JPH0578275B2 - - Google Patents

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JPH0578275B2
JPH0578275B2 JP61088511A JP8851186A JPH0578275B2 JP H0578275 B2 JPH0578275 B2 JP H0578275B2 JP 61088511 A JP61088511 A JP 61088511A JP 8851186 A JP8851186 A JP 8851186A JP H0578275 B2 JPH0578275 B2 JP H0578275B2
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JP
Japan
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output
circuit
control circuit
switching element
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JP61088511A
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JPS62244274A (ja
Inventor
Yukio Nemoto
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPH0578275B2 publication Critical patent/JPH0578275B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0083Converters characterised by their input or output configuration
    • H02M1/009Converters characterised by their input or output configuration having two or more independently controlled outputs

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  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、多出力のスイツチングレギユレータ
方式の電源装置に関するものである。
従来の技術 近年、液晶ポケツトテレビ等、多出力の直流安
定化電源が必要な機器が増え、しかも戸外での使
用および電池動作寿命の点から、その電源装置の
小形化、高効率化のための開発が重要視されてき
た。
以下、図面を参照しながら、従来の電源装置の
一例について説明する。
第2図は従来例の電源装置の回路図を示すもの
である。
同図において、1は直流電源が入力される端
子、2a,3a,4aは出力電圧の変化を検出す
る抵抗、5は誤差増幅器、6は基準電圧源、7は
発振回路、8はPWM比較器、9は保護回路、1
0はANDゲート、11は制御出力トランジスタ、
12,13はプリドライブトランジスタ、14は
スイツチングトランジスタ、15aはスナバー用
コンデンサ、16aはトランス、17〜21は整
流ダイオード、22〜26はコンデンサであり、
27aは制御回路、28aはフライバツク・コン
バータ型出力回路である。
以上のように構成された電源装置について、以
下その動作について簡単に説明する。
まず、入力端子1に直流電源が印加されると、
基準電圧源6が立上がり、制御回路27aの破線
内全体がスタートする。発振回路7の三角波発振
出力がPWM比較器8に加えられパルス幅変調さ
れて、制御出力トランジスタ11のベースに加え
られる。このトランジスタ11がオン状態のと
き、トランジスタ12はオン、トランジスタ13
はカツトオフとなり、トランジスタ14はオン状
態となる。また、トランジスタ11がカツトオフ
状態のとき、トランジスタ12はカツトオフ、ト
ランジスタ13はオンとなり、トランジスタ14
はカツトオフ状態となる。
このようにしてトランス16aの1次巻線に接
続されたトランジスタ14がスイツチング動作を
繰り返すと、トランス16aの2次巻線の各中間
タツプには、それぞれ巻数比に応じた振動電圧が
発生する。
この振動電圧を整流ダイオード17〜21およ
びコンデンサ22〜26からなる各整流回路で平
滑し、多出力の直流電圧、図の例では、+28V、+
14V、+10V、+5V、−7Vを得る。
これら出力のうち、最も安定化したい+5Vの
出力電圧の変化を抵抗2a〜4aにより検出し、
誤差増幅器5において基準電圧と比較し、変化分
に応じた出力をPWM比較器8の入力の一端に加
える。PWM比較器8の入力の他端には発振回路
7の三角波発振出力が加えられて、パルス幅変調
された出力が得られる。
また保護回路9は、低入力時の誤動作防止およ
び出力短絡時の過電流防止のために出力をカツト
オフさせる保護回路であり、誤差増幅器5の出力
を検出し、異常時に保護回路9の出力を零にする
ことにより、ANDゲート10の出力も零になり、
トランジスタ11、およびトランジスタ14がカ
ツトオフになり、出力回路全体の動作を停止させ
るものである。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記のような構成では、装置の
小形化を図る場合、トランス16aの小形化がど
