JPH06217547A - 電圧制御回路 - Google Patents
電圧制御回路Info
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- JPH06217547A JPH06217547A JP5341163A JP34116393A JPH06217547A JP H06217547 A JPH06217547 A JP H06217547A JP 5341163 A JP5341163 A JP 5341163A JP 34116393 A JP34116393 A JP 34116393A JP H06217547 A JPH06217547 A JP H06217547A
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- secondary winding
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- voltage
- switches
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS 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
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/40—Means for preventing magnetic saturation
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS 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
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
- H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ただ１つのフィードバック回路を有し、複数
の負荷に相異なる定電圧を送電することが可能なクラン
プモードコンバータ回路を実現する。 【構成】 第１の一次巻線ならびに第１の二次巻線およ
びこの第１の二次巻線の巻線方向とは逆の巻線方向を有
する第２の二次巻線を有する変成器と、一次巻線に接続
された入力と、一次巻線にそれぞれ接続された第１およ
び第２のスイッチと、変成器および一方のスイッチに接
続されたクランプキャパシタと、二次巻線の電流を整流
する整流手段と、二次巻線に接続された出力フィルタ
と、出力フィルタに接続された出力と、一方の側が出力
フィルタに接続され反対側がスイッチの制御端子に接続
された単一のフィードバック回路からなりスイッチが電
流を交互に導通するようにする手段とからなる。
の負荷に相異なる定電圧を送電することが可能なクラン
プモードコンバータ回路を実現する。 【構成】 第１の一次巻線ならびに第１の二次巻線およ
びこの第１の二次巻線の巻線方向とは逆の巻線方向を有
する第２の二次巻線を有する変成器と、一次巻線に接続
された入力と、一次巻線にそれぞれ接続された第１およ
び第２のスイッチと、変成器および一方のスイッチに接
続されたクランプキャパシタと、二次巻線の電流を整流
する整流手段と、二次巻線に接続された出力フィルタ
と、出力フィルタに接続された出力と、一方の側が出力
フィルタに接続され反対側がスイッチの制御端子に接続
された単一のフィードバック回路からなりスイッチが電
流を交互に導通するようにする手段とからなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電圧制御回路に関し、
特に、「クランプモード」ＤＣ−ＤＣコンバータとして
知られる型のＤＣ−ＤＣコンバータに関する。
特に、「クランプモード」ＤＣ−ＤＣコンバータとして
知られる型のＤＣ−ＤＣコンバータに関する。
【０００２】
【従来の技術】米国特許出願第０７／９８１，６３８号
（発明者：ジェイコブズ(Jacobs)他、出願日：１９９２
年１１月２５日、この出願を優先権主張して本願と同一
の出願人により平成５年１１月２４日に整理番号９３０
３３２として特許出願されている）には、変成器を駆動
するためにクランプキャパシタによって相互接続された
一対のＦＥＴスイッチを使用したＤＣ−ＤＣコンバータ
が記載されている。フィードバックループに含まれるパ
