JPS60237861A - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明はパワーエレクトロニクスの分野に於いて利用さ
れる、入力直流電圧を電圧変換し入力直流電圧より低い
安定化した出力直流電圧を得る直流電圧変換装置を内蔵
した電源装置に関するものである。

〈従来の技術〉 従来、パワーエレクトロニクスの分野に於いて、直流電
源を１次電源とし変圧によって所望の値の直流２次電源
を得る直流電圧変換装置（所謂ＤＣ−ＤＣコンバータ）
を内蔵した電源装置として、１次電源が供給されるトラ
ンスの１次側電流路に発振制御用トランジスタを直列接
続し、この発振制御用トランジスタのコレクターエミ・
ンダ間のインピーダンスを所定の周波数にて変化させ、
このインビーグンメ変化に伴う電流変化によって上記ト
ランスに供給する１次電流を発振制御（−１上記トラン
スの２次側よシ得られる交流電圧を整流用タイオード、
平滑用チョークコイル、コンデンサ等からなる直流化回
路を通して直流２次電源を得る回路装置が用いられた。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかし、上記の如き従来の電源装置ではトランスの１次
側と２次側を絶縁分離するように回路を設計した場合は
１次側電流路の発振制御を行なう回路（この回路は比較
的低電圧にて駆動される）を動作させる為の電源を比較
的高電圧の１次電源側から供給していた。そして、その
為に直流１次電源から直流２次電源への変換効率がその
分だけ減少するという問題があった。又、２次側の回路
に何等かの異常が発生し２次側の出力電圧が零になった
時に於ても１次側の回路が動作し続ける為に、安全性、
あるいは効率の点で問題があった。

この従来の電源装置の問題を解決するために本発明者は
既に電源装置に於て、１次側に直流１次電源が供給され
ると共に直列的に光スイツチング素子が接続されるトラ
ンスと、上記直流１次電源によって駆動され電源投入後
所定期間上記光スイツチング素子に高周波光信号を供給
し上記光スイツチング素子を高周波で０Ｎ１０ＦＦ動作
せしめる第１の制御回路と、上記トランスの２次側にお
いて得られる交流電圧を整流用タイオード、平滑用チョ
ークコイル、コンデンサ等から々る直流化回路に通して
得られる直流２次電源によって駆動され上記光スイツチ
ング素子に高周波光信号を供給し上記光スイツチング素
子を高周波で０Ｎ１０ＦＦ動作せしめる第２の制御回路
とを具備させて、上記従来の電源装置における問題を解
決した。この解決手段については本願出願人による昭和
５９年４月２４日提出の特許願に示されている。

この既に出願済の特許願における発明では上記構成によ
ってトランスの１次側電流路の発振制御を行なう回路（
この回路は比較的低電圧にて駆′動される）を動作させ
る為の電源を、電源投入直後では比較的高電圧の１次電
源から供給するものの、所定期間以後ではトランスの２
次側より得られる比較的低電圧の直流２次電源によって
トランヌの１次側電流路の発振制御を行なう回路を動作
せしめるという作用を得たものである。更にはトランス
の２次側回路に何等かの異常が発生して２次側の出力電
圧が零にな−、た場合にトランスの１次側電流路の発振
制御を行なう回路の動作を自動的に停止せしめるという
作用を得たものである。

