JPH0222630B2 - - Google Patents

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JPH0222630B2
JPH0222630B2 JP19680883A JP19680883A JPH0222630B2 JP H0222630 B2 JPH0222630 B2 JP H0222630B2 JP 19680883 A JP19680883 A JP 19680883A JP 19680883 A JP19680883 A JP 19680883A JP H0222630 B2 JPH0222630 B2 JP H0222630B2
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JP
Japan
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storage means
energy storage
voltage
switching
winding
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JP19680883A
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JPS6087669A (en
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Toshiaki Sato
Mikio Maeda
Kenichi Takahashi
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPH0222630B2 publication Critical patent/JPH0222630B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、直列共振型DC−DCコンバータを使
用し、出力端子に安定化した直流電圧を得ること
ができる定電圧電源装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a constant voltage power supply device that uses a series resonant DC-DC converter and can obtain a stabilized DC voltage at an output terminal.

従来例の構成とその問題点 従来のスイツチングレギユレーターは、スイツ
チング素子のオン・オフ動作の時比率を制御して
定電圧電源装置の出力端子の直流電圧を安定化さ
せるPWM方式が一般的である。しかし、上記方
式の欠点は、スイツチング素子のオン・オフ時に
電流と電圧が共に急峻に変化する期間が存在する
ため、スイツチング損失が大きく、不要輻射雑音
も大きいことである。そのため、上記スイツチン
グレギユレータを音響器用電源と考えるならば、
入出力部に不要輻射雑音を大きく減衰させるため
のフイルタを挿入し、さらに、完全密閉したシー
ルドを施す等の雑音対策を必要とするために、コ
ストアツプ、信頼性の低下等の問題を有する。
Conventional configurations and their problems Conventional switching regulators generally use the PWM method, which stabilizes the DC voltage at the output terminal of a constant voltage power supply by controlling the on/off operation ratio of the switching element. It is. However, the disadvantage of the above method is that there is a period in which both current and voltage change sharply when the switching element is turned on and off, resulting in large switching loss and large unnecessary radiation noise. Therefore, if you consider the above switching regulator as a power source for a sounder,
Since it requires noise countermeasures such as inserting a filter in the input/output section to greatly attenuate unnecessary radiation noise and providing a completely hermetically sealed shield, there are problems such as increased costs and decreased reliability.

上記欠点を解決する一手段として、コンデンサ
とコイルで構成された直列共振回路を利用した直
列共振型DC−DCコンバータが提案されている。
この直列共振型DC−DCコンバータは、直列共振
回路によりスイツチング素子の導通時の電流波形
が正弦波状となり、上記スイツチング素子のオ
ン・オフ時に電流と電圧がほぼ零で交差する。そ
のため、スイツチング損失および不要輻射雑音が
著しく減少する特徴をもつ。しかしながら、上記
直列共振型DC−DCコンバータは、入出力変動に
対し、上記特徴を損なわず定電圧電源装置の出力
端子の直流電圧を安定化させるための制御が困難
であつた。
As a means to solve the above drawbacks, a series resonant DC-DC converter using a series resonant circuit composed of a capacitor and a coil has been proposed.
In this series resonant type DC-DC converter, the current waveform when the switching element is conductive is sinusoidal due to the series resonant circuit, and the current and voltage intersect at approximately zero when the switching element is turned on and off. Therefore, switching loss and unnecessary radiation noise are significantly reduced. However, in the series resonant DC-DC converter, it is difficult to perform control to stabilize the DC voltage at the output terminal of the constant voltage power supply device without impairing the above-mentioned characteristics in response to input/output fluctuations.

上記点を踏まえて、従来使用されていた直列共
振型DC−DCコンバータについて、その回路構成
および動作について説明する。
Based on the above points, the circuit configuration and operation of a conventionally used series resonant DC-DC converter will be explained.

第1図は、従来の直列共振型DC−DCコンバー
タの基本回路構成図、第2図a,b,cはその動
作波形図である。第1図において、直列に接続さ
れた2つの入力直流電源1,2のそれぞれの両端
子間に、オン・オフ動作を行なうスイツチング素
子3,4(例えば、トランジスタ、MOSFET、
サイリスタ等)を直列に接続し、上記入力直流電
源1,2とスイツチング素子3,4の中点の間に
直列に変換トランス5の1次巻線5aとコンデン
サ7を接続している。また、変換トランス5の2
次巻線5bに整流回路8および平滑コンデンサ9
を接続し、その出力端子a,bには負荷10を接
続している。ここで、変換トランス5の実効もれ
インダクタンスとコンデンサ7とで直列共振回路
とで直列共振回路を構成している。この直列共振
回路に流れる共振電流をi、コンデンサ7のエネ
ルギー蓄積量を示す充電電圧をVCとする。
FIG. 1 is a basic circuit configuration diagram of a conventional series resonant DC-DC converter, and FIGS. 2a, b, and c are its operating waveform diagrams. In FIG. 1, switching elements 3 and 4 (for example, transistors, MOSFETs,
thyristors, etc.) are connected in series, and the primary winding 5a of the conversion transformer 5 and the capacitor 7 are connected in series between the midpoints of the input DC power supplies 1 and 2 and the switching elements 3 and 4. In addition, 2 of the conversion transformer 5
A rectifier circuit 8 and a smoothing capacitor 9 are connected to the next winding 5b.
is connected, and a load 10 is connected to its output terminals a and b. Here, the effective leakage inductance of the conversion transformer 5 and the capacitor 7 constitute a series resonant circuit. Let i be the resonant current flowing through this series resonant circuit, and let V C be the charging voltage indicating the amount of energy stored in the capacitor 7.

第2図a,b,cにスイツチング素子3,4の
オン・オフ状態と上記共振電流i、充電電圧VC
の動作波形図を示す。第2図において、時刻t1
スイツチング素子3がオンし、前記実効もれイン
ダクタンスとコンデンサ7のキヤパシタンスによ
り決定される正弦波状の共振電流iが時刻t1から
時刻t2間に流れる。上記期間に、コンデンサ7の
充電電圧は、初期充電電圧−Vc1から共振電流i
によりVc1となる。
Figure 2 a, b, and c show the on/off states of switching elements 3 and 4, the resonance current i, and the charging voltage V C
The operating waveform diagram is shown. In FIG. 2, the switching element 3 is turned on at time t1 , and a sinusoidal resonant current i determined by the effective leakage inductance and the capacitance of the capacitor 7 flows between time t1 and time t2 . During the above period, the charging voltage of the capacitor 7 changes from the initial charging voltage -V c1 to the resonance current i
Therefore, it becomes V c1 .

次に、時刻t2において、スイツチング素子3を
オフとする。時刻t2≦t≦t3の間は、スイツチン
グ素子3,4共にオフ期間であるため、共振電流
iは零となり、コンデンサ7の充電電圧Vc1も放
電経路がないためVc1のまま保たれる。この状態
において、時刻t3でスイツチング素子4がオンに
なると、前記時刻t1から時刻t3の間の動作波形と
正負逆の動作を繰り返す。また、共振電流iは変
換トランス5を介して2次側へ伝達され、整流・
平滑後、出力端子a,bの直流電圧として負荷1
0に供給される。
Next, at time t2 , switching element 3 is turned off. During time t 2 ≦ t ≦ t 3 , both switching elements 3 and 4 are in the off period, so the resonant current i becomes zero, and the charging voltage V c1 of the capacitor 7 also remains at V c1 since there is no discharge path. It will be done. In this state, when the switching element 4 is turned on at time t3 , the operation waveform is reversed in polarity from the operation waveform between time t1 and time t3 . In addition, the resonant current i is transmitted to the secondary side via the conversion transformer 5, and rectified and
After smoothing, load 1 is used as the DC voltage of output terminals a and b.
0.

