JPH06165483A - Multi-output switching power-supply device - Google Patents

Multi-output switching power-supply device

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Publication number
JPH06165483A
JPH06165483A JP4318186A JP31818692A JPH06165483A JP H06165483 A JPH06165483 A JP H06165483A JP 4318186 A JP4318186 A JP 4318186A JP 31818692 A JP31818692 A JP 31818692A JP H06165483 A JPH06165483 A JP H06165483A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output
transformer
switching element
switching
capacitor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4318186A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideji Aoyama
秀次 青山
Takeo Kumai
猛雄 熊井
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP4318186A priority Critical patent/JPH06165483A/en
Publication of JPH06165483A publication Critical patent/JPH06165483A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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

Abstract

PURPOSE:To provide a multi-output switching power-supply device satisfying the requirement of multi-outputs, high efficiency, miniaturization and the decrease of the number of components. CONSTITUTION:A control section 23 generating a switching driving signal, a switching element 22 brought to an on or off state in response to the switching driving signal, an input capacitor 21, in which input electrical energy is stored, and a transformer 26, which converts energy stored in the input capacitor 21 during a period when the switching element 22 is tuned on into magnetic energy and in which converted energy is stored, are provided. The title power-supply device has an output capacitor 25, which converts magnetic energy into electrical energy during a time when the switching element 22 is turned off and in which electrical energy is stored and which supplies the outside with specified output voltage, a loop diode 24 forming a current path between the primary side coil of the transformer and an output transformer and a secondary circuit supplying a plurality of output voltage of voltage different from said specified output voltage from the secondary side of the transformer.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高効率で複数の直流電
源を得る多出力スイッチング電源装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-output switching power supply device which can obtain a plurality of DC power supplies with high efficiency.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、スイッチング電源装置の方式とし
ては、大別すると3種類あり、図1ないし図3にこれら
の構成を示す。
2. Description of the Related Art Conventionally, there are roughly three types of switching power supply systems, and FIGS. 1 to 3 show these configurations.

【0003】図1は、チョッパー型降圧型電源装置のブ
ロック図であり、1は入力電力蓄積用コンデンサ、2は
FET等のスイッチング素子、3はスイッチング素子を
制御する制御部、4は電流エネルギーを蓄積するインダ
タクス、5はダイオード、6はリップル等のノイズ成分
を吸収すると共に出力電圧を供給するの出力コンデン
サ、7は出力電圧を検出してその検出電圧を制御部にフ
ィードバックする可変抵抗である。
FIG. 1 is a block diagram of a chopper type step-down power supply device. 1 is a capacitor for input power storage, 2 is a switching element such as FET, 3 is a control unit for controlling the switching element, and 4 is current energy. Inductance to be accumulated, 5 is a diode, 6 is an output capacitor that absorbs noise components such as ripples and supplies an output voltage, and 7 is a variable resistor that detects the output voltage and feeds back the detected voltage to the control unit.

【0004】次に、図1の構成の動作について説明す
る。制御部3からのスイッチング駆動信号により、スイ
ッチング素子2が高速でオン又はオフとなる。スイッチ
ング素子2がオンの期間には、電流エネルギーがインダ
クタンス4に蓄積される。一方、スイッチング素子2が
オフの期間には、インダクタンス4に蓄積された電流エ
ネルギーが、ダイオード5を介して出力コンデンサに充
電される。この出力コンデンサの充電電圧が出力電圧と
して外部に供給されるのである。この方式の電源装置
は、入力直流電圧よりも低い電圧を出力する。この出力
電圧の値は制御部3からのスイッチング駆動信号により
決定される。
Next, the operation of the configuration shown in FIG. 1 will be described. The switching element 2 is turned on or off at high speed by the switching drive signal from the control unit 3. While the switching element 2 is on, current energy is stored in the inductance 4. On the other hand, while the switching element 2 is off, the current energy accumulated in the inductance 4 is charged in the output capacitor via the diode 5. The charging voltage of this output capacitor is supplied to the outside as an output voltage. This type of power supply device outputs a voltage lower than the input DC voltage. The value of this output voltage is determined by the switching drive signal from the control unit 3.

