JP6380895B2 - 電源回路 - Google Patents

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本発明は、電源回路に関し、より詳細には、直流電圧を所望の電圧値の直流電圧に変換する電源回路に関する。
従来、1次巻線に主スイッチングトランジスタが接続された主トランスと、主トランスが備える2つの2次巻線のそれぞれにスイッチングトランジスタを介して接続された2つのトランスとを備えたスイッチングレギュレータがあった(例えば特許文献1参照)。
特許文献1に記載のスイッチングレギュレータでは、主トランスの2次側に接続された2つのトランスの2次巻線にそれぞれ出力回路が接続されており、各トランスの2次巻線の電圧を出力回路が直流電圧に変換して出力している。
実開平6−13391号公報
特許文献1に記載されたスイッチングレギュレータでは、主トランスの2次側に接続された2つのトランスの1次巻線にそれぞれスイッチングトランジスタが接続され、このスイッチングトランジスタでスイッチングすることで出力電圧を一定に制御していた。そのため、多出力の電源回路を実現するために、出力回路を増やそうとすると、出力回路の数だけスイッチングトランジスタを備える必要があり、部品数が増加して、コスト高を招くという問題があった。
本発明は上記課題に鑑みて為され、部品数の増加を抑制しつつ、多出力化を実現できる電源回路を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の電源回路は、巻き方向が逆向きである1次巻線と2次巻線とを有する第1トランスと、巻き方向が同じである1次巻線と2次巻線とを有する第2トランスと、スイッチング素子と、整流平滑部とを備える。前記スイッチング素子は、前記第1トランスの1次巻線と直流電源との間に接続され、前記直流電源から入力される直流電圧をスイッチングすることによって、前記第1トランスの1次巻線に矩形波電圧を印加させる。前記第2トランスの1次巻線は、前記スイッチング素子を介さずに前記第1トランスの2次巻線と直列に接続されている。前記第2トランスの2次巻線には、それぞれ誘起電圧を出力する複数組の出力端子が設けられている。前記複数組の出力端子の各々には、前記誘起電圧を整流、平滑して得た直流電圧を負荷に出力する整流平滑部が接続されている。
本発明によれば、部品数の増加を抑制しつつ、多出力化を実現できる電源回路を提供することができる。
実施形態1の電源回路の回路図である。 実施形態2の電源回路の回路図である。 実施形態3の電源回路の回路図である。 実施形態4の電源回路の回路図である。 実施形態5の電源回路の回路図である。 実施形態6の電源回路の回路図である。
以下、本発明に係る電源回路の実施形態について図面を参照しながら説明する。
以下に説明する各実施形態の電源回路は、例えば太陽光発電装置や燃料電池などで発電された直流電力を交流に変換するパワーコンディショナに用いられる。この種のパワーコンディショナは、直流電力を電力用半導体スイッチング素子でスイッチングすることによって交流に変換するDC−ACコンバータ回路や、電力用半導体スイッチング素子を駆動するためのドライブ回路を備えている。このような電力用半導体スイッチング素子としては、例えばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などがある。各実施形態の電源回路は、直流電源からの電力供給を受けて、互いに電気的に絶縁された複数の直流電圧を生成して、パワーコンディショナのドライブ回路などに供給するように構成されている。
なお、以下に説明する構成は本発明の一例に過ぎない。本発明は、以下の実施形態に限定されず、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
(実施形態1)
図1に実施形態1の電源回路1の回路図を示す。この電源回路1は、1段目の第1トランス10と、2段目の第2トランス21,22と、スイッチング素子30と、制御回路40と、整流平滑部51,52とを備える。
第1トランス10の1次巻線101には、スイッチング素子30を介して直流電源2が接続されている。スイッチング素子30は例えばバイポーラトランジスタからなり、制御回路40によってオン/オフが制御される。制御回路40がスイッチング素子30をオン又はオフさせることによって、第1トランス10の1次巻線101には断続的に電圧が印加され、1次巻線101には矩形波電圧が印加される。第1トランス10は、1次巻線101の巻き方向と2次巻線102の巻き方向とが互いに逆向きになるように構成されている。
