JPH0586145B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ 産業上の利用分野 本発明は、概して言えば、電力供給装置、より
詳細に言えば、外部周波数に同期する電力供給装
置に関する。

Ｂ 従来の技術及びその問題点 種々の型の負荷に対して、エネルギ源として電
力供給装置（以下、パワー・サプライと言う）を
使用することは、公知である。通常、パワー・サ
プライは、構造（topology）か、または動作の
周波数に基いて分類されている。種々のパワー・
サプライの中で、フライバツク発振器型、即ちブ
ロツキング発振器型のパワー・サプライは、低電
力のものに広く使われている。この型のパワー・
サプライは、構造が簡単なこと、使用部品が少な
くて済むこと、単相の供給源から電圧調整された
複数の出力が得られること、高い変換効率を持つ
ていることのために、広く使われている。

代表的なフライバツク型のパワー・サプライ
は、通常、電力供給用変圧器、即ちパワー・トラ
ンスフオーマ（以下、パワー・トランスという）
の磁界中にエネルギを貯蔵した後、この貯蔵した
エネルギを負荷に転送するスイツチング・レギユ
レータである。通常、最初の直流電圧は、パワ
ー・トランスによつて、１以上の他の直流出力電
圧に変換される。貯蔵されるエネルギの量と、１
サイクル当りのダンプ（制動）の大きさとを変化
することによつて、出力の電力量を制御し、且つ
調整することが出来る。エネルギの変化は、パワ
ー・トランスの一次巻線と直列に接続された高電
力型スイツチング・トランジスタによつて達成さ
れる。このトランジスタの「オン時間」及び「オ
フ時間」は、パワー・トランスを介して結合され
るエネルギの量を制御する。従つて、パワー・ト
ランジスタがオフであれば、電流が１個又は、そ
れ以上の二次巻線に流れ、そしてエネルギが、他
のサイクルを開始する前に負荷側に送り出され
る。パワー・トランジスタがオンであれば、パワ
ー・トランスの一次巻線を流れる電流は、トラン
スの中に貯えられる。

ブロツキング発振器型パワーサプライの構造
が、魅力的であつたとしても、このパワーサプラ
イは可変周波数で動作する。ブロツキング発振器
型パワー・サプライの動作周波数を外部周波数と
同期することを必要とする幾つかの装置がある。
同期させるということは、パワー・サプライの動
作周波数と、駆動する装置（負荷）の周波数との
間に干渉が生ずる場合には、特に重要である。コ
ンピユータ型の負荷及びCRT（陰極線管）デイス
プレーは、通常、そのような干渉に敏感である。
CRTデイスプレーに対して、通常、その干渉は
画質に影響を与える。

切換え型のパワーサプライの周波数を調節する
試みの１つの例が、1987年４月のIBMテクニカ
ル・デイスクロージヤ・ブレテン29巻11号の4989
頁に開示されている。この文献によると、パルス
幅変調（PWM）で制御されるスイツチ・モード
のパワーサプライが、CRTデイスプレーの水平
走査速度の半分の速度で動作するように同期され
ている。この方法は、問題解決への正しい方向付
けを持つているとしても、このパワーサプライ
は、非リセツト式のフライバツク・スイツチ装置
として動作している。この型のスイツチ装置は、
高いエネルギ消費の雑音等を含んで動作上の問題
を持つている。

スイツチ型のパワーサプライの動作周波数を調
節するための他の型の回路または技術は、米国特
許第4326244号、同4323961号及び同4525674号に
開示されている。

従つて、本発明の目的は、CRTデイスプレー
装置に干渉を生じないパワー・サプライを提供す
ることにある。

本発明の他の目的は、完全にリセツトするフラ
イバツク変換器として、自由走行モードでも、ま
たは同期モードの何れでも動作するパワー・サプ
ライを提供することにある。

Ｃ 問題点を解決するための手段 本発明のパワー・サプライは、ブロツキング発
振器として始動し、そして、同期信号を印加する
ことにより、パワー・サプライが、完全リセツト
固定周波数フライバツク・コンバータとして動作
するように強制されるまで、自由走行動作を行
う。固定周波数モードにおいて、ブロツキング発
振器制御回路は、主スイツチング・トランジスタ
の「オン時間」を決める。然しながら、「オン時
間」及び「再始動時間」は、同期回路装置で制御
される。

