JP4619556B2

JP4619556B2 - Power supply

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Publication number: JP4619556B2
Application number: JP2001057402A
Authority: JP
Inventors: 寿市村山
Original assignee: Ｔｄｋラムダ株式会社
Priority date: 2001-03-01
Filing date: 2001-03-01
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2021-03-01
Also published as: JP2002262572A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源装置に関し、特に一つの入力電力から複数の出力電力を生成して出力する多出力の電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スイッチング電源装置は、直流電圧（直流入力電圧）を、スイッチング素子を用いてトランスの１次巻線に断続的に印加し、１次巻線に断続的に直流入力電圧が印加されることによりトランスの２次巻線に誘起する交流電圧（交流出力電圧）を整流及び平滑して生成される直流電圧（直流出力電圧）を出力するように構成されている。
複数の直流出力電圧を出力する多出力のスイッチング電源装置には、例えば、一つのトランスで２次巻線を出力電圧の数だけ用いるアルファ型のものや、出力電圧の数だけトランスを備えるＤＣ−ＤＣ型のものがある。
【０００３】
図２は、アルファ型のスイッチング電源装置の構成図である。
このスイッチング電源装置１０は、交流電源１１、ＰＦＨＣ（Power Factor Harmonic Correction）１２、スイッチング素子となるトランジスタ１３、制御回路１４、１次巻線１５１及び複数の２次巻線１５２ａ、ｂ、ｃからなるトランス１５、整流平滑回路１６ａ、ｂ、ｃを備えている。
トランジスタ１３と制御回路１４とで、交流電源１１及びＰＦＨＣ１２により生成される直流入力電圧を断続的にトランス１５に印加する構成となっている。また、断続的に印加される直流入力電圧によりトランス１５の複数の２次巻線１５２ａ、ｂ、ｃの各々に誘起する交流出力電圧を、各２次巻線１５２ａ、ｂ、ｃに接続された整流平滑回路１６ａ、ｂ、ｃにより整流及び平滑して直流出力電圧Ｖｏ１、２、３を生成するようになっている。
【０００４】
交流電源１１は、例えば商用電源であり、所定の周波数及び実効値の交流電圧を発生してＰＦＨＣ１２に印加する。
ＰＦＨＣ１２は、力率改善回路であり、交流電源１１により発生する交流電圧から、高調波成分を抑制しつつ、所定の電圧値の直流入力電圧を生成する。生成された直流入力電圧は、トランス１５の１次巻線１５１に印加される。
トランジスタ１３は、トランス１５の１次巻線１５１とＰＦＨＣ１２との間にコレクタ端子及びエミッタ端子が接続されており、制御回路１４からベース端子に入力される制御信号によりスイッチングを行って、トランス１５の１次巻線１５１とＰＦＨＣ１２との間の経路の開閉を制御するものである。制御回路１４は、トランジスタ１３が所定の間隔でスイッチングを行うように制御する制御信号を、トランジスタ１３のベース端子に印加するものである。
交流電源１１及びＰＦＨＣ１２により生成された直流入力電圧は、トランジスタ１３がスイッチングすることにより、トランス１５の１次巻線１５１に断続的に印加されることとなる。
【０００５】
トランス１５は、１次巻線１５１と、直流出力電圧Ｖｏ１、２、３の数と同数の２次巻線１５２ａ、ｂ、ｃとを備える。つまり、直流出力電圧の数が３つの場合には、２次巻線の数も３つになる。１次巻線１５１に断続的に直流入力電圧が印加されることにより、２次巻線１５２ａ、ｂ、ｃのそれぞれに交流出力電圧が誘起する。１次巻線１５１と２次巻線１５２ａ、ｂ、ｃのそれぞれとの巻線比により、交流出力電圧の実効値が決まる。
整流平滑回路１６ａ、ｂ、ｃは、それぞれ同じ構成の回路であり、２次巻線１５２ａ、ｂ、ｃに誘起する交流出力電圧を、整流するダイオード１６１ａ、ｂ、ｃ及び平滑するコンデンサ１６２ａ、ｂ、ｃを備えている。ダイオード１６１ａ、ｂ、ｃのアノードは２次巻線１５２ａ、ｂ、ｃの一端に接続され、カソードはコンデンサ１６２ａ、ｂ、ｃの一端に接続される。コンデンサ１６２ａ、ｂ、ｃの他端は２次巻線１５２ａ、ｂ、ｃの他端に接続される。コンデンサ１６２ａ、ｂ、ｃの両端の電圧が直流出力電圧Ｖｏ１、２、３となる。２次巻線１５２ａ、ｂ、ｃに誘起する交流出力電圧を、整流及び平滑することで直流出力電圧Ｖｏ１、２、３を生成する。直流出力電圧Ｖｏ１、２、３の電圧値は、交流出力電圧の実効値に応じて決まるので、１次巻線と２次巻線との巻線比により決まることとなる。
【０００６】
以上のような構成のスイッチング電源装置１０のトランス１５は、実際の装置において、磁芯であるコアに、１次巻線及び２次巻線を巻回した形で形成される。そのために、トランス１５の小型化には限度がある。