【0005】図2は、リンギング型昇圧電源装置のブロ
ック図であり、図1の構成要素と同じものは同一の符号
を付してその説明は省略する。図2において、8はフラ
イホイール用のツェナーダイオードである。図2の構成
の動作原理は、図1の構成の場合と同じであるが、スイ
ッチング素子がオフの期間もツェナーダイオード8を介
して電流が流れる。この構成の場合には、入力直流電圧
よりも高い出力電圧を得ることができる。
FIG. 2 is a block diagram of a ringing type boosting power supply device, and the same components as those of FIG. 1 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. In FIG. 2, reference numeral 8 is a Zener diode for a flywheel. The operating principle of the configuration of FIG. 2 is the same as that of the configuration of FIG. 1, but a current flows through the Zener diode 8 even when the switching element is off. With this configuration, an output voltage higher than the input DC voltage can be obtained.

【0006】図3は、フライバック型スイッチング電源
装置のブロック図であり、図1および図2の構成要素と
同じものは同一の符号を付してその説明は省略する。図
3において、9はフライバックトランス、10および1
1はトランスの二次側の独立した巻線に接続されたダイ
オード、12および13はそれぞれの巻線用の出力コン
デンサである。この構成の特徴は、一次側と二次側とを
直流的にアイソレーションすることができること、およ
び、複数の出力電圧を外部に供給することができる点で
ある。効率は良いが1次側と2次側のアイソレーション
がとれない事、単一出力が得られない欠点があった。ま
た図2に示すリンギング型昇圧電源はアイソレーション
の問題と同じく単一出力しか得られない欠点を有する。
更に図3に示すフライバック型スイッチング電源はアイ
ソレーションが楽にとれるし、多出力も可能な反面効率
が悪いという欠点を持っている。
FIG. 3 is a block diagram of a flyback type switching power supply device. The same components as those in FIGS. 1 and 2 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. In FIG. 3, 9 is a flyback transformer, 10 and 1
Reference numeral 1 is a diode connected to an independent winding on the secondary side of the transformer, and 12 and 13 are output capacitors for the respective windings. The features of this configuration are that the primary side and the secondary side can be isolated in a direct current manner, and that a plurality of output voltages can be supplied to the outside. Although the efficiency is good, there is a drawback that the primary side and the secondary side cannot be isolated and a single output cannot be obtained. Further, the ringing type booster power source shown in FIG. 2 has a drawback that only a single output can be obtained as in the problem of isolation.
Further, the flyback type switching power supply shown in FIG. 3 has a drawback that isolation can be taken easily and multiple outputs are possible, but the efficiency is poor.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の各スイッチング装置ではそれぞれ一長一短がある。チ
ョッパー型降圧型電源装置およびリンギング型昇圧電源
装置は、効率は良いが1次側と2次側のアイソレーショ
ンがとれない事、単一出力が得られない欠点があった。
However, each of the above conventional switching devices has advantages and disadvantages. The chopper type step-down type power supply device and the ringing type step-up power supply device have high efficiency, but have a drawback in that primary side and secondary side cannot be isolated and a single output cannot be obtained.

【0008】また、フライバック型スイッチング電源装
置は、アイソレーションは取れると共に、多出力も可能
である反面、効率が悪いという欠点を持っている。
Further, the flyback type switching power supply device has a drawback that it is not only efficient in isolation but capable of multiple outputs, but is inefficient.