ルス幅変調器（ＰＷＭ）によって、これらのＦＥＴスイ
ッチは交互に導通し、ＦＥＴスイッチの両端の電圧が低
いまたはおそらくは０であるときにのみ切り替わる。こ
のゼロ電圧スイッチングによって、高い効率のエネルギ
ー変換がなされ、外部キャパシタンスの使用により、回
路設計者は、ＦＥＴのドレイン−ソース電圧が変化する
速度を小さくすることができ、それによって、回路によ
って発生される好ましくない高周波電磁波干渉（ＥＭ
Ｉ）の伝導または放射のレベルを縮小することができ
る。また、この出願には、出力電圧リプルが縮小される
方法についても記載されている。
（発明者：ジェイコブズ(Jacobs)他、出願日：１９９２
年１１月２５日、この出願を優先権主張して本願と同一
の出願人により平成５年１１月２４日に整理番号９３０
３３２として特許出願されている）には、変成器を駆動
するためにクランプキャパシタによって相互接続された
一対のＦＥＴスイッチを使用したＤＣ−ＤＣコンバータ
が記載されている。フィードバックループに含まれるパ
ルス幅変調器（ＰＷＭ）によって、これらのＦＥＴスイ
ッチは交互に導通し、ＦＥＴスイッチの両端の電圧が低
いまたはおそらくは０であるときにのみ切り替わる。こ
のゼロ電圧スイッチングによって、高い効率のエネルギ
ー変換がなされ、外部キャパシタンスの使用により、回
路設計者は、ＦＥＴのドレイン−ソース電圧が変化する
速度を小さくすることができ、それによって、回路によ
って発生される好ましくない高周波電磁波干渉（ＥＭ
Ｉ）の伝導または放射のレベルを縮小することができ
る。また、この出願には、出力電圧リプルが縮小される
方法についても記載されている。
【０００３】このようにしてエネルギー伝達を最適化す
るためにクランプキャパシタを使用するコンバータは一
般に「クランプモード」回路として知られる。米国特許
出願第０７／９９２，２７４号（発明者：ボイラン(Boy
lan)他、出願日：１９９２年１２月１６日、この出願を
優先権主張して本願と同一の出願人により同日に整理番
号９３０２６７として特許出願されている）には、クラ
ンプモード回路のフィードバックループの解析が含ま
れ、クランプキャパシタからの電圧がいかにしてフィー
ドバック回路に供給され、回路の不安定性を回避し、回
路設計の柔軟性を高めることができるかについて記載さ
れている。
るためにクランプキャパシタを使用するコンバータは一
般に「クランプモード」回路として知られる。米国特許
出願第０７／９９２，２７４号（発明者：ボイラン(Boy
lan)他、出願日：１９９２年１２月１６日、この出願を
優先権主張して本願と同一の出願人により同日に整理番
号９３０２６７として特許出願されている）には、クラ
ンプモード回路のフィードバックループの解析が含ま
れ、クランプキャパシタからの電圧がいかにしてフィー
ドバック回路に供給され、回路の不安定性を回避し、回
路設計の柔軟性を高めることができるかについて記載さ
れている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ＤＣ−ＤＣコンバータ
は通常ＤＣ定電圧電源として使用される。いくつかの相
異なる独立の負荷に対していくつかの相異なる電圧出力
を供給することが可能なＤＣ−ＤＣコンバータが所望さ
れることが認識されている。クランプモード回路の利点
を有し、比較的単純な構成であり従って比較的安価であ
り、電気的に絶縁することが可能ないくつかの独立の負
荷に安定な電圧レベルを供給するこのような回路に対す
る継続的な需要がある。電気的絶縁により、１つの負荷
からのノイズ、インピーダンス変化などが、他の負荷に
送電される電力に影響を与えない。
は通常ＤＣ定電圧電源として使用される。いくつかの相
異なる独立の負荷に対していくつかの相異なる電圧出力
を供給することが可能なＤＣ−ＤＣコンバータが所望さ
れることが認識されている。クランプモード回路の利点
を有し、比較的単純な構成であり従って比較的安価であ
り、電気的に絶縁することが可能ないくつかの独立の負
荷に安定な電圧レベルを供給するこのような回路に対す
る継続的な需要がある。電気的絶縁により、１つの負荷
からのノイズ、インピーダンス変化などが、他の負荷に
送電される電力に影響を与えない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の一実施例によれ
ば、電圧制御回路は、少なくとも第１の一次巻線および
