JPH10271814A - スイッチング電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は各種電子機器に使用されるスイッチ
ング電源装置に関するものであり、非制御出力の安定化
を目的とするものである。 【解決手段】 トランス３の第２の巻線３ｂ側に他のチ
ョークコイル１０と第２の平滑コンデンサ７からなる第
２の直列回路が並列接続された第３の整流手段１１と、
前記第３の整流手段と前記巻線３ｂと接続された第２の
整流手段からなる第３の直列回路を設け、前記第１巻線
と前記第１の平滑コンデンサの接続点を第１出力にする
とともに、前記他のチョークコイルと前記第２の平滑コ
ンデンサの接続点を非制御第２出力として、前記第２出
力への電力供給は制御された第１出力の電力供給動作に
関係なく行うことができるようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は民生用あるいは産業
用電子機器に利用され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】従来の多出力のスイッチング電源装置を
図９、図１０により説明する。

【０００３】図９は２出力のスイッチング電源装置の回
路構成図、図１０は同動作波形図である。同図による
と、１は制御された第１出力を得るためのチョッパー方
式降圧型コンバータで第１出力が一定電圧になるように
制御されたパルス入力電源２にチョークコイルとして働
くトランス３の第１巻線３ａと第１の平滑コンデンサ４
の直列回路と、第１巻線３ａに蓄積したエネルギーを制
御された第１出力へ放電するための第１の整流手段とし
てのダイオード５とを並列接続した構成からなり、第１
巻線３ａと第１の平滑コンデンサ４の接続点を制御され
た第１出力とし、トランス３の第２巻線３ｂと、第２の
整流手段としてのダイオード６と、第２の平滑コンデン
サ７の直列接続回路からなるコンデンサインプット型整
流平滑回路８を並列接続し、ダイオード６と第２の平滑
コンデンサ７の接続点を非制御第２出力とする構成とな
っている。

【０００４】上記構成における動作を図１０を用いて説
明する。図１０は図９の回路構成における各部の動作波
形を示し、図１０（ａ）はパルス入力電源２の電圧波形
を、図１０（ｂ）はトランス３の第１巻線３ａの印加電
圧波形を、図１０（ｃ）はトランス３の第１巻線３ａを
流れる電流波形を、図１０（ｄ）はトランス３の第２巻
線３ｂの両端電圧波形を示し、図１０（ｅ）はトランス
３の第２巻線３ｂを流れる電流波形を示す。

【０００５】パルス入力電源２のパルス電圧の周期を
Ｔ、電圧ＶINが出力される期間をＴON、δ＝ＴON／Ｔ、
トランス３の第１巻線３ａの巻線数をｎａ、インダクタ
ンス値をＬ３ａ、２次巻線数をｎｂ、リーケージインダ
クタンス値をＬｒ、ダイオード５及びダイオード６には
順方向電圧が存在するが説明をわかりやすくするためゼ
ロとし制御された第１出力電圧をＶ１、非制御第２出力
電圧をＶ２とすると、ＴON期間には第１巻線３ａにはＶ
IN−Ｖ１の電圧が印加されトランス３の第２巻線３ｂに
は、ｎｂ／ｎａ・（ＶIN−Ｖ１）の電圧が発生するがダ
イオード６は逆バイアスとなるため電流は流れず非制御
第２出力にはエネルギーは供給されない。この時、第１
巻線３ａには第１巻線３ａの励磁電流と第１出力の出力
電流との和の電流が流れる。

【０００６】次にＴ−ＴON期間では、第１巻線３ａには
ＴON期間とは逆向きの電圧Ｖ１が印加され、第１巻線３
ａの励磁エネルギーがダイオード５を介して制御された
第１出力へ放電されると同時に第２巻線３ｂにもＴON期
間とは逆向きの電圧すなわちダイオード６の順バイアス
電圧ｎｂ／ｎａ・Ｖ１が発生し、リーケージインダクタ
ンスＬｒを介して非制御第２出力には図中（ｃ）及び
（ｅ）の斜線部の電流が流れエネルギーが供給される。

【０００７】この時、制御された第１出力および非制御
第２出力の出力電圧Ｖ１，Ｖ２はそれぞれ、 Ｖ１＝δ・ＶIN Ｖ２＝ｎｂ／ｎａＶ１−２・Ｌｒ／｛Ｔ・（１−δ）＾２｝・Ｉ２……（１） となる。但し、Ｉ２は非制御第２出力の出力電流値であ
る。

【０００８】式（１）から非制御第２出力の出力電圧Ｖ
２は出力電流Ｉ２の増加により低下する。

【０００９】又、非制御第２出力はＴON期間に第１巻線
３ａに蓄積した励磁エネルギーをＴ−ＴON期間に第１出
力に放電するエネルギーの一部を取り出すことになるた
め取り出すことが可能な限界電力Ｐ２maxが存在し、こ
の限界電力Ｐ２maxは計算を容易にするためにＬ３ａ＝
∞とすると、 Ｐ２max＝Ｖ２・Ｉ２＝｛（１−δ）／（１＋δ）｝・Ｖ１・Ｉ１＝｛（１− Ｖ１／ＶIN）／（１＋Ｖ１／ＶIN）｝・Ｖ１・Ｉ１……（２） となる。実際はＬ３ａは有限であるためＰ２maxは上記
式（２）よりは少ない。

【００１０】さらに上記（２）式で決定される非制御第
２出力の出力電流よりさらに出力電流Ｉ２を増やすと、
第１巻線を流れる電流が不連続となる期間ｔが発生し、
これにより図１０（ｄ）のｎｂ／ｎａ・Ｖ１・（Ｔ−Ｔ
ON）の電圧時間積及び（ｂ）のＶ１・（Ｔ−ＴON）の電
圧時間積が減少（黒色部分）するため第１出力を一定電
圧に制御するためにパルス入力電圧のＴON時間が短くな
りＴOnaとなる（図１０中の点線動作波形となる。）。

