JP2002095254A - 多出力スイッチングレギュレータおよび電気機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】小さな可飽和コアを用いた磁気増幅器により相
対的に高い直流電圧を安定化した多出力スイッチングレ
ギュレータおよびこれを用いた電気機器を提供する。 【解決手段】コンバータ１、第１の直流出力回路２、出
力電圧検出回路３、ならびに第２の直流出力回路４を具
備し、コンバータ１の主トランス１ａの２次巻線の少な
くとも一方ｗｓ１が１次巻線ｗｐに対して絶縁され、第
１の直流出力回路２が他方の２次巻線ｗｓ２側に形成さ
れて相対的に低い第１の直流出力電圧を出力し、出力電
圧検出回路３が第１の直流出力電圧を検出してコンバー
タ１に負帰還するので安定化する。また、第２の直流出
力回路４が一方の２次巻線ｗｓ１側に磁気増幅器４ａを
介して形成されて第３の直流出力電圧を出力し、第１の
直流出力電圧に第３の直流出力電圧を重畳して、相対的
に高くて安定化された第３の直流出力電圧を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多出力スイッチン
グレギュレータおよびこれを用いた電気機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は、従来の多出力スイッチングレギ
ュレータを示す回路図である。

【０００３】図において、多出力スイッチングレギュレ
ータは、コンバータ１０１、第１の直流出力回路１０
２、第２の直流出力回路１０３および出力電圧検出回路
１０４を備えている。

【０００４】コンバータ１０１は、スイッチング素子１
０１ａのスイッチングにより、スイッチング手段１０１
ａを介して直流電源１０５に接続している主トランス１
０１ｂの第１および第２の出力巻線１０１ｂ１、１０１
ｂ２にそれぞれ交流電圧を誘起する。スイッチング素子
１０１ａは、ドライブ信号発生回路１０１ｃからドライ
ブ信号を供給されてスイッチングする。

【０００５】第１の直流出力回路１０２は、主トランス
１０１ｂの第１の出力巻線１０１ｂ１に誘起される交流
電圧を第１の整流・平滑化回路１０２ａにより整流・平
滑化して、第１および第２の直流出力端ｔ１、ｔ２間に
第１の直流出力電圧を出力する。

【０００６】第２の直流出力回路１０３は、主トランス
１０１ｂの直列接続された第１および第２の出力巻線１
０１ｂ１、１０１ｂ２に誘起される交流電圧を磁気増幅
器１０３ｂを介して、第２の整流・平滑化回路１０３ａ
により整流・平滑化して、第１および第３の直流出力端
ｔ１、ｔ３間に第１の直流出力電圧より高い第２の直流
出力電圧を出力する。磁気増幅器１０３ｂは、第２およ
び第３の直流出力端ｔ２、ｔ３間の直流電圧に応動する
磁気増幅器制御回路１０３ｃによりリセット電流を供給
されて第２の直流出力電圧を制御する。

【０００７】出力電圧検出回路１０４は、第１の直流出
力電圧を検出してコンバータ１０１のドライブ信号発生
回路１０１ｃに負帰還する。したがって、第１の直流出
力電圧は、コンバータ１０１のスイッチングを負帰還量
に応じてＰＷＭ制御することで安定化される。

【０００８】これに対して、第２の直流出力電圧は、磁
気増幅器１０３ｂにより安定化される。

【０００９】以上説明した従来の多出力スイッチングレ
ギュレータは、相対的に電圧が高い方の第２の直流出力
電圧を磁気増幅器により制御するため、負荷電流の限界
がコンバータ１０１により制御される第１の直流出力の
負荷電流の限界の２〜３倍に達するという利点がある。
しかも、磁気増幅器は、回路構成も簡単で、小形、かつ
安価になる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、磁気増幅器
をたとえば１２Ｖ以上のような比較的高い直流出力電圧
に対して用いると、たとえば５Ｖのような比較的低い直
流出力電圧と比較すると、磁気増幅器の可飽和コアにお
ける磁束密度の変化ΔＢが大きくなり、コア損失が増大
する。その対策のためには、コアを大きくしてコア断面
積を大きくするか、コアに巻装する巻線のターン数を多
くする必要がある。しかし、いずれの対策もコストアッ
プを招くという問題がある。

【００１１】また、第１の直流出力が軽負荷の場合、第
１の出力巻線に磁気結合している第２の出力巻線の磁化
が不十分となり、第２の直流出力の定電圧制御が不能に
陥る不都合があった。

