JP2870189B2 - 直流電源装置 - Google Patents
直流電源装置Info
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- JP2870189B2 JP2870189B2 JP2328576A JP32857690A JP2870189B2 JP 2870189 B2 JP2870189 B2 JP 2870189B2 JP 2328576 A JP2328576 A JP 2328576A JP 32857690 A JP32857690 A JP 32857690A JP 2870189 B2 JP2870189 B2 JP 2870189B2
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- switching element
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- Control Of Voltage And Current In General (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は各種電子機器の電源として利用される直流電
源装置に関するものである。
源装置に関するものである。
従来の技術 従来の技術としては、出力電流がパルス状になるパル
ス負荷用の直流電源装置の場合スイッチング素子となる
パワー半導体の放熱板は、パルス状の出力電流を平均し
た平均負荷電流で設計し、常に最大電流となる異常時の
場合パワー半導体の温度が異常に発熱し破壊するために
発熱部品に温度センサーを取り付けて過熱検知をしてい
た。または常に最大電流となる異常時の場合でもパワー
半導体の温度が異常に発熱しないような非常に大きな放
熱板を取り付けていた。
ス負荷用の直流電源装置の場合スイッチング素子となる
パワー半導体の放熱板は、パルス状の出力電流を平均し
た平均負荷電流で設計し、常に最大電流となる異常時の
場合パワー半導体の温度が異常に発熱し破壊するために
発熱部品に温度センサーを取り付けて過熱検知をしてい
た。または常に最大電流となる異常時の場合でもパワー
半導体の温度が異常に発熱しないような非常に大きな放
熱板を取り付けていた。
以下に従来の直流電源装置の構成を第４図に示し、そ
の動作を説明する。制御回路１の出力によってスイッチ
ング素子２がオンのとき直流電源３によりトランス４に
エネルギーが蓄えられ、スイッチング素子２がオフのと
きトランス４に蓄えられたエネルギーは、２次巻線より
放出され、ダイオード5,コンデンサ６で平滑され直流電
圧となる。更に負荷７の出力電圧を検出して誤差増幅器
９によって基準電圧８と比較し増幅して制御回路１に帰
還する。この帰還信号によってスイッチング素子２のオ
ン期間を制御し常に負荷７にかかる電圧を一定に保つ。
そして第５図に示すようなパルス電流I0が負荷７に流れ
る場合スイッチング素子2,ダイオード５の温度は、それ
ぞれT1,T2となる。このとき最大電流となる時間が長い
とスイッチング素子2,ダイオード５は、温度T1,T2が上
昇し続け、熱破壊に到る。
の動作を説明する。制御回路１の出力によってスイッチ
ング素子２がオンのとき直流電源３によりトランス４に
エネルギーが蓄えられ、スイッチング素子２がオフのと
きトランス４に蓄えられたエネルギーは、２次巻線より
放出され、ダイオード5,コンデンサ６で平滑され直流電
圧となる。更に負荷７の出力電圧を検出して誤差増幅器
９によって基準電圧８と比較し増幅して制御回路１に帰
還する。この帰還信号によってスイッチング素子２のオ
ン期間を制御し常に負荷７にかかる電圧を一定に保つ。
そして第５図に示すようなパルス電流I0が負荷７に流れ
る場合スイッチング素子2,ダイオード５の温度は、それ
ぞれT1,T2となる。このとき最大電流となる時間が長い
とスイッチング素子2,ダイオード５は、温度T1,T2が上
昇し続け、熱破壊に到る。
そこでスイッチング素子2,ダイオード５に温度センサ
10を取り付けて検知温度になると温度センサー10から制
御回路１への検出信号によってスイッチング素子２の発
