JP3038304B2 - スイッチング電源装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、力率を改善して入
力電流の高調波成分を低減するスイッチング電源装置に
関する。
力電流の高調波成分を低減するスイッチング電源装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】近時の電子機器用のスイッチング電源装
置は、交流（ＡＣ）電源に対する力率の改善を図り、か
つ、高周波成分を低減して、周辺回路や周囲機器への妨
害をなくすことが要求されている。その一例として、
「１９９２スイッチング電源システムシンポジウム資
料：Ｓ７−３−５、図６の１−（ａ）」に示す記載例が
知られている。
置は、交流（ＡＣ）電源に対する力率の改善を図り、か
つ、高周波成分を低減して、周辺回路や周囲機器への妨
害をなくすことが要求されている。その一例として、
「１９９２スイッチング電源システムシンポジウム資
料：Ｓ７−３−５、図６の１−（ａ）」に示す記載例が
知られている。
【０００３】図１９は、このスイッチング電源装置の構
成を示す回路図であり、図２０は、この動作における電
圧及び電流波形を説明するための図である。図１９及び
図２０において、この例は、基本構成が他励式スイッチ
ングレギュレータであり、商用電源（ＡＣ）などからの
交流をローパスフィルタ（ＬＰＦ）１ａ、ブリッジ整流
器１ｂを通じて整流し、この電圧をチョークコイルＬ
１、ダイオードＤ１を通じてトランスＴの巻き始め端に
印加している。
成を示す回路図であり、図２０は、この動作における電
圧及び電流波形を説明するための図である。図１９及び
図２０において、この例は、基本構成が他励式スイッチ
ングレギュレータであり、商用電源（ＡＣ）などからの
交流をローパスフィルタ（ＬＰＦ）１ａ、ブリッジ整流
器１ｂを通じて整流し、この電圧をチョークコイルＬ
１、ダイオードＤ１を通じてトランスＴの巻き始め端に
印加している。
【０００４】トランスＴの一次巻線の巻き終わり端が、
スイッチング動作用のスイッチング素子、例えば、電界
効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｑ１のドレインと接続さ
れ、かつ、ＦＥＴＱ１のソースが接地されると共に、ゲ
ートにパルス幅（ＰＷＭ）制御回路２からスイッチング
駆動信号が供給されて、ＦＥＴＱ１が導通・非導通のス
イッチング動作を行う。
スイッチング動作用のスイッチング素子、例えば、電界
効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｑ１のドレインと接続さ
れ、かつ、ＦＥＴＱ１のソースが接地されると共に、ゲ
ートにパルス幅（ＰＷＭ）制御回路２からスイッチング
駆動信号が供給されて、ＦＥＴＱ１が導通・非導通のス
イッチング動作を行う。
【０００５】このスイッチング動作でトランスＴの二次
巻線に交流が導出され、この交流を二次巻線の巻き始め
端に接続されたダイオードＤ３と、ダイオードＤ４で整
流している。この脈流をチョークコイルＬ２と電解コン
デンサＣ２との平滑回路で直流化して負荷ＲＬに印加し
ている。この負荷ＲＬの供給電圧を出力電圧検出回路３
で、その電圧変動を検出し、パルス幅制御回路２に出力
し、ここから電圧変動に対応したスイッチング駆動信号
をＦＥＴＱ１に供給して出力電圧の一定化制御を行って
いる。
巻線に交流が導出され、この交流を二次巻線の巻き始め
端に接続されたダイオードＤ３と、ダイオードＤ４で整
流している。この脈流をチョークコイルＬ２と電解コン
デンサＣ２との平滑回路で直流化して負荷ＲＬに印加し
ている。この負荷ＲＬの供給電圧を出力電圧検出回路３
で、その電圧変動を検出し、パルス幅制御回路２に出力
し、ここから電圧変動に対応したスイッチング駆動信号
をＦＥＴＱ１に供給して出力電圧の一定化制御を行って
いる。
【０００６】さらに、この例では、チョークコイルＬ１
とダイオードＤ１との接続点とトランスＴの一次巻線の
巻き終わり端とＦＥＴＱ１のドレインとの間にダイオー
ドＤ２が接続され、さらに、一次巻線の巻き始め端と接
地との間に電解コンデンサＣ１が接続されている。この
回路はＦＥＴＱ１のスイッチング動作による電力変換を
行うものであり、いわゆる、昇圧チョッパとして動作す
る。
とダイオードＤ１との接続点とトランスＴの一次巻線の
巻き終わり端とＦＥＴＱ１のドレインとの間にダイオー
ドＤ２が接続され、さらに、一次巻線の巻き始め端と接
地との間に電解コンデンサＣ１が接続されている。この
回路はＦＥＴＱ１のスイッチング動作による電力変換を
行うものであり、いわゆる、昇圧チョッパとして動作す
る。
【０００７】ここでＦＥＴＱ１のオン時には図２０に示
すようにチョークコイルＬ１に入力電圧に応じた電流が
流れ、オフ時にはチョークコイルＬ１の逆起電圧によっ
て、電解コンデンサＣ１に充電される。このようなＦＥ
ＴＱ１のスイッチング動作によってチョークコイルＬ１
に流れる電流が不連続になるようにチョークコイルＬ１
のインダクタンス値を設定すると、交流入力電流である
チョークコイルＬ１に流れる電流の平均値は、交流電圧
に比例した電流が流れ、入力力率が向上する。
すようにチョークコイルＬ１に入力電圧に応じた電流が
流れ、オフ時にはチョークコイルＬ１の逆起電圧によっ
て、電解コンデンサＣ１に充電される。このようなＦＥ
ＴＱ１のスイッチング動作によってチョークコイルＬ１
に流れる電流が不連続になるようにチョークコイルＬ１
のインダクタンス値を設定すると、交流入力電流である
チョークコイルＬ１に流れる電流の平均値は、交流電圧
に比例した電流が流れ、入力力率が向上する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例の
スイッチング電源装置では、図１９中に示す負荷ＲＬの
消費電流Ｉｏが小さい軽負荷の場合でも、スイッチング
素子のオン時間比率は出力電圧を安定化するようにしか
動作せず、昇圧チョッパ部を定電圧制御しないため、こ
のとき電解コンデンサＣ１の電圧Ｖｃ１は次式を、この
電圧Ｖｃ１で解いたものになる。
スイッチング電源装置では、図１９中に示す負荷ＲＬの
消費電流Ｉｏが小さい軽負荷の場合でも、スイッチング
素子のオン時間比率は出力電圧を安定化するようにしか
動作せず、昇圧チョッパ部を定電圧制御しないため、こ
のとき電解コンデンサＣ１の電圧Ｖｃ１は次式を、この
電圧Ｖｃ１で解いたものになる。
【０００９】
【数１】
【００１０】図２１は電解コンデンサＣ１の電圧Ｖｃ１
と負荷電流との関係の一例を示す（１）式から導いた特
性図である。図２１において、軽負荷時に電解コンデン
サＣ１の電圧Ｖｃ１は丸（○）でプロットした曲線に示
すように、非常に大きな値になる。この従来例はトラン
スＴの一次巻線ＴＬ１の巻数Ｎ１を３４ターン（Ｔ）、
二次巻線ＴＬ２の巻数Ｎ２を４Ｔとし、さらに、チョー
クコイルＬ１のインダクタンスを５０μＨ、かつ、入力
電圧Ｖｉが直流（ＤＣ）１００Ｖ、出力電圧Ｖｏが５Ｖ
の場合である。
と負荷電流との関係の一例を示す（１）式から導いた特
性図である。図２１において、軽負荷時に電解コンデン
