JPS58123368A - 定電圧電源装置 - Google Patents
定電圧電源装置Info
- Publication number
- JPS58123368A JPS58123368A JP57004054A JP405482A JPS58123368A JP S58123368 A JPS58123368 A JP S58123368A JP 57004054 A JP57004054 A JP 57004054A JP 405482 A JP405482 A JP 405482A JP S58123368 A JPS58123368 A JP S58123368A
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- JP
- Japan
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- converter
- series
- rectifier
- switch element
- resonant
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
- H02M3/22—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC
- H02M3/24—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters
- H02M3/28—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は直列共振型ＤＣ−ＤＣコンバータを使用した定
電圧電源装置に関するものである。
電圧電源装置に関するものである。
従来の定電圧電源装置として、特に主流となっているの
はスイッチ素子のオン・オフ動作のパルス幅制御方式を
用いたスイッチング・レギュレータである。スイッチン
グ・レギュレータは、高効率であるということから９機
器の小型Φ軽量化に役立っているが、原理的に電圧、電
流が急峻に変化する時間、即ちスイッチングタイムが存
在するために、スイッチング損失が大きい、不要輻射雑
音が大きい、伝導性雑音が大きい等と言った欠点がある
。そのため、スイッチング・レギュレータの使用範囲は
限定され、特に音響機器の電源として使おうとすれば、
入出力部に強力なフィルターを挿入したり、完全密閉し
たシールドを施す等と言ったノイズ対策をしなければな
らず、このためコストアップ、信頼性の低下といった問
題点がある。
はスイッチ素子のオン・オフ動作のパルス幅制御方式を
用いたスイッチング・レギュレータである。スイッチン
グ・レギュレータは、高効率であるということから９機
器の小型Φ軽量化に役立っているが、原理的に電圧、電
流が急峻に変化する時間、即ちスイッチングタイムが存
在するために、スイッチング損失が大きい、不要輻射雑
音が大きい、伝導性雑音が大きい等と言った欠点がある
。そのため、スイッチング・レギュレータの使用範囲は
限定され、特に音響機器の電源として使おうとすれば、
入出力部に強力なフィルターを挿入したり、完全密閉し
たシールドを施す等と言ったノイズ対策をしなければな
らず、このためコストアップ、信頼性の低下といった問
題点がある。
その一つの解決手段として第１図に示すような共振用の
コイルとコンデンサとを直列に接続し、スイッチ素子を
交互にオン、オフ動作させることニヨリ、トランスを介
して所定の出力エネルギーを得る直列共振型ＤＣ−ＤＣ
Ｃ一式−タが提案されている。これを説明すると、第１
図において、１．２は直流電源、３，４は例えばトラン
ジスタ。
コイルとコンデンサとを直列に接続し、スイッチ素子を
交互にオン、オフ動作させることニヨリ、トランスを介
して所定の出力エネルギーを得る直列共振型ＤＣ−ＤＣ
Ｃ一式−タが提案されている。これを説明すると、第１
図において、１．２は直流電源、３，４は例えばトラン
ジスタ。
サイリスタ等のスイッチ素子、５は共振用コンデンサ、
６は共振用コイル、７はもれインダクタンスのない理想
コンバータ・トランス９の１次巻線で、前記の共振用コ
ンデンサ６と共振用コイル６と直列に接続されている。
６は共振用コイル、７はもれインダクタンスのない理想
コンバータ・トランス９の１次巻線で、前記の共振用コ