同期回路装置は、休止保持回路装置、再始動回
路装置及び同期パルス発生回路装置を含んでい
る。「休止保持」回路装置は、主スイツチング・
トランジスタのベースに接続される。休止保持回
路装置が付勢されると、それはスイツチング・ト
ランジスタの休止期間を延長するので、同期パル
スが受け取られるまで、新しいサイクルは開始し
ない。これは、パワー・サプライを完全リセツト
固定周波数モードで動作させることになる。

また、再始動回路装置は、主スイツチング・ト
ランジスタのベースに接続されている。再始動回
路は、新しいサイクルを開始するために、主スイ
ツチング・トランジスタにベース電流を与える。
休止保持回路が付勢されている間、主スイツチン
グ・トランジスタのベースから電流を転換して、
主スイツチング・トランジスタが導通するのを阻
止する。同期パルスが休止保持回路を滅勢する
と、主スイツチング・トランジスタはオンにされ
る。主スイツチング・トランジスタは、ブロツキ
ング発振器制御回路によつてオフにされるまで、
オンに留まる。

同期パルス発生回路装置は、パワー・サプライ
を同期するのに用いるパルスを与える。水平走査
型デイスプレー装置の水平駆動段は、同期パルス
の列を発生し、そのパルスは増幅され、そして休
止保持回路装置及び再始動回路装置を駆動する。

パルス列が失われると、パワー・サプライは、
自由走行のブロツキング発振器モードの動作に復
帰する。

Ｄ 実施例 第１図は本発明に従つたブロツキング発振器、
及び同期回路装置の模式的回路図を示している。
本発明のパワーサプライは、ブロツキング発振器
１０及び同期回路手段１２を含んでいる。パワー
サプライがオンに転じたとき、ブロツキング発振
器は自由走行を含み複数の周波数モードで動作す
る。同期回路手段１２は、外部同期信号を受取
る。同期回路手段は、外部同期信号の周波数でブ
ロツキング発振器を動作させる。同期信号が停止
される（即ち、喪失される）と、ブロツキング発
振器はその自由走行モードに復帰する。

ブロツキング発振器１０は、一次巻線及び二次
巻線を有するパワー・トランスを含む。夫々の巻
線のドツトは、巻線を流れる電流の方向を示す。
一次巻線は、供給電圧Ｖに接続されている一方の
端部と、主スイツチング・トランジスタＱ１のコ
レクタに接続されている他方の端部とを有してい
る。主スイツチング・トランジスタＱ１は、パワ
ー・トランスＴ１中に１サイクル毎に貯えられる
エネルギを制御する。主スイツチング・トランジ
スタＱ１のエミツタは、ダイオードＤ３を介して
基準電位に接続される。主スイツチング・トラン
ジスタＱ１のベースは、サイリスタ、SCR装置
及び制御回路手段１４を介して、パワー・トラン
スの二次側に接続される。制御回路手段１４は、
パワー・トランスの二次側の負荷に跨がる回路状
態を感知する月並なフイードバツク回路であつ
て、或る種の条件が満たされた時、SCR装置、
即ちＱ２をオンにし、そのことは主スイツチン
グ・トランジスタＱ１のベースを基準電位に降下
させ、その結果、Ｑ１をオフに遮断する。また、
駆動巻線を含む駆動手段、抵抗Ｒ２及びコンデン
サＣ１は、主スイツチング・トランジスタＱ１の
ベースに接続されている。抵抗Ｒ１は、主スイツ
チング・トランジスタのベースを供給電圧Ｖに接
続する。ダイオードＤ１は、Ｑ１のベースを基準
電位に接続する。後述するように、制御回路手段
１４及びSCR、Ｑ２は、主スイツチング・トラ
ンジスタＱ１のオン時間を制御するのに反して、
同期回路手段１２（細部は後述する）は、主スイ
ツチング・トランジスタＱ１のオフ時間を制御す
る。特に、同期回路手段１２は、主スイツチン
グ・トランジスタＱ１のオフ時間を引伸ばし、そ
して、或る種の条件が満足された時、主スイツチ
ング・トランジスタを再始動する。一度始動する
と主トランジスタのオンの期間は、制御回路手段
１４及びSCR、Ｑ２によつて再度制御される。

