JPH07327362A - 直流電源 - Google Patents
直流電源Info
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- JPH07327362A JPH07327362A JP11730894A JP11730894A JPH07327362A JP H07327362 A JPH07327362 A JP H07327362A JP 11730894 A JP11730894 A JP 11730894A JP 11730894 A JP11730894 A JP 11730894A JP H07327362 A JPH07327362 A JP H07327362A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 トランスの小形化、変換効率の高効率化によ
り、小型、薄型で高効率の電子機器駆動用直流電源を提
供する。 【構成】 一次側に直流入力電流を断続するスイッチン
グ素子１を直列に接続し、二次側に整流素子３を介して
平滑コンデンサ４を接続したトランス２を具備した直流
電源において、一次側の入力直流電圧が該トランス２の
二次側に発生した直流電圧に直列に加わるように一次コ
イル２ａのプラス側と二次コイル２ｂのマイナス側とを
接続したことを特徴とし、また、スイッチング素子１の
駆動を制御する制御回路を有し、該制御回路に二次側の
電圧を帰還して制御し、出力電圧を定電圧化したことを
特徴とする。 【効果】 トランスの容量も変換電力分だけでよく小型
化でき、スイッチング素子の損失、トランスの損失、整
流素子の損失も変換電力分のみとなり、変換損失も少な
くできるため、小型、薄型で高効率の直流電源を提供で
きる。
り、小型、薄型で高効率の電子機器駆動用直流電源を提
供する。 【構成】 一次側に直流入力電流を断続するスイッチン
グ素子１を直列に接続し、二次側に整流素子３を介して
平滑コンデンサ４を接続したトランス２を具備した直流
電源において、一次側の入力直流電圧が該トランス２の
二次側に発生した直流電圧に直列に加わるように一次コ
イル２ａのプラス側と二次コイル２ｂのマイナス側とを
接続したことを特徴とし、また、スイッチング素子１の
駆動を制御する制御回路を有し、該制御回路に二次側の
電圧を帰還して制御し、出力電圧を定電圧化したことを
特徴とする。 【効果】 トランスの容量も変換電力分だけでよく小型
化でき、スイッチング素子の損失、トランスの損失、整
流素子の損失も変換電力分のみとなり、変換損失も少な
くできるため、小型、薄型で高効率の直流電源を提供で
きる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電子機器の駆動電源とし
て使用される直流電源に関する。
て使用される直流電源に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、可搬式電子機器の電源として
は、例えば、ミマツデータシステム刊「スイッチング電
源の回路設計と実装技術」ｐ．４３に示されているよう
な、リバースコンバータを基本とした直流定電圧電源が
使用されている。該直流定電圧電源について、図面を参
照して説明する。図３（ａ）に示すように、スイッチン
グ素子として用いられるトランジスタ１のコレクタには
トランス２の一次コイル２ａを介して入力直流電圧Ｖｉ
が印加されており、ベースには駆動信号（パルス幅制御
信号）を供給する制御回路が接続され、エミッタは接地
されている。一方、トランス２の二次コイル２ｂは片側
は接地され、もう一方は整流素子３を介して、平滑コン
デンサ４が並列に接続され、整流素子３と平滑コンデン
サ４との接続箇所は出力端子に接続され、出力電圧Ｖｏ
は制御回路に帰還されている。上記のように構成された
回路の動作について以下に説明する。トランジスタ１は
