JP2001008452A - 電源装置 - Google Patents

電源装置

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JP2001008452A
JP2001008452A JP11174316A JP17431699A JP2001008452A JP 2001008452 A JP2001008452 A JP 2001008452A JP 11174316 A JP11174316 A JP 11174316A JP 17431699 A JP17431699 A JP 17431699A JP 2001008452 A JP2001008452 A JP 2001008452A
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transformer
converter
switching
resonance
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Masayoshi Sasaki
真義 笹木
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Sony Corp
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/285Single converters with a plurality of output stages connected in parallel

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各スイッチングコンバータが均等に電力の負
担をする。 【解決手段】 電源装置1は、負荷に対して並列接続さ
れた複数の共振型スイッチングコンバータ4,5と、各
コンバータ4,5のスイッチング周波数を制御する周波
数制御回路6,7と、負荷に印加された電圧をフィード
バックするフィードバック回路8と、各コンバータ4,
5に流れる共振電流の波高値を検出して比較する共振電
流バランス回路9とを有する。各周波数制御回路6,7
は、負荷にかかる電圧値が所定の電圧となるようにスイ
ッチング周波数を制御するとともに、各共振電流の波高
値が同一となるようにスイッチング周波数を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、共振型スイッチン
グコンバータが並列接続された電源装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来より、電流共振型のスイッチングコ
ンバータが知られている。電流共振型スイッチングコン
バータは、電圧のスイッチングを行うスイッチングトラ
ンジスタ等に共振回路を付加したスイッチングコンバー
タである。電流共振型スイッチングコンバータでは、共
振回路が付加されていることにより、トランスの一次側
に流れる電流の波形が、正弦波状となり、スイッチング
による電力損失やスイッチングノイズが低減される。
【0003】また、従来より、このような電流共振型ス
イッチングコンバータが複数並列接続された電源装置が
知られている。複数の電流共振型スイッチングコンバー
タを並列接続することにより、負荷により大きな電力を
供給することができる。
【0004】図6に、2つの電流共振型スイッチングコ
ンバータを並列接続した従来の電源装置を示す。
【0005】図1に示す従来の電源装置100は、AC
入力端子102と、力率改善回路(P.F.C)103
と、第1の電流共振型スイッチングコンバータ104
と、第2の電流共振型スイッチングコンバータ105
と、周波数制御回路106と、フィードバック回路10
7とを備えている。
【0006】この従来の電源装置100には、AC入力
端子102から例えば商用の交流電圧が入力される。入
力された交流電圧は、力率改善回路103に供給され
る。力率改善回路103は、入力された交流電圧をブー
ストアップするとともにその力率を改善した後、整流し
て、例えば380(V)の直流入力電圧(Vin)を出
力する。
【0007】この直流入力電圧(Vin)は、第1の電
流共振型スイッチングコンバータ104及び第2の電流
共振型スイッチングコンバータ105にそれぞれ供給さ
れる。なお、以下、第1の電流供給型スイッチングコン
バータ104を単に第1のコンバータ104と呼び、第
2の電流供給型スイッチングコンバータ105を単に第
2のコンバータ105と呼ぶ。
【0008】第1のコンバータ104は、周波数制御回
路106からの周波数制御信号によりスイッチング周波
数が制御され、入力された直流入力電圧(Vin)を、
所定の電圧値で安定化した直流出力電圧(Vout)に
変換する。また、第2のコンバータ105は、周波数制
御回路106からの周波数制御信号によりそのスイッチ
ング周波数が制御され、入力された直流入力電圧(Vi
n)を、所定の電圧値で安定化した直流出力電圧(Vo
ut)に変換する。第1のコンバータ104及び第2の
コンバータ105の出力端子は、並列に接続され、それ
ぞれ負荷101に直流出力電圧(Vout)を供給す
る。
【0009】第1のコンバータ104には、DC入力端
子111が設けられ、このDC入力端子111を介して
直流入力電圧(Vin)が入力される。また、第1のコ
ンバータ104には、制御信号入力端子112が設けら
れ、この制御信号入力端子112を介して周波数制御回
路106からの周波数制御信号が入力される。
【0010】第1のコンバータ104は、第1のスイッ
チングトランジスタ113と、第2のスイッチングトラ
ンジスタ114とを有している。第1のスイッチングト
ランジスタ113は、そのコレクタが上記DC入力端子
111に接続されている。第2のスイッチングトランジ
スタ114は、そのコレクタが第1のスイッチングトラ
ンジスタ113のエミッタと接続され、そのエミッタが
グランドに接続されている。
【0011】また、第1のコンバータ104は、第1の
スイッチングトランジスタ113及び第2のスイッチン
グトランジスタ114の駆動用の駆動トランス115を
有している。
