JP2016127645A - Multi-output switching power supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高い入力電圧でも使用することができるスイッチング電源に関する。 The present invention relates to a switching power supply that can be used even at a high input voltage.
たとえば、工場などではAC480Vなどの高入力電圧の電力系統がある。しかし、一般的な電源装置用部品は最大でもAC300V以下で使用することを前提に作られている物が多く、AC480Vに対応している部品は存在自体が少ない、あるいは非常に高額である。そこで電源装置を直列に接続する手段が考えられるが、入力あるいは出力がアンバンランスし、効率的に電源を使うことができない、あるいは危険な状態に陥る可能性があった。 For example, a factory has a high input voltage power system such as AC480V. However, many parts for general power supply devices are made on the assumption that they are used at a maximum of AC 300 V or less, and there are few parts corresponding to AC 480 V, or they are very expensive. Therefore, a means for connecting power supply devices in series can be considered. However, there is a possibility that the input or output will be unbalanced and the power supply cannot be used efficiently or a dangerous state will occur.
電源電圧AC480Vの場合に入力最大電圧AC240V入力のスイッチング電源を直列に接続することが考えられるが、この場合は各スイッチング電源の入力電圧を制限する必要がある。そこで、複数台のスイッチング電源を、入力を直列に接続すると共に出力を並列に接続し、各スイッチング電源の入力電圧の平均値を求め、その平均値とスイッチング電源の入力電圧との差分信号を、スイッチング電源の出力電圧のセンス入力にフィードバックする。これにより、各スイッチング電源の出力電圧が等しくなると共に、入力電圧の値が入力電圧の平均値と等しくなるようにコントロールされる。このため、各スイッチング電源の入力電圧が等しくなり、その結果出力電流も等しくなり、入力電圧及び出力電流は共にバランスすることになる(先行技術1)。 In the case of the power supply voltage AC480V, it is conceivable to connect the switching power supplies with the input maximum voltage AC240V input in series. In this case, it is necessary to limit the input voltage of each switching power supply. Therefore, a plurality of switching power supplies, the input is connected in series and the output is connected in parallel, the average value of the input voltage of each switching power supply is obtained, the difference signal between the average value and the input voltage of the switching power supply, Feedback is provided to the sense input of the output voltage of the switching power supply. As a result, the output voltage of each switching power supply becomes equal, and the value of the input voltage is controlled to be equal to the average value of the input voltage. For this reason, the input voltage of each switching power supply becomes equal, as a result, the output current becomes equal, and both the input voltage and the output current are balanced (prior art 1).
先行技術1は、入力および出力をバランスさせるのに有効であるが、複数のスイッチング電源を、入力を直列に接続し出力を並列に接続するので、スイッチング電源の特性にバラツキがあると各スイッチング電源の入力電圧および出力電流が等しくならない。バラツキによっても入力電圧が各スイッチング電源の入力電圧規格を超えることが無いようにする必要がある。また、負荷となる電子機器は複数の直流電圧を必要とすることが多い。そこでより入力電圧の調整に有効な多出力のスイッチング電源装置を提案する。
課題を解決するため本発明は、入力が直流電源に直列に接続され、出力が負荷に直列に接続される、第1の直流電圧を出力する第1のDC−DCコンバータおよび第2の直流電圧を出力する第2のDC−DCコンバータと、入力が第2のDC−DCコンバータの入力に並列に接続され、第3の直流電圧を出力する第3のDC−DCコンバータを備え、複数の直流電圧を負荷に供給する多出力スイッチング電源装置である。さらに、第1のコンバータの入力電圧と第2または第3のDC−DCコンバータの入力電圧を検出し平均値を出力する平均値検出部を備え、第1のコンバータの入力電圧と平均値との差分および第1の直流電圧に応じて第1のDC−DCコンバータを制御し、第2または第3のDC−DCコンバータの入力電圧と平均値との差分および第2の直流電圧に応じて前記第2のDC−DCコンバータを制御し、第3の直流電圧に応じて第3のDC−DCコンバータを制御する制御回路を備える。 In order to solve the problem, the present invention provides a first DC-DC converter and a second DC voltage that output a first DC voltage, the input of which is connected in series to a DC power source and the output of the DC power supply is connected in series. And a second DC-DC converter that outputs a third DC-DC converter that has an input connected in parallel to the input of the second DC-DC converter and outputs a third DC voltage. This is a multi-output switching power supply device that supplies a voltage to a load. Further, an average value detecting unit for detecting an input voltage of the first converter and an input voltage of the second or third DC-DC converter and outputting an average value is provided, and the input voltage and the average value of the first converter are calculated. The first DC-DC converter is controlled according to the difference and the first DC voltage, and the difference between the input voltage and the average value of the second or third DC-DC converter and the second DC voltage are controlled. A control circuit is provided that controls the second DC-DC converter and controls the third DC-DC converter according to the third DC voltage.
