JPH02101960A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電源装置、特にコンバータトランスの１次側の
電源入力をスイッチング素子により断続し、２次側に発
生する電力を整流、平滑して所定の負荷に給電する電源
装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来より、各種の電子機器の電源装置としてスイッチン
グ方式の電源装置が用いられている。スイッチング電源
は軽量、小型であり、また適切なフィードバック制御を
行なうことにより安定した給電を行なえるとし）う利点
がある。

一般に、コンバータトランスを用いるフォワードあるい
はフライバックモードで動作するスイッチング電源にお
いて負荷の電流あるいは電圧を安定化する場合、負荷回
路に挿入された検出抵抗などから成る出力検出回路を設
け、これにより検出した出力値に応じてコンバータトラ
ンスの１次側のスイッチング素子にフィードバックし素
子のスイッチング状態を制御する方式が用いられている
。

第４図はこのような出力安定化回路を有する従来のスイ
ッチング電源の構造を示している。

第４図において、符号１で示すものは入力端子であり、
入力端子１はコンバータトランスＴ１の１次コイルＮ１
の一端に接続されている。−次コイルＮ１の他端にはス
イッチングトランジスタＱ１のコレクタが接続されてい
る。スイッチングトランジスタＱ１のエミッタは入力端
子２に接続されている。

スイッチングトランジスタＱ１のベースにはＰＷＭ（パ
ルス幅変調）回路４の出力が接続されている。

コンバータトランスＴ１の２次コイルＮ２の一端には、
整流用のダイオードＱ２のアノード端子が接続されてお
り、このダイオードＱ２の整流出力はフライホイールダ
イオードＱ３、チョークコイルＣＨＩおよび平滑用のコ
ンデンサＣ２から成るフィルタ回路に導かれている。こ
のフィルタ回路による平滑出力は出力端子６．７を介し
て所定の負荷に供給される。

負荷に対する出力電圧を検出するため、端子６．７に接
続される不図示の負荷に並列に電圧検出回路８が接続さ
れている。電圧検出回路８は分圧抵抗回路などから構成
されるもので、負荷電圧に対応した検出電圧値を発生す
る。この検出電圧値はコンバータトランスＴ１の１次側
と２次側を絶縁するためのフォトカブラＱ５を介してコ
ンバータトランスの１次側回路に帰還される。

フォトカブラ５を介してフィードバックされた出力電圧
に対応した検出電圧値は誤差増幅器３に入力される。誤
差増幅器３はフォトカブラＱ５を介してフィードバック
された検出電圧値と、所定の出力電圧に対応した基準電
圧を比較し、その誤差電圧をＰＷＭ回路４に出力し、Ｐ
ＷＭ回路４は誤差増幅器３の出力に応じてスイッチング
トランジスタＱ１のベースに与える駆動パルスのスイッ
チングデユーティ比あるいは周波数などを制御する。

次に、第４図の回路における動作を説明する。

入力端子１および２に電源を接続すると、コンバータト
ランスＴ１に対する電流印加がスイッチングトランジス
タＱ１により断続される。

これにより、コンバータトランスＴ１の２次コイルＮ２
には１次側との巻線比に応じた交流電圧が発生する。コ
ンバータトランスＴ１の２次コイルＮ２に発生された交
流出力は整流用ダイオードＱ２により整流される。整流
出力は、チョークコイルＣＨＩおよび出力平滑コンデン
サＣ２によって平滑された後、出力端子６．７から負荷
に供給される。

より詳細には、図示した装置はフォワードモードで動作
するものであり、１次側のスイッチングトランジスタＱ
１と２次側の整流用ダイオードＱ２は同時にオン、オフ
する。

ここで第２図（Ａ）に整流用ダイオードＱ２の出力点、
すなわち接続点５の電圧波形を示す。

第２図（Ａ）において、スイッチングトランジスタＱ１
のオン時の２次コイルＮ２の出力電圧Ｖ（Ｎ２）は、１
次コイルノ電圧なＶｌ　（Ｎｌ）、Ｖ　　（Ｎ２）−ｎ
２／ｎｌ＊Ｖ　　（Ｎｌ）となる。

一方、また、スイッチングトランジスタＱ１のオフ時に
は、コンバータトランスＴ１の１次コイルＮ１には電流
が流れなくなり、２次コイルＮ２の両端の電圧はＯＶと
なる。

このときチョークコイルＣＨＩのコイルＣＮＩには、フ
ライホイール電流用ダイオードＱ３を通ってフライホイ
ール電流が流れる。すなわち、出力端子６．７に接続さ
れた負荷、ダイオードＱ３、チョークコイルＣＨＩによ
る閉回路が形成され、チョークコイルＣＨＩに蓄積され
た電力エネルギーが負荷に供給される。