また、１次巻線の巻線数が固定であるために、２次巻線の巻線数の自由度が制限され、効率が悪いものとなっている。つまり、１次巻線の巻線数が固定であると、所定の直流出力電圧を得るための２次巻線の巻線数は、直流出力電圧の電圧値により決まる。ところが、トランスの大きさには制限があるために、必要な電圧値を得るための巻線数を巻けないこともあり得る。そのために、１次巻線と２次巻線との巻線比で決まる直流出力電圧の電圧値も制限される。
【０００７】
図３は、ＤＣ−ＤＣ型のスイッチング電源装置の構成図である。
このスイッチング電源装置１０は、交流電源１１、ＰＦＨＣ１２、出力電圧発生部１７ａ、ｂ、ｃを備えている。出力電圧発生部１７ａ、ｂ、ｃは、各々同じ構成であり、スイッチング素子となるトランジスタ１３ａ、ｂ、ｃ、制御回路１４ａ、ｂ、ｃ、トランス１５ａ、ｂ、ｃ、整流平滑回路１６ａ、ｂ、ｃを備える。各出力電圧発生部１７ａ、ｂ、ｃから直流出力電圧Ｖｏ１、２、３を生成する。
【０００８】
交流電源１１及びＰＦＨＣ１２は、図２のアルファ型のスイッチング電源装置１０の交流電源１１及びＰＦＨＣ１２と同様の機能、構成であり、出力電圧発生部１７ａ、ｂ、ｃに直流入力電圧を印加する。
出力電圧発生部１７ａのトランジスタ１３ａ、制御回路１４ａ、トランス１５ａ、整流平滑回路１６ａは、図２のアルファ型のスイッチング電源装置１０のトランジスタ１３、制御回路１４、トランス１５、整流平滑回路１６と同様の機能、構成である。他の出力電圧発生部１７ｂ、ｃ内に備わる各回路についても同様である。
【０００９】
出力電圧発生部１７ａ、ｂ、ｃ毎にトランス１５ａ、ｂ、ｃを設けることができるため、トランス１５ａ、ｂ、ｃの１次巻線と２次巻線との巻線比を自由に定めることができる。そのために、トランス１５ａ、ｂ、ｃの巻線比で決まる直流出力電圧Ｖｏ１、２、３の電圧値を自由に設定できるようになっている。
【００１０】
このスイッチング電源回路１０では、出力電圧発生部１７ａ、ｂ、ｃ毎に、トランス１５ａ、ｂ、ｃに対して断続的に直流入力電圧を印加するためのトランジスタ１３ａ、ｂ、ｃ及び制御回路１４ａ、ｂ、ｃを用意する必要がある。これが、トランスの高コストにつながる。また、出力電圧発生部１４ａ、ｂ、ｃの構成が大きくなるために、出力電圧発生部１４ａ、ｂ、ｃのワンボックス化が困難である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
以上の説明では、電圧を出力する電源装置について説明したが、電流や、電力についても、同様の回路構成をとるために、同様の問題が生じる。
本発明は、上記問題点に鑑み、高効率且つ低コストでトランスの小型化が容易な多出力の電源装置を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
以上のような課題を解決する本発明は、第１電力を出力する第１装置と、前記第１装置から供給される前記第１電力によりそれぞれが第２電力を生成して出力する複数の第２装置と、前記第１電力が断続的に前記複数の第２装置へ供給されるように前記第１装置と前記複数の第２装置との間の経路の開閉を制御するスイッチング機構とを備えた電源装置である。このような電源装置で、前記複数の第２装置の各々は、断続的に供給される前記第１電力を変換して前記第２電力を生成する電力変換回路を備え、この電力変換回路は、前記複数の第２装置の各々で、固有の比率により前記第１電力を前記第２電力へ変換するように構成される。
【００１３】
このような電源装置において、前記第１装置が、交流電源から供給される交流電力を整流して前記第１電力を生成する回路を備え、直流の前記第１電力を出力するようにしてもよい。
前記電力変換回路は、例えば、トランスを含んでおり、このトランスの巻線比を、前記複数の第２装置の各々で固有のものとする。これにより、各第２装置は、トランスの巻線比に応じて前記第１電力を前記第２電力へ変換する構成となる。
また、前記第２電力が交番電力の場合、前記複数の第２装置の少なくとも一つが、前記電力変換回路により生成された前記第２電力を整流及び平滑する整流平滑回路をさらに備えるようにしてもよい。これにより、整流平滑回路を備えた第２装置から出力される第２電力は、整流及び平滑されたものとなる。
【００１４】
本発明の他の電源装置は、交流電源から供給される交流電力から第１電力を生成する第１装置と、前記第１装置から供給される前記第１電力によりそれぞれが第２電力を生成する複数の第２装置とを備えるものである。この電源装置において、前記第１装置は、前記交流電力を整流して直流の前記第１電力を生成する回路と、生成された第１電力を前記第２装置へ供給する経路の開閉を制御して、前記第１電力を断続的に前記第２装置へ供給するスイッチング機構と、を備え、前記複数の第２装置の各々は、前記第１装置から断続的に供給される前記第１電力を変換して前記第２電力を生成するトランスと、生成した前記第２電力を整流及び平滑する整流平滑回路と、を備え、前記トランスは、巻線比が前記複数の第２装置の各々で固有のものとされており、この巻線比に応じて前記第１電力を前記第２電力へ変換するように構成される。
【００１５】
これらの本発明の電源装置は、第１電力を第２装置へ断続的に供給するスイッチング機構を一つしか持たないため、従来のＤＣ−ＤＣ型のスイッチング電源装置に比べて小型化が図れ、低コストになる。また、電流変換回路又はトランスが複数の第２装置の各々に設けられているため、例えば、トランスの巻線比を第２装置毎に自由に設定して、各第２装置から出力される第２電力の値を自由に決めることができ、高効率の電源装置となる。
【００１６】
