JPH03198656A - 直流電源装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は直流電源装置に関し、特に一つの直流電源か
ら多数の絶縁された直流安定化電源をつくるためのスイ
ッチング手段を有する直流電源装置に関するものである
。

［従来の技術］ 第２図は例えば特開昭Ｈ−２０１０６０号公報に示され
たような一つのスイッチングトランジスタと多数のトラ
ンスを有する従来の直流電源装置を示す回路図である。

図において、（１）は検出巻線を有するフライバックト
ランス、（２）、（３）はフライバックトランス、（４
）は検出巻線の電圧により２次電圧を安定させるように
制御するスイッチング制御回路、（５）はスナバ回路、
（６）はスイッチングトランジスタである。

次に動作について説明する。第３図は第２図に示した各
電圧及び電流の波形を示している。入力電圧Ｖ１ｏをス
イッチングトランジスタ（Ｂ）によりスイッチングする
ことにより、オン（ＯＮ）時には電流’　Ｈ”　１２”
　１３が流れる。しかし、２次側にはダイオードが入っ
ているためトランジスタがＯＮ中は２次電流は流れない
。したがって、電流１１１゜’１２”１３によるエネル
ギーはトランスが磁気工ネルギーとして貯えることにな
る。次にトランジスタがオフ（ＯＦＦ）すると貯えた磁
気エネルギーを２次巻線、検出巻線より放出する第３図
１２□波形はこのことを示している。また、２次巻線に
発生した電圧は電解コンデンサで平滑されほぼ直流電圧
となる（ｖ３１波形）。ここで、トランス（１）は多数
の２次巻線と検出巻線が同一のコアに巻がれているため
磁束は同一である。したがって巻線の巻数比にほぼ比例
した電圧を各巻線に発生することになる。これにより検
出巻線の電圧を見ればほぼ２次電圧が推定できる。スイ
ッチング制御回路（４）はこれを利用して、２次電圧の
安定化をするようにトランジスタのＯＮ期間を制御して
いる。

第４図はこのことを示している図で、第４図（ａ）は電
源電圧が低下した場合、第４図（ｂ）は電源電圧が高く
なった場合の波形図である。電流１１１はトランス（１
）のインダクタンスをＬｌとすると１１□−（ｖ１ｏ／
Ｌ１）ｔと表わされる。今、電源電圧ｖ１ｏが低下した
場合、トランジスタのＯＮＮ期間。Ｎが変化しなければ
電源電圧ｖ１ｏが低下した分だけトランスの貯えるエネ
ルギーが低下し、２次電圧、検出巻線電圧は低下する。

したがって、スイッチング制御回路（４）はＴ。Ｎ期間
を広げるように制御をする。これにより、２次電圧は一
定に保たれる。電源電圧が高くなった場合は逆にＴＯＮ
期間を狭めることにより２次電圧を一定に保つことにな
る。以上の説明はトランス（１）についてであるが、ト
ランス（２）、（８）については、ある電源電圧ｖ１ｏ
に対して、トランス（１）の２次電圧が希望の電圧にな
るのは、トランス（１）の負荷が一定であればトランジ
スタ（６）のＯＮＮ期間。Ｎは一定である。したがって
、このＴｏＮ期間に対し、トランス（２）　、　（３）
の２次電圧が必要とされる電圧になるように、トランス
のインダクタンスＬ　　、Ｌ　　や３ 巻線比を決めることにより、トランス（２）　、　（３
）は直接安定化させる回路を有せずともほぼ希望電圧を
つくることができる、また、電源電圧が変動した場合に
は、トランス（２）　、　（３）の電流に対しても１Ｈ
−（ｖ１０／　Ｌ２　）ｔ、　　ｌ　ｔａ−（Ｖ　ｔｏ
／　Ｌ３　）’の関係が成立するのでトランス（１）に
よってＴｏＮ期間を制御することによりトランス（２）
　、　（１）に対しでも２次電圧間の安定化が達成でき
る。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来の直流電源装置では、以上のように構
成されているので、トランス（１）の負荷が一定である
ことが大前提とされている。第５図はトランス（１）に
負荷変動があった場合の波形を示しており、第５図（ａ
）はトランス（１）の負荷が重くなった場合、第５図（
ｂ）はトランス（１）の負荷が軽い場合の波形図である
。トランス（１）の負荷が重くなった場合には”ＯＮ期
間がもし一定であればトランス（１）の磁気エネルギー
に対し、負荷が重いことになり２次巻線、検出巻線の電
圧は低下する。したがって、スイッチング制御回路（４
）は電源電圧が低下した場合と同様にＴ。Ｎ期間を広げ
て、２次電圧の安定化を計る。これにより、トランス（
１）の２次電圧は、一定に保たれる。しかし、電源電圧
Ｖ１ｏが一定でＴ。Ｎ期間のみ広くなったためトランス
（２）　、　（３）では１１２−（Ｖ１ｏ／Ｌ　　）ｔ
、　　１１ｓ−（ｖｔｏ／　Ｌ　３　）ｉの関係より、
２次巻線で必要としているエネルギー以上のエネルギー
がトランスに貯えられることになる。この結果トランス
（２）　、　（８）の２次電圧は上昇せざるおえなくな
り、安定化が計れない。