以上が従来の直列共振型DC−DCコンバータの
回路構成および動作である。上記直列共振型DC
−DCコンバータを制御して出力端子の直流電圧
を安定化する手段として、コンデンサ7のキヤパ
シタンス値を変化させる制御方法と、スイツチン
グ素子3,4が共にオフ状態の期間を変える制御
方法、つまり、スイツチング周波数を制御する方
法の2通りが提案されている。しかし、いずれの
場合も、コンデンサ7のエネルギー蓄積量はわず
かしか変化しない。つまり、系全体で移動するエ
ネルギー量がわずかしか変化しないため、出力へ
伝達されるエネルギー量も変化しないことにな
る。従つて、前記2通りの制御方法では、出力端
子a,bの直流電圧値を安定にする制御が困難で
あつた。
The above is the circuit configuration and operation of a conventional series resonant DC-DC converter. Above series resonant DC
- As means for controlling the DC converter and stabilizing the DC voltage at the output terminal, there is a control method that changes the capacitance value of the capacitor 7, and a control method that changes the period during which both the switching elements 3 and 4 are in the OFF state, that is, a switching method. Two methods have been proposed to control the frequency. However, in either case, the amount of energy stored in the capacitor 7 changes only slightly. This means that the amount of energy transferred throughout the system changes only slightly, so the amount of energy transferred to the output does not change either. Therefore, with the two control methods described above, it is difficult to control the DC voltage values of the output terminals a and b to be stabilized.

発明の目的 本発明の目的は、スイツチング損および不要輻
射が著しく少ない直列共振型DC−DCコンバータ
の特徴を損なわずに、広範囲な入出力変動に対し
て出力端子の直流電圧を安定化するようにした定
電圧電源装置を提供しようとするものである。
Purpose of the Invention The purpose of the present invention is to stabilize the DC voltage at the output terminal over a wide range of input/output fluctuations without impairing the characteristics of the series resonant DC-DC converter, which has extremely low switching loss and unnecessary radiation. The purpose of this invention is to provide a constant voltage power supply device.

発明の構成 上記目的を達成するために、本発明は、直列接
続した第1および第2の入力直流電源に対して、
直列接続したオン・オフ動作する第1および第2
の一方向にのみ導通するスイツチング手段を並列
に接続し、前記第1と第2の直流電源の中点と前
記第1と第2のスイツチング手段の中点との間に
インダクタおよびエネルギー蓄積手段を接続して
なる直列接続回路を接続し、かつ前記エネルギー
蓄積手段の出力端子に平滑回路を接続して前記平
滑回路の出力端子に直流電圧を得るように構成
し、前記エネルギー蓄積手段をコンデンサとこの
コンデンサの両端に第1の巻線を接続した制御ト
ランスから構成するとともに、前記制御トランス
の第1の巻線を前記エネルギー蓄積手段の入力端
子に、前記制御トランスの第2の巻線を前記エネ
ルギー蓄積手段の出力端子にそれぞれ接続し、さ
らに、前記平滑回路の出力端子の直流電圧の関数
として前記制御トランスの第1の巻線のインダク
タンスを制御する第1の制御手段と、前記平滑回
路の出力端子の直流電圧の関数として前記第1お
よび第2のスイツチング手段のスイツチング周波
数を制御する第2の制御手段とを設けたものであ
る。
Configuration of the Invention In order to achieve the above object, the present invention provides for first and second input DC power supplies connected in series.
1st and 2nd connected in series for on/off operation
Switching means that conduct in only one direction are connected in parallel, and an inductor and an energy storage means are provided between a midpoint between the first and second DC power sources and a midpoint between the first and second switching means. and a smoothing circuit is connected to the output terminal of the energy storage means to obtain a DC voltage at the output terminal of the smoothing circuit, and the energy storage means includes a capacitor and a smoothing circuit. It consists of a control transformer in which a first winding is connected to both ends of a capacitor, the first winding of the control transformer is connected to the input terminal of the energy storage means, and the second winding of the control transformer is connected to the input terminal of the energy storage means. first control means respectively connected to the output terminals of the storage means and further controlling the inductance of the first winding of the control transformer as a function of the DC voltage at the output terminal of the smoothing circuit; and the output of the smoothing circuit. and second control means for controlling the switching frequencies of the first and second switching means as a function of the DC voltage at the terminal.

さらに、本発明は、入力直流電源に、オン・オ
フ動作する一方向にのみ導通するスイツチング手
段とインダクタとエネルギー蓄積手段を直列に接
続し、かつ前記エネルギー蓄積手段の出力端子に
平滑回路を接続して前記平滑回路の出力端子に直
流電圧を得るように構成し、前記エネルギー蓄積
手段をコンデンサとこのコンデンサの両端に第1
の巻線を接続した制御トランスから構成するとと
もに、前記制御トランスの第1の巻線を前記エネ
ルギー蓄積手段の入力端子に、前記制御トランス
の第2の巻線を前記エネルギー蓄積手段の出力端
子にそれぞれ接続し、さらに前記平滑回路の出力
端子の直流電圧の関数として前記制御トランスの
第1の巻線のインダクタンスを制御する第1の制
御手段と、前記平滑回路の出力端子の直流電圧の
関数として前記第1および第2のスイツチング手
段のスイツチング周波数を制御する第2の制御手
段とを設けたものである。
Furthermore, the present invention connects in series an inductor, an inductor, and an energy storage means to an input DC power source, and connects a smoothing circuit to an output terminal of the energy storage means. to obtain a DC voltage at the output terminal of the smoothing circuit, and the energy storage means is connected to a capacitor and a first voltage source across the capacitor.
The first winding of the control transformer is connected to the input terminal of the energy storage means, and the second winding of the control transformer is connected to the output terminal of the energy storage means. first control means connected to each other and further controlling the inductance of the first winding of the control transformer as a function of the DC voltage at the output terminal of the smoothing circuit; and second control means for controlling switching frequencies of the first and second switching means.

上記構成により、本発明の定電圧電源装置は広
範囲な入出力変動に対して出力端子の電流電圧を
安定化できるものである。
With the above configuration, the constant voltage power supply device of the present invention can stabilize the current and voltage at the output terminal against wide range input/output fluctuations.

実施例の説明 以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。そこでまず、本発明の基本回路構成図をもと
にその動作について述べる。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below based on the drawings. First, the operation of the present invention will be described based on the basic circuit configuration diagram of the present invention.

本発明の一基本回路構成のブロツク図を第3図
に示す。第3図において、30は入力直流電源、
31はスイツチング手段、32,34はインダク
タ、33はコンデンサと制御トランスで構成され
たエネルギー蓄積手段で、その入力端子をA,
B、出力端子をC,Dで示す。また36は平滑回
路、37は負荷である。上記各ブロツクにおい
て、入力直流電源30、スイツチング手段31、
インダクタ32とエネルギー蓄積手段33の入力
端子A,Bが直列接続され、さらに上記エネルギ
ー蓄積手段33の出力端子C,Dにインダクタ3
4、平滑回路36が接続され、また、負荷37は
上記平滑回路36に接続されている。
A block diagram of one basic circuit configuration of the present invention is shown in FIG. In Fig. 3, 30 is an input DC power supply;
31 is a switching means, 32 and 34 are inductors, and 33 is an energy storage means composed of a capacitor and a control transformer, whose input terminals are connected to A,
B, output terminals are shown as C and D. Further, 36 is a smoothing circuit, and 37 is a load. In each of the above blocks, an input DC power supply 30, a switching means 31,
The inductor 32 and the input terminals A and B of the energy storage means 33 are connected in series, and the inductor 3 is connected to the output terminals C and D of the energy storage means 33.
4. A smoothing circuit 36 is connected, and a load 37 is connected to the smoothing circuit 36.