【0009】したがって、電子機器がしばしば要求する
多出力、高効率、小型化、部品点数削減という課題に直
面した時、これらの装置を複数個並列駆動することによ
り、その妥協点を見い出して電源装置を構成していた。
かかる構成では、装置のコストアップを招くと共に、こ
の中には並列駆動する事による各制御部の周波数ビート
に悩まされるという新たな課題が発生していた。
[0009] Therefore, when facing the problems of multiple outputs, high efficiency, miniaturization, and reduction in the number of components often required by electronic equipment, a plurality of these devices are driven in parallel to find a compromise and a power supply device. Was configured.
In such a configuration, the cost of the device is increased, and a new problem arises in that it suffers from the frequency beat of each control unit due to the parallel driving.

【0010】本発明はこの様な従来の問題を解決するも
のであり、多出力、高効率、小型化、部品点数削減とい
う要求を満たすものである。また、特に一入力から複数
の出力を得る際に、その出力容量比が一出力に集中して
いる場合に効果がある。
The present invention solves such conventional problems, and satisfies the demands of multiple outputs, high efficiency, miniaturization, and reduction in the number of parts. Further, in particular, when obtaining a plurality of outputs from one input, it is effective when the output capacity ratio is concentrated on one output.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
する為に、スイッチング駆動信号を発生する制御部と、
該スイッチング駆動信号に応じてオン又はオフ状態とな
るスイッチング素子と、入力される直流電圧の電気エネ
ルギーを蓄積して前記スイッチング素子に供給する入力
コンデンサと、前記スイッチング素子がオンとなる期間
に前記入力コンデンサに蓄積されたエネルギーを磁気エ
ネルギーに変換して蓄積するトランスと、前記スイッチ
ング素子がオフとなる期間に前記磁気エネルギーを電気
エネルギーに変換して蓄積し外部に所定の出力電圧を供
給する出力コンデンサと、前記トランスの一次側コイル
と前記出力トランスとの間に電流路を形成するループダ
イオードと、前記トランスの二次側から前記所定の出力
電圧とは異なる電圧の複数の出力電圧を供給する二次回
路とを有する構成とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a control unit for generating a switching drive signal,
A switching element that is turned on or off according to the switching drive signal, an input capacitor that stores electric energy of an input DC voltage and supplies the electrical energy to the switching element, and the input during a period when the switching element is turned on. A transformer for converting energy stored in a capacitor into magnetic energy and storing the same, and an output capacitor for converting the magnetic energy into electric energy and storing the same to supply a predetermined output voltage to the outside during a period in which the switching element is turned off. A loop diode that forms a current path between the primary coil of the transformer and the output transformer; and a secondary diode that supplies a plurality of output voltages different from the predetermined output voltage from the secondary side of the transformer. The following circuit is included.

【0012】[0012]

【作用】本発明は上記の様な構成により次の様な作用を
有する。すなわち、入力側コンデンサに蓄えられた電気
エネルギーはスイッチング素子によりある期間閉じら
れ、トランスの1次側コイルに流れ込み、それがトラン
スのコア内フラックスとして蓄えられる。次の瞬間スイ
ッチング素子が開き、電気エネルギーのチャージは停止
され、次の段階としてループダイオードで1次側フラッ
クスがショートされる事になり、これが出力側コンデン
サに蓄積される。この蓄積量を監視してスイッチングの
開閉時間を制御すれば損失無く、降圧が可能となる。そ
の際トランスのフラックスがディスチャージするサイク
ルで他にもディスチャージする出口を設けてやれば完全
なアイソレーションを確保したまま自由な電圧が選択で
き、コイル間の結合を密にすれば安定した複数出力の制
御が可能となる。
The present invention has the following actions due to the above-mentioned constitution. That is, the electric energy stored in the input side capacitor is closed for a certain period by the switching element, flows into the primary side coil of the transformer, and is stored as the flux in the core of the transformer. The next momentary switching element opens, the charging of electrical energy is stopped, and as the next step, the primary side flux is short-circuited by the loop diode, and this is stored in the output side capacitor. By monitoring the accumulated amount and controlling the switching opening / closing time, the voltage can be reduced without loss. At that time, if another outlet is provided in the cycle where the transformer flux is discharged, a free voltage can be selected while ensuring complete isolation, and if the coupling between the coils is made tight, stable multiple output It becomes possible to control.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明の実施例を図1を参照して説明
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

