JPH0241273B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0241273B2 JPH0241273B2 JP59228657A JP22865784A JPH0241273B2 JP H0241273 B2 JPH0241273 B2 JP H0241273B2 JP 59228657 A JP59228657 A JP 59228657A JP 22865784 A JP22865784 A JP 22865784A JP H0241273 B2 JPH0241273 B2 JP H0241273B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- saturable reactor
- voltage
- circuit
- current
- point
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS 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
- H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
- H02M3/22—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC
- H02M3/24—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters
- H02M3/28—Conversion 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、テレビジヨン受信機、電子計算機、
複写機、フアクシミリー、レーザ光線発生装置、
ミニコン、計測器、交通制御装置などの直流定電
圧電源として使用されるスイツチング・レギユレ
ータ、特に、軟質磁性材料をコアとして用いた可
飽和リアクトルのインダクタンスを定電圧制御回
路によつて変化させる磁気増幅器方式のスイツチ
ング・レギユレータの改良に関するものである。
複写機、フアクシミリー、レーザ光線発生装置、
ミニコン、計測器、交通制御装置などの直流定電
圧電源として使用されるスイツチング・レギユレ
ータ、特に、軟質磁性材料をコアとして用いた可
飽和リアクトルのインダクタンスを定電圧制御回
路によつて変化させる磁気増幅器方式のスイツチ
ング・レギユレータの改良に関するものである。
従来の磁気増幅器方式のスイツチング・レギユ
レータの回路の構成を第２図に、又、第３図に、
第２図の構成の１部回路図を示した。
レータの回路の構成を第２図に、又、第３図に、
第２図の構成の１部回路図を示した。
第３図において、１はスイツチング素子、２は
主トランス、３，４は主トランス２の１次巻線、
および２次巻線である。５は可飽和リアクトル、
６は整流回路、７は定電圧制御回路、８ａ，８ｂ
は各々直流出力の正、負極端子である。
主トランス、３，４は主トランス２の１次巻線、
および２次巻線である。５は可飽和リアクトル、
６は整流回路、７は定電圧制御回路、８ａ，８ｂ
は各々直流出力の正、負極端子である。
第４図には、第３図に示した可飽和リアクトル
５の斜視図、第５図には、可飽和リアクトル５の
コア材料の磁気ヒステリス曲線模式図を示した。
５の斜視図、第５図には、可飽和リアクトル５の
コア材料の磁気ヒステリス曲線模式図を示した。
次に、第３図に示した回路の動作を説明する。
直流電圧が印加された一次巻線３に接続された
スイツチング素子のON−OFFにより主トランス
２の二次巻線４にパルス状の電圧及び電流（i1）
が誘起される。スイツチング素子１がONする
と、主トランス２の１次巻線３に電圧V1が誘起
し、同様に二次巻線４にも図示黒丸を正極性とす
る電圧V2が誘起される。この時、予めスイツチ
ング素子１がOFFの期間にリセツト電流irにより
可飽和リアクトル５は磁化されているから、可飽
和リアクトル５は黒丸を正極性とする極性に電圧
VMをもち、電圧V2を阻止する。スイツチング素
子１がONして時間が経過し、電圧V2で可飽和リ
アクトル５が飽和領域まで磁化されると可飽和リ
アクトル５は、磁気的スイツチとして、後述の作
用によりスイツチオンの状態となり、出力整流回
路６を経てはじめて直流出力端子８ａ，８ｂに電
力を供給するようになる。スイツチング素子１の
