JP2001169551A

JP2001169551A - 電圧変換装置

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Publication number: JP2001169551A
Application number: JP37634899A
Authority: JP
Inventors: Masashi Mukogawa; 政志向川
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-12-06
Filing date: 1999-12-06
Publication date: 2001-06-22

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】比較的簡易な回路構成で、高い性能のスイッチ
ング方式の電圧変換装置を実現する事。【解決手段】電圧変換装置を構成する電圧変成器に、一
次巻き線を直列に接続した、ブリッジタイプの電圧変成
器６と、フライバックタイプの電圧変成器１１を用い
た。また、入力回路及び出力回路の正電圧配線と負電圧
配線間を直列に接続され、電圧の方向と逆向きに接続さ
れた２個の整流器の中間接続点と、ノイズ発生源の間
を、直列に接続された、コンデンサー２，１７，１８と
インダクターで接続した。更に、フライバックタイプの
電圧変成器のコァーに設けられた、ギャップを跨いで配
置された、コァーとそのコァーに巻かれたコイルによる
電流検出回路を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］この発明は、電子機器等の電力供
給装置として広く使用されている、スイッチング方式の
電圧変換装置に関する。

【０００１】［従来の技術］従来の技術による、スイッ
チング方式の電圧変換装置ではブリッジタイプの電圧変
成器と、フライバックタイプの電圧変成器は、それぞれ
独立して用いられていた。また、スイッチング動作に伴
って発生する、ノイズ等を除去するために、直列に接続
されたコンデンサーと抵抗器等からなるＲＣスナバー回
路が主として用いられていた。更に、電流検出用のセン
サーとしては、回路内に設けられた、電流検出用抵抗器
またはカレントトランスが用いられていた。

【０００２】［解決すべき課題］ブリッジタイプの電圧
変成器を用いたスイッチング方式の電圧変換装置は、各
種方式の中では、最も優れた性能を持っている。しか
し、ブリッジタイプの電圧変成器のみを使用した電圧変
換装置は電圧制御能力を持たないので二次出力回路に塞
流線輪等を用いて電圧を制御していたが、その為に、ブ
リッジタイプの電圧変換回路の能力を完全に発揮する事
が出来ていなかった。また、前述した、従来のスナバー
回路では、ノイズと共に、電力の一部も熱に変換して放
出していたので、電力損失を増大させていた。。更に、
回路内に設けられた抵抗器またはカレントトランスを、
センサとして用いる従来の電流検出回路は、ノイズ等の
影響を受けやすい、回路動作に影響を与える、電力損失
が増大すると言う問題があった。

【０００３】［問題を解決する為の手段］この発明で
は、それぞれの一次巻き線を直列に接続したブリッジタ
イプとフライバックタイプの電圧変成器を使用し装置を
構成した。また、入力回路及び出力回路の正電圧配線と
負電圧配線間に直列に接続され、且つ、電圧に対して逆
方向に接続された２個の整流器の中間接続点と、ノイズ
発生源の間を直列に接続されたコンデンサーと、インダ
クターで接続した。更に、この発明では、電流検出用セ
ンサーとして、電圧変成器のコァーに設けられた、ギャ
ップを跨いで設置されたインダクターを用いた。

【０００４】［作用］この発明では、電圧変成器とし
て、一次巻き線を直列に接続したブリッジタイプとフラ
イバックタイプの電圧変成器を使用している。この１組
の電圧変成器は、同一のスイッチング素子により駆動さ
れ、そのＯＮデュティーは、制御回路により、出力電圧
が設定値を超えると電圧を下げる様に小さくなり、電圧
が設定値を下回ると大きくなる様に駆動される。この場
合、ブリッジタイプの電圧変成器は、ほぼ一定の電圧で
動作し、電圧の制御は、主としてフライバックタイプの
電圧変成器で行われる。従って、ブリッジタイプの電圧
変成器は常に、最も良い条件で動作させる事が可能であ
る。実用的には、フライバックタイプの電圧変成器の出
力をブリッジタイプの出力に比べ小さく設定する事によ
り、装置全体の効率をブリッジタイプの電圧変成器単独
の効率に近ずける事が可能である。また、この発明で用
いられるスナバー回路は、回路に発生したノイズ等を、
コンデンサーで整流器に導き、直流電力に変換し、回収
しようとするものであるが、一般にノイズ成分は、その
波長が極めて短く、整流器のリカバリー期間内に周期を
終えてしまい、直流に変換する事が出来なかった。この
発明では、この問題を解決する為に、コンデンサーに直
列にインダクターを接続し、共振回路を構成し、ノイズ
成分の波長を、整流器のリカバリータイムより大きくす
る事により、ノイズ成分の直流変換と、電力の回収を可
能とした。更に、この発明では、フライバックタイプの
電圧変成器のコァーに設けられたギャップを跨いで設置
されたインダクターを電流検出用センサーとして用いた
ので、従来の技術で発生した問題は、無くなった。

