JPH05168236A - フォワードコンバータ - Google Patents

フォワードコンバータ

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Publication number
JPH05168236A
JPH05168236A JP33044691A JP33044691A JPH05168236A JP H05168236 A JPH05168236 A JP H05168236A JP 33044691 A JP33044691 A JP 33044691A JP 33044691 A JP33044691 A JP 33044691A JP H05168236 A JPH05168236 A JP H05168236A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
winding
voltage
output
control circuit
transformer
Prior art date
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Pending
Application number
JP33044691A
Other languages
English (en)
Inventor
Mitsuru Yokozawa
満 横澤
Yoshizo Onodera
佳三 小野寺
Kojiro Yamada
宏二郎 山田
Takaaki Tauchi
孝明 田内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Tokin Corp
Original Assignee
NEC Corp
Tokin Corp
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Publication date
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Publication of JPH05168236A publication Critical patent/JPH05168236A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 非制御出力を有するフォワードコンバータの
回路の簡素化を計り、もって、フォワードコンバータを
小形化する。 【構成】 トランス11と、トランスの第1の巻線12
に直列に接続されるスイッチ素子14と、該スイッチ素
子のオン/オフ時比率を制御する制御回路156と、ト
ランスの第2の巻線15に接続される第1の整流平滑回
路とを有し、第2の巻線15に発生する誘起電力から第
1の直流電圧出力を得るフォワードコンバータにおい
て、トランス11は第3及び第4の巻線16、17を有
し、第3の巻線16は実質的に第2の巻線15と逆巻に
なるようにその一端がダイオード161を介して整流平
滑回路のコンデンサ154の一端に接続され、他端が該
コンデンサ154の他端に接続され、第4の巻線17に
は第2の整流平滑回路171、172が接続され、第4
の巻線17に発生する誘起電力から第2の直流電圧出力
を得るようにしたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、フォワードコンバータ
に関し、特に非制御出力電圧の安定化方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】フォワードコンバータは、トランスの1
次巻線に直列に接続された電源をスイッチによってオン
/オフし、2次巻線に発生する誘起電圧をダイオード、
チョークコイル、及びコンデンサからなる整流平滑回路
で整流して直流電圧出力を得る装置である。この様なフ
ォワードコンバータでは、得られた直流電圧出力をスイ
ッチを制御する制御回路にフィードバックして、直流電
圧出力の安定化を計っている。
【0003】一般に、フォワードコンバータで多出力を
得る場合、即ち、トランスに2次巻線として複数の巻線
が設けられ、それぞれの巻線から直流電圧出力が取り出
される場合、いずれか一つの直流電圧出力が制御回路に
フィードバックされ、他の直流電圧出力は、マグアンプ
方式、チョッパー方式、及びドロッパー方式などの方法
によって安定化が行われている。
【0004】また、1次制御ICを用いて直流電圧出力
を安定化させる方法が知られており、この様な絶縁形フ
ォワードコンバータでは、制御ICを駆動する補助電源
を非制御出力から得ることが一般的である。
【0005】従来の多出力形フォワードコンバータを図
4に示す。トランス41の第1の巻線(一次巻線)42
には電源43と主スイッチ(半導体スイッチ素子)44
とが直列に接続されている。また、トランス41には第
2乃至第5の巻線(二次巻線)45、46、47、及び
48が設けられ、それぞれに整流素子(ダイオード)4
01、平滑用チョークコイル402、コンデンサー40
3からなる整流平滑回路が接続されて、複数の直流電圧
出力を得ている。ここで、第2乃至第4の巻線から得ら
れた直流電圧出力は非制御出力電圧であり、第5の巻線
から得られた直流電圧出力は制御出力電圧である。
【0006】第2の巻線には、マグアンプ式安定化回路
として可飽和リアクトル404、ダイオード405、電
圧検出用抵抗406、及び制御回路407が接続されて
いる。第3の2次巻線には、チョッパー式安定化回路と
して、チョッパ用スイッチ素子408、ダイオード40
9、チョークコイル410、コンデンサ411、電圧検
出用抵抗406、及び制御回路412が接続されてい
る。第4の巻線には、ドロッパー式安定化回路として、
ドロッパー可変抵抗素子413、コンデンサ414、電
圧検出用抵抗406、及び制御回路415が接続されて
いる。また、第5の巻線には電圧検出用抵抗406と制
御回路416とが接続されている。
【0007】次に、従来の絶縁形単出力フォワードコン
バータを図5に示す。ここで、4図と同一のものには同
一番号を付しその説明を省略する。従来の絶縁形単出力
