JPH0641385U - 降圧型チョッパ式電源回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は回路が簡単で高効率という特性を損
なうことなく、多出力化することができる降圧型チョッ
パ式電源回路を提供することを目的としている。 【構成】 本考案において、スイッチング制御回路１は
入力電圧ＶinをピークレベルがＶ0 である矩形波になる
ように、トランジスタＱをスイッチングして、ダイオー
ドＤ１のカソード側に矩形波状の電圧を発生させる。チ
ョークＬ１とコンデンサＣ１から成る整流回路は前記矩
形波状の電圧を整流して電圧Ｖ0 の第１の直流電圧を出
力する。コンデンサ２とダイオードＤ２から成る昇圧回
路は前記矩形波に前記第１の直流出力電圧Ｖ0 を重畳し
て昇圧する。ダイオードＤ３とコンデンサＣ３から成る
整流回路は上記のように昇圧された矩形波状の電圧を整
流して、Ｖ0 ＋Ｖinの第２の直流電圧を出力する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は降圧型チョッパ式電源回路に係わり、特に異なった値を有する電圧を 複数種類出力する多出力構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来この種の降圧型チョッパ式電源回路は、入力電圧をスイッチングして得ら れる矩形波電圧のデューティ比によって、出力電圧を制御する電源回路である。 このような電源回路は出力電圧を前記デューティ比のみで制御するため、回路が 単純で回路ロスが少なく、従って効率が高いという利点があった。

【０００３】 図６は上記した従来の降圧型チョッパ式電源回路の一例を示した回路図である 。スイッチングトランジスタＱはエミッタに入力される入力電圧Ｖinを平均値が Ｖ0 になるようなデューティ比でスイッチングし、そのスイッチングにより得ら れる矩形波電圧をフライホイールダイオードＤ１及びチョークＬ１とコンデンサ Ｃ１から成るチョークインプット型の整流回路に出力する。フライホイールダイ オードＤ１はスイッチングトランジスタＱのスイッチング動作に拘らず、チョー クＬ１に連続した電流を流すため、チョークＬ１とコンデンサＣ１の接続点から は直流の出力電圧Ｖ0 が出力される。スイッチング制御回路１は前記整流回路か らの出力電圧をフィートバックして読み込み、これが電圧Ｖ0 になるように前記 スイッチングトランジスタＱ１から出力される矩形波電圧のデューティ比を決め 、このデューティ比が得られるように前記スイッチングトランジスタＱ１のベー スにスイッチング制御信号１００を出力する。尚、スイッチング制御回路１には 他励式と自励式がある。

【０００４】 上記の如く従来の降圧型チョッパ式電源回路は構成部品が少ないため回路がシ ンプルであるが、出力電圧は１種類の単出力であるため、複数種類の出力電圧を 得られる多出力に応じることができなかった。そこで、上記のような降圧型チョ ッパ式電源回路を複数組み込んで、各電源回路の出力電圧を異なるようにすれば 前記多出力に対応することができるが、これでは重複部品が多く且つ回路が複雑 で規模が大きくなってしまうという欠点があった。又、前記多出力に対応して図 ６に示したチョークＬ１の代わりにスイッチングトランスを用い、このスイッチ ングトランスの２次側に前記多出力に応じた複数の２次側巻線を設ければ、複数 の出力電圧を得ることができる。しかし、このような構成ではスイッチングトラ ンス等の特殊な部品が必要で、しかも回路の構成が複雑になると共に電源変換効 率も悪化するという欠点があった。そこで、上記スイッチング電源回路を用いず 、商用電源を１次側巻線に入力し、２次側に複数の２次側巻線を有する電源トラ ンスを使用すれば、簡単に多出力を得ることができる。しかし、このような構成 では前記商用電源の周波数が低いため、使用する部品が大型となると共に、出力 電圧を安定化させるために別の回路が必要になるという欠点があった。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