少なくとも第１および第２の二次巻線を有する変成器を
含み、第２の二次巻線の巻回方向は第１の二次巻線の巻
回方向と逆である。入力が一次巻線に接続され、第１お
よび第２のスイッチがそれぞれ変成器の一次巻線に接続
され、クランプキャパシタが変成器に、ならびに、第１
および第２のスイッチのうちの少なくとも１つに接続さ
れる。それぞれの二次巻線は整流器回路および出力フィ
ルタを通して別々の出力に接続される。一方の側で出力
フィルタのうちの１つに接続され、反対側で第１および
第２のスイッチの制御端子に接続された単一のフィード
バック回路からなる手段により、第１および第２のスイ
ッチは、交互に電流を導通する。
ば、電圧制御回路は、少なくとも第１の一次巻線および
少なくとも第１および第２の二次巻線を有する変成器を
含み、第２の二次巻線の巻回方向は第１の二次巻線の巻
回方向と逆である。入力が一次巻線に接続され、第１お
よび第２のスイッチがそれぞれ変成器の一次巻線に接続
され、クランプキャパシタが変成器に、ならびに、第１
および第２のスイッチのうちの少なくとも１つに接続さ
れる。それぞれの二次巻線は整流器回路および出力フィ
ルタを通して別々の出力に接続される。一方の側で出力
フィルタのうちの１つに接続され、反対側で第１および
第２のスイッチの制御端子に接続された単一のフィード
バック回路からなる手段により、第１および第２のスイ
ッチは、交互に電流を導通する。
【０００６】後述のように、本発明の回路はただ１つの
フィードバック回路を有するが、いずれの出力も、相異
なる独立の負荷に相異なる定電圧を送電することが可能
である。各出力によって供給される電圧の大きさは、第
１および第２の二次巻線の巻数の比に依存する。後で分
かるように、この回路は、必要な数の二次巻線を変成器
に設けることによって、２個のみならず任意個の電圧出
力を取り出すことが可能である。取り出される出力の数
にかかわらず、単一のフィードバック回路すなわちルー
プのみが使用されるため、このＤＣ−ＤＣコンバータの
構造は比較的複雑でないままである。
フィードバック回路を有するが、いずれの出力も、相異
なる独立の負荷に相異なる定電圧を送電することが可能
である。各出力によって供給される電圧の大きさは、第
１および第２の二次巻線の巻数の比に依存する。後で分
かるように、この回路は、必要な数の二次巻線を変成器
に設けることによって、２個のみならず任意個の電圧出
力を取り出すことが可能である。取り出される出力の数
にかかわらず、単一のフィードバック回路すなわちルー
プのみが使用されるため、このＤＣ−ＤＣコンバータの
構造は比較的複雑でないままである。
【０００７】
【実施例】図１に、入力電圧の変化または出力が接続さ
れる負荷の特性の変化にかかわらず、入力ＤＣ電圧Ｖin
に応答してほぼ一定の出力ＤＣ電圧Ｖout1およびＶout2
を供給するＤＣ−ＤＣコンバータの概略図を示す。この
回路は、第１のスイッチ１１および第２のスイッチ１２
を通じて電流を交互に導通させることにより動作する。
これらのスイッチは、電圧ループコントローラ１３、お
よびパルス幅変調器（ＰＷＭ）１５を有するフィードバ
ック回路によって制御される。これらのスイッチの制御
端子に加えられる電圧によって、スイッチ１１は、デュ
ーティサイクルＤとして知られる交番の各周期の一部の
間だけ導通し、スイッチ１２は、残りの時間（１−Ｄ）
のほとんどの間導通する。低いまたはおそらくはゼロ電
圧のスイッチング、すなわち、スイッチの両端の電圧降
下が０である時間中のスイッチングを達成するために、
導通時間の間に短い不感時間が挿入されることがある。
れる負荷の特性の変化にかかわらず、入力ＤＣ電圧Ｖin
に応答してほぼ一定の出力ＤＣ電圧Ｖout1およびＶout2
を供給するＤＣ−ＤＣコンバータの概略図を示す。この
回路は、第１のスイッチ１１および第２のスイッチ１２
を通じて電流を交互に導通させることにより動作する。
これらのスイッチは、電圧ループコントローラ１３、お
よびパルス幅変調器（ＰＷＭ）１５を有するフィードバ
ック回路によって制御される。これらのスイッチの制御
端子に加えられる電圧によって、スイッチ１１は、デュ
ーティサイクルＤとして知られる交番の各周期の一部の
間だけ導通し、スイッチ１２は、残りの時間（１−Ｄ）
のほとんどの間導通する。低いまたはおそらくはゼロ電
圧のスイッチング、すなわち、スイッチの両端の電圧降
下が０である時間中のスイッチングを達成するために、
