JPH0974753A - スイッチング電源装置 - Google Patents
スイッチング電源装置Info
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- JPH0974753A JPH0974753A JP7230886A JP23088695A JPH0974753A JP H0974753 A JPH0974753 A JP H0974753A JP 7230886 A JP7230886 A JP 7230886A JP 23088695 A JP23088695 A JP 23088695A JP H0974753 A JPH0974753 A JP H0974753A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 変換効率を低下させることなく出力に安定し
た直流電圧を供給する。 【構成】 交互にオンオフを繰り返す第1および第2の
スイッチング手段の直列回路を入力直流電源に接続し、
第2のスイッチング手段に並列に、1次巻線と2つ以上
の2次巻線を有するトランスの1次巻線と、第1のコン
デンサの直列回路を接続し、トランスの第1の2次巻線
に第2のコンデンサと第1の整流ダイオードの直列回路
を接続し、第1の整流ダイオードの両端に、インダクタ
ンス素子と第1の平滑コンデンサの直列回路を接続し、
トランスの第2の2次巻線に第2の整流ダイオードと第
2の平滑コンデンサの直列回路を接続し、第1および第
2の平滑コンデンサの両端の電圧を出力に供給する構成
を有する。
た直流電圧を供給する。 【構成】 交互にオンオフを繰り返す第1および第2の
スイッチング手段の直列回路を入力直流電源に接続し、
第2のスイッチング手段に並列に、1次巻線と2つ以上
の2次巻線を有するトランスの1次巻線と、第1のコン
デンサの直列回路を接続し、トランスの第1の2次巻線
に第2のコンデンサと第1の整流ダイオードの直列回路
を接続し、第1の整流ダイオードの両端に、インダクタ
ンス素子と第1の平滑コンデンサの直列回路を接続し、
トランスの第2の2次巻線に第2の整流ダイオードと第
2の平滑コンデンサの直列回路を接続し、第1および第
2の平滑コンデンサの両端の電圧を出力に供給する構成
を有する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、産業用や民生用の電子
機器に直流安定化電圧を供給するスイッチング電源装置
に関するものである。
機器に直流安定化電圧を供給するスイッチング電源装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、スイッチング電源装置は電子機器
の高性能化、高効率化に伴い、出力の安定性が高く、高
効率なものが強く求められている。
の高性能化、高効率化に伴い、出力の安定性が高く、高
効率なものが強く求められている。
【0003】次に従来のスイッチング電源装置について
説明する。図6は第1の従来例であるスイッチング電源
装置の回路構成を示すものである。図6において、1は
入力直流電源であり入力電圧をVINとする。2a−2b
は入力端子であり、入力直流電源1に接続される。31
は第1のスイッチング素子であり、32は第1のダイオ
ードであり、第1のスイッチング素子31と第1のダイ
オード32で第1のスイッチング手段3を構成する。4
1は第2のスイッチング素子であり、42は第2のダイ
オードであり、第2のスイッチング素子41と第2のダ
イオード42で第2のスイッチング手段4を構成する。
第1のスイッチング手段3と第2のスイッチング手段4
は直列接続され入力端子2a−2bに接続される。5は
第1のコンデンサであり、直流電圧VC1を保持する。6
はトランスで1次巻線6aと第1の2次巻線6bを有
し、1次巻線6aと第1の2次巻線6bの巻数比は1:
nとし、1次巻線6aは第1のコンデンサ5を介して第
2のスイッチング手段4の両端に接続される。7は第2
のコンデンサであり、直流電圧VC2を保持する。8は第
1の整流ダイオードであり、アノードをトランス6の第
1の2次巻線6bの一端に接続しカソードを第2のコン
デンサ7を介してトランス6の第1の2次巻線6bの他
端に接続される。9はインダクタンス素子であり、10
は第1の平滑コンデンサである。インダクタンス素子9
と第1の平滑コンデンサ10は直列接続され、第1の整
流ダイオード8の両端に接続される。12a−12bは
第1の出力端子であり、20は抵抗器であり、一端を第
1の出力端子12aに接続し他端を抵抗器21に接続し
ている。21は抵抗器であり、一端を抵抗器20に接続
し、他端を第1の出力端子12bに接続している。22
は基準電圧であり、正側を誤差増幅器23の非反転入力
端子に接続し負側を第1の出力端子12bに接続してい
る。23は誤差増幅器であり、非反転入力端子を基準電
圧22の正側に接続し、反転入力端子を抵抗器20と抵
抗器21の接続点に接続し、出力端子をパルス幅制御回
路24の入力に接続している。抵抗器20と抵抗器21
と基準電圧22と誤差増幅器23とパルス幅制御回路2
4で制御手段17が構成され、第1の出力端子12a−
12bの出力電圧VO1を検出し出力電圧が一定になるよ
うに第1のスイッチング素子31と第2のスイッチング
素子41のオンオフ比を変える制御信号を発生する。
説明する。図6は第1の従来例であるスイッチング電源
装置の回路構成を示すものである。図6において、1は
入力直流電源であり入力電圧をVINとする。2a−2b
は入力端子であり、入力直流電源1に接続される。31
は第1のスイッチング素子であり、32は第1のダイオ
ードであり、第1のスイッチング素子31と第1のダイ
オード32で第1のスイッチング手段3を構成する。4
1は第2のスイッチング素子であり、42は第2のダイ
オードであり、第2のスイッチング素子41と第2のダ
イオード42で第2のスイッチング手段4を構成する。
第1のスイッチング手段3と第2のスイッチング手段4
は直列接続され入力端子2a−2bに接続される。5は
第1のコンデンサであり、直流電圧VC1を保持する。6
はトランスで1次巻線6aと第1の2次巻線6bを有
し、1次巻線6aと第1の2次巻線6bの巻数比は1:
nとし、1次巻線6aは第1のコンデンサ5を介して第
2のスイッチング手段4の両端に接続される。7は第2
のコンデンサであり、直流電圧VC2を保持する。8は第
1の整流ダイオードであり、アノードをトランス6の第
1の2次巻線6bの一端に接続しカソードを第2のコン
デンサ7を介してトランス6の第1の2次巻線6bの他
端に接続される。9はインダクタンス素子であり、10
は第1の平滑コンデンサである。インダクタンス素子9
と第1の平滑コンデンサ10は直列接続され、第1の整
流ダイオード8の両端に接続される。12a−12bは
第1の出力端子であり、20は抵抗器であり、一端を第
1の出力端子12aに接続し他端を抵抗器21に接続し
ている。21は抵抗器であり、一端を抵抗器20に接続
し、他端を第1の出力端子12bに接続している。22
は基準電圧であり、正側を誤差増幅器23の非反転入力
端子に接続し負側を第1の出力端子12bに接続してい
る。23は誤差増幅器であり、非反転入力端子を基準電
圧22の正側に接続し、反転入力端子を抵抗器20と抵
抗器21の接続点に接続し、出力端子をパルス幅制御回
路24の入力に接続している。抵抗器20と抵抗器21
と基準電圧22と誤差増幅器23とパルス幅制御回路2
4で制御手段17が構成され、第1の出力端子12a−
12bの出力電圧VO1を検出し出力電圧が一定になるよ
うに第1のスイッチング素子31と第2のスイッチング
素子41のオンオフ比を変える制御信号を発生する。
【0004】以上のように構成されたスイッチング電源
装置について、以下にその動作を図7の各部動作波形を
参照しながら説明する。
装置について、以下にその動作を図7の各部動作波形を
参照しながら説明する。
【0005】図7において(a)は制御手段17の第1
のスイッチング素子31の駆動パルス波形VG1を示して
おり、(b)は制御手段17の第2のスイッチング素子
41の駆動パルス波形VG2を示しており、(c)はトラ
ンス6の1次巻線6aの電流波形IPを示しており、
(d)は第1のスイッチング手段3に印加される電圧波
形VDを示しており、(e)は第1の整流ダイオード8
を流れる電流波形IS1を示しており、(f)は第1の整
流ダイオード8に印加される電圧波形VS1を示してお
り、(g)はインダクタンス素子9を流れる電流波形I
Lを示している。
のスイッチング素子31の駆動パルス波形VG1を示して
おり、(b)は制御手段17の第2のスイッチング素子
41の駆動パルス波形VG2を示しており、(c)はトラ
ンス6の1次巻線6aの電流波形IPを示しており、
(d)は第1のスイッチング手段3に印加される電圧波
形VDを示しており、(e)は第1の整流ダイオード8
を流れる電流波形IS1を示しており、(f)は第1の整
流ダイオード8に印加される電圧波形VS1を示してお
り、(g)はインダクタンス素子9を流れる電流波形I
Lを示している。
【0006】動作状態の時間的変化を示すためt0〜t4
を図中に記している。時刻t1で制御手段17のオン信
号により第1のスイッチング素子31がオンし同時に第
2のスイッチング素子41がオフすると、トランス6の
1次巻線6aに電圧VIN−V C1が印加される。この時ト
ランス6の第1の2次巻線6bに電圧(VIN−VC1)×
nが発生し第1の整流ダイオード8をターンオフする。
インダクタンス素子9には、電圧(VIN−VC1)×n+
VC2−VO1が印加され、インダクタンス素子9を流れる
電流は直線状に増加する。トランス6の1次巻線6aの
電流IPはトランス6の励磁電流と第1の2次巻線6b
を流れる電流の1次側換算電流の和となるために直線状
に増加し、トランス6およびインダクタンス素子9に励
磁エネルギーが蓄積される。
を図中に記している。時刻t1で制御手段17のオン信
号により第1のスイッチング素子31がオンし同時に第
2のスイッチング素子41がオフすると、トランス6の
1次巻線6aに電圧VIN−V C1が印加される。この時ト
ランス6の第1の2次巻線6bに電圧(VIN−VC1)×
nが発生し第1の整流ダイオード8をターンオフする。
インダクタンス素子9には、電圧(VIN−VC1)×n+
VC2−VO1が印加され、インダクタンス素子9を流れる
電流は直線状に増加する。トランス6の1次巻線6aの
電流IPはトランス6の励磁電流と第1の2次巻線6b
を流れる電流の1次側換算電流の和となるために直線状
に増加し、トランス6およびインダクタンス素子9に励
磁エネルギーが蓄積される。
【0007】時刻t2で制御手段17のオフ信号で第1
のスイッチング素子31がオフすると、第1のスイッチ
ング素子31を流れていた電流は第2のダイオード42
をターンオンさせる。同時に制御手段17のオン信号で
第2のスイッチング素子41がオンするが、オン電流が
第2のダイオード42を流れても第2のスイッチング素
子41を流れても動作に変化はない。第2のダイオード
42または第2のスイッチング素子41がオンするとト
ランス6の1次巻線6aに第1のコンデンサ5に保持さ
れている直流電圧VC1が印加され、同時にトランス6の
第1の2次巻線6bに電圧VC1×nが発生し、第1の整
