JP4148744B2 - Power supply - Google Patents

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JP4148744B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は電源装置の技術分野にかかり、特に、トランスの使用効率が高い電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図25の符号102は、チョークコイルを使用した従来技術の電源装置である。
一般に、スイッチング型の電源装置102は、一次側回路と二次側回路に分かれており、その間はトランス121によって絶縁されている。トランス121内には、互いに磁気結合した一次巻線W1と二次巻線W2が配置されている。
【0003】
一次側には、商用電源を整流平滑した直流電圧源110と、一次巻線W1と共にHブリッジを構成するスイッチ回路107とが配置されている。
【0004】
スイッチ回路107内には、四個のトランジスタQ1〜Q4が設けられており、2個一組の順方向のトランジスタQ1、Q2と逆方向のトランジスタQ3、Q4が、一組ずつ交互に導通することで、直流電圧源110から一次巻線W1に交流電流を流すように構成されている。
【0005】
二次巻線W2は出力回路108に接続されており、一次巻線W1に交流電流が流れ、二次巻線W2に交流電圧が誘起されると、誘起電圧は出力回路108に印加される
出力回路108は、チョークコイルL1、L2と整流素子1361、1362とが直列接続された二個の整流回路124、125を有している。
【0006】
二次巻線W2の両端は、二個の整流回路124、125のチョークコイルL1、L2と整流素子1361、1362とが互いに接続された接続点にそれぞれ接続されている。この電源装置102は、正電圧を出力する電源であり、
【0007】
整流素子1361、1362は、そのカソード端子側が、チョークコイルL1、L2の一端に接続されており、チョークコイルL1、L2の他端は、正電圧が出力される第一の出力端子138に接続されている。
【0008】
整流素子1361、1362のアノード端子側は、接地電位となる第2の出力端子139に接続されており、二次巻線W2の誘起電圧により、一方の整流回路124に正電圧が印加され、他方の整流回路125に負電圧が印加されると、正電圧が印加された方の整流回路124のチョークコイルL1に二次巻線W2から電流が供給される。その電流は、負電圧が印加された方の整流回路125の整流素子1362を通って流れる。正電圧が印加された方の整流回路124の整流素子1361には逆バイアスされ、電流は流れない。
【0009】
次に、二次巻線W2から各整流回路124、125に印加される電圧の極性が逆転すると、他方のチョークコイルL2と整流素子1361に電流が供給される。なお、最初のチョークコイルL1に電流が供給されているとき、この他方のチョークコイルL2には、チョークコイルL2が生成する電流が流れている。
【0010】
出力回路108には、コンデンサCが並列接続されおり、第1、第2の出力端子138、139間には、コンデンサCで平滑された直流電圧が現れ、この直流電圧が負荷128に供給される。
【0011】
上記の電源装置102と異なり、ダイオードブリッジを使用した場合、二次巻線W2の誘起電圧によって生成される電流は、直列接続された2個の整流素子を通のに比べ、上記のような電源装置102では、誘起電圧によって生成された電流は、2個の整流素子1361、1362のうちのいずれか一方だけを流れて負荷16に供給されるため損失が小さく、高効率の電源装置が得られる。
【0012】
図26の符号103は、出力電流を大きくするために、上記のような電源装置102を二台、負荷16に対して並列接続した電源装置である。
【0013】
この電源装置103では、2個のトランス1211、1212にはそれぞれスイッチ回路1071、1072が接続されており、各スイッチ回路1071、1072によってトランス1211、1212に交流電流を供給するように構成されている。
【0014】
また、各トランス1211、1212には、出力回路1081、1082がそれぞれ接続されており、各出力回路1081、1082から負荷16に対して並列に電流を供給するように構成されている。
【0015】
しかしながら、上記のような並列型の電源装置103では、各トランス1211、1212の最大電圧と最大電流の仕様は、トランス121が1個の電源装置102と同じになり、トランスの使用効率が悪いという欠点がある。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、トランスの使用効率が高いスイッチング電源を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1記載の発明は、複数の一次巻線と、前記一次巻線に交流電圧を供給するスイッチ回路と、前記一次巻線にそれぞれ磁気結合された二次巻線と、チョークコイルと整流素子とが直列接続された複数の整流回路とを有し、前記二次巻線は直列接続され、前記二次巻線同士の接続点と、前記二次巻線の直列接続回路の両端点には、前記整流回路の前記チョークコイルと前記整流回路の接続点が接続され、前記整流回路の前記チョークコイル側の端点は第1の出力端子に接続され、前記整流素子側の端点は第2の出力端子に接続され、前記第1、第2の出力端子間にはコンデンサが接続され、前記二次巻線に同極性の電圧が誘起され、前記二次巻線の直列接続回路の両端に、各二次巻線に誘起された電圧を加算した直列電圧が発生すると、前記第1、第2の端子に接続された負荷には、前記直列電圧が印加されるように構成された電源装置である。
請求項2記載の発明は、前記第1又は第2の出力端子のいずれか一方又は両方に設けられた電流センサと、前記一次巻線に印加する交流電圧の位相を制御する制御回路とを有し、前記制御回路には予め第1の上限値が設定され、前記電流センサの測定値が前記第1の上限値以下では前記一次巻線に印加する交流電圧の位相を揃えて前記負荷に前記直列電圧を印加し、前記第1の上限値を超えると位相をずらし、前記負荷に供給される電圧を低下させる請求項1記載の電源装置である。
請求項3記載の発明は、前記第1、第2の出力端子間の電圧を測定する電圧センサを有し、前記制御回路は、前記電流センサと前記電圧センサの測定値から、負荷に一定電力が供給されるように前記位相のずれ量を増大させる請求項2記載の電源装置である。
請求項4記載の発明は、前記制御回路には、前記第1、第2の出力端子間の電圧が、前記二次巻線の誘起電圧の1/2になったときの出力電流が第2の上限値として設定されており、前記制御回路は、出力電流が前記第2の上限値を超えると前記スイッチ回路を制御し、前記負荷に一定電流が供給されながら前記第1、第2の出力端子の電圧が低下するように、前記一次巻線に印加する交流電圧の期間を短くする請求項2又は請求項3のいずれか1項記載の電源装置である。
【0018】
本発明は上記のように構成されており、負荷に高電圧で低電流を供給する場合は、各二次巻線の誘起電圧を負荷に対して直列に印加する。
【0019】
負荷に低電圧で大電流を供給する場合は、各二次巻線の誘起電圧を負荷に対して並列に印加し、各二次巻線から負荷に対して並列に電流を供給する。
【0020】
その間の場合、即ち、中程度の電圧で中程度の電流を供給する場合、二次巻線の誘起電圧を負荷に対して直列に印加する期間と並列に印加する期間を一周期中に混在させ、その割合で出力電圧を制御する。
【0021】
この場合、負荷に供給される電流を測定し、電流が増加するに従って、出力電圧を低下させることができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
本発明の電源装置を図面を参照しながら説明する。
図1(a)の符号1は本発明の第一例の電源装置であり、複数個(ここでは2個)のトランス211、212を有している。
【0023】
各トランス211、212内には、一次巻線311、312と、各一次巻線311、312に対してそれぞれ磁気結合された二次巻線321、322とが配置されている。
【0024】
符号29は商用電圧源を直流平滑して直流電圧を出力する直流電圧源であり、各一次巻線311、312には、直流電圧源29に接続されたスイッチ回路261、262がそれぞれ1個ずつ接続されている。
【0025】
スイッチ回路261、262を図1(b)に示す。
各スイッチ回路261、262は、nチャネルMOSトランジスタ(MOSFET)から成るトランジスタをそれぞれ4個有している。同図の符号Q1〜Q4はそれら4個のトランジスタを示している。
【0026】
ここでは符号Q1、Q4のトランジスタと、符号Q3、Q2のトランジスタがそれぞれ直列接続されている。
【0027】
トランジスタQ1、Q4又はトランジスタQ2、Q3同士が接続された接続部分には、1個の一次巻線311、312の端部たそれぞれ接続され、4個のトランジスタQ1〜Q4と、1個の一次巻線311又は312とでHブリッジ回路が構成されている。
【0028】
トランジスタQ1、Q4又はトランジスタQ2、Q3の直列接続回路は、直流電圧源29に対して並列接続されており、直流電圧源29が出力する直流電圧がHブリッジ回路に印加されるように構成されている。
【0029】
符号Q1とQ2の組み、及び符号Q3とQ4の組は、一次巻線311又 312の一端に正電圧を印加し、他端に負電圧を印加するトランジスタの組み合わせであり、各組みを交互に導通させると、一次巻線311、312に交流電圧が印加される。
【0030】
この交流電圧は、例えば、一方の組みのトランジスタQ1とQ2を導通させ、他方の組のトランジスタQ3とQ4を遮断させたときの電圧の極性を正とすると、一方の組みのトランジスタQ1とQ2を遮断させ、他方の組のトランジスタQ3とQ4を導通させると負極性になる。
【0031】
一次巻線311、312に交流電圧が印加されると、その一次巻線311、312に磁気結合した二次巻線321、322に交流電圧が誘起される。
【0032】
この電源装置1では、各二次巻線321、322は直列接続されている。
図1中の符号aは、二次巻線321、322が直列接続された回路の両端の端点を示しており、符号bは、二次巻線321、322同士が互いに接続された接続点を示している。
【0033】
また、この電源装置1では、少なくとも、端点aの個数と接続点bの個数とを合計した数以上の、整流回路が設けられている。
【0034】
符号221〜223はその整流回路を示しており、各整流回路221〜223は、1個のチョークコイル351、352、353と、1個の整流素子361、362、363とが直列接続されて構成されている。整流素子361〜363は、pn接合ダイオードやショットキー接合ダイオード等の整流作用を有する素子である。
【0035】
二次巻線321、322の直列接続回路の端点aと接続点bには、少なくとも1個の整流回路221〜223のチョークコイル351〜353と整流素子361〜363とが接続された部分が接続されている。
【0036】
各整流回路221〜223の両端のうち、チョークコイル351〜353側の端子は、第1の出力端子38に接続されており、整流素子361〜363側の端子は、第2の出力端子39に接続されている。
【0037】
第1の出力端子38と第2の出力端子39との間には出力コンデンサ14が設けられており、各二次巻線321、322に誘起された交流電圧は、後述するように、整流回路221〜223と出力コンデンサ14によって整流平滑され、直流電圧となって、第1の出力端子38と第2の出力端子39の間に出力される。
【0038】
第1、第2の出力端子38、39間には、負荷16が接続されている。