制御回路よりベースに供給される駆動信号により開閉さ
れる。トランジスタ１が閉の期間、すなわち図３（ｂ）
のＴｏｎにあたる期間には、トランス２の一次コイル２
ａに流れる一次電流２ｃはトランス２の一次コイルのイ
ンダクタンスをＬ１とすると、Ｖｉ／Ｌ１の割合で時間
と共に増加する。トランジスタ１が開となるＴｏｆｆ期
間には、一次電流２ｃは０になるが、その時に、一次電
流２ｃによって蓄えられた磁気エネルギＥ１が二次コイ
ル２ｂから出力され、整流素子３とコンデンサ４で直流
に変換されて出力端子に直流電圧Ｖｏとなって出力さ
れ、一部はコンデンサ４に蓄積される。この磁気エネル
ギＥ１の大きさは損失を無視すると次式で表される。 Ｅ１＝Ｌ１・Ｉｐ2 ／２ Ｉｐ：一次電流２ｃの最大値
は、例えば、ミマツデータシステム刊「スイッチング電
源の回路設計と実装技術」ｐ．４３に示されているよう
な、リバースコンバータを基本とした直流定電圧電源が
使用されている。該直流定電圧電源について、図面を参
照して説明する。図３（ａ）に示すように、スイッチン
グ素子として用いられるトランジスタ１のコレクタには
トランス２の一次コイル２ａを介して入力直流電圧Ｖｉ
が印加されており、ベースには駆動信号（パルス幅制御
信号）を供給する制御回路が接続され、エミッタは接地
されている。一方、トランス２の二次コイル２ｂは片側
は接地され、もう一方は整流素子３を介して、平滑コン
デンサ４が並列に接続され、整流素子３と平滑コンデン
サ４との接続箇所は出力端子に接続され、出力電圧Ｖｏ
は制御回路に帰還されている。上記のように構成された
回路の動作について以下に説明する。トランジスタ１は
制御回路よりベースに供給される駆動信号により開閉さ
れる。トランジスタ１が閉の期間、すなわち図３（ｂ）
のＴｏｎにあたる期間には、トランス２の一次コイル２
ａに流れる一次電流２ｃはトランス２の一次コイルのイ
ンダクタンスをＬ１とすると、Ｖｉ／Ｌ１の割合で時間
と共に増加する。トランジスタ１が開となるＴｏｆｆ期
間には、一次電流２ｃは０になるが、その時に、一次電
流２ｃによって蓄えられた磁気エネルギＥ１が二次コイ
ル２ｂから出力され、整流素子３とコンデンサ４で直流
に変換されて出力端子に直流電圧Ｖｏとなって出力さ
れ、一部はコンデンサ４に蓄積される。この磁気エネル
ギＥ１の大きさは損失を無視すると次式で表される。 Ｅ１＝Ｌ１・Ｉｐ2 ／２ Ｉｐ：一次電流２ｃの最大値
【０００３】以上のように、Ｔｏｎ期間にトランス２に
蓄えられた磁気エネルギＥ１の大きさは一次コイルのイ
ンダクタンスに比例する。一方、この出力電圧Ｖｏは制
御回路で基準電圧と比較されてトランジスタ１の閉時間
（Ｔｏｎ時間）を変化させる。すなわち、出力電圧が基
準電圧よりも大きい場合はＴｏｎを短くし、出力電圧が
基準電圧よりも小さい場合はＴｏｎ時間を長くする。一
次電流２ｃの最大値はＴｏｎの長さに比例するので、Ｔ
ｏｆｆ期間に二次コイル２ｂから出力されるエネルギは
Ｔｏｎ時間の長さによって制御され、出力端子から一定
の出力電圧Ｖｏが取り出されるように動作する。ところ
で近年、大型カラー液晶表示装置やハード磁気ディスク
を内蔵したポータブルパソコン等の大容量の可搬式電子
機器の出現により、大容量の直流定電圧電源装置が必要
となってきている。しかし、前記リバースコンバータを
基本とした直流定電圧電源装置は、出力する全電力に相
当するエネルギがトランスで電気−磁気エネルギに相互
変換されるため、出力電力に応じた大きさのトランスが
必要であり、大容量化のためには大型のトランスが必要
となる。また、変換エネルギが大きいと変換損失も大き
なものとなる。
蓄えられた磁気エネルギＥ１の大きさは一次コイルのイ
ンダクタンスに比例する。一方、この出力電圧Ｖｏは制
御回路で基準電圧と比較されてトランジスタ１の閉時間
（Ｔｏｎ時間）を変化させる。すなわち、出力電圧が基
