JP4386385B2 - リンギングチョークコンバータ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスイッチング電源に関するものであり、軽負荷時にバッテリーの代わりに電気２重層コンデンサを用い、スイッチング電源の発振を一定周期でオン／オフすることによって電源の効率を高め、入力消費電力を低減させようとするものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、従来より使用しているバッテリーおよびバッテリー充電装置を有するスイッチング電源で、１次側のスイッチング素子（ＦＥＴ）１の発振停止中にバッテリー１０より負荷８に電流を供給するものである。このスイッチング電源においては、部品点数が多く、材料費の高いバッテリー充電装置が必要で、かつ、バッテリーの寿命による交換費用も高く、産業廃棄物による環境問題もあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような問題があったため、部品点数が少なく、材料費が安く、バッテリーを交換する必要もなく、産業廃棄物による環境問題をも解決することができるスイッチング電源が要求されていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の課題を解決したものであり、１次側にスイッチング素子（ＦＥＴ）１を駆動するＮＰＮトランジスタ２および該トランジスタ２を制御する制御回路１３を備え、これらの回路と、２次側の整流・平滑回路との間にフォトカプラ３を接続したリンギングチョークコンバータにおいて、
２次側の整流・平滑回路の平滑用電解コンデンサ４と並列に、抵抗５と電気２重層コンデンサ６の直列回路を構成し、該電気２重層コンデンサ６の電圧を検出するオン／オフ回路７とフォトカプラ３のダイオード側とを、また、トランジスタ側とＮＰＮトランジスタ２のコレクタ・ベースとを接続したことを特徴とするリンギングチョークコンバータである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１に示すように、２次側の整流・平滑回路の平滑用電解コンデンサ４と並列に、抵抗５と電気２重層コンデンサ６の直列回路を構成し、該電気２重層コンデンサ６の電圧を検出するオン／オフ回路７とフォトカプラ３のダイオード側とを、また、トランジスタ側とＮＰＮトランジスタ２のコレクタ・ベースとを接続する。
図１のリンギングチョークコンバータの動作状態は、図４のタイミングチャートのようになり、以下、図４により回路動作を説明する。
１次側のスイッチング素子（ＦＥＴ）１の発振開始後、コンバータトランス１２より負荷８に電流が供給されると共に、抵抗５を通して電気２重層コンデンサ６も充電される。電気２重層コンデンサ６の電圧が設定電圧上限値ＶＵに達したのを、２次側出力に接続したオン／オフ回路７にて検出し、フォトカプラ３のダイオードに電流を流し、１次側のスイッチング素子（ＦＥＴ）１を駆動するＮＰＮトランジスタ２のコレクタ・ベース間に接続されたフォトカプラ３のトランジスタをオンし、ＮＰＮトランジスタ２のベースに電流を流し、ＮＰＮトランジスタ２を更にオン状態にすることで、スイッチング素子（ＦＥＴ）１のゲート電位をゲートしきい値電圧以下にし、発振を停止させる。
コンバータトランスの出力が停止すると、電気２重層コンデンサ６より抵抗５を通して負荷８へ電流供給される。
電気２重層コンデンサ６の電圧が徐々に降下していき、設定電圧下限値ＶＬに達したのをオン／オフ回路７にて検出し、フォトカプラ３のダイオードに流れる電流をオフにすることでフォトカプラ３のトランジスタがオフし、ＮＰＮトランジスタ２がオフして、１次側のスイッチング素子（ＦＥＴ）１が発振を開始し、コンバータトランス１２より負荷８へ電流供給すると共に、再度抵抗５を通し、電気２重層コンデンサ６へ充電される。
なお、上記のオン／オフ回路７としては、ＮＰＮトランジスタと抵抗とで構成したもの、ＮＰＮトランジスタ、フォトカプラ、ＩＣ、ツェナーダイオード、抵抗およびスイッチ回路で構成したものがあげられる。
以後、上記の動作を繰り返し、コンバータをオン／オフ動作させることで、軽負荷時の入力消費電力は軽減される。
【０００６】
【実施例】
図１は、本発明の実施例によるリンギングチョークコンバータの回路図である。電気２重層コンデンサを用いた図１の回路構成によるスイッチング電源と、電気２重層コンデンサを使用しない図３の比較例の回路によるスイッチング電源とで積算入力電力を比較すると、次の〔表１〕のようになり、実施例では比較例に対して入力電力が約２２％低減されていることが分かる。
【０００７】
【表１】
【０００８】
この回路による実施例と、バッテリー１０およびバッテリー充電装置９を用いた、従来例の図２のスイッチング電源とを比較すると、入力消費電力は同等であり、材料費はバッテリーとその周辺回路の値段分だけコストダウンを図ることができた。また、実施例では電気２重層コンデンサを使用しているため、バッテリーのように交換する必要がなく、産業廃棄物がないので公害の問題もない。
【０００９】
【発明の効果】
