JP2000014139A - 直流変換器 - Google Patents

直流変換器

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JP2000014139A
JP2000014139A JP10175136A JP17513698A JP2000014139A JP 2000014139 A JP2000014139 A JP 2000014139A JP 10175136 A JP10175136 A JP 10175136A JP 17513698 A JP17513698 A JP 17513698A JP 2000014139 A JP2000014139 A JP 2000014139A
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JP
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voltage
output
output voltage
current
circuit
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JP10175136A
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Inventor
Hiroshi Usui
浩 臼井
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Sanken Electric Co Ltd
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Sanken Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のコンバータを並列接続した直流電源装
置において、各コンバータの出力電流を均等にバランス
させると共に、出力電圧を所定の電圧に維持する。 【解決手段】 各コンバータの出力電圧・電流特性に一
定の勾配を持たせると同時にこの出力電圧・電流の勾配
特性を上下に移動させる出力電圧補正回路16を備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は直流変換器、特に負
荷の大きさが変化してもほぼ一定の出力電圧が得られる
直流変換器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図5は複数のコンバータを並列接続した
直流電源装置の概略構成図である。図6はこの直流電源
装置のDCーDCコンバータの概略構成図である。
【0003】図5の直流電源装置に用いられるDC−D
Cコンバータはフォアード方式のコンバータであり、1
は直流電源、2はトランス、3はトランジスタ等のスイ
ッチング素子、4は整流平滑回路、5は出力電圧検出回
路、6はパルス幅制御回路である。
【0004】トランス2は一次巻線2aと二次巻線2b
を有し、その一次巻線2aとスイッチング素子3は直列
回路を形成し、この直列回路の両端は端子7、8を介し
て直流電源1に接続されている。
【0005】また、整流平滑回路4はダイオード4a
bと、コイル4cと、コンデンサ4dとから構成され
て、二次巻線2bに接続され、出力端9、10に整流平
滑された直流出力を供給する。前述の出力端10とコン
デンサ4dの間には電流バランス用の抵抗RSが設けられ
ている。
【0006】前述の出力電圧検出回路5は、出力電圧検
出用抵抗R1 ,R2 と、基準電源ES1、誤差増幅器AM
P1と、フォトカプラPCを構成するフォトダイオード
PCとからなる。
【0007】また、パルス幅制御回路6は、フォトカプ
ラPCを構成するフォトトランジスタQPCを有し、出力
電圧検出回路5のフォトダイオードDPCのパルス光に基
づくデューティ比でスイッチング素子3をオンオフ制御
する。
【0008】上記のように構成された直流電源装置のD
CーDCコンバータは、スイッチング素子3をオンオフ
してトランス2の一次巻線2aにパルスを生成すると共
に二次巻線2bに巻線比に基づくパルスを誘起させ、整
流平滑回路4のダイオード4a、4b、コイル4c、コン
デンサ4dによって出力端9、10に所望の直流出力電
圧を得る。
【0009】一方、出力電圧電流検出回路5には出力端
9、10に発生する直流出力電圧が端子11、12を介
して抵抗R1、R2とからなる直列回路(以下第1の直列
回路という)に印加する。
【0010】また、電流バランス用の抵抗RSの間の電
圧が出力電圧検出回路5の端子13、端子11を介して
基準電源ES1、第1の直列回路に加わる。