【0012】この駆動トランス115は、1次巻線11
5aと、2つの二次巻線115b,115cとから構成
されている。この駆動トランス115の1次巻線115
aには、制御信号入力端子112を介して入力される周
波数制御回路106からの周波数制御信号が供給され
る。駆動トランス115の2つの二次巻線115b,1
15cは、互いに巻線方向が逆とされている。一方の二
次巻線115bは、一端が抵抗116を介して第1のス
イッチングトランジスタ113のベースに接続され、他
端が第1のスイッチングトランジスタ113のエミッタ
に接続されている。他方の二次巻線115cは、一端が
抵抗117を介して第2のスイッチングトランジスタ1
14のベースに接続され、他端が第2のスイッチングト
ランジスタ114のエミッタに接続されている。
【0013】このように互いに巻線方向が逆とされてい
る駆動トランス115の2つの二次巻線115b,11
5cに接続された第1のスイッチングトランジスタ11
3と第2のスイッチングトランジスタ114とは、駆動
トランス115の一次巻線115aに入力される周波数
数制御信号に応じて、相補的にスイッチングがされる。
【0014】また、第1のコンバータ104は、絶縁ト
ランス117と、この絶縁トランス117の一次側に設
けられた共振用コンデンサ118と、この絶縁トランス
117の二次側に設けられた第1の整流用ダイオード1
21及び第2の整流用ダイオード122とを有してい
る。
【0015】この絶縁トランス117の一次巻線117
aは、その一端が、第1のスイッチングトランジスタ1
13のエミッタと接続され、その他端が、共振用コンデ
ンサ118及び抵抗120を介してグランドと接続され
ている。また、この絶縁トランス117の二次巻線11
7bは、その一端が第1の整流用ダイオード121のア
ノードと接続され、その他端が第2の整流用ダイオード
122のアノードと接続されている。第1の整流用ダイ
オード121のカソード及び第2の整流用ダイオード1
22のカソードは、プラス側出力端子123に接続され
ている。また、マイナス側出力端子124は、絶縁トラ
ンス117の二次巻線117bの中点と接続されてい
る。
【0016】このような第1のコンバータ104では、
周波数制御回路106からの周波数制御信号に応じて第
1のスイッチングトランジスタ113及び第2のスイッ
チングトランジスタ114が相補的にオン/オフを繰り
返すと、絶縁トランス117の一次巻線117aの両端
間に矩形波状の電圧が印加される。このような矩形波状
の電圧が印加されると、この一次巻線117aには、共
振用コンデンサ118のキャパシタンス、絶縁トランス
117のインダクタンスの影響により、正弦波状の共振
電流が流れる。この共振電流は、絶縁トランス117の
一次巻線117aに電圧が印加されている間にのみ電流
が流れる。そして、この一次巻線117aに共振電流が
流されると、この一次巻線117aに加わったエネルギ
が2次巻線117bに伝達され、二次巻線117bに電
流が流れる。二次巻線117bに流れた電流は、2つの
整流用ダイオード121,122により整流されて、プ
ラス側出力端子123から出力される。
【0017】以上のような第1のコンバータ104は、
プラス側出力端子123とマイナス側出力端子124と
の間に、負荷101が接続されている。また、プラス側
出力端子123とマイナス側出力端子124との間に
は、平滑用コンデンサ125が設けられ、この第1のコ
ンバータ104から、所定の電圧値で安定化された直流
出力電圧(Vout)が、負荷101に供給される。
【0018】また、第2のコンバータ105は、上記第
1のコンバータ104と同一の構成となっている。
【0019】この第2のコンバータ105のDC入力端
子111には、直流入力電圧(Vin)が入力される。
また、第2のコンバータ105の制御信号入力端子11
2には、周波数制御回路106からの周波数制御信号が
入力される。
【0020】この第2のコンバータ105は、プラス側
出力端子123とマイナス側出力端子124との間に、
負荷101が接続されている。また、プラス側出力端子
123とマイナス側出力端子124との間には、平滑用
コンデンサ125が設けられている。この第2のコンバ
ータ105から、所定の電圧値で安定化された直流出力
電圧(Vout)が、負荷101に供給される。
【0021】フィードバック回路107は、差動増幅器
131と、基準電圧源132と、フォトカプラ133と
を有している。
【0022】差動増幅器131の反転入力端子は、負荷
101に印加された直流出力電圧(Vout)を分圧す
る分圧抵抗136及び分圧抵抗137の接続点と接続さ
れる。差動増幅器131の非反転入力端子は、基準電圧
(VRef)を発生する基準電圧源132と接続され
る。
【0023】フォトカプラ133は、発光素子である発
光ダイオード134と、受光素子であるフォトトランジ
スタ135とから構成されている。フォトカプラ133
の発光ダイオード134のアノードは、第1のコンバー
タ104及び第2のコンバータ105のプラス側出力端
子123と接続される。フォトカプラ133の発光ダイ
オード134のカソードは、抵抗138を介して差動増
幅器131の出力端子に接続される。フォトカプラ13
3のフォトトランジスタ135のエミッタは、グランド
に接続される。フォトカプラ133のフォトトランジス
タ135のコレクタは、周波数制御回路106の入力抵
抗141,142を介して周波数制御回路106のフィ
ードバック端子に接続される。
【0024】このようなフィードバック回路107で
は、差動増幅器131が、負荷101に印加される直流
出力電圧(Vout)を分圧抵抗136,137で分圧
した電圧と、基準電圧源132から得られる基準電圧
(Vref)との誤差電圧を検出する。そして、この誤
差電圧が、フォトカプラ133を介して周波数制御回路
106のフィードバック端子に入力される。
【0025】周波数制御回路106は、フィードバック
端子に入力された誤差電圧に応じて、第1のコンバータ
104及び第2のコンバータ105に供給する周波数制
御信号の発振周波数を制御する。周波数制御回路106
は、直流出力電圧(Vout)を分圧抵抗136,13
