JPH0636388U - スイッチング電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単に負荷の両端電圧の安定化を図る。 【構成】 出力安定化モジュール21，21Ａは、出力電流
Ｉｏを電流検出器22で検出し、この検出信号を増幅器23
で増幅して、可変端子ＴＲＭに供給する。また、出力電
圧検出回路８は可変端子ＴＲＭの供給電圧に基づき、直
流出力電圧ＶOUT の設定電圧値を可変する。したがっ
て、出力電流Ｉｏが途中で変動しても、負荷に供給され
る直流出力電圧ＶOUT は常に一定となる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、直流出力電圧の設定電圧値を可変することのできる可変端子を備え たスイッチング電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図２は、この種のスイッチング電源装置の回路図を示すものであり、同図にお いて、直流電圧源１からの直流入力電圧ＶINは、入力端子＋Ｖｉ，−Ｖｉを介し て一次側と二次側とを絶縁するトランス２の一次巻線に印加されるとともに、こ の一次巻線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、そして、トランス２の二次巻線に誘起された電圧は 整流平滑回路４により整流平滑され、直流出力電圧ＶOUT として出力端子＋Ｖｏ ，−Ｖｏを介して負荷５の両端に供給される。

【０００３】 こうしたスイッチング電源装置においては、負荷５の消費電力が大きく一台で は対応しきれなかったり、あるいは、一台が故障を起こしても直ちに対応できる ように、複数台による並列運転を行うことが多く、各直流電源１，１Ａに接続さ れた複数台の電源本体６，６Ａの出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏを並列接続して、負荷 ５に接続している。また、いずれか一方の電源本体６，６Ａが停止状態に陥った り、あるいは直流出力電圧ＶOUT が低下した場合、正常な電源本体６，６Ａから の出力の供給を阻止するために、各電源本体６，６Ａの出力端子＋Ｖｏと負荷５ 間には、逆流防止用のダイオード７，７Ａが挿入接続される。

【０００４】 一方、出力電圧検出回路８は、いわゆるリモートセンシング用の検出端子＋Ｓ ，−Ｓと、直流出力電圧ＶOUT の設定電圧値を可変調整するための可変端子ＴＲ Ｍとを有し、検出端子＋Ｓ，−Ｓ間には分圧用の抵抗９，10が直列接続されると ともに、この抵抗９，10の接続点が演算増幅器11の反転入力端子に接続される。 また、検出端子−Ｓと所定の直流電圧を出力する直流電源12間には分圧用の抵抗 13，14が接続され、この抵抗13，14の接続点が前記可変端子ＴＲＭおよび演算増 幅器11の非反転入力端子に接続される。前記検出端子＋Ｓは出力端子＋Ｖｏとダ イオード７，７Ａのアノード間に接続されるとともに、検出端子−Ｓが出力端子 −Ｖｏ側の負荷５の一端に接続されることによって、検出端子＋Ｓ，−Ｓ間の両 端電圧が抵抗９，10により分圧され、検出電圧として演算増幅器11に印加される 。また、前記抵抗13，14の接続点の電位が基準電圧として演算増幅器11に印加さ れ、演算増幅器11において検出電圧と基準電圧との比較が行われる。このとき、 直流出力電圧ＶOUT が上昇して、演算増幅器11に印加される検出電圧が基準電圧 よりも高くなると、演算増幅器11の出力端子はＬレベルになり、この信号レベル に基づいてパルス幅制御回路15はスイッチング素子３のオン期間を短くし、直流 出力電圧ＶOUT が低下して、演算増幅器11に印加される検出電圧が基準電圧より も低くなると、演算増幅器11の出力端子がＨレベルになり、この信号レベルに基 づいてパルス幅制御回路15はスイッチング素子３のオン期間を長くして、検出端 子＋Ｓ，−Ｓ間の直流出力電圧ＶOUT を一定に保つように作用する。

