JPH06121529A - スイッチング電源装置 - Google Patents
スイッチング電源装置Info
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Abstract
低コスト化を実現する。 【構成】 FET3をオン,オフ制御することにより、
トランス1,2の一次巻線1A,2Aに直流入力電圧V
INを断続的に印加する。電流検出回路15は、二次巻線1
B,2Bの巻線抵抗による電圧降下を検出し、負荷電流
iLに比例した電流検出信号を出力する。 【効果】 トランス1,2の二次巻線1B,2Bに存在
する巻線抵抗を電流検出器として利用する。これによ
り、省スペース化および低コスト化を図る。
Description
並列運転時におけるカレントシェアリング機能用の電流
検出回路を備えたスイッチング電源装置に関する。
グして直流出力電圧の安定化を行うスイッチング電源装
置においては、過負荷状態におけるトランスの二次側の
過大電流を抑制するために過電流保護回路が設けられて
いる。一方、スイッチング電源装置を複数台並列運転す
る場合には、信頼性の面から、各電源装置からの負荷電
流を均等にするためのカレントシェアリング機能を内蔵
することが望まれる。このような過電流保護回路やカレ
ントシェアリング機能には、トランスの二次側の負荷出
力電流を監視するための電流検出回路を設けることが必
要不可欠であり、例えば、特開昭61−231875号
公報等に開示されている。すなわち、トランスの一次側
または二次側ライン間に、抵抗あるいはカレントトラン
スなどの電流検出器を挿入接続し、この電流検出器に流
れる電流を電流検出回路に供給することによって、負荷
電流に比例した電流検出信号を出力するように構成され
ている。
ような欠点がある。まず、電流検出器として抵抗を用い
た場合、この抵抗による電力消費によって、電源装置自
体の損失が大きくなる。また、特に出力電流の大きなタ
イプの電源装置の場合、抵抗を流れる電流も増加するた
め、より許容電力の大きな抵抗が必要となり、電源装置
の省スペース化を図ることができない。一方、電流検出
器としてカレントトランスを用いた場合、電源装置の損
失は抵抗を用いた時よりも小さくなるが、大電力タイプ
の電源装置においては、前記抵抗を用いた時と同様に大
型のカレントトランスが必要となり、電源装置の省スペ
ース化並びに低コスト化の妨げとなる。
て、より大きな出力電流を扱う場合においても、省スペ
ース化および低コスト化を実現できるスイッチング電源
装置を提供することを目的とする。
電源装置は、一次側と二次側とを絶縁するトランスと、
このトランスの一次巻線に印加される直流入力電圧をオ
ン,オフ制御するスイッチング素子と、前記トランスの
二次巻線抵抗により発生する電圧降下を検出して、この
トランスの二次側の負荷電流に比例した電流検出信号を
出力する電流検出回路とを具備するものである。
は、一次側と二次側とを絶縁するトランスと、このトラ
ンスの一次巻線に印加される直流入力電圧をオン,オフ
制御するスイッチング素子と、前記トランスの二次側に
接続されたチョークコイルと、このチョークコイルの巻
線抵抗により発生する電圧降下を検出して、前記トラン
スの二次側の負荷電流に比例した電流検出信号を電流検
出信号を出力する電流検出回路とを具備するものであ
る。
に存在する巻線抵抗を電流検出器として利用し、電流検
出回路がこの二次巻線に発生する電圧降下を検出して、
電流検出信号として出力することで、負荷電流の監視が
行われる。
に存在する巻線抵抗を電流検出器として利用し、電流検
出回路がこの二次巻線に発生する電圧降下を検出して、
電流検出信号として出力することで、負荷電流の監視が
行われる。
5を参照して説明する。図1および図2は本発明の第1
実施例を示すものであり、同図において、1,2は一次
側と二次側とを絶縁するトランスであり、各トランス
1,2の一次巻線1A,2Aおよび二次巻線1B,2B
どうしが直列接続される。トランス1,2の一次巻線1
A,2Aはスイッチング素子たるMOS型FET3とと
もに直流電源4に直列接続されており、直流入力電圧V
INが印加されるようになっている。また、トランス1,
2の一次巻線1A,2A間には、ブロッキングコンデン
サ5とスイッチング素子たるMOS型FET6との直列
回路が接続されている。各FET3,6のドレイン・ソ
ース間には、それぞれ固有のキャパシタンスを有するキ
