JPH04172966A - スイッチング電源装置 - 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］ 本発明は大電力出力用としてインバータを複数台並列接
続するスイッチング電源装置に関する。

［従来の技術］ 一般に、この種のスイッチング電源装置は第６図に示す
ように５商用電源１をダイオードブリッジ等の入力整流
回路２により整流し、この整流された直流入力電圧Ｖｉ
を平滑コンデンサ３ａにより平滑して、入力整流回路２
の出力両端にトランス４ａとＭＯＳ型ＦＥＴからなるス
イッチング素子５ａとの直列回路を接続してなるインバ
ータ６ａに印加する。

このインバータ６ａはトランス４ａの二次巻線に接続さ
れた整流ダイオード７ａ、フライホイールダイオード８
ａ及びチョークコイル９ａを有しており、発振回路１０
から出力される駆動信号に基づいてスイッチング素子５
ａかオン、オフ動作を行うことによって、トランス４ａ
の二次巻線から誘起された電圧が整流ダイオード７ａ及
びフライホイールタイオート８ａにより整流され、この
整流された電圧かチョークコイル９ａ及びインバータ６
ａの出力両端に接続される平滑コンデンサ１１ａによっ
て平滑されることにより、出力端子＋ｖ、　−ｖを介し
て負荷１２に直流出力電圧ＶＯを供給している。

このインバータ６ａは負荷１２の消費電力が大きくて一
台では対応しきれない場合、負荷１２に対して複数個並
列運転することが多い。

これは第６図に示すように、ｎ個のインバータ６ａ、６
ｂ、６ｃ・・・６ｎの各入力及び各出力両端に平滑コン
デンサ３ａ、３ｂ、３ｃ・と平滑コンデンサ１１ａ　、
　１１ｂ　、　Ｉｌｃ・・とをそれぞれ挿入接続して直
流入力電圧ｖ１ライン間及び直流出力電圧Ｖｏシライン
間並列接続したものであり、これによって発振回路１０
から同一の駆動信号を各インバータ６ａ、６ｂ。

６ｃ・・・６ｎのスイッチング素子５ａ、５ｂ。

５ｃ　・に供給するいわゆる共通発振方式によって、各
スイッチング素子５ａ、５ｂ、５ｃ・・を同一動作させ
ることにより、各インバータ６ａ、６ｂ、６ｃ・　６ｎ
からの直流出力電圧Ｖｏか負荷１２に出力され、この負
荷１２に大電力を供給することか可能となる。

［発明か解決しようとする課題］ 上記従来技術においては、各インバータ６ａ、６ｂ、６
ｃ・・６ｎのスイッチング素子５ａ、５ｂ、５ｃ・・に
対し同位相の駆動信号が印加されるため、各トランス４
ａ、４ｂ、４Ｃ・・の二次巻線から負荷１２に供給され
る出力電流が同時に集中して流れてリアル電流か増大し
、スイッチング素子５ａ、５ｂ、５ｃ・のオン、オフ動
作に応じて直流出力電圧■０の変動か大きくなるだけで
なく、このリアル電流を低減させるためには出力端子十
Ｖ、−■間に大容量の平滑コンデンサが必要となり、各
インバータ６ａ、６ｂ、６ｃｍ６ｎの各出力ライン間ご
とに平滑コンデンサ１１ａ　、　Ｎｂ　。

月Ｃ・・を接続しなければならないなめ、スイッチング
電源装置の部品点数か増加して小型化及び低コスト化を
図ることができないといった問題を有していた。

そこで本発明は、各インバータの出力がら発生するりプ
ル電流を低減させ、出力側の平滑コンデンサの容量を小
さくすることかできるスイッチング電源装置を提供する
ことを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明はトランスの一次巻線にスイッチング素子が直列
接続されたｎ個のインバータを並列接続し、前記スイッ
チング素子に発振回路からの駆動信号を供給して前記各
トランスの二次巻線に誘起された電圧を整流回路及び平
滑コンデンサにより整流平滑して出力端子間に安定した
直流電圧を出力するスイッチング電源装置において、前
記発振回路は一定周期のパルスを出力する基準信号発生
回路にフリツアフロソア及びケート回路を接続し、前記
基準信号発生回路からパルスが出力される毎に前記駆動
信号を前記各スイッチング素子に３６０°／ｎの位相差
を有して供給するものである。

［作　用］ 上記構成によって、発振回路では基準信号発生回路から
の出力信号をフリラフフロップ及びゲート回路の組み合
わせによって、ｎ個のインバータに対して３６０°／ｎ
の位相差を有する駆動信号にして各スイッチング素子に
供給することで、この駆動信号に基づいてトランスの二
次巻線には順次電圧が誘起されて、各インバータ毎の出
力電流が別々の時間に平滑コンデンサに流れる。