【0014】図1は本発明の一実施例の構成を示すもの
である。21は入力電力蓄積用コンデンサ、22はスイ
ッチング素子、23はスイッチング素子のスイッチング
時間を制御する為の発振器と三角波発生装置及び基準電
圧源と比較器を有する制御部、24は蓄積されたフラッ
クスをディスチャージするループダイオード、25はこ
のエネルギーを蓄積して出力するコンデンサであり、1
1が出力電圧監視用ボリウムである。また、26はトラ
ンスであり、ダイオード27,コンデンサ28で構成さ
れる部分で正極性電源を、ダイオード29,コンデンサ
30で構成される部分で負極性電源を得ている。31は
従来例と同様、出力電圧検出用の可変抵抗である。
FIG. 1 shows the configuration of an embodiment of the present invention. Reference numeral 21 is an input power storage capacitor, 22 is a switching element, 23 is a control unit having an oscillator for controlling the switching time of the switching element, a triangular wave generator, a reference voltage source and a comparator, and 24 is a discharge of stored flux. Loop diode, 25 is a capacitor that stores and outputs this energy.
Reference numeral 1 is an output voltage monitoring volume. Further, reference numeral 26 is a transformer, and a positive power source is obtained at a portion constituted by the diode 27 and the capacitor 28, and a negative power source is obtained at a portion constituted by the diode 29 and the capacitor 30. Reference numeral 31 is a variable resistor for detecting an output voltage, as in the conventional example.

【0015】次に、上記実施例の動作について説明す
る。入力側のコンデンサ21に蓄えられた電気エネルギ
ーは、スイッチング素子22がオンとなる期間、トラン
ス26の1次側コイルに流れ込み、それがトランス26
のコア内フラックスとして蓄えられる。次の瞬間スイッ
チング素子22がオフとなると、電気エネルギーのチャ
ージは停止され、次の段階としてループダイオード24
で1次側フラックスがショートされる事になり、これが
出力側コンデンサ25に蓄積される。この蓄積量を監視
してスイッチング素子22の開閉時間を制御すれば、損
失無く、降圧が可能となる。その際、トランス26のフ
ラックスがディスチャージするサイクルに、他にもディ
スチャージする出口を設けてやれば、完全なアイソレー
ションを確保したまま自由な電圧が選択でき、トランス
26のコイル間の結合を密にすれば安定した複数出力の
制御が可能となる。
Next, the operation of the above embodiment will be described. The electric energy stored in the input-side capacitor 21 flows into the primary side coil of the transformer 26 during the period when the switching element 22 is turned on, and the electric energy is transferred to the transformer 26.
It is stored as flux in the core. When the next momentary switching element 22 is turned off, the charging of electric energy is stopped, and as a next step, the loop diode 24
Therefore, the primary side flux is short-circuited, and this is accumulated in the output side capacitor 25. By monitoring the accumulated amount and controlling the opening / closing time of the switching element 22, the voltage can be reduced without loss. At that time, if another discharge outlet is provided in the cycle in which the flux of the transformer 26 is discharged, a free voltage can be selected while ensuring complete isolation, and the coupling between the coils of the transformer 26 can be made tight. If so, stable multiple output control becomes possible.

