JPH0739152A - Power supply apparatus - Google Patents

Power supply apparatus

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JPH0739152A
JPH0739152A JP20302593A JP20302593A JPH0739152A JP H0739152 A JPH0739152 A JP H0739152A JP 20302593 A JP20302593 A JP 20302593A JP 20302593 A JP20302593 A JP 20302593A JP H0739152 A JPH0739152 A JP H0739152A
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JP
Japan
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current
winding
output
power supply
load
Prior art date
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Application number
JP20302593A
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Japanese (ja)
Inventor
Hikari Kondo
光 近藤
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Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Victor Company of Japan Ltd filed Critical Victor Company of Japan Ltd
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Publication of JPH0739152A publication Critical patent/JPH0739152A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a power supply apparatus which is small and light weight, which reduces a switching noise and whose cost is favorable. CONSTITUTION:When semiconductor switches S1, S2 are switched alternately, a current flows alternately in a winding NP on the primary side of a transformer T as shown by arrows F1, F2, and a voltage corresponding to a turn ratio is induced in windings NS1, NS2, NS3 on the secondary side. Since the switching frequency fs of the semiconductor switches S1, S2 is set at a value which is different from the resonant frequency fr of series resonant circuits K1, K2, K3, the rectified output of individual diodes D1, D2, D3 displays an excellent constant current characteristic. The output current Im of every winding is expressed as Im=k.(Vm/Zr) when an output voltage is designated as Vm, a constant is designated as (k) and the characteristic impedance of the series resonant circuits is designated as Zr. By utilizing this relationship, it is possible to obtain an output which is matched to a load condition.

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、負荷電流や負荷電圧が
変化するような放電ランプなどの駆動のための電源装置
にかかり、更に具体的には定電流出力を行う電源装置の
改良に関する。
[Industrial applications] The present invention is applicable to load current and load voltage
Power supply for driving variable discharge lamps
More specifically, a power supply device that outputs a constant current
Regarding improvement.

【0002】[0002]

【従来の技術】直流の定電流出力を行う電源装置として
は、まず図4に示すものがある。同図において、電源電
圧VCCが印加されている演算増幅器(以下「OPアン
プ」という)A1の非反転入力側には、電圧EIが入力さ
れている。OPアンプA1の出力側は負荷RLに接続され
ており、この負荷RLは更に電流検出抵抗RSを介してア
ースに接続されている。そして、この電流検出抵抗RS
によって検出された負荷電流ILの値はOPアンプA1
反転入力側にフィードバックされている。これによっ
て、負荷電流ILが一定となるように制御が行われる。
2. Description of the Related Art As a power supply device for outputting a DC constant current, there is a power supply device shown in FIG. In the figure, the voltage E I is input to the non-inverting input side of the operational amplifier (hereinafter referred to as “OP amplifier”) A 1 to which the power supply voltage V CC is applied. The output side of the OP amplifier A 1 is connected to the load R L , and this load R L is further connected to the ground via the current detection resistor R S. Then, this current detection resistor R S
The value of the load current I L detected by is fed back to the inverting input side of the OP amplifier A 1 . As a result, control is performed so that the load current IL becomes constant.

【0003】入力電圧EIと負荷電流ILは、電流検出抵
抗RSに対して次のような関係となる。 IL=EI/RS ……………………………………(1) ここで、電力損失について考えてみる。この電源装置に
おける電力損失は、電源電圧VCCとOPアンプA1の出
力電圧VOUTとの電圧差VCC−VOUTと、負荷電流IL
の積となる。この損失の程度が数ワット程度の比較的小
電力の場合は、図4のような電源装置でも支障なく用い
ることができる。
The input voltage E I and the load current I L have the following relationship with the current detection resistor R S. I L = E I / R S …………………………………… (1) Let us consider the power loss. The power loss in this power supply device is the product of the load current I L and the voltage difference V CC -V OUT between the power supply voltage V CC and the output voltage V OUT of the OP amplifier A 1 . When the loss is a relatively small electric power of several watts, the power supply device as shown in FIG. 4 can be used without any trouble.