ャパシタ7,8が存在する。また、図示しないが、各F
ET3,6にはボディーダイオードが内蔵される。そし
て、これらFET3,6のゲートには、パルス幅制御回
路9からの駆動信号が交互に与えられ、この駆動信号の
パルス幅を制御することにより出力電圧VOUT が一定に
保たれる。
Bに誘起された電圧V1,V2は、この二次巻線1B,
2Bにダイオード10,11を接続してなるセンタータップ
型の整流回路により整流された後、平滑コンデンサ12に
より平滑され、直流出力電圧VOUT として負荷13に供給
される。また、14は前記平滑コンデンサ12の両端に接続
された電圧検出回路であり、直流出力電圧VOUT の変動
に対応した検出電圧をパルス幅制御回路9に供給する。
た過電流保護用の電流検出回路である。この電流検出回
路15は、トランス1,2の二次巻線1B,2Bにおける
電圧降下を検出して、このトランストランス1,2の二
次側の負荷電流iLに比例した電流検出信号を出力する
ものである。すなわち、二次巻線1Bとダイオード10と
の接続点、および二次巻線2Bとダイオード11との接続
点にそれぞれ抵抗16,17の一端を接続し、各抵抗16,17
の他端どうしを接続する。また、抵抗16,17の他端と、
二次巻線1B,2Bの接続点との間にコンデンサ18を挿
入接続し、抵抗16,17およびコンデンサ18とからなるフ
ィルタ回路を構成する。19は抵抗20,21および演算増幅
器22とからなる周知の増幅回路であり、前記フィルタ回
路からの出力信号を、抵抗20,21により定められた所定
の増幅率で増幅し、電流検出信号として出力するように
している。
算増幅器23の反転入力端子に供給される。演算増幅器23
の非反転入力端子には、所定の基準電圧が印加されてお
り、この基準電圧に対して電流検出信号の電位が高くな
ると、演算増幅器23の出力端子からパルス幅制御回路9
にLレベルの制御信号を供給する。そして、この制御信
号により、パルス幅制御回路9は各FET3,6への駆
動信号のパルス幅を強制的に狭め、負荷電流iLを制限
するように構成する。
る。先ず、トランス1,2の一次側において、パルス幅
制御回路9からの駆動信号により、FET3をオン,オ
フ制御することによって、直流入力電圧VINがトランス
1,2の一次巻線1A,2Aに断続的に印加される。一
方、FET6は前記FET3と交互にオン,オフし、か
つ、各FET3,6のオン,オフ切換わり時に、一定の
デッドバンドが存在するように制御されている。このと
き、FET3がターンオンする前までに、トランス1,
2の一次巻線1A,2Aに蓄積されたエネルギーにより
キャパシタ7を放電させるとともに、FET6がターン
オンする前までに、一次巻線1A,2Aに蓄積されたエ
ネルギーによりキャパシタ8を放電させるように、パル
ス幅制御回路9より駆動信号を供給すれば、各FETに
おけるスイッチング損失は最小になり、いわゆるゼロ電
圧スイッチングが達成される。
て、トランス1,2の二次巻線1B,2Bに誘起された
電圧は、ダイオード10,11および平滑コンデンサ12によ
り整流平滑され、負荷13に所定の直流出力電圧VOUT を
供給する。そして、パルス幅制御回路9は電圧検出回路
からの検出電圧に基づいて、前記直流出力電圧VOUT が
一定となるように、各FET3,6に供給される駆動信
号のパルス幅を制御する。
Bの両端は、図2に示すような波形の出力電圧V1,V
2がそれぞれ対称に現われる。このとき、トランス1,
2自体の性質として、FET3のオン時における出力電
圧V1,V2の電圧・時間積と、FET3のオフ時にお
ける出力電圧V1,V2の電圧・時間積とは一定になる
が、各二次巻線1B,2Bに存在する巻線抵抗によっ
て、この二次巻線1B,2B間に電流が流れると、電圧
降下VAが発生する。つまり、出力電圧V1,V2がマ
イナスの場合には、ダイオード10,11によって負荷13へ
の電流供給が遮断されているため、二次巻線1B,2B
間にも電流は流れず、各二次巻線1B,2Bの巻線抵抗
による電圧降下分は発生しないが、出力電圧V1,V2
がプラスの場合には、ダイオード10,11によって負荷13
への電流供給が行われるため、二次巻線1B,2B間を
流れる電流によって、各二次巻線1B,2Bの両端に負
荷電流iLに比例した電圧降下VAが発生する。電流検
出回路15は、各二次巻線1B,2Bに発生する電圧降下
VAを検出するために、抵抗16,17及びコンデンサ18か
らなるフィルタ回路によって、各出力電圧V1,V2よ