以上のように従来の直流電源装置では、トランス（１）
の負荷が変動した場合にはトランス（２）。

（３）の２次電圧は安定化されなくなるというスイッチ
ング安定化直流電源としては致命的な問題があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、トランス（１）の負荷がいかに変化しても他
のトランス即ちトランス（２）　、　（１）などの電圧
をほぼ一定に保つことができる直流電源装置を得ること
を目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る直流電源装置は、直流入力を断続制御す
るスイッチング手段と、２次側にフォワード形だけから
なる少なくとも一つのコンバータが構成され、１次側を
スイッチング手段の出力側に接続した第１のトランスと
、少なくとも一つのフォワード形コンバータのいずれか
一つの出力電圧を検出して上記スイッチング手段に負帰
還する電圧検出手段と、２次側にフライバック形だけか
らなる少なくとも一つのコンバータが構成され、１次側
をスイッチング手段の出力側に、第１のトランスの１次
側に対して並列に接続した第２のトランスとを備えたも
のである。

［作　用］ この発明においては、フィードバックをかけているフォ
ワード形コンバータが構成されている第１のトランスの
２次巻線の負荷が変動しても、スイッチング手段を構成
しているスイッチングトランジスタのＯＮ期間とＯＦＦ
’期間は変化しない。このためこれに並列に接続されて
２次側にフライバック形コンバータが構成されている第
２のトランスの入力エネルギーは変化しないので、第２
のトランスの２次巻線電圧は一定に保たれる。

［実施例コ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例を示す回路図である。第１図に
おいて第２図と同一符号の部分は同一部分を示し、（７
）はフォワード形トランスで、２次側にフォワード形だ
けからなる二つのコンバータが構成され、１次側をスイ
ッチング制御回路（９）、スイッチングトランジスタ（
８）からなるスイッチング手段の出力側に接続したトラ
ンスである。（８）は２次電圧検出回路、（９）はスイ
ッチング制御回路である。

なお、フライバックトランス（２）　、　（３）は、２
次側にフライバック形だけからなる二つのコンバータが
構成され、１次側を上述のスイッチング手段の出力側に
、フォワード形トランス（７）の１次側に対して並列に
接続した第２のトランスである。

次に動作について説明する。第６図は第１図の各部の電
圧及び電流波形である。まずトランス（７）の動作につ
いて説明する。スイッチングトランジスタ（６）がＯＮ
すると２次巻線ｖ２□に電圧が発生する（　Ｖ　２□波
形）。この時ダイオードＤ１は順方向になるので、イン
ダクタンスＬ１１を通して負荷に電流を流す。ただし、
この電流１２□はＬｌｌによって平滑された電流となる
。次に、トランジスタがＯＦＦするとダイオードＤ１は
逆方向となるので巻線電圧はカットされる。しかし、イ
ンダクタンスし　に貯えられたエネルギーがダイオード
Ｄ２を１ 通して負荷に供給される。トランス（２）　、　（３）
は従来の回路同様フライバックトランスであるので、ト
ランジスタがＯＮ時にトランスにエネルギーを貯えトラ
ンジスタがＯＦＦ時にそのエネルギーを２次側に供給す
る。

次に電源電圧が変動した場合を考える。

フォワードコンバータタイプ電源では、２次巻線電圧■
２１と２次電圧ｖ３□の間にはなる関係が成立する。ま
たＶ　　は電源電圧■１゜１ｍ に比例しているので となる。

７に スイッチング制御回路において、 発 振周波数一定制御を行えばＴ。Ｎ＋ＴｏＰＰなるから、 一一定と となる。

６方フライバック トランス（２） に、 １回 のトランジスタのＯＮ期間に貯えられるエネルギーとな
り、 （式ａ） を代入すれば となる。ここでｖ３１はフィードバックループを組んで
一定となるように制御しているのでｅ２も一定となる。

