JPS6149659A - スイツチング電源装置 - 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】 ［発明の分野〕 本発明はスイッチング電源装置に関し、特に無負荷や軽
負荷時の出力の安定化に関する。

（従来の技術］ 一般に、スイッチング電源装置においては、所定の直流
電力をスイッチングして交流電力に変換し、変換された
交流電力を直流電力出力回路にそれぞれ供給し、直流電
力出力回路で交流電力を直流電力に変換する。直流電力
出力回路には、整流された直流電力を平滑化するため、
電気コイルとコンデンサでなる平滑回路が備えられる。

ところで、入力電圧や負荷が変化すればトランスの巻線
に存在する直流抵抗等の影響によって、例えば出力電圧
が変化する。そこで一般には、出力電圧等をスイッチン
グ回路にスイッチングのデユーティ等としてフィードバ
ックして電圧等を安定ところが２この種のスイッチング
制御回路の制御には限界があり、例えばデユーティ制御
の場合には、制御デユーティの最小値を３〜５％程度以
下にすることはできない。従って、例えば無負荷の場合
、スイッチング制御回路の制御の限界を越える結果とし
て、出力電圧が異常に上昇する、という現象が生ずる。

そこで従来より、出力端子間にブリーダ抵抗を接続して
、ｐ、負荷の場合でも比較的大きな電流が電源を流れる
ように構成している。しかしながら、ブリーダ抵抗に流
すエネルギーが全く無駄であり、しかも発熱を生じるの
で装置に悪影響を及ぼすことが多い。

［発明の目的］ 本発明は、無負荷時や軽負荷時に出力を安定化するとと
もに、無駄なエネルギーの消費と不要な発熱を防止する
ことを目的とする。

［Ｊｉ！明の構成ｊ 上記目的を達成するため、本発明においては、平滑用の
電気コイルにエネルギー抽出電気コイルを磁気的に結合
し、エネルギー抽出電気コイルから得た電気エネルギー
をスイッチング制御回路のＷｌｇとして利用する。

これによれば１例えば無負荷の場合でも、平滑用電気コ
イルからエネルギーが取り出されてこれがスイッチング
制゛御回路で消費されるので、ブリーダ抵抗を接続しな
くても、実質上無負荷の状態が生ずることはなく、電圧
が異常に上昇することはない。しかも、平滑用電気コイ
ルから取り出される磁気エネルギーはスイッチング制御
回路のエネルギーとして有効に利用されるし、不要な・
発熱も生じない。

ところで、多くの装置においては、電源として複数種の
電圧を必要とする１例えば通常の論理回路であれば安定
な５ｖの電源が必要であるし、演算増幅器には±１２Ｖ
のような電源が必要であるし、モータやソレノイドを駆
動する場合には２４Ｖ等の電源が必要である。そこで、
この種の装置に電力を供給する電源装置においては、一
般に複数系統の直流出力が得られるものが多い、この種
の電源装置においては、従来より各々の系統の電流を平
滑化するための複数の電気コイルが備わっている。しか
し、この種の電気コイルは比較的大型であるし、互いに
間隔をあけないと磁気的に結合し合って互いのインダク
タンスを低下させるという悪影響を及ぼす、またこれら
の電気コイルにそれぞれ前記エネルギー抽出電気コイル
を結合するのは大変、である。

そこで、本発明の好ましい実施例においては、複数系統
の直流出力電流が重畳して流れる共通ラインを設けて、
その共通ラインに１つの平滑用電気コイルを挿入する。

これによれば、平滑用電気コイルとエネルギー抽出電気
コイルを最小限の数番こ抑えることができる。

実施例 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第ｔ［ｇに、一実施例のスイッチング電ｇ装置を示す、
第１図を参照する。電源トランスＴ１の−次側に商用電
源（ＡＣＩ　ＯＯＶ）が接続される。

トランスＴＩの二次側には、ブリッジダイオードを介し
てスイッチング制御回路１００が接続されている。Ｌ　
Ｖｃｃが、スイッチング制御回路１００の電力供給ライ
ン（この例ではトランスＴ２の電力係結ラインをも兼ね
る）である。

トランスＴ２の一次側の一端に、ブリッジダイオードに
よって整流された所定の直流電圧が印加される。トラン
スＴ２の一次側の他端は、スイッチング用のトランジス
タＴｒ３を介して接地されている。従って、トランジス
タＴｒ３がオン／オフすると、それに応じてトランスＴ
２の一次側巻線に交流電力が供給される。トランジスタ
Ｔｒ３は、スイッチングロ制御回路１００によって、常
時オン／オフを繰り返す。