【００１１】このため非制御第２出力の出力電圧はさら
に低下が助長される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のスイッチン
グ電源装置のように一定電圧に制御された第１出力を得
る降圧型コンバータのトランス３にコンデンサインプッ
ト型整流平滑回路８を接続した第２巻線３ｂを設けトラ
ンスの第１巻線３ａに蓄積されたエネルギーの制御され
た第１出力への放電期間に第２巻線３ｂから第２巻線３
ｂに接続されたコンデンサインプット型整流平滑回路８
へエネルギーを供給し非制御第２出力を得る構成では、 トランス３の第１巻線３ａに流れる電流が連続動作状
態では非制御第２出力に安定電力を供給できるが非制御
第２出力への電力供給はトランス３の第１巻線３ａと第
２巻線３ｂのリーケージインダクタンスＬｒを介して行
うため前述の式（１）より非制御第２出力の出力電流Ｉ
２に比例した電圧降下がリーケージインダクタンスＬｒ
で発生するため非制御第２出力の電圧安定度が悪い（負
荷変動が大きい。）。

【００１３】非制御第２出力への電力供給はトランス
３の第１巻線３ａに流れる電流が不連続状態となると安
定出力を得ることができず、非制御第２出力への安定な
電力供給は前述の式（２）で表され制限が存在する（第
１出力の電力で制限される。）。

【００１４】非制御第２出力はＴON期間に第１巻線３
ａに蓄積した励磁エネルギーをＴ−ＴON期間に第１出力
へ放電するエネルギーの一部を取り出すことで得ている
ため、第１巻線３ａを流れる電流の不連続状態への動作
を助長することになり非制御第２出力の安定化を行うた
めには第１出力の最小出力電流で決定されるトランス３
の第１巻線のインダクタンス値よりさらに大きなインダ
クタンス値が必要となるためトランス３が大きくなる。
また、トランス３の大きさのわりには非制御第２出力は
小電力しか扱えない。さらに、第１巻線３ａを流れる電
流のリップル電流が大きくなり第１出力を得るコンバー
タの第１の平滑コンデンサ４のリップル電流が大きくな
り第１の平滑コンデンサ４の小型化ができない。

【００１５】非制御第２出力への電力供給はコンデン
サインプット型整流平滑回路８を介して行うため第２の
平滑コンデンサ７のリップル電流が大きくなり第２の平
滑コンデンサ７の小型化ができないといった多くの課題
があった。

【００１６】本発明は上記従来の課題を解決するもので
あり、トランスの第２巻線に接続された非制御出力の安
定化、大電力化、トランスの小型化及び平滑コンデンサ
の小型化が可能なスイッチング電源装置を提供するもの
である。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明のスイッチング電源装置は、パルス入力電源に
並列接続された第１の整流手段と、この第１の整流手段
に並列接続された安定に制御された第１出力を得るため
のチョークコイルとして働くトランスの第１巻線と第１
の平滑コンデンサからなる第１の直列回路と、他のチョ
ークコイルと第２の平滑コンデンサからなる第２の直列
回路が並列接続された第３の整流手段と、前記トランス
の第２巻線に並列接続される前記第３の整流手段と第２
の整流手段からなる第３の直列回路とで構成され、前記
第１巻線と前記第１の平滑コンデンサの接続点を第１出
力にするとともに、前記他のチョークコイルと前記第２
の平滑コンデンサの接続点を非制御第２出力としたもの
であり、前記第２出力への電力供給は制御された第１出
力の電力供給動作に関係なく行うことができ、さらに非
制御第２出力の出力電流による出力電圧の安定化が行
え、制御された第１出力を得るためのチョークコイルと
して働くトランスに設けた第２巻線から構成される非制
御第２出力の安定化、大電力化やスイッチング電源装置
の小型化が行えるものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、パルス入力電源に並列接続された第１の整流手段
と、この第１の整流手段に並列接続された安定に制御さ
れた第１出力を得るためのチョークコイルとして働くト
ランスの第１巻線と第１の平滑コンデンサからなる第１
の直列回路と、他のチョークコイルと第２の平滑コンデ
ンサからなる第２の直列回路が並列接続された第３の整
流手段と、前記トランスの第２巻線に並列接続される前
記第３の整流手段と第２の整流手段からなる第３の直列
回路とで構成され、前記第１巻線と前記第１の平滑コン
デンサの接続点を第１出力にするとともに、前記他のチ
ョークコイルと前記第２の平滑コンデンサの接続点を非
制御第２出力とするものであり、非制御第２出力への電
力供給は制御された第１出力の電力供給動作に関係なく
行うことができ、さらに非制御第２出力の出力電流によ
る出力電圧の安定化が行え、制御された第１出力を得る
ためのチョークコイルとして働くトランスに設けた第２
巻線から構成される非制御第２出力の安定化、大電力
化、トランス３の小型化及び平滑コンデンサ４の小型化
と第１出力の平滑コンデンサ７の小型化が行えるもので
ある。

【００１９】本発明の請求項２に記載の発明は、パルス
入力電源に並列接続された第１の整流手段と、この第１
の整流手段に並列接続された安定に制御された第１出力
を得るためのチョークコイルとして働くトランスの第１
巻線と第１の平滑コンデンサからなる第１の直列回路
と、他のチョークコイルと第２の平滑コンデンサからな
る第２の直列回路と、前記トランスの第２の巻線と第２
の整流手段からなる第３の直列回路と、前記第２の直列
回路と前記第３の直列回路の接続点と前記第１の平滑コ
ンデンサ間に接続された第３の整流手段とで構成され、
前記第１巻線と前記第１の平滑コンデンサの接続点を第
１出力にするとともに、前記他のチョークコイルと前記
第２の平滑コンデンサの接続点を非制御第２出力とする
ものであり、請求項１の第３の整流手段を第２の整流手
段とチョークコイルとの接続点と第１出力間に接続した
ものであり、請求項１記載の発明の効果に加えトランス
の第２巻線の巻線数の低減によるトランスの小型化と損
失低減、非制御第２出力を構成するチョークコイルの動
作印加電圧の低減によるチョークコイルの小型化と損失
低減、第２の整流手段及び第３の整流手段の動作印加電
圧の低減による損失低減、非制御第２出力の出力電圧の
さらなる安定化及びトランスの小型化を可能とするもの
である。