サＣ１の電圧Ｖｃ１は丸（○）でプロットした曲線に示
すように、非常に大きな値になる。この従来例はトラン
スＴの一次巻線ＴＬ１の巻数Ｎ１を３４ターン（Ｔ）、
二次巻線ＴＬ２の巻数Ｎ２を４Ｔとし、さらに、チョー
クコイルＬ１のインダクタンスを５０μＨ、かつ、入力
電圧Ｖｉが直流（ＤＣ）１００Ｖ、出力電圧Ｖｏが５Ｖ
の場合である。
【００１１】このように電解コンデンサＣ１の電圧Ｖｃ
１が極めて高くなるため、電解コンデンサＣ１、ダイオ
ードＤ１、ダイオードＤ２、スイッチング素子であるＦ
ＥＴＱ１等に高耐圧の部品を使用する必要があり、その
部品の外形形状が大きくなり、小型化の妨げになると共
に、コストが高くなるなどの欠点がある。本発明は、こ
のような従来の技術における課題を解決するものであ
り、高耐圧の部品を使用する必要がなくなり、小型化、
コスト低減が可能になるスイッチング電源装置を提供す
る。
１が極めて高くなるため、電解コンデンサＣ１、ダイオ
ードＤ１、ダイオードＤ２、スイッチング素子であるＦ
ＥＴＱ１等に高耐圧の部品を使用する必要があり、その
部品の外形形状が大きくなり、小型化の妨げになると共
に、コストが高くなるなどの欠点がある。本発明は、こ
のような従来の技術における課題を解決するものであ
り、高耐圧の部品を使用する必要がなくなり、小型化、
コスト低減が可能になるスイッチング電源装置を提供す
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明のスイッチング電源装置は、商用交流電源を
ブリッジ接続されたダイオードで整流し、その直流出力
をコンデンサで平滑し、この平滑された直流電圧をトラ
ンスの一次巻線を介してスイッチング素子でチョッピン
グし、トランスの二次巻線に発生する交流電圧を整流平
滑して直流電圧を出力している。そして、ブリッジ接続
されたダイオードの直流出力端とトランスの一次巻線と
スイッチング素子との接続点の間に、第１のチョークコ
イルとトランスの三次巻線と第１のダイオードが直列接
続されて設けられ、第１のチョークコイルとトランスの
三次巻線の接続点に第２のダイオードのアノードを接続
し、第２のダイオードのカソードをコンデンサとトラン
スの一次巻線の接続点に接続するものである。
め、本発明のスイッチング電源装置は、商用交流電源を
ブリッジ接続されたダイオードで整流し、その直流出力
をコンデンサで平滑し、この平滑された直流電圧をトラ
ンスの一次巻線を介してスイッチング素子でチョッピン
グし、トランスの二次巻線に発生する交流電圧を整流平
滑して直流電圧を出力している。そして、ブリッジ接続
されたダイオードの直流出力端とトランスの一次巻線と
スイッチング素子との接続点の間に、第１のチョークコ
イルとトランスの三次巻線と第１のダイオードが直列接
続されて設けられ、第１のチョークコイルとトランスの
三次巻線の接続点に第２のダイオードのアノードを接続
し、第２のダイオードのカソードをコンデンサとトラン
スの一次巻線の接続点に接続するものである。
【００１３】また、ブリッジ接続されたダイオードの直
流出力端とトランスの一次巻線の中間タップの間に、第
１のチョークコイルと第１のダイオードが直列接続され
て設けられ、第１のチョークコイルと第１のダイオード
の接続点に第２のダイオードのアノードを接続し、第２
のダイオードのカソードをコンデンサとトランスの一次
巻線の接続点に接続している。
流出力端とトランスの一次巻線の中間タップの間に、第
１のチョークコイルと第１のダイオードが直列接続され
て設けられ、第１のチョークコイルと第１のダイオード
の接続点に第２のダイオードのアノードを接続し、第２
のダイオードのカソードをコンデンサとトランスの一次
巻線の接続点に接続している。
【００１４】さらに、ブリッジ接続されたダイオードの
直流出力端とトランスの一次巻線の中間タップの間に、
第１のチョークコイルと第１のダイオードが直列接続さ
れて設けられ、第１のチョークコイルの中間タップに第
２のダイオードのアノードを接続し、第２のダイオード
のカソードをコンデンサとトランスの一次巻線の接続点
に接続している。また、これらのスイッチング電源装置
にあって、電圧検出制御部が商用交流電源の電圧値を検
出し、制御信号を出力し、切換部が第１のチョークコイ
ルの一端又は、その中間タップとトランスの一次巻線の
複数の中間タップとの間に接続される複数のダイオード
を電圧検出制御部からの制御信号で選択的に接続又は非
接続にしている。
直流出力端とトランスの一次巻線の中間タップの間に、
第１のチョークコイルと第１のダイオードが直列接続さ
れて設けられ、第１のチョークコイルの中間タップに第
２のダイオードのアノードを接続し、第２のダイオード
のカソードをコンデンサとトランスの一次巻線の接続点
に接続している。また、これらのスイッチング電源装置
にあって、電圧検出制御部が商用交流電源の電圧値を検
出し、制御信号を出力し、切換部が第１のチョークコイ
ルの一端又は、その中間タップとトランスの一次巻線の
複数の中間タップとの間に接続される複数のダイオード
を電圧検出制御部からの制御信号で選択的に接続又は非
接続にしている。
【００１５】さらに、商用交流電源の電圧値を検出し
て、周波数可変制御信号を出力する電圧検出制御部と、
第１のチョークコイルの一端と第２のダイオードのアノ
ードとの間、又はブリッジ接続されたダイオードの直流
出力端と第１のチョークコイルの間に接続される可変イ
ンピーダンス素子を備えている。さらに、また商用交流
電源の電圧値を検出して、周波数可変制御信号を出力す
る電圧検出制御部を備えると共に、第１のチョークコイ
ルに断面積に対して部分的にギャップを備えたコアを用
いている。
て、周波数可変制御信号を出力する電圧検出制御部と、
第１のチョークコイルの一端と第２のダイオードのアノ
ードとの間、又はブリッジ接続されたダイオードの直流
出力端と第１のチョークコイルの間に接続される可変イ
ンピーダンス素子を備えている。さらに、また商用交流
電源の電圧値を検出して、周波数可変制御信号を出力す
る電圧検出制御部を備えると共に、第１のチョークコイ
ルに断面積に対して部分的にギャップを備えたコアを用
いている。
【００１６】このような本発明のスイッチング電源装置
では、トランスの二次巻線の交流電圧を直流化して負荷
に供給する場合、この負荷への電流が低減した軽負荷の
際に、コンデンサの電圧が高くなるが、同時にトランス
の三次巻線の電圧も高くなるため、商用交流電源電圧が
トランスの三次巻線の電圧より高い期間が減少する。こ
のことで、昇圧動作の期間が低減する。また、第１のチ
ョークコイルに加わる電圧が小さくなり、第１のチョー
クコイルに蓄積されるエネルギーが減少し、コンデンサ
への充電量が低減することでコンデンサの電圧の上昇を
抑えるように動作する。したがって、コンデンサを含む
周辺回路に高耐圧の部品を使用する必要がなくなり、小
型化、コスト低減が可能になる。
では、トランスの二次巻線の交流電圧を直流化して負荷
に供給する場合、この負荷への電流が低減した軽負荷の
際に、コンデンサの電圧が高くなるが、同時にトランス
の三次巻線の電圧も高くなるため、商用交流電源電圧が
トランスの三次巻線の電圧より高い期間が減少する。こ