【0004】しかし、例えば負荷RLが数百ワットのメ
タルハライド放電ランプなどの場合は、その放電開始電
圧の変化を考慮すると、電源電圧VCCを必要な値に対し
て100V以上も高く設定しておく必要がある。このた
め、電力損失は数百ワット程度にも達し、とても実用に
ならない。
However, in the case of a metal halide discharge lamp having a load R L of several hundreds of watts, the power supply voltage V CC is set higher than a required value by 100 V or more in consideration of the change in the discharge start voltage. I need to put it. Therefore, the power loss reaches several hundred watts, which is not practical.

【0005】これに対し、図5に示すようなチョッパ回
路を用いる電源装置がある。同図において、電源電圧V
CCが供給される端子はチョッパ回路の半導体スイッチS
Cに接続されている。OPアンプA2の出力側は、この半
導体スイッチSCの制御入力となっている。半導体スイ
ッチSCの他方の端子はダイオードDCのカソード側及び
インダクタLCにそれぞれ接続されている。このインダ
クタLCは、更にコンデンサCC及び負荷RLに接続され
ている。これら、半導体スイッチSC,ダイオードDC
インダクタLC,コンデンサCCによってチョッパ回路が
構成されている。
On the other hand, there is a power supply device using a chopper circuit as shown in FIG. In the figure, the power supply voltage V
The terminal to which CC is supplied is the semiconductor switch S of the chopper circuit.
Connected to C. The output side of the OP amplifier A 2 is the control input of this semiconductor switch S C. The other terminal of the semiconductor switch S C is connected to the cathode side of the diode D C and the inductor L C , respectively. The inductor L C is further connected to the capacitor C C and the load R L. These are a semiconductor switch S C , a diode D C ,
A chopper circuit is formed by the inductor L C and the capacitor C C.

【0006】この図5の電源装置によれば、半導体スイ
ッチSCのON・OFFの時比率が、OPアンプA2でコ
ントロールされて、所定の出力電流がチョッパ回路から
得られる。この場合も、出力電流ILは、前記(1)式
で与えられる。
According to the power supply device of FIG. 5, the ON / OFF time ratio of the semiconductor switch S C is controlled by the OP amplifier A 2 , and a predetermined output current is obtained from the chopper circuit. Also in this case, the output current I L is given by the above equation (1).

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、以上の
ような従来技術では、一応実用にはなるものの、扱う電
圧や電流が大きいことから、チョッパ回路のスイッチン
グロスが大きく、小型化のためにチョッパ周波数の高周
波化を図るとしても限界があり、電力損失による発熱や
大きさの点で、より一層の改善が望まれるところであ
る。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the above
With such conventional technology, although it is practically applicable,
Due to the large pressure and current, the switching of the chopper circuit
High chopper frequency for large size and small size
There is a limit to wave generation, and heat generation due to power loss and
In terms of size, where further improvement is desired.
It

【0008】 本発明は、これらの点に着目したもので、
小型,軽量で、スイッチングノイズを低減したコスト的
にも有利な電源装置を提供することを、その目的とする
ものである。
[0008] The present invention focuses on these points,
Small size, light weight, low switching noise and low cost
It is an object of the present invention to provide a power supply device advantageous to
It is a thing.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の電源装置は、直流電源に接続されたスイッ
チ手段を高周波でスイッチング駆動することによって交
互に通電が行われる一次側巻線と,複数の種類の出力電
圧が得られる複数の二次側巻線とを有するトランスと、
それら各二次側巻線の出力側にそれぞれ接続された直列
共振回路と、これらの直列共振回路の出力側にそれぞれ
接続された整流回路とを備え、前記スイッチ手段のスイ
ッチング周波数を、前記直列共振回路の共振周波数と異
なる値としたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the power supply device of the present invention includes a primary side winding which is alternately energized by switching driving a switching means connected to a DC power supply at high frequency. , A transformer having a plurality of secondary side windings capable of obtaining a plurality of types of output voltages,
A series resonance circuit connected to the output side of each of the secondary windings and a rectification circuit connected to the output side of the series resonance circuit are provided, and the switching frequency of the switch means is set to the series resonance. It is characterized in that the value is different from the resonance frequency of the circuit.