流ダイオード8を順バイアスし、オンとする。第1の整
流ダイオード8の電流IS1は、トランスの漏れインダク
タンスの影響でゼロから増加し、第1の2次巻線6bの
電流は次第に減少する。1次巻線6aの電流はトランス
6の励磁電流減少と第1の2次巻線6bの電流減少に伴
い、正の値から次第に減少し負の電流となる。第1の整
流ダイオード10はオンであるために、インダクタンス
素子9には逆向きに出力電圧VO1が印加される。第2の
スイッチング素子41に負電流が流れているときに制御
手段17のオフ信号により第2のスイッチング素子41
がターンオフすると、トランス6の漏れインダクタンス
の働きで、負の電流は連続となるために、第1のダイオ
ード32をオンとする。同時に制御手段17のオン信号
により第1のスイッチング素子31がオンとなるが第1
のスイッチング手段3を流れる電流が第1のスイッチン
グ素子31を流れても第1のダイオード32を流れても
動作に変化は生じない。第1のスイッチング素子31が
オンし同時に第2のスイッチング素子41がオフする
と、トランス6の1次巻線6aに電圧VIN−VC1が印加
される。トランス6の第1の2次巻線6bには、第1の
整流ダイオード8をオンとする電流が流れているが、急
激に減少してゼロとなり、第1の整流ダイオード8はオ
フとなる。1次巻線6aの電流は、第1の2次巻線6b
の電流の増加に伴い増加する。第1の整流ダイオード8
がオフすると、インダクタンス素子9に、電圧(VIN−
VC1)×n+VC2−VO1が印加され、トランス6とイン
ダクタンス素子9に励磁エネルギーが蓄積される。この
動作を繰り返す。
のスイッチング素子31がオフすると、第1のスイッチ
ング素子31を流れていた電流は第2のダイオード42
をターンオンさせる。同時に制御手段17のオン信号で
第2のスイッチング素子41がオンするが、オン電流が
第2のダイオード42を流れても第2のスイッチング素
子41を流れても動作に変化はない。第2のダイオード
42または第2のスイッチング素子41がオンするとト
ランス6の1次巻線6aに第1のコンデンサ5に保持さ
れている直流電圧VC1が印加され、同時にトランス6の
第1の2次巻線6bに電圧VC1×nが発生し、第1の整
流ダイオード8を順バイアスし、オンとする。第1の整
流ダイオード8の電流IS1は、トランスの漏れインダク
タンスの影響でゼロから増加し、第1の2次巻線6bの
電流は次第に減少する。1次巻線6aの電流はトランス
6の励磁電流減少と第1の2次巻線6bの電流減少に伴
い、正の値から次第に減少し負の電流となる。第1の整
流ダイオード10はオンであるために、インダクタンス
素子9には逆向きに出力電圧VO1が印加される。第2の
スイッチング素子41に負電流が流れているときに制御
手段17のオフ信号により第2のスイッチング素子41
がターンオフすると、トランス6の漏れインダクタンス
の働きで、負の電流は連続となるために、第1のダイオ
ード32をオンとする。同時に制御手段17のオン信号
により第1のスイッチング素子31がオンとなるが第1
のスイッチング手段3を流れる電流が第1のスイッチン
グ素子31を流れても第1のダイオード32を流れても
動作に変化は生じない。第1のスイッチング素子31が
オンし同時に第2のスイッチング素子41がオフする
と、トランス6の1次巻線6aに電圧VIN−VC1が印加
される。トランス6の第1の2次巻線6bには、第1の
整流ダイオード8をオンとする電流が流れているが、急
激に減少してゼロとなり、第1の整流ダイオード8はオ
フとなる。1次巻線6aの電流は、第1の2次巻線6b
の電流の増加に伴い増加する。第1の整流ダイオード8
がオフすると、インダクタンス素子9に、電圧(VIN−
VC1)×n+VC2−VO1が印加され、トランス6とイン
ダクタンス素子9に励磁エネルギーが蓄積される。この
動作を繰り返す。
【0008】第1のスイッチング手段3のオン期間をT
ON、オフ期間をTOFFとすると、トランス6のリセット
条件により (VIN−VC1)×TON=VC1×TOFF が成り立ちインダクタンス素子9のリセット条件から、
t3〜t4(t0〜t1)の期間は短いので無視すると {(VIN−VC1)×n+VC2−VO1}×TON=VO1×T
OFF となる。電圧VC1と電圧VC2の関係は VC1×n=VC2 であるから電圧VC1と電圧VC2を求めると VC1=δ×VIN VC2=δ×VIN×n VO1=δ×VIN×n となり、第1のスイッチング素子31および第2のスイ
ッチング素子41のオンオフ比により第1の出力端子1
2a−12bの出力電圧VO1が制御できる。t3〜t
4(t0〜t1)を考慮すると、出力電圧VO1が低くなる
が、その分δを大きくすることで所定の電圧を得ること
ができる。
ON、オフ期間をTOFFとすると、トランス6のリセット
条件により (VIN−VC1)×TON=VC1×TOFF が成り立ちインダクタンス素子9のリセット条件から、
t3〜t4(t0〜t1)の期間は短いので無視すると {(VIN−VC1)×n+VC2−VO1}×TON=VO1×T
OFF となる。電圧VC1と電圧VC2の関係は VC1×n=VC2 であるから電圧VC1と電圧VC2を求めると VC1=δ×VIN VC2=δ×VIN×n VO1=δ×VIN×n となり、第1のスイッチング素子31および第2のスイ
ッチング素子41のオンオフ比により第1の出力端子1
2a−12bの出力電圧VO1が制御できる。t3〜t
4(t0〜t1)を考慮すると、出力電圧VO1が低くなる
が、その分δを大きくすることで所定の電圧を得ること
ができる。
【0009】この構成では第1のスイッチング素子31
と第2のスイッチング素子41のターンオン直前にスイ
ッチング素子の寄生容量及びトランス6の分布容量を放
電してからターンオンするために、スパイク状の短絡電
流の発生を低減でき、効率の改善、ノイズの発生を抑え
ることが可能である。またトランス6の漏れインダクタ
ンスに起因する第1のスイッチング素子31および第2
のスイッチング素子41のターンオフ時のスパイク電圧
が第1のダイオード32および第2のダイオード42が
ターンオンする事により効果的に第1のコンデンサ5お
よび入力直流電源1に吸収され、スパイク電圧の発生は
ない。
と第2のスイッチング素子41のターンオン直前にスイ
ッチング素子の寄生容量及びトランス6の分布容量を放
電してからターンオンするために、スパイク状の短絡電
流の発生を低減でき、効率の改善、ノイズの発生を抑え
ることが可能である。またトランス6の漏れインダクタ
ンスに起因する第1のスイッチング素子31および第2
のスイッチング素子41のターンオフ時のスパイク電圧
が第1のダイオード32および第2のダイオード42が
ターンオンする事により効果的に第1のコンデンサ5お
よび入力直流電源1に吸収され、スパイク電圧の発生は
ない。
【0010】図8は第2の従来例であるスイッチング電
源装置の回路構成を示すものである。図8において、1
は入力直流電源である。2a−2bは入力端子であり入
力直流電源1に接続される。31は第1のスイッチング
素子であり、制御手段17により繰り返しオンオフさ
れ、第1のスイッチング手段3を構成する。6はトラン
スで1次巻線6aと第1の2次巻線6bと第2の2次巻
線6cを有し、1次巻線6aの一端を入力端子2aに接
続し他端を第1のスイッチング手段3を介して入力端子
2bに接続されている。
源装置の回路構成を示すものである。図8において、1
は入力直流電源である。2a−2bは入力端子であり入
力直流電源1に接続される。31は第1のスイッチング
素子であり、制御手段17により繰り返しオンオフさ
れ、第1のスイッチング手段3を構成する。6はトラン
スで1次巻線6aと第1の2次巻線6bと第2の2次巻
線6cを有し、1次巻線6aの一端を入力端子2aに接
続し他端を第1のスイッチング手段3を介して入力端子
2bに接続されている。
【0011】第1の2次巻線6bは第1の整流ダイオー
ド8と第1の平滑コンデンサ10の直列回路が接続さ
れ、11は三端子レギュレータで、第1の平滑コンデン
サ10の電圧変動の影響を排除すべく設けられており、
第1の平滑コンデンサ10の両端は三端子レギュレータ
11を介して第1の出力端子12a−12bに接続され
る。
ド8と第1の平滑コンデンサ10の直列回路が接続さ
れ、11は三端子レギュレータで、第1の平滑コンデン
サ10の電圧変動の影響を排除すべく設けられており、
第1の平滑コンデンサ10の両端は三端子レギュレータ
11を介して第1の出力端子12a−12bに接続され
る。
【0012】第2の2次巻線6cは出力切り替えスイッ
チ手段13と第2の整流ダイオード14と第2の平滑コ
ンデンサ15の直列回路が接続され、第2の平滑コンデ
ンサ15の両端は第2の出力端子16a−16bに接続
される。出力切り替えスイッチ手段13は外部信号によ
りオンオフされ、オンの時は第2の出力端子16a−1
6bに出力電圧を供給し、オフの時は第2の出力端子1
6a−16bに出力電圧を供給しない。
チ手段13と第2の整流ダイオード14と第2の平滑コ
ンデンサ15の直列回路が接続され、第2の平滑コンデ
ンサ15の両端は第2の出力端子16a−16bに接続
される。出力切り替えスイッチ手段13は外部信号によ
りオンオフされ、オンの時は第2の出力端子16a−1
6bに出力電圧を供給し、オフの時は第2の出力端子1
6a−16bに出力電圧を供給しない。
【0013】19は抵抗器であり、一端を第2の出力端
子16aに接続し他端を抵抗器20に接続している。2
0は抵抗器であり、一端を抵抗器19に接続し他端を抵
抗器21に接続している。21は抵抗器であり、一端を
抵抗器20に接続し他端を第2の出力端子16bに接続
している。18はスイッチ手段であり、外部信号により
オンオフされ、一端を第1の整流ダイオード8と第1の
平滑コンデンサ10の接続点に接続し他端を抵抗器19
と抵抗器20の接続点に接続している。22は基準電圧
であり、正側を誤差増幅器23の非反転入力端子に接続
し負側を第2の出力端子16bに接続している。23は
誤差増幅器であり、非反転入力端子を基準電圧22の正
側に接続し、反転入力端子を抵抗器20と抵抗器21の
接続点に接続し、出力端子をパルス幅制御回路24の入
力に接続している。第1の出力端子12bと第2の出力
端子16bはアースに接続されている。出力切り替えス
イッチ手段13がオンの時は、スイッチ手段18はオフ
していて第2の平滑コンデンサ15の両端電圧を抵抗器
19と抵抗器20と抵抗器21で分圧し、抵抗器21の
両端に発生する電圧と基準電圧22を誤差増幅器23で
比較し、その誤差が零となるように第1のスイッチング
素子31のオンオフ制御がパルス幅制御回路24により
行われ、第2の平滑コンデンサ15の両端電圧は基準電
圧22に対する分圧比で決まる設定値に安定化される。
出力切り替えスイッチ手段13がオフの時は、スイッチ
手段18はオンしていて第1の平滑コンデンサ10の両
端電圧を抵抗器20と抵抗器21で分圧し、抵抗器21
の両端に発生する電圧と基準電圧22を誤差増幅器23
で比較し、その誤差が零となるように第1のスイッチン
グ素子31のオンオフ制御がパルス幅制御回路24によ
り行われ、第1の平滑コンデンサ10の両端電圧は基準
電圧22に対する分圧比で決まる設定値に安定化され
る。抵抗器19と抵抗器20と抵抗器21と基準電圧2
2と誤差増幅器23とパルス幅制御回路24とスイッチ