7で分圧した電圧が、基準電圧(Vref)よりも大き
い場合には、周波数制御信号の発振周波数を高くする。
また、周波数制御回路106は、直流出力電圧(Vou
t)を分圧抵抗136,137で分圧した電圧が、基準
電圧(Vref)よりも小さい場合には、周波数制御信
号の発振周波数を低くする。
【0026】ここで、第1のコンバータ104及び第2
のコンバータ105の絶縁トランス117の2次巻線1
17bに伝達される電力は、“一次巻線117aに印加
される電圧”ד一次巻線117aに流れる共振電流”
で表される。絶縁トランス117の一次巻線117aに
流れる共振電流は、先に説明したように略正弦波の波形
をしている。そのため、共振電流のスイッチング周波数
が低くなれば、二次巻線117bに伝達される電力が大
きくなり、共振電流のスイッチング周波数が高くなれ
ば、二次巻線117bに伝達される電力が小さくなる。
従って、二次巻線117bに伝達する電力は、共振電流
のスイッチング周波数を可変することにより、制御する
ことができる。
【0027】この従来の電源装置100では、周波数制
御回路106が、以上のように、負荷101に印加され
る直流出力電圧(Vout)の変動に応じて、周波数制
御信号の発振周波数を変化させている。
【0028】具体的には、負荷101に印加される直流
出力電圧(Vout)をフィードバック回路107が基
準電圧(Vref)と比較して、この直流出力電圧(V
out)が低くなれば、周波数制御回路106のフィー
ドバック端子に入力する電圧を低くし、この直流出力電
圧(Vout)が高くなれば、周波数制御回路106の
フィードバック端子に入力する電圧を高くする。そし
て、周波数制御回路106は、フィードバック端子に入
力された電圧が高ければ周波数制御信号の発振周波数を
高くして、第1のコンバータ104及び第2のコンバー
タ105から出力される直流出力電圧(Vout)を低
くするように制御を行う。また、周波数制御回路106
は、フィードバック端子に入力された電圧が低ければ周
波数制御信号の発振周波数を低くして、第1のコンバー
タ104及び第2のコンバータ105から出力される直
流出力電圧(Vout)を高くするように制御を行う。
【0029】以上のように制御が行われることにより、
この従来の電源装置100では、負荷101に対して安
定化した直流電圧を供給することができる。
【0030】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の電源
装置100の第1のコンバータ104と第2のコンバー
タ105とは、上述したように、同一の周波数制御信号
でスイッチング動作をしているので、そのスイッチング
周波数は同一である。そのため、絶縁トランス117の
インピーダンス、リーゲージインピーダンス、共振コン
デンサ118のキャパシタンス、絶縁トランス117の
一次巻線117aと二次巻線117bの結合、絶縁トラ
ンス117bの二次側のインピーダンス等にばらつきが
あると、共振電流の大きさが第1のコンバータ104と
第2のコンバータ105とで異なることとなってしま
う。第1のコンバータ104と第2のコンバータ105
とに入力される電圧値は同一であるので、共振電流が異
なると、その出力パワーの負担割合が異なってしまう。
【0031】絶縁トランスのインダクタンスは、通常、
±10%〜15%程度のばらつきがある。また、コンデ
ンサのキャパシタンスは、通常±3%〜5%程度のばら
つきがある。そのため、絶縁トランスとコンデンサとの
ばらつきのみを考慮したとしても、第1のコンバータと
第2のコンバータとのパワーの負担割合の違いが、20
%〜30%程度生じてしまう。
【0032】複数の共振型スイッチングコンバータを並
列接続した電源装置において、各コンバータのパワーの
負担割合が均等にならない場合、高いパワーを負担する
コンバータのみに大きなストレス与えることとなり、部
品寿命が短くなり、信頼性が悪くなる。また、例えば、
500W〜1000Wを越える大出力の電源装置の場
合、高効率を目指すため、スイッチング周波数に対する
出力パワーの変化量が急峻であり、より各コンバータの
負担割合を均一にしたほうがよい。さらに、例えば、上
記電源装置100において、第1のコンバータ104と
第2のコンバータ105とのパワーの負担割合が、7:
3程度となると、7割のパワーを負担していたコンバー
タは、急激な負担の増加があった場合、この急激な過負
荷に耐えきれずシャットダウンする可能性も生じる。
【0033】本発明は、このような実情を鑑みてなされ
たものであり、並列接続された複数の共振型スイッチン
グコンバータを用いた電源装置であって、各スイッチン
グコンバータが均等に電力の負担をする電源装置を提供
することを目的とする。
【0034】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明にかかる電源装置は、トランスと、上記ト
ランスの1次側巻線に流れる電流をスイッチングするス
イッチング回路と、上記トランスの1次側巻線に流れる
電流の波形を略正弦波状にする共振回路と、上記トラン
スの2次側巻線に得られる出力電圧を整流平滑化する整
流平滑回路とを有し、上記整流平滑回路からの出力が1
つの負荷に並列接続される複数の共振型スイッチングコ
ンバータと、上記負荷にかかる電圧を検出する電圧検出
手段と、上記複数の共振コンバータに設けられた各トラ
ンスの1次側巻線に流れる電流を検出して、各トランス
の1次側巻線に流れる電流を比較する比較手段と、上記
電圧検出手段により検出された負荷にかかる電圧値と、
上記比較手段からの比較結果とに基づき、上記複数の共
振型スイッチングコンバータに設けられた各スイッチン
グ回路のスイッチング周波数を制御する複数のスイッチ
ング制御手段とを備え、各上記スイッチング制御手段
は、上記電圧検出手段により検出した負荷にかかる電圧
値が所定の電圧となるように上記スイッチング回路のス
イッチング周波数を制御するとともに、各トランスの1
次側巻線に流れる電流の波高値が同一となるように上記
スイッチング回路のスイッチング周波数を制御すること
を特徴とする。