ON期間に出力電圧V0を一定に安定化させるた
め、V0の検出信号を制御回路７に入力し、リセ
ツト電流irを制御している。ここで、出力電圧V0
を抵抗７１，７２で分割した信号をオペアンプ７
３に入力し、抵抗７４とツエナーダイオード７５
からなる基準電圧と比較し、誤差信号に応じて、
トランジスタ７６を駆動してリセツト電流irをダ
イオード７７を経て流す。
スイツチング素子のON−OFFにより主トランス
２の二次巻線４にパルス状の電圧及び電流（i1）
が誘起される。スイツチング素子１がONする
と、主トランス２の１次巻線３に電圧V1が誘起
し、同様に二次巻線４にも図示黒丸を正極性とす
る電圧V2が誘起される。この時、予めスイツチ
ング素子１がOFFの期間にリセツト電流irにより
可飽和リアクトル５は磁化されているから、可飽
和リアクトル５は黒丸を正極性とする極性に電圧
VMをもち、電圧V2を阻止する。スイツチング素
子１がONして時間が経過し、電圧V2で可飽和リ
アクトル５が飽和領域まで磁化されると可飽和リ
アクトル５は、磁気的スイツチとして、後述の作
用によりスイツチオンの状態となり、出力整流回
路６を経てはじめて直流出力端子８ａ，８ｂに電
力を供給するようになる。スイツチング素子１の
ON期間に出力電圧V0を一定に安定化させるた
め、V0の検出信号を制御回路７に入力し、リセ
ツト電流irを制御している。ここで、出力電圧V0
を抵抗７１，７２で分割した信号をオペアンプ７
３に入力し、抵抗７４とツエナーダイオード７５
からなる基準電圧と比較し、誤差信号に応じて、
トランジスタ７６を駆動してリセツト電流irをダ
イオード７７を経て流す。
第５図に示しよコア材料の磁気ヒステリス曲線
模式図に基づいて説明すると次の通りである。
模式図に基づいて説明すると次の通りである。
主トランス２の二次巻線４に誘起されたパルス
電流i1によつて可飽和リアクトルのコア材料は、
第５図の飽和点(A)までに達し、i1が零になつた時
にBr点に戻る。リセツト電流irは、その値が大き
くなれば、リセツトさせる動作点を(B)点→(C)点へ
と次第に移していく。i1が大きくなり、(C)点→(A)
点間での動作を繰り返した時が磁束の時間的変化
量が最大で可飽和リアクトルのインピダンスは最
大であり、電圧降下も最大となる。このようにリ
セツト電流irにより可飽和リアクトルによる電圧
降下を変化させ、出力電圧を一定にしているので
ある。
電流i1によつて可飽和リアクトルのコア材料は、
第５図の飽和点(A)までに達し、i1が零になつた時
にBr点に戻る。リセツト電流irは、その値が大き
くなれば、リセツトさせる動作点を(B)点→(C)点へ
と次第に移していく。i1が大きくなり、(C)点→(A)
点間での動作を繰り返した時が磁束の時間的変化
量が最大で可飽和リアクトルのインピダンスは最
大であり、電圧降下も最大となる。このようにリ
セツト電流irにより可飽和リアクトルによる電圧
降下を変化させ、出力電圧を一定にしているので
ある。
コア材料としては、パーマロイ、又はアモルフ
アス金属合金が使用されているが、材料性能とし
て、飽和磁束密度Bmの値と残留磁束密度Brの値
が同じものが理想的であるが、現実問題として
は、Bmの値とBrの値とが同一のものは存在しな
いので、なるべく近い値を有する材料が選択され
使用される。理由は、第６図に示すトランスの２
次巻線の電圧V2の電力を最大に出力へ供給しよ
うとしても、可飽和リアクトル５の材質特性が悪
いと、BrからBmまで上昇するまでの時間以下ま
では可飽和リアクトルの端子電圧VMのパルス幅
を狭くすることができないため、出力に供給され
る電圧V3のパルス幅は狭くなり、短時間に大き
な電力を出力へ供給させることになるため、スイ
ツチングトランジスタ１や整流ダイオード６１，
６２に大きなピーク電流が流れる。よつて、定格
電流の大きい部品が必要でコストアツプになるば
かりか、効率も悪化させる。
アス金属合金が使用されているが、材料性能とし
て、飽和磁束密度Bmの値と残留磁束密度Brの値
が同じものが理想的であるが、現実問題として
は、Bmの値とBrの値とが同一のものは存在しな
いので、なるべく近い値を有する材料が選択され
使用される。理由は、第６図に示すトランスの２
次巻線の電圧V2の電力を最大に出力へ供給しよ
うとしても、可飽和リアクトル５の材質特性が悪
いと、BrからBmまで上昇するまでの時間以下ま
では可飽和リアクトルの端子電圧VMのパルス幅
