JPH0746841A

JPH0746841A - 直流電源装置

Info

Publication number: JPH0746841A
Application number: JP19217293A
Authority: JP
Inventors: Makoto Ono; 信大野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-08-03
Filing date: 1993-08-03
Publication date: 1995-02-14
Anticipated expiration: 2016-11-19
Also published as: JP3231498B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】非接触型の直流電源に関し、比較的広い出力
範囲で良好なレギュレーションを実現できる直流電源装
置を提供する。【構成】直流出力端子の両端に接続された第三のコン
デンサ１３と、この第三のコンデンサ１３の正極端子に
カソードを接続した第二のダイオード１２と、２次側ト
ランス１１の巻線の端子のうち、１次側回路の電界効果
トランジスタ７がオンしている時にプラスの電圧が発生
する側を第二のダイオード１２のアノードに接続し、巻
線の他の片方を出力端子の負極端子に接続し、２次側ト
ランス１１の巻線に並列に第四のコンデンサ１４を接続
して構成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電磁誘導を利用して夫々
独立した１次側トランスから、２次側トランスに電力を
伝達する非接触型の直流電源装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】非接触型の直流電源装置を電圧共振回路
によって実現すると、２次側トランスの有無による１次
側トランスの励磁エネルギの変化を回生できるので、高
効率の直流電源装置が得られる。

【０００３】また、電圧共振回路を社団法人電気学会の
マグネティックス研究会の研究会資料（ＭＡＧ−９２−
１８０）によるＣ級自励回路を採用すると極めて簡単に
実現できる。図７（Ａ）は、上記の文献で示されている
回路ですなわち、図７（Ａ）において、１は整流平滑回
路、２はコンデンサ、３，４は抵抗、５はダイオード、
６はコンデンサ、７は電界効果トランジスタ、８は１次
側トランス、９は１次側トランス８のメイン巻線、１０
は１次側トランス８のゲート巻線、１１は２次側トラン
ス、１２はダイオード、１３はコンデンサである。２次
側トランス１１に発生する電圧は、同図（Ｂ）のように
なるため、出力電圧は出力電力や入力条件によって激し
く変化する共振電圧のピーク値によって決定されてい
る。

【０００４】また、非接触型の直流電源装置では、１次
側トランスと磁気結合するものが２次側トランスかそれ
以外の発熱物かを検知して、２次側トランス以外の発熱
物の時には、１次側トランスの動作を止めるか１次側ト
ランスに供給する電力を減少させて２次側トランス以外
の発熱物が異常に発熱しないようにする必要がある。こ
のための検出には、機構スイッチや磁気スイッチを使用
することが一般的であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の構成では、非接触型の直流電源装置において、出
力電圧の入力側へのフィードバックは極めて困難なた
め、共振電圧の激しい変化はそのまま出力のレギュレー
ションの悪さを意味し、安定な直流電圧を得ることがで
きなかった。

【０００６】また、２次側トランス以外の発熱物の検知
のために、機構スイッチを使用すると非接触型で省略す
ることができた電気的接点を再び使うことになり、接点
不良の原因になったり、直流電源を密閉構造や、防水構
造にすることが困難になる。また、ホール素子等の磁気
スイッチを使用すると、２次側トランス以外の発熱物が
磁性体などの場合は２次側トランスとの違いを完全に識
別することができない。

【０００７】本発明は上記のような従来の課題を解決
し、極めて安価な方法で比較的広範囲な出力範囲で出力
のレギュレーションの良い直流電源装置を提供すること
と、２次側トランス以外の発熱物の完全な識別ができる
非接触型の直流電源装置を提供することとを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、非接触型の直流電源装置の２次側回路にお
いて、直流出力端子の両端に接続されたコンデンサと、
このコンデンサの正極端子にカソードを接続したダイオ
ードと、２次側トランスの巻線の端子のうち、１次側回
路のスイッチング用の電界効果トランジスタがオンして
いる時にプラスの電圧が発生する側をこのダイオードの
アノードに接続し、巻線の他の片方を出力端子の負極端
子に接続し、２次側トランスの巻線と並列にコンデンサ
を接続して構成したものである。

【０００９】また、１次側トランスのコイルに垂直方向
で、１次側トランスの巻線の２次側トランスと対向する
側の一端に固定されたコイルと、このコイルの両端に発
生する電圧を検知する手段と、この電圧を検知する手段
の出力により、１次側回路のスイッチング用の電界効果
トランジスタのゲート電圧を供給しているコンデンサの
電圧を低下させる手段により構成されたものである。

