JPS63198580A - 多チヤンネルインバ−タ装置 - 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〕 本発明は多チャンネルインバータ装置にかかわり、特に
、直流電源１．直流増幅ならびに交流増幅の各機能を複
合化で具備する多チャンネルインバータ装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の多チャンネルの二次出力を得るスイッチング装置
としては、特開昭５４−１４０１５３号公報に記載のも
のがある。これは、多チャンネルの直流出力電圧をそれ
ぞれ安定化するものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、出力が直流出力のみであって、直流出
力の代りに交流を出力させる点について配慮がされてお
らず、電源回路の用途が直流出力電源に限定されている
という問題があった。

本発明の一つの目的は、多チャンネルの二次出力を交流
化し、電力効率の良い交流電力増幅装置を提供すること
にある。

本発明の他の目的は、多チャンネルの二次出力を得るス
イッチング装置において、従来の直流出力機能に上記交
流出力機能を加えて機能を複合化し、１台の装置のなか
に直流電源、直流増幅および交流増幅等の機能を併せも
つ多チャンネル機能の装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的のうち、出力の交流化については、スイッチン
グ電源の出力の極性を交流入力信号の極性に応じて切換
えることにより、達成される。

また、多チャンネル化については、各チャンネルそれぞ
れの入力信号を時分割でサンプリングし、その値に応じ
て各チャンネルを駆動することにより、達成される。

〔作用〕

まず、出力の交流化の点について、上記手段の作用を説
明する。

第９図は公知のフライバック形スイッチング電源回路を
示したものである。−次スイッチ２ａのオン期間中に一
次電源１からトランス３に入力されたエネルギーは、−
次スイッチ２ａのオフ期間中にダイオード４を介して出
力される。なお、５は平滑用のコンデンサ、６は負荷で
ある。この回路では、負荷６端子間の出力電圧の大きさ
は一次スイッチ２ａのオン時間幅を変えて制御できるが
、その極性まで変えることはできない、すなわち、この
スイッチング電源は、一方接性の脈流信号の増幅回路と
しては利用できるが、交流増幅器としては利用できなか
った。

第４図は、このような難点を解消した本発明の原理回路
の一つである。第４図は、第９図と比べて、トランス３
の二次側回路がプッシュプル形になり、ダイオードの代
りにスイッチ７ａ、８ａが用いられている点が異なって
いる。−次スイッチ２ａとスイッチ７ａおよび８ａとは
互いに同時に導通しないように制御される。フライバッ
ク形の動作原理からみて、−次スイッチ２ａがオンのと
き流れる一次電流１１は、矢印の向きに流れる。また、
−次スイッチ２ａがオフの期間中にスイッチ７ａが閉じ
ると、二次電流１２は図示の矢印の向きに流れる。また
、スイッチ７ａの代りにスイッチ８ａが閉じると、二次
電流ｉ、が図示の矢印の向きに流れる。スイッチ７ａと
８８とは同時にオンとならないように制御される。従っ
て、−次スイッチ２ａのオフ期間中に、スイッチ７ａの
みが導通すると、負荷６には図示の極性の電圧が印加さ
れ、またスイッチ８ａのみが導通すると１図示とは逆の
極性の電圧が印加されることになる。負荷の端子電圧の
大きさは一次スイッチ２ａのオン時間幅によって制御で
きるので、スイッチ７ａと８８とを使い分けることによ
り、負荷端子にはほぼ任意の大きさの正・負の直流、同
脈流および交流の電圧を発生することができ、前述した
従来のスイッチング電源の難点を解消することができる
。

第５図は第４図の動作を説明する動作波形図である。負
荷の端子電圧９が正極性の期間は１図示のように二次電
流１２が流れ、負極性の期間は、同様に二次電流ｉ、が
流れる。二次電流ｘｚｔ　ｌ）を供給するため、−次ス
イッチ２は二次電流１２ｊｉ□の大きさに比例した時間
幅で閉じられる。スイッチ７および８は、それぞれ二次
電流ｌｉｔ　ｉ３に対応して図示のように導通する。