【0035】この電源装置では、複数の電流共振型の共
振型スイッチングコンバータを負荷に接続する。この電
源装置では、各共振型スイッチングコンバータに流れる
共振電流を検出して、この共振電流の波高値が各共振型
スイッチングコンバータの間で同一となるように制御を
行う。
【0036】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。
【0037】図1に、本発明を適用した電源装置1を示
す。
【0038】図1に示す電源装置1は、複数の電流共振
型スイッチングコンバータが負荷に対して並列に接続さ
れた装置である。
【0039】この電源装置1は、AC入力端子2と、力
率改善回路(P.F.C)3と、第1の電流共振型スイ
ッチングコンバータ4と、第2の電流共振型スイッチン
グコンバータ5と、第1の周波数制御回路6と、第2の
周波数制御回路7と、フィードバック回路8と、共振電
流バランス回路9とを備えている。このような電源装置
1は、負荷10に対して、所定の電圧値で安定化された
直流出力電圧(Vout)を供給する。
【0040】この電源装置1には、AC入力端子2から
例えば商用の交流電圧が入力される。入力された交流電
圧は、力率改善回路3に供給される。力率改善回路3
は、入力された交流電圧をブーストアップするとともに
その力率を改善した後、整流して、例えば380(V)
の直流入力電圧(Vin)を出力する。
【0041】この直流入力電圧(Vin)は、第1の電
流共振型スイッチングコンバータ4及び第2の電流共振
型スイッチングコンバータ5にそれぞれ供給される。な
お、以下、第1の電流供給型スイッチングコンバータ4
を単に第1のコンバータ4と呼び、第2の電流供給型ス
イッチングコンバータ5を単に第2のコンバータ5と呼
ぶ。
【0042】第1のコンバータ4は、第1の周波数制御
回路6からの周波数制御信号によりスイッチング周波数
が制御され、入力された直流入力電圧(Vin)を、所
定の電圧値で安定化した直流出力電圧(Vout)に変
換する。また、第2のコンバータ5は、第2の周波数制
御回路7からの周波数制御信号によりそのスイッチング
周波数が制御され、入力された直流入力電圧(Vin)
を、所定の電圧値で安定化した直流出力電圧(Vou
t)に変換する。第1のコンバータ4及び第2のコンバ
ータ5は、出力端子が並列に接続され、それぞれ負荷1
0に直流出力電圧(Vout)を供給する。第1の周波
数制御回路6及び第2の周波数制御回路7は、デューテ
ィ比50%で周波数が可変するパルス信号を周波数制御
信号として出力する。
【0043】第1のコンバータ4について図2を用いて
説明する。
【0044】第1のコンバータ4には、DC入力端子1
1が設けられ、このDC入力端子11を介して直流入力
電圧(Vin)が入力される。また、第1のコンバータ
4には、制御信号入力端子12が設けられ、この制御信
号入力端子12を介して上記第1の周波数制御回路6か
らの周波数制御信号が入力される。
【0045】第1のコンバータ4は、第1のスイッチン
グトランジスタ13と、第2のスイッチングトランジス
タ14とを有している。第1のスイッチングトランジス
タ13は、そのコレクタが上記DC入力端子11に接続
されている。第2のスイッチングトランジスタ14は、
そのコレクタが第1のスイッチングトランジスタ13の
エミッタと接続され、そのエミッタがグランドに接続さ
れている。
【0046】また、第1のコンバータ4は、第1のスイ
ッチングトランジスタ13及び第2のスイッチングトラ
ンジスタ14の駆動用の駆動トランス15を有してい
る。
【0047】この駆動トランス15は、1次巻線15a
と、2つの二次巻線15b,15cとから構成されてい
る。この駆動トランス15の1次巻線15aには、制御
信号入力端子12を介して入力される第1の周波数制御
回路6からの周波数制御信号が供給される。駆動トラン
ス15の2つの二次巻線15b,15cは、互いに巻線
方向が逆とされている。一方の二次巻線15bは、一端
が抵抗16を介して第1のスイッチングトランジスタ1
3のベースに接続され、他端が第1のスイッチングトラ
ンジスタ13のエミッタに接続されている。他方の二次
巻線15cは、一端が抵抗17を介して第2のスイッチ
ングトランジスタ14のベースに接続され、他端が第2
のスイッチングトランジスタ14のエミッタに接続され
ている。
【0048】このように互いに巻線方向が逆とされてい
る駆動トランス15の2つの二次巻線15b,15cに
接続された第1のスイッチングトランジスタ13と第2
のスイッチングトランジスタ14とは、駆動トランス1
5の一次巻線15aに入力される周波数数制御信号に応
じて、相補的にスイッチングがされる。
【0049】また、第1のコンバータ4は、絶縁トラン
ス17と、この絶縁トランス17の一次側に設けられた
共振用コンデンサ18及びカレントトランス19と、こ
の絶縁トランス17の二次側に設けられた第1の整流用
ダイオード21及び第2の整流用ダイオード22とを有
している。
【0050】この絶縁トランス17の一次巻線17a
は、その一端が、共振用コンデンサ18を介して第1の
スイッチングトランジスタ13のエミッタと接続され、
その他端が、カレントトランス19の一次巻線19a及
び抵抗20を介してグランドと接続されている。また、
この絶縁トランス17の二次巻線17bは、その一端が
第1の整流用ダイオード21のアノードと接続され、そ
の他端が第2の整流用ダイオード22のアノードと接続
されている。第1の整流用ダイオード21のカソード及
び第2の整流用ダイオード22のカソードは、プラス側
出力端子23に接続されている。また、マイナス側出力
端子24は、絶縁トランス17の二次巻線17bの中点
と接続されている。
【0051】このような第1のコンバータ4では、第1
の周波数制御回路6からの周波数制御信号に応じて第1
のスイッチングトランジスタ13及び第2のスイッチン
グトランジスタ14が相補的にオン/オフを繰り返す
と、絶縁トランス17の一次巻線17aの両端間に図3
(A)に示す矩形波状の電圧が印加される。このような
矩形波状の電圧が印加されると、この一次巻線17aに
は、共振用コンデンサ18のキャパシタンス、絶縁トラ
