JPH0797902B2

JPH0797902B2 - プッシュプルコンバータ

Info

Publication number: JPH0797902B2
Application number: JP32165990A
Authority: JP
Inventors: 栄寿水村; 敏之眞水; 武目黒
Original assignee: Tamura Corp
Current assignee: Tamura Corp
Priority date: 1990-11-26
Filing date: 1990-11-26
Publication date: 1995-10-18
Anticipated expiration: 2010-10-18
Also published as: JPH04193061A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は入力電圧にかかわらず動作点を一定とした過電
流保護回路を備えたプッシュプルコンバータに関する。

（従来の技術）第７図は従来のプッシュプルコンバータの回路を示すも
ので、図において１はフィルタ、２は整流平滑回路、３
はコンバータ制御用発振器、4a、4bはスイッチング素子
（ここではMOSFETが用いられている）、５は電力変換ト
ランス、5aは１次巻線、5b、5cは２次巻線、6a、6bは可
飽和リアクタ、7a、7b、8a、8b、９はダイオード、10は
平滑用コイル、11は平滑用コンデンサ、12は負荷、13
a、13bは２個のカレントトランス、14は可飽和リアクタ
の導通角制御用トランジスタ、15は誤差増幅器、16a、1
6bは夫々カレントトランスの２次巻線、17a、17bは夫々
電圧変換用抵抗、18a、18bはダイオード、19は平滑用コ
ンデンサ、20、23、25は抵抗、21はツエナーダイオー
ド、22、24はコンデンサ、26はトランジスタであり、ブ
ロック27は負荷12に対する過電流保護回路を示す。

しかして動作に際しては、整流平滑回路２で整流平滑さ
れた電圧を電力変換トランス５で電圧変換し、その２次
巻線の出力を整流して負荷12に直流電圧を供給するもの
である。

過電流保護作用としては、カレントトランス13a、13bの
２次側出力が規定の電圧に達した場合、過電流保護回路
27のトランジスタ26をオンせしめると共に、トランジス
タ14を制御して導通角制御を行い、負荷に対し過電流保
護を行うものである。

（発明が解決しようとする課題）この従来の過電流保護回路においては、２個のカレント
トランス13a、13bを使用し、かつ可飽和リアクタ6a、6b
によって導通角制御を行っていることにより、第８図に
示すようにカレントトランス13a、13bの出力電圧の面積
はAC85V入力の場合S₁＝S₂となる。グランドレベルをx₁
とすると、 T_off（x₀−x₁）＝T_on・x₁となる。ここに、x₁＝（T_off/
T）x₀となる。

ここでx₀はカレントトランスの１次:2次巻線比を1:u、
２次巻線に接続される負荷をR_CT、１次巻線に流れる電
流をI₀とすると、 x₀＝I₀/u・R_CTで表される電圧である。

つまり、第７図の回路においては、第８図に示すように
入力電圧に応じて導通角が変化する。それにより、２個
のカレントトランス13a、13bの出力電圧が変化する。こ
の場合、第９図に示すように、負荷への出力電流と出力
電圧との関係は、交流入力電圧の高（実線）、中（破
線）、低（細破線）により差がある。従って、過電流保
護開始点が入力電圧に依存し、過電流保護回路27の出力
電圧は、入力電圧の高、中、低によって変化する欠点を
有している。

本発明は上記の欠点を改善するために提案されたもの
で、その目的は、入力電圧の高低にかかわらず、カレン
トトランスの出力電圧を一定とし、よって入力電圧にか
かわらず過電流保護回路の動作点を一定にし、安定に動
作する安価なプッシュプルコンバータを提供することに
ある。

（課題を解決するための手段）上記の目的を達成するため、本発明は、AC入力電圧を整
流平滑回路を介して得られる直流電圧を、スイッチング
素子を包有してなる発振回路を介し電流方向を交互に変
化させて電力変換トランスの１次巻線に印加すると共
に、この電力変換トランスの第１及び第２の２次巻線の
一端を、センタタップを有する１個のカレントトランス
の１次巻線の両端に接続すると共に、前記カレントトラ
ンスの１次巻線のセンタタップを負荷の一端に接続し、
前記負荷の他端を前記電力変換トランスの２次側の整流
平滑回路の正極側に接続し、さらに前記カレントトラン
スの２次巻線の出力を前記負荷の過電流保護回路に与
え、出力過負荷に対して出力電流を制御するようにし、
上記目的を達成している。