うしても必要となるが、小形化の際、まず第1に
巻線を細くすることによる銅損の増加やコア損の
増加、結合率の低下等により変換効率は大きく低
下し、小形化の主な目的であるアウトドアユース
機器の電池動作寿命を短くしてしまう。
第2に必要な全出力を得る2次巻線を巻ききれ
なくなりある出力を削除して、別にAVR回路等
を設ける必要が発生することもある。
第3図は一般的なAVR回路の一例を示すもの
である。同図において、1は直流電源が入力され
る端子、52は起動用の抵抗、56はツエナーダ
イオードである。回路動作の詳しい説明は省略す
るが、入力端子1に印加される入力電圧と+5V
の出力電圧の差に負荷電流を掛けたパワーがトラ
ンジスタ53で消費され、その分が全てロスとな
るとともにトランジスタ53には大きな放熱板が
必要となる。
上述したように、装置の小形化において2つの
大きな問題点を有していた。
本発明は上記問題点に鑑み、小形、高効率で、
しかも高信頼性の電源装置を提供するものであ
る。
問題点を解決するための手段 上記問題を解決するために本発明の電源装置
は、直流電源が入力される第1のスイツチング素
子と、前記第1のスイツチング素子の出力が1次
巻線に入力されかつ2次巻線に巻数比に応じた複
数の振動電圧を得るための中間タツプを設けたト
ランスと、前記トランスの2次巻線の各々の中間
タツプの出力を整流する複数の整流素子と、前記
整流素子のうちのいずれかの出力電圧変化を検出
しその出力電圧が安定するように第1のスイツチ
ング素子を駆動する第1の制御回路と、前記直流
電流が入力される第2のスイツチング素子と、前
記第2のスイツチング素子の出力が入力されるチ
ヨークコイルによりなるチヨツパ型出力回路と、
前記チヨツパ型出力回路のチヨークコイルの出力
電圧変化を検出しその出力電圧が安定するように
第2のスイツチング素子を駆動する第2の制御回
路と、前記第1の制御回路と前記第2の制御回路
とに共通に接続されるとともに低入力時に前記第
1の制御回路と前記第2の制御回路との誤動作防
止および出力短絡を防止する保護回路とを備える
ことで安定した複数の出力電圧を得るとともに複
数の出力電圧のうち負荷の重い出力電圧を前記チ
ヨツパ型出力回路により供給する構成としたもの
である。
作 用 本発明は、上記した構成によつて、負荷の最も
重い出力をチヨツパ型出力回路に置き換えること
により、その高効率化を図り、負荷の軽くなつた
フライバツク・コンバータ型出力回路は、トラン
スの小形化、スイツチングトランジスタ14の小
形化が図れるとともに、トランジスタ12のエミ
ツタ電流の削減、スイツチングノイズ低減用(ス
ナバー用)コンデンサ15の低容量化による高効
率化によつて、小形化に伴なう効率の低下を抑え
ることができ、装置全体として小形でしかも従来
よりも変換効率を高められる。
しかも2組の制御回路と、共通に作用する保護
回路により、出力の安定化と信頼性の向上が図れ
る。
実施例 以下本発明の一実施例の電源装置について、図
面を参照しながら説明する。
第1図は本発明の一実施例における電源装置の
回路を示すものである。
同図において、1は直流電源が入力される端
子、2b,3b,4bおよび31,32,33は
出力電圧変化を検出する抵抗、5,34は誤差増
幅器、6は基準電圧源、7は発振回路、8,35
はPWM比較器、9は保護回路、10,36は
ANDゲート、11,37は制御出力トランジス
タ、12,13はプリドライブトランジスタ、1
4,38はスイツチングトランジスタ、15b,
39はスナバー用コンデンサ、16bはトラン
ス、17〜19,21は整流ダイオード、20は
キヤツチダイオード、22〜26はコンデンサ、
27bは制御回路、28bはフライバツク・コン
バータ型出力回路、29bはチヨツパ型出力回
路、41は第1の制御回路、42は第2の制御回
路、40はチヨークコイルである。
すなわち、直流電源が入力される第1のスイツ
チング素子であるスイツチングトランジスタ14
と、このスイツチングトランジスタ14により矩
形波とされた直流電圧が1次巻線に入力されかつ
2次巻線に巻数比に応じた複数の振動電圧を得る
ための中間タツプを設けたトランス16bと、こ
のトランス16bの2次巻線の各々の中間タツプ
の出力を整流する複数の整流素子17〜21によ
りなるフライバツク・コンバータ型出力回路28
bと、このフライバツク・コンバータ型出力回路
28bの複数ある整流素子のうち整流素子19の
出力電圧変化を検出しその出力電圧が安定するよ
うにスイツチングトランジスタ14を駆動する第
1の制御回路41と、前記直流電源が入力される
第2のスイツチング素子であるスイツチングトラ
ンジスタ38と、このスイツチングトランジスタ
38の出力が入力されるチヨークコイル40によ
りなるチヨツパ型出力回路29bと、このチヨツ
パ型出力回路29bのチヨークコイル40の出力
電圧変化を検出しその出力電圧が安定するように
スイツチングトランジスタ38を駆動する第2の
制御回路42と、前記第1の制御回路41と前記
第2の制御回路42とに共通に接続されるととも
に低入力時に前記第1の制御回路41と前記第2
の制御回路42との誤動作防止および出力短絡を
防止する保護回路とを備えることで安定した複数
の出力電圧を得るとともに複数の出力電圧のうち
負荷の重い出力電圧である+5Vの出力電圧を前
記チヨツパ型出力回路29bにより供給する構成
としている。
以上のように構成された電源装置について、以
下その動作について説明する。
まず、制御回路27bは、誤差増幅器、PWM