第２図に」二記した既に出願済の特許願に記載された電
源装置の回路構成図を示す。同図で１は比較的高電圧（
Ｅ＋Ｖ）の直流１次電源、２は電源装置の入力スイッチ
である。該入力スイッチ２をＯＮせしめると抵抗３、ツ
ェナーダイオード４゜トランジスタ駆動用集積回路素子
（ＩＣ）５．コンデンサ６からなる閉回路に電圧Ｅｌが
投入される。そして抵抗３及びコンデンサ６の値で定ま
る充電時間を経てコンデンサ６が直流１次電源１の電圧
値Ｅ１の近くまで充電される。父上記充電時間の間トラ
ンジスタ駆動用ＩＣ５は高周波信号を出力してトランジ
メタ７を高周波でＯＮ１０　Ｆ　Ｆせしめる。この高周
波信号は後述する高周波トランヌ、光ヌイッ≠ング素子
等の関係から数１０Ｈｚ〜数１００ＫＨｚの範囲に選定
される。上記トランジスタ７がＯＮ動作することにより
抵抗８９発光ダイオード９．トランジヌタ７．コンデン
サ１０からなる閉回路に電源が投入される。そして発光
ダイオード９の所定期間の高周波点滅動作を経て、コン
デンサ１０が直流１次電源１の電圧値Ｅ１の近くまで充
電される。この充電が完了すれば発光ダイオード９は点
灯できない。１１は直流１次電源１に直列的に接続され
た光スイッチンク素子であり、該光ヌインチング素子１
１は高電力スイッチング用のバイポーラトランジスタ（
又は電界効果トランジスタ）とフォトトランジメタがダ
ーリントン接続されてなり、上記発光ダイオード９及び
／又は後述の発光ダイオード１２が点灯した時にＯＮ動
作を行うものである。当然ながら光スイツチング素子１
１と発光ダイオード９，１２は電気的にアイソレートさ
れている。１３は高周波トランスであり、該高周波トラ
ンス１３０１次側には直流１次電源１が供給されると共
に直列的に光スイッチング素子１１が接続される。以上
の回路構成により人カスイノチ２をオンしてから抵抗３
及びコンデンサ６、抵抗８及びコンデンサ１０の値で定
まる期間（ｔ）を開発光ダイオード９が高周波点滅し光
スイッチング素子１１がスイッチング動作を行なう。こ
の結果高周波トランス１３を介して直流１次電源１のエ
ネルギーが高周波トランス１３の２次側に伝達される。

高周波トランス１３０２次側に得られた交流電圧は整流
用ダイオード１４によって整流された後に高周波チョー
クコイ／ｌ／１５．コンデンサ１６で平滑化され、コン
デンサ１６に並列に接続された負荷１７の端子間に直流
２次電圧Ｅ２が与えられる。

この直流２次電圧Ｅ２は負荷１７に対する駆動電源とし
て機能すると同時に後述する如く上記光スイツチング素
子１１を高周波で０Ｎ１０ＦＦ動作せしめる制御回路の
駆動電源としても機能する。

上記直流２次電圧Ｅ２は抵抗１８．ツェナーダイオード
１９．コンデンサ２０からなる回路によって安定化され
た電圧Ｅ３となる。２１は高周波信号を出力してトラン
ジスタ２２を高周波で０Ｎ１０ＦＦせしめるトランジス
タ駆動用ＩＣであシ、校正用電圧回路を内蔵しておシ希
望する直流出力電圧と実際の直流２次電圧Ｅ２の差異を
検出し、この差異に応じてトランジスタ゛２２を駆動す
る駆動パルヌの０Ｎ１０ＦＦのデユーティ−を変化させ
（パルス巾変調駆動）、それによって直流２次電圧Ｅ２
の値を制御するものである。上記トランジスタ駆動用Ｉ
Ｃ２１としては市販されているスイッチングレギュレー
タシコントロール用ＩＣ（例えばシャープ（株）製ｌＲ
９４９４，ＮＥＣ社製ｕＰｃ１０４２ｃ等）が使用可能
である。トランジスタ２２がＯＮ動作した時抵抗２３９
発光ダイオード１２．トランジスタ２２の回路に電流が
流れて発光ダイオード１２が点灯する。トランジスタ２
２は高周波でＯＮ１０　Ｆ　Ｆ動作を繰り返えすので発
光ダイオード１２は高周波点滅する。その点滅に応じて
光スイツチング素子１１がスイッチング動作を行なう。

この結果前述した期間を後は上記光スイッチング素子１
１を高周波でＯＮ１０　Ｆ　Ｆ動作せしめる為の制御回
路の駆動は直流２次電源によって行なわれる。尚、負荷
１７等に何等かの異常が発生して直流２次電圧Ｅ２がｏ
Ｖになった時は発光ダイオード１２が発光しないので光
スイツチング素子１１は動作せず全体の回路動作が停止
する。

しかし、以上の電源装置においても次の様な問題点が発
生することが解明された。即ちトランジスタ駆動用ＩＣ
２１が作動し始め、発光ダイオード１２を高周波点滅し
始めた時においては、未だトランジスタ駆動用ＩＣ５は
作動し続けておシ発光タイオード９Ｉ／′ｉ高周波点滅
し続けているので、トランジスタ駆動用ＩＣ２１のパル
ス巾変調駆動が安定に機能しないという問題があった。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明はこの問題点を解決するためになされたものであ
り、１次側に比較的高電圧の直流１次電源が供給される
と共に直列的に光スイツチング素子が接続されるトラン
ス入、 上記直流１次電源によって駆動され、電源投入後所定期
間上記光スイッチング素子に高周波光信号を供給し上記
光スイツチング素子を高周波でＯＮ１０　Ｆ　Ｆ動作せ
しめる第１の制御回路と、上記トランスの２次側におい
て得られる交流電圧を整流用ダイオード、平滑用゛チョ
ークコイル。

