JPH0744879U - 共振型スイッチング電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マグアンプを使用した共振型スイッチング電
源装置の制御電流を小さくし且つスイッチング素子を確
実にオン・オフ動作する。 【構成】 直流電源１の一端と他端との間に第１のトラ
ンジスタＱ1 とマグアンプの第１及び第２の１次巻線Ｎ
11a 、Ｎ11b と第２のトランジスタＱ2 との直列回路を
接続する。出力トランスＴ2 の１次巻線Ｎ1 に直列に共
振用コンデンサＣ1 を接続する。マグアンプＴ1 の第１
及び第２の２次巻線Ｎ21、Ｎ22を第１及び第２のトラン
ジスタＱ1 、Ｑ2 のベースに接続する。マグアンプＴ1
の制御巻線Ｎc の電流をマグアンプＴ1 の飽和レベル以
下に設定する。制御巻線Ｎc を第１及び第２の制御巻線
Ｎc1、Ｎc2に分け、三脚磁心の第１及び第２の外脚に巻
回す。制御巻線Ｎｃに並列にコンデサＣ7 を接続する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、出力トランスの１次巻線のインダクタンスとこれに直列接続された コンデンサとの共振を使用した共振型スイッチング電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図１は可飽和トランスの１種である磁気増幅器（以下、マグアンプと呼ぶ）を 使用した従来の共振型スイッチング電源装置を示す。このスイッチング電源装置 は、直流電源１の一端と他端との間に接続された第１及び第２のスイッチング素 子としてのトランジスタＱ1 、Ｑ2 の直列回路と、マグアンプＴ1 と、出力トラ ンスＴ2 と、この出力トランスＴ2 の１次巻線Ｎ1 に直列に接続された共振用の 第１のコンデンサＣ1 と、第１及び第２のトランジスタＱ1 、Ｑ2 に並列接続さ れた第２及び第３のコンデンサＣ2 、Ｃ3 と、第１及び第２のトランジスタＱ1 、Ｑ2 に逆方向並列に接続された第１及び第２のクランプ用ダイオードＤ1 、Ｄ 2 と、第１及び第２のトランジスタＱ1 、Ｑ2 のベース（制御端子）に接続され た第４及び第５のコンデンサＣ4 、Ｃ5 と、第１及び第２のトランジスタＱ1 、 Ｑ2 のコレクタ・ベース間に接続された第１及び第２の起動抵抗Ｒ1 、Ｒ2 と、 第１及び第２のトランジスタＱ1 、Ｑ2 のエミッタ・ベース間に接続されたダイ オードＤ3 、Ｄ4 と、出力トランスＴ2 の２次巻線Ｎ2a、Ｎ2bと、この２次巻線 Ｎ2a、Ｎ2bに接続されたダイオードＤ5 、Ｄ6 と平滑用コンデンサＣ6 とから成 る整流平滑回路と、制御巻線Ｎc に制御電流Ｉc を供給する制御回路２とを有す る。

【０００３】 マグアンプＴ1 は可飽和磁心３に対して１次巻線Ｎ11、制御巻線Ｎc 、第１及 び第２の２次巻線Ｎ21、Ｎ22を巻き回すことによって構成されている。マグアン プＴ1 の１次巻線Ｎ11は第１及び第２のトランジスタＱ1 、Ｑ2 の接続中点と出 力トランスＴ2 の１次巻線Ｎ1 の一端（共振回路の一端）との間に接続されてい る。１次巻線Ｎ1 と第１のコンデンサＣ1 とから成る共振回路の他端は直流電源 １の他端即ち第１及び第２のトランジスタＱ1 、Ｑ2 の直列回路の下端に接続さ れている。

【０００４】 マグアンプＴ1 の第１及び第２の２次巻線Ｎ21、Ｎ22は共振用コンデンサＣ4 、Ｃ5 を介して第１及び第２のトランジスタＱ1 、Ｑ2 のベース・エミッタ間に 接続されている。

【０００５】 制御巻線Ｎc の一端は電流制限抵抗Ｒ3 を介して出力端子４に接続され、この 他端は制御回路２の誤差増幅器５に接続されている。誤差増幅器５の一方の入力 端子は出力端子４に接続され、他方の入力端子は基準電圧源６に接続されている 。

