JPH04101113U - マグアンプを用いたスイツチング電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の出力を有するマグアンプを用いた電源
装置において、可飽和リアクトルを接続する側の出力電
流が定格以上になると直ちに過電流保護を行わせて装置
の小形化を図る。 【構成】 過電流保護回路34は整流平滑回路18の出力電
流を抵抗35により検出しトランジスタ37のベースに供給
する。過電流状態になるとトランジスタ37はターンオン
し、マグアンプ制御回路24のトランジスタ31のベース電
圧を強制的に下げる。トランジスタ31はオン状態とな
り、ダイオード32及び抵抗33を介して接続点Ａに電流が
流れる。これにより、可飽和リアクトル14のリセット時
に加えられる電圧が増加して、直流出力電圧ＶO2は低下
し出力電流は抑制される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、マグアンプを用いたスイッチング電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に複数の出力を有する電源装置においては、各出力対応に比較的簡単な構 成で制御でき、しかも出力側回路間の相互干渉によるビ−トの発生が起こらない マグアンプ制御が行われている。図２はマグアンプを用いたスイッチング電源装 置の従来例を示しており、図２において直流電源１の直流入力電圧Ｖｉは一次側 と二次側とを絶縁するトランス２の一次巻線２Ａに印加され、一次巻線２Ａには トランジスタからなるスイッチング素子３が直列に接続されてインバータを形成 している。トランス２は二次巻線２Ｂ，２Ｃを有し、二次巻線２Ｂに誘起された 電圧は整流ダイオード４，４Ａ、チョークコイル５及び平滑コンデンサ６からな る整流平滑回路７により整流平滑されて出力端子＋Ｖ１，−Ｖ１間に一定の直流 出力電圧ＶO1を供給する。直流出力電圧ＶO1は抵抗８，９により分圧され、検出 電圧として演算増幅器10に印加して基準電圧Ｅと比較され、この比較結果に基づ くパルスがパルス幅制御回路11から出力されてスイッチング素子３をオン，オフ 制御する。

【０００３】 入力電圧ラインには電流検出器たる抵抗12が挿入接続されており、過電流保護 回路13はこの抵抗12により供給される電流検出信号の電圧レベルが一定値を越え るとパルス幅制御回路11からの出力パルス幅を強制的に狭める信号を出力して、 過電流による電源装置の破損を防止している。

【０００４】 トランス２の二次巻線２Ｃの陽極側には可飽和リアクトル14の一端が接続され ており、この可飽和リアクトル14の他端に整流ダイオード15，15Ａ、チョークコ イル16及び平滑コンデンサ17からなる整流平滑回路18が接続され、出力端子＋Ｖ ２，−Ｖ２間から所定の直流出力電圧ＶO2を供給する。マグアンプ制御回路19は 、整流平滑回路18からの出力電圧ラインと演算増幅器20の非反転入力端子とを接 続し、この演算増幅器20の反転入力端子に基準電源21を接続して直流出力電圧Ｖ O2と基準電源21の基準電圧とを比較し、この比較した信号は演算増幅器20の出力 端子から逆流防止用ダイオード22及び電流制限用抵抗23を介して出力され、可飽 和リアクトル14と整流ダイオード15との接続点に制御信号を供給するように構成 されている。トランス２の二次巻線２Ｃの電圧ＶA は図３に示すような波形とな り、電圧ＶA が立ち上がると可飽和リアクトル14に微小な励磁電流が除々に流れ てこの可飽和リアクトル14の両端に電圧が発生し、その後可飽和リアクトル14が 飽和するとこの可飽和リアクトル14のインピーダンス及び両端の電圧はゼロにな りセット状態となる。次に、電圧ＶA が立ち下がると可飽和リアクトル14は電圧 ＶA の立ち上がり時と逆の動作を行うリセット状態となり、このセット時とリセ ット時に可飽和リアクトル14に加えらえる電圧の差異が出力電圧となって整流平 滑回路18に供給される。したがって、リセット時に可飽和リアクトル14に加えら える電圧をマグアンプ制御回路19からの制御信号により変化させることにより、 整流平滑回路18に供給する電圧を変化させて直流出力電圧ＶO2の制御を行うこと ができ、直流出力電圧ＶO2が基準電源21の基準電圧よりも高い場合は制御信号の 電流を増加することにより可飽和リアクトル14のリセット時の電圧を上昇させて 直流出力電圧ＶO2を低下させ、直流出力電圧ＶO2が基準電源21の基準電圧よりも 低い場合は制御信号の電流は減少し可飽和リアクトル14のリセット時の電圧を降 下させて直流出力電圧ＶO2を上昇させ、このようなマグアンプ制御によって直流 出力電圧ＶO2の安定化が図られている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

