JP2003180076A - スイッチング電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リセット巻線を流れる電流を電流検出器が検
出しないようにする。 【解決手段】 スイッチング素子４がターンオフし、ト
ランス３の一次巻線３Ａに誘導起電圧が発生すると、リ
セット巻線３Ｃの両端間電圧が上昇してダイオード32が
導通し、スイッチング素子４の両端間電圧はそれ以上に
上昇しなくなる。この時のリセット巻線３Ｃからの電流
は、カレントトランス21を通らず直流電源１側に直接流
れ込む。したがって、カレントトランス21はトランス３
の二次側に変換するエネルギーに相当する一次側電流Ｉ
ｉのみを、正確に検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチング素子
のオフ時にトランスの一次巻線に発生する誘導起電圧を
抑制するためのリセット巻線を備えたスイッチング電源
装置に関する。 【０００２】 【発明が解決しようとする課題】図２は、従来のフォワ
ード型スイッチング電源装置における一般的な回路図で
ある。同図において、１は電源本体２の入力端子＋Ｖ，
−Ｖ間に直流入力電圧Ｖｉを供給する直流電源、３は一
次巻線３Ａと二次巻線３Ｂとを絶縁するトランスで、ト
ランス３の一次巻線３Ａには例えばＭＯＳ型ＦＥＴから
なるスイッチング素子４が直列に接続され、このスイッ
チング素子４をスイッチングすることにより、前記入力
電圧Ｖｉが一次巻線３Ａに断続的に印加される。また５
は、トランス１の二次巻線１Ｂに誘起される電圧を整流
平滑する整流平滑回路で、この整流平滑回路５から負荷
７を接続する出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏに、所定の直流出
力電圧Ｖｏを供給するようになっている。 【０００３】一方、前記出力電圧Ｖｏを安定化させるた
めに、出力電圧Ｖｏの変動に応じてスイッチング素子４
のパルス導通幅を可変制御するフィードバック制御回路
９が設けられる。このフィードバック制御回路９は、出
力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏとは別個に設けられたリモートセ
ンシング端子＋Ｓ，−Ｓの両端間電圧を分圧する直列接
続された分圧抵抗11，12，13と、分圧抵抗11，12の接続
点に発生する検出電圧と基準電源16からの基準電圧とを
比較するオペアンプ14と、オペアンプ14からの比較結果
に基づいてスイッチング素子４に供給する駆動信号のパ
ルス導通幅を可変制御するＰＷＭ制御用ＩＣ15とにより
構成される。そして、リモートセンシング端子＋Ｓ，−
Ｓの両端間電圧が上昇すると、フィードバック制御回路
９はスイッチング素子４に供給する駆動信号のパルス導
通幅を狭め、逆にリモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓの
両端間電圧が低下すると、フィードバック制御回路９は
スイッチング素子４に供給する駆動信号のパルス導通幅
を広げて、このリモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓの両
端間電圧が出力電圧Ｖｏに等しくなるように制御する。
なお、リモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓは、出力端子
＋Ｖｏ，−Ｖｏから負荷７に至る線間の電圧降下（ライ
ンドロップ）を考慮して設けられたもので、この線間の
ラインドロップが無視できない場合は、図２に示すよう
にリモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓと負荷７の両端と
の間を線材で接続すれば、フィードバック制御回路９は
負荷７の両端間電圧が出力電圧Ｖｏに等しくなるよう
に、スイッチング素子４のパルス導通幅を制御すること
ができる。 【０００４】21は、直流電源１からトランス３の一次巻
線３Ａへの一次側電流Ｉｉを検出する電流検出器として
のカレントトランスで、これは直流電源１からトランス
３の一次巻線３Ａとスイッチング素子４との直列回路に
至る入力電圧ラインの一方に挿入接続された一次巻線21
