JPS59129576A - 自励式多出力スイツチング・レギユレ−タ - Google Patents

自励式多出力スイツチング・レギユレ−タ

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Publication number
JPS59129576A
JPS59129576A JP58005019A JP501983A JPS59129576A JP S59129576 A JPS59129576 A JP S59129576A JP 58005019 A JP58005019 A JP 58005019A JP 501983 A JP501983 A JP 501983A JP S59129576 A JPS59129576 A JP S59129576A
Authority
JP
Japan
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self
inductance
switching regulator
winding
output
Prior art date
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Pending
Application number
JP58005019A
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English (en)
Inventor
Shigeru Takeda
茂 武田
Mitsuhiro Hasegawa
光洋 長谷川
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Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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Publication date
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Publication of JPS59129576A publication Critical patent/JPS59129576A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M3/00Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/22Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC
    • H02M3/24Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/28Conversion 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
    • H02M3/325Conversion 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 using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion 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 using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0083Converters characterised by their input or output configuration
    • H02M1/009Converters characterised by their input or output configuration having two or more independently controlled outputs

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自励式多出力スイッチング・レギュレータの
定電圧制御方式の特性改良に関するものである。
自励式多出力スイッチング・レギー71ノータには種々
の定電圧方式があるが、イの中でも第1図に示すように
1つの出力電圧Voのみを一定にするために主スィッチ
ング・[・ランジスタ2のON時間のパルス巾を制御(
P W M )をhない、伯の出力は?1接制御し1.
jいいわゆるクロスレギコレーシヨンというのが一般的
である。
第1図において、1Cは帰還巻線であり、主スイツブン
グトランジスタの0N−OFFを行なうと同時に一次巻