上記従来技術においては、過電流保護回路13は一次側のスイッチング素子３に 流れる電流検出ベルに応じて動作するため、過電流保護はトランス２の二次巻線 ２Ｂ，２Ｃ全体の出力電流に対して行われる。このとき、例えば出力端子＋Ｖ１ ，−Ｖ１間が無負荷及び軽負荷状態にありこの間を流れる出力電流が小さい場合 には、可飽和リアクトル14が接続された出力端子＋Ｖ２，−Ｖ２間を流れる電流 が定格を大幅に越えるまで過電流保護の制御が行われなくなる。このため、トラ ンス２の二次巻線２Ｃに接続される整流平滑回路18等は定格電流以上の電流が流 れても破損しないような大容量の素子を用いなければならず、電源装置の小形化 及びコスト削減の妨げとなっていた。

【０００６】 そこで本考案は可飽和リアクトルを接続したトランスの二次巻線の出力におけ る過電流保護を確実に行うことができるとともに、装置の小形化を図ることが可 能なマグアンプを用いたスイッチング電源装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案はトランスの一次巻線にスイッチング素子を直列接続したインバ−タを 有し、前記トランスの複数の二次巻線から整流平滑回路を介して複数の直流電圧 を出力するとともにに、一部の直流出力電圧は二次巻線に接続された可飽和リア クトルに制御信号を供給して安定化させるように構成されたマグアンプを用いた スイッチング電源装置において、可飽和リアクトルの制御により安定化される直 流電圧の出力ラインの電流を検知し、この電流に基づく過電流状態において前記 制御信号により前記可飽和リアクトルのリセット時に加えられる電圧を上昇させ て前記一方の直流出力電圧を低下させる過電流保護回路を備えたものである。

【０００８】

【作用】

上記構成により、可飽和リアクトルの制御により出力の安定化が図られる側の 出力端子間が短絡あるいは過負荷状態になると、過電流保護回路は可飽和リアク トルのリセット時に加えられる電圧を上昇させる制御信号が可飽和リアクトルに 供給されるように動作する。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案の実施例を添付図面を参照して説明する。図１は本考案の一実施 例を示すスイッチング電源の回路図であり、図２と同一部分には同一符号を付し 同一箇所の説明を省略する。

【００１０】 図１において、マグアンプ制御回路24は出力端子＋Ｖ２，−Ｖ２間に抵抗25， 26とシャントレギュレータ27との直列回路と分圧用抵抗28，29の直列回路とを接 続し、前記シャントレギュレータ27のリファレンスに抵抗28，29の接続点を接続 し、この抵抗28，29の接続点にコンデンサ30を接続し、このコンデンサ30を抵抗 26とシャントレギュレータ27との接続点に接続する。そして、抵抗25の両端には トランジスタ31のベース及びエミッタが接続され、このトランジスタ31のコレク タにダイオード32と電流制限用抵抗33との直列回路を接続して、抵抗33の他端を 可飽和リアクトル14及びダイオード15の接続点に接続する。

【００１１】 このマグアンプ制御回路24には過電流保護回路34が接続されており、この過電 流保護回路34は整流平滑回路18の出力電圧ラインに電流検出用の抵抗35を挿入接 続し、この抵抗35と出力端子−Ｖ２との接続点を電流制限用抵抗36を介してトラ ンジスタ37のベースに接続し、整流平滑回路18と抵抗35との接続点をトランジス タ37のエミッタに接続し、このトランジスタ37のコレクタをマグアンプ制御回路 24の抵抗25，26の接続点に接続する点以外は図２における構成と同一である。

【００１２】 次に上記構成につきその作用を説明する。

【００１３】 スイッチング素子３をスイッチングすることによりトランス２の二次巻線２Ｃ に誘起された電圧は整流平滑回路18により整流平滑され，所定の直流出力電圧Ｖ O2を出力端子＋Ｖ２，−Ｖ２間に供給する。過電流保護回路34では、定常時にお いて抵抗35間に発生した電圧が抵抗36を介してトランジスタ37にベース電圧とし て印加されるが、トランジスタ37のベース電圧はこのトランジスタ37のベース・ エミッタ間電圧よりも小さくオフ状態であるためマグアンプ制御回路24に対して 何も作用しない。マグアンプ制御回路24においては、直流出力電圧ＶO2が抵抗28 ，29により分圧されてシャントレギュレータ27のリファレンスに印加され、この 印加された電圧とシャントレギュレータ27の基準電圧との差異に応じてシャント レギュレータ27のカソードに流れ込む電流値が変化し、抵抗25，26の接続点であ るトランジスタ31のベース電圧が変化する。そして、直流出力電圧ＶO2が上昇す るとシャントレギュレータ27のカソードに流れ込む電流は多くなるためトランジ スタ31のベース電圧は低下し、このトランジスタ31のエミッタ・コレクタ間に流 れる電流が増えて可飽和リアクトル14に供給される制御信号の電流は増加し、直 流出力電圧ＶO2が低下するとシャントレギュレータ27のカソードに流れ込む電流 が少なくなるためトランジスタ31のベース電圧は低下し、このトランジスタ31の エミッタ・コレクタ間に流れる電流が減って制御信号の電流は減少する。こうし て、制御信号の電流を直流出力電圧ＶO2に応じて変化させることにより可飽和リ アクトル14のリセット時に加えられる電圧を制御し、直流出力電圧ＶO2を一定に 保っている。

