JPH0261231B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、スイツチング素子のスイツチング
により直流電源の出力を交流に変換したのち、整
流、平滑して負荷に供給する電源装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、スイツチング素子のスイツチングによ
り直流電源の出力を交流に変換したのち、整流、
平滑して負荷に供給する電源装置は、たとえば第
４図に示すように構成されている。

同図において、１は直流電源、２は電源１に並
列に接続された平滑用第１コンデンサ、３は１次
巻線３ａの一端が電源１の正端子に接続された出
力トランス、４はコレクタ、エミツタが１次巻線
３ａの他端、電源１の負端子に接続された主スイ
ツチング素子としてのNPN型第１トランジスタ、
５は第１トランジスタ４のベース、エミツタ間に
設けられたバイアス用第１抵抗、６はアノードが
トランス３の２次巻線３ｂの一端に接続された整
流用第１ダイオード、７はアノード、カソードが
２次巻線３ｂの他端および第１ダイオード６のカ
ソードに接続された帰還用第２ダイオード、８は
一端が第１ダイオード６のカソードに接続された
平滑リアクトル、９は両端がリアクトル８の他端
および２次巻線３ｂの他端に接続された平滑用第
２コンデンサであり、第１ダイオード６、リアク
トル８および第２コンデンサ９により主整流・平
滑部１０が構成されている。

１１は第２コンデンサ９の両端に接続された負
荷、１２は負荷１１と２次巻線３ｂとの通電路に
設けられ負荷１１を流れる負荷電流を検出して検
出信号を出力する電流検出器、１３，１４は負荷
１１の両端に直列に接続された分圧用第２、第３
抵抗、１５は両電流検知端子が電流検出器１２の
両出力端子に接続され電圧検知端子が第２、第３
抵抗１３，１４の接続点に接続され、パルス出力
端子より制御パルスを所定周期で出力する制御回
路、１６は絶縁トランスであり、１次巻線１６ａ
の一端が後述の補助電源部の正出力端子に接続さ
れ、２次巻線１６ｂの一端が限流用第４抵抗１７
を介して第１トランジスタ４の制御端子であるベ
ースに接続されるとともに、２次巻線１６ｂの他
端が第１トランジスタ４のエミツタに接続されて
いる。

１８はNPN型第２トランジスタであり、コレ
クタ、ベースが１次巻線１６ａの他端、制御回路
１５のパルス出力端子に接続され、エミツタが後
述の補助電源部の負出力端子に接続され、制御回
路１５、トランス１６および第２トランジスタ１
８により駆動部１９が構成され、制御回路１５か
らの制御パルスにより第２トランジスタ１８がス
イツチングし、第２トランジスタ１８のスイツチ
ングにより、トランス１６、抵抗１７を介して第
１トランジスタ４のベースにスイツチングパルス
が供給されて第１トランジスタ４がスイツチング
する。

２０は１次側第１巻線２０ａと、互いに逆方向
に巻回され他端がともに電源１の負端子に接続さ
れた１次側第２、第３巻線２０ｂ，２０ｃと、２
次側第４巻線２０ｄとからなり第１巻線２０ａの
一端が電源１の正端子に接続された絶縁トラン
ス、２１はコレクタ、エミツタが第１巻線２０ａ
の他端、電源１の負端子に接続されたNPN型第
３トランジスタ、２２は一端が電源１の正端子に
接続され、他端が第３トランジスタ２１のベース
に接続された第５抵抗、２３は一端が第５抵抗２
２の他端に接続された第６抵抗、２４は両端が第
６抵抗２３の他端、第２巻線２０ｂの一端に接続
された第３コンデンサ、２５は第３コンデンサ２
４に並列に接続された第７抵抗、２６は第３ダイ
オードであり、カソード、アノードが第６抵抗２
３に並列に接続されている。

２７はアノードが第３トランジスタ２１のベー
スに接続された第４ダイオード、２８はカソード
が第４ダイオード２７のカソードに接続されたツ
エナダイオードからなる第５ダイオード、２９は
アノード、カソードが第５ダイオード２８のアノ
ード、第３巻線２０ｃの一端に接続された第６ダ
イオード、３０は両端が第６ダイオード２９のア
ノード、第２巻線２０ｂの他端に接続された第４
コンデンサ、３１はアノードが第４巻線２０ｄの
一端に接続された整流用第７ダイオード、３２は
両端が第７ダイオード３１のカソード、第４巻線
２０ｄの他端に接続された平滑用第５コンデンサ
であり、トランス２０、トランジスタ２１、各抵
抗２２，２３，２５、各コンデンサ２４，３０，
３２、各ダイオード２６〜２９，３１により、リ
ンギングチヨークコンバータからなる補助電源部
３３が構成され、補助電源部３３の正、負出力端
子である第７ダイオード３１のカソード、第４巻
線２０ｄの他端が制御回路１５の正、負電源端子
に接続され、駆動部１９への給電が行なわれる。
なお、制御回路１５の負電源端子は負荷１１の他
端に接続されている。