【００２０】本発明の請求項３に記載の発明は、パルス
入力電源に並列接続された第１の整流手段と、この第１
の整流手段に並列接続された安定に制御された第１出力
を得るためのチョークコイルとして働くトランスの第１
巻線と第１の平滑コンデンサからなる第１の直列回路
と、他のチョークコイルと第２の平滑コンデンサの第２
の直列回路と、この第２の直列回路に並列接続された第
３の整流手段と、この第３の整流手段と直列接続された
第２の整流手段とトランスの第２巻線からなる第３の直
列回路とで構成し、この第３の整流手段と直列接続され
た前記第３の直列回路とを前記第１の平滑コンデンサに
並列接続し、前記第１巻線と前記第１の平滑コンデンサ
の接続点を第１出力にするとともに、前記他のチョーク
コイルと前記第２の平滑コンデンサの接続点を非制御第
２出力とするものであり、請求項１記載のものの第１の
平滑コンデンサにチョークコイルと第２の平滑コンデン
サの直列回路が並列接続された第３の整流手段と第２の
整流手段とトランスの第２巻線の第３の直列回路を並列
接続した構成としたもので、請求項１記載の発明の効果
に加えてトランスの第２巻線の巻線数の低減によるトラ
ンスの小型化と損失低減、非制御第２出力を構成するチ
ョークコイルの動作印加電圧の低減によるチョークコイ
ルの小型化と損失低減、第２の整流手段及び第３の整流
手段の動作印加電圧の低減による損失低減、非制御第２
出力の出力電圧のさらなる安定化を可能とするものであ
る。

【００２１】本発明の請求項４記載の発明は、パルス入
力電源に並列接続された第１の整流手段と、この第１の
整流手段に並列接続された安定に制御された第１出力を
得るためのチョークコイルとして働くトランスの第１巻
線と第１の平滑コンデンサからなる第１の直列回路と、
他のチョークコイルと第２の平滑コンデンサからなる第
２の直列回路と、前記トランスの第２の巻線と第２の整
流手段からなる第３の直列回路と、前記第３の直列回路
と並列に接続された第３の整流手段と、前記第２の直列
回路と前記第３の直列回路を直列接続するとともに、こ
れらを前記第１の平滑コンデンサに並列接続し、前記第
１巻線と前記第１の平滑コンデンサの接続点を第１出力
に、前記他のチョークコイルと前記第２の平滑コンデン
サの接続点を非制御第２出力とするものであり、請求項
１に記載の構成の第１の平滑コンデンサにトランスの第
２巻線と第２の整流手段からなる第３の直列回路が並列
接続された第３の整流手段とチョークコイルと第２の平
滑コンデンサからなる第２の直列回路を並列接続したも
のであり前述の請求項１、請求項２及び請求項３に記載
の発明の効果を併せて得ることができるものである。

【００２２】請求項５記載の発明は、請求項１または請
求項２または請求項３または請求項４に記載の第１の整
流手段、第２の整流手段及び第３の整流手段を電界効果
トランジスタとし、パルス入力電源のハイレベルと同期
させ第２の整流手段である電界効果トランジスタをオン
とし、第１の整流手段及び第３の整流手段である電界効
果トランジスタをオフとし、パルス入力電源のロウレベ
ルと同期させて第１の整流手段及び第３の整流手段であ
る電界効果トランジスタをオンとし、第２の整流手段で
ある電界効果トランジスタをオフとするスイッチング手
段を設けたものであり、整流手段として電界効果トラン
ジスタを用いることによって整流手段が自己消費する電
力の低減を図りスイッチング電源の高効率化を可能とす
るものである。

【００２３】以下本発明の一実施の形態について図１か
ら図７により説明する。なお、従来技術と同一部分は同
一番号を付与して説明する。

【００２４】（実施の形態１）図１は本発明のスイッチ
ング電源装置の一実施の形態の回路構成図であり、図２
は同動作波形図である。同図によると、１は制御された
第１出力を得るためのチョッパー方式降圧型コンバータ
で、第１出力が一定電圧となるように制御されたパルス
入力電源２にチョークコイルとして働くトランス３の第
１巻線３ａと第１の平滑コンデンサ４の第１の直列回路
と、第１巻線３ａに蓄積したエネルギーを第１出力へ放
電するための第１の整流手段としてのダイオード５とを
並列接続した構成からなり、第１巻線３ａと第１の平滑
コンデンサ４の接続点を制御された第１出力とし、トラ
ンス３の第２巻線３ｂにチョークコイル１０と第２の平
滑コンデンサ７の第２の直列回路が並列接続された第３
の整流手段としてのダイオード１１に、第２の整流手段
としてのダイオード９とトランス３の第２巻線３ｂとの
第３の直列回路を並列接続し、チョークコイル１０と第
２の平滑コンデンサ７の接続点を非制御第２出力とする
構成としたものである。

【００２５】上記構成における動作を図２を用いて説明
する。図２は図１の回路構成における各部の動作波形を
示し、図２（ａ）はパルス入力電源２の電圧波形を、図
２（ｂ）はトランス３の第１巻線３ａの印加電圧波形
を、図２（ｃ）はトランス３の第１巻線３ａを流れる電
流波形を、図２（ｄ）はトランス３の第２巻線３ｂの両
端電圧波形を、図２（ｅ）はチョークコイル１０の印加
電圧波形を、図２（ｆ）はチョークコイル１０を流れる
電流波形を示している。

【００２６】パルス入力電源２のパルス周期をＴ、電圧
ＶINが出力される周期をＴON、ＴON／Ｔ＝δ、トランス
３の第１巻線３ａの巻線数をｎａ、インダクタンス値を
Ｌ３ａ、２次巻線数をｎｂとし、チョークコイル１０の
インダクタンス値Ｌ１０、ダイオード５、ダイオード９
及びダイオード１１は順方向電圧が存在するが説明をわ
かりやすくするためゼロとし第１出力電圧をＶ１、第２
出力電圧をＶ２と導くと、ＴON期間では第１巻線３ａに
はＶIN−Ｖ１の電圧が印加されるとともにトランス３の
第２巻線３ｂには、ｎｂ／ｎａ・（ＶIN−Ｖ１）の電圧
が発生し、ダイオード９を介してチョークコイル１０に
はｎｂ／ｎａ・（ＶIN−Ｖ１）−Ｖ２の電圧が印加さ
れ、チョークコイル１０の励磁電流と非制御第２出力の
出力電流が流れる。又、第１巻線３ａには、第１巻線３
ａの励磁電流と制御された第１出力の出力電流と第２巻
線３ｂを介して流れる前記チョークコイル１０の励磁電
流と非制御第２出力の出力電流の和の電流が流れる。