第１図は、第４図に示した本発明による電源回路を多チ
ャンネル化した回路構成を示したものである。第１図で
は、第４図に示した出力回路が２系統に増加している。

一般的には必要なだけ出力回路を増加することができる
が、説明をわかりやすくするため、２系統の場合を例に
して説明する。

第１図の出力回路１６と１７は互いに独立であり、負荷
６と負荷１１には異なった信号が出力される。このため
、出力回路１６と１７とを時分割で駆動する。

第３図はこの時分割駆動を説明する動作波形図である。

図中、９は負荷６の端子電圧、１８は負荷１１の端子電
圧で、それぞれに対応し図示の電流１２〜ｉ、が流れる
。ここで、電流ｘｚｖ　ｘｓと電流１４１　ｉＳとが同
時に流れることはなく、互いに一次スイッチ２ａ　（Ｓ
ｌ）の１周期分だけずれている。

すなわち、電流１２９　ｘ３．電流１４１１ｇとは時分
割されて出力される。スイッチ７ａ　（Ｓ、）、８ａ（
Ｓ３）およびスイッチ１２　（Ｓ、）、　１３　（Ｓ、
）の動作は、既に第１図で述べたところと同様で、スイ
ッチ７ａ　（Ｓ、）は電流１２の、スイッチ８ａ　（Ｓ
、）はｉ、の、またスイッチ１２　（Ｓ、）はｉ４の、
スイッチ１３　（Ｓ、）はｉ、の、それぞれの流通期間
のみ導通する。

第２図は第１図の変形回路で、トランス３の二次巻線を
負荷６と負荷１１とで兼用したもので、その動作原理は
第３図の場合と同様である。すなわち、負荷６に給電す
るサイクルではスイッチ１４（Ｓ６）が閉じ、スイッチ
１５　（Ｓ、）は開いており、逆に負荷１１に給電する
場合は、スイッチ１５（Ｓ７）が閉じ、スイッチ１４（
Ｓ、）が開放となる。

第６図は入力側をプッシュプルにした場合である。入力
は、−次スイッチ２ａ−１と２８−２とを間欠的に交互
に閉じることにより、トランス３の一次巻線にとり込ま
れ、−次スイッチ２ａ−１と２ａ−２とが同時に開放し
ている期間に二次側のスイッチ７（Ｓｌ）または１２　
（Ｓ、）が閉じて負荷６または負荷１１に給電する。−
次回路には、−次スイッチ２ａ−１または２ａ−２の閉
路により１図示の向きに１１１またはｉｔｚの電流が流
れる。−次スイッチ２ａ−１および２ａ−２の開放後、
例えば二次側のスイッチ７ａ　（Ｓ、）を閉じると、−
次電流ｉ□１に対応して二次電流１２１が、またｘｉ！
に対応してｉ。

が、それぞれ矢印の向きに流れる。二次電流ｉ。

によって負荷６の端子には負電圧が、また１２１によっ
て正電圧が発生するので、−次電流ｘｚｉｔｉ２□の大
きさを一次スイッチ２ａ−１，２ａ−２のオン時間の長
さによって制御すれば、任意の正、負の出力電圧が得ら
れる。

以上の説明は、すべてフライバック形スイッチング電源
回路に本発明を適用した場合であるが、本発明はフライ
バック形以外のスイッチング電源回路形式にも適用する
ことができる。その−例として、第１０図に示す従来の
フォワード形スイッチング電源回路に本発明を適用した
場合につき説明する。なお、フォワード形は、第９図に
示したフライバック形と比較すると明らかなごとく、ト
ランス３の巻線の極性が変り、さらにトランス二次巻線
と負荷との間にダイオード１８とインダクタンス２０が
挿入される点が異なる。このほか、フォワード形にはト
ランスの励磁電流の還流回路が設けられるのが一般的で
あるが、本発明とは直接関係がないので、図示は省略し
た。第７図は、第１０図の回路に本発明を適用した回路
例である。

第７図において、−次スイッチ２ａが閉じると、二次回
路には図示の電流１よとｉ３とが流れようとする。この
とき、スイッチ７ａ　（Ｓ、）が閉じていれば、電流１
２はインダクタンス２０を介して抵抗負荷６に給電する
。また、スイッチ８ａ　（Ｓ、）が閉じているときは、
同様に電流ｉ、が流れる。電流１２またはｉ、の大きさ
を一次スイッチ２ａのオン時間によって変化させれば、
負荷端子には正・負の任意の電圧が得られる。

