JPH04210776A - スイッチング電源 - Google Patents
スイッチング電源Info
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- JPH04210776A JPH04210776A JP41032490A JP41032490A JPH04210776A JP H04210776 A JPH04210776 A JP H04210776A JP 41032490 A JP41032490 A JP 41032490A JP 41032490 A JP41032490 A JP 41032490A JP H04210776 A JPH04210776 A JP H04210776A
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
電圧を供給するスイッチング電源に関する。 [0002] 【従来の技術】この種の電源の代表例としてPWM方式
(パルス幅変調方式)のスイッチング電源がある。この
電源は制御性が良好である上に設計が容易であるという
メリットがあり、この点であらゆる分野の電子機器に広
く使用されているものの、現状以上の高効率化、小型化
を図るためには、高速のスイッチング素子を使用して、
スイッチング周波数を高く設定することが必要不可欠で
ある。だが、スイッチング素子が高速になるとターンオ
ン、ターンオフに際して電流サージ、電圧サージが発生
し、このサージを抑えるための別の回路が必要となり、
現実問題としてスイッチング周波数の上限は500KH
2程度であった。 [0003]一方、数MHz以上のスイッチング周波数
を得ることができるものとして共振形のスイッチング電
源がある。この電源は原理的には高周波化及び高効率化
に適しており、今後の主流になると考えられるものの、
実用化の段階では種々の技術的課題が残されている。数
ある中でもスイッチング素子にかかるストレスは大きな
問題である。即ち、電流共振形の場合には、共振電流の
ピーク値が負荷電流等とともに増加する一方、電圧共振
形の場合には、オフ時におけるスイッチング素子にかか
る電圧のピーク値が負荷電流等とともに増加するので、
この電流又は電圧に耐え得るスイッチング素子や周辺回
路を選定せねばならず、電源の小型化を図る上で大きな
障害となる。 [0004]そこで、部分共振形のスイッチング電源が
開発されるに至った。この電源は基本的には電圧共振形
であるものの、OFF時におけるスイッチング素子の正
弦波のピーク電圧をクランプするため、スイッチング素
子にかかる電圧を共振電圧より低く抑えることができ、
上記の電圧共振形のものとは異なり低耐圧のスイッチン
グ素子や周辺回路を使用することができる。従って、ス
イッチング電源の高効率化、小型化を図る上では現在の
ところ部分共振形が一番優れた方式である。 [0005]
振形についてはPWM方式のものに比べて制御性の点で
劣るという本質的な欠点がある。従って、部分共振形に
よるスイッチング電源は負荷変動の大きいものには適用
できない。また、ゼロクロスを実現するため、付属部品
が必要で回路が複雑となり、タイミングに関する設計も
難じいという欠点がある。本発明は上記事情に鑑みて創
案されたものでありその目的とするところは高効率であ
りながら制御性も良好であるスイッチング電源を提供す
ることにある。 [0006]
るスイッチング電源はパルス幅変調方式の第1のスイッ
チング電源と共振形の第2のスイッチング電源とを有し
ており、第1、第2のスイッチング電源の各出力端子を
接続してあり、出力電流を第1、第2のスイッチング電
源により分担して定電圧を生成するようにしである。 [0007]本発明の請求項2にかかるスイッチング電
源は、上記した構成を有した上で、出力電流の大きさを
検出する電流検出手段と、電流検出手段による検出結果
に基づいて第2のスイッチング電源のみをオン・オフ動
作させる切り替え手段とを備えている。 [0008]
を図面を参照して説明する。図1はスイッチング電源の
構成図である。 [00091図中10は第1のスイッチング電源に相当
するPWMスイッチング電源である。この電源は出力電
圧をスイッチング素子のオン時間比に変換する負帰還回
路(図示せず)を内蔵しており、これで安定した直流電
圧を生成するような構成となっている。 なお、PWM
スイッチング電源10はPWM方式であれば如何なる回
路を使用しても良い。また、この電源で制御し得る出力
電流の範囲は下限値がO[:A)であり、上限値がL
[:A:]であるとする。 [00103図中20は第2のスイッチング電源に相当
する共振形スイッチング電源である。この電源は出力電
圧をスイッチング素子のオン時間又はオフ時間に変換す
る負帰還回路(図示せず)を内蔵しており、これで安定
した直流電圧を生成するような構成となっている。 な
お、共振形スイッチング電源20は電圧共振形、電流共
振形の何れの方式を採ってもかまわない。また、この電
源で制御し得る出力電流の範囲は下限値がn [A]で
あり、上限値がm [A]であるとする。 [00111このようなPWMスイッチング電源10と
共振形スイッチング電源20とは互いに並列に配置され
ており、双方の出力端子は互いに接続されている。PW
Mスイッチング電源10と共振形スイッチング電源20