手段18とで制御手段17を構成する。
子16aに接続し他端を抵抗器20に接続している。2
0は抵抗器であり、一端を抵抗器19に接続し他端を抵
抗器21に接続している。21は抵抗器であり、一端を
抵抗器20に接続し他端を第2の出力端子16bに接続
している。18はスイッチ手段であり、外部信号により
オンオフされ、一端を第1の整流ダイオード8と第1の
平滑コンデンサ10の接続点に接続し他端を抵抗器19
と抵抗器20の接続点に接続している。22は基準電圧
であり、正側を誤差増幅器23の非反転入力端子に接続
し負側を第2の出力端子16bに接続している。23は
誤差増幅器であり、非反転入力端子を基準電圧22の正
側に接続し、反転入力端子を抵抗器20と抵抗器21の
接続点に接続し、出力端子をパルス幅制御回路24の入
力に接続している。第1の出力端子12bと第2の出力
端子16bはアースに接続されている。出力切り替えス
イッチ手段13がオンの時は、スイッチ手段18はオフ
していて第2の平滑コンデンサ15の両端電圧を抵抗器
19と抵抗器20と抵抗器21で分圧し、抵抗器21の
両端に発生する電圧と基準電圧22を誤差増幅器23で
比較し、その誤差が零となるように第1のスイッチング
素子31のオンオフ制御がパルス幅制御回路24により
行われ、第2の平滑コンデンサ15の両端電圧は基準電
圧22に対する分圧比で決まる設定値に安定化される。
出力切り替えスイッチ手段13がオフの時は、スイッチ
手段18はオンしていて第1の平滑コンデンサ10の両
端電圧を抵抗器20と抵抗器21で分圧し、抵抗器21
の両端に発生する電圧と基準電圧22を誤差増幅器23
で比較し、その誤差が零となるように第1のスイッチン
グ素子31のオンオフ制御がパルス幅制御回路24によ
り行われ、第1の平滑コンデンサ10の両端電圧は基準
電圧22に対する分圧比で決まる設定値に安定化され
る。抵抗器19と抵抗器20と抵抗器21と基準電圧2
2と誤差増幅器23とパルス幅制御回路24とスイッチ
手段18とで制御手段17を構成する。
【0014】以上のように構成された従来のスイッチン
グ電源装置において、出力切り替えスイッチ手段13が
オン状態時の動作について図9を参照しながら説明す
る。
グ電源装置において、出力切り替えスイッチ手段13が
オン状態時の動作について図9を参照しながら説明す
る。
【0015】図9は図8の出力切り替えスイッチ手段1
3がオン状態時の各部の動作波形を示しており、(a)
は第1のスイッチング素子31に印加される制御手段1
7の駆動パルス波形VGを示しており、(b)は第1の
スイッチング手段3に印加される電圧波形VDSを示して
おり、(c)は第1のスイッチング手段3に流れる電流
波形IDを示しており、(d)はトランス6の第1の2
次巻線6bに発生する電圧波形VS3を示しており、
(e)はトランス6の第2の2次巻線6cに発生する電
圧波形VS4を示している。
3がオン状態時の各部の動作波形を示しており、(a)
は第1のスイッチング素子31に印加される制御手段1
7の駆動パルス波形VGを示しており、(b)は第1の
スイッチング手段3に印加される電圧波形VDSを示して
おり、(c)は第1のスイッチング手段3に流れる電流
波形IDを示しており、(d)はトランス6の第1の2
次巻線6bに発生する電圧波形VS3を示しており、
(e)はトランス6の第2の2次巻線6cに発生する電
圧波形VS4を示している。
【0016】動作状態の時間的変化を示すためにt1〜
t3を図中に記している。時刻t1で制御手段17のオン
信号により第1のスイッチング手段3がターンオンする
と、第1のスイッチング手段3にはVDSの電圧変動に伴
ってスパイク電流が流れる。これはトランス6の各巻線
間に存在する線間容量および層間容量などの分布容量へ
の充放電電流や第1のスイッチング手段3に関連する寄
生容量の充電電流によるものである。このスパイク電流
はノイズの増加や信頼性の低下および損失の増加を招
く。第1のスイッチング手段3がオンとなりVDSが十分
に小さくなると、トランス6の1次巻線6aに入力電圧
VINが印加され、トランス6の第1の2次巻線6bにV
IN×n、第2の2次巻線にVIN×m(但しn,mは1次
巻線と第1および第2の2次巻線の巻数比であり、1次
巻線:第1の2次巻線:第2の2次巻線=1:n:mで
ある)の電圧が発生し、第1および第2の整流ダイオー
ド8,14を逆バイアスし、オフとする。従って、1次
巻線6aにはトランス6の励磁電流が流れ、直線上に増
加する。
t3を図中に記している。時刻t1で制御手段17のオン
信号により第1のスイッチング手段3がターンオンする
と、第1のスイッチング手段3にはVDSの電圧変動に伴
ってスパイク電流が流れる。これはトランス6の各巻線
間に存在する線間容量および層間容量などの分布容量へ
の充放電電流や第1のスイッチング手段3に関連する寄
生容量の充電電流によるものである。このスパイク電流
はノイズの増加や信頼性の低下および損失の増加を招
く。第1のスイッチング手段3がオンとなりVDSが十分
に小さくなると、トランス6の1次巻線6aに入力電圧
VINが印加され、トランス6の第1の2次巻線6bにV
IN×n、第2の2次巻線にVIN×m(但しn,mは1次
巻線と第1および第2の2次巻線の巻数比であり、1次
巻線:第1の2次巻線:第2の2次巻線=1:n:mで
ある)の電圧が発生し、第1および第2の整流ダイオー
ド8,14を逆バイアスし、オフとする。従って、1次
巻線6aにはトランス6の励磁電流が流れ、直線上に増
加する。
【0017】時刻t2で制御手段17のオフ信号により
第1のスイッチング手段3がターンオフすると、トラン
ス6の漏れインダクタンスに伴うスパイク電圧が発生す
る。このスパイク電圧の発生はノイズや損失の発生を招
く。
第1のスイッチング手段3がターンオフすると、トラン
ス6の漏れインダクタンスに伴うスパイク電圧が発生す
る。このスパイク電圧の発生はノイズや損失の発生を招
く。
【0018】さらにトランス6の第1および第2の2次
巻線6b,6cにフライバック電圧が発生し、それぞれ
のフライバック電圧を整流平滑して出力電圧とする。時
刻t 3で制御手段17のオン信号により第1のスイッチ
ング手段3がターンオンすることによりトランス6の1
次巻線6aに入力電圧が印加される。これを繰り返す。
巻線6b,6cにフライバック電圧が発生し、それぞれ
のフライバック電圧を整流平滑して出力電圧とする。時
刻t 3で制御手段17のオン信号により第1のスイッチ
ング手段3がターンオンすることによりトランス6の1
次巻線6aに入力電圧が印加される。これを繰り返す。
【0019】次に出力切り替えスイッチ手段13の状態
がオフからオンに遷移する時の動作について図10を参
照しながら説明する。
がオフからオンに遷移する時の動作について図10を参
照しながら説明する。
【0020】図10は図8の出力切り替えスイッチ手段
13の状態がオフからオンに遷移する時の各部動作波形
を示しており、(a)は出力切り替えスイッチ手段13
の状態を示しており、(b)はスイッチ手段18の状態
を示しており、(c)は第2の出力端子16a−16b
の電圧波形VO2を示しており、(d)は第1の平滑コン
デンサ10の両端電圧波形VC3を示しており、(e)は
第1の出力端子12a−12bの電圧波形VO1を示して
いる。動作状態の時間変化を示すためt1〜t5を図中に
記している。
13の状態がオフからオンに遷移する時の各部動作波形
を示しており、(a)は出力切り替えスイッチ手段13
の状態を示しており、(b)はスイッチ手段18の状態
を示しており、(c)は第2の出力端子16a−16b
の電圧波形VO2を示しており、(d)は第1の平滑コン
デンサ10の両端電圧波形VC3を示しており、(e)は
第1の出力端子12a−12bの電圧波形VO1を示して
いる。動作状態の時間変化を示すためt1〜t5を図中に
記している。
【0021】時刻t1で出力切り替えスイッチ手段13
がオンすると、第2の平滑コンデンサ15は放電状態に
あるためコンバータの出し得る最大パワーで第2の平滑
コンデンサ15への充電が開始され、第2の出力端子1
6a−16bの端子電圧VO2が上昇し始める。トランス
の第1の2次巻線6bに出力されるフライバック電圧
は、VO2によって決定され、一旦零になり上昇し始め
る。フライバック電圧が小さい時、第1の平滑コンデン
サ10への充電が遮断され、三端子レギュレータ11へ
の放電で第1の平滑コンデンサ10の両端電圧VC3は降
下し始める。時刻t 2で第1の平滑コンデンサ10の両
端電圧VC3が三端子レギュレータ11の最低入力電圧と
等しくなると、時刻t2以降は第1の出力端子12a−
12bの端子電圧VO1が降下し始め、所定の出力電圧の
確保が困難になる。時刻t3で第1の平滑コンデンサ1
0への充電が開始されると、第1の平滑コンデンサ10
の両端電圧VC3および第1の出力端子12a−12bの
出力電圧VO1が上昇し始める。時刻t4で第1の平滑コ
ンデンサ10の両端電圧VC3が三端子レギュレータ11
の最低入力電圧と等しくなると、時刻t4以降は第1の
出力端子12a−12bの端子電圧VO1は所定の出力電
圧を維持し続ける。時刻t5でスイッチ手段18をオフ
して第1の平滑コンデンサ10の両端電圧VC3の電圧制
御から第2の出力端子16a−16bの出力電圧VO2の
電圧制御に切り替えると、第2の出力端子16a−16
bの出力電圧VO2の安定化が開始される。
がオンすると、第2の平滑コンデンサ15は放電状態に
あるためコンバータの出し得る最大パワーで第2の平滑
コンデンサ15への充電が開始され、第2の出力端子1
6a−16bの端子電圧VO2が上昇し始める。トランス
の第1の2次巻線6bに出力されるフライバック電圧
は、VO2によって決定され、一旦零になり上昇し始め
る。フライバック電圧が小さい時、第1の平滑コンデン
サ10への充電が遮断され、三端子レギュレータ11へ
の放電で第1の平滑コンデンサ10の両端電圧VC3は降
下し始める。時刻t 2で第1の平滑コンデンサ10の両
端電圧VC3が三端子レギュレータ11の最低入力電圧と
等しくなると、時刻t2以降は第1の出力端子12a−
12bの端子電圧VO1が降下し始め、所定の出力電圧の
確保が困難になる。時刻t3で第1の平滑コンデンサ1
0への充電が開始されると、第1の平滑コンデンサ10
の両端電圧VC3および第1の出力端子12a−12bの
出力電圧VO1が上昇し始める。時刻t4で第1の平滑コ
ンデンサ10の両端電圧VC3が三端子レギュレータ11
の最低入力電圧と等しくなると、時刻t4以降は第1の
出力端子12a−12bの端子電圧VO1は所定の出力電
圧を維持し続ける。時刻t5でスイッチ手段18をオフ
して第1の平滑コンデンサ10の両端電圧VC3の電圧制
御から第2の出力端子16a−16bの出力電圧VO2の
電圧制御に切り替えると、第2の出力端子16a−16
bの出力電圧VO2の安定化が開始される。
【0022】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、第1のスイッチング手段のターンオフ時
に発生するトランスのリーケージインダクタンスに起因
するスパイク電圧により、出力軽負荷時には前記スパイ
ク電圧のピーク値で2次側の平滑コンデンサが充電され
るためにレギュレーション特性が悪化する。また出力切