入力電圧の低いDC−DCコンバータを使用して高電圧の直流電源の電力変換が可能となる。 Using a DC-DC converter with a low input voltage, power conversion of a high-voltage DC power supply is possible.
図1に本発明の実施例1のブロック図を示す。図1に沿って本発明を説明する。
直流電源1とコンデンサC1とコンデンサC2が直列に接続される。コンデンサC1と並列にDC−DCコンバータ2の入力が接続され、コンデンサC2と並列にDC−DCコンバータ3の入力が接続される。DC−DCコンバータ2の入力はトランスT1の一次巻線とスイッチング素子Q1が直列に接続され、トランスT1の二次巻線はダイオードD1およびコンデンサC4から成る整流平滑回路が接続され、直流電圧Vo1を出力する。DC−DCコンバータ3の入力はトランスT2の一次巻線とスイッチング素子Q2が直列に接続され、トランスT2の二次巻線はダイオードD2およびコンデンサC5から成る整流平滑回路に接続され、直流電圧Vo2を出力する。それぞれのDC−DCコンバータの出力は直列に接続され、直流電圧Vo1と直流電圧Vo2を合算した電圧Voが端子+1および端子ー1の間に生成され図示しない負荷に供給される。さらにコンデンサC2にはDC−DCコンバータ4の入力が接続される。DC−DCコンバータ4の入力はトランスT3の一次巻線とスイッチング素子Q3が直列に接続され、トランスT3の二次巻線はダイオードD3およびコンデンサC6から成る整流平滑回路が接続され、直流電圧Vo3を出力する。
FIG. 1 shows a block diagram of
平均値検出回路6は直流電源1の直流電圧V1と、DC−DCコンバータ2の入力およびDC−DCコンバータ3の入力の接続点の直流電圧V2が入力され、直流電圧V1と直流電圧V2からDC−DCコンバータ2の入力電圧つまりコンデンサC1の電圧Vc1と、DC−DCコンバータ3およびDC−DCコンバータ4の入力電圧つまりコンデンサC2の電圧Vc2との平均値Vavを差分生成回路7に出力する。差分生成回路7は直流電圧V1および直流電圧V2からコンデンサC1の電圧Vc1およびコンデンサC2の電圧Vc2を生成し、平均値検出回路6からの平均値VavとコンデンサC1の電圧Vc1との差分Vdef1および、平均値VavとコンデンサC2の電圧Vc2との差分Vdef2を制御回路5に出力する。
The average
制御回路5は、端子+1の電圧Va、DC−DCコンバータ2の出力とDC−DCコンバータ3との接続点の電圧Vbおよび、DC−DCコンバータ4の出力電圧Vo3である直流電圧Vcが入力され、出力電圧Vo1、Vo2および、Vo3に応じた信号を生成する。そして制御回路5は、差分生成回路7から入力される差分Vdef1と出力電圧Vo1に応じたPWM信号G1を生成し、DC−DCコンバータ2のスイッチング素子Q1をオンオフ駆動する。また、制御回路5は、差分生成回路7から入力される差分Vdef2と出力電圧Vo2に応じたPWM信号G2を生成し、DC−DCコンバータ3のスイッチング素子Q2をオンオフ駆動する。さらに、制御回路5は、出力電圧Vo3に応じたPWM信号G3を生成し、DC−DCコンバータ4のスイッチング素子Q3をオンオフ駆動する。
The
コンデンサC1とコンデンサC2は直列に接続されるので充電電流は同じになる。このため、コンデンサC1の電圧Vc1とコンデンサC2の電圧Vc2は放電電流によって決まる。本発明の多出力スイッチング電源装置はコンデンサC2にはDC−DCコンバータ3とDC−DCコンバータ4が並列に接続される。このため、コンデンサC1の電圧Vc1とコンデンサC2の電圧Vc2をバランスさせるためには、負荷に供給する直流電圧Voを生成するDC−DCコンバータ2およびDC−DCコンバータ3が出力する電力を同じに出来ないが、本発明の多出力スイッチング電源装置は、DC−DCコンバータ2をコンデンサC1の電圧Vc1と出力電圧Vo1に応じて制御し、DC−DCコンバータ3をコンデンサC2の電圧Vc2と出力電圧Vo2に応じて制御するので、コンデンサC1とコンデンサC2の放電電流が略同じになりVc1とVc2はバランスする。
例えば、DC−DCコンバータ4の負荷が大きくなるとDC−DCコンバータ4の入力電流つまりコンデンサC2の放電電流が大きくなる。すると、コンデンサC2の電圧Vc2が低下しコンデンサC1の電圧Vc1が上昇する。しかし本発明では、コンデンサC2の電圧Vc2が低下するとDC−DCコンバータ3の出力電圧Vo2を低下させる。さらに、コンデンサC1の電圧が上昇するのでDC−DCコンバータ2の出力電圧Vo1を上昇させる。このため、コンデンサC1の電圧Vc1とコンデンサC2の電圧がバランスする。このとき、出力電圧Vo1と出力電圧Vo2は電圧値が変化するが、負荷には出力電圧Vo1と出力電圧Vo2を合算した電圧Voが供給されるので、電圧Voは変化しない。
以上のように動作するので、コンデンサC1の電圧Vc1とコンデンサC2の電圧がバランスし且つ、出力電圧を安定化することができる。
Since the capacitor C1 and the capacitor C2 are connected in series, the charging current is the same. For this reason, the voltage Vc1 of the capacitor C1 and the voltage Vc2 of the capacitor C2 are determined by the discharge current. In the multi-output switching power supply device of the present invention, a DC-
For example, when the load of the DC-
Since it operates as described above, the voltage Vc1 of the capacitor C1 and the voltage of the capacitor C2 are balanced and the output voltage can be stabilized.