【０００５】 前記出力電圧検出回路８において、可変端子ＴＲＭが開放状態の場合には、抵 抗13，14により分圧された直流電源12からの直流電圧が、常時一定の基準電圧と して演算増幅器11に印加され、この基準電圧に基づく直流出力電圧ＶOUT の設定 電圧値にしたがって、スイッチング素子３がオン，オフ制御される。これに対し て、図２に示すように、各電源本体６，６Ａの可変端子ＴＲＭに外付けの可変抵 抗16，16Ａを接続し、この可変抵抗16，16Ａの操作により可変端子ＴＲＭへの供 給電圧を可変するように構成すれば、前記抵抗13，14の接続点の電位、すなわち 演算増幅器11に印加される基準電圧を、この可変端子ＴＲＭへの供給電圧に応じ て可変調整することができる。このとき、基準電圧を高くするように可変抵抗16 ，16Ａを操作すると、直流出力電圧ＶOUT の設定電圧値は上昇し、逆に、基準電 圧を低くするように可変抵抗16，16Ａを操作すると、直流出力電圧ＶOUT の設定 電圧値は下降する。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】 上記従来技術のスイッチング電源装置においては、電源本体６，６Ａの異常時 に、他の正常な電源本体６，６Ａからの出力の供給を逆流防止用のダイオード７ ，７Ａによって阻止できるものの、このダイオード７，７Ａが出力電圧＋Ｖライ ン間に挿入接続されているため、負荷５に流れる各電源本体６，６Ａからの出力 電流Ｉｏの電流分担に比例して、ダイオード７，７Ａ両端間に電圧降下ＶＦが生 じる。このため、２台の電源本体６，６Ａによる並列運転の場合、一方の電源本 体６，６Ａの運転が停止すると、正常な電源本体６，６Ａに接続されるダイオー ド７，７Ａには通常の約２倍の電圧降下ＶＦが発生するのに対し、この正常な電 源本体６，６Ａは、検出端子＋Ｓ，−Ｓの両端電圧を一定に保つように制御を行 うため、結果的に、負荷５の両端電圧はダイオード７，７Ａの電圧降下ＶＦ分が 低下することになる。したがって、実際には、一方の電源本体６，６Ａが故障し ても、負荷５の両端が直流出力電圧ＶOUT 以下にならないように、検出端子＋Ｓ ，−Ｓの両端が直流出力電圧ＶOUT に電圧降下ＶＦの２倍の電圧を加えた値にな るように、可変抵抗16，16Ａの調整を行なわなければならず、しかも、このよう な複雑な調整を行っても、負荷５に流れる出力電流Ｉｏは常に一定とは限らない ため、負荷５の両端に供給される電圧が変動して、完全なる並列冗長運転を行う ことができないといった問題点を有する。

【０００７】 そこで、本考案は上記問題点を解決して、負荷の両端電圧を簡単に安定化する ことの可能なスイッチング電源装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案は、出力端子からの直流出力電圧を安定化するための帰還ループとして 、前記直流出力電圧を分圧した検出電圧と基準電圧とを比較してスイッチング素 子のオン，オフ動作を制御する出力電圧検出回路が設けられ、この出力電圧検出 回路は選択的に接続される可変端子を有し、この可変端子への供給電圧を可変す ることで、前記基準電圧に基づく直流出力電圧の設定電圧値を可変調整するとと もに、並列運転時に前記出力端子と負荷との間に逆流防止用のダイオードが接続 されるスイッチング電源装置において、前記出力端子からの出力電流を検出する 電流検出器と、この電流検出器により検出された検出信号を増幅して前記可変端 子に供給する増幅手段と、前記ダイオードとからなる外付けの出力電圧安定化モ ジュールを備えたものである。