り替えスイッチ手段13の状態がオフからオンに遷移す
る時、第1の出力端子12a−12bの出力電圧VO1が
降下し、所定の電圧が得られない。従って、図10の
(d)に破線で示すように第1の平滑コンデンサ10の
両端電圧VC3が三端子レギュレータ11の最低入力電圧
を下回らないように予め第1の平滑コンデンサ10の両
端電圧VC3を高めに設定する必要があるが、三端子レギ
ュレータ11での定常的な電力損失および発熱の増加を
招き、変換効率が低下する。またこのような構成では、
すべてのエネルギーをトランスに蓄えるために、トラン
スのストレスが大きくなるのでトランスが大型化し、さ
らに変換効率が悪化するという問題点を有していた。
うな構成では、第1のスイッチング手段のターンオフ時
に発生するトランスのリーケージインダクタンスに起因
するスパイク電圧により、出力軽負荷時には前記スパイ
ク電圧のピーク値で2次側の平滑コンデンサが充電され
るためにレギュレーション特性が悪化する。また出力切
り替えスイッチ手段13の状態がオフからオンに遷移す
る時、第1の出力端子12a−12bの出力電圧VO1が
降下し、所定の電圧が得られない。従って、図10の
(d)に破線で示すように第1の平滑コンデンサ10の
両端電圧VC3が三端子レギュレータ11の最低入力電圧
を下回らないように予め第1の平滑コンデンサ10の両
端電圧VC3を高めに設定する必要があるが、三端子レギ
ュレータ11での定常的な電力損失および発熱の増加を
招き、変換効率が低下する。またこのような構成では、
すべてのエネルギーをトランスに蓄えるために、トラン
スのストレスが大きくなるのでトランスが大型化し、さ
らに変換効率が悪化するという問題点を有していた。
【0023】本発明は以上のような従来の欠点を除去
し、変換効率を低下させることなく出力に安定した直流
電圧を供給することが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ものである。
し、変換効率を低下させることなく出力に安定した直流
電圧を供給することが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ものである。
【0024】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、少なくともオンオフを繰り返す第1のスイッチング
手段と、前記第1のスイッチング手段と交互にオンオフ
を繰り返す第2のスイッチング手段の直列回路を入力直
流電源に接続し、前記第2のスイッチング手段に並列
に、1次巻線と2つ以上の2次巻線を有するトランスの
1次巻線と、第1のコンデンサの直列回路を接続し、前
記トランスの第1の2次巻線に第2のコンデンサと第1
の整流ダイオードの直列回路を接続し、前記第1の整流
ダイオードの両端に、インダクタンス素子と第1の平滑
コンデンサの直列回路を接続し、前記トランスの第2の
2次巻線に第2の整流ダイオードと第2の平滑コンデン
サの直列回路を接続し、前記第1および第2の平滑コン
デンサの両端の電圧を出力に供給する構成を有してい
る。
に、少なくともオンオフを繰り返す第1のスイッチング
手段と、前記第1のスイッチング手段と交互にオンオフ
を繰り返す第2のスイッチング手段の直列回路を入力直
流電源に接続し、前記第2のスイッチング手段に並列
に、1次巻線と2つ以上の2次巻線を有するトランスの
1次巻線と、第1のコンデンサの直列回路を接続し、前
記トランスの第1の2次巻線に第2のコンデンサと第1
の整流ダイオードの直列回路を接続し、前記第1の整流
ダイオードの両端に、インダクタンス素子と第1の平滑
コンデンサの直列回路を接続し、前記トランスの第2の
2次巻線に第2の整流ダイオードと第2の平滑コンデン
サの直列回路を接続し、前記第1および第2の平滑コン
デンサの両端の電圧を出力に供給する構成を有してい
る。
【0025】
【作用】この構成により、トランスの漏れインダクタン
スに起因する第1のスイッチング素子および第2のスイ
ッチング素子のターンオフ時のスパイク電圧が第1のダ
イオードおよび第2のダイオードがターンオンする事に
より効果的に第1のコンデンサおよび入力直流電源に吸
収され、スパイク電圧の発生がない。よって、出力軽負
荷時のレギュレーション特性及び効率の改善、ノイズの
発生を抑えることが可能である。さらに、トランスには
第2の平滑コンデンサの両端から得られる出力(フライ
バック出力)に対応したエネルギーが蓄積するが、第1
の平滑コンデンサからの出力(フォワード出力)は蓄積
しないために、トランスのストレスが減少しトランスの
小型化と低損失化ができる。従って、多出力仕様におい
て、高電圧小電流出力にはフライバック出力から供給す
る回路を用い、低電圧大電流出力にはフォワード出力か
ら供給する回路を用いるように使い分けることによって
全体の効率を向上することができる。
スに起因する第1のスイッチング素子および第2のスイ
ッチング素子のターンオフ時のスパイク電圧が第1のダ
イオードおよび第2のダイオードがターンオンする事に
より効果的に第1のコンデンサおよび入力直流電源に吸
収され、スパイク電圧の発生がない。よって、出力軽負
荷時のレギュレーション特性及び効率の改善、ノイズの
発生を抑えることが可能である。さらに、トランスには
第2の平滑コンデンサの両端から得られる出力(フライ
バック出力)に対応したエネルギーが蓄積するが、第1
の平滑コンデンサからの出力(フォワード出力)は蓄積
しないために、トランスのストレスが減少しトランスの
小型化と低損失化ができる。従って、多出力仕様におい
て、高電圧小電流出力にはフライバック出力から供給す
る回路を用い、低電圧大電流出力にはフォワード出力か
ら供給する回路を用いるように使い分けることによって
全体の効率を向上することができる。
【0026】また、出力切り替えスイッチ手段がオフか
らオンに遷移して、第1のスイッチング手段がターンオ
フすると、従来のスイッチング電源装置と同じ理由で第
1の2次巻線の出力電圧は小さくなり、第2のコンデン
サへの充電が遮断され、第2のコンデンサの両端電圧V
C2は降下し始める。第1のコンデンサの電圧は、第2の
スイッチング手段がオンしている時に第2の平滑コンデ
ンサの充電のために一旦減少し、トランスの第1の2次
巻線に発生する電圧は増加する。第2のコンデンサは、
インダクタンス素子により放電され、第1の2次巻線か
らの充電はないので次第に減少するが、トランスの第1
の2次巻線に発生する電圧の増加分が大きいために、第
1のスイッチング手段がオンの時にインダクタンス素子
に印加される電圧は、常に定常状態よりも大きくなる。
制御手段により第1のスイッチング手段と第2のスイッ
チング手段のオンオフ比が変化しても、インダクタンス
素子に印加される電圧は零にならないので、インダクタ
ンス素子の電流の減少は小さくなり、その結果、第1の
平滑コンデンサの電圧変動は従来のスイッチング電源装
置の場合に比べて少なくなり、第1の平滑コンデンサの
両端電圧は小さく設定できるために三端子レギュレータ
の損失を小さくできる。
らオンに遷移して、第1のスイッチング手段がターンオ
フすると、従来のスイッチング電源装置と同じ理由で第
1の2次巻線の出力電圧は小さくなり、第2のコンデン
サへの充電が遮断され、第2のコンデンサの両端電圧V
C2は降下し始める。第1のコンデンサの電圧は、第2の
スイッチング手段がオンしている時に第2の平滑コンデ
ンサの充電のために一旦減少し、トランスの第1の2次
巻線に発生する電圧は増加する。第2のコンデンサは、
インダクタンス素子により放電され、第1の2次巻線か
らの充電はないので次第に減少するが、トランスの第1
の2次巻線に発生する電圧の増加分が大きいために、第
1のスイッチング手段がオンの時にインダクタンス素子
に印加される電圧は、常に定常状態よりも大きくなる。
制御手段により第1のスイッチング手段と第2のスイッ
チング手段のオンオフ比が変化しても、インダクタンス
素子に印加される電圧は零にならないので、インダクタ
ンス素子の電流の減少は小さくなり、その結果、第1の
平滑コンデンサの電圧変動は従来のスイッチング電源装
置の場合に比べて少なくなり、第1の平滑コンデンサの
両端電圧は小さく設定できるために三端子レギュレータ
の損失を小さくできる。
【0027】また、第1の整流ダイオードと第2の2次
巻線を流れる電流波形をほぼ相似となるように各巻線の
リーケージインダクタンスまたは、第2のコンデンサま
たは第2の平滑コンデンサを調整することでレギュレー
ション特性を改善することができる。
巻線を流れる電流波形をほぼ相似となるように各巻線の
リーケージインダクタンスまたは、第2のコンデンサま
たは第2の平滑コンデンサを調整することでレギュレー
ション特性を改善することができる。
【0028】
(実施例1)以下本発明の第1の実施例について、図面
を参照しながら説明する。図1は本発明の第1の実施例
におけるスイッチング電源装置の構成を示すものであ
る。図1において、1は入力直流電源であり入力電圧を
VINとする。2a−2bは入力端子であり、入力直流電
源1が接続される。31は第1のスイッチング素子であ
り、41は第2のスイッチング素子であり、第1のスイ
ッチング素子31と第2のスイッチング素子41は交互
にオンオフを繰り返し、入力端子2a−2bに直列に接
続される。32は第1のダイオードであり、第1のスイ
ッチング素子31と第1のダイオード32で第1のスイ
ッチング手段3を構成する。42は第2のダイオードで
あり、第2のスイッチング素子41と第2のダイオード
42で第2のスイッチング手段4を構成する。5は第1
のコンデンサであり、直流電圧VC1を保持する。6はト
ランスであり1次巻線6aと第1の2次巻線6bと第2
の2次巻線6cを有し、1次巻線6aと第1の2次巻線
6bの巻数比を1:nとし、1次巻線6aと第2の2次
巻線6cの巻数比を1:mとして、トランスの1次巻線
6aはコンデンサ5を介して第2のスイッチング手段4
の両端に接続される。7は第2のコンデンサであり、直
流電圧VC2を保持する。8は第1の整流ダイオードであ
り、アノードをトランス6の第1の2次巻線6bの一端
に接続しカソードを第2のコンデンサ7を介してトラン
ス6の第1の2次巻線6bの他端に接続される。9はイ
ンダクタンス素子であり、10は第1の平滑コンデンサ
である。インダクタンス素子9と第1の平滑コンデンサ
10は直列接続され、第1の整流ダイオード8の両端に
接続される。第1の平滑コンデンサ10の両端は第1の
出力端子12a−12bに接続される。
を参照しながら説明する。図1は本発明の第1の実施例
におけるスイッチング電源装置の構成を示すものであ
る。図1において、1は入力直流電源であり入力電圧を
VINとする。2a−2bは入力端子であり、入力直流電
源1が接続される。31は第1のスイッチング素子であ
り、41は第2のスイッチング素子であり、第1のスイ
ッチング素子31と第2のスイッチング素子41は交互
にオンオフを繰り返し、入力端子2a−2bに直列に接
続される。32は第1のダイオードであり、第1のスイ
ッチング素子31と第1のダイオード32で第1のスイ
ッチング手段3を構成する。42は第2のダイオードで
あり、第2のスイッチング素子41と第2のダイオード
42で第2のスイッチング手段4を構成する。5は第1
のコンデンサであり、直流電圧VC1を保持する。6はト
