JPH0666293U - スイッチング電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 入出力絶縁型のスイッチング電源装置の高耐
圧化を実現する。 【構成】 絶縁用のトランス８の１次側に３次巻線２８
を設け、この巻線２８の電圧の設定値からの増減を監視
する電圧監視部３８と、この監視部３８の監視出力によ
り３次巻線２８の電圧が設定値になるようにスイッチン
グ半導体１０を駆動し，出力電源を定電圧制御する駆動
制御部４１とを備える。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、いわゆる入出力絶縁型のスイッチング電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、この種入出力絶縁型のスイッチング電源装置はスイッチング半導体及び 高周波トランス（スイッチング用トランス）と呼ばれる絶縁用のトランスを用い て形成され、直流の入力電源をスイッチング半導体のスイッチングにより断続し てトランスの１次巻線に供給する。 このトランスは１次側と２次側とが絶縁され、通常、１次巻線の高周波電源を 昇圧して２次巻線から出力する。

【０００３】 そして、トランスの２次巻線出力を整流，平滑して直流の出力電源を形成し、 この電源を負荷に給電する。 さらに、出力電源を定電圧化して電源装置をいわゆる定電圧レギュレータにす るときは、トランスの２次側において、負荷に給電する電圧を検出して出力電源 の電圧（出力電圧）を監視する。

【０００４】 そして、この検出により得た２次側電圧検出信号をトランスの１次側に設けた スイッチング駆動装置に帰還する。 このとき、入出力の絶縁を維持するため、２次側電圧検出信号の帰還にはフォ トカプラ等のアイソレータが用いられる。

【０００５】 そして、スイッチング駆動装置は、帰還された２次側電圧信号と出力電圧の基 準信号とを比較して出力電圧の設定値からの増減を検出し、この検出の結果によ りスイッチング半導体の駆動を制御して出力電圧を設定値の電圧に制御する。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】 従来のこの種入出力絶縁型のスイッチング電源装置の場合、定電圧制御の際は 、入出力の絶縁を維持するため、２次側電圧検出信号のトランスの１次側への帰 還にフォトカプラ等のアイソレータを要する。 そして、このアイソレータの絶縁階級の制約に基づき、電源装置の高耐圧化を 図ることができない問題点がある。

【０００７】 本考案は、フォトカプラ等のアイソレータを用いることなく定電圧制御が行え るようにし、入出力絶縁型の高耐圧のスイッチング電源装置を提供することを目 的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

前記の目的を達成するために、本考案のスイッチング電源装置においては、絶 縁用のトランスの１次側に３次巻線を設け、この巻線の電圧の設定値からの増減 を監視する電圧監視部と、この監視部の監視出力により３次巻線の電圧が設定値 になるようにスイッチング半導体の駆動を制御し，出力電源を定電圧制御する駆 動制御部とを備える。

【０００９】

【作用】

前記のように構成された本考案のスイッチング電源装置の場合、絶縁用のトラ ンスの１次側に設けた３次巻線の電圧から出力電源の電圧が間接的に検出される 。 さらに、電圧監視部により３次巻線の電圧の設定値からの増減が監視されて出 力電源の電圧変動が検出される。

【００１０】 そして、電圧監視部の監視出力により駆動制御部がスイッチング半導体の駆動 を制御して出力電源を定電圧制御する。 したがって、トランスの２次側から１次側に信号を帰還することなく出力電源 が定電圧制御され、従来は絶縁維持に必要なフォトカプラ等のアイソレータが不 要になり、このアイソレータの絶縁階級の制約が生じない。

【００１１】

【実施例】

１実施例について、図１を参照して説明する。 正，負の入力端子１ｐ，１ｎ間に供給された例えば５０〜１５０Ｖの直流の入 力電源は、コンデンサ２〜５，鉄心入りのリアクトル６が形成するノイズフィル タ７を介して絶縁用のトランス８の１次側の１次巻線９，電力用ＭＯＳＦＥＴ構 成のスイッチング半導体１０，過電流検出用のシャント抵抗１１の直列回路に印 加される。 なお、コンデンサ３，４は直列接続されてリアクトル６の後段に設けられ、そ の接続点にはアース端子１２が接続されている。