また、AC入力電圧を整流平滑回路を介して得られる直流
電圧を、スイッチング素子を包有してなる発振回路を介
し電流方向を交互に変化させて電力変換トランスの１次
巻線に印加すると共に、この電力変換トランスの第１及
び第２の２次巻線の一端を接続してセンタタップとし、
このセンタタップを負荷の一端に接続し、かつ第１の２
次巻線の他端に直列に接続された可飽和リアクタ、整流
用ダイオードを介しセンタタップを有する１個のカレン
トトランスの１次巻線の一端に接続し、かつ前記電力変
換トランスの第２の２次巻線の他端に直列に接続された
可飽和リアクタ、整流用ダイオードを介し前記カレント
トランスの１次巻線の他端に接続すると共に、前記カレ
ントトランスの１次巻線のセンタタップを負荷の正極側
のラインに接続し、さらに前記カレントトランスの２次
巻線の出力を前記負荷の過電流保護回路に与え、出力過
負荷に対して出力電流を制御するようにし、上記目的を
達成している。

さらに、AC入力電圧を整流して得られる整流平滑回路の
出力側の一方の端子を、１個のカレントトランスの１次
巻線のセンタタップに接続し、前記１次巻線の両端を、
電力変換トランスの第１、第２の１次巻線の一端に夫々
接続し、かつ他端を、発振回路により交互にオン、オフ
されるスイッチング素子を介して、前記整流平滑回路の
他方の端子に接続し、前記電力変換トランスの第１及び
第２の２次巻線に発生する電圧を整流して負荷に供給す
ると共に、前記カレントトランスの２次巻線の出力を前
記負荷の過電流保護回路に与え、出力過負荷に対して出
力電流を制御するようにし、上記目的を達成している。

（作用）従来は２個のカレントトランスを用い、個別に電流検出
を行って過電流保護回路を動作せていたのに対し、本発
明によれば１次巻線にセンタタップを設けた１個のカレ
ントトランスを用いて負荷電流の検出を行うことによっ
て、交流入力電圧の高低に係わらず過電流保護回路の動
作点を一定にし、安定な過電流保護を行い得るようにし
ている。

また、カレントトランスが１個であるため、その分、部
品点数が削減すると共に、回路構成も簡素化でき、安価
なプッシュプルコンバータを得ることができる。

（実施例１）次に本発明の実施例について説明する。

第１図（イ）は本発明の過電流保護回路を備えたプッシ
ュプルコンバータの第１実施例を示す。図において、１
はフィルタ、２は整流平滑回路、３はコンバータ制御用
発振器、4a、4bはスイッチング素子、５は電力変換トラ
ンス、5aはその１次巻線、5b、5cは２次巻線、6a、6bは
可飽和リアクタ、7a、7bは整流用ダイオード、8a、8bは
ダイオード、９は転流ダイオード、10は平滑用コイル、
11は平滑用コンデンサ、12は負荷、13のカレントトラン
ス、14は可飽和リアクタの導通角制御用トランジスタ、
15は誤差増幅器、16はカレントトランスの２次巻線、17
は電圧変換用抵抗、18はダイオード、19は平滑用コンデ
ンサ、20、23、25は抵抗、21はツエナーダイオード、2
2、24はコンデンサ、26はトランジスタであり、破線で
囲んだブロック27は過電流保護回路を示す。

なお、上記カレントトランス13は、第１図（ロ）に示す
ように、その１次巻線28にセンタタップ29を有し、この
カレントトランス13の１次巻線の両端イ、ロとセンタタ
ップハ及び２次巻線30の両端ニ、ホとを、第１図（イ）
に示すように接続している。

しかして、従来は２個のカレントトランス13a、13bを用
いたものを、本発明においては１次巻線にセンタタップ
29を設けた１個のカレントトランス13により電流を検出
することを特徴とするものである。

そして、電力変換トランス５の２次側回路に可飽和リア
クタ6a、6b、整流用ダイオード7a、7b、平滑用コイル1
0、平滑用コンデンサ11、ダイオード8a、8b、９、トラ
ンジスタ14が接続され、出力として直流電圧Vo、直流電
流Ioが得られ、これが負荷12に加えられる。

この場合、通常動作時の導通角制御は、誤差増幅器15の
出力によりトランジスタ14を制御し、ダイオード8a、8b
を経て可飽和リアクタ6a、6bへ制御されたリセット電流
を送ることによって行われている。

