JPH04308466A - 電力変換装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の直流−直流コン
バータを設けた電力変換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電力変換装置としては図４に示す
ものが知られている。これは交流電源１に全波整流用ダ
イオードブリッジ回路２の入力端子を接続し、そのブリ
ッジ回路２の出力端子に平滑コンデンサ３を接続してい
る。前記平滑コンデンサ３に一石式フォワード方式スイ
ッチングレギュレータ４を接続している。

【０００３】前記スイッチングレギュレータ４は、平滑
コンデンサ３にトランス５の１次巻線を介してＮＰＮ形
トランジスタ６を接続し、そのトランジスタ６をコント
ロール回路７によりスイッチング制御するようになって
いる。また前記トランス５の２次巻線の一端にダイオー
ド８のアノードを接続するとともに他端にダイオード９
のアノードを接続し、ダイオード８，９のカソードを互
いに接続して出力端子の正極とし、ダイオード９のアノ
ードを出力端子の負極としている。そして前記スイッチ
ングレギュレータ４の出力端子にチョークコイル１０を
介してコンデンサ１１を接続するとともに負荷１２を接
続している。

【０００４】また負荷１２に印加される電圧を抵抗１３
，１４の直列分圧回路で検出し、その抵抗１３，１４に
よる分電圧と基準電圧１５との差を増幅器１６で増幅し
、その増幅器１６の出力をフォトカプラ１７を介して前
記コントロール回路７にフィードバックさせるようにな
っている。そしてこのフィードバック制御によりスイッ
チングレギュレータ４の発振動作を制御し、負荷１２に
印加させる電圧の安定を図っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしこのようなスイ
ッチングレギュレータを使用した装置では、入力電圧が
１００Ｖ又は２００Ｖであるためスイッチングレギュレ
ータの１次側に使用する回路部品としては耐圧の高いも
のが必要となる。このため各回路部品が大きくなって装
置全体が大型化、重量化する問題があった。

【０００６】そこで本発明は、安定化した電力を出力で
き、しかも使用する回路部品の耐圧を小さくできて装置
全体を小型薄型化及び軽量化できる電力変換装置を提供
しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、直流電源又は
脈流電源に、入力側と出力側が電気的に絶縁された複数
の直流−直流コンバータの入力端子を互いに直列に接続
してなる直列回路を接続し、各直流−直流コンバータの
出力端子を互いに並列、直列又は並列と直列の組合わせ
接続した電力出力部とし、この電力出力部から出力され
る電圧又は電流を検出して各直流−直流コンバータの少
なくとも一部の発振を制御するフィードバック回路を設
け、フィードバック回路は電力出力部から出力される電
圧又は電流が定電圧又は定電流となるように直流−直流
コンバータの発振を制御するものである。

【０００８】

【作用】このような構成の本発明においては、電源が投
入されると各直流−直流コンバータの入力端子には電源
電圧が分圧されて供給され各直流−直流コンバータはそ
れぞれ発振動作を開始する。これにより各直流−直流コ
ンバータの出力端子には直流電圧が発生し、電力出力部
からは比較的電流容量の大きい直流電圧が出力される。 そして電力出力部から出力される電圧又は電流がフィー
ドバック回路で検出され、その電力出力部から出力され
る電圧又は電流が定電圧又は定電流となるように直流−
直流コンバータの発振が制御される。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００１０】図１に示すように交流電源２１に全波整流
ダイオードブリッジ回路２２の入力端子を接続している
。前記ダイオードブリッジ回路２２の出力端子に平滑コ
ンデンサ２３を接続している。

【００１１】２４１　，２４２　，２４３　，…２４ｎ
−１　，２４ｎ　は直流−直流コンバータで、この各直
流−直流コンバータ２４１　〜２４ｎ　の入力端子を互
いに直列に接続し、その直列回路の一端、すなわち直流
−直流コンバータ２４１　の入力端子の一端を前記平滑
コンデンサ２３の正極側端子に接続し、またその直列回
路の他端、すなわち直流−直流コンバータ２４ｎ　の入
力端子の他端を前記平滑コンデンサ２３の負極側端子に
接続している。前記各直流−直流コンバータ２４１　〜
２４ｎ　の各出力端子を互いに並列に接続して電力出力
部とし、その電力出力部に負荷２５を接続している。

【００１２】前記電力出力部から負荷２５に供給される
電圧又は電流、例えば電圧をフィードバック回路２６で
検出し、そのフィードバック回路２６からの出力により
例えば前記直流−直流コンバータ２４ｎ　の発振を制御
するようになっている。