これらの本発明の電源装置において、前記整流平滑回路は、例えば、前記第２電力を整流する単向性素子と、整流された前記第２電力を蓄電する蓄電器とにより構成される。このとき、前記単向性素子の入力端は前記電力変換回路と接続され、その出力端は前記蓄電器の一端と接続され、前記蓄電器の他端は、前記電力変換回路と接続され。前記蓄電器の両端から整流及び平滑された前記第２電力が出力される。
前記スイッチング機構は、例えば、前記経路に挿入接続されたスイッチング素子と、このスイッチング素子をオン又はオフして前記経路を開閉制御する制御回路とにより構成される。前記制御回路により制御された前記スイッチング素子が前記経路を開閉させることにより、前記第１電力が断続的に前記第２装置へ供給される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態である多出力のスイッチング電源装置の構成図である。
このスイッチング電源装置１０は、第１装置を構成する交流電源１１、ＰＦＨＣ１２、スイッチング素子となるトランジスタ１３、制御回路１４と、それぞれが第２装置を構成する複数のコンバータＡ、Ｂ、Ｃとを備えている。ここでは、トランジスタ１３及び制御回路１４を第１装置に含まれるものとしているが、これらは、第１装置から独立して設けるようにしてもよい。
【００１８】
第１装置の出力端子ＮＯ１は、コンバータＡ、Ｂ、Ｃの入力端子ＮＩ１ａ、ｂ、ｃのそれぞれと接続され、第１装置の出力端子ＮＯ２は、コンバータＡ、Ｂ、Ｃの入力端子ＮＩ２ａ、ｂ、ｃのそれぞれと接続される。第１装置は、接続端子ＮＯ１、ＮＯ２から直流入力電圧を断続的に各コンバータＡ、Ｂ、Ｃへ印加する。各コンバータＡ、Ｂ、Ｃは、第１装置から印加される直流入力電圧により所望の電圧値の直流出力電圧Ｖｏ１、２、３を生成して、各出力端子ＶＯ１ａ、ｂ、ｃ、ＶＯ２ａ、ｂ、ｃから出力する。
【００１９】
本実施形態では、コンバータを３つ用いた構成で説明を行うが、コンバータの数は、電源装置１０から出力する直流出力電圧の数に応じて決めればよい。
なお、ここでは、直流入力電圧から直流出力電圧を生成する場合について説明するが、電圧に限らず、電流や電力を生成する場合についても同様のスイッチング電源装置を用いることができることはいうまでもない。
【００２０】
第１装置を構成する交流電源１１、ＰＦＨＣ１２、トランジスタ１３及び制御回路１４は、例えば、図２に示すアルファ型のスイッチング電源装置に設けられる交流電源１１、ＰＦＨＣ１２、トランジスタ１３及び制御回路１４と同様の構成である。
【００２１】
交流電源１１は、例えば商用電源であり、所定の周波数及び実効値の交流電圧を発生する。交流電圧は、ＰＦＨＣ１２に供給される。
ＰＦＨＣ１２は、交流電源１１から供給される交流電圧により所定の電圧値を持つ直流入力電圧を生成する。この直流入力電圧は、出力端子ＮＯ１、ＮＯ２を介して各コンバータＡ、Ｂ、Ｃに印加される。
【００２２】
トランジスタ１３は、出力端子ＮＯ２とＰＦＨＣ１２との間にコレクタ端子及びエミッタ端子が接続されており、制御回路１４からベース端子に入力される制御信号により、出力端子ＮＯ２とＰＦＨＣ１２との間の経路の開閉を行う。つまり、トランジスタ１３がオンのときは、出力端子ＮＯ２とＰＦＨＣ１２とが接続された状態となって直流入力電圧が各コンバータＡ、Ｂ、Ｃに印加され、トランジスタ１３がオフのときは、出力端子ＮＯ２とＰＦＨＣ１２とが非接続の状態となって直流入力電圧が各コンバータＡ、Ｂ、Ｃに印加されないこととなる。
これにより、交流電源１１及びＰＦＨＣ１２により生成された直流入力電圧は、出力端子ＮＯ１、ＮＯ２から第２装置側へ断続的に印加されることになる。
制御回路１４は、トランジスタ１３が所定の間隔でスイッチングするように、トランジスタ１３のベース端子に制御信号を印加する。制御回路１４は、各直流出力電圧Ｖｏ１、２、３が安定して得られるように、トランジスタ１３に印加する制御信号を調整して、直流入力電圧がコンバータＡ、Ｂ、Ｃに印加される時間を調整するようにしてもよい。
トランジスタ１３及び制御回路１４により本発明のスイッチング機構を構成する。
【００２３】
なお、本実施形態では、トランジスタ１３を用いて出力端子ＮＯ２とＰＦＨＣ１２との間の経路の開閉を行うこととしているが、これは、トランジスタに限らず、２点間の接続、非接続状態を切り換えることが可能なスイッチ機能を持つものであれば、どのような形態のものであっても構わない。
【００２４】
次に、コンバータＡ、Ｂ、Ｃの構成について説明する。コンバータＡ、Ｂ、Ｃは同じ構成であるため、ここでは、コンバータＡを例にして説明する。
コンバータＡは、トランス１５ａと、整流平滑回路１６ａとを備える。整流平滑回路１６ａは、例えば、図２に示すアルファ型のスイッチング電源装置に設けられる整流平滑回路１６ａと同様の構成である。
【００２５】
トランス１５ａは、第１装置から断続的に印加される直流入力電圧により、所定の実効値、周波数の交流出力電圧を誘起する。トランス１５ａは、１次巻線１５１ａと２次巻線１５２ａとを備えており、１次巻線１５１ａには直流入力電圧が印加され、２次巻線１５２ａは交流出力電圧を誘起する。交流出力電圧の実効値は、１次巻線１５１ａと２次巻線１５２ａとの巻線比により決定する。
１次巻線と２次巻線の巻線比を、各コンバータＡ、Ｂ、Ｃのそれぞれのトランス１５ａ、ｂ、ｃで異なるものとすることにより、３種類の異なる実効値の交流出力電圧が得られる。
【００２６】