【０００６】

【動作】

図１のスイッチング電源装置において、直流電源１をオンにすると、起動抵抗 Ｒ1 又はＲ2 を介して第１又は第２のトランジスタＱ1 又はＱ2 がオンになる。 今、トランジスタＱ1 がオンの時には、電源１と第１のトランジスタＱ1 とマグ アンプＴ1 の１次巻線Ｎ11と出力トランスＴ2 の１次巻線Ｎ1 とコンデンサＣ1 とから成る回路に電流が流れる。この電流は１次巻線Ｎ1 とコンデンサＣ1 との 直列共振に基づく電流であって、正弦波に近似した波形となり、ターンオン時の ゼロ電流スイッチングが可能になり、スイッチング損失が小さくなる。ところで 、第１のトランジスタＱ1 のベース駆動回路もコンデンサＣ4 と２次巻線Ｎ21の インダクタンスＬとの共振回路で構成されており、ここでも共振が生じる。第１ のトランジスタＱ1 はベース駆動回路の共振動作でベース電流が供給されている 間のみオンを維持し、この後オフになる。第１のトランジスタＱ1 がオフになる と、これに代って第２のトランジスタＱ2 がオンになり、コンデンサＣ1 と出力 トランスＴ2 の１次巻線Ｎ1 とマグアンプＴ1 の１次巻線Ｎ11と第２のトランジ スタＱ2 とから成る回路に共振電流が流れる。これと共に、第２のトランジスタ Ｑ2 のベース駆動回路のコンデンサＣ5 と２次巻線Ｎ22との共振動作が生じ、こ れによって第２のトランジスタＱ2 が駆動される。上述の動作の繰返しによって 出力トランスＴ2 の１次巻線Ｎ1 に第１及び第２の方向の電流が交互に流れ、２ 次巻線Ｎ2a、Ｎ2bにこれに対応した出力電圧が得られ、これがダイオードＤ5 、 Ｄ6 とコンデンサＣ6 で整流平滑される。

【０００７】 ところで、図１の装置では制御巻線Ｎc に比較的大きな制御電流Ｉc を流して いる。即ち、図２に示すＢＨ曲線の飽和領域の磁束密度が得られるレベルまで制 御電流Ｉc が流されている。磁心３の透磁率μは図２に示すように磁心３の飽和 領域においては磁界の強さＨが大きくなると逆に小さくなる。マグアンプＴ1 の ２次巻線Ｎ21、Ｎ22のインダクタンスＬは透磁率μにほぼ比例して変化するので 、制御電流Ｉc を変えることによって２次巻線Ｎ21、Ｎ22のインダクタンスＬを 制御できる。

【０００８】 図１の装置において出力端子４の電圧が所定値よりも高くなった時には、制御 巻線Ｎc の電流Ｉc が増加し、２次巻線Ｎ21、Ｎ22のインダクタンスＬ1 、Ｌ2 が小さくなり、Ｌ1 、Ｌ2 とＣ4 、Ｃ5 との各共振回路の共振周波数ｆ2 が高く なり、第１及び第２のトランジスタＱ1 、Ｑ2 のオン・オフ繰返し周波数が高く なる。

【０００９】 出力トランスＴ2 の１次巻線Ｎ1 の電圧Ｖn1の振幅は第１及び第２のトランジ スタＱ1 、Ｑ2 のオン・オフ周波数ｆ2 に依存して変化する。図３は１次巻線Ｎ 1 のインダクタンスＬn1とコンデンサＣ1 との共振回路のレスポンスを示す。Ｌ n1とＣ1 とで決定される固有の共振周波数ｆ1 よりも高い周波数でトランジスタ Ｑ1 、Ｑ2 がオン・オフすると、レスポンスが低下する。図４はこれを説明する ためのものであり、図４の前半分に示すｆ2 が低い場合には１次巻線Ｎ1 の電圧 Ｖn1の振幅が大きいが、後半分に示すｆ2 が高い場合には電圧Ｖn1の振幅が低下 する。この結果、制御電流Ｉc の増加によって出力電圧が低下し、電圧制御が達 成される。

【００１０】 図１の電源装置では、トランジスタＱ1 、Ｑ2 の駆動回路の共振周波数をイン ダクタンスＬ1 、Ｌ2 に依存して変える構成であるために、図２から明らかなよ うに大きな制御電流Ｉc を流すことが必要になる。この結果、誤差増幅器５の電 流容量も大きくしなければならず、必然的にコストの上昇を招いた。

【００１１】 この欠点を解決するために、本件出願人は図５に示すスイッチング電源装置を 試作した。 次に、図５の共振型スイッチング電源装置を説明する。但し、図５において図 １と共通する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。 図５においてはマグアンプＴ1 に第１及び第２の１次巻線Ｎ11a 、Ｎ11b が設 けられている。第１の１次巻線Ｎ11a は第１の逆流阻止用ダイオードＤ7 を介し て第１及び第２のトランジスタＱ1 、Ｑ2 の相互接続点と出力トランスＴ2 の１ 次巻線Ｎ1 との間に接続されている。第２の１次巻線Ｎ11b は第２の逆流阻止用 ダイオードＤ8 を介して出力トランスＴ2 の１次巻線Ｎ1 と第１及び第２のトラ ンジスタＱ1 、Ｑ2 の接続点との間に接続されている。図５においては図１の共 振用コンデンサＣ4 、Ｃ5 の代りにベース電流制限用抵抗Ｒb1、Ｒb2が接続され ている。また、図５の装置では制御巻線Ｎc の電流Ｉc が磁心３の飽和レベルよ りも低く設定されている。図５において上記以外は図１と実質的に同一である。

