JPS59159667A - 電源装置 - Google Patents

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】 本発明はスイッチングレギュレータと呼ばれる電源装置
に係シ、変圧器の一次側に加わる電圧をオ゛ン、オフし
て変圧器の二次側よシ複数の出力電圧を取り出す回路の
改良に関する８ スイツチングを利用した電源装置にはいくつもの方式が
あるが、実用上利用価値のあるもの乞動作原理によって
大別するとダイオードポンプ型。

チョッパ型およびコンバータ型の３つに分けられる。

ここで、コンバータ型のスイッチング電源とは、変圧器
の一次側に加わる電圧乞トランジスタなどのスイッチン
グ素子でオン、オフして、この変圧器の二次側に目的と
する血圧のミカン取り出す方式のものを指し、スイッチ
ング時間を適切に調節すれば、祷られる出力電圧乞一定
の値に保ったり、目的に応じて変化妊せることができる
ので、スイッチングレギュレータに限らず直流変圧器と
しても利用することがでひる、 このコンバータ型スイッチングレギュレータの一次側は
棟々の構成が妹、しれるが、１個のスイッチング素子で
変圧器の一次側乞オン、オフするものの中、スイッチン
グのオンＩｌ＋とオフ４Ｊｉｌｉのイ０］れ装出力制御
に利用するかによってリンギング型とフォワード型に分
けられる。

第１図はスイッチングのオフ仙］を出力制御に利用する
とともに、二つの出力を同時に織り出し得るリンギング
型のスイッチングレギュレータの構成をボし、直流入力
端子１，２間に、変圧器１０の一次巻線】１とトランジ
スタＴｒｉとが直列に接続芒れ、このトランジスタＴｒ
ｉのＲ−ス回路には、変圧器１０の三次巻線３１に誘起
てれた電圧に応じてトランジスタＴｒｉのオフ時間を制
御する電流制御回路７が設けられ、さらに、変圧器１０
の二次巻線２１と直流出力端子３，４との間には、三次
巻線２ｊの肪起電圧ｙａｌ−整流平滑するべくダイオー
ドＤＩ、　コンデン＋ｊＣ２より々る直流化回路、およ
び、この直流化回路の電圧を一定に制御する電圧調整器
８が設けられ、同様に、変圧器１０の二次巻線２２と直
流出力端子５，６との間には、二次巻線ｚ２の誘起電圧
乞整流平滑するべくダイオードＤ２．　　コンデンサＣ
３よりなる直流化回路、および、この直流化回路の電圧
を一定に制御する電圧調整器９が設けられている。

ここで、変圧器１０の一次巻線１１と二次巻線２】。

麓とは力旧史性で、−次巻線１１と三次巻線３１とは減
極性でそれぞれ巻装きれている。

なお、直流入力端子１，２間に接続筋れたコンデン？Ｃ
Ｉは、前段に設けられる整流回路の直流電圧乞平滑する
もの、また、直流入力端子■とトランジスタＴｒｉのベ
ースとの間に接続された抵抗Ｒ１Ｎ、十うンジスタＴｒ
１の初期動作電流を供給１−るためのものである。

上記構成に々るスイッチングレギュレータは、直流入力
端子１，２間に加えられる入力電圧ＶＩＮの変動、直流
出力端子３，４間に接続芒れる負荷の電流変動、および
、直流出力端子５，６間に接続される負荷の電流変動に
対して、変圧器１０の三次巻線３１の誘起電圧７基に電
流制御回路７がトランジスタＴｒｌσ）−？−ス屯流乞
適切に制御して変圧器１０の二次巻線２Ｊ、２２の誘起
電圧を略一定に制御する一方、これらの二次巻線回路に
設けられた電圧調整器８および９によってそれぞれ出力
端子３．４間の血圧ＶＯＵＴＩおよび出力端子５，６間
の′山、“圧ＶＯＵＴ２’Ｙ一定に制御している。

ところで、第１図に示したスイッチングレギュレータは
変圧器ＩＯによって一次側、二人ＩＩＩＩを分離してア
イル−ジョンが容易であると百う特徴ヲ有するものであ
るが、この構成では出力回路の十れぞれに電圧調整器を
設けなければならず、これがために装置全体が複雑化す
ると同時に高砺になるという欠点があった、 これを解消する一つの方法として例えば第２図に示すも
０）がある。すなわち、安定化爆れた２つの出力ヲ得る
場合の一方の出力回路に設けられる電圧調整器の代わり
に電圧検出器８ａ乞設けるとともに、発光素子７１およ
び受光素子７２乞有するホトカプラ７ａを設け、電圧検
出器８ａによって発光素子７１を発光式ぜる一方、受光
素子７２によって前述した電流制御回路７と同等の作用
７行なわせている。これによって、−次側、二次側が直
流的に切離された状態でフィード、？ツク制御てれ、直
流出力端子３，４間の電圧■ｏＵＴ１は一定に保たれ、
直流出力端子５，６間の電圧ＶＯＵＴ２は電圧調整器９
によって一定に制御される。