ランスであり1次巻線6aと第1の2次巻線6bと第2
の2次巻線6cを有し、1次巻線6aと第1の2次巻線
6bの巻数比を1:nとし、1次巻線6aと第2の2次
巻線6cの巻数比を1:mとして、トランスの1次巻線
6aはコンデンサ5を介して第2のスイッチング手段4
の両端に接続される。7は第2のコンデンサであり、直
流電圧VC2を保持する。8は第1の整流ダイオードであ
り、アノードをトランス6の第1の2次巻線6bの一端
に接続しカソードを第2のコンデンサ7を介してトラン
ス6の第1の2次巻線6bの他端に接続される。9はイ
ンダクタンス素子であり、10は第1の平滑コンデンサ
である。インダクタンス素子9と第1の平滑コンデンサ
10は直列接続され、第1の整流ダイオード8の両端に
接続される。第1の平滑コンデンサ10の両端は第1の
出力端子12a−12bに接続される。
【0029】第2の2次巻線6cは第2の整流ダイオー
ド14と第2の平滑コンデンサ15の直列回路が接続さ
れ、第2の平滑コンデンサ15の両端は第2の出力端子
16a−16bに接続される。
ド14と第2の平滑コンデンサ15の直列回路が接続さ
れ、第2の平滑コンデンサ15の両端は第2の出力端子
16a−16bに接続される。
【0030】20は抵抗器であり、一端を出力端子16
aに接続し他端を抵抗器21に接続している。21は抵
抗器であり、一端を抵抗器20に接続し他端を出力端子
16bに接続している。22は基準電圧であり、正側を
誤差増幅器23の非反転入力端子に接続し負側を出力端
子16bに接続している。23は誤差増幅器であり、非
反転入力端子を基準電圧22の正側に接続し、反転入力
端子を抵抗器20と抵抗器21の接続点に接続し、出力
端子をパルス幅制御回路24の入力に接続している。出
力端子12bと出力端子16bはアースに接続されてい
る。第2の平滑コンデンサ15の両端電圧を抵抗器20
と抵抗器21で分圧し、抵抗器21の両端に発生する電
圧と基準電圧22を誤差増幅器23で比較し、その誤差
が零となるように第1のスイッチング素子31のオンオ
フ制御がパルス幅制御回路24により行われ、第2の平
滑コンデンサ15の両端電圧は基準電圧22に対する分
圧比で決まる設定値に安定化される。抵抗器20と抵抗
器21と基準電圧22と誤差増幅器23とパルス幅制御
回路24とで制御手段17を構成する。
aに接続し他端を抵抗器21に接続している。21は抵
抗器であり、一端を抵抗器20に接続し他端を出力端子
16bに接続している。22は基準電圧であり、正側を
誤差増幅器23の非反転入力端子に接続し負側を出力端
子16bに接続している。23は誤差増幅器であり、非
反転入力端子を基準電圧22の正側に接続し、反転入力
端子を抵抗器20と抵抗器21の接続点に接続し、出力
端子をパルス幅制御回路24の入力に接続している。出
力端子12bと出力端子16bはアースに接続されてい
る。第2の平滑コンデンサ15の両端電圧を抵抗器20
と抵抗器21で分圧し、抵抗器21の両端に発生する電
圧と基準電圧22を誤差増幅器23で比較し、その誤差
が零となるように第1のスイッチング素子31のオンオ
フ制御がパルス幅制御回路24により行われ、第2の平
滑コンデンサ15の両端電圧は基準電圧22に対する分
圧比で決まる設定値に安定化される。抵抗器20と抵抗
器21と基準電圧22と誤差増幅器23とパルス幅制御
回路24とで制御手段17を構成する。
【0031】以上のように構成されたスイッチング電源
装置について、以下にその動作を図2の各部動作波形を
参照しながら説明する。
装置について、以下にその動作を図2の各部動作波形を
参照しながら説明する。
【0032】図2において(a)は制御手段17の第1
のスイッチング素子31の駆動パルス波形VG1を示して
おり、(b)は制御手段17の第2のスイッチング素子
41の駆動パルス波形VG2を示しており、(c)はトラ
ンス6の1次巻線6aの電流波形IPを示しており、
(d)は第1のスイッチング手段3に印加される電圧波
形VDを示しており、(e)は第1の整流ダイオード8
を流れる電流波形IS1を示しており、(f)は第1の整
流ダイオード8に印加される電圧波形VS1を示してお
り、(g)は第2の整流ダイオード14を流れる電流波
形IS2を示しており、(h)は第2の整流ダイオード1
4に印加される電圧波形VS2を示している。
のスイッチング素子31の駆動パルス波形VG1を示して
おり、(b)は制御手段17の第2のスイッチング素子
41の駆動パルス波形VG2を示しており、(c)はトラ
ンス6の1次巻線6aの電流波形IPを示しており、
(d)は第1のスイッチング手段3に印加される電圧波
形VDを示しており、(e)は第1の整流ダイオード8
を流れる電流波形IS1を示しており、(f)は第1の整
流ダイオード8に印加される電圧波形VS1を示してお
り、(g)は第2の整流ダイオード14を流れる電流波
形IS2を示しており、(h)は第2の整流ダイオード1
4に印加される電圧波形VS2を示している。
【0033】動作状態の時間的変化を示すためt0〜t4
を図中に記している。時刻t1で制御手段17のオン信
号により第1のスイッチング素子31がオンし同時に第
2のスイッチング素子41がオフすると、トランス6の
1次巻線6aに電圧VIN−V C1が印加される。この時ト
ランス6の第1の2次巻線6bに電圧(VIN−VC1)×
nが発生し第1の整流ダイオード8をターンオフする。
インダクタンス素子9には、電圧(VIN−VC1)×n+
VC2−VC3が印加され、インダクタンス素子9を流れる
電流は直線状に増加する。同時にトランス6の第2の2
次巻線6cに(VIN−VC1)×mが発生し第2の整流ダ
イオード14をターンオフする。トランス6の1次巻線
6aの電流iPはトランス6の励磁電流と第1の2次巻
線6bを流れる電流の1次側換算電流の和となるために
直線状に増加し、トランス6およびインダクタンス素子
9に励磁エネルギーが蓄積される。
を図中に記している。時刻t1で制御手段17のオン信
号により第1のスイッチング素子31がオンし同時に第
2のスイッチング素子41がオフすると、トランス6の
1次巻線6aに電圧VIN−V C1が印加される。この時ト
ランス6の第1の2次巻線6bに電圧(VIN−VC1)×
nが発生し第1の整流ダイオード8をターンオフする。
インダクタンス素子9には、電圧(VIN−VC1)×n+
VC2−VC3が印加され、インダクタンス素子9を流れる
電流は直線状に増加する。同時にトランス6の第2の2
次巻線6cに(VIN−VC1)×mが発生し第2の整流ダ
イオード14をターンオフする。トランス6の1次巻線
6aの電流iPはトランス6の励磁電流と第1の2次巻
線6bを流れる電流の1次側換算電流の和となるために
直線状に増加し、トランス6およびインダクタンス素子
9に励磁エネルギーが蓄積される。
【0034】時刻t2で制御手段17のオフ信号で第1
のスイッチング素子31がオフすると、第1のスイッチ
ング素子31を流れていた電流は第2のダイオード42
をターンオンさせる。同時に制御手段17のオン信号で
第2のスイッチング素子41がオンするが、オン電流が
第2のダイオード42を流れても第2のスイッチング素
子41を流れても動作に変化はない。第2のダイオード
42または第2のスイッチング素子41がオンするとト
ランス6の1次巻線6aに第1のコンデンサ5に保持さ
れている直流電圧VC1が印加され、同時にトランス6の
第1の2次巻線6bに電圧VC1×nが発生し、第1の整
流ダイオード8を順バイアスし、オンとする。第1の整
流ダイオード8の電流IS1は、トランスの漏れインダク
タンスの影響でゼロから増加し、第1の2次巻線6bの
電流は次第に減少する。同時にトランス6の第2の2次
巻線6cに電圧VC1×mが発生し、第2の整流ダイオー
ド14を順バイアスし、オンとする。1次巻線6aの電
流はトランス6の励磁電流減少と第1の2次巻線6bの
電流減少と第2の2次巻線6cの電流増加に伴い、正の
値から次第に減少し負の電流となる。第1の整流ダイオ
ード10はオンであるために、インダクタンス素子9に
は逆向きに第1の平滑コンデンサ10の両端電圧VC3が
印加される。第2のスイッチング素子41に負電流が流
れているときに制御手段17のオフ信号により第2のス
イッチング素子41がターンオフすると、トランス6の
漏れインダクタンスの働きで、負の電流は連続となるた
めに、第1のダイオード32をオンとする。同時に制御
手段17のオン信号により第1のスイッチング素子31
がオンとなるが第1のスイッチング手段3を流れる電流
が第1のスイッチング素子31を流れても第1のダイオ
ード32を流れても動作に変化は生じない。第1のスイ
ッチング素子31がオンし同時に第2のスイッチング素
子41がオフすると、トランス6の1次巻線6aに電圧
VIN−VC1が印加される。トランス6の第1の2次巻線
6bには、第1の整流ダイオード8をオンとする電流が
流れているが、急激に減少してゼロとなり、第1の整流
ダイオード8はオフし、同様に第2の整流ダイオード1
4もオフする。1次巻線6aの電流は、第1の2次巻線
6bの電流増加および第2の2次巻線6cの電流減少に
伴い増加する。第1の整流ダイオード8がオフすると、
インダクタンス素子9に、電圧(VIN−VC1)×n+V
C2−VC3が印加され、トランス6とインダクタンス素子
9に励磁エネルギーが蓄積される。この動作を繰り返
す。
のスイッチング素子31がオフすると、第1のスイッチ
ング素子31を流れていた電流は第2のダイオード42
をターンオンさせる。同時に制御手段17のオン信号で
第2のスイッチング素子41がオンするが、オン電流が
第2のダイオード42を流れても第2のスイッチング素
子41を流れても動作に変化はない。第2のダイオード
42または第2のスイッチング素子41がオンするとト
ランス6の1次巻線6aに第1のコンデンサ5に保持さ
れている直流電圧VC1が印加され、同時にトランス6の
第1の2次巻線6bに電圧VC1×nが発生し、第1の整
流ダイオード8を順バイアスし、オンとする。第1の整
流ダイオード8の電流IS1は、トランスの漏れインダク
タンスの影響でゼロから増加し、第1の2次巻線6bの
電流は次第に減少する。同時にトランス6の第2の2次
巻線6cに電圧VC1×mが発生し、第2の整流ダイオー
ド14を順バイアスし、オンとする。1次巻線6aの電
流はトランス6の励磁電流減少と第1の2次巻線6bの
電流減少と第2の2次巻線6cの電流増加に伴い、正の
値から次第に減少し負の電流となる。第1の整流ダイオ
ード10はオンであるために、インダクタンス素子9に
は逆向きに第1の平滑コンデンサ10の両端電圧VC3が
印加される。第2のスイッチング素子41に負電流が流
れているときに制御手段17のオフ信号により第2のス
イッチング素子41がターンオフすると、トランス6の
漏れインダクタンスの働きで、負の電流は連続となるた
めに、第1のダイオード32をオンとする。同時に制御
手段17のオン信号により第1のスイッチング素子31
がオンとなるが第1のスイッチング手段3を流れる電流
が第1のスイッチング素子31を流れても第1のダイオ
ード32を流れても動作に変化は生じない。第1のスイ
ッチング素子31がオンし同時に第2のスイッチング素
子41がオフすると、トランス6の1次巻線6aに電圧
VIN−VC1が印加される。トランス6の第1の2次巻線
6bには、第1の整流ダイオード8をオンとする電流が