接続点５．６間の電圧波形は第２図（Ｂ）に示すように
なっている。つまり、スイッチングトランジスタＱ１が
オンになった時にはＶ　（Ｎ２）−ｖＯの電圧が、また
スイッチングトランジスタＱ１がオフになった時には、
チョークコイルＣＨＩの逆起電力によって、接続点５と
出力電源端子６との間に出力電圧ｖＯとほぼ同じ逆電圧
−Ｖｏが発生する。

この繰り返しにより、負荷に平滑された直流電圧Ｖｏが
供給される。

出力電源端子６および７に出力される負荷電圧は、出力
電源端子６および７に接続されている電圧検出回路８で
検出され、検出値に応じた電圧信号はフォトカブラＱ５
を経て誤差増幅器３に出力される。

誤差増幅器３では、基準電圧と入力された出力電圧に対
応した電圧信号の誤差を増幅し、誤差信号をＰＷＭ回路
４に出力する。

ＰＷＭ回路４は、電圧制御によりスイッチングトランジ
スタＱ１の駆動パルスを制御する。すなわち、誤差増幅
器３から出力電圧が規定の電圧よりも低いという誤差信
号が送られた場合、スイッチングトランジスタＱｌの駆
動パルスオンの時間幅を長くする。また、出力電圧が規
定の電圧よりも高いという誤差信号が送られてきた場合
には、スイッチングトランジスタＱ１の駆動パルスオン
の時間幅を短くする。

このようにして、コンバータトランスＴ１に印加するこ
とで２次側の負荷電圧を安定化する。

［発明が解決しようとしている課題］ しかしながらこのような従来例においては、出力電圧を
検出するために専用の電圧検出回路が必要であるという
問題がある。

さらにこの回路の検出信号をコンバータトランスの１次
側に設けられている誤差増幅回路に送る場合、１次側と
２次側を絶縁するために、フォトカブラあるいはトラン
ス等の絶縁手段を使用しなければならないため、回路構
成が複雑になるなどの欠点があった。また、フォトカブ
ラなどを絶縁手段として用いる場合には、これを駆動す
るため電圧検出回路内に電圧増幅器などを設ける必要が
あり、この素子遅延により１次側へのフィードバックを
迅速に行なえないという問題があった。

［課題を解決するための手段］ 以上の問題を解決するため、本発明においては、コンバ
ータトランスの１次側の電源入力をスイッチング素子に
より断続し、２次側に発生する電力を整流、平滑して所
定の負荷に給電する電源装置において、前記変圧器の２
次側に接続されたチョークコイルを含む平滑回路と、前
記チョークコイルと磁気的に結合された検出コイルと、
この検出コイルに誘起される出力電圧に応じて前記スイ
ッチング素子のスイッチング動作を制御することにより
前記負荷に対する給電状態を制御する手段を設けた構成
を採用した。

［作用］ 以上の構成によれば、チョークコイルと磁気的に結合さ
れた検出コイル介して出力電圧を検出するため、特別な
絶縁手段、検出回路を用いず装置の出力値を検出し、検
出値に応じて出力制御を行なうことができる。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本発明を用いた実施例について詳
細に説明する。ただし、以下では前述した従来例と同様
の部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する
。

第１図において、第４図の従来例と異なっている部分は
、コンバータトランスＴ１の２次側に接続されているリ
ップルフィルタ回路である。

すなわち、本実施例においては、チョークコイルＣＨＩ
は、従来のチョークコイルと同様に機能するコイルＣＮ
Ｉと、これに磁気的に結合した電圧検出用のコイルＣＮ
２から構成されている。

コイルＣＮＩにトランス結合されているコイルＣＮ２に
はダイオードＱ４とコンデンサｃ１から成る整流、平滑
回路が接続されている。この整流、平滑回路による半波
整流出力は、絶縁手段を介することなく誤差増幅器３に
フィードバックされている。これはチョークコイルＣＨ
Ｉの１次、２次コイルｃＮ１、ＣＮ２が電気的に絶縁さ
れており、これと別に絶縁手段を設ける必要がないため
である。

以上に述べた以外の構成は第４図の従来例と全く同じで
ある。

次に、第１図の回路の動作を説明する。

第２図に関連して示したように、接続点５、出力端子６
の間の電圧は出力電圧に比例する。したがって、チョー
クコイルＣＨＩのコイルＣＮＩに発生した第２図（Ｂ）
の電圧波形は、牛や整苧腎針櫻コイルＣＮＩとコイルＣ
Ｎ２の巻線比に応じて変圧され、コイルＣＮ２に発生す
る。