ここでは、各整流素子361〜363のアノード端子が第2の出力端子39に接続されており、第2の出力端子39に負荷16から電流が流入するようになっているから、第2の出力端子39が接地電位であり、第1の出力端子が接地電位よりも高い電圧を出力するようになっている。
【0039】
電源装置1は制御回路24を有している。各スイッチ回路261、262は制御回路24に接続され、この制御回路24によって、スイッチ回路261、262内のトランジスタQ1〜Q4の導通と遮断が個別に制御されており、それにより、各スイッチ回路261、262から一次巻線311、312に供給される交流電圧の位相や周波数が制御されている。制御回路24による各スイッチ回路261、262の制御は独立であり、各スイッチ回路261、262に接続された二次巻線321、322に流れる電流は、それぞれ個別に制御される。
【0040】
各一次巻線311、312に印加される電圧波形の例を図10〜図12に示す。各図中の符号Tは、各一次巻線311、312に印加される交流電圧V311、V312の1周期の期間を示している。符号Dは、交流電圧の極性が反転する時に、一次巻線311、312に流れる電流がゼロであり、二次巻線321、322に誘起される電圧がゼロになる期間である。この期間Dはごく短く設定されており、電源装置1の動作上無視できるものとする。
【0041】
また、本発明の電源装置1では、各スイッチ回路261、262から各一次巻線311、312に印加される交流電圧の周波数は等しく、且つ、交流電圧の正極性の期間と負極性の期間の長さは等しくされている。
【0042】
上記のように、一次巻線311、312に流れる電流がゼロの期間Dは、無視できる程度に短いので、各一次巻線311、312には、正極性の電圧か、又は負極性の電圧のいずれかが印加されているものとする。
【0043】
図10、図11)に示したタイミングチャート中の符号Sは、各一次巻線311、312に同極性の電圧が印加され、各二次巻線321、322に同極性の電圧が誘起されている期間である。
【0044】
図11、図12の符号Pは、直列接続された二次巻線321、322のうち、隣り合う二次巻線に互いに逆極性の電圧が誘起される期間である。
【0045】
図10に示すように、各一次巻線311、312に印加される交流電圧の位相が一致しており、位相差はゼロの状態では、各二次巻線321、322の誘起電圧は同極性であり、二次巻線321、322の直列接続回路の端点aと端点aの間には、各二次巻線321、322に誘起された電圧を加算した電圧が発生し、各二次巻線321、322に誘起された電圧が、直列に負荷16に印加される。
【0046】
この状態では、負荷16には高電圧が供給される反面、供給される電流は小さい。
【0047】
本発明の電源装置1では、各トランス211、212中の、一次巻線311、312と二次巻線321、322の巻数比は等しくされており、各一次巻線311、312に印加される交流電圧の大きさは等しくなっているから、従って、各二次巻線321、322に誘起される交流電圧の大きさは等しくなっている。
【0048】
各二次巻線321、322に誘起された電圧の大きさ符号Eで表すと、期間S中では、各二次巻線321、322の直列接続回路の端点aの間に生じる電圧は、電圧Eを二次巻線321、322の個数倍した大きさになる。二次巻線がn個あれば、n×Eである。
【0049】
この電源装置1では、各整流素子361、362のカソード側が二次巻線321、322に接続されているため、二次巻線321、322の直列接続回路の端点aのうち、正電圧が誘起された方の端点aに接続された整流素子361又は363は逆バイアスされ、遮断する。他方、負電圧が誘起された方の端点aに接続された整流素子361又は363は順バイアスされる。
【0050】
その結果、二次巻線321、322の直列接続回路に生じたn×Eの電圧により、正電圧が誘起された端点aに接続されたチョークコイル351又は353と負電圧が誘起された端点aに接続された整流素子361、362を通って電流が流れ、その電流が第1の出力端子38から負荷16に供給される。
【0051】
一次巻線311、312に印加される交流電圧の極性が反転すると、二次巻線321、322の直列接続回路に誘起される電圧の極性も反転するが、反転前と同様に、第1の出力端子38から負荷16に供給される。
【0052】
図10のタイミングチャートのように、各一次巻線311、312に印加される電圧の位相が一致している場合には、各二次巻線321、322に正極性の電圧が誘起される期間と負極性の電圧が誘起される期間がある。
【0053】
図2は、正極性の電圧が誘起される期間に流れる電流を示しており、図3は、負極性の電圧が誘起される期間に流れる電流を示している。
【0054】
図2の符号I11と図3の符号I21は、二次巻線321、322の直列接続回路の両端に生じた電圧n×E(n=2)によって流れる電流とその向きを示している。
【0055】
これらの電流i11、i21はそれぞれチョークコイル351、353を流れ、負荷16に供給される。このとき、二次巻線321、322の直列接続回路には、n×Eの電圧が生じ、第1の出力端子38には、電圧n×E/2の大きさの出力電圧VOが現れる。このとき、チョークコイル351、353の両端には、二次巻線321、322の直列接続回路に生じた電圧の半分の大きさの電圧n×E/2だけ電圧降下する。
【0056】
それらの電流i11、i21は、一次巻線311、313に印加される交流電圧の極性が反転すると、電流i11と電流i21との間で相互に切り替わる。
【0057】
各電流i11、i21は、チョークコイル351、353をそれぞれ流れ、負荷16に供給されているが、電流i11と電流i21との間で相互に切り替わると、各チョークコイル351、353に流れる電流は一旦停止する。
【0058】
各チョークコイル351、353は、電流i11、i21がそれぞれ流れているときに、磁気エネルギーによって充電されており、その電流i11、i21が停止すると、チョークコイル351、353に起電力が生じ、その放電によって、図3の符号i12と図4の符号i22で示す電流が生成され、第1の出力端子38から負荷16に供給される。
【0059】
チョークコイル351、353の放電による電流I12、I22は、チョークコイル351、353を充電した電流i11、i21と同じ大きさである。チョークコイル351、353を充電した電流i11、i21の大きさは相互に等しいから、結局、各電流i11、i21、I12、I22 の大きさは略等しい。
【0060】
各二次巻線321、322の誘起電圧が、負荷16に対して直列に印加される状態で、負荷16に流れる電流が変動すると、二次巻線321、322によって生成される電流I11、I21の大きさが自動的に追随し、出力電圧VOは一定値(ここでは電圧E)に維持される。
【0061】
即ち、負荷16に流れる電流が小さくなると、第1の出力端子38から供給される電流もそれに従って小さくなり、負荷16に流れる電流が大きくなると、第1の出力端子38から供給される電流もそれに従って大きくなる。
【0062】
この電源装置1では、第1の出力端子38又は第2の出力端子39のいずれか一方又は両方に電流センサ15が設けられており、電源装置1から負荷16に供給される出力電流の大きさは、電流センサ15で測定されるようになっている。
【0063】
電流センサ15の測定結果は制御回路24に入力されている。制御回路24には、予め第1の上限値が設定されており、負荷16に供給される出力電流IOが第1の上限値を超えると、一次巻線311、312に印加される交流電圧の位相が一致した状態から、ズレを含んだ状態に移行される。
【0064】
図11は、制御回路24により、一次巻線311、312に印加される交流電圧の位相が角度Fだけずらされた状態を示している。図10のタイミングチャートでは、一周期Tが全部期間Sで占められいたが、図11のタイミングチャートでは、期間Sと期間Pが混在した状態になる。
【0065】
図11の期間Sは、時刻t1、t3で開始し、時刻t2、t4で終了しており、期間Pは、期間Sが終了する時刻t2、t4で開始し、期間Sが開始する時刻t3(及び時刻t1)で終了している。
【0066】
図11のタイミングチャートに沿って期間Sと期間Pが混在する場合の電源装置1の動作を説明する。
【0067】
先ず、時刻t1〜t2の間、各二次巻線321、322に正極性の電圧が誘起されると、図4に示すように、各二次巻線321、322に誘起された電圧Eは直列に負荷16とチョークコイル351の直列接続回路に印加される。符号I33は、二次巻線321、322の直列接続回路の両端の電圧2・Eによって負荷16に供給される電流を示している。
【0068】
このとき、1個の二次巻線322に誘起された電圧Eによって、電流I32が負荷16に供給される。
【0069】
これら二次巻線321、322によって生成された電流I33、I32は、同じ整流素子363と、異なるチョークコイル351、352を流れる。その際チョークコイル351、352を充電する。
【0070】
時刻t1の直前は、二次巻線321、322に誘起された電圧で、チョークコイル352に電流が流されており、時刻t1〜t2の間、そのチョークコイル352が放電し、図4中の符号I33で示した電流が負荷16に供給される。
【0071】
次に、時刻t2を経過すると、二個の一次巻線311、312のうち、一方の一次巻線312に流れる電流が反転し、その一次巻線312に磁気結合した二次巻線322に負極性の電圧が誘起される。
【0072】
他方の一次巻線311には正極性の電圧が印加されており、その一次巻線311に磁気結合した二次巻線321には、正極性の電圧が誘起されている。
【0073】
図5は、このような状態の時に電源装置1に流れる電流を示しており、正極性の電圧と負極性の電圧がそれぞれ誘起された二次巻線321、322により、正極性の電流I41と負極性の電流I42がそれぞれ生成され、第1の出力端子38から負荷16にそれぞれ供給される。
【0074】
図5に示した状態では、二次巻線321、322に生じた誘起電圧は負荷16に対して並列に印加されており、正極性の電流I41と負極性の電流I42が負荷16に並列に供給されている。
【0075】
この電流I41、I42は、同じ整流素子362を通り、別のチョークコイル351、353を流れ、そのチョークコイル351、353を磁気エネルギーによってそれぞれ充電する。
【0076】
電流I41、I42が流れないチョークコイル352には、時刻t2の直前に、二次巻線322から供給される電流I32が流れ、それによって充電されており、時刻t2でその電流I32が停止すると、チョークコイル352に起電力が生じ、電流I43が生成される。
【0077】
その電流I43は、二次巻線321、322が生成した電流I41、I42と同じ整流素子362を流れ、第1の出力端子38から負荷16に供給される。
【0078】
図14は、上記のように二次巻線321、322の誘起電圧が負荷16に直列に印加される期間Sと並列に印加される期間Pが混在している場合の、電源装置1内部に流れる電流及び電圧の波形を示すシミュレーション結果である。
【0079】
図14中の符号V311、V312は一次巻線311、312に印加される交流電圧の波形を示しており、I321、I322は二次巻線321、322に流れる電流波形を示している。
【0080】
また、I361〜I363は整流素子361〜363に流れる電流波形を示しており、V361〜V363は、カソード端子の電位を示している(正負は逆転している)。
【0081】
次に、時刻t3が経過し、各一次巻線311、312に印加される電圧が全て負極性になると、二次巻線321、322に誘起される電圧の極性も負極性となり、各二次巻線321、322の誘起電圧は、負荷16に対して直列に印加される。