コンデンサ等からなる直流化回路に通して得られる直流
２次電源によって駆動され上記光スイッチング素子に高
周波光信号を供給し上記光スイッチング素子を高周波で
ＯＮ／’ＯＦ　Ｆ動作せしめる第２の制御回路とからな
る構成に加えて、上記直流２次電源によって駆動され該
直流２次電源の発生に基づいて上記第１の制御回路にお
ける高周波光信号の供給の停止を行なわしめるフォトカ
プラからなるヌイノチ制御手段を具備せしめたものであ
る。

〈作　用〉 この構成によシ、本発明では直流２次電源が発生すれば
、第１の制御回路における高周波光信号の供給の停止が
行なわれ第２の制御回路のみによって光スイツチング素
子の駆動がなされるので該光ヌイノチング素子の作動制
御を安定して行なうことができる作用を有するものであ
る。

〈実施例〉 以下、本発明に係る電源装置の一実施例について図面を
用いて詳細に説明を行なう。第１図（ａ）は本発明に係
る電源装置の一実施例の回路構成図を示す。同図で第２
図と同じ構成部分については同一の符号を記す。同図で
１は比較的高電圧（Ｅ＋Ｖ）の直流１次電源、２は電源
装置の入力スイッチである。該入力スイッチ２をＯＮせ
しめると抵抗３、ツェナーダイオード４．ｆランジスク
駆動用集積回路素子（ＩＣ）５．コンデンサ６からなる
回路に電圧Ｅ１が投入される。（最初トランジスタ７及
びフォトカプラ２４はオフ状態である。）上記トランジ
スタ駆動用ＩＣ５は高周波信号倉出力してトランジスタ
７を高周波でＯＮ１０　Ｆ　Ｆせしめる。

この高周波信号は高周波トランヌ、光ヌイソチング素子
等の関係から数１０Ｈｚ〜数１００ＫＨｚの範囲に選定
される。上記トランジスタ７がＯＮ動作することによシ
抵抗３，２５発光ダイオード９、トランジスタ７、コン
デンサ６からなる回路に電源が投入される。そして発光
ダイオード９の所定期間の高周波点滅動作を経て、コン
デンサ６が直流１次電源１の電圧値Ｅ１．の近くまで充
電される。この充電が完了すれば発光ダイオード９は点
灯できない。１１は直流１次電源１に直列的に接続され
た光スイツチング素子であシ、該光メイノチング素子１
１は第１図（ｂ）に示す如く高電力スイッチング用のバ
イポーラトランジスタＴｒ　（又は電界効果トランジス
タ）゛とフォトトランジスタＴｐがダーリントン接続さ
れてなり、上記発光ダイオード９又は後述の発光ダイオ
ード１２が点灯した時にＯＮ動作を行うものである。当
然ながら光スイツチング素子１１と発光ダイオード９，
１２は電気的にアイソレートされている。１３は高周波
トランスであり、該高周波トランス１３の１次側には直
流１次電源１が供給されると共に直列的に光スイツチン
グ素子１１が接続される。以上の回路構成によシ入カス
イッチ２をオンしてから所定期間（１）の開発光ダイオ
ード９が高周波点滅り光スイツチング素子１１がスイッ
チング動作を行々う。この結果高周波トランス１３を介
して直流１次電源１のエネルギーが高周波トランス１３
の２次側に伝達される。高周波トランス１３の２次側に
得られた交流電圧は整流用タイオード１４によって整流
された後に高周波チョークコイル１５、コンデンサ１６
で平滑化され、コンデンサ１６に並列に接続された負荷
１７の端子間に直流２次電圧Ｅ２が与えられる。

この直流２次′屯圧Ｅ２は負荷１７に対する駆動電源と
して機能すると同時に後述する如く上記光ヌイソチンク
素了１１を高周波でＯＮ１０　Ｆ　Ｆ動作せしめる制御
回路の駆動電源としても機能する。