ただし、第４図中の・印は各巻線の巻始めを示
す。

そして、電源１を起動すると、補助電源部３３
のトランジスタ２１のスイツチングにより、電源
１の直流が交流に変換され、トランス２０の第４
巻線２０ｄに誘起する交流電圧がダイオード３
１、コンデンサ３２により整流、平滑されて制御
回路１５に直流電圧が印加される。

このとき、コンデンサ３２の充電電圧の上昇に
伴い、制御回路１５に印加される直流電圧が次第
に上昇し、この印加電圧が制御回路１５の動作可
能なしきい値を越えると、制御回路１５が作動し
てトランジスタ１８に制御パルスが出力され、ト
ランジスタ１８がスイツチングし、トランジスタ
１８のスイツチングにより補助電源部３３の直流
出力電圧が交流に変換され、トランス１６の２次
巻線１６ｂに、トランジスタ１８のスイツチング
周期に応じて電圧が誘起し、この誘起電圧による
パルス電流がトランジスタ４のベースにスイツチ
ングパルスとして供給され、トランジスタ４がス
イツチングする。

つぎに、トランジスタ４のスイツチングによ
り、電源１の直流出力が交流に変換されてトラン
ス３の２次巻線３ｂに交流電圧が誘起し、２次巻
線３ｂの交流が主整流・平滑部１０により整流、
平滑され、負荷１１に直流電力が供給されて負荷
１１が駆動される。

ところで、負荷１１が駆動されると、負荷１１
を流れる負荷電流および負荷１１に加わる負荷電
圧が制御回路１５により検知され、前記負荷電流
または負荷電圧が一定になるように、制御回路１
５からの制御パルスのパルス幅、周期等が制御さ
れ、駆動部１９を含むフイードバツクループによ
る定電流制御または定電圧制御が行なわれる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、前記した電源装置の場合、駆動部１９
の電源としてリンギングチヨークコンバータから
なる補助電源部３３を使用しているため、巻線の
多い特別な絶縁トランス２０などの大型の部品が
必要となり、しかも部品点数も非常に多くなり、
装置の大型化および構成の複雑化を招くという問
題点がある。

そこで、この発明では、巻線の多い特別な絶縁
トランスなどの大型部品を削除し、部品点数の低
減を図り、小型で簡単な構成の電源装置を提供す
ることを技術的課題とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、前記の点に留意してなされたもの
であり、直流電源の両端に直列に接続された出力
トランスの１次巻線および主スイツチング素子
と、前記出力トランスの２次巻線の両端に接続さ
れた主整流・平滑部と、前記主整流・平滑部の両
出力端子に接続された負荷と、前記主スイツチン
グ素子の制御端子にスイツチングパルスを出力し
て前記負荷への供給電力を制御する駆動部と、前
記出力トランスの２次側に設けられた補助巻線
と、該補助巻線の誘起電圧を整流・平滑して前記
駆動部に供給する補助整流・平滑部とからなる補
助電源部と、前記直流電源の両端に接続された時
定数用抵抗およびコンデンサの直列回路と、前記
直列回路に並列に接続された２個の分圧用抵抗の
直列回路と、アノード、カソードおよびゲートが
前記時定数用抵抗、コンデンサの接続点、前記主
スイツチング素子の制御端子および前記両分圧用
抵抗の接続点に接続されたＮゲートサイリスタ
と、前記コンデンサに並列に設けられ制御端子に
前記駆動部からのスイツチングパルスが入力され
る放電用スイツチング素子とを備えたことを特徴
とする電源装置である。

〔作用〕

したがたつて、この発明によると、直流電源の
起動により時定数用コンデンサが充電されてサイ
リスタのアノード電圧が上昇し、アノード電圧
が、両分圧用抵抗の抵抗値により定まるサイリス
タの一定のゲート電圧に達するとサイリスタが導
通し、導通したサイリスタを介し、主スイツチン
グ素子の制御端子に電圧が印加されて主スイツチ
ング素子がスイツチングし、出力トランスの２次
巻線、補助巻線に電圧が誘起し、補助巻線の電圧
が補助整流・平滑部を経て駆動部に印加されて駆
動部が作動し、主スイツチング素子および放電用
スイツチング素子にスイツチングパルスが入力さ
れ、放電用スイツチング素子のスイツチングによ
り時定数用コンデンサが放電してサイリスタがオ
フし、主スイツチング素子が駆動部からのスイツ
チングパルスによるスイツチングに切り換わる。