準電圧よりも大きい場合はＴｏｎを短くし、出力電圧が
基準電圧よりも小さい場合はＴｏｎ時間を長くする。一
次電流２ｃの最大値はＴｏｎの長さに比例するので、Ｔ
ｏｆｆ期間に二次コイル２ｂから出力されるエネルギは
Ｔｏｎ時間の長さによって制御され、出力端子から一定
の出力電圧Ｖｏが取り出されるように動作する。ところ
で近年、大型カラー液晶表示装置やハード磁気ディスク
を内蔵したポータブルパソコン等の大容量の可搬式電子
機器の出現により、大容量の直流定電圧電源装置が必要
となってきている。しかし、前記リバースコンバータを
基本とした直流定電圧電源装置は、出力する全電力に相
当するエネルギがトランスで電気−磁気エネルギに相互
変換されるため、出力電力に応じた大きさのトランスが
必要であり、大容量化のためには大型のトランスが必要
となる。また、変換エネルギが大きいと変換損失も大き
なものとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】したがって、例えば車
載用カラー液晶表示装置の表示パネルに実装される液晶
駆動回路のような電子機器の駆動用直流電源を、該液晶
駆動回路のプリント基板に実装すると、大型のトランス
を必要とするため、表示パネルが薄くできないことや、
変換損失による発熱による影響を防止するため、別置き
にすることが必要であった。本発明の目的は、このよう
な大容量直流定電圧電源を、トランスの小形化、変換効
率の高効率化により、電子機器の駆動回路用プリント基
板に実装可能な小型、薄型で高効率の直流電源を提供す
るものである。
載用カラー液晶表示装置の表示パネルに実装される液晶
駆動回路のような電子機器の駆動用直流電源を、該液晶
駆動回路のプリント基板に実装すると、大型のトランス
を必要とするため、表示パネルが薄くできないことや、
変換損失による発熱による影響を防止するため、別置き
にすることが必要であった。本発明の目的は、このよう
な大容量直流定電圧電源を、トランスの小形化、変換効
率の高効率化により、電子機器の駆動回路用プリント基
板に実装可能な小型、薄型で高効率の直流電源を提供す
るものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】一次側に直流入力電流を
断続するスイッチング素子を直列に接続し、二次側に整
流素子を介して、平滑コンデンサを接続したトランスを
具備する直流電源において、一次側の入力直流電圧が該
トランスの二次側に発生した直流電圧に直列に加算また
は減算されるように一次コイルのプラス側と二次コイル
の一端とを接続したことを特徴とし、また、スイッチン
グ素子の駆動を制御する制御回路を有し、該制御回路に
二次側の電圧を帰還して制御し、出力電圧を定電圧化し
たことを特徴とする。
断続するスイッチング素子を直列に接続し、二次側に整
流素子を介して、平滑コンデンサを接続したトランスを
具備する直流電源において、一次側の入力直流電圧が該
トランスの二次側に発生した直流電圧に直列に加算また
は減算されるように一次コイルのプラス側と二次コイル
の一端とを接続したことを特徴とし、また、スイッチン
グ素子の駆動を制御する制御回路を有し、該制御回路に
二次側の電圧を帰還して制御し、出力電圧を定電圧化し
たことを特徴とする。
【０００６】
【作用】入力直流電圧はコンバータを経由せず直接出力
電圧の一部として取り出され、出力直流電圧Ｖｏと入力
直流電圧Ｖｉとの差の電圧Ｖｃ（以下変換電圧と呼ぶ、
Ｖｃ＝Ｖｏ−Ｖｉ）分だけがコンバータにより変換され
るため、変換効率をηとし、出力電流をＩとすれば、コ
ンバータで変換する電力ＰはＰ＝（Ｖｏ−Ｖｉ）×Ｉ÷
ηとなり、トランスの容量も変換電力Ｐ分だけでよく小
型化できる。また、スイッチング素子の損失、トランス
の損失、整流素子の損失も変換電力分のみとなり、変換
効率も向上する。
電圧の一部として取り出され、出力直流電圧Ｖｏと入力