のことで、昇圧動作の期間が低減する。また、第１のチ
ョークコイルに加わる電圧が小さくなり、第１のチョー
クコイルに蓄積されるエネルギーが減少し、コンデンサ
への充電量が低減することでコンデンサの電圧の上昇を
抑えるように動作する。したがって、コンデンサを含む
周辺回路に高耐圧の部品を使用する必要がなくなり、小
型化、コスト低減が可能になる。
【００１７】また、第１のチョークコイルとトランスの
一次巻線の複数の中間タップとの間に設けられるダイオ
ードとの接続を制御信号で選択的に接続することで、最
適な昇圧比、最適な入力電流の導通角に設定される。し
たがって、コンデンサの電圧昇圧比を入力電圧、例え
ば、入力交流電圧１００Ｖ，２００Ｖなどに対応させる
ことが出来るようになる。換言すれば、このスイッチン
グ電源装置を多種の電子装置に用いることが出来るよう
になり、汎用性が向上する。
一次巻線の複数の中間タップとの間に設けられるダイオ
ードとの接続を制御信号で選択的に接続することで、最
適な昇圧比、最適な入力電流の導通角に設定される。し
たがって、コンデンサの電圧昇圧比を入力電圧、例え
ば、入力交流電圧１００Ｖ，２００Ｖなどに対応させる
ことが出来るようになる。換言すれば、このスイッチン
グ電源装置を多種の電子装置に用いることが出来るよう
になり、汎用性が向上する。
【００１８】さらに、商用交流電源の電圧値を検出し
て、周波数可変制御信号を出力し、また、第１のチョー
クコイルの一端と第２のダイオードのアノードとの間、
又はブリッジ接続されたダイオードの直流出力端と第１
のチョークコイルの間に接続される可変インピーダンス
素子を備えている。また、断面積に対して部分的にギャ
ップを備えたコアで第１のチョークコイルを用いてお
り、スイッチング周波数を高くすると等価的に第１のチ
ョークコイルのインダクタンスが大きくなり、スイッチ
ング周波数を高くした場合のみに比較して、電解コンデ
ンサの電圧昇圧比を大きく変化させることが出来るよう
になる。この結果、特別に部品を追加せずに、入力電圧
が高い場合に、小さいスイッチング周波数の変化で電解
コンデンサの電圧昇圧比を小さくして、電解コンデン
サ、スイッチング素子などの一次側部品に耐圧の低い部
品の使用が可能になる。
て、周波数可変制御信号を出力し、また、第１のチョー
クコイルの一端と第２のダイオードのアノードとの間、
又はブリッジ接続されたダイオードの直流出力端と第１
のチョークコイルの間に接続される可変インピーダンス
素子を備えている。また、断面積に対して部分的にギャ
ップを備えたコアで第１のチョークコイルを用いてお
り、スイッチング周波数を高くすると等価的に第１のチ
ョークコイルのインダクタンスが大きくなり、スイッチ
ング周波数を高くした場合のみに比較して、電解コンデ
ンサの電圧昇圧比を大きく変化させることが出来るよう
になる。この結果、特別に部品を追加せずに、入力電圧
が高い場合に、小さいスイッチング周波数の変化で電解
コンデンサの電圧昇圧比を小さくして、電解コンデン
サ、スイッチング素子などの一次側部品に耐圧の低い部
品の使用が可能になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】次に、本発明のスイッチング電源
装置の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。な
お、以下の文章及び図にあって従前の図１９と同一の構
成要素には同一の符合を付した。図１は本発明のスイッ
チング電源装置の第１実施形態の構成を示す回路図であ
り、図２は各部の電圧及び電流の波形図である。なお、
図１図中の制御回路（スイッチング制御回路２及び出力
電圧検出回路３）は、図２以降の図面中での記載を省略
した。図１及び図２において、この第１実施形態は基本
構成が他励式スイッチングレギュレータである。商用電
源（ＡＣ）などからの交流をＬＰＦ１ａを通じて、その
高域のノイズを除去して整流した入力電圧ｖｉを出力す
るブリッジ整流器１ｂと、この入力電圧ｖｉが入力され
て図２（ａ）に示す電圧ｖＬ１を発生し、かつ、図２
（ｂ）に示す電流ｉＬ１が流れるチョークコイルＬ１と
が設けられている。
装置の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。な
お、以下の文章及び図にあって従前の図１９と同一の構
成要素には同一の符合を付した。図１は本発明のスイッ
チング電源装置の第１実施形態の構成を示す回路図であ
り、図２は各部の電圧及び電流の波形図である。なお、
図１図中の制御回路（スイッチング制御回路２及び出力
電圧検出回路３）は、図２以降の図面中での記載を省略
した。図１及び図２において、この第１実施形態は基本
構成が他励式スイッチングレギュレータである。商用電
源（ＡＣ）などからの交流をＬＰＦ１ａを通じて、その
高域のノイズを除去して整流した入力電圧ｖｉを出力す
るブリッジ整流器１ｂと、この入力電圧ｖｉが入力され
て図２（ａ）に示す電圧ｖＬ１を発生し、かつ、図２
（ｂ）に示す電流ｉＬ１が流れるチョークコイルＬ１と
が設けられている。
【００２０】さらに、図２（ｄ）に示す電流ｉＤ１を出
力するダイオードＤ１を通じて一次巻線ＴＬ１の巻き始
め端に印加され、かつ、図２（ｈ）に示す電流ｉＴＬ１
が流れるトランスＴと、このトランスＴの一次巻線ＴＬ
１の巻き終わり端がドレインと接続され、かつ、ソース
が接地されてスイッチング動作し、図２（ｆ）に示す電
圧ｖＱ１が発生すると共に、図２（ｇ）に示す電流ｉＱ
１が流れる、スイッチング素子としての電界効果トラン
ジスタ（ＦＥＴ）Ｑ１とが設けられている。
力するダイオードＤ１を通じて一次巻線ＴＬ１の巻き始
め端に印加され、かつ、図２（ｈ）に示す電流ｉＴＬ１
が流れるトランスＴと、このトランスＴの一次巻線ＴＬ
１の巻き終わり端がドレインと接続され、かつ、ソース
が接地されてスイッチング動作し、図２（ｆ）に示す電
圧ｖＱ１が発生すると共に、図２（ｇ）に示す電流ｉＱ
１が流れる、スイッチング素子としての電界効果トラン
ジスタ（ＦＥＴ）Ｑ１とが設けられている。
【００２１】また、ＦＥＴＱ１のスイッチング動作によ
って、トランスＴの二次巻線ＴＬ２に交流電圧が誘起さ
れ、この交流電圧が印加されて整流するダイオードＤ
３，Ｄ４と、図２（ｉ）（ｊ）に示す電流ｉＤ３，ｉＤ
４を平滑化するコイルＬ２及び電解コンデンサＣ２を有
している。さらに、この平滑回路からの直流が供給さ
れ、その消費電流が変化し、軽負荷又は重負荷となる負
荷ＲＬと、この負荷ＲＬの供給電圧の変動を検出し、こ
の変動電圧をパルス幅制御回路２に入力し、電圧変動に
対応したスイッチング駆動信号をＦＥＴＱ１に供給して
出力電圧の一定化制御を行う出力電圧検出回路３とを有
している。
って、トランスＴの二次巻線ＴＬ２に交流電圧が誘起さ
れ、この交流電圧が印加されて整流するダイオードＤ
３，Ｄ４と、図２（ｉ）（ｊ）に示す電流ｉＤ３，ｉＤ
４を平滑化するコイルＬ２及び電解コンデンサＣ２を有
している。さらに、この平滑回路からの直流が供給さ
れ、その消費電流が変化し、軽負荷又は重負荷となる負
荷ＲＬと、この負荷ＲＬの供給電圧の変動を検出し、こ
の変動電圧をパルス幅制御回路２に入力し、電圧変動に