【００１０】

【作用】上記した構成により、２次側のダイオードの接
続方法と巻線に並列に接続されたコンデンサという極め
て簡単な手段で、比較的広範囲な出力範囲で、出力レギ
ュレーションの良い非接触型直流電源装置を実現できる
ものである。

【００１１】また、１次側トランスに取り付けられたコ
イルと、そのコイルの電圧を判別する手段と、１次側回
路のスイッチング用の電界効果トランジスタのゲート電
圧を供給しているコンデンサの電圧を低下させる手段と
により、２次側トランス以外の発熱物の異常発熱を防止
することができるものである。

【００１２】

【実施例】（実施例１）以下本発明の一実施例につい
て、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施
例における直流電源装置の回路を示すものである。図１
において、１は交流入力電圧を整流平滑する整流平滑回
路、２は第一のコンデンサ、３，４は第一，第二の抵
抗、５は第一のダイオード、６は第二のコンデンサ、７
は電界効果トランジスタ、８は１次側トランス、９は１
次側トランス８の第一の巻線であるメイン巻線、１０は
１次側トランス８の第二の巻線であるゲート巻線、１１
は２次側トランス、１２は第二のダイオード、１３は第
三のコンデンサである。

【００１３】以上のように構成された非接触型の直流電
源装置について、その動作を説明する。電界効果トラン
ジスタ７のゲート電圧は、整流平滑回路１の出力から第
一の抵抗３を通して第一のコンデンサ２に充電された電
圧で与えられる。電界効果トランジスタ７がオンする
と、１次側トランス８のメイン巻線９とゲート巻線１０
には、黒丸の付いている方がプラスになるように電圧が
発生するため、電界効果トランジスタ７のオンは確立さ
れる。

【００１４】ここで、電界効果トランジスタ７がオンす
ると、第二の抵抗４、第一のダイオード５を通して第一
のコンデンサ２の電圧を放電するため、第一のコンデン
サ２の電圧は低下してある一定時間後には電界効果トラ
ンジスタ７がオフする。電界効果トランジスタ７がオフ
すると第一のコンデンサ２はまた第一の抵抗３により充
電され、第一のコンデンサ２の電圧が電界効果トランジ
スタ７をオンさせるのに十分な電圧に達すると電界効果
トランジスタ７がオンする。このようにして１次側回路
は自励発振をする。

【００１５】ここで、電界効果トランジスタ７がオンし
ている時は、メイン巻線９に発生する電圧は、整流平滑
回路１の出力電圧と同じ電圧が発生しているが、これに
対し電界効果トランジスタ７がオフしている時は、メイ
ン巻線９と第二のコンデンサ６とで発生する共振現象で
決まる正弦波の電圧が発生している。

【００１６】この正弦波は、波高値が（数１）で、周波
数が（数２）で表わされる。

【００１７】

【数１】

【００１８】

【数２】

【００１９】図７に示すような従来技術によると、出力
電圧は（数１）で示した正弦波の波高値で決まる電圧に
なるが、この電圧は、電界効果トランジスタ７がオフし
た時に流れていた電流によって決まる。この電流は、入
力電圧や１次側トランス８から２次側トランス１１に伝
達された電力等によって変化するため、出力電圧のレギ
ュレーションが極めて悪い。

【００２０】これに対し、図１のように電界効果トラン
ジスタ７がオンしている時に２次側トランス１１でプラ
スになるような方向の電圧で出力電圧を得るようにする
と、出力電圧は入力電圧で決まる電圧になるためレギュ
レーションが改善される。

【００２１】（実施例２）図２は本発明の他の実施例を
示す。図１に示す回路では、出力電圧を電界効果トラン
ジスタ７のオン時間のみで供給しているため、１次側ト
ランス８から２次側トランス１１に伝達できる電力が限
られてしまう。そこで、２次側トランス１１の巻線の両
端に第四のコンデンサ１４を接続するようにしたもので
ある。

【００２２】このようにすることで、電界効果トランジ
スタ７がオフの時に１次側トランス８から２次側トラン
ス１１に伝達された電力を第四のコンデンサ１４に蓄積
しておいて、電界効果トランジスタ７がオンになった時
にこの第四のコンデンサ１４に蓄積しておいた電力を第
三のコンデンサ１３に伝達できるようになるため、レギ
ュレーションが良く、図１に示す直流電源装置よりも大
きな出力電力を２次側回路から取り出すことができる。

【００２３】（実施例３）図３は本発明の他の実施例を
示す。図３で１５，１６，１９，２０は抵抗、１７はツ
ェナーダイオード、１８はトランジスタである。このよ
うに構成すると、第一のコンデンサ２の電圧を整流平滑
回路１の出力電圧で補正することができるため、入力電
圧によるレギュレーションの悪化を小さくすることがで
きる。