ンス17のインダクタンス及びカレントトランス19の
インダクタンスの影響により、図3(B)に示すような
正弦波状の共振電流が流れる。この共振電流は、この図
3(B)に示すように、絶縁トランス117の一次巻線
117aに電圧が印加されている間にのみ電流が流れ
る。そして、この一次巻線17aに共振電流が流される
と、この一次巻線17aに加わったエネルギが2次巻線
17bに伝達され、二次巻線17bに電流が流れる。二
次巻線17bに流れた電流は、2つの整流用ダイオード
21,22により整流されて、プラス側出力端子23か
ら出力される。
【0052】以上のような第1のコンバータ4は、プラ
ス側出力端子23とマイナス側出力端子24との間に、
負荷10が接続されている。また、プラス側出力端子2
3とマイナス側出力端子24との間には、平滑用コンデ
ンサ25が設けられている。この第1のコンバータ4か
ら、所定の電圧値で安定化された直流出力電圧(Vou
t)が、負荷10に供給される。
【0053】第2のコンバータ5は、上記第1のコンバ
ータ4と同一の構成となっている。
【0054】この第2のコンバータ5のDC入力端子1
1には、直流入力電圧(Vin)が入力される。また、
第2のコンバータ5の制御信号入力端子12には、第2
の周波数制御回路7からの周波数制御信号が入力され
る。
【0055】この第2のコンバータ5は、プラス側出力
端子23とマイナス側出力端子24との間に、負荷10
が接続されている。また、プラス側出力端子23とマイ
ナス側出力端子24との間には、平滑用コンデンサ25
が設けられ、この第2のコンバータ5から、所定の電圧
値で安定化された直流出力電圧(Vout)が、負荷1
0に供給される。
【0056】フィードバック回路8は、差動増幅器31
と、基準電圧源32と、フォトカプラ33とを有してい
る。
【0057】差動増幅器31の反転入力端子は、負荷1
0に印加された直流出力電圧(Vout)を分圧する分
圧抵抗36及び分圧抵抗37の接続点と接続される。差
動増幅器31の非反転入力端子は、基準電圧(VRe
f)を発生する基準電圧源32と接続される。
【0058】フォトカプラ33は、発光素子である発光
ダイオード34と、受光素子であるフォトトランジスタ
35とから構成されている。フォトカプラ33の発光ダ
イオード34のアノードは、第1のコンバータ4及び第
2のコンバータ5のプラス側出力端子23と接続され
る。フォトカプラ33の発光ダイオード34のカソード
は、抵抗38を介して差動増幅器31の出力端子に接続
される。
【0059】フォトカプラ33のフォトトランジスタ3
5のエミッタは、グランドに接続される。フォトカプラ
33のフォトトランジスタ35のコレクタは、第1のダ
イオード41のカソード及び第2のダイオード42のカ
ソードと接続される。第1のダイオード41のアノード
は、接続点Aに接続される。また、第2のダイオード4
2のアノードは、接続点Bに接続される。
【0060】接続点Aは、入力抵抗43を介して第1の
周波数制御回路6のフィードバック端子44に接続され
ている。また、この接続点Aとグランドとの間には、電
圧変換抵抗45が接続されている。また、接続点Bは、
入力抵抗46を介して第2の周波数制御回路7のフィー
ドバック端子47に接続されている。また、この接続点
Bとグランドとの間には、電圧変換抵抗48が接続され
ている。
【0061】このようなフィードバック回路8では、差
動増幅器31が、負荷10に印加される直流出力電圧
(Vout)を分圧抵抗36,37で分圧した電圧と、
基準電圧源32から得られる基準電圧(Vref)との
誤差電圧を検出する。そして、この誤差電圧が、フォト
カプラ33を介して第1の周波数制御回路6のフィード
バック端子44及び第2の周波数制御回路7のフィード
バック端子47に入力される。
【0062】第1の周波数制御回路6は、フィードバッ
ク端子44に入力された誤差電圧に応じて、第1のコン
バータ4に供給する周波数制御信号の発振周波数を制御
する。第1の周波数制御回路6は、直流出力電圧(Vo
ut)を分圧抵抗36,37で分圧した電圧が、基準電
圧(Vref)よりも大きい場合には、周波数制御信号
の発振周波数を高くする。また、第1の周波数制御回路
6は、直流出力電圧(Vout)を分圧抵抗36,37
で分圧した電圧が、基準電圧(Vref)よりも小さい
場合には、周波数制御信号の発振周波数を低くする。同
様に、第2の周波数制御回路7は、フィードバック端子
47に入力された誤差電圧に応じて、第2のコンバータ
5に供給する周波数制御信号の発振周波数を制御する。
第2の周波数制御回路7は、直流出力電圧(Vout)
を分圧抵抗36,37で分圧した電圧が、基準電圧(V
ref)よりも大きい場合には、周波数制御信号の発振
周波数を高くする。また、第2の周波数制御回路7は、
直流出力電圧(Vout)を分圧抵抗36,37で分圧
した電圧が、基準電圧(Vref)よりも小さい場合に
は、周波数制御信号の発振周波数を低くする。
【0063】ここで、第1のコンバータ4及び第2のコ
ンバータ5の絶縁トランス17の2次巻線17bに伝達
される電力は、“一次巻線17aに印加される電圧”×
“一次巻線17aに流れる共振電流”で表される。絶縁
トランス17の一次巻線17aに流れる共振電流は、先
に説明したように略正弦波の波形をしている。そのた
め、共振電流のスイッチング周波数が低くなれば、二次
巻線17bに伝達される電力が大きくなり、共振電流の
スイッチング周波数が高くなれば、二次巻線17bに伝
達される電力が小さくなる。従って、二次巻線17bに
伝達する電力は、共振電流のスイッチング周波数を可変
することにより、制御することができる。
【0064】この電源装置1では、第1の周波数制御回
路6及び第2の周波数制御回路7が、以上のように、負
荷10に印加される直流出力電圧(Vout)の変動に
応じて、周波数制御信号の発振周波数を変化させてい
る。
【0065】具体的には、負荷10に印加される直流出
力電圧(Vout)をフィードバック回路8が基準電圧
(Vref)と比較し、この直流出力電圧(Vout)
が所定の基準値より低くなれば、第1の周波数制御回路