【００１２】本発明は、磁気増幅器を比較的低い直流電
圧下で作動させて小形の過飽和コアを用いても安定化さ
れた相対的に高い直流出力電圧が得られる多出力スイッ
チングレギュレータおよびこれを用いた電気機器を提供
することを目的とする。

【００１３】

【課題を達成するための手段】請求項１の発明の多出力
スイッチングレギュレータは、１次巻線および少なくと
も一方は１次巻線に対して絶縁されている一対の２次巻
線を有する主トランス、スイッチング素子、ならびにス
イッチング素子にドライブ信号を供給するドライブ信号
発生回路を備え、直流電圧をスイッチングして主トラン
スの一対の２次巻線間に交流電圧を発生するコンバータ
と；主トランスの他方の２次巻線、第１の整流・平滑化
回路、ならびに第１および第２の直流出力端を備え、他
方の２次巻線に誘起された交流出力を整流・平滑化して
第１の直流出力電圧を第１および第２の直流出力端間に
出力する第１の直流出力回路と；第１の直流出力電圧を
検出してドライブ信号発生回路に負帰還する出力電圧検
出回路と；主トランスの１次巻線に対して絶縁されてい
る一方の２次巻線、磁気増幅器、第２の整流・平滑化回
路、第２および第３の直流出力端、ならびに第２および
第３の直流出力端間に現れる第３の直流出力電圧に応じ
たリセット電流を磁気増幅器に供給する磁気増幅器制御
回路を備え、一方の２次巻線に誘起される交流電圧に対
して磁気増幅器を作動させるとともに、磁気増幅器の出
力を第２の整流・平滑化回路で整流し、平滑化して第３
の直流出力電圧を第２および第３の直流出力端間に出力
し、第１の直流出力電圧に第３の直流出力電圧を重畳し
て第１および第３の直流出力端間に出力できるように構
成された第２の直流出力回路と；を具備していることを
特徴としている。

【００１４】本発明および以下の各発明において、特に
指定しない限り用語の定義および技術的意味は次によ
る。

【００１５】＜コンバータについて＞コンバータは、直
流電圧をこれと電圧値が異なる直流電圧に変換するため
に、直流電圧をスイッチング素子によりスイッチングし
て主トランスの出力巻線に交流電圧を誘起する。スイッ
チングに対する主トランスの動作によりフライバック
形、フォワード形、プッシュプル形などがあるが、本発
明においては特定の形式に限定されない。したがって、
コンバータは、主トランス、スイッチング素子およびド
ライブ信号発生回路を備えて構成されている。

【００１６】主トランスは、１次巻線および一対の２次
巻線を有し、かつ２次巻線の少なくとも一方が１次巻線
に対して絶縁されている。他方の２次巻線は、１次巻線
に対して絶縁されていてもよいし、導電的に接続してい
てもよい。

【００１７】スイッチング素子は、ＭＯＳＦＥＴ、バイ
ポーラトランジスタなどの半導体スイッチング素子を用
いることができる。また、たとえば１石式、２石式など
コンバータが要求する数のスイッチング素子を用いるこ
とができる。

【００１８】ドライブ信号発生回路は、スイッチ素子に
応じて電圧モードや電流モードのドライブ信号を発生し
てスイッチング素子に供給してスイッチングを行わせ
る。

【００１９】＜第１の直流出力回路について＞第１の直
流出力回路は、多出力として可能な複数の出力のうち相
対的に低い第１の直流出力電圧を出力し、主トランスの
他方の２次巻線、第１の整流・平滑化回路、ならびに第
１および第２の直流出力端を備えている。

【００２０】第１の整流・平滑化回路は、他方の２次巻
線に誘起される交流電圧を整流し、かつ平滑化すればど
のような回路構成であってもよい。簡単な回路構成とし
ては、たとえば一つのダイオードにより半波整流を行
い、半波整流電圧を平滑コンデンサにより平滑化する回
路を採用することができる。また、フォワードコンバー
タにおけるように、一つの第１のダイオードにより半波
整流を行い、直列のインダクタと並列の平滑コンデンサ
とで平滑するとともに、スイッチング素子がオフした際
にインダクタに流れる電流が第１のダイオードとインダ
クタとの間において並列的に接続された第２のダイオー
ドを通って流れるようにした回路であってもよい。さら
に、プッシュプル形コンバータにおけるように、他方の
２次巻線の両端をそれぞれダイオードを介して接続し、
この接続点と他方の２次巻線の中間タップとの間に平滑
コンデンサまたはおよび直列のインダクタを接続した回
路であってもよい。

【００２１】第１および第２の直流出力端は、第１の整
流・平滑化回路の平滑化回路部分の平滑化出力が得られ
る部位から導出され、それらの間に相対的に低い第１の
直流出力電圧を得ることができる。