【００２７】次にＴ−ＴON期間では第１巻線３ａにはＴ
ON期間とは逆向きの電圧Ｖ１が印加され第１巻線３ａの
励磁エネルギーがダイオード５を介して制御された第１
出力へ供給されると同時に第２巻線３ｂにもＴON期間と
は逆向きの電圧ｎｂ／ｎａ・Ｖ１が印加されるためダイ
オード９が逆バイアスとなりオフし、チョークコイル１
０にはＴON期間とは逆向きの電圧Ｖ２が印加されチョー
クコイル１０の励磁エネルギーがダイオード１１を介し
て非制御第２出力へ供給される。

【００２８】この時、制御された第１出力の電圧Ｖ１及
び非制御第２出力の電圧Ｖ２はそれぞれ、 Ｖ１＝δ・ＶIN……（３） Ｖ２＝ｎｂ／ｎａ・（１−δ）・Ｖ１……（４） となる。

【００２９】又、非制御第２出力が安定化可能な条件
は、トランス３の第１巻線３ａを流れる電流が連続状態
の時であり制御された第１出力の出力電流をＩ１とする
と、 Ｉ１≧（ＶIN−Ｖ１）／（２・Ｌ３ａ）・ＴON≧Ｖ１／（２・Ｌ３ａ）・（Ｔ −ＴON）……（５） であり、上記条件において第２出力が安定な出力電流Ｉ
２の範囲は、 Ｉ２≧｛ｎｂ／ｎａ・（１−δ）・Ｖ１−Ｖ２｝／（２・Ｌ１０）・ＴON≧Ｖ ２／（２・Ｌ１０）・（Ｔ−ＴON）……（６） となる。

【００３０】上述のように非制御第２出力への電力供給
は制御された第１出力への電力供給のためのトランス３
の第１巻線３ａにエネルギーを蓄積期間（ＴON期間）中
にトランス３の第２巻線３ｂ、ダイオード９を介してチ
ョークコイル１０にエネルギーを蓄積し、トランス３の
第１巻線３ａに蓄積されたエネルギーを制御された第１
出力へ放電している期間（Ｔ−ＴON期間）中はエネルギ
ーが蓄積されたチョークコイル１０から非制御第２出力
へエネルギーが供給されるため、第２出力は第１出力の
電力制限を受けない。また、第２出力はリーケージイン
ダクタンスＬｒを介した電力供給でないためリーケージ
インダクタンスＬｒでの電圧降下がなく電圧安定度がよ
い。さらにトランス３の第１巻線３ａに蓄積されたエネ
ルギーの制御された第１出力への放電動作においては放
電エネルギーの一部を非制御第２出力に取り出さないた
め第１巻線３ａを流れる電流のリップル電流を小さくで
き平滑コンデンサ４の小型化が図れるとともにトランス
３の小型化も可能である。また、非制御第２出力がチョ
ークインプット型整流平滑回路１２の構成となるため電
圧安定度がよくさらに第２の平滑コンデンサ７のリップ
ル電流も小さくなり第２の平滑コンデンサ７の小型化が
可能であることから、非制御第２出力の安定化、大電力
化、トランス３の小型化及び平滑コンデンサ４及び平滑
コンデンサ７の小型化が可能となるものである。

【００３１】なお、この実施の形態では制御された第１
出力と非制御第２出力の２出力構成としたが、さらにト
ランス３に第３、第４巻線等を設けて、３出力以上のチ
ョークインプット型整流平滑回路からなる非制御の多出
力の構成としてもよいものである。

【００３２】又、パルス入力電源２の周期Ｔを固定し、
ＴON幅制御としたが周期Ｔ制御、ＴON幅固定の制御方法
等を用いても良いものである。

【００３３】（実施の形態２）次に、本発明のスイッチ
ング電源装置の他の実施の形態について説明する。な
お、以下の各実施の形態の説明にあたっては主として実
施の形態１との相違点を中心に説明する。

【００３４】図３は回路構成図であり、図４は同動作波
形図である。１はチョッパー方式降圧型コンバータで、
パルス入力電源２とトランス３の第１巻線３ａと第１の
平滑コンデンサ４からなる第１の直列回路と、ダイオー
ド５の構成からなり、第１の直列回路の第１巻線３ａと
第１の平滑コンデンサ４の接続点を制御された第１出力
とし、トランス３の第２巻線３ｂとダイオード９からな
る第３の直列回路とチョークコイル１０と第２の平滑コ
ンデンサ７からなる第２の直列回路を直列接続し、ダイ
オード９とチョークコイル１０の接続点と前記第１出力
間にダイオード１１を接続し、チョークコイル１０と第
２の平滑コンデンサ７の接続点を非制御第２出力とする
構成からなっている。

【００３５】上記構成における動作を図４を用いて説明
すると、図４（ａ）はパルス入力電源２の電圧波形を示
し、図４（ｂ）はトランス３の第１巻線３ａの印加電圧
波形を示し、図４（ｃ）はトランス３の第１巻線３ａを
流れる電流波形を示し、図４（ｄ）はトランス３の第２
巻線３ｂの両端電圧波形を示し、図４（ｅ）はチョーク
コイル１０の印加電圧波形を示し、図４（ｆ）はチョー
クコイル１０を流れる電流波形を示している。

【００３６】今、パルス入力電源２のパルス周期をＴ、
電圧ＶINが出力される期間をＴON、δ＝ＴON／Ｔ、トラ
ンス３の第１巻線３ａの巻線数をｎａ、インダクタンス
値をＬ３ａ、２次巻線数をｎｂとし、チョークコイル１
０のインダクタンス値Ｌ１０、ダイオード５、ダイオー
ド９及びダイオード１１には順方向電圧が存在するが説
明をわかりやすくするためゼロとして第１出力電圧をＶ
１、第２出力電圧をＶ２とすると、ＴONでは第１巻線３
ａにはＶIN−Ｖ１の電圧が印加されるとともにトランス
３の第２巻線３ｂには、ｎｂ／ｎａ・（ＶIN−Ｖ１）の
電圧が発生し、ダイオード９を介してチョークコイル１
０にはｎｂ／ｎａ・（ＶIN−Ｖ１）−Ｖ２の電圧が印加
され、チョークコイル１０の励磁電流と非制御第２出力
の出力電流が流れる。又、第１巻線３ａには、第１巻線
３ａの励磁電流と制御された第１出力の出力電流と第２
巻線３ｂを介して流れる前記チョークコイル１０の励磁
電流と非制御第２出力の出力電流の和の電流が流れる。