流れているが、急激に減少してゼロとなり、第1の整流
ダイオード8はオフし、同様に第2の整流ダイオード1
4もオフする。1次巻線6aの電流は、第1の2次巻線
6bの電流増加および第2の2次巻線6cの電流減少に
伴い増加する。第1の整流ダイオード8がオフすると、
インダクタンス素子9に、電圧(VIN−VC1)×n+V
C2−VC3が印加され、トランス6とインダクタンス素子
9に励磁エネルギーが蓄積される。この動作を繰り返
す。
【0035】第1のスイッチング手段3のオン期間をT
ON、オフ期間をTOFFとすると、トランス6のリセット
条件により (VIN−VC1)×TON=VC1×TOFF が成り立ちインダクタンス素子9のリセット条件から、
t3〜t4(t0〜t1)の期間は短いので無視すると {(VIN−VC1)×n+VC2−VC3}×TON=VC3×T
OFF となる。電圧VC1と電圧VC2および電圧VC1と電圧VO2
の関係は VC1×n=VC2 VC1×m=VO2 となり、また電圧VC1と電圧VC2を求めると VC1=δ×VIN VC2=δ×VIN×n であるから、電圧VC3およびVO2は VC3=δ×VIN×n VO2=δ×VIN×m となり、第1のスイッチング素子31および第2のスイ
ッチング素子41のオンオフ比により第1の平滑コンデ
ンサ10の両端電圧VC3および第2の出力端子の端子電
圧VO2が制御できる。t3〜t4(t0〜t1)を考慮する
と、電圧VC3およびVO2が低くなるが、その分δを大き
くすることで所定の電圧を得ることができる。
ON、オフ期間をTOFFとすると、トランス6のリセット
条件により (VIN−VC1)×TON=VC1×TOFF が成り立ちインダクタンス素子9のリセット条件から、
t3〜t4(t0〜t1)の期間は短いので無視すると {(VIN−VC1)×n+VC2−VC3}×TON=VC3×T
OFF となる。電圧VC1と電圧VC2および電圧VC1と電圧VO2
の関係は VC1×n=VC2 VC1×m=VO2 となり、また電圧VC1と電圧VC2を求めると VC1=δ×VIN VC2=δ×VIN×n であるから、電圧VC3およびVO2は VC3=δ×VIN×n VO2=δ×VIN×m となり、第1のスイッチング素子31および第2のスイ
ッチング素子41のオンオフ比により第1の平滑コンデ
ンサ10の両端電圧VC3および第2の出力端子の端子電
圧VO2が制御できる。t3〜t4(t0〜t1)を考慮する
と、電圧VC3およびVO2が低くなるが、その分δを大き
くすることで所定の電圧を得ることができる。
【0036】この構成においても第1の従来例における
スパイク状の短絡電流およびスパイク電圧の発生を防ぎ
効率の改善、ノイズの発生を抑える特徴は失われない。
よって、多出力仕様において、出力軽負荷時におけるス
パイク電圧のピーク値での2次側の平滑コンデンサの充
電もなくり、レギュレーション特性が改善される。図3
の(a)は第1の出力端子12a−12bの端子電流I
O1の変化に伴う第2の出力端子の端子電圧VO2の変化に
ついて、第2の従来例におけるスイッチング電源装置の
場合と本発明の第1の実施例におけるスイッチング電源
装置の場合とを比較しており、(b)は第2の出力端子
16a−16bの端子電流IO2の変化に伴う第2の出力
端子の端子電圧VO2の変化について、第2の従来例にお
けるスイッチング電源装置の場合と本発明の第1の実施
例におけるスイッチング電源装置の場合とを比較してい
るが、本発明の第1の実施例におけるスイッチング電源
装置は、第2の従来例におけるスイッチング電源装置に
比べて(a),(b)いずれの場合も出力軽負荷時のレ
ギュレーション特性が改善されている。また、トランス
には第2の平滑コンデンサの両端から得られる出力(フ
ライバック出力)に対応したエネルギーが蓄積するが、
第1の平滑コンデンサからの出力(フォワード出力)は
蓄積しないために、トランスのストレスが減少しトラン
スの小型化と低損失化ができる。従って、多出力仕様に
おいて、高電圧小電流出力にはフライバック出力から供
給する回路を用い、低電圧大電流出力にはフォワード出
力から供給する回路を用いるように使い分けることによ
って全体の効率を向上することができる。
スパイク状の短絡電流およびスパイク電圧の発生を防ぎ
効率の改善、ノイズの発生を抑える特徴は失われない。
よって、多出力仕様において、出力軽負荷時におけるス
パイク電圧のピーク値での2次側の平滑コンデンサの充
電もなくり、レギュレーション特性が改善される。図3
の(a)は第1の出力端子12a−12bの端子電流I
O1の変化に伴う第2の出力端子の端子電圧VO2の変化に
ついて、第2の従来例におけるスイッチング電源装置の
場合と本発明の第1の実施例におけるスイッチング電源
装置の場合とを比較しており、(b)は第2の出力端子
16a−16bの端子電流IO2の変化に伴う第2の出力
端子の端子電圧VO2の変化について、第2の従来例にお
けるスイッチング電源装置の場合と本発明の第1の実施
例におけるスイッチング電源装置の場合とを比較してい
るが、本発明の第1の実施例におけるスイッチング電源
装置は、第2の従来例におけるスイッチング電源装置に
比べて(a),(b)いずれの場合も出力軽負荷時のレ
ギュレーション特性が改善されている。また、トランス
には第2の平滑コンデンサの両端から得られる出力(フ
ライバック出力)に対応したエネルギーが蓄積するが、
第1の平滑コンデンサからの出力(フォワード出力)は
蓄積しないために、トランスのストレスが減少しトラン
スの小型化と低損失化ができる。従って、多出力仕様に
おいて、高電圧小電流出力にはフライバック出力から供
給する回路を用い、低電圧大電流出力にはフォワード出
力から供給する回路を用いるように使い分けることによ
って全体の効率を向上することができる。
【0037】尚、第1のスイッチング手段3のターンオ
ン直前の第1および第2のスイッチング手段3と4の寄
生容量とトランス6の分布容量の放電はトランス6の漏
れインダクタンスによるとしたが、トランス6の1次巻
線6aまたは第1の2次巻線6bに直列にインダクタン
ス素子を直列に接続し、放電エネルギーを大きくするこ
ともできるのは言うまでもない。またトランス6のイン
ダクタンス値を小さくして、トランス6を逆励磁させる
ことにより第1および第2のスイッチング手段3と4の
寄生容量とトランス6の分布容量の放電の補助をさせる
こともできる。またスイッチング手段に印加される電圧
は入力電圧VINで、トランス6の直流励磁分は、第2の
出力端子からの出力のみによるもので直流励磁分は第2
の従来例に示したものより小さくなり、高効率、低ノイ
ズで、高周波化が可能なスイッチング電源装置を実現で
きる。また本方式では第1の整流ダイオードと第2の2
次巻線を流れる電流波形をほぼ相似となるように各巻線
のリーケージインダクタンスまたは第2のコンデンサま
たは第2の平滑コンデンサを調整することで、レギュレ
ーション特性を改善することができる。また、第1のコ
ンデンサまたは第2のコンデンサ、トランスのリーケー
ジインダクタンス、第2の平滑コンデンサのキャパシタ
ンス、インダクタンスを調整することで整流ダイオード
の電流を正弦波状とし、零電流ターンオフさせた時と全
く同様な効果が得られる。
ン直前の第1および第2のスイッチング手段3と4の寄
生容量とトランス6の分布容量の放電はトランス6の漏
れインダクタンスによるとしたが、トランス6の1次巻
線6aまたは第1の2次巻線6bに直列にインダクタン
ス素子を直列に接続し、放電エネルギーを大きくするこ
ともできるのは言うまでもない。またトランス6のイン
ダクタンス値を小さくして、トランス6を逆励磁させる
ことにより第1および第2のスイッチング手段3と4の
寄生容量とトランス6の分布容量の放電の補助をさせる
こともできる。またスイッチング手段に印加される電圧
は入力電圧VINで、トランス6の直流励磁分は、第2の
出力端子からの出力のみによるもので直流励磁分は第2
の従来例に示したものより小さくなり、高効率、低ノイ
ズで、高周波化が可能なスイッチング電源装置を実現で
きる。また本方式では第1の整流ダイオードと第2の2
次巻線を流れる電流波形をほぼ相似となるように各巻線
のリーケージインダクタンスまたは第2のコンデンサま
たは第2の平滑コンデンサを調整することで、レギュレ
ーション特性を改善することができる。また、第1のコ
ンデンサまたは第2のコンデンサ、トランスのリーケー
ジインダクタンス、第2の平滑コンデンサのキャパシタ
ンス、インダクタンスを調整することで整流ダイオード
の電流を正弦波状とし、零電流ターンオフさせた時と全
く同様な効果が得られる。
【0038】(実施例2)以下本発明の第2の実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。図4は本発明の
第2の実施例におけるスイッチング電源装置の構成を示
すものである。図4において図1と同じものは同一の符
号を記し説明は省略する。
ついて、図面を参照しながら説明する。図4は本発明の
第2の実施例におけるスイッチング電源装置の構成を示
すものである。図4において図1と同じものは同一の符
号を記し説明は省略する。
【0039】図4において、1は入力直流電源である。
2a−2bは入力端子であり、入力直流電源1が接続さ
れる。31は第1のスイッチング素子であり、41は第
2のスイッチング素子であり、入力端子2a−2bに直
列に接続される。32は第1のダイオードであり、第1
のスイッチング素子31と前記第1のダイオード32で
第1のスイッチング手段3を構成する。42は第2のダ
イオードであり、第2のスイッチング素子41と第2の
ダイオード42で第2のスイッチング手段4を構成す
る。5は第1のコンデンサである。6はトランスであり
1次巻線6aと第1の2次巻線6bと第2の2次巻線6
cを有し、前記1次巻線6aと前記第1の2次巻線6b
の巻数比を1:nとし、1次巻線6aと第2の2次巻線
6cの巻数比を1:mとして、前記トランスの1次巻線
6aはコンデンサ5を介して第2のスイッチング手段4
の両端に接続される。7は第2のコンデンサである。8
は第1の整流ダイオードであり、アノードをトランス6
の第1の2次巻線6bの一端に接続しカソードを前記第
2のコンデンサ7を介してトランス6の第1の2次巻線
6bの他端に接続される。9はインダクタンス素子であ
り、10は第1の平滑コンデンサである。インダクタン
ス素子9と第1の平滑コンデンサ10は直列接続され、
第1の整流ダイオード8の両端に接続される。11は三
端子レギュレータで、出力切り替えスイッチ手段13が
オンする時に生じる第1の平滑コンデンサ10の電圧降
下の影響を排除すべく設けられており、第1の平滑コン
デンサ10の両端は前記三端子レギュレータ11を介し
て第1の出力端子12a−12bに接続される。
2a−2bは入力端子であり、入力直流電源1が接続さ
れる。31は第1のスイッチング素子であり、41は第
2のスイッチング素子であり、入力端子2a−2bに直
列に接続される。32は第1のダイオードであり、第1
のスイッチング素子31と前記第1のダイオード32で
第1のスイッチング手段3を構成する。42は第2のダ
イオードであり、第2のスイッチング素子41と第2の
ダイオード42で第2のスイッチング手段4を構成す
る。5は第1のコンデンサである。6はトランスであり