第3図において、スイツチング手段31をオン
させると、入力直流電源30によりエネルギー蓄
積手段33へ、現象的には電流i1としてエネルギ
ーが注入される。上記電流i1は、従来例と同様に
電流の流れる経路に共振回路を設けることによ
り、正弦波状の電流波形となる。上記共振回路と
は、インダクタ32とエネルギー蓄積手段33の
入力端子A,B側のインピーダンスで構成された
回路である。
In FIG. 3, when the switching means 31 is turned on, energy is injected from the input DC power supply 30 into the energy storage means 33, physically as a current i 1 . The current i 1 has a sinusoidal current waveform by providing a resonant circuit in the path through which the current flows, as in the conventional example. The above-mentioned resonant circuit is a circuit composed of the inductor 32 and the impedance on the input terminals A and B sides of the energy storage means 33.

このように、上記エネルギー蓄積手段33の入
力端子A,B間に流れ込む電流i1に応じてエネル
ギーがエネルギー蓄積手段33内に蓄積され、そ
のエネルギー量は、単位時間当りの電流i1による
注入エネルギー量、つまり、スイツチング手段3
1のスイツチング周波数に係わり、さらに、上記
エネルギー量はエネルギー蓄積手段33のエネル
ギー蓄積容量にも係わる。
In this way, energy is stored in the energy storage means 33 according to the current i 1 flowing between the input terminals A and B of the energy storage means 33, and the amount of energy is equal to the energy injected by the current i 1 per unit time. amount, that is, switching means 3
In addition, the above-mentioned energy amount also depends on the energy storage capacity of the energy storage means 33.

次に、エネルギー蓄積手段33の出力端子CD
間の電圧が負荷37の電圧より高くなると、上記
エネルギー蓄積手段33に蓄えられたエネルギー
は、上記エネルギー蓄積手段33の出力端子C,
Dよりインダクタ34を介して平滑回路36にi2
の電流エネルギーとして供給される。上記平滑回
路36は上記電流i2を平滑し、定電圧電源装置の
出力端子a,bに接続されている負荷に直流電圧
としてエネルギーを供給する。
Next, the output terminal CD of the energy storage means 33
When the voltage between them becomes higher than the voltage of the load 37, the energy stored in the energy storage means 33 is transferred to the output terminal C of the energy storage means 33,
i 2 from D to the smoothing circuit 36 via the inductor 34
is supplied as current energy. The smoothing circuit 36 smoothes the current i 2 and supplies energy as a DC voltage to the load connected to the output terminals a and b of the constant voltage power supply.

また、上記電流i2は、上記エネルギー蓄積手段
33の入力端子C,D間のインピーダンスと上記
インダクタ34とで共振回路を構成することで、
正弦波状の電流波形となる。
Further, the current i 2 is generated by forming a resonant circuit with the impedance between the input terminals C and D of the energy storage means 33 and the inductor 34.
The current waveform becomes a sine wave.

ここで、上記エネルギー蓄積手段33よりの放
出エネルギー量は、エネルギー蓄積手段33に蓄
えられたエネルギー量を示す出力端子C,D間の
電圧値と、上記平滑回路36の電圧値の差によつ
て決まる。
Here, the amount of energy released from the energy storage means 33 is determined by the difference between the voltage value between the output terminals C and D indicating the amount of energy stored in the energy storage means 33 and the voltage value of the smoothing circuit 36. It's decided.

第3図のような構成にて、定電圧電源装置の出
力端子a,bに直流電圧として入力直流電圧より
エネルギーを移動させることができるが、出力端
子a,bの直流電圧を安定化させる制御方法とし
ては、以下に述べる方法がある。上記エネルギー
蓄積手段33内に蓄積することができるエネルギ
ー量と、上記エネルギー蓄積手段33へエネルギ
ーを注入させる前記スイツチング手段31のスイ
ツチング周波数を、定電圧電源装置の出力端子
a,b間の直流電圧に応じて制御することによ
り、安定した直流電圧を得ることができる。この
ような制御方法を用いても、共振現象を利用した
従来の定電圧電源装置の特徴を損なうことはな
い。
With the configuration shown in Figure 3, energy can be transferred from the input DC voltage as DC voltage to the output terminals a and b of the constant voltage power supply, but control to stabilize the DC voltage at the output terminals a and b is necessary. As a method, there are the methods described below. The amount of energy that can be stored in the energy storage means 33 and the switching frequency of the switching means 31 for injecting energy into the energy storage means 33 are set to the DC voltage between the output terminals a and b of the constant voltage power supply. By controlling accordingly, a stable DC voltage can be obtained. Even if such a control method is used, the characteristics of the conventional constant voltage power supply device that utilizes the resonance phenomenon are not impaired.

次に、上記回路構成および動作を利用した本発
明の実施例について説明していくが、その前に本
発明で使用する、供給される信号により第1の巻
線のインダクタンスを変えることのできる可変イ
ンダクタンス機能を有する制御トランスの一実施
例について説明する。第4図は制御トランスの構
成図、第5図はその特性図、第6図は等価的な記
号を表わした図である。第4図において、E形コ
アとI形コアの組合せ体、または2つのE形コア
の組合せ体の両脚のそれぞれに交流巻線Na,
Nb,Nc,Ndを設け、中央脚には直流巻線Neを
設け、直流巻線Neの制御端子E,F間には直流
電流源Iが接続されている。また、A,Bは入力
端子、C,Dは出力端子である。上記交流巻線
Na,Nbは第1の巻線を構成すべく直列に接続さ
れ、入力端子A,Bからの交流電流により中央脚
に誘導される磁束が相殺されるような巻き方とす
る。つまり、交流巻線Na,Nbより誘導される磁
束Φ2,Φ2′が等しい状態である。さらに交流巻線
Nc,Ndは第2の巻線を構成すべく直列接続され
て出力端子C,Dに接続されており、交流巻線
Na,Nbに対して或る一定の巻数比にて形成され
ている。
Next, we will explain embodiments of the present invention that utilize the above circuit configuration and operation, but first, we will explain the variable inductance used in the present invention, which can change the inductance of the first winding depending on the supplied signal. An example of a control transformer having an inductance function will be described. FIG. 4 is a block diagram of the control transformer, FIG. 5 is a characteristic diagram thereof, and FIG. 6 is a diagram showing equivalent symbols. In Fig. 4, AC winding Na,
Nb, Nc, and Nd are provided, a DC winding Ne is provided on the center leg, and a DC current source I is connected between control terminals E and F of the DC winding Ne. Further, A and B are input terminals, and C and D are output terminals. Above AC winding
Na and Nb are connected in series to form the first winding, and are wound in such a way that the magnetic flux induced in the center leg by the alternating current from input terminals A and B is canceled out. In other words, the magnetic fluxes Φ 2 and Φ 2 ' induced by the AC windings Na and Nb are equal. Further AC winding
Nc and Nd are connected in series to form the second winding and connected to output terminals C and D, and the AC winding
It is formed at a certain turn ratio for Na and Nb.

ここで、直流電流源Iから直流電流を流すこと
により磁束Φ1が電流巻線Neに発生し、前記交流
巻線Na,Nbより誘導される磁束Φ2,Φ2′のバラ
ンスがくずれ、入力端子A,B間のインダクタン
スが変化する。直流電流による入力端子A,B間
のインダクタンスの変化を第5図に示す。従つ
て、制御端子E,F間に与える直流電流により入
力端子A,B間のインダクタンスを減少方向に制
御可能となる。
Here, by flowing a DC current from the DC current source I, a magnetic flux Φ 1 is generated in the current winding Ne, and the balance between the magnetic fluxes Φ 2 and Φ 2 ' induced by the AC windings Na and Nb is lost, and the input The inductance between terminals A and B changes. Figure 5 shows the change in inductance between input terminals A and B due to direct current. Therefore, the inductance between input terminals A and B can be controlled in a decreasing direction by direct current applied between control terminals E and F.