【００２２】＜出力電圧検出回路について＞出力電圧検
出回路は、第１の直流出力電圧を検出して、これをドラ
イブ信号発生回路に負帰還する回路である。具体的には
既知の電圧検出回路を採用すればよい。ドライブ信号発
生回路は、第１の直流出力電圧の検出信号の負帰還を受
けて第１の直流出力電圧を安定化するようにドライブ信
号を制御、たとえばＰＷＭ制御する。

【００２３】＜第２の直流出力回路について＞第２の直
流出力回路は、主トランスの一方の２次巻線、磁気増幅
器、第２の整流・平滑化回路、第２および第３の直流出
力端、ならびに磁気増幅器制御回路を備えている。

【００２４】主トランスの一方の２次巻線は、１次巻線
に対して絶縁されていて、したがって１次巻線に導電的
に接続していない。

【００２５】磁気増幅器は、可飽和リアクトルからな
り、可飽和コアおよび巻線を備えている。そして、可飽
和リアクトルには一方の２次巻線に誘起される電圧が印
加されるように接続される。また、可飽和リアクトル
は、後述する磁気増幅器制御回路によって制御されるこ
とにより、出力電圧をＰＷＭ制御する。

【００２６】第２の整流・平滑化回路は、第１の整流・
平滑化回路と同様な回路構成であることを許容するが、
平滑化回路部分の平滑コンデンサは、一方の２次巻線に
誘起され、磁気増幅器により制御される電圧を整流回路
部分により整流した非平滑化電圧を平滑するように接続
される。

【００２７】第２および第３の直流出力端は、第２の整
流・平滑化回路の平滑化回路部分の平滑化出力が得られ
る部位から導出される。このため、第２および第３の直
流出力端の間には、第２の整流・平滑化回路の平滑化出
力からなる比較的低い第３の直流出力電圧が得られる。
なお、第３の直流出力電圧の値は、第１の直流出力電圧
の値に対して、同等、それ以下およびそれ以上のいずれ
であってもよい。また、第２の直流出力端は、第２およ
び第３の直流出力端と、第１および第２の直流出力端と
に対して共有されている。したがって、第１および第３
の直流出力端の間には、相対的に高い第２の直流出力電
圧を得ることができる。

【００２８】磁気増幅器制御回路は、磁気増幅器にリセ
ット信号を供給して磁気増幅器に電圧制御作用を行わせ
る回路であるが、本発明においては第２および第３の直
流出力端間に現れる第３の直流出力電圧に応じたリセッ
ト電流を供給する。これを実現するためには、たとえば
第２の直流出力電圧の変動を誤差増幅器で検出し、その
検出値に応じて導通度が変化するリセット電流制御回路
を制御し、制御されたリセット電流を磁気増幅器に負荷
電流と逆方向に流して直流励を行えばよい。

【００２９】＜本発明の作用について＞コンバータの入
力端に直流電源を接続すると、コンバータが作動してそ
のスイッチング素子がスイッチングを行うので、主トラ
ンスの１次巻線には直流電圧が断続的に印加される。そ
の結果、主トランスの一対の２次巻線間にそれぞれ１次
巻線および２次巻線の巻数比に応じた交流出力電圧が誘
起される。そして、他方の２次巻線間に誘起された交流
出力電圧は、第１の整流・平滑化回路によって整流さ
れ、かつ平滑化されて第１および第２の直流出力端間に
たとえば５Vの第１の直流出力電圧が現れる。また、第
１の直流出力電圧は、負荷の増減および直流電源電圧の
変動などの要因によって変動するが、第１の直流出力電
圧は、出力電圧検出回路により検出され、コンバータの
ドライブ信号発生回路に負帰還される。ドライブ信号発
生回路は、この負帰還を受けてドライブ信号を負帰還制
御するので、スイッチング素子のスイッチング位相がPW
M制御される。その結果、２次巻線に誘起される交流電
圧が第１の直流出力電圧を一定に維持するように増減す
る。したがって、第１の直流出力電圧は、安定化され
る。