従来の降圧型チョッパ式電源回路は回路が簡単で小型高効率という長所がある が、単出力で多出力に応じられないという欠点があった。そこで、前記多出力に 応じるため、上記従来の降圧型チョッパ式電源回路を複数組み合わせたり、前記 チョッパ式電源回路の整流回路部にスイッチングトランスを用いて、その２次側 に複数の出力電圧用巻線を設けることにより、前記多出力に応じた降圧型チョッ バ式電源回路を構成することは可能である。しかし、上記のような構成では、回 路構成が複雑になったり、スイッチングトランス等の特殊な部品を必要とするた め、降圧型チョッパ式電源回路の特性である回路が簡単で高効率という特徴を生 かすことができないという欠点があった。

【０００６】 そこで本考案は上記の欠点を除去し、回路が簡単で高効率という特性を損なう ことなく、多出力化することができる降圧型チョッパ式電源回路を提供すること を目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】 本考案は入力直流電圧をスイッチングして矩形波状の電圧を得る際に、前記矩 形波のデューティ比を制御することによって前記矩形波状の電圧を所定値に制御 し、更にこの電圧を整流して所定の第１の直流出力電圧を得る降圧型チョッパ式 電源回路において、前記矩形波状の電圧に前記第１の直流出力電圧を重畳して前 記矩形波状の電圧を昇圧する昇圧回路と、この昇圧回路により昇圧された矩形波 状の電圧を整流して第２の直流出力電圧を得る整流回路とを具備した構成を有す る。

【０００８】

【作用】

本考案の入力直流電圧をスイッチングして矩形波状の電圧を得る際に、前記矩 形波のデューティ比を制御することによって前記矩形波状の電圧を所定値に制御 し、更にこの電圧を整流して所定の第１の直流出力電圧を得る降圧型チョッパ式 電源回路において、昇圧回路は前記矩形波状の電圧に前記第１の直流出力電圧を 重畳して前記矩形波状の電圧を昇圧する。整流回路は前記昇圧回路により昇圧さ れた矩形波状の電圧を整流して第２の直流出力電圧を得る。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図面を参照して説明する。図１は本考案の降圧型チ ョッパ式電源回路の一実施例を示した回路図である。１はスイッチングトランジ スタＱをスイッチングするスイッチング制御回路、Ｃ１は出力１側の整流回路を 構成するコンデンサ、Ｃ２は昇圧回路を構成するコンデンサ、Ｃ３は出力２側の 整流回路を構成するコンデンサ、Ｄ１はチョークＬ１に継続的に電流を流すフラ イホイールダイオード、Ｄ２は昇圧回路を構成し、出力１側の電圧Ｖ0 をコンデ ンサＣ２にチャージするダイオード、Ｄ３は出力２側の整流回路を構成するダイ オード、Ｌ１は前記出力１側の整流回路を構成するチョーク、Ｑは入力電圧Ｖin をスイッチングして矩形波状の電圧に変換するスイッチングトランジスタである 。

【００１０】 次に本実施例の動作について説明する。スイッチングトランジスタＱはエミッ タに入力される入力電圧Ｖｉｎを平均値がＶ0 になるようなデューティ比でスイ ッチングし、そのスイッチング電圧をフライホイールダイオードＤ１及びチョー クＬ１とコンデンサＣ１から成るチョークインプット型の整流回路に出力する。 フライホイールダイオードＤ１はスイッチングトランジスタＱ１のスイッチング 動作に拘らず、チョークＬ１に連続した電流を流すため、チョークＬ１とコンデ ンサＣ１の接続点からは直流の出力電圧Ｖ0 が出力される。スイッチング制御回 路１は前記整流回路からの出力電圧をフィートバックして読み込み、これが電圧 Ｖ0 になるように、前記スイッチングトランジスタＱのコレクタから出力される 矩形波のデューティ比を決め、このデューティ比が得られるように前記スイッチ ングトランジスタＱのベースにスイッチング制御信号１００を出力する。

