JP2008131724A

JP2008131724A - スイッチング電源装置

Info

Publication number: JP2008131724A
Application number: JP2006313207A
Authority: JP
Inventors: Hideki Tateishi; 英樹立石
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2006-11-20
Filing date: 2006-11-20
Publication date: 2008-06-05

Abstract

【課題】同一のトランスを用いて１次側からの主入力と絶縁された２次側からの補助入力の２系統の入力を可能とするスイッチング電源を提供する。
【解決手段】１次巻線と複数の２次巻線とを有するトランス６と、前記１次巻線に供給される第１の直流電圧１を、制御する第１のスイッチング素子３と、前記第１の直流電圧１のスイッチングにより前記複数の２次巻線に発生する２次側交流電圧を整流および平滑化するスイッチング電源装置において、前記トランス６へ供給する前記第１の直流電圧１と第２の直流電圧５を切り替えるスイッチ６，７を備えたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、同一のトランスを用いて１次側からの主入力と絶縁された２次側からの補助入力の２系統の入力により動作を可能とするスイッチング電源装置に関する。

従来のスイッチング電源装置には、第１のトランスの２次巻線の出力端子に、第２のトランスの１次巻線の入力端子のみを接続したものがある（例えば、特許文献１参照）。図４に示す従来のスイッチング電源装置について説明する。２１は直流電源、２２は第１のトランス、２３は第２のトランス、２４、２５は整流器、２６、２７は平滑コンデンサ、２８、２９は負荷抵抗、３０はスイッチ素子、３１は制御回路である。この回路は第２のトランスの２次巻線の出力電圧を検出し、スイッチ素子３０を制御回路３１でオンオフ制御することで、出力電圧を高精度に安定化できる。
また、その他の従来のスイッチング電源装置としては、図５に示すように、通常時、絶縁された外部からの補助入力電圧１１５と同じ電圧となるようにトランス１１２とスイッチング素子１１３と制御回路１１４で１段目のスイッチング電源を構成したものがある。トランス１１６とスイッチング素子１１８と制御回路１１９で２段目のスイッチング電源を構成する事で２次側の各巻線電圧を作っている。外部からの入力がある場合は優先回路１１７によりトランス１１６に接続され主入力である直流電圧１１１がなくても２次側の各巻線電圧を作る事ができる。
特開２００３−８８１２０公報（第３頁、図１）

スイッチング電源装置の構成において２系統の入力に対応できる事で一つの系統が停電するような非常事態の場合や、点検等の為に部分的に電源遮断が必要な場合において、他方の系統より給電する事でスイッチング電源を保持し続ける事ができる。つまり、特定の回路をトリップレスにでき、システムとして非常に有効である。
しかし、従来のスイッチング電源装置は、絶縁電源を含む２系統の入力に対応するにはトランスが２つ必要であり、回路が大きくなる問題が生じており、装置の小型化ができない問題が生じていた。また、２つのコイルを備えるためにコストアップにつながる問題が生じていた。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、絶縁電源を含む２系統の入力に一つのトランスで対応する事で省スペースかつ低コストなスイッチング電源装置を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、１次巻線と複数の２次巻線とを有するトランスと、前記１次巻線に供給される第１の直流電圧を、制御する第１のスイッチング素子と、前記第１の直流電圧のスイッチングにより前記複数の２次巻線に発生する２次側交流電圧を整流および平滑化するスイッチング電源装置において、前記トランスへ供給する前記第１の直流電圧と第２の直流電圧を切り替えるスイッチを備えたものである。
請求項２に記載の発明は、前記スイッチが、前記第１の直流電圧が遮断された時に作動するものである。
請求項３に記載の発明は、前記第２の直流電圧が、バッテリー等の補助電源より供給されるものである。
請求項４に記載の発明は、前記第１の直流電圧と前記第２の直流電圧の動作状態により動作する前記第１のスイッチング回路と前記第２のスイッチング回路とを備えたものである。
請求項５に記載の発明は、前記スイッチが、前記第１のスイッチ手段が前記第２のスイッチ手段に連動して作動するものである。
請求項６に記載の発明は、前記第２の直流電圧が印加された際に第２のスイッチ手段が作動するものである。