【0010】[0010]

【作用】本発明によれば、トランスの一次側のスイッチ
ング周波数が二次側の共振周波数と異なる値に設定さ
れ、これによって二次側の各巻先の出力が定電流特性と
なる。二次側の各出力電流値は、直列共振回路の特性イ
ンピーダンスと各巻線の出力電圧とによって決定される
ため、負荷に応じた設定が可能となる。このため、簡便
な構成でありながら、負荷電圧や負荷電流が変動するよ
うな場合に良好に対応できる。
According to the present invention, the switching frequency on the primary side of the transformer is set to a value different from the resonant frequency on the secondary side, whereby the output of each winding destination on the secondary side has a constant current characteristic. Each output current value on the secondary side is determined by the characteristic impedance of the series resonant circuit and the output voltage of each winding, and therefore can be set according to the load. For this reason, it is possible to favorably deal with the case where the load voltage or the load current fluctuates even though the configuration is simple.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明による電源装置の一実施例につ
いて、添付図面を参照しながら詳細に説明する。 <実施例の構成>図1には、本実施例にかかる電源装置
の構成が示されている。同図において、直流電源E
1は、半導体スイッチS1を介してトランスTの一次側の
巻線NPに接続されており、直流電源E2は、半導体スイ
ッチS2を介して巻線NPに接続されている。但し、直流
電源E1,E2の極性と巻線NPとの接続端子は互いに逆
となっている。このため、半導体スイッチS1がONと
なったときは、巻線NPに矢印F1で示すように電流が流
れ、半導体スイッチS2がONとなったときは、巻線NP
に矢印F2で示すように電流が流れる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a power supply device according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. <Structure of Embodiment> FIG. 1 shows the structure of a power supply device according to this embodiment. In the figure, DC power supply E
1 is connected to the winding N P on the primary side of the transformer T via a semiconductor switch S 1 , and the DC power supply E 2 is connected to the winding N P via a semiconductor switch S 2 . However, the polarities of the DC power supplies E 1 and E 2 and the connection terminals of the winding N P are opposite to each other. Therefore, when the semiconductor switch S 1 is turned on, a current flows through the winding N P as shown by an arrow F 1 , and when the semiconductor switch S 2 is turned on, the winding N P is turned on.
A current flows in the direction of arrow F 2 .

【0012】次に、トランスTの二次側には、3つの巻
線NS1,NS2,NS3が設けられている。これらの巻
数と一次側の巻線NPの巻数との関係は、 P>NS1>NS2>NS3 ……………………(2) に設定されている。
Next, on the secondary side of the transformer T, three windings NS 1 , NS 2 and NS 3 are provided. The relationship between the number of turns and the number of turns of the primary winding N P is N P > NS 1 > NS 2 > NS 3 …………………… (2) is set.

【0013】巻線NS1には、インダクタL1とコンデン
サC1による直列共振回路K1を介してダイオードブリッ
ジD1が接続されている。同様にして、巻線NS2には、
インダクタL2とコンデンサC2による直列共振回路K2
を介してダイオードブリッジD2が接続されており、巻
線NS3には、インダクタL3とコンデンサC3による直
列共振回路K3を介してダイオードブリッジD3が接続さ
れている。
A diode bridge D 1 is connected to the winding NS 1 via a series resonance circuit K 1 including an inductor L 1 and a capacitor C 1 . Similarly, the winding NS 2 has
Series by the inductor L 2 and capacitor C 2 resonant circuit K 2
A diode bridge D 2 is connected to the winding NS 3 , and a diode bridge D 3 is connected to the winding NS 3 via a series resonance circuit K 3 including an inductor L 3 and a capacitor C 3 .

【0014】ダイオードブリッジD1,D2,D3は、い
わゆる交流をブリッジ整流できるように回路内部が接続
されている。これらダイオードブリッジD1,D2,D3
は、それぞれ直列共振回路K1,K2,K3を介してトラ
ンスTの巻線NS1,NS2,NS3に接続されおり、こ
れによって共振電流出力が得られるようになっている。
各ダイオードブリッジD1,D2,D3の出力側は共通に
負荷RLに接続されており、マイナス側はアースされて
いる。また、負荷RLには、平滑用のコンデンサC4が接
続されている。
The diode bridges D 1 , D 2 and D 3 are connected inside the circuit so that so-called alternating current can be bridge rectified. These diode bridges D 1 , D 2 , D 3
Are adapted to each and are connected to the series resonant circuit K 1, K 2, windings NS 1 of the transformer T through the K 3, NS 2, NS 3 , whereby the resonance current output.
The output sides of the diode bridges D 1 , D 2 and D 3 are commonly connected to the load R L , and the negative side is grounded. A smoothing capacitor C 4 is connected to the load R L.

