JP2000050631A - フォワードコンバータ型電圧生成回路及び複数電圧生成方法 - Google Patents

フォワードコンバータ型電圧生成回路及び複数電圧生成方法

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JP2000050631A
JP2000050631A JP10215011A JP21501198A JP2000050631A JP 2000050631 A JP2000050631 A JP 2000050631A JP 10215011 A JP10215011 A JP 10215011A JP 21501198 A JP21501198 A JP 21501198A JP 2000050631 A JP2000050631 A JP 2000050631A
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JP
Japan
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voltage
coil
output
smoothing
transformer
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Toshiyuki Kouno
俊至 河野
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NEC Engineering Ltd
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NEC Engineering Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 少ない部品点数で絶縁され安定化された出力
電圧が得られるフォワードコンバータ型の電圧生成回路
を得る。 【解決手段】 直流入力電圧をトランジスタ3によりス
イッチングしてトランス5の一次巻線に印加する。トラ
ンス5の二次巻線に誘起した電圧を、ダイオード6、平
滑用の第1のコイル8−1、ダイオード7、コンデンサ
9で整流及び平滑し、安定化した第1の出力電圧Voを
生成する。平滑用の第1のコイル8−1と同一鉄心上に
巻かれた第2のコイル8−2の誘起電圧を整流及び平滑
することで、第1の出力電圧Voとは別の第2の出力電
圧Vo1を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、フォワードコンバ
ータの電圧生成回路に関し、特に、フォワードコンバー
タの出力電圧を生成するフォワードコンバータの電圧生
成回路に関する。
【0002】
【従来の技術】電源回路として、複数電圧を生成可能な
フォワードコンバータ回路が広く利用されている。
【0003】この種のフォワードコンバータ回路は、一
般に、トランスの二次巻線を分割して複数種類の電圧を
生成する。
【0004】図3は、二次巻線を分割して複数電圧を生
成するフォワードコンバータ回路の一例として、特開昭
61−66563号公報に開示されているものを示して
いる。
【0005】図3のフォワードコンバータ回路では、制
御回路4が出力するスイッチングパルスにより、トラン
ジスタ3がオン・オフを繰り返し、これにより、一次巻
線に電流が断続的に流れ、二次巻線に電圧が誘起され
る。誘起電圧は、一次巻線と二次巻線の巻数比で決ま
る。二次巻線からの出力電圧がダイオード13によって
整流され、コイル17、コンデンサ19によって平滑さ
れて出力端子21に現れる。端子21に生じた電圧が制
御回路4にフィードバックされ、制御回路4は、出力端
子21の電圧が安定するように、トランジスタ3のデュ
ーティー比を制御する。
【0006】端子21と23との間に接続された負荷2
4には、トランス12の二次巻線の一端→ダイオード1
3→コイル17→端子21→負荷24→端子23→コイ
ル18→トランス12の二次巻線の中間タップTcの経
路で電流が流れる。
【0007】一方、端子21と22との間に接続された
負荷25には、トランス12の二次巻線の一端→ダイオ
ード13→コイル17→端子21→負荷25→端子22
→ダイオード15→トランス12の二次巻線の他端の経
路で電流が流れる。
【0008】これによって、負荷24に流れる電流の経
路と負荷25に流れる電流の経路の一部を共通に構成