整流平滑回路１６ａは、トランス１５ａの２次巻線１５２ａに発生する交流出力電圧を、整流するダイオード１６１ａ及び平滑するコンデンサ１６２ａを備えている。ダイオード１６１ａのアノードは２次巻線１５２ａの一端に接続され、カソードはコンデンサ１６２ａの一端に接続される。コンデンサ１６２ａの他端は２次巻線１５２ａの他端に接続される。コンデンサ１６２ａの両端の電圧が直流出力電圧Ｖｏ１となる。２次巻線１５２ａに誘起する交流出力電圧を、整流及び平滑することで直流出力電圧Ｖｏ１を生成する。直流出力電圧Ｖｏ１の電圧値は、交流出力電圧の実効値に応じて決まるので、１次巻線と２次巻線との巻線比により決まることとなる。
【００２７】
以上のような構成の多出力のスイッチング電源装置１０の動作について説明する。
【００２８】
交流電源１１から発生した交流電圧は、ＰＦＨＣ１２に供給され、ここで整流及び平滑される。交流電圧は、整流及び平滑されて直流入力電圧となる。直流入力電圧は、ＰＦＨＣ１２から出力端子ＮＯ１、ＮＯ２を介してコンバータＡ、Ｂ、Ｃに印加される。このとき、トランジスタ１３は、制御回路１４からの制御信号によりスイッチングを行い、ＰＦＨＣ１２と出力端子ＮＯ２との間の経路を開閉して、直流入力電圧が、断続的にコンバータＡ、Ｂ、Ｃに印加されるようにする。
【００２９】
コンバータＡ、Ｂ、Ｃの各々に備わるトランス１５ａ、ｂ、ｃの１次巻線１５１ａ、ｂ、ｃには、第１装置側から断続的に直流入力電圧が印加される。直流入力電圧が、トランス１５ａ、ｂ、ｃに断続的に印加されることで、それぞれの１次巻線１５１ａ、ｂ、ｃと２次巻線１５２ａ、ｂ、ｃとの巻線比に応じた実効値の交流出力電圧が、２次巻線１５２ａ、ｂ、ｃに誘起される。
【００３０】
２次巻線１５２ａ、ｂ、ｃのそれぞれに誘起した交流出力電圧は、整流平滑回路１６ａ、ｂ、ｃにより、整流及び平滑され、それぞれ所定の電圧値の直流出力電圧Ｖｏ１、２、３となる。生成された直流出力電圧Ｖｏ１、２、３は、各出力端子ＶＯ１ａ、ｂ、ｃ、ＶＯ２ａ、ｂ、ｃから出力される。
【００３１】
トランジスタ１３及び制御装置１４からなるスイッチング機構を一つしか持たないため、図３に示すようなＤＣ−ＤＣ型のスイッチング電源装置に比べて小型化が図れ、低コストになる。また、トランス１５ａ、ｂ、ｃの１次巻線１５１ａ、ｂ、ｃ及び２次巻線１５２ａ、ｂ、ｃがコンバータＡ、Ｂ、Ｃ内にそれぞれ設けられているため、巻線比が各コンバータＡ、Ｂ、Ｃ内で自由に設定でき、高効率の電源装置となる。
【００３２】
本実施形態では、交流電源１１から発生した交流電圧をＰＦＨＣ１２により整流及び平滑して直流入力電圧を得るようにしたが、これに限らず、直流電源を用いて、直流電源から発生する直流電圧を、そのまま直流入力電圧として、第２装置に印加するようにしてもよい。
整流平滑回路１６ａ、ｂ、ｃは、トランス１５ａ、ｂ、ｃで誘起される交流出力電圧の制御方式の一例であり、この他にも、従来から行われているように、マグアンプ、チョッパー回路等を用いて、交流出力電圧から直流出力電圧Ｖｏ１、２、３を生成するようにしてもよい。
また、トランスにより誘起した交流出力電圧を、整流平滑回路１６ａ、ｂ、ｃにより整流及び平滑して直流出力電圧を出力するようにしているが、整流及び平滑を行わずに交流出力電圧をそのまま出力するようにしてもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上のような本発明により、高効率且つ低コストで小型の多出力の電源装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態のスイッチング電源回路の構成図。
【図２】従来のアルファ型のスイッチング電源装置の構成図。
【図３】従来のＤＣ−ＤＣ型のスイッチング電源装置の構成図。
【符号の説明】
１０スイッチング電源装置
１１交流電源
１２ＰＦＨＣ
１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃトランジスタ
１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ制御回路
１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃトランス
１５１、１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃ１次巻線
１５２ａ、１５２ｂ、１５２ｃ２次巻線
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ整流平滑回路
１６１ａ、１６１ｂ、１６１ｃダイオード
１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃコンデンサ
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ出力電圧発生部
Ａ、Ｂ、Ｃコンバータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power supply device, and more particularly to a multi-output power supply device that generates and outputs a plurality of output powers from one input power.