上記直流２次電圧Ｅ２は抵抗１８．ツェナーダイオ−Ｆ
　１９　、コンデンサ２０から々る回路によって安定化
された電圧Ｅ３となる。２１は高周波信号を出力してト
ランジスタ２２を高周波で０Ｎ１０ＦＦせしめるトラン
ジスタ駆動用ＩＣであり、校正用電圧回路を内蔵してお
り希望する直流出力電圧と実際の直流２次電圧Ｅ２の差
異を検出し、この差異に応じてトランジスタ２２を駆動
する駆動パルスの０Ｎ１０ＦＦのデユーティ−を変化さ
せ（パルス巾変調駆動）、それによって直流２次電圧Ｅ
２の値を制御するものである。上記トランジスタ駆動用
ＩＣ２１としては市販されているヌイソチンダレギュレ
ーターコントロール用ＩＣ（例えばシャープ（株）製ｌ
Ｒ９４９４，ＮＥＣ社製ｕＰｃ１０４２ｃ等）が使用可
能である。トランジスタ２２がＯＮ動作した暗抵抗２３
１発光ダイオード１２．トランジスタ２２０回路に電流
が流れて発光ダイオード１２が点灯する。トランジスタ
２２は高周波でＯＮ１０　Ｆ　Ｆ動作を繰シ返えすので
発光ダイオード１２は高周波点滅する。その点滅に応じ
て光スイツチング素子１１がスイッチング動作を行なう
。この結果前述した期間り後は上記光スイッチング素子
ｌｉｅ高周波で０Ｎ１０ＦＦ動作せしめる為の制御回路
の駆動は直流２次電源によって行なわれる。尚、負荷１
７等に何等かの異常が発生して直流２次電圧Ｅ２が０■
になった時は発光ダイオード１２が発光しないので光ス
イツチング素子１１は動作せず全体の回路動作が停止す
る。

次に本発明に係る電源装置には、直流２次電源発生時点
から前述した第２の制御回路のみによって光スイツチン
グ素子の駆動をなさしめるべく次の様々回路構成が具備
される。

即ち発光ダイオード９を高周波点滅せしめるトランジス
タ７のベーク・エミッタ開にフォトカプラー２４のフォ
トトランジスタが接続され、該フォトカプラー２４の発
光ダイオードがその一方を抵抗２６を介して安定化され
た２次側の電圧Ｅ３に接続され、他方か接地される。こ
の回路構成によれば直流２次電源が発生しその発生に基
づいて安定化された２次側電圧Ｅ、が得られれば、該電
圧Ｅ３によってフォトカプラー２４が動作する。

このフォトカプラー２４の動作によりトランジスタフの
動作は遮断され発光ダイオード９の点灯も遮断される。

ここで上記抵抗２６はフォトカプラー２４の発光ダイオ
ードの保護を行なう。又上記抵抗２６及びコンデンサ２
７によって上記トランジスタ７の動作を遮断するタイミ
ングを選定するものである。

〈発明の効果〉 以上の本発明によれば１〜ランヌの１次側と２次側を絶
縁分離構成を確保しながら起動時の不安定性を解消する
ことができるものである。

図中、１：直流１次電源、２：入力スイッチ、３：抵抗
、４：ツェナーダイオード、５：トランジスタ駆動用Ｉ
Ｃ，６：コンデンサ、７：トランジスタ、８：抵抗、９
：発光ダイオード、１０：コンデンサ、１１：光スイツ
チング素子、１２：発光ダイオード、１３：高周波トラ
ンス、１４：整流ダイオード、１５：高周波チョークコ
イル、１６：コンデンサ、１７：負荷、１８：抵抗、１
９：ツェナーダイオード、２０：コンデンサ、１：トラ
ンジスタ駆動用ＩＣ，２２：　トラン９ヌタ、２３：抵
抗、２４：フォトカプラー、２５：抵抗、２６：抵抗、
２７：コンデンサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １１次側に比較的高電圧の直流１次電源が供給されると
   共に直列的に光スイッチング素子が接続されるトランス
   と、 上記直流１次電源によって駆動され、電源投入後所定期
   間上記光スイツチング素子に高周波光信号を供給し上記
   光スイッチング素子を高周波でＯＮ１０　Ｆ　Ｆ動作せ
   しめる第１の制御回路と、 上記トランスの２次側において得られる交流電圧を整流
   用ダイオード、平滑用チョークコイル、コンデンサ等か
   らなる直流化回路に通して得られる直流２次電源によっ
   て駆動され上記光スイツチング素子に高周波光信号を供
   給し上記光スイッチング素子を高周波でＯＮ１０　Ｆ　
   Ｆ動作せしめる第２の制御回路と、上記直流２次電源に
   よって駆動され該直流２次電源の発生に基づいて上記第
   １の制御回路における高周波光信号の供給の停止を行な
   わしめるフォトカプラから女るスイッチング制御手段と
   を具備したことを特徴とする電源装置。