JP2000324837A - 直流電源回路 - Google Patents
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- Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
Abstract
を、各コンバータの負荷分担を容易に設定でき、かつ、
回路構成を簡略化して低コストとする。 【解決手段】 コンバータトランスT1 と、直流入力を
断続して前記コンバータトランスの1次側に供給するス
イッチQ1 ,Q2 と、トランスの2次側から出力される
電圧を整流する整流回路D1 ,D2 とを有するコンバー
タ21〜23が複数設けられ、各コンバータの出力電圧
を縦続接続して合成出力電圧Vout を得る出力回路と、
前記合成出力電圧と基準電圧との差に基づいて前記複数
のスイッチをフィードバック制御する共通の制御回路2
5〜30とから直流電源回路を構成する。各コンバータ
の負荷分担は、各出力電圧の設定で決まる。また、制御
回路を共通化することにより電源装置を低コストとする
ことができる。
Description
ータを使用した電源装置に関するものである。
ル)テレビなどの電源装置としては、大容量の直流/直
流コンバータが使用される。なお、以下の説明において
は、「直流/直流コンバータ」を単に「コンバータ」と
言う。このPDPテレビは、薄型(100mm程度が一
般的)である点に特長があるので、PDPテレビに収納
される電源装置についても薄型化が要求される。
ビの電源回路の構成を示す図である。プラグ11の後段
に整流器12,13が接続される。整流器12の後段に
は、コンバータにより構成される待機用電源14が接続
され、5.6Vを出力する。整流器13の後段には、力
率制御回路15とコンデンサ16が接続され、その後段
にコンバータにより構成されるパネル用電源17〜19
が接続される。
り、−160〜−190V、1.9Aを出力する。Vd
電源18は、パネルアドレス用であり、50〜90V、
1.7Aを出力する。Vcc電源19は、ロジック部の制
御用であり、5V,6Aを出力する。信号処理用電源2
0は、テレビ/パネルインターフェース用の電源であ
る。
ータの回路構成を示し、図3は、コンバータ回路におけ
る動作波形を示す。図2に示すコンバータは、従来より
知られている電流共振形コンバータである。直流電源V
inにメインスイッチを構成するトランジスタQ1 ,Q2
が直列に接続される。各トランジスタQ1 ,Q2 に並列
に転流用のダイオードD1 ,D2 が接続される。トラン
ジスタQ1 ,Q2 は、図示しないフィードバック制御回
路により制御信号Vgs1 ,Vgs2 が供給され、交互にオ
ン・オフされる。
コンデンサCv と、トランスT1 (コンバータトラン
ス)の1次側コイルNp と共振用コンデンサCi の直列
回路とが接続される。トランスT1 は、電圧を昇圧又は
降圧し、かつ、1次側と2次側を電気的に分離する。ト
ランスT1 の1次側コイルNp は、巻線構造が疎結合と
されて、その漏洩インダクタンスによりインダクタンス
成分Lr ,Lp が形成される。インダクタンス成分
Lr ,Lp とコンデンサCi とで直列共振回路が構成さ
れる。トランスT1の2次側巻線Ns とダイオード
D3 ,D4 により整流回路が構成され、出力電圧Vout
が平滑コンデンサC0 を介して負荷へ供給される。
の動作を説明する。図3の動作波形も従来より知られた
ものであるので、ここでの説明は簡単なものに止める。
図示しない制御回路により、信号Vgs1 ,Vgs2 がトラ
ンジスタQ1 ,Q2 に供給され、トランジスタQ1 ,Q
2 は、同じデューティ比で交互にオン/オフする。な
お、両方のトランジスタQ1 ,Q2 が共にオフとなるデ
ッドタイム期間(t3 〜t4 ,t7 〜t8 )が設けられ
る。図3では、トランジスタQ1 ,Q2 の印加電圧が方
形波Vds1 ,Vds2 で表され、電流がId1,Id2で表さ
れている。
グ周波数で交互にオン/オフされると、インダクタンス
成分Lr ,Lp とコンデンサCi によって構成される直
列共振回路に方形波電圧Vd2が印加され、直列共振回路
に共振電流Ir が流れる。図4は、コンバータにおける
直列共振回路の周波数特性を示す図である。インダクタ
ンス成分Lr ,Lp とコンデンサCi によって構成され
る直列共振回路は、周波数の変化により、その共振電流
が変化する。周波数の制御範囲を共振点F 0 以上のf1
〜f2 にすることにより、共振電流Ir は、トランジス
タQ1 ,Q 2 のスイッチチング周波数によって変化し、
周波数が下がると増大し、上がると減少する。
振コンデンサCi が充放電され、その電圧Vciが変化す
る。なお、トランジスタQ1 ,Q2 が共にオフとなるデ
ッドタイム期間には、直列共振回路には平滑コンデンサ
Cv から電流Iv が供給される。トランジスタQ1 ,Q
2 に流れる電流Id1,Id2をId >0で制御すると、転
流用ダイオードD1 ,D2 に電流が流れ、ゼロ電圧スイ
ッチング又はゼロ電流スイッチチングが実現される。
適用する場合、PDPテレビの薄型化のために、電源部
を構成するコンバータに対しても高さ制限などの要求が
される。この要求に対応するため、図1のVs 電源17
などの大容量電源については、小容量の複数のコンバー
タを並列接続して、1つの大容量コンバータを構成する
ことが行われている。
コンバータを並列化するためには、各コンバータの負
荷、即ち、各コンバータトランスに流れる電流を均一に
しなければならないという問題がある。また、各コンバ
ータごとに制御回路を設ける必要があるため、コストが
上昇するという問題があった。