【0082】
図6は、このとき流れる電流を示しており、二次巻線321、322の直列接続回路の両端に生じた電圧2×Eによって電流I51が生成され、また、1個の二次巻線321に誘起された電圧Eにより、電流I52が生成される。
【0083】
また、時刻t3よりも前にチョークコイル351に供給されていた電流I22は停止することにより、そのチョークコイル351に起電力が生じ、電流I53が生成されている。
これらの電流I51、I52、I53は負荷16に供給される。
【0084】
次に、時刻t4が経過すると、一方の二次巻線322の誘起電圧が負極性から正極性に変わり、その結果、二次巻線321、322に生じた誘起電圧は負荷16に対して並列に印加される。従って、図7に示すように、各二次巻線321、322の誘起電圧によって電流I61、I62が生成され、負荷16に並列に供給される。その電流I61、I62は、異なる整流素子361、362と、同じチョークコイル352を通って、負荷16に供給される。他のチョークコイル351、353には起電力が生じており、その起電力によって電流I63、I64が生成され、それぞれ負荷16に供給される。
【0085】
上記は、一次巻線311、312に印加される交流電圧の位相のずれ量Fが、180°以下の場合であったが、すれ量Fが大きくなり、図12に示したように180°になると、二次巻線321、322に誘起される電圧は互いに逆極性になり、直列の期間Sは消滅し、一周期Tの全部が並列の期間Pになり、負荷16に並列に電流を供給するようになる。
【0086】
このとき、負荷16には、図8に示した電流I71〜I73と、図9に示した電流I8184とが交互に供給される。
【0087】
各二次巻線321、322の誘起電圧によって生成される電流I71、I72、I81、I82の大きさは互いに等しく、各チョークコイル351〜353の起電力によって生じる電流I73、I83、I84は、チョークコイル351〜353を充電した電流I71、I72、I81+I82の大きさに等しいから、
71=I72=I81=I82=I73/2=I83=I84
である。
【0088】
上記のように、1周期Tの全部が並列の期間Pになり、各二次巻線321、322の誘起電圧による電流I71、I72、I81、I82がチョークコイル351〜353を流れると、出力電圧VOは、誘起電圧Eの半分の大きさの電圧E/2になる。
【0089】
このとき、各チョークコイル351〜353ではE/2だけ電圧降下しており、チョークコイル351〜353を流れる電流I71、I72、I81、I82により、各チョークコイル351〜353は磁気エネルギーで充電される。
【0090】
それに対し、図11のタイミングチャートの場合のように、1周期T中に直列接続の期間Sと並列接続の期間Pとが混在する場合は、出力電圧VOは、n×E/2とE/2の間の大きさであって、一期間T中に含まれる期間Sと期間Pの割合に応じた大きさになる。例えば、期間Sと期間Pが1:1の場合、出力電圧VOはE・3/4になる。
【0091】
この電源装置1では、制御回路24に、第1の上限値I1が予め設定されており、出力電流IOが第1の上限値I1よりも小さい間は、並列の期間Pを含まず、一周期T全部が直列の期間Sの状態で運転し、出力電流IOが第1の上限値I1を超えると、超えた量に応じて期間Sを発生させ、出力電流IOを増加させながら出力電圧VOを低下させる。
【0092】
図13は、出力電流IOと出力電圧VOの関係を示したグラフである。出力電流IOが第1の上限値I1よりも小さい点A〜点Bの間は、出力電圧Voは電圧Eの一定値になっており、出力電流IOが第1の上限値I1を超えると、出力電流IOは増加しながら出力電圧VOは低下させられる。
【0093】
この制御回路24は第1の出力端子38と第2の出力端子39の間に現れる出力電圧VOが入力されており、出力電流IOと出力電圧VOの両方が測定されている。本実施例では、制御回路24により、出力電流IOが第1の上限値I1を超えると、位相のずれ量Fを増大させ、出力電力(出力電流IOと出力電圧VOの積)が一定値になるように、出力電流IOを増加させながら出力電圧VOを低下させる。
【0094】
但し、本発明の出力電圧VOの低下のさせ方はそれに限定されるものではなく、例えば、出力電流IOを直線的に増加させながら出力電圧VOを直線的に低下させる等、種々の制御方法が含まれる。
【0095】
上記のように位相のずれ量Fが増大し、180°に達して1周期Tが全て並列の期間Pとなる点Cでは、出力電圧VOはE/2になる。
【0096】
符号I2は、出力電圧VOがE/2になったときの出力電流IOの値であり、出力電流IOに対する第2の上限値である。
【0097】
この電源装置1では、出力電流IOが第2の上限値I2を超えると、制御回路24が、トランジスタQ1〜Q4の導通期間を短くし、一次巻線311、312に供給する交流電圧の実効値を低下させる。
【0098】
その結果、二次巻線321、322に電圧が誘起されない期間Dが無視できない程長くなり、期間Dの長さに応じて出力電圧VOがE/2から更に低下する。
【0099】
点Dは、第1の出力端子38と接地端子39が短絡した状態、即ち、出力電圧VOがゼロになった状態であり、出力電流IOは、出力電圧VOがE/2を超えゼロになるまでの間、第2の上限値I2の値を維持する。
【0100】
次に、図15は、本発明の第二例の電源装置2の回路図である。
この第二例の電源装置2では、第一例の電源装置1に、トランス213、214と、整流回路224、225と、スイッチ回路263、264が追加されている。各スイッチ回路261〜264の内部構成は図1(b)に示した通りである。
【0101】
第一例の電源装置1では、2個のトランス211、212を有し、そのトランス211、212内の二次巻線321、322が直列接続されていたが、第二例の電源装置2では、各トランス211〜214内の合計四個の二次巻線321〜324が直列接続されている。
【0102】
二次巻線321〜324の直列接続回路の端点aと、二次巻線321〜324同士の接続点bは、各整流回路221〜225内のチョークコイル351〜355によって第1の出力端子38に接続され、且つ、整流素子361〜365によって接地端子39に接続されている。
【0103】
整流素子361〜365は、アノード側が接地電位の第2の出力端子39に接続され、カソード側が端点a又は接続点bに接続されている。
【0104】
各トランス211〜214内の一次巻線311〜314は、それぞれ別々にスイッチ回路261〜264に接続されており、制御回路24が各スイッチ回路261〜264を制御し、各一次巻線311〜314に印加する交流電圧の位相を変えると、二次巻線321〜324の誘起電圧の極性が制御される。それにより、誘起電圧が負荷16に対して直列に印加され、又、並列に印加される。
【0105】
図22は、この電源装置2で、各一次巻線311〜314に印加される交流電圧の位相が一致し、各二次巻線321〜324の誘起電圧が、負荷16に対して直列に供給される場合のタイミングチャートである。
【0106】
図16、図17は、このときの電流と向きを示しており、図16の符号I101は、各二次巻線321〜324の誘起電圧が正極性の場合に流れる電流を示しており、図17の符号I102は、図16とは逆に、負極性の場合に流れる電流を示している。図16、17及び後述する図18〜図21では、チョークコイル351〜355の起電力によって生じる電流は省略してある。
【0107】
図23は、各一次巻線311〜314に印加される交流電圧の位相が180°ずれ、直列接続された二次巻線321〜324のうちの隣り合う二次巻線321〜324の誘起電圧が、互いに反対の極性になった場合のタイミングチャートである。
【0108】
図18と図19は、そのとき流れる電流と向きを示す図であり、図18の符号I111、I113は正極性の誘起電圧によって生成された電流であり、符号I112、I114は負極性の誘起電圧によって生成された電流である。同様に、図19の符号I122、I124は正極性の誘起電圧によって生成された電流であり、符号I121、I123は負極性の誘起電圧によって生成された電流である。
【0109】
一周期Tが全部Sで占められ、各二次巻線321〜324の誘起電圧が負荷16に対して直列になる場合は、4×Eの電圧が二次巻線321〜324の直列接続回路の端点aの間に生じ、その1/2の電圧、即ち2×Eの電圧が第1、第2の出力端子38、39間に現れている。このとき、電流がチョークコイル351又は355を流れると、チョークコイル351、355の両端には、2×Eだけ電圧降下する。
【0110】
一周期Tが全部Pで占められ、誘起電圧が負荷16に対して並列になる場合は、誘起電圧Eの半分の電圧、即ちE/2の電圧が第1、第2の出力端子38、39間に現れる。このとき、チョークコイル351、353、355又は352、354ではE/2だけ電圧降下している。
【0111】
この電源装置2でも、予め設定された第1の上限値I1を超えるまでは、二次巻線321〜324の誘起電圧が負荷16に対して直列に印加される。
【0112】
第1の上限値I1を超えると、位相がずれ、誘起電圧が並列に印加される期間Pが発生し、期間S、Pの割合に応じた出力電圧VOが出力される。n個の二次巻線321〜32nを有する電源装置では、期間Sと期間Pが混在する場合は、出力電圧VOはn×E/2とE/2の間の大きさになり、誘起電圧が負荷16に対して直列に印加される期間Sが1周期中のs%、並列に印加される期間Pがp%(s+p=100%)の場合、(n×E×s/2+E×p/2)/100の大きさになる。
【0113】
なお、本発明の電源装置2では、直列の期間Sと並列の期間Pを混在させる場合に、複数の二次巻線321〜324のうち、隣り合う2又は3個の二次巻線の誘起電圧を負荷16に対して直列に印加すると同時に、他の二次巻線の誘起電圧を負荷16に対して並列に印加しても良い。即ち、1周期T中に、直列の期間Sと並列の期間Pに加え、更に直並列の期間SPを設けてもよい。
【0114】
例えば、図20、図21のように、符号321と符号322の二次巻線の組み、又は符号323と符号324の二次巻線の組みで、それぞれ2×Eの大きさの電圧を生成し、各組の2×Eの電圧を、負荷16に対して直列に印加すると、2直列2並列の直並列期間を生成することができる。
【0115】
図20の符号I131と図21の符号I141は、その場合の正極性の誘起電圧による電流、図20の符号I132と図21の符号I142は負極性の誘起電圧による電流である。
【0116】
上記各実施例1、2で用いた制御回路24の一例を図24に示す。
この制御回路24は、出力電圧用増幅器91Vと、出力電流用増幅器91Iと、出力電力用増幅器91Pとを有しており、出力電圧用増幅器91Vには、第1、第2の出力端子38、39間に現れる出力電圧VOが入力され、出力電流用増幅器91Iには、電流センサ15が測定した出力電流IOの大きさが電圧変換されて入力されている。
【0117】
また、出力電圧VOと、電流センサ15から出力された出力電流IOの大きさを示す電圧は、乗算器93に入力され、出力電圧VOの大きさと出力電流IOの大きさから出力電力Pが算出され、それが電圧変換されて出力電圧用増幅器91Vに入力されている。
【0118】
出力電圧用増幅器91Vと、出力電流用増幅器91Iと、出力電力用増幅器91Pには、出力電圧用基準電圧源92Vと、出力電流用基準電圧源92Iと、出力電力用基準電圧源92Pとが接続されており、各増幅器91V、91I、91Pによって、出力電圧VO、出力電流IO、又は出力電力Pの大きさと、各基準電圧源92V、92I、92Pが出力する基準電圧との差が増幅され、出力されている。
【0119】