【００２４】（実施例４）図４はさらに本発明の他の実
施例を示す。図４で、２１はトランジスタ、２２，２３
は抵抗、２４はコイルである。また、このコイル２４
は、図５に示すように１次側トランス８と垂直方向で、
２次側トランス１１に対向する側の一端に固定されるよ
うにする。このような構成にすると、コイル２４に発生
する電圧は、２次側トランス１１に流れる電流が第二の
ダイオード１２で整流されている場合と、２次側トラン
ス１１以外の発熱物のように、ダイオードのような整流
機能を持っていない物とでその波形が違ってくる。

【００２５】つまり、上記に示した位置にあるコイルを
通過する磁束変化は、１次側トランス８から電力を受け
取る側に流れる電流が完全な交流かダイオード等で整流
されたものかで大きく変化するのである。

【００２６】図６は、コイル２４に発生する電圧の一例
を示す。図６のＡは２次側トランス１１を使った時のも
ので、同図Ｂは、２次側トランス１１以外の発熱物の時
のものである。この電圧の違い（ΔＶ）を抵抗２２と２
３により検知して、トランジスタ２１が第一のコンデン
サ２の両端の電圧を低下させるように動作する。このよ
うにすると２次側トランス１１以外の発熱物を判別し、
異常発熱を防止することができる。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明は２次側トランスと
ダイオードとの接続と、コンデンサという極めて簡単な
手段で、比較的広範囲な出力範囲で、出力レギュレーシ
ョンの良い非接触型の直流電源装置を実現できるもので
ある。

【００２８】また、１次側トランスに付けられたコイル
と、そのコイルの電圧を判別する手段と、１次側回路の
スイッチング用の電界効果トランジスタのゲート電圧を
供給しているコンデンサの電圧を低下させる手段とによ
り、２次側トランス以外の発熱物の異常発熱を防止する
ことができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例における直流電源装置の
回路図

【図２】本発明の第二の実施例における直流電源装置の
回路図

【図３】本発明の第三の実施例における直流電源装置の
回路図

【図４】本発明の第四の実施例における直流電源装置の
回路図

【図５】本発明の第四の実施例における１次側トランス
とコイルとの位置関係を示す構造図

【図６】（Ａ），（Ｂ）本発明の第四の実施例における
コイルに発生する電圧を表わす波形図

【図７】（Ａ），（Ｂ）従来の技術における直流電源装
置の回路図と波形図

【符号の説明】

１整流平滑回路２，６，１３，１４コンデンサ３，４，１５，１６，１９，２０，２２，２３抵抗５ダイオード６コンデンサ７電界効果トランジスタ８１次側トランス９１次側トランスのメイン巻線１０１次側トランスのゲート巻線１１２次側トランス１２ダイオード１７ツェナーダイオード１８，２１トランジスタ２４コイル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流入力電圧を整流平滑する整流平滑回
路と、この整流平滑回路の出力の正極端子に片方の端子
が接続され他方の端子を電界効果トランジスタのドレイ
ンに接続された第一の巻線と、片方の端子を前記電界効
果トランジスタのゲートに接続された第二の巻線とを有
するトランスと、この第二の巻線の他の一方の端子と前
記整流平滑回路の出力の負極端子との間に接続された第
一のコンデンサと、前記第一の巻線に並列に接続された
第二のコンデンサと、前記第一の巻線と前記電界効果ト
ランジスタのドレインとの接続点にカソードを接続され
た第一のダイオードと、この第一のダイオードのアノー
ドに片方の端子が接続され他方の端子を前記第一のコン
デンサと前記第二の巻線との接続点との間に接続された
第一の抵抗と、前記整流平滑回路の出力の正極端子に片
方の端子が接続され、他方の端子を前記第一のコンデン
サと前記第二の巻線との接続点との間に接続された抵抗
とからなる電圧共振型電源装置において、直流の出力端
子の両端に接続された第三のコンデンサと、この第三の
コンデンサの正極側端子にカソードを接続した第二のダ
イオードと、この第二のダイオードのアノードに前記電
界効果トランジスタがオンしている時にプラスの電圧が
発生する側の端子を接続された巻線を有する第二のトラ
ンスとを備え、前記第二のトランスの巻線の両端に接続
された第四のコンデンサを持つ直流電源装置。
【請求項２】第一のトランスの巻線の第二のコイルと
対向する側の一端に、第一のトランスの巻線と垂直にな
るような方向で固定されたコイルと、このコイルの両端
に発生する電圧を検知する手段と、この電圧を検知する
手段の出力により、第一のコンデンサの電圧を低下させ
る手段とを持つ請求項１記載の直流電源装置。