【００３７】次にＴ−ＴON期間では第１巻線３ａにはＴ
ON期間とは逆向きの電圧Ｖ１が印加され第１巻線３ａの
励磁エネルギーがダイオード５を介して制御された第１
出力へ供給されると同時に第２巻線３ｂにもＴON期間と
は逆向きの電圧ｎｂ／ｎａ・Ｖ１が印加されるためダイ
オード９が逆バイアスとなりオフし、チョークコイル１
０にはＴON期間とは逆向きの電圧Ｖ２−Ｖ１が印加され
チョークコイル１０の励磁エネルギーがダイオード５、
ダイード１１を介して非制御第２出力へ供給される。

【００３８】この時、制御された第１出力の電圧Ｖ１及
び非制御第２出力の電圧Ｖ２はそれぞれ Ｖ１＝δ・ＶIN……（７） Ｖ２＝（ｎｂ／ｎａ＋１）・（１−δ）・Ｖ１……（８） となる。

【００３９】又、非制御第２出力が安定化可能な条件
は、トランス３の第１巻線３ａを流れる電流が連続状態
の時であり第１出力の出力電流をＩ１とすると、 Ｉ１≧（ＶIN−Ｖ１）／（２・Ｌ３ａ）・ＴON−Ｉ２≧Ｖ１／（２・Ｌ３ａ） ・（Ｔ−ＴON）−Ｉ２……（９） であり、上記条件において非制御第２出力が安定な出力
電流Ｉ２の範囲は、 Ｉ２≧｛ｎｂ／ｎａ・（ＶIN−Ｖ１）−Ｖ２｝／（２・Ｌ１０）・ＴON≧（Ｖ ２−Ｖ１）／（２・Ｌ１０）・（Ｔ−ＴON）……（１０） となる。

【００４０】上述のように非制御第２出力への電力供給
は、制御された第１出力への電力供給のためのトランス
３の第１巻線３ａにエネルギーを蓄積期間（ＴON期間）
中にトランス３の第２巻線３ｂ、ダイオード９を介して
チョークコイル１０にエネルギーを蓄積し、トランス３
の第１巻線３ａに蓄積されたエネルギーを制御された第
１出力へ放電している期間（Ｔ−ＴON期間）中はエネル
ギーが蓄積されたチョークコイル１０からダイオード
５、第１巻線３ａ、ダイオード１１を介して非制御第２
出力へエネルギーが供給されるため、実施の形態１の効
果に加えてさらに、式（３）、（４）、（７）、（８）
から明らかなようにトランス３の第２巻線数ｎｂを少な
くすることができトランス３の小型化、損失低減ができ
るとともに第２の整流手段であるダイオード９及び第３
の整流手段であるダイオード１１の逆印加電圧を低減で
きるため電圧定格の小さい素子が使え高効率化及び低コ
ストが可能となる。

【００４１】また、式（６）、式（１０）から明らかな
ように非制御第２出力の出力電流Ｉ２の範囲を拡大する
ことが可能となる（Ｉ２の最小電流値をさらに小さくで
きる。）。言い換えると非制御第２出力の最小出力電流
を実施の形態１と同じとすればチョークコイル１０のイ
ンダクタンス値Ｌ１０を小さくできるためチョークコイ
ル１０の小型化、損失低減が可能となる。

【００４２】また、Ｔ−ＴON期間にチョークコイル１０
の放電電流がダイオード５、第１巻線３ａにも流れるこ
とが制御された第１出力の出力電流の減少に伴う第１巻
線３ａを流れる電流の不連続動作への移行を抑制するた
め制御された第１出力の出力電流Ｉ１の範囲を拡大する
ことが可能となる（Ｉ１の最小電流値をさらに小さくで
きる。）。言い換えると制御された第１出力の最小出力
電流を実施の形態１と同じとすれば第１巻線３ａのイン
ダクタンス値を小さくできるためトランス３の小型化、
損失低減が可能となる。

【００４３】さらに、Ｔ−ＴON期間にチョークコイル１
０の放電電流がダイオード５、第１巻線３ａにも流れそ
の電流による電圧降下が発生するため制御された第１出
力の電圧も低下するが出力電圧を一定となるようにＴON
期間が変化しこの変化が非制御第２出力のラインインピ
ーダンスによる電圧降下分の一部を補うように働くため
非制御第２出力は実施の形態１よりもさらに安定化が可
能にできるといった効果が得られ、さらなる第２出力の
安定化、チョークコイル１０の小型化、トランス３の小
型化と高効率化ができる。

【００４４】なお、本実施の形態においてもトランス３
に第３、第４巻線等を設けて、３出力以上のチョークイ
ンプット型整流平滑回路からなる非制御の多出力の構成
としてもよいものである。

【００４５】又、パルス入力電源２の周期Ｔを固定し、
ＴON幅制御としたが周期Ｔ制御、ＴON幅固定の制御方法
等としてもよいものである。

【００４６】（実施の形態３）図５は本発明の他の実施
の形態の多出力のスイッチング電源装置の回路構成図で
あり、図６は同動作波形図である。同図によると、１は
チョッパー方式降圧型コンバータで、パルス入力電源２
とトランス３の第１巻線３ａと第１の平滑コンデンサ４
からなる第１の直列回路とダイオード５の構成からな
り、第１巻線３ａと第１の平滑コンデンサ４の接続点を
制御された第１出力とし、第１の平滑コンデンサ４にチ
ョークコイル１０と第２の平滑コンデンサ７からなる第
２の直列回路を第３の整流手段であるダイオード１１に
並列接続するとともに、このダイオード１１と第２の整
流手段であるダイオード９とトランスの第２巻線３ｂか
らなる第３の直列回路を直列接続したものを第１の平滑
コンデンサ４に並列接続し、チョークコイル１０と第２
の平滑コンデンサ７の接続点を非制御第２出力とする構
成としたものである。

