JP2009131097A

JP2009131097A - スイッチング電源

Info

Publication number: JP2009131097A
Application number: JP2007305209A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Okano; 哲夫岡野
Original assignee: RB Controls Co Ltd
Current assignee: RB Controls Co Ltd
Priority date: 2007-11-27
Filing date: 2007-11-27
Publication date: 2009-06-11

Abstract

【課題】従来のスイッチング電源では、負荷が軽くなるのにしたがってスイッチングトランジスタのオン時間が短くなるが、出力電圧を通常の出力電圧より低い電圧に切り替えると、スイッチングトランジスタのオン時間はさらに短くなる。スイッチングトランジスタのオン時間が短くなり過ぎると、パルス幅制御回路によるオン時間の制御が不安定になり、その結果出力電圧が不安定になるという不具合が生じる。
【解決手段】高周波トランスの１次側コイルに中間タップを設け、通常の出力電圧で作動する際には、１次側コイルの一端と中間タップとの間に通電し、出力電圧を低い電圧に切り替えた状態では、１次側コイルの一端と他端との間に通電するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、変圧用の高周波トランスを有するスイッチング電源に関する。

従来のスイッチング電源は変圧用の高周波トランスを備えており、この高周波トランスの１次側コイルにスイッチング素子として例えばスイッチングトランジスタが直列に接続されている。そして、このスイッチングトランジスタはパルス幅制御回路によってオンオフされる（例えば、特許文献１参照）。

１次側コイルには直流が印加されており、スイッチングトランジスタがオンオフすると１次側コイルにパルス状に電流が流れ、２次側コイルに出力電圧が誘導される。この出力電圧は基準電圧と比較され、基準電圧と同じ電圧になるようにスイッチングトランジスタのオンオフのデューティ比がパルス幅制御回路によって制御される。すなわち、出力端子に高負荷が接続されると出力電圧が降下するので、スイッチングトランジスタのオン時間が長くなるようにデューティ比が調節される。逆に負荷が軽くなるとオン時間が短くなるようにデューティ比が調節される。

また、負荷が接続されていないような軽負荷時には、基準電圧を下げて出力電圧自体を通常の出力電圧より低い電圧に切り替えて消費電力の軽減を図っている。
特開２００７−３００７４３号公報（段落００３４）

上記従来のものでは、負荷が軽くなるのにしたがってスイッチングトランジスタのオン時間が短くなるが、上述のように出力電圧を通常の出力電圧より低い電圧に切り替えると、スイッチングトランジスタのオン時間はさらに短くなる。スイッチングトランジスタのオン時間が短くなり過ぎると、パルス幅制御回路によるオン時間の制御が不安定になり、その結果出力電圧が不安定になるという不具合が生じる。

そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、出力電圧を通常の出力電圧より低い電圧に切り替えた状態でもスイッチングトランジスタのオン時間を安定して制御することのできるスイッチング電源を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明によるスイッチング電源は、変圧用の高周波トランスを有し、出力電圧として通常の出力電圧より低い電圧に切り替える出力電圧切換手段を備え、出力端子に接続される負荷が軽負荷の場合に、出力電圧を低い電圧に切り替えて消費電力を軽減するスイッチング電源において、上記高周波トランスの１次側コイルに中間タップを設け、通常の出力電圧で作動する際には、１次側コイルの一端と中間タップとの間に通電し、出力電圧を低い電圧に切り替えた状態では、１次側コイルの一端と他端との間に通電することを特徴とする。

通常の出力電圧の場合には１次側コイルの一端と中間タップとの間に通電しているが、１次側コイルの両端に通電するように切り替えると、１次側コイルの巻線が増加したことになる。２次側コイルの巻線が増加すると２次側コイルに誘導される電圧は低下するので、スイッチングトランジスタのオン時間を極端に短くしなくても出力電圧が低い状態に対応することができる。

また、他のスイッチング電源は、変圧用の高周波トランスを有し、出力電圧として通常の出力電圧より低い電圧に切り替える出力電圧切換手段を備え、出力端子に接続される負荷が軽負荷の場合に、出力電圧を低い電圧に切り替えて消費電力を軽減するスイッチング電源において、上記高周波トランスの１次側コイルに別途のコイルを直列に接続し、通常の出力電圧で作動する際には、この別途のコイルをバイパスして１次側コイルに通電し、出力電圧を低い電圧に切り替えた状態では、別途のコイルと１次側コイルとが直列に接続された状態で通電することを特徴とする。

これは１次側コイルの巻線を増やすのではなく、別途のコイルを直列に接続することによりこの別途のコイルと１次側コイルとに分圧し、１次側コイルに印加される電圧を低下させることにより２次側コイルに誘導される電圧を低下させる。