【００１２】 図６は図５のマグアンプＴ1 の構成を示す。三脚型可飽和磁心３は第１、第２ 及び第３の脚３ａ、３ｂ、３ｃを有し、中央脚３ａに制御巻線Ｎc が巻回され、 第１の外脚３ｂに第１の１次巻線Ｎ11a と第１の２次巻線Ｎ21が巻回され、第３ の外脚３ｃに第２の１次巻線Ｎ11b と第２の２次巻線Ｎ22が巻回されている。図 ６の各線の端子ａ〜ｊは図５のａ〜ｊ点に対応している。

【００１３】 図７は制御電流Ｉc とＢＨ曲線との関係を示す。制御電流Ｉc は飽和磁束密度 を得るための磁界の強さＨ2 よりも低いＨ1 を得るレベルに設定されている。従 って、磁心３を飽和に至らしめるためには１次巻線Ｎ11a 又はＮ11b の電流Ｉ1 又はＩ2 を流さなければならない。制御電流Ｉc のレベルを変えると、第１又は 第２のトランジスタＱ1 又はＱ2 がオンしてから飽和に至るまでの時間幅が変化 する。即ち、図５の回路においては、２次巻線Ｎ21、Ｎ22のインダクタンスを制 御して第１及び第２のトランジスタＱ1 、Ｑ2 をオン・オフ制御するのではなく 、１次巻線Ｎ11a 、Ｎ11b による自己帰還によって磁心３が飽和に至るまでの時 間を制御電流Ｉc で制御することによって第１及び第２のトランジスタＱ1 、Ｑ 2 をオン・オフ制御している。例えば、第１の１次巻線Ｎ11a による帰還で磁心 ３が飽和すると、第１のトランジスタＱ1 を駆動する電圧が得られなくなり、第 １のトランジスタＱ1 がターンオフする。これと共に、今迄オフ状態にあった第 ２のトランジスタＱ2 をオンにする向きの電圧が発生し、第２のトランジスタＱ 2 がオンになる。図８は第１及び第２のトランジスタＱ1 、Ｑ2 のコレクタ・エ ミッタ間電圧ＶCE1 、ＶCE2 、コレクタ電流Ｉc1、Ｉc2及び出力トランスＴ2 の １次巻線Ｎ1 の電流Ｉn1を示す。図８（Ｅ）の電流Ｉn1の領域Ｅ1 の電流は、直 流電源１とコンデンサＣ2 とマグアンプ１次巻線Ｎ11a とダイオ−ドＤ7 と出力 トランス１次巻線Ｎ1 とコンデンサＣ1 から成る共振回路とコンデンサＣ1 とコ ンデンサＣ3 とマグアンプ１次巻線Ｎ11a とダイオードＤ7 と出力トランス１次 巻線Ｎ1 とから成る並列共振回路に基づいて流れる。電流Ｉn1の領域Ｅ2 の電流 は上記の共振回路のコンデンサＣ3 の代りにダイオードＤ2 を通って流れる。負 の半波における領域Ｅ3 、Ｅ4 の電流はコンデンサＣ１と出力トランス１次巻線 Ｎ1 とダイオ−ドＤ8 とマグアンプ１次巻線Ｎ11b とコンデンサＣ2 及びＣ3 を 通って流れ、その後コンデンサＣ2 の代わりにダイオ−ドＤ1 を通って流れる。

【００１４】 第１及び第２のトランジスタＱ1 、Ｑ2 のオン時間幅即ちオン・オフの繰返し 周波数を変えることによって出力電圧を制御する原理は、図３及び図４に示した 原理と同一である。図５の回路では制御電流Ｉc が小さくなるので、誤差増幅器 ５の電流容量の小さい安価なものにすることができる。

【００１５】 ところで、図５のスイッチング電源装置は、上述から明らかなように、制御電 流を低減できるという効果を有するが、制御巻線Ｎｃ又はこの接続線が断線した 時に、出力電圧が異常に高くなるという欠点がある。即ち、制御巻線Ｎｃが断線 すると、制御巻線Ｎｃによる磁束が発生しなくなるために、第１の１次巻線Ｎ11 a 又は第２の１次巻線Ｎ11b によって磁心３が飽和するまで、第１又は第２のト ランジスタＱ1 又はＱ2 がオンを継続し、図４の左半分に示すように高い出力電 圧が発生し、出力端子４に接続する負荷が破損する恐れがある。この種の問題を 解決するために、異常出力電圧を抑制するための特別な回路を設けることができ るが、このように構成すると必然的にコスト高になる。