以上述べた機能を有する制御トランスの等価的
な記号を第6図に示し、以下、これを使用した本
発明の一実施例について第7図以後の図面を参照
して説明する。
An equivalent symbol of a control transformer having the functions described above is shown in FIG. 6, and an embodiment of the present invention using this will be described below with reference to FIG. 7 and subsequent drawings.

第7図は本発明の第1の実施例の回路構成図
で、すでに第1図で説明したものと同一の機能を
有するものには同一の符合を付している。また、
第8図a,b,c,dは第7図における各部の動
作波形図である。
FIG. 7 is a circuit configuration diagram of the first embodiment of the present invention, in which components having the same functions as those already explained in FIG. 1 are given the same reference numerals. Also,
8a, b, c, and d are operation waveform diagrams of each part in FIG. 7.

第7図において、13,14はスイツチング素
子3,4とこれに直列接続された一方向素子1
1,12とで構成された一方向にのみ導通するス
イツチング手段、15はインダクタ、16は第6
図に例示したごとき制御トランスで、コンデンサ
7と共にエネルギー蓄積手段17を構成する。1
8は直流電流制御回路、19は出力端子a,bの
直流電圧を安定化するための制御回路である。上
記制御トランス16の入力端子A,Bはコンデン
サ7の両端に接続され、エネルギー蓄積手段17
の入力端子ともなつており、出力端子C,Dはエ
ネルギー蓄積手段17の出力端子となつている。
制御トランス16の出力端子C,Dは整流回路8
(たとえば、ダイオードで構成されたブリツジ型、
センターラツプ型の整流回路)の入力端子に、制
御端子E,Fは直流電流制御回路18の出力端子
に接続されている。上記整流回路8の出力端子は
定電圧電源装置の出力端子a,bにある平滑コン
デンサ9に接続され、整流回路と平滑コンデンサ
にて第3図の平滑回路36を形成している。制御
回路19は、すでに公知である基準電圧源、誤差
増幅器、発振回路、振り分け回路等で構成され、
上記制御回路19の入力端子に与えられる定電圧
電源装置の出力端子a,bの直流電圧と予め与え
られた基準電圧の電圧差を誤差増幅器で比較増幅
し、発振回路の発振周波数を上記誤差増幅器の信
号に応じて変化させ、振り分け回路にてスイツチ
ング素子3,4を交互にオン・オフさせるように
し、さらに、上記誤差増幅器の信号は直流電流制
御回路18にも出力され、上記直流電流制御回路
18は入力された信号に応じた直流電流を前記制
御トランス16の制御端子E,Fに供給し、上記
制御トランス16の入力端子A,B間のインダク
タンス値を変化させるものである。
In FIG. 7, 13 and 14 are the switching elements 3 and 4 and the unidirectional element 1 connected in series thereto.
1 and 12, the switching means conducts only in one direction, 15 is an inductor, and 16 is a sixth
A control transformer as illustrated in the figure constitutes the energy storage means 17 together with the capacitor 7. 1
8 is a DC current control circuit, and 19 is a control circuit for stabilizing the DC voltage at output terminals a and b. Input terminals A and B of the control transformer 16 are connected to both ends of the capacitor 7, and the energy storage means 17
The output terminals C and D serve as output terminals of the energy storage means 17.
Output terminals C and D of the control transformer 16 are connected to the rectifier circuit 8.
(For example, a bridge type composed of diodes,
The control terminals E and F are connected to the output terminal of a DC current control circuit 18. The output terminal of the rectifier circuit 8 is connected to a smoothing capacitor 9 at output terminals a and b of the constant voltage power supply, and the rectifier circuit and the smoothing capacitor form a smoothing circuit 36 in FIG. 3. The control circuit 19 is composed of a reference voltage source, an error amplifier, an oscillation circuit, a distribution circuit, etc. which are already known.
The error amplifier compares and amplifies the voltage difference between the DC voltage at the output terminals a and b of the constant voltage power supply supplied to the input terminal of the control circuit 19 and a reference voltage given in advance, and the oscillation frequency of the oscillation circuit is determined by the error amplifier. The switching elements 3 and 4 are turned on and off alternately in the distribution circuit, and the signal from the error amplifier is also output to the DC current control circuit 18, Reference numeral 18 supplies a direct current according to the input signal to the control terminals E and F of the control transformer 16 to change the inductance value between the input terminals A and B of the control transformer 16.

このように構成された本実施例の定電圧電源装
置について、以下その動作を第8図の各部の動作
波形図を参照して説明する。第8図において、a
は前記スイツチング素子3,4より前記インダク
タ15とエネルギー蓄積手段17への電流i、b
は前記制御トランス16の入力端子A,B間に流
れる電流iL、cは制御トランス16の出力端子
C,D間に流れる電流iO、dは前記コンデンサ7
の両端電圧VCのそれぞれの動作波形を示し、横
軸は時間軸である。
The operation of the constant voltage power supply device of this embodiment configured as described above will be explained below with reference to the operation waveform diagram of each part in FIG. 8. In Figure 8, a
are the currents i and b flowing from the switching elements 3 and 4 to the inductor 15 and the energy storage means 17.
is the current i L flowing between the input terminals A and B of the control transformer 16, c is the current i O flowing between the output terminals C and D of the control transformer 16, and d is the current i O flowing between the output terminals C and D of the control transformer 16.
The graph shows the respective operating waveforms of the voltage across the terminals V C , and the horizontal axis is the time axis.

本実施例も第1図で示した共振現象を利用して
いるため、従来例と重複する説明は省略する。ま
ずスイツチング素子3をオンさせると、前記電流
iではインダクタ15とエネルギー蓄積手段17
内のコンデンサ7と制御トランス16の一次巻線
のインダクタンスの直列共振回路により正弦波状
となり、周期は上記直列共振回路の各定数により
決定される。上記電流iによるエネルギーはエネ
ルギー蓄積手段17に貯えられるが、スイツチン
グ手段13が前述のように一方向性のスイツチン
グであるため、上記エネルギー蓄積手段17内の
エネルギーは他へ移動する経路が存在しないため
貯えられたままとなり、その貯えられたエネルギ
ー量はコンデンサ7の両端電圧VCの電圧値の上
昇という現象で現わされる。以上の動作は第8図
における時刻t1から時刻t3までの波形となる。ま
た上記期間において、前記エネルギー蓄積手段1
7内の制御トランス16の入力端子A,B間を流
れる電流iLは上記コンデンサ7の両端電圧に応じ
た電流波形となる。
Since this embodiment also utilizes the resonance phenomenon shown in FIG. 1, the explanation that overlaps with the conventional example will be omitted. First, when the switching element 3 is turned on, the current i causes the inductor 15 and the energy storage means 17 to
A series resonant circuit consisting of the capacitor 7 inside and the inductance of the primary winding of the control transformer 16 forms a sine wave, and the period is determined by each constant of the series resonant circuit. The energy generated by the current i is stored in the energy storage means 17, but since the switching means 13 is a unidirectional switch as described above, there is no path for the energy in the energy storage means 17 to move elsewhere. The amount of energy remains stored, and the amount of stored energy is manifested in the phenomenon of an increase in the voltage value of the voltage V C across the capacitor 7. The above operation results in a waveform from time t 1 to time t 3 in FIG. 8. Further, during the above period, the energy storage means 1
The current i L flowing between the input terminals A and B of the control transformer 16 in the capacitor 7 has a current waveform corresponding to the voltage across the capacitor 7 .