各増幅器91V、91I、91Pが出力する電圧信号は、ダイオード941〜943を介して、駆動回路95に入力されており、各増幅器91V、91I、91Pのうち、最大電圧を出力する増幅器(91V又は91I又は91P)によって、駆動回路95が制御されるように構成されている。
【0120】
ここでは、各増幅器91V、91I、91Pの出力信号は、出力電流IOが、第1の上限値I1未満である間は、出力電圧用増幅器91Vの出力信号の電圧が最大になるように構成されている。
【0121】
駆動回路95は、n個のスイッチ回路261〜26nを独立に制御するように構成されており、出力電圧VOが急変すると、駆動回路95は出力電圧用増幅器91Vの出力信号に基いて各スイッチ回路261〜26nの位相を制御し、出力電圧VOを一定に維持するように構成されている。
【0122】
次に、出力電流IOが第1の上限値I1に達すると、出力電圧用増幅器91Vの出力信号の電圧と、出力電流用増幅器91Iの出力信号の電圧とが等しくなり、更に出力電流IOが大きくなり、第1の上限値I1を超えると、第2の上限値I2未満である限り、各増幅器91V、91I、91P中、出力電力用増幅器91Pの出力信号の電圧が最大になるように構成されている。
【0123】
従って、各スイッチ回路261〜26nの位相は、出力電力用増幅器91Pの信号に基いて制御され、出力電力P(出力電流IOと出力電圧VOの積)が一定値になるように、出力電流IOが増加しながら出力電圧VOが低下させられる。
【0124】
次に、第2の上限値I2に達すると、出力電流用基準電圧源92Iの出力信号の電圧が最大になり、出力電流IOは、略第2の上限値I2の電流量を維持しながら、出力電圧VOを低下させる。
【0125】
なお、本発明の制御回路24は、上記の構成に限定されるものではなく、種々の構成の制御回路が含まれることは言うまでもない。
【0126】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電源装置では、複数の二次巻線の誘起電圧を、直列、直並列、又は並列に印加し、出力電流を増加させながら出力電圧を低下させることができる。この場合、トランジスタの導通期間を制御しなくても出力電圧を低下させることができるので、トランスの使用効率が高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a):本発明の第一例の電源装置の回路ブロック図 (b):スイッチ回路の内部構成を示す回路図
【図2】第一例の電源装置において、二次巻線の誘起電圧が負荷に対して直列に印加される場合に流れる電流の経路を示す図(1)
【図3】同電源装置において、二次巻線の誘起電圧が負荷に対して直列に印加される場合に流れる電流の経路を示す図(2)
【図4】同電源装置において、二次巻線の誘起電圧が負荷に対して直列に印加される期間と並列に印加される期間が混在する場合に流れる電流の経路を示す図(1)
【図5】同電源装置において、二次巻線の誘起電圧が負荷に対して直列に印加される期間と並列に印加される期間が混在する場合に流れる電流の経路を示す図(2)
【図6】同電源装置において、二次巻線の誘起電圧が負荷に対して直列に印加される期間と並列に印加される期間が混在する場合に流れる電流の経路を示す図(3)
【図7】同電源装置において、二次巻線の誘起電圧が負荷に対して直列に印加される期間と並列に印加される期間が混在する場合に流れる電流の経路を示す図(4)
【図8】二次巻線の誘起電圧が負荷に対して並列に印加される場合に流れる電流の経路を示す図(1)
【図9】二次巻線の誘起電圧が負荷に対して並列に印加される場合に流れる電流の経路を示す図(2)
【図10】二次巻線の誘起電圧が負荷に対して直列に印加される場合のタイミングチャート
【図11】二次巻線の誘起電圧が負荷に対して直列に印加される期間と並列に印加される期間が混在する場合のタイミングチャート
【図12】二次巻線の誘起電圧が負荷に対して並列に印加される場合のタイミングチャート
【図13】本発明の第一例の電源装置の出力電圧と出力電流の関係を示すグラフ
【図14】本発明の第一例の電源装置の内部の電圧と電流を示すグラフ
【図15】本発明の第二例の電源装置のブロック図
【図16】同電源装置において、二次巻線の誘起電圧が負荷に対して直列に印加される場合に流れる電流の経路を示す図(1)
【図17】同電源装置において、二次巻線の誘起電圧が負荷に対して直列に印加される場合に流れる電流の経路を示す図(2)
【図18】同電源装置において、二次巻線の誘起電圧が負荷に対して並列に印加される場合に流れる電流の経路を示す図(1)
【図19】同電源装置において、二次巻線の誘起電圧が負荷に対して並列に印加される場合に流れる電流の経路を示す図(2)
【図20】同電源装置において、二次巻線の誘起電圧が負荷に対して直並列に印加される場合に流れる電流の経路を示す図(1)
【図21】同電源装置において、二次巻線の誘起電圧が負荷に対して直並列に印加される場合に流れる電流の経路を示す図(2)
【図22】同電源装置において、二次巻線の誘起電圧が負荷に対して直列に印加される場合のタイミングチャート
【図23】同電源装置において、二次巻線の誘起電圧が負荷に対して並列に印加される場合のタイミングチャート
【図24】制御回路の一例
【図25】従来技術の電源装置
【図26】その電源装置を並列運転する場合の回路ブロック図
【符号の説明】
1、2……電源装置
15……電流センサ
16……負荷
24……制御回路
261〜264……スイッチ回路
311〜314……一次巻線
321〜324……二次巻線
351〜355……チョークコイル
361〜365……整流素子
38……第1の出力端子
39……第2の出力端子
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to the technical field of power supply devices, and more particularly, to a power supply device with high transformer use efficiency.
[0002]
[Prior art]
Reference numeral 102 in FIG. 25 is a conventional power supply device using a choke coil.
In general, the switching type power supply apparatus 102 is divided into a primary side circuit and a secondary side circuit, and is insulated by a transformer 121 between them. In the transformer 121, primary windings W that are magnetically coupled to each other.1And secondary winding W2Is arranged.
[0003]
The primary side includes a DC voltage source 110 obtained by rectifying and smoothing a commercial power source, and a primary winding W.1In addition, a switch circuit 107 constituting an H bridge is disposed.
[0004]
In the switch circuit 107, four transistors Q1~ QFour, And a set of two forward transistors Q1, Q2And transistor Q in the opposite directionThree, QFourHowever, the primary winding W from the DC voltage source 110 is alternately conducted by one set at a time.1It is comprised so that an alternating current may be sent through.
[0005]
Secondary winding W2Is connected to the output circuit 108 and the primary winding W1AC current flows through the secondary winding W2When an AC voltage is induced in the output circuit 108, the induced voltage is applied to the output circuit 108.
The output circuit 108 includes a choke coil L1, L2And rectifying element 13611362Are two rectifier circuits 124 and 125 connected in series.
[0006]
Secondary winding W2Both ends of the choke coil L of the two rectifier circuits 124 and 1251, L2And rectifying element 13611362Are connected to connection points connected to each other. The power supply device 102 is a power supply that outputs a positive voltage,
[0007]
Rectifier element 13611362The cathode terminal side is the choke coil L1, L2Connected to one end of the choke coil L1, L2Is connected to a first output terminal 138 from which a positive voltage is output.
[0008]
Rectifier element 13611362Is connected to the second output terminal 139 that is at the ground potential, and the secondary winding W2When a positive voltage is applied to one rectifier circuit 124 and a negative voltage is applied to the other rectifier circuit 125, the choke coil L of the rectifier circuit 124 to which the positive voltage is applied is applied.1Secondary winding W2Is supplied with current. The current is the rectifier element 136 of the rectifier circuit 125 to which the negative voltage is applied.2Flowing through. The rectifier element 136 of the rectifier circuit 124 to which the positive voltage is applied.1Are reverse-biased and no current flows.