対応したスイッチング駆動信号をＦＥＴＱ１に供給して
出力電圧の一定化制御を行う出力電圧検出回路３とを有
している。
【００２２】また、この例では以降で詳細に説明するよ
うに、電力変換の動作を行う昇圧チョッパ部が設けられ
ている。この昇圧チョッパ部はＦＥＴＱ１、チョークコ
イルＬ１、ダイオードＤ１と共に、チョークコイルＬ１
の他端に、その一端が接続されて電圧ｖＬ３が発生す
る。トランスＴにおける三次巻線ＴＬ３と、また、三次
巻線ＴＬ３の他端に、アノードが接続され、かつ、トラ
ンスＴの一次巻線ＴＬ１の巻き終わり端とＦＥＴＱ１の
ドレインの接続点にカソードが接続されるダイオードＤ
２ａと、一次巻線ＴＬ１の巻き始め端と接地との間に接
続される電解コンデンサＣ１とが設けられる。
うに、電力変換の動作を行う昇圧チョッパ部が設けられ
ている。この昇圧チョッパ部はＦＥＴＱ１、チョークコ
イルＬ１、ダイオードＤ１と共に、チョークコイルＬ１
の他端に、その一端が接続されて電圧ｖＬ３が発生す
る。トランスＴにおける三次巻線ＴＬ３と、また、三次
巻線ＴＬ３の他端に、アノードが接続され、かつ、トラ
ンスＴの一次巻線ＴＬ１の巻き終わり端とＦＥＴＱ１の
ドレインの接続点にカソードが接続されるダイオードＤ
２ａと、一次巻線ＴＬ１の巻き始め端と接地との間に接
続される電解コンデンサＣ１とが設けられる。
【００２３】次に、この第１実施形態の動作について説
明する。図３は軽負荷又は重負荷時のスイッチング動作
を説明するための図であり、図４は軽負荷又は重負荷時
の導通角などを説明するための図である。また、図５
は、動作時の電流経路を説明するための回路図である。
図１から図５において、ＦＥＴＱ１のスイッチング動作
によってチョークコイルＬ１に流れる電流ｉＬ１が図４
に示すように不連続になるようにインダクタンス値を設
定する。また、負荷ＲＬの供給電圧を出力電圧検出回路
３で、例えば、抵抗器で分圧して変動を検出し、パルス
幅制御回路２に出力する。この変動電圧に対応したスイ
ッチング駆動信号をＦＥＴＱ１に供給して出力電圧の一
定化制御を行う。ＦＥＴＱ１のスイッチング動作におけ
る導通期間中に三次巻線ＴＬ３に発生する電圧ｖＬ３は
電解コンデンサＣ１の電圧ｖＣ１と、三次巻線ＴＬ３の
巻き数Ｎ３及び一次巻線ＴＬ１の巻き数Ｎ１とから次式
（２）で表される。
明する。図３は軽負荷又は重負荷時のスイッチング動作
を説明するための図であり、図４は軽負荷又は重負荷時
の導通角などを説明するための図である。また、図５
は、動作時の電流経路を説明するための回路図である。
図１から図５において、ＦＥＴＱ１のスイッチング動作
によってチョークコイルＬ１に流れる電流ｉＬ１が図４
に示すように不連続になるようにインダクタンス値を設
定する。また、負荷ＲＬの供給電圧を出力電圧検出回路
３で、例えば、抵抗器で分圧して変動を検出し、パルス
幅制御回路２に出力する。この変動電圧に対応したスイ
ッチング駆動信号をＦＥＴＱ１に供給して出力電圧の一
定化制御を行う。ＦＥＴＱ１のスイッチング動作におけ
る導通期間中に三次巻線ＴＬ３に発生する電圧ｖＬ３は
電解コンデンサＣ１の電圧ｖＣ１と、三次巻線ＴＬ３の
巻き数Ｎ３及び一次巻線ＴＬ１の巻き数Ｎ１とから次式
（２）で表される。
【００２４】 電圧ｖＬ３＝ｖＣ１×Ｎ３／Ｎ１ （２） ここで電圧ｖＬ３＜入力電圧ｖｉの導通期間に入力電流
が流れる。このときＦＥＴＱ１の導通期間では、チョー
クコイルＬ１にエネルギーを蓄積した図５に示す電流ｉ
１（ｉＬ１，ｉＬ３，ｉＤ２ａ，ｉＱ１）と、この電流
ｉ１に比例した図５に示す電流ｉ３と、負荷電流ｉ４
と、この負荷電流ｉ４に比例した電流ｉ２が流れる。Ｆ
ＥＴＱ１の非導通期間では、導通期間時にチョークコイ
ルＬ１に蓄積したエネルギーを電解コンデンサＣ１に供
給する電流ｉ５、及び、導通期間にコイルＬ２に蓄積し
たエネルギーを負荷ＲＬに供給する電流ｉ６が流れる。
が流れる。このときＦＥＴＱ１の導通期間では、チョー
クコイルＬ１にエネルギーを蓄積した図５に示す電流ｉ
１（ｉＬ１，ｉＬ３，ｉＤ２ａ，ｉＱ１）と、この電流
ｉ１に比例した図５に示す電流ｉ３と、負荷電流ｉ４
と、この負荷電流ｉ４に比例した電流ｉ２が流れる。Ｆ
ＥＴＱ１の非導通期間では、導通期間時にチョークコイ
ルＬ１に蓄積したエネルギーを電解コンデンサＣ１に供
給する電流ｉ５、及び、導通期間にコイルＬ２に蓄積し
たエネルギーを負荷ＲＬに供給する電流ｉ６が流れる。
【００２５】電圧ｖＬ３＞入力電圧ｖｉの期間では、入
力電流が流れなくなる。ＦＥＴＱ１の導通期間は、負荷
ＲＬに供給する電流ｉ４が流れ、さらに、電流ｉ４に比
例した電流ｉ２が流れる。ＦＥＴＱ１の非導通期間で
は、導通期間にコイルＬ２に蓄積したエネルギーを負荷
ＲＬに供給する電流ｉ６が流れる。ここで電解コンデン
サＣ１の充電はＦＥＴＱ１の導通期間中の電流ｉ３と、
ＦＥＴＱ１の非導通期間中の電流ｉ５で行われ、放電は
ＦＥＴＱ１の導通期間中の電流ｉ２で行われる。
力電流が流れなくなる。ＦＥＴＱ１の導通期間は、負荷
ＲＬに供給する電流ｉ４が流れ、さらに、電流ｉ４に比
例した電流ｉ２が流れる。ＦＥＴＱ１の非導通期間で
は、導通期間にコイルＬ２に蓄積したエネルギーを負荷
ＲＬに供給する電流ｉ６が流れる。ここで電解コンデン
サＣ１の充電はＦＥＴＱ１の導通期間中の電流ｉ３と、
ＦＥＴＱ１の非導通期間中の電流ｉ５で行われ、放電は
ＦＥＴＱ１の導通期間中の電流ｉ２で行われる。
【００２６】ここで負荷ＲＬに流れる電流が低減する軽
負荷時は、電解コンデンサＣ１から放電する電流ｉ２が
少なくなり、図１中に示す電圧ｖＣ１が高くなる。この
電圧ｖＣ１が高くなると電圧ｖＬ３が電圧ｖＣ１に比例
して高くなり、入力電流の通流時のＦＥＴＱ１の導通期
間のチョークコイルＬ１の電圧ｖＬ１（＝ｖｉ−ｖＬ
３）が低くなるため、図５中の電流ｉ１が減少する。こ
の電流ｉ１の減少によってＦＥＴＱ１の導通期間中にチ
ョークコイルＬ１に蓄積するエネルギーが小さくなる。
負荷時は、電解コンデンサＣ１から放電する電流ｉ２が
少なくなり、図１中に示す電圧ｖＣ１が高くなる。この
電圧ｖＣ１が高くなると電圧ｖＬ３が電圧ｖＣ１に比例
して高くなり、入力電流の通流時のＦＥＴＱ１の導通期
間のチョークコイルＬ１の電圧ｖＬ１（＝ｖｉ−ｖＬ
３）が低くなるため、図５中の電流ｉ１が減少する。こ
の電流ｉ１の減少によってＦＥＴＱ１の導通期間中にチ
ョークコイルＬ１に蓄積するエネルギーが小さくなる。
【００２７】したがって、電流ｉ５も減少し、かつ、こ
の電流ｉ５に比例した電流ｉ３が減少する。すなわち、
電解コンデンサＣ１に充電する電流ｉ３と電流ｉ５とが
低減し、電圧ｖＣ１が低くなるように帰還がかかる。ま
た、電圧ｖＣ１が高くなると、三次巻線ＴＬ３の電圧ｖ
Ｌ３が増加し、入力電圧ｖｉ＞電圧ｖＬ３の期間が少な
くなって、入力電流の導通期間が短くなるため、昇圧チ
ョッパ動作する期間が短くなり、これによっても電解コ
ンデンサＣ１の電圧ｖＣ１の上昇を抑制するように帰還
がかかる。
の電流ｉ５に比例した電流ｉ３が減少する。すなわち、
電解コンデンサＣ１に充電する電流ｉ３と電流ｉ５とが
低減し、電圧ｖＣ１が低くなるように帰還がかかる。ま
た、電圧ｖＣ１が高くなると、三次巻線ＴＬ３の電圧ｖ