スイッチング制御回路１００は、大部分が集積回路ＩＣ
Ｉ　　（ＴＩ４９４）で構成されており１機能的に言う
と、電源の出力から得られる電圧帰還信号と電流帰還信
号が、予め設定した所定値になるように、トランジスタ
Ｔｒ３を駆動するためのパルス信号を発生する。このパ
ルス信号のデユーティを制御することによって、トラン
スＴ２の一次側に供給される電力を自動調整する。

トランスＴ２の２次側巻線に注目すると、この２次側に
は２つの巻線が備わっており、各々の巻線に、ハーフブ
リッジ接続された２つのダイオードでなる整流回路が接
続されている。各々の整流回路のプラス側出力端子が、
それぞれ電源の出力端子０ＵＴＩおよび０ＵＴ２として
設定されている。

各々の整流回路のマイナス側出力端子は、互いに共通に
接続されている。

この共通接続されたラインに、１つの平滑用電気コイル
Ｌ１の一端が接続されている。電気コイルＬＬの他端と
出力端子０ＵＴ１および０ＵＴ２との間に、それぞれ平
滑用のコンデンサが接続されている。また、電気コイル
Ｌ１の他端は、電流検出用の抵抗器を介して接地されて
いる。

つまり、第１の出力回路（ＯＵＴｌに電力を供給する回
路）を流れる電流と第２の出力回路（ＯＵＴ２に電力を
供給する回路）を流れる電流は、共に１つの電気コイル
Ｌ１を通る。ここで電流の向きに着目すると、２つの出
力回路から流れる電流の向きは、電気コイルＬ１の部分
では同一方向になる。つまり、電気コイルＬ１を流れる
電流は、第１の出力回路を流れる電流の絶対値と第２の
出力回路を流れる電流の絶対値とを加算した値になる。

電気コイルＬ１に生ずる磁気エネルギーについても同様
である。

これによって、電気コイルＬ１を流れる電流は平均化さ
れる。つまり、第１の出力回路を流れる電流が雲になっ
ても、第２の出力回路を流れる電流が零でなければ電気
コイルＬ１を流れる電流は零でないし、その関係が逆に
なっても同様である。

もし、この電気コイルを流れる電流が不連続になると、
従来より知られているように、出力電圧の異常上昇等を
生ずる恐れがあるが、１つの電気コイルＬＬに２つの出
力回路の電流を共通に流すことによって、そのような危
険が小さくなる。

第１図から分かるように、平滑用の電気コイルＬｌと同
一のコアに、もう１つの電気コイルし２が巻回されてい
る。これがエネルギー抽出電気コイルである。従って、
電気コイルＬ１とＬ２は互いに磁気的に結合されている
。つまり、ｆ１１気コイルＬｌに生ずる磁気エネルギー
は電気コイルＬ２に伝達される。

電気コイルＬ２の端子間には、ダイオードＤＸとコンデ
ンサＣＸが接続されている。ダイオードＤＸが整流回路
として作用する。この例では、トランジスタＴｒ３がオ
フして１−ランスＴ２の一次側巻線の電流が遮断される
タイミングで、ダイオードＤＸによフて、電気コイルＬ
Ｌのエネルギーが取り出される。

この整流回路の出力端子は、スイッチング制御回路１０
０の電力供給ラインＬ　Ｖｃｃに接続されている。従っ
て、電気コイルＬ１に生ずる磁気エネルギーが、トラン
ジスタＴｒ３のオフのタイミングで抽出さ九、スイッチ
ング制御回路１００で消費される。

従って、出力端子０ＵＴ１および０ＵＴ２に流れる電流
が共に零又はそれに近い値であっても、各出力回路から
電気コイルＬＬおよびＬ２によって電気エネルギーが抽
出され、消費されるので、実質上、ブリーダ抵抗を接続
したのと同様な状態になり、出力端子ＯＵＴ　Ｌおよび
０ＵＴ２における電圧の異常上昇は防止される。

前記実施例においては２系統の出力回路に１つの平滑用
電気コイルＬｌを共通に接続する場合を示したが、各々
の出力回路に平滑用電気コイルを接続してもよい。その
例を第２図および第３図に示す。第２図の実施例におい
ては平滑用電気コイルＬｌａおよびＬｌｂを各出力回路
の低電位側ラインに挿入してあり、第３図においては高
電位側に接続しである。また、両者ともに、２つの平滑
用電気コイルＬ、ｌａ、Ｌｌｂが、１つのコアに巻回し
である。そのため、エネルギー抽出電気コイルＬ２は１
つで済んでいる。