【0011】誤差増幅器AMP1は、抵抗R1、R2の分
圧点Dの電圧と基準電源ES1の電圧(以下単に基準電源
S1という)とを比較し、分圧点Dの電圧が基準電源E
S1以上のときは高レベルの出力信号をフォトダイオード
PCに送出する。
【0012】すなわち、直流出力電圧Voが基準電源E
S1以上のときはフォトカプラPCを構成するフォトトラ
ンジスタQPCが割合と低いインピーダンス状態となり、
幅が狭いパルスでスイッチング素子をオンオフすること
で二次側の出力にほぼ一定の直流出力電圧を付与する。
【0013】また、誤差増幅器AMP1は、分圧点Dの
電圧が基準電源ES1以下のときは低レベルの出力信号を
フォトダイオードDPCに送出する。
【0014】すなわち、直流出力電圧が基準電源ES1
下のときはフォトカプラPCを構成するフォトトランジ
スタQPCが高インピーダンス状態となり、幅が大きいパ
ルスでスイッチング素子をオンオフすることで二次側の
出力にほぼ一定の直流出力電圧を付与する。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な複数のコンバータを並列接続した直流電源装置におい
ては、コンバータには電流バランス用の抵抗RSを用い
るので、この電流バランス用の抵抗のため、出力特性は
図7に示すように右下がりの勾配を有することになる。
【0016】このようなコンバータを複数台並列接続し
た場合、出力電流にバラツキがあると、そのコンバータ
の出力電圧が変化し、出力電流はバランスするように動
作する。
【0017】すなわち、コンバータの出力電流が大きい
ときは、そのコンバータの出力電圧が低下し、出力電流
を低減させてバランスさせている。
【0018】このため、各コンバータの出力特性の勾配
の傾きを急峻にすればするほど、バランスし易くなるが
レギュレーションが悪くなるという欠点があった。
【0019】そこで、本発明は、複数の直流変換器を並
列接続した直流電源装置であっても、各直流変換器の出
力電流を均等にバランスさせると共に、出力電圧を所定
の電圧に維持できるようにすることを目的とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】本発明の直流変換器は、
直流出力電圧と直流出力電流とを検出し、該二つの検出
信号の合成値と基準電圧とを比較し、該比較信号に基づ
いて直流電源と直列に接続された制御素子を制御して所
定の直流出力に変換する直流変換器において、出力電圧
補正回路を設け、その出力により出力電圧検出手段に印
加する電圧又は基準電圧を可変することによって、直流
出力電流の大きさにかかわらず直流出力電圧がほぼ一定
となるよう制御素子を制御することを要旨とする。
【0021】
【発明の実施の形態】本実施の形態では直流電源装置に
おいて、直流変換器を並列接続しているものとし、この
直流変換器の構成について初めに説明する。
【0022】図1は実施の形態の直流変換器の概略構成
図である。図1に示す直流変換器は、図6と同様な直流
電源1〜出力端9、10、電流バランス用の抵抗RSと
を備え、かつ本実施の形態に係わる補正回路付き検出部
15を備えている。
【0023】この補正回路付き検出部15は、出力電圧
検出回路5と出力電圧補正回路16とから構成されてい
る。
【0024】前述の出力電圧検出回路5は上記図6と同
様なものであり、出力電圧検出用抵抗R1、R2と、基準
電圧ES1と、誤差増幅器AMP1と、ホトカプラを構成
するフォトダイオードDpcとからなる。
【0025】また、出力電圧補正回路16は、出力電圧
検出用抵抗R4、R5と、基準電源ES2と、誤差増幅器A
MP2と、出力電圧補正用抵抗R3、R6、R7とからな
る。
【0026】前述の出力電圧補正用抵抗R3、R6、R7
は誤差増幅器AMP2の出力端にR6、R7、R3の順に
直接接続されている。また、出力電圧補正用抵抗R7
3の接続点は出力電圧検出回路5の第1の直列回路
(R1、R2)の他端に接続されている。
【0027】つまり、出力電圧検出用抵抗R1、R2、出
力電圧補正用抵抗R3とで第2の直列回路を構成してい
る。
【0028】また、出力電圧検出抵抗R4、R5は互いに
直列接続され(以下第3の直列回路という)、第2の直
列回路と並列接続され、かつその一方が端子11に、他
方が端子12に接続されている。
【0029】つまり、電流検出用抵抗RSの一方が出力
電圧検出回路5の基準電源ES1に接続され、他方が第
2、第3の直列回路の一方に接続されている。
【0030】すなわち、本実施の形態においては、出力
特性に勾配を持たせる出力電圧検出回路に、図2に示す
ようにその勾配を上下に移動させる出力電圧補正回路1
6を設けている。
