JP3469566B2 - スイッチング電源装置 - Google Patents

スイッチング電源装置

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JP3469566B2
JP3469566B2 JP2001258403A JP2001258403A JP3469566B2 JP 3469566 B2 JP3469566 B2 JP 3469566B2 JP 2001258403 A JP2001258403 A JP 2001258403A JP 2001258403 A JP2001258403 A JP 2001258403A JP 3469566 B2 JP3469566 B2 JP 3469566B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はスイッチング電源装
置に関し、特に、マグアンプ制御回路を有するスイッチ
ング電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のスイッチング電源装置では、2次
側の出力電圧を1次側にフィードバックさせ、1次側の
出力電圧をPWM制御することにより、出力電圧の安定
化を図ることが行われている。
【0003】一方、異なる電圧(例えば、5V、10
V、…等)を出力する多出力電源では、各出力電圧を個
別に安定化させるために、マグアンプ制御回路が用いら
れている。このマグアンプ制御回路では、出力電圧の制
御が2次側で行われるため、多出力電源の各出力電圧を
個別に安定化させるのに適している。
【0004】図5は、従来のフォワードマグアンプ方式
スイッチング電源装置の構成を示す回路図である。図5
において、トランスT2の1次側には巻線N0が設けら
れ、トランスT2の2次側には巻線N1、N2が設けら
れている。
【0005】巻線N1に誘起された交流電圧は、整流ダ
イオードD11、フライホイールダイオードD12、平
滑コイルL11および平滑コンデンサC11で平滑化さ
れて、直流出力電圧Vo1として出力される。ここで、
出力電圧Vo1は、トランスT1の1次側の巻線N0に
直列接続されたトランジスタQ11のベースにフィード
バックされ、トランジスタQ11をPWM制御すること
により、出力電圧Vo1の安定化が図られている。
【0006】一方、巻線N2に誘起された交流電圧は、
整流ダイオードD13、フライホイールダイオードD1
4、平滑コイルL12および平滑コンデンサC12で平
滑化されて、直流出力電圧Vo2として出力される。
【0007】ここで、出力電圧Vo2の安定化を出力電
圧Vo1とは別個に行うために、可飽和リアクトルLS
3を用いたマグアンプ制御回路によるPWM制御が行わ
れている。このマグアンプ制御回路では、出力電圧Vo
2が可変抵抗R22を介してオペアンプOP4の+端子
に入力され、オペアンプOP4の−端子にはツェナーダ
イオードZD1で発生された基準電圧Vrefが供給さ
れ、オペアンプOP4において両電圧が比較される。そ
して、オペアンプOP4から出力される制御電流Imが
抵抗R23、ダイオードD15を介して、可飽和リアク
トルLS3とダイオードD13の接点に供給される。な
お、抵抗R21はツェナーダイオードZD1の電流供給
抵抗である。
【0008】可飽和リアクトルLS3とダイオードD1
3の接点が負電位になると、可飽和リアクトルLS3に
向かってオペアンプOP4からダイオードD15を介し
て制御電流Imが流れ、この制御電流Imの大きさに対
応した可飽和リアクトルLS3の磁束のリセットが行わ
れる。この磁束のリセットが行われると、可飽和リアク
トルLS3は飽和状態から非飽和状態になる。
【0009】可飽和リアクトルLS3が非飽和状態にな
ると、可飽和リアクトルLS3のインダクタンスが大き
くなり、次の時刻に巻線N2から可飽和リアクトルLS
3に正方向に電圧Eが印加されても、磁束のリセット量
ΔΦに対応した時間ΔTだけ遅れて電流が流れ始める。
ここで、磁束(ΔΦ)=電圧時間積(時間ΔT×面積
E)の関係より、ΔT=ΔΦ/Eとなり、磁束のリセッ
ト量ΔΦを制御することにより、トランスT2の巻線N
2を流れるパルス電流のパルス幅を変化させる。これに
より、2次側でPWM制御できる。
【0010】図6は、従来のプッシュプルマグアンプ方
式スイッチング電源装置の構成を示す回路図である。図
6において、トランスT1の1次側には巻線N0が設け