以上の説明から明らかなように、本発明は、出力電圧を通常の出力電圧より低い電圧に切り替えた状態でも、スイッチングトランジスタのオン時間が極端に短くならず安定してオンオフ制御することができるので、低い出力電圧時でも出力電圧を安定して維持することができる。

図１を参照して、１は本発明によるスイッチング電源である。このスイッチング電源１は変圧用の高周波トランス２を有しており、１次側コイル２１にはスイッチングトランジスタ３が直列に接続されている。このスイッチングトランジスタ３はパルス幅制御回路４によってオンオフ制御される。１次側コイル２１には直流が印加されており、このスイッチングトランジスタ３がオンオフすることにより１次側コイル２１にパルス状に電流が流れ、巻線比率に応じた電圧が２次側コイル２２に誘導される。

その２次側コイル２２に誘導された電力は整流されたあと出力される。一方、出力電圧は常に比較器５によって基準電圧と比較されている。基準電圧として、通常の出力電圧に基準となる第１電源５１と、この通常の出力電圧より低い電圧の基準となる第２電源５２とを備えている。そして、スイッチ６によってこれら第１電源５１と第２電源５２との内一方が基準電圧として選択される。すなわち、スイッチ６が端子６１側に切り替えられていると出力電圧は通常の電圧となり、端子６２側に切り替えられていると出力電圧は通常の電圧より低い電圧になる。

これら基準電圧と出力電圧とが比較器５で比較され、出力電圧が基準電圧と同じ電圧になるように、フォトカプラ１１を介してパルス幅制御回路４によるスイッチングトランジスタ３のオン時間が制御される。

本実施の形態では、上記高周波トランス２の１次側コイル２１に中間タップ２３を設け、スイッチ７によって、通常の出力電圧の状態では端子７１から下の部分に電流が流れるようにした。そして、上記スイッチ６が端子６２側に切り替えられると、スイッチ７を端子７２側に切り替え、１次側コイル２１の両端間に電流が流れるようにした。このようにスイッチ７を端子７１から端子７２に切り替えると、１次側コイル２１の巻線が増加したことと同様になり、２次側コイル２２に誘導される電圧が低下する。これにより、スイッチングトランジスタ３のオン時間を短くすることなく出力電圧を低くすることができる。

本発明は上記図１に示した回路に限定されるものではなく、例えば、図２に示すように、１次側コイル２１に別途のコイル８が直列になるように接続し、通常の出力電圧時にはスイッチ７を端子７１側に切り替えてコイル８をバイパスし、出力電圧を下げる場合にはスイッチ７を端子７２側に切り替えるようにしてもよい。

このようにスイッチ７を端子７２側に切り替えると、１次側コイル２１に印加されていた電圧の一部がコイル８に分圧され、１次側コイル２１に印加されていた電圧が低下する。これにより２次側コイル２２に誘導される電圧を低下させることができる。

なお、図２に示したものでは端子７１，７２を備えたスイッチ７を用いたが、図３に示すようにオンオフ式のスイッチ９を用いて、通常の出力電圧時にはスイッチ９を介してコイル８をバイパスさせるように構成してもよい。

なお、本発明は上記した形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもかまわない。

本発明の一実施の形態の構成を示す図第２の実施の形態を示す回路図第３の実施の形態を示す回路図

符号の説明

１スイッチング電源
２高周波トランス
３スイッチングトランジスタ
４パルス幅制御回路
５比較器
６スイッチ
７スイッチ
８コイル
９スイッチ
１１フォトカプラ
２１１次側コイル
２２２次側コイル
２３中間タップ

Claims

変圧用の高周波トランスを有し、出力電圧として通常の出力電圧より低い電圧に切り替える出力電圧切換手段を備え、出力端子に接続される負荷が軽負荷の場合に、出力電圧を低い電圧に切り替えて消費電力を軽減するスイッチング電源において、上記高周波トランスの１次側コイルに中間タップを設け、通常の出力電圧で作動する際には、１次側コイルの一端と中間タップとの間に通電し、出力電圧を低い電圧に切り替えた状態では、１次側コイルの一端と他端との間に通電することを特徴とするスイッチング電源。
変圧用の高周波トランスを有し、出力電圧として通常の出力電圧より低い電圧に切り替える出力電圧切換手段を備え、出力端子に接続される負荷が軽負荷の場合に、出力電圧を低い電圧に切り替えて消費電力を軽減するスイッチング電源において、上記高周波トランスの１次側コイルに別途のコイルを直列に接続し、通常の出力電圧で作動する際には、この別途のコイルをバイパスして１次側コイルに通電し、出力電圧を低い電圧に切り替えた状態では、別途のコイルと１次側コイルとが直列に接続された状態で通電することを特徴とするスイッチング電源。