【０００９】

【作用】

上記構成により、出力電圧安定化モジュールは、各電源装置の出力端子から負 荷に流れる出力電流を検出し、この検出信号を増幅手段により増幅して可変端子 に供給する。したがって、出力電流が途中で変動しても、出力電圧検出回路は直 流出力電圧の設定電圧値を変化させながら、負荷に供給される直流出力電圧が一 定となるようにスイッチング素子のオン，オフ動作を制御する。

【００１０】

【実施例】

以下、本考案の一実施例につき、図１を参照して説明する。なお、前記従来例 における図２と同一部分には同一符号を付し、その共通する部分の詳細なる説明 は省略する。

【００１１】 図１は、本考案におけるスイッチング電源装置の回路図を示すものである。同 図において、21，21Ａは各電源本体６，６Ａと別に設けられた外付けの出力安定 化モジュールであり、各出力安定化モジュール21，21Ａの構成は全く同一である 。この出力安定化モジュール21，21Ａは、出力端子−Ｖｏライン間に挿入接続さ れる抵抗やカレントトランス等の電流検出器22と、この電流検出器22に接続され た増幅手段たるオペアンプ等の増幅器23と、前記ダイオード７，７Ａとを備えた ものである。また、前記増幅器23の出力端子と可変端子ＴＲＭ間には抵抗24，24 Ａが挿入接続されるとともに、出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏ間には固定抵抗25，25Ａ と可変抵抗26，26Ａとの直列回路が接続され、かつ、この固定抵抗25，25Ａと可 変抵抗26，26Ａとの接続点が可変端子ＴＲＭに接続される。また、電流検出器22 と出力端子−Ｖｏ間の出力安定化モジュール21，21Ａ側に検出端子−Ｓが接続さ れる。なお、各電源本体６，６Ａは、従来例と全く同一の構成である。

【００１２】 次に、上記構成に付き、その作用を説明する。図１に示す並列運転時において 、各電源本体６，６Ａからは、出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏより出力安定化モジュー ル21，21Ａを介して、負荷５に直流出力電圧ＶOUT が供給される。また、直流出 力検出回路８は、検出端子＋Ｓ，−Ｓ間の両端電圧を抵抗９，10により分圧して 得られた検出電圧と、可変端子ＴＲＭへの供給電圧に応じて可変する基準電圧と の比較結果に基づいて、前記直流出力電圧ＶOUT が一定に保たれるように、パル ス幅制御回路15を介してスイッチング素子３のオン，オフ動作を制御する。この とき、各出力安定化モジュール21，21Ａでは、電流検出器22により出力端子＋Ｖ から負荷５に流れる出力電流Ｉｏが検出されるとともに、この検出信号が増幅器 23で増幅され、抵抗24，24Ａを介して可変端子ＴＲＭに供給されるため、可変端 子ＴＲＭの供給電圧は、可変抵抗26，26Ａにより定められた抵抗25，26並びに抵 抗25Ａ，26Ａの接続点の電位を基準として、負荷５に流れる出力電流Ｉｏに応じ て変動する。したがって、負荷５への出力電流Ｉｏの供給が増え、これに伴って ダイオード７の電圧降下ＶＦが大きくなると、出力安定化モジュール21，21Ａか ら可変端子ＴＲＭに供給される出力信号の電圧レベルが上昇し、演算増幅器11に 印加される基準電圧も高くなるため、直流出力電圧ＶOUT の設定電圧値は上昇す る。一方、負荷５への出力電流Ｉｏの供給が減って、ダイオード７の電圧降下Ｖ Ｆが小さくなると、出力安定化モジュール21，21Ａから可変端子ＴＲＭへの出力 信号の電圧レベルは低下し、演算増幅器11に印加される基準電圧も低くなるため 、直流出力電圧ＶOUT の設定電圧値は降下する。こうして、出力安定化モジュー ル21，21Ａが出力電流Ｉｏを検出し、ダイオード７の電圧降下ＶＦ分に相当する 出力信号を常時可変端子ＴＲＭに供給することで、出力電圧検出回路８はこのダ イオード７の電圧降下ＶＦを補償しながら直流出力電圧ＶOUT の設定電圧値を変 化させるため、予め、負荷５の両端が所望する直流出力電圧ＶOUT の値になるよ うに可変抵抗26，26Ａを調整すれば、各電源本体６，６Ａにおける出力電流Ｉｏ が途中で変動しても、負荷５に対して常に一定の直流出力電圧ＶOUT が供給され る。