し、その共通経路からフィードバック電圧を検出してい
るため、負荷の変動が生じても、安定化された2つの電
圧を出力することができる。
【0009】中間タップを使用する方法以外にも、例え
ば、特開昭58−29372号公報の図1,図2,図
3,図4等に示されているように、複数の二次巻線を配
置することにより、複数の電圧を生成することも行われ
ている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図3に示す構
成のフォワードコンバータ回路では、2つの負荷に流れ
る電流の経路の一部を共通に構成しているため、互いに
絶縁された出力電圧および逆極性の出力電圧を得ること
ができないという問題がある。
【0011】また、トランスの中間タップを使用してい
るため、トランスの両端電圧より低い電圧しか出力する
ことができない。
【0012】また、特開昭58−29372号公報に開
示された方法では、複数の二次巻線を配置しているた
め、回路構成が複雑で、各出力の制御が不正確であると
いう問題がある。
【0013】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
で、簡単な回路構成で互いに絶縁され安定化された複数
の出力電圧が得られるフォワードコンバータ回路を提供
することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、この発明のフォワードコンバータ型電圧生成回路
は、入力電圧をスイッチングしてトランスの一次巻線に
印加し、前記トランスの二次巻線に誘起した電圧を平滑
・整流回路により整流及び平滑化して第1の出力電圧を
出力するフォワードコンバータであって、前記平滑・整
流回路は、鉄心と、該鉄心に巻設された平滑用の第1の
コイルと前記鉄心に巻設され、前記第1のコイルに印加
される電圧により電圧が誘起される第2のコイルと、該
第2のコイルの出力を整流及び平滑化して第2の出力電
圧を出力する回路と、を備えることを特徴とする。
【0015】この構成によれば、トランスの二次巻線に
誘起した電圧を整流及び平滑化して得られた第1の出力
電圧と、平滑用の第1のコイルと誘導結合されている第
2のコイルの出力を整流及び平滑化して得られた第2の
出力電圧を出力することができる。しかも、回路構成は
非常に簡単である。
【0016】さらに、前記第1の出力電圧をフィードバ
ックして、トランスの一次巻線に印加する電圧のデュー
ティ比を制御する手段を配置することにより、第1の出
力電圧を用いて第2の出力電圧も安定化させることがで
きる。
【0017】前記第1のコイルと第2のコイルの巻数比
は、前記第1の出力電圧と前記第2の出力電圧の電圧比
に対応して設定される。
【0018】また、この構成によれば、前記第1の出力
電圧と前記第2の出力電圧のグランドの接続状態に応じ
て、第1の出力電圧に対して、正極性、負極性、又は絶
縁された第2の電圧を出力することができる。
【0019】また、この発明の複数電圧生成方法は、入
力電圧をスイッチングしてトランスの一次巻線に印加
し、前記トランスの二次巻線に誘起した電圧を整流し、
さらに、平滑コイルを用いて平滑することにより第1の
出力電圧を生成し、前記平滑コイルと誘導結合した第2
のコイルを配置し、この第2のコイルの誘導電圧を整流
及び平滑することにより第2の出力電圧を出力する、こ
とを特徴とする。
【0020】これにより、複数の電圧を簡単な構成で安
定して生成することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】次に、添付図面を参照して、本発
明の実施の形態の電源装置の構成を説明する。
【0022】図1に示すように、この電源装置は、直流
入力電源1の電圧をスイッチングしてトランス5の一次
巻線に印加し、二次巻線に誘起された電圧を整流・平滑
化して電圧Voを出力するフォワードコンバータ回路
と、平滑用のコイル8−1に誘導結合されたコイル8−
2に誘起された電圧を整流して、電圧Voとは異なる、
電圧Vo1を出力する第2電圧出力回路とから構成され
る。
【0023】フォワードコンバータ回路は、直流入力電
源1と、安定化用のコンデンサ2と、トランス5の一次
巻線にコレクタ・エミッタ路が直列に接続されたトラン
ジスタ3と、トランジスタ3を高速でオン・オフさせる