1次巻線6aと第1の2次巻線6bと第2の2次巻線6
cを有し、前記1次巻線6aと前記第1の2次巻線6b
の巻数比を1:nとし、1次巻線6aと第2の2次巻線
6cの巻数比を1:mとして、前記トランスの1次巻線
6aはコンデンサ5を介して第2のスイッチング手段4
の両端に接続される。7は第2のコンデンサである。8
は第1の整流ダイオードであり、アノードをトランス6
の第1の2次巻線6bの一端に接続しカソードを前記第
2のコンデンサ7を介してトランス6の第1の2次巻線
6bの他端に接続される。9はインダクタンス素子であ
り、10は第1の平滑コンデンサである。インダクタン
ス素子9と第1の平滑コンデンサ10は直列接続され、
第1の整流ダイオード8の両端に接続される。11は三
端子レギュレータで、出力切り替えスイッチ手段13が
オンする時に生じる第1の平滑コンデンサ10の電圧降
下の影響を排除すべく設けられており、第1の平滑コン
デンサ10の両端は前記三端子レギュレータ11を介し
て第1の出力端子12a−12bに接続される。
【0040】第2の2次巻線6cは第2の整流ダイオー
ド14と第2の平滑コンデンサ15の直列回路が接続さ
れ、第2の平滑コンデンサ15の両端は第2の出力端子
16a−16bに接続される。出力切り替えスイッチ手
段13は外部信号によりオンオフされ、オンの時は第2
の出力端子16a−16bに出力電圧を供給し、オフの
時は第2の出力端子16a−16bに出力電圧を供給し
ない。
ド14と第2の平滑コンデンサ15の直列回路が接続さ
れ、第2の平滑コンデンサ15の両端は第2の出力端子
16a−16bに接続される。出力切り替えスイッチ手
段13は外部信号によりオンオフされ、オンの時は第2
の出力端子16a−16bに出力電圧を供給し、オフの
時は第2の出力端子16a−16bに出力電圧を供給し
ない。
【0041】19は抵抗器であり、一端を出力端子16
aに接続し他端を抵抗器20に接続している。20は抵
抗器であり、一端を抵抗器19に接続し他端を抵抗器2
1に接続している。21は抵抗器であり、一端を抵抗器
20に接続し他端を出力端子16bに接続している。1
8はスイッチ手段であり、外部信号によりオンオフさ
れ、一端を第1の整流ダイオード8と第1の平滑コンデ
ンサ10の接続点に接続し他端を抵抗器19と抵抗器2
0の接続点に接続している。22は基準電圧であり、正
側を誤差増幅器23の非反転入力端子に接続し負側を出
力端子16bに接続している。23は誤差増幅器であ
り、非反転入力端子を基準電圧22の正側に接続し、反
転入力端子を抵抗器20と抵抗器21の接続点に接続
し、出力端子をパルス幅制御回路24の入力に接続して
いる。出力端子12bと出力端子16bはアースに接続
されている。出力切り替えスイッチ手段13がオンの時
は、スイッチ手段18はオフしていて第2の平滑コンデ
ンサ15の両端電圧を抵抗器19と抵抗器20と抵抗器
21で分圧し、抵抗器21の両端に発生する電圧と基準
電圧22を誤差増幅器23で比較し、その誤差が零とな
るように第1のスイッチング素子31のオンオフ制御が
パルス幅制御回路24により行われ、第2の平滑コンデ
ンサ15の両端電圧は基準電圧22に対する分圧比で決
まる設定値に安定化される。出力切り替えスイッチ手段
13がオフの時は、スイッチ手段18はオンしていて第
1の平滑コンデンサ10の両端電圧VC3を抵抗器20と
抵抗器21で分圧し、抵抗器21の両端に発生する電圧
と基準電圧22を誤差増幅器23で比較し、その誤差が
零となるように第1のスイッチング素子31のオンオフ
制御がパルス幅制御回路24により行われ、第1の平滑
コンデンサ10の両端電圧VC3は基準電圧22に対する
分圧比で決まる設定値に安定化される。抵抗器19と抵
抗器20と抵抗器21と基準電圧22と誤差増幅器23
とパルス幅制御回路24とスイッチ手段18とで制御手
段17を構成する。
aに接続し他端を抵抗器20に接続している。20は抵
抗器であり、一端を抵抗器19に接続し他端を抵抗器2
1に接続している。21は抵抗器であり、一端を抵抗器
20に接続し他端を出力端子16bに接続している。1
8はスイッチ手段であり、外部信号によりオンオフさ
れ、一端を第1の整流ダイオード8と第1の平滑コンデ
ンサ10の接続点に接続し他端を抵抗器19と抵抗器2
0の接続点に接続している。22は基準電圧であり、正
側を誤差増幅器23の非反転入力端子に接続し負側を出
力端子16bに接続している。23は誤差増幅器であ
り、非反転入力端子を基準電圧22の正側に接続し、反
転入力端子を抵抗器20と抵抗器21の接続点に接続
し、出力端子をパルス幅制御回路24の入力に接続して
いる。出力端子12bと出力端子16bはアースに接続
されている。出力切り替えスイッチ手段13がオンの時
は、スイッチ手段18はオフしていて第2の平滑コンデ
ンサ15の両端電圧を抵抗器19と抵抗器20と抵抗器
21で分圧し、抵抗器21の両端に発生する電圧と基準
電圧22を誤差増幅器23で比較し、その誤差が零とな
るように第1のスイッチング素子31のオンオフ制御が
パルス幅制御回路24により行われ、第2の平滑コンデ
ンサ15の両端電圧は基準電圧22に対する分圧比で決
まる設定値に安定化される。出力切り替えスイッチ手段
13がオフの時は、スイッチ手段18はオンしていて第
1の平滑コンデンサ10の両端電圧VC3を抵抗器20と
抵抗器21で分圧し、抵抗器21の両端に発生する電圧
と基準電圧22を誤差増幅器23で比較し、その誤差が
零となるように第1のスイッチング素子31のオンオフ
制御がパルス幅制御回路24により行われ、第1の平滑
コンデンサ10の両端電圧VC3は基準電圧22に対する
分圧比で決まる設定値に安定化される。抵抗器19と抵
抗器20と抵抗器21と基準電圧22と誤差増幅器23
とパルス幅制御回路24とスイッチ手段18とで制御手
段17を構成する。
【0042】以上のように構成されたスイッチング電源
装置について、以下にその動作を説明する。
装置について、以下にその動作を説明する。
【0043】本発明のスイッチング電源装置について、
出力切り替えスイッチ13がオンの時は第1の実施例と
等しくなり、出力切り替えスイッチ13がオフの時は等
価的に第1の従来例と等しくなる。
出力切り替えスイッチ13がオンの時は第1の実施例と
等しくなり、出力切り替えスイッチ13がオフの時は等
価的に第1の従来例と等しくなる。
【0044】次に、出力切り替えスイッチ手段13の状
態がオフからオンに遷移する時の動作について図5を参
照しながら説明する。
態がオフからオンに遷移する時の動作について図5を参
照しながら説明する。
【0045】図5は図4の出力切り替えスイッチ手段1
3の状態がオフからオンに遷移する時の各部動作波形を
示しており、(a)は出力切り替えスイッチ手段13の
状態を示しており、(b)はスイッチ手段18の状態を
示しており、(c)は第2の出力端子16a−16bの
電圧波形VO2を示しており、(d)は第2のコンデンサ
の両端電圧波形VC2を示しており、(e)は第1の平滑
コンデンサ10の両端電圧波形VC3を示しており、
(f)は第1の出力端子12a−12bの電圧波形VO1
を示している。動作状態の時間変化を示すためt1〜t5
を図中に記している。
3の状態がオフからオンに遷移する時の各部動作波形を
示しており、(a)は出力切り替えスイッチ手段13の
状態を示しており、(b)はスイッチ手段18の状態を
示しており、(c)は第2の出力端子16a−16bの
電圧波形VO2を示しており、(d)は第2のコンデンサ
の両端電圧波形VC2を示しており、(e)は第1の平滑
コンデンサ10の両端電圧波形VC3を示しており、
(f)は第1の出力端子12a−12bの電圧波形VO1
を示している。動作状態の時間変化を示すためt1〜t5
を図中に記している。
【0046】時刻t1で出力切り替えスイッチ手段13
がオフからオンに遷移し、第1のスイッチング素子31
がターンオフ、第2のスイッチング素子41がターンオ
ンすると、第2の平滑コンデンサ15への充電が開始さ
れるが、第2の平滑コンデンサ15には電荷が零の状態
から、第1のコンデンサ5の電圧によりトランスの1次
巻線6aと第2の2次巻線6cを介して充電される。同
様に第1の2次巻線6bにも電圧が発生しないため、第
2のコンデンサ7も充電されず、インダクタンス素子9
の電流により放電されるために、その印加電圧VC2は次
第に減少する。
がオフからオンに遷移し、第1のスイッチング素子31
がターンオフ、第2のスイッチング素子41がターンオ
ンすると、第2の平滑コンデンサ15への充電が開始さ
れるが、第2の平滑コンデンサ15には電荷が零の状態
から、第1のコンデンサ5の電圧によりトランスの1次
巻線6aと第2の2次巻線6cを介して充電される。同
様に第1の2次巻線6bにも電圧が発生しないため、第
2のコンデンサ7も充電されず、インダクタンス素子9
の電流により放電されるために、その印加電圧VC2は次
第に減少する。
【0047】時刻t2で第2の平滑コンデンサ15の電
圧が上昇し、第2のコンデンサ7の電圧が減少し、その
値が等しくなると第2のコンデンサ7の充電が開始され
るために第2のコンデンサ7の電圧は上昇しはじめ、次
第に定常に至る。
圧が上昇し、第2のコンデンサ7の電圧が減少し、その
値が等しくなると第2のコンデンサ7の充電が開始され
るために第2のコンデンサ7の電圧は上昇しはじめ、次
第に定常に至る。
【0048】時刻t3でスイッチ手段18をオフして第
1の平滑コンデンサ10の両端電圧VC3の電圧制御から
第2の出力端子16a−16bの出力電圧VO2の電圧制
御に切り替えると、第2の出力端子16a−16bの出
力電圧VO2の安定化が開始される。
1の平滑コンデンサ10の両端電圧VC3の電圧制御から
第2の出力端子16a−16bの出力電圧VO2の電圧制
御に切り替えると、第2の出力端子16a−16bの出
力電圧VO2の安定化が開始される。
【0049】インダクタンス素子9に印加される電圧
は、第2のコンデンサ7の充電が開始される前は安定状
態よりも大きくなる。通常の制御では保護回路の動作よ
り、第2の平滑コンデンサ15の充電電流が制限される
ようにデューティ比を変化させるために、インダクタン
ス素子9の電流の変動は小さい。従って第1の平滑コン
デンサ10の電圧変動は小さい。
は、第2のコンデンサ7の充電が開始される前は安定状
態よりも大きくなる。通常の制御では保護回路の動作よ
り、第2の平滑コンデンサ15の充電電流が制限される
ようにデューティ比を変化させるために、インダクタン
ス素子9の電流の変動は小さい。従って第1の平滑コン
デンサ10の電圧変動は小さい。
【0050】このことから本発明のスイッチング電源装
置は、従来のスイッチング電源装置に比べて第1の平滑
コンデンサ10への充電が連続して行なわれるので、第
1の平滑コンデンサ10の両端電圧の変動が少ない。従
って三端子レギュレータ11の入力電圧を小さく設定で
きるため、三端子レギュレータ11の損失を小さくでき
る。
置は、従来のスイッチング電源装置に比べて第1の平滑
コンデンサ10への充電が連続して行なわれるので、第
1の平滑コンデンサ10の両端電圧の変動が少ない。従
って三端子レギュレータ11の入力電圧を小さく設定で
きるため、三端子レギュレータ11の損失を小さくでき
る。
【0051】なお、本実施例では2出力の場合のみを示
したが、2出力以上の場合も同様であることは言うまで