この第２図に示したスイッチングレギュレータは、電圧
調整器が１個で済むものの、−次側、二次側を分離する
ために、変圧器１０と発光ダイオード７ａとが用いられ
ておシ、部品点数を減らして装置の簡易化を図るという
点では不十分であった。

本発明は上記事情を考慮してな芒れたもので、−次側、
二次側の分離を図り、複数の出力電圧を取り出し得る簡
易構成の電源装置の提供を目的とする。

この目的を達成するために、本発明の′電源装置は、仮
数の二次巻線、および、これらの二次％線の少なくとも
１個に密結合された三次＠１ｔＭを巾１−る変圧器と、
直流電圧ぞオン、オフして前記変圧器の一次巻線に加え
るとともに、前記三次巻線の誘起電圧に基いて一次巻線
電流を制御する電流制御手段と、前記二次巻線の誘起′
亀庄をそれぞれ聚流平滑する直流化回路と、前記三次巻
線とは疎結合状態の二次巻線回路の直流出力電圧ン一定
に１シリ御する′電圧調整器とを其１１ｉｉｉ　Ｌ、こ
の屯Ｈ二Ａ整器σ）一方の出力端と前ｂピ三仄巻線に密
結合芒れた二次巻線回路の一方の直流出力端とケ接続し
、この電圧調整器の他方の出力端およびこの二次巻線回
路の他方の直流出力端間より直流覗圧馨取り出す構成を
採る。

以下、添付図面を参照して本発明の一実施例について説
明する。

第３図は本発明に係る電源装置の構成を部分的にブロッ
クで、示した回路図で、第１図と同一の符号を付したも
のはそれぞれ同一の要素を示し、第１図の変圧器１００
代わりに、二次巻線２］と三次巻線とが密結合芒れてな
る変圧器１０ａ　’ｆ（用いた点、２よび、第１図中の
電圧調整器８を除去するとともに、ダイオードＤＩおよ
びコンデンサＣ２でなる直流化回路の負側端子ン、電圧
調整器ケ有する直流型出力回路の正側端子５に接続した
点が異っている。

ここで、変圧器１０ａは第４図に示すように、８字形の
けい素鋼板および工学形のけい素鋼板を積層してなる三
脚鉄心２用い、−次巻線１１は中央脚の略全長に亘って
巻装系れ、二次巻線２］　、　２２は一次巻線より克て
その軸方向に離間する位置で、この−次巻線１１上に巻
装され、でらに、三次巻線３１は二次巻線２】上に巻装
されている。しかして、二次巻線２］と三次巻線３１と
は互いに密結合され、二次巻線２２と三次巻線３１とは
疎結合状態にある。

上記の如く構成坏れた電源装置の作用を以下に説明する
。

先ず、直流入力端子１．２間に整流電圧が加えられると
、この’ｔａ　ｆ：ＥがコンデンサＣＩ　によって平滑
され、−次巻線１１とトランジスタＴｒｉの直列回路に
印加されるとともに、抵抗Ｒ’ｌ　Ｙ介してトランプ、
’ｌ’Ｔｒｌの４−スに初期動作電流が供給爆れるつよ
って、トランジスタＴｒｉがオンてれ、−次巻線電流の
増大に伴って二次巻線２１．ρ三次巻線３１に電圧が誘
起される。ここで電流制御Ｉｃｉ路７は三次巻線電圧が
一定値に到達した時点で、トランジスタＴｒｉの２−ス
回路ン短絡状態にしてこのトランジスタＴｒ１’ａ’オ
フせしめる。