【００４７】次に動作について説明すると、図６（ａ）
は、パルス入力電源２の電圧波形を、図６（ｂ）はトラ
ンス３の第１巻線３ａの印加電圧波形を、図６（ｃ）は
トランス３の第１巻線３ａを流れる電流波形を、図６
（ｄ）はトランス３の第２巻線３ｂの両端電圧波形を、
図６（ｅ）はチョークコイル１０の印加電圧波形を、図
６（ｆ）はチョークコイル１０を流れる電流波形を示し
ている。

【００４８】今、パルス入力電源２のパルス周期をＴ、
電圧ＶINが出力される期間をＴON、δ＝ＴON／Ｔ、トラ
ンス３の第１巻線３ａの巻線数をｎａ、インダクタンス
値をＬ３ａ、２次巻線数をｎｂとし、ダイオード５、ダ
イオード９及びダイオード１１には順方向電圧が存在す
るが説明をわかりやすくするためゼロとして第１出力電
圧をＶ１、第２出力電圧をＶ２とすると、ＴONには第１
巻線３ａにはＶIN−Ｖ１の電圧が印加されるとともにト
ランス３の第２巻線３ｂには、ｎｂ／ｎａ・（ＶIN−Ｖ
１）の電圧が発生し、ダイオード９を介してチョークコ
イル１０にｎｂ／ｎａ・（ＶIN−Ｖ１）＋Ｖ１−Ｖ２の
電圧が印加され、チョークコイル１０の励磁電流と非制
御第２出力の出力電流が流れる。

【００４９】又、第１巻線３ａには、第１巻線３ａの励
磁電流と制御された第１出力の出力電流と第２巻線３ｂ
を介して流れる前記チョークコイル１０の励磁電流と非
制御第２出力の出力電流の和の電流が流れる。

【００５０】次にＴ−ＴON期間では第１巻線３ａにはＴ
ON期間とは逆向きの電圧Ｖ１が印加され第１巻線３ａの
励磁エネルギーがダイオード５を介して制御された第１
出力へ供給されると同時に第２巻線３ｂにもＴON期間と
は逆向きの電圧ｎｂ／ｎａ・Ｖ１が印加されるためダイ
オード９が逆バイアスとなりオフし、チョークコイル１
０にはＴON期間とは逆向きの電圧Ｖ２が印加されチョー
クコイル１０の励磁エネルギーがダイオード１１を介し
て非制御第２出力へ供給される。

【００５１】この時、制御された第１出力の電圧Ｖ１及
び非制御第２出力の電圧Ｖ２はそれぞれ Ｖ１＝δ・ＶIN……（１１） Ｖ２＝｛δ＋ｎｂ／ｎａ・（１−δ）｝・Ｖ１……（１２） となる。

【００５２】又、非制御第２出力が安定化可能な条件
は、トランス３の第１巻線３ａを流れる電流が連続状態
の時であり第１出力の出力電流をＩ１とすると、 Ｉ１≧（ＶIN−Ｖ１）／（２・Ｌ３ａ）・ＴON≧Ｖ１／（２・Ｌ３ａ）・（Ｔ −ＴON）……（１３） であり、上記条件において第２出力が安定な出力電流Ｉ
２の範囲は、 Ｉ２≧｛ｎｂ／ｎａ・（ＶIN−Ｖ１）＋ｖ１−Ｖ２｝／（２・Ｌ１０）・ＴON ≧Ｖ２／（２・Ｌ１０）・（Ｔ−ＴON）……（１４） となる。

【００５３】上述のように非制御第２出力への電力供給
は、制御された第１出力への電力供給のためのトランス
３の第１巻線３ａにエネルギーを蓄積期間（ＴON期間）
中にトランス３の第２巻線３ｂ、ダイオード９を介して
チョークコイル１０にエネルギーを蓄積し、トランス３
の第１巻線３ａに蓄積されたエネルギーを制御された第
１出力へ放電している期間（Ｔ−ＴON期間）中はエネル
ギーが蓄積されたチョークコイル１０からダイオード１
１を介して非制御第２出力へエネルギーが供給されるた
め、実施の形態１の効果に加えてさらに、式（３）、
（４）、（１１）、（１２）から明らかなようにトラン
ス３の第２巻線数ｎｂを少なくすることができ、パルス
入力電圧２の出力電圧値ＶINの変動に対しても第２出力
の変動を小さくでき非制御第２出力のさらなる安定化と
さらにトランス３の小型化、損失低減ができるとともに
第２の整流手段であるダイオード９及び第３の整流手段
であるダイオード１１の逆印加電圧を低減できるため電
圧定格の小さい素子が使え高効率化及び低コストが可能
となる。

【００５４】また、式（６）、式（１４）から明らかな
ように非制御第２出力の出力電流Ｉ２の範囲を拡大する
ことが可能となる（Ｉ２の最小電流値をさらに小さくで
きる。）。言い換えると非制御第２出力の最小出力電流
を実施の形態１と同じとすればチョークコイル１０のイ
ンダクタンス値Ｌ１０を小さくできるためチョークコイ
ル１０の小型化、損失低減が可能となるといった効果が
得られ、さらなる非制御第２出力の安定化、チョークコ
イル１０の小型化、トランス３の小型化、高効率化がで
きる。

【００５５】なお、この実施の形態でも制御された第１
出力と非制御第２出力の２出力構成としたが、前記実施
形態同様に３出力以上の出力構成としてもよいものであ
る。

【００５６】又、パルス入力電源２の周期Ｔを固定し、
ＴON幅制御としたが周期Ｔ制御、ＴON幅固定の制御方法
等としても良いものである。

【００５７】（実施の形態４）図７は本発明のスイッチ
ング電源の他の実施の形態の回路構成図であり、図８は
同動作波形図である。同図によると、１はチョッパー方
式降圧型コンバータで、パルス入力電源２とトランス３
の第１巻線３ａと第１の平滑コンデンサ４からなる第１
の直列回路とダイオード５の構成からなり、この第１の
直列回路の第１巻線３ａと第１の平滑コンデンサ４の接
続点を制御された第１出力とし、トランス３の第２巻線
３ｂと第２の整流手段であるダイオード９からなる第３
の直列回路に並列に第３の整流手段であるダイオード１
１を接続すると共に第１の平滑コンデンサ４に接続し、
チョークコイル１０と第２の平滑コンデンサ７からなる
第２の直列回路を前記ダイオード１１と第１の平滑コン
デンサ４間に並列接続し、前記チョークコイル１０と第
２の平滑コンデンサ７の接続点を非制御第２出力とする
構成にしたものであり、前述の実施の形態２と実施の形
態３を組み合わせた構成としたものである。