【００１１】 スイッチングトランジタＱのコレクタ側、即ちダイオードＤ１のカソード側に は図２（Ａ）に示したような矩形波状の電圧が発生するが、前記ダイオードＤ１ のカソード側が０Ｖの時、ダイオードＤ２はチョークＬ１とコンデンサＣ１の整 流回路から出力される電圧Ｖ0 をコンデンサＣ２に供給して、このコンデンサＣ ２を電圧Ｖ0 にチャージアップする。その後、前記ダイオードＤ１カソードが電 圧Ｖinになった時、コンデンサＣ２は電圧Ｖ0 にチャージアップされているため 、ダイオードＤ３のアノード側にはピークがＶin＋Ｖ0 の矩形波状の電圧が図２ （Ｂ）に示すように発生する。このＶin＋Ｖ0 の矩形波はダイオードＤ３で整流 された後、コンデンサＣ３で平滑され、Ｖ0 ＋Ｖinの直流電圧として出力される 。

【００１２】 ここで、上記の動作を更に定量的に説明すると、ダイオードＤ１のカソード側 には上記した如く入力電圧ＶinをトランジスタＱでスイッチングした図２（Ａ） に示すような矩形波が発生する。この矩形波のピークはＶinで、そのボトムは ０Ｖであり、且つそのデューティ比ＪはＪ＝Ｔon÷Ｔ＝Ｖ0 ÷Ｖinとなる。ダイ オードＤ１のカソード側がボトムレベルにある時、チョークＬ１及びコンデンサ Ｃ１の整流回路からの出力される電圧Ｖ0 により、コンデンサＣ２はダイオード Ｄ２を通してチャージアップされるため、ダイオードＤ１のカソードがＶinにな った時、コンデンサＣ２の電荷はダイオードＤ３を通して出力２側に出力される 。このような動作において、コンデンサＣ２の両端には常にダイオードＤ２を通 して電圧Ｖ0 が印加されているため、ダイオードＤ２のカソードにはダイオード Ｄ１のカソードに発生する図２（Ａ）に示した矩形波に電圧Ｖ0 を重畳した図２ （Ｂ）に示すような矩形波状の電圧が発生する。従って、図２（Ｂ）に示した矩 形波のピークレベルはＶin＋Ｖ0 になる。

【００１３】 本実施例によれば、出力として直流電圧Ｖ0 を出力する通常の降圧型チョッパ 式電源回路に、コンデンサＣ２及びダイオードＤ２から成る昇圧回路と、ダイオ ードＤ３とコンデンサＣ３から成る整流回路を付加するだけで、出力２として電 圧Ｖ0 ＋Ｖinの出力電圧を取り出すことができる。しかも、本例では簡単な構成 の昇圧回路と整流回路を通常の降圧型チョッパ式電源回路に付加するだけである ため、上記降圧型チョッパ式電源回路の回路規模が小さく高効率という特性を損 なうことなく、電源回路の多出力化を行うことができる。

【００１４】 図３は本考案の他の実施例を示した回路図である。本例は図１に示した前実施 例に比べて更に安定化した出力２を得る構成を有している。出力１を得る構成及 び動作は図１に示した前記実施例と同一である。このため、コンデンサＣ２のダ イオードＤ２側の端子には図２（Ｂ）に示したようなピークレベルがＶin＋Ｖ0 の矩形波が発生する。この矩形波を本例ではチョークＬ２とコンデンサＣ３から 成るチョークインプット型整流回路により整流することで、電圧Ｖ0 の出力１と 同等の精度を有する電圧２Ｖ0 の出力２を得ている。尚、ダイオードＤ２はフラ イホイールダイオードとしても動作している。ここで、上記チョークインプット 型整流回路からは入力された矩形波電圧の平均値が出力される。即ち、出力２の 出力電圧をＶ２とすると、Ｖ２＝Ｖ0 ＋Ｔon×Ｖin÷Ｔ＝Ｖ0 ＋Ｔon÷Ｔ×Ｖin ＝Ｖ0 ＋Ｖ0 ÷Ｖin×Ｖin＝２Ｖ0 となる。従って、本例では、出力２として、 出力１の２倍の電圧２Ｖ0 が出力され、且つこの出力２側の整流回路は出力１側 の整流回路と同様のチョークインプット型であるため、出力１と同等の精度を有 する出力２を得ることができる。他の効果は前実施例と同様である。