第1トランス10の2次巻線102と直列に第2トランス21の1次巻線211が接続されている。また、第1トランス10の2次巻線102と直列に第2トランス22の1次巻線221が接続されている。すなわち、第1トランス10の2次巻線102の両端間に、第2トランス21の1次巻線211と、第2トランス22の1次巻線221とが並列に接続されている。
第2トランス21の2次巻線212の両端には出力端子213,214が設けられ、出力端子213,214に整流平滑部51が接続されている。なお、第2トランス21は、1次巻線211の巻き方向と2次巻線212の巻き方向とが同じ方向となるように構成されている。
整流平滑部51は、2次巻線212の両端間に直列に接続されたダイオード511とコンデンサ512とを備え、コンデンサ512と並列に負荷61が接続されている。本実施形態の整流平滑部51は、フライバック型のコンバータ回路の回路構成を有している。なお、負荷61は抵抗負荷に限らず、誘導負荷でもよいし、容量負荷でもよい。
第2トランス22の2次巻線222の両端には出力端子223,224が設けられ、出力端子223,224には整流平滑部52が接続されている。なお、第2トランス22は、1次巻線221の巻き方向と2次巻線222の巻き方向とが同じ方向となるように構成されている。
整流平滑部52は、2次巻線222の両端間に直列に接続されたダイオード521とコンデンサ522とを備え、コンデンサ522と並列に負荷62が接続されている。本実施形態の整流平滑部52は、フライバック型のコンバータ回路の回路構成を有している。なお、負荷62は抵抗負荷に限らず、誘導負荷でもよいし、容量負荷でもよい。
この電源回路1では、制御回路40が所定のスイッチング周波数及びデューティ比でスイッチング素子30をオン/オフさせることによって、第1トランス10の1次巻線101に矩形波電圧が印加される。
制御回路40がスイッチング素子30をオンにすると、1次巻線101に電流が流れ、2次巻線102には逆向きの電流が流れ、第2トランス21の1次巻線211と、第2トランス22の1次巻線221とにそれぞれ電流が流れる。第2トランス21の1次巻線211に電流が流れると、2次巻線212に電流が流れようとするが、ダイオード511によって電流が阻止されるため、2次巻線212には電流が流れず、第2トランス21にエネルギーが蓄積される。同様に、第2トランス22の1次巻線221に電流が流れると、2次巻線222に電流が流れようとするが、ダイオード521によって電流が阻止されるため、2次巻線222には電流が流れず、第2トランス22にエネルギーが蓄積される。
その後、制御回路40がスイッチング素子30をオフにすると、スイッチング素子30のオン期間に第2トランス21に蓄えられたエネルギーによって2次巻線212からダイオード511を介してコンデンサ512に電流が流れ、コンデンサ512が充電される。同様に、スイッチング素子30のオン期間に第2トランス22に蓄えられたエネルギーによって2次巻線222からダイオード521を介してコンデンサ522に電流が流れ、コンデンサ522が充電される。
上述のように整流平滑部51が2次巻線212の出力電圧を整流し、平滑することで、コンデンサ512には、第1トランス10の巻数比と第2トランス21の巻数比とで設定される電圧値の直流電圧が発生する。また整流平滑部52が2次巻線222の出力電圧を整流し、平滑することで、コンデンサ522には、第1トランス10の巻数比と第2トランス22の巻数比とで設定される電圧値の直流電圧が発生する。本実施形態の電源回路1は、複数の第2トランス21,22を備えることによって、2段目の第2トランス21,22の2次巻線が複数設けられているから、負荷61と負荷62とに電気的に絶縁された直流電圧を供給することができる。
ここにおいて、第2トランス21の巻数比と、第2トランス22の巻数比とは、互いに同じ値に設定されてもよく、整流平滑部51の負荷61と、整流平滑部52の負荷62とに、同じ電圧値の直流電圧を供給することができる。
また、第2トランス21の巻数比と、第2トランス22の巻数比とは互いに異なる巻数比に設定されてもよく、この場合には整流平滑部51の負荷61と、整流平滑部52の負荷62とに互いに異なる電圧値の直流電圧を供給することができる。したがって、互いに巻数比が異なる複数の第2トランスを備えることによって、電源回路1は、電気的に絶縁された、複数種類の電圧値の直流電圧を供給することができる。