[0002]
[Prior art]
A switching power supply device intermittently applies a DC voltage (DC input voltage) to a primary winding of a transformer by using a switching element, and the DC input voltage is intermittently applied to the primary winding so that the transformer A DC voltage (DC output voltage) generated by rectifying and smoothing an AC voltage (AC output voltage) induced in the secondary winding is output.
Examples of the multi-output switching power supply that outputs a plurality of DC output voltages include, for example, an alpha type that uses as many secondary windings as the number of output voltages in one transformer, and a DC- that includes as many transformers as the number of output voltages. There is a DC type.
[0003]
FIG. 2 is a configuration diagram of an alpha-type switching power supply device.
The switching power supply device 10 includes an AC power supply 11, a PFHC (Power Factor Harmonic Correction) 12, a transistor 13 serving as a switching element, a control circuit 14, a primary winding 151, and a plurality of secondary windings 152a, b, and c. A transformer 15 and rectifying / smoothing circuits 16a, b, and c are provided.
The transistor 13 and the control circuit 14 are configured to intermittently apply a DC input voltage generated by the AC power supply 11 and the PFHC 12 to the transformer 15. In addition, an AC output voltage that is induced in each of the plurality of secondary windings 152a, b, and c of the transformer 15 by a DC input voltage that is intermittently applied is connected to each secondary winding 152a, b, and c. The DC output voltages Vo1, 2, and 3 are generated by rectification and smoothing by the rectifying and smoothing circuits 16a, 16b, and 16c.
[0004]
The AC power supply 11 is a commercial power supply, for example, and generates an AC voltage having a predetermined frequency and effective value and applies it to the PFHC 12.
The PFHC 12 is a power factor correction circuit, and generates a DC input voltage having a predetermined voltage value from the AC voltage generated by the AC power supply 11 while suppressing harmonic components. The generated DC input voltage is applied to the primary winding 151 of the transformer 15.
The transistor 13 has a collector terminal and an emitter terminal connected between the primary winding 151 of the transformer 15 and the PFHC 12, and performs switching according to a control signal input from the control circuit 14 to the base terminal. It controls the opening and closing of the path between the primary winding 151 and the PFHC 12. The control circuit 14 applies a control signal for controlling the transistor 13 to perform switching at a predetermined interval to the base terminal of the transistor 13.
The DC input voltage generated by the AC power supply 11 and the PFHC 12 is intermittently applied to the primary winding 151 of the transformer 15 when the transistor 13 is switched.
[0005]
The transformer 15 includes a primary winding 151 and secondary windings 152a, 152b, and 152c having the same number as that of the DC output voltages Vo1, 2, and 3. That is, when the number of DC output voltages is three, the number of secondary windings is also three. When a DC input voltage is intermittently applied to the primary winding 151, an AC output voltage is induced in each of the secondary windings 152a, 152b, and 152c. The effective value of the AC output voltage is determined by the winding ratio between the primary winding 151 and each of the secondary windings 152a, b, and c.
The rectifying / smoothing circuits 16a, b, c are circuits having the same configuration, and diodes 161a, b, c for rectifying AC output voltages induced in the secondary windings 152a, b, c and capacitors 162a, b for smoothing. , C. The anodes of the diodes 161a, b, and c are connected to one ends of the secondary windings 152a, b, and c, and the cathodes are connected to one ends of the capacitors 162a, b, and c. The other ends of the capacitors 162a, b, c are connected to the other ends of the secondary windings 152a, b, c. The voltages at both ends of the capacitors 162a, b, and c become the DC output voltages Vo1, 2, and 3. The DC output voltages Vo1, 2, and 3 are generated by rectifying and smoothing the AC output voltage induced in the secondary windings 152a, 152b, and 152c. Since the voltage values of the DC output voltages Vo1, 2, and 3 are determined according to the effective value of the AC output voltage, they are determined by the winding ratio between the primary winding and the secondary winding.
[0006]
In the actual device, the transformer 15 of the switching power supply device 10 having the above configuration is formed by winding a primary winding and a secondary winding around a core that is a magnetic core. Therefore, there is a limit to downsizing the transformer 15.
In addition, since the number of turns of the primary winding is fixed, the degree of freedom of the number of turns of the secondary winding is limited, resulting in poor efficiency. That is, when the number of primary windings is fixed, the number of secondary windings for obtaining a predetermined DC output voltage is determined by the voltage value of the DC output voltage. However, since the size of the transformer is limited, the number of windings for obtaining a necessary voltage value may not be wound. Therefore, the voltage value of the DC output voltage determined by the winding ratio of the primary winding and the secondary winding is also limited.
[0007]
FIG. 3 is a configuration diagram of a DC-DC type switching power supply device.