動作について説明すると、供給電圧Ｖは、交流
電源（図示せず）を整流し、そして平滑化するこ
とによつて得られた未調整の直流電圧である。そ
のような整流、平滑回路は、公知なので図面には
示さない。直流電圧は、通常、100ボルト乃至400
ボルトの範囲である。ブロツキング回路１０は、
供給電圧Ｖから充電用コンデンサＣ１へ電流を与
える抵抗Ｒ１によつて始動される。Ｃ１の電圧が
装置Ｑ１のベース／エミツタの閾値に達した時、
電流がＱ１のベースに流れ始め、そして、この装
置はオンに転じる。これが起きた時、供給電圧Ｖ
がＴ１の一次巻線に現われる。変圧器作用によつ
て、駆動巻線に電圧が発生し、そして、その極性
は、Ｑ１のベースに既に流れている電流を強める
ような極性である。

また、二次巻線にも電圧が現われるが、その極
性は、二次巻線の電流を流すことが出来ない極性
である。駆動巻線からの電流が、抵抗Ｒ２によつ
てセツトされる。この電流は、Ｒ１からの始動電
流よりも数倍大きく、そして反対方向にＣ１を充
電する。Ｃ１はＲ２を介して充電されるので、第
１のサイクルの後は、Ｒ１のその上の影響はな
い。数サイクルの後、Ｃ１に跨がる電圧は、図示
した極性と同じ状態に達する。

Ｑ１はオンなのでエネルギは変圧器Ｔ１に貯え
られる。充分なエネルギが貯えられたことを、制
御回路手段１４が決定した時、それは、SCR、
Ｑ２をオンにする。これはＱ１をオフにさせる。
Ｔ１の一次巻線はインダクタとして作用するの
で、それは、電流を連続して流すことに対して反
対する逆極性の電圧を発生する。変圧器の作用に
よつて、駆動巻線の電圧は、常に極性を変化す
る。これは、Ｑ１のベースに逆バイアスをかけ、
且つＱ２をオフに転ずる電流をダイオードＤ１に
流す。これはまた、Ｃ１の元の方向に再充電す
る。第２の整流器Ｄ２は、順方向バイアスにな
り、そして、Ｔ１に貯えられていたエネルギは、
負荷Ｒに転送される。パワー・トランスの出力端
子に任意の負荷を接続することが出来るけれど
も、本発明のこの実施例において、負荷Ｒは、ブ
ロツキング発振器が、同期回路手段１２によつて
同期されている水平走査周波数を有するCRTデ
イスプレー・サブシステムである。この状態は、
Ｔ１中のすべてのエネルギが転送されてしまうま
で続く。次に、新しいサイクルが開始する。動作
周波数は供給電圧Ｖと負荷電流との関数である。
最大の動作周波数は、高い供給電圧と最小の負荷
電流で発生する。同様に、最小の動作周波数は、
低い供給電圧と最大の負荷電流で発生する。

第２図を参照すると、ブロツキング発振器型パ
ワー・サプライの並列の模式的回路図と共に同期
回路手段１２の細部の回路図が示されている。第
２図の回路図に示した第１図の回路部分は、第２
図に示した実施例の動作を理解するに必要な部分
のみを示してある。また、第１図及び第２図で共
通する部分は、同じ参照符号を用いて示してあ
る。

第２図を参照すると、同期回路手段１２は、同
期パルス発生回路装置１３と、信号結合手段ZM
１と、増幅手段１６と、休止保持回路装置１８
と、再始動回路装置２０とを含んでいる。既に説
明したように、同期パルス発生回路手段１４は、
同期パルスの列を発生する。このパルスは、パワ
ー・トランスの二次側で発生され、そして、増幅
手段１６を介して、信号結合手段ZM１を一次側
に結合する。休止保持回路１８は、スイツチン
グ・トランジスタＱ１が、Ｑ２及び関連する制御
回路手段１４（第１図）によつてオフにされた
後、直ちに元のオンに戻るのを禁止する「休止時
間」（deadtime）を発生する。一たび「休止時
間」即ち休止保持期間が完了すると、再始動回路
２０はＱ１を再始動し（即ちＱ１をオンにする）、
そして、Ｑ１のオフ動作は、Ｑ２及び関連制御回
路手段１４によつて制御されることになる。

第２図を再度参照すると、再始動回路装置２０
は、主スイツチング・トランジスタＱ１のベース
と、増幅器Ｑ４のコレクタとの間に接続されてい
る。再始動回路装置２０は、切換装置、即ちスイ
ツチング装置Ｑ５を含み、装置Ｑ５のエミツタ電
極は、主スイツチング・トランジスタＱ１のベー
ス電極に接続され、Ｑ５のベース電極は、抵抗Ｒ
４及びCR２を通つてＱ４のコレクタに接続され
ている。コンデンサＣ２及び抵抗Ｒ５は装置Ｑ５
のベース電流を接地電位に接続する。Ｑ５のコレ
クタ電極は、抵抗Ｒ３及びＲ６を経て装置Ｑ４の
ベースに接続される。