以上説明したように、本実施形態の電源回路1は、第1トランス10と、第2トランス(本実施形態では第2トランス21,22)と、スイッチング素子30と、整流平滑部(本実施形態では整流平滑部51,52)とを備える。スイッチング素子30は、第1トランス10の1次巻線101と直流電源2との間に接続され、直流電源2から入力される直流電圧をスイッチングすることによって、第1トランス10の1次巻線101に矩形波電圧を印加させる。第2トランス21の1次巻線211と、第2トランス22の1次巻線221とは、それぞれ第1トランス10の2次巻線102の両端間に接続されている。第2トランスの2次巻線には、それぞれ誘起電圧を出力する複数組の出力端子が設けられている。本実施形態では第2トランス21の2次巻線212に出力端子213,214が設けられ、第2トランス22の2次巻線222に出力端子223,224が設けられている。複数組の出力端子の各々には整流平滑部が接続されており、本実施形態では組をなす出力端子213,214に整流平滑部51が接続され、組をなす出力端子223,224に整流平滑部52が接続されている。整流平滑部51は、2次巻線212の出力電圧を整流、平滑して得た直流電圧を負荷61に供給し、整流平滑部52は、2次巻線222の出力電圧を整流、平滑して得た直流電圧を負荷62に供給する。
このように、第1トランス10の2次側に接続される第2トランスの2次巻線には、それぞれ誘起電圧を出力する複数組の出力端子(出力端子213,214の組と出力端子223,224の組)が設けられている。そして、組をなす出力端子213,214には整流平滑部51が接続され、別の組をなす出力端子223,224には整流平滑部52が接続されているので、電源回路1は、電気的に絶縁された複数の直流電圧を出力することができる。しかも、電源回路1は、第1トランス10の一次側の電圧をスイッチングするスイッチング素子30を備えるのみであり、従来例に比べて、第2トランス21,22の一次側の電圧をスイッチングするスイッチング素子を無くすことができる。したがって、電源回路1は、従来例に比べて、スイッチング素子やスイッチング素子の駆動回路を無くすことで部品数の削減を図ることができ、部品数を少なくすることで、電源回路1の小型化、低コスト化を実現できる。なお、本実施形態では複数の第2トランス21,22を備え、第2トランス21の2次巻線212と第2トランス22の2次巻線222とにそれぞれ出力端子を設けているが、1つの第2トランスが備える複数の2次巻線の各々に出力端子を設けてもよい。
ところで、巻線を巻き付けるコイルボビンや、巻線と外部の回路とを接続するための接続端子を増やすことには構造上の制約があるため、トランスの2次巻線の数を増やすのには限界がある。
そのため、本実施形態の電源回路1において、第2トランスは2以上の個別のトランスからなり、2以上の個別のトランスの各々に、各組の出力端子が設けられてもよい。すなわち、第2トランスが、個別のトランスである第2トランス21と第2トランス22とからなり、第2トランス21に1組の出力端子213,214が設けられ、第2トランス22に別の1組の出力端子223,224が設けられてもよい。
第1トランス10の2次巻線102に複数の第2トランス21,22を接続することで、多出力化が実現できるので、第1トランス10の構造を簡単にでき、簡単な構造のトランスを使用しつつ、多出力化を実現することができる。電源回路1の出力電圧は、第1トランス10の巻数比と第2トランス(第2トランス21又は22)の巻数比とで設定される。したがって、第2トランス21,22を備えておらず第1トランス10の巻数比のみで出力電圧が設定される場合に比べて、出力電圧をより高い電圧に設定することができる。
本実施形態の電源回路1において、各組の出力端子の間に接続されている第2トランスの2次巻線の巻数と、第2トランスの1次巻線の巻数との巻数比が、互いに同じ巻数比になるように、第2トランスが構成されてもよい。これにより、複数の整流平滑部から、電圧値が同じ直流電圧を対応する負荷に供給することができる。なお、複数の第2トランス21,22を備える場合、出力端子213,214の間に接続される2次巻線212と1次巻線211との巻数比と、出力端子223,224の間に接続される2次巻線222と1次巻線221との巻数比とが同じであればよい。複数の第2トランス21,22は互いに巻数比が等しいので、整流平滑部51,52は、電圧値が同じ直流電圧を対応する負荷に供給できる。
また本実施形態の電源回路1において、各組の出力端子の間に接続されている第2トランスの2次巻線の巻数と、第2トランスの1次巻線の巻数との巻数比が、互いに異なる巻数比になるように、第2トランスが構成されてもよい。これにより、複数の整流平滑部から、電圧値が異なる直流電圧を対応する負荷に供給することができる。なお、複数の第2トランス21,22を備える場合、出力端子213,214の間に接続される2次巻線212と1次巻線211との巻数比と、出力端子223,224の間に接続される2次巻線222と1次巻線221との巻数比とが異なっていればよい。複数の第2トランス21,22は互いに巻数比が異なるので、整流平滑部51,52は、電圧値が互いに異なる直流電圧を対応する負荷に供給できる。
(実施形態2)