りスイッチング周波数領域の信号成分を遮断し、電圧降
下VA分である直流信号成分のみを増幅回路19に供給す
る。そして、増幅回路19がこのフィルタ回路からの直流
信号成分を増幅することで、負荷電流iLに比例した電
流検出信号を得ることができる。
過電流保護を行うように構成されている。すなわち、負
荷13が短絡状態になる等して負荷電流iLが規定値以上
になると、この負荷電流iLに比例する電流検出信号の
電位も高くなる。したがって、演算増幅器23からパルス
幅制御回路9にHレベルの制御信号が出力され、パルス
幅制御回路9は直ちにFET3,6への駆動信号のパル
ス幅を狭めて、負荷電流iLの供給を制限することが可
能となる。
ス1,2の二次巻線1B,2Bに存在する巻線抵抗を電
流検出器として利用することで、この二次巻線1B,2
Bに発生する電圧降下VAより負荷電流iLの監視を行
うようにしているため、従来例のように電流検出器とし
ての抵抗やカレントトランスは一切不要となり、部品点
数を削減できるとともに、特に、大電力タイプの電源装
置における省スペース化並びに低コスト化を容易に実現
することが可能となる。また、電流検出回路15はトラン
ス1,2の二次巻線1B,2B側の電流を検出してお
り、負荷電流iLを直接検出しているのに等しく、この
電流検出回路15を過電流保護に用いた場合に、定電流電
圧垂下特性を容易に得ることが可能である。
4に基づいて説明する。なお、前記第1実施例と同一部
分には同一符号を付し、その共通する部分の説明につい
ては省略する。本実施例は、いわゆるフォワード型のス
イッチング電源装置であり、FET3をオン,オフ制御
することによって、トランス1の一次巻線1Aに直流入
力電圧VINを断続的に印加され、このトランス1の二次
巻線1Bから誘起された電圧をダイオード10,11、コン
デンサ12およびチョークコイル31により整流平滑するこ
とで、直流出力電圧VOUT を負荷13に供給するようにし
ている。そして、このチョークコイル31とトランス1の
二次巻線1Bとの接続点が、電流検出回路15の抵抗16に
接続されている。
オン,オフ制御に伴って、図4に示す波形の端子間電圧
V3が現われる。このとき、チョークコイル31自体の巻
線抵抗によって、FET3のオン時およびオフ時におい
て、負荷電流iLに比例した電圧降下VAが発生するた
め、この電圧降下VAを含んだ端子間電圧V3を電流検
出回路15で検出し、電流検出信号として演算増幅器23に
出力することによって、上記第1実施例と同様の作用、
効果を奏することが可能となる。
あり、カレントシェアリング機能を備えたスイッチング
電源装置に適用させたものである。なお、前記第1実施
例と同一部分には同一符号を付し、その共通する部分の
説明については省略する。
42により分圧され、演算増幅器43の反転入力端子に供給
される。また、演算増幅器43の非反転入力端子には、カ
レントシェアリング端子PCが接続されるとともに、前
記電流検出信号が抵抗44,45により分圧されて供給され
る。さらに、演算増幅器43の反転入力端子と出力端子間
には抵抗46が接続され、この演算増幅器43の出力端子が
ダイオード47を介して基準電圧が供給される演算増幅器
48の非反転入力端子に接続される。そして、演算増幅器
48の反転入力端子に電流検出回路14からの検出信号を供
給するとともに、この演算増幅器48の出力端子をパルス
幅制御回路9に接続する。
って、負荷電流iLに比例した電流検出信号が出力され
るため、この負荷電流iLの変化に応じて、カレントシ
ェアリング端子PCの電位も変動する。このため、単独
運転の場合には、負荷電流iLの小さい電源装置は、負
荷電流iLの大きな電源装置に比べてカレントシェアリ
ング端子PCの電位が低くなるが、並列運転を行う際に
は各電源装置のカレントシェアリング端子PCが接続さ
れるため、負荷電流iLの小さい電源装置においては、
そのカレントシェアリング端子PCの電位は上昇し、一
方、負荷電流iLの大きな電源装置においては、そのカ
レントシェアリング端子PCの電位は下降する。したが
って、負荷電流iLの小さい電源装置では、演算増幅器
43の非反転入力端子の電位が上昇し、この演算増幅器43
の出力端子はHレベルとなって、演算増幅器48の基準電
圧側である反転入力端子の電位を持ち上げる。一方、負
荷電流iLの大きな電源装置は、演算増幅器43の非反転
入力端子の電位が下降し、この演算増幅器43の出力端子