直流電圧Ｖｉとの差の電圧Ｖｃ（以下変換電圧と呼ぶ、
Ｖｃ＝Ｖｏ−Ｖｉ）分だけがコンバータにより変換され
るため、変換効率をηとし、出力電流をＩとすれば、コ
ンバータで変換する電力ＰはＰ＝（Ｖｏ−Ｖｉ）×Ｉ÷
ηとなり、トランスの容量も変換電力Ｐ分だけでよく小
型化できる。また、スイッチング素子の損失、トランス
の損失、整流素子の損失も変換電力分のみとなり、変換
効率も向上する。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の一実施例につき図面を参照し
て説明する。図１は本発明の一実施例を示す直流定電圧
電源の回路図である。図において従来例と同一部分には
同一符号を付し説明を省略する。図１に示すように、本
発明の特徴とするところは、トランス２の二次コイル２
ｂの接地側と整流素子３を介して二次コイル２ｂに並列
接続された平滑コンデンサ４の接地側電極との接続点に
トランス２の一次コイル２ａのプラス側が接続され、該
接続点に入力直流電圧Ｖｉが印加されるように構成され
ていることである。上記のように構成された回路の動作
について次に説明する。トランジスタ１はベースに供給
される駆動信号により開閉される。トランジスタ１が閉
の期間にはトランス２の一次コイル２ａに、トランス２
の一次コイル２ａのインダクタンスをＬ１とすると、Ｖ
ｉ／Ｌ１の割合で時間と共に増加する一次電流２ｃが流
れ、 Ｅ１＝Ｌ１・Ｉｐ2 ／２ なるエネルギが、磁気エネルギとしてトランス２に蓄積
される。このエネルギＥ１はトランジスタ１が開の期間
に二次コイル２ｂより取り出され、整流素子３とコンデ
ンサ４によって整流平滑されて変換電圧Ｖｃが得られ
る。この変換電圧Ｖｃが入力直流電圧Ｖｉに加えられ、
出力直流電圧Ｖｏ＝Ｖｉ＋Ｖｃが出力端子から取り出さ
れる。この出力直流電圧Ｖｏを制御回路で所定電圧と対
比して、トランジスタ１の開閉を実施して、出力端子か
ら一定の出力直流電圧が取り出される。
て説明する。図１は本発明の一実施例を示す直流定電圧
電源の回路図である。図において従来例と同一部分には
同一符号を付し説明を省略する。図１に示すように、本
発明の特徴とするところは、トランス２の二次コイル２
ｂの接地側と整流素子３を介して二次コイル２ｂに並列
接続された平滑コンデンサ４の接地側電極との接続点に
トランス２の一次コイル２ａのプラス側が接続され、該
接続点に入力直流電圧Ｖｉが印加されるように構成され
ていることである。上記のように構成された回路の動作
について次に説明する。トランジスタ１はベースに供給
される駆動信号により開閉される。トランジスタ１が閉
の期間にはトランス２の一次コイル２ａに、トランス２
の一次コイル２ａのインダクタンスをＬ１とすると、Ｖ
ｉ／Ｌ１の割合で時間と共に増加する一次電流２ｃが流
れ、 Ｅ１＝Ｌ１・Ｉｐ2 ／２ なるエネルギが、磁気エネルギとしてトランス２に蓄積
される。このエネルギＥ１はトランジスタ１が開の期間
に二次コイル２ｂより取り出され、整流素子３とコンデ
ンサ４によって整流平滑されて変換電圧Ｖｃが得られ
る。この変換電圧Ｖｃが入力直流電圧Ｖｉに加えられ、
出力直流電圧Ｖｏ＝Ｖｉ＋Ｖｃが出力端子から取り出さ
れる。この出力直流電圧Ｖｏを制御回路で所定電圧と対
比して、トランジスタ１の開閉を実施して、出力端子か
ら一定の出力直流電圧が取り出される。
【０００８】例えば、入力直流電圧Ｖｉ＝１２Ｖ、出力
直流電圧Ｖｏ＝１５Ｖ、出力直流電流Ｉ＝０．４Ａの車
載用カラー液晶表示装置の液晶駆動用直流定電圧電源で
は、従来の方式では、変換効率η＝０．８として、１５
×０．４÷０．８＝７．５Ｗの電源トランス容量が必要
で、変換損失も１．５Ｗ発生する。これに対し、本発明
の方式によれば、電源トランス容量は（１５−１２）×
０．４÷０．８＝１．５Ｗで良く、変換損失も０．３Ｗ
と少なくできる。したがって、トランスのサイズで決ま