すなわち、 フォワード形トランス（１）と並列に接続されたフライ
バックトランス（２）　、　（３）に供給されるエネル
ギーは、電源電圧ｖ１ｏにかかわらず一定である。

これは従来の回路と同一の性能を有するといえる。

以上の様子を示したものが第７図で、第７図（ａ）は電
源電圧が低い場合の波形図、第７図（ｂ）は電源電圧が
高い場合の波形図である。電源電圧が低下すればトラン
ジスタのＯＮ期間が広がり（Ｔｏｐｐ期間が挟まり）入
力エネルギーを一定にするように制御する。電源電圧が
上昇すれば逆にＴＯＮが狭まる。

次に、フォワード形トランス（１）の２次巻線負荷が変
化した場合を考える。フォワード形電源では２次電圧一
定の制御をしているためあくまでの関係が成立する。し
たがって、負荷変動によりてはＴＯＮ’　ＴＯＦＦ期間
は変化しない。このことはフォワード形トランス（１）
に並列に接続しているフライバックトランス（２）　、
　（３）の入力エネルギーは変化しないことを表わして
いおり、従来の回路とは異なりフォワード形トランス（
１）の負荷変動に対し、フライバックトランス（２）　
、　（８）の２次電圧は一定に保たれることが示される
。

では、フォワード形電源が負荷変動に対し、いかに電圧
を安定化するかを説明する。第８図はその様子を示した
波形で、第８図（ａ）はトランス（７）の負荷が重い場
合の波形図、第８図（ｂ）はトランス（７）の負荷が軽
い場合の波形図である。負荷が重いということは２次側
のインダクタンスに大きな電流が流れている時である。

フォワード形トランスは０Ｎ−ＯＮ形トランスであるの
で、トランジスタがＯＮシている時に２次巻線にも電流
を流す。トランジスタＯＮ期間中に２次のインダクタン
スに流れる電流と１次電流’１１は比例する。したがっ
て、インダクタンスに大きな電流が流れる時は１１１も
大きな電流となる。第８図の’１１波形はそのことを示
している。このように、フォワード形電源はＴＯＮ’　
ＴＯＦＦ期間を変えることなく負荷変動に対つ しても２次電圧を一定に保つ。

なお、上記実施例では、フォワード形トランス（７）の
２次側にフォワード形だけからなるコンバータが二つ構
成されているが、これは一つであってもよい。また、フ
ライバックトランス（２）　、　（８）の２次側にフラ
イバック形だけからなるコンバータが二つ構成されてい
るがこれは一つであってもよい。

［発明の効果コ この発明は以上説明したとおり、第１のトランスである
フォワード形トランスに並列に第２のトランスであるフ
ライバックトランスを接続したので、フライバックトラ
ンスには何も安定化回路を設けなくても、フォワード形
トランスの２次電圧を安定化する回路をただ一つだけ持
つことにより電源変動に対しても、フォワード形トラン
スの２次巻線負荷変動に対しても、すべての２次巻線電
圧をほぼ一定に保つことができ、しかもフライバックト
ランスを多数並列にすることにより数多くの互いに絶縁
された安定化電源を一つのスイッチングトランジスタと
一つのスイッチング制御回路で達成できるので、装置全
体が表価でしかも省スペースとなる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路図、第２図は従
来の直流電源装置を示す回路図、第３図は従来の装置の
各部波形図、第４図は従来の装置の電源電圧変動の波形
図、第５図は従来の装置の負荷変動波形図、第６図はこ
の発明の一実施例の各部の波形図、第７図はこの発明の
一実施例の電源電圧変動の波形図、第８図はこの発明の
一実施例の負荷変動の波形図である。 図において、（２）、（８）はフライバックトランス、
（５）はスナバ回路、（６）はスイッチングトランジス
タ、（７）はフォワード形トランス、（８）は２次電圧
検出回路、（９）はスイッチング制御回路である。 なお、図中同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 直流入力を断続制御するスイッチング手段と、２次側に
   フォワード形だけからなる少なくとも一つのコンバータ
   が構成され、１次側を上記スイッチング手段の出力側に
   接続した第１のトランスと、上記少なくとも一つのフォ
   ワード形コンバータのいずれか一つの出力電圧を検出し
   て上記スイッチング手段に負帰還する電圧検出手段と、
   ２次側にフライバック形だけからなる少なくとも一つの
   コンバータが構成され、１次側を上記スイッチング手段
   の出力側に、上記第１のトランスの１次側に対して並列
   に接続した第２のトランスとを備えた直流電源装置。