にて別々に生成された出力電流αはシャント抵抗30を
介して出力端子50、負荷60に導かれるようになって
いる。 [0012] シャント抵抗30は出力電流αの大き
さを検出する電流検出手段に相当するもので、ここでは
出力電流αを電圧に変換するようになっている。変換後
の電圧信号は次に説明するオン・オフ切り替え回路40
に導かれている。なお、電流検出手段としては出力電流
αの大きさを半導体センサー等を使用し磁気で検出する
ような形態を採ってもよい。この場合には効率を高める
点でメノットがある。 [00131オン・オフ切り替え回路40はオン・オフ
切り替え手段に相当するもので、ここではシャント抵抗
30の出力電圧と基準電圧発生器の基準電圧とをコンパ
レータ(何れも図示せず)で電圧比較し、コンパレータ
の出力信号を共振形スイッチング電源20にオン・オフ
制御信号として出力するような回路構成となっている。 即ち、出力電流αの大きさに比例するシャント抵抗30
の出力電圧が基準電圧よりも小さければ、コンパレータ
の出力が非アクテイブ状態となって共振形スイッチング
電源20がオフ状態となる一方、シャント抵抗30の出
力電圧が基準電圧よりも大きければ、コンパレータの出
力がアクティブ状態となって共振形スイッチング電源2
0がオン状態となるようになっている。なお、共振形ス
イッチング電源20がオフ状態からオン状態に切り替わ
るときの出力電流αの大きさを決める基準電圧の電圧値
、シャント抵抗30の抵抗値については後述するものと
する。また、出力電流検出手段としてシャント抵抗以外
のものが使用された場合にはオン・オフ切り替え回路4
0の構成はこれに伴って構成が変わり得る。 [0014]図2はスイッチング電源の出力電流αの大
きさ■と電力Pとの関係を示すグラフである。以下この
図をもとにスイッチング電源の動作原理について説明す
る。まず、電源自体が通電されると、PWMスイッチン
グ電源10、共振形スイッチング電源20により安定し
た直流電圧が生成される。図1に示すように出力端子5
0に負荷60が接続されている場合には、負荷60の有
する抵抗値に応じた出力電流αが負荷60に供給される
。 [0015] ここで、負荷60の有する抵抗値が一
定でなく大きく変化する場合について考える。負荷60
の抵抗値が非常に大きいときは、出力電流αの大きさは
非常に小さい。それ故、シャント抵抗30の出力電圧も
小さく、オン・オフ切り替え回路40の機能により、共
振形スイッチング電源20がオフ状態となり、出力電流
αはPWMスイッチング電源10のみで生成される。 [0016]その後、負荷60の抵抗値が徐々に小さく
なると、これに伴って出力電流αも大きくなる。そして
出力電流αの大きさが図2中に示すa [A]になった
ときには、オン・オフ切り替え回路40の働きにより、
共振形スイッチング電源20がオフ状態からオン状態に
切り替わる。即ち、出力電流αがa [A)以上である
場合には、PWMスイッチング電源10と共振形スイッ
チング電源2Cの双方により出力電流αが生成されるこ
とになる。 共振形スイッチング電源20がオフ状態か
らオン状態に切り替わった時点でPWMスイッチング電
源10にて生成される電流は、共振形スイッチング電源
20にて生成される電流の分だけ小さくなる。またこの
とき共振形スイッチング電源20にて生成される電流が
n [:A)となるようにオン・オフ切り替え回路40
の基準電圧及びシャント抵抗3Cの抵抗値等が設定され
ている。 [0017] 出力電流αの大きさが図2中に示すb
(A)になったときには、共振形スイッチング電源20
からの電流がm (A)となる。このときPWMスイッ
チング電源10からの電流はL [A)未満で電流制御
にまだ余裕がある。従って、出力電流αの大きさがb
(A)より大きくなったときには、PWMスイッチング
電源10の電流のみが増加して、共振形スイッチング電
源20の電流の大きさはm [:A]から変化しない。 [0018]出力電流αの大きさが図2中に示すC〔A
〕 となったときには、PWMスイッチング電源10か
らの電流の大きさはL (A)となる。このとき電源と
しての最大電力が負荷60に供給されることになる。最
大電力供給時の出力電流αの大きさ、即ちc (A)は
PWMスイッチング電源10にて生成されたL [A)
の電流と共振形スイッチング電源20にて生成されたm
[A)の電流との和に等しい。 [0019]なお、本発明にかかるスイッチング電源は
負荷の変動が小さいような対象とするときには、PWM
スイッチング電源と共振形スイッチング電源とを並列接
続する単純な回路構成でもかまわない。また、大電力を
必要とする対象のときには、PWMスイッチング電源と
共振形スイッチング電源とを複数に並列接続するように
してもよい。 [00201 【発明の効果]以上、本発明の請求項1にかかるスイッ
チング電源による場合には、パルス幅変調方式の第1の
スイッチング電源と共振形の第2のスイッチング電源に
より出力電流を分担して定電圧を生成するような構成と
なっているので、第1のスイッチング電源及び第2のス
イッチング電源の有する欠点を双方で上手く打ち消しあ
い、全体として高効率で制御性も良好となるというメリ
ットがある。また、電源の高効率化を図る上で、共振形
の第2のスイッチング電源の回路を改良する必要があり
、この延長線上として部分共振形があるということは先