制御回路4とから構成され、入力電源1の電圧をトラン
ジスタ3のオン・オフによりスイッチングしてトランス
5の一次巻線に印加する一次回路を備える。また、フォ
ワードコンバータ回路は、トランス5の二次巻線に誘起
する電圧を整流するダイオード6,7と、整流された電
圧平滑化する平滑コイル(第1のコイル)8−1と平滑
コンデンサ9とを備える。
【0024】一方、第2電圧出力回路は、平滑コイル8
−1と同一の鉄心に巻説されたコイル8−2と、コイル
8−2に誘起した電流を整流するダイオード10と、出
力電圧安定化させるコンデンサ11とを備える。
【0025】次に、図1に示す電源回路の動作を説明す
る。
【0026】制御回路4は、スイッチングパルスをトラ
ンジスタ3のベースに与えら、トランジスタ3をオン時
間TON、オフ時間TOFFで繰り返しオン・オフする。ト
ランジスタ3を高周波でオン・オフすることより、入力
電圧源1から供給された直流電圧は、高周波で断続的に
トランス5の一次巻線に印加される。
【0027】トランジスタ3がオンしている時、トラン
ス5の一次巻線に電流が流れることに応じて、二次巻線
に電圧が誘起される。誘起電圧の大きさは、一次巻線の
巻数NPと二次巻線の巻数NSの比NP:NSで決まる電
圧:VIN・(NS/NP)となる。
【0028】二次巻線に誘起された電圧は、ダイオード
6により整流され、コイル8−1を介してコンデンサ9
によりで平滑化され、図示せぬ負荷に印加される。
【0029】このとき、コイル8−1には、(VIN・
(NS/NP)−Vo)・TONに相当するエネルギーが蓄積
され、トランジスタ3がオフの時に、その蓄積エネルギ
ー:Vo・TOFFを、コンデンサ9とダイオード7とを経
由して出力し、図示せぬ負荷に印加する。このような動
作を繰り返すことより、所定の電圧Voが得られる。
【0030】この時、数式1が成立し、トランジスタ3
のオン時間TONとオフ時間TOFFの比を変化させること
により、Voが一定となる。
【数1】 (VIN・(NS/NP)−Vo)・TON=Vo・TOFF
【0031】制御回路4は、出力電圧Voを取り込み、
出力電圧Voが目的とする電圧に一致するように、TON
とTOFFの比を制御する。
【0032】一方、コイル8−1が、蓄積しているエネ
ルギーを放出する際、同一鉄心上に巻いたコイル8−2
に電圧を励起させ、ダイオード10及びコンデンサ11
を経由してエネルギーを出力端に供給し、別の電圧を得
る。
【0033】図2は、コイル8−1の両端電圧とコイル
8−2の両端電圧との関係を示す模式的な図である。
【0034】図2に示す通り、コイル8−1の両端電圧
波形はTON/TOFF比により安定化されたVoとなり、同
時にコイル8−2にかかる電圧はコイル8−1の巻数N
0とコイル8−2の巻数N1の比N0:N1により、数式2
で設定される安定化した第2の電圧Vo1となる。
【数2】Vo1=Vo・N1/N0
【0035】この別の出力電圧は、グランドの接続方法
を変えることにより正および負の電圧、または絶縁され
た電圧を生成することができる。
【0036】例えば、出力端子T1+、T1−と、出力
端子T2+、T2−とを、相互に接続しないようにすれ
ば、入力電圧VINに対し相互に絶縁された状態の出力電
圧+Voと+Vo1が得られる。
【0037】また、出力端子T1−とT2−とを共通グ
ランドに接続することにより、出力電圧+Voと+Vo1
が得られる。
【0038】出力端子T1−とT2+とを共通グランド
に接続することにより、出力電圧+Voと−Vo1が得ら
れる。
【0039】以上説明したように、この実施の形態によ
れば、部品点数が少ない回路で、第2の安定化された出
力電圧を得ることができる。しかも、その電圧の極性等
を任意に設定できる。
【0040】また、一次回路及び制御回路も簡単に構成
でき、回路を小型化し、損失を削減することができる。
さらに、フォワードコンバータの平滑用コイルと同一鉄
心上に巻いた別のコイルの巻数比を任意に設定すること
により巻数比に応じた電圧が誘起され、任意の安定化さ
れた第2の電圧を得ることができる。
【0041】なお、この発明は上記実施の形態に限定さ
れず、種々の変形及び応用が可能である。例えば、一次
回路の構成はトランス5の一次巻線に断続電圧を印加で
き、且つそのデューティ比を制御できる任意の構成を採
用可能である。
【0042】また、フォワードコンバータの整流回路及