Ａと、この一次巻線21Ａと電気的に絶縁された二次巻線
21Ｂとを備えている。二次巻線21Ｂの両端間には、整流
ダイオード22と平滑コンデンサ23との直列が接続される
と共に、コンデンサ23と並列に抵抗24が接続され、一次
側電流Ｉｉに見合う電圧が抵抗24の両端間に発生するよ
うになっている。そして、抵抗24の一端を接続したプラ
ス側電圧ラインが、前記分圧抵抗12，13の接続点に接続
され、一次側電流Ｉに応じてオペアンプ14の反転入力端
子に印加する検出電圧の基準レベルが変動する。さらに
抵抗13とコンデンサ18との直列回路が、前記抵抗24の両
端間に接続される。 【０００５】ここでは、複数台の電源本体２による並列
運転を行なう際に、各電源本体２の負荷電流を均等に分
担するための電流バランス端子ＰＣが設けられている。
この電流バランス端子ＰＣは、各電源本体２の内部で抵
抗24の他端に接続されるもので、各電源本体２の出力端
子＋Ｖｏ，−Ｖｏを共通の負荷７に並列接続する並列運
転時に、電流バランス端子ＰＣどうしを接続すると、抵
抗12，13の接続点の電圧レベルが各電源本体２の一次側
電流Ｉｉを考慮したものとなり、出力電圧Ｖｏひいては
負荷電流のバランスが各電源本体２どうしで保たれる。
すなわち、各電源本体２毎の負荷電流をカレントトラン
ス21で検出し、この電流検出値をＰＣ端子により全てつ
き合わせて、出力電圧Ｖｏを分圧して得た検出電圧のレ
ベルを変化させることにより、並列運転時における各電
源本体２からの負荷電流を均等にすることができる。 【０００６】前記トランス３の一次側には、直流電源１
の両端間に接続するコンデンサ31と、一次巻線３Ａの一
端にその一端が接続されるリセット巻線３Ｃと、アノー
ドをスイッチング素子４から直流電源１に至るマイナス
側入力電圧ラインに接続し、カソードをリセット巻線３
Ｃの他端に接続したダイオード32とからなるスナバ回路
が設けられる。これにより、スイッチング素子４のオフ
時にはトランス３の一次巻線３Ａに誘導起電圧が発生し
て、スイッチング素子４の両端間電圧が上昇するが、リ
セット巻線３Ｃの両端間電圧が入力電圧Ｖｉ以上に達す
ると、ダイオード32が導通してリセット巻線３Ｃからコ
ンデンサ31にエネルギーが戻され、スイッチング素子４
の両端間電圧はもはやそれ以上に上昇しなくなる。した
がって、スイッチング素子４のターンオフ損失や外部に
出る不要ノイズを減少させることができる。 【０００７】ところで上記構成においては、リセット巻
線３Ｃの一端（非ドット側端子）と、一次巻線３Ａの一
端（ドット側端子）が通常は同電位となるため、トラン
ス３の構造上、一次巻線３Ａに引続いてリセット巻線３
Ｃを同じボビンに巻装し、この一連に巻回した一次巻線
３Ａとリセット巻線３Ｃの途中からプラス側入力電圧ラ
インとなるタップを引出すのが製造的に好ましい。しか
し、こうして得られたトランス３の一次側にカレントト
ランス21を接続すると、ダイオード31の導通時におい
て、リセット巻線３Ｃ→カレントトランス21の一次巻線
21Ａ→コンデンサ31→ダイオード32→リセット巻線３Ｃ
の順で電流が流れ、ダイオード22が導通している限り、
リセット巻線３Ｃからのエネルギー移動に伴なう不必要
な電流がカレントトランス21で検出される。そのため、
トランス３の二次側に変換するエネルギーに相当する一
次側電流Ｉｉだけを、電流検出器であるカレントトラン
ス21が正確に検出できない問題を生じる。 【０００８】そこで、本発明は上記問題点に鑑み、リセ
ット巻線を流れる電流を電流検出器が検出しないように
できるスイッチング電源装置を提供することをその目的
とする。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明におけるスイッチ
ング電源装置は、直流電源の両端間にトランスの一次巻
線とスイッチング素子との直列回路を接続し、前記直流
電源から前記トランスの一次巻線に至るプラス側入力電
圧ラインに電流検出器を挿入接続すると共に、前記トラ
ンスに巻装されるリセット巻線と、このリセット巻線の
他端と前記直流電源から前記スイッチング素子に至るマ
イナス側入力電圧ラインとの間に接続されるダイオード
とを備え、前記スイッチング素子のオフ時に前記ダイオ
ードが導通して、前記リセット巻線の一端から直流電源
