JPH03265463A - マグアンプ回路付加型電圧及び電流共振コンバータ - Google Patents

マグアンプ回路付加型電圧及び電流共振コンバータ

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JPH03265463A
JPH03265463A JP6326190A JP6326190A JPH03265463A JP H03265463 A JPH03265463 A JP H03265463A JP 6326190 A JP6326190 A JP 6326190A JP 6326190 A JP6326190 A JP 6326190A JP H03265463 A JPH03265463 A JP H03265463A
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JP
Japan
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circuit
voltage
mag
transformer
current
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JP6326190A
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Tomiyasu Sagane
富保 砂金
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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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】 〔概 要〕 電圧共振型フォワードコンバータ及び電流共振型フォワ
ードコンバータに関し、 スイッチング周波数を一定にして出力電圧を制御するこ
とを目的とし、 電源電圧を変換する電源トランスの1次側にスイッチン
グトランジスタを一定の発振周波数で駆動する駆動回路
と、該スイッチングトランジスタに正弦波状の電圧を印
加するための電圧共振回路を有し、該電源トランスの2
次側に出力電流を整流平滑化して負荷側に直流出力を供
給する整流平滑回路を有し、 該電源トランスの2次側と該整流平滑回路との〔産業上
の利用分野〕 本発明は、電圧共振型コンバータ及び電流共振型コンバ
ータのマグアンプ付加回路に関する。
交換機や伝送機器等に使用される通信機器の電源には、
D C/D Cコンバータ等の直流人力/直流出力の電
源回路が一般的に使用されているが、これらの電源は入
力電圧48Vの電源を出力電圧上5v或いは±12Vに
変換して通信機器の電源用として使用している。従来こ
れらのコンバータとしてはスイッチング式が採用されて
おり、入力電圧をスイッチングトランジスタのオンオフ
により制御して電源トランスの1次側に入力し、電源ト
ランスの2次側からの交流出力を整流平滑化して負荷側
に直流電圧を供給している。この直流出力を制御回路に
フィードバックして電源トランスの1次側のスイッチン
グトランジスタのオンオフを制御し、負荷による出力電
圧の変動を自動制御している。しかしこれらのコンバー
タではスイッチングトランジスタのオンオフ周波数を制
御するため、電流のオンオフ時の立ち上がり及び立ち下
がりのスイッチングロスが生じる問題があった。このス
イッチングロスを避けるためスイッチング周波数を変動
させて制御する電圧共振型コンバータ或いは電流共振型
コンバータが採用されている。
〔従来の技術〕
従来の電圧共振型・電流共振型コンバータの接続構成図
を第5図に示す。図(a)は電圧共振型コンバータ、図
(b)は電流共振型コンバータを示す。
図(a)及び図(b)において、21は電源トランス、
22はスイッチングトランジスタTriのオンオフを駆
動する駆動回路、23はTriに正弦波状の電圧を付加
するための電圧共振回路、24は整流平滑回路、25は
周波数を制御する制御回路、26はTriに正弦波状の
電流を流すための電流共振回路、27は出力電圧を検出
し、その電圧に応じて発振周波数を変えるための電圧/
周波数変換回路を示す。
図(a)の共振回路23は電源トランス21の1次側に