【００１３】前記各直流−直流コンバータ２４１　〜２
４ｎ　うちコンバータ２４１　〜２４ｎ−１は図２に示
すように構成されている。すなわち１次側と２次側がト
ランス３１によって電気的に絶縁され、入力端子間にそ
のトランス３１の１次巻線３１ｐを介してＮＰＮ形のス
イッチングトランジスタ３２が接続されている。

【００１４】前記トランス３１にはベース巻線３１ｂが
設けられ、そのベース巻線３１ｂの一端を抵抗３３を介
して前記トランジスタ３２のベースに接続し、そのベー
ス巻線３１ｂの他端を前記トランジスタ３２のエミッタ
に接続している。前記トランジスタ３２のベースはまた
起動抵抗３４を介して入力端子の正極（＋）　に接続さ
れている。

【００１５】そして前記トランス３１の２次巻線３１ｓ
に整流用ダイオード３５を介してコンデンサ３６を接続
している。そして前記コンデンサ３６の両端をコンバー
タの出力端子としている。

【００１６】前記直流−直流コンバータ２４ｎ　及びフ
ィードバック回路２６は図３に示すように構成されてい
る。すなわち直流−直流コンバータ２４ｎは前記トラン
ス３１のベース巻線３１ｂの一端を抵抗３３を介し、さ
らにダイオード３７を順方向に介して前記トランジスタ
３２のベースに接続し、そのベース巻線３１ｂの他端を
前記トランジスタ３２のエミッタに接続している。そし
て前記抵抗３３にコンデンサ３８を並列に接続し、前記
ダイオード３７に抵抗３９を並列に接続している。

【００１７】前記フィードバック回路２６は、前記コン
デンサ３６の両端に抵抗４１，４２の直列分圧回路を接
続し、その抵抗４１，４２の接続点を増幅器４３の非反
転入力端子（＋）　に接続している。

【００１８】前記増幅器４３の反転入力端子（−）　を
抵抗４４及び基準電源４５を介して前記コンデンサ３６
の負極端子に接続するとともに抵抗４６及びコンデンサ
４７を直列に介して前記増幅器４３の出力端子に接続し
ている。そして前記増幅器４３の出力端子と前記コンデ
ンサ３６の負極端子との間に抵抗４８を介してフォトカ
プラ４９の発光ダイオード４９Ｄを接続している。

【００１９】また前記トランス３１のベース巻線３１ｂ
の一端をダイオード５０のカソードに接続し、他端をコ
ンデンサ５１の一端に接続している。そして前記ダイオ
ード５０のアノードとコンデンサ５１の他端を接続して
いる。

【００２０】前記スイッチングトランジスタ３２のベー
スをダイオード５２を順方向に介してＮＰＮ形トランジ
スタ５３のコレクタに接続している。そして前記トラン
ジスタ５３のエミッタを抵抗５４を介して前記ダイオー
ド５０とコンデンサ５１との接続点に接続している。

【００２１】前記トランジスタ５３のベース、エミッタ
間には抵抗５５及びコンデンサ５６がそれぞれ接続され
ている。また前記トランジスタ５３のコレクタ、ベース
感には抵抗５７を介して前記フォトカプラ４９のホトト
ランジスタ４９Ｔが接続されている。

【００２２】このような構成の本実施例においては、交
流電源２１が投入されると、各直流−直流コンバータ２
４１　〜２４ｎ　の入力側の直列回路には平滑コンデン
サ２３の両端から直流電圧が印加される。しかして各直
流−直流コンバータ２４１　〜２４ｎ　にはその直流電
圧が１／ｎに分圧されて印加される。例えば直流−直流
コンバータを１２個使用すると、平滑コンデンサ２３の
両端から印加される直流電圧はピーク値で略１４１Ｖと
なるから１個当りの入力電圧は約１２Ｖとなる。この程
度の入力電圧であれば各直流−直流コンバータ２４１　
〜２４ｎ　を構成する回路部品としては耐圧が５０Ｖ以
下のものが使用できる。

【００２３】このように各直流−直流コンバータ２４１
　〜２４ｎ　を構成する回路部品の耐圧を従来の１／ｎ
にできるので、回路部品として低耐圧のものが使用でき
る。 従って回路部品の小型薄形化及び軽量化を図ることがで
き高集積化が可能となり、装置全体の薄形コンパクト化
を図ることができる。また各コンバータの回路部品とし
ては共通のものが使用できるので製造は容易となる。

【００２４】各直流−直流コンバータ２４１　〜２４ｎ
　は直流電圧が印加されると発振動作を開始するように
なる。この動作は、先ず起動抵抗３４の電流がトランジ
スタ３２のベースに流れてトランジスタ３２が導通状態
となる。これによりトランス３１の１次巻線３１ｐに電
圧が加わる。同時にベース巻線３１ｂにも電圧が発生し
、これがトランジスタ３２をさらに導通させる正帰還の
電圧となりトランジスタ３２は急速にオンする。