【００１４】 次に、出力端子＋Ｖ２，−Ｖ２間が短絡あるいは過負荷等により過電流状態に なると、過電流保護回路34においては抵抗35両端の電圧降下が一定レベルを越え ると、トランジスタ37のベース電圧がベース・エミッタ間電圧よりも大きくなっ てトランジスタ37はターンオンするため、マグアンプ制御回路24のトランジスタ 31のベース電圧を強制的に低下させてこのトランジスタ31はオン状態となる。こ れにより、制御信号の電流が増加して可飽和リアクトル14のリセット時に加えら れる電圧が上昇して可飽和リアクトル14とダイオード15との接続点Ａの電位は直 流出力電圧ＶO2と等しくなるため、トランス２の二次巻線２Ｃの電圧ＶA が負電 圧になると可飽和リアクトル14は電圧の高い接続点Ａ側から励磁電流ＩM が除々 に流れ込んでこの可飽和リアクトル14両端に電圧ＶM が発生する。そして、電圧 ＶA は可飽和リアクトル14が飽和してその両端電圧ＶM が０Ｖになる前に立ち上 がるため、電圧ＶＡと電圧ＶM が互いに打ち消しあう方向に働いて整流平滑回路 18に対して出力されなくなり、直流出力電圧ＶO2を低下させて出力電流を抑制す る。この場合、直流出力電圧ＶO2が０Ｖとなっても接続点Ａの電圧は電圧ＶA の 負電圧よりも常に高いため、可飽和リアクトル14は励磁電流ＩM が流れ込んで直 流出力電圧ＶO2を低い状態にして出力電流を抑制し続けることが可能となる。

【００１５】 このように上記実施例においては、可飽和リアクトル14を接続したトランス２ の二次巻線２Ｃに対して過電流保護を行う過電流保護回路34を備え、出力端子＋ Ｖ１，−Ｖ１に接続される負荷の容量にかかわらず出力端子＋Ｖ２，−Ｖ２に定 格電流を越える電流が流れると直ちに過電流保護が作用するように構成されてい るため、整流平滑回路18の各素子を小さくして電源装置の小形化及びコストの削 減を図ることが可能になる。また、過電流保護回路34はマグアンプ制御回路24に 用いられたトランジスタ31のベース電圧を変化させるものであるため、抵抗35， 36及びトランジスタ37で構成することができ、その構成を極めて簡単にすること ができる。さらに、過電流保護回路34は可飽和リアクトル14の制御信号によって 出力電流の抑制を行っているため理想的な過電流垂下特性を得ることができ、出 力端子＋Ｖ２，−Ｖ２間に大容量の負荷を接続しても立ち上がりが可能となる。

【００１６】 尚、本考案は上記実施例に限定されるものではなく本考案の要旨の範囲におい て種々の変形実施が可能である。例えば、スイッチング素子はトランジスタに代 えてＭＯＳ型ＦＥＴ等を用いることができる。また過電流保護回路34において出 力電圧ラインの電流を検出する手段として抵抗の代わりにカレントトランスを用 いることも可能である。

【００１７】

【考案の効果】

本考案はトランスの一次巻線にスイッチング素子を直列接続したインバ−タを 有し、前記トランスの複数の二次巻線から整流平滑回路を介して複数の直流電圧 を出力するとともにに、一部の直流出力電圧は二次巻線に接続された可飽和リア クトルに制御信号を供給して安定化させるように構成されたマグアンプを用いた スイッチング電源装置において、可飽和リアクトルの制御により安定化される直 流電圧の出力ラインの電流を検知し、この電流に基づく過電流状態において前記 制御信号により前記可飽和リアクトルのリセット時に加えられる電圧を上昇させ て前記一方の直流出力電圧を低下させる過電流保護回路を備えたことにより、可 飽和リアクトルを接続したトランスの二次巻線の出力における過電流保護を確実 に行うことができるとともに、装置の小形化を図ることが可能なマグアンプを用 いたスイッチング電源装置を提供することとができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示すスイッチング電源装置
の回路構成図である。

【図２】従来例を示すスイッチング電源装置の回路構成
図である。

【図３】スイッチング電源装置の動作を示す波形図であ
る。

【符号の説明】

２ トランス ３ トランジスタ（スイッチング素子） ７，18 整流平滑回路 14 可飽和リアクトル 24 マグアンプ制御回路 34 過電流保護回路

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 トランスの一次巻線にスイッチング素子
   を直列接続したインバ−タを有し、前記トランスの複数
   の二次巻線から整流平滑回路を介して複数の直流電圧を
   出力するとともにに、一部の直流出力電圧は二次巻線に
   接続された可飽和リアクトルに制御信号を供給して安定
   化させるように構成されたマグアンプを用いたスイッチ
   ング電源装置において、可飽和リアクトルの制御により
   安定化される直流電圧の出力ラインの電流を検知し、こ
   の電流に基づく過電流状態において前記制御信号により
   前記可飽和リアクトルのリセット時に加えられる電圧を
   上昇させて前記一方の直流出力電圧を低下させる過電流
   保護回路を備えたことを特徴とするマグアンプを用いた
   スイッチング電源装置。