6及び第2の周波数制御回路7のフィードバック端子4
4,47に入力する電圧を低くし、この直流出力電圧
(Vout)が所定の基準値より高くなれば、第1の周
波数制御回路6及び第2の周波数制御回路7のフィード
バック端子44,47に入力する電圧を高くする。そし
て、第1の周波数制御回路6及び第2の周波数制御回路
7は、フィードバック端子44,47に入力された電圧
が高くなれば周波数制御信号の発振周波数を高くして、
第1のコンバータ4及び第2のコンバータ5から出力さ
れる直流出力電圧(Vout)を低くするように制御を
行う。また、第1の周波数制御回路6及び第2の周波数
制御回路7は、フィードバック端子44,47に入力さ
れた電圧が低くなれば周波数制御信号の発振周波数を低
くして、第1のコンバータ4及び第2のコンバータ5か
ら出力される直流出力電圧(Vout)を高くするよう
に制御を行う。
【0066】以上のように制御が行われることにより、
この電源装置1では、負荷10に対して所定の電圧値で
安定化した直流電圧を供給することができる。
【0067】さらに、このような電源装置1は、共振電
流バランス回路9を備えている。
【0068】共振電流バランス回路9は、第1のコンバ
ータ4のカレントトランス19の二次巻線19bに流れ
る電流を整流する第1の整流回路51と、第1の整流回
路51により整流された電流を平滑化する第1のコンデ
ンサ52と、この第1のコンデンサ52の両端間に並列
に接続された第1の抵抗53とを有してる。また、共振
電流バランス回路9は、第2のコンバータ5のカレント
トランス19の二次巻線19bに流れる電流を整流する
第2の整流回路54と、第2の整流回路54により整流
された電流を平滑化する第2のコンデンサ55と、この
第2のコンデンサ55の両端間に並列に接続された第2
の抵抗56とを有してる。
【0069】上記第1のコンデンサ52及び第1の抵抗
53は、その一端が接続点Cに接続されている。また、
上記第2のコンデンサ55及び第2の抵抗56も、その
一端が接続点Cに接続されている。
【0070】共振電流バランス回路9は、第1のバラン
ス抵抗57と、第2のバランス抵抗58とを有してい
る。第1のバランス抵抗は、その一端が、第1の抵抗5
3の接続点Cに接続されていない他端に接続され、その
他端が、グランドに接続されている。また、第2のバラ
ンス抵抗58は、その一端が、第2の抵抗56の接続点
Cに接続されていない他端に接続され、その他端が、グ
ランドに接続されている。
【0071】共振電流バランス回路9は、第1の演算増
幅器60と、第2の演算増幅器61とを有している。第
1の演算増幅器60は、反転入力端子に、第1のバラン
ス抵抗57のグランドに接続されていない一端が接続さ
れ、非反転入力端子にグランドが接続されている。ま
た、第2の演算増幅器61は、反転入力端子に、第2の
バランス抵抗58のグランドに接続されていない一端が
接続され、非反転入力端子にグランドが接続されてい
る。また、共振電流バランス回路9は、アノードに接続
点Aが接続され、カソードに第1の演算増幅器60の出
力端子が接続されたダイオード62と、アノードに接続
点Bが接続され、カソードに第2の演算増幅器61の出
力端子が接続されたダイオード63とを有している。
【0072】第1のコンバータ4のカレントトランス1
9の一次巻線19aには、正弦波状の共振電流が流れ
る。そのため、第1のコンバータ4のカレントトランス
19の二次巻線19bにも、その共振電流に応じた電流
が発生する。第1のコンバータ4のカレントトランス1
9の二次巻線19bに発生した電流は、第1の整流回路
51に整流されたのち、第1のコンデンサ52により平
滑化される。従って、この第1の抵抗53の両端間に
は、第1のコンバータ4に流れる共振電流の波高値に応
じた電圧が発生する。
【0073】同様に、第2のコンバータ5のカレントト
ランス19の一次巻線19aには、正弦波状の共振電流
が流れる。そのため、第2のコンバータ5のカレントト
ランス19の二次巻線19bにも、その共振電流に応じ
た電流が発生する。第2のコンバータ5のカレントトラ
ンス19の二次巻線19bに発生した電流は、第2の整
流回路54に整流されたのち、第2のコンデンサ55に
より平滑化される。従って、この第2の抵抗56の両端
間には、第2のコンバータ5に流れる共振電流の波高値
に応じた電圧が発生する。
【0074】ここで、第1のバランス抵抗57及び第2
のバランス抵抗58には、第1の抵抗53及び第2の抵
抗56に発生する電圧に差があると、平衡状態が崩れ、
互いに逆方向の電流が流れる。すなわち、第1のコンバ
ータ4の共振電流の波高値と、第2のコンバータ5の共
振電流の波高値とが同一であれば、第1のバランス抵抗
57及び第2のバランス抵抗58には電流が流れない
が、第1のコンバータ4の共振電流の波高値と、第2の
コンバータ5の共振電流の波高値とに差が生じると、第
1のバランス抵抗57及び第2のバランス抵抗58には
互いに逆方向の電流が流れる。
【0075】この第1のバランス抵抗57及び第2のバ
ランス抵抗58に互いに逆方向の電流が流れると、第1
の周波数制御回路6のフィードバック端子44に加わる
電圧、及び、第2の周波数制御回路7のフィードバック
端子47に加わる電圧が、互いに相補的に微調整され
る。そのため、第1の周波数制御回路6及び第2の周波
数制御回路7は、互いに異なる発振周波数の周波数制御
信号を第1のコンバータ4及び第2のコンバータ5に供
給する。その結果、第1のコンバータ4及び第2のコン
バータ5に流れる共振電流の波高値が同一となるように
制御される。
【0076】具体的に、第1のコンバータ4の共振電流
の波高値が、第2のコンバータ5の共振電流の波高値よ
り高い場合には、以下のような動作となる。
【0077】第1の演算増幅器60は、第1のバランス
抵抗57に発生した電圧を反転させて、接続点Aを介し
て第1の周波数制御回路6のフィードバック端子44に
入力する。そのため、フィードバック回路8からフィー
ドバックされた電圧に、第1の演算増幅器60から出力
される電圧が加わり、第1の周波数制御回路6に印加さ
れる電圧が高くなる。第1の周波数制御回路6は、フィ
ードバック端子44に入力された電圧が高くなったの