側にエネルギーを戻すスイッチング電源装置において、
前記リセット巻線の一端を前記直流電源から前記電流検
出器に至るプラス側入力電圧ラインに接続したことを特
徴とする。 【００１０】この場合、スイッチング素子がターンオフ
し、トランスの一次巻線に誘導起電圧が発生すると、同
じトランスに巻装するリセット巻線の両端間電圧が上昇
し、ダイオードが導通する。こうなると、ダイオードを
通してリセット巻線から直流電源側にエネルギーが戻さ
れ、スイッチング素子の両端間電圧はそれ以上に上昇し
なくなる。この時のリセット巻線からの電流は、直流電
源から電流検出器に至るプラス側入力電圧ラインにリセ
ット巻線の一端が接続される関係で、電流検出器を通ら
ず直流電源側に流れ込む。したがって、電流検出器はリ
セット巻線を流れる電流を検出することなく、トランス
の二次側に変換するエネルギーに相当する一次側電流の
みを、正確に検出することが可能になる。 【００１１】 【発明の実施形態】以下、本発明における好ましい実施
例について、添付図面を参照して詳細に説明する。な
お、従来例で示す図２と同一部分には同一符号を付し、
その共通する箇所の詳細な説明は重複するため省略す
る。 【００１２】図１は、本発明の一実施例を示すフォワー
ド式スイッチング電源装置の回路図である。同図におい
て、本実施例では、トランス３に巻装されるリセット巻
線３Ｃと、直流電源１の両端間に接続するコンデンサ31
と、リセット巻線３Ｃの他端（ドット側端子）と直流電
源１からスイッチング素子４に至るマイナス側入力電圧
ラインとの間に接続されるダイオード32とからなり、ス
イッチング素子４のオフ時にダイオード32が導通して、
リセット巻線３Ｃの一端（非ドット側端子）から直流電
源１側にエネルギーを戻すスナバ回路が設けられてい
る。但し、ここではトランス３を構成する一次巻線３Ａ
とリセット巻線３Ｃが同一のボビンに各々の引出しが異
なる状態で巻装されており、コンデンサ31からカレント
トランス21を構成する一次巻線21Ａの非ドット側端子に
至るプラス側入力電圧ラインに、リセット巻線３Ｃの一
端が接続される。なお、それ以外の構成は図２に示す従
来例と共通している。 【００１３】上記構成において、スイッチング素子４の
スイッチングにより、直流電源１からの入力電圧Ｖｉが
一次巻線３Ａに断続的に印加され、これに伴って、二次
巻線１Ｂに誘起される電圧が整流平滑回路５で整流平滑
され、負荷７に所定の直流出力電圧Ｖｏが供給されるよ
うになっている。また、この出力電圧Ｖｏは、フィード
バック制御回路９を構成する抵抗11，12，13により分圧
され、出力電圧Ｖｏの検出電圧としてオペアンプ14で基
準電源16からの基準電圧と比較される。そして、基準電
圧に対し検出電圧が上昇すれば、ＰＷＭ制御用ＩＣ15は
スイッチング素子４に供給する駆動信号のパルス導通幅
を狭め、逆に基準電圧に対し検出電圧が低下すれば、Ｐ
ＷＭ制御用ＩＣ15はスイッチング素子４に供給する駆動
信号のパルス導通幅を広げて、負荷７の両端間において
出力電圧Ｖｏの安定化を図っている。 【００１４】スイッチング素子４がオンすると、直流電
源１からトランス３Ａの一次巻線３Ａに向けて、負荷電
流に見合う一次側電流Ｉｉが流れる。このときカレント
トランス21の二次巻線21Ｂはドット側端子に正極性の電
圧が発生し、ダイオード22が導通して二次巻線21Ｂから
のエネルギーがコンデンサ23や抵抗24に移動する。この
とき、トランス３のリセット巻線３Ｃにはドット側端子
に正極性の電圧が発生するので、ダイオード32は導通せ
ず、リセット巻線３Ｃからの電流の流れ込みは生じな
い。 【００１５】一方、スイッチング素子４がオフし、トラ
ンス３の一次巻線３Ａに誘導起電圧が発生すると、一次
側電流Ｉｉは減少してゼロになり、カレントトランス21
の二次巻線21Ｂに接続したダイオード22も非導通状態と
なる。このとき、トランス３のリセット巻線３Ｃには非
ドット側端子に正極性の電圧が発生し、この電圧が入力
電圧Ｖｉ以上になるとダイオード32が導通するため、リ
セット巻線３Ｃから直流電源１側にエネルギーが戻さ
れ、トランス３の一次巻線３Ａの両端間電圧はもはやそ
れ以上に上昇しなくなる。その際、リセット巻線３Ｃ→
コンデンサ31→ダイオード32→リセット巻線３Ｃの順で