【００１２】 また、トランス８は１次側と２次側とが絶縁されている。 さらに、１次巻線９の両端間には、抵抗１３，コンデンサ１４の並列回路とダ イオード１５とを直列接続した高効率のスナバ回路１６が設けられている。

【００１３】 そして、半導体１０のスイッチングにより入力電源が断続されて高周波電源に 変換され、この電源がトランス８により例えば数百Ｖ又は数千Ｖに昇圧される。 このトランス８の２次側にはタップ付きの２次巻線１７が設けられ、この巻線 １７の一端とタップ１８との間の出力はダイオード１９，コンデンサ２０により 整流，平滑され、タップ１８と２次巻線１７の他端との間の出力はダイオード２ １，コンデンサ２２により整流，平滑される。

【００１４】 この両整流，平滑により２電源構成の直流の出力電源が形成され、コンデンサ ２０の端子間の第１の出力電源は正の出力端子２３ｐ，共通端子２４から取出さ れ、コンデンサ２２の端子間の第２の出力電源は共通端子２４，負の出力端子２ ３ｎから取出され、それぞれ負荷等に給電される。 なお、コンデンサ２０，２２にはバランサ用の抵抗２５，２６それぞれが並列 接続され、出力端子２３ｐ，２３ｎ間にはノイズ防止用のコンデンサ２７が設け られている。

【００１５】 ところで、トランス８の１次側には巻数が少ない３次巻線２８が設けられ、１ 次巻線９の高周波電源に基づき、３次巻線２８に２次巻線出力と同様の波形の数 Ｖ又は数十Ｖの低電圧が生じる。 そして、この低電圧の出力がダイオード２９，コンデンサ３０により整流，平 滑され、この整流，平滑により形成された直流電圧が半導体１０の駆動装置３１ に設けられた抵抗３２，３３により分圧されて出力電圧監視用の電圧検出信号が 形成され、この信号は駆動装置３１に設けられた集積回路構成のスイッチング制 御回路３４の電圧監視用の演算器３５に供給される。

【００１６】 また、ノイズフィルタ７を介した入力電源が抵抗３６を介して駆動装置３１の ツェナダイオード構成の基準信号発生回路３７及び制御回路３４に供給され、発 生回路３７は定電圧制御用の基準信号Ｖｒ及び過電流検出用の基準信号Ｉｒを発 生する。 そして、基準信号Ｖｒは演算器３５に供給され、この演算器３５は電圧検出信 号と基準信号Ｖｒとを比較してその誤差を算出し、３次巻線２８の電圧の設定値 からの増減を監視して出力電源の電圧変動を間接的に検出する。 なお、抵抗３２，３３及び演算器３５により電圧監視部３８が形成されている 。

【００１７】 一方、抵抗１１はトランス８の１次側の電流を検出し、この検出により形成さ れた電流検出信号が抵抗３９を介して制御回路３４の電流監視用の演算器４０に 供給される。 この演算器４０は電流検出信号と基準信号Ｉｒとを比較し、電流検出信号が基 準信号Ｉｒより大きくなる過電流の発生を検出する。

【００１８】 そして、両演算器３５，４０の出力信号は制御回路３４の駆動制御部４１に設 けられた駆動出力回路４２に供給される。 この出力回路４２は例えば発振器４３の参照波出力と出力電圧の増減に比例し た演算器３５の誤差出力とに基づくＰＷＭ制御により、出力電源の電圧の増減の 逆にパルス幅が変化する駆動信号を形成して半導体１０のゲートに供給し、３次 巻線２８の電圧が設定値になるように半導体１０を駆動して出力電源を定電圧制 御する。