設けられ、図(b)の共振回路26は電源トランス21
02次側に設けられている。共振回路23及び26はそ
れぞれ線輪LrとコンデンサCrとからなり、スイッチ
ングトランジスタTriの周波数を変動させて、出力電
圧の安定化を図っている。
上記従来の電圧共振型コンバータ・電流共振型コンバー
タの電圧共振回路・電流共振回路の動作特性を第6図に
示す。図(a)は電圧共振型コンバータの動作特性、図
(b)は電流共振型コンバータの動作特性を示す。
図(a)において、スイッチングトランジスタTri 
のドレイン電流をID とし、コンデンサCrの両端電
圧をVerとすると、Triのオン時に電流IDが流れ
、Triのオフ時に正弦波状の電圧■。が印加される。
したがってTrlのターンオン・ターンオフ時の電圧・
電流波形の交叉部分がなくなるためターンオン・ターン
オフ時のロスはな(なる。
本回路は、この発振周波数rsを変動させて、出力電圧
の安定化を図っている。発振周波数fsと出力電流I。
との関係は、出力電流が大きくなるに従い発振周波数を
下げて出力電圧が一定になるように動作している。即ち
軽負荷時スイッチング周波数を上げ、全負荷時周波数を
下げて出力電圧を安定化している。
図(b)において、スイッチングトランジスタTriの
ドレイン電流をIn とし、ドレイン−ソース間の電圧
を■。、とすると、Triのオン時、正弦波状のドレイ
ン電流が流れ、Triのオフ時、■。。
が印加される。従って、Triのターンオン・ターンオ
フ時の電圧・電流波形の交叉部分がなくなるため、ター
ンオン・ターンオフ時のロスはなくなる。本回路も発振
周波数を変動させて、出力電圧の安定化を図っている。
即ち発振周波数fsは出力電圧E。を一定にするため、
出力電流I0が上がると発振周波数も上がる。したがっ
てスイッチング周波数を変えて出力電圧が一定になるよ
うに動作する。即ち軽負荷時スイッチング周波数を下げ
、全負荷時周波数を上げて出力電圧を安定化している。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の電圧共振型コンバータの場合、出力電圧の変動に
対してスイッチング周波数が変動する。
したがって高い精度の電圧/周波数変換回路27を必要
とする。また、−次側と2次側を絶縁するための絶縁回
路が必要となる。これは出力電圧を2次側で検出し、1
次側で制御を行っているために、1次と2次を絶縁する
回路が必要となるためである。
また、電流共振型コンバータの場合にも出力電圧の変動
に対して高い精度の電圧/周波数変換回路27が必要と
なる。更に1次側と2次を絶縁するための絶縁回路が必
要である。
本発明は、電圧又は電流共振型コンバータにおいて、一
定のスイッチング周波数で制御を可能にするため、2次
側にマグアンプ回路を付加し、電圧/周波数変換回路を
不要にすることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明のマグアンプ回路付加型電圧共振コンバータ及び
電流共振型コンバータの原理構成図を第1図に示す。図
(a)はマグアンプ回路付加型電圧共振コンバータ、図
(b)はマグアンプ回路付加型電流共振コンバータ、図
(c)は入力電圧帰還型マグアンプ回路付加電流共振コ
ンバータ、図(d)は多入力型マグアンプ回路付加電流
共振コンバータを示す。
図において、1は電源電圧を変換する電源トランス、2
は該電源トランスの1次側のスイッチングトランジスタ
を一定の発振周波数で駆動する駆動回路、3は該スイッ
チングトランジスタに正弦波状の電圧を印加するための
電圧共振回路、4は該電源トランスの2次側の出力電圧
を整流平滑化して負荷側に直流出力を供給する整流平滑
回路、5は該電源トランスの2次側と該整流平滑回路と
の間に接続される可飽和トランスと整流器と制御回路よ
りなるマグアンプ回路、6は電源トランスの2次側に接
続され、該スイッチングトランジスタに正弦波状の電流
を流すための電流共振回路、7は電源トランスの1次側
の駆動回路に接続される入力電圧帰還回路、8は電源ト
ランスの2次側に接続されるパルス幅変換回路を示す。
該電源トランスの2次側に接続されたマグアンプ回路の
可飽和トランスの制御により該整流平滑回路からの出力
電圧が負荷変動に対して一定になるように構成する。
〔作用〕
第1図(a)の電圧共振型コンバータにおいて、駆動回