【0031】上記のように構成された実施の形態の直流
変換器について以下に動作を説明する。図3は実施の形
態1の直流変換器の動作を説明するための出力特性であ
る。
【0032】本実施の形態においては、今、二次側の現
在の出力電流をI01とすると、出力電圧は所定電圧Vo
より高いV011となり、出力電圧補正回路16のR4とR
5とからなる第3の直列回路の分圧点AにはVo11に対応
した電圧VA が印加しようとし、誤差増幅器AMP2で
A と基準電源ES2とが比較される。
【0033】この基準電源ES2は、電圧検出用抵抗
4 ,R5 との関係で二次側の出力電圧が常にV01とな
るような電圧に設定されている。
【0034】例えば、二次側に出力電圧Vo11が得られ
ている場合には、誤差増幅器AMP2から高レベルの電
圧が出力され、出力電圧補正用抵抗R6、R7、R3 に電
流を流す。すなわち、第2の直列回路にV011に対応し
た補正電流が流れ込む。
【0035】これによって出力電圧補正用抵抗R3 の両
端の電圧は高くなり、第1の直列回路の分圧点Bにおけ
る電圧VB は上昇することになる。
【0036】このため、VB の上昇により誤差増幅器A
MP1の出力電圧は高レベルとなり、フォトカプラPC
を構成するフォトダイオードDPCに流れる電流は増加す
る。
【0037】このフォトダイオードDPCに流れる電流が
増大すると、これに対応してフォトトランジスタQPC
インピーダンスは減少し、パルス幅制御回路6からパル
ス幅の狭い制御信号がスイッチング素子3に付与される
ことになる。その結果、図3に示すように出力電圧はV
o11からV01に下降することになる。
【0038】一方、図3に示すように、出力電流がI02
(大きい)のときは、出力電圧補正回路16の第3の直
列回路の分圧点Aにおける電圧VA は、基準電源ES2
り低くなろうとし、誤差増幅器AMP2から低レベルの
電圧が出力され、いままで抵抗R3 、R2、R1に流れて
いた電流を引き込む。
【0039】これによって、抵抗R3 の両端の電圧は低
くなり、分圧点Bにおける電圧VBは低下する。VB
低下により、誤差増幅器AMP1の出力電圧は低レベル
となり、フォトダイオードDPCに流れる電流は減少し、
光結合されたフォトトランジスタQPCのインピーダンス
は増加し、今度は制御回路6からパルス幅の広い制御信
号がスイッチング素子3に付与される。その結果、二次
側に得られる出力電圧はVo11から所定の電圧V01
上昇する。
【0040】例えば、フォアード方式の直流変換器に用
いた場合は、二次側の直流出力電圧が基準電源ES2以上
となったときは、狭い幅のパルス幅でスイッチング素子
がオンオフ制御されるので、直ちに二次側の直流出力電
圧が下降する。
【0041】また、二次側の直流出力電圧が基準電圧以
下となったときは、制御素子が幅の大きいパルスでオン
オフ制御されるので、直ちに二次側の直流出力電圧が上
昇する。
【0042】すなわち、電流バランス用の抵抗RSを二
次側に接続した直流変換器であっても、負荷の大きさ、
直流出力電流の大きさにかかわらず、一定の出力電圧が
常に得られることになる。
【0043】このように、本発明の直流変換器によれ
ば、二次側の直流出力の電圧を検出し、フィードバック
制御する直流変換器において、出力電流の大きさが変化
しても瞬時に出力電圧をほぼ一定に保持することができ
る。
【0044】すなわち、電流バランス用の抵抗を基準電
源に接続した直流変換器であっても、負荷の大きさ、直
流出力電流の大きさにかかわらず、出力電流を均等にバ
ランスさせることができると共に一定の出力電圧を維持
できる。
【0045】このような直流変換器を複数台並列接続し
た直流電源装置する場合は、電流バランスをとるために
図4に示すようにバランス用端子14を設け、それぞれ
のコンバータと共通に接続する。例えば、誤差増幅AM
P2の出力端に出力電圧補正用抵抗R6、R7、R3の順
に接続し、R6とR7の接続点をバランス用端子14に共
通接続する。
【0046】すなわち、出力特性に勾配を持たせる回路
に、その勾配を上下に移動させる出力電圧補正回路16
を設けた直流変換器を並列接続するので、各直流変換器
の出力電流を均等にバランスさせることができると共
に、出力電圧を所定の電圧に維持することが可能とな
る。
【0047】なお、電流バランス特性を良くするために
は勾配特性を急峻にすればよく、勾配特性を急峻にして
も出力電圧補正回路16を有しているため出力電圧は変
化しない。
【0048】また、直流変換器はレギュレーションがよ
くなるため、単体としての使用が可能である。
【0049】また、出力電圧・電流検出回路における分
圧抵抗R3 両端の電圧を補正する代わりに基準電源の電