第４図に、もう１つの変形例を示す。この実施例におい
ては、２つの出力端子０ＵＴＩ、０ＵＴ２のσ■に、抵
抗器ＲＸを接続しである。この抵抗ｉＲＸによって、＋
２４ｖ側の出力回路の電圧が他方の出力回路にフィード
バックされ１間接的し；＋２４ｖの出力電圧も安定化さ
れる。なお、抵抗器ＲＸと直列に、逆流防止用のダイオ
ードやツェナーダメオードを接続してもよし１゜ 更に第５図および第６図にもそれぞれ変形例を示す。第
５図の実施例においては、整流回路の接続が第１図と逆
になっており、この結果、この実施例では、トランジス
タＴｒ３がオンして、トランスＴ２の一次側に電流が流
れるタイミングで、電気コイルＬ１からの磁気エネルギ
ーが取り出される。また第６図の実施例においては、整
流回路がブリッジ接続になっており、この結果、１−ラ
ンジスタＴｒ３がオンするタイミングとオフするタイミ
ングの双方において、電気コイルＬ１から磁気エネルギ
ーが取り出される。

なお、上述の実施例では出力回路が２系統の場合のみ説
明したが、■系統の場合や３系統の場合でも、同様に本
発明を実施しつる。

［効果］ 以上のとおり本発明によれば、ブリーダ抵抗等によって
無駄な電流を流すことなく、無負荷時の回路動作を安定
化でき、エネルギーの無駄な消費と不要な発熱が防止さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す電気回路図である。 第２図、第３図、第４図、第５図および第６図は、それ
ぞれ第１図の実施例の変形例を示す電気回路図である。 １００ニスイツチング制御回路 ２００：エネルギー抽出回路 ＬＬ、Ｌｌａ、Ｌｌｂ　：電気コイル（平滑用電気コイ
ル）Ｌ２：？Ｔｉ気コイル（エネルギー抽出電気コイル
）ＤＸ、Ｄａ、Ｄｂ、Ｄａ、Ｄｄ　：ダイオード（第２
の整流手段）ＬＶｃｃ：？ｌｔ源供給ライン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）所定の直流電力をスイッチングして交流電力に変
   換するスイッチング手段、整流手段と少なくとも１つの
   平滑用電気コイルを備え変換された交流電力を直流電力
   に変換する直流電力出力手段、およびスイッチングのタ
   イミングを制御して出力を安定化するスイッチング制御
   回路を備えるスイッチング電源装置において； 直流電力出力手段の平滑用電気コイルと磁 気的に結合したエネルギー抽出電気コイル、および該エ
   ネルギー抽出電気コイルの出力に接続した第２の整流手
   段を設け、第２の整流手段の出力端子を、前記スイッチ
   ング制御回路の電源供給ラインに接続したことを特徴と
   する、スイッチング電源装置。 （２）第２の整流手段が、半波整流手段であり、直流電
   力のスイッチングがオンのタイミングで平滑用電気コイ
   ルからエネルギーを抽出する接続にされた、前記特許請
   求の範囲第（１）項記載のスイッチング電源装置。 （４）第２の整流手段が、半波整流手段であり、直流電
   力のスイッチングがオフのタイミングで平滑用電気コイ
   ルからエネルギーを抽出する接続にされた、前記特許請
   求の範囲第（１）項記載のスイッチング電源装置。 （５）第２の整流手段が、全波整流手段であり、直流電
   力のスイッチングがオンのタイミングとオフのタイミン
   グで平滑用電気コイルからエネルギーを抽出する接続に
   された、前記特許請求の範囲第（１）項記載のスイッチ
   ング電源装置。 （６）直流電力出力手段が複数であり、それらの各々に
   備わった平滑用電気コイルが互いに磁気的に結合された
   、前記特許請求の範囲第（１）項、第（２）項、第（３
   ）項、第（４）項又は第（５）項記載のスイッチング電
   源装置。 （７）直流電力出力手段が複数であり、それらの電流が
   共通に流れるラインに１つの平滑用電気コイルが挿入さ
   れた、前記特許請求の範囲第（１）項、第（２）項、第
   （３）項、第（４）項又は第（５）項記載のスイッチン
   グ電源装置。