［実施例］ 以下、本発明の各実施例を添付図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の実施例を示すスイッチング電源装置で
あり、第６図と同一部分に同一符号を付し、同一箇所の
説明は省略する。

第１図に示すように、発振回１１０ａからはｎ個の並列
接続されたインバータ６ａ、６ｂ。

６ｃ・・・６ｎの各スイッチング素子５ａ、５ｂ。

５ｃ、５ｄ・・に対してそれぞれ３６０’／ｎの位相の
ずれを有する駆動信号を出力するとともに、出力端子＋
Ｖ、−Ｖ間には各イン八〜り６ａ、６ｂ、６ｃｍ６ｎに
おいて、整流ダイオード７ａ、７ｂ、７ｃ・・・及びフ
ライホイールダイオード８ａ、８ｂ、８ｃ・・・によっ
て整流されたトランスからの出力電圧を共通に平滑する
平滑コンデンサ１１を挿入接続するように構成される。

第２図は２個のインバータ６ａ、６ｂ６’ｆｉ列接続さ
れた場合の発振回路１０ａを示しており、一定周期のパ
ルスを出力する基準信号発生回路２１の出力信号ＳＩを
フリップフロップ２２ａのクロック入力端子ＣＫ及び各
アンドゲート２３ａ、　２３ｂの一方の入力端子に供給
するとともに、このフリップフロップ２２ａを駆動させ
るための基準電圧ＶＣＣをフリップフロップ２２ａの電
源供給端子ＶＣＣ１入力端子Ｊ及び入力端子Ｋにそれぞ
れ印加する。そして、基準信号発生回路２１からの出力
信号Ｓ、に基づいて、フリップフロップ２２ａの非反転
入力端子Ｑ及び反転入力端子Ｑからそれぞれ出力信号Ｓ
、、Ｓ、かアントケート２３ａ、２３ｂの他方の入力端
子に供給されることにより、この各アントケート２３ａ
、　２３ｂの出力端子からインバータ６ａ、６ｂのスイ
ッチング素子５ａ。

５ｂに１８０°の位相を有する駆動信号り、。

Ｄ２が出力される。

次に上記構成につき、その作用を説明する。

電源を投入すると、商用電源１からの交流電源電圧が入
力整流回！２により整流され、このＮ′ａされた直流入
力電圧Ｖ１か平滑コンデンサ３ａ、３ｂを介してインバ
ータ６ａ。

６ｂのトランス４ａ、４ｂに印加される。

発振回路１０ａにおいては、第３図のタイムチャートに
示すように、フリップフロップ２２ａの入力端子Ｊ及び
入力端子には共にＨレベルのため、基準信号発生回！＠
２１から出力される出力信号がＨレベルに立上がってフ
リップフロップ２２ａのクロック入力端子ＣＫに印加さ
れると、その瞬間に出力端子Ｑがらの出力信号Ｓ２はＨ
レベルになるとともに、出力端子ｑからの出力信号Ｓ、
はＬレベルとなる。

このフリップフロップ２２ａは次に基準信号発生回路２
１からの出力信号Ｓ、が再びＬレベルからＨレベルに立
上るまで、出力端子Ｑ、Ｑをそれまでの状態に保持する
とともに、この出力信号Ｓ、がＨレベルに立上った瞬間
に各出力端子Ｑ、Ｑはそれまでの状態を反転させるなめ
、出力信号Ｓ１がＨレベルに立上るごとに、出力信号Ｓ
、、Ｓ、は互いに反転状態を保ちながらＬレベル又はＨ
レベルに切り換わって各アンドゲート２３ａ、２３ｂに
出力される。そして、出力信号Ｓ、及び出力信号ｓ２が
共にＨレベルの場合にはアンドゲート２３ａからの駆動
信号り、はＨレベルとなり、出力信号Ｓ１及び出力信号
Ｓ３か共にＨレベルの場合にはアンドゲート２３ｂがら
の駆動信号Ｄ２はＨレベルとなるため、駆動信号り、と
駆動信号Ｄ２とは基準信号発生回路２１からの出力信号
Ｓ、に応じて、１８０°の位相差を有するように出力さ
れて各インバータ６ａ。

６ｂのスイッチング素子５ａ、５ｂに供給される。

このため、直流入力電圧■１をそれぞれ位相の異なる駆
動信号り、、Ｄ、に基づき、スイッチング素子５ａ、５
ｂによりスイッチングして交互にトランス４ａ、４ｂの
一次巻線に印加することによって、トランス４ａ、４ｂ
の二次巻線に誘起された電圧をそれぞれ整流ダイオード
７ａ、７ｂ及びフライホイールダイオード８ａ、８ｂに
よって整流する。この整流された電圧を各チョークコイ
ル９ａ。