【００５８】上記構成における動作を図８により説明す
る。図８（ａ）は、パルス入力電源２の電圧波形を、図
８（ｂ）はトランス３の第１巻線３ａの印加電圧波形
を、図８（ｃ）はトランス３の第１巻線３ａを流れる電
流波形を、図８（ｄ）はトランス３の第２巻線３ｂの両
端電圧波形を、図８（ｅ）はチョークコイル１０の印加
電圧波形を、図８（ｆ）はチョークコイル１０を流れる
電流波形を示している。

【００５９】今、パルス入力電源２のパルス周期をＴ、
電圧ＶINが出力される期間をＴON、δ＝ＴON／Ｔ、トラ
ンス３の第１巻線３ａの巻線数をｎａ、インダクタンス
値をＬ３ａ、２次巻線数をｎｂとし、ダイオード５、ダ
イオード９及びダイオード１１には順方向電圧が存在す
るが説明をわかりやすくするためゼロとして第１出力電
圧をＶ１、第２出力電圧をＶ２とすると、ＴONでは第１
巻線３ａにはＶIN−Ｖ１の電圧が印加されるとともにト
ランス３の第２巻線３ｂには、ｎｂ／ｎａ・（ＶIN−Ｖ
１）の電圧が発生し、ダイオード９を介してチョークコ
イル１０にｎｂ／ｎａ・（ＶIN−Ｖ１）＋Ｖ１−Ｖ２の
電圧が印加され、チョークコイル１０の励磁電流と非制
御第２出力の出力電流が流れる。

【００６０】又、第１巻線３ａには、第１巻線３ａの励
磁電流と制御された第１出力の出力電流と第２巻線３
ｂ、ダイオード９を介して流れる前記チョークコイル１
０の励磁電流と非制御第２出力の出力電流の和の電流が
流れる。

【００６１】次にＴ−ＴON期間では第１巻線３ａにはＴ
ON期間とは逆向きの電圧Ｖ１が印加され第１巻線３ａの
励磁エネルギーが第１出力、ダイオード５を介して放電
されると同時に第２巻線３ｂにもＴON期間とは逆向きの
電圧ｎｂ／ｎａ・Ｖ１が印加されるためダイオード９が
逆バイアスとなりオフし、チョークコイル１０にはＴON
期間とは逆向きの電圧Ｖ２−Ｖ１が印加されチョークコ
イル１０の励磁エネルギーがダイオード５とトランス３
の第１巻線３ａとダイオード１１を介して非制御第２出
力へ供給される。

【００６２】この時、第１出力の電圧Ｖ１及び第２出力
の電圧Ｖ２はそれぞれ Ｖ１＝δ・ＶIN……（１５） Ｖ２＝｛１＋ｎｂ／ｎａ・（１−δ）｝・Ｖ１……（１６） となる。

【００６３】又、非制御第２出力が安定化可能な条件
は、トランス３の第１巻線３ａを流れる電流が連続状態
の時であり制御された第１出力の出力電流をＩ１とする
と、 Ｉ１≧（ＶIN−Ｖ１）／（２・Ｌ３ａ）・ＴON≧Ｖ１／（２・Ｌ３ａ）・（Ｔ −ＴON）……（１７） であり、上記条件において第２出力が安定な出力電流Ｉ
２の範囲は、 Ｉ２≧｛ｎｂ／ｎａ・（ＶIN−Ｖ１）＋Ｖ１−Ｖ２｝／（２・Ｌ３ａ）・ＴON ≧（Ｖ２−Ｖ１）／（２・Ｌ１０）・（Ｔ−ＴON）……（１８） となる。

【００６４】上述のように非制御第２出力への電力供給
は、制御された第１出力への電力供給のためのトランス
３の第１巻線３ａにエネルギーを蓄積期間（ＴON期間）
中にトランス３の第２巻線３ｂ、ダイオード９を介して
チョークコイル１０にエネルギーを蓄積し、トランス３
の第１巻線３ａに蓄積されたエネルギーを制御された第
１出力へ放電している期間（Ｔ−ＴON期間）中はエネル
ギーが蓄積されたチョークコイル１０からダイオード５
とトランス３の第１巻線３ａとダイオード１１を介して
非制御第２出力へ供給されるため実施の形態１に加えさ
らに実施の形態２と実施の形態３の効果も併せて得るこ
とが可能となる。

【００６５】なお、本実施の形態でも制御された第１出
力と非制御第２出力の２出力構成としたがさらにトラン
ス３に第３、第４巻線を設け、非制御第３、非制御第４
等の多出力の非制御出力構成としても良いものである。

【００６６】又、パルス入力電源２の周期Ｔを固定し、
ＴON幅制御としたが周期Ｔ制御、ＴON幅固定の制御方法
等でもよいものである。

【００６７】（実施の形態５）本他の実施の形態は特に
図示しないが実施の形態１、実施の形態２、実施の形態
３または実施の形態４のそれぞれに記載の第１の整流手
段であるダイオード５、第２の整流手段であるダイオー
ド９及び第３の整流手段であるダイオード１１を電界効
果トランジスタとし、パルス入力電源２のハイレベルと
同期して第２の整流手段である電界効果トランジスタ９
をオン、第１の整流手段及び第３の整流手段である電界
効果トランジスタ５及び１１をオフし、パルス入力電源
２のロウレベルと同期して第１の整流手段及び第３の整
流手段である電界効果トランジスタ５及び１１をオン、
第２の整流手段である電界効果トランジスタ９をオフす
る既知のスイッチング手段（図示せず）を設けたもので
ある。

