JP4455087B2 - 電源装置 - Google Patents
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以下、図5に従って説明する。図5はオープンコレクタ出力のコンパレータを用いたチョッパ電源の構成を示す回路図である。本チョッパ電源はIC化されたコンパレータI51,主スイッチング素子Q52,回生ダイオードD52,チョークコイルL51,小信号ダイオードD51,電解コンデンサC51,電解コンデンサC52,ツェナーダイオードZD51,電流検出抵抗R51,抵抗R52,R53,R54,R55,R56,R57,R58,R59にて構成されている。
主スイッチング素子Q52がオン状態に移行してからオフ状態へ移行するまでの時間(主スイッチング素子Q52のオン時間)はチョークコイルL51,電解コンデンサC52を介して出力電圧が上昇し、出力電圧の分圧値が基準電圧を越えるまでの時定数及び電圧の上昇をコンパレータI51が検知するまでの時間で決まる。通常、負荷変動範囲を広げる場合、チョークコイルL51のインダクタンス値を下げ、単位時間あたりにチョークコイルL51に与えるエネルギーを大きくするが、インダクタンス値を小さくすることによりオン時間が短くなるが、インダクタに蓄えられるエネルギーは変化せず、インダクタの回生時間はインダクタンス値に比例して小さくなるため、発振周波数が上昇してしまうことになる。以下に詳細を説明する。
I=Vin×ton/L ・・・・・・・・・・・・・(1)
E=0.5×(Vin×ton/L)2 ・・・・・・(2)
V=I×ton/C ・・・・・・・・・・・・・・(3)
(2)前記インダクタは、一端が前記電圧制御手段の電流流出側に接続され、他端が前記電源出力側に接続されたコンデンサと前記差動増幅手段の前記出力電圧に比例した電圧の入力側に接続されたチョークコイルであり、前記電圧設定手段は、アノードが前記差動増幅手段の前記基準電圧の入力側に接続され、カソードが前記電圧制御手段の電流流出側に接続されたツェナーダイオードであり、前記電圧制御手段は、電流流入側が前記電源入力側に接続され、電流流出側が前記インダクタに接続されるとともに、前記電圧設定手段のカソードに接続され、制御端子が前記差動増幅手段の出力側に直接あるいは抵抗を介してあるいはコンデンサを介して接続されたスイッチング素子である前記(1)記載の電源装置。
(3)前記ツェナーダイオードのツェナー電圧は、前記電源入力側の電圧と前記差動増幅手段の前記基準電圧の入力側に入力される前記基準電圧との差分電圧よりも小さい前記(2)記載の電源装置。
(4)前記差動増幅手段は、前記出力電圧に比例した電圧が前記基準電圧を上回った場合に前記電圧制御手段をオフ状態とし、前記出力電圧に比例した電圧が前記基準電圧を下回った場合に前記電圧制御手段をオン状態とするコンパレータである前記(1)乃至(3)のいずれか1項に記載の電源装置。
(5)前記差動増幅手段は、前記出力電圧に比例した電圧が前記基準電圧を上回った場合に前記電圧制御手段をオフ状態とし、前記出力電圧に比例した電圧が前記基準電圧を下回った場合に前記電圧制御手段をオン状態とするオペアンプである前記(1)乃至(3)のいずれか1項に記載の電源装置。
(6)前記差動増幅手段は、前記出力電圧に比例した電圧が前記基準電圧を上回った場合に前記電圧制御手段をオフ状態とし、前記出力電圧に比例した電圧が前記基準電圧を下回った場合に前記電圧制御手段をオン状態とするディスクリートの差動増幅器である前記(1)乃至(3)のいずれか1項に記載の電源装置。
(7)前記過負荷保護手段は、一端が前記電源入力側に接続され、他端が前記電圧制御手段の電流流入側に接続された電流検出抵抗と、電流流入側が前記電源入力側に接続され、電流流出側が前記差動増幅手段の前記出力電圧に比例した電圧の入力側に接続され、前記電流検出抵抗の電圧降下が閾値を越えたときにオン状態となるスイッチング素子とを有し、前記スイッチ素子がオン状態となったとき、前記差動増幅手段の前記出力電圧に比例する電圧の入力側に前記電源入力側の電圧を重畳する前記(1)乃至(6)のいずれか1項に記載の電源装置。
Vz<Vin−Vref ・・・・・(4)
I21 プッシュプル出力オペアンプ
I31 差動増幅器
Q52 主スイッチング素子
L51 チョークコイル
D52 回生ダイオード
