たりすることを必要とせず、特に発振周波数の変
動による電源雑音との混変調による複雑な雑音を
除去できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

図は本発明による定周波スイツチング電源装置
の概略図である。 １は整流回路、２は発振回路、３は可飽和変成
器、４は出力変成器、６は微分回路、７は発振周
波数監視回路、８は可変抵抗回路、SW１，SW
２は第１、第２の直流出力回路、RL１，RL２は
第１、第２の負荷回路である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 可飽和磁心により制御される発振回路を使用
   する自己発振出力形スイツチング電源装置におい
   て、出力変成器の二次巻線に発生する矩形波電流
   を三角波形出力信号に変換して可飽和磁心に供給
   する微分回路と、前記矩形波電流の周波数変動を
   検出する発振周波数監視回路と、この監視回路の
   出力信号により制御される可変抵抗回路の出力信
   号を前記微分回路の出力信号とともに可飽和磁心
   に重畳して供給する可変抵抗回路とを備えて成る
   ことを特徴とする定周波スイツチング電源装置。