すなわち、過電流保護回路27はカレントトランス13の２
次巻線16により電力変換トランス５の２次巻線側の電流
検出を行い、２次巻線16と並列に接続された抵抗17を介
し電圧変換し、これを整流してトランジスタ26のベース
に加え、電力変換トランス５の２次側出力が高ければ過
電流保護回路27の前記トランジスタ26をオンさせ、この
出力によって導通角制御用のトランジスタ14を制御し、
可飽和リアクタ6a、6bのリセット電流を制御し、導通角
制御を行うことにより、垂下特性が得られるようにして
いる。

このように、従来では２個のカレントトランスで個別に
電流検出を行っていたのに対し、本発明では、１次巻線
28にセンタタップ29を設けた１個のカレントトランス13
により電流を検出するように構成している。第２図と上
記従来例の項において説明した第８図とを対比すれば明
らかなように、本発明においてはカレントトランス13
（第２図中カレントトランスはCTとして示す）の出力電
圧は、入力電圧が、例えばAC85V、AC100V、AC132V等と
変化しても常に一定で変化することがない。

したがって、第３図に示すように、入力電圧によって過
電流保護回路27の動作点が変化しない電圧・電流特性が
得られ、安定にプッシュプルコンバータを動作させるこ
とができる。

（実施例２）第４図は本発明の第２実施例を示す。この例では電力変
換トランス５の２次回路側に設けるカレントトランス13
の挿入位置を異ならせたものである。

すなわち、電力変換トランス５の第１、第２の２次巻線
5b、5cの一端を接続し、かつ第１の２次巻線5bの他端
に、直列に接続された可飽和リアクタ6a、整流用ダイオ
ード7aを介しカレントトランス13の１次巻線の一端を接
続している。

また、上記電力変換トランス５の第２の２次巻線5cの他
端に直列に接続された可飽和リアクタ6b、整流用ダイオ
ード7bを介しカレントトランス13の１次巻線の他端を接
続している。

そして、カレントトランス13のセンタタップを負荷12の
正極側のラインに接続している。

なお、カレントトランス13の２次巻線、つまり電流検出
部は前述の第１実施例と同様に過電流保護回路27側に設
け、検出した電流値が規定の値に達した場合にはトラン
ジスタ26を介し、可飽和リアクタ6a、6bの導通角制御用
のトランジスタ14を制御し、負荷12への過電流を防止す
るようにしている。

（実施例３）第５図は本発明の第３実施例を示す。この例では第１実
施例と異なり、１個のカレントトランス13を電力変換ト
ランス５の１次回路側に設け、１次回路側における電流
を検出するようにした点に特徴を有している。

すなわち、整流平滑回路２の出力側の一方の端子をカレ
ントトランス13のセンタタップに接続している。

また、カレントトランス13の１次巻線の両端を電力変換
トランス５の第１、第２の１次巻線の一端に夫々接続
し、電力変換トランス５の１次巻線の他端を交互にオ
ン、オフされるスイッチング素子4a、4bを介して整流平
滑回路２の他端に接続した構成としている。

電力変換トランス５の２次回路側は第１図に示した第１
実施例において、カレントトランス13を除去した回路構
成と同一であり、この実施例における動作もカレントト
ランス13によって電力変換トランス５の１次回路の電流
を検出するようにしたこと以外は基本的に第１実施例と
同一であり、カレントトランス13によって電流を検出し
て、それに応じて過電流保護回路27を動作させ、トラン
ジスタ26、14を介し可飽和リアクタ6a、6bのリセット電
流を制御するようにしている。

（実施例４）第６図は本発明の第４実施例を示す。この例はカレント
トランス13を電力変換トランス５の１次回路側にもって
きた点が第３実施例と共通している。

他の回路は通常のプッシュプルコンバータの構成と同一
である。

すなわち、電力変換トランス５の１次回路においてカレ
ントトランス13を介して電流を検出して、それに応じて
過電流保護回路27から出力を送出するようにし、この出
力をパルス幅制御回路28に加えている。また、このパル
ス幅制御回路28は負荷12側の直流出力に応じて出力を送
出する誤差増幅器15の出力が回路絶縁用フォトカプラ29
を介して加えられ、所定のパルス幅制御出力をドライバ
ー30（駆動回路）へ送出し、このドライバー30の出力に
よってスイッチング素子4a、4bを交互にオン、オフさ
せ、このようにしてスイッチング素子4a、4bのオン、オ
フ時間をコントロールし、電力変換トランス５の２次巻
線に誘起される出力が一定になるようにし、電力変換ト
ランス５の２次回路側において安定した直流出力が得ら
れるようにしている。