電流が流れるが、この電流はカレントトランス21の一次
巻線21Ａを通過しないので、リセット巻線３Ｃからのエ
ネルギー移動に伴なう電流は、カレントトランス21では
検出されない。カレントトランス21は、トランス３の二
次側に変換するエネルギーに相当する一次側電流Ｉｉだ
けを正確に検出できる。 【００１６】したがって、複数台の電源本体２を並列運
転する際に、各電源本体２のＰＣ端子どうしを接続すれ
ば、各電源本体２のカレントトランス21で得られた正確
な一次側電流Ｉｉの検出によって、各電源本体２毎の負
荷電流のバランスが図られるようになる。 【００１７】以上のように本実施例では、直流電源１の
両端間にトランス３の一次巻線３Ａとスイッチング素子
４との直列回路を接続し、直流電源１からトランス３の
一次巻線３Ａに至るプラス側入力電圧ラインに、電流検
出器としてのカレントトランス21を挿入接続すると共
に、トランス３に巻装されるリセット巻線３Ｃと、この
リセット巻線３Ｃの他端と直流電源１からスイッチング
素子４に至るマイナス側入力電圧ラインとの間に接続さ
れるダイオード32とを備え、スイッチング素子４のオフ
時にダイオード32が導通して、リセット巻線３Ｃの一端
から直流電源１側にエネルギーを戻すように構成したも
のにおいて、リセット巻線３Ｃの一端を直流電源１から
カレントトランス21に至るプラス側入力電圧ラインに接
続している。 【００１８】この場合、スイッチング素子４がターンオ
フし、トランス３の一次巻線３Ａに誘導起電圧が発生す
ると、同じトランス３に巻装するリセット巻線３Ｃの両
端間電圧が上昇し、ダイオード32が導通する。こうなる
と、ダイオード32を通してリセット巻線３Ｃから直流電
源１側にエネルギーが戻され、スイッチング素子４の両
端間電圧はそれ以上に上昇しなくなる。この時のリセッ
ト巻線３Ｃからの電流は、直流電源１からカレントトラ
ンス21に至るプラス側入力電圧ラインにリセット巻線３
Ｃの一端が接続される関係で、カレントトランス21を通
らず直流電源１側に直接流れ込む。したがって、カレン
トトランス21はリセット巻線３Ｃを流れる電流を検出す
ることなく、トランス３の二次側に変換するエネルギー
に相当する一次側電流Ｉｉのみを、正確に検出すること
が可能になる。 【００１９】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、実
施例ではカレントトランス21からの検出結果に基づき、
並列運転時における各電源本体２からの負荷電流を均等
にするように構成したが、負荷電流が定格値以上に流れ
た時に、これをカレントトランス21で検出して、出力の
ディレイシャットダウンを行なう構成を採用してもよ
い。また、電流検出器としてはカレントトランスに限ら
ず、例えば抵抗などを利用することも可能である。 【００２０】 【発明の効果】本発明のスイッチング電源装置によれ
ば、リセット巻線を流れる電流を電流検出器が検出しな
いようにできる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の一実施例におけるスイッチング電源装
置の回路図である。 【図２】従来例におけるスイッチング電源装置の回路図
である。 【符号の説明】 １ 直流電源 ３ トランス ３Ａ 一次巻線 ３Ｃ リセット巻線 ４ スイッチング素子 21 カレントトランス 32 ダイオード

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 直流電源の両端間にトランスの一次巻線
   とスイッチング素子との直列回路を接続し、前記直流電
   源から前記トランスの一次巻線に至るプラス側入力電圧
   ラインに電流検出器を挿入接続すると共に、前記トラン
   スに巻装されるリセット巻線と、このリセット巻線の他
   端と前記直流電源から前記スイッチング素子に至るマイ
   ナス側入力電圧ラインとの間に接続されるダイオードと
   を備え、前記スイッチング素子のオフ時に前記ダイオー
   ドが導通して、前記リセット巻線の一端から直流電源側
   にエネルギーを戻すスイッチング電源装置において、前
   記リセット巻線の一端を前記直流電源から前記電流検出
   器に至るプラス側入力電圧ラインに接続したことを特徴
   とするスイッチング電源装置。