Ｌ３が増加し、入力電圧ｖｉ＞電圧ｖＬ３の期間が少な
くなって、入力電流の導通期間が短くなるため、昇圧チ
ョッパ動作する期間が短くなり、これによっても電解コ
ンデンサＣ１の電圧ｖＣ１の上昇を抑制するように帰還
がかかる。
【００２８】次に、実際の回路例での動作について説明
する。図１に示す構成では、電解コンデンサＣ１の電圧
ｖＣ１は次式（３）を電圧ｖＣ１について解いた解とな
り、電解コンデンサＣ１の電圧ｖＣ１は負荷ＲＬの電流
が小さい軽負荷でも従来例に対して低い値になる。
する。図１に示す構成では、電解コンデンサＣ１の電圧
ｖＣ１は次式（３）を電圧ｖＣ１について解いた解とな
り、電解コンデンサＣ１の電圧ｖＣ１は負荷ＲＬの電流
が小さい軽負荷でも従来例に対して低い値になる。
【００２９】
【数２】
【００３０】図６は、この第１実施形態における電解コ
ンデンサＣ１の電圧Ｖｃ１と負荷電流との関係の一例を
示す特性図である。図６において、電解コンデンサＣ１
の電圧Ｖｃ１と負荷電流との関係は四角（□）でプロッ
トした曲線のようになる。この例は、従来例と同様にト
ランスＴの一次巻線ＴＬ１の巻数Ｎ１を３４ターン
（Ｔ）、二次巻線ＴＬ２の巻数Ｎ２を４Ｔとし、かつ、
入力電圧Ｖｉが直流（ＤＣ）１００Ｖ、出力電圧Ｖｏが
５Ｖの場合である。さらに、トランスＴの三次巻線ＴＬ
３の巻数Ｎ３を１４Ｔ、チョークコイルＬ１のインダク
タンスを１０μＨとして、負荷電流Ｉｏが２０アンペア
（Ａ）の場合に、電解コンデンサＣ１の電圧ｖＣ１が図
２１に示す従来例と等しくなるようにした場合であり、
図６に示すように電解コンデンサＣ１の電圧ｖＣ１は負
荷ＲＬの電流Ｉｏが少なくなった場合に、従前の図２１
に示す従来例よりも低い電圧になっている。
ンデンサＣ１の電圧Ｖｃ１と負荷電流との関係の一例を
示す特性図である。図６において、電解コンデンサＣ１
の電圧Ｖｃ１と負荷電流との関係は四角（□）でプロッ
トした曲線のようになる。この例は、従来例と同様にト
ランスＴの一次巻線ＴＬ１の巻数Ｎ１を３４ターン
（Ｔ）、二次巻線ＴＬ２の巻数Ｎ２を４Ｔとし、かつ、
入力電圧Ｖｉが直流（ＤＣ）１００Ｖ、出力電圧Ｖｏが
５Ｖの場合である。さらに、トランスＴの三次巻線ＴＬ
３の巻数Ｎ３を１４Ｔ、チョークコイルＬ１のインダク
タンスを１０μＨとして、負荷電流Ｉｏが２０アンペア
（Ａ）の場合に、電解コンデンサＣ１の電圧ｖＣ１が図
２１に示す従来例と等しくなるようにした場合であり、
図６に示すように電解コンデンサＣ１の電圧ｖＣ１は負
荷ＲＬの電流Ｉｏが少なくなった場合に、従前の図２１
に示す従来例よりも低い電圧になっている。
【００３１】このようにして、負荷ＲＬが軽いときでも
電解コンデンサＣ１の電圧ｖＣ１の上昇を抑えることが
出来る。この結果、電解コンデンサＣ１や、その周辺回
路に高耐圧の部品を使用する必要がなくなり、小型化、
コスト低減が可能になる。図７は第２実施形態の構成を
示す回路図である。図７において、この第２実施形態
は、図１に示す第１実施形態と基本的に同様の構成かつ
等価的に等しい回路である。この第２実施形態では、従
来の回路構成のままで、中間タップを設けたトランスＴ
２の一次巻線ＴＬ１ａを用いるのみで良くなる。すなわ
ち、三次巻線ＴＬ３が不要になり、その回路基板上の構
成が簡素化され、かつ、小型化できる利点がある。
電解コンデンサＣ１の電圧ｖＣ１の上昇を抑えることが
出来る。この結果、電解コンデンサＣ１や、その周辺回
路に高耐圧の部品を使用する必要がなくなり、小型化、
コスト低減が可能になる。図７は第２実施形態の構成を
示す回路図である。図７において、この第２実施形態
は、図１に示す第１実施形態と基本的に同様の構成かつ
等価的に等しい回路である。この第２実施形態では、従
来の回路構成のままで、中間タップを設けたトランスＴ
２の一次巻線ＴＬ１ａを用いるのみで良くなる。すなわ
ち、三次巻線ＴＬ３が不要になり、その回路基板上の構
成が簡素化され、かつ、小型化できる利点がある。
【００３２】図８は第３実施形態の構成を示す回路図で
ある。図８において、この例は、中間タップを設けたチ
ョークコイルＬ１ａを用い、この中間タップにダイオー
ドＤ１のアノードを接続している。この第３実施形態で
は、ＦＥＴＱ１の導通期間中には一次巻線ＴＬ１ａのイ
ンダクタンスが大きくなり、また、ＦＥＴＱ１の非導通
期間中には一次巻線ＴＬ１ａのインダクタンスが小さく
なる。この結果、チョークコイルＬ１の電流ｉＬ１を不
連続にするためのインダクタンスの上限が大きくなり、
前記（２）式により、その入力電圧ｖｉに対する電解コ
ンデンサＣ１の電圧昇圧比を小さく出来るようになる。
この他の動作は第１実施形態と同様である。
ある。図８において、この例は、中間タップを設けたチ
ョークコイルＬ１ａを用い、この中間タップにダイオー
ドＤ１のアノードを接続している。この第３実施形態で
は、ＦＥＴＱ１の導通期間中には一次巻線ＴＬ１ａのイ
ンダクタンスが大きくなり、また、ＦＥＴＱ１の非導通
期間中には一次巻線ＴＬ１ａのインダクタンスが小さく
なる。この結果、チョークコイルＬ１の電流ｉＬ１を不
連続にするためのインダクタンスの上限が大きくなり、
前記（２）式により、その入力電圧ｖｉに対する電解コ
ンデンサＣ１の電圧昇圧比を小さく出来るようになる。
この他の動作は第１実施形態と同様である。
【００３３】図９は第４実施形態の構成を示す回路図で
ある。図９において、この例は、交流（ＡＣ）電源から
の供給電圧が、例えば、１００Ｖから２００Ｖまで連続
可変した場合、この１００Ｖ，２００Ｖで動作を自動的
に切り替えている。ここでは二つの中間タップを設けた
トランスＴ３の一次巻線ＴＬ１ｂの一方の中間タップと
チョークコイルＬ１とダイオードＤ１の接続点との間
に、ダイオードＤ２を接続する。また、チョークコイル
Ｌ１とダイオードＤ１の接続点と他方の中間タップとの
間にスイッチＳＷ２とダイオードＤ５を直列接続して設
けている。
ある。図９において、この例は、交流（ＡＣ）電源から
の供給電圧が、例えば、１００Ｖから２００Ｖまで連続
可変した場合、この１００Ｖ，２００Ｖで動作を自動的
に切り替えている。ここでは二つの中間タップを設けた
トランスＴ３の一次巻線ＴＬ１ｂの一方の中間タップと
チョークコイルＬ１とダイオードＤ１の接続点との間
に、ダイオードＤ２を接続する。また、チョークコイル
Ｌ１とダイオードＤ１の接続点と他方の中間タップとの
間にスイッチＳＷ２とダイオードＤ５を直列接続して設
けている。
【００３４】この第４実施形態では、ブリッジ整流器１
ｂの出力電圧を電圧検出制御回路５で検出して、ＡＣ電
源からの供給電圧が、例えば、１００Ｖ又は２００Ｖで
あるかを判別し、１００Ｖの場合はスイッチＳＷ２の可
動接点を駆動の導通に設定する。また、２００Ｖの場合
はスイッチＳＷ２の可動接点を非駆動して非導通に設定
する。すなわち、スイッチオン期間のチョークコイルＬ
１にかかる電圧を変更して電解コンデンサＣ１の電圧昇
圧比を入力電圧ｖｉに対応させるようにしている。
ｂの出力電圧を電圧検出制御回路５で検出して、ＡＣ電
源からの供給電圧が、例えば、１００Ｖ又は２００Ｖで
あるかを判別し、１００Ｖの場合はスイッチＳＷ２の可
動接点を駆動の導通に設定する。また、２００Ｖの場合