【００３０】次に、第２の直流出力電圧について説明す
る。

【００３１】主トランスの一方の２次巻線に誘起される
交流電圧は、磁気増幅器を経由して第２の整流・平滑化
回路によって整流され、かつ平滑化されるので、第２お
よび第３の直流出力端間にたとえば１９Vの第３の直流
出力電圧が現れる。また、第１および第３の直流出力端
間には、第１の直流出力電圧に第３の直流出力電圧が重
畳して第２の直流出力電圧を生じる。したがって、第２
の直流出力電圧は、たとえば２４Vであり、第１の直流
出力電圧より高い。しかし、磁気増幅器に生じ得る電圧
降下は、一方の２次巻線に誘起する交流電圧だけであ
る。さらに、第２の直流出力電圧は、負荷の増減および
直流電源電圧の変動などの要因によって変動するが、こ
の変動は第２および第３の直流出力端間にも現れるの
で、リセット電流制御回路がこの変動に応じてリセット
電流を負帰還的に制御する。このリセット電流は、磁気
増幅器の直流励磁レベルを変化させるので、磁気増幅器
のオフ位相が上記変動を補償するように変化する。その
結果、第２および第３の直流出力端間に生じる第３の直
流出力電圧を一定に維持するように増減する。そして、
これに伴い第２の直流出力電圧は、安定化される。

【００３２】ところで、磁気増幅器には、第１の直流出
力電圧が一方の２次巻線に誘起される交流電圧に重畳さ
れるとともに、第３の直流出力電圧が印加される。した
がって、磁気増幅器の第１の直流出力端に対する直流電
位は、第２の直流出力電圧と同じで高くなるが、磁気増
幅器自体に生じる直流電位差は、第３の直流出力電圧の
みである。このため、本発明においては、高い第２の直
流出力電圧で動作する従来の場合と比較して、可飽和コ
アを小形化できる。磁気増幅器に用いるこの種のコア
は、たとえばＣｏ系アモルファスなどを用いるために、
一般に高価である。

【００３３】したがって、本発明によれば、可飽和コア
の小形化が可能となり、多出力スイッチングレギュレー
タを小形化できるばかりでなく、コスト低減にすこぶる
効果的である。

【００３４】また、磁気増幅器を用いて相対的に高い直
流出力電圧を安定化するので、±３〜５％程度の精度で
直流電圧を安定化することができる。

【００３５】請求項２の発明の多出力スイッチングレギ
ュレータは、１次巻線および１次巻線に対して少なくと
も一方は絶縁して巻装されている少なくとも一対の２次
巻線を有する主トランス、直流電源間に主トランスの１
次巻線を介して接続したスイッチング素子、ならびにス
イッチング素子にドライブ信号を供給するドライブ信号
発生回路を備え、主トランスの一対の２次巻線間に交流
電圧を誘起するコンバータと；主トランスの他方の２次
巻線、他方の２次巻線の両端間に接続された第１の整流
・平滑化回路、ならびに第１の整流・平滑化回路から得
られる第１の直流出力電圧を導出する第１および第２の
直流出力端を備えた第１の直流出力回路と；第１および
第２の直流出力端間の第１の直流出力電圧を検出してド
ライブ信号発生回路に負帰還する出力電圧検出回路と；
一端が第２の直流出力端に接続された主トランスの絶縁
して巻装されている一方の２次巻線、一方の２次巻線に
誘起される交流電圧を制御する磁気増幅器、磁気増幅器
を介して一方の２次巻線間に接続して第３の直流出力電
圧を出力する第２の整流・平滑化回路、第３の直流出力
電圧を導出する第２および第３の直流出力端、ならびに
第３の直流出力電圧に応じて磁気増幅器のリセット電流
を制御する磁気増幅器制御回路を備えた第２の直流出力
回路と；を具備し、第１および第３の直流出力端間に第
１の直流出力電圧に第３の直流出力電圧を重畳して第２
の直流出力電圧として出力するように構成されているこ
とを特徴としている。

【００３６】本発明は、主として各構成要素間の電気的
接続の態様を規定している。

【００３７】請求項３の発明の電気機器は、電気機器本
体と；電気機器本体に収納された請求項１または２記載
の多出力スイッチングレギュレータと；を具備している
ことを特徴としている。

【００３８】本発明において、「電気機器本体」とは、
電気機器から多出力スイッチングレギュレータを除いた
残余の部分をいう。また、「電気機器」とは、多出力ス
イッチングレギュレータを用いる全ての機器を含む広い
概念である。たとえば、レーザービームプリンタ、静電
式複写機、パーソナルコンピュータなどの各種電気機器
などである。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。