られるとともに、トランスT1の2次側には巻線N1〜
N4が設けられている。ここで、トランスT1の1次側
巻線N0の接続されるトランジスタF2、F3とトラン
ジスタF1、F4を交互にオン・オフさせることによ
り、トランスT1の巻線N0に流れる電流の正負を交互
に切り替えることができる。なお、コンデンサC0はト
ランスT1の飽和防止用コンデンサである。
【0011】一方、二次側の巻線N3、N4に誘起され
た交流電圧は、整流ダイオードD21、D22で全波整
流され、平滑コイルL21および平滑コンデンサC21
で平滑化されて、抵抗R31に直流電圧(例えば5V)
が出力される。
【0012】また、二次側の巻線N1、N2に誘起され
た交流電圧は、整流ダイオードD1、D2で全波整流さ
れ、平滑コイルL1および平滑コンデンサC1で平滑化
されて、抵抗R42に直流電圧(例えば10V)が出力
される。ここで、抵抗R42に掛かる出力電圧の安定化
を図るために、可飽和リアクトルLS1、LS2を用い
たマグアンプ制御回路のPWM制御が行われる。
【0013】このマグアンプ制御回路では、抵抗42と
並列接続される抵抗R41を介して、トランジスタQ1
2が接続され、このトランジスタQ12から出力される
制御電流Imが抵抗R43、ダイオードD3、D4を介
して、可飽和リアクトルLS1、LS2とダイオードD
1、D2の接点d1、d2へと流れる構成となってい
る。ただし、トランジスタQ12のON/OFF制御す
るオペアンプ等は図6から省略されている。そして、上
記各接点d1、d2が負電位となる期間に可飽和リアク
トルLS1、LS2の磁束のリセットを行うことによ
り、トランスT1の巻線N1、N2に流れるパルス電流
のパルス幅を変化させて、出力電圧の安定化制御が行わ
れる。
【0014】このプッシュプルマグアンプ方式スイッチ
ング電源装置では、トランジスタF1〜F4で構成され
るフェイズシフトフルブリッジ回路を1次側回路に用い
ることにより、低ノイズ化を図ることが可能となる。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、可飽和
リアクトルLS1、LS2の電圧VS1、VS2は、制
御電流Imの大きさだけに依存するのではなく、可飽和
リアクトルLS1、LS2の保磁力Hc1、Hc2にも
依存する。このため、可飽和リアクトルLS1、LS2
の保磁力Hc1、Hc2が異なると、可飽和リアクトル
LS1、LS2に流れる電流が同じであっても、ダイオ
ードD1、D2に流れる電流のオン幅が異なるようにな
る。
【0016】この結果、プッシュ時とプル時で電流バラ
ンスが崩れ、トランスT1の飽和防止用コンデンサC0
が電流の差分だけ直流バイアスされる。このため、トラ
ンスT1のプッシュ時とプル時での電圧時間積がアンバ
ランスとなり、トランスT1が飽和するという問題があ
った。
【0017】また、従来のマグアンプ制御回路では、基
準電圧Vrefが外部回路から供給されている場合、出
力電圧の低ノイズ化を図るためのコモンモードチョーク
を出力線路に挿入すると、基準電圧Vrefのグランド
レファレンスを分離する必要がある。このため、従来の
回路ではそのままコモンモードチョークを出力線路に挿
入することができず、出力電圧の低ノイズ化が困難だっ
た。
【0018】さらに、出力電圧と基準電圧Vrefとの
比較結果に基づいて可飽和リアクトルのリセット量を制
御するだけでは、出力電圧制御の安定性が悪いという問
題もあった。
【0019】そこで、本発明の第1の目的は、可飽和リ
アクトルの保磁力のばらつきによる磁束のリセット量の
ばらつきを低減することが可能なスイッチング電源装置
を提供することである。
【0020】また、本発明の第2の目的は、コモンモー
ドチョークの挿入を可能として、低ノイズ化を図ること
が可能なスイッチング電源装置を提供することである。
【0021】また、本発明の第3の目的は、出力電圧制
御の安定性を向上させることが可能なスイッチング電源
装置を提供することである。
【0022】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明は、トランスの2次側巻線と直列に接続
された可飽和リアクトルと、前記トランスの2次側巻線
の交流出力を平滑化する平滑化回路と、前記平滑化回路
からの直流出力電圧と基準電圧とを比較するオペアンプ
と、前記トランスの2次側巻線の出力線路に並列に接続
され前記オペアンプの出力電圧がベースに供給されるト
