JP3472517B2 - 直流安定化電源装置 - Google Patents
直流安定化電源装置Info
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Description
平滑出力を安定化制御の負帰還信号として使用する際の
リップルを除却するようにした直流安定化電源装置に関
する。
ては、例えば図5に示すものがある。図5において、1
はフライバックトランス、1aは一次巻線、1bは2次
巻線、2はインバータのスイッチ素子、3はパルス変調
制御回路、4はフォトカプラの受光部、5は平滑回路、
6は直流出力電圧を基準電圧と比較して誤差信号を作る
制御IC、7はフォトカプラの発光部である。
で流れるパルス電流Ip、図6(B)は2次側で整流さ
れたパルス電流Is、図6(C)は2次側のリップル電
圧Vrである。
トランス1とスイッチ素子2で構成され、スイッチ素子
2整流用ダイオードD1から得られるインバータ出力の
整流されたパルス電流Isは、平滑回路5の電解コンデ
ンサC1に流れ込み両端にリップル電圧Vrを発生す
る。ここで図7のように、電解コンデンサC1の等価直
列抵抗をESRとすると、リップル電圧Vrは、 Vr=Is×ESR となる。
チング周波数において、ESR>>1/ωC1であり、
スイッチ素子2がオフして2次側整流回路のダイオード
D1にパルス電流Isが流れると、リップル電圧Vrは
ほぼ等価直列抵抗ESRの値で決まる。
列抵抗ESRが小さいと、図8(A)のようにリップル
電圧Vrは小さい。また電解コンデンサC1の等価直列
抵抗ESRが大きいと、図8(A)のようにリップル電
圧Vrは大きくなる。
うな従来の直流安定化電源にあっては、平滑コンデンサ
を小型にしようとしたり、低温で動作させたりすると、
等価直列抵抗ESRが大きくなり、図8(B)のように
リップル電圧Vrが大きくなるため、制御IC6が動作
しなくなったり、パルス変調が乱れたりする問題があ
る。
誤差増幅用の制御ICの動作である。図9(A)のよう
に、制御IC6は平滑回路5の電解コンデンサC1に抵
抗R5及びフォトカプラ発光部7との直列回路として並
列接続されており、電解コンデンサC1の両端に発生す
るリップル電圧Vrを直接受ける。このためリップル電
圧Vrが大きいと、図9(B)のように、リップルの谷
点で誤差増幅用の制御IC6が動作しなくなる。
のパルス変調制御回路3の動作である。図10(A)の
ようにパスル変調のために三角波信号とフォトカプラを
介して帰還された制御IC5からの誤差電圧とを比較し
て図10(B)のPWMパルスを生成している。ここで
リップルが大きいと、帰還した誤差電圧も大きく変動
し、パルス変調が乱れる。
ーパスフィルタを入れることも考えられるが、ローパス
フィルタを入れると位相遅れが発生し、発振や過渡時の
応答速度が低下する問題がある。また帰還信号にランプ
電圧を重畳させ、スロープ補正を行うことも考えられる
が、この場合には回路が複雑になってしまうという問題
点があった。
負帰還信号のリップルを低減するようにした安定化電源
装置を提供することを目的とする。
め、本発明は次のように構成する。本発明は、入力電圧
をインバータでパルス出力に変換し、パルス出力を整流
した後に平滑して直流出力を得、該直流出力を基準電圧
と比較して誤差信号を作り、この誤差信号を制御回路で
パルス変調してインバータを制御する直流安定化電源装
置を対象とする。
明は、整流出力に接続する平滑回路として、整流出力に
コンデンサC3を接続すると共に抵抗R1と電解コンデ
ンサC2を直列接続したものを同じく整流出力に接続
し、電解コンデンサC2の両端電圧を、制御回路の出力
安定化用の主負帰還信号として接続したことを特徴とす
る。
御回路の出力安定化用の局部的負帰還信号とし、この局
部的負帰還信号と直流安定化電源出力からの主負帰還信
号とを合成した信号に基づいてパルス変調を行う。
おける電解コンデンサC2に直列接続した抵抗R1の値
が、電解コンデンサC2の等価直列抵抗値(ESR)の
0.5倍ないし10倍の範囲に設定され、且つ電解コン
デンサC2のインピーダンスZcが等化直列抵抗値(E
SR)の0.5倍ないし10倍の範囲に設定されたこと
を特徴とする。
は、平滑回路の電解コンデンサC2と並列に別のコンデ
ンサC3を接続し、電解コンデンサC2に流れ込むイン
バータ周波数のリップル電流を分流させると同時に、電
解コンデンサC2に抵抗R1を直列接続し、平滑回路の
リップル電圧を、直列抵抗R1と電解コンデンサC2の
等価直列抵抗(ESR)とで分圧するように構成し、こ
れによって電解コンデンサC2の両端からリップル成分
の小さくなった負帰還信号を取り出すようにする。この
ようにすることによって、平滑回路の電解コンデンサを
小型にしても、負帰還制御系が安定に動作する。
回路ブロック図であり、フライバックインバータを使用
した場合を例にとっている。
フライバックトランス、1aは一次巻線、1bは2次巻
線線、2はインバータのスイッチ素子、3はパルス変調
制御回路、4はフォトカプラの受光部(フォトトランジ
スタ)、5は平滑回路、6は直流出力電圧を基準電圧と
比較して誤差信号を作る制御IC、7はフォトカプラの
発光部(LED)である。
回路5は、整流出力にコンデンサC3を接続すると共に
抵抗R1と電解コンデンサC2を直列回路を同じく整流
出力に接続し、電解コンデンサC2の両端電圧を、抵抗
R3,R4で分圧して制御IC6に出力安定化用の主負
帰還信号として接続している。
抗R5およびフォトカプラ発光部7を介して制御IC7
に出力安定化用の局部的負帰還信号として接続してい
る。制御ICは例えばTL431等のシャントレギュレ
ータが使用され、主負帰還信号としてのコンデンサ両端
電圧を内蔵した基準電圧と比較して誤差電圧を生成し、
誤差電圧に応じた電流をフォトカプラ発光部7に流して
発光する。
C2からの局部的負帰還信号により決まり、フォトカプ
ラ受光部4からで主負帰還信号と局部的負帰還信号とに