振を停止させ、熱破壊を防止していた。
10を取り付けて検知温度になると温度センサー10から制
御回路１への検出信号によってスイッチング素子２の発
振を停止させ、熱破壊を防止していた。
または常に最大電流となる場合でもスイッチング素子
２やダイオード５が熱破壊に到らないような非常に大き
な放熱板をスイッチング素子2,ダイオード５に取り付け
ていた。
２やダイオード５が熱破壊に到らないような非常に大き
な放熱板をスイッチング素子2,ダイオード５に取り付け
ていた。
発明が解決しようとする課題 以上のような従来の構成では、出力電流がパルス状に
なるパルス負荷用のスイッチング電源の場合スイッチン
グ素子となるパワー半導体の放熱板は、パルス状の出力
電流を平均した平均負荷電流で設計し、常に最大電流と
なる異常時の場合パワー半導体の温度が異常に発熱し破
壊するために発熱部品に温度センサーを取り付けて過熱
検知をしていたため放熱板の構造が複雑になり大型化し
高価になる欠点があった。また異常時の場合でもパワー
半導体の温度が異常に発熱しないような放熱板を取り付
ける場合でも、放熱板が大型化し高価になる欠点があっ
た。
なるパルス負荷用のスイッチング電源の場合スイッチン
グ素子となるパワー半導体の放熱板は、パルス状の出力
電流を平均した平均負荷電流で設計し、常に最大電流と
なる異常時の場合パワー半導体の温度が異常に発熱し破
壊するために発熱部品に温度センサーを取り付けて過熱
検知をしていたため放熱板の構造が複雑になり大型化し
高価になる欠点があった。また異常時の場合でもパワー
半導体の温度が異常に発熱しないような放熱板を取り付
ける場合でも、放熱板が大型化し高価になる欠点があっ
た。
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、小型で安
価な直流電源装置を提供することを目的としている。
価な直流電源装置を提供することを目的としている。
課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明は、直流電源にスイ
ッチング素子とトランスの一次巻線の直列回路を接続
し、上記トランスの二次巻線にダイオードとコンデンサ
の整流平滑回路を介して出力端子を接続し、上記トラン
スの一次巻線，二次巻線または他の巻線にその巻線電圧
とスイッチング素子のオン期間とオフ期間を検出しこれ
らの検出信号により前記ダイオードの損失量を演算する
損失量演算回路を接続し、この損失量演算回路の出力側
に充電用抵抗と放電用抵抗と充放電用コンデンサからな
る積分回路を接続し、この充放電コンデンサの両端電圧
を検出しこの検出信号を上記スイッチング素子を制御す
る制御回路に印加するように構成したものである。また
は、上記検出信号を上記出力端子に接続された負荷を制
御する制御回路に印加するように構成したものである。
ッチング素子とトランスの一次巻線の直列回路を接続
し、上記トランスの二次巻線にダイオードとコンデンサ
の整流平滑回路を介して出力端子を接続し、上記トラン
スの一次巻線，二次巻線または他の巻線にその巻線電圧
とスイッチング素子のオン期間とオフ期間を検出しこれ
らの検出信号により前記ダイオードの損失量を演算する
損失量演算回路を接続し、この損失量演算回路の出力側
に充電用抵抗と放電用抵抗と充放電用コンデンサからな
る積分回路を接続し、この充放電コンデンサの両端電圧
を検出しこの検出信号を上記スイッチング素子を制御す
る制御回路に印加するように構成したものである。また
は、上記検出信号を上記出力端子に接続された負荷を制
御する制御回路に印加するように構成したものである。
作用 前記回路構成とすることによりトランスの巻線より巻
線電圧，スイッチング素子のオン期間，スイッチング素
子のオフ期間を検出し上記３つのパラメータにより二次
巻線に接続された平滑回路のダイオードの発熱量を演算
し、ダイオードに取り付ける放熱板の放熱量と上記発熱
量をコンデンサの充電と放電に置き換えこのコンデンサ
の両端電圧値より上記ダイオードの温度上昇値を疑似的
に検出でき、直流電源装置の過熱保護を行うことができ
る。
線電圧，スイッチング素子のオン期間，スイッチング素