ランジスタと、一端が前記トランジスタのコレクタに接
続された第1の抵抗と、一端が前記トランジスタのベー
スに接続された第2の抵抗と、前記第1の抵抗の他端と
前記第2の抵抗の他端との接続点と前記可飽和リアクト
ルの出力端との間に接続されるダイオードとを持ち、
記オペアンプの比較結果に基づいて前記可飽和リアクト
ルの制御電圧を発生る制御電圧発生回路とを具備し、
前記制御電圧発生回路からの制御電圧に基づいて前記可
飽和リアクトルの磁束のリセットを行うことを特徴とす
る。
【0023】これにより、可飽和リアクトルのリセット
量を電圧で制御することが可能となり、可飽和リアクト
ルの保磁力の影響を受けることなく、可飽和リアクトル
をリセットすることが可能となることから、可飽和リア
クトルの保磁力のばらつきによる磁束のリセット量のば
らつきを低減することが可能となる。
【0024】また、本発明は、トランスの2次側巻線と
直列に接続された可飽和リアクトルと、前記トランスの
2次側巻線の交流出力を平滑化する平滑化回路と、前記
平滑化回路と出力端との間に接続されたコモンモードチ
ョークと、前記出力端の直流出力電圧と基準電圧とを比
較する第1のオペアンプと、前記2次側巻線の出力イン
ダクタ電流を検出する電流センサと、前記電流センサに
よって検出された電流に応じた電圧と前記第1のオペア
ンプの出力をフォトカプラを介して入力した電圧とを比
較する第2のオペアンプと、前記第2のオペアンプの出
力電圧がベースに供給されるトランジスタと、一端が前
記トランジスタのコレクタに接続された第1の抵抗と、
一端が前記トランジスタのベースに接続された第2の抵
抗と、前記第1の抵抗の他端と前記第2の抵抗の他端と
の接続点と前記可飽和リアクトルの出力端との間に接続
されるダイオードとを持ち、前記第2のオペアンプの比
較結果に基づいて前記可飽和リアクトルの制御電圧を発
る制御電圧発生回路とを具備し、前記制御電圧発生
回路からの制御電圧に基づいて前記可飽和リアクトルの
磁束のリセットを行うことを特徴とする。
【0025】これにより、出力電圧のグランドレベルと
マグアンプ制御回路のグランドレベルとを切り離すこと
が可能となり、出力電圧の前段にコモンモードチョーク
を設けた場合においても、基準電圧のグランドリファレ
ンスも分離することが可能となり、出力電圧の低ノイズ
化を図ることが可能となる。
【0026】また、出力インダクタ電流を電流センサで
検出するループにより、可飽和リアクトルのリセット量
を制御することが可能となり、出力電圧の変動に対する
応答性を向上させて、出力電圧制御の安定性を向上させ
ることが可能となる。
【0027】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態に係わる
スイッチング電源装置について図面を参照しながら説明
する。
【0028】図1は、本発明の第1実施形態に係わるス
イッチング電源装置の構成を示す回路図である。
【0029】図1において、トランスT1の2次側の巻
線N1、N2に誘起された交流電圧は、整流ダイオード
D1、D2で全波整流され、平滑コイルL1および平滑
コンデンサC1で平滑化されて、抵抗R62に直流出力
電圧V0が出力される。なお、平滑コイルL1の前段に
接続されたダイオードD5は転流用ダイオード、コンデ
ンサC31、抵抗R51はスナバ回路である。また、図
1、および後述する図2、図4では、トランスT1の1
次側回路は従来回路と同じであるので、省略されてい
る。
【0030】そして、第1の実施形態におけるマグアン
プ制御回路は以下の構成を有する。出力電圧V0が可変
抵抗R60を介してオペアンプOP1の−端子に入力さ
れ、その+端子にはツェナーダイオードZD2で発生さ
れた基準電圧Vrefが入力され、両電圧がオペアンプ
OP1にて比較される。なお、抵抗R54、R58、R
59、R61は電流供給抵抗であり、コンデンサC3
4、C32、C33、および抵抗R57、R56は位相
補償回路などを構成するオペアンプOP1の周辺回路で
ある。
【0031】そして、オペアンプOP1の出力信号は抵
抗R55を介してトランジスタQ11のベース端子に入
力され、このトランジスタQ11のコレクタから出力電
圧V0と基準電圧Vrefとの差分に対応した制御電流
Imが出力される。本発明では、このトランジスタQ1
1から出力される制御電流Imを可変制御できるよう
に、トランジスタQ11のベースに、トランジスタQ1
1の制御電流Imが抵抗R10を介してフィードバック