[0009]
Next, the secondary winding W2When the polarity of the voltage applied to each rectifier circuit 124, 125 is reversed, the other choke coil L2And rectifying element 1361Is supplied with current. The first choke coil L1When the current is supplied to the other choke coil L2The choke coil L2The current generated by is flowing.
[0010]
A capacitor C is connected in parallel to the output circuit 108, and a DC voltage smoothed by the capacitor C appears between the first and second output terminals 138 and 139, and this DC voltage is supplied to the load 128. .
[0011]
Unlike the power supply device 102 described above, when the diode bridge is used, the secondary winding W2In the power supply apparatus 102 as described above, the current generated by the induced voltage is equal to the two rectifying elements 136 compared to the current flowing through the two rectifying elements connected in series.11362Since only one of them flows and is supplied to the load 16, the loss is small and a highly efficient power supply device can be obtained.
[0012]
A reference numeral 103 in FIG. 26 is a power supply apparatus in which two power supply apparatuses 102 as described above are connected in parallel to the load 16 in order to increase the output current.
[0013]
In this power supply device 103, two transformers 121 are provided.11212Each has a switch circuit 107.11072Are connected to each switch circuit 107.11072Transformer 12111212Is configured to supply an alternating current.
[0014]
Also, each transformer 12111212Output circuit 1081, 1082Are connected to each other, and each output circuit 1081, 1082To the load 16 in parallel.
[0015]
However, in the parallel power supply device 103 as described above, each transformer 12111212The maximum voltage and maximum current specifications have the disadvantage that the transformer 121 is the same as one power supply device 102 and the use efficiency of the transformer is poor.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention was created to solve the above-described disadvantages of the prior art, and an object of the present invention is to provide a switching power supply with high use efficiency of a transformer.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above-described problem, the invention according to claim 1, the plurality of primary windings,A switch circuit for supplying an alternating voltage to the primary winding, a secondary winding magnetically coupled to the primary winding, and a plurality of rectifier circuits in which a choke coil and a rectifier element are connected in series, The secondary windings are connected in series, the connection points between the secondary windings, and the connection points between the choke coils of the rectification circuit and the rectification circuit at both ends of the series connection circuit of the secondary windings. The end of the rectifier circuit on the choke coil side is connected to a first output terminal, the end of the rectifier element side is connected to a second output terminal, and between the first and second output terminals Is connected to a capacitor, a voltage of the same polarity is induced in the secondary winding, and a series voltage obtained by adding the voltages induced in the secondary windings is added to both ends of the series connection circuit of the secondary windings. When generated, the load connected to the first and second terminals includes Configured serial series voltage is appliedPower supply unit.
  The invention according to claim 2A current sensor provided at one or both of the first and second output terminals, and a control circuit for controlling the phase of the AC voltage applied to the primary winding; When the first upper limit value is set and the measured value of the current sensor is equal to or lower than the first upper limit value, the series voltage is applied to the load with the phase of the AC voltage applied to the primary winding being aligned, When the upper limit of 1 is exceeded, the phase is shifted and the voltage supplied to the load is reduced.The power supply device according to claim 1.
  The invention described in claim 3A voltage sensor for measuring a voltage between the first and second output terminals, wherein the control circuit is configured to supply a constant power to a load from the measured values of the current sensor and the voltage sensor; Increase the amount of deviationA power supply device according to claim 2.
  The invention described in claim 4In the control circuit, the output current when the voltage between the first and second output terminals is ½ of the induced voltage of the secondary winding is set as the second upper limit value. The control circuit controls the switch circuit when the output current exceeds the second upper limit value, so that the voltage at the first and second output terminals decreases while a constant current is supplied to the load. 4. A period of an alternating voltage applied to the primary winding is shortened.It is a power supply device of any one of these.
[0018]
The present invention is configured as described above. When supplying a low current at a high voltage to a load, an induced voltage of each secondary winding is applied in series to the load.
[0019]
When supplying a large current to the load at a low voltage, an induced voltage of each secondary winding is applied in parallel to the load, and a current is supplied in parallel to the load from each secondary winding.
[0020]
In the meantime, that is, when supplying a medium current at a medium voltage, the period in which the induced voltage of the secondary winding is applied in series to the load and the period in which it is applied in parallel are mixed in one cycle. The output voltage is controlled at the ratio.
[0021]
In this case, the current supplied to the load is measured, and the output voltage can be lowered as the current increases.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A power supply device of the present invention will be described with reference to the drawings.
Reference numeral 1 in FIG. 1 (a) denotes a power supply device of a first example of the present invention, and a plurality (two in this case) of transformers 21 are shown.1, 212have.
[0023]
Each transformer 211, 212In the primary winding 311, 312And each primary winding 311, 312Secondary windings 32 magnetically coupled to each other1, 322And are arranged.
[0024]
Reference numeral 29 denotes a DC voltage source that outputs a DC voltage by DC smoothing of a commercial voltage source.1, 312Includes a switch circuit 26 connected to a DC voltage source 29.1, 262Are connected one by one.
[0025]
Switch circuit 261, 262Is shown in FIG.
Each switch circuit 261, 262Each has four transistors each consisting of an n-channel MOS transistor (MOSFET). Symbol Q in the figure1~ QFourShows these four transistors.
[0026]
Here, the symbol Q1, QFourTransistors and QThree, Q2The transistors are connected in series.
[0027]
Transistor Q1, QFourOr transistor Q2, QThreeOne primary winding 31 is provided at a connection portion where the two are connected to each other.1, 312The four transistors Q are connected to the ends of1~ QFourAnd one primary winding 311Or 312And the H bridge circuit is configured.
[0028]
Transistor Q1, QFourOr transistor Q2, QThreeThe series connection circuit is connected in parallel to the DC voltage source 29 and is configured such that the DC voltage output from the DC voltage source 29 is applied to the H-bridge circuit.
[0029]
Sign Q1And Q2And the symbol QThreeAnd QFourOf the primary winding 311Also 312Is a combination of transistors in which a positive voltage is applied to one end and a negative voltage is applied to the other end.1, 312An AC voltage is applied to.
[0030]
This AC voltage is, for example, one set of transistors Q1And Q2And the other set of transistors QThreeAnd QFourWhen the polarity of the voltage when the circuit is cut off is positive, one set of transistors Q1And Q2And the other set of transistors QThreeAnd QFourWhen it is made conductive, it becomes negative.
[0031]
Primary winding 311, 312When an AC voltage is applied to the primary winding 31,1, 312Secondary winding 32 magnetically coupled to1, 322AC voltage is induced in
[0032]
In this power supply device 1, each secondary winding 32.1, 322Are connected in series.
A symbol a in FIG.1, 322Are the end points at both ends of the circuit connected in series, and the symbol b denotes the secondary winding 32.1, 322A connection point where the two are connected to each other is shown.
[0033]
In the power supply device 1, at least the number of rectifier circuits equal to or greater than the sum of the number of end points a and the number of connection points b is provided.
[0034]
Reference 221~ 22ThreeIndicates the rectifier circuit, and each rectifier circuit 22 is shown.1~ 22ThreeIs one choke coil 351, 352, 35ThreeAnd one rectifying element 361, 362, 36ThreeAre connected in series. Rectifier element 361~ 36ThreeIs an element having a rectifying action, such as a pn junction diode or a Schottky junction diode.
[0035]
Secondary winding 321, 322At least one rectifier circuit 22 is provided at the end point a and the connection point b of the series connection circuit.1~ 22ThreeChoke coil 351~ 35ThreeAnd rectifying element 361~ 36ThreeThe part where and are connected is connected.
[0036]
Each rectifier circuit 221~ 22ThreeOf both ends of the choke coil 351~ 35ThreeThe terminal on the side is connected to the first output terminal 38 and the rectifying element 361~ 36ThreeThe terminal on the side is connected to the second output terminal 39.
[0037]
An output capacitor 14 is provided between the first output terminal 38 and the second output terminal 39, and each secondary winding 32 is provided.1, 322As will be described later, the AC voltage induced in the rectifier circuit 221~ 22ThreeAnd rectified and smoothed by the output capacitor 14 to be a DC voltage and output between the first output terminal 38 and the second output terminal 39.
[0038]
A load 16 is connected between the first and second output terminals 38 and 39.
Here, each rectifying element 361~ 36ThreeIs connected to the second output terminal 39, and current flows from the load 16 to the second output terminal 39. Therefore, the second output terminal 39 is at the ground potential, One output terminal outputs a voltage higher than the ground potential.
[0039]
The power supply device 1 has a control circuit 24. Each switch circuit 261, 262Is connected to the control circuit 24, and the switch circuit 26 is connected by the control circuit 24.1, 262Transistor Q in1~ QFourContinuity and interruption are individually controlled, whereby each switch circuit 26 is controlled.1, 262To primary winding 311, 312The phase and frequency of the AC voltage supplied to the are controlled. Each switch circuit 26 by the control circuit 241, 262Are independent, and each switch circuit 26 is controlled.1, 262Secondary winding 32 connected to1, 322The currents flowing through are controlled individually.
[0040]
Each primary winding 311, 31210 to 12 show examples of voltage waveforms applied to. The symbol T in each figure indicates each primary winding 31.1, 312AC voltage V31 applied to1, V312The period of 1 cycle is shown. Reference sign D indicates the primary winding 31 when the polarity of the AC voltage is reversed.1, 312Current flowing through the secondary winding 32 is zero.1, 322This is a period during which the voltage induced at 0 becomes zero. This period D is set to be very short and can be ignored in the operation of the power supply device 1.
[0041]
In the power supply device 1 of the present invention, each switch circuit 261, 262To each primary winding 311, 312The frequency of the alternating voltage applied to is equal, and the lengths of the positive and negative periods of the alternating voltage are equal.
[0042]
As described above, the primary winding 311, 312Since the period D in which the current flowing through is zero is negligibly short, each primary winding 311, 312It is assumed that either a positive polarity voltage or a negative polarity voltage is applied.
[0043]
Reference numerals S in the timing charts shown in FIGS. 10 and 11 indicate the primary windings 31.1, 312Are applied to each secondary winding 32.1, 322Is a period in which a voltage of the same polarity is induced.
[0044]
In FIG. 11 and FIG. 12, symbol P denotes a secondary winding 32 connected in series.1, 322Among these periods, voltages having opposite polarities are induced in adjacent secondary windings.