子のオフ期間を検出し上記３つのパラメータにより二次
巻線に接続された平滑回路のダイオードの発熱量を演算
し、ダイオードに取り付ける放熱板の放熱量と上記発熱
量をコンデンサの充電と放電に置き換えこのコンデンサ
の両端電圧値より上記ダイオードの温度上昇値を疑似的
に検出でき、直流電源装置の過熱保護を行うことができ
る。
実施例 第１図は、本発明の直流電源装置の一実施例である。
本発明の回路は直流電源23にスイッチング素子22とト
ランス24の一次巻線の直列回路を接続し、上記トランス
24の二次巻線にダイオード25とコンデンサ26の整流平滑
回路を介して出力端子を接続し、上記トランス24の一次
巻線，二次巻線または他の巻線にその巻線電圧とスイッ
チング素子22のオン期間とオフ期間を検出しこれらの検
出信号により上記ダイオード25の損失量を演算する損失
量演算回路30を接続し、この損失量演算回路30の出力側
に充電用抵抗35と放電用抵抗32と充放電コンデンサ31か
らなる積分回路を接続し、この充放電コンデンサ31の両
端電圧を検出し、この検出信号を上記スイッチング素子
22を制御する制御回路21に印加するように構成したもの
である。
ランス24の一次巻線の直列回路を接続し、上記トランス
24の二次巻線にダイオード25とコンデンサ26の整流平滑
回路を介して出力端子を接続し、上記トランス24の一次
巻線，二次巻線または他の巻線にその巻線電圧とスイッ
チング素子22のオン期間とオフ期間を検出しこれらの検
出信号により上記ダイオード25の損失量を演算する損失
量演算回路30を接続し、この損失量演算回路30の出力側
に充電用抵抗35と放電用抵抗32と充放電コンデンサ31か
らなる積分回路を接続し、この充放電コンデンサ31の両
端電圧を検出し、この検出信号を上記スイッチング素子
22を制御する制御回路21に印加するように構成したもの
である。
第１図において、27は負荷、28,33は基準電圧、29は
誤差増幅器、34はコンパレータである。
誤差増幅器、34はコンパレータである。
損失量演算回路30は、トランス24の二次巻線よりスイ
ッチング素子22のオン期間TON,スイッチング素子22のオ
フ期間TOFFを検出し演算結果をVuとすれば上記２つのパ
ラメータより次式の演算を行い、ダイオード25の損失量
を電圧信号によって出力する。
ッチング素子22のオン期間TON,スイッチング素子22のオ
フ期間TOFFを検出し演算結果をVuとすれば上記２つのパ
ラメータより次式の演算を行い、ダイオード25の損失量
を電圧信号によって出力する。
スイッチング素子22がオンの時トランス24にエネルギ
ーが蓄えられ、スイッチング素子22がオフになるとトラ
ンス24に蓄えられるたエネルギーは、コンデンサ26で平
滑された負荷27に供給され、スイッチング素子22は、オ
ン，オフを繰り返す。また負荷27にかかる出力電圧は、
基準電圧28と比較し増幅して制御回路21に帰還された信
号によってスイッチング素子22のオン期間を制御し常に
一定に保たれる。
ーが蓄えられ、スイッチング素子22がオフになるとトラ
ンス24に蓄えられるたエネルギーは、コンデンサ26で平
滑された負荷27に供給され、スイッチング素子22は、オ
ン，オフを繰り返す。また負荷27にかかる出力電圧は、
基準電圧28と比較し増幅して制御回路21に帰還された信
号によってスイッチング素子22のオン期間を制御し常に
一定に保たれる。
第２図にダイオード25の温度Tdとダイオード25に流れ
る電流Isと負荷27に流れる電流Ioを示す。
る電流Isと負荷27に流れる電流Ioを示す。
そして、ダイオード25の損失量は、損失量演算回路30
より電圧信号によって出力され、充電用抵抗35と放電用
抵抗32と充放電用コンデンサ31からなる積分回路により
ダイオード25の損失量とダイオード25の放熱量を積分す
ることでダイオード25の温度Tdを求めることができ、温
度Tdは、充放電用コンデンサ31の両端電圧Vcに比例す
る。
より電圧信号によって出力され、充電用抵抗35と放電用
抵抗32と充放電用コンデンサ31からなる積分回路により
ダイオード25の損失量とダイオード25の放熱量を積分す