される構成となっている。
【0032】このため、抵抗R10と、R11の接続点
kの電位Vkは、トランジスタQ11のベース−エミッ
タ間電圧をVbe、抵抗R10の電圧をVrとすると、
Vk=V0−Vbe−Vr=一定に保持される。この結
果、抵抗R10に流れる電流Ikを一定にすると、可飽
和リアクトルLS1、LS2の電圧VS1、VS2は等
しくなり、可飽和リアクトルLS1、LS2の保磁力H
c1、Hc2が異なっている場合においても、可飽和リ
アクトルLS1、LS2のリセット量を等しくすること
ができる。トランジスタQ11から出力された制御電流
Imは、抵抗R11、ダイオードD3、D4を介して、
可飽和リアクトルLS1、LS2とダイオードD1、D
2の接点d1、d2に供給される。この各接点d1、d
2が負電位となる期間に、制御電流Imが可飽和リアク
トルLS1、LS2に流れることにより、可飽和リアク
トルLS1、LS2の磁束のリセットが行われる。
【0033】次に、本発明の第1の実施形態のスイッチ
ング電源装置の動作を説明する。
【0034】まず、可飽和リアクトルLS1が低インダ
クタンス状態にあるとき、巻線N1には負電圧が誘起さ
れ、接点t1が負電位となる。すると、接点d1の電位
は接点t1の電位に一致しようとして、接点d1の電位
は負電位になる。
【0035】一方、オペアンプOP1では、出力電圧V
0と基準電圧Vrefとが比較され、その比較に応じた
電圧がトランジスタQ11のベースに供給され、これに
よりトランジスタQ11のコレクタから出力電圧V0と
基準電圧Vrefの差分に対応した制御電流が出力され
る。
【0036】トランジスタQ11から抵抗11を介して
出力された制御電流Imは、ダイオードD3側に流れ、
制御電流Imに対応した電流ID3がダイオードD3か
ら接点d1を介し可飽和リアクトルLS1に流れる。こ
のため、可飽和リアクトルLS1には電圧VS1が発生
し、電圧時間積A=VS1×(T2−T1)に対応した
可飽和リアクトルLS1の磁束のリセットが行われる。
なお、(T2−T1)は可飽和リアクトルLS1に流れ
る電流ID3のON時間である。
【0037】次の時刻において、巻線N1に正電圧が誘
起され、接点t1が正電位となると、接点t1から可飽
和リアクトルLS1に電流ID1が流れようとする。し
かし、可飽和リアクトルLS1は、上記した電圧時間積
Aの分だけリセットされ、非飽和状態になっているの
で、直ちに電流ID1は流れず、可飽和リアクトルLS
1が飽和状態に移行するための電圧時間積Aに対応した
時間Δt1だけ遅れて電流ID1が流れ始め、パルス幅
ton1の電流ID1が出力される。
【0038】一方、巻線N2に負電圧が誘起され、接点
t2が負電位となると、接点d2の電位は接点t2の電
位に一致しようとして、接点d2の電位は負電位にな
る。
【0039】ここで、オペアンプOP1の出力に基づ
き、トランジスタQ11から出力電圧V0と基準電圧V
refの差分に対応した制御電流が流れる。その制御電
流ImはダイオードD4側に流れ、制御電流Imに対応
した電流ID4がダイオードD4から接点d2を介し可
飽和リアクトルLS2に流れる。このため、可飽和リア
クトルLS2には電圧VS2が発生し、電圧時間積B=
VS2×(T4−T3)に対応した可飽和リアクトルL
S2の磁束のリセットが行われる。なお、(T4−T
3)は可飽和リアクトルLS2に流れる電流ID4のO
N時間である。
【0040】次の時刻T5において、巻線N2に正電圧
が誘起され、接点t2が正電位となると、接点t2から
可飽和リアクトルLS2に電流ID2が流れようとす
る。しかし、可飽和リアクトルLS2は上記電圧時間積
Bの分だけリセットされ、可飽和リアクトルLS2は非
飽和状態になっているので、直ちに電流ID2は流れ
ず、可飽和リアクトルLS2が飽和状態に移行するため
の電圧時間積Bに対応した時間Δt2だけ遅れて電流I
D2が流れ始め、パルス幅ton2の電流ID2が出力
される。
【0041】このように、本発明のマグアンプ制御回路
を用いたスイッチング電源装置では、電圧時間積A、B
によって電流ID1、ID2のオン幅ton1、ton
2を制御することが可能となり、負荷変動に対応させて
出力電圧を安定化させることが可能となる。ここで、電
圧時間積A、Bは、可飽和リアクトルLS1、LS2の
電圧VS1、VS2によって決まり、電圧VS1、VS
2は可飽和リアクトルLS1、LS2に流れる制御電流