【００１６】 そこで、本件出願人は制御巻線の電流を小さくすることができると共に、制御 巻線の断線等で制御電流を流すことができなくなった場合において負荷に過電圧 が印加されることを防止することができる図９に示す共振型スイッチング電源装 置を試作した。 次に、図９の共振型スイッチング電源装置を説明する。但し、図９において図 １及び図５と共通する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。

【００１７】 図９のスイッチング電源装置は、図５の回路において第１及び第２の１次巻線 Ｎ11a 、Ｎ11b の接続を変更し、且つ逆流阻止用ダイオ−ドＤ7 、Ｄ8 を省き、 且つ制御巻線Ｎｃに並列にコンデンサＣ7 を接続したものであって、その他は図 ５と同一に構成されている。即ち、図９では、第１のトランジスタＱ1 と第１の １次巻線Ｎ11a と第２の１次巻線Ｎ11b と第２のトランジスタＱ2 とが直列に接 続され、この直列回路が電源１の一端と他端との間に接続されている。出力トラ ンスＴ2 の１次巻線Ｎ1 とコンデンサＣ1 との共振回路は第２の１次巻線Ｎ11b と第２のトランジスタＱ2 との直列回路に対して並列に接続されている。コンデ ンサＣ7 は抵抗Ｒ3 を介して制御巻線Ｎｃに並列に接続されている。なお、コン デンサＣ7 はコンデンサＣ6 に比べて極めて小さい容量のものであり、浮遊容量 又は抵抗であっても良い。

【００１８】 図９の装置の正常時の動作は図５とほぼ同一である。即ち、第１のトランジス タＱ1 のオン時には、第１のトランジスタＱ1 と第１の１次巻線Ｎ1 と出力トラ ンスの１次巻線Ｎ1 と共振用コンデンサＣ1 の回路に電流が流れる。これにより 、第１の１次巻線Ｎ11a に基づく自己帰還が生じ、第１の２次巻線に第１のスイ ッチング素子Ｑ1 をオンにする電圧が発生する。第１の１次巻線Ｎ11a の電流に 基づいて図６に示す磁心３の第１の外脚３ｂに発生する磁束φ₁ は中央脚３ａと 第２の外脚３ｃを通る。この磁束φ₁ は第２の外脚３ｃの第２の２次巻線Ｎ22に 第２のトランジスタＱ2 を逆バアスする向きの電圧を誘起させるように作用する 。これにより、第２の１次巻線Ｎ11b と第２の起動抵抗Ｒ2 とを通して第２のト ランジスタＱ2 をオンする動作が禁止される。制御巻線Ｎｃに並列に接続された コンデンサＣ7 は正常動作をより確実なものにする。即ち、トランジスタＱ1 、 Ｑ2 のオン・オフに基づく磁束変化によって生じる制御巻線Ｎｃの高周波成分に 対してはコンデンサＣ7 のインピ−ダンスがほぼゼロとなり、制御巻線Ｎｃが短 絡されたと等価な状態となる。これにより、第１のトランジスタＱ1 のオン時に 第１の外脚３ｂに発生した磁束が中央脚３ａに流れ込むことが制限され、第２の 外脚３ｃにより大く流れ込む。この結果、第２の２次巻線Ｎ22による第２のトラ ンジスタＱ2 の逆バアスがより強くなり、第２のトランジスタＱ2 のオフ状態を 確実に保つことができる。第１のトランジスタＱ1 のオンの継続によって第１の 外脚３ｂが飽和した時には、第１の２次巻線Ｎ21に第１のトランジスタＱ1 をオ ン駆動する電圧が発生しなくなり、第１のトランジスタＱ1 はオフに転換する。 しかる後、コンデンサＣ1 を電源として図１及び図５と同様に、コンデンサＣ1 と出力トランスの１次巻線Ｎ1 と第２の１次巻線Ｎ11b と第２のトランジスタＱ 2 の回路に電流が流れる。

【００１９】 制御巻線Ｎｃ又はこれに電流を流す配線がが断線すると、図６の可飽和磁心３ に制御磁束φ_c を与えることができなくなる。今、第１のトランジスタＱ1 のオ ン期間であるとすれば、磁心３の第１の外脚３ｂが直ちに飽和しなくなり、共振 用コンデンサＣ1 が所定値まで充電された後に第２の１次巻線Ｎ11b と第２の抵 抗Ｒ2 とを通って第２のトランジスタＱ2 のベ−ス電流が流れ、第２のトランジ スタＱ2 がオンになる。これにより、第１のトランジスタＱ1 と第１の１次巻線 Ｎ11a と第２の１次巻線Ｎ11b と第２のトランジスタＱ2 との直列回路に電流が 流れ、第１及び第２の２次巻線Ｎ21、Ｎ22に第１及び第２のトランジスタＱ1 、 Ｑ2 をオンにするための電圧が発生し、この直列回路に過大な電流が流れ、第１ 及び第２のトランジスタＱ1 、Ｑ2 のいずれか一方又は両方が破壊するか、電源 １に直列に接続するヒュ−ズ（図示せず）が溶断し、出力端子４から負荷に過電 圧が印加される状態を防ぐことができる。