れる電源装置において、各コンバータの負荷分担を容易
に設定でき、かつ、回路構成を簡略化して低コストとす
ることを目的とするものである。
成するためになされたものである。本発明においては、
コンバータトランスと、直流入力を断続して前記コンバ
ータトランスの1次側に供給するスイッチと、前記コン
バータトランスの2次側から出力される電圧を整流する
整流回路とを有するコンバータが複数設けられ、前記複
数のコンバータの各出力電圧を縦続接続して合成出力電
圧を得る出力回路と、前記合成出力電圧と基準電圧との
差に基づいて前記複数のスイッチをフィードバック制御
する共通の制御回路とから直流電源回路を構成する。
縦続接続されることにより、各コンバータは、それぞれ
の出力電圧に応じた負荷分担となる。また、複数のコン
バータに対してフィードバック制御を行う制御回路を共
通化することにより、回路構成が簡略化され低コストと
することができる。本発明における電源装置に使用する
コンバータとしては、任意の形式のコンバータが使用可
能であり、例えば、電流共振形コンバータ、電圧共振形
コンバータ、フォワード形コンバータ、RCC形コンバ
ータ、フライバックコンバータなどが使用できる。
いて説明する。図5は、電源装置の回路構成を示す。図
示の電源装置は、例えば、前述の図1の電源部のVs電
源18に適用される。電源装置は、3つのコンバータ2
1,22,23と共通の1つのフィードバック制御回路
から構成される。本例におけるコンバータ21〜23と
して、既に説明した図2に示した電流共振形コンバータ
が使用されるが、その他の形式のコンバータも使用可能
である。
ンスとその出力を整流する回路と平滑コンデンサを具備
するものが使用できる。例えば、電圧共振形コンバー
タ、FORWARD形コンバータ、RCC形コンバー
タ、FLYBACKコンバータなどがある。また、コン
バータの数については、3に限らず、2以上の任意の数
とすることが可能である。
接続され、直流入力電圧Vinが入力される。各コンバ
ータ21〜23の出力は縦続接続される。また、各コン
バータ21〜23は、トランスの1次側において、共振
回路(インダクタンス成分L r ,Lp とコンデンサ
Ci )が並列に接続され、共振用コンデンサCi が並列
に接続される。
ように構成される。電源装置の出力電圧Vout が2つの
抵抗R01,R02と調整用抵抗R00により分圧されて検出
され、出力電圧比較器24に入力される。出力電圧比較
器24は、基準電圧Vref と出力電圧Vout との差をと
り、差の信号がフォトカプラ25を介して共振形コント
ローラ28に入力される。フォトカプラ25は、電気信
号を光信号に変換する発光ダイオード26と、光信号を
電気信号に変換するフォトトランジスタ27から構成さ
れ、コンバータ21〜23の高電圧部と低電圧部との間
(トランスT1 の1次側と2次側の間)を電気的に絶縁
する。
ge Controlled Oscillator) を含み、これにより電源装
置の出力電圧Vout に対応した周波数出力を得る。この
周波数出力は、出力電圧Vout が高いときは高い周波
数、低いときは低い周波数となる。共振形コントローラ
28の出力信号はMOSドライバ29に入力される。M
OSドライバ29は、コントローラ28から入力された
周波数に基づいて、ハイサイドのトランジスタQ1 とロ
ーサイドのトランジスタQ2 のゲートに対して図3に示
した信号Vgs1 ,Vgs2 を出力する。また、ハイサイド
の信号Vgs1を形成するために、トランジスタQ1 ,Q
2 間の電位が昇圧回路30を介して入力される。
電源装置の出力電圧Vout が低下すると、低い周波数
(図4のf1 側)でトランジスタQ1 ,Q2 をオン/オ
フする。また、出力電圧Vout が上昇すると、高い周波
数(図4のf2 側)でトランジスタQ1 ,Q2 をオン/
オフする。これにより、共振電流が制御され、各コンバ
ータ21〜23の出力電圧Vout1,Vout2,Vout3が一
定に保たれ、その和の電源装置の出力電圧Vout が一定
に保たれる。
23に対してフィードバック制御回路を共通化したこと
により、電源装置の回路構成を簡略化でき、低コストな
ものとすることができる。また、各コンバータ21〜2
3の出力側、即ち、トランスT1 の出力側を縦続接続し
たので、電源装置の出力電圧Vout は、各コンバータ2
1〜23の出力電圧の合計(Vout1+Vout2+Vout3)
で得られる。したがって、各コンバータ21〜23は、
それぞれの出力電圧に応じた負荷分担をすることとな
る。例えば、各トランスT1を同一の仕様とすれば、各
コンバータ21〜23の出力電圧は全体の1/3とな
り、負荷分担も1/3となる。なお、トランスT1 の製
造上のバラツキによる若干の負荷分担の誤差は出る。
てきたが、本発明は、特許請求の範囲に記載された事項
の範囲内で種々の変更が可能である。
り構成される電源装置において、各コンバータの負荷分
担を容易に設定できる。また、複数のコンバータのパワ
ートレイン部に対する制御回路を共通化できるので、回
路構成が簡略化され低コストとなる。
図。
図。
図。
性を示す図。
図。
Claims (1)
- 【請求項1】 コンバータトランスと、直流入力を断続
して前記コンバータトランスの1次側に供給するスイッ
チと、前記コンバータトランスの2次側から出力される
電圧を整流する整流回路とを有するコンバータが複数設
けられ、 前記複数のコンバータの各出力電圧を縦続接続して合成
出力電圧を得る出力回路と、 前記合成出力電圧と基準電圧との差に基づいて前記複数
のスイッチをフィードバック制御する共通の制御回路
と、 を具備する直流電源回路。
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