ここで、コンデンサ7の両端電圧Vcが制御ト
ランス16の一次側換算された出力端子a,bの
直流電圧VOより高くなつた時点(第8図の時刻t2
であり、d図におけるVc2である)で、コンデン
サ7のエネルギーは制御トランス16の出力端子
C,D間より整流回路8、平滑コンデンサ9を介
して定電圧電源装置の出力端子a,bの直流電圧
として負荷10に供給される。このときの電流が
制御トランス16の出力端子C,D間の電流iO
ある。また、上記電流iOは、制御トランス16が
有するインダクタとしての実効もれインダクタン
スとエネルギー蓄積手段17とで構成された共振
回路により正弦波状の波形となり、また周期は各
定数により決定される。以上の動作は、第8図に
おける時刻t2から時刻t4までの波形となる。以
下、前記コンデンサ7の両端電圧Vcは制御トラ
ンス16の入力端子A,B間に流れる電流iLによ
り減少していき、前記スイツチング素子4をオン
させる時刻t1′には上記両端電圧VCはVc1となる。
以下、時刻t1′から時刻t1″までは前述の時刻t1から
時刻t1′までの現象が正負逆となつて現われ、時
刻t1″にてスイツチング素子3をオンさせると、
時刻t1からの波形と全く同一の波形となつて同様
の現象を繰返す。
Here, the time point when the voltage Vc across the capacitor 7 becomes higher than the DC voltage V O of the output terminals a and b converted to the primary side of the control transformer 16 (time t 2 in FIG. 8).
(which is V c2 in figure d), the energy of the capacitor 7 is transferred from between the output terminals C and D of the control transformer 16 to the output terminals a and b of the constant voltage power supply via the rectifier circuit 8 and the smoothing capacitor 9. It is supplied to the load 10 as a DC voltage. The current at this time is the current i O between the output terminals C and D of the control transformer 16. Further, the current i O has a sinusoidal waveform due to a resonant circuit constituted by the effective leakage inductance as an inductor of the control transformer 16 and the energy storage means 17, and the period is determined by each constant. The above operation results in a waveform from time t 2 to time t 4 in FIG. 8. Thereafter, the voltage Vc across the capacitor 7 decreases due to the current i L flowing between the input terminals A and B of the control transformer 16, and at time t1 ' when the switching element 4 is turned on, the voltage Vc across the capacitor 7 decreases. V c1 .
Thereafter, from time t 1 ′ to time t 1 ″, the phenomenon from time t 1 to time t 1 ′ described above appears with the polarity reversed, and when the switching element 3 is turned on at time t 1 ″,
The waveform becomes exactly the same as the waveform from time t1 , and the same phenomenon repeats.

次に、出力端子a,bの直流電圧VOを安定化
させる制御方法について述べる。制御方法の基本
的原理は、前記制御トランス16の1次側の電圧
(第7図において、前記コンデンサ7の両端電圧
VCに等しい電圧)が定電圧電源装置の出力端子
a,bの直流電圧VOの上記制御トランス16の
1次側換算値より高くなつた場合に制御トランス
16の2次側にエネルギーが伝達されることを利
用し、そのエネルギー量をコントロールすること
により出力電圧VOを安定化させるものである。
また、制御トランス16の1次側の電圧VCは、
前記エネルギー蓄積手段17に蓄えられるエネル
ギー量を示すものであるため、エネルギー蓄積手
段17に蓄積されるエネルギーをコントロールす
ることが、すなわち、上記出力電圧VOを安定化
させることになる。
Next, a control method for stabilizing the DC voltage V O at the output terminals a and b will be described. The basic principle of the control method is that the voltage on the primary side of the control transformer 16 (in FIG. 7, the voltage across the capacitor 7
Energy is transferred to the secondary side of the control transformer 16 when the voltage (equal to V C ) becomes higher than the primary side conversion value of the control transformer 16 of the DC voltage V O at the output terminals a and b of the constant voltage power supply device. The output voltage V O is stabilized by controlling the amount of energy generated by the
Moreover, the voltage V C on the primary side of the control transformer 16 is
Since it indicates the amount of energy stored in the energy storage means 17, controlling the energy stored in the energy storage means 17, in other words, stabilizes the output voltage V O.

以下、上記の方法を実現しうる制御方法につい
て具体的に述べる。
A control method that can realize the above method will be specifically described below.

まず、エネルギー蓄積手段17へエネルギーを
蓄える方法として、スイツチング素子3,4のス
イツチング周波数がある。上記スイツチング周波
数は、エネルギー蓄積手段17への単位時間あた
りの注入エネルギー量(第7図の電流iの電流量
に相当)を制御するものであり、従つてスイツチ
ング周波数を高く(低く)すると、単位時間当り
の注入エネルギー量が多く(少なく)なり、前述
の動作で説明したように出力エネルギーが注入エ
ネルギーに応じて多く(少なく)なることを利用
し、定電圧電源装置の出力端子a,b間の直流電
圧VOと制御回路18内の基準電圧とを比較し、
その差分に応じたスイツチング周波数にて制御し
ようとするものである。
First, as a method of storing energy in the energy storage means 17, there is a switching frequency of the switching elements 3 and 4. The above switching frequency controls the amount of energy injected into the energy storage means 17 per unit time (corresponding to the amount of current i in FIG. 7). By utilizing the fact that the amount of energy injected per hour increases (decreases) and the output energy increases (decreases) according to the injected energy as explained in the operation above, Compare the DC voltage VO and the reference voltage in the control circuit 18,
The purpose is to control the switching frequency according to the difference.

また、上記制御トランス16の入力端子A,B
間のインダクタンス値は、前記エネルギー蓄積手
段17内に蓄積されるエネルギー量を決定する。
従つて、上記制御トランス16の入力端子A,B
間のインダクタンス値を大きく(小さく)する
と、上記エネルギー蓄積手段17に蓄積されるエ
ネルギー量が多く(少なく)なり、前述の動作で
説明したように出力エネルギーが上記蓄積された
エネルギー量に応じて多く(少なく)なることを
利用し、前記定電圧電源装置の出力端子a,b間
の直流電圧VOと制御回路18内の基準電圧とを
比較し、その差分に応じた信号で直流電流制御回
路18より制御トランス16の制御端子E,Fに
直流電流が流れ、上記制御トランス16の入力端
子A,B間のインダクタンス値を変化させること
で制御するものである。
In addition, input terminals A and B of the control transformer 16
The inductance value between determines the amount of energy stored in said energy storage means 17.
Therefore, input terminals A and B of the control transformer 16
When the inductance value between is increased (decreased), the amount of energy stored in the energy storage means 17 increases (decreases), and as explained in the above operation, the output energy increases in accordance with the amount of stored energy. Taking advantage of this fact, the DC voltage V O between the output terminals a and b of the constant voltage power supply device is compared with the reference voltage in the control circuit 18, and a signal corresponding to the difference is used to control the DC current control circuit. A direct current flows from 18 to the control terminals E and F of the control transformer 16, and control is performed by changing the inductance value between the input terminals A and B of the control transformer 16.

従つて、本発明は、前記スイツチング周波数を
変化させる方法と、前記制御トランス16の入力
端子A,B間のインダクタンス値を変化させる方
法とを効果的に組み合わせることにより、スイツ
チング周波数とインダクタンス値のそれぞれの変
化幅を少なくし、さらに、第8図の動作波形でわ
かるように、流れる電流がすべて正弦波状であ
り、共振現象を利用した定電圧電源装置の特徴を
なんら損なうことなく、出力端子の直流電圧を安
定化することができるものである。
Therefore, the present invention effectively combines the method of changing the switching frequency and the method of changing the inductance value between the input terminals A and B of the control transformer 16, thereby changing the switching frequency and the inductance value, respectively. In addition, as can be seen from the operating waveform in Figure 8, all the flowing currents are sinusoidal, and the direct current at the output terminal is reduced without impairing the characteristics of a constant voltage power supply that utilizes the resonance phenomenon. It can stabilize the voltage.

