JP2606104B2 - 絶縁型スイッチング電源 - Google Patents

絶縁型スイッチング電源

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JP2606104B2 JP28380693A JP28380693A JP2606104B2 JP 2606104 B2 JP2606104 B2 JP 2606104B2 JP 28380693 A JP28380693 A JP 28380693A JP 28380693 A JP28380693 A JP 28380693A JP 2606104 B2 JP2606104 B2 JP 2606104B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は直流の入力側回路と出力
側回路とが絶縁トランスで絶縁されている絶縁型スイッ
チング電源に関し、特に入力側回路と出力側回路との間
に高い耐電圧を要求される絶縁型スイッチング電源に関
する。
【0002】
【従来の技術】進行波管やクライストロン等のマイクロ
波管では、遅波回路電極あるいはボディを接地電位で使
用するので、カソード電極およびヒータ電極には負の数
万ボルトというような高電位を印加することになる。従
って、これらのマイクロ波管用のヒータ電源回路は、高
い耐電圧の絶縁型電源回路が必要となる。また、ヒータ
電圧が上記マイクロ波管のカソード温度に対応するの
で、上記ヒータ電源回路には高い出力電圧安定度も要求
される。この種のヒータ電源回路は、一般に、電圧安定
化回路を絶縁トランスの二次巻線側に構成している。し
かし、この回路構成のヒータ電源回路は、電圧安定化回
路が高電位回路となるため、電源回路全体を他の回路か
ら絶縁する必要が生じて大型になるばかりでなく、一次
巻線側に設ける出力電圧調整回路の操作に危険を伴なう
という欠点がある。
【0003】上述の欠点を解決するために適切と考えら
れる一つの手段が、特開平1−13565号(発明の名
称:スイッチング電源)に開示されている。このスイッ
チング電源は、絶縁トランスの二次巻線側回路に生じる
直流出力電圧をこの電圧に対応する周波数の信号に電圧
・周波数変換し、この周波数変換された直流出力電圧信
号を専用に設けたホトカプラ,光ファイバあるいはコン
デンサカップル等の絶縁型信号伝達回路によって上記絶
縁トランスの一次巻線側回路に帰還し、この帰還信号に
基づいて直流入力の導通パルス幅を制御している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら開示され
たスイッチング電源では、専用に設けた絶縁型信号伝達
回路において、マイクロ波管用のヒータ電源として必要
な数万ボルトの高耐圧部品を、ホトカプラやコンデンサ
では実現しにくいという欠点がある。
【0005】また、上記絶縁型信号伝達回路に光ファイ
バを用いる場合には、上記直流出力電圧信号を光に変え
る発光部,および光を電気信号に変える受光部を必要と
し、構成が複雑になるばかりか高価になるという欠点が
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の絶縁型スイッチ
ング電源は、電力を電圧変換して伝送する絶縁トランス
と、制御信号に応答して直流入力をスイッチングしこの
スイッチングされた直流入力を前記絶縁トランスの一次
巻線へ供給する主スイッチと、前記絶縁トランスの二次
巻線に生じた電力を整流および平滑して直流出力を生じ
る整流・平滑回路と、前記直流出力の電圧をこの電圧に
対応する周波数の出力電圧信号に変換する電圧・周波数
変換回路と、前記出力電圧信号を前記絶縁トランスの二
次巻線に供給する出力電圧信号伝達回路と、前記絶縁ト
ランスの一次巻線に生じた前記出力電圧信号を前記直流
出力の電圧に対応する電圧に復元する周波数・電圧変換
回路と、前記復元された電圧に応答して前記主スイッチ
の導通期間を負帰還的に制御する前記制御信号を生じる
主スイッチ駆動回路とを有する。
【0007】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
【0008】図1は本発明の一実施例の回路図である。
また、図2は本実施例における主要信号の波形図であ
る。
【0009】図1および図2とを併せ参照すると、この
絶縁型スイッチング電源は、入力端子101aと101
bとの間に電圧V1の直流入力を供給されて出力端子1
02aと102bとの間に電圧V2の電圧安定化された
直流出力を生じる。上記直流入力はスイッチング用のト
ランジスタTr1によりパルス幅制御されてスイッチン
グ信号S2となり、このスイッチング信号S2は一次側
端子T11およびT12を介して絶縁トランスT1の一
次巻線に供給される。なお、トランジスタTr1の導通
期間は、発信器3からのクロック信号S3(周期1/f
1)の終止時刻に同期した制御信号S6により、パルス
幅Tdになるようにパルス幅制御されている。また、絶
縁トランスT1は、上記一次巻線と二次側端子T21お
よびT22に接続された二次巻線との間を絶縁してい
る。
【0010】絶縁トランスT1は、一次巻線にスイッチ
ング信号S2を印加されると、出力側端子T21とT2
2との間に周期1/f1の交番信号S1を生じる。交番
信号S1は、ダイオードD51およびD52からなる整
流回路5により全波整流された後、チョークコイルL6
1およびコンデンサC61からなる平滑回路6により平
滑化される。この交番信号S1の平滑化された成分が上
記直流出力となる。
【0011】出力端子102aと102bとの間の電圧
V2は、抵抗器R71とR72とからなる分圧器である
電圧検出回路7により分圧される。この電圧V2の分圧
電圧は電圧・周波数変換回路(V/F)4に供給され
る。電圧・周波数変換回路4は、電圧・周波数変換器4
2により上記分圧電圧に比例した周波数f2の出力電圧
信号を発生させ、さらにこの出力電圧信号を増幅器41
により増幅する。この増幅器41からの出力電圧信号は
コンデンサC2を介して絶縁トランスT1の二次側端子
S21に印加される。
【0012】絶縁トランスT1の二次側端子T21に上
記出力電圧信号が印加されると、絶縁トランスT1の一
次側端子T11とT12との間にこの出力電圧信号が伝
送される。上述の交番信号S1およびスイッチング信号
S2は、実は、周期1/f1のスイッチング信号成分に
加えて周波数f2の上記出力電圧信号成分を含んでい
る。一次側端子T12に現れているスイッチング信号S
2のうち、上記出力電圧信号の成分が、コンデンサC1
を介して周波数・電圧変換回路2のタイミング回路22
に供給される。タイミング回路22は、アナログ・スイ
ッチにより構成されており、クロック信号S3に同期し
て上記出力電圧信号の成分をサンプリングし、スイッチ
ング周波数の成分の混入の少ない出力電圧信号S4を生
じる。出力電圧信号S4は、周波数・電圧変換器(F/
V)21により、電圧V2に比例する電圧S5に復元さ
れる。なお、電圧・周波数変換器42および周波数・電
圧変換器21は、半導体集積回路として市販されてい
る。
【0013】電圧S5は、電圧調整回路1に供給され、
電圧ホールド回路12によりクロック信号S3の期間ご
とに保持される。電圧調整回路1の制御回路11は、上
記保持された電圧S5に基づき、出力端子102aと1
02bとの間の電圧V2が一定になるようにパルス幅T
dを負帰還的に制御した制御信号S6を生じる。この制
御信号S6が、上述のとおり、主スイッチであるトラン
ジスタTr1を駆動する。ここで、制御回路11は、電
圧V2を設定するための出力電圧調整回路を含んでお
り、この出力電圧調整回路の生じる基準電圧と電圧S5
とを比較した結果に基づいて制御信号S6のパルス幅T
dを決定する。
【0014】図3は本実施例に用いる絶縁トランスT1
の信号伝送効率の周波数特性を示す図である。
【0015】絶縁トランスT1の一次(入力側)巻線か
ら二次(出力側)巻線への信号伝送効率,あるいはこれ
と相反の関係にある二次巻線から一次巻線への信号伝送
効率は、コアの磁気飽和による下限周波数fL 以下と、
巻線の表皮効果およびコア損失の増加による上限周波数
H 以上では低下が著しく、一般に周波数fL とfH
の間の周波数を動作周波数とする。本実施例ではスイッ
チング信号S2および出力電圧信号を、ともに、絶縁ト
ランスT1によって伝送する必要がある。ここで、上記
出力電圧信号は、タイミング回路22によってサンプリ
ングされる必要があるので、この出力電圧信号の周波数
f2は、スイッチング信号S2のスイッチング周波数f
1より高くしている。つまり、周波数f2は周波数f1
と周波数fH との間に設定する。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、出力電圧
に対応する周波数の出力電圧信号を絶縁トランスを介し
てこの絶縁トランスの一次巻線に伝達するので、上記出
力電圧信号の伝達専用の高耐圧部品並びに複雑な構成を
必要とせず、また、操作性および経済性に優れるという
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の回路図である。
【図2】本実施例における主要信号の波形図である。
【図3】本実施例に用いる絶縁トランスT1の信号伝送
効率の周波数特性を示す図である。
【符号の説明】
1 電圧調整回路 2 周波数・電圧変換回路 3 発信器 4 電圧・周波数変換回路 5 整流回路 6 平滑回路 7 電圧検出回路 11 制御回路 12 電圧ホールド回路 21 周波数・電圧変換器(F/V) 22 タイミング回路 41 増幅器 42 電圧・周波数変換器(V/F) 101a,101b 入力端子 102a,102b 出力端子 C1,C2,C61 コンデンサ D51,D52 ダイオード L61 チョークコイル R72,R72 抵抗器 T1 絶縁トランス T11,T12 入力側端子 T21,T22 出力側端子 Tr1 トランジスタ