しかして、−次巻線電流の減少によって二次巻線２］　
、　２２および三次巻線３１に、前述した電圧とは反対
極性の車圧が肪起嘔れ、この中、二次巻線２］の誘起電
圧はダイオードＤＩおよびコンデンサＣ２よシなる直流
化回路によって平滑されて直流出力端子３，５間に直流
電圧を出力し、三次巻線ｎの誘起電圧はダイオードＤ２
およびコンデンサＣ３よりなる直流化回路によって平滑
された後、電圧調整器９を介して直流出力端子５，６間
に安定化石れた直流電圧乞出力する。一方、三次巻線３
１の誘起電圧は、電流制御回路７により、後述するよう
に、トランジスタＴｒｉのオフ時間を制御する直流車圧
に変換芒れる。電流制御回路７はこのオフ時間の経過後
に再びトランジスタＴｒＩンオンせしめ、以後上述した
動作が繰返される。

ここで、二次巻線２】と三次巻線３１とは加極性にて結
合されていることから、トランジスタＴｒｉのオフ偵」
が出力部］御に用いられる。また、二次巻線２Ｊと三次
巻線３１とが密結されているため、二欠巻厭２」の電流
変動があるとその変動分が三次巻線３１にフィードバッ
クされ、これによってトランジスタＴｒ１のオフ時間が
変えられる。つまり、直流出力端子３に接続された負荷
が変動して二次巻線２１の電流が増大すると、相互イン
ダクタンスＭによυ三次巻線３１の誘起電圧が減少し、
電流制御回路７はとの電圧減少分に見合う時間だけトラ
ンジスタＴｒ１のオフ時間欠長くする。したがって、ダ
イオードＤＩ　ｇ介してコンデンサＣ２に充電される時
間が長くなり、直流出力端子３，５間の電圧が一定に抑
さえられる。

かくして、直流出力端子５，６間よりしにルの低い定電
圧ＶＯＵＴＩが得られ、直流出力端子３，６間よシフ４
ルの高い定電圧■０ＵＴ２が得られる。

次に、第５図は本発明に係る電源装置の電流制御回路７
の詳細な構成を示す回路図である。ここで、三次巻線３
１の一端ａは直列に接続されたコンデンサＣ４および抵
抗Ｒ２％−弁してトランジスタＴｒｌのペースに、三次
巻線３１の他端すはトランジスタＴｒ１のエミッタにそ
れぞれ接続でれている。

１だ、トランジスタＴｒｉのイースエミック間に、ダイ
オードＤ３と、ダイオードＤ４、ツェナーダイオードｚ
Ｄ、抵抗Ｒ３および抵抗Ｒ４の直列回路とが接続される
一方、三次巻線３１の端子ａ、ｂ間にはダイオードＤ５
およびコンデンサＣ５の直列回路が接続され、このダイ
オードＤ５およびコンデンサＣ５の相互接合点が、前記
抵抗Ｒ３およびＲ４の相互接合点に接続されているうさ
らに、直列接続されたツェナーダイオ−Ｆ’ＺＤおよび
抵抗Ｒ３の両端にトランジスタＴｒ２が接続芒れ、この
トランジスタＴｒ２の村−スがこのツェナーダイオード
ＺＤおよび抵抗Ｒ３の相互接合点に接続されている。

このように構成された電流制御回路の作用を以下に説明
する。

先ず、前述した初期動作電流供給用の抵抗Ｒ１ン介して
トランジスタＴｒｉのき−スに電流が供給され、このト
ランジスタＴｒ１がオンすると、三次巻線３１の端子す
より見て、その端子ａに正の電圧が発生し、この電圧が
電流制限用の抵抗Ｒ２および直流阻止用のコンデンサＣ
４’Ｙ介してトランジスタＴｒ１のペースに印加され、
これによって三次巻線３１の端子ａの電圧が上昇する。

ここで、トランジスタＴｒｉのペース電圧がツェナーダ
イオードＺＤのツェナー−４圧を超えてここに電流が流
れると、このツェナーダイオードＺＤに直列接続された
抵抗Ｒ３に電圧が発生し、トランジスタＴｒ２にペース
電流が供給畑れる。しかして、トランジスタＴｒｉのペ
ースに流れていた電流がダイオードＤ４およびトランジ
スタＴｒＺを介してコンデンサＣ５に流れ込み、この結
果、トランジスタＴｒｉはオフになるう 次に、トランジスタＴｒｉのオフによって三次巻線３１
に前述したと逆向きの′電圧、すなわち、端子ａより晃
て端子すに正の電圧が発生し、コンデンサＣ５は図示し
た極性に光電をれる。このようにし７て、コンデン＋ｊ
Ｃ５の両端電圧か略ツェナーダイオードＺＤのツェナー
直圧になると抵抗Ｒ３の両端電圧が著しく小きくな９、
トランジスタＴｒ２がオフになると同Ｉ１．！Ｉ−にト
ランジスタＴｒｉにペース電流が供給でれ、このトラン
ジスタＴｒｌがオンする。