The switching power supply device 10 includes an AC power supply 11, a PFHC 12, and output voltage generators 17a, b, and c. The output voltage generators 17a, b, and c have the same configuration, and transistors 13a, b, and c serving as switching elements, control circuits 14a, b, and c, transformers 15a, b, and c, rectifying and smoothing circuits 16a, b, and c. DC output voltages Vo1, 2, and 3 are generated from the output voltage generators 17a, b, and c.
[0008]
The AC power supply 11 and the PFHC 12 have the same functions and configurations as the AC power supply 11 and the PFHC 12 of the alpha type switching power supply apparatus 10 of FIG. 2, and apply a DC input voltage to the output voltage generators 17a, b, and c.
The transistor 13a, the control circuit 14a, the transformer 15a, and the rectifying / smoothing circuit 16a of the output voltage generator 17a are the same as the transistor 13, the control circuit 14, the transformer 15, and the rectifying / smoothing circuit 16 of the alpha type switching power supply device 10 of FIG. Function and configuration. The same applies to the circuits provided in the other output voltage generators 17b and 17c.
[0009]
Since the transformers 15a, b, c can be provided for each of the output voltage generators 17a, b, c, the winding ratio between the primary winding and the secondary winding of the transformers 15a, b, c can be freely determined. Can do. Therefore, the voltage values of the DC output voltages Vo1, 2, and 3 determined by the winding ratio of the transformers 15a, b, and c can be freely set.
[0010]
In this switching power supply circuit 10, transistors 13a, b, c and a control circuit 14a for intermittently applying a DC input voltage to the transformers 15a, b, c for each of the output voltage generators 17a, b, c. It is necessary to prepare b and c. This leads to high cost of the transformer. In addition, since the configuration of the output voltage generation units 14a, 14b, 14c is increased, it is difficult to make the output voltage generation units 14a, 14b, 14c one-box.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
In the above description, the power supply device that outputs a voltage has been described, but the same problem arises with respect to current and power because the circuit configuration is the same.
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a multi-output power supply device that is highly efficient, low-cost, and in which a transformer can be easily downsized.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention that solves the above-described problems includes a first device that outputs first power and a plurality of second devices that each generate and output second power using the first power supplied from the first device. And a switching mechanism that controls opening and closing of a path between the first device and the plurality of second devices so that the first power is intermittently supplied to the plurality of second devices. Power supply. In such a power supply device, each of the plurality of second devices includes a power conversion circuit that converts the first power supplied intermittently to generate the second power, and the power conversion circuit includes: Each of the plurality of second devices is configured to convert the first power into the second power at a specific ratio.
[0013]
In such a power supply device, the first device may include a circuit that rectifies AC power supplied from an AC power source to generate the first power, and outputs the first power of DC. .
The power conversion circuit includes, for example, a transformer, and the winding ratio of the transformer is unique to each of the plurality of second devices. Thereby, each 2nd apparatus becomes a structure which converts the said 1st electric power into the said 2nd electric power according to the turns ratio of a transformer.
When the second power is alternating power, at least one of the plurality of second devices may further include a rectifying / smoothing circuit that rectifies and smoothes the second power generated by the power conversion circuit. Good. Thereby, the 2nd electric power output from the 2nd device provided with the rectification smoothing circuit will be rectified and smoothed.
[0014]
According to another power supply device of the present invention, each of the first device that generates the first power from the AC power supplied from the AC power source and the first power that is supplied from the first device generates the second power. And a plurality of second devices. In this power supply device, the first device controls the opening and closing of a circuit that rectifies the AC power to generate the first DC power and a path for supplying the generated first power to the second device. A switching mechanism for intermittently supplying the first power to the second device, wherein each of the plurality of second devices supplies the first power intermittently supplied from the first device. A transformer for converting and generating the second power; and a rectifying / smoothing circuit for rectifying and smoothing the generated second power, wherein the transformer has a winding ratio unique to each of the plurality of second devices. The first power is converted into the second power according to the turn ratio.
[0015]
Since these power supply devices of the present invention have only one switching mechanism that intermittently supplies the first power to the second device, the power supply device can be reduced in size as compared with the conventional DC-DC type switching power supply device. Low cost. In addition, since the current conversion circuit or the transformer is provided in each of the plurality of second devices, for example, the winding ratio of the transformer can be freely set for each second device and the second device output from each second device. The value of 2 electric power can be determined freely, and a highly efficient power supply device is obtained.
[0016]
In these power supply apparatuses of the present invention, the rectifying / smoothing circuit includes, for example, a unidirectional element that rectifies the second power and a capacitor that stores the rectified second power. At this time, an input end of the unidirectional element is connected to the power conversion circuit, an output end thereof is connected to one end of the capacitor, and the other end of the capacitor is connected to the power conversion circuit. The rectified and smoothed second power is output from both ends of the battery.
The switching mechanism includes, for example, a switching element inserted and connected to the path, and a control circuit that controls opening / closing of the path by turning on or off the switching element. When the switching element controlled by the control circuit opens and closes the path, the first power is intermittently supplied to the second device.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of a multi-output switching power supply apparatus according to an embodiment of the present invention.
The switching power supply device 10 includes an AC power supply 11, a PFHC 12, and a control circuit 14 that constitute a first device, and a plurality of converters A, B, and C that each constitute a second device. ing. Here, the transistor 13 and the control circuit 14 are included in the first device, but these may be provided independently of the first device.