路2のオンオフ周波数によりスイッチングトランジスタ
Triのオン時に、電源トランスlの2次側に電力を供
給する。2次側に送り込まれた電力はマグアンプ回路5
により制御され、スイッチング周波数は一定で動作する
。マグアンプ回路5の可飽和トランスSRの非飽和の状
態と飽和の状態の比を変えて、出力電圧が一定になるよ
うに動作する。
同様に第1図(b)の電流共振型コンバータにおいて、
駆動回路20オンオフ周波数によりスイッチングF・ラ
ンジスタTriのオン時に電源l・ランス1の2次側に
電力を供給し、2次側に送り込まれた電力はマグアンプ
回路5により制御され、スイッチング周波数は一定で動
作する。マグアンプ回路5の動作は、出力電圧を一定に
するために可飽和トランスSRの非飽和の状態と飽和の
状態との比を変えている。
第1図(c)の入力電圧帰還型マグアンプ回路付加電流
共振コンバータにおいては、入力電圧帰還回路7により
入力電圧変動に対してスイッチングトランジスタのオン
時間を調整するようにしている。
第1図(d)の多入力型マグアンプ回路付加電流共振コ
ンバータにおいては、パルス幅変調回路8よりの出力電
圧も負荷変動に対して一定で動作するよ・うにしている
[実施例] 上記マグアンプ回路伺加型電流共振コンバータの実施例
の接続構成図を第2図に示す。図において、11は電源
トランス、12は駆動回路、14は整流平滑回路、15
はマグアンプ回路、16は電流共振回路を示す。電流共
振回路16は線輪LrとコンデンサCrとからなり、コ
ンデンサCrは整流平滑回路14の線輪Llとコンデン
サC8とに並列に接続される。負荷R6の両端電圧をE
。とじや荷電流を1゜とする。マグアンプ回路15は可
飽和トランスSINと整流4器り。と制御回路とからな
り、制御回路は出力側のコンデンサC,の両端電圧E0
をフィードバックして、マグアンプ回路15の可飽和ト
ランスSRを制御する。マグアンプ回路15は2次側に
設けられ、1次側の駆動回路12とは絶縁されている。
上記実施例のマグアンプ回路の動作特性を第3図に示す
。図において、■oを可飽和トランスSRの両端電圧、
■1を電源トランス11の2次側の両端電圧、■2を共
振回路16のコンデンサCrの両端電圧とすると、可飽
和トランスSRは制御回路の制御電流に応じてインピー
ダンスが変動し、SRに印加される電圧時間積が変動す
る。電源トランスの2次側の電圧vIが変動してその電
圧■1が高くなったときは、可飽和トランスSRの印加
される電圧時間積cvo−t)を大きくして、コンデン
サCrに印加される時間を短くしている。また、この電
圧■1が低くなったときは、可飽和トランスSRに印加
される電圧時間(VO−t)を小さくして、コンデンサ
Crに印加される時間を長くし7ている。以上のような
動作をすることにより出力電圧の安定可を図っている。
本発明の応用例の接続構成図を第4図!に示す。
図(a)は入力電圧帰還型マグアンプ回路付加電流共振
コンバータ、図(b)は多出力型マグアンプ回路付加電
流共振コンバータを示す。
図(a)の入力電圧帰還型マグアンプ回路付加電流共振
コンバータの場合は、駆動回路12に入力電圧帰還回路
17を設け、スイッチングトランジスタの導通時間を可
変にして、入力端子変動心コ対してTRIのオン時間が
変動するようにする。即ち、TRIのオンの時2次側に
電力を供給する方式で、入力端子変動に無関係にTRI
の2次側に印加される電圧・時間積が一定となる回路で
ある。またマグアンプ回路15の可飽和トランスSRの
非飽和・飽和の状態の比を変えて、出力電圧を安定化し
ている。
図(b)の多出力型マグアンプ回路付加電流共振コンバ
ータの場合は、パルス幅変調回路18を付加したマグア
ンプ回路付加電流共振コンバータで、TRIのオン時2
次側に電力を供給し、一方の出力電圧を検出し、1次側
へその出力信号をパルス幅変調回路18の制御回路を介
して送出してTRYのオン時間を変えることによりパル
ス幅を変調する回路で、出力電圧が一定になるように制
御され、他方の出力回路は電流共振コンバータにマグア
ンプ回路15を付加した回路で、実施例と同様に可飽和
トランスの非飽和・飽和の状態の比を変えて、出力電圧
を安定化している。
〔発明の効果〕
電圧共振型コンバータ・電流共振型コンバータにマグア
ンプ回路を付加することにより、■スイッチング周波数