はスイッチＳＷ２の可動接点を非駆動して非導通に設定
する。すなわち、スイッチオン期間のチョークコイルＬ
１にかかる電圧を変更して電解コンデンサＣ１の電圧昇
圧比を入力電圧ｖｉに対応させるようにしている。
【００３５】図１０は第５実施形態の構成を示す回路図
である。図１０において、この例は、中間タップを設け
たチョークコイルＬ１ａと、中間タップを設けたトラン
スＴ２を用いている。チョークコイルＬ１ａの中間タッ
プと一次巻線ＴＬ１ａの巻き始め端との間にダイオード
Ｄ６が接続されている。また、チョークコイルＬ１ａの
他端と一次巻線ＴＬ１ａの巻き始め端との間にスイッチ
ＳＷ３とダイオードＤ線ＴＬ１ａの中間タップとの間に
スイッチＳＷ２とダイオードＤ２ａが直列接続されてい
る。さらに、チョークコイルＬ１ａの他端と一次巻線Ｔ
Ｌ１ａの別の中間タップとの間にダイオードＤ２ｂが接
続されている。
である。図１０において、この例は、中間タップを設け
たチョークコイルＬ１ａと、中間タップを設けたトラン
スＴ２を用いている。チョークコイルＬ１ａの中間タッ
プと一次巻線ＴＬ１ａの巻き始め端との間にダイオード
Ｄ６が接続されている。また、チョークコイルＬ１ａの
他端と一次巻線ＴＬ１ａの巻き始め端との間にスイッチ
ＳＷ３とダイオードＤ線ＴＬ１ａの中間タップとの間に
スイッチＳＷ２とダイオードＤ２ａが直列接続されてい
る。さらに、チョークコイルＬ１ａの他端と一次巻線Ｔ
Ｌ１ａの別の中間タップとの間にダイオードＤ２ｂが接
続されている。
【００３６】この第５実施形態では、ブリッジ整流器１
ｂの出力電圧（入力電圧ｖｉ）を電圧検出制御回路５で
検出して、スイッチＳＷ２，ＳＷ３を切り替え、電解コ
ンデンサＣ１の電圧昇圧比をＡＣ電源からの電圧（入力
電圧ｖｉ）に対応させている。図１１は第６実施形態の
構成を示す回路図である。図１１において、この例は、
中間タップを設けたチョークコイルＬ１ａと、二つの中
間タップを設けたトランスＴ３を用いている。チョーク
コイルＬ１ａの中間タップと一次巻線ＴＬ１ｂの巻き始
め端との間にダイオードＤ６が接続されている。また、
チョークコイルＬ１ｂの他端と一次巻線ＴＬ１ｂの一方
の中間タップとの間にダイオードＤ１が接続されてい
る。チョークコイルＬ１ａの中間タップと一次巻線ＴＬ
１ｂの他方の中間タップとの間にスイッチＳＷ２とダイ
オードＤ５が直列接続されている。
ｂの出力電圧（入力電圧ｖｉ）を電圧検出制御回路５で
検出して、スイッチＳＷ２，ＳＷ３を切り替え、電解コ
ンデンサＣ１の電圧昇圧比をＡＣ電源からの電圧（入力
電圧ｖｉ）に対応させている。図１１は第６実施形態の
構成を示す回路図である。図１１において、この例は、
中間タップを設けたチョークコイルＬ１ａと、二つの中
間タップを設けたトランスＴ３を用いている。チョーク
コイルＬ１ａの中間タップと一次巻線ＴＬ１ｂの巻き始
め端との間にダイオードＤ６が接続されている。また、
チョークコイルＬ１ｂの他端と一次巻線ＴＬ１ｂの一方
の中間タップとの間にダイオードＤ１が接続されてい
る。チョークコイルＬ１ａの中間タップと一次巻線ＴＬ
１ｂの他方の中間タップとの間にスイッチＳＷ２とダイ
オードＤ５が直列接続されている。
【００３７】この第６実施形態では、ブリッジ整流器１
ｂの出力電圧を電圧検出制御回路５で検出して、スイッ
チＳＷ２を切り替え、電解コンデンサＣ１の電圧昇圧比
をＡＣ電源からの供給電圧（入力電圧ｖｉ）に対応させ
ている。図１２は第７実施形態の構成を示す回路図であ
る。図１２において、この例は、フライバックコンバー
タを用いた例であり、ＦＥＴＱ１の同通時にトランスＴ
４の一次コイルＴＬ１ｃにエネルギーを蓄積し、ＦＥＴ
Ｑ１の非同通時にエネルギーを二次コイルＴＬ２ａに導
出する。なお、昇圧チョッパ部の動作は、第１実施形態
などと同様であり、その利点も同じである。
ｂの出力電圧を電圧検出制御回路５で検出して、スイッ
チＳＷ２を切り替え、電解コンデンサＣ１の電圧昇圧比
をＡＣ電源からの供給電圧（入力電圧ｖｉ）に対応させ
ている。図１２は第７実施形態の構成を示す回路図であ
る。図１２において、この例は、フライバックコンバー
タを用いた例であり、ＦＥＴＱ１の同通時にトランスＴ
４の一次コイルＴＬ１ｃにエネルギーを蓄積し、ＦＥＴ
Ｑ１の非同通時にエネルギーを二次コイルＴＬ２ａに導
出する。なお、昇圧チョッパ部の動作は、第１実施形態
などと同様であり、その利点も同じである。
【００３８】図１３は第８実施形態の構成を示す回路図
である。図１３において、この例は第１のチョークコイ
ルＬ１と第２のダイオードＤ２ａのアノードとの間に可
変インダクタンス素子Ｚ１が接続されており、かつ、入
力電圧を検出して、この検出値に応じた周波数制御信号
をＰＷＭ制御回路２へ出力する電圧検出制御部１０が設
けられている。この電圧検出制御部１０は入力電圧検出
回路１０ａとＰＦＭ制御回路１０ｂとからなる。また可
変インダクタンス素子Ｚ１は、例えば、可飽和インダク
タを用いる。この第８実施形態では、スイッチング周波
数が図１４（ａ）に示すように高い場合と、図１４
（ｂ）に示すように低い場合とに変化すると第１のチョ
ークコイルＬ１に、可飽和インダクタンス素子Ｚ１が飽
和した点から電流が流れる波形になる。すなわち、スイ
ッチング周波数を高くすると等価的に第１のチョークコ
イルＬ１のインダクタンスが大きくなり、スイッチング
周波数を高くした場合のみに比較して、電解コンデンサ
Ｃ１の電圧昇圧比を大きく変化させることが出来るよう
になる。
である。図１３において、この例は第１のチョークコイ
ルＬ１と第２のダイオードＤ２ａのアノードとの間に可
変インダクタンス素子Ｚ１が接続されており、かつ、入
力電圧を検出して、この検出値に応じた周波数制御信号
をＰＷＭ制御回路２へ出力する電圧検出制御部１０が設
けられている。この電圧検出制御部１０は入力電圧検出
回路１０ａとＰＦＭ制御回路１０ｂとからなる。また可
変インダクタンス素子Ｚ１は、例えば、可飽和インダク
タを用いる。この第８実施形態では、スイッチング周波
数が図１４（ａ）に示すように高い場合と、図１４
（ｂ）に示すように低い場合とに変化すると第１のチョ
ークコイルＬ１に、可飽和インダクタンス素子Ｚ１が飽
和した点から電流が流れる波形になる。すなわち、スイ
ッチング周波数を高くすると等価的に第１のチョークコ
イルＬ１のインダクタンスが大きくなり、スイッチング
周波数を高くした場合のみに比較して、電解コンデンサ
Ｃ１の電圧昇圧比を大きく変化させることが出来るよう
になる。
【００３９】図１５は第９実施形態の構成を示す回路図
である。図１５において、この例はブリッジ接続された
ダイオード１ｂの直流端と第１のチョークコイルＬ１と
の間に可変インダクタンス素子Ｚ２が接続されており、
かつ、入力電圧を検出して、この検出値に応じた周波数
制御信号をＰＷＭ制御回路２へ出力する電圧検出制御部
１０を有している。この電圧検出制御部１０は入力電圧
検出回路１０ａとＰＦＭ制御回路１０ｂとからなり、可
変インダクタンス素子Ｚ２は、例えば、可飽和インダク
タを用いる。ここでの動作は図１３に示す第８実施形態
と基本的に同様である。
である。図１５において、この例はブリッジ接続された