休止保持回路は１８は、スイツチング装置Ｑ６
を含み、装置Ｑ６のエミツタは基準電圧に接続さ
れ、そのコレクタ電極は主スイツチング・トラン
ジスタＱ１のベースに接続されている。スイツチ
ング装置Ｑ６のベースは、抵抗Ｒ９により基準電
位に接続され、且つ抵抗Ｒ８を通じてＱ４のコレ
クタに接続されている。装置Ｑ４は、信号結合手
段ZM１から供給される同期パルスを増幅する。
本発明の実施例では、ZM１は発光ダイオード及
び光感知トランジスタを含む通常の光結合モジユ
ールである。光感知トランジスタのコレクタ電極
は、Ｑ４のベースに接続されている。一定のバイ
アス電圧は、バイアス巻線２２と、ダイオード２
４と、コンデンサ２６と、増幅器Ｑ４のエミツタ
に供給される。バイアス巻線２２は、変圧器Ｔ１
の一次側にあることは注意を要する。夫々の巻線
に付された番号及びドツトは、極性を示してい
る。従つて、巻線２２を例にすると、電流は５か
ら６へ流れるといつたように、他の巻線の電流に
ついても同様である。

同期パルス発生回路手段１３は、抵抗Ｒ１０及
びスイツチング装置Ｑ３を含んでいる。ブロツキ
ング発振器は同期されるパルスを得るために、任
意の回路を使うことが出来るけれども、本発明の
実施例では、ブロツキング発振器の電源は、
CRTデイスプレー装置の水平周波数に同期され
ている。従つて、Ｒ１０及びトランジスタＱ３は
デイスプレー装置の水平駆動段を代表している。

動 作 最初、電源投入時においては、同期信号は、存
在していない。パワー・サプライはブロツキング
発振器として、始動し、上述したように動作す
る。制御回路１４（第１図）は主トランジスタＱ
１のオン時間を休止させるSCR、Ｑ２をオンに
転ずる。

出力電圧が立ち上がつた後、同期パルスが現わ
れる。上述したように、同期パルスはCRTデイ
スプレー装置の水平出力トランジスタＱ３の駆動
段から取り出される。Ｑ３はデイスプレー装置の
水平周波数で駆動される。Ｑ３がオフに転ずる
と、電流がＲ１０及びＲ７を介して光結合装置
（ZM１）ダイオードに流れる。光結合器は、変
圧器の一次側及び二次側を電気的に隔離してい
る。同期パルスが二次電圧から発生されたにも拘
らず、同期回路は、パワー・トランジスタＴ１の
一次側のスイツチング・トランジスタを制御す
る。ホト・ダイオード中の電流はホト・トランジ
スタ（ZM１中の）を導通させる。この装置が導
通すると、電流がＱ４のエミツタからベースに流
れ、その装置をオンに転ずる。Ｑ４はＱ３がオン
である限りオンに留まる。Ｑ４のコレクタ電流は
休止保持回路１８及び再始動回路２０の両方を駆
動する。休止保持回路（Ｒ８，Ｒ９及びＱ６）
は、SCR、Ｑ２をリセツトし、Ｑ１をオフに維
持して、新しいサイクルの開始を阻止する。

再始動回路２０の目的は、同期パルスの存在を
検出し、そして、新しいサイクルを開始するた
め、Ｑ１のベースに電流を送ることにある。ま
た、再始動回路はSCR、Ｑ２に保持電流を与え
る。この動作を説明すると、Ｑ４からのコレクタ
電流は、Ｃ２を充電するために、CR２を通つて
流れる。Ｃ２が充分に高い電圧にまで充電する
と、Ｑ５はオンに転じる。Ｒ３を通る電流は、Ｑ
５を通つてＱ６へ流れるか、またはＱ６及びＱ２
がオフならば、Ｑ１のベースに流れる。一たびＣ
２が充電すると、Ｑ５は、同期パルスが存在する
間は、オンの状態をそそのまま維持する。同期が
失われると、Ｑ６及びＱはオフに転じて、パワ
ー・サプライの自由走行発振器モードに戻る。