【００２０】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、マグアンプＴ1 を図６の様に構成した場合において、例えば第１の トランジスタＱ1 のオン期間に第１の１次巻線Ｎ11a に流れる電流によって第１ の外脚３ｂに発生する磁束φ1 が第２の外脚３ｃに十分に流れ込まないために、 第２の外脚３ｃの第２の２次巻線Ｎ22に第２のトランジスタＱ2 を十分に逆バイ アスする向きの電圧が発生せず、制御巻線Ｎc の断線が発生していない正常時に おいても、第１及び第２のトランジスタＱ1 、Ｑ2 が同時にオンになり、これ等 が破壊することがあった。

【００２１】 そこで、本考案の目的は、制御電流を低減することができ且つ安定に動作させ ることができる共振型スイッチング電源装置を提供することにある。

【００２２】 上記目的を達成するための本考案は、直流電源と、前記直流電源の一端と他端 との間に接続された第１及び第２のスイッチング素子と、第１及び第２の起動抵 抗と、第１及び第２の１次巻線と第１及び第２の２次巻線と制御巻線と可飽和磁 心とを有する可飽和トランスと、インダクタンスを有する１次巻線と２次巻線と を備えた出力トランスと、前記出力トランスの１次巻線に直列に接続された共振 用コンデンサと、前記制御巻線に制御電流を供給する制御回路とから成り、前記 第１の１次巻線は前記第１のスイッチング素子に直列に接続され、前記第２の１ 次巻線は前記第２のスイッチング素子に直列に接続され、前記第１及び第２のス イッチング素子及び前記第１及び第２の１次巻線は前記直流電源の一端と他端と の間で互いに直列に接続され、前記出力トランスの１次巻線と前記共振用コンデ ンサとから成る直列共振回路は前記第２の１次巻線と前記第２のスイッチング素 子との直列回路に対して並列に接続され、前記第１の起動抵抗は前記直流電源の 一端と前記第１のスイッチング素子の制御端子との間に接続され、前記第２の起 動抵抗は前記第１及び第２のスイッチング素子の間と前記第２のスイッチング素 子の制御端子との間に接続され、前記第１の２次巻線は前記第１のスイッチング 素子の制御端子に接続され、前記第２の２次巻線は前記第２のスイッチング素子 の制御端子に接続され、前記磁心は中央脚と第１及び第２の外脚とを有する三脚 磁心であり、前記第１の１次巻線及び前記第１の２次巻線は前記第１の外脚に巻 回され、前記第２の１次巻線及び前記第２の２次巻線は前記第２の外脚に巻回さ れ、前記第１の１次巻線の巻方向はここに流れる電流によって前記第１のスイッ チング素子をオンにする方向の電圧が前記第１の２次巻線に誘起すると共に前記 第２のスイッチング素子をオフにする方向の電圧が前記第２の２次巻線に誘起す るように設定され、前記第２の１次巻線の巻方向はここに流れる電流によって前 記第２のスイッチング素子をオンにする方向の電圧が前記第２の２次巻線に誘起 すると共に前記第１のスイッチング素子をオフにする方向の電圧が前記第１の２ 次巻線に誘起するように設定され、前記制御巻線は互いに直列に接続された第１ 及び第２の制御巻線から成り、前記第１の制御巻線はここに流れる制御電流によ って前記第１の外脚に前記第１の１次巻線の電流に基づいて生じる磁束の向きと 同一の向きの磁束が生じる方向性を有して前記第１の外脚に巻回され、前記第２ の制御巻線はここに流れる制御電流によって前記第２の外脚に前記第２の１次巻 線の電流に基づいて生じる磁束の向きと同一の向きの磁束が生じる方向性を有し て前記第２の外脚に巻回され、前記制御巻線に並列にコンデンサ又は浮遊容量又 は抵抗が接続されていることを特徴とする共振型スイッチング電源装置に係わる ものである。 なお、第１及び第２のスイッチング素子、更に第１及び第２の１次巻線の接続 を請求項２に示すように変えることができる。 また、請求項３に示すように、三脚磁心の代りに第１及び第２の磁心を組み合 せて使用することができる。