を狭くすることができないため、出力に供給され
る電圧V3のパルス幅は狭くなり、短時間に大き
な電力を出力へ供給させることになるため、スイ
ツチングトランジスタ１や整流ダイオード６１，
６２に大きなピーク電流が流れる。よつて、定格
電流の大きい部品が必要でコストアツプになるば
かりか、効率も悪化させる。
このため、Bm値とBr値が近い方が望ましいの
である。
である。
リセツト電流irによりリセツトされ得る動作点
は、Br点とＣ点との間である。
は、Br点とＣ点との間である。
本発明の目的は、パルス電流i1のみでも発生す
るマイナーループ（動作点Bmと動作点Br）によ
るリセツト電流irの制御不能範囲を小さくし、
又、リセツト電流irによるリセツト動作点の範囲
を可飽和リアクトルのコア材料の高磁束密度側ま
で広げるものである。
るマイナーループ（動作点Bmと動作点Br）によ
るリセツト電流irの制御不能範囲を小さくし、
又、リセツト電流irによるリセツト動作点の範囲
を可飽和リアクトルのコア材料の高磁束密度側ま
で広げるものである。
第１図には、本発明による回路例を示した。第
１図において、ダイオード９は可飽和リアクトル
５に蓄積された磁気エネルギに起因する自己起電
力を利用して、同リアクトルに順方向直流バイア
スを印加するためのダイオードであり、抵抗１１
は可飽和リアクトル５の両端子間の連絡を防止す
るためのものである。
１図において、ダイオード９は可飽和リアクトル
５に蓄積された磁気エネルギに起因する自己起電
力を利用して、同リアクトルに順方向直流バイア
スを印加するためのダイオードであり、抵抗１１
は可飽和リアクトル５の両端子間の連絡を防止す
るためのものである。
第７図は、本回路例の動作を説明するための可
飽和リアクトルのコア材料の磁気ヒステリス曲線
を示したものである。可飽和リアクトル５に正パ
ルス電流（i1）が通過すると、そのコア材料は、
飽和磁化Bmに至り、i1が０になつてもインダク
タンスによる蓄積エネルギに起因する自己起電力
により、飽和磁化Bmにとどまろうとする傾向を
有するも、抵抗R2により電気エネルギーを消耗
して、Br点に戻らんとするが、これより早く次
の正パルス電圧電流（i1）がやつて来て、再び、
飽和磁化Bmに至る。
飽和リアクトルのコア材料の磁気ヒステリス曲線
を示したものである。可飽和リアクトル５に正パ
ルス電流（i1）が通過すると、そのコア材料は、
飽和磁化Bmに至り、i1が０になつてもインダク
タンスによる蓄積エネルギに起因する自己起電力
により、飽和磁化Bmにとどまろうとする傾向を
有するも、抵抗R2により電気エネルギーを消耗
して、Br点に戻らんとするが、これより早く次
の正パルス電圧電流（i1）がやつて来て、再び、
飽和磁化Bmに至る。
このように、可飽和リアクトル５に蓄積された
エネルギは、ダイオード９、抵抗８を通して、バ
イアス電流として転流するために、磁束が(A)→
Br点へ進む速度がおそくなり、Br′点でまたスイ
ツチング素子１がONしてBr′→(A)点へむ。従つ
て、実質的に常にこのバイアス電流による磁場
（△Ｈ）が印加されたと等しくなつており、パル
ス電流i1に起因するマイナーループは、動作点(A)
とBr′間に限定される。ここでBr′は、磁場（△
Ｈ）が印加されている場合のコア材料に誘起され
る磁束密度である。
エネルギは、ダイオード９、抵抗８を通して、バ
イアス電流として転流するために、磁束が(A)→
Br点へ進む速度がおそくなり、Br′点でまたスイ
ツチング素子１がONしてBr′→(A)点へむ。従つ
て、実質的に常にこのバイアス電流による磁場
（△Ｈ）が印加されたと等しくなつており、パル
ス電流i1に起因するマイナーループは、動作点(A)
とBr′間に限定される。ここでBr′は、磁場（△
Ｈ）が印加されている場合のコア材料に誘起され
る磁束密度である。
従つて、リセツト電流irによりリセツトされ得
る動作点は、Br′と(C)との間が使用出来る様にな
り、バイアス電流による磁場（△Ｈ）が無い場合
に比較して格大され、可飽和リアクトルのインピ
ーダンスの変化範囲、従つて可飽和リアクトルに
よる電圧降下も広くく変化させ得ることにより、
制御範囲が広くとれる様になるのである。
る動作点は、Br′と(C)との間が使用出来る様にな
り、バイアス電流による磁場（△Ｈ）が無い場合
に比較して格大され、可飽和リアクトルのインピ
ーダンスの変化範囲、従つて可飽和リアクトルに