実施形態1の電源回路1はフライバック型のコンバータ回路の回路構成を有しているのに対し、本実施形態の電源回路1は、図2に示すようにフォワード型のコンバータ回路の回路構成を有している。なお図2では整流平滑部52の図示を省略しているが、整流平滑部51と同様の回路構成を有している。また、整流平滑部51,52以外の構成は実施形態1の電源回路1と同様であるので、実施形態1で説明した電源回路1と共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
本実施形態の電源回路1では、第1トランス10は、1次巻線101の巻き方向と2次巻線102の巻き方向が逆向きとなるように構成されている。また第2トランス21は、1次巻線211の巻き方向と2次巻線212の巻き方向が同じ向きになるように構成されている。そして、第1トランス10の2次巻線102の巻き始め端は第2トランス21の1次巻線211の巻き終わり端に接続され、2次巻線102の巻き終わり端は1次巻線211の巻き始め端に接続されている。
整流平滑部51は、ダイオード513と、フライホイールダイオード514と、インダクタ515と、コンデンサ516とを備える。
ダイオード513のアノードは2次巻線212の巻き始め端に接続されている。ダイオード513のカソードにはフライホイールダイオード514のカソードが接続され、フライホイールダイオード514のアノードは2次巻線212の巻き終わり端に接続されている。フライホイールダイオード514のカソードにはインダクタ515の一端が接続され、インダクタ515の他端とフライホイールダイオード514のアノードとの間にはコンデンサ516が接続されている。そして、コンデンサ516の両端間に負荷61が接続されている。
この電源回路1において、制御回路40がスイッチング素子30をオンにすると、第1トランス10の1次巻線101に電流が流れ、第1トランス10の2次巻線102から第2トランス21の1次巻線211に電流が流れる。そして、第2トランス21の2次巻線212→ダイオード513→インダクタ515→コンデンサ516→2次巻線212の経路で電流が流れ、コンデンサ516から負荷61に電流が供給される。この時にはフライホイールダイオード514はオフ状態となっている。
その後、制御回路40がスイッチング素子30をオフにすると、インダクタ515に蓄えられたエネルギーが放出される。このとき、フライホイールダイオード514がオンになって、インダクタ515→コンデンサ516→フライホイールダイオード514→インダクタ515の経路で電流が流れ、コンデンサ516から負荷61に電流が供給される。
電源回路1がフォワード型のコンバータ回路の回路構成を備えている場合も、整流平滑部51の出力端子間には、第1トランス10の巻数比と第2トランス21の巻数比とで設定される電圧値の直流電圧が生成される。また、整流平滑部52の出力端子間には、第1トランス10の巻数比と第2トランス22の巻数比とで設定される電圧値の直流電圧が生成される。したがって、負荷61と負荷62とに、電気的に絶縁された直流電圧を供給することができる。
上述のように、整流平滑部51は、組をなす出力端子213,214の間に接続された第1ダイオード(ダイオード513)とインダクタ515とコンデンサ516との直列回路を備えてもよい。第1ダイオードは、スイッチング素子30のオン時に出力端子213からコンデンサ516に電流を流す向きに接続される。そして、整流平滑部51は、インダクタ515とコンデンサ516との直列回路の両端間に、スイッチング素子30のオフ時にインダクタ515からコンデンサ516に電流を流す向きに接続された第2ダイオード(フライホイールダイオード514)を備える。
これにより、電源回路1はフォワード型のコンバータ回路を備え、整流平滑部51,52によって出力電圧が一定に制御されるので、電気的に絶縁された複数の直流電圧を負荷に供給することができる。
なお、以下に説明する他の実施形態において、整流平滑部がフォワード型のコンバータ回路の回路構成を備えてもよく、電気的に絶縁された直流電圧を対応する負荷に供給することができる。
(実施形態3)
図3に本実施形態の電源回路1の回路図を示す。本実施形態の電源回路1は、実施形態1で説明した電源回路1において、第1トランス10と第2トランス21,22との間に、逆流防止用のダイオード70を接続したような回路構成となっている。なお、図3では、図示を簡単にするため、第2トランス22及び整流平滑部52の図示を省略している。また、ダイオード70以外の構成は実施形態1の電源回路1と同様であるので、実施形態1で説明した電源回路1と共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
ダイオード70のアノードは、第1トランス10の2次巻線102の巻き始め端に接続されている。ダイオード70のカソードは、第2トランス21,22の1次巻線211,221の巻き始め端に接続されている。