ンデンサ６と共振用コイル６と直列に接続されている。
８けキ記コンバータ・トランス９の２次巻線で、これは
整流回路１ｏを介して平滑用の電解コンデンサ１１に接
続されている。１２は電気的負荷である負荷抵抗である
。
整流回路１ｏを介して平滑用の電解コンデンサ１１に接
続されている。１２は電気的負荷である負荷抵抗である
。
スイッチ素子３と４１ｄ交互に切り換わるようになって
いる。ここで、スイッチ素子３がオンで、スイッチ素子
４がオフの時には、直流電源１→スイツチ素子３→コン
バータ・トランス９０１次巻線７→共振用コイル６→共
振用コンデンサ５→直流電源１という閉ループで正弦波
状の電流が流れる。
いる。ここで、スイッチ素子３がオンで、スイッチ素子
４がオフの時には、直流電源１→スイツチ素子３→コン
バータ・トランス９０１次巻線７→共振用コイル６→共
振用コンデンサ５→直流電源１という閉ループで正弦波
状の電流が流れる。
一方、スイッチ素子３がオフでスイッチ素子４がオンの
時は、直流電源２→共振用コンデンサ６→共振用コイル
６→１次巻線７→スイッチ素子４→直流電源２の閉ルー
プで正弦波状の電流が流れる。
時は、直流電源２→共振用コンデンサ６→共振用コイル
６→１次巻線７→スイッチ素子４→直流電源２の閉ルー
プで正弦波状の電流が流れる。
その周期は共振用コンデンサ５のキャパシタンスＣ６と
共振用コイル６のインダクタンスＬ６で決まる２π’Ｊ
”；”；である。その電流を第２図（Ｃ）に示す。なお
、第２図において（ａ） 、 （ｂ）はスイッチ素子３
，４のタイミングチャートを示す。第２図から明らかな
ように、スイッチ素子３，４の切り換わり時においては
、１１′）流が零となるため、スイッチング損失は著し
く減少し、高効率となるばかりでなく、不要輻射雑音、
伝導性雑音の低減を図ることができる。
共振用コイル６のインダクタンスＬ６で決まる２π’Ｊ
”；”；である。その電流を第２図（Ｃ）に示す。なお
、第２図において（ａ） 、 （ｂ）はスイッチ素子３
，４のタイミングチャートを示す。第２図から明らかな
ように、スイッチ素子３，４の切り換わり時においては
、１１′）流が零となるため、スイッチング損失は著し
く減少し、高効率となるばかりでなく、不要輻射雑音、
伝導性雑音の低減を図ることができる。
しかしながら第１図のような直列共振型ＤＣ−ＤＣＣ一
式−タにおいては、入力および負荷の大幅な変化に対し
て、出力を安定化することが難しく、いかに出力電圧を
安定に制御するかが大きな問題として残されていた。
式−タにおいては、入力および負荷の大幅な変化に対し
て、出力を安定化することが難しく、いかに出力電圧を
安定に制御するかが大きな問題として残されていた。
本発明は、以上のような直列共振型１）Ｃ−ＤＣコンバ
ータを使用した定電圧電源装置において、制御が簡単で
、また制御範囲の広い制御機能をもつ定電圧電源装置を
提供しようとするものである。
ータを使用した定電圧電源装置において、制御が簡単で
、また制御範囲の広い制御機能をもつ定電圧電源装置を
提供しようとするものである。
以下、本発明を第３図に示した実施例に基いて説明する
。なお、第３図において第１図と同じ働きをするものは
同じ符号を付している。この第３図において第１図の回
路と異なる点け、共振用コンデンサ５の両端に別の整流
回路１３を並列に接続し、その出力側にフライバック・
トランス１５の１次巻線１４とスイッチ素子１８とを直
列に接続した点、およびフライバック・トランス１６の
２次巻線を整流ダイオード１了を介して電解コンデンサ
１１の両端すなわち負荷抵抗１２の両端に接続したこと
である。なお、１９はスイッチ素子３゜４．１８を所定
の周期でオン、オフ制御するための制御回路で、これは
誤差増幅器２発振器、振り分は回路、駆動回路等から構
成されている。
。なお、第３図において第１図と同じ働きをするものは
同じ符号を付している。この第３図において第１図の回
路と異なる点け、共振用コンデンサ５の両端に別の整流
回路１３を並列に接続し、その出力側にフライバック・
トランス１５の１次巻線１４とスイッチ素子１８とを直
列に接続した点、およびフライバック・トランス１６の
２次巻線を整流ダイオード１了を介して電解コンデンサ
１１の両端すなわち負荷抵抗１２の両端に接続したこと
である。なお、１９はスイッチ素子３゜４．１８を所定
の周期でオン、オフ制御するための制御回路で、これは