【００４０】図１は、本発明の多出力スイッチングレギ
ュレータの第１の実施形態を示す回路図である。

【００４１】図において、多出力スイッチングレギュレ
ータは、コンバータ１、第１の直流出力回路２、出力電
圧検出回路３および第２の直流出力回路４を具備してい
る。

【００４２】＜コンバータ１について＞コンバータ１
は、主トランス１ａ、スイッチング素子１ｂおよびドラ
イブ信号発生回路１ｃを備えている。

【００４３】主トランス１ａは、コアＴＣ、１次巻線ｗ
ｐ、一対の２次巻線ｗｓ１、ｗｓ２を有している。一方
の２次巻線ｗｓ１は、１次巻線ｗｐに対して絶縁して巻
装されている。したがって、１次巻線ｗｐと一方の２次
巻線ｗｓ１とは絶縁トランス構造になっている。他方の
２次巻線ｗｓ２は、１次巻線ｗｐの一端と中間タップと
の間の巻線によって降圧形のオートトランス方式に構成
されている。したがって、１次巻線ｗｐと他方の２次巻
線ｗｓ２とは降圧形のオートトランス構造になってい
る。

【００４４】スイッチング素子１ｂは、バイポーラ形ト
ランジスタからなり、主トランス１ａの１次巻線ｗｐと
直列されて直流電源ＤＣの両極間に接続している。すな
わち、スイッチング素子１ｂのコレクタが１次巻線の一
端に接続し、エミッタが直流電源ＤＣの正極に接続して
いる。

【００４５】ドライブ信号発生回路１ｃは、発振器ＯＳ
Ｃ、帰還制御回路ＦＢおよびドライバ回路ＤＲを備えて
いる。発振器ＯＳＣは、一定の周波数およびデューティ
で発振して、発振信号を発生する。帰還制御回路ＦＢ
は、後述する出力電圧検出回路３からの負帰還を受けて
発振信号のオン時間を負帰還量に応じて変化させる。ド
ライバ回路ＤＲは、帰還制御回路ＦＢを経由して負帰還
制御された発振信号を電流モードのドライブ信号を形成
して、これをスイッチング素子１ｂにベース電流として
供給する。

【００４６】＜第１の直流出力検出回路２について＞第
１の直流出力検出回路２は、主トランス１ａの他方の２
次巻線ｗｓ２、第１の整流・平滑化回路２ａ、ならびに
第１および第２の直流出力端ｔ１、ｔ２を備えている。

【００４７】第１の整流・平滑化回路２ａは、ダイオー
ドＤ１および平滑コンデンサＣ１からなる。ダイオード
Ｄ１は、そのアノードが２次巻線ｗｓ２の一端、すなわ
ち１次巻線ｗｐの中間タップに接続し、カソードが平滑
コンデンサＣ１の正極に接続して、半波整流回路を構成
している。平滑コンデンサＣ１は、その負極が２次巻線
ｗｓ２の他端に接続して、半波整流電圧を平滑化する。

【００４８】第１の直流出力端ｔ１は、平滑コンデンサ
Ｃ１の負極から導出され、接地されている。第２の直流
出力端ｔ２は、平滑コンデンサＣ１の正極から導出され
ている。

【００４９】＜出力電圧検出回路３について＞出力電圧
検出回路３は、第１および第２の直流出力端ｔ１、ｔ２
間に現れる第１の直流出力電圧を検出する。そして、そ
の検出出力は、ドライブ信号発生回路１ｃの帰還制御回
路ＦＢに負帰還される。

【００５０】＜第２の直流出力回路４について＞第２の
直流出力回路４は、一方の２次巻線ｗｓ１、磁気増幅器
４ａ、第２の整流・平滑化回路４ｂ、第２および第３の
直流出力端ｔ２、ｔ３、ならびに磁気増幅器制御回路４
ｃを備えている。

【００５１】磁気増幅器４ａは、可飽和コアＳＲＣおよ
び巻線ｗｒからなる。そして、その一端は、主トランス
２ａの一方の２次巻線ｗｓ１の高圧側の一端に接続し
て、一方の２次巻線ｗｓ１に誘起される交流電圧をＰＷ
Ｍ制御する。

【００５２】第２の整流・平滑化回路４ｂは、ダイオー
ドＤ２および平滑コンデンサＣ２からなる。ダイオード
Ｄ２は、そのアノードが磁気増幅器４ａの他端に接続
し、カソードが平滑コンデンサＣ２の正極に接続して、
磁気増幅器４ａの交流出力電圧の半波整流回路を構成し
ている。平滑コンデンサＣ２は、その負極が第１の直流
出力回路２の平滑コンデンサＣ１の正極に接続して、半
波整流電圧を平滑化する。

【００５３】第３の直流出力端ｔ３は、平滑コンデンサ
Ｃ２の正極から導出されている。第２の直流出力端ｔ２
は、平滑コンデンサＣ１の正極から導出されているとと
もに、平滑コンデンサＣ２の負極にも接続している。す
なわち、第２の直流出力端ｔ２は、第１および第２の直
流出力回路２、４に共有されている。