９ｂと１個の平滑コンデンサ１１により平滑して負荷１
２に出力直流電圧■０を供給することにより、各インバ
ータ６ａ、６ｂ毎の出力電流か別々の時間に平滑コンデ
ンサ１１に流れこむ。

このように、本実施例においては、２個のインバータ６
ａ、６ｂを並列運転させる場合、発振口１１０ａから各
インバータ６ａ、６ｂのスイッチング素子５ａ、５ｂに
３６０°／２個＝１８０°の位相差を有する駆動信号Ｄ
１゜Ｄ２を供給することによって、トランス４ａ。

４ｂの二次巻線は交互に電圧が誘起される。

このトランス４ａ、４ｂの二次巻線からの出力電流は平
滑コンデンサ１１及び負荷１２に同時に流れることかな
いため、リアル電流が各インバータ６ａ、６ｂごとに重
畳されなくなって大巾に低減されるだけでなく、このリ
アル電流の減少により出力端子子Ｖ、−Ｖ間には大容量
の平滑コンデンサは不要となるため、この出力端子子■
、−■間に１個のインバータで必要とする容量の平滑コ
ンデンサ１１を接続するだけでよく、スイッチング電源
装置の部品点数を削減して、小型化及び低コスト化３図
ることが可能となる。

さらに、例えは各スイッチング素子５ａ。

５ｂに供給する駆動信号ＤＩ、Ｄ２のスイッチング周波
数を１００ｋＨｚにする場合には、基準信号発生回路２
１からの出力信号Ｓ、を２ＱＱｋＨｚにすればよいため
、個々のインバータ６ａ、６ｂは１００ｋＨｚの駆動信
号り、、Ｄ、によってスイッチング動作するが、スイッ
チング電源装置自体は基準信号発生回路２１からの２０
０ｋＨｚの出力信号＄１によって同期されるため、各イ
ンバータ６ａ、６ｂ間の差周波数によるビートの発生が
起こらなくなり周辺機器に悪影響を及ぼす虞れがなくな
る。

第４図は、本発明の他の実施例を示し、第１図において
４個のインバータ６ａ、６ｂ。

６ｃ、６ｄが並列接続された場合の発振回路１０ｂを示
し、第２図と同一部分に同一符号を付し同一箇所の説明
は省略する。

この実施例においては、アンドゲート２３ａの出力端子
から、フリップフロップ２２ｂのクロック入力端子ＣＫ
及び各アンドゲート２３ｃ。

２３ｄの一方の入力端子に出力信号Ｓ４を供給し、アン
ドゲート２３ｂの出力端子からフリップフロップ２２ｃ
のクロック入力端子ＣＫ及び各アンドゲート２３ｅ、２
３ｆの一方の入力端子に出力信号Ｓ、を供給して、それ
ぞれのフリップフロップ２２ｂ、２２ｃの電源供給端子
Ｖｃｃ、入力端子Ｊ及び入力端子Ｋに基準電圧ＶＣＣを
供給する。そして、前記フリップフロップ２２ｂの出力
端子Ｑ及び出力端子ｑがら、それぞれ各アンドゲート２
３ｃ　、　２３ｄの他方の入力端子に出力信号Ｓ、、Ｓ
、を供給して、この各アンドゲート２３ｃ　、　２３ｄ
の出力端子からインバータ６ａ、６ｂのスイッチング素
子５ａ。

５ｂに駆動信号ＤＩ、Ｄ２を出力するとともに、フリッ
プフロップ２２ｃの出力端子Ｑ及び出力端子Ｑからそれ
ぞれ各アントゲ−）２３ｅ。

２３ｆの他方の入力端子に出力信号Ｓ、、Ｓ。

を供給して、このアンドゲート２３ｅ　、　２３ｆの出
力端子から各インバータ６ｃ、６ｄのスイッチング素子
５ｃ、５ｄに駆動信号り、。

Ｄ４を出力するように構成される。

発振回路１０ｂては第５図のタイムチャートに示すよう
に、基準信号発生回路２１からの出力信号Ｓ、のパルス
毎にアンドゲート２３ａ。

２３ｂから１８０°の位相差を有する出力信号Ｓ４．Ｓ
、か、各フリップフロップ２２ｂ、２２Ｃのクロック入
力端子ＣＫに供給される。このフリップフロップ２２ｂ
、２２ｃは、出力信号Ｓ４．Ｓ、がＬレベルからＨレベ
ルに立上るまで出力端子Ｑ、Ｑの状態を保持するととも
に、この出力信号Ｓ４．Ｓ５がＨレベルに立上った瞬間
に出力端子Ｑ、Ｑの状態を切り換えて、出力信号Ｓ６．
Ｓ７及び出力信号Ｓ８゜Ｓ、は互いに反転状態を保ちな
がら各アンドゲート２３ｃ、２３ｄ及び各アンドゲート
２３ｅ。