【００２３】

【考案の作用及び効果】

本考案に従って制御巻線に並列に接続されたコンデンサ又は浮遊容量は、制御 巻線を第１及び第２のスイッチング素子のオン・オフの周波数帯域において交流 的に短絡させる作用を有する。制御巻線は第１及び第２の制御巻線に分割され、 第１及び第２の１次巻線と共に第１及び第２の外脚又は第１及び第２の磁心に巻 回されているので、例えば第１の１次巻線の電流に基づく磁束によって第１の制 御巻線に電圧が誘起し、これによって第１及び第２の制御巻線とコンデンサ又は 浮遊容量又は抵抗とから成る閉回路に電流が流れ、第２の制御巻線が磁束を発生 し、この磁束が第２の２次巻線に第２のスイッチング素子を逆バイアスする向き の電圧を発生させる。この結果、正常時に第１のスイッチング素子のオン期間に 第２のスイッチング素子がオンになることが阻止される。 また、各請求項の考案においては第１及び第２のスイッチング素子のオン期間 を可飽和トランスの２次巻線のインダクタンスに基づく共振を使用して決定して いない。第１及び第２のスイッチング素子のオン期間は、これ等を通って流れる 電流を可飽和トランスの第１及び第２の１次巻線を使用して自己帰還し、この帰 還による励磁で可飽和トランスが飽和するまでとされている。制御巻線の制御電 流は可飽和トランスを飽和に導くためのバイアス電流として使用されているので 、大きな値にする必要がない。即ち、本考案によれば、制御電流Ｉc を図１の従 来装置のそれよりも小さくすることができる。 また、請求項１の考案においては、第１のスイッチング素子と第１の１次巻線 と第２の１次巻線と第２のスイッチング素子との直列回路が形成され、これが電 源に接続されている。従って、制御巻線が断線した時に、第１及び第２の起動抵 抗によって第１及び第２のスイッチング素子が同時になって前述の直列回路に過 大な電流が流れ、第１及び第２のスイッチング素子の破壊又は電源に設けられた ヒューズが溶断し、負荷に対する過電圧の印加を防止することができる。この考 案では第１及び第２のスイッチング素子が破壊する恐れがあるので、負荷が第１ 及び第２のスイッチング素子に比べて高価な場合に特に有益である。

【００２４】

【実施例】

次に、本考案の実施例に係わるスイッチング電源装置を説明する。この実施例 のスイッチング電源装置の回路構成は図９と同一であり、マグアンプＴ1 の構成 のみが図６から図１０に変更されている。

【００２５】 図１０においては、制御巻線Ｎc が第１及び第２の制御巻線Ｎc1、Ｎc2に分割 され、互いに直列に接続されている。第１及び第２の制御巻線Ｎc1、Ｎc2は第１ 及び第２の外脚３ｂ、３ｃに巻回されている。第１の制御巻線Ｎc1はここに流れ る制御電流Ｉc によって第１の外脚３ｂに第１の１次巻線Ｎ11a の電流に基づい て生じる磁束φ1 の向きと同一の向きの磁束φc1が生じるように第１の外脚３ｂ に巻回されている。第２の制御巻線Ｎc2はここに流れる制御電流Ｉc によって第 ２の外脚３ｃに第２の１次巻線Ｎ11b の電流に基づいて生じる磁束φ2 の向きと 同一の向きの磁束φc2が生じるように第２の外脚に巻回されている。 第１の１次巻線Ｎ11a の巻方向はここに流れる電流によって第１のスイッチン グ素子Ｑ1 をオンにする方向の電圧が第１の２次巻線Ｎ21に誘起すると共に第２ のスイッチング素子Ｑ2 をオフにする方向の電圧が第２の２次巻線Ｎ22に誘起す るように設定されている。 第２の１次巻線Ｎ11b の巻方向はここに流れる電流によって第２のスイッチン グ素子Ｑ2 オンにする方向の電圧が第２の２次巻線Ｎ22に誘起すると共に第１の スイッチング素子Ｑ1 をオフにする方向の電圧が第１の２次巻線Ｎ21に誘起する ように設定されている。

【００２６】 図９の制御巻線Ｎc に並列に接続されたコンデンサＣ7 は、制御巻線Ｎc を第 １及び第２のスイッチング素子Ｑ1 、Ｑ2 のオン・オフの周波数帯域において交 流的に短絡させる作用を有する。制御巻線Ｎc は図１０に示すように第１及び第 ２の制御巻線Ｎc1、Ｎc2に分割され、第１及び第２の１次巻線Ｎ11a 、Ｎ11b と 共に第１及び第２の外脚３ｂ、３ｃに巻回されているので、例えば第１の１次巻 線Ｎ11a の電流に基づく磁束φ1 によって第１の制御巻線Ｎc1に電圧が誘起し、 これによって第１及び第２の制御巻線Ｎc1、Ｎc2とコンデンサＣ7 とから成る閉 回路に電流が流れ、第２の制御巻線Ｎc2が磁束を発生し、この磁束が第２の２次 巻線Ｎ22に第２のスイッチング素子Ｑ2 を逆バイアスする向きの電圧を発生させ る。この結果、正常時に第１のスイッチング素子Ｑ1 のオン期間に第２のスイッ チング素子Ｑ2 がオンになることが阻止される。