Imにより決まる。このため、制御電流Imの大きさを
抵抗R10によって制御することにより、電流ID1、
ID2のパルス幅ton1とton2を同じ値に制御す
ることが可能となる。
【0042】図2は、本発明の第2の実施形態のスイッ
チング電源装置の構成を示す回路図である。第2の実施
形態と上記した第1の実施形態とでは、巻線N1、N2
の出力線路にノイズ低減化のためにコモンモードチョー
クBCが挿入接続されている点と、マグアンプ制御回路
にフォトカプラPCが接続されている点が主に異なって
いる。
【0043】図2において、トランスT1の2次側には
巻線N1、N2が設けられ、この巻線N1、N2に誘起
された交流電圧は、整流ダイオードD1、D2で全波整
流され、平滑コイルL1および平滑コンデンサC1で平
滑化される。この平滑化された電圧は、コモンモードチ
ョークBCを介してコンデンサC2に供給され、直流出
力電圧V0として出力される。
【0044】この出力電圧V0は、抵抗R2を介してオ
ペアンプOP2の−端子に入力され、このオペアンプO
P2の+端子には基準電圧Vref1が供給され、オペ
アンプOP2にて両電圧(V0とVref1)が比較さ
れる。そして、オペアンプOP2での比較結果がフォト
カプラPCを介してオペアンプOP3の+端子に入力さ
れる。なお、抵抗R1、R4、R5は電流供給抵抗、抵
抗R3,コンデンサC3はオペアンプOP2の位相補償
回路、電圧VC1、VC2はフォトカプラPCのバイア
ス電源である。
【0045】ここで、フォトカプラPCを用いる理由
は、巻線N1、N2の出力回路にコモンモードチョーク
BCを挿入したことにより、このコモンモードチョーク
BCの一次側と二次側はグランドが分離された構成とな
っている。このため、マグアンプ制御回路においても、
フォトカプラPCにより、グランドを分離した構成とし
ている。
【0046】即ち、オペアンプOP2からの出力をフォ
トカプラPCを介してオペアンプOP3に入力すること
により、出力電圧V0のグランドレベルとマグアンプ制
御回路のグランドレベルを電気的に切り離す構成とする
ことが出来る。このため、出力電圧V0の前段にコモン
モードチョークBCを設けた場合においても、基準電圧
(Vref1、Vref2)のグランドリファレンスを
分離することが可能となり、出力電圧V0の低ノイズ化
を図ることが可能となる。
【0047】一方、オペアンプOP3の−端子には、巻
線N1、N2の出力線路の出力インダクタ電流ILが電
流センサCSで検出されこれによって抵抗R6を介して
生成された電圧が供給されている。また、オペアンプO
P3の+端子には、フォトカプラPCの制御に基づきバ
イアス電圧VC2から抵抗R5を介して基準電圧Vre
f2が供給され、このオペアンプOP3にて両電圧が比
較され、その比較結果に応じた電圧が抵抗R8を介して
トランジスタQ1のベースに出力される。
【0048】ここで、抵抗R8は、抵抗R9、R10お
よびトランジスタQ1のベースに接続され、抵抗R11
はトランジスタQ1のコレクタに接続され、またトラン
ジスタQ1のエミッタおよび抵抗R9はバイアス電源V
C2と接続されている。そして、抵抗R10、R11の
接続点は、ダイオードD3、D4の接続点に接続されて
いる。
【0049】このため、抵抗R8、R9、R10の接続
点kの電位Vkは、トランジスタQ1のベース−エミッ
タ間電圧をVbeとすると、Vk=VC2−Vbe=一
定に保持される。この結果、抵抗R10に流れる電流I
kを一定にすると、可飽和リアクトルLS1、LS2の
電圧VS1、VS2は等しくなり、可飽和リアクトルL
S1、LS2の保磁力Hc1、Hc2が異なっている場
合においても、可飽和リアクトルLS1、LS2のリセ
ット量を等しくすることができる。
【0050】すなわち、可飽和リアクトルLS1、LS
2の電圧VS1、VS2は、 VS1=Vt1+VC2−Vbe−R10×Ik ・・(1) VS2=Vt2+VC2−Vbe−R10×Ik ・・(2) で与えられる。ただし、Vt1は接点t1の電位、Vt
2は接点t2の電位である。
【0051】このため、電流Ikを制御することによ
り、可飽和リアクトルLS1、LS2の保磁力Hc1、
Hc2が異なっている場合においても、可飽和リアクト
ルLS1、LS2のリセット量を等しく保ちつつ、可飽
和リアクトルLS1、LS2のリセット量を制御するこ
とができる。
【0052】また、電流センサCSで検出された出力イ
ンダクタ電流ILをオペアンプOP3に入力し、この出