【0015】<実施例の動作>次に、以上のように構成
された電源装置の動作について説明する。まず、トラン
スTの一次側から説明する。半導体スイッチS1,S
2は、図示しない制御回路から出力された高周波スイッ
チングパルスに基づいて、交互にON/OFFする高周
波スイッチング動作を行っている。例えば時比率が約5
0%で、極くわずかの同時OFF時間を伴って、ON/
OFFを繰り返している。
<Operation of the Embodiment> Next, the operation of the power supply device configured as described above will be described. First, the primary side of the transformer T will be described. Semiconductor switches S 1 , S
2, on the basis of the high-frequency switching pulse output from the control circuit, not shown, and performs high-frequency switching operation of ON / OFF alternately. For example, the duty ratio is about 5
0%, ON / with very little simultaneous OFF time
Repeated OFF.

【0016】このような動作状態では、よく知られてい
るように、トランスTの巻線NPのインダクタンスのフ
ライバック電圧が利用でき、半導体スイッチS1,S
2は、いわゆるゼロボルト・スイッチング動作を行うよ
うになる。つまり、スイッチングロスのないスイッチン
グ動作が可能となり、電力損失は半導体スイッチS1
2のON抵抗のみによるものとなる。従って、発熱が
減るので、より高周波のスイッチングが可能となり、ト
ランスT,半導体スイッチS1,S2,及び放熱機構(図
示せず)の小型軽量化を図ることが可能となる。また、
ゼロボルト・スイッチング動作によって、スイッチング
・ノイズも低減されるようになる。
In such an operating state, as is well known, the flyback voltage of the inductance of the winding N P of the transformer T can be utilized, and the semiconductor switches S 1 and S 1 can be used.
The 2 comes to perform so-called zero volt switching operation. That is, switching operation without switching loss is possible, and power loss is reduced by the semiconductor switch S 1 ,
It depends only on the ON resistance of S 2 . Therefore, since heat generation is reduced, higher frequency switching becomes possible, and the transformer T, the semiconductor switches S 1 and S 2 , and the heat radiation mechanism (not shown) can be made smaller and lighter. Also,
The zero volt switching operation also reduces switching noise.

【0017】このような半導体スイッチS1,S2の交互
のスイッチングによって、トランスTの一次側の巻線N
Pには矢印F1,F2で示すように交互に電流が流れる。
このため、トランスTの二次側の巻線NS1,NS2,N
3には、巻数比に応じた電圧が誘起されることにな
る。
By the alternating switching of the semiconductor switches S 1 and S 2 as described above, the winding N on the primary side of the transformer T is
Current flows in P alternately as indicated by arrows F 1 and F 2 .
Therefore, the secondary windings NS 1 , NS 2 , N of the transformer T are
A voltage corresponding to the turn ratio is induced in S 3 .

【0018】次に、トランスTの二次側について説明す
る。本実施例では、前記半導体スイッチS1,S2のスイ
ッチング周波数をfs,トランスTの二次側の直列共振
回路K1,K2,K3の共振周波数をいずれも同じfrと
したとき、それらの関係が、 fs>fr ……………………………………………(3) となるように設定されている。好ましくは、fsの値を
1.5fr付近の値に設定する。このような関係とする
ことで、各ダイオードブリッジD1,D2,D3の整流出
力が良好な定電流特性を示すことが、実験的に確かめら
れている。なお、fs<fr(好ましくはfrの値を
1.5fs付近の値とする)としても、同様の効果が得
られる。
Next, the secondary side of the transformer T will be described. In the present embodiment, when the switching frequencies of the semiconductor switches S 1 and S 2 are fs and the resonant frequencies of the series resonant circuits K 1 , K 2 and K 3 on the secondary side of the transformer T are the same fr, The relationship of It is set so that fs> fr ………………………………………… (3). Preferably, the value of fs is set to a value near 1.5 fr. It has been experimentally confirmed that the rectified outputs of the diode bridges D 1 , D 2 , and D 3 exhibit good constant-current characteristics with such a relationship. Even if fs <fr (preferably, the value of fr is set to a value near 1.5 fs), the same effect can be obtained.