線1aとの結合により正帰)7回路を構成し、自励式の
スイッチングを断続的に行なわ顧ている。Folは入力
の直流電圧であり、普通は制御されていない。1は主1
−ランスであり、1a、1b、1t+−はそれぞれ十[
・ランス1の1次と2つの2次の巻線を表わす。9,9
−は整流平滑回路の仝休を示している。この中で5.6
は整流素子、7はヂョークコイル、8は]ンデンサーで
ある。3は出力電圧VOの変動に応じて主スイツチのパ
ルス1]を制御する回路であり、4は出力電圧VOを検
出し1次側にフィードバックする際に!1−する1次、
2次の電気的絶縁をはかるための絶縁]・ランスもしく
は光結合素子を含む回路である。この方式は比較的設計
が簡便であるが、スイッチング・レギュレータの保護機
能ffQ if、安全↑’l’ i+Q計を加味した場
合、1次、2次の絶縁耐力を余り高くとれず、このこと
が特に高耐圧の仕様に適合したスイッチング・レギュレ
ータを実現しようとする時には常に問題となる。」、I
ζ、もう1つの問題どlノ<Vaの出力は第2国立に示
7JようにPWM制御によりよく定電圧制御が行/−2
われでいるが、他の出力電1−t、 V O−Ll第2
図のイのJ:うに、いわゆるり[lスレ4″11ノーシ
ー]ン♂(X−ど呼ばれる分だけ大幅に変動力る点があ
げられる。これらの問題を避けるために第3図に示ηよ
うな磁束制御方式の回路が考えられている。この方式は
第1図と同じようにP W M制御を行な)のτ゛ル)
るが、出力電圧VOではなく、主トランス1の磁束変化
量を一定にするように考えられている。実際には、第3
図において、制御巻線1dに接続された整流回路10の
出力電圧が一定になるように制御される。R,、Rし−
はf1荷抵抗である。
このJ、うに?1ろど明1)かなよ)【、二2つの一次
Y4線lb、11)−は電気的には全く等価となり定電
圧制御の程度は全く同じどなり第2図口、ローのように
極端4丁誤差が現われなくイすることが予想される。し
かし、この方式の定電圧制御の程度は第3− 4図に示すように余りりTましいものではない。図中二
は第1図の回路VOの1図中イは第1図のVO′回路の
出力直流電流IO,TO−と出力直流電1”F−Vo、
Vo−との関係をそれぞれ比較のため示している。図中
口とローは第3図の回路のVo。
VO−の出力電流■0に対する変化を見たものである。
イに比較するとかなり小さくなっているが口と口′の場
合は直流電流■0が小さくなるにつれてまだ出力電圧V
Oが急激に大きくなるという欠点がある。この傾向は、
主スィッチング・F−ランジスタを流れる雪原波形とも
関連があり、低減することはイうたやすいことではない
また、制御巻線1dは帰還巻線1Cと共用することがで
き、第3図から10と1dを除いた回路でもある程度の
定電圧制御が可能である。この定電圧制御の程1αは第
1図イに近いものであり余り好ましいものではない。
しかし、第1図と第3図を比較すると明らかなように、
第3図では主1−ランスの1次と2次がはっきりと絶縁
されているので、この耐圧さえ考慮4 − すれば全体の絶縁耐力を著しく向−1さlるこ°とがで
きるので、1日も早り−1−記欠点の改良が叫ばれてい
る。
本発明【311記?+Y来技術の欠点を改良し、定電圧
積電の八しく改良された高耐圧の磁束制御15式の多出
力スイッチング・レギュレータを提供り゛ることを目的
としている。
−1−開目的を)構成づるために、本発明のスイッチン
グ・レギュレータはトランスの一次谷線に自利に接続さ
れたスイッヂング素子、前記!−ランスに別に巻かれた
帰)7巻線により前記スイッチング素子を周期的に断続
させ前記1〜ランスの複数対の二次巻線に電力を変換し
、整流回路を介して複数の直流電力どしてどり出す自励
式多出力スイッチング・レギュレータにおいて、前記二
次巻線の少くとも一つの端子と整流回路との間に、1.
OA T以上の直流起磁力で高周波のインダクタンスが
直流電流に対して単調な減衰特性を右するインダクタン
ス累rを直列に接続するとともに、前記インダクタンス
索子と前記整流回路との接続Jll+と、前記二次巻線
の伯の一方の端子との間に容量素子を接続したことを主
たる特徴としている。 また前記インダクタンス素子と
前記二次巻線どの接続点と、前記二次巻線の他の一方の
端子との間に容量素子を接A’J’l: シたこと61
、′[徴としている。さらに、前記容量素子と直列ない
し並列に抵抗素子を接続したことも1h徴としている。
以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明する。
第!5図は本発明の1つの実施例を示す回路図である。
一対の二次巻線1bの一方の端子と整流素子9の間にイ
ンダクタンス素子11が直列に接続されるとともに容量