力インダクタ電流ILとフォトカプラPCからの信号と
の比較結果に基づいて、電流Ikを制御する。これによ
り、出力インダクタ電流ILを電流センサCSで検出す
るループにより、可飽和リアクトルLS1、LS2のリ
セット量を制御することが可能となり、出力電圧V0と
基準電圧Vref2との比較結果に基づいて、可飽和リ
アクトルLS1、LS2のリセット量を直接制御した場
合に比べて、出力電圧V0の変動に対する応答性を向上
させることができる。
【0053】図3は、本発明の第2の実施形態に係わる
スイッチング電源装置の主要部の動作波形を示す図であ
る。
【0054】時刻T1において、巻線N1に負電圧が誘
起され、接点t1が負電位となると、図3(d)に示す
ように、接点d1の電位Vd1は接点t1の電位に一致
しようとして、接点d1の電位Vd1は負電位になる。
ここで、図3(a)に示すように、出力電圧V0が抵抗
R2を介してオペアンプOP2に入力され、基準電圧V
ref1と比較される。そして、オペアンプOP2から
の出力信号はフォトカプラPCを介して伝達され、オペ
アンプOP3の+端子に基準電圧Vref2が供給され
る。一方、オペアンプOP3の−端子には電流センサC
Sによって検出された出力インダクタンス電流ILに基
づく電圧が抵抗R6を介して供給されており、その電圧
差分に応じた制御電流がオペアンプOP3から出力され
る。そして、その制御電流によりトランジスタQ1が導
通すると共に、抵抗R8、抵抗R10に電流Ik(Ik
=Vbe/R9−Ip)が流れる。ただし、Vbeはト
ランジスタQ1のエミッタ−ベース電圧、Ipはオペア
ンプOP3からの制御電流)。抵抗R10に電流Ikが
流れると、図3(b)に示すように、この電流Ikは抵
抗R11を流れる電流ImとともにダイオードD3側に
流れ、ダイオードD3から接点d1を介し可飽和リアク
トルLS1に電流ID3が流れる。このため、可飽和リ
アクトルLS1には電圧VS1が発生し、図3(d)に
示すように、電圧時間積A=VS1×(T2−T1)に
対応した可飽和リアクトルLS1の磁束のリセットが行
われる。なお、(T2−T1)は電流ID3のON時間
である。
【0055】ここで、可飽和リアクトルLS1の上記電
圧時間積Aの制御は、可飽和リアクトルLS1に印加さ
れる電圧VS1によって行われ、この電圧VS1は、
(1)式に示すように、電流Ikによって決まる電圧に
より一定に維持される。このため、可飽和リアクトルL
S1の保磁力Hc1に依存することなく、可飽和リアク
トルLS1の電圧時間積Aを制御して、可飽和リアクト
ルLS1の磁束のリセット量を制御することが可能とな
る。
【0056】次に、時刻T3において、巻線N1に正電
圧が誘起され、接点t1が正電位となると、接点t1か
ら可飽和リアクトルLS1に電流ID1が流れようとす
る。しかし、可飽和リアクトルLS1は上記電圧時間積
Aの分だけリセットされ、可飽和リアクトルLS1は非
飽和状態になっているので、直ちに電流ID1は流れ
ず、図3(f)に示すように、可飽和リアクトルLS1
が飽和状態に移行するための電圧時間積Aに対応した時
間Δt1だけ遅れて電流ID1が流れ始め、パルス幅t
on1の電流ID1が出力される。
【0057】一方、同時刻T3において、巻線N2に負
電圧が誘起され、接点t2が負電位となると、図3
(e)に示すように、接点d2の電位Vd2は接点t2
の電位に一致しようとして、接点d2の電位Vd2は負
電位になる。ここで、図3(a)に示すように、抵抗R
10に電流Ikが流れると、図3(c)に示すように、
この電流Ikは抵抗R11を流れる電流Imとともにダ
イオードD4側に流れ、ダイオードD4から接点d2を
介し可飽和リアクトルLS2に電流ID4が流れる。こ
のため、可飽和リアクトルLS2には電圧VS2が発生
し、図3(e)に示すように、電圧時間積B=VS2×
(T4−T3)に対応した可飽和リアクトルLS2の磁
束のリセットが行われる。なお、(T4−T3)は電流
ID4のON時間である。
【0058】ここで、可飽和リアクトルLS2の保磁力
Hc2が可飽和リアクトルLS1の保磁力Hc1より小
さい場合、可飽和リアクトルLS1、LS2に流れる電
流ID3、ID4が等しいと、可飽和リアクトルLS2
の電圧VS2は可飽和リアクトルLS1の電圧VS1よ
り大きくなる。このため、図3(d)(e)に示すよう
に、可飽和リアクトルLS2の上記電圧時間積Bは可飽