【００６８】動作は各実施の形態と同様であるため説明
は省略するが、本実施の形態では、各整流手段を電界効
果トランジスタとすることによりダイオードに比べて整
流損失の低減ができ高効率化が可能となるものである。

【００６９】以上、それぞれの実施の形態について説明
したが、各実施の形態を組み合わせた複数の安定した出
力を有する多出力スイッチング電源装置としても良いも
のである。

【００７０】又、パルス入力電源２を直流電源と第１出
力を安定に制御するためにオン・オフ時間を制御された
スイッチング素子の直列接続構成としてもよく、さらに
は第１の出力を安定に制御する絶縁型スイッチング電源
のトランスの２次巻線と整流素子の直列接続構成として
もよい。

【００７１】さらには、本発明の実施の形態の説明では
１をチョッパー方式降圧型コンバータとしたが昇圧型コ
ンバータでも極性反転型コンバータでも同じ効果が得ら
れるものである。

【００７２】

【発明の効果】以上のように本発明のスイッチング電源
装置は構成されるため、大電力化が可能で安定した非制
御第２出力を得ることができさらにトランスの第３、第
４、……巻線を設けることにより非制御第３、非制御第
４、……出力の安定した複数の出力を得ることができる
などの効果が得られ又、第２の整流手段及び第３の整流
手段の逆印加電圧の低減による高効率化、チョークコイ
ルの小型化、トランスの小型化などを行うことが可能な
効果も得られ高効率で小型化できる多出力スイッチング
電源装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスイッチング電源装置の一実施の形態
の回路構成図

【図２】同動作波形図

【図３】同他の実施の形態の回路構成図

【図４】同動作波形図

【図５】同他の実施の形態の回路構成図

【図６】同動作波形図

【図７】同他の実施の形態の回路構成図

【図８】同動作波形図

【図９】従来のスイッチング電源装置の回路構成図

【図１０】同動作波形図

【符号の説明】

１ チョッパー方式降圧型コンバータ ２ パルス入力電源 ３ トランス ３ａ 第１巻線 ３ｂ 第２巻線 ４ 第１の平滑コンデンサ ５ ダイオード ６ ダイオード ７ 第２の平滑コンデンサ ８ コンデンサインプット型整流平滑回路 ９ ダイオード １０ チョークコイル １１ ダイオード １２ チョークインプット型整流平滑回路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パルス入力電源に並列接続された第１の
   整流手段と、この第１の整流手段に並列接続された安定
   に制御された第１出力を得るためのチョークコイルとし
   て働くトランスの第１巻線と第１の平滑コンデンサから
   なる第１の直列回路と、他のチョークコイルと第２の平
   滑コンデンサからなる第２の直列回路が並列接続された
   第３の整流手段と、前記トランスの第２巻線に並列接続
   される前記第３の整流手段と第２の整流手段からなる第
   ３の直列回路とで構成され、前記第１巻線と前記第１の
   平滑コンデンサの接続点を第１出力にするとともに、前
   記他のチョークコイルと前記第２の平滑コンデンサの接
   続点を非制御第２出力とするスイッチング電源装置。
2. 【請求項２】 パルス入力電源に並列接続された第１の
   整流手段と、この第１の整流手段に並列接続された安定
   に制御された第１出力を得るためのチョークコイルとし
   て働くトランスの第１巻線と第１の平滑コンデンサから
   なる第１の直列回路と、他のチョークコイルと第２の平
   滑コンデンサからなる第２の直列回路と、前記トランス
   の第２の巻線と第２の整流手段からなる第３の直列回路
   と、前記第２の直列回路と前記第３の直列回路の接続点
   と前記第１の平滑コンデンサ間に接続された第３の整流
   手段とで構成され、前記第１巻線と前記第１の平滑コン
   デンサの接続点を第１出力にするとともに、前記他のチ
   ョークコイルと前記第２の平滑コンデンサの接続点を非
   制御第２出力とするスイッチング電源装置。
3. 【請求項３】 パルス入力電源に並列接続された第１の
   整流手段と、この第１の整流手段に並列接続された安定
   に制御された第１出力を得るためのチョークコイルとし
   て働くトランスの第１巻線と第１の平滑コンデンサから
   なる第１の直列回路と、他のチョークコイルと第２の平
   滑コンデンサの第２の直列回路と、この第２の直列回路
   に並列接続された第３の整流手段と、この第３の整流手
   段と直列接続された第２の整流手段とトランスの第２巻
   線からなる第３の直列回路とで構成し、この第３の整流
   手段と直列接続された第３の直列回路とを前記第１の平
   滑コンデンサに並列接続し、前記第１巻線と前記第１の
   平滑コンデンサの接続点を第１出力にするとともに、前
   記他のチョークコイルと前記第２の平滑コンデンサの接
   続点を非制御第２出力とするスイッチング電源装置。
4. 【請求項４】 パルス入力電源に並列接続された第１の
   整流手段と、この第１の整流手段に並列接続された安定
   に制御された第１出力を得るためのチョークコイルとし
   て働くトランスの第１巻線と第１の平滑コンデンサから
   なる第１の直列回路と、他のチョークコイルと第２の平
   滑コンデンサからなる第２の直列回路と、前記トランス
   の第２の巻線と第２の整流手段からなる第３の直列回路
   と、前記第３の直列回路と並列に接続された第３の整流
   手段と、前記第２の直列回路と前記第３の直列回路を直
   列接続するとともに、これらを前記第１の平滑コンデン
   サに並列接続し、前記第１巻線と前記第１の平滑コンデ
   ンサの接続点を第１出力に、前記他のチョークコイルと
   前記第２の平滑コンデンサの接続点を非制御第２出力と
   するスイッチング電源装置。
5. 【請求項５】 第１の整流手段、第２の整流手段及び第
   ３の整流手段を電界効果トランジスタとし、パルス入力
   電源のハイレベルと同期させ第２の整流手段である電界
   効果トランジスタをオンとし、第１の整流手段及び第３
   の整流手段である電界効果トランジスタをオフとし、パ
   ルス入力電源のロウレベルと同期させて第１の整流手段
   及び第３の整流手段である電界効果トランジスタをオン
   とし、第２の整流手段である電界効果トランジスタをオ
   フとするスイッチング手段を設けた請求項１〜請求項４
   のいずれか１つに記載のスイッチング電源装置。