ダイオード１ｂの直流端と第１のチョークコイルＬ１と
の間に可変インダクタンス素子Ｚ２が接続されており、
かつ、入力電圧を検出して、この検出値に応じた周波数
制御信号をＰＷＭ制御回路２へ出力する電圧検出制御部
１０を有している。この電圧検出制御部１０は入力電圧
検出回路１０ａとＰＦＭ制御回路１０ｂとからなり、可
変インダクタンス素子Ｚ２は、例えば、可飽和インダク
タを用いる。ここでの動作は図１３に示す第８実施形態
と基本的に同様である。
【００４０】図１６は第１０実施形態の構成を示す回路
図である。図１６において、この例は入力電圧を検出し
て、この検出値に応じた周波数制御信号をＰＷＭ制御回
路２へ出力する電圧検出制御部１０が設けられている。
かつ、第１のチョークコイルＬ１に、図１７に示すよう
に断面積に対して部分的にギャップＧを設けたコアを用
いている。電圧検出制御部１０は入力電圧検出回路１０
ａとＰＦＭ制御回路１０ｂとからなる。
図である。図１６において、この例は入力電圧を検出し
て、この検出値に応じた周波数制御信号をＰＷＭ制御回
路２へ出力する電圧検出制御部１０が設けられている。
かつ、第１のチョークコイルＬ１に、図１７に示すよう
に断面積に対して部分的にギャップＧを設けたコアを用
いている。電圧検出制御部１０は入力電圧検出回路１０
ａとＰＦＭ制御回路１０ｂとからなる。
【００４１】ここでスイッチング周波数が図１８（ａ）
に示すように高い場合と、図１８（ｂ）に示すように低
い場合とに変化すると、第１のチョークコイルＬ１に、
コアの部分飽和点から大きな電流が流れる過渡波形にな
る。ここでの作用は図１３に示す第８実施形態と基本的
に同様である。
に示すように高い場合と、図１８（ｂ）に示すように低
い場合とに変化すると、第１のチョークコイルＬ１に、
コアの部分飽和点から大きな電流が流れる過渡波形にな
る。ここでの作用は図１３に示す第８実施形態と基本的
に同様である。
【００４２】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のスイッチング電源装置によれば、軽負荷の際に、コン
デンサの電圧が高くなろうとすると、入力電流の導通角
が小さくなって、昇圧チョッパ動作する期間が短くな
り、かつ、第１のチョークコイルに加わる電圧が低下し
て、蓄積エネルギーが減少する。
のスイッチング電源装置によれば、軽負荷の際に、コン
デンサの電圧が高くなろうとすると、入力電流の導通角
が小さくなって、昇圧チョッパ動作する期間が短くな
り、かつ、第１のチョークコイルに加わる電圧が低下し
て、蓄積エネルギーが減少する。
【００４３】この結果、コンデンサの充電量が低減し
て、その電圧上昇を抑えるように帰還がかかるため、コ
ンデンサの電圧増加量を小さく抑えることが出来る。こ
れによって、コンデンサを含む周辺回路に高耐圧の部品
を使用する必要がなくなり、小型化、コスト低減が可能
になる。また、第１のチョークコイルとトランスの一次
巻線の複数の中間タップとの間に設けられる複数のダイ
オードとの接続を制御信号で選択的に接続又は非接続に
して、最適な入力電流の導通角及び第１のチョークコイ
ルに加わる電圧を最適な値に設定しているため、幅広い
入力交流電圧に対応させることが出来る。この結果、ス
イッチング電源装置を多種の電子装置に用いることが出
来るようになり、汎用性が向上する。
て、その電圧上昇を抑えるように帰還がかかるため、コ
ンデンサの電圧増加量を小さく抑えることが出来る。こ
れによって、コンデンサを含む周辺回路に高耐圧の部品
を使用する必要がなくなり、小型化、コスト低減が可能
になる。また、第１のチョークコイルとトランスの一次
巻線の複数の中間タップとの間に設けられる複数のダイ
オードとの接続を制御信号で選択的に接続又は非接続に
して、最適な入力電流の導通角及び第１のチョークコイ
ルに加わる電圧を最適な値に設定しているため、幅広い
入力交流電圧に対応させることが出来る。この結果、ス
イッチング電源装置を多種の電子装置に用いることが出
来るようになり、汎用性が向上する。
【００４４】さらに、周波数可変制御を行うと共に、可
変インピーダンス素子を備え、かつ、断面積に対して部
分的なギャップを備えたコアで第１のチョークコイルを
用いており、スイッチング周波数を高くすると等価的に
第１のチョークコイルのインダクタンスが大きくなり、
スイッチング周波数を高くした場合のみに比較して、電
解コンデンサの電圧昇圧比を大きく変化させることがで
き、特別に部品を追加せずに、入力電圧が高い場合に、
小さいスイッチング周波数の変化で電解コンデンサの電
圧昇圧比を小さくして、電解コンデンサ、スイッチング
素子などの一次側部品に耐圧の低い部品が使用できるよ
うになる。
変インピーダンス素子を備え、かつ、断面積に対して部
分的なギャップを備えたコアで第１のチョークコイルを
用いており、スイッチング周波数を高くすると等価的に
第１のチョークコイルのインダクタンスが大きくなり、
スイッチング周波数を高くした場合のみに比較して、電
解コンデンサの電圧昇圧比を大きく変化させることがで
き、特別に部品を追加せずに、入力電圧が高い場合に、
小さいスイッチング周波数の変化で電解コンデンサの電
圧昇圧比を小さくして、電解コンデンサ、スイッチング
素子などの一次側部品に耐圧の低い部品が使用できるよ
うになる。
【図１】本発明のスイッチング電源装置の第１実施形態
の構成を示す回路図
の構成を示す回路図
【図２】図１の第１実施形態における各部の電圧及び電
流の波形図
流の波形図
【図３】図１の第１実施形態における軽負荷又は重負荷
時の導通角などを説明するための図
時の導通角などを説明するための図
【図４】図１の第１実施形態における軽負荷又は重負荷
時のスイッチング動作を説明するための図
時のスイッチング動作を説明するための図
【図５】図１の第１実施形態における動作時の電流経路
を説明するための回路図
を説明するための回路図
【図６】図１の第１実施形態における電解コンデンサの
電圧と負荷の電流の関係を示す特性図
電圧と負荷の電流の関係を示す特性図
【図７】本発明の第２実施形態の構成を示す回路図
【図８】本発明の第３実施形態の構成を示す回路図
【図９】本発明の第４実施形態の構成を示す回路図
【図１０】本発明の第５実施形態の構成を示す回路図
【図１１】本発明の第６実施形態の構成を示す回路図
【図１２】本発明の第７実施形態の構成を示す回路図
【図１３】本発明の第８実施形態の構成を示す回路図
【図１４】第８実施形態での第１のチョークコイルを流
れる電流波形図
れる電流波形図
【図１５】本発明の第９実施形態の構成を示す回路図
【図１６】本発明の第１０実施形態の構成を示す回路図
【図１７】第１０実施形態における第１のチョークコイ
ルのコアの形状を示す斜視図
ルのコアの形状を示す斜視図
【図１８】第１０実施形態での第１のチョークコイルを
流れる電流波形図
流れる電流波形図
【図１９】従来のスイッチング電源装置の構成を示す回
路図
路図
【図２０】従来例の動作における電圧及び電流波形を説
明するための図
明するための図
【図２１】従来例にあって電解コンデンサの電圧と負荷
電流との関係の一例を示す特性図
電流との関係の一例を示す特性図