【００５４】磁気増幅器制御回路４ｃは、バイポーラト
ランジスタＱ１、抵抗器Ｒ１、ダイオードＤ３および差
動増幅器ＤＡを備えている。バイポーラトランジスタＱ
１は、そのエミッタが平滑コンデンサＣ２の正極に接続
し、コレクタが抵抗器Ｒ１およびダイオードＤ３を直列
に介して磁気増幅器４ａの他端に接続している。抵抗器
Ｒ１は、リセット電流を所要に限流する。ダイオードＤ
３は、逆流防止用である。差動増幅器ＤＡは、その検出
端が第２および第３の直流出力端ｔ２、ｔ３間に接続
し、出力端がバイポーラトランジスタＱ１のベースに接
続している。そして、第３の直流出力電圧を検出し、内
蔵する基準電圧と比較して、それらの差電圧を出力して
バイポーラトランジスタＱ１のベース電流を制御する。

【００５５】＜本発明の作用について＞コンバータ１
は、自励発振形インバータとして動作して、直流電源Ｄ
Ｃの直流電圧をスイッチング素子１ｂのスイッチングに
より、一対の２次巻線ｗｓ１、ｗｓ２に１次巻線ｗｐと
の交流巻数比に応じた交流電圧を誘起する。

【００５６】第１および第２の直流出力端ｔ１、ｔ２間
の第１の直流出力電圧は、一例として５Ｖに設定されて
いる。第１の直流出力電圧が変動して高くなると、出力
電圧検出回路３がそれを負帰還するので、コンバータ１
の帰還制御回路ＦＢが作用して発振器ＯＳＣの発振信号
のパルス幅を狭く変化させる。これにより、ドライバ回
路ＤＲから生じる電流モードのドライブ信号のパルス幅
も狭くなるので、スイッチングのオンデューティが減少
し、オフデューティが増加するようにＰＷＭ制御され
る。その結果、他方の２次巻線ｗｓ２に誘起され、第１
の整流・平滑化回路２ａから得られる第１の直流出力電
圧は、基準値の５Ｖまで低下するので、安定化する。第
１の直流出力電圧が５Ｖ以下に低下した場合は、以上の
動作と逆の動作が生じて第１の直流出力電圧が５Ｖまで
増加するので、同様に安定化する。

【００５７】これに対して、第１および第３の直流電圧
出力端間の第２の直流出力電圧は、一例として２４Ｖに
設定されている。第２の直流出力電圧基準値の２４Ｖよ
り高くなると、これに伴なって第３の直流出力電圧が応
分に変動するので、磁気増幅器制御回路４ｃの差動増幅
器ＤＡがそれを検出して基準電圧との差電圧を出力し、
バイポーラトランジスタＱ１のベース電流を減少させる
ので、平滑コンデンサＣ２の正極からバイポーラトラン
ジスタＱ１、抵抗器Ｒ１、ダイオードＤ３、磁気増幅器
４ａ、一方の２次巻線ｗｓ１および平滑コンデンサＣ２
の経路を流れるリセット電流が減少する。その結果、磁
気増幅器４ａの可飽和コアＳＲＣが飽和する位相が遅れ
るので、実効的なインダクタンスが増加してＰＷＭ制御
が行われるために、第２の整流・平滑化回路４ｂから得
られる第２の直流出力電圧は、基準値の２４Ｖまで低下
して安定化する。第２の直流出力電圧が２４Ｖ以下に低
下した場合は、以上の動作と逆の動作が生じて第２の直
流出力電圧が２４Ｖまで増加するので、同様に安定化す
る。

【００５８】図２は、本発明の多出力スイッチングレギ
ュレータの第２の実施形態を示す回路図である。

【００５９】図において、図１と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。本実施形態は、コンバ
ータ１がフライバック形である点で異なる。

【００６０】すなわち、主トランス１ａは、その１次巻
線ｗｐおよび一対の２次巻線ｗｓ１、ｗｓ２がそれぞれ
絶縁され、図示のように極性が付与される。

【００６１】そうして、コンバータ１のスイッチング素
子１ｂがオフしているときに２次巻線ｗｓ１、ｗｓ２に
電圧が誘起される。しかし、第１および第２の直流出力
回路２、４の回路動作は、基本的に図１と同様である。

【００６２】図３は、本発明の多出力スイッチングレギ
ュレータの第３の実施形態を示す回路図である。

【００６３】図において、図１と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。本実施形態は、コンバ
ータ１がフォワード形である点で異なる。