第9図に本発明の第2の実施例を、第10図に
その動作波形を示す。第2の実施例を説明するに
あたり、第1の実施例(第7図)で述べたものと
同様の機能を有するものには同一の符合を付し、
また、動作説明においても同一の動作をする場合
については特に説明をしない。
FIG. 9 shows a second embodiment of the present invention, and FIG. 10 shows its operating waveforms. In explaining the second embodiment, parts having the same functions as those described in the first embodiment (Fig. 7) are given the same reference numerals.
Furthermore, in the explanation of the operations, cases in which the same operations are performed will not be particularly explained.

回路構成としての第1の実施例と異なる部分は
第9図におけるスイツチング手段21,22の構
成である。上記スイツチング手段21,22は、
スイツチング素子3,4の導通方向と反対方向に
導通するように接続されている。すなわち、入力
直流電源1,2に対して逆バイアスされるごとく
スイツチング素子3,4と並列に一方向性素子1
1,12(例えばダイオード)が接続された構成
となつている。上記一方向素子11,12は、エ
ネルギー蓄積手段17に蓄えられたエネルギーの
一部を上記一方向性素子11または12を介して
入力直流電源1または2へ回生エネルギーとして
移動させるようにしたものである。
The difference in circuit configuration from the first embodiment is the configuration of switching means 21 and 22 in FIG. 9. The switching means 21 and 22 are
The switching elements 3 and 4 are connected so as to be electrically conductive in a direction opposite to the electrically conductive direction of the switching elements 3 and 4. That is, the unidirectional element 1 is connected in parallel with the switching elements 3 and 4 so as to be reverse biased with respect to the input DC power supplies 1 and 2.
1 and 12 (for example, diodes) are connected. The unidirectional elements 11 and 12 are configured to transfer a part of the energy stored in the energy storage means 17 to the input DC power source 1 or 2 via the unidirectional element 11 or 12 as regenerative energy. be.

次に、その動作について、第10図の動作波形
図を参照して説明する。なお、第10図のa,
b,c,dは第8図のa,b,c,dと同一箇所
の動作波形図である。基本的動作は先述の第1の
実施例と同一であるため、ここでは上記スイツチ
ング手段21,22が第1の実施例と異なる構成
により、回生エネルギーとして上記エネルギー蓄
積手段17から入力直流電源1,2または2へ電
流が流れる現象について、第9図と第10図を参
照して述べる。まず、時刻t1で上記スイツチング
素子3をオンさせると、系に流れる電流iはイン
ダクタ15とエネルギー蓄積手段17内のコンデ
ンサ7と制御トランス16の入力端子A,B間の
インダクタンスにより構成された共振回路により
正弦波状の波形となつて流れる(時刻t1から時刻
t3)。上記正弦波状の電流iが流れ終つた時刻t3
において、コンデンサ7の両端電圧VCが上記入
力直流電源1より高くなると、エネルギー蓄積手
段17のエネルギーは、インダクタ5、一方向性
素子11を介して入力直流電源1へ回生電流とし
て回生される(時刻t3から時刻t5)。上記現象を
利用することにより上記エネルギー蓄積手段17
内に蓄えられるエネルギー量を大きく変化させる
ことができる。また、上記現象はスイツチング素
子3,4のスイツチング周波数と制御トランス1
6の入力端子A,B間のインダクタンス値と密接
に関係する。つまり、上記エネルギー蓄積手段1
7に蓄えられるエネルギー量により上記回生エネ
ルギー量が決定されるためである。従つて、定電
圧電源装置の出力端子a,bの電圧VOを安定化
させる制御方法は、第1の実施例と全く同一の方
法で行なうことができ、流れる電流すべてが正弦
波状であるため、共振現象を利用した定電圧電源
装置の特徴をなんら損なうことなく出力端子の直
流電圧を安定化することができる。
Next, the operation will be explained with reference to the operation waveform diagram in FIG. 10. In addition, a, in Figure 10
b, c, and d are operation waveform diagrams at the same locations as a, b, c, and d in FIG. 8. Since the basic operation is the same as that of the first embodiment described above, here, the switching means 21 and 22 have a different configuration from the first embodiment, so that the input DC power supply 1, The phenomenon of current flowing to 2 or 2 will be described with reference to FIGS. 9 and 10. First, when the switching element 3 is turned on at time t1 , the current i flowing through the system is caused by the resonance formed by the inductance between the inductor 15, the capacitor 7 in the energy storage means 17, and the input terminals A and B of the control transformer 16. The circuit flows as a sinusoidal waveform (from time t 1 to time
t3 ). Time t 3 when the sinusoidal current i finishes flowing
When the voltage V C across the capacitor 7 becomes higher than the input DC power supply 1, the energy in the energy storage means 17 is regenerated as a regenerative current to the input DC power supply 1 via the inductor 5 and the unidirectional element 11. from time t 3 to time t 5 ). By utilizing the above phenomenon, the energy storage means 17
The amount of energy stored within can be greatly changed. Moreover, the above phenomenon is caused by the switching frequency of switching elements 3 and 4 and the control transformer 1.
It is closely related to the inductance value between input terminals A and B of 6. In other words, the energy storage means 1
This is because the amount of regenerated energy is determined by the amount of energy stored in 7. Therefore, the control method for stabilizing the voltage V O at the output terminals a and b of the constant voltage power supply device can be performed in exactly the same manner as in the first embodiment, since all the flowing currents are sinusoidal. , it is possible to stabilize the DC voltage at the output terminal without impairing any of the characteristics of the constant voltage power supply device that utilizes the resonance phenomenon.

次に、本発明の第3の実施例を第11図に、そ
の動作波形図を第12図に示す。第11図、第1
2図において、第1の実施例(第7図)で説明し
たものと同様の機能を有するものには同一の符合
を付している。この第3の実施例は、第1の実施
例のハーフブリツジ構成からスイツチング素子1
石による構成に置き換えたものであり、基本的動
作は第1の実施例とほぼ同一である。
Next, a third embodiment of the present invention is shown in FIG. 11, and an operating waveform diagram thereof is shown in FIG. 12. Figure 11, 1st
In FIG. 2, parts having the same functions as those described in the first embodiment (FIG. 7) are given the same reference numerals. This third embodiment changes the switching element 1 from the half-bridge configuration of the first embodiment.
The structure is replaced with a stone structure, and the basic operation is almost the same as the first embodiment.

第11図において、入力直流電源26に対し
て、インダクタ15、エネルギー蓄積手段17、
スイツチング手段25とが直列に接続され、上記
スイツチング手段25は、第7図のスイツチング
手段13,14と同様に、一方向性素子24とス
イツチング素子23とが直列に接続されたもので
ある。また、上記スイツチング素子23のスイツ
チング周波数を制御する制御回路28は、第1の
実施例に示す回路構成で振り分け回路を除いたも
のである。
In FIG. 11, for the input DC power supply 26, an inductor 15, an energy storage means 17,
The switching means 25 is connected in series with a unidirectional element 24 and a switching element 23, similar to the switching means 13 and 14 in FIG. 7. Further, the control circuit 28 for controlling the switching frequency of the switching element 23 has the circuit configuration shown in the first embodiment except for the distribution circuit.