ZD11 ツェナーダイオード
R51 電流検出抵抗
Q51 小信号トランジスタ
Claims (7)
- 電源出力側に一端が接続されたインダクタと、
電源入力側と前記インダクタの間に接続され、前記インダクタを介して出力される出力電圧を制御するための電圧制御手段と、
前記電圧制御手段の電流流出側にカソードが接続され、アノードが電源入力及び電源出力の低電位側に接続される整流手段と、
前記出力電圧に比例した電圧と基準電圧が入力され、入力された前記出力電圧と前記基準電圧の比較結果に応じて前記電圧制御手段をオン状態またはオフ状態とする差動増幅手段と、
前記電圧制御手段を流れる電流が所定値を超えたとき、前記差動増幅手段によって前記電圧制御手段をオフ状態にして過負荷保護を行うために、前記差動増幅手段の2つの入力側のうち、前記出力電圧に比例した電圧の入力側に、前記電源入力側の電圧を重畳する過負荷保護手段と、
前記差動増幅手段の2つの入力側のうち、前記基準電圧の入力側と、前記電圧制御手段の電流流出側との間に接続され、前記電源出力側に接続される負荷に応じて前記基準電圧を変更する電圧設定手段とを備え、
前記電圧設定手段は、前記インダクタのエネルギーの蓄積時に前記差動増幅手段に入力される前記基準電圧を該基準電圧より高い電圧に上昇させ、前記インダクタのエネルギー放出時に前記差動増幅手段に入力される前記基準電圧を該基準電圧より低い電圧に低下させることを特徴とする電源装置。 - 前記インダクタは、一端が前記電圧制御手段の電流流出側に接続され、他端が前記電源出力側に接続されたコンデンサと前記差動増幅手段の前記出力電圧に比例した電圧の入力側に接続されたチョークコイルであり、
前記電圧設定手段は、アノードが前記差動増幅手段の前記基準電圧の入力側に接続され、カソードが前記電圧制御手段の電流流出側に接続されたツェナーダイオードであり、前記電圧制御手段は、電流流入側が前記電源入力側に接続され、電流流出側が前記インダクタに接続されるとともに、前記電圧設定手段のカソードに接続され、制御端子が前記差動増幅手段の出力側に直接あるいは抵抗を介してあるいはコンデンサを介して接続されたスイッチング素子であることを特徴とする請求項1に記載の電源装置。 - 前記ツェナーダイオードのツェナー電圧は、前記電源入力側の電圧と前記差動増幅手段の前記基準電圧の入力側に入力される前記基準電圧との差分電圧よりも小さいことを特徴とする請求項2に記載の電源装置。
- 前記差動増幅手段は、前記出力電圧に比例した電圧が前記基準電圧を上回った場合に前記電圧制御手段をオフ状態とし、前記出力電圧に比例した電圧が前記基準電圧を下回った場合に前記電圧制御手段をオン状態とするコンパレータであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電源装置。
- 前記差動増幅手段は、前記出力電圧に比例した電圧が前記基準電圧を上回った場合に前記電圧制御手段をオフ状態とし、前記出力電圧に比例した電圧が前記基準電圧を下回った場合に前記電圧制御手段をオン状態とするオペアンプであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電源装置。
- 前記差動増幅手段は、前記出力電圧に比例した電圧が前記基準電圧を上回った場合に前記電圧制御手段をオフ状態とし、前記出力電圧に比例した電圧が前記基準電圧を下回った場合に前記電圧制御手段をオン状態とするディスクリートの差動増幅器であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電源装置。
- 前記過負荷保護手段は、
一端が前記電源入力側に接続され、他端が前記電圧制御手段の電流流入側に接続された電流検出抵抗と、
電流流入側が前記電源入力側に接続され、電流流出側が前記差動増幅手段の前記出力電圧に比例した電圧の入力側に接続され、前記電流検出抵抗の電圧降下が閾値を越えたときにオン状態となるスイッチング素子とを有し、
前記スイッチ素子がオン状態となったとき、前記差動増幅手段の前記出力電圧に比例する電圧の入力側に前記電源入力側の電圧を重畳することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の電源装置。
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