で、第1のコンバータ4に供給する周波数制御信号の発
振周波数を高くして、この第1のコンバータ4の共振電
流の波高値を低くするように制御を行う。
【0078】第2の演算増幅器61は、第2のバランス
抵抗58に発生した電圧を反転させて、接続点Bを介し
て第2の周波数制御回路7のフィードバック端子47に
入力する。そのため、フィードバック回路8からフィー
ドバックされた電圧から、第2の演算増幅器61から出
力される電圧が減算され、第2の周波数制御回路7に印
加される電圧が低くなる。第2の周波数制御回路7は、
フィードバック端子47に入力された電圧が低くなった
ので、第2のコンバータ5に供給する周波数制御信号の
発振周波数を低くして、この第2のコンバータ5の共振
電流の波高値を高くするように制御を行う。
【0079】また、具体的に、第1のコンバータ4の共
振電流の波高値が、第2のコンバータ5の共振電流の波
高値より低い場合には、以下のような動作となる。
【0080】第1の演算増幅器60は、第1のバランス
抵抗57に発生した電圧を反転させて、接続点Aを介し
て第1の周波数制御回路6のフィードバック端子44に
入力する。そのため、フィードバック回路8からフィー
ドバックされた電圧から、第1の演算増幅器60から出
力される電圧が減算され、第1の周波数制御回路6に印
加される電圧が低くなる。第1の周波数制御回路6は、
フィードバック端子44に入力された電圧が低くなった
ので、第1のコンバータ4に供給する周波数制御信号の
発振周波数を低くして、この第1のコンバータ4の共振
電流の波高値を高くするように制御を行う。
【0081】第2の演算増幅器61は、第2のバランス
抵抗58に発生した電圧を反転させて、接続点Bを介し
て第2の周波数制御回路7のフィードバック端子47に
入力する。そのため、フィードバック回路8からフィー
ドバックされた電圧に、第2の演算増幅器61から出力
される電圧が減算され、第2の周波数制御回路7に印加
される電圧が高くなる。第2の周波数制御回路7は、フ
ィードバック端子47に入力された電圧が高くなったの
で、第2のコンバータ5に供給する周波数制御信号の発
振周波数を高くして、この第2のコンバータ5の共振電
流の波高値を低くするように制御を行う。
【0082】このように電源装置1では、フィードバッ
ク回路8を設けて直流出力電圧(Vout)の電圧値が
安定化するように制御を行うとともに、以上のような共
振電流バランス回路9を設けることにより、第1のコン
バータ4と第2のコンバータ5とに流れる共振電流の波
高値が同一となるように微調整を行う。
【0083】この電源装置1では、第1のコンバータ4
及び第2のコンバータ5が並列に接続されているため、
その直流入力電圧(Vin)は共通である。第1のコン
バータ4及び第2のコンバータ5の絶縁トランス17の
二次巻線17bに伝達される電力量は、上述したように
電圧×共振電流で表される。そのため、第1のコンバー
タ4及び第2のコンバータ5に流れる共振電流の波高値
の高さが同一となるように制御をすることにより、2つ
のコンバータが均等に電力を負担することができる。
【0084】以上のような電源装置1では、第1の電流
共振型スイッチングコンバータ5と第2の電流共振型ス
イッチングコンバータ6とを並列に負荷に接続している
ので、大きな出力を負荷10に供給することができる。
それとともに、この電源装置1では、2つのスイッチン
グコンバータ5,6の出力電力が均一となっているの
で、高い信頼性を得ることができ、また、発熱部品の寿
命に大きな影響を与える温度上昇が最低限の状態で均一
化され、製品寿命が長くなる。また、この電源装置1で
は、2つのスイッチングコンバータ5,6の均一に電力
を負担しているので、急激な負荷増加などに対する余裕
が増大し、例えば、シャットダウン等のシステムエラー
が発生しない。
【0085】なお、以上本発明の実施の形態の電源装置
1として2つの電流共振型スイッチングコンバータを並
列接続した例を示したが、本発明は、このようなものに
限られず、3以上の複数のスイッチングコンバータを並
列接続したものにも適用することができる。この場合、
共振電流バランス回路9が各スイッチングコンバータの
共振電流を検出して、それらを比較するようにすればよ
い。
【0086】また、本発明の実施の形態の電源装置1に
備えられている共振電流バランス回路9は、各トランス
の一次巻線に流れる電流を検出して、各トランスの一次
巻線に流れる電流を比較する回路であれば、以上のよう
な回路構成のもに限られない。
【0087】以下具体的にこの共振電流バランス回路の
変形例について説明する。
【0088】図4に、第1の変形例の共振電流バランス
回路70を示す。
【0089】共振電流バランス回路70は、一端が、第
1のコンバータ4の一次巻線17aの一端に接続された
共振電流検出抵抗71を有している。この共振電流検出
抵抗71から共振電流が検出される。共振電流バランス
回路70がこの共振電流検出抵抗71を用いて共振電流
を検出しているので、この場合、第1のコンバータ4に
は、カレントトランス19を設けなくても良い。
【0090】また、共振電流バランス回路70は、共振
電流検出抵抗71の他端と接続され共振電流を、I/V
変換するI/V変換回路72と、I/V変換した電圧を
平滑化する平滑回路73とを有している。また、共振電
流バランス回路70は、この平滑回路73と接続点Cと
の間に設けられたバッファ回路74を有している。
【0091】以上の共振電流検出抵抗71、I/V変換
回路72、平滑回路73、バッファ回路74は、第2の
コンバータ5側にも同様に設けられている。
【0092】接続点Cは、直列接続された抵抗75及び
抵抗76を介してグランドと接続されている。
【0093】また、共振電流バランス回路70は、反転
入力端子と出力端子間とが抵抗77を介して接続された
演算増幅器78を有している。この演算増幅器78は、
非反転入力端子が、バランス抵抗79を介して平滑回路
73に接続され、反転入力端子が、抵抗75と抵抗76
との接続点と接続されている。また、共振バランス回路
70は、カソードが演算増幅器78の出力端子と接続さ
れたダイオード80を有している。