素子12がインダクタンス素子11と整流回路9の接続
点と二次巻線の他の一方の端子との間に接続されている
。同じくもう一対の二次巻線lb′の一方の端子と整流
回路9−との間にインダクタンス素子11−が直列に接
続されるとともに、容量素子12−がインダクタンス素
子11と整流素子5の接続点と二次巻線の他の一方の端
子との間に接続されている。
本回路は帰還巻線1Cと制御巻線1dを共用したもので
ある。これらのインダクタンス素子11゜11−は第6
図に示すような高周波インダクタンス1−)直>(+、
雷’iQΦ畳11[↑11を右すろ5.スイτわl)、
roIFQ nX ’7A: l (If;が小c−S
 イIt、冒、ニー 4.、l lはJ1當に人5\い
が、1(ICが人さくイトろに′)れ(力;1激に1か
小さくイCる。
一方、極端に直流電流1dcが小ざい領域では、]アの
材1′!l 、形状によって第6図ホのように凸状の特
性を有するものちあるが、本発明においてこの差は問題
ではない。本発明で用いられるインダクタンス素子11
.11−とじては第6図のように起磁力 1.0ΔT以
上でインダクタンス1−が中温に減少する特性が重要で
ある。ここでAT(アンペア・ターン)というのは直流
電流1(ICとコアの巻数Nの積である。Nが決まれば
Idcに比例する吊である。
第6図のホ、への特性を右する2種類のインダクタンス
素子を本発明の第5図VOの回路に適用した。第5図に
おいて容量素子12.12′がインダクタンス素子11
.11−と整流回r1,9′の接続点と二次巻線11)
、1b−の他の一方にそれぞれ接続されている。第6図
がこの場合の出力1h性を示す。図中19口は従来技術
の特性、トtit第6図のインダクタンス素子を用いた
場合の特↑!1.ハ(ま第5図ホのインダクタンス素子
を用いた1易nの1.’i f’lを−【れて゛れ示し
ている。この図から明らかなように、従来技術イ1口に
比較してインダクタンス素子11と容量素子12を接続
した本発明の1・、ハは出力電流に対する出力電圧の変
動率が著しく改良されている。インダクタンス1−の大
きいホの方がこの電圧変動帯を低減する効果が大ぎい。
定量的に見れば、従来技術における+30%以上の低電
流時の電圧の急激な立上りが本発明の1・、ハの場合に
は+15%、+9%まで抑えることができた。
このような効果を実現できたのは、第7図イのような特
性が第6図に示すインダクタンス素子の特性で補正され
ただけでなく容量素子12により高周波がかなりの稈醍
除去されたためである。丁度、低電流時のVOの電圧増
加分をインダクタンス素子の高周波のインダクタンス増
加分と容量素子で打消していることになるからである1
゜第8図は本発明の第2の実施例を示1回路図(・ある
。これは、インダクタンス素子11が分割され11,1
18の2個どして二次巻線1hの両端に直列に接続され
ると同時にインダクタンス素子と整流回路との2つの接
続〆、九の間に容量素子12を接続した場合である。同
じようにもう1つの回路のインダクタンス素子11′″
も11′と11′aの2個に分割されている。本実施例
の効果は第5図とほとんど同じであった。
第9図は本発明の第3の実施例を示す回路図である。こ
れは第5図の回路にざらに容量素子13゜13″が前記
インダクタンス素子11,11−と前記二次巻線1h、
1b′との接続点と前記二次巻線の他の一方の端子どの
間に接続されている場合である。この容量素子13. 
13′の存在により、1〜2%のわずかではあるが変動
率を改香することがでさIJ。
第10図は本発明の第4の実施例を示す回路図である。
これは第9図の回路の容早素了12.12’−,13,
13−にイれぞれ直列抵抗素子14゜1/I−を並列抵
抗素子15.15−を接続した揚台である。この抵抗素
子1/1.1/I−,15,15′の存在により0.5
〜1%の変動亭の改善を行なうことができた。
第5図、第8図、第9図、第10図は主スイツチング・
]−ランジスタを一石のみ用いた場合であるが、第11
図のように自励式プッシュプル等の1−ランジスタ2a
、2t+の2石の場合でも本発明の方式は実現でさる。
すイfわち、二次巻線1bの両端と両波整流回路の間に
インダクタンス素子11.118の2個がそれぞれ接続
されるとともに、2個の容量素子12.12aが前記2
つのインダクタンス素子1L11aと整流素子5,5a
の2つの接続点と二次巻線の中点どの間にそれぞれ接続
される。同じJ:うにもう一対の二次巻線1b′におい
ても2個の容品12−.12=aが2個のインダクタン
ス素子11”、11−aと整流素子5′、5−aの2つ
の接続点と二次巻線の中点との間にそれぞれ接続される
。これらの場合も第5図と同じJ、う<、H効果を実現
C′?さた13.シた、■次巻線の中T1.>と整流回