以下、第3の実施例の動作を第12図を参照し
て説明するが、第1の実施例と同一な動作をする
部分については省略し、異なる部分についてのみ
述べる。第1の実施例と異なり、スイツチング手
段が1つであることから、エネルギー蓄積手段1
7への注入エネルギーは一方向からのみ注入され
ることになる。そのため、第1の実施例の動作波
形図第8図と第3の実施例の動作波形図第12図
と比較して、系に流れる電流iの波形においての
み異なる。また他の部分の動作については、第1
の実施例と全く同一原理であるので動作波形も同
一となる。従つて制御方法も全く同一方法にて定
電圧電源装置の出力端子a,b間の直流電圧VO
を安定化させることができる。
The operation of the third embodiment will be explained below with reference to FIG. 12, but parts that operate the same as those of the first embodiment will be omitted, and only the different parts will be described. Unlike the first embodiment, since there is only one switching means, the energy storage means 1
The energy to be injected into 7 will be injected only from one direction. Therefore, the operating waveform diagram of FIG. 8 of the first embodiment and the operating waveform diagram of FIG. 12 of the third embodiment differ only in the waveform of the current i flowing through the system. Regarding the operation of other parts, see
Since the principle is exactly the same as that of the embodiment, the operating waveforms are also the same. Therefore, the control method is exactly the same to control the DC voltage V O between the output terminals a and b of the constant voltage power supply.
can be stabilized.

このように、本発明の第1の実施例は、第3の
実施例のように1つのスイツチング手段にでも構
成することができ、第1の実施例と全く同一の制
御方法にて、共振現象を利用した定電圧電源装置
の特徴を損なうことなく、出力端子の直流電圧を
安定化させることができるものである。
As described above, the first embodiment of the present invention can be configured with a single switching means like the third embodiment, and the resonance phenomenon can be controlled by the same control method as in the first embodiment. It is possible to stabilize the DC voltage at the output terminal without impairing the characteristics of the constant voltage power supply device using the constant voltage power supply.

次に、本発明の第4の実施例を第13図に、そ
の動作波形図を第14図に示す。第13図,第1
4図において、第2の実施例で説明したものと同
様の機能を有するものには同一の符合を付してい
る。この第4の実施例は、第2の実施例のハーフ
ブリツジ構成からスイツチング素子1石による構
成に置き換えたものであり、基本動作は第2の実
施例とほぼ同一である。
Next, a fourth embodiment of the present invention is shown in FIG. 13, and an operating waveform diagram thereof is shown in FIG. 14. Figure 13, 1st
In FIG. 4, parts having the same functions as those described in the second embodiment are given the same reference numerals. In this fourth embodiment, the half-bridge configuration of the second embodiment is replaced with a configuration using one switching element, and the basic operation is almost the same as that of the second embodiment.

第13図において、入力直流電源26に対し
て、インダクタ15、エネルギー蓄積手段17、
スイツチング手段27とが直列に接続され、上記
スイツチング手段27は、第9図のスイツチング
手段21,22と同様に一方向性素子24とスイ
ツチング素子23とが並列に接続されたものであ
る。また上記スイツチング素子23のスイツチン
グ周波数を制御する制御回路28は、第2の実施
例に示す回路構成で振り分け回路を除いたもので
ある。
In FIG. 13, for the input DC power supply 26, an inductor 15, an energy storage means 17,
A switching means 27 is connected in series, and the switching means 27 has a unidirectional element 24 and a switching element 23 connected in parallel, similar to the switching means 21 and 22 of FIG. Further, the control circuit 28 for controlling the switching frequency of the switching element 23 has the circuit configuration shown in the second embodiment except that the distribution circuit is removed.

以下、第4の実施例の動作を第14図を参照し
て説明するが、第2の実施例と同一な動作をする
部分については省略し、異なる部分についてのみ
述べる。第2の実施例と異なり、スイツチング手
段が1つであることからエネルギー蓄積手段17
への注入エネルギーは一方向からのみ注入される
ことになる。そのため、第2の実施例の動作波形
図の第10図と比較して、系に流れる電流iの波
形においてのみ異なる。また、他の部分の動作に
ついては、第2の実施例と全く同一原理であるの
で動作波形も同一となる。従つて、制御方法も全
く同一方法にて、定電圧電源装置の出力端子a,
b間の直流電圧VOを安定化させることができる。
The operation of the fourth embodiment will be explained below with reference to FIG. 14, but parts that operate the same as those of the second embodiment will be omitted, and only the different parts will be described. Unlike the second embodiment, since there is only one switching means, the energy storage means 17
The injection energy will be injected only from one direction. Therefore, compared to FIG. 10 of the operating waveform diagram of the second embodiment, only the waveform of the current i flowing through the system differs. Furthermore, since the operation of other parts is based on exactly the same principle as the second embodiment, the operation waveforms are also the same. Therefore, the control method is exactly the same, and the output terminals a,
It is possible to stabilize the DC voltage V O between b.

このように、本発明の第2の実施例は、第4の
実施例のように1つのスイツチング手段にでも構
成することができ、第2の実施例と全く同一の制
御方法にて、共振現象を利用した定電圧電源装置
の特徴を損なうことなく、出力端子の直流電圧を
安定化させることができるものである。
As described above, the second embodiment of the present invention can be configured with a single switching means like the fourth embodiment, and can control the resonance phenomenon by using the completely same control method as the second embodiment. It is possible to stabilize the DC voltage at the output terminal without impairing the characteristics of the constant voltage power supply device using the constant voltage power supply.

なお、本発明の実施例として、ハーフブリツジ
構成と1石で構成した回路について説明を行なつ
たが、上記回路構成に限定されることなく、たと
えばスイツチング手段を4個用いたフルブリツジ
構成においても同様な制御方法にて出力端子の直
流電圧を安定化させることができる。
Note that, as an example of the present invention, a half-bridge configuration and a circuit configured with one stone have been described, but the circuit configuration is not limited to the above, and the same can be applied to a full-bridge configuration using, for example, four switching means. The control method can stabilize the DC voltage at the output terminal.

また、スイツチング手段において、スイツチン
グ素子と一方向性素子を組み合せた回路構成とし
たが、一方向のみ導通するサイリスタ、トランジ
スタや双方向に導通するMOSFETを使用するこ
とも可能であり、上記素子の組み合わせにでも使
用することが可能である。
In addition, although the switching means has a circuit configuration in which a switching element and a unidirectional element are combined, it is also possible to use a thyristor or transistor that conducts in only one direction, or a MOSFET that conducts in both directions. It can also be used for.

本発明の実施例で入力電源として直流電源を用
いたが、交流電源を整流回路にて得られた直流電
圧も当然ながら入力直流電源として利用できるこ
とは言うまでもない。
Although a DC power source is used as an input power source in the embodiment of the present invention, it goes without saying that a DC voltage obtained by using an AC power source in a rectifier circuit can also be used as an input DC power source.