コイルＣＮ２の出力はダイオードＱ４、コンデンサＣ１
により整流、平滑され、負荷電圧に比例した直流電圧信
号に変換され、誤差増幅器３にフィードバックされる。

誤差増幅器３は、フィードバックされた検出電圧を所定
の目標負荷電圧に対応した基準電圧と比較し、その誤差
信号をＰＷＭ回路４に入力する。

これにより、従来と同様に検出した負荷電圧に応じてコ
ンバータトランスＴ１の１次側の駆動パルスのデユーテ
ィ比が制御され、負荷電圧が安定化される。

このような構成によれば、チョークコイルに２次巻線を
追加するだけで、特別に電圧検出回路を設けることなく
負荷電圧を検出できる。またチョークコイルの１次側と
２次側は磁気的に結合されており、電気的には絶縁され
ているため、検出信号をコンバータトランスの１次側に
フィードバックする場合、なんら絶縁手段を必要としな
い。したがって、装置の部品点数を減少し、構成を簡単
、安価にすることができる。

また、電圧検出回路に増幅素子などを使用しないで済む
ため出力電圧検出速度が速く、レスポンスの良好な出力
安定化が可能である。

次に、本発明を採用した他の実施例を説明する。

第３図は、大きな電力を扱うためにコンバータ部にプッ
シュプル回路を採用したものである。第１図との違いは
１次側の駆動回路がプッシュプル接続されたスイッチン
グトランジスタＱ１、Ｑ５から構成されること、２次側
が全波整流回路から構成されていることである。

１次側の入力端子はコンバータトランスＴ１の１次コイ
ルＮ１の中点と、１次コイルの両端にそれぞれコレクタ
を接続されたスイッチングトランジスタＱ１、Ｑ５の共
通エミッタの間に印加される。この状態で、ＰＷＭ回路
４から１８０°位相が異なる同一波形の駆動パルスを印
加することで、コンバータトランスＴ１の１次コイルＮ
１は′ｓ１図と同様に駆動される。

一方、コンバータトランスＴ１の２次側にはダイオード
Ｑ２、Ｑ３によるモンタータップ整流回路が接続される
。フィルタはチョークコイルＣＨ１、コンデンサＣ２か
ら成るチョークインプット型であり、整流出力は直接チ
ョークコイルＣＨＩに入力される。

このような構成においても、負荷電圧をチョークコイル
ＣＨＩの１次コイルＣＮＩの両端電圧として１次コイル
ＣＮ１にトランス結合された２次コイルＣＮ２から取り
出し、ダイオードＱ４、コンデンサＣ１を介して直流化
し、誤差増幅器３に帰還させ、出力制御を行なうことが
でき、大電流型の装置においても前記と同様の効果を得
ることができる。

以上では、フォワード型のスイッチング電源の構成を例
示したが、その他の方式、たとえばハーフブリッヂやフ
ルブリッヂを用いたコンバータにおいても同様にチョー
クコイルに２次コイルを結合させ、出力検出を行なうこ
とができる。また、第１図および第３図のスイッチング
素子としてはパワーＭＯ３−ＦＥＴなど所望のスイッチ
ング素子を利用できる。

［発明の効果〕 以上に説明したように本発明においては、コンバータト
ランスの１次側の電源入力をスイッチング素子により断
続し、２次側に発生する電力を整流、平滑して所定の負
荷に給電する電源装置において、前記変圧器の２次側に
接続されたチョークコイルを含む平滑回路と、前記チョ
ークコイルと磁気的に結合された検出コイルと、この検
出コイルに認起される出力電圧に応じて前記スイッチン
グ素子のスイッチング動作を制御することにより前記負
荷に対する給電状態を制御する手段を設けた構成を採用
しているので、電圧検出回路やフォトカブラなどを用い
る必要がなく回路の簡素化、コストダウンが実現できる
。さらに電圧検出回路に増幅素子などを使用しないで済
むため出力電圧検出速度が速いなど優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す回路図、第２図（Ａ）、
（Ｂ）は第１図中の所定位置の電圧波形図、第３図は本
発明の他の実施例を示す回路図、第４図は従来例の電源
装置を示す回路図である。 １．２・・・入力電源端子　　３・・・誤差増幅器４・
・・ＰＷＭ回路 Ｑｌ、Ｑ５・・・スイッチングトランジスタＱ±、Ｑ４
・・・ダイオード Ｔ１・・・コンバータトランス ＣＨＩ・・・チョークコイル Ｃ１、Ｃ２・・・コンデンサ 重諒袋五〇ω語把 第１図 壊り図中のすη有１ヶの璧圧！疫形口 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）コンバータトランスの１次側の電源入力をスイッチ
   ング素子により断続し、２次側に発生する電力を整流、
   平滑して所定の負荷に給電する電源装置において、 前記変圧器の２次側に接続されたチョークコイルを含む
   平滑回路と、 前記チョークコイルと磁気的に結合された検出コイルと
   、 この検出コイルに誘起される出力電圧に応じて前記スイ
   ッチング素子のスイッチング動作を制御することにより
   前記負荷に対する給電状態を制御する手段を設けたこと
   を特徴とする電源装置。