る電源のサイズも、ほぼ五分の一となり液晶駆動回路の
プリント基板に実装可能となる。また、他の実施例とし
て、図２に示すように、入力直流電圧Ｖｉより低い出力
直流電圧Ｖｏを必要とする直流定電圧電源の場合には、
トランスの二次コイル２ｂの極性を逆にすると共に、二
次側に設けた整流素子３を逆接続にする。すなわち、一
次コイル２ａのプラス側と二次コイル２ｂのプラス側と
を接続すると共に、整流素子３の極性を逆にして接続す
ることにより、変換電圧Ｖｃは入力直流電圧Ｖｉから差
し引かれ、入力直流電圧Ｖｉより低い出力直流電圧Ｖｏ
＝Ｖｉ−Ｖｃが得られる。以上、出力直流電圧を制御回
路に帰還して定電圧化した例について説明したが、本発
明は、スイッチング素子の駆動に制御回路を有しない自
励発振形のコンバータを用いた直流電源についても適用
できるのは言うまでもない。
直流電圧Ｖｏ＝１５Ｖ、出力直流電流Ｉ＝０．４Ａの車
載用カラー液晶表示装置の液晶駆動用直流定電圧電源で
は、従来の方式では、変換効率η＝０．８として、１５
×０．４÷０．８＝７．５Ｗの電源トランス容量が必要
で、変換損失も１．５Ｗ発生する。これに対し、本発明
の方式によれば、電源トランス容量は（１５−１２）×
０．４÷０．８＝１．５Ｗで良く、変換損失も０．３Ｗ
と少なくできる。したがって、トランスのサイズで決ま
る電源のサイズも、ほぼ五分の一となり液晶駆動回路の
プリント基板に実装可能となる。また、他の実施例とし
て、図２に示すように、入力直流電圧Ｖｉより低い出力
直流電圧Ｖｏを必要とする直流定電圧電源の場合には、
トランスの二次コイル２ｂの極性を逆にすると共に、二
次側に設けた整流素子３を逆接続にする。すなわち、一
次コイル２ａのプラス側と二次コイル２ｂのプラス側と
を接続すると共に、整流素子３の極性を逆にして接続す
ることにより、変換電圧Ｖｃは入力直流電圧Ｖｉから差
し引かれ、入力直流電圧Ｖｉより低い出力直流電圧Ｖｏ
＝Ｖｉ−Ｖｃが得られる。以上、出力直流電圧を制御回
路に帰還して定電圧化した例について説明したが、本発
明は、スイッチング素子の駆動に制御回路を有しない自
励発振形のコンバータを用いた直流電源についても適用
できるのは言うまでもない。
【０００９】
【発明の効果】本発明によれば、入力直流電圧はコンバ
ータを経由せず直接出力直流電圧の一部として取り出さ
れ、出力直流電圧Ｖｏと入力直流電圧Ｖｉとの差の変換
電圧Ｖｃ分だけがコンバータにより変換されるため、ト
ランスの容量も変換電力分だけでよく小型化でき、スイ
ッチング素子の損失、トランスの損失、整流素子の損失
も変換電力分のみとなり、変換損失も少なくできるた
め、電子機器の駆動回路用プリント基板に実装可能な小
型、薄型で高効率の直流電源を提供できる。
ータを経由せず直接出力直流電圧の一部として取り出さ
れ、出力直流電圧Ｖｏと入力直流電圧Ｖｉとの差の変換
電圧Ｖｃ分だけがコンバータにより変換されるため、ト
ランスの容量も変換電力分だけでよく小型化でき、スイ
ッチング素子の損失、トランスの損失、整流素子の損失
も変換電力分のみとなり、変換損失も少なくできるた
め、電子機器の駆動回路用プリント基板に実装可能な小
型、薄型で高効率の直流電源を提供できる。
【図１】 本発明の一実施例を示す直流定電圧電源の回
路図
路図
【図２】 本発明の他の実施例を示す直流定電圧電源の
回路図
回路図
【図３】 （ａ）従来の直流定電圧電源の回路図 （ｂ）トランスの一次コイルに流れる電流の波形
１ トランジスタ（スイッチング素子） ２ トランス ２ａ 一次コイル ２ｂ 二次コイル ２ｃ 一次電流 ３ 整流素子 ４ 平滑コンデンサ Ｖｉ 入力直流電圧 Ｖｏ 出力直流電圧 Ｖｃ 変換電圧 Ｔｏｎ トランジスタの閉期間 Ｔｏｆｆ トランジスタの開期間 Ｉｐ 一次電流の最大値
Claims (3)
- 【請求項１】一次側に直流入力電流を断続するスイッチ
ング素子を直列に接続し、二次側に整流素子を介して平