本発明は上記したように、２次側の平滑用電解コンデンサと並列に、抵抗５と電気２重層コンデンサ６の直列接続回路を接続し、この電気２重層コンデンサ６の電圧をオン／オフ回路７で検出し、フォトカプラ３に流れる電流をオン／オフすることで１次側のスイッチング素子（ＦＥＴ）１の発振を一定周期でオン／オフさせ、オフ時に電気２重層コンデンサ６から負荷８へ電流供給することで入力消費電力を低減することができる。よって、バッテリー１０およびバッテリー充電回路９を有するスイッチング電源に比べ、部品点数の低減が図れ、材料費が低減でき、回路構成も簡単になり、交換費用もゼロとなる上、産業廃棄物の問題もなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による、電気２重層コンデンサを用いたリンギングチョークコンバータの回路図である。
【図２】従来例による、バッテリーおよびバッテリー充電装置を用いたリンギングチョークコンバータの回路図である。
【図３】図１の電気２重層コンデンサを使用しない、比較例のリンギングチョークコンバータの回路図である。
【図４】図１のリンギングチョークコンバータ回路の回路動作のタイミングチャートである。
【符号の説明】
１ スイッチング素子（ＦＥＴ）
２ ＮＰＮトランジスタ
３ フォトカプラ
４ 平滑用電解コンデンサ
５ 抵抗
６ 電気２重層コンデンサ
７ オン／オフ回路
８ 負荷
９ バッテリー充電装置
１０ バッテリー
１１ スイッチング素子
１２ コンバータトランス
１３ 制御回路
１４ 抵抗
１５ コンデンサ
１６ ダイオード
１７ 出力電圧検出回路
１８ ダイオード
１９ 抵抗
【発明の属する技術分野】
本発明はスイッチング電源に関するものであり、軽負荷時にバッテリーの代わりに電気２重層コンデンサを用い、スイッチング電源の発振を一定周期でオン／オフすることによって電源の効率を高め、入力消費電力を低減させようとするものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、従来より使用しているバッテリーおよびバッテリー充電装置を有するスイッチング電源で、１次側のスイッチング素子（ＦＥＴ）１の発振停止中にバッテリー１０より負荷８に電流を供給するものである。このスイッチング電源においては、部品点数が多く、材料費の高いバッテリー充電装置が必要で、かつ、バッテリーの寿命による交換費用も高く、産業廃棄物による環境問題もあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような問題があったため、部品点数が少なく、材料費が安く、バッテリーを交換する必要もなく、産業廃棄物による環境問題をも解決することができるスイッチング電源が要求されていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の課題を解決したものであり、１次側にスイッチング素子（ＦＥＴ）１を駆動するＮＰＮトランジスタ２および該トランジスタ２を制御する制御回路１３を備え、これらの回路と、２次側の整流・平滑回路との間にフォトカプラ３を接続したリンギングチョークコンバータにおいて、
２次側の整流・平滑回路の平滑用電解コンデンサ４と並列に、抵抗５と電気２重層コンデンサ６の直列回路を構成し、該電気２重層コンデンサ６の電圧を検出するオン／オフ回路７とフォトカプラ３のダイオード側とを、また、トランジスタ側とＮＰＮトランジスタ２のコレクタ・ベースとを接続したことを特徴とするリンギングチョークコンバータである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１に示すように、２次側の整流・平滑回路の平滑用電解コンデンサ４と並列に、抵抗５と電気２重層コンデンサ６の直列回路を構成し、該電気２重層コンデンサ６の電圧を検出するオン／オフ回路７とフォトカプラ３のダイオード側とを、また、トランジスタ側とＮＰＮトランジスタ２のコレクタ・ベースとを接続する。
図１のリンギングチョークコンバータの動作状態は、図４のタイミングチャートのようになり、以下、図４により回路動作を説明する。
１次側のスイッチング素子（ＦＥＴ）１の発振開始後、コンバータトランス１２より負荷８に電流が供給されると共に、抵抗５を通して電気２重層コンデンサ６も充電される。電気２重層コンデンサ６の電圧が設定電圧上限値ＶＵに達したのを、２次側出力に接続したオン／オフ回路７にて検出し、フォトカプラ３のダイオードに電流を流し、１次側のスイッチング素子（ＦＥＴ）１を駆動するＮＰＮトランジスタ２のコレクタ・ベース間に接続されたフォトカプラ３のトランジスタをオンし、ＮＰＮトランジスタ２のベースに電流を流し、ＮＰＮトランジスタ２を更にオン状態にすることで、スイッチング素子（ＦＥＴ）１のゲート電位をゲートしきい値電圧以下にし、発振を停止させる。
コンバータトランスの出力が停止すると、電気２重層コンデンサ６より抵抗５を通して負荷８へ電流供給される。
電気２重層コンデンサ６の電圧が徐々に降下していき、設定電圧下限値ＶＬに達したのをオン／オフ回路７にて検出し、フォトカプラ３のダイオードに流れる電流をオフにすることでフォトカプラ３のトランジスタがオフし、ＮＰＮトランジスタ２がオフして、１次側のスイッチング素子（ＦＥＴ）１が発振を開始し、コンバータトランス１２より負荷８へ電流供給すると共に、再度抵抗５を通し、電気２重層コンデンサ６へ充電される。