【0019】このような関係を前提としてトランスTの
二次側を等価的に示すと、図2のようになる。同図に示
すように、各巻線NS1,NS2,NS3の出力電圧は等
価的に直流電圧V1,V2,V3となり、各巻線NS1,N
2,NS3から負荷に供給される電流は直流電流I1
2,I3となる。なお、負荷RLに対する負荷電圧は
O,負荷電流はIOで示されている。
The secondary side of the transformer T is equivalently shown in FIG. 2 on the premise of such a relationship. As shown in the figure, the output voltages of the windings NS 1 , NS 2 and NS 3 are equivalently DC voltages V 1 , V 2 and V 3 , and the windings NS 1 and N 3 are equivalent.
The current supplied to the load from S 2 and NS 3 is DC current I 1 ,
I 2 and I 3 . The load voltage and the load current for the load R L are indicated by V O and I O , respectively.

【0020】ここで、負荷RLに供給される負荷電流
O,負荷電圧VOと、各巻線NS1,NS2,NS3の出
力電圧V1,V2,V3,出力電流I1,I2,I3の関係に
ついて考察すると、次のようになる。なお、上述した巻
線NS1,NS2,NS3の巻数比の関係からV3<V2
1である。
Here, the load current I O and load voltage V O supplied to the load R L , and the output voltages V 1 , V 2 , V 3 and output current I 1 of the windings NS 1 , NS 2 , NS 3 , I 2 , I 3 will be considered as follows. It should be noted that V 3 <V 2 <from the relationship of the turn ratios of the windings NS 1 , NS 2 , NS 3 described above.
It is V 1 .

【0021】VO<V3のときは、各巻線NS1,N
2,NS3から電流が負荷RLに供給されるので、 O=I1+I2+I3 ………………………………(4) となる。
When V O <V 3 , each winding NS 1 , N
Since current is supplied to the load R L from S 2 and NS 3 , I O = I 1 + I 2 + I 3 …………………………………… (4).

【0022】V3<VO<V2のときは、巻線NS1,N
2から電流が負荷RLに供給されるので、 O=I1+I2 ………………………………(5) となる。
When V 3 <V O <V 2 , the windings NS 1 and N
Since the current is supplied from S 2 to the load R L , I O = I 1 + I 2 …………………………………… (5).

【0023】V2<VO<V1のときは、巻線NS1から
電流が負荷RLに供給されるので、 O=I1 ………………………………(6) となる。
When V 2 <V O <V 1 , the current is supplied from the winding NS 1 to the load R L. I O = I 1 …………………………………… (6).

【0024】V1<VOのときは、いずれの巻線N
1,NS2,NS3からも電流は出力されないので、 O=0 ………………………………(7) となる。
When V 1 <V O , which winding N
Since no current is output from S 1 , NS 2 and NS 3 , I O = 0 …………………………………… (7).

【0025】ところで、直列共振回路K1,K2,K3
インダクタL1,L2,L3の値をいずれもLrとし、コ
ンデンサC1,C2,C3の値をいずれもCrとすると、
その特性インピーダンスZrは、 Zr=√(Lr/Cr) ………………………………(8) となる。巻線NS1,NS2,NS3の各出力電流I1,I
2,I3は、この特性インピーダンスZrに反比例すると
ともに、巻線NS1,NS2,NS3の出力電圧V1
2,V3に比例する値として得られる。
By the way, the values of the inductors L 1 , L 2 and L 3 of the series resonance circuits K 1 , K 2 and K 3 are Lr, and the values of the capacitors C 1 , C 2 and C 3 are Cr. Then,
The characteristic impedance Zr is: Zr = √ (Lr / Cr) …………………………………… (8). Output currents I 1 , I of the windings NS 1 , NS 2 , NS 3
2 and I 3 are inversely proportional to the characteristic impedance Zr, and output voltages V 1 and V 1 of the windings NS 1 , NS 2 and NS 3 are
It is obtained as a value proportional to V 2 and V 3 .