請求項１から６に記載の発明によると、絶縁電源を含む２系統の入力に一つのトランスで対応する事ができ、省スペースかつ低コストに構成することができる。また、一つの系統が停電するような非常事態の場合や、点検等の為に部分的に電源遮断が必要な場合において、他方の系統より給電する事でスイッチング電源を保持し続ける事ができる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は、本発明のスイッチング電源装置の構成図である。図において、１は主入力の直流電圧であり、トランス２とスイッチング素子３と制御回路４で通常の電源を構成しており、この時２次巻線Ａは内部電源として機能している。外部からの直流電圧５で電源を動作させる場合は、スイッチ６で２次巻線Ａの結線切替を行い、その動作に同期してスイッチ７で直流電圧１を切り離す。スイッチ６により結線を変更された２次巻線Ａとスイッチング素子８と制御回路９とで電源を構成し、他の巻線Ｂ，Ｃ，Ｄに電圧を発生させる事ができる。ここで、外部からの直流電圧５は、図示しないバッテリーなどから供給され、停電時等に動作するものである。また、スイッチ６も直流電圧１からの電圧供給がない場合に作動し、外部からの直流電圧５が供給されるように動作するものである。
本発明が従来技術と異なる部分は、絶縁された外部からの入力で動作するにあたってトランスを２つに分割せずに１つのトランスで構成する部分である。

次に動作について説明する。図２に示すように、通常は直流電圧１を入力とし、トランス２をスイッチング素子３と制御回路４とからなるスイッチング回路１２でスイッチングする事で２次側の各巻線Ｂ，Ｃ，Ｄに電圧を発生させる。この時、スイッチ６はグランド側へ結線されており、２次側巻線Ａに発生する交流電圧はダイオード１１により整流され直流電圧へ変換される。
また、絶縁された外部からの入力で動作する場合は、図３に示すようにスイッチ６が外部電圧へ結線され、同時にスイッチ７により主入力の直流電圧１がトランス２より切り離され、２次側巻線Ａとスイッチング素子８と制御回路９とからなるスイッチング回路１３でスイッチング電源を構成する事ができる。

本発明の実施例を示すスイッチング電源装置の回路図本発明のスイッチング電源装置の動作を示す図本発明のスイッチング電源装置の動作を示す図従来の第１のスイッチング電源装置の回路図従来の第２のスイッチング電源装置の回路図

符号の説明

１直流電圧
２トランス
３スイッチング素子
４制御回路
５外部からの直流電圧
６スイッチ
７スイッチ
８スイッチング素子
９制御回路
１０短絡防止ダイオード
１１整流ダイオード
１２第１のスイッチング回路
１３第２のスイッチング回路
２１直流電源
２２第１のトランス
２３第２のトランス
２４整流器
２５整流器
２６平滑コンデンサ
２７平滑コンデンサ
２８負荷抵抗
２９負荷抵抗
３０スイッチ素子
３１制御回路
１１１直流電圧
１１２トランス
１１３スイッチング素子
１１４制御回路
１１５外部からの直流電圧
１１６トランス２
１１７内部電圧と外部入力電圧の優先回路
１１８２次側のスイッチング素子
１１９２次側の制御回路

Claims

１次巻線と複数の２次巻線とを有するトランスと、前記１次巻線に供給される第１の直流電圧を、制御する第１のスイッチング素子と、前記第１の直流電圧のスイッチングにより前記複数の２次巻線に発生する２次側交流電圧を整流および平滑化するスイッチング電源装置において、
前記トランスへ供給する前記第１の直流電圧と第２の直流電圧を切り替えるスイッチを備えたことを特徴とするスイッチング電源装置。
前記スイッチは、前記第１の直流電圧が遮断された時に作動することを特徴とする請求項１記載のスイッチング電源装置。
前記第２の直流電圧は、バッテリー等の補助電源より供給されることを特徴とする請求項１記載のスイッチング電源装置。
前記第１の直流電圧と前記第２の直流電圧の動作状態により動作する前記第１のスイッチング回路と前記第２のスイッチング回路とを備えたことを特徴とする請求項１記載のスイッチング電源装置。
前記スイッチは、前記第１のスイッチ手段が前記第２のスイッチ手段に連動して作動することを特徴とする請求項２記載のスイッチング電源装置。
前記第２の直流電圧が印加された際に第２のスイッチ手段が作動することを特徴とする請求項１記載のスイッチング電源装置。