導通時間の間に短い不感時間が挿入されることがある。
【０００８】スイッチ１１および１２は一般的にパワー
ＦＥＴであり、特に、ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体
電界効果トランジスタ）である。このようなデバイスの
制御端子はゲート電極である。すなわち、ＰＷＭ１５に
よってスイッチ１１に加えられるゲート駆動信号は持続
時間Ｄを有するパルスであり、スイッチ１２に加えられ
るゲート駆動信号は時間（１−Ｄ）から不感時間を引い
たものを有するパルスである。
ＦＥＴであり、特に、ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体
電界効果トランジスタ）である。このようなデバイスの
制御端子はゲート電極である。すなわち、ＰＷＭ１５に
よってスイッチ１１に加えられるゲート駆動信号は持続
時間Ｄを有するパルスであり、スイッチ１２に加えられ
るゲート駆動信号は時間（１−Ｄ）から不感時間を引い
たものを有するパルスである。
【０００９】スイッチ１１および１２を交互に流れる電
流は、望ましくは変成器のコアの飽和を避けるようにし
て、パワー変成器１８の一次巻線１７を駆動する。この
変成器は、逆方向に巻かれた別個の二次巻線２０および
２１を有する。この方向は点で示されているが、これは
巻線方向の慣用的な記号である。二次巻線２０は、整流
ダイオード２３および２４からなる整流器回路を通して
出力インダクタ２５および出力キャパシタ２６からなる
出力フィルタに接続され、二次巻線２１は、整流ダイオ
ード２７および２８からなる整流器回路を通して出力イ
ンダクタ３０および出力キャパシタ３１からなる出力フ
ィルタに接続される。２つの出力フィルタのそれぞれの
出力は、図示のようにそれぞれの負荷に低電圧Ｖout1お
よびＶou t2を送電する。各整流器回路の２つのダイオー
ドは、回路が半波整流回路を構成するように交互に電流
を導通する。二次巻線２０の出力は、電圧ループコント
ローラ１３およびＰＷＭ１５からなるフィードバック回
路に接続される。出力電圧Ｖout1は、この種の回路で通
例のように、電圧ループコントローラを駆動して、スイ
ッチ１１および１２を切り替えるデューティサイクルを
変化させることにより、制御された電圧出力Ｖout1を生
成する。
流は、望ましくは変成器のコアの飽和を避けるようにし
て、パワー変成器１８の一次巻線１７を駆動する。この
変成器は、逆方向に巻かれた別個の二次巻線２０および
２１を有する。この方向は点で示されているが、これは
巻線方向の慣用的な記号である。二次巻線２０は、整流
ダイオード２３および２４からなる整流器回路を通して
出力インダクタ２５および出力キャパシタ２６からなる
出力フィルタに接続され、二次巻線２１は、整流ダイオ
ード２７および２８からなる整流器回路を通して出力イ
ンダクタ３０および出力キャパシタ３１からなる出力フ
ィルタに接続される。２つの出力フィルタのそれぞれの
出力は、図示のようにそれぞれの負荷に低電圧Ｖout1お
よびＶou t2を送電する。各整流器回路の２つのダイオー
ドは、回路が半波整流回路を構成するように交互に電流
を導通する。二次巻線２０の出力は、電圧ループコント
ローラ１３およびＰＷＭ１５からなるフィードバック回
路に接続される。出力電圧Ｖout1は、この種の回路で通
例のように、電圧ループコントローラを駆動して、スイ
ッチ１１および１２を切り替えるデューティサイクルを
変化させることにより、制御された電圧出力Ｖout1を生
成する。
【００１０】クランプキャパシタ３２は、スイッチ１２
に直列に接続され、Ｖin／（１−Ｄ）という定常状態電
圧に充電される。このクランプキャパシタは、スイッチ
ング時間の（１−Ｄ）部分の間に変成器１８の一次巻線
１７に直列に接続され、変成器の磁化インダクタンスに
蓄積されたエネルギーを回路の出力に伝達させる。スイ
ッチングサイクルのＤ部分の間に入力電圧Ｖinを加え、
同じサイクルの（１−Ｄ）部分の間にクランプキャパシ
タ電圧からＶinを引いたものを加えることにより、スイ
ッチングサイクルのいずれの部分においてもエネルギー
を出力に伝達させる手段が構成される。１サイクル全体
にわたって一次巻線１７に加えられる平均電圧が０であ
るため、変成器１８内の磁束バランスが達成され、コア
飽和は回避される。図１の回路についてのさらに詳細な
説明およびその利点は、前記のジェイコブズ他の出願に
ある。
