JPH0767331A

JPH0767331A - 電圧変換装置

Info

Publication number: JPH0767331A
Application number: JP24024793A
Authority: JP
Inventors: Masashi Mukogawa; 政志向川
Original assignee: SHIYOUTOKU SEISAKUSHO KK
Current assignee: SHIYOUTOKU SEISAKUSHO KK
Priority date: 1993-08-20
Filing date: 1993-08-20
Publication date: 1995-03-10

Abstract

(57)【要約】【目的】高いスイッチング周波数で動作可能な、高い変
換効率を持ち、ノイズ発生の低いスイッチング方式の電
圧変換装置を実現する。【構成】二次整流回路を構成するチョークコイルに補助
巻線を施し、その一端を二次スイッチング素子を介して
フライホイルダイオードに接続し、その二次スイッチン
グ素子を適当に断続する事により、出力電圧を制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］この発明は、電子機器の電力供給
装置として広く利用されている、スイッチング方式の電
圧変換装置、或いは電圧安定化装置に関する。

【０００１】［従来の技術］従来の技術では、二次整流
回路が両波整流方式の場合、チョークコイルに二つの巻
き線を設け、巻き線に発生した同相の適当に制御された
フライバック電圧の一番目の波を電圧変成器の出力に返
す事により出力を制御していた。

【０００２】［解決すべき課題］従来の技術では、半波
整流方式に適用する事が困難であった。また、無負荷か
ら全負荷までの広い範囲の電力を制御する事が困難であ
った。

【０００３】［課題を解決する為の手段］前記課題を解
決する為に、この発明では、チョークコイルに補助巻き
線を設け、主巻き線に直列に接続し、その他端に二次ス
イッチング素子及びフライホイルダイオードを直列に接
続した。また、巻き線に並列にコンデンサーを接続し
て、適当な波長の共振回路を構成した。

【０００４】［作用］チョークコイルに補助巻き線を設
け、主巻き線に直列に接続することにより、補助巻き線
の他の端子には、主巻き線とは逆位相のフライバック電
圧が発生する事になる。従って、補助巻き線の他の端子
にフライホイルダイオードを接続すると、フライバック
電圧の最初の波は、フライホイルダイオードの逆方向に
加わる事になり、ダイオードは通電しない。そして、フ
ライバック電圧の二番目の波で始めてフライバックダイ
オードに順方向の電圧が加わり、通電可能となる。従っ
て、補助巻き線の端子とフライホイルダイオードの間に
スイッチング素子を接続し適当に断続する事により、フ
ライバック電圧の二番目の波を制御する事ができる。一
方主巻き線には、電圧変成器の出力と同位相のフライバ
ック電圧が発生するので、フライバック電圧が存在して
いる間は、出力電力を取り出す事は出来ない。従って、
補助巻き線に接続されているスイッチング素子をＯＮす
れば、フライバック電圧はフライホイルダイオードを通
して出力に再生され、フライバック電圧が消滅し、その
結果電圧変成器からの出力も取り出す事が出来る様にな
る。

【０００５】電圧変換装置の全電力範囲を制御するため
には、前記フライバック電圧の二番目の波の幅が、出力
電圧のパルスの幅とほぼ等しい事が必要である。しか
し、フライバック電圧の波の幅はチョークコイルのイン
ダクダンスに比例するので、充分な幅のフライバック電
圧を得ようとすると、大きなチョークコイルが必要にな
り、実用的ではない。そこで、この発明では、チョーク
コイルの巻き線に並列にコンデンサーを接続し、巻き線
との間で共振回路を構成し、小さなインダクダンスのチ
ョークコイルでも充分な幅のフライバック電圧を得てい
る。

【０００６】［実施例］次に、この発明の一実施例を図
面を参照して説明する。［図１］は、この発明による電
圧変換装置のブロック回路図である。図において、１，
１’は入力端子であり、ここへ外部から直流電力が供給
される。勿論、整流回路を付け加えれば交流入力とする
事は容易である。２は制御回路であり、３，３’のスイ
ッチング素子の駆動と制御を行なう。４は電圧変成器で
あり、一次巻き線、二次巻き線及びコアーから構成され
ている。５，５’は整流器であり、電圧変成器からの高
周波電力を直流に整流している。６，６’はチョークコ
イルであり、それぞれ主巻き線７，７’及び補助巻き線
８，８’を持っている。主巻き線７，７’にはコンデン
サー９，９’が並列に接続され共振回路を構成してい
る。補助巻き線８，８’の終端には可飽和チョークコイ
ル１０，１０’及びフライホイルダイオード１１，１
１’が接続され、さらに、可飽和チョークコイル１０，
１０’とフライホイルダイオード１１，１１’の接続点
にダイオード１２，１２’及び抵抗器１３を介してＮＰ
Ｎトランジスター１４が接続されている。そして、ＮＰ
Ｎトランジステー１４のベースはツェナーダイオード１
５を介して出力配線のプラス側に接続される。１６は平
滑コンデンサーであり、１７，１７’は出力端子であ
る。