かくして、トランジスタＴｒＪのペース電圧が上昇して
トランジスタＴｒ２に所定のベース電流Ｚ供供し得る電
圧が抵抗Ｒ３の両端に発生した時点でトランジスタＴｒ
２がオンし、コンデンサＣ５の両端電圧が略ツェナーダ
イオードＺＤのツェナー′−圧に等しくなる時点でトラ
ンジスタＴｒ２がオフし、このトランジスタＴｒ２と、
直流電圧をオン、オフするトランジスタＴｒｉとは動作
状態が互いに逆になる。

このことから明らかなように、第３図に示した直流入力
端子１．２間の電圧が増大した場合、三次巻線３１の誘
起電圧も上昇してトランジスタＴｒｉのオフ時間が短縮
され直流出力端子３，５間の電圧上昇が抑えられる。ま
た、直流出力端子３，６間に接続される負荷の電流が増
大した場合には、上述した如く三次巻線３１の誘起電圧
は低くなり、トランジスタＴｒ’ｌのオフ時間が長くな
り、これによって直流出力端子３，６間の電圧降下が抑
えられる。

なお、上記実施例では、電圧の異る２つの直流出力端子
るスイッチングンギュレータについて説明したが一１３
個以上の二次巻線２有する、いわゆる、多出力型のもの
にも、これを適用することができる。

ぼた、上記実施例における電流制御回路にあっては、ツ
ェナーダイオードＺＤと直列に固定抵抗Ｒ３、Ｒ４を＃
絖したが、これらの抵抗に代えて可変抵抗を用いるなら
ば、単に定′ｍ圧装置直に限定することなく直流変圧器
とすることができる。

以上の説明によって明らかな如く、本発明の電源装置に
よれは、−次（１１ｉ１、二次側の分離が１個の変圧器
で済み、変圧器の二次巻線回路のそれぞれに電圧調整器
を用いなくとも安定化石れた複数の直流電圧￥取り出す
ことができ、構成が著しく簡易化されると言う滑れた効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来の電源装置の構成ケ、部分的
にブロックで示した回ｔｖ図、第３図ばイ＼発明に係る
電源装置の一実施例の構成２部分的にブロックで示した
回路図、第４図は同実施例の主要なｇｌ、系の構成を示
す断面図、第５図は同実施例σ）主要な妥索の詳細な構
成を示す回路図である。 Ｔｒｌ、Ｔｒ２・・・トランジスタ、Ｃｌ−Ｃ５・・・
コンデンサ、Ｄｌ〜Ｄ５・・・ダイオード、Ｒ１−Ｒ４
・・・抵抗、ＺＤ・・・ツェナーダイオード、１．２・
・・直流入力端子、３〜６・・・直流出力端子、７・・
・電流制御回路、７ａ・・・ホトカゾラ、８，９・・・
電圧調整器、８ａ・・・電圧検出器、１０　、１０ａ・
・・変圧器、１１・・・−次巻線、２］、２２・・・二
次巻線、３１・・・三次巻線。 出願人代理人　　猪　　股　　　　　消第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ複数の二次巻線、および、これらの二次巻線の少なく
   とも１個に密結合された三次巻線ケ有する変圧器と、直
   流電圧をオン、オフして前記変圧器の一次巻線に加える
   とともに、前記三次巻線の誘起電圧に基いて一次巻緋′
   【む、流を市１」御する電流制御手段と、前記二次巻線
   の詩起颯圧ンそれぞれ整流平滑する直流化回路と、前記
   三次巻線とは疎結合状態の二次巻線回路の直流出力電圧
   を一定に制御する電圧調整器とを具備し、この電圧調整
   器の一方の出力端と前記三次巻線に密結合きれた二次巻
   線回路の一方の一一流出力端とン嬢続し、この電圧調整
   器の他方の出力端およびこの二次巻線回路の他方の直流
   出力端間より直流電圧を取り出すことを％徴とする電源
   装置。 ２前記変圧器は、三脚鉄心の中央脚の全長に亘って一次
   巻線を巻装し、この−次巻線上に複数の二次巻線を軸方
   向に離隔して巻装し、且つ、三次巻線ケ倒れか一個の前
   記二次巻線上に巻装したことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の電源装置。 ３互い圧密結合芒れる前記変圧器の二次巻線および三次
   巻線乞力１１極性で巻装したことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項または第２項に記載の電源装置。