に述べたが、この改良は技術的に困難である上に、困難
な割りには大きな成果を期待できないのに対して、本案
電源による場合には、大きな設計変更を伴わず既存のス
イッチング電源を十分に利用することができるので、非
常に実際的でありコストの点でも大きなメリットを期待
できる。 [00211本発明の請求項2にかかるスイッチング電
源による場合には、出力電流の大きさに基づいて共振形
の第2のスイッチング電源がオン・オフ制御されるよう
な構成となっているので、第2のスイッチング電源にて
電流制御し得る範囲より出力電流が大きく変化しても電
流制御することが可能となる。即ち、負荷変動が大きく
変動するような対象でも対応できる。従って、小型であ
りながら高性能、低価格なスイッチング電源が提供され
ることになる。
図である。
との関係を示すグラフである。
Claims (2)
- 【請求項1】パルス幅変調方式の第1のスイッチング電
源と共振形の第2のスイッチング電源とを有しており、
第1、第2のスイッチング電源の各出力端子を接続し、
出力電流を第1、第2のスイッチング電源により分担し
て定電圧を生成するようにしてあることを特徴とするス
イッチング電源。 - 【請求項2】出力電流の大きさを検出する電流検出手段
と、電流検出手段による検出結果に基づいて第2のスイ
ッチング電源のみをオン・オフ動作させるオン・オフ切
り替え手段とを備えていることを特徴とする請求項1記
載のスイッチング電源。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP41032490A JP2971952B2 (ja) | 1990-12-13 | 1990-12-13 | スイッチング電源 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP41032490A JP2971952B2 (ja) | 1990-12-13 | 1990-12-13 | スイッチング電源 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04210776A true JPH04210776A (ja) | 1992-07-31 |
JP2971952B2 JP2971952B2 (ja) | 1999-11-08 |
Family
ID=18519502
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP41032490A Expired - Fee Related JP2971952B2 (ja) | 1990-12-13 | 1990-12-13 | スイッチング電源 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2971952B2 (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007336769A (ja) * | 2006-06-19 | 2007-12-27 | Toyota Motor Corp | Dc−dcコンバータおよびその制御方法 |
JP2009033855A (ja) * | 2006-07-27 | 2009-02-12 | Fujitsu Ten Ltd | スイッチングレギュレータ |
JP2009060747A (ja) * | 2007-09-03 | 2009-03-19 | Tdk-Lambda Corp | Dc−dcコンバータ |
US7710088B2 (en) | 2006-07-27 | 2010-05-04 | Fujitsu Ten Limited | Switching regulator with an adjustable output regulator circuit and a constant output regulator circuit |
JP2012244862A (ja) * | 2011-05-24 | 2012-12-10 | Mitsubishi Electric Corp | Dc/dcコンバータ装置 |
US8981601B2 (en) | 2011-07-06 | 2015-03-17 | Technologie Demtroys Inc. | Method of operating a remotely-controlled switching device of an energy management system |
-
1990
- 1990-12-13 JP JP41032490A patent/JP2971952B2/ja not_active Expired - Fee Related
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US8981601B2 (en) | 2011-07-06 | 2015-03-17 | Technologie Demtroys Inc. | Method of operating a remotely-controlled switching device of an energy management system |
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