[0045]
As shown in FIG. 10, each primary winding 311, 312When the phase of the AC voltage applied to each other is the same and the phase difference is zero, each secondary winding 32 is1, 322Of the secondary winding 32 are of the same polarity.1, 322Each of the secondary windings 32 is located between the end points a and a of the series connection circuit.1, 322A voltage is generated by adding the induced voltages to each secondary winding 32.1, 322Is applied to the load 16 in series.
[0046]
In this state, a high voltage is supplied to the load 16, but the supplied current is small.
[0047]
In the power supply device 1 of the present invention, each transformer 211, 212Inside, primary winding 311, 312And secondary winding 321, 322The turn ratios of the primary windings 31 are equal to each other.1, 312The magnitudes of the alternating voltages applied to the secondary windings 32 are therefore equal.1, 322The magnitudes of the alternating voltages induced in are equal.
[0048]
Each secondary winding 321, 322In the period S, each secondary winding 32 is represented by the magnitude E of the voltage induced in1, 322The voltage generated between the end points “a” of the series connection circuit of FIG.1, 322The size is multiplied by the number of. If there are n secondary windings, n × E.
[0049]
In the power supply device 1, each rectifier element 36 is1, 362The cathode side of the secondary winding 321, 322Is connected to the secondary winding 32.1, 322Among the end points a of the series connection circuit, the rectifying element 36 connected to the end point a on which the positive voltage is induced.1Or 36ThreeIs reverse biased and shuts off. On the other hand, the rectifying element 36 connected to the end point a on which the negative voltage is induced.1Or 36ThreeAre forward-biased.
[0050]
As a result, the secondary winding 321, 322The choke coil 35 connected to the end point a where the positive voltage is induced by the n × E voltage generated in the series connection circuit of1Or 35ThreeAnd the rectifying element 36 connected to the end point a where the negative voltage is induced.1, 362A current flows through the first output terminal 38 and is supplied to the load 16.
[0051]
Primary winding 311, 312When the polarity of the AC voltage applied to is reversed, the secondary winding 321, 322The polarity of the voltage induced in the series connection circuit is also reversed, but is supplied from the first output terminal 38 to the load 16 as before the inversion.
[0052]
As shown in the timing chart of FIG.1, 312When the phases of the voltages applied to the secondary windings 32 match,1, 322There is a period in which a positive voltage is induced and a period in which a negative voltage is induced.
[0053]
FIG. 2 shows a current flowing during a period in which a positive voltage is induced, and FIG. 3 shows a current flowing in a period in which a negative voltage is induced.
[0054]
Symbol I in FIG.11And symbol I in FIG.twenty oneThe secondary winding 321, 322The current flowing by the voltage n × E (n = 2) generated at both ends of the serial connection circuit and its direction are shown.
[0055]
These currents i11, Itwenty oneIs a choke coil 351, 35ThreeAnd supplied to the load 16. At this time, the secondary winding 321, 322In the series connection circuit, n × E voltage is generated, and the first output terminal 38 has an output voltage V of magnitude n × E / 2.OAppears. At this time, the choke coil 351, 35ThreeAt both ends of the secondary winding 321, 322The voltage drops by a voltage n × E / 2 which is half the voltage generated in the series connection circuit.
[0056]
Their current i11, Itwenty oneThe primary winding 311, 31ThreeWhen the polarity of the AC voltage applied to is reversed, the current i11And current itwenty oneSwitch between each other.
[0057]
Each current i11, Itwenty oneThe choke coil 351, 35ThreeAre supplied to the load 16 but the current i11And current itwenty oneAre switched to each other, each choke coil 351, 35ThreeThe current that flows through is temporarily stopped.
[0058]
Each choke coil 351, 35ThreeIs the current i11, Itwenty oneAre respectively charged by magnetic energy and the current i11, Itwenty oneWhen the choke coil 35 stops1, 35ThreeAn electromotive force is generated in FIG.12And symbol i in FIG.twenty twoIs generated and supplied from the first output terminal 38 to the load 16.
[0059]
Choke coil 351, 35ThreeCurrent I due to discharge12, Itwenty twoThe choke coil 351, 35ThreeCurrent i charged11, Itwenty oneIs the same size. Choke coil 351, 35ThreeCurrent i charged11, Itwenty oneAre equal to each other, so eventually each current i11, Itwenty one, I12, Itwenty two Are approximately equal in size.
[0060]
Each secondary winding 321, 322When the induced current is applied in series to the load 16 and the current flowing through the load 16 fluctuates, the secondary winding 321, 322Current I generated by11, Itwenty oneAutomatically follows the output voltage VOIs maintained at a constant value (here, voltage E).
[0061]
That is, when the current flowing through the load 16 decreases, the current supplied from the first output terminal 38 decreases accordingly, and when the current flowing through the load 16 increases, the current supplied from the first output terminal 38 increases accordingly. Grows according to.
[0062]
In the power supply device 1, the current sensor 15 is provided at one or both of the first output terminal 38 and the second output terminal 39, and the magnitude of the output current supplied from the power supply device 1 to the load 16. Is measured by the current sensor 15.
[0063]
The measurement result of the current sensor 15 is input to the control circuit 24. A first upper limit value is set in advance in the control circuit 24, and the output current I supplied to the load 16 is set.OExceeds the first upper limit value, the primary winding 311, 312The state is shifted from the state in which the phases of the AC voltages applied to are matched.
[0064]
FIG. 11 shows the primary winding 31 by the control circuit 24.1, 312The state of the phase of the alternating voltage applied to is shifted by an angle F. In the timing chart of FIG. 10, one period T is entirely occupied by the period S, but in the timing chart of FIG. 11, the period S and the period P are mixed.
[0065]
The period S in FIG.1, TThreeStarts at time t2, TFourThe period P ends at the time t when the period S ends.2, TFourStarting at time t when period S startsThree(And time t1).
[0066]
The operation of the power supply device 1 when the period S and the period P coexist will be described along the timing chart of FIG.
[0067]
First, time t1~ T2During each secondary winding 321, 322When a positive voltage is induced in each secondary winding 32, as shown in FIG.1, 322The voltage E induced by the load 16 and the choke coil 35 are connected in series.1Applied to the series connection circuit. Symbol I33The secondary winding 321, 322The current supplied to the load 16 by the voltage 2 · E at both ends of the serial connection circuit is shown.
[0068]
At this time, one secondary winding 322Due to the voltage E induced in the current I32Is supplied to the load 16.
[0069]
These secondary windings 321, 322The current I generated by33, I32Is the same rectifying element 36ThreeAnd a different choke coil 351, 352Flowing. At that time choke coil 351, 352To charge.
[0070]
Time t1Immediately before the secondary winding 321, 322The voltage induced in the choke coil 352Current is flowing through the time t1~ T2During that time, the choke coil 352Is discharged, and symbol I in FIG.33Is supplied to the load 16.
[0071]
Next, time t2Is passed, the two primary windings 311, 312One of the primary windings 312The current flowing through the primary winding 31 is reversed.2Secondary winding 32 magnetically coupled to2A negative voltage is induced.
[0072]
The other primary winding 311A positive voltage is applied to the primary winding 31 thereof.1Secondary winding 32 magnetically coupled to1In this case, a positive voltage is induced.
[0073]
FIG. 5 shows a current flowing through the power supply device 1 in such a state, and a secondary winding 32 in which a positive voltage and a negative voltage are induced, respectively.1, 322Thus, the positive current I41And negative current I42Are respectively generated and supplied from the first output terminal 38 to the load 16.
[0074]
In the state shown in FIG.1, 322Induced voltage is applied in parallel to the load 16 and the positive current I41And negative current I42Is supplied to the load 16 in parallel.
[0075]
This current I41, I42Is the same rectifying element 362Through another choke coil 351, 35ThreeThe choke coil 351, 35ThreeAre each charged with magnetic energy.
[0076]
Current I41, I42Choke coil 35 that does not flow2At time t2Just before the secondary winding 322Current I supplied from32Flows and is charged by the time t2And its current I32When the choke coil 35 stops2An electromotive force is generated in the current I43Is generated.
[0077]
Its current I43The secondary winding 321, 322Generated current I41, I42Same rectifier element 362And is supplied to the load 16 from the first output terminal 38.
[0078]
FIG. 14 shows the secondary winding 32 as described above.1, 322This is a simulation result showing waveforms of current and voltage flowing in the power supply device 1 when a period S in which the induced voltage is applied in series to the load 16 and a period P in which the induced voltage is applied in parallel are mixed.
[0079]
Reference V31 in FIG.1, V312Is the primary winding 311, 312The waveform of the alternating voltage applied to is shown, I321, I322Is the secondary winding 321, 322The current waveform which flows in is shown.
[0080]
I361~ I36ThreeIs the rectifying element 361~ 36ThreeShows the waveform of the current flowing through V36.1~ V36ThreeIndicates the potential of the cathode terminal (positive and negative are reversed).
[0081]
Next, time tThreeElapses and each primary winding 311, 312When all the voltages applied to are negative, the secondary winding 321, 322The polarity of the voltage induced by the negative polarity also becomes negative, and each secondary winding 321, 322The induced voltage is applied to the load 16 in series.
[0082]
FIG. 6 shows the current flowing at this time, and the secondary winding 32 is shown.1, 322Current I by the voltage 2 × E generated at both ends of the series connection circuit51And one secondary winding 32 is generated.1Due to the voltage E induced in the current I52Is generated.
[0083]
Also, time tThreeBefore the choke coil 351Current I supplied totwenty twoIs stopped and the choke coil 35 is stopped.1An electromotive force is generated in the current I53Has been generated.
These currents I51, I52, I53Is supplied to a load 16.
[0084]
Next, time tFourElapses, one of the secondary windings 322Of the secondary winding 32 is changed from the negative polarity to the positive polarity.1, 322The induced voltage generated in the step is applied to the load 16 in parallel. Therefore, as shown in FIG.1, 322Current I due to the induced voltage of61, I62Is generated and supplied to the load 16 in parallel. Its current I61, I62Are different rectifier elements 36.1, 362And the same choke coil 352And is supplied to the load 16. Other choke coils 351, 35ThreeHas an electromotive force, and the electromotive force causes a current I63, I64Are generated and supplied to the load 16 respectively.