【００２５】トランジスタ３２の電流が増大し、ベース
電流がトランジスタ３２の飽和を保つことが不可能にな
ると、トランジスタ３２は飽和から外れコレクタ、エミ
ッタ間電圧が増加する。そしてトランス３１の１次巻線
３１ｐの電圧が低下すると、ベース巻線３１ｂの電圧も
低下し、さらにトランジスタ３２のコレクタ、エミッタ
間電圧が増加する。この変化が正帰還されてトランジス
タ３２は急速にオフする。

【００２６】そしてトランジスタ３２がオンからオフし
た瞬間は、例えば磁界の方向がトランス３１の１次巻線
３１ｐの巻き始めから巻き終りの方向に向って流れてい
た場合、２次巻線３１ｓの磁界も巻き始めから巻き終り
の方向に向って流れ、ダイオード３５が導通し、トラン
ス３１に蓄積されていたエネルギーがすべて放出される
。そしてエネルギーがすべて放出されるとダイオード３
５の電流はゼロとなり、ダイオード３５はオフする。 そしてこの瞬間にトランジスタ３２は起動抵抗３４によ
り再度オンし同様の動作を繰り返す。こうして各直流−
直流コンバータ２４１　〜２４ｎ　は発振を継続する。

【００２７】こうして各直流−直流コンバータ２４１　
〜２４ｎ　から負荷２５に電力が供給される。そして各
直流−直流コンバータ２４１　〜２４ｎ　はその出力端
子が並列に接続されているので、負荷２５に対して電圧
が低く電流容量が大きい電力を供給できる。

【００２８】各直流−直流コンバータ２４１　〜２４ｎ
　から負荷２５に供給される電圧が上昇すると、増幅器
４３の出力レベルが高くなりフォトカプラ４９の発光ダ
イオード４９Ｄに流れる電流が増加する。これによりホ
トトランジスタ４９Ｔに流れる電流も増加する。

【００２９】この結果トランジスタ５３のコレクタ電流
が増加し、トランジスタ３２のベース電流が減少する。 これによりトランジスタ３２のオン時間が短くなりトラ
ンス３１の２次巻線３１ｓに発生する電圧が低下する。 こうして各直流−直流コンバータ２４１　〜２４ｎ　か
ら負荷２５に供給される電圧が下げられ出力電圧の安定
化が図られる。このようにフィードバック回路２６の動
作により安定化した電力を出力できることになる。

【００３０】なお、前記実施例ではフィードバック回路
により出力電圧を検出してその出力電圧の安定化を図る
ものについて述べたが必ずしもこれに限定されるもので
はなく、出力電流を検出してその出力電流の安定化を図
るものであってもよい。この場合は増幅器４３の非反転
入力端子（＋）　への入力を出力電流をモニタして得ら
れる電圧にすればよい。

【００３１】また、前記実施例では各直流−直流コンバ
ータの出力端子を並列接続したものについて述べたが必
ずしもこれに限定されるものではなく、各直流−直流コ
ンバータの出力端子を直列接続したものや並列接続と直
列接続とを組合わせたものであってもよい。

【００３２】また、前記実施例においては交流を全波整
流しかつ平滑した電源を使用したが必ずしもこれに限定
されるものではなく、交流を全波整流したのみの電源で
あってもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、安
定化した電力を出力でき、しかも使用する回路部品の耐
圧を小さくできて装置全体を小型薄型化及び軽量化でき
る電力変換装置を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すブロック図。

【図２】同実施例の直流−直流コンバータの回路図。

【図３】同実施例の直流−直流コンバータ及びフィード
バック回路の回路図。

【図４】従来例を示す回路図。

【符号の説明】

２１…交流電源、２２…全波整流用ダイオードブリッジ
回路、２３…平滑コンデンサ、２４１　〜２４ｎ　…直
流−直流コンバータ、２６…フィードバック回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　直流電源又は脈流電源に、入力側と出
   力側が電気的に絶縁された複数の直流−直流コンバータ
   の入力端子を互いに直列に接続してなる直列回路を接続
   し、前記各直流−直流コンバータの出力端子を互いに並
   列、直列又は並列と直列の組合わせ接続して電力出力部
   とし、この電力出力部から出力される電圧又は電流を検
   出して前記各直流−直流コンバータの少なくとも一部の
   発振を制御するフィードバック回路を設け、前記フィー
   ドバック回路は前記電力出力部から出力される電圧又は
   電流が定電圧又は定電流となるように直流−直流コンバ
   ータの発振を制御することを特徴とする電力変換装置。