[0018]
The output terminal NO1 of the first device is connected to each of the input terminals NI1a, b, c of the converters A, B, C, and the output terminal NO2 of the first device is the input terminals NI2a, b of the converters A, B, C. , C. The first device intermittently applies a DC input voltage to the converters A, B, C from the connection terminals NO1, NO2. Each converter A, B, C generates a DC output voltage Vo1, 2, 3 having a desired voltage value from the DC input voltage applied from the first device, and each output terminal VO1a, b, c, VO2a, b , C.
[0019]
In the present embodiment, description will be made with a configuration using three converters, but the number of converters may be determined according to the number of DC output voltages output from the power supply device 10.
Although a case where a DC output voltage is generated from a DC input voltage will be described here, it goes without saying that the same switching power supply device can be used not only for a voltage but also for generating a current or power. .
[0020]
The AC power supply 11, the PFHC 12, the transistor 13, and the control circuit 14 constituting the first device are the same as the AC power supply 11, the PFHC 12, the transistor 13, and the control circuit 14 provided in the alpha type switching power supply device shown in FIG. It is a configuration.
[0021]
The AC power supply 11 is a commercial power supply, for example, and generates an AC voltage having a predetermined frequency and effective value. The AC voltage is supplied to the PFHC 12.
The PFHC 12 generates a DC input voltage having a predetermined voltage value by the AC voltage supplied from the AC power supply 11. This DC input voltage is applied to each converter A, B, C via output terminals NO1, NO2.
[0022]
The transistor 13 has a collector terminal and an emitter terminal connected between the output terminal NO 2 and the PFHC 12, and opens / closes a path between the output terminal NO 2 and the PFHC 12 by a control signal input to the base terminal from the control circuit 14. I do. That is, when the transistor 13 is on, the output terminal NO2 and the PFHC 12 are connected, and a DC input voltage is applied to each converter A, B, C. When the transistor 13 is off, the output terminal NO2 And the PFHC 12 are disconnected from each other, and the DC input voltage is not applied to the converters A, B, and C.
As a result, the DC input voltage generated by the AC power supply 11 and the PFHC 12 is intermittently applied from the output terminals NO1 and NO2 to the second device side.
The control circuit 14 applies a control signal to the base terminal of the transistor 13 so that the transistor 13 switches at a predetermined interval. The control circuit 14 adjusts the control signal applied to the transistor 13 so that the respective DC output voltages Vo1, 2, 3 are stably obtained, and the time during which the DC input voltage is applied to the converters A, B, C. May be adjusted.
The transistor 13 and the control circuit 14 constitute a switching mechanism of the present invention.
[0023]
In this embodiment, the transistor 13 is used to open and close the path between the output terminal NO2 and the PFHC 12, but this is not limited to the transistor, and the connection / disconnection state between the two points is switched. As long as it has a switch function that can be used, any form may be used.
[0024]
Next, the configuration of converters A, B, and C will be described. Since the converters A, B, and C have the same configuration, the converter A will be described as an example here.
Converter A includes a transformer 15a and a rectifying / smoothing circuit 16a. The rectifying / smoothing circuit 16a has, for example, the same configuration as the rectifying / smoothing circuit 16a provided in the alpha-type switching power supply device shown in FIG.
[0025]
The transformer 15a induces an AC output voltage having a predetermined effective value and frequency by a DC input voltage intermittently applied from the first device. The transformer 15a includes a primary winding 151a and a secondary winding 152a. A DC input voltage is applied to the primary winding 151a, and the secondary winding 152a induces an AC output voltage. The effective value of the AC output voltage is determined by the winding ratio between the primary winding 151a and the secondary winding 152a.
By making the winding ratio of the primary winding and the secondary winding different in each transformer 15a, b, c of each converter A, B, C, three different types of effective AC output voltages can be obtained. can get.
[0026]
The rectifying / smoothing circuit 16a includes a diode 161a for rectifying the AC output voltage generated in the secondary winding 152a of the transformer 15a and a capacitor 162a for smoothing. The anode of the diode 161a is connected to one end of the secondary winding 152a, and the cathode is connected to one end of the capacitor 162a. The other end of the capacitor 162a is connected to the other end of the secondary winding 152a. The voltage across the capacitor 162a becomes the DC output voltage Vo1. The DC output voltage Vo1 is generated by rectifying and smoothing the AC output voltage induced in the secondary winding 152a. Since the voltage value of the DC output voltage Vo1 is determined according to the effective value of the AC output voltage, it is determined by the winding ratio between the primary winding and the secondary winding.
[0027]
The operation of the multi-output switching power supply apparatus 10 having the above configuration will be described.
[0028]
The AC voltage generated from the AC power supply 11 is supplied to the PFHC 12, where it is rectified and smoothed. The AC voltage is rectified and smoothed to become a DC input voltage. The DC input voltage is applied from the PFHC 12 to the converters A, B, C via the output terminals NO1, NO2. At this time, the transistor 13 performs switching according to a control signal from the control circuit 14, opens and closes a path between the PFHC 12 and the output terminal NO2, and a DC input voltage is intermittently applied to the converters A, B, and C. To be.