なお、この実施例における過電流保護回路27の具体的構
成は第１図、第４図、第５図に示したものと同様である
ことは言うまでもない。

また、本発明は図示のプッシュプルコンバータに限定さ
れるものでなく、その他のプッシュプルコンバータ全般
に適用し得ることは勿論である。

（発明の効果）以上のように、従来では２個のカレントトランスによっ
て個別に電流検出を行っていたのに対し、本発明では１
個のカレントトランスによって行い、過電流保護回路を
動作させるようにし、入力電圧によってカレントトラン
スの出力電圧が変化せず、過電流保護回路の動作点が変
化しないようにしたため、安定した過電流保護機能を有
するプッシュプルコンバータを得ることができる。

また、カレントトランスが１個で良いことから、回路部
品も削減すると共に、回路構成も簡素化でき、安価とな
る、といった効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例におけるプッシュプルコン
バータの回路図、第２図は本発におけるカレントトラン
スの出力波形の説明図、第３図は本発明における過電流
保護回路での負荷への出力電流／出力電圧特性図、第４
図は本発明の第２実施例における回路図、第５図は本発
明の第３実施例における回路図、第６図は本発明の第４
実施例における回路図、第７図は従来例における回路
図、第８図は従来例におけるカレントトランスの出力波
形の説明図、第９図は従来例の過電流保護回路での負荷
への出力電流／出力電圧特性を示す。１……フィルタ２……整流平滑回路３……コンバータ制御用発振器 4a、4b……スイッチング素子５……電力変換トランス 5a……１次巻線 5b、5c……２次巻線 6a、6b……可飽和リアクタ 7a、7b……ダイオード 8a、8b……ダイオード９……ダイオード 10……平滑用コイル 11……平滑用コンデンサ 12……負荷 13……カレントトランス 14……可飽和リアクタの導通角制御用トランジスタ 15……誤差増幅器 16……カレントトランスの２次巻線 17……電圧変換用抵抗 18……ダイオード 19……平滑用コンデンサ 20、23、25……抵抗 21……ツエナーダイオード 22……コンデンサ 24……コンデンサ 26……トランジスタ 27……過電流保護回路 28……１次巻線 29……センタタップ 30……２次巻線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】AC入力電圧を整流平滑回路を介して得られ
る直流電圧を、スイッチング素子を包有してなる発振回
路を介し電流方向を交互に変化させて電力変換トランス
の１次巻線に印加すると共に、この電力変換トランスの
第１及び第２の２次巻線の一端を、センタタップを有す
る１個のカレントトランスの１次巻線の両端に接続する
と共に、前記カレントトランスの１次巻線のセンタタッ
プを負荷の一端に接続し、前記負荷の他端を前記電力変
換トランスの２次側の整流平滑回路の正極側に接続し、
さらに前記カレントトランスの２次巻線の出力を前記負
荷の過電流保護回路に与え、出力過負荷に対して出力電
流を制御することを特徴としたプッシュプルコンバー
タ。
【請求項２】AC入力電圧を整流平滑回路を介して得られ
る直流電圧を、スイッチング素子を包有してなる発振回
路を介し電流方向を交互に変化させて電力変換トランス
の１次巻線に印加すると共に、この電力変換トランスの
第１及び第２の２次巻線の一端を接続してセンタタップ
とし、このセンタタップを負荷の一端に接続し、かつ第
１の２次巻線の他端に直列に接続された可飽和リアク
タ、整流用ダイオードを介しセンタタップを有する１個
のカレントトランスの１次巻線の一端に接続し、かつ前
記電力変換トランスの第２の２次巻線の他端に直列に接
続された可飽和リアクタ、整流用ダイオードを介し前記
カレントトランスの１次巻線の他端に接続すると共に、
前記カレントトランスの１次巻線のセンタタップを負荷
の正極側のラインに接続し、さらに前記カレントトラン
スの２次巻線の出力を前記負荷の過電流保護回路に与
え、出力過負荷に対して出力電流を制御することを特徴
としたプッシュプルコンバータ。
【請求項３】AC入力電圧を整流して得られる整流平滑回
路の出力側の一方の端子を、１個のカレントトランスの
１次巻線のセンタタップに接続し、前記１次巻線の両端
を、電力変換トランスの第１及び第２の１次巻線の一端
に夫々接続し、かつ他端を、発振回路により交互にオ
ン、オフされるスイッチング素子を介して前記整流平滑
回路の他方の端子に接続し、前記電力変換トランスの第
１及び第２の２次巻線に発生する電圧を整流して負荷に
供給すると共に、前記カレントトランスの２次巻線の出
力を前記負荷の過電流保護回路に与え、出力過負荷に対
して出力電流を制御することを特徴としたプッシュプル
コンバータ。