【００１５】 図４は本考案の更に他の実施例を示した回路図である。本例の構成は図１に示 した回路とほぼ同一であるが、コンデンサＣ２に電圧を充電するタイオードＤ２ のアノード側が電圧印加端子２に接続されているところが異なっており、この電 圧印加端子２に任意の電圧Ｖref が印加されるようになっている。本例もダイオ ードＤ１のカソード側には図２（Ａ）に示したような矩形波状の電圧が発生する 。このため、前記ダイオードＤ１のカソードが０Ｖの時、ダイオードＤ２は電圧 印加端子２に印加されるＶref をコンデンサＣ２に供給して、このコンデンサＣ ２を電圧Ｖref にチャージアップする。その後、前記ダイオードＤ１のカソード が電圧Ｖinになった時、コンデンサＣ２は電圧Ｖref にチャージアップされてい るため、ダイオードＤ３のアノード側にはＶin＋Ｖref の矩形波状の電圧が発生 する。この矩形波状の電圧はダイオードＤ３とコンデンサＣ３から成る整流回路 により整流されるため、出力２としてＶref ＋Ｖinの直流電圧が発生する。本実 施例では、電圧印加端子２に任意の電圧Ｖref を印加することにより、出力２と して任意の電圧を得ることができる。他の効果は図１に示した実施例と同様であ る。

【００１６】 図５は本考案の更に他の実施例を示した回路図である。本例は図４に示した実 施例とほぼ同一であるが、出力２側の整流回路にチョークＬ２が用いられて、チ ョークインプット型の整流回路が構成されている。このため、出力１の直流電圧 Ｖ0 と同等の精度を持ったＶref ＋Ｖ0 の直流電圧を出力２側から得ることがで き、しかも、図４の実施例と同様に電圧印加端子２に任意の直流電圧Ｖref を印 加することにより、出力２側に任意の電圧を出力させることができる。

【００１７】

【考案の効果】

以上記述した如く本考案の降圧型チョッパ式電源回路によれば、回路が簡単で 高効率という特性を損なうことなく、多出力化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の降圧型チョッパ式電源回路の一実施例
を示した回路図。

【図２】本考案の他の実施例を示した回路図。

【図３】本考案の更に他の実施例を示した回路図。

【図４】本考案の更に他の実施例を示した回路図。

【図５】本考案の更に他の実施例を示した回路図。

【図６】従来の降圧型チョッパ式電源回路の一例を示し
た回路図。

【符号の説明】

１…スイッチング制御回路 Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３
…コンデンサ Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３…ダイオード Ｌ１、Ｌ２…チョ
ーク Ｑ…スイッチングトランジスタ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力直流電圧をスイッチングして矩形波
   状の電圧を得る際に、前記矩形波のデューティ比を制御
   することによって前記矩形波状の電圧を所定値に制御
   し、更にこの電圧を整流して所定の第１の直流出力電圧
   を得る降圧型チョッパ式電源回路において、前記矩形波
   状の電圧に前記第１の直流出力電圧を重畳して前記矩形
   波状の電圧を昇圧する昇圧回路と、この昇圧回路により
   昇圧された矩形波状の電圧を整流して第２の直流出力電
   圧を得る整流回路とを具備したことを特徴とする降圧型
   チョッパ式電源回路。
2. 【請求項２】 前記昇圧回路は矩形波状の電圧に別途与
   えられる任意の直流電圧を重畳して前記矩形波状の電圧
   を昇圧することを特徴とする請求項１記載の降圧型チョ
   ッパ式電源回路。