JPS6271475A - 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】 し産業上の利用分野］ この発明は例えばコンピュータ周辺機器の電源に使用さ
れるＮ８！装置に関する。

［従来の技術］ 従来、この種の電源＠置としてはフォワード形と呼ばれ
る０Ｎ−ＯＮインバータ方式（スイッチングトランジス
タがＯＮのときインバータトランスの二次側にエネルギ
ーを供給する方式）のもの及びフライバック形と呼ばれ
る０Ｎ−ＯＦＦ方式（スイッチングトランジスタがＯＦ
Ｆのときインバータトランスの二次側にエネルギーを供
給する方式）のものが知られている。しかし０Ｎ−ＯＦ
Ｆ方式のものはスイッチングトランジスタがＯＦＦした
ときしかインバータトランスの二次側に電磁エネルギー
を供給することができないのでトランスの利用効率が悪
く、また出力リップルが大きいため平滑コンデンサの容
量も大きくしなければならなかった。さらには出力容量
を大きくするにはトランスの一次側のピーク電流を大き
くしなければならず、このためスイッチングトランジス
タやトランスを大容量化、大形化しなければならなかっ
た。このようなことから０Ｎ−ＯＦＦ方式のものでは容
量に限界があり実用的には１００〜２００Ｗ位がせいぜ
いで容量を特徴とする特許には使用できなかった。この
点０Ｎ−ＯＮ方式のものは比較的容量が得られるので容
量を必要とする電源には盛んに使用されている。

従来このような０Ｎ−ＯＮ方式のインバータ回路を有す
る電源装置としては第３図に示すものが知られている。

これは例えば商用交流ｌＩ源を整流して得られる直流電
源１にスイッチングトランジスタ２を介してインバータ
トランス３の一次巻線３ｐを接続している。前記トラン
ジスタ２はＰＷＭ制御回路４の出力によってスイッチン
グ動作されるようになっている。前記インバータトラン
ス３の二次巻線３Ｓに整・流用ダイオード５及びチョー
クコイル６を直列に介して平滑コンデンサ７を接続し、
その平滑コンデンサ７に前記チョークコイル６を介して
ダイオード８を図示極性に並列に接続している。そして
前記平滑コンデンサ７には負荷９が接続されている。

このものにおいてはスイッチングトランジスタ２がＯＮ
するとインバータトランス３の一次巻線３ｐ、二次巻線
３Ｓには図示矢印極性に電圧Ｖｐ１ＶＢが誘起される。

一次巻線３ｐ及び二次巻線３Ｓは同一極性なのでトラン
ジスタ２がＯＮのときには一次巻線３ｐの電磁エネルギ
ーは二次巻線３Ｓに伝達される。この電圧はダイオード
５で整流されチョークコイル６を介して平滑コンデンサ
７で平滑され負荷９に印加される。このときの二次電流
のピーク値はチョークコイル６に印加する電圧をＶ　Ｌ
　ｓチョークコイル６のインダクタンスをＬとすれば（
ＶＬ／２Ｌ）ＴＯＮ＋ＩＯとなる。

但しＴＯＮはトランジスタ２のＯＮ時間、１０は二次平
滑電流である。

トランジスタ２がＯＦＦのときにはＯＦＦした瞬時にチ
ョークコイル６に蓄積されていた電磁エネルギーがチョ
ークコイル６→負荷９→ダイオード８のループで放出さ
れ、負荷９に電圧が印加される。このときの二次電流の
′最小値はＩｎ　−（ＶＬ／２Ｌ）ＴＯＰＦとなる。但
しＴｏ　Ｆ　ｐはトランジスタ２のＯＦＦ時間である。

このように０Ｎ−ＯＮ方式のものはトランジスタ２のＯ
Ｎ時にチョークコイル６に電磁エネルギーを蓄え、それ
をトランジスタ２のＯＦＦ時に負荷９に放出する方式で
あるので、実用的にはチョークコイル６としては漏れ磁
束が少ないこと、損失が少ないこと、二次電流により磁
気飽和しないことなどが要求°され、通常はリングコア
が使用されている。

このように０Ｎ−ＯＮ方式のものはトランジスタ２のＯ
Ｎ、ＯＦＦ双方で負荷９に電磁エネルギーを供給するの
でエネルギーの利用効率がよいことが分る。

［発明が解決しようとする問題点コ しかしこの従来の０Ｎ−ＯＮ方式ではチョークコイル６
として低損失で高価なものが使用され、かつインバータ
トランス並みに大きなものが使用され装置が大形化する
問題があり、マイクロコンピュータの周辺機器のように
小形化が要求されるものには使用しにくい問題があった
。