【００１９】 また、入力電源の過電圧又は過負荷が発生して演算器４０の過電流の検出出力 が供給されると、出力回路４２は駆動信号の出力を停止し、半導体１０の駆動を 止めて電源装置を保護する。 なお、発振器４３には発振周波数を決定する抵抗４４，コンデンサ４５が接続 されている。

【００２０】 そして、３次巻線２８の電圧に基づき、トランス８の１次側で２次側の出力電 源の電圧を監視して定電圧制御するため、２次側から１次側への信号の帰還がな く、この帰還の際の入出力の絶縁に必要な従来のフォトカプラ等のアイソレータ が省け、このアイソレータの絶縁階級の制約を受けることがない。 したがって、トランス８に絶縁度の高いものを用いることにより、容易に入出 力絶縁型の高耐圧のスイッチング電源装置を形成することができる。

【００２１】 また、過電流状態になると、直ちに動作が停止して電源装置の保護が図られる ため、信頼性，安全性等も極めて高くなる。 ところで、前記実施例では入力電源が外部から供給される直流入力の場合につ いて説明したが、例えば、入力部として入力端子１ｐ，１ｎとともに整流平滑回 路を設け、外部から交流電源が供給されるときに、この交流電源を入力部の整流 平滑回路により整流，平滑して直流の入力電源を形成すれば、直流入力，交流入 力のいずれでも使用することができ、性能が一層向上する。

【００２２】 また、コンデンサ２０，２２，２７，３０等の平滑用又はフィルタ用のコンデ ンサに温度特性，負荷特性等の優れたものを使用すれば、それらの長寿命化が図 れて電源装置が長寿命になる。 そして、各コンデンサの長寿命化を図るとともに、半導体１０に十分な大きさ の放熱フィンを取付けたりして各部品の発熱を極力抑えることにより、長寿命， 高耐圧が要求される製品の電源として好適な入出力絶縁型のスイッチング電源装 置を提供できる。

【００２３】 なお、入力電源のスイッチングに複数のスイッチング半導体を用いる場合にも 適用できるのは勿論である。 また、電圧監視部３８，駆動制御部４１等の各部の構成は実施例に限定される ものではない。

【００２４】

【考案の効果】

本考案は、以上説明したように構成されているため、以下に記載する効果を奏 する。 絶縁用のトランス８の１次側に設けた３次巻線２８の電圧から出力電源の電圧 が間接的に検出され、電圧監視部３８により３次巻線２８の電圧の設定値からの 増減が監視されて出力電源の電圧変動が検出され、電圧監視部３８の監視出力に より駆動制御部４１がスイッチング半導体１０のスイッチングを制御して出力電 源を定電圧制御するため、トランス８の２次側から１次側に信号を帰還すること なく出力電源を定電圧制御することができ、従来の信号帰還に際しての絶縁維持 用のフォトカプラ等のアイソレータが不要でこのアイソレータの絶縁階級の制約 を受けることがなく、入出力絶縁型のスイッチング電源装置の高耐圧化を図るこ とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のスイッチング電源装置の１実施例の結
線図である。

【符号の説明】

８ トランス ９ １次巻線 １０ スイッチング半導体 １７ ２次巻線 ２８ ３次巻線 ３８ 電圧監視部 ４１ 駆動制御部

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流の入力電源をスイッチング半導体に
   より断続して絶縁用のトランスの１次巻線に供給し、前
   記トランスの２次巻線の出力を整流，平滑して直流の出
   力電源を形成するスイッチング電源装置において、 前記トランスの１次側に３次巻線を設け、該巻線の電圧
   の設定値からの増減を監視する電圧監視部と、該監視部
   の監視出力により前記３次巻線の電圧が前記設定値にな
   るように前記スイッチング半導体を駆動し，前記出力電
   源を定電圧制御する駆動制御部とを備えたスイッチング
   電源装置。