２３ｆに出力される。これによって、先ず出力信号Ｓ４
．Ｓ６が共にＨレベルとなってアンドケート２３ｃから
駆動信号り、が出力され、その後出力信号Ｓ５．ＳＩ］
、出力信号Ｓ４゜Ｓ？、出力信号Ｓ、、Ｓ、か順次共に
Ｈレベルとなって、各アントゲート２３ｃ　、　２３ｄ
　、　２３ｅ、２３ｆから駆動信号ＤＩ　−＋Ｄ３−’
Ｄ２−＋Ｄ４の順にそれぞれ３６０°／４個−９０°の
位相差を有して各インバータ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄの
スイッチング素子５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄに供給される
。そして、この実施例においては、基準信号発生回路２
１からの出力信号Ｓ１の周波数を４００ｋＨｚにするこ
とて、アンドケー）２３ａ、　２３ｂからの出力信号Ｓ
４．Ｓ、を２００ｋＨｚにして１００ｋＨ２の各駆動信
号り、、Ｄ、、Ｄ、、Ｄ４を各スイッチング素子５ａ、
５ｂ、５ｃ、５ｄに供給することが可能となり、前記実
施例と同様な作用、効果を有する。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本
発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例
えばインバータをｎ個並列接続させる場合には、各駆動
信号の位相差を３６０°　′ｎとし、基準信号発生回路
からの出力信号周波数を各駆動信号のスイッチング周波
数のｎ倍になるように発振回路を構成すれはよい。才た
各スイッチング素子はＭＯ３型ＦＥＴの代りにトランジ
スタを用いてもよい。

［発明の効果］ 本発明はトランスの一次巻線にスイッチング素子か直列
接続されたｎ個のインバータを並列接続し、前記スイッ
チング素子に発振回路からの駆動信号を供給して前記各
トランスの二次巻線に誘起された電圧を整流回路及び平
滑コンデンサにより整流平滑して出力端子間に安定した
直流電圧を出力するスイッチング電源装置において、前
記発振回路は一定周期のパルスを出力する基準信号発生
回路にフリツプフロツプ及びゲート回路を接続し、前記
基準信号発生回路からパルスか出力される毎に前記駆動
信号を前記各スイッチング素子に３６０°／ｎの位相差
を有して供゛給することにより、各インバータの出力が
ら発生するりプル電流を低減させ、出力側の平滑コンデ
ンサの容量を小さくすることができるスイッチング電源
装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明におけるスイッチング電源装置の回！＠
構成図、第２図は発振回路の回路構成図、第３図は発振
回路の動作を示すタイムチャート、第４図及び第５図は
本発明の他の実施例を示し、第４図は発振回路の回路構
成図、第５図は発振回路の動作を示すタイムチャート、
第６図は従来例を示すスイッチング電源の回路構成図で
ある。 ４ａ、４ｂ、４ｃｍトランス ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ・・・スイッチング素子６ａ、
６ｂ、６ｃ、６ｄ−−−インバータ７ａ、７ｂ、７ｃ・
・・整流ダイオード（整流口Ｎ） １０ａ、　１０ｂ　　発振回路 １１・・平滑コンデンサ ２１・・基準信号発生回路 ２２ａ、２２ｂ、２２ｃｍ−７リツプフロソプ２３ａ、
　２３ｂ、　２３ｃ、　２３ｄ、　２３ｅ、　２３ｆ・
　アンドゲート（ゲート回路） 特許出願人　ネミック　ラムタ株式会社代理人　弁理士
　牛　　　木　　　　　　護５＋ 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. トランスの一次巻線にスイッチング素子が直列接続され
   たｎ個のインバータを並列接続し、前記スイッチング素
   子に発振回路からの駆動信号を供給して前記各トランス
   の二次巻線に誘起された電圧を整流回路及び平滑コンデ
   ンサにより整流平滑して出力端子間に安定した直流電圧
   を出力するスイッチング電源装置において、前記発振回
   路は一定周期のパルスを出力する基準信号発生回路にフ
   リップフロップ及びゲート回路を接続し、前記基準信号
   発生回路からパルスが出力される毎に前記駆動信号を前
   記各スイッチング素子に３６０゜／ｎの位相差を有して
   供給することを特徴とするスイッチング電源装置。