に直列に接続され、Ｖin／（１−Ｄ）という定常状態電
圧に充電される。このクランプキャパシタは、スイッチ
ング時間の（１−Ｄ）部分の間に変成器１８の一次巻線
１７に直列に接続され、変成器の磁化インダクタンスに
蓄積されたエネルギーを回路の出力に伝達させる。スイ
ッチングサイクルのＤ部分の間に入力電圧Ｖinを加え、
同じサイクルの（１−Ｄ）部分の間にクランプキャパシ
タ電圧からＶinを引いたものを加えることにより、スイ
ッチングサイクルのいずれの部分においてもエネルギー
を出力に伝達させる手段が構成される。１サイクル全体
にわたって一次巻線１７に加えられる平均電圧が０であ
るため、変成器１８内の磁束バランスが達成され、コア
飽和は回避される。図１の回路についてのさらに詳細な
説明およびその利点は、前記のジェイコブズ他の出願に
ある。
【００１１】前記のボイラン他の出願に記載されている
ように、スイッチ１１および１２に加えられるエネルギ
ーの移送および大きさを修正して回路を安定化し回路パ
ラメータの最適化を可能とするために、クランプキャパ
シタ３２は、ＰＷＭ１５に接続することも可能である。
ように、スイッチ１１および１２に加えられるエネルギ
ーの移送および大きさを修正して回路を安定化し回路パ
ラメータの最適化を可能とするために、クランプキャパ
シタ３２は、ＰＷＭ１５に接続することも可能である。
【００１２】本発明は、単一のフィードバックループを
使用して出力電圧Ｖout1およびＶou t2の両方を制御する
ことが可能であるという認識に基づく。２つの出力電圧
は、２つの二次巻線２０および２１の巻数の比に比例す
る相対値を有するため、出力電圧の任意の組合せを生成
することができる。これらの出力は、一方の負荷からの
ノイズやインピーダンス変化などが他方の負荷に送電さ
れる電力に影響を与えないように、電気的に絶縁するこ
とが可能である。このため、図１の回路は、経済的に
は、２つの電圧Ｖout1およびＶout2を生成するために別
個のコンバータを使用する場合よりも明らかに有利であ
り、また、電気的設計の点では、２つの負荷に分割され
る単一の出力を有する回路よりもずっと有利である。
使用して出力電圧Ｖout1およびＶou t2の両方を制御する
ことが可能であるという認識に基づく。２つの出力電圧
は、２つの二次巻線２０および２１の巻数の比に比例す
る相対値を有するため、出力電圧の任意の組合せを生成
することができる。これらの出力は、一方の負荷からの
ノイズやインピーダンス変化などが他方の負荷に送電さ
れる電力に影響を与えないように、電気的に絶縁するこ
とが可能である。このため、図１の回路は、経済的に
は、２つの電圧Ｖout1およびＶout2を生成するために別
個のコンバータを使用する場合よりも明らかに有利であ
り、また、電気的設計の点では、２つの負荷に分割され
る単一の出力を有する回路よりもずっと有利である。
【００１３】以下の説明は、２つの独立の電圧制御出力
が単一のフィードバックループを使用した単一のコンバ
ータによって発生可能である理由を示すものである。図
１の回路は、各スイッチングサイクルの後で変成器の電
圧を「リセット」することにより変成器のコアの飽和を
回避するように設計されている。従って、当業者には理
解されるように、このサイクルのＤ部分における出力イ
ンダクタ２５の両端の電圧とこのサイクルのＤ部分の時
間との積は、（１−Ｄ）部分における出力インダクタの
両端の電圧と（１−Ｄ）部分の時間との積に等しい。こ
れは「ボルト秒バランス」として知られており、二次巻
線２０に接続された出力インダクタ２５のこのボルト秒
バランスの式は次のようになる。
が単一のフィードバックループを使用した単一のコンバ
ータによって発生可能である理由を示すものである。図
１の回路は、各スイッチングサイクルの後で変成器の電
圧を「リセット」することにより変成器のコアの飽和を
回避するように設計されている。従って、当業者には理
解されるように、このサイクルのＤ部分における出力イ
ンダクタ２５の両端の電圧とこのサイクルのＤ部分の時
間との積は、（１−Ｄ）部分における出力インダクタの
両端の電圧と（１−Ｄ）部分の時間との積に等しい。こ
れは「ボルト秒バランス」として知られており、二次巻
線２０に接続された出力インダクタ２５のこのボルト秒
バランスの式は次のようになる。
【数１】 ただし、ｎs1は二次巻線２０の巻数であり、ｎpは一次
巻線１７の巻数である。
巻線１７の巻数である。