以上、数例について原理的な説明をしたように。

従来のスイッチング電源回路に本発明を適用すると正負
両極性の出力が得られる。すなわち、スイッチング電源
の本質的な電力効率の良さを兼ね備えた交流の電力増幅
器が得られる。さらに、出力を多チャンネル化し、その
それぞれを時分割駆動すれば、高能率の多チャンネル電
力増幅装置を得ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第８図により説明する０本実
施例では、トランス３の二次側に３種類の出力回路が設
けられている。このうち、出力チャンネル麩は、負荷２
４と２５とに安定な直流電圧を供給する。出力チャンネ
ルＵは、負荷２６に入力信号３８の大きさに比例した脈
流電圧を供給する。また、出力チャンネル田は、負荷６
に交流電圧を供給する。トランス３の一次側回路は自励
式の発振回路を形成している。すなわち、電源スィッチ
２７が閉じると、スイッチングトランジスタ（以下、ス
イッチ素子と記す）２のペースは抵抗２８を介して一次
電源１から供電されるので、スイッチ素子２は導通し始
め、スイッチ素子２駆動用の巻線３−２端に電圧が誘起
される。この電圧は抵抗２９を介してスイッチ素子２の
ベースに伝わり、スイッチ素子２を加速的に導通に向か
わしめてオンの状態にする。その後、スイッチ素子２の
コレクタ電流、すなわちトランス３の一次電流は、−次
巻線３−１のインダクタンス値に制約されて時間ととも
に直線的に増大するが、やがてベース電流が不足の状態
に達し、ここでスイッチ素子２のコレクタ・エミッタ間
電圧が上昇し、この電圧上昇が巻線３−２と抵抗２９を
介してスイッチ素子２のべ一入に伝わって、スイッチ素
子２を遮断する。この遮断期間中に、トランス３に蓄え
られたエネルギーは二次側回路に吐き出される。従って
、この期間に出力チャンネル２１〜２３のスイッチ素子
７，８゜３２、３３のうちのいずれかを閉じると、その
回路に上記エネルギーが入力されることになる。

上記エネルギーの量はトランス３の一次電流のピーク値
に比例し、このピーク値はスイッチ素子２のベース電流
に比例する。符号３０はこのベース電流の制御回路で、
−火工次間結合回路３１の出力によって制御される。−
火工次間結合回路３１には。

二次側各回路の誤差電圧が入力される。すなねち、符号
３４．３５．３６−１はそれぞれ出力チャンネル■〜旦
の誤差増幅器で、各チャンネルの出力端（負荷６，２５
，２６端）電圧と、各チャンネルの入力電圧３７．３８
．３９とのそれぞれの差電圧を増幅して出力するが、こ
れらの誤差増幅器出力のうちの１つが切換スイッチ４０
〜４２によって選択されて一火工次間結合回路３１に入
力される。この誤差電圧の選択と対応して出力チャンネ
ルのうちの１つが導通する。符号４７はこれら切換を行
う切換制御回路で、トランス３の巻線３−５の端電圧を
トリガーにして、上記切換動作を１サイクルごとに順送
りに行う・ スイッチ素子３２．３３は、トランス３の巻線３−５の
端電圧により駆動される。スイッチ素子４３．４４は、
この駆動電圧を遮断するためのスイッチである。

出力チャンネル旦のスイッチ素子７と８は、シュミット
回路４６で駆動される。シュミット回路４６の出力がプ
ラスのときスイッチ素子７が導通し。

マイナスのときスイッチ素子８が導通する。このシュミ
ット回路４６は、誤差増幅器３６−２の出力によって駆
動される。誤差増幅器３６−２の出力が微小なときは、
同出力が雑音によって揺らぎ、その結果としてスイッチ
素子７と８とが不必要に交互に導通させる恐れがあるの
で、その駆動にシュミット回路４６を用いており、シュ
ミット回路出力の不感帯がこの雑音の影響を除去する。