誤差増幅器２発振器、振り分は回路、駆動回路等から構
成されている。
次に、本発明の実施例の動作を説明するが、その前に理
解を容易にするために直列共振型ＤＣ−ＤＣＣ一式−タ
の制御原理について第１図を参照して説明する。
解を容易にするために直列共振型ＤＣ−ＤＣＣ一式−タ
の制御原理について第１図を参照して説明する。
第１図において、スイッチ素子３（または４）カオンで
、スイッチ素子４（または３）がオフの時にコンバータ
ートランス９０１次巻線７に流れる正弦波状の電流ｉ１
は次式で示される。
、スイッチ素子４（または３）がオフの時にコンバータ
ートランス９０１次巻線７に流れる正弦波状の電流ｉ１
は次式で示される。
ただし、
Ｅｃ； 直流電源１または２の電圧
ｖ０： １次側に換算された出カ電圧
ｖｏ； 共振用コンデンサ６の初期充電電圧値Ｒ８；
第１図の等個直列損失抵抗 （１）式で示される共振電流の平均値がコンバータ番ト
ランス９を介して、適当な１−２次巻線比をもって２次
側に伝達される電流、すなわち負荷電流となる。（Ｅｏ
−Ｖｏ）＜＜Ｖ。より、上記共振用コンデンサ５の初期
充電電圧値Ｖ。を制御することにより、共振電流ｉ （
ｔｌが制御され、その結果、負荷電流が制御される。
第１図の等個直列損失抵抗 （１）式で示される共振電流の平均値がコンバータ番ト
ランス９を介して、適当な１−２次巻線比をもって２次
側に伝達される電流、すなわち負荷電流となる。（Ｅｏ
−Ｖｏ）＜＜Ｖ。より、上記共振用コンデンサ５の初期
充電電圧値Ｖ。を制御することにより、共振電流ｉ （
ｔｌが制御され、その結果、負荷電流が制御される。
本発明はこの原理を応用したもので、共振用コンデンサ
５の初期充電電圧値を別のスイッチ素子で制御し、出力
直流電圧を安定化するようにしたものである。
５の初期充電電圧値を別のスイッチ素子で制御し、出力
直流電圧を安定化するようにしたものである。
次に、第３図に示す本発明の実施例の動作について、各
部の動作波形を示した第４図を参照して説明する。第４
図において、（ａ） 、 （ｂ） 、 （Ｃ）はスイッ
チ素子３．スイッチ素子４．スイッチ素子１８のそれぞ
れのオン、オフのタイミングチャードを示し、（ｄ）は
コンバータ・トランス９の１次巻線７に流れる共振電流
ｉ１． （ｅ）はスイッチ素子１８をオ巻線１４に流れ
る電流 １２ 、げ）は共振用コンデンサ６の両端電圧
波形を示す。
部の動作波形を示した第４図を参照して説明する。第４
図において、（ａ） 、 （ｂ） 、 （Ｃ）はスイッ
チ素子３．スイッチ素子４．スイッチ素子１８のそれぞ
れのオン、オフのタイミングチャードを示し、（ｄ）は
コンバータ・トランス９の１次巻線７に流れる共振電流
ｉ１． （ｅ）はスイッチ素子１８をオ巻線１４に流れ
る電流 １２ 、げ）は共振用コンデンサ６の両端電圧
波形を示す。
まず時刻１＝０のとき、共振用コンデンサ６の初期充電
電圧値は−Ｖｏｐ１ であったとする。１＝０より！＝
１１の間、スイッチ素子３，４はオフ、スイッチ素子１
８はオンとすると、共振用コンデンサ６に充電されてい
た電荷は整流回路１３を介してフライバック・トランス
１５の１次巻線１４に移動する。この時、整流ダイオー
ド１７は逆バイアスされるようにフライバック・トラン
ス１５の２次巻線１６は巻かれているから、共振用コン
デンサ６の放電エネルギーは、磁気エネルギーとしてフ
ライバック串トランス１５に蓄積される。
電圧値は−Ｖｏｐ１ であったとする。１＝０より！＝
１１の間、スイッチ素子３，４はオフ、スイッチ素子１
８はオンとすると、共振用コンデンサ６に充電されてい
た電荷は整流回路１３を介してフライバック・トランス
１５の１次巻線１４に移動する。この時、整流ダイオー
ド１７は逆バイアスされるようにフライバック・トラン
ス１５の２次巻線１６は巻かれているから、共振用コン
デンサ６の放電エネルギーは、磁気エネルギーとしてフ
ライバック串トランス１５に蓄積される。
共振用コンデンサ５の両端の電圧値は放電電荷により、
１＝１．後、−Ｖ。ｐ２（〉−ｖ。ｐｌ）となる。
１＝１．後、−Ｖ。ｐ２（〉−ｖ。ｐｌ）となる。
時刻ｔ１において、スイッチ素子１８をオフ、スイッチ
素子３をオンにすると、共振電流１１は（１）式におい
て初期充電電圧値を−ｖｃｐ２ とした正弦波状の電流
が流れる。共振用コンデンサ６のキャパシタンス Ｃ６