路との間に別にインダクタンス素子11″、11″aを
接続することも可能である。さらに第11図では一次側
はプツシコブルの27ih式であったが、ぞの他ハーノ
1リッジ方式、フル1リンジ方式等の釜石方式でも状況
は同じであり本発明の効Tを実現できる。
また、本実施例群A3いて(,12出力のみ(Jつい(
述べたがイれ以−1−の多出力の自励式ソイツー1ンク
レギコレータにおいても本発明の効果は明らかでル)ろ
1,5〜らに、本発明の万【(と仙の?、Y来技術どの
絹合わけ、例えばシリーズ゛し1゛J1ノータ(ゝ)f
−1ツバ−も1ノくは磁気増幅器方式と(jl用しても
効果は同じである。
以ト実施例を用いて詳細にβ1明したにうに、本発明の
回路方式を用いれば一次二次間の高耐圧を維持しつつ、
より安定な定電1特f1を有する磁束制御方式の自励式
多山カスイツチング・レイ−2レークを実現できる。
【図面の簡単な説明】
11− 第1図、第3図は従来技術の回路図、第2図。 第4図は従来技術のスイッチング・レギュレータの特性
図、第5図、第8図、第9図、第10図。 第11図は本発明の実施例のそれぞれの回路図、第6図
は本発明に用いられたインダクタンス素子の特性図、第
7図は本発明の効果を表わすスイッチング・レギュレー
タの特性図である。 1:ETl・ランス 2:1:スイ・ンヂング・[・ラ
ンジスタ 9:v流回路 11:インダクタンス素子1
2.13:容重素子 1C:帰)甲巻線および制御巻線  12− 第1 圃 第3凹 オワ口 Lo 80 オワ口 オ10固 H口 オ11量 、6杵署 手続補正書(自発) 1【件の表示 昭Ill 5a (l”41許19(i第 5o19 
 シンjl  1lIl  (7)  名称    自
励式多出力スイッチング・レギュレータ補1F:をする
者 1111トノNI#、    ’+!f  、j’F 
 :申i  4(1八   −fI   所   東京
都f・代1川イ丸の1人1& f’ l I 1音2壮
→←−一一一名一 補正の内容 j  till雇1占の「発明の詳細な説明」の+1を
記載を下記の1mり訂正する。 記 (1) 明網a第4 fx第18行(7) rig 2
 IZ 口+ ”  J k「第2図イ、二」に訂正す
る。 (2)同書第8頁第17行の「vo」を削除する。 (3)同書第9頁第1行の「第6図」を「第7図」に訂
正する。 ■ 「第1図」を次の通り訂正する。 以  上 、 2 。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.1ヘランスの一次巻線に直列に接続されたスイッチ
    ング素子、前記[・ランスに別に巻かれた帰還巻線によ
    り前記スイッチング素子を周期的に断続させ前記トラン
    スの複数対の二次巻線に電力を変換し、整流回路を介し
    て複数の直流電力として取り出す自励式多山カスイツチ
    ング・レギュレータにおいて、前記二次巻線の少くとも
    一つの二次巻線の少くとも一つの端子と整流回路との間
    に1.OAT以上の直流起磁力で高周波のインダクタン
    スが直流電流に対して単調な減衰特性を有するインタフ
    タンス素子を直列に接続するとともに前記インダクタン
    ス素子と整流回路との接続点と、前記二次巻線の池の一
    方の端子との間に容量素子を接続したことを特徴とする
    自助式多出力スイッチング・レギュレータ。 2、特許請求の範囲第1項に記載された自励式多出力ス
    イッチング・レギュレータにおいて、前記インダクタン
    ス素子ど前記二次巻線との18続点と、前記二次巻線の
    伯の一方の昭j子との間に容量素子を接続したことを特
    徴とする自励式多出力スイッチング・レギュレータ。 3、特許請求の範囲第1項イ「い[)第2項に記載され
    た自励式多出力スイッチング・レギュレータにおいて、
    前記容量素子と直グμmいし並り11に抵抗素子を接続
    1ノたことを’l′i ′fiとηる自励式多出力スイ
    ッチング・レギュレータ。
JP58005019A 1983-01-14 1983-01-14 自励式多出力スイツチング・レギユレ−タ Pending JPS59129576A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63182684U (ja) * 1987-05-14 1988-11-24

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JPS63182684U (ja) * 1987-05-14 1988-11-24

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