【0026】すなわち、比例定数をkとすると、出力電
流Im(m=1,2,3)は、 Im=k・(Vm/Zr) ……………………………(9) となる。このような関係を考慮しながら、負荷条件に合
わせて各パラメータに対応する回路定数を決定する。
That is, assuming that the proportional constant is k, the output current Im (m = 1, 2, 3) is Im = k (Vm / Zr) ………………………………… (9). The circuit constants corresponding to the respective parameters are determined in accordance with the load conditions while considering such a relationship.

【0027】例えば、負荷RLが、メタルハライド放電
ランプのようにその両端電圧が始動時と定常安定時とで
数十ボルトも変化するような場合は、複数の共振回路を
設けた本実施例の電源装置が極めて効果的となる。具体
的に説明すると、次のようになる。
For example, in the case where the load R L changes by several tens of volts between the voltage at the start and the time at which the load is stable like a metal halide discharge lamp, a plurality of resonance circuits are provided in this embodiment. The power supply becomes extremely effective. A concrete description is as follows.

【0028】放電開始時…大電流は必要ないが高電圧
が必要である。従って、前記(6)式で示すように、出
力電圧の高い巻線NS1で対応する(巻線NS2,NS3
はOFF)。
At the start of discharge ... A large current is not required, but a high voltage is required. Therefore, as shown in the equation (6), the winding NS 1 having a high output voltage corresponds to the windings NS 2 and NS 3.
Is OFF).

【0029】放電開始直後…負荷電圧は低いが大電流
が必要である。従って、前記(4)式で示すように、特
に大電流に設定された巻線NS3と、その他の巻線N
1,NS2のすべての出力電流が負荷RLに供給され
る。
Immediately after the start of discharge ... Although the load voltage is low, a large current is required. Therefore, as shown in the equation (4), the winding NS 3 set to a particularly large current and the other winding N
All the output currents of S 1 and NS 2 are supplied to the load R L.

【0030】所定時間経過後の定常状態…定格電流が
供給される状態である。従って、前記(5)に示すよう
に、巻線NS1,NS2によって定格電流が供給される
(巻線NS3はOFF)。
Steady state after a lapse of a predetermined time: a state in which a rated current is supplied. Therefore, as shown in (5) above, the rated current is supplied by the windings NS 1 and NS 2 (the winding NS 3 is OFF).

【0031】このように、本実施例によれば、複数の巻
線が設けられているため、負荷の電圧,電流の大きな変
化に対して、トランスのインピーダンス変換作用を十分
に活用することができる。また、トランスの一次側と二
次側の巻線の巻数比の関係から、二次側における電流変
化が一次側では低減されるようになり、半導体スイッチ
の電流変化の値が小さくなる。
As described above, according to the present embodiment, since the plurality of windings are provided, the impedance conversion action of the transformer can be fully utilized even when the voltage and the current of the load largely change. . Further, due to the relationship between the turns ratios of the windings on the primary side and the secondary side of the transformer, the current change on the secondary side is reduced on the primary side, and the value of the current change of the semiconductor switch becomes small.

【0032】例えば、二次側巻線NS3の一次側巻線NP
に対する巻線比は、前記(2)式に示すように小さく設
定されている。他方、前記(4)式に示す大電流が必要
な状態においては、巻線NS3に大電流が流れる。しか
し、一次側巻線NPや半導体スイッチS1,S2に流れる
電流は、前記巻線比の関係から小さく抑えられるように
なる。従って、半導体スイッチS1,S2としては、比較
的小容量のスイッチ素子を使用することができ、電流に
よる発熱も少ないので、小型化,低コスト化が可能とな
る。
For example, the primary winding N P of the secondary winding NS 3
The winding ratio with respect to is set small as shown in the equation (2). On the other hand, in the state where a large current is required as shown in the equation (4), a large current flows through the winding NS 3 . However, the current flowing through the primary winding N P and the semiconductor switches S 1 and S 2 can be suppressed to a small value due to the relation of the winding ratio. Therefore, as the semiconductor switches S 1 and S 2 , it is possible to use a switch element having a relatively small capacity and generate less heat due to the current, so that the size and cost can be reduced.