【０００７】次に、図２を参照して各部の動作を説明す
る。図２（ａ）は、スイッチング素子３のドレィン電圧
波形であり、（ｂ）、（ｃ）（ｄ）は整流器５とチョー
クコイル６の接続点の電圧波形である。図２の波形で
電圧が零の部分ではスイッチング素子３はＯＮしてお
り、その他の部分ではＯＦＦ状態になっている。図２
（ｂ）は負荷が最も軽い状態の電圧波形であり、（ｃ）
は負荷が最も重い状態の、そして（ｄ）は中程度の負荷
状態の電圧波形を示している。いま、スイッチング素子
３が点１８でＯＮ状態からＯＦＦ状態に変わったとする
と、ドレィン電圧は急速に上昇する。同時にチョークコ
イル６に流れていた電流も瞬間的に停止し、その結果チ
ョークコイル６にはフライバック電圧が発生して整流器
５とチョークコイル６の接続点の電圧は図２（ｂ）に示
す様に共振回路の特性に従って正弦波を描いて下降し上
昇する。次に、反対側のスイッチング素子３’が点１９
でＯＦＦ状態に入るとスイッチング素子３のドレィン波
形は再び下降して零となり、それに対応した出力電圧波
形が変成器４の二次巻き線にも現れる。その状態を
（ｂ）上の点線２０で示す。しかし、図で明らかな様に
フライバック電圧の二番目の波の方が出力電圧よりも高
いのでチョークコイル６に出力電流が流れる事は出来な
い。そして、フライバック電圧が出力電圧より低くな
る、パルスの後縁で漸く短期間電流が流れる事になる。

【０００８】可飽和チョークコイル１０，１０’、フラ
イホイルダイオード１１，１１’、ダイオード１２，１
２’抵抗器１３、ＮＰＮトランジスダ１４及びツェナー
ダイオード１５は電圧制御回路を構成している。出力電
圧がツェナーダイオードの電圧よりも低い間はＮＰＮト
ランジスタはＯＦＦ状態にある。従って、可飽和チョー
クコイル１０，１０’はリセットされる事がないので常
に飽和状態にあり、チョークコイル６，６’に発生した
フライバック電圧はフライホイルダイオード１１，１
１’を通して出力電力に再生されてしまうので、出力電
力は殆ど全パルス期間中出力端子に取り出される。その
状態を、［図２］（ｃ）に示す。出力電圧がツェナーダ
イオード１５の電圧より高くなると電流が流れ、ＮＰＮ
トランジスタ１４がＯＮ状態となり、フライバック電圧
の一番目の波の期間中ダイオード１２，１２’に電流が
流れ、可飽和チョークコイル１０，１０’がリセットさ
れる。この場合、そのリセット量は、過剰電圧に比例す
る。可飽和チョークコイル１０，１０’がリセットされ
ると、そのリセット量に比例した期間ＯＦＦ状態とな
り、その期間中はフライバック電圧癌存在するので、チ
ョークコイル６，６’に出力電流は流れる事が出来な
い。その状態を図２（ｄ）に示す。この結果、出力端子
１７，１７’には常にツェナーダイオード１５で定めら
れる一定の出力電圧が保持される事になる。

【０００９】この実施例では、両波整流回路の場合に付
いて説明したが、半波整流回路でも同様に動作可能であ
る。また、この実施例では、二次スイッチング素子とし
て可飽和チョークコイルを使用した場合に付いて説明し
たが、その他の素子、たとえばトランジスタ等を使用し
ても同様に動作可能である。

【００１０】［効果］以上、詳述した様に、この発明に
よれば、出力の整流回路の方式による使用の制限を受け
る事が無い。また、チョークコイルに共振機能を付け加
える事により、比較的小さなチョークコイルで広い範囲
の電力を制御する事が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、この発明による一実施例のブロック回路図
である。

【図２】（ａ）はスイッチング素子のドレィン電圧波形
図である。

【図２】（ｂ）は軽負荷時のチョークコイルの入力端子
の電圧波形図である。

【図２】（ｃ）は重負荷時のチョークコイルの入力端子
の電圧波形図である。

【図２】（ｄ）は中負荷時のチョークコイルの入力端子
の電圧波形図である。

【符合の説明】

１，１’ 入力端子２制御回路３，３’ スイッチング素子４電圧変成器５，５’ 整流器６，６’ チョークコイル７，７’ チョークコイルの主巻線８，８’ チョークコイルの補助巻線９，９’ コンデンサー１０，１０’ 可飽和チョークコイル１１，１１’ フライホイルダイオード１２，１２’ ダイオード１３抵抗器１４ＮＰＮトランジスタ１５ツェナーダイオード１６平滑コンデンサー１７，１７’ 出力端子１８スイッチング素子３がＯＦＦした点１９スイッチング素子３’がＯＦＦした点２０出力電圧波形

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】制御回路、スイッチング素子、電圧変成
器、二次整流回路から成る電圧返還装置において、二次
整流回路を構成するチョークコイルの主巻線に直列に接
続された補助巻線を設け、且つ、巻き線に直列にコンデ
ンサーを接続して適当な波長の共振回路を構成し、前記
補助巻き線の一端を二次スイッチング素子を介してフラ
イホイルダイオードに接続し、前記スイッチング素子の
断続のタイミングを制御することにより、チョークコイ
ルに発生したフライバック電圧の第二の波を制御し、出
力電圧を制御する事を特徴とする電圧変換装置。