【００２７】 図９において制御巻線Ｎc が断線した時には、第１及び第２の制御巻線Ｎc1、 Ｎc2による第１及び第２の外脚３ｂ、３ｃの磁気的結合が解除され、例えば第１ のトランジスタＱ1 のオン時に第２のトランジスタＱ2 を逆バイアスする作用が 弱められるか又は得られなくなり、第１及び第２のトランジスタが同時にオンし 、これが破壊するか又は電源のヒューズが溶断するか又はブレーカ（過電流保護 装置）が動作し、負荷に対する過電圧の印加を阻止する。 なお、図１０のマグアンプは、２つの外脚３ｂ、３ｃのみに同一種類の巻線を 巻回せばよいので、図６のマグアンプよりも容易に製造することができる。磁心 ３は例えばＥ型コアとＩ型コアの組合せ、又は２つのＥ型コアの組合せで構成す る。

【００２８】

【変形例】

本考案は上述の実施例に限定されるものでなく、例えば次の変形が可能なもの である。 （１） マグアンプＴ1 の磁心３の図１０の鎖線Ａで分断し、左半分の第１の 磁心Ａ1 と右半分の第２の磁心Ａ2 との組み合せによって構成してもよい。 （２） 図５のスイッチング電源のマグアンプＴ1 を図１０に示すものに置き 換え、制御巻線Ｎc に並列に破線で示すようにコンデンサＣ7 を接続してもよい 。 （３） 第１及び第２の制御巻線Ｎc1、Ｎc2の直列回路にコンデンサＣ7 を接 続する代りに、２つの制御巻線Ｎc1、Ｎc2に個別にコンデンサを接続することが できる。 （４） 制御マグアンプの飽和を利用しているため、図５及び図９の抵抗Ｒb1 、Ｒb2の代わりにコンデンサ又はダイオ−ドを接続することができ、また、場合 によってはＲb1、Ｒb2を省くことができる。また、図５及び図９の抵抗Ｒb1、Ｒ b2に直列に逆流阻止用ダイオードを接続すること、及びこれ等に並列にスピード アップコンデンサを接続することができる。 （５） ２次巻線Ｎ2a、Ｎ2bの巻数を変えて異なった出力電圧を独立に得るこ とができる。また、出力トランスＴ2 の２次巻線Ｎ2a、Ｎ2bの一方を省く構成に することができる。 （６） トランジスタＱ1 、Ｑ2 を電界効果トランジスタ等の他のスイッチン グ素子に置き換えることができる。 （７） ダイオ−ドＤ5 、Ｄ6 、コンデンサＣ6 を省いてインバ−タにするこ とができる。 （８） 図５の逆流阻止用ダイオ−ドＤ7 、Ｄ8 を省くことができる。 （９） 第１の１次巻線Ｎ11a を第１のスイッチング素子Ｑ1 のコレクタ側に 直列に接続すること、第２の１次巻線Ｎ11b を第２のトランジスタＱ2 のエミッ タ側に直列に接続することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のスイッチング電源装置を示す回路図であ
る。

【図２】図１のマグアンプのＢＨ曲線及び透磁率μと制
御電流との関係を示す図である。

【図３】図１及び図５及び図９のＱ1 、Ｑ2 のオン・オ
フ周波数とＮ1 とＣ1 の共振回路のレスポンスとの関係
を説明するための図である。

【図４】Ｑ1 、Ｑ2 のオン・オフ周波数と１次巻線Ｎ1
の電圧との関係を示す図である。

【図５】本件出願人が試作した従来のスイッチング電源
装置を示す回路図である。

【図６】従来のマグアンプを示す斜視図である。

【図７】図５のマグアンプのＢＨ曲線と制御電流の関係
を示す図である。

【図８】図５の各部の状態を示す波形図である。

【図９】本件出願人が試作したッチング電源装置を示す
回路図である。

【符号の説明】

Ｔ1 マグアンプ Ｔ2 出力トランス Ｎ11a 、Ｎ11b １次巻線 Ｃ1 共振用コンデンサ Ｎc1、Ｎc2 第１及び第２の制御巻線

【手続補正書】

【提出日】平成６年１月１０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のスイッチング電源装置を示す回路図であ
る。