[0029]
A DC input voltage is intermittently applied from the first device side to the primary windings 151a, b, c of the transformers 15a, b, c included in each of the converters A, B, C. A DC input voltage is intermittently applied to the transformers 15a, b, and c, so that the winding ratio between the primary windings 151a, b, and c and the secondary windings 152a, b, and c is adjusted. An effective AC output voltage is induced in the secondary windings 152a, 152b, and 152c.
[0030]
The AC output voltages induced in the secondary windings 152a, b, c are rectified and smoothed by the rectifying / smoothing circuits 16a, b, c, respectively, and become DC output voltages Vo1, 2, 3 having predetermined voltage values, respectively. . The generated DC output voltages Vo1, 2, 3 are output from the output terminals VO1a, b, c, VO2a, b, c.
[0031]
Since only one switching mechanism including the transistor 13 and the control device 14 is provided, the size can be reduced and the cost can be reduced as compared with the DC-DC type switching power supply device as shown in FIG. Further, since the primary windings 151a, b, c and the secondary windings 152a, b, c of the transformers 15a, b, c are provided in the converters A, B, C, respectively, the winding ratios of the converters It can be set freely within A, B, and C, resulting in a highly efficient power supply device.
[0032]
In the present embodiment, the AC voltage generated from the AC power supply 11 is rectified and smoothed by the PFHC 12 to obtain the DC input voltage. However, the present invention is not limited to this, and the DC voltage generated from the DC power supply is obtained using a DC power supply. Alternatively, the direct current input voltage may be applied to the second device as it is.
The rectifying / smoothing circuits 16a, b, c are an example of a method for controlling the AC output voltage induced by the transformers 15a, b, c. In addition to this, as conventionally performed, a mag amplifier, a chopper circuit, etc. May be used to generate the DC output voltages Vo1, 2, 3 from the AC output voltage.
Further, the AC output voltage induced by the transformer is rectified and smoothed by the rectifying and smoothing circuits 16a, b, and c to output the DC output voltage. However, the AC output voltage is output as it is without being rectified and smoothed. You may make it do.
[0033]
【The invention's effect】
According to the present invention as described above, a small-sized multi-output power supply device can be obtained with high efficiency and low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a switching power supply circuit according to an embodiment.
FIG. 2 is a configuration diagram of a conventional alpha type switching power supply device.
FIG. 3 is a configuration diagram of a conventional DC-DC type switching power supply device.
[Explanation of symbols]
10 switching power supply 11 AC power supply 12 PFHC
13, 13a, 13b, 13c Transistors 14, 14a, 14b, 14c Control circuits 15, 15a, 15b, 15c Transformers 151, 151a, 151b, 151c Primary windings 152a, 152b, 152c Secondary windings 16a, 16b, 16c Rectifier smoothing circuits 161a, 161b, 161c Diodes 162a, 162b, 162c Capacitors 17a, 17b, 17c Output voltage generators A, B, C Converter

Claims

A first device that outputs first power, a plurality of second devices that each generate and output second power by the first power supplied from the first device, and the first power intermittently A switching mechanism for controlling opening and closing of a path between the first device and the plurality of second devices so as to be supplied to the plurality of second devices;
Each of the plurality of second devices includes:
A power conversion circuit that converts the first power that is intermittently supplied to generate the second power is provided, and the power conversion circuit is configured so that each of the plurality of second devices has the first ratio according to a specific ratio. is configured to convert power to the second power,
The switching mechanism includes a switching element inserted and connected to the path and a control circuit provided independently of the second device for turning on or off the switching element, and the switching element is turned on or off. To control the opening and closing of the path,
Power supply.

The first device includes a circuit that rectifies AC power supplied from an AC power source to generate the first power,
The first power of direct current is output.
The power supply device according to claim 1.

The power conversion circuit includes a transformer, and a winding ratio of the transformer is unique to each of the plurality of second devices, and the first power is converted to the second power according to a winding ratio. Configured to convert to,
The power supply device according to claim 1.

The second power is alternating power;
At least one of the plurality of second devices is:
A rectifying / smoothing circuit for rectifying and smoothing the second power generated by the power conversion circuit;
The second power is rectified and smoothed and output.
The power supply device according to claim 1.

A first device that generates first power from AC power supplied from an AC power source, and a plurality of second devices that each generate second power by the first power supplied from the first device;
The first device includes:
A circuit for rectifying the AC power to generate the first DC power;
A switching mechanism that controls opening and closing of a path for supplying the generated first power to the second device, and intermittently supplies the first power to the second device,
Each of the plurality of second devices includes:
A transformer that converts the first power intermittently supplied from the first device to generate the second power;
A rectifying / smoothing circuit that rectifies and smoothes the generated second power,
The transformer winding ratio are the unique in each of the plurality of second devices, and the first power in accordance with the winding ratio is configured to convert into the second power ,
The switching mechanism is
A switching element inserted and connected to the path;
A control circuit provided independently from the second device that controls opening and closing of the path by turning on or off the switching element;
The first power is intermittently supplied to the second device by opening and closing the path by the switching element controlled by the control circuit.
Power supply.

The rectifying and smoothing circuit is
A unidirectional element that rectifies the second power, and a capacitor that stores the rectified second power,
The input end of the unidirectional element is connected to the power conversion circuit, and the output end is connected to one end of the battery.
The other end of the capacitor is connected to the power conversion circuit,
The second power that is rectified and smoothed from both ends of the capacitor is configured to be output.
The power supply device according to claim 4 or 5.