と、共振用コイル６のインダクタンスＬ６とで決まる共
振周期π４司コ；−の後、即ち時刻 ｔ２でスイッチ素
子３をオフとし再びスイッチ素子１８をオンにするよう
にすると、上記の０く１く１１の期間と電流 １２の方
向は逆であるが同じ現象となり、共振用コンデンサ６の
初期充電電圧値を変えることができる。
素子３をオンにすると、共振電流１１は（１）式におい
て初期充電電圧値を−ｖｃｐ２ とした正弦波状の電流
が流れる。共振用コンデンサ６のキャパシタンス Ｃ６
と、共振用コイル６のインダクタンスＬ６とで決まる共
振周期π４司コ；−の後、即ち時刻 ｔ２でスイッチ素
子３をオフとし再びスイッチ素子１８をオンにするよう
にすると、上記の０く１く１１の期間と電流 １２の方
向は逆であるが同じ現象となり、共振用コンデンサ６の
初期充電電圧値を変えることができる。
このようにスイッチ素子１８のオンとなっている期間
Ｔｓを変えることにより、共振用コンデンサ６の初期充
電電圧値を変えることができる。その結果、（１）式の
係数（ＥＣ−ｖ０＋ｖｃ）カ変ワリ、ｉ （ｔ）の値が
変化し、次式で示される平均電流Ｉ０の値が変化する。
Ｔｓを変えることにより、共振用コンデンサ６の初期充
電電圧値を変えることができる。その結果、（１）式の
係数（ＥＣ−ｖ０＋ｖｃ）カ変ワリ、ｉ （ｔ）の値が
変化し、次式で示される平均電流Ｉ０の値が変化する。
・・・Ｏｏ・・・（２）
すなわち、負荷へ供給される電流量が制御され、負荷が
軽い時にはＴｓを長く、負荷が重い時にはＴ、を短（す
ることにより、出力電圧を制御することができる。
軽い時にはＴｓを長く、負荷が重い時にはＴ、を短（す
ることにより、出力電圧を制御することができる。
このように本発明の定電圧電源装置は直列共振型ＤＣ−
，ＤＣコンバータに共振用コンデンサの初期充電電圧値
を変えるような制御用のスイッチ素子を含む回路を付加
することにより、直列共振型ＤＣ−ＤＣコンバータの特
長をそこなうことなく、広い範囲の入出力変動に対して
出力電圧を安定化することができるもので、その効果は
極めて大きいものがある。なお、前述の本発明の実施例
においては、スイッチ素子を２つもつハーフブリッジの
ＤＣ−ＤＯコンバータを使用した例を示したが、スイッ
チ素子を４つもつフル・ブリッジのＤＣ−ＤＣコンバー
タを使用しても同様の効果が期待できることはもちろん
のことであり、また、理想コンバータ・トランス９の代
りに、共振用コイル６ト同シ値のもれインダクタンスを
コンバータ・トランスにもたせるようにすれば共振用コ
イル６は省略することもできる。
，ＤＣコンバータに共振用コンデンサの初期充電電圧値
を変えるような制御用のスイッチ素子を含む回路を付加
することにより、直列共振型ＤＣ−ＤＣコンバータの特
長をそこなうことなく、広い範囲の入出力変動に対して
出力電圧を安定化することができるもので、その効果は
極めて大きいものがある。なお、前述の本発明の実施例
においては、スイッチ素子を２つもつハーフブリッジの
ＤＣ−ＤＯコンバータを使用した例を示したが、スイッ
チ素子を４つもつフル・ブリッジのＤＣ−ＤＣコンバー
タを使用しても同様の効果が期待できることはもちろん
のことであり、また、理想コンバータ・トランス９の代
りに、共振用コイル６ト同シ値のもれインダクタンスを
コンバータ・トランスにもたせるようにすれば共振用コ
イル６は省略することもできる。
第１図は直列共振型ＤＣ−ＤＣコンバータの基本回路構
成図、第２図（ａ） 、 （ｂ） 、 （Ｃ）は第１図
における各部の動作波形図、第３図は本発明の一実施例
の回路構成図、第４図（ｉｌ） 、 （均、 （ｄＩ、
ｕ）、 （ｅ） 、 （、ｆ）は第３図における各部
の動作波形図である。 １．２・・・・・・直流電源、３，４・−・・・・スイ
ッチ素子、５・・・・・・共振用コンデンサ、６・・・
・・・共振用コイル、７・・・・・・１次巻線、８・・
・・・・２次巻線、９・・ＯＯ・コンバータφトランス
、１０１Ｉ−・−味・整流回路、１１・・拳・・・電解
コンデンサ、１２・・・・・・負荷抵抗、１３・・−・
・・整流回路、１４・・・・・・１次巻線、１５−＠・
・ｅフライバック・トランス、１６・・・・・・・２次
巻線、１７・・・・・・整流ダイオード、１８・・・・
・・スイッチ素子、１９・・・・・・制御回路。
成図、第２図（ａ） 、 （ｂ） 、 （Ｃ）は第１図