この発明はこのような問題を解決するため°に為された
もので、小形で高出力が得られしかも構成が簡単で経済
性にすぐれシステム機器の電源として有用な電源装置を
提供することを目的とする。

ｃ問題点を解決するための手段］ この発明は一次巻線及びこの一次巻線と同極性の二次巻
線並びに逆極性の二次巻線を有するインバータトランス
と、このインバータトランスの一次巻線にスイッチング
トランジスタを接続し、そのトランジスタのスイッチン
グ動作によって各二次巻線に高周波出力を発生させる−
５式のインバータ回路と、各二次巻線からの出力をそれ
ぞれ整流する一対の整流回路と、この各整流回路の出力
をチョークコイルを共通に介して入力され、負荷に対し
て平Ｗ４すれた直流を出力する平滑コンデンサとを設け
た電源装置である。

［作用］ 、このような構成の本発明においてはスイッチングトラ
ンジスタがＯＮＬだときにはインバータトランスの各二
次巻線のうち一次巻線と同極性の二次巻線に電圧が発生
して一方の整流回路、チョークコイル及び平滑コンデン
サを介して負荷に電圧が供給され、またスイッチングト
ランジスタが０ＦＦしたときには一次巻線と逆極性の二
次巻線に電圧が発生して他方の整流回路、チョークコイ
ル及び平滑コンデンサを介して負荷に電圧が供給される
。このようにチョクコイルに頼ることなくスイッチング
トランジスタのＯＮ、ＯＦＦ双方においてインバータト
ランスからの電磁エネルギーを負荷に供給することがで
きる。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図に示すように例えば商用交流電源を整流して得ら
れる直流電１１１１にスイッチングトランジスタ１２を
介してインバータトランス１３の一次巻線１３ｐを接続
している。前記インバ−タトランス１３の一次巻１ｉ１
３ｐにはダイオード１４を図示極性に介してコンデンサ
１５と抵抗１６との並列回路を並列に接続している。

前記インバータトランス１３には前記一次巻線１３ｐと
同極性の二次巻１１３８１及び逆極性の二次巻［１１３
８２の２つの二次巻線が設けられ、その一方１３Ｓ１に
整流回路を構成するダイオード１７及びチョークコイル
１８を介して平滑コンデンサ１９を接続し、また他方１
３Ｓ２に整流口−路を構成するダイオード２０及び前記
チョークコイル１８を介して前記平滑コンデンサ１９を
接続している。

前記平滑コンデンサ１９の両端には負荷２１が接続され
るようになっている。

前記スイッチングトランジスタ１２はＰＷＭ制−回路２
２によってスイッチング動作されるようになっている。

このＰＷＭ制御回路２２は十電源端子°と接地との間に
トランス２３の一次巻線を介してＮＰＮ形トランジスタ
２４を接続や、そのトランジスタ２４のベースに２人力
形のアンドゲート２５の出力が供給されている。前記ア
ンドゲート２５の一方の入力端子には比較器２６からの
出力が入力され、他方の入力端子には三角波発振器２７
から三角波が入力されている。前記比較器２６には前記
三角波発振器２７からの三角波を鋸波発生回路２８で鋸
波にしたものが入力されるとともに差動増幅器２９の出
力が入力されて６ｓる。

