JPH037061A - スイッチング電源 - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は、オフィスオートメーション（ＯＡ）機器等の
電源として使用されるスイッチング電源に関する。

（従来の技術） 各種電子機器等に使用されるスイッチング電源について
は、小型軽量化の要望が高い。第２図は、従来のスイッ
チング電源の一例を示すもので、ドライバ１がパワート
ランジスタ２のゲートに制御信号を入力すると、このパ
ワートランジスタ２がオン／オフ動作を行う。このパワ
ートランジスタ２のオン／オフにより、一次側直流７ｔ
！［からの入力電圧Ｖｉｎが、トランス３の一次側コイ
ル４に断続的に印加される。

そして、トランス３の複数個の二次側コイル５ａ、５ｂ
・・・に、一次側コイル４との巻線比に比例した電圧が
それぞれ誘起する。二次側コイル５ａに誘起した電圧は
整流平滑回路６に入力される。

すなわち、ダイオード７．８により整流され、チョーク
コイル９およびコンデンサ１０により平滑され、これに
より安定化された直流出力電圧ｖＯ１が得られる。また
、二次側コイル５ｂに誘起した電圧は、整流平滑回路１
１に入力される。すなわち、ダイオード１２．１３によ
り整流され、チョークコイル１４およびコンデンサ１５
により整流され、さらにドロッパ回路１６により所定値
に電圧降下され、これにより安定化した直流出力電圧Ｖ
Ｏ２が得られる。図示しない他の二次側コイルからも同
様に出力電圧ＶＯｎが得られる。

一方、直流出力電圧ＶＯＩの一部は比較器１７にフィー
ドバックされる。この比較器１７は出力電圧ｖ０１を常
に基準電圧ＶｒｅＮと比較し、その差に対応した電圧を
パルス幅変調器１８に出力する。

パルス幅変調器１８は、比較器１７からの出力電圧レベ
ル応じて基準パルス信号をパルス幅変調してパルス列信
号をドライバ１に出力し、パワートランジスタ２のスイ
ッチングタイミングを調整する。こうして、さらに安定
化された直流出力電圧が得られる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記ドロッパ回路１６は、負荷電流の増減に
より出力電圧ＶＯ２が高くなったり低くなったりするこ
とを抑制するために設けられている。すなわち、ドロッ
パ回路１６のチョークコイル１４側の点１９の電圧Ｖ１
９が、直流出力電圧ｖ０２より大きくなるようにしてお
き、直流出力電圧ＶＯ２の負荷が小さい場合や１次側か
らのエネルギー供給が少ない時等でも、安定した出力電
圧ＶＯ２を確保できるようにしていた。

しかしながら、このドロッパ回路１６における消費電力
は大きいので、スイッチング電源の変換効率の低下をも
たらすという問題があった。

本発明は、このような問題を解決すべくなされたもので
、その目的とするところは、安定した直流出力電圧を高
効率で得ることが可能なスイ・ソチング電源を提供する
ことにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 前記目的を達成するために本発明のスイッチング電源は
、基準パルス信号をパルス幅変調してパルス列信号を出
力するパルス幅変調器と、一次側巻線と複数個の二次側
巻線を有するトランスと、前記パルス列信号により前記
一次側巻線への電圧印加をオン／オフさせる第１のスイ
ッチング素子と、前記複数個の二次側巻線に対して１対
１に設けられ各二次側巻線の出力を整流平滑する複数の
整流平滑回路と、前記複数の整流平滑回路のうち、一つ
の整流平滑回路の出力信号に応じて前記パルス幅変調器
から出力されるパルス列信号のパルス幅を制御する一次
側制御手段と、少なくとも一つの二次側巻線に対して設
けられる第２のスイッチング素子と、前記第２のスイッ
チング素子が設けられた二次側巻線に対する整流平滑回
路の出力に応じて前記第２のスイッチング素子をオン／
オフさせ、第２のスイッチング素子の出力側に生ずるパ
ルス列のデユーティサイクルを制御する二次側制御手段
とを具備することを特徴とする。

（作　用） 本発明のスイッチング電源では、パルス幅変調器が基準
パルス信号をパルス幅変調してパルス列信号を出力し、
このパルス列信号により第１のスイッチング素子がトラ
ンスの一次側巻線への電圧印加をオン／オフさせる。次
いで複数の整流平滑回路が各二次側巻線の出力を整流平
滑する。