【0016】[0016]

【発明の効果】本発明は上記実施例より明らかな様にフ
ライバック式の高効率、小型化というメリットとフライ
バック式の多出力電源というメリットを併わせ持つもの
であり、チョッパー系で供給される本線系の容量比が大
きい程、高効率となる。例としてチョッパー式電源の交
換効率η1,フライバック式電源の交換効率η2,出力側
の容量を本線系P1,支線系を2出力として各々P2、P
3とすると交換効率ηは(数1)で表される。
As is apparent from the above embodiment, the present invention has the advantages of flyback type high efficiency and miniaturization and the advantages of flyback type multi-output power supply, and is supplied by a chopper system. The higher the capacity ratio of the main line system, the higher the efficiency. Chopper type exchange efficiency eta 1 of the power supply as an example, each P 2, P exchange efficiency eta 2 of the flyback power supply, the capacitance of the output-side main line P 1, the branch system as two output
If it is 3 , the exchange efficiency η is expressed by (Equation 1).

【0017】[0017]

【数1】 [Equation 1]

【0018】ここで通常、η1≒0.9,η2≒0.6なので、
フライバック支線系の合計容量である(P2+P3)が、
出力前容量に対して占める割合が小さい程ηは高くな
る。
Usually, η 1 ≈0.9 and η 2 ≈0.6, so
The total capacity of the flyback branch line system (P 2 + P 3 )
The smaller the ratio to the capacity before output, the higher η.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による多出力スイッチング電源装置のブ
ロック図
FIG. 1 is a block diagram of a multi-output switching power supply device according to the present invention.

【図2】従来のチョッパー型降圧型電源装置のブロック
FIG. 2 is a block diagram of a conventional chopper type step-down power supply device.

【図3】従来のリンギング型昇圧電源装置のブロック図FIG. 3 is a block diagram of a conventional ringing type booster power supply device.

【図4】従来のフライバック型スイッチング電源装置の
ブロック図
FIG. 4 is a block diagram of a conventional flyback type switching power supply device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21 入力コンデンサ 22 スイッチング素子 23 制御部 24 ループダイオード 25 出力コンデンサ 26 トランス 27 ダイオード 28 出力コンデンサ 29 ダイオード 30 出力コンデンサ 31 可変抵抗 21 Input Capacitor 22 Switching Element 23 Control Section 24 Loop Diode 25 Output Capacitor 26 Transformer 27 Diode 28 Output Capacitor 29 Diode 30 Output Capacitor 31 Variable Resistor

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 スイッチング駆動信号を発生する制御部
と、該スイッチング駆動信号に応じてオン又はオフ状態
となるスイッチング素子と、入力される直流電圧の電気
エネルギーを蓄積して前記スイッチング素子に供給する
入力コンデンサと、前記スイッチング素子がオンとなる
期間に前記入力コンデンサに蓄積されたエネルギーを磁
気エネルギーに変換して蓄積するトランスと、前記スイ
ッチング素子がオフとなる期間に前記磁気エネルギーを
電気エネルギーに変換して蓄積し外部に所定の出力電圧
を供給する出力コンデンサと、前記トランスの一次側コ
イルと前記出力トランスとの間に電流路を形成するルー
プダイオードと、前記トランスの二次側から前記所定の
出力電圧とは異なる電圧の複数の出力電圧を供給する二
次回路とを有する多出力スイッチング電源装置。
1. A control unit that generates a switching drive signal, a switching element that is turned on or off according to the switching drive signal, and electric energy of an input DC voltage is accumulated and supplied to the switching element. An input capacitor, a transformer that converts and stores energy stored in the input capacitor into magnetic energy during a period in which the switching element is on, and a magnetic energy into electrical energy during a period in which the switching element is off. Output capacitor that accumulates and supplies a predetermined output voltage to the outside, a loop diode that forms a current path between the primary coil of the transformer and the output transformer, and the predetermined value from the secondary side of the transformer. A secondary circuit that supplies a plurality of output voltages different from the output voltage. Output switching power supply.
JP4318186A 1992-11-27 1992-11-27 Multi-output switching power-supply device Pending JPH06165483A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100327361B1 (en) * 1999-05-06 2002-03-06 구자홍 Power Supply
US7046293B1 (en) 1997-05-22 2006-05-16 Sanyo Electric Co., Ltd. Power supply circuit and CCD camera using same

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