【0094】以上の演算増幅器78、抵抗77、バラン
ス抵抗79、ダイオード80は、第2のコンバータ5側
にも同様に設けられている。
【0095】そして、この共振電流バランス回路70
は、第1のコンバータ4側のダイオード80のアノード
が接続点Aに接続され、第2のコンバータ5側のダイオ
ード80が接続点Bに接続される。
【0096】このような構成の共振バランス回路70で
は、各コンバータの共振電流を抵抗で検出して、この共
振電流をI/V変換した後、各コンバータに流れる共振
電流の波高値を比較する。電源装置1では、このような
共振電流バランス回路70を設けることによっても、第
1のコンバータ4と第2のコンバータ5とに流れる共振
電流の波高値が同一となるように微調整を行うことがで
きる。
【0097】図5に、第2の変形例の共振電流バランス
回路90を示す。
【0098】この図5に示す共振電流バランス回路90
は、カレントトランス19に代えて、第1のコンバータ
4及び第2のコンバータ5に設けられている絶縁トラン
ス17に、共振電流検出用の巻線91を設けた構成とな
っている。このため、第1のコンバータ4及び第2のコ
ンバータ5には、カレントトランス19を設けなくても
良い。その他の回路は、共振電流バランス回路9と同一
の構成である。電源装置1では、このような共振電流バ
ランス回路90を設けることによっても、第1のコンバ
ータ4と第2のコンバータ5とに流れる共振電流の波高
値が同一となるように微調整を行うことができる。
【0099】
【発明の効果】本発明にかかる電源装置では、複数の共
振型スイッチングコンバータを負荷に接続し、各共振型
スイッチングコンバータに流れる共振電流を検出して、
この共振電流の波高値が各共振型スイッチングコンバー
タの間で同一となるように制御を行う。
【0100】このことにより本発明にかかる電源装置で
は、大きな出力を負荷に供給することができる。それと
ともに、本発明にかかる電源装置では、各共振型スイッ
チングコンバータの出力電力が均一となっているので、
高い信頼性を得ることができ、また、発熱部品の寿命に
大きな影響を与える温度上昇が最低限の状態で均一化さ
れ、製品寿命が長くなる。また、本発明にかかる電源装
置では、各共振型スイッチングコンバータが均一に電力
を負担しているので、急激な負荷増加などに対する余裕
が増大し、例えば、シャットダウン等のシステムエラー
が発生しない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の電源装置の回路図であ
る。
【図2】上記電源装置の電流共振型スイッチングコンバ
ータの回路図である。
【図3】上記電流共振型スイッチングコンバータの共振
電流を説明する図である。
【図4】上記電源装置の共振電流バランス回路の第1の
変形例を示す回路図である。
【図5】上記電源装置の共振電流バランス回路の第2の
変形例を示す回路図である。
【図6】従来の電源装置の回路図である。
【符号の説明】
1 電源装置、4 第1の電流共振型スイッチングコン
バータ、5 第2の電流共振型スイッチングコンバー
タ、6 第1の周波数制御回路、7 第2の周波数制御
回路、8 フィードバック回路、9,70,90 共振
電流バランス回路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トランスと、上記トランスの1次側巻線
    に流れる電流をスイッチングするスイッチング回路と、
    上記トランスの1次側巻線に流れる電流の波形を略正弦
    波状にする共振回路と、上記トランスの2次側巻線に得
    られる出力電圧を整流平滑化する整流平滑回路とを有
    し、上記整流平滑回路からの出力が1つの負荷に並列接
    続される複数の共振型スイッチングコンバータと、 上記負荷にかかる電圧を検出する電圧検出手段と、 上記複数の共振型スイッチングコンバータに設けられた
    各トランスの1次側巻線に流れる電流を検出して、各ト
    ランスの1次側巻線に流れる電流を比較する比較手段
    と、 上記電圧検出手段により検出された負荷にかかる電圧値
    と、上記比較手段からの比較結果とに基づき、上記複数
    の共振型スイッチングコンバータに設けられた各スイッ
    チング回路のスイッチング周波数を制御する複数のスイ
    ッチング制御手段とを備え、 各上記スイッチング制御手段は、上記電圧検出手段によ
    り検出した負荷にかかる電圧値が所定の電圧となるよう
    に上記スイッチング回路のスイッチング周波数を制御す
    るとともに、各トランスの1次側巻線に流れる電流の波
    高値が同一となるように上記スイッチング回路のスイッ
    チング周波数を制御することを特徴とする電源装置。
  2. 【請求項2】 上記共振型スイッチングコンバータは、
    1次側巻線を形成するインダクタンスが、上記トランス
    の1次側巻線に流れる電流の波形を略正弦波状にする上
    記共振回路として用いられたカレントトランスを有し、 上記比較手段は、上記カレントトランスの2次側巻線か
    ら得られる電圧を整流平滑化して、各共振型スイッチン
    グコンバータに設けられた各トランスの1次側巻線に流
    れる電流を比較することを特徴とする請求項1に記載の
    電源装置。
  3. 【請求項3】 上記比較手段は、各トランスの1次側巻
    線に流れる共振電流を検出し、検出した各共振電流を電
    圧に変換して、各トランスの1次側巻線に流れる電流を
    比較することを特徴とする請求項1に記載の電源装置。
  4. 【請求項4】 上記共振型スイッチングコンバータは、
    上記トランスの1次側巻線に流れる電流を検出する電流
    検出トランスが、上記トランス内に設けられ、 上記比較手段は、上記電流検出トランスから得られる電
    圧を整流平滑化して、各共振型スイッチングコンバータ
    に設けられた各トランスの1次側巻線に流れる電流を比
    較することを特徴とする請求項1に記載の電源装置。
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