が一定で制御が可能となる。
■従来の電圧/周波数変換回路が不要となる。−般に電
圧/周波数変換回路は出力電圧の精度に大きく影響を与
えるために高精度の変換回路を必要としている。
■マグアンプ回路により2次側制御が可能となるため、
制御回路部の1次と2次の絶縁が不要となる。
6、16.26は電流共振回路、7,17は入力電圧帰
還回路、8,18はパルス幅変調回路、27は電圧/周
波数変換回路を示す。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理構成図、第2図は実施例の接続構
成図、第3図は実施例の動作特性図、第4図は応用例の
接続構成図、第5図は従来例の接続構成図、第6図は従
来例の動作特性図を示す。 図において、1.IL 21は電源トランス、2゜12
、22は駆動回路、3.23は電圧共振回路、4゜14
、24は整流平滑回路、5.15はマグアンプ回路、−
〉 IO −〉 0 (a)電圧共振型コンバータ (b)電流共振型コンバータ 従来例の動作特性図 第 図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電源電圧を変換する電源トランス(1)の1次側
    にスイッチングトランジスタを一定の発振周波数で駆動
    する駆動回路(2)と、該スイッチングトランジスタに
    正弦波状の電圧を印加するための電圧共振回路(3)を
    有し、該電源トランス(1)の2次側に出力電流を整流
    平滑化して負荷側に直流出力を供給する整流平滑回路(
    4)を有する電圧共振型コンバータにおいて、 該電源トランス(1)の2次側と該整流平滑回路(4)
    との間に、可飽和トランスと整流器と制御回路よりなる
    マグアンプ回路(5)を設けたことを特徴とするマグア
    ンプ回路付加型電圧共振コンバータ。
  2. (2)電源電圧を変換する電源トランス(1)の1次側
    にスイッチングトランジスタを一定の発振周波数で駆動
    する駆動回路(2)を有し、該電源トランス(1)の2
    次側に該スイッチングトランジスタに正弦波状の電流を
    流すための電流共振回路(6)と、出力電流を整流平滑
    化して負荷側に直流出力を供給する整流平滑回路(4)
    を有する電流共振型コンバータにおいて、 該電源トランス(1)の2次側の電流共振回路(6)と
    該整流平滑回路(4)との間に、可飽和トランスと整流
    器と制御回路よりなるマグアンプ回路(5)を設けたこ
    とを特徴とするマグアンプ回路付加型電流共振コンバー
    タ。
  3. (3)電源トランスの1次側の駆動回路(2)に、入力
    電圧変動に対してスイッチングトランジスタのオン時間
    を制御する入力電圧帰還回路(7)を有する入力電圧帰
    還型電流共振コンバータにおいて、該電源トランスの2
    次側にマグアンプ回路(5)を、設けたことを特徴とす
    る請求範囲2項記載のマグアンプ回路付加型電流共振コ
    ンバータ。
  4. (4)電源トランスの2次側に、スイッチングトランジ
    スタのパルス幅を制御するパルス幅変調回路(8)を有
    する多出力型電流共振コンバータにおいて、該電源トラ
    ンスの2次側にマグアンプ回路(5)を設けたことを特
    徴とする請求範囲2項記載のマグアンプ回路付加型電流
    共振コンバータ。
JP6326190A 1990-03-14 1990-03-14 マグアンプ回路付加型電圧及び電流共振コンバータ Pending JPH03265463A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003092880A (ja) * 2001-09-20 2003-03-28 Fuji Electric Co Ltd 多出力直流−直流変換装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003092880A (ja) * 2001-09-20 2003-03-28 Fuji Electric Co Ltd 多出力直流−直流変換装置

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