び平滑回路の構成も、少なくとも1つの平滑コイルを使
用する構成ならば、任意の既知の構成を採用可能であ
る。
【0043】第2電圧生成回路の整流回路及び平滑回路
の構成も任意に変更可能である。
【0044】さらに、第1のコイルに誘導結合された複
数のコイルを配置し、第1の電圧以外の複数の電圧を生
成できるようにしてもよい。
【0045】
【発明の効果】以上の説明より明かなように、本発明の
電源回路回路は、平滑コイルと同一鉄心に巻かれたコイ
ルに第2の電圧を生成する。よって、部品点数が少ない
回路で複数の電圧を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のフォワードコンバータの電圧生成回路
の実施形態を示す回路図である。
【図2】同一鉄心上の2つのコイルの両端の電圧を示す
波形図である。
【図3】従来のフォワードコンバータの電圧生成回路の
構成例を示す回路図である。
【符号の説明】
1 直流入力電源 2、9,11 コンデンサ 3 トランジスタ 4 制御回路 5 トランス 6、7、10 ダイオード 8 コイル

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力電圧をスイッチングしてトランスの一
    次巻線に印加し、前記トランスの二次巻線に誘起した電
    圧を平滑・整流回路により整流及び平滑化して第1の出
    力電圧を出力するフォワードコンバータ型電圧生成回路
    において、 前記平滑・整流回路は、鉄心と、該鉄心に巻設された平
    滑用の第1のコイルと前記鉄心に巻設され、前記第1の
    コイルに印加される電圧により電圧が誘起される第2の
    コイルと、該第2のコイルの出力を整流及び平滑化して
    第2の出力電圧を出力する回路と、を備え、 複数の電圧を生成可能であることを特徴とするフォワー
    ドコンバータ型電圧生成回路。
  2. 【請求項2】前記第1の出力電圧をフィードバックし
    て、前記入力電圧をスイッチングして、トランスの一次
    巻線に印加する電圧のデューティ比を制御する手段をさ
    らに備えることを特徴とする請求項1に記載のフォワー
    ドコンバータ型電圧生成回路。
  3. 【請求項3】前記第1のコイルと前記第2のコイルの巻
    数比は、前記第1の出力電圧と前記第2の出力電圧の電
    圧比に対応して設定されている、ことを特徴とする請求
    項1又は2に記載のフォワードコンバータ型電圧生成回
    路。
  4. 【請求項4】前記第1の出力電圧と前記第2の出力電圧
    のグランドの接続状態に応じて、正極性、負極性、又は
    絶縁された第2の電圧を出力する、ことを特徴とする請
    求項1、2又は3に記載のフォワードコンバータ型電圧
    生成回路。
  5. 【請求項5】入力電圧をスイッチングしてトランスの一
    次巻線に印加し、 前記トランスの二次巻線に誘起した電圧を整流し、さら
    に、平滑コイルを用いて平滑することにより第1の出力
    電圧を生成し、 前記平滑コイルと誘導結合した第2のコイルを配置し、
    この第2のコイルの誘導電圧を整流及び平滑することに
    より第2の出力電圧を出力する、ことを特徴とする複数
    電圧生成方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7327586B2 (en) 2004-01-22 2008-02-05 Koito Manufacturing Co., Ltd. Power supply unit and lighting device for vehicle

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7327586B2 (en) 2004-01-22 2008-02-05 Koito Manufacturing Co., Ltd. Power supply unit and lighting device for vehicle
CN100411201C (zh) * 2004-01-22 2008-08-13 株式会社小糸制作所 电源装置和车辆用灯具

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Effective date: 20031202