スイッチング素子30のオン時には、第1トランス10の2次巻線102から、ダイオード70を介して第2トランス21,22の1次巻線211,221に電流を流すことができる。一方、スイッチング素子30のオフ時には、ダイオード70によって、第2トランス21,22の1次巻線211,221の巻き始め端から、第1トランス10の2次巻線102の巻き始め端に流れる向きの電流が遮断される。
上述のように、電源回路1は、第1トランス10の2次巻線102と、第2トランスの1次巻線(すなわち第2トランス21の1次巻線211及び第2トランス22の1次巻線221)との間に接続された整流用のダイオード70を備えてもよい。ダイオード70によって、第2トランス21,22から第1トランス10へ電流が逆流しないように整流されるから、回路の損失が抑制されて、効率を改善できる。
なお、実施形態1以外の他の実施形態において、第1トランス10の2次巻線102と第2トランスの1次巻線との間に、逆流防止用のダイオード70が接続されてもよく、上述と同様、回路の損失を抑制して、効率を改善することができる。
(実施形態4)
図4に本実施形態の電源回路1の回路図を示す。なお、実施形態1の電源回路1と共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
実施形態1の電源回路1では、第1トランス10の2次側に2つの第2トランス21,22が接続され、第2トランス21の2次巻線212に整流平滑部51が接続され、第2トランス22の2次巻線222に整流平滑部52が接続されている。
それに対して、本実施形態の電源回路1は、図4に示すように、第1トランス10の2次巻線102と直列に1次巻線231が接続された第2トランス23を1つだけ備えている。第2トランス23の2次巻線232の途中には中間タップ235が設けられ、この中間タップ235が出力端子を兼用している。
第2トランス23の2次巻線232の一端には、中間タップ235とともに組をなす出力端子233が設けられ、出力端子を兼ねる中間タップ235と出力端子233との間に整流平滑部51が接続されている。
また、第2トランス23の2次巻線232の他端には、中間タップ235とともに別の組をなす出力端子234が設けられ、出力端子を兼ねる中間タップ235と出力端子234との間に整流平滑部52が接続されている。
整流平滑部51はダイオード511とコンデンサ512を備える。ダイオード511のアノードは、2次巻線232の巻き始め端である出力端子233に電気的に接続されている。コンデンサ512は、ダイオード511のカソードと中間タップ235との間に電気的に接続されている。コンデンサ512の両端間に負荷61が接続されている。
整流平滑部52はダイオード521とコンデンサ522を備える。ダイオード521のカソードは、2次巻線232の巻き終わり端である出力端子234に電気的に接続されている。コンデンサ522は、中間タップ235とダイオード521のアノードとの間に電気的に接続されている。コンデンサ522の両端間に負荷62が接続されている。
この電源回路1において、制御回路40がスイッチング素子30をオンにすると、第1トランス10の1次巻線101に電流が流れ、2次巻線102には逆向きの電流が流れる。2次巻線102から第2トランス23の1次巻線231に電流が流れると、第2トランス23の2次巻線232に電流が流れようとするが、ダイオード511,521によって電流が遮断されるため、第2トランス23にエネルギーが蓄積される。
その後、制御回路40がスイッチング素子30をオフにすると、スイッチング素子30のオン時に第2トランス23に蓄えられたエネルギーによって出力端子233からダイオード511とコンデンサ512とを介して中間タップ235に電流が流れる。また、2次巻線232の中間タップ235からコンデンサ522とダイオード521とを介して出力端子234に電流が流れる。これにより、コンデンサ512,522が充電され、コンデンサ512によって平滑化された直流電圧が負荷61に供給され、コンデンサ522によって平滑化された直流電圧が負荷62に供給される。
したがって、本実施形態の電源回路1でも、整流平滑部51,52によって電気的に絶縁された直流電圧が生成され、負荷61,62に供給することができる。
上述のように、本実施形態の電源回路1において、第2トランス23の2次巻線232の途中に中間タップ235が設けられてもよい。そして、第2トランス23の2次巻線232の一端と中間タップ235とに組をなす出力端子が設けられ、第2トランス23の2次巻線232の他端と中間タップ235とに別の組をなす出力端子が設けられてもよい。
これにより、1つの第2トランス23から電気的に絶縁された複数の直流電圧を生成することができ、多出力の電源回路1を実現できる。