【0033】また、トランスTの一次側における半導体
スイッチS1,S2のスイッチング周波数を変化させれ
ば、前記(9)式の比例定数kの値が変わるので、Ir
も変化する。このことは、出力電流Irの微調整に利用
できる。
Further, if the switching frequency of the semiconductor switches S 1 and S 2 on the primary side of the transformer T is changed, the value of the proportional constant k in the equation (9) is changed, so that Ir
Also changes. This can be used for fine adjustment of the output current Ir.

【0034】<応用動作>次に、図3も参照しながら、
本実施例をメタルハライド放電ランプの電源として使用
した場合の具体的な動作について説明する。図3には、
負荷がメタルハライド放電ランプの場合の点灯の定常状
態に至る時間経過と負荷電圧VOとの関係の一例が示さ
れている。なお、放電開始時から点Pに至るまでは図示
していない。放電開始時は、大電流は必要ないが高電圧
が必要である。放電が開始されると、電圧が徐々に低下
するとともに、電流は逆に増大する。そして、点Pで
は、放電電圧は40V程度であり、電流は10A程度で
ある。点Pを過ぎると電流は7A程度でよい。
<Applied Operation> Next, referring to FIG.
A specific operation when this embodiment is used as a power source of a metal halide discharge lamp will be described. In Figure 3,
An example of the relationship between the load voltage V O and the passage of time until a steady lighting state is reached when the load is a metal halide discharge lamp is shown. It is not shown from the start of discharge to the point P. At the start of discharge, a large current is not required but a high voltage is required. When the discharge is started, the voltage gradually decreases and the current increases conversely. At point P, the discharge voltage is about 40V and the current is about 10A. After passing the point P, the current may be about 7A.

【0035】そこで、前記図2に示した各巻線NS1
NS2,NS3の出力電圧V1,V2,V3と電流I1
2,I3を、次のように設定する。 巻線NS1:I1=1A,V1=260V 巻線NS2:I2=6A,V2=150V 巻線NS3:I3=3A,V3=40V
Therefore, each of the windings NS 1 , shown in FIG.
Output voltage V 1 of the NS 2, NS 3, V 2 , V 3 and the current I 1,
I 2 and I 3 are set as follows. Winding NS 1 : I 1 = 1A, V 1 = 260V Winding NS 2 : I 2 = 6A, V 2 = 150V Winding NS 3 : I 3 = 3A, V 3 = 40V

【0036】なお、巻線NS1のV1=260Vは、放電
を開始させるために必要な高電圧の値である。また、巻
線NS3のI3=3Aは、放電開始電圧を上昇させるため
に必要な補助的電流の値である。このように設定する
と、まず、巻線NS1の出力電圧V1=260Vで放電が
開始される。その後、点Pに至る負荷電圧VOがいずれ
の巻線の出力電圧よりも低い前記(4)式の状態では、
負荷電流IOがI1+I2+I3=10Aで放電することに
なる。点Pを過ぎると、負荷電圧VOが40V以上とな
って巻線NS3の出力電圧V3=40Vを越えるようにな
るので、前記(5)式の状態となる。従って、負荷電流
OがI1+I2=7Aで放電するようになる。
V 1 = 260 V of the winding NS 1 is a high voltage value required to start discharge. Further, I 3 = 3A of the winding NS 3 is a value of the auxiliary current required to increase the discharge firing voltage. With this setting, first, discharging is started at the output voltage V 1 = 260V of the winding NS 1 . Then, in the state of the formula (4) in which the load voltage V O reaching the point P is lower than the output voltage of any winding,
The load current I O is discharged at I 1 + I 2 + I 3 = 10A. After passing the point P, the load voltage V O becomes 40 V or more and exceeds the output voltage V 3 = 40 V of the winding NS 3 , so that the state of the equation (5) is established. Therefore, the load current I O is discharged at I 1 + I 2 = 7A.