における各部の動作波形図、第３図は本発明の一実施例
の回路構成図、第４図（ｉｌ） 、 （均、 （ｄＩ、
ｕ）、 （ｅ） 、 （、ｆ）は第３図における各部
の動作波形図である。 １．２・・・・・・直流電源、３，４・−・・・・スイ
ッチ素子、５・・・・・・共振用コンデンサ、６・・・
・・・共振用コイル、７・・・・・・１次巻線、８・・
・・・・２次巻線、９・・ＯＯ・コンバータφトランス
、１０１Ｉ−・−味・整流回路、１１・・拳・・・電解
コンデンサ、１２・・・・・・負荷抵抗、１３・・−・
・・整流回路、１４・・・・・・１次巻線、１５−＠・
・ｅフライバック・トランス、１６・・・・・・・２次
巻線、１７・・・・・・整流ダイオード、１８・・・・
・・スイッチ素子、１９・・・・・・制御回路。
Claims (3)
- （１）入力直流電源に対して、少なくともオン・オフ動
作を行なう第１のスイッチ素子と共振用コンデンサおよ
び第１の変換トランスの１次巻線を含む直列接続回路を
接続し、前記第１の変換トランスの２次巻線に整流・平
滑回路 を接続し、その出力側に接続される電気的負荷
に直流電圧を供給するように構成された直列共振型ＤＣ
−ＤＣコ／バータを具備し、かつ前記共振用コンデンサ
と差動に整流回路を接続し、該整流回路の出力側には第
２の変換トランスの１次巻線と第２のスイッチ素子を直
列に接続し、前記第２変換トランスの２次巻線を整流器
を介して前記電気的負荷に接続したことを特徴とする定
電圧電源装置。 - （２） 直列共振型ＤＣ−ＤＣコンバータを構成する
直列接続回路は共振用コイルを含めて構成されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第（１）項に記載の定電
圧電源装置。 - （３）直列共振型ＤＣ−ＤＣコンバータを構成する直列
接続回路は、第１の変換トランスの実効もれインダクタ
ンスを含めて共振路を形成するように構成されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第（１）項に記載の定電
圧電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57004054A JPS58123368A (ja) | 1982-01-14 | 1982-01-14 | 定電圧電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57004054A JPS58123368A (ja) | 1982-01-14 | 1982-01-14 | 定電圧電源装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58123368A true JPS58123368A (ja) | 1983-07-22 |
Family
ID=11574164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57004054A Pending JPS58123368A (ja) | 1982-01-14 | 1982-01-14 | 定電圧電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58123368A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56157267A (en) * | 1980-05-07 | 1981-12-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Constant-voltage power source |
-
1982
- 1982-01-14 JP JP57004054A patent/JPS58123368A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56157267A (en) * | 1980-05-07 | 1981-12-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Constant-voltage power source |
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