滑コンデンサを接続したトランスを具備する直流電源に
おいて、前記トランスの一次コイルのプラス側と前記ト
ランスの二次コイルのマイナス側とを接続したことを特
徴とする直流電源。 - 【請求項２】一次側に直流入力電流を断続するスイッチ
ング素子を直列に接続し、二次側に整流素子を介して平
滑コンデンサを接続したトランスを具備する直流電源に
おいて、前記トランスの一次コイルのプラス側と前記ト
ランスの二次コイルのプラス側とを接続するとともに、
前記整流素子の極性を逆に接続したことを特徴とする直
流電源。 - 【請求項３】スイッチング素子の駆動を制御する制御回
路を有し、該制御回路に二次側の電圧を帰還して制御
し、出力電圧を定電圧化したことを特徴とする請求項１
または請求項２記載の直流電源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11730894A JPH07327362A (ja) | 1994-05-31 | 1994-05-31 | 直流電源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11730894A JPH07327362A (ja) | 1994-05-31 | 1994-05-31 | 直流電源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07327362A true JPH07327362A (ja) | 1995-12-12 |
Family
ID=14708539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11730894A Pending JPH07327362A (ja) | 1994-05-31 | 1994-05-31 | 直流電源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07327362A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19757364A1 (de) * | 1997-12-22 | 1999-07-01 | Siemens Ag | Schaltungsanordnung und Verfahren zur Erzeugung einer konstanten Ausgangsspannung bei Umrichtern |
| KR100860688B1 (ko) * | 2002-03-26 | 2008-09-26 | 히다찌 플라즈마 디스플레이 가부시키가이샤 | 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 구동 회로 및 플라즈마 디스플레이 장치 |
-
1994
- 1994-05-31 JP JP11730894A patent/JPH07327362A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19757364A1 (de) * | 1997-12-22 | 1999-07-01 | Siemens Ag | Schaltungsanordnung und Verfahren zur Erzeugung einer konstanten Ausgangsspannung bei Umrichtern |
| KR100860688B1 (ko) * | 2002-03-26 | 2008-09-26 | 히다찌 플라즈마 디스플레이 가부시키가이샤 | 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 구동 회로 및 플라즈마 디스플레이 장치 |
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