【0037】<他の実施例>なお、本発明は、何ら上記
実施例に限定されるものではなく、例えば次のようなも
のも含まれる。 (1)前記実施例では、出力側が電流,電圧の特性が異
なる3つの出力となっているが、この出力の段数は必要
に応じて適宜変更してよい。 (2)本発明の適用対象としては、上述したメタルハラ
イド放電ランプなどが好適であるが、これに限定される
ものではない。しかし、負荷電圧,負荷電流が変動する
ような負荷に対して特に有効である。
<Other Embodiments> The present invention is not limited to the above embodiments, and includes, for example, the following. (1) In the above-mentioned embodiment, the output side has three outputs having different current and voltage characteristics, but the number of stages of these outputs may be appropriately changed as necessary. (2) The above-mentioned metal halide discharge lamp is suitable as an application target of the present invention, but the present invention is not limited to this. However, it is particularly effective for loads in which the load voltage and load current fluctuate.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上説明したように、本発明による電源
装置によれば、トランスの二次側に複数の巻線を設ける
とともに直列共振回路を設け、一次側のスイッチング周
波数をそれら共振回路の共振周波数と異なる値に設定す
ることとしたので、簡便な構成であるにもかからわず、
電圧,電流が異なる複数の種類の電力を供給でき、小
型,軽量化,低コスト化を図ることができるという効果
がある。
As described above, according to the power supply device of the present invention, a plurality of windings are provided on the secondary side of the transformer and a series resonance circuit is provided, and the switching frequency on the primary side is set to the resonance of those resonance circuits. Since it is set to a value different from the frequency, it has a simple structure,
It is possible to supply a plurality of types of electric power having different voltages and currents, and it is possible to achieve size reduction, weight reduction, and cost reduction.

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

【図1】本発明による電源装置の一実施例を示す回路図
である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a power supply device according to the present invention.

【図2】前記実施例の動作を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an operation of the embodiment.

【図3】前記実施例の具体的な適用例であるメタルハラ
イド放電ランプの放電電圧特性を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a discharge voltage characteristic of a metal halide discharge lamp which is a specific application example of the embodiment.

【図4】従来の基本的な電源装置を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing a conventional basic power supply device.

【図5】従来の改良した電源装置を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing a conventional improved power supply device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1〜C3…共振用コンデンサ、C4…平滑用コンデン
サ、D1〜D3…整流用ダイオードブリッジ、E1,E2
直流電源、F1,F2…電流の流れる方向を示す矢印、I
1〜I3…出力電流、IO…負荷電流、K1〜K3…直列共
振回路、L1〜L3…共振用インダクタ、NP1〜NP3
二次側の巻線、NP…一次側の巻線、P…特性変更点、
L…負荷、S1,S2…半導体スイッチ(スイッチ手
段)、T…トランス、V1〜V3…出力電圧、VO…負荷
電圧。
C 1 to C 3 ... Resonance capacitor, C 4 ... Smoothing capacitor, D 1 to D 3 ... Rectifying diode bridge, E 1 , E 2 ...
DC power supply, F 1 , F 2 ... Arrows indicating the direction of current flow, I
1 ~I 3 ... output current, I O ... load current, K 1 ~K 3 ... series resonant circuit, L 1 ~L 3 ... resonance inductor, NP 1 ~NP 3 ...
Secondary windings, N P ... primary winding, P ... characteristic change point,
R L ... load, S 1, S 2 ... semiconductor switch (switching means), T ... transformer, V 1 ~V 3 ... output voltage, V O ... load voltage.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 直流電源に接続されたスイッチ手段を高
周波でスイッチング駆動することによって交互に通電が
行われる一次側巻線と,複数の種類の出力電圧が得られ
る複数の二次側巻線とを有するトランスと、それら各二
次側巻線の出力側にそれぞれ接続された直列共振回路
と、これらの直列共振回路の出力側にそれぞれ接続され
た整流回路とを備え、前記スイッチ手段のスイッチング
周波数を、前記直列共振回路の共振周波数と異なる値と
したことを特徴とする電源装置。
1. A primary winding that is energized alternately by switching driving a switching means connected to a DC power supply at high frequency, and a plurality of secondary windings that obtain a plurality of types of output voltages. And a series resonance circuit connected to the output side of each of the secondary side windings, and a rectifier circuit connected to the output side of these series resonance circuits, the switching frequency of the switch means. Is a value different from the resonance frequency of the series resonance circuit.
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