フォワードコンバータは、一次側に第1、第2の巻線4
2及び51を有しており、巻線51には整流用ダイオー
ド52及びコンデンサ53が接続され、制御回路54に
補助電源として接続されている。また、制御回路54に
は、前記補助電源以外に電源43が抵抗55を介して接
続されている。さらに、直流電圧出力を制御回路54に
フィードバックするためにフォトカプラ56が接続され
ている。さらにまた、巻線42にはフライバックエネル
ギーを吸収するために、抵抗、コンデンサ、及びダイオ
ードからなるスナバー回路56が接続されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来の多出力形フォワ
ードコンバータの非制御出力を安定化させるマグアンプ
方式、チョッパー方式、及びドロッパー方式は、それぞ
れ制御回路を必要とし、高価でかつ大きなスペースを必
要とするという問題点がある。また、加えてドロッパー
式は発熱が大きいという問題点がある。
【0009】また、従来の絶縁形単出力フォワードコン
バータは、1次側と2次側とを絶縁する必要があり、フ
ォトカプラ等を必要とするなど、回路の複雑化を招くと
いう問題点がある。
【0010】本発明は、非制御出力を有するフォワード
コンバータの回路の簡素化を計り、もって、フォワード
コンバータを小形化することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、トラン
スと、該トランスの第1の巻線に直列に接続されるスイ
ッチ素子と、該スイッチ素子のオン/オフ時比率を制御
する制御回路と、トランスの第2の巻線に接続される第
1の整流平滑回路とを有し、前記スイッチ素子をオン/
オフさせて前記第1の巻線に供給される電圧を断続さ
せ、前記第2の巻線に発生する誘起電力から第1の直流
電圧出力を得るフォワードコンバータにおいて、前記ト
ランスは第3及び第4の巻線を有し、前記第3の巻線は
実質的に前記第2の巻線と逆巻になるようにその一端が
ダイオードを介して前記整流平滑回路のコンデンサの一
端に接続され、他端が該コンデンサの他端に接続され、
前記第4の巻線には実質的に前記第2の巻線と逆巻にな
るように第2の整流平滑回路が接続され、該第4の巻線
に発生する誘起電力から第2の直流電圧出力を得るよう
にしたことを特徴とするフォワードコンバータが得られ
る。
【0012】また、本発明によれば、前記第2の直流電
圧出力を前記制御回路に入力し、該制御回路が前記第2
の直流電圧に基づいて前記スイッチ素子のオン/オフ時
比率を制御するようにしたことを特徴とするフォワード
コンバータが得られる。
【0013】さらに、本発明によれば、前記第2の直流
電圧出力を前記制御回路の補助電源として接続したフォ
ワードコンバータが得られる。
【0014】
【実施例】以下に図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図1に本発明の第1の実施例を示す。トランス1
1の第1の巻線12には電源13と主スイッチ(半導体
スイッチ素子)14とが直列に接続されている。また、
トランス11には第2乃至第4の巻線15、16、及び
17が設けられている。第2の巻線15には、整流素子
(ダイオード)151及び152、平滑用チョークコイ
ル153、コンデンサー154からなる整流平滑回路が
接続され、さらに、第3の巻線がダイオード161を介
してコンデンサ154の両端に接続されている。
【0015】ここで、第2の巻線15には主スイッチ1
4がオンしたときに電流が流れるようにダイオード15
1が接続されており、第3の巻線16は主スイッチがオ
フしたときに発生するフライバックエネルギーを平滑用
コンデンサ154に供給する方向に接続されている。こ
れにより、出力端子157には、主スイッチ14がオン
したときに第2の巻線15で発生したエネルギーが供給
され、主スイッチ14がオフしたときに第3の巻線16
で発生したエネルギー及びチョークコイル153とコン
デンサ154とに蓄積されたエネルギーが供給される。
【0016】この様にして出力端子157に供給される
第1の直流電圧出力は、抵抗155を介して検出され、
制御回路156に入力される。制御回路156は、検出
された直流電圧に基づいて主スイッチ14のオン/オフ
時比率を制御する。
【0017】また、第4の巻線にはダイオード171と
コンデンサ172とが主スイッチ14がオフしたときに
発生するフライバックエネルギーを取り出す方向に接続
され、第2の直流電圧出力が出力端子173に出力され
る。
【0018】上記構成により、第2の直流電圧出力が安
定化されていることを説明する。巻線16と巻線17の
巻数比を1:nとし、ダイオード161及び171の順
方向電圧をVF 、出力端子157の電圧をxv とする。
ここで、電圧xv は制御回路156によって、常に一定
になるように制御されている。
【0019】主スイッチ14がオフすると、トランス1
1に蓄積されたフライバックエネルギーは巻線16及び
17から放出される。このとき巻線16に発生するフラ
イバック電圧は出力電圧xv と順方向電圧VF との和
(xv +VF )にてクランプされる。また、巻線17に
発生するフライバック電圧はn×(xv +VF )にてク
ランプされ、出力端子173に出力される電圧は、n×
(xv +VF )−VF となる。ここで、出力電圧xv
一定に制御されており、VF は一定とみなすことができ
るので、この出力端子173に出力される電圧(第2の
直流電圧出力)は一定とみなせる。即ち、第2の直流電
圧出力は安定化されている。
【0020】図2に本発明の第2の実施例を示す。第2
の実施例では、出力端子173側で出力電圧を検出し、
主スイッチ14を制御するようにした点が第1の実施例
と異なる。本実施例において、巻線16と巻線17の巻
数比を1:nとし、ダイオード161及び171の順方
向電圧をVF 、出力端子173の電圧をxv とすると、
巻線16に発生するフライバック電圧は(xv +VF
/nであり、出力端子157に出力される電圧は(xv
+VF )/n−VF である。この様に、本実施例におい