なお、実施形態1以外の他の実施形態において、2次巻線の途中に中間タップが設けられた第2トランスを用い、この第2トランスの2次側に複数の整流平滑部を接続してもよい。これにより、1つの第2トランスから、互いに電気的に絶縁された複数の直流電圧を出力することができる。
(実施形態5)
図5に本実施形態の電源回路1の回路図を示す。なお、実施形態1の電源回路1と共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
実施形態1で説明した電源回路1は2つの第2トランス21,22を備えているのに対して、本実施形態の電源回路1は、2つの2次巻線242,243を備えた第2トランス24を1つだけ備えている。
第2トランス24の1次巻線241は、第1トランス10の2次巻線102と直列に接続されている。なお、第2トランス24の1次巻線241の巻き始め端は、第1トランス10の2次巻線102の巻き始め端に接続されている。
第2トランス24は2つの2次巻線242,243を備え、2次巻線242には組をなす出力端子244,245が設けられ、2次巻線243には別の組をなす出力端子246,247が設けられている。なお、第2トランス24は、1次巻線241の巻き方向と2次巻線242の巻き方向が同じ方向となり、1次巻線241の巻き方向と2次巻線243の巻き方向が同じ方向となるように構成されている。
2次巻線242の出力端子244,245間には整流平滑部51が接続され、2次巻線243の出力端子246,247間には整流平滑部52が接続されている。
整流平滑部51はダイオード511とコンデンサ512とを備える。ダイオード511のアノードは、2次巻線242の巻き始め端である出力端子244に接続されている。ダイオード511のカソードと、2次巻線242の巻き終わり端である出力端子245との間にはコンデンサ512が接続されており、コンデンサ512の両端間に負荷61が接続されている。
整流平滑部51と、第1トランス10と、第2トランス24の1次巻線241及び2次巻線242と、スイッチング素子30とでフライバック型のコンバータ回路が構成されている。制御回路40がスイッチング素子30をオン/オフさせることによって、コンデンサ512の両端間には、スイッチング素子30のデューティ比と、第1トランス10の巻数比と、1次巻線241と2次巻線242との巻数比とに応じた電圧値の直流電圧が発生する。
整流平滑部52はダイオード521とコンデンサ522とを備える。ダイオード521のアノードは、2次巻線243の巻き始め端である出力端子246に接続されている。ダイオード521のカソードと、2次巻線243の巻き終わり端である出力端子247との間にはコンデンサ522が接続されており、コンデンサ522の両端間に負荷62が接続されている。
整流平滑部52と、第1トランス10と、第2トランス24の1次巻線241及び2次巻線243と、スイッチング素子30とでフライバック型のコンバータ回路が構成されている。制御回路40がスイッチング素子30をオン/オフさせることによって、コンデンサ522の両端間には、スイッチング素子30のデューティ比と、第1トランス10の巻数比と、1次巻線241と2次巻線243との巻数比とに応じた電圧値の直流電圧が発生する。
ここで、第2トランス24において、1次巻線241と2次巻線242との巻数比が、1次巻線241と2次巻線243との巻数比と同じ値に設定されていれば、整流平滑部51の出力電圧と、整流平滑部52の出力電圧とは同じ電圧になる。
一方、第2トランス24において、1次巻線241と2次巻線242との巻数比が、1次巻線241と2次巻線243との巻数比と異なる値に設定されていれば、整流平滑部51と整流平滑部52とに異なる電圧値の直流電圧を発生させることができる。
このように、本実施形態の電源回路1において、第2トランス24は、1の1次巻線241に対して2以上の2次巻線242,243を備えてもよい。そして、2以上の2次巻線242,243の各々に、各組の出力端子(出力端子244,245の組、出力端子246,247の組)が設けられてもよい。
これにより、1つの第2トランス24から電気的に絶縁された複数の直流電圧を出力することができ、電源回路1の多出力化を実現できる。
なお、実施形態1以外の他の実施形態において、複数の2次巻線を備えた第2トランスを用い、複数ある2次巻線の各々に整流平滑部を接続してもよい。これにより、1つの第2トランスから、互いに電気的に絶縁された複数の直流電圧を出力することができる。
(実施形態6)
図6に本実施形態の電源回路1の回路図を示す。なお、実施形態1の電源回路1と共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