【００６４】すなわち、主トランス１ａは、その１次巻
線ｗｐおよび一対の２次巻線ｗｓ１、ｗｓ２がそれぞれ
絶縁され、図示のように極性が付与される。

【００６５】また、第１および第２の直流出力回路２、
４における第１および第２の整流・平滑化回路２ａ、４
ｂは、ダイオードD１、D２および平滑コンデンサC１、C
２に加えて、インダクタＬ１、Ｌ２およびダイオードＤ
４、Ｄ５を備えている。インダクタＬ１、Ｌ２は、それ
ぞれダイオードＤ１、Ｄ２と平滑コンデンサＣ１、Ｃ２
との間に直列に挿入されている。また、ダイオードＤ
４、Ｄ５は、インダクタＬ１、Ｌ２の蓄積エネルギーの
放出に対して、インダクタＬ１、Ｌ２および平滑コンデ
ンサC１、C2とで閉回路を形成するようにダイオードD
１、D２およびインダクタL１、L２の接続点と、平滑コ
ンデンサC１、C２の負極との間に接続している。

【００６６】そうして、コンバータ１は、フォワード形
なので、主トランス１ａの１次巻線ｗｐおよび２次巻線
ｗｓ１、ｗｓ２が密結合し、スイッチング素子１ｂがオ
ンしているとき、主トランス１ａの２次側に電力を送出
する。すなわち、負荷に相当する電流とインダクタＬ
１、Ｌ２のインダクタンスによる電流とが流れる。ま
た、スイッチング素子１ｂがオフ時にインダクタＬ１、
Ｌ２に蓄積された電磁エネルギーがインダクタＬ１、Ｌ
２、平滑コンデンサＣ１、Ｃ２およびダイオードＤ４、
Ｄ５の閉回路を流れて平滑コンデンサＣ１、Ｃ２を充電
する。

【００６７】図４は、本発明の電気機器の一実施形態を
示す概念図である。

【００６８】図において、１１は電気機器本体、１２は
多出力スイッチングレギュレータである。

【００６９】電気機器本体１１は、ケース１１ａ、モー
タ１１ｂおよびマイコン１１ｃなどを備えている。モー
タ１１ｂおよびマイコン１１ｃは、ケース１１ａの内部
に収納されている。

【００７０】多出力スイッチングレギュレータ１２は、
図１ないし図３のいずれかに示す構成でケース１１ａ内
に収納されているが、モータ１１ｂに対して２４Ｖの直
流電圧を、またマイコン１１ｃに対して５Ｖの直流電圧
を動作電源として、それぞれ供給する。

【００７１】

【発明の効果】請求項１および２の発明によれば、コン
バータ、第１の直流出力回路、出力電圧検出回路、なら
びに第２の直流出力回路を具備し、コンバータの主トラ
ンスの２次巻線の少なくとも一方が１次巻線に対して絶
縁され、第１の直流出力回路が他方の２次巻線に誘起さ
れる交流電圧を第１の整流・平滑化回路で直流に変換し
て第１および第２の直流出力端間に第１の直流出力電圧
を出力し、出力電圧検出回路が第１の直流出力電圧を検
出してコンバータに負帰還するので、コンバータによる
ＰＷＭ制御により第１の直流出力電圧が安定化し、第２
の直流出力回路が一方の２次巻線に誘起される交流電圧
を磁気増幅器を介して第２の整流・平滑化回路で直流に
変換し、第２および第３の直流出力端間に現れる第３の
直流出力電圧に応じて磁気増幅器制御回路により磁気増
幅器のリセット電流を制御することにより第１および第
２の直流出力端間に現れる第２の直流出力電圧を安定化
するように構成されていることにより、磁気増幅器が第
３の直流出力電圧で動作するため、可飽和コアの大形化
や巻線数の増加を回避してコストアップを抑制するとと
もに、第１の直流出力電圧が印加される負荷が軽負荷で
あっても安定した出力を得られる多出力スイッチングレ
ギュレータを提供することができる。

【００７２】請求項３の発明によれば、請求項１および
２の効果を有する電気機器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多出力スイッチングレギュレータの第
１の実施形態を示す回路図