同期パルスが終了すると、Ｑ３はオンに転じ
る。ZM１を通る電流が停止され、Ｑ４をオフに
させる。Ｑ５はＣ２の電荷によつてオンに保たれ
る。CR２はＣ２からＱ６のベースへの電流を阻
止し、Ｑ６がオフに留まるのを保証する。Ｑ１へ
のベース電流は、バイアス電圧から、Ｒ３及びＱ
５を通つて与えられる。これはＱ１をオンに転じ
て、新しいサイクルを開始する。Ｑ１は、制御回
路がＱ２をオンに転じるまで、そのままに留ま
る。かくして、回路は、ブロツキング発振器動作
において、二次負荷にエネルギを転送し始める。

エネルギが転送されている間、Ｑ３はオフに転
じる。これは、Ｑ６をオンに転じるが、Ｑ１は、
Ｑ２によつて既にオフに保たれているので、これ
は、Ｑ１には影響を与えない。パワー・トランス
が完全にリセツトされるまで、エネルギは二次側
に転送し続けられる。Ｑ６は、Ｒ３からの駆動電
流を減少し、且つＱ１のベースを降下レベルに留
めることによつて、新しいサイクルの開始を阻止
する。Ｑ３が状態を再度変化し、新しいサイクル
を開始するまで、Ｑ６はオンに留まる。

Ｑ１のオフ時間の間、駆動巻線（第１図）の電
圧は極性を変換する。これは、Ｒ２の電流の方向
を変換させる。バイアス電圧からＱ５を通る電流
がＲ２中の逆電流を供給することが出来、且つ同
時に、Ｑのために必要な保持電流を維持出来るよ
うに、Ｒ３を選ばなければならない。これはCR
１を逆バイアスに保つ。また、それはＱ２を導通
させ、そして次の同期サイクルがＱ６をオンに
し、Ｑ２をリセツトするまで、Ｑ１をオフに保持
する。次に、Ｑ１はベース電流を受け取り、サイ
クルを繰返す。

Ｅ 発明の効果 本発明の効果を以下に列記する。

(a) 簡単で基本的な構造を維持しながら、ブロツ
キング発振器を同期して動作させる。

(b) 通常の方法は、非リセツト・モードで動作す
るのに反して、本発明の方法は、同期中、完全
リセツトのフライバツク・モードで動作する。
非リセツト・モードで動作した時の問題点は、
上述した通りである。

(c) 同期信号が失われた時は、ブロツキング発振
器モードへ自動的に復帰する。

(d) 抵抗ベースの駆動回路でも、インダクタ・ベ
ースの駆動回路でも、動作することが出来る。

(e) 高電圧装置、または高電流装置を必要としな
いから、低価格で製造することが出来る。

(f) 非リセツト動作において、パワー・トランス
は同期周波数以上で動作しなければならないの
に反して、本発明においては、パワー・トラン
スは同期周波数以下で動作する。その結果、本
発明の装置は小型で低価格の変圧器で実現する
ことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従つたブロツキング発振器及
び同期回路装置の１実施例の模式的な回路図、第
２図は同期回路装置の細部を示した本発明の他の
実施例の模式的な回路図である。 １０…ブロツキング発振器、１２…同期回路手
段、１４…制御回路手段、１８…休始保持回路、
２０…再始動回路、Ｑ１…主スイツチング・トラ
ンジスタ、Ｑ２…SCR、Ｔ１…パワー・トラン
ス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 負荷に電流を供給するためのパワー・トラン
   スＴ１と、上記トランスの１次巻線の一端に接続
   されたスイツチング・トランジスタＱ１と、上記
   スイツチング・トランジスタのオン、オフ周期を
   制御するための第１の制御回路１４と、を含んだ
   ブロツキング発振器型電力供給装置１０におい
   て、 外部周波数を受取つて、上記ブロツキング発振
   器型電力供給装置の同期周波数を表わす同期パル
   スを発生するための第１の回路手段１３と、 上記の同期パルスによつて作動されて、上記ス
   イツチング・トランジスタのオフ周期を延長する
   ように上記スイツチング・トランジスタのベース
   に接続された第２の回路手段１８と、 上記オフ周期の終了時に上記スイツチング・ト
   ランジスタのオン周期を再スタートさせるように
   上記スイツチング・トランジスタのベースに接続
   された第３の回路手段２０と、を備えた外部周波
   数に同期する電力供給装置。