はLレベルとなるが、ダイオード47によって基準電圧か
ら演算増幅器43への電流の流入は遮断され、演算増幅器
48の反転入力端子は基準電圧の電位が保持される。この
結果、負荷電流iLの小さい電源装置は、演算増幅器48
の基準電位が上昇するため、パルス幅制御回路9はこの
演算増幅器48からの出力信号に基づいて、負荷電流iL
を多く流すように各FET3,6の駆動信号を制御する
ことが可能となる。
ではなく、本発明の要旨の範囲において種々の変形実施
が可能である。例えば、本発明は、上記各実施例におけ
るゼロ電圧スイッチングを実現するスイッチング電源装
置や、フォワード型のスイッチング電源装置に限らず、
プッシュプル型や、フルブリッジ型のスイッチング電源
装置にも適用可能である。また、電流検出回路で得られ
た電流検出信号を、過電流保護や、カレントシェアリン
グ以外の他の機能に利用してもよい。
次側と二次側とを絶縁するトランスと、このトランスの
一次巻線に印加される直流入力電圧をオン,オフ制御す
るスイッチング素子と、前記トランスの二次巻線抵抗に
より発生する電圧降下を検出して、このトランスの二次
側の負荷電流に比例した電流検出信号を出力する電流検
出回路とを具備するものであり、より大きな出力電流を
扱う場合においても、省スペース化および低コスト化を
実現できる。
は、一次側と二次側とを絶縁するトランスと、このトラ
ンスの一次巻線に印加される直流入力電圧をオン,オフ
制御するスイッチング素子と、前記トランスの二次側に
接続されたチョークコイルと、このチョークコイルの巻
線抵抗により発生する電圧降下を検出して、前記トラン
スの二次側の負荷電流に比例した電流検出信号を電流検
出信号を出力する電流検出回路とを具備するものであ
り、より大きな出力電流を扱う場合においても、省スペ
ース化および低コスト化を実現できる。
置の回路図である。
である。
置の回路図である。
である。
である。
Claims (2)
- 【請求項1】 一次側と二次側とを絶縁するトランス
と、このトランスの一次巻線に印加される直流入力電圧
をオン,オフ制御するスイッチング素子と、前記トラン
スの二次巻線抵抗により発生する電圧降下を検出して、
このトランスの二次側の負荷電流に比例した電流検出信
号を出力する電流検出回路とを具備することを特徴とす
るスイッチング電源装置。 - 【請求項2】 一次側と二次側とを絶縁するトランス
と、このトランスの一次巻線に印加される直流入力電圧
をオン,オフ制御するスイッチング素子と、前記トラン
スの二次側に接続されたチョークコイルと、このチョー
クコイルの巻線抵抗により発生する電圧降下を検出し
て、前記トランスの二次側の負荷電流に比例した電流検
出信号を出力する電流検出回路とを具備することを特徴
とするスイッチング電源装置。
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4263822A JP2751962B2 (ja) | 1992-10-01 | 1992-10-01 | スイッチング電源装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH06121529A true JPH06121529A (ja) | 1994-04-28 |
JP2751962B2 JP2751962B2 (ja) | 1998-05-18 |
Family
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP4263822A Expired - Lifetime JP2751962B2 (ja) | 1992-10-01 | 1992-10-01 | スイッチング電源装置 |
Country Status (7)
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---|---|
US (1) | US5544032A (ja) |
EP (1) | EP0590999B1 (ja) |
JP (1) | JP2751962B2 (ja) |
KR (1) | KR100198372B1 (ja) |
DE (1) | DE69317194T2 (ja) |
HK (1) | HK1005352A1 (ja) |
SG (1) | SG46350A1 (ja) |
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