【００１４】Ｖout1について解くと次式となる。
【数２】
【００１５】巻線２１に接続されたインダクタ３０に関
するボルト秒バランスの式は次のようになる。
するボルト秒バランスの式は次のようになる。
【数３】 ただし、ｎs2は二次巻線２１の巻数である。
【００１６】Ｖout2について解くと次式となる。
【数４】 従って、次式が得られる。
【数５】
【００１７】式（５）は、出力電圧Ｖout1が、出力電圧
Ｖout2に二次巻線２０と２１の巻数比を乗じたものに等
しいことを示している。従って、この巻数比を調節する
ことにより、所望の相対出力Ｖout1およびＶout2を発生
することができる。図１のクランプモード回路のすべて
の出力は、比例したボルト秒積を全入力電圧範囲にわた
って各二次巻線に加えることにより本質的に制御され
る。このボルト秒積は平均であり、出力フィルタによっ
てＤＣに変換される。もう１つの特性は、スイッチング
サイクルの（１−Ｄ）部分の間に電力を伝達させる巻線
の制御方程式が、「フライバック(fly back)」配置では
なく「バック導出(buck-derived)」配置のものであるこ
とである。このことがフィードバック制御ループの設計
を単純化し、いくつかの性能パラメータを改善すること
を示すことも可能である。
Ｖout2に二次巻線２０と２１の巻数比を乗じたものに等
しいことを示している。従って、この巻数比を調節する
ことにより、所望の相対出力Ｖout1およびＶout2を発生
することができる。図１のクランプモード回路のすべて
の出力は、比例したボルト秒積を全入力電圧範囲にわた
って各二次巻線に加えることにより本質的に制御され
る。このボルト秒積は平均であり、出力フィルタによっ
てＤＣに変換される。もう１つの特性は、スイッチング
サイクルの（１−Ｄ）部分の間に電力を伝達させる巻線
の制御方程式が、「フライバック(fly back)」配置では
なく「バック導出(buck-derived)」配置のものであるこ
とである。このことがフィードバック制御ループの設計
を単純化し、いくつかの性能パラメータを改善すること
を示すことも可能である。
【００１８】クランプモードコンバータのもう１つの実
施例を図２に示す。この配置では、ＦＥＴ３５の接地点
は、通常のｎチャネル拡張モードＦＥＴを使用して、ゲ
ートが通常のようにグランドを基準として駆動されるよ
うに選択される。これによって、より複雑な、浮動電位
を基準とするゲート駆動回路が回避される。図１と同様
に、出力電圧はＶout1であり、Ｖout2は２つの変成器二
次巻線の巻数に比例する。
施例を図２に示す。この配置では、ＦＥＴ３５の接地点
は、通常のｎチャネル拡張モードＦＥＴを使用して、ゲ
ートが通常のようにグランドを基準として駆動されるよ
うに選択される。これによって、より複雑な、浮動電位
を基準とするゲート駆動回路が回避される。図１と同様
に、出力電圧はＶout1であり、Ｖout2は２つの変成器二
次巻線の巻数に比例する。
【００１９】図３の実施例は図１のものと同様に動作
し、従って対応する符号をつけてある。しかし、図３の
実施例は、２個のみの二次巻線を有するのではなく、二
次巻線２１と同じ方向に巻かれた一群の二次巻線と、二
次巻線２０と同じ方向に巻かれた他の一群の二次巻線と
を有する。各二次巻線は、前に二次巻線２０および２１
に関して説明したのと同様にして、半波整流器回路を通
して出力フィルタに接続される。これら２つの群の巻線
の数を等しくする必要はない。例えば、二次巻線２１と
同じ方向に巻かれた二次巻線が多数あり、二次巻線２０
のように巻かれた巻線はただ１つのみであることも可能
である。２つの出力を駆動する、逆方向に巻かれた少な
くとも２個の二次巻線があることのみが条件である。
し、従って対応する符号をつけてある。しかし、図３の
実施例は、２個のみの二次巻線を有するのではなく、二
次巻線２１と同じ方向に巻かれた一群の二次巻線と、二
次巻線２０と同じ方向に巻かれた他の一群の二次巻線と
を有する。各二次巻線は、前に二次巻線２０および２１
に関して説明したのと同様にして、半波整流器回路を通
して出力フィルタに接続される。これら２つの群の巻線
の数を等しくする必要はない。例えば、二次巻線２１と
同じ方向に巻かれた二次巻線が多数あり、二次巻線２０
のように巻かれた巻線はただ１つのみであることも可能
である。２つの出力を駆動する、逆方向に巻かれた少な
くとも２個の二次巻線があることのみが条件である。