一方、主スイツチング素子のスイツチングによ
り出力トランスの２次巻線に誘起する電圧が主整
流・平滑部を経て負荷に供給され、負荷が駆動さ
れるとともに、駆動部により負荷への供給電圧が
制御され、負荷に定電流または定電圧が供給され
る。

このとき、従来のようなリンギングチヨークコ
ンバータを構成する巻線の多い特別な絶縁トラン
スなどの大型部品が不要となり、部品点数を削減
でき、装置の小型化が図れる。

〔実施例〕

つぎに、この発明を、その実施例を示した第１
図ないし第３図について説明する。

まず、１実施例を示した第１図および第２図に
ついて説明する。

第１図において、第４図と同一記号は同一のも
のもしくは相当するものを示し、３４は出力トラ
ンス３の２次側に設けられた補助巻線、３５はア
ノードが補助巻線３４の一端に接続された整流用
第８ダイオード、３６は両端が第８ダイオード３
５のカソードおよび補助巻線３４の他端に接続さ
れ、第８ダイオード３５とともに補助整流・平滑
部３７を構成する平滑用第６コンデンサであり、
補助巻線３４および補助整流・平滑部３７により
補助電源部３８が構成され、補助電源部３８の正
出力端子である第８ダイオード３５のカソード
が、制御回路１５の正電源端子およびトランス１
６の１次巻線１６ａの一端に接続され、負出力端
子である補助巻線３４の他端が、制御回路１５の
負電源端子および第２トランジスタ１８のエミツ
タに接続されている。

３９，４０は電源１の両端子に直列に接続され
た時定数用第８抵抗および第７コンデンサ、４
１，４２は電源１の両端子に直列に接続された分
圧用第９、第10抵抗、４３はアノード、カソード
およびゲートが第８抵抗３９、第７コンデンサ４
０の接続点Ｐ１、第４抵抗１７の他端および第
９、第10抵抗４１，４２の接続点Ｐ２に接続され
たＮゲートサイリスタ、４４は放電用スイツチン
グ素子としてのNPN型第４トランジスタであり、
コレクタが限流用第11抵抗４５を介して接続点Ｐ
１に接続され、エミツタが電源１の負端子に接続
され、ベースが限流用第12抵抗４６を介してトラ
ンス１６の２次巻線１６ｂの一端に接続され、各
抵抗３９，４１，４２，４５，４６、コンデンサ
４０、サイリスタ４３およびトランジスタ４４に
よりパルス発生部４７が構成されている。

つぎに、前記実施例の動作について説明する。

いま、電源１を起動すると、パルス発生部４７
に直流電圧が印加され、抵抗３９を介してコンデ
ンサ４０に充電電流が流れ、抵抗３９、コンデン
サ４０の抵抗値と容量とによる時定数でコンデン
サ４０が充電され、第２図ａに示すように、接続
点Ｐ１の電圧、すなわちサイリスタ４３のアノー
ド電圧Vaが次第に上昇する。

一方、接続点Ｐ２の電位、すなわちサイリスタ
４３のゲート電圧Vgは分圧用の両抵抗４１，４
２の抵抗値により一定値に固定されており、アノ
ード電圧Vaが上昇してVa≧Vgとなると、サイ
リスタ４３が導通して第２図ｂに示すような電圧
がサイリスタ４３のカソード側に発生し、この電
圧による電流がトランジスタ４，４４のベースに
供給されてトランジスタ４，４４がオンし、トラ
ンジスタ４のオンにより、トランジスタ４のコレ
クタ電圧が同図ｃに示すように瞬時に低下すると
ともに、トランス３の２次巻線３ｂ、補助巻線３
４に電圧が誘起し、２次巻線３ｂの誘起電圧が主
整流・平滑部１０により整流、平滑されて負荷１
１に供給されるとともに、補助巻線３４の誘起電
圧によりコンデンサ３６が充電され、同図ｄに示
すように、制御回路１５の駆動電圧であるコンデ
ンサ３６の両端電圧が上昇する。

このとき、コンデンサ３６の両端電圧は制御回
路１５の動作可能なしきい電圧Vtに達していな
いため、制御回路１５は作動しない。

ところで、トランジスタ４４のオンにより、コ
ンデンサ４０の充電電荷が抵抗４５、トランジス
タ４４を介して放出されるため、第２図ａに示す
ように、アノード電圧Vaは瞬時に低下し、アノ
ード電圧Vaの低下によりサイリスタ４３に流れ
る電流が保持電流以下になるとサイリスタ４３は
オフし、その結果サイリスタ４３のカソード側の
電圧は同時ｂに示すようにパルス状になり、サイ
リスタ４３のオフと同時に、コンデンサ４０の充
電が再び開始されてアノード電圧Vaが同図ａに
示すように上昇し、これらの動作が繰り返され
る。