【０００５】［実施例］次に、この発明の一実施例を、
図面を参照して説明する。［図１］は、この発明による
電圧変換装置のブロック回路図である。図において、符
号１、１’は入力端子を示しており、ここから入力電力
が供給される。供給電力が交流の場合は、この前に整流
回路を追加する事により動作可能となる。符号２は、平
滑コンデンサーを示しており、入力電力に含まれる交流
成分を除去する機能を果たす。符号３．３’は、起動抵
抗器を示しており、制御回路４及び４’へ起動電力を供
給する。符号５及び５’はスイッチング素子を示してい
る。この説明では、回路形式をハーフブリッジタイプと
したので、スイッチング素子は２個一組であり、各素子
は、制御回路４及び４’により交互に駆動される。符号
６は、ブリッジタイプの電圧変成器を示している。電圧
変成器６には、一次巻き線７、二次巻き線８及び補助巻
き線９，１０が設けられている。符号１１は、フライバ
ックタイプの電圧変成器を示している。電圧変成器１１
には、一次巻き線１２、二次巻き線１３が設けられてい
る。符号１４，１５及び１６は出力整流器を示し、それ
ぞれ電圧変成器６及び１１の二次巻き線８及び１３に発
生した高周波の出力電力を直流電力に変換する機能を果
たしている。符号１７及び１７’は、バランスコンデン
サーである。ここには、トータルとして、入力電圧に等
しい電圧が充電されるが、その電圧比率は、スイッチグ
素子５及び５’のＯＮデュティーに反比例した値とな
る。また、コンデンサー７及び７’の容量は、スイッチ
グ素子５及び５’のＯＮデュティーの変化に追従可能
で、且つ最大出力発生に必要な値を選ぶ必要がある。符
号１８は、平滑コンデンサーで、出力電力を平滑な直流
電力に変換する機能を果たす。符号１９は、出力電圧検
出回路を示している。出力検出回路１９は、出力回路の
電圧を検出し、その結果を制御回路４’にフィドバック
することにより電圧安定化機能を果たしている。符号２
０及び２０’は出力端子である。装置から、外部機器
へ、この端子を経て電力が供給される。この説明では、
ハーフブリッジの場合に付いて説明したが、フルブリッ
ジに付いても、同様に機能させる事が可能である。ま
た、この説明では、１個のフライバックタイプの電圧変
成器が、低電圧側のみに配置された場合に付いて説明し
たが、高電圧側のみに、または、２個のフライバックタ
イプの電圧変成器を高低両電圧側に配置しても同様に機
能させる事が可能である。