基づいた誤差信号を得てパルス変調制御回路3でPWM
パルスに変調し、スイッチ素子2のオン、オフにより高
RLに対する出力電圧を一定に保つ。
に、平滑用の電解コンデンサC2と抵抗R1の直列回路
にコンデンサC2を並列接続したことにより、整流電流
IsがIscとIsrに分流し、電解コンデンサC2に
発生するリップル電圧が小さくなる。即ち、ゴンデンサ
両端電圧Vcは。
流電位設計が難しいので、リップルが小さくできる本方
式は設計自由度が大きくなる。
おける電解コンデンサC2に直列接続した抵抗R1の値
としては、電解コンデンサCの等価直列抵抗値(ES
R)の0.5倍ないし10倍程度の範囲、即ち、 R1=0.5ESR〜10ESR の範囲に設定され、且つ電解コンデンサCのインピーダ
ンスZc=1/ωCが直列抵抗R1の0.5倍ないし1
0倍程度の範囲、即ち、 Zc=0.5R1〜10R1 の範囲に設定される。
ており、出力電圧が低いと制御IC6で実現される誤差
増幅器の直流電位の設計がむずかしくなるので、本発明
によるリッフルを小さくすることによって、節制の自由
度を大きくできる。
供給電圧精度および小さな出力リップルが要求される場
合の実施形態である。
え、リップルを小さくするため更にインダクタンスLo
とコンデンサCoを用いて逆L型のフィルタを追加して
リップルを小さくし、このフィルタ出力を主帰還信号と
して制御IC6に入力している。また局部的負帰還信号
は図1と同様に平滑回路5の電解コンデンサC2の両端
から取り出し、主負帰還信号とフォトカプラで合成し、
パルス変調制御回路3でパルス変調を行う。
の少ない信号で過渡応答を良くするための経路であり、
リップル成分を小さくすることにより系全体が安定に動
く。
式チョッパレギュレータを例にとっている。図4におい
て、自励式チョッパレギュレータは、スイッチ素子、ダ
イオードD2、インダクタンスL2、平滑回路5、ヒス
テリシスコンパレータ8、及びドライブ回路9で構成さ
れる。
整流出力ににコンデンサC3を接続すると共に抵抗R1
と電解コンデンサC2を直列回路を同じく整流出力に接
続し、電解コンデンサC2の両端電圧を、抵抗R3,R
4で分圧して制御IC6に出力安定化用の負帰還信号と
して接続している。
して動作し、電解コンデンサC2の両端電圧と基準電圧
Vref との誤差をドライブ回路9に供給し、出力電圧を
一定に保つようにスイッチ素子2をオン、オフ制御す
る。
ンサC2のESRが増加しても、帰還信号のリップル成
分が増大しないため、自励発振周波数が大きく変化せ
ず、効率の変化が少なくできる。
辞令チョッパに限定されず適宜のスイッチング方式に適
用できる。
ば、以下に列挙する効果が得られる。
電源全体の小型化になる。軽量・コストダウンできる。
を小さいままにできるので)電源が安定に動作する。
を変化させることにより、最適な状態を作ることができ
るので設計自由度が増加する。
明図
Claims (3)
- 【請求項1】入力電圧をインバータでパルス出力に変換
し、該パルス出力を整流した後に平滑して直流出力を
得、該直流出力を基準電圧と比較して誤差信号を作り、
該誤差信号を制御回路でパルス変調して前記インバータ
を制御する直流安定化電源装置に於いて、 前記整流出力に接続する平滑回路として、前記整流出力
にコンデンサを接続すると共に抵抗と電解コンデンサを
直列接続したものを同じく前記整流出力に接続し、前記
電解コンデンサの両端電圧を、前記制御回路の出力安定
化用の主負帰還信号として接続したことを特徴とする直
流安定化電源装置。 - 【請求項2】請求項1記載の直流安定化電源装置に於い
て、前記電解コンデンサ両端電圧を、前記制御回路の出
力安定化用の局部的負帰還信号とし、該局部的負帰還信
号と直流安定化電源出力からの主負帰還信号とを合成し
た信号に基づいてパルス変調を行うことを特徴とする直
流安定化電源装置。 - 【請求項3】請求項1及び2記載の直流安定化電源装置
に於いて、前記インバータのスイッチング周波数におけ
る前記電解コンデンサに直列接続した抵抗の値が、該電
解コンデンサの等価直列抵抗値(ESR)の0.5倍な
いし10倍の範囲に設定され、且つ該電解コンデンサの
インピーダンスが直列接続した抵抗の値(R1)の0.
5倍ないし10倍の範囲に設定されたことを特徴とする
直流安定化電源装置。
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JP36106399A JP3472517B2 (ja) | 1999-12-20 | 1999-12-20 | 直流安定化電源装置 |
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JP2001178123A JP2001178123A (ja) | 2001-06-29 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015154587A1 (zh) * | 2014-10-24 | 2015-10-15 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种纹波电流的测量装置及方法 |
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---|---|---|---|---|
JP3054996U (ja) | 1998-06-16 | 1998-12-22 | コーセル株式会社 | コンデンサ入力型整流平滑回路 |
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1999
- 1999-12-20 JP JP36106399A patent/JP3472517B2/ja not_active Expired - Fee Related
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