実施形態1の電源回路1では、第1トランス10および第2トランス21,22は、2次巻線を1つずつしか備えておらず、2つの整流平滑部51,52から、互いに電気的に絶縁された直流電圧が出力されていた。それに対して、本実施形態の電源回路1では、第1トランス11と、第1トランス11の2次側に接続される第2トランス24,25がそれぞれ複数(本実施形態では2つ)の2次巻線を備えており、出力電圧の数を増やしている。
第1トランス11は、1次巻線111と、この1次巻線111にそれぞれ磁気結合された2つの2次巻線112,113を備えている。第1トランス11は、1次巻線111の巻き方向と、2次巻線112,113の巻き方向とが、互いに逆向きとなるように構成されている。
1次巻線111と直流電源2との間にはスイッチング素子30が接続されている。2次巻線112には第2トランス24の1次巻線241が直列に接続され、2次巻線113には第2トランス25の1次巻線251が直列に接続されている。ここで、2次巻線112の巻き始め端に1次巻線241の巻き始め端が接続され、2次巻線113の巻き始め端に1次巻線251の巻き始め端が接続されている。
第2トランス24は、1次巻線241と、この1次巻線241にそれぞれ磁気結合された2つの2次巻線242,243を備えている。第2トランス24は、1次巻線241の巻き方向と、2次巻線242,243の巻き方向とが、互いに同じ向きとなるように構成されている。2次巻線242には組をなす出力端子244,245が設けられ、出力端子244,245間に整流平滑部51が接続されている。2次巻線243には組をなす出力端子246,247が設けられ、出力端子246,247間に整流平滑部52が接続されている。
第2トランス25は、1次巻線251と、この1次巻線251にそれぞれ磁気結合された2つの2次巻線252,253を備えている。第2トランス25は、1次巻線251の巻き方向と、2次巻線252,253の巻き方向とが、互いに同じ向きとなるように構成されている。2次巻線252には組をなす出力端子254,255が設けられ、出力端子254,255間に整流平滑部53が接続されている。2次巻線253には組をなす出力端子256,257が設けられ、出力端子256,257間に整流平滑部54が接続されている。
整流平滑部51はダイオード511とコンデンサ512とを備えている。ダイオード511のアノードは、2次巻線242の巻き始め端である出力端子244に接続されている。ダイオード511のカソードと、2次巻線242の巻き終わり端である出力端子245との間にはコンデンサ512が接続されており、コンデンサ512の両端間に負荷61が接続されている。
ここで、整流平滑部51と、第1トランス11の1次巻線111及び2次巻線112と、第2トランス24の1次巻線241及び2次巻線242と、スイッチング素子30とで、フライバック型のコンバータ回路が構成されている。そして、制御回路40がスイッチング素子30をオン/オフさせることによって、コンデンサ512の両端間には直流電圧が生成されて、負荷61に供給される。なお、コンデンサ512の両端間に発生する直流電圧は、スイッチング素子30のデューティ比と、1次巻線111及び2次巻線112の巻数比と、1次巻線241及び2次巻線242の巻数比とに応じて設定される。
整流平滑部52は、出力端子246,247間に接続されたダイオード521とコンデンサ522との直列回路を備え、コンデンサ522と並列に負荷62が接続されている。整流平滑部53は、出力端子254,255間に接続されたダイオード531とコンデンサ532との直列回路を備え、コンデンサ532と並列に負荷63が接続されている。整流平滑部54は、出力端子256,257間に接続されたダイオード541とコンデンサ542との直列回路を備え、コンデンサ542と並列に負荷64が接続されている。整流平滑部52,53,54は、整流平滑部51と同様の回路構成を有しているので、詳細な説明は省略する。
本実施形態の電源回路1では、4つの整流平滑部51,52,53,54によって、互いに電気的に絶縁された直流電圧が生成され、対応する負荷61,62,63,64に供給される。これにより、実施形態1に比べて多出力の電源回路1を実現できる。
このように、本実施形態の電源回路1において、第1トランス11は2以上の2次巻線(本実施形態では2つの2次巻線112,113)を備え、第1トランス11が備える2以上の2次巻線の各々に第2トランスの1次巻線が接続されてもよい。なお本実施形態では、第1トランス11が2つの2次巻線112,113を備え、2次巻線112に第2トランス24の1次巻線241が接続され、2次巻線113に第2トランス25の1次巻線251が接続されている。
第1トランス11が備える2以上の2次巻線の各々に第2トランスの1次巻線が接続されるので、複数の第2トランスの2次側から電気的に絶縁された直流電圧を出力でき、多出力の電源回路1を実現できる。