なお、各出力チャンネルの回路に挿入されたダイオード
は、上記した自動発振動作のうちで、スイッチ素子２の
オフからオンへの反転を自動的に行わせるためのもので
ある。すなわち、二次電流が零になると、これらのダイ
オードは遮断されるので、二次回路は自動的にオフにな
り、スイッチ素子２をオフからオンに反転せしめる。も
し、これらのダイオードがなければ、スイッチング素子
７、８．３２．３３等を適当な時点でオフに切換える制
御手段が必要になる。

以上述べた動作を要約すると、−次スイッチ素子２のオ
ン−オフ動作の１サイクルごとに、二次側出力チャンネ
ルのうちの１つが順次選択され、そのチャンネルの誤差
電圧により一次スイッチ素子２のオン時間の幅が制御さ
れるものである。

なお、第８図では、自励式フライバック形スイッチング
回路を対象とした本発明の実施例について説明したが、
自励、他励にかかわらず他のスイッチング回路において
も、上記した要約の内容を適用することにより、前記実
施例と同様の本発明の効果が得られることは明らかであ
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、多チャンネルの二次出力を得るスイッ
チング装置において、従来の直流出力のほか、交流、脈
流等の出力が得ら九るので、回路システム内の直流およ
び交流電力増幅回路を省略して、その機能を上記スイッ
チング装置にとり込んだ、経済的で電力効率が良く、か
つ小形で軽量な電力回路システムが得られる。

【図面の簡単な説明】

の動作波形図、第４図は本発明による交流出力化の原理
を示す回路図、第５図は第４図の動作波形図、第６図お
よび第７図は本発明により交流出力化した他の回路構成
を示す回路図、第８図は本発明による多チャンネルイン
バータ装置の一実施例を示す回路図、第９図および第１
０図は従来のスイッチング電源回路を示す回路図である
。 符号の説明 １・・・−次電源 ２・・・スイッチングトランジスタ（スイッチ素子）３
・・・トランス　　　　　　６，１１・・・負荷７．８
・・・スイッチ素子　　２４〜２６・・・負荷３１・・
・１次２次間結合回路　３２．３３・・・スイッチ素子
３４、３５．３６−１　、３６−２・・・誤差増幅器４
３、４４・・・スイッチ素子　　４６・・・シュミット
回路４７・・・切換制御回路 代理人弁理士　　中　村　純之助 卆１　図 才３　図 ５ＯＦＦ ２４　　図 才５ｒ！ｌＪ 十６図 十７μｓ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一次直流電圧を一次スイッチング素子を介してトラ
   ンスの一次巻線に印加し、該トランスの二次巻線から多
   チャンネルの出力を得るようにした多チャンネルインバ
   ータ装置において、該多チャンネル出力の各々を該二次
   巻線からそれぞれ二次スイッチング素子を介して取り出
   すようになし、前記一次スイッチング素子を該多チャン
   ネル出力の各々に対し定められたスイッチング時間幅で
   順次断続し、その各断続サイクル中に一次電源からトラ
   ンスに入力された電力を、前記二次スイッチング素子に
   より、対応する出力回路に順次出力させることを特徴と
   する多チャンネルインバータ装置。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の多チャンネルインバ
   ータ装置において、一次スイッチング素子の定められた
   スイッチング時間幅の各々を、対応する多チャンネル出
   力と、そのチャンネルの入力信号とを比較して得られる
   差電圧を用いて、順次変調して定めることを特徴とする
   多チャンネルインバータ装置。 ３、特許請求の範囲第１項または第２項に記載の多チャ
   ンネルインバータ装置において、一次側と同期してトラ
   ンスの二次巻線電圧を同期整流して出力を得る二次側の
   スイッチング回路を有するとともに、一次側または該二
   次側のスイッチング回路に対してプッシュプルの回路を
   構成する第２のスイッチング回路を具備し、該プッシュ
   プル回路のうちのいずれか一方のスイッチング回路を制
   御信号により選択するスイッチング切換回路を設けたこ
   とを特徴とする多チャンネルインバータ装置。 ４、特許請求の範囲第３項に記載の多チャンネルインバ
   ータ装置において、インバータ装置の出力を入力信号と
   比較する比較回路を設け、該比較回路の出力をスイッチ
   ング切換回路の制御入力としたことを特徴とする多チャ
   ンネルインバータ装置。