【０００６】［図２］は、この発明による、電力回収形
のスナバー回路を用いた電圧変換装置の、部分回路図で
ある。図において、符号３０及び３０’は、直列に接続
され、入力電力回路の正電圧配線と負電圧配線間に、電
圧に対して逆向きに接続された整流器を示している。そ
して、符号３１及び３２は、直列に接続され、整流器３
０及び３０’の中間接続点とスイッチング素子５’のア
ノード電極間に接続されたインダクターとコンデサーを
示している。スイッチング素子５’が動作すると、その
アノード電極には、スイッチングノイズが発生する。こ
のノイズは、コンデンサー３２とインダクター３１で構
成される共振回路を経て、整流器３０及び３０’の中間
接続点へ導かれ、それぞれの整流器により直流に変換さ
れ、電力として回収される。インダクター３１が無い場
合は、発生したノイズは、そのまま整流器に送られる
が、一般にノイズ成分は、波長の短いものが多く、その
多くが整流器のリカバリータイム内に入ってしまい、整
流されないで放出されると共に、コンデンサーがスイッ
チグ回路を短絡する形になり、大きな電力損失を発生す
る。インダクター３１が存在すると、コンデンサー３２
と共振回路を構成するので、ノイズ成分の波長が共振に
より整流器のリカバリータイムより長くなり、直流に変
換され、電力として回収する事が可能になる。出力回路
に設けられたコンデンサー３３、インダクター３４及び
整流器３５，３５’によつて構成されるスナバー回路
も、同様な動作、機能を果たす事が可能である。この説
明では、２つのスナバー回路を持つ場合に付いて説明し
たが、どちらか一方のみでも、同様に機能させる事が可
能である。

【０００７】［図３］は、この発明による、電流検出回
路の一実施例を示す部分構造図である。図において、符
号４０及び４０’は、フライバックタイプの電圧変成器
のコァーの一部を示しており、符号４１は、コァー間に
設けられたギヤップを示している。そして、符号４２
は、前記コァーにギヤップを跨って取り付けられたセン
サー用のコァーを示し、符号４３は、コァー４２に巻か
れたコイルを示している。スイッチング動作により、図
示されていない、コァー４０及び４０’上に巻かれた一
次巻き線にパルス電流が流れると、コァー４０及び４
０’に磁力線が発生し、ギヤップ部分に漏洩磁力線が発
生し、その一部は、コァー４２を通って流れ、コイル４
３に電流を発生する。この電流は、ある範囲では正確
に、一次巻き線を流れる電流に比例する。従って、この
電流を、制御回路の、電流検出端子に導けば、容易に電
流を制御する事が可能となる。電流検出の方法として
は、回路上に電流検出抵抗器、またはカレントトランス
を設ける方法が広く用いられているが、いずれもノイズ
の影響を受け易い、回路動作に影響を与える、電力損失
が発生すると言う問題があるが、この発明の方法によれ
ば、前記問題は、すべて解決される。

【０００８】［効果］以上、詳述した様に、この発明に
よれば、比較的簡易な回路構成で、極めて高い性能の、
スイッチング方式の電圧変換装置を実現する事が可能と
なる。

【０００９】

【図面の簡単な説明】

【図１】は、この発明による、電圧変換装置のブロック
回路図である。

【図２】は、この発明による、スナバー回路の部分回路
図である。

【図３】は、この発明による、電流検出回路の部分構造
図である。

【符号の説明】

１，１’ 入力端子２，１７，１７’、１８，３２，３３コンデンサ
ー３，３’ 抵抗器４，４’ 制御回路５，５’ スイッチング素子６ブリッジタイプ電圧変成
器７，１２一次巻き線８，１３二次巻き線９，１０補助巻き線１１フライバックタイプ電圧
変成器１４，１５，１６，３０，３０’、３５，３５’ 整
流器１９電圧検出回路２０，２０’ 出力端子３１，３４インダクター４０．４０’、４２コァー４３巻き線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電圧変成器、スイッング素子及び制御回路
等を主要構成要素とするスイッチング方式の電圧変換装
置において、その電圧変成器が、一次巻き線が直列に接
続されたブリッジタイプの電圧変成器とフライバックタ
イプの電圧変成器で構成されていることを特徴とする電
圧変換装置。
【請求項２】入力回路、または出力回路の正電圧配線と
負電圧配線間に直列に接続され、電圧方向に対して逆向
きに接続された２個の整流器の中間接続点と、ノイズ発
生源の間に直列に接続されたコンデンサーとインダクタ
ーで構成されるスナバー回路を持つ事を特徴とする電圧
変換装置。
【請求項３】フライバックタイプの電圧変成器のコァー
に設けられたギャップを跨いで設置されたインダクター
をセンサーとする電流検出回路を持つ事を特徴とする電
圧変換装置。