そして、前記した動作が繰り返されることによ
り、第２図ｄに示すように、コンデンサ３６の両
端電圧が徐々に上昇していき、コンデンサ３６の
両端電圧が制御回路１５の動作可能なしきい電圧
Vtを越えると、制御回路１５が作動してトラン
ジスタ１８のベースに同図ｅに示すようなハイレ
ベルの制御パルスが一定周期で出力され、この制
御パルスによりトランジスタ１８がスイツチング
してトランジスタ４，４４にスイツチングパルス
が入力され、トランジスタ４のスイツチングによ
りトランス３の２次巻線３ｂに誘起する交流電圧
が主整流・平滑部１０により整流、平滑されて負
荷１１に直流電力が供給され、駆動部１９を含む
フイードバツクループにより、負荷１１を流れる
電流または負荷１１に加わる電圧が一定に制御さ
れる。

一方、トランジスタ４４のスイツチングによる
トランジスタ４４のオン期間に、コンデンサ４０
の充電電荷が放出され、このときサイリスタ４３
のスイツチング周波数をトランジスタ１８のスイ
ツチング周波数よりも低く設定しておくことによ
り、トランジスタ４，４４へのスイツチングパル
スの非入力期間に、サイリスタ４３のアノード電
圧Vaがゲート電圧Vgまで上昇することがなく、
駆動部１９が作動する間、サイリスタ４３はオフ
状態に保持される。

従つて、従来のようなリンギングチヨークコン
バータを構成する巻線の多い持別な絶縁トランス
などの大型部品を用いる必要がないため、部品点
数を削減できることになる。

なお、他の実施例として、第３図に示すよう
に、パルス発生部４７の抵抗３９、コンデンサ４
０間に第13抵抗４８を設け、抵抗４８とコンデン
サ４０との接続点にサイリスタ４３のアノードを
接続し、抵抗３９，４８の接続点と電源１の負端
子との間にツエナダイオードからなる第９ダイオ
ード４９を設けるとともに、抵抗４１，４２の接
続点Ｐ２と負端子との間にツエナダイオードから
なる第10ダイオード５０を設け、接続点Ｐ２とサ
イリスタ４３のゲートとに第11ダイオード５１の
アノード、カソードを接続し、第11ダイオード５
１に第14抵抗５２を並列に接続し、電源１の電圧
変動が生じた場合に、ダイオード４９，５０によ
りサイリスタ４３のアノード電圧、ゲート電圧の
安定化を図るようにしてもよく、この発明を同様
に実施することができる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の電源装置によると、
従来のようにリンギングチヨークコンバータを構
成する巻線の多い特別な絶縁トランスなどの大型
部品を削除することができ、部品点数の低減を図
れ、小型で簡単な構成の電源装置を提供すること
が可能となり、その効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図はこの発明の電源装置の実
施例を示し、第１図は１実施例の結線図、第２図
ａ〜ｅは動作説明用の各種信号波形図、第３図は
他の実施例の結線図、第４図は従来例の結線図で
ある。 １……直流電源、３……出力トランス、３ａ，
３ｂ……１次、２次巻線、４……第１トランジス
タ、１０……主整流・平滑部、１１……負荷、１
９……駆動部、３４……補助巻線、３７……補助
整流・平滑部、３８……補助電源部、３９……第
８抵抗、４０……第７コンデンサ、４１，４２…
…第９、第10抵抗、４３……Ｎゲートサイリス
ト、４４……第４トランジスタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 直流電源の両端に直列に接続された出力トラ
   ンスの１次巻線および主スイツチング素子と、 前記出力トランスの２次巻線の両端に接続され
   た主整流・平滑部と、 前記主整流・平滑部の両出力端子に接続された
   負荷と、 前記主スイツチング素子の制御端子にスイツチ
   ングパルスを出力して前記負荷への供給電力を制
   御する駆動部と、 前記出力トランスの２次側に設けられた補助巻
   線と、該補助巻線の誘起電圧を整流、平滑して前
   記駆動部に供給する補助整流・平滑部とからなる
   補助電源部と、 前記直流電源の両端に接続された時定数用抵抗
   およびコンデンサの直列回路と、 前記直列回路に並列に接続された２個の分圧用
   抵抗の直列回路と、 アノード、カソードおよびゲートが前記時定数
   用抵抗、コンデンサの接続点、前記主スイツチン
   グ素子の制御端子および前記両分圧用抵抗の接続
   点に接続されたＮゲートサイリスタと、 前記コンデンサに並列に設けられ制御端子に前
   記駆動部からのスイツチングパルスが入力される
   放電用スイツチング素子と を備えたことを特徴とする電源装置。