ここで一次側制御手段が、二次側の所定の整流平滑回路
の出力信号に応じて前記パルス幅変調器から出力される
パルス列信号のパルス幅を制御する。

また二次側制御手段が、所定の二次側巻線に対する整流
平滑回路の出力に応じて第２のスイッチング素子をオン
／オフさせ、この第２のスイッチング素子の出力側に生
ずるパルス列のデューティサイクルを制御する。

従って第２のスイッチング素子のオン／オフにより、直
流出力電圧が高度に安定化されるとともに、消費電力が
軽減される。

（実施例） 以下、本発明の一実施例に係るスイッチング電源につい
て図面を参照しつつ説明する。

第１図に示すようにこのスイッチング電源には、一次側
直流電源から供給される電圧Ｖｌｎを断続する灯１のス
イッチング素子例えばパワートランジスタ２１と、トラ
ンジスタ２４の一次側コイル２２に接続されている。

パワートランジスタ２１のゲートには、このパワートラ
ンジスタ２１を所定タイミングでオン／オフさせるドラ
イバ２５が接続されている。このドライバ２５は、パス
ル幅変調器２６がパルス幅変調したパルス列信号によっ
て制御される。パルス幅変調器２６は比較器２７の出力
結果に基づいて、二次側の直流出力電圧■ｌが基準電圧
Ｖｒｅｆ’ｌより低い場合はオンパルス幅を長くし、ま
た、直流出力電圧ｖ１が基準電圧ＶｒｅＮより高い場合
はオンパルス幅を短くする。比較器２７は、二次側から
分圧されフィードバックされた直流出力電圧■１と、基
準電圧Ｖｒｅｆｌとを比較し、その差に対応したレベル
の電圧をパルス幅変調器２６に出力する。

二次側コイル２３ａには、この二次側コイル２３ａに誘
起した電圧を整流するダイオード２８．２９と、その出
力を平滑するチョークコイル３０およびコンデンサ３１
が順に接続されている。そして出力端子３２から直流出
力電圧Ｖｌが出力され、この出力は図示を省略した負荷
側を経てリターン端子３３に戻る。なお、直流出力電圧
■１の一部は比較器２７にフィードバックされる。

二次側コイル２３ｂには、この二次側コイル２３ｂに誘
起した電圧を整流するダイオード３４、このダイオード
３４によって整流された電圧を間欠的１：　取込む第２
のスイッチング素子例えばスイッチングトランジスタ３
５、このスイッチングトランジスタ３５の出力を平滑す
るダイオード３６、チョークコイル３７およびコンデン
サ３８が接続されている。そして出力端子３９から直流
出力電圧ｖ２が出力され、この出力は図示を省略した負
荷側を経てリターン端子４０に戻る。

スイッチングトランジスタ３５のゲートには、このスイ
ッチングトランジスタ３５を所定タイミミングでオン／
オフさせるドライバ４１が接続されている。このドライ
バ４１は、コントローラ４２が出力したパルス列信号に
よって制御される。

コントローラ４２は比較器４３の出力結果に基づいてド
ライバ４１の出力を制御する。比較器４３は二次側の出
力端子３９側から分圧されフィードバックされる直流出
力電圧ｖ２と、基準電圧Ｖｒｅｆ２とを比較し、その差
に対応したレベルの電圧をコントローラ４２に出力する
。上記ドライバ４１、コントローラ４２および比較器４
３から二次側制御手段４４が構成される。

次に、このスイッチング電源の動作について説明する。

ドライバ２５からの制御信号に従いパワートランジスタ
２１がオン／オフ動作を行い、これにより一次側直流電
源からの入力電圧Ｖｉｎが、一次側コイル２２に断続的
に印加される。

そして、トランス２４の各二次側コイル２３ａ１２３ｂ
に、一次側コイル２１との巻線比に比例した電圧がそれ
ぞれ誘起する。二次側コイル２３ａに誘起した電圧は、
ダイオード２８．２９で整流され、チョークコイル３０
およびコンデンサ３１により平滑され、これにより安定
化した直流出力電圧ｖｉが得られる。

また、二次側コイル２３ｂに誘起した電圧はスイッチン
グトランジスタ３５のオン／オフ動作に伴い、ダイオー
ド３４により整流され、ダイオード３６、チョークコイ
ル３７、コンデンサ３８により平滑され、これにより安
定化した直流出力電圧ｖ２が得られる。