もない。
したが、2出力以上の場合も同様であることは言うまで
もない。
【0052】
【発明の効果】以上のように第1の本発明では、トラン
スの漏れインダクタンスに起因する第1のスイッチング
素子および第2のスイッチング素子のターンオフ時のス
パイク電圧が第1のダイオードおよび第2のダイオード
がターンオンする事により効果的に第1のコンデンサお
よび入力直流電源に吸収され、スパイク電圧の発生がな
い。よって、多出力仕様において、出力軽負荷時におけ
るスパイク電圧のピーク値での2次側の平滑コンデンサ
の充電もなくなるため、レギュレーション特性及び効率
の改善、ノイズの発生を抑えることが可能である。さら
に、トランスには第2の平滑コンデンサの両端から得ら
れる出力(フライバック出力)に対応したエネルギーが
蓄積するが、第1の平滑コンデンサからの出力(フォワ
ード出力)は蓄積しないために、トランスのストレスが
減少しトランスの小型化と低損失化ができる。従って、
多出力仕様において、高電圧小電流出力にはフライバッ
ク出力から供給する回路用い、低電圧大電流出力にはフ
ォワード出力から供給する回路を用いるように使い分け
ることによって全体の効率を向上することができる。
スの漏れインダクタンスに起因する第1のスイッチング
素子および第2のスイッチング素子のターンオフ時のス
パイク電圧が第1のダイオードおよび第2のダイオード
がターンオンする事により効果的に第1のコンデンサお
よび入力直流電源に吸収され、スパイク電圧の発生がな
い。よって、多出力仕様において、出力軽負荷時におけ
るスパイク電圧のピーク値での2次側の平滑コンデンサ
の充電もなくなるため、レギュレーション特性及び効率
の改善、ノイズの発生を抑えることが可能である。さら
に、トランスには第2の平滑コンデンサの両端から得ら
れる出力(フライバック出力)に対応したエネルギーが
蓄積するが、第1の平滑コンデンサからの出力(フォワ
ード出力)は蓄積しないために、トランスのストレスが
減少しトランスの小型化と低損失化ができる。従って、
多出力仕様において、高電圧小電流出力にはフライバッ
ク出力から供給する回路用い、低電圧大電流出力にはフ
ォワード出力から供給する回路を用いるように使い分け
ることによって全体の効率を向上することができる。
【0053】また、第2の本発明では、出力切り替えス
イッチ手段がオフからオンに遷移して、第1のスイッチ
ング手段がターンオフすると、従来のスイッチング電源
装置と同じ理由で第1の2次巻線の出力電圧は小さくな
り、第2のコンデンサへの充電が遮断され、第2のコン
デンサの両端電圧VC2は降下し始める。第1のコンデン
サの電圧は、第2のスイッチング手段がオンしている時
に第2の平滑コンデンサの充電のために一旦減少し、ト
ランスの第1の2次巻線に発生する電圧は増加する。第
2のコンデンサは、インダクタンス素子により放電さ
れ、第1の2次巻線からの充電はないので次第に減少す
るが、トランスの第1の2次巻線に発生する電圧の増加
分が大きいために、第1のスイッチング手段がオンの時
にインダクタンス素子に印加される電圧は、常に定常状
態よりも大きくなる。制御手段により第1のスイッチン
グ手段と第2のスイッチング手段のオンオフ比が変化し
ても、インダクタンス素子に印加される電圧は零になら
ないので、インダクタンス素子の電流の減少は小さくな
り、その結果、第1の平滑コンデンサの電圧変動は従来
のスイッチング電源装置の場合に比べて少なくなり、第
1の平滑コンデンサの両端電圧は小さく設定できるため
に三端子レギュレータの損失を小さくできる。
イッチ手段がオフからオンに遷移して、第1のスイッチ
ング手段がターンオフすると、従来のスイッチング電源
装置と同じ理由で第1の2次巻線の出力電圧は小さくな
り、第2のコンデンサへの充電が遮断され、第2のコン
デンサの両端電圧VC2は降下し始める。第1のコンデン
サの電圧は、第2のスイッチング手段がオンしている時
に第2の平滑コンデンサの充電のために一旦減少し、ト
ランスの第1の2次巻線に発生する電圧は増加する。第
2のコンデンサは、インダクタンス素子により放電さ
れ、第1の2次巻線からの充電はないので次第に減少す
るが、トランスの第1の2次巻線に発生する電圧の増加
分が大きいために、第1のスイッチング手段がオンの時
にインダクタンス素子に印加される電圧は、常に定常状
態よりも大きくなる。制御手段により第1のスイッチン
グ手段と第2のスイッチング手段のオンオフ比が変化し
ても、インダクタンス素子に印加される電圧は零になら
ないので、インダクタンス素子の電流の減少は小さくな
り、その結果、第1の平滑コンデンサの電圧変動は従来
のスイッチング電源装置の場合に比べて少なくなり、第
1の平滑コンデンサの両端電圧は小さく設定できるため
に三端子レギュレータの損失を小さくできる。
【0054】また、第1の整流ダイオードと第2の2次
巻線を流れる電流波形をほぼ相似となるように各巻線の
リーケージインダクタンスまたは、第2のコンデンサま
たは第2の平滑コンデンサを調整することでレギュレー
ション特性を改善することができる。
巻線を流れる電流波形をほぼ相似となるように各巻線の
リーケージインダクタンスまたは、第2のコンデンサま
たは第2の平滑コンデンサを調整することでレギュレー
ション特性を改善することができる。
【図1】本発明の第1の実施例におけるスイッチング電
源装置を示す回路構成図
源装置を示す回路構成図
【図2】本発明の第1の実施例における動作説明図
【図3】本発明の第1の実施例における動作説明図
【図4】本発明の第2の実施例におけるスイッチング電
源装置を示す回路構成図
源装置を示す回路構成図
【図5】本発明の第2の実施例における動作説明図
【図6】第1の従来例におけるスイッチング電源装置を
示す回路構成図
示す回路構成図
【図7】第1の従来例におけるスイッチング電源装置の
動作説明図
動作説明図
【図8】第2の従来例におけるスイッチング電源装置を
示す回路構成図
示す回路構成図
【図9】第2の従来例におけるスイッチング電源装置の
動作説明図
動作説明図
【図10】第2の従来例におけるスイッチング電源装置
の動作説明図
の動作説明図
1 入力直流電源 2a−2b 入力端子 3 第1のスイッチング手段 31 第1のスイッチング素子 32 第1のダイオード 4 第2のスイッチング手段 41 第2のスイッチング素子 42 第2のダイオード 5 第1のコンデンサ 6 トランス 7 第2のコンデンサ 8 第1の整流ダイオード 9 インダクタンス素子 10 第1の平滑コンデンサ 11 三端子レギュレータ 12a−12b 第1の出力端子 13 出力切り替えスイッチ手段 14 第2の整流ダイオード 15 第2の平滑コンデンサ 16a−16b 第2の出力端子 17 制御手段 18 スイッチ手段 19 抵抗器 20 抵抗器 21 抵抗器 22 基準電圧 23 誤差増幅器 24 パルス幅制御回路
Claims (2)
- 【請求項1】少なくともオンオフを繰り返す第1のスイ
ッチング手段と、前記第1のスイッチング手段と交互に
オンオフを繰り返す第2のスイッチング手段の直列回路
を入力直流電源に接続し、前記第2のスイッチング手段
に並列に、1次巻線と2つ以上の2次巻線を有するトラ
ンスの1次巻線と、第1のコンデンサの直列回路を接続
し、前記トランスの第1の2次巻線に第2のコンデンサ
と第1の整流ダイオードの直列回路を接続し、前記第1
の整流ダイオードの両端に、インダクタンス素子と第1
の平滑コンデンサの直列回路を接続し、前記トランスの
第2の2次巻線に第2の整流ダイオードと第2の平滑コ
ンデンサの直列回路を接続し、少なくとも前記第1およ
び第2の平滑コンデンサの両端の電圧を出力に供給する
スイッチング電源装置。 - 【請求項2】少なくともオンオフを繰り返す第1のスイ
ッチング手段と、前記第1のスイッチング手段と交互に
オンオフを繰り返す第2のスイッチング手段の直列回路
を入力直流電源に接続し、前記第2のスイッチング手段
に並列に、1次巻線と2つ以上の2次巻線を有するトラ
ンスの1次巻線と、第1のコンデンサの直列回路を接続
し、前記トランスの第1の2次巻線に第2のコンデンサ
と第1の整流ダイオードの直列回路を接続し、前記第1
の整流ダイオードの両端に、インダクタンス素子と第1
の平滑コンデンサの直列回路を接続し、前記トランスの
第2の2次巻線に第2の整流ダイオードと第2の平滑コ
ンデンサの直列回路を接続し、前記トランスの第2の2
次巻線と前記第2の整流ダイオードとの間にスイッチ手
段を設け、少なくとも前記第1および第2の平滑コンデ
ンサの両端の電圧を出力に供給するスイッチング電源装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7230886A JPH0974753A (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | スイッチング電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7230886A JPH0974753A (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | スイッチング電源装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0974753A true JPH0974753A (ja) | 1997-03-18 |
Family
ID=16914853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7230886A Pending JPH0974753A (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | スイッチング電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0974753A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT511846A4 (de) * | 2011-11-15 | 2013-03-15 | Fachhochschule Technikum Wien | Kombinierter sperr-durchflusswandler mit nur einer diode |
-
1995
- 1995-09-08 JP JP7230886A patent/JPH0974753A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT511846A4 (de) * | 2011-11-15 | 2013-03-15 | Fachhochschule Technikum Wien | Kombinierter sperr-durchflusswandler mit nur einer diode |
| AT511846B1 (de) * | 2011-11-15 | 2013-03-15 | Fachhochschule Technikum Wien | Kombinierter sperr-durchflusswandler mit nur einer diode |
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