【図２】本発明の多出力スイッチングレギュレータの第
２の実施形態を示す回路図

【図３】本発明の多出力スイッチングレギュレータの第
３の実施形態を示す回路図

【図４】本発明の電気機器の一実施形態を示す概念図

【図５】従来の多出力スイッチングレギュレータを示す
回路図

【符号の説明】

１…コンバータ １ａ…主トランス １ｂ…スイッチング素子 １ｃ…ドライブ信号発生回路 ２…第１の直流出力回路 ２ａ…第１の整流・平滑化回路 ３…出力電圧検出回路 ４…第２の直流出力回路 ４ａ…磁気増幅器 ４ｂ…第２の整流・平滑化回路 ４ｃ…磁気増幅器制御回路 Ｃ１…平滑コンデンサ Ｃ２…平滑コンデンサ ＣＯ…コア Ｄ１…ダイオード Ｄ２…ダイオード Ｄ３…ダイオード ＤＡ…差動増幅器 ＤＣ…直流電源 ＤＲ…ドライバ回路 ＦＢ…帰還制御回路 ＯＳＣ…発振器 Ｑ１…バイポーラトランジスタ Ｒ１…抵抗器 ＳＲＣ…可飽和コア ｔ１…第１の直流出力端 ｔ２…第２の直流出力端 ｔ３…第３の直流出力端 ｗｐ…１次巻線 ｗｒ…巻線 ｗｓ１…一方の２次巻線 ｗｓ２…他方の２次巻線

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１次巻線および少なくとも一方は１次巻線
   に対して絶縁されている一対の２次巻線を有する主トラ
   ンス、スイッチング素子、ならびにスイッチング素子に
   ドライブ信号を供給するドライブ信号発生回路を備え、
   直流電圧をスイッチングして主トランスの一対の２次巻
   線間に交流電圧を発生するコンバータと；主トランスの
   他方の２次巻線、第１の整流・平滑化回路、ならびに第
   １および第２の直流出力端を備え、他方の２次巻線に誘
   起された交流出力を整流・平滑化して第１の直流出力電
   圧を第１および第２の直流出力端間に出力する第１の直
   流出力回路と；第１の直流出力電圧を検出してドライブ
   信号発生回路に負帰還する出力電圧検出回路と；主トラ
   ンスの１次巻線に対して絶縁されている一方の２次巻
   線、磁気増幅器、第２の整流・平滑化回路、第２および
   第３の直流出力端、ならびに第２および第３の直流出力
   端間に現れる第３の直流出力電圧に応じたリセット電流
   を磁気増幅器に供給する磁気増幅器制御回路を備え、一
   方の２次巻線に誘起される交流電圧に対して磁気増幅器
   を作動させるとともに、磁気増幅器の出力を第２の整流
   ・平滑化回路で整流し、平滑化して第３の直流出力電圧
   を第２および第３の直流出力端間に出力し、第１の直流
   出力電圧に第３の直流出力電圧を重畳して第１および第
   ３の直流出力端間に第２の直流出力電圧として出力でき
   るように構成された第２の直流出力回路と；を具備して
   いることを特徴とする多出力スイッチングレギュレー
   タ。
2. 【請求項２】１次巻線および１次巻線に対して少なくと
   も一方は絶縁して巻装されている少なくとも一対の２次
   巻線を有する主トランス、直流電源間に主トランスの１
   次巻線を介して接続したスイッチング素子、ならびにス
   イッチング素子にドライブ信号を供給するドライブ信号
   発生回路を備え、主トランスの一対の２次巻線間に交流
   電圧を誘起するコンバータと；主トランスの他方の２次
   巻線、他方の２次巻線の両端間に接続された第１の整流
   ・平滑化回路から得られる第１の直流出力電圧を導出す
   る第１および第２の直流出力端を備えた第１の直流出力
   回路と；第１および第２の直流出力端間の第１の直流出
   力電圧を検出してドライブ信号発生回路に負帰還する出
   力電圧検出回路と；一端が第２の直流出力端に接続され
   た主トランスの絶縁して巻装されている一方の２次巻
   線、一方の２次巻線に誘起される交流電圧を制御する磁
   気増幅器、磁気増幅器を介して一方の２次巻線間に接続
   して第３の直流出力電圧を出力する第２の整流・平滑化
   回路、第３の直流出力電圧を導出する第２および第３の
   直流電圧出力端、ならびに第３の直流出力電圧に応じて
   磁気増幅器のリセット電流を制御する磁気増幅器制御回
   路を備えた第２の直流出力回路と；を具備し、第１およ
   び第３の直流出力端間に第１の直流出力電圧に第３の直
   流出力電圧を重畳して第２の直流出力電圧として出力す
   るように構成されていることを特徴とする多出力スイッ
   チングレギュレータ。
3. 【請求項３】電気機器本体と；電気機器本体に収納され
   た請求項１または２記載の多出力スイッチングレギュレ
   ータと；を具備していることを特徴とする電気機器。