一方、直流出力電圧Ｖｌの一部は比較器２７にフィード
バックされる。この比較器２７は出力電圧Ｖｌを常に基
準電圧ＶｒｅＨと比較し、その差の正負によってに対応
した電圧をパルス幅変調器２６に出力する。パルス幅変
調器２６は、比較器２７がらの出力電圧レベルに対応し
て基準パルス信号をパルス幅変調し、ドライバ２５を介
してパワートランジスタ２１のスイッチングタイミング
を調整する。こうして、エネルギー供給の増減が周波数
制御され、直流出力電圧のよりいっそうの安定化が図ら
れている。

さらにまた、直流出力電圧■２の一部は比較器４３にフ
ィードバックされる。比較器４３は出力電圧ｖ２を常に
基準電圧Ｖｒｅｆ’２と比較し、その差に対応したレベ
ルの電圧をコントローラ４２に出力する。コントローラ
４２は、比較器４３からの出力電圧レベルに対応してス
イッチングトランジスタ３５の出力側に生じるパルス列
のうちどれだけ間びくかを決定する。すなわち、直流出
力電圧■２が基準電圧ＶｒｃＪ２より低い場合は、パル
ス列のデユーティサイクルが大きくなるように、また、
直流出力電圧ｖ２が基ｔ！ｓ電圧Ｖｒｅｆ２より高い場
合はパルス列のデユーティサイクルが小さくなるように
、ドライバ４１の出力を制御する。ドライバ４１の出力
が「１」レベル時はスイッチングトランジスタ３５はオ
ン、「０」レベル時はオフとなる。

ここで、チョークコイル３７の入力はスイッチングトラ
ンジスタ３５がオンの時のみ表れるので、オフの時はパ
ルス列に歯抜けが生じる。すなわち、スイッチングトラ
ンジスタ３５のオン／オフ動作により、一定期間内のチ
ョークコイル３７への人力パルスの数が適当に間引かれ
る。

上記のようにチョークコイル３７への入力を適当量間引
くことにより、直流出力電圧ｖ２を限りなく基準電圧Ｖ
ｒｅｒ２に近づけることができる。

このように本実施例では、トランス２４の二次側の直流
出力電圧ｖ２をフィードバックしてスイッチングトラン
ジスタ３５のオン／オフを制御することにより、エネル
ギー供給の増減を調整するようにしたので、直流出力電
圧がよりいっそう安定化されるとともに、消費電力を軽
減できる。

なお、本実施例では出力電圧Ｖ２のみを二次側制御回路
４４にて調整するようにしたが、これに限らず、さらに
他の出力電圧についても同様の制御回路により制御して
もよく、また、全ての出力側にスイッチングトランジス
タ３７と同様のものを設け、それらを共通のドライバ４
１により制御するようにしてもよい。

〔発明の効果］ 以上詳細に説明したように、本発明のスイッチング電源
によれば、高度に安定した直流出力電圧を高効率で得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るスイッチング電源を示
す回路図、第２図は第１図に示すスイッチング電源の出
力電圧波形等を示す図である。 ２１・・・パワートランジスタ、２２・・・一次側コイ
ル、２３ａ、２３ｂ・・・二次側コイル、２４・・・ト
ランス、２５・・・ドライバ、２６・・・パルス幅変調
器、２７・・・比較器、２８．２９・・・ダイオード、
３０・・・チョークコイル、３１・・・コンデンサ、３
４・・・ダイオード、３５・・・スイッチングトランジ
スタ、３６・・・ダイオード、３７・・・チョークコイ
ル、３８・・・コンデンサ、４１・・・ドライバ、４２
・・・ドライバコントローラ、４３・・・比較器、４４
・・・二次側制御回路第１区

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）基準パルス信号をパルス幅変調してパルス列信号
   を出力するパルス幅変調器と、 一次側巻線と複数個の二次側巻線を有するトランスと、 前記パルス列信号により前記一次側巻線への電圧印加を
   オン／オフさせる第１のスイッチング素子と、 前記複数個の二次側巻線に対して１対１に設けられ各二
   次側巻線の出力を整流平滑する複数の整流平滑回路と、 前記複数の整流平滑回路のうち、一つの整流平滑回路の
   出力信号に応じて前記パルス幅変調器から出力されるパ
   ルス列信号のパルス幅を制御する一次側制御手段と、 少なくとも一つの二次側巻線に対して設けられる第２の
   スイッチング素子と、 前記第２のスイッチング素子が設けられた二次側巻線に
   対する整流平滑回路の出力に応じて前記第２のスイッチ
   ング素子をオン／オフさせ、第２のスイッチング素子の
   出力側に生ずるパルス列のデューティサイクルを制御す
   る二次側制御手段とを具備するスイッチング電源。