よる電圧降下も広くく変化させ得ることにより、
制御範囲が広くとれる様になるのである。
第１図は、本発明の一実施例を示す回路構成
図、第２図は、磁気増幅器方式のスイツチングレ
ギユレータ回路の構成図、第３図は従来の回路構
成図、第４図は可飽和リアクトルの斜視図、第５
図は可飽和リアクトルのコア材料の磁気ヒステリ
シス曲線模式図、第６図は回路中の各部の電圧波
形図、第７図は第１図に示した回路例の動作を説
明するための可飽和リアクトルのコア材料の磁気
ヒステリス曲線図である。 １：スイツチング素子、２：主トランス、５：
可飽和リアクトル、６：電流回路、７：定電圧制
御回路。
図、第２図は、磁気増幅器方式のスイツチングレ
ギユレータ回路の構成図、第３図は従来の回路構
成図、第４図は可飽和リアクトルの斜視図、第５
図は可飽和リアクトルのコア材料の磁気ヒステリ
シス曲線模式図、第６図は回路中の各部の電圧波
形図、第７図は第１図に示した回路例の動作を説
明するための可飽和リアクトルのコア材料の磁気
ヒステリス曲線図である。 １：スイツチング素子、２：主トランス、５：
可飽和リアクトル、６：電流回路、７：定電圧制
御回路。
Claims (1)
- １ トランスの一次巻線に直列に接続され、周期
的に断続するスイツチング素子、前記トランスの
出力の二次巻線に直列に接続される可飽和リアク
トル、さらに前記可飽和リアクトルと直列に接続
される整流回路、前記整流回路の出力端の直流電
圧を一定にするために前記可飽和リアクトルのイ
ンダクタンスを変化させる制御回路を有するスイ
ツチング・レギユレータにおいて、前記可飽和リ
アクトルと並列にダイオードと抵抗素子をダイオ
ードのカソード側端子が前記可飽和リアクトルの
トランス側に、又、アノード側端子が可飽和リア
クトルと制御回路との接続点間に結線されること
を特徴とするスイツチング・レギユレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22865784A JPS61109457A (ja) | 1984-10-30 | 1984-10-30 | スイツチング・レギユレ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22865784A JPS61109457A (ja) | 1984-10-30 | 1984-10-30 | スイツチング・レギユレ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61109457A JPS61109457A (ja) | 1986-05-27 |
| JPH0241273B2 true JPH0241273B2 (ja) | 1990-09-17 |
Family
ID=16879764
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22865784A Granted JPS61109457A (ja) | 1984-10-30 | 1984-10-30 | スイツチング・レギユレ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61109457A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH062472Y2 (ja) * | 1986-06-27 | 1994-01-19 | 日本電気株式会社 | 磁気増幅器制御型スイツチング電源 |
| JPS6356168A (ja) * | 1986-08-27 | 1988-03-10 | Hitachi Ltd | 磁気制御形スイツチングレギユレ−タ |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5739430A (en) * | 1980-08-22 | 1982-03-04 | Tohoku Metal Ind Ltd | Switching regulator |
-
1984
- 1984-10-30 JP JP22865784A patent/JPS61109457A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61109457A (ja) | 1986-05-27 |
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