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明は、入
力直流電源に接続される一方向にのみ導通するス
イツチング手段を用い、さらにインダクタとコン
デンサおよび制御トランスからなるエネルギー蓄
積手段とで構成された共振回路を用いて、エネル
ギー蓄積手段に効果的にエネルギー量を蓄えるこ
とができ、このエネルギー量を、出力端子の直流
電圧に応じて第1の制御手段により制御トランス
の第1の巻線のインダクタンス値を可変して制御
するとともに、第2の制御手段によりスイツチン
グ手段のスイツチング周波数を可変して制御する
ことにより定電圧電源装置の出力端子の直流電圧
を広範囲な入出力変動に対して安定化させること
ができる。さらに、従来の定電圧電源装置の持
つ、低スイツチング損失と低輻射雑音の特徴を何
ら損なうことがないため、従来使用が困難であつ
た音響用や完全密閉型電源にも使用できるという
効果がある。
Effects of the Invention As is clear from the above description, the present invention uses a switching means that is connected to an input DC power source and conducts only in one direction, and further comprises an energy storage means consisting of an inductor, a capacitor, and a control transformer. By using a resonant circuit, an amount of energy can be effectively stored in the energy storage means, and this amount of energy is transferred to the first winding of the control transformer by the first control means in accordance with the DC voltage at the output terminal. The DC voltage at the output terminal of the constant voltage power supply is stabilized over a wide range of input/output fluctuations by controlling the inductance value by varying it, and by controlling the switching frequency of the switching means by varying the second control means. can be done. Furthermore, because it does not impair the low switching loss and low radiation noise characteristics of conventional constant voltage power supplies, it has the advantage of being able to be used for acoustic and completely sealed power supplies, which were difficult to use in the past. .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来の共振現象を利用した定電圧電源
装置の回路構成図、第2図はその動作波形図、第
3図は本発明の基本回路構成図、第4図、第5図
および第6図は本発明で使用する制御トランスの
構成図、特性図および等価的な記号図、第7図お
よび第8図は本発明の第1の実施例の回路構成図
およびその動作波形図、第9図および第10図は
本発明の第2の実施例の回路構成図およびその動
作波形図、第11図および第12図は第1の実施
例のスイツチング手段を1つで構成した場合の回
路構成図およびその動作波形図、第13図および
第14図は第2の実施例のスイツチング手段を1
つで構成した場合の回路構成図およびその動作波
形図である。 1,2,26,30…入力直流電源、3,4,
23…スイツチング素子、7…コンデンサ、8…
整流回路、9…平滑コンデンサ、10,37…負
荷、11,12,24…一方向性素子、13,1
4,21,22,25,27,31…スイツチン
グ手段、15…インダクタ、16…制御トラン
ス、17,33…エネルギー蓄積手段、18…直
流電流制御回路、19…制御回路、20…発振回
路、32,34…インダクタ、36…平滑回路。
Fig. 1 is a circuit configuration diagram of a conventional constant voltage power supply device using resonance phenomenon, Fig. 2 is its operating waveform diagram, Fig. 3 is a basic circuit diagram of the present invention, and Figs. 6 is a block diagram, characteristic diagram, and equivalent symbol diagram of the control transformer used in the present invention, FIGS. 7 and 8 are a circuit block diagram and its operating waveform diagram of the first embodiment of the present invention, and FIG. 9 and 10 are circuit configuration diagrams and operation waveform diagrams of the second embodiment of the present invention, and FIGS. 11 and 12 are circuits in which only one switching means is used in the first embodiment. The configuration diagram and its operating waveform diagrams, FIGS. 13 and 14, show the switching means of the second embodiment.
FIG. 3 is a circuit configuration diagram and an operation waveform diagram when the circuit is configured with the following. 1, 2, 26, 30...Input DC power supply, 3, 4,
23... Switching element, 7... Capacitor, 8...
Rectifier circuit, 9... Smoothing capacitor, 10, 37... Load, 11, 12, 24... Unidirectional element, 13, 1
4, 21, 22, 25, 27, 31... switching means, 15... inductor, 16... control transformer, 17, 33... energy storage means, 18... direct current control circuit, 19... control circuit, 20... oscillation circuit, 32 , 34...inductor, 36... smoothing circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 直列接続した第1および第2の入力直流電源
に対して、直列接続したオン・オフ動作する第1
および第2の一方向にのみ導通するスイツチング
手段を並列に接続し、前記第1と第2の直流電源
の中点と前記第1と第2のスイツチング手段の中
点との間にインダクタおよびエネルギー蓄積手段
を接続してなる直列接続回路を接続し、かつ前記
エネルギー蓄積手段の出力端子に平滑回路を接続
して前記平滑回路の出力端子に直流電圧を得るよ
うに構成し、前記エネルギー蓄積手段をコンデン
サとこのコンデンサの両端に第1の巻線を接続し
た制御トランスから構成するとともに、前記制御
トランスの第1の巻線を前記エネルギー蓄積手段
の入力端子に、前記制御トランスの第2の巻線を
前記エネルギー蓄積手段の出力端子にそれぞれ接
続し、さらに、前記平滑回路の出力端子の直流電
圧の関数として前記制御トランスの第1の巻線の
インダクタンスを制御する第1の制御手段と、前
記平滑回路の出力端子の直流電圧の関数として前
記第1および第2のスイツチング手段のスイツチ
ング周波数を制御する第2の制御手段とを設けた
定電圧電源装置。 2 第1および第2のスイツチング手段は、その
導通方向と反対方向に導通するように第1および
第2の一方向性素子を第1および第2のスイツチ
ング素子に並列に接続したことを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の定電圧電源装置。 3 入力直流電源に、オン・オフ動作する一方向
にのみ導通するスイツチング手段とインダクタと
エネルギー蓄積手段を直列に接続し、かつ前記エ
ネルギー蓄積手段の出力端子に平滑回路を接続し
て前記平滑回路の出力端子に直流電圧を得るよう
に構成し、前記エネルギー蓄積手段をコンデンサ
とこのコンデンサの両端に第1の巻線を接続した
制御トランスから構成するとともに、前記制御ト
ランスの第1の巻線を前記エネルギー蓄積手段の
入力端子に、前記制御トランスの第2の巻線を前
記エネルギー蓄積手段の出力端子にそれぞれ接続
し、さらに前記平滑回路の出力端子の直流電圧の
関数として前記制御トランスの第1の巻線のイン
ダクタンスを制御する第1の制御手段と、前記平
滑回路の出力端子の直流電圧の関数として前記第
1および第2のスイツチング手段のスイツチング
周波数を制御する第2の制御手段とを設けた定電
圧電源装置。 4 スイツチング手段は、その導通方向と反対方
向に導通するように一方向性素子をスイツチング
素子に並列に接続したことを特徴とする特許請求
の範囲第3項記載の定電圧電源装置。
[Claims] 1. A first power source connected in series that operates on and off with respect to a first and second input DC power source connected in series.
and a second switching means that conducts only in one direction are connected in parallel, and an inductor and an energy A series connection circuit formed by connecting storage means is connected, and a smoothing circuit is connected to an output terminal of the energy storage means to obtain a DC voltage at the output terminal of the smoothing circuit, and the energy storage means is The control transformer includes a capacitor and a first winding connected to both ends of the capacitor, and the first winding of the control transformer is connected to the input terminal of the energy storage means, and the second winding of the control transformer is connected to the input terminal of the energy storage means. are respectively connected to the output terminals of the energy storage means, and further for controlling the inductance of the first winding of the control transformer as a function of the DC voltage at the output terminal of the smoothing circuit; and second control means for controlling the switching frequencies of the first and second switching means as a function of the DC voltage at the output terminal of the circuit. 2. The first and second switching means are characterized in that the first and second unidirectional elements are connected in parallel to the first and second switching elements so as to conduct in a direction opposite to the direction of conduction. A constant voltage power supply device according to claim 1. 3 Connecting in series an inductor, an inductor, and an energy storage means to an input DC power source, which conducts only in one direction and which operates on and off, and connecting a smoothing circuit to the output terminal of the energy storage means to generate the smoothing circuit. It is configured to obtain a DC voltage at the output terminal, and the energy storage means is composed of a capacitor and a control transformer having a first winding connected to both ends of the capacitor, and the first winding of the control transformer is connected to the first winding of the control transformer. A second winding of the control transformer is connected to an input terminal of the energy storage means, respectively to an output terminal of the energy storage means, and a first winding of the control transformer is connected as a function of the DC voltage at the output terminal of the smoothing circuit. A first control means for controlling the inductance of the winding, and a second control means for controlling the switching frequency of the first and second switching means as a function of the DC voltage at the output terminal of the smoothing circuit. Constant voltage power supply. 4. The constant voltage power supply device according to claim 3, wherein the switching means has a unidirectional element connected in parallel to the switching element so as to conduct in a direction opposite to the direction of conduction of the switching means.
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