和リアクトルLS1の上記電圧時間積Aより大きくな
る。
【0059】一方、図3(a)の期間T1―T2に流れ
る電流Ikと、期間T3―T4に流れる電流Ikとが等
しい場合、(1)、(2)式に示すように、可飽和リア
クトルLS2の保磁力Hc2が可飽和リアクトルLS1
の保磁力Hc1より大きい場合においても、可飽和リア
クトルLS1、LS2の電圧VS1、VS2は等しくな
る。このため、図3(d)(e)に示すように、可飽和
リアクトルLS1の上記電圧時間積Aと可飽和リアクト
ルLS2の上記電圧時間積Bは等しくなる。
【0060】次に、時刻T5において、巻線N2に正電
圧が誘起され、接点t2が正電位となると、接点t2か
ら可飽和リアクトルLS2に電流ID2が流れようとす
る。しかし、可飽和リアクトルLS2は電圧時間積Bの
分だけリセットされ、可飽和リアクトルLS2は非飽和
状態になっているので、直ちに電流ID2は流れず、図
3(G)に示すように、可飽和リアクトルLS2が飽和
状態に移行するための電圧時間積Bに対応した時間Δt
3だけ遅れて電流ID2が流れ始め、パルス幅ton3
の電流ID2が出力される。
【0061】このように本実施形態によれば、可飽和リ
アクトルLS1、LS2の保磁力Hc1、Hc2が異な
っている場合においても、電流ID1、ID2のパルス
幅ton1、ton3を等しくすることができる。
【0062】図4は、本発明の第3実施形態に係わるス
イッチング電源装置の構成を示す回路図である。第2の
実施形態ではトランジスタQ1がPNP型であるのに対
し、この第3の実施形態では、NPN型のトランジスタ
Q2が用いられている点が異なっている。
【0063】また、第3の実施形態におけるマグアンプ
制御回路は、図2のトランジスタQ1および抵抗R9〜
R11の代わりに、トランジスタQ2、抵抗R12〜R
14が設けられ、またダイオードD6、D7が新たに設
けられている。そして、ダイオードD6、D3はそれぞ
れ可飽和リアクトルLS1の入出力端子t1、d1に接
続されるとともに、ダイオードD7、D4はそれぞれ可
飽和リアクトルLS2の入出力端子t2、d2に接続さ
れている。また、トランジスタQ2のエミッタは、ダイ
オードD3、D4の接続点に接続されるとともに、抵抗
R13を介してトランジスタQ2のベースに接続され、
トランジスタQ2のコレクタには抵抗R12を介してバ
イアス電圧VC2が供給されている。また、抵抗R8
は、抵抗R14を介してダイオードD6、D7の接続点
に接続されている。
【0064】ここで、可飽和リアクトルLS1、LS2
の電圧VS1、VS2は、 VS1=R8×R14×((Vt1+Vco)/R8−
Vbe×(1/R13+1/R8+1/R14))/
(R8+R14) VS2=R8×R14×((Vt2+Vco)/R8−
Vbe×(1/R13+1/R8+1/R14))/
(R8+R14)で与えられる。ただし、Vbeはトラ
ンジスタQ2のベース−エミッタ間電圧、Vcoはオペ
アンプOP3の出力電圧である。
【0065】したがって、可飽和リアクトルLS1、L
S2のリセット量をオペアンプOP3の出力電圧Vco
で制御することができ、可飽和リアクトルLS1、LS
2の保磁力Hc1、Hc2が異なっている場合において
も、可飽和リアクトルLS1、LS2のリセット量を等
しくすることができる。
【0066】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
可飽和リアクトルのリセット量を電流ではなく、電圧で
制御することにより、可飽和リアクトルの保磁力のばら
つきによる磁束のリセット量のばらつきを低減すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係わるスイッチング電
源装置の構成を示す回路図。
【図2】本発明の第2実施形態に係わるスイッチング電
源装置の構成を示す回路図。
【図3】本発明の第2実施形態に係わるスイッチング電
源装置の動作を示す波形図。
【図4】本発明の第3実施形態に係わるスイッチング電
源装置の構成を示す回路図。
【図5】従来のフォワードマグアンプ方式スイッチング
電源装置の構成を示す回路図。
【図6】従来のプッシュプルマグアンプ方式スイッチン
グ電源装置の構成を示す回路図。
【符号の説明】