なお、実施形態1以外の他の実施形態において、本実施形態と同様に、複数の2次巻線を備えた第1トランスを用い、複数ある2次巻線の各々に第2トランスを接続してもよく、多出力の電源回路1を実現できる。
また、上述した各実施形態の電源回路1において、制御回路40に、例えば第1トランス10の2次巻線の両端電圧(例えば両端電圧のピーク値)をフィードバックしてもよい。制御回路40は、フィードバック電圧が所定電圧値となるように、スイッチング素子30のデューティ比を制御してもよく、負荷に供給される電圧を所望の電圧値に制御することができる。
また、制御回路40に整流平滑部の出力電圧をフィードバックしてもよい。制御回路40は、フィードバック電圧が所定電圧値となるように、スイッチング素子30のデューティ比を制御してもよく、負荷に供給される電圧を所望の電圧値に制御することができる。
1 電源回路
2 直流電源
10 第1トランス
21,22,23,24,25 第2トランス
30 スイッチング素子
51,52 整流平滑部
61,62 負荷
70 ダイオード
101 1次巻線
102 2次巻線
211,221,231,241,251 1次巻線
212,222,232,242,243,252,253 2次巻線
213,214,223,224,233,234 出力端子
235 中間タップ
244〜247,254〜257 出力端子

Claims (9)

  1. 巻き方向が逆向きである1次巻線と2次巻線とを有する第1トランスと、
    巻き方向が同じである1次巻線と2次巻線とを有する第2トランスと、
    前記第1トランスの1次巻線と直流電源との間に接続され、前記直流電源から入力される直流電圧をスイッチングすることによって、前記第1トランスの1次巻線に矩形波電圧を印加させるスイッチング素子とを備え、
    前記第2トランスの1次巻線は、前記スイッチング素子を介さずに前記第1トランスの2次巻線の両端間に接続されており、
    前記第2トランスの2次巻線には、それぞれ誘起電圧を出力する複数組の出力端子が設けられ、
    前記複数組の出力端子の各々には、前記誘起電圧を整流、平滑して得た直流電圧を負荷に出力する整流平滑部が接続されたことを特徴とする電源回路。
  2. 前記第2トランスは2以上の個別のトランスからなり、
    前記2以上の個別のトランスの各々に、各組の前記出力端子が設けられたことを特徴とする請求項1記載の電源回路。
  3. 前記第2トランスの2次巻線の途中には中間タップが設けられ、
    前記第2トランスの2次巻線の一端と前記中間タップとに組をなす前記出力端子が設けられ、
    前記第2トランスの2次巻線の他端と前記中間タップとに別の組をなす前記出力端子が設けられたことを特徴とする請求項1又は2に記載の電源回路。
  4. 前記第2トランスは、1の1次巻線に対して2以上の2次巻線を備え、
    前記2以上の2次巻線の各々に、各組の前記出力端子が設けられたことを特徴とする請求項1記載の電源回路。
  5. 前記第1トランスは2以上の2次巻線を備え、
    前記第1トランスが備える前記2以上の2次巻線の各々に、前記第2トランスの1次巻線が接続されたことを特徴とする請求項1〜4の何れか1つに記載の電源回路。
  6. 前記整流平滑部は、組をなす前記出力端子の間に接続された第1ダイオードとインダクタとコンデンサとの直列回路を備え、
    前記第1ダイオードは、前記スイッチング素子のオン時に前記出力端子から前記コンデンサに電流を流す向きに接続され、
    前記整流平滑部は、前記インダクタと前記コンデンサとの直列回路の両端間に、前記スイッチング素子のオフ時に前記インダクタから前記コンデンサに電流を流す向きに接続された第2ダイオードを備えたことを特徴とする請求項1〜5の何れか1つに記載の電源回路。
  7. 前記第1トランスの2次巻線と前記第2トランスの1次巻線との間に接続された整流用のダイオードを備えたことを特徴とする請求項1〜6の何れか1つに記載の電源回路。
  8. 各組の前記出力端子の間に接続されている前記第2トランスの2次巻線の巻数と、前記第2トランスの1次巻線の巻数との巻数比が、互いに同じ巻数比になるように、前記第2トランスが構成されたことを特徴とする請求項1〜7の何れか1つに記載の電源回路。
  9. 各組の前記出力端子の間に接続されている前記第2トランスの2次巻線の巻数と、前記第2トランスの1次巻線の巻数との巻数比が、互いに異なる巻数比になるように、前記第2トランスが構成されたことを特徴とする請求項1〜7の何れか1つに記載の電源回路。
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