【００２０】出力Ｖout1からとられるフィードバックに
よって、他の各出力ＶoutNの電圧は次式で定められる。
よって、他の各出力ＶoutNの電圧は次式で定められる。
【数６】ただし、ｎs1は（出力Ｖout1に対応する）二次
巻線２０の巻数であり、ｎsNは出力ＶoutNに対応する二
次巻線の巻数である。フィードバックが他の出力からと
られる場合には、Ｖout1ではなくその出力の電圧が、他
の電圧を計算する電圧基準となる。
巻線２０の巻数であり、ｎsNは出力ＶoutNに対応する二
次巻線の巻数である。フィードバックが他の出力からと
られる場合には、Ｖout1ではなくその出力の電圧が、他
の電圧を計算する電圧基準となる。
【００２１】Ｖout1が与えられると、変数は巻数比のみ
であることに注意すべきである。従って、出力電圧Ｖ
outNは対応する二次巻線の巻線方向には依存しない。よ
って、本発明は、いくつかの相異なる制御された電圧を
供給する装置のコストを大幅に縮小する機会を提供する
ことが理解される。
であることに注意すべきである。従って、出力電圧Ｖ
outNは対応する二次巻線の巻線方向には依存しない。よ
って、本発明は、いくつかの相異なる制御された電圧を
供給する装置のコストを大幅に縮小する機会を提供する
ことが理解される。
【００２２】クランプモードコンバータに対するさまざ
まな既知の変形が本発明の回路にも適用可能である。例
えば、周知のように、電流ループコントローラをフィー
ドバック回路に付加することが可能である。同じく周知
のように、分岐または非分岐巻線を利用した全波整流器
を半波整流器の代わりに使用することも可能である。
まな既知の変形が本発明の回路にも適用可能である。例
えば、周知のように、電流ループコントローラをフィー
ドバック回路に付加することが可能である。同じく周知
のように、分岐または非分岐巻線を利用した全波整流器
を半波整流器の代わりに使用することも可能である。
【００２３】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、た
だ１つのフィードバック回路を有するクランプモードコ
ンバータ回路であって、いずれの出力も、相異なる独立
の負荷に相異なる定電圧を送電することが可能なものが
実現される。この回路は、必要な数の二次巻線を変成器
に設けることによって、２個のみならず任意個の電圧出
力を取り出すことが可能である。取り出される出力の数
にかかわらず、単一のフィードバック回路すなわちルー
プのみが使用されるため、このＤＣ−ＤＣコンバータの
構造は比較的複雑でないままである。電気的絶縁によ
り、１つの負荷からのノイズ、インピーダンス変化など
が、他の負荷に送電される電力に影響を与えない。よっ
て、いくつかの相異なる制御された電圧を供給する装置
のコストを大幅に縮小することができる。
だ１つのフィードバック回路を有するクランプモードコ
ンバータ回路であって、いずれの出力も、相異なる独立
の負荷に相異なる定電圧を送電することが可能なものが
実現される。この回路は、必要な数の二次巻線を変成器
に設けることによって、２個のみならず任意個の電圧出
力を取り出すことが可能である。取り出される出力の数
にかかわらず、単一のフィードバック回路すなわちルー
プのみが使用されるため、このＤＣ−ＤＣコンバータの
構造は比較的複雑でないままである。電気的絶縁によ
り、１つの負荷からのノイズ、インピーダンス変化など
が、他の負荷に送電される電力に影響を与えない。よっ
て、いくつかの相異なる制御された電圧を供給する装置
のコストを大幅に縮小することができる。
【図１】本発明の一実施例によるＤＣ−ＤＣコンバータ
の概略図である。
の概略図である。
【図２】図１のコンバータの可能な変形を説明する概略
図である。
図である。
【図３】本発明のもう１つの実施例によって、出力の数
を増やしたＤＣ−ＤＣコンバータの概略図である。
を増やしたＤＣ−ＤＣコンバータの概略図である。
１１ スイッチ １２ スイッチ １３ 電圧ループコントローラ １５ パルス幅変調器（ＰＷＭ） １７ 一次巻線 １８ パワー変成器 ２０ 二次巻線 ２１ 二次巻線 ２３ 整流ダイオード ２４ 整流ダイオード ２５ 出力インダクタ ２６ 出力キャパシタ ２７ 整流ダイオード ２８ 整流ダイオード ３０ 出力インダクタ ３１ 出力キャパシタ ３２ クランプキャパシタ ３５ ＦＥＴ
Claims (9)
- 【請求項１】 少なくとも第１の一次巻線（１７）なら