ても第1の実施例と同様に非制御出力の安定性が良い。
【0021】なお、取り出そうとするフライバックエネ
ルギーが大きくなるほどトランスの大型化を招くので、
第1の実施例、第2の実施例共に、出力端子157は大
電力出力用、出力端子173は小電力用出力用に用いる
ことが好ましい。
【0022】図3に本発明の第3の実施例をしめす。本
実施例は絶縁型単出力フォワードコンバータである。こ
こで、図1と同一のものには同一番号を付してある。制
御回路31は1次制御ICであり、初期状態からの駆動
のために抵抗32を介して電源13が接続されている。
また、巻線17で発生したフライバックエネルギーを補
助電源として使用するために、ダイオード33及びコン
デンサ34が接続されている。
【0023】第4の巻線17で発生したフライバックエ
ネルギーは、ダイオード171及びコンデンサ172で
整流平滑され、抵抗155を介して制御装置31に入力
される。制御装置はこのフライバックエネルギーに基づ
いて主スイッチ14を制御する。この構成により2次側
出力電圧、即ち、出力端子157の出力電圧を安定化が
できることは、第1及び第2の実施例の説明から理解で
きるであろう。なお、発明者らが図3に示す構成の+1
5V単出力スイッチングレギュレータを作成し、実験し
たところ、2次側に流れる電流が0.1A〜1.2Aの
範囲において±0.3%の高い電圧制度が得られた。
【0024】本実施例では、1次側と2次側とが電気的
に分離されているので、従来のようにフォトカプラを必
要とせず制御回路の簡素化を実現できる。また、フライ
バック電圧を出力電圧でクランプするので、スナバー回
路が不要である。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、2つの巻線でそれぞれ
取り出したフライバックエネルギーの一方を制御回路に
フィードバックして、他方のフライバックエネルギーを
安定化させるようにしたことで、多出力フォワードコン
バータでは多段の制御回路の削除ができ、絶縁型単出力
フォワードコンバータ制御回路の簡素化を実現でき、フ
ォワードコンバータの小型化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の回路図である。
【図2】本発明の第2の実施例の回路図である。
【図3】本発明の第3の実施例の回路図である。
【図4】従来の多出力フォワードコンバータの回路図で
ある。
【図5】従来の絶縁型単出力フォワードコンバータの回
路図である。
【符号の説明】
11 トランス 12 第1の巻線 13 電源 14 主スイッチ 15 第2の巻線 16 第3の巻線 17 第4の巻線 151、152 ダイオード 153 平滑用チョークコイル 154 コンデンサー 161 ダイオード 157 出力端子 171 ダイオード 172 コンデンサ 173 出力端子 31 制御回路 32 抵抗 33 ダイオード 34 コンデンサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 宏二郎 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 田内 孝明 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トランスと、該トランスの第1の巻線に
    直列に接続されるスイッチ素子と、該スイッチ素子のオ
    ン/オフ時比率を制御する制御回路と、トランスの第2
    の巻線に接続される第1の整流平滑回路とを有し、前記
    スイッチ素子をオン/オフさせて前記第1の巻線に供給
    される電圧を断続させ、前記第2の巻線に発生する誘起
    電力から第1の直流電圧出力を得るフォワードコンバー
    タにおいて、前記トランスは第3及び第4の巻線を有
    し、前記第3の巻線は実質的に前記第2の巻線と逆巻に
    なるようにその一端がダイオードを介して前記整流平滑
    回路のコンデンサの一端に接続され、他端が該コンデン
    サの他端に接続され、前記第4の巻線には実質的に前記
    第2の巻線と逆巻になるように第2の整流平滑回路が接
    続され、該第4の巻線に発生する誘起電力から第2の直
    流電圧出力を得るようにしたことを特徴とするフォワー
    ドコンバータ。
  2. 【請求項2】 前記第2の直流電圧出力を前記制御回路
    に入力し、該制御回路が前記第2の直流電圧に基づいて
    前記スイッチ素子のオン/オフ時比率を制御するように
    したことを特徴とするフォワードコンバータ。
  3. 【請求項3】 前記第2の直流電圧出力を前記制御回路
    の補助電源として該制御回路に接続したことを特徴とす
    る請求項1または請求項2のフォワードコンバータ。
JP33044691A 1991-12-13 1991-12-13 フォワードコンバータ Pending JPH05168236A (ja)

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JP33044691A JPH05168236A (ja) 1991-12-13 1991-12-13 フォワードコンバータ

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011120362A (ja) * 2009-12-02 2011-06-16 Tdk Corp 電圧検出回路およびスイッチング電源装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011120362A (ja) * 2009-12-02 2011-06-16 Tdk Corp 電圧検出回路およびスイッチング電源装置

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Date Code Title Description
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Effective date: 20001115