１ａ：ローパスフィルタ １ｂ：ブリッジ整流器 ２：スイッチング制御回路 ５：電圧検出制御回路 １０：電圧検出制御部 １０ａ：入力電圧検出回路 １０ｂ：ＰＦＭ制御回路 Ｃ１：電解コンデンサ Ｄ１，Ｄ２ａ，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５：ダイオード Ｌ１，Ｌ１ａ，Ｌ２：チョークコイル ＴＬ３：三次巻線 Ｑ１：ＦＥＴ ＲＬ：負荷 ＳＷ２，ＳＷ３：スイッチ Ｔ，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４：トランス ＴＬ１，ＴＬ１ａ，ＴＬ１ｂ：一次巻線 ＴＬ２：二次巻線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０２Ｍ 7/06 Ｈ０２Ｍ 7/06 Ｆ (56)参考文献 特開 平７−23560（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−141540（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−261543（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−99775（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−21360（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−217537（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−15967（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02M 7/00 - 7/40 H02M 3/00 - 3/44
Claims (6)
- 【請求項１】商用交流電源をブリッジ接続されたダイオ
ードで整流し、その直流出力をコンデンサで平滑し、こ
の平滑された直流電圧をトランスの一次巻線を介してス
イッチング素子でチョッピングし、トランスの二次巻線
に発生する交流電圧を整流平滑して直流電圧を出力する
スイッチング電源装置に於いて、 前記ブリッジ接続されたダイオードの直流出力端と前記
トランスの一次巻線とスイッチング素子との接続点の間
に、第１のチョークコイルとトランスの三次巻線と第１
のダイオードが直列接続されて設けられ、前記第１のチ
ョークコイルとトランスの三次巻線の接続点に第２のダ
イオードのアノードを接続し、第２のダイオードのカソ
ードを前記コンデンサとトランスの一次巻線の接続点に
接続することを特徴とするスイッチング電源装置。 - 【請求項２】商用交流電源をブリッジ接続されたダイオ
ードで整流し、その直流出力をコンデンサで平滑し、こ
の平滑された直流電圧をトランスの一次巻線を介してス
イッチング素子でチョッピングし、トランスの二次巻線
に発生する交流電圧を整流平滑して直流電圧を出力する
スイッチング電源装置に於いて、 前記ブリッジ接続されたダイオードの直流出力端と前記
トランスの一次巻線の中間タップの間に、第１のチョー
クコイルと第１のダイオードが直列接続されて設けら
れ、前記第１のチョークコイルと第１のダイオードの接
続点に第２のダイオードのアノードを接続し、第２のダ
イオードのカソードを前記コンデンサとトランスの一次
巻線の接続点に接続することを特徴とするスイッチング
電源装置。 - 【請求項３】商用交流電源をブリッジ接続されたダイオ
ードで整流し、その直流出力をコンデンサで平滑し、こ
の平滑された直流電圧をトランスの一次巻線を介してス
イッチング素子でチョッピングし、トランスの二次巻線
に発生する交流電圧を整流平滑して直流電圧を出力する
スイッチング電源装置に於いて、 前記ブリッジ接続されたダイオードの直流出力端と前記
トランスの一次巻線の中間タップの間に、第１のチョー
クコイルと第１のダイオードが直列接続されて設けら
れ、前記第１のチョークコイルの中間タップに第２のダ
イオードのアノードを接続し、第２のダイオードのカソ
ードを前記コンデンサとトランスの一次巻線の接続点に
接続することを特徴とするスイッチング電源装置。 - 【請求項４】請求項２又は３記載のスイッチング電源装
置に於いて、 商用交流電源の電圧値を検出し、制御信号を出力する電
圧検出制御部と、 第１のチョークコイルの一端又は、その中間タップとト
ランスの一次巻線の複数の中間タップとの間に接続され
る複数のダイオードを前記電圧検出制御部からの制御信
号で選択的に接続又は非接続にする切換部と、 を備えることを特徴とするスイッチング電源装置。 - 【請求項５】請求項２又は３記載のスイッチング電源装
置に於いて、 商用交流電源の電圧値を検出して、周波数可変制御信号
を出力する電圧検出制御部と、第１のチョークコイルの
一端と第２のダイオードのアノードとの間、又は、ブリ
ッジ接続されたダイオードの直流出力端と第１のチョー
クコイルの間に接続される可変インピーダンス素子とを
備えることを特徴とするスイッチング電源装置。 - 【請求項６】請求項２又は３記載のスイッチング電源装
置に於いて、 商用交流電源の電圧値を検出して、周波数可変制御信号
を出力する電圧検出制御部と、断面積に対して部分的に
ギャップを備えるコアを用いた第１のチョークコイルと
を有することを特徴とするスイッチング電源装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP7245921A JP3038304B2 (ja) | 1995-08-11 | 1995-09-25 | スイッチング電源装置 |
Applications Claiming Priority (3)
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| JP20542595 | 1995-08-11 | ||
| JP7-205425 | 1995-08-11 | ||
| JP7245921A JP3038304B2 (ja) | 1995-08-11 | 1995-09-25 | スイッチング電源装置 |
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Family Applications (1)
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| CN108111039B (zh) * | 2016-11-25 | 2019-09-13 | 南京航空航天大学 | 一种抑制输入低频纹波的高效率微型光伏并网逆变器 |
| CN113726141B (zh) * | 2021-08-17 | 2022-10-28 | 上海军陶科技股份有限公司 | 一种变换器的抗掉电电路 |
-
1995
- 1995-09-25 JP JP7245921A patent/JP3038304B2/ja not_active Expired - Fee Related
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