図2に本発明の実施例2のブロック図を示す。図1に沿って本発明を説明する。
実施例1とは、DC−DCコンバータ4に出力電流検出回路8を設けた点が異なる。出力電流検出回路8はDC−DCコンバータ4の出力電流を検出し制御回路5に出力する。制御回路5は、出力電流検出回路8からの電流信号と、差分Vdef2と、出力電圧Vo2に応じてPWM信号を生成し、DC−DCコンバータ3のスイッチング素子Q2をオンオフ制御する。つまりDC−DCコンバータ3はコンデンサC2の電圧Vc2が低下すると出力電圧Vo2を低下させるとともに、DC−DCコンバータ4の出力電流が増加するとDC−DCコンバータ3の出力電圧Vo2を低下させる。このため、DC−DCコンバータが出力する電流によってコンデンサC2の放電電流を低下させることができるので、コンデンサC1の電圧Vc1およびコンデンサC2の電圧Vc2をバランスさせることが容易になる。
FIG. 2 shows a block diagram of
The difference from the first embodiment is that the output current detection circuit 8 is provided in the DC-
高電圧が配電された設備に使用する多出力の電源に最適である。 Ideal for multi-output power supplies used in facilities where high voltage is distributed.
1 直流電源
2、3、4 DC−DCコンバータ
5 制御回路
6 平均値検出回路
7 差分生成回路
8 電流検出回路
T1、T2、T3 トランス
Q1、Q2、Q3 スイッチング素子
D1、D2、D3 ダイオード
C1、C2、C4、C5、C6 コンデンサ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
入力が直流電源に直流電源に直列に接続され、出力が前記負荷に直列に接続され、第1の直流電圧を出力する第1のDC−DCコンバータおよび第2の直流電圧を出力する第2のDC−DCコンバータと、
入力が前記第2のDC−DCコンバータの入力に並列に接続され、第3の直流電圧を前記負荷に供給する第3のDC−DCコンバータと、
前記第1のコンバータの入力電圧と前記第2または前記第3のDC−DCコンバータの入力電圧を検出し平均値を出力する平均値検出部と、
前記第1のコンバータの入力電圧と前記平均値との差分および前記第1の直流電圧に応じて第1のDC−DCコンバータを制御し、前記第2または前記第3のDC−DCコンバータの入力電圧と前記平均値との差分および前記第2の直流電圧に応じて前記第2のDC−DCコンバータを制御し、前記第3の直流電圧に応じて前記第3のDC−DCコンバータを制御する制御回路と、
を備えることを特徴とする多出力スイッチング電源装置。 A multi-output switching power supply device that supplies a plurality of DC voltages to a load,
A first DC-DC converter for outputting a first DC voltage and a second DC voltage for outputting a second DC voltage are connected to a DC power source in series with the DC power source and an output is connected in series to the load. A DC-DC converter;
A third DC-DC converter having an input connected in parallel to the input of the second DC-DC converter and supplying a third DC voltage to the load;
An average value detection unit for detecting an input voltage of the first converter and an input voltage of the second or third DC-DC converter and outputting an average value;
The first DC-DC converter is controlled in accordance with the difference between the input voltage of the first converter and the average value and the first DC voltage, and the input of the second or third DC-DC converter The second DC-DC converter is controlled according to the difference between the voltage and the average value and the second DC voltage, and the third DC-DC converter is controlled according to the third DC voltage. A control circuit;
A multi-output switching power supply device comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2014264931A JP2016127645A (en) | 2014-12-26 | 2014-12-26 | Multi-output switching power supply device |
Applications Claiming Priority (1)
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2014
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