【００１３】 以上のように、上記実施例によれば、電源本体６，６Ａと負荷５との間に、出 力電流Ｉｏに応じて可変端子ＴＲＭへの供給電圧を可変させる出力安定化モジュ ール21，21Ａを取付けるだけで、並列運転動作中に一方の電源本体６，６Ａの運 転が停止した場合においても、正常な電源本体６，６Ａより負荷５の両端に対し て、安定した直流出力電圧ＶOUT を供給し続けることができ、複数台の電源本体 ６，６Ａによる完全なる並列冗長運転を行うことが可能となる。また、出力安定 化モジュール21，21Ａを取付けることにより、検出端子＋Ｓ，−Ｓの両端には予 めダイオード７の電圧降下ＶＦ分を含んだ直流出力電圧ＶOUT が発生するため、 従来のように可変抵抗26，26Ａの調整時において、ダイオード７の電圧降下ＶＦ 分を考慮する等の複雑な手法を一切用いることなく、極めて簡単に負荷５の両端 に一定の直流出力電圧ＶOUT を供給できる。

【００１４】 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 限らず、ＭＯＳ型ＦＥＴを用いることも可能である。また、本考案は、フォワー ド型に限らず、各種タイプのスイッチング電源装置に適用できる。

【００１５】

【考案の効果】

本考案は、出力端子からの直流出力電圧を安定化するための帰還ループとして 、前記直流出力電圧を分圧した検出電圧と基準電圧とを比較してスイッチング素 子のオン，オフ動作を制御する出力電圧検出回路が設けられ、この出力電圧検出 回路は選択的に接続される可変端子を有し、この可変端子への供給電圧を可変す ることで、前記基準電圧に基づく直流出力電圧の設定電圧値を可変調整するとと もに、並列運転時に前記出力端子と負荷との間に逆流防止用のダイオードが接続 されるスイッチング電源装置において、前記出力端子からの出力電流を検出する 電流検出器と、この電流検出器により検出された検出信号を増幅して前記可変端 子に供給する増幅手段と、前記ダイオードとからなる外付けの出力電圧安定化モ ジュールを備えたものであり、負荷の両端電圧を簡単に安定化することの可能な スイッチング電源装置を提供できる。

【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図で
ある。

【符号の説明】

３ スイッチング素子 ５ 負荷 ７，７Ａ ダイオード ８ 出力電圧検出回路 21，21Ａ 出力電圧安定化モジュール 22 電流検出器 23 増幅器（増幅手段） ＋Ｖｏ，−Ｖｏ 出力端子 ＴＲＭ 可変端子

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 出力端子からの直流出力電圧を安定化す
   るための帰還ループとして、前記直流出力電圧を分圧し
   た検出電圧と基準電圧とを比較してスイッチング素子の
   オン，オフ動作を制御する出力電圧検出回路が設けら
   れ、この出力電圧検出回路は選択的に接続される可変端
   子を有し、この可変端子への供給電圧を可変すること
   で、前記基準電圧に基づく直流出力電圧の設定電圧値を
   可変調整するとともに、並列運転時に前記出力端子と負
   荷との間に逆流防止用のダイオードが接続されるスイッ
   チング電源装置において、前記出力端子からの出力電流
   を検出する電流検出器と、この電流検出器により検出さ
   れた検出信号を増幅して前記可変端子に供給する増幅手
   段と、前記ダイオードとからなる外付けの出力電圧安定
   化モジュールを備えたことを特徴とするスイッチング電
   源装置。