圧ES1を補正するようにしてもよい。
【0050】さらに、回路方式はスイッチング方式のほ
かシリーズ方式の直流変換器にも適用できる。
【0051】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、直流変換
器に出力電圧補正回路を設け、その出力により出力電圧
検出用の抵抗に印加する電圧又は基準電圧を可変するよ
うにしたので、直流出力電流の大きさにかかわらず直流
出力電圧がほぼ一定となる。
【0052】特に、出力に電流バランス用の抵抗を備え
る直流変換器を複数並列接続した直流電源装置の場合
は、出力電流がバランスすると共に、出力電圧を一定と
することができ、かつレギュレーションを大幅に改善で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の直流変換器の概略構成図で
ある。
【図2】本発明の実施の形態の出力電圧補正回路による
出力特性を説明する説明図である。
【図3】本実施の形態による出力特性の変動を説明する
説明図である。
【図4】本実施の形態の直流変換器を並列接続した直流
電源装置の構成図である。
【図5】従来の直流電源装置の概略構成図である。
【図6】従来の直流変換器の概略構成図である。
【図7】従来の直流変換器の出力特性を説明する説明図
である。
【符号の説明】
1 直流電源 2 トランス 3 スイッチング素子 4 整流平滑回路 5 出力電圧検出回路 6 パルス幅制御回路 15 補正回路付き検出回路部 16 出力電圧補正回路 RS 電流バランス用の抵抗

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流出力電圧と直流出力電流とを検出
    し、該二つの検出信号の合成値と基準電圧とを比較し、
    該比較信号に基づいて直流電源と直列に接続された制御
    素子を制御して所定の直流出力に変換する直流変換器に
    おいて、 出力電圧補正回路を設け、その出力により出力電圧検出
    手段に印加する電圧又は前記基準電圧を可変することに
    よって、前記直流出力電流の大きさにかかわらず前記直
    流出力電圧がほぼ一定となるよう前記制御素子を制御す
    ることを特徴とする直流変換器。
  2. 【請求項2】 前記出力電圧補正回路は、 前記出力電圧と出力の電流とからなる電圧電流特性に一
    定の勾配を持たせる回路に設けられ、前記電圧電流特性
    を前記直流出力に応じて上下動させることを特徴とする
    請求項1記載の直流変換器。
  3. 【請求項3】 前記出力電圧補正回路は、 前記検出した出力電圧と基準電圧とを比較し、この比較
    差に応じた電流を用いて前記検出した出力電圧を上昇又
    は下降させることを特徴とする請求項1記載の直流変換
    器。
  4. 【請求項4】 前記出力電圧補正回路は、 複数の抵抗を直列接続した第1の直列回路と第1の基準
    電源とを備え、前記直流出力を前記第1の直列回路の分
    圧点での電圧と前記第1の基準電源との差で前記制御素
    子を制御させる出力電圧検出回路に接続されるものであ
    り、 前記出力電圧補正回路は、 前記第1の直列回路に、補正抵抗を直列接続した第2の
    直列回路に、前記直流出力を分圧する第3の直列回路を
    並列接続し、この第3の直列回路の分圧点の電圧と第2
    の基準電源との差に応じた補正電流を前記第2の直列回
    路の前記補正抵抗に流すことを特徴とする請求項1、2
    又は3記載の直流変換器。
  5. 【請求項5】 前記直流変換器を複数台並列接続したと
    きは、前記出力電圧補正回路の補正抵抗の一端を、それ
    ぞれの直流変換器に共通接続することを特徴とする請求
    項1、2、3又は4記載の直流変換器。
JP10175136A 1998-06-22 1998-06-22 直流変換器 Pending JP2000014139A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002315339A (ja) * 2001-04-10 2002-10-25 Densei Lambda Kk スイッチング電源装置
JP2005280356A (ja) * 2004-03-26 2005-10-13 Mold Masters Ltd センサをともなったバルブピンを有するバルブゲート式ノズル
CN100370685C (zh) * 2002-08-30 2008-02-20 三垦电气株式会社 开关电源装置

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