ることでダイオード25の温度Tdを求めることができ、温
度Tdは、充放電用コンデンサ31の両端電圧Vcに比例す
る。
充放電用コンデンサ31の両端電圧Vcと基準電圧33とを
コンパレータ34で比較し制御回路21を制御しスイッチン
グ素子22のオン期間を制御し、スイッチング動作を停止
させることで直流電源装置の過熱保護を行う。
コンパレータ34で比較し制御回路21を制御しスイッチン
グ素子22のオン期間を制御し、スイッチング動作を停止
させることで直流電源装置の過熱保護を行う。
第３図は、本発明の直流電源の他の実施例である。
本発明の回路は、直流電源23にスイッチング素子22と
トランス24の一次巻線の直列回路を接続し、上記トラン
ス24の二次巻線にダイオード25とコンデンサ26の整流平
滑回路を介して出力端子を接続し、上記トランス24の一
次巻線，二次巻線または他の巻線にその巻線電圧とスイ
ッチング素子22のオン期間とオフ期間を検出し、これら
の検出信号により上記ダイオード25の損失量を演算する
損失量演算回路30を接続し、この損失量演算回路30の出
力側に充電用抵抗35と放電用抵抗32と充放電コンデンサ
31からなる積分回路を接続し、この充放電コンデンサ31
の両端電圧を検出し、この検出信号を上記出力端子に接
続された負荷27を制御する制御回路としてのスイッチン
グ素子36に印加するように構成したものである。
トランス24の一次巻線の直列回路を接続し、上記トラン
ス24の二次巻線にダイオード25とコンデンサ26の整流平
滑回路を介して出力端子を接続し、上記トランス24の一
次巻線，二次巻線または他の巻線にその巻線電圧とスイ
ッチング素子22のオン期間とオフ期間を検出し、これら
の検出信号により上記ダイオード25の損失量を演算する
損失量演算回路30を接続し、この損失量演算回路30の出
力側に充電用抵抗35と放電用抵抗32と充放電コンデンサ
31からなる積分回路を接続し、この充放電コンデンサ31
の両端電圧を検出し、この検出信号を上記出力端子に接
続された負荷27を制御する制御回路としてのスイッチン
グ素子36に印加するように構成したものである。
第３図において、27は負荷、28,33は基準電圧、29は
誤差増幅器、34はコンパレータである。
誤差増幅器、34はコンパレータである。
損失量演算回路30は、トランス24の二次巻線よりスイ
ッチング素子22のオフ期間TON,スイッチング素子22のオ
フ期間TOFFを検出し演算結果をVuとすれば上記２つのパ
ラメータより次式の演算を行い、ダイオード25の損失量
を電圧信号によって出力する。
ッチング素子22のオフ期間TON,スイッチング素子22のオ
フ期間TOFFを検出し演算結果をVuとすれば上記２つのパ
ラメータより次式の演算を行い、ダイオード25の損失量
を電圧信号によって出力する。
負荷27にかかる出力電圧の制御動作およびダイオード
25の温度検出動作は、本発明の前述の実施例の直流電源
装置の動作と同じである。
25の温度検出動作は、本発明の前述の実施例の直流電源
装置の動作と同じである。
充放電用コンデンサ31の両端電圧Vcと基準電圧33とを
コンパレータ34で比較しスンイッチング素子36を制御し
軽負荷にすることでスイッチング素子22のオン期間を制
御し、直流電源装置の発熱部品の損失を軽減させること
で直流電源装置の過熱保護を行う。
コンパレータ34で比較しスンイッチング素子36を制御し
軽負荷にすることでスイッチング素子22のオン期間を制
御し、直流電源装置の発熱部品の損失を軽減させること
で直流電源装置の過熱保護を行う。
また損失量演算回路30と充放電コンデンサ31,充電用
抵抗35,放電用抵抗32からなる積分回路はIC化が可能で
ある。
抵抗35,放電用抵抗32からなる積分回路はIC化が可能で
ある。
発明の効果 以上述べてきたように本発明によれば、出力電流がパ
ルス状になるパルス負荷用の直流電源装置の場合、発熱
部品への取り付けが困難な温度センサを必要とせず直流
電源装置内の発熱部品および放熱板の使用温度定格をさ
げ小型化することができ、また発熱部品へ温度センサの
機械的な取り付けがなくなるので直流電源装置の信頼性