[0085]
The above is the primary winding 31.1, 312The phase shift amount F of the AC voltage applied to the coil is 180 ° or less. However, when the slip amount F increases to 180 ° as shown in FIG.1, 322The voltages induced by the two have opposite polarities, the series period S disappears, the entire period T becomes the parallel period P, and the current is supplied to the load 16 in parallel.
[0086]
At this time, the load 16 has a current I shown in FIG.71~ I73And the current I shown in FIG.81~84And are supplied alternately.
[0087]
Each secondary winding 321, 322Current I generated by the induced voltage of71, I72, I81, I82Are equal to each other, and each choke coil 35 is1~ 35ThreeCurrent I generated by the electromotive force of73, I83, I84The choke coil 351~ 35ThreeCurrent I charged71, I72, I81+ I82Is equal to
I71= I72= I81= I82= I73/ 2 = I83= I84
It is.
[0088]
As described above, the entire one period T is the parallel period P, and each secondary winding 321, 322Current I due to induced voltage71, I72, I81, I82Is the choke coil 351~ 35ThreeThe output voltage VOBecomes a voltage E / 2 that is half the induced voltage E.
[0089]
At this time, each choke coil 351~ 35ThreeThen, the voltage drops by E / 2, and the choke coil 351~ 35ThreeCurrent I71, I72, I81, I82By each choke coil 35,1~ 35ThreeIs charged with magnetic energy.
[0090]
On the other hand, when the period S of series connection and the period P of parallel connection coexist in one cycle T as in the timing chart of FIG.OIs a size between n × E / 2 and E / 2, and is a size corresponding to the ratio of the period S and the period P included in one period T. For example, when the period S and the period P are 1: 1, the output voltage VOBecomes E · 3/4.
[0091]
In the power supply device 1, the first upper limit value I is supplied to the control circuit 24.1Is preset and the output current IOIs the first upper limit I1Is shorter than the parallel period P, the entire period T is operated in the serial period S, and the output current IOIs the first upper limit I1Exceeding the period, a period S is generated according to the amount exceeding the output current IOWhile increasing the output voltage VOReduce.
[0092]
FIG. 13 shows the output current IOAnd output voltage VOIt is the graph which showed this relationship. Output current IOIs the first upper limit I1Between the smaller points A to B, the output voltage VoIs a constant value of the voltage E, and the output current IOIs the first upper limit I1Exceeds the output current IOOutput voltage V while increasingOIs lowered.
[0093]
The control circuit 24 outputs the output voltage V appearing between the first output terminal 38 and the second output terminal 39.OIs input and the output current IOAnd output voltage VOBoth have been measured. In the present embodiment, the output current I is controlled by the control circuit 24.OIs the first upper limit I1Is exceeded, the phase shift amount F is increased, and the output power (output current IOAnd output voltage VOProduct) so that the output current IOWhile increasing the output voltage VOReduce.
[0094]
However, the output voltage V of the present inventionOIs not limited to this. For example, the output current IOOutput voltage V while linearly increasingOVarious control methods are included such as reducing the linearity.
[0095]
As described above, the phase shift amount F increases, reaches 180 °, and at the point C in which one period T becomes the parallel period P, the output voltage VOBecomes E / 2.
[0096]
Symbol I2Is the output voltage VOOutput current I when becomes E / 2OOutput current IOIs a second upper limit value.
[0097]
In this power supply device 1, the output current IOIs the second upper limit I2The control circuit 24 causes the transistor Q to1~ QFourThe conduction period of the primary winding 31 is shortened.1, 312The effective value of the AC voltage supplied to is reduced.
[0098]
As a result, the secondary winding 321, 322The period D during which no voltage is induced becomes longer than negligible, and the output voltage V depends on the length of the period D.ODecreases further from E / 2.
[0099]
The point D is a state where the first output terminal 38 and the ground terminal 39 are short-circuited, that is, the output voltage VOIs zero and the output current IOIs the output voltage VOUntil the value exceeds E / 2 and becomes zero, the second upper limit value I2Maintain the value of.
[0100]
Next, FIG. 15 is a circuit diagram of the power supply device 2 of the second example of the present invention.
In the power supply device 2 of the second example, a transformer 21 is added to the power supply device 1 of the first example.Three, 21FourAnd the rectifier circuit 22Four, 22FiveAnd switch circuit 26Three, 26FourHas been added. Each switch circuit 261~ 26FourThe internal structure is as shown in FIG.
[0101]
In the power supply device 1 of the first example, two transformers 211, 212And its transformer 211, 212Secondary winding 32 in1, 322Are connected in series, but in the power supply device 2 of the second example, each transformer 211~ 21Four4 secondary windings 32 in total1~ 32FourAre connected in series.
[0102]
Secondary winding 321~ 32FourThe end point a of the series connection circuit and the secondary winding 321~ 32FourThe connection point b between the rectifier circuits 221~ 22FiveInner choke coil 351~ 35FiveTo the first output terminal 38, and the rectifying element 361~ 36FiveTo the ground terminal 39.
[0103]
Rectifier element 361~ 36FiveThe anode side is connected to the second output terminal 39 having the ground potential, and the cathode side is connected to the end point a or the connection point b.
[0104]
Each transformer 211~ 21FourPrimary winding 31 in1~ 31FourAre each separately switched circuit 261~ 26FourThe control circuit 24 is connected to each switch circuit 26.1~ 26FourEach primary winding 311~ 31FourWhen the phase of the AC voltage applied to the secondary winding 32 is changed,1~ 32FourThe polarity of the induced voltage is controlled. Thereby, an induced voltage is applied to the load 16 in series and in parallel.
[0105]
FIG. 22 shows the primary winding 31 of the power supply device 2.1~ 31FourThe phases of the AC voltages applied to the secondary windings 32 match each other.1~ 32Four6 is a timing chart when the induced voltage is supplied to the load 16 in series.
[0106]
16 and 17 show the current and the direction at this time, and the symbol I in FIG.101Each secondary winding 321~ 32Four17 represents a current that flows when the induced voltage of the positive polarity is positive.102Shows the current that flows in the case of negative polarity, contrary to FIG. 16 and 17 and later-described FIGS.1~ 35FiveThe current generated by the electromotive force is omitted.
[0107]
FIG. 23 shows each primary winding 31.1~ 31FourThe phase of the AC voltage applied to is shifted by 180 °, and the secondary windings 32 connected in series1~ 32FourOf adjacent secondary windings 321~ 32FourIt is a timing chart when the induced voltage of becomes opposite to each other.
[0108]
18 and 19 are diagrams showing the current and direction flowing at that time.111, I113Is a current generated by the positive induced voltage, and the symbol I112, I114Is a current generated by a negative induced voltage. Similarly, reference numeral I in FIG.122, I124Is a current generated by the positive induced voltage, and the symbol I121, Ione two ThreeIs a current generated by a negative induced voltage.
[0109]
One period T is entirely occupied by S, and each secondary winding 321~ 32FourWhen the induced voltage is in series with the load 16, a voltage of 4 × E is applied to the secondary winding 32.1~ 32FourA half voltage, that is, a voltage of 2 × E appears between the first and second output terminals 38 and 39. At this time, the current is applied to the choke coil 35.1Or 35FiveThe choke coil 351, 35FiveA voltage drop of 2 × E is caused at both ends.
[0110]
When one period T is entirely occupied by P and the induced voltage is in parallel with the load 16, a voltage half of the induced voltage E, that is, a voltage of E / 2 is the first and second output terminals 38, 39. Appear in between. At this time, the choke coil 351, 35Three, 35FiveOr 352, 35FourThen, the voltage drops by E / 2.
[0111]
Also in this power supply device 2, a preset first upper limit value I1Until the secondary winding 32 is exceeded.1~ 32FourIs induced in series with the load 16.
[0112]
First upper limit I1Exceeding the phase, a phase P occurs in which the induced voltage is applied in parallel, and the output voltage V corresponding to the ratio of the periods S and P is generated.OIs output. n secondary windings 321~ 32nIf the period S and the period P are mixed, the output voltage VOIs between n × E / 2 and E / 2, the period S in which the induced voltage is applied in series to the load 16 is s% in one cycle, and the period P in which it is applied in parallel is p In the case of% (s + p = 100%), the size is (n × E × s / 2 + E × p / 2) / 100.
[0113]
In the power supply device 2 of the present invention, when the series period S and the parallel period P are mixed, a plurality of secondary windings 32 are provided.1~ 32FourAmong them, the induced voltage of adjacent two or three secondary windings may be applied in series to the load 16 and simultaneously the induced voltage of other secondary windings may be applied in parallel to the load 16. good. That is, in one cycle T, in addition to the serial period S and the parallel period P, a series-parallel period SP may be provided.
[0114]
For example, as shown in FIGS.1And 322Secondary winding set or 32ThreeAnd 32FourWhen a voltage of a magnitude of 2 × E is generated by each of the secondary windings, and a voltage of 2 × E is applied to the load 16 in series, two series and two parallel series-parallel periods Can be generated.
[0115]
Symbol I in FIG.131And symbol I in FIG.141Is the current due to the positive induced voltage in that case, symbol I in FIG.132And symbol I in FIG.142Is a current due to a negative induced voltage.
[0116]
An example of the control circuit 24 used in the first and second embodiments is shown in FIG.
The control circuit 24 includes an output voltage amplifier 91.VAnd output current amplifier 91IAnd output power amplifier 91PAnd an output voltage amplifier 91.VIncludes an output voltage V appearing between the first and second output terminals 38 and 39.O, And an output current amplifier 91IIncludes the output current I measured by the current sensor 15.OIs converted into voltage and input.
[0117]
The output voltage VOAnd the output current I output from the current sensor 15OIs input to the multiplier 93, and the output voltage VOSize and output current IOThe output power P is calculated from the magnitude of the output voltage, and the output power P is converted into a voltage and output voltage amplifier 91 is converted.VHas been entered.