比較器、ANDゲート、制御出力トランジスタを
2組持ち、基準電圧源6の出力は各々の誤差増幅
器へ、発振回路7の出力は各々のPWM比較器へ
加えられ、完全な同期動作をしている、また保護
回路9は各々の誤差増幅器の出力を入力し、この
入力のいずれか一方あるいは双方に異常がある場
合に双方の制御出力トランジスタをカツトオフ状
態にするよう出力が双方のANDゲートに加えら
れている。
フライバツク・コンバータ型出力回路28b
は、第2図の28aから+5V出力を削除し、ト
ランス16bの小形化スナバー用コンデンサ15
bの小容量化等を行なつた以外は同じであり、そ
の動作説明は省略する。
チヨツパ型出力回路29bは、降圧チヨツパの
基本回路であり、トランジスタ38がオン状態の
とき、入力からチヨークコイル40を通つて出力
に電流が流れ、トランジスタ38がカツトオフ状
態になるとチヨークコイル40には電流を流し続
けようとする起電力が生じ、電流はキヤツチダイ
オード20からチヨークコイル40を通つて流れ
続ける。
その他の動作については第2図における説明で
述べた通りである。
ここで装置全体の変換効率は、フライバツク・
コンバータ型出力回路28bの効率とチヨツパ型
出力回路29bの効率にそれぞれ負荷の電力配分
を掛けた和で近似できる。
特に降圧チヨツパは、フライバツク・コンバー
タ型出力回路28bの効率が一般に65%から75%
程度であるのに対し、チヨツパ型出力回路29b
の効率は85%以上が確実に得られるため、その占
める割合が大きいほど装置全体の高効率化に貢献
する。また、負荷が軽減されたフライバツク・コ
ンバータ型出力回路は、その軽減された分だけ、
スイツチングノイズ低減用(スナバー用)コンデ
ンサを小容量化できるとともに、トランジスタ1
2のエミツタ電流も削減でき、これらのロス分を
抑えられ、効率の低下を少なくできる。
出力電圧のばらつきや温度変化についても制御
回路を2組にしたことおよびフライバツク・コン
バータ型出力回路28bの出力変位検出点を+
5Vから+10Vに上げられたことにより改善され
る。
また、降圧チヨツパにより装置のカツトオフ電
圧が決まるため、蓄電池使用時には、過放電防止
にもなる。
さらに制御回路27bは、近年、この破線内の
機能を1チツプに納めたコントロールICが容易
に得られるため実装上の不都合はあまりないとい
える。
以上のように、本実施例によれば、多出力のフ
ライバツク・コンバータ型出力回路と、チヨツパ
型出力回路とこれらを制御する2組の制御回路
と、共通に作用する保護回路とを備え、かつ複数
の出力電圧のうち負荷の重い出力電圧をチヨツパ
型出力回路により得る構成としたことにより、装
置の小形・高効率化と出力の安定化、信頼性の向
上が図れる。なお、本実施例ではチヨツパ型出力
回路29bを降圧チヨツパ型で説明したが、入力
端子1に印加される直流電源電圧よりも負荷の重
い出力電圧の方が高い場合には昇圧チヨツパ型で
構成することにより同様の効果を得ることができ
る。
発明の効果 以上のように、本発明によれば、多出力のフラ
イバツク・コンバータ型出力回路と、チヨツパ型
出力回路と、これらを制御する2組の制御回路
と、この制御回路に共通に作用する保護回路とを
備え、かつ複数の出力電圧のうち負荷の重い出力
電圧をチヨツパ型出力回路により得るように構成
したことにより、装置の小形化を図ることがで
き、しかも高効率化、出力の安定化、信頼性の向
上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例における電源装置の
回路図、第2図は従来例の電源装置の回路図、第
3図は一般的なAVR回路の一例を示す回路図で
ある。 1……直流電圧入力端子、9……保護回路、1
6a,16b……トランス、27a,27b……
制御回路、28a,28b……フライバツク・コ
ンバータ型出力回路、29b……チヨツパ型出力
回路、40……チヨークコイル、56……ツエナ
ーダイオード。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 直流電源が入力される第1のスイツチング素
    子と、前記第1のスイツチング素子の出力が1次
    巻線に入力されかつ2次巻線に巻数比に応じた複
    数の振動電圧を得るための中間タツプを設けたト
    ランスと、前記トランスの2次巻線の各々の中間
    タツプの出力を整流する複数の整流素子と、前記
    整流素子のうちのいずれかの出力電圧変化を検出
    しその出力電圧が安定するように第1のスイツチ
    ング素子を駆動する第1の制御回路と、前記直流
    電源が入力される第2のスイツチング素子と、前
    記第2のスイツチング素子の出力が入力されるチ
    ヨークコイルによりなるチヨツパ型出力回路と、
    前記チヨツパ型出力回路のチヨークコイルの出力
    電圧変化を検出しその出力電圧が安定するように
    第2のスイツチング素子を駆動する第2の制御回
    路と、前記第1の制御回路と前記第2の制御回路
    とに共通に接続されるとともに低入力時に前記第
    1の制御回路と前記第2の制御回路との誤動作防
    止および出力短絡を防止する保護回路とを備える
    ことで安定した複数の出力電圧を得るとともに複
    数の出力電圧のうち負荷の重い出力電圧を前記チ
    ヨツパ型出力回路により供給する構成とした電源
    装置。
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