前記差動増幅器２９にはツェナーダイオード３０によっ
て作られた基準電圧と可変抵抗器３’Ｂ）ｔらの電圧が
入力されている。前記可変抵抗器３１Ｇよ前記平滑コン
デンサ１９に並列に接続されてＱ％るこのような構成の
本発明実施例にお０ては、スイッチングトランジスタ１
２はＰＷＭυ１＠回路２２からの出力によっであるデユ
ーティ比で０ＮＯＦＦ動作される。トランジスタ１２が
ＯＮＬだときには一次巻１１１３＋）には電源１１の電
圧が印加され、これにより一方の二次巻線１３Ｓ１に１
．を図示矢印の極性に電圧Ｖｓ１が発生し、この電圧Ｖ
ｓｓがダイオード１７及びチョークコイル１８を介して
平滑コンデンサ１９に供給される。またトランジスタ１
２が０ＦＦＬ、たときには一次巻線１３ｐには電源電圧
が印加されず他方の二次巻線１３Ｓ２には図示矢印の極
性に電圧Ｖ８２が発生し、この電圧Ｖｓ２がダイオード
２０及びチョークコイル１８を介して平滑コンデンサ１
９に供給される。このときの電圧ＶＢ２はフライバック
電圧なので位相は１８０°遅れてもＸる。このような動
作をくり返すことによってインバ−タトランス１３の一
次巻線１　’３　ｐには第２図の（ａ）に示す電圧波形
が印加されることになり、そのトランス、　　　１３の
一方の二次巻１１Ａ　１３ｓ　１には第２図の（ｂ）に
示す電圧Ｖｓ！が発生し、かつ他方の二次巻線１３ｓ２
には第２図の（ｃ）に示す電圧Ｖｓ２が、　発生するこ
とになる。しかして平滑コンデンサ１９には第２図の（
ｄ）に示す電圧が印加されることになる。こうして負荷
２１にはトランジスタ１２がＯＮしても０ＦＦＬ、ても
平滑コンデンサ１９から直流電圧が印加されるようにな
る。なお、他方の二次巻線１３８２に発生する電圧Ｖ８
２は負荷２１や一次巻［１１３１）の値やトランジスタ
１２のＯＮ、ＯＦＦデユーティ比などによってその大き
さが決まるが、その値をトランジスタ１２がＯＮしてい
るときに一方の二次巻線１３Ｓ１に発生する電圧Ｖｓｓ
によって平滑コンデンサ１９が充電される値と同じ値が
充電さたるように決めれば平滑コンデンサ１９から負荷
２１に印加され゛　る電圧は要求される電圧にできる。

このようにスイッチングトランジスタ１２のＯＮ、ＯＦ
Ｆ双方において磁気エネルギーを利用できるのでインバ
ータトランス１３の利用率を高くできる。またこの方式
では従来の０Ｎ−ＯＮ方式と興なりチョークコイル１８
からの放出エネルギーに頼る必要がないので、チョーク
コイル１８として巻数の少ない小形のものが使用でき、
また高効率、低損失なものが要求されないので経済性も
向上できる。またチョークコイル１８が小形化できるこ
とにより鉄損や銅損などの損失を減少することができ入
出力変換効率を向上させることができる。さらにトラン
ジスタ１２のＯＦＦ時にチョークコイルからの放出エネ
ルギーの電圧低下がある従来と比べてチョークコイルの
損失が無視できるので平滑コンデンサ１９としてそれ程
大きな容量のものが要求されずこの点でも小形化を図る
ことができる。

また、他方の二次巻線１３Ｂ２に誘起される電圧Ｖ８２
はトランジスタ１２のＯＮ時に一方の二次巻線１３８１
に誘起される電圧Ｖｓ１に比べて高く種々の条件にもよ
るが同一の負荷ならば約２倍の値になる。このため他方
の二次巻線１３８２−は一方の二次巻線１３８１の略半
分でよく、この二次巻線１３Ｂ２によって増加する量は
チョークコイル１８の減る量に比べて無視できる程度に
少ない。

下表に従来の０Ｎ−ＯＮ方弐と本実施例との比較−例を
示す。

この表からも従来に比べて出力電圧、出力電流、効率を
向上でき、しかもチョークコイルについては７５μＨか
ら１０μＨとかなりの小形化を図ることができた。そし
て他方の二次巻１！１３ｓ２は２．２５ターンでよくほ
とんど無視できる量である。

［発明の効果］ 以上詳述したようにこの発明によれば小形で＾出°力が
得られしかも構成が簡単で経済性にすぐれシステム機器
の電源として有用な電源装置を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す回路図、第２図は同実
施例における各部の電圧波形図、第３図は従来例を示す
回路図である。 １２・・・スイッチングトランジスタ、１３・・・イン
バータトランス、１３ｓｒ　、１３８２・・・二次巻線
、１７．２０・・・整流用ダイオード、１８・・・チョ
ークコイル、１９・・・平滑コンデンサ、２１・・・負
荷。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一次巻線及びこの一次巻線と同極性の二次巻線並びに逆
   極性の二次巻線を有するインバータトランスと、このイ
   ンバータトランスの一次巻線にスイッチングトランジス
   タを接続し、そのトランジスタのスイッチング動作によ
   つて前記各二次巻線に高周波出力を発生させる一石式の
   インバータ回路と、前記各二次巻線からの出力をそれぞ
   れ整流する一対の整流回路と、この各整流回路の出力を
   チョークコイルを共通に介して入力され、負荷に対して
   平滑された直流を出力する平滑コンデンサとを設けたこ
   とを特徴とする電源装置。