[0118]
Output voltage amplifier 91VAnd output current amplifier 91IAnd output power amplifier 91POutput voltage reference voltage source 92.VOutput voltage reference voltage source 92IOutput voltage reference voltage source 92PAre connected to each amplifier 91.V91I91PDepending on the output voltage VO, Output current IOOr the magnitude of the output power P and each reference voltage source 92V, 92I, 92PThe difference from the reference voltage output is amplified and output.
[0119]
Each amplifier 91V91I91PThe voltage signal output from the1~ 94ThreeAre input to the drive circuit 95 via each of the amplifiers 91.V91I91PAmong them, an amplifier (91VOr 91IOr 91P), The drive circuit 95 is controlled.
[0120]
Here, each amplifier 91V91I91POutput signal of the output current IOIs the first upper limit value I1Output voltage amplifier 91 while the output voltage is less thanVThe output signal voltage is configured to be maximum.
[0121]
The drive circuit 95 includes n switch circuits 26.1~ 26nAre controlled independently, and the output voltage VOSuddenly changes, the drive circuit 95 causes the output voltage amplifier 91 toVEach switch circuit 26 based on the output signal of1~ 26nThe phase of the output voltage VOIs maintained constant.
[0122]
Next, the output current IOIs the first upper limit I1The output voltage amplifier 91 is reached.VOutput signal voltage and output current amplifier 91IOutput signal voltage becomes equal, and the output current IOIncreases and the first upper limit value I1Exceeds the second upper limit value I2Each amplifier 91 as long as it is less thanV91I91POutput power amplifier 91PThe output signal voltage is configured to be maximum.
[0123]
Accordingly, each switch circuit 261~ 26nThe phase of the output power amplifier 91POutput power P (output current IOAnd output voltage VOProduct) so that the output current IOOutput voltage V while increasingOIs reduced.
[0124]
Next, the second upper limit value I2, The output current reference voltage source 92IOutput signal voltage becomes maximum, and the output current IOIs substantially the second upper limit value I2Output voltage V while maintaining the current amount ofOReduce.
[0125]
Needless to say, the control circuit 24 of the present invention is not limited to the above-described configuration, and includes various control circuits.
[0126]
【The invention's effect】
As described above, in the power supply device of the present invention, the induced voltage of the plurality of secondary windings can be applied in series, series-parallel, or in parallel, and the output voltage can be lowered while increasing the output current. In this case, since the output voltage can be lowered without controlling the conduction period of the transistor, the use efficiency of the transformer is high.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a circuit block diagram of a power supply device of a first example of the present invention. FIG. 1B is a circuit diagram showing an internal configuration of a switch circuit.
FIG. 2 is a diagram (1) showing a path of a current that flows when an induced voltage of a secondary winding is applied in series to a load in the power supply device of the first example.
FIG. 3 is a diagram (2) showing a path of a current that flows when an induced voltage of a secondary winding is applied in series with a load in the power supply device;
FIG. 4 is a diagram (1) showing a path of a current that flows when a period in which an induced voltage of a secondary winding is applied in series to a load and a period in which it is applied in parallel are mixed in the power supply device;
FIG. 5 is a diagram (2) showing a path of a current flowing when a period in which the induced voltage of the secondary winding is applied in series to the load and a period in which the induced voltage is applied in parallel are mixed in the power supply device;
FIG. 6 is a diagram (3) illustrating a path of a current that flows when a period in which the induced voltage of the secondary winding is applied in series to a load and a period in which the induced voltage of the secondary winding is applied in parallel exist in the power supply device;
FIG. 7 is a diagram (4) illustrating a path of a current that flows when a period in which the induced voltage of the secondary winding is applied in series to a load and a period in which the induced voltage is applied in parallel exist in the power supply device;
FIG. 8 is a diagram showing a path of a current that flows when an induced voltage of a secondary winding is applied in parallel to a load (1)
FIG. 9 is a diagram showing a path of a current that flows when the induced voltage of the secondary winding is applied in parallel to the load (2)
FIG. 10 is a timing chart when the induced voltage of the secondary winding is applied in series to the load.
FIG. 11 is a timing chart when a period in which the induced voltage of the secondary winding is applied in series to the load and a period in which the induced voltage is applied in parallel are mixed.
FIG. 12 is a timing chart when the induced voltage of the secondary winding is applied in parallel to the load.
FIG. 13 is a graph showing the relationship between the output voltage and the output current of the power supply device of the first example of the present invention.
FIG. 14 is a graph showing the internal voltage and current of the power supply device of the first example of the present invention.
FIG. 15 is a block diagram of a power supply device according to a second example of the present invention.
FIG. 16 is a diagram (1) showing a path of a current that flows when the induced voltage of the secondary winding is applied in series with the load in the power supply device;
FIG. 17 is a diagram showing a path of a current that flows when the induced voltage of the secondary winding is applied in series with the load in the power supply device (2)
FIG. 18 is a diagram (1) showing a path of a current that flows when the induced voltage of the secondary winding is applied in parallel to the load in the power supply device;
FIG. 19 is a diagram (2) showing a path of a current that flows when the induced voltage of the secondary winding is applied in parallel to the load in the power supply device;
FIG. 20 is a diagram (1) showing a path of a current that flows when the induced voltage of the secondary winding is applied in series-parallel to the load in the power supply device;
FIG. 21 is a diagram (2) showing a path of a current that flows when the induced voltage of the secondary winding is applied in series and parallel to the load in the power supply device;
FIG. 22 is a timing chart when the induced voltage of the secondary winding is applied in series with the load in the same power supply device;
FIG. 23 is a timing chart when the induced voltage of the secondary winding is applied in parallel to the load in the same power supply device.
FIG. 24 shows an example of a control circuit.
FIG. 25 shows a conventional power supply device.
FIG. 26 is a circuit block diagram when the power supply device is operated in parallel.
[Explanation of symbols]
1, 2 …… Power supply
15 …… Current sensor
16 …… Load
24 …… Control circuit
261~ 26Four...... Switch circuit
311~ 31Four...... Primary winding
321~ 32Four... Secondary winding
351~ 35Five……choke coil
361~ 36Five...... Rectifying element
38 …… First output terminal
39 …… Second output terminal

Claims (4)

複数の一次巻線と、
前記一次巻線に交流電圧を供給するスイッチ回路と、
前記一次巻線にそれぞれ磁気結合された二次巻線と、
チョークコイルと整流素子とが直列接続された複数の整流回路とを有し、
前記二次巻線は直列接続され、
前記二次巻線同士の接続点と、前記二次巻線の直列接続回路の両端点には、前記整流回路の前記チョークコイルと前記整流回路の接続点が接続され、
前記整流回路の前記チョークコイル側の端点は第1の出力端子に接続され、前記整流素子側の端点は第2の出力端子に接続され、
前記第1、第2の出力端子間にはコンデンサが接続され、
前記二次巻線に同極性の電圧が誘起され、前記二次巻線の直列接続回路の両端に、各二次巻線に誘起された電圧を加算した直列電圧が発生すると、前記第1、第2の端子に接続された負荷には、前記直列電圧が印加されるように構成された電源装置。
A plurality of primary windings;
A switch circuit for supplying an alternating voltage to the primary winding;
A secondary winding magnetically coupled to each of the primary windings;
A plurality of rectifier circuits in which a choke coil and a rectifier element are connected in series;
The secondary winding is connected in series,
The connection point between the secondary windings and the both end points of the series connection circuit of the secondary windings are connected to the connection point of the choke coil of the rectification circuit and the rectification circuit,
The end point on the choke coil side of the rectifier circuit is connected to a first output terminal, the end point on the rectifier element side is connected to a second output terminal,
A capacitor is connected between the first and second output terminals,
When a voltage having the same polarity is induced in the secondary winding, and a series voltage is generated at both ends of the series connection circuit of the secondary windings, the voltage induced in each secondary winding is generated. The power supply apparatus comprised so that the said series voltage may be applied to the load connected to the 2nd terminal .
前記第1又は第2の出力端子のいずれか一方又は両方に設けられた電流センサと、
前記一次巻線に印加する交流電圧の位相を制御する制御回路とを有し、
前記制御回路には予め第1の上限値が設定され、前記電流センサの測定値が前記第1の上限値以下では前記一次巻線に印加する交流電圧の位相を揃えて前記負荷に前記直列電圧を印加し、
前記第1の上限値を超えると位相をずらし、前記負荷に供給される電圧を低下させる請求項1記載の電源装置。
A current sensor provided at one or both of the first and second output terminals;
A control circuit for controlling the phase of the AC voltage applied to the primary winding,
A first upper limit value is set in advance in the control circuit, and when the measured value of the current sensor is equal to or less than the first upper limit value, the phase of the AC voltage applied to the primary winding is aligned and the series voltage is applied to the load. Apply
The power supply device according to claim 1, wherein when the first upper limit value is exceeded, the phase is shifted and the voltage supplied to the load is reduced .
前記第1、第2の出力端子間の電圧を測定する電圧センサを有し、
前記制御回路は、前記電流センサと前記電圧センサの測定値から、負荷に一定電力が供給されるように前記位相のずれ量を増大させる請求項2記載の電源装置。
A voltage sensor for measuring a voltage between the first and second output terminals;
The power supply device according to claim 2 , wherein the control circuit increases the amount of phase shift so that constant power is supplied to a load from measured values of the current sensor and the voltage sensor .
前記制御回路には、前記第1、第2の出力端子間の電圧が、前記二次巻線の誘起電圧の1/2になったときの出力電流が第2の上限値として設定されており、
前記制御回路は、出力電流が前記第2の上限値を超えると前記スイッチ回路を制御し、前記負荷に一定電流が供給されながら前記第1、第2の出力端子の電圧が低下するように、前記一次巻線に印加する交流電圧の期間を短くする請求項2又は請求項3のいずれか1項記載の電源装置。
In the control circuit, the output current when the voltage between the first and second output terminals is ½ of the induced voltage of the secondary winding is set as the second upper limit value. ,
The control circuit controls the switch circuit when the output current exceeds the second upper limit value, so that the voltage at the first and second output terminals decreases while a constant current is supplied to the load. The power supply device according to any one of claims 2 and 3 , wherein a period of the alternating voltage applied to the primary winding is shortened .
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