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電力を電圧変換して伝送する絶縁トラン
    スと、制御信号に応答して直流入力をスイッチングしこ
    のスイッチングされた直流入力を前記絶縁トランスの一
    次巻線へ供給する主スイッチと、前記絶縁トランスの二
    次巻線に生じた電力を整流および平滑して直流出力を生
    じる整流・平滑回路と、前記直流出力の電圧をこの電圧
    に対応する周波数の出力電圧信号に変換する電圧・周波
    数変換回路と、前記出力電圧信号を前記絶縁トランスの
    二次巻線に供給する出力電圧信号伝達回路と、前記絶縁
    トランスの一次巻線に生じた前記出力電圧信号を前記直
    流出力の電圧に対応する電圧に復元する周波数・電圧変
    換回路と、前記復元された電圧に応答して前記主スイッ
    チの導通期間を負帰還的に制御する前記制御信号を生じ
    る主スイッチ駆動回路とを有することを特徴とする絶縁
    型スイッチング電源。
  2. 【請求項2】 前記周波数・電圧変換回路が、前記絶縁
    トランスの一次巻線に生じた前記出力電圧信号を前記直
    流入力のスイッチング直前のタイミングでサンプリング
    するタイミング回路と、サンプリングされた前記出力信
    号を前記直流出力の電圧に対応する電圧に復元する周波
    数・電圧変換器とを備えることを特徴とする請求項1記
    載の絶縁型スイッチング電源。
  3. 【請求項3】 前記電圧・周波数変換回路の生じる前記
    出力電圧信号の周波数の範囲が、前記スイッチングの周
    波数より高く設定されていることを特徴とする請求項1
    記載の絶縁型スイッチング電源。
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