びに少なくとも第１の二次巻線（２０）およびこの第１
の二次巻線の巻線方向とは逆の巻線方向を有する第２の
二次巻線（２１）を有する変成器（１８）と、 前記一次巻線に接続された入力と、 前記一次巻線にそれぞれ接続された第１および第２のス
イッチ（１１、１２）と、 前記変成器に、ならびに、第１および第２のスイッチの
うちの少なくとも１つに接続されたクランプキャパシタ
（３２）と、 第１の二次巻線の電流を整流する第１の整流手段（２
３、２４）と、 第２の二次巻線の電流を整流する第２の整流手段（２
７、２８）と、 第１の二次巻線に接続された第１の出力フィルタ（２
５、２６）と、 第２の二次巻線に接続された第２の出力フィルタ（３
０、３１）と、 第１の出力フィルタに接続された第１の出力と、 第２の出力フィルタに接続された第２の出力と、 一方の側が前記出力フィルタのうちの１つに接続され、
反対側が第１および第２のスイッチの制御端子に接続さ
れた単一のフィードバック回路からなる、第１および第
２のスイッチが電流を交互に導通するようにする手段と
からなることを特徴とする電圧制御回路。 - 【請求項２】 前記入力がＤＣ入力エネルギーを受容
し、 前記出力がそれぞれ適当な負荷に所定の電圧のＤＣ出力
エネルギーを送電することによりＤＣ−ＤＣコンバータ
を構成することを特徴とする請求項１の回路。 - 【請求項３】 第１出力の出力電圧が第２出力の出力電
圧に第１の二次巻線の巻数の第２の二次巻線の巻数に対
する比を乗じたものに等しいことを特徴とする請求項２
の回路。 - 【請求項４】 前記フィードバック回路が、出力フィル
タおよびパルス幅変調器に接続された電圧ループコント
ローラを有し、このパルス幅変調器が前記スイッチの前
記制御端子に接続されることを特徴とする請求項３の回
路。 - 【請求項５】 第１整流手段が、第１出力フィルタに接
続された交互に導通する第１および第２の整流ダイオー
ドからなり、 第２整流手段が、第２出力フィルタに接続された交互に
導通する第３および第４の整流ダイオードからなること
を特徴とする請求項４の回路。 - 【請求項６】 前記変成器が、第１および第２の二次巻
線に加えて複数の他の二次巻線を有し、 前記他の二次巻線はそれぞれ他の整流器回路、出力フィ
ルタおよび出力端子に接続されることを特徴とする請求
項１の回路。 - 【請求項７】 前記他の二次巻線はそれぞれ対応する出
力端子に接続された別個の負荷を駆動し、各負荷は他の
負荷とは独立に駆動されることを特徴とする請求項６の
回路。 - 【請求項８】 前記他の二次巻線のうちのいくつかは前
記第１の二次巻線と同じ方向に巻かれ、その他は前記第
２の二次巻線と同じ方向に巻かれることを特徴とする請
求項６の回路。 - 【請求項９】 前記単一のフィードバック回路は前記第
１の出力フィルタに接続され、 前記第１の出力端子の出力電圧はＶout1であり、 他の出力端子の電圧ＶoutNは、前記第１の二次巻線の巻
数をｎs1とし、電圧ＶoutNを有する出力端子に対応する
二次巻線の巻数をｎsNとした場合に、関係式 【数６】 によって決定されることを特徴とする請求項６の回路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US99106792A | 1992-12-15 | 1992-12-15 | |
| US991067 | 1992-12-15 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06217547A true JPH06217547A (ja) | 1994-08-05 |
Family
ID=25536834
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5341163A Pending JPH06217547A (ja) | 1992-12-15 | 1993-12-13 | 電圧制御回路 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5541828A (ja) |
| EP (1) | EP0602835B1 (ja) |
| JP (1) | JPH06217547A (ja) |
| DE (1) | DE69302461T2 (ja) |
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