T1…トランス LS1、LS2…可飽和リアクトル D1〜D5…ダイオード L1…平滑コイル C1〜C4…コンデンサ BC…コモンモードチョーク R1〜R14…抵抗 Vref、Vref1、Vref2…基準電圧 Q1、…トランジスタ OP1、OP2、OP3…オペアンプ PC…フォトカプラ CS…電流センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 3/28

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トランスの2次側巻線と直列に接続され
    た可飽和リアクトルと、 前記トランスの2次側巻線の交流出力を平滑化する平滑
    化回路と、 前記平滑化回路からの直流出力電圧と基準電圧とを比較
    するオペアンプと、前記トランスの2次側巻線の出力線路に並列に接続され
    前記オペアンプの出力電圧がベースに供給されるトラン
    ジスタと、一端が前記トランジスタのコレクタに接続さ
    れた第1の抵抗と、一端が前記トランジスタのベースに
    接続された第2の抵抗と、前記第1の抵抗の他端と前記
    第2の抵抗の他端との接続点と前記可飽和リアクトルの
    出力端との間に接続されるダイオードとを持ち、 前記オ
    ペアンプの比較結果に基づいて前記可飽和リアクトルの
    制御電圧を発生る制御電圧発生回路とを具備し、 前記制御電圧発生回路からの制御電圧に基づいて前記可
    飽和リアクトルの磁束のリセットを行うことを特徴とす
    るスイッチング電源装置。
  2. 【請求項2】 トランスの2次側巻線と直列に接続され
    た可飽和リアクトルと、 前記トランスの2次側巻線の交流出力を平滑化する平滑
    化回路と、 前記平滑化回路と出力端との間に接続されたコモンモー
    ドチョークと、 前記出力端の直流出力電圧と基準電圧とを比較する第1
    のオペアンプと、 前記2次側巻線の出力インダクタ電流を検出する電流セ
    ンサと、 前記電流センサによって検出された電流に応じた電圧と
    前記第1のオペアンプの出力をフォトカプラを介して入
    力した電圧とを比較する第2のオペアンプと、記第2のオペアンプの出力電圧がベースに供給されるト
    ランジスタと、一端が前記トランジスタのコレクタに接
    続された第1の抵抗と、一端が前記トランジスタのベー
    スに接続された第2の抵抗と、前記第1の抵抗の他端と
    前記第2の抵抗の他端との接続点と前記可飽和リアクト
    ルの出力端との間に接続されるダイオードとを持ち、
    記第2のオペアンプの比較結果に基づいて前記可飽和リ
    アクトルの制御電圧を発生る制御電圧発生回路とを具
    備し、 前記制御電圧発生回路からの制御電圧に基づいて前記可
    飽和リアクトルの磁束のリセットを行うことを特徴とす
    るスイッチング電源装置。
  3. 【請求項3】 トランスの2次側巻線と直列に接続され
    た可飽和リアクトルと、 前記トランスの2次側巻線の交流出力を平滑化する平滑
    化回路と、 前記平滑化回路と出力端との間に接続されたコモンモー
    ドチョークと、 前記出力端の直流出力電圧と基準電圧とを比較する第1
    のオペアンプと、 前記2次側巻線の出力インダクタ電流を検出する電流セ
    ンサと、 前記電流センサによって検出された電流に応じた電圧と
    前記第1のオペアンプの出力をフォトカプラを介して入
    力した電圧とを比較する第2のオペアンプと、前記第2のオペアンプの出力電圧がベース に供給される
    トランジスタと、前記トランジスタのコレクタに接続さ
    れるバイアス電源と、一端が前記トランジスタのエミッ
    タに接続され他端が前記トランジスタのベースに接続さ
    れる第1の抵抗と、一端が前記トランジスタのベースに
    接続される第2の抵抗と、前記トランジスタのエミッタ
    と前記可飽和リアクトルの出力端との間に接続される第
    1のダイオードと、前記第2の抵抗の他端と前記前記可
    飽和リアクトルと前記トランスの2次側巻き線との接続
    点との間に接続された第2のダイオードとを持ち、前記
    オペアンプの比較結果に基づいて前記可飽和リアクトル
    の制御電圧を発生する制御電圧発生回路とを具備し、 前記制御電圧発生回路からの制御電圧に基づいて前記可
    飽和リアクトルの磁束のリセットを行う ことを特徴とす
    るスイッチング電源装置。
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