【図２】図１のマグアンプのＢＨ曲線及び透磁率μと制
御電流との関係を示す図である。

【図３】図１及び図５及び図９のＱ１、Ｑ２のオン・オ
フ周波数とＮ１とＣ１の共振回路のレスポンスとの関係
を説明するための図である。

【図４】Ｑ１、Ｑ２のオン・オフ周波数と１次巻線Ｎ１
の電圧との関係を示す図である。

【図５】本件出願人が試作した従来のスイッチング電源
装置を示す回路図である。

【図６】従来のマグアンプを示す斜視図である。

【図７】図５のマグアンプのＢＨ曲線と制御電流の関係
を示す図である。

【図８】図５の各部の状態を示す波形図である。

【図９】本件出願人が試作したッチング電源装置を示す
回路図である。

【図１０】本考案の実施例のマグアンプを示す斜視図で
ある。

【符号の説明】 Ｔ１ マグアンプ Ｔ２ 出力トランス Ｎ１１ａ、Ｎ１１ｂ １次巻線 Ｃ１ 共振用コンデンサ Ｎｃ１、Ｎｃ２ 第１及び第２の制御巻線

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１０】

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源と、 前記直流電源の一端と他端との間に接続された第１及び
   第２のスイッチング素子と、 第１及び第２の起動抵抗と、 第１及び第２の１次巻線と第１及び第２の２次巻線と制
   御巻線と可飽和磁心とを有する可飽和トランスと、 インダクタンスを有する１次巻線と２次巻線とを備えた
   出力トランスと、 前記出力トランスの１次巻線に直列に接続された共振用
   コンデンサと、 前記制御巻線に制御電流を供給する制御回路とから成
   り、 前記第１の１次巻線は前記第１のスイッチング素子に直
   列に接続され、 前記第２の１次巻線は前記第２のスイッチング素子に直
   列に接続され、 前記第１及び第２のスイッチング素子及び前記第１及び
   第２の１次巻線は前記直流電源の一端と他端との間で互
   いに直列に接続され、 前記出力トランスの１次巻線と前記共振用コンデンサと
   から成る直列共振回路は前記第２の１次巻線と前記第２
   のスイッチング素子との直列回路に対して並列に接続さ
   れ、 前記第１の起動抵抗は前記直流電源の一端と前記第１の
   スイッチング素子の制御端子との間に接続され、 前記第２の起動抵抗は前記第１及び第２のスイッチング
   素子の間と前記第２のスイッチング素子の制御端子との
   間に接続され、 前記第１の２次巻線は前記第１のスイッチング素子の制
   御端子に接続され、 前記第２の２次巻線は前記第２のスイッチング素子の制
   御端子に接続され、 前記磁心は中央脚と第１及び第２の外脚とを有する三脚
   磁心であり、 前記第１の１次巻線及び前記第１の２次巻線は前記第１
   の外脚に巻回され、 前記第２の１次巻線及び前記第２の２次巻線は前記第２
   の外脚に巻回され、 前記第１の１次巻線の巻方向はここに流れる電流によっ
   て前記第１のスイッチング素子をオンにする方向の電圧
   が前記第１の２次巻線に誘起すると共に前記第２のスイ
   ッチング素子をオフにする方向の電圧が前記第２の２次
   巻線に誘起するように設定され、 前記第２の１次巻線の巻方向はここに流れる電流によっ
   て前記第２のスイッチング素子をオンにする方向の電圧
   が前記第２の２次巻線に誘起すると共に前記第１のスイ
   ッチング素子をオフにする方向の電圧が前記第１の２次
   巻線に誘起するように設定され、 前記制御巻線は互いに直列に接続された第１及び第２の
   制御巻線から成り、 前記第１の制御巻線はここに流れる制御電流によって前
   記第１の外脚に前記第１の１次巻線の電流に基づいて生
   じる磁束の向きと同一の向きの磁束が生じる方向性を有
   して前記第１の外脚に巻回され、 前記第２の制御巻線はここに流れる制御電流によって前
   記第２の外脚に前記第２の１次巻線の電流に基づいて生
   じる磁束の向きと同一の向きの磁束が生じる方向性を有
   して前記第２の外脚に巻回され、 前記制御巻線に並列にコンデンサ又は浮遊容量又は抵抗
   が接続されていることを特徴とする共振型スイッチング
   電源装置。
2. 【請求項２】 請求項１の共振型スイッチング電源装置
   において、前記第１及び第２のスイッチング素子を前記
   第１及び第２の１次巻線を介さないで互いに直列に接続
   し、前記第１の１次巻線を前記第１のスイッチング素子
   の他端と前記直列共振回路の一端との間に接続し、前記
   第２の１次巻線を前記直列共振回路の一端と前記第２の
   スイッチング素子との間に接続したことを特徴とする共
   振型スイッチング電源装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２の共振型スイッチング電
   源装置において、前記三脚磁心がそれぞれ閉磁路を形成
   する第１及び第２の磁心に置き換えられ、 前記第１の１次巻線と前記第１の２次巻線と前記第１の
   制御巻線とが前記第１の磁心に巻回され、 前記第２の１次巻線と前記第２の２次巻線と前記第２の
   制御巻線とが前記第２の磁心に巻回されていることを特
   徴とする共振型スイッチング電源装置。