なお、上記のオン／オフ回路７としては、ＮＰＮトランジスタと抵抗とで構成したもの、ＮＰＮトランジスタ、フォトカプラ、ＩＣ、ツェナーダイオード、抵抗およびスイッチ回路で構成したものがあげられる。
以後、上記の動作を繰り返し、コンバータをオン／オフ動作させることで、軽負荷時の入力消費電力は軽減される。
【０００６】
【実施例】
図１は、本発明の実施例によるリンギングチョークコンバータの回路図である。電気２重層コンデンサを用いた図１の回路構成によるスイッチング電源と、電気２重層コンデンサを使用しない図３の比較例の回路によるスイッチング電源とで積算入力電力を比較すると、次の〔表１〕のようになり、実施例では比較例に対して入力電力が約２２％低減されていることが分かる。
【０００７】
【表１】
この回路による実施例と、バッテリー１０およびバッテリー充電装置９を用いた、従来例の図２のスイッチング電源とを比較すると、入力消費電力は同等であり、材料費はバッテリーとその周辺回路の値段分だけコストダウンを図ることができた。また、実施例では電気２重層コンデンサを使用しているため、バッテリーのように交換する必要がなく、産業廃棄物がないので公害の問題もない。
【０００９】
【発明の効果】
本発明は上記したように、２次側の平滑用電解コンデンサと並列に、抵抗５と電気２重層コンデンサ６の直列接続回路を接続し、この電気２重層コンデンサ６の電圧をオン／オフ回路７で検出し、フォトカプラ３に流れる電流をオン／オフすることで１次側のスイッチング素子（ＦＥＴ）１の発振を一定周期でオン／オフさせ、オフ時に電気２重層コンデンサ６から負荷８へ電流供給することで入力消費電力を低減することができる。よって、バッテリー１０およびバッテリー充電回路９を有するスイッチング電源に比べ、部品点数の低減が図れ、材料費が低減でき、回路構成も簡単になり、交換費用もゼロとなる上、産業廃棄物の問題もなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による、電気２重層コンデンサを用いたリンギングチョークコンバータの回路図である。
【図２】従来例による、バッテリーおよびバッテリー充電装置を用いたリンギングチョークコンバータの回路図である。
【図３】図１の電気２重層コンデンサを使用しない、比較例のリンギングチョークコンバータの回路図である。
【図４】図１のリンギングチョークコンバータ回路の回路動作のタイミングチャートである。
【符号の説明】
１ スイッチング素子（ＦＥＴ）
２ ＮＰＮトランジスタ
３ フォトカプラ
４ 平滑用電解コンデンサ
５ 抵抗
６ 電気２重層コンデンサ
７ オン／オフ回路
８ 負荷
９ バッテリー充電装置
１０ バッテリー
１１ スイッチング素子
１２ コンバータトランス
１３ 制御回路
１４ 抵抗
１５ コンデンサ
１６ ダイオード
１７ 出力電圧検出回路
１８ ダイオード
１９ 抵抗
Claims (1)
- １次側にスイッチング素子を駆動するＮＰＮトランジスタおよび該トランジスタを制御する制御回路を備え、これらの回路と、２次側の整流・平滑回路との間にフォトカプラを接続したリンギングチョークコンバータにおいて、
２次側の整流・平滑回路の平滑用電解コンデンサと並列に、抵抗と電気２重層コンデンサの直列回路を構成し、該電気２重層コンデンサの電圧を検出するオン／オフ回路とフォトカプラのダイオード側とを、また、トランジスタ側とＮＰＮトランジスタのコレクタ・ベースとを接続したことを特徴とするリンギングチョークコンバータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000235585A JP4386385B2 (ja) | 2000-08-03 | 2000-08-03 | リンギングチョークコンバータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000235585A JP4386385B2 (ja) | 2000-08-03 | 2000-08-03 | リンギングチョークコンバータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002051545A JP2002051545A (ja) | 2002-02-15 |
| JP4386385B2 true JP4386385B2 (ja) | 2009-12-16 |
Family
ID=18727773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000235585A Expired - Fee Related JP4386385B2 (ja) | 2000-08-03 | 2000-08-03 | リンギングチョークコンバータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4386385B2 (ja) |
-
2000
- 2000-08-03 JP JP2000235585A patent/JP4386385B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2002051545A (ja) | 2002-02-15 |
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