が向上し極めて有用なものである。
ルス状になるパルス負荷用の直流電源装置の場合、発熱
部品への取り付けが困難な温度センサを必要とせず直流
電源装置内の発熱部品および放熱板の使用温度定格をさ
げ小型化することができ、また発熱部品へ温度センサの
機械的な取り付けがなくなるので直流電源装置の信頼性
が向上し極めて有用なものである。
第１図は本発明の一実施例における直流電源装置の電気
的回路図、第２図は同要部の電流波形図、第３図は本発
明の他の実施例の電気的回路図、第４図は従来の直流電
源装置の電気的回路図、第５図は同要部の電流波形図で
ある。 21……駆動回路、22……スイッチング素子、23……直流
電源、24……トランス、25……ダイオード、26……コン
デンサ、27……負荷、28……基準電圧、29……誤差増幅
器、30……損失量演算回路、31……充放電コンデンサ、
32……放電用抵抗、33……基準電圧、34……コンパレー
タ、35……充電用抵抗、36……スイッチング素子。
的回路図、第２図は同要部の電流波形図、第３図は本発
明の他の実施例の電気的回路図、第４図は従来の直流電
源装置の電気的回路図、第５図は同要部の電流波形図で
ある。 21……駆動回路、22……スイッチング素子、23……直流
電源、24……トランス、25……ダイオード、26……コン
デンサ、27……負荷、28……基準電圧、29……誤差増幅
器、30……損失量演算回路、31……充放電コンデンサ、
32……放電用抵抗、33……基準電圧、34……コンパレー
タ、35……充電用抵抗、36……スイッチング素子。
Claims (2)
- 【請求項１】直流電源にスイッチング素子とトランスの
一次巻線の直列回路を接続し、上記トランスの二次巻線
にダイオードとコンデンサの整流平滑回路を介して出力
端子を接続し、上記トランスの一次巻線，二次巻線また
は他の巻線にその巻線電圧とスイッチング素子のオン期
間とオフ期間を検出しこれらの検出信号により上記ダイ
オードの損失量を演算する損失量演算回路を接続し、こ
の損失量演算回路の出力側に充電用抵抗と放電用抵抗と
充放電コンデンサからなる積分回路を接続し、この充放
電コンデンサの両端電圧を検出しこの検出信号を上記ス
イッチング素子を制御する制御回路に印加するように構
成した直流電源装置。 - 【請求項２】検出信号を上記出力端子に接続された負荷
を制御する制御回路に印加するように構成した直流電源
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2328576A JP2870189B2 (ja) | 1990-11-27 | 1990-11-27 | 直流電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2328576A JP2870189B2 (ja) | 1990-11-27 | 1990-11-27 | 直流電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04197076A JPH04197076A (ja) | 1992-07-16 |
| JP2870189B2 true JP2870189B2 (ja) | 1999-03-10 |
Family
ID=18211821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2328576A Expired - Fee Related JP2870189B2 (ja) | 1990-11-27 | 1990-11-27 | 直流電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2870189B2 (ja) |
-
1990
- 1990-11-27 JP JP2328576A patent/JP2870189B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04197076A (ja) | 1992-07-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |