JPH08103073A - スイッチング電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 一つの補助巻線を有する変換トランスを複数
並列に使用することにより、大容量の出力電力を供給で
き、かつ、薄型のスイッチング電源装置を提供する。 【構成】 １次巻線、２次巻線、及び補助巻線を有する
複数の変換トランス５，６と、電源投入時に生じる突入
電流を防止する突入電流防止回路２と、スイッチング制
御を行なう制御回路１７とを備え、突入電流防止回路２
は、変換トランス５の補助巻線の端子Ａ４−Ａ５から供
給される電力により突入電流の制限制御を行ない、スイ
ッチング制御回路１７は、変換トランス６の補助巻線の
端子Ｂ４−Ｂ５から供給される電力によりスイッチング
制御を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の変換トランスを
備えたスイッチング電源装置に係り、特に、変換トラン
スの補助巻線に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は、従来のフォワ−ド型のスイッチ
ング電源装置の回路構成図である。図３において、２５
は変換トランスであり、この変換トランス２５は、１次
巻線、２次巻線、第１の補助巻線、及び第２の補助巻線
から構成されている。２１は電源投入用のスイッチであ
り、このスイッチ２１は、プラス側入力端子と変換トラ
ンス２５の１次巻線の中線端子Ｔ２とに接続されてい
る。

【０００３】２２は突入電流防止回路であり、この突入
電流防止回路２２は入力側端子からの突入電流を防止す
るものである。また、２４はスイッチング用の電界効果
トランジスタ（以下「スイッチングトランジスタ」とい
う）であり、このスイッチングトランジスタ２４のソー
ス端子には、突入電流防止回路２２を介して入力電流が
供給される。また、このドレイン端子は変換トランス２
５の１次巻線の端子Ｔ３に接続されている。

【０００４】２３は電解コンデンサであり、このコンデ
ンサ２３はスイッチ２１の後段側の端子と突入電流防止
回路２２の出力側との間に接続されている。また、３１
はスイッチングトランジスタ２４のスイッチング制御を
行なう制御回路であって、スイッチングトランジスタ２
４のゲート端子に所定の電位を与え、出力電力の制御を
している。２６は制御回路３１を起動するための起動用
抵抗であり、スイッチ２１を閉じた後に、制御回路３１
に電力を供給している。２８はリセット用ダイオ−ドで
あって、変換トランス２５の１次巻線の端子Ｔ１と、突
入電流防止回路２２の出力側のマイナス端子との間に接
続されている。また、２７は制御回路３１を駆動するた
めの補助電源整流回路である。

【０００５】なお、サイリスタＳＣＲ、ダイオ−ドＤ
１、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３、コンデンサＣ２からなる突
入電流防止回路２２のサイリスタＳＣＲは、変換トラン
ス２５の第１の補助巻線の端子Ｔ６、Ｔ７から得られる
電力によってオン、オフ動作を行なう構成となってい
る。また、変換トランス２５の第２の補助巻線の端子Ｔ
４、Ｔ５から得られる電力は、ダイオ−ドＤ３、コンデ
ンサＣ３からなる補助電源整流回路２７で整流され、制
御回路３１に供給される。

【０００６】さらに、２９はダイオ−ドＤ４、Ｄ５、及
びチョ−クコイルＬ１からなる整流回路、３０は平滑用
コンデンサであり、変換トランス２５の２次巻線の出力
が、整流回路２９及び平滑用コンデンサ３０で整流さ
れ、これが出力電源となる。

【０００７】この構成により、入力された直流電源は、
スイッチングトランジスタ２４のオン、オフにより交流
に変換され、変換トランス２５により出力側に電力を伝
達して、整流回路２９で整流し、出力平滑用コンデンサ
３０で平滑して直流出力を得るものである。

【０００８】以下、動作作用を簡単に説明すると、突入
電流防止回路２２は、スイッチ２１がオンした時に、電
解コンデンサ２３に流れる電流を抵抗Ｒ１で制限して、
入力直流電源から電解コンデンサ２３に流れ込む過大電
流を防いでいる。突入電流防止回路２２の抵抗Ｒ１によ
り電解コンデンサ２３が充電されると、起動抵抗２６を
通して制御回路３１に電流が供給されるが、このとき、
制御回路３１は待機状態のため、微小の待機電流が流れ
るだけであり、起動抵抗２６による電流は、補助電源整
流回路２７のコンデンサＣ３を充電する。この後、コン
デンサＣ３の電圧がある電圧以上になると制御回路３１
が動作を始める。

【０００９】制御回路３１が駆動され、スイッチングト
ランジスタ２４のオン、オフ動作が始まると、変換トラ
ンス２５の１次巻線の端子Ｔ２−Ｔ３間に交流電圧が印
加され、交流電圧が変換トランス２５の２次巻線の端子
Ｔ８−Ｔ９間に誘導されて、この交流電圧を整流回路２
９及び平滑コンデンサ３０で整流平滑し出力に直流電圧
を供給し始める。

【００１０】一方、制御回路３１が動作を始めると、起
動抵抗２６だけでは、電流供給が足りなくなるが、変換
トランス２５の第２の補助巻線の端子Ｔ４−Ｔ５間に誘
導された交流電圧を補助電源整流回路２７で整流するこ
とにより、制御回路３１の電源として使用することがで
きる。

【００１１】また、出力から直流電力を取り出すと突入
電流防止回路２２の抵抗Ｒ１による電力損失が増大す
る。この電力をを減少させるために、変換トランス２５
の第１の補助巻線の端子Ｔ６−Ｔ７間に誘起される電圧
を突入防止回路２２のダイオ−ドＤ１で整流し、抵抗Ｒ
２、Ｒ３及びコンデンサＣ２で分圧したのち、サイリス
タＳＣＲのゲ−トに印加させて、サイリスタＳＣＲを駆
動させる。すると、サイリスタＳＣＲのアノ−ドとカソ
−ド間がオン状態へ移行する。このように、突入電流防
止回路２２のサイリスタＳＣＲがオン状態に移行する
と、抵抗Ｒ１による電力損失が減少する。以後、同様に
動作を連続的に遂行し安定した状態となる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
スイッチング電源装置の回路構成で薄型の電源装置を提
供する場合において、小容量の電力を出力するときに
は、この回路構成を適用することができる。しかしなが
ら、大容量の電力を出力するときには、回路を構成して
いる各素子の容量も大きくする必要が生じ、特に、大容
量の変換トランスは形状が大きいことから、大電力を出
力できる薄型の電源装置を提供することが困難になると
いう問題がある。

【００１３】本発明の目的は、一つの補助巻線を有する
変換トランスを複数並列に使用することにより、大容量
の出力電力を供給でき、かつ、薄型のスイッチング電源
装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、１次巻線、２
次巻線、及び補助巻線を有する複数の変換トランスと、
電源投入時に生じる突入電流を防止する突入電流防止回
路と、スイッチング制御を行なうスイッチング制御回路
とを備えたスイッチング電源装置であって、上記突入電
流防止回路は、上記複数の変換トランスの内の一方の変
換トランスの補助巻線から供給される電力により上記突
入電流の制限制御を行ない、上記スイッチング制御回路
は、上記複数の変換トランスの内の他方の変換トランス
の補助巻線から供給される電力によりスイッチング制御
を行なう、ことを特徴とする。

【００１５】

【作用】上記した構成により、一つの補助巻線を有する
変換トランスを複数並列に使用することで、大電力の出
力を可能にすると共に、変換トランスの各々の補助巻線
を有効に利用して変換トランスの小型化を図り、大容量
の薄型スイッチング電源装置を提供できる。

【００１６】

【実施例】まず、本発明の概要、背景について説明す
る。

【００１７】近年、電話交換機、伝送装置等に使用され
るＡＣ入力−ＤＣ出力のスイッチング電源装置、又はＤ
Ｃ入力−ＤＣ出力のスイッチング電源装置は、高効率で
小形の物が必要とされている。しかしながら、特に薄型
化を実現しようとする場合、トランスの大きさ、形状が
問題となる。一般的に電話交換機、伝送装置等に使用さ
れるスイッチング電源装置は、比較的大容量の出力を必
要とされるため、フォワ−ド型のスイッチング電源装置
を使用しているが、薄型化を実現しようとすると１個の
トランスでは、出力に電力を供給できなくなる場合があ
り、この場合トランスを２個或いはそれ以上を並列に接
続して、出力に電力を供給している。

【００１８】スイッチング電源装置には、入力回路に大
容量の電解コンデンサを使用するため、電源スイッチを
オンした時、又は停電からの復電時に、この電解コンデ
ンサへ大電流が流れる。このため、スイッチング電源装
置には、この大電流を防ぐための突入電流防止回路を備
えている。この突入電流防止回路を実現する方法として
サイリスタやＦＥＴのスイッチ機能を使用する方法が有
り、これらの半導体を駆動させるために変換トランスの
補助巻線を使用している。

【００１９】また、フォワ−ド型のスイッチング電源装
置の制御方法には、制御回路を１次側に設けて直接スイ
ッチングトランジスタを制御する方法と、制御回路を２
次側に設けてドライブトランス等で間接的にスイッチン
グトランジスタを制御する方法が有るが、回路の簡略な
構成及び使用部品点数の少なさから、一般に１次側に制
御回路を設けるスイッチング電源装置が多い。そして、
この制御回路の電源としては、変換トランスに補助巻線
を設けて、これを整流して使用している。

【００２０】このようにスイッチング電源装置では、変
換トランスに補助巻線を設けて、これを様々な用途に使
用することがあり、本発明は、変換トランスを複数使用
した場合における補助巻線の有効な使用法に関するもの
である。

【００２１】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳
細に説明する。

【００２２】図１は、本発明のスイッチング電源装置の
実施例の回路構成図である。図１において、５及び６は
変換トランスであり、この変換トランス５及び６の各々
は、１次巻線、２次巻線、一つの補助巻線から構成され
ている。１は電源投入用のスイッチであり、このスイッ
チ１は、プラス側入力端子１３と変換トランス５及び６
の１次巻線の中線端子Ａ２及びＢ２との間に備えられて
いる。

【００２３】２は突入電流防止回路であり、この突入電
流防止回路２は入力側端子１３、１４からの突入電流を
防止するものである。

【００２４】また、４はスイッチング用の電界効果トラ
ンジスタ（以下「スイッチングトランジスタ」という）
であり、このスイッチングトランジスタ４のソース端子
には、突入電流防止回路２を介して入力電流が供給され
る。また、このスイッチングトランジスタ４のドレイン
端子は変換トランス５及び６の１次巻線の端子Ａ３及び
Ｂ３の各々に接続されている。

【００２５】３は電解コンデンサであり、このコンデン
サ３はスイッチ１の後段側の端子と突入電流防止回路２
の出力側との間に接続されている。また、１７はスイッ
チングトランジスタ４のスイッチング制御を行なう制御
回路であって、スイッチングトランジスタ４のゲート端
子に所定の電位を与え、出力電力の制御をしている。７
は制御回路１７を起動するための起動用抵抗であり、ス
イッチ１を閉じた後に、制御回路１７に電力を供給して
いる。

【００２６】９は２つのリセット用ダイオードからなる
リセット回路であって、ダイオ−ドＤ１が変換トランス
５の１次巻線の端子Ａ１と、突入電流防止回路２の出力
側の端子との間に接続されており、かつ、ダイオ−ドＤ
２が変換トランス６の１次巻線の端子Ｂ１と、突入電流
防止回路２の出力側の端子との間に接続されている。ま
た、８は制御回路１７を駆動するための補助電源整流回
路である。

【００２７】なお、電界効果トランジスタＱ１、ダイオ
−ドＤ３、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３、及びコンデンサＣ２
からなる突入電流防止回路２の電界効果トランジスタＱ
１は、変換トランス５の補助巻線の端子Ａ４、Ａ５から
得られる電力によってオン、オフ動作を行なう構成とな
っている。また、変換トランス６の補助巻線の端子Ｂ
４、Ｂ５から得られる電力は、ダイオ−ドＤ４、コンデ
ンサＣ３からなる補助電源整流回路８で整流され、制御
回路１７に供給される。

【００２８】さらに、１０はダイオ−ドＤ５、Ｄ６、及
びチョ−クコイルＬ１からなる整流回路、１１はダイオ
−ドＤ７、Ｄ８、及びチョ−クコイルＬ２からなる整流
回路であり、各々回路は、変換トランス５及び６の２次
巻線の出力を整流した後、並列に結合されており、２倍
の出力電力を供給可能にしている。なお、１２は平滑用
コンデンサであり、整流回路１０及び１１と連携して、
変換トランス５及び６の２次巻線からの出力を平滑し、
この出力が直流電源となり、出力端子１５及び１６間か
ら供給される。

【００２９】なお、突入電流防止回路２は、電源スイッ
チ１がオンした時に、電解コンデンサ３に流れる電流を
抵抗Ｒ１で制限して、入力直流電源から電解コンデンサ
３に流れ込む過大電流を防ぐものである。

【００３０】この構成により、入力された直流電源はス
イッチングトランジスタ４のオン、オフにより交流に変
換され、変換トランス５及び６により出力側に電力を伝
達して、整流回路１０及び１１で整流し、かつ、平滑用
コンデンサ１２で平滑して直流出力を得るものである。

【００３１】以下、本発明のスイッチング電源装置の動
作を図２を参照して説明する。図２は、本発明のスイッ
チング電源装置において、電源スイッチ１をオン、オフ
した際の所要個所の電圧、電流波形を示す図である。図
２において、(ａ)は、入力の（−）端子側を基準とした
ときの電源スイッチ１の後段直後の電圧波形を示し、
(ｂ)は、電源スイッチ１を流れる電流波形を示し、(ｃ)
は、電界コンデンサ３の両端の電圧波形を示し、(ｄ)
は、出力の両端の電圧波形を示し、及び、(ｅ)は、スイ
ッチングトランジスタ４のゲート端子の電位を示してい
る。

【００３２】図１において、電源スイッチ１がオンした
時に、突入電流防止回路２の電界効果トランジスタＱ１
はオフの状態にあるため、電界効果トランジスタＱ１の
ソース端子とドレイン端子間に接続されている抵抗Ｒ１
により、電解コンデンサ３に流れる電流が、図２の
（ｂ）に示すように制限され、この制限された電流が入
力直流電源から電解コンデンサ３に流れ込む。

【００３３】突入電流防止回路２の抵抗Ｒ１を介して流
れる電流により電解コンデンサ３が充電されると、起動
抵抗７を通して制御回路１７に電流が供給されるが、こ
のとき、制御回路１７は待機状態のため、微小の待機電
流が流れるだけであり、起動抵抗７による電流は、補助
電源整流回路８のコンデンサＣ３を充電する。電解コン
デンサ３間の電圧が所定電圧Ｖｓ以上になり、所定時間
Ｔｓを経過すると制御回路１７が動作を始める。

【００３４】制御回路１７によってスイッチングトラン
ジスタ４のオン、オフ動作が始まると、変換トランス５
の１次巻線の端子Ａ２−Ａ３間と、変換トランス６の１
次巻線の端子Ｂ２−Ｂ３間とに交流電圧が印加され、交
流電圧が変換トランス５の２次巻線の端子Ａ６−Ａ７間
と、変換トランス６の２次巻線の端子Ｂ６−Ｂ７間とに
誘導されて、この交流電圧を整流回路１０、整流回路１
１、及び平滑コンデンサ１２で整流、平滑し、図２の
（ｄ）に示すように、出力端子１５及び１６間に直流電
圧を供給し始める。

【００３５】また、制御回路１７が動作を始めると、起
動抵抗７からの電流だけでは、制御回路１７への電流供
給が足りなくなるが、変換トランス６の補助巻線の端子
Ｂ４−Ｂ５間には交流電圧が誘導され、この交流電圧を
補助電源整流回路８で整流し、これを制御回路１７の電
源として供給して、制御回路１７を平滑に動作させてい
る。

【００３６】また、出力端子１５及び１６から直流電力
を取り出すと突入電流防止回路２の抵抗Ｒ１による電力
損失が増大する。

【００３７】この抵抗Ｒ１による電力を減少させるため
に、変換トランス５の補助巻線の端子Ａ４−Ａ５間に誘
起される電圧を突入防止回路２のダイオ−ドＤ３で整流
し、抵抗Ｒ２，Ｒ３及びコンデンサＣ２で分圧、平滑し
たのち、電界効果トランジスタＱ１のゲ−ト端子に印加
させて、図２の（ｅ）に示すように電界効果トランジス
タＱ１を駆動させ、ドレイン端子とソ−ス端子間をオン
状態へ移行させる。

【００３８】このように、突入電流防止回路２の電界効
果トランジスタＱ１がオン状態に移行することにより、
抵抗Ｒ１による電力損失を減少させることができる。

【００３９】また、スイッチング電源装置において、ス
イッチングトランジスタ４のオン、オフ動作による交流
電圧が変換トランス５の１次巻線の端子Ａ２−Ａ３間、
及び変換トランス６の１次巻線の端子Ｂ２−Ｂ３間に印
加されると、変換トランス５の２次巻線の端子Ａ６−Ａ
７間、及び変換トランス６の２次巻線の端子Ｂ６−Ｂ７
間に誘導されて、この交流電圧を整流回路１０、整流回
路１１、及び平滑コンデンサ１２で整流平滑し出力に直
流電圧を供給する。

【００４０】このように、変換トランスを２個並列に接
続することにより、出力に２倍の電力を供給することが
できる。なお、本実施例においては、変換トランス５及
び６の仕様、形状を同一のものとし、使用する部品種類
数を低減させている。

【００４１】以上のように、スイッチングトランジスタ
４のオン、オフ動作による交流電圧は、出力に電力を供
給するとともに、変換トランス５の補助巻線の端子Ａ４
−Ａ５間、及び変換トランス６の補助巻線の端子Ｂ４−
Ｂ５間をも誘導させる。

【００４２】従って、変換トランス５の補助巻線の端子
Ａ４−Ａ５間に誘導された交流電圧は、突入電流防止回
路２の電界効果トランジスタＱ１を駆動させるために使
用し、変換トランス６の補助巻線の端子Ｂ４−Ｂ５間に
誘導された交流電圧は、制御回路１７の補助電源として
使用することができる。これにより、２個の変換トラン
スの巻線の数を減らすことができる。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、変換トランスを複数並
列に使用し、大電力の出力を可能にすると共に、これら
複数の変換トランスの補助巻線の各々を有効に利用し、
変換トランスの補助巻線の数を一つにすることで、変換
トランスの小型化を可能にすることができる。よって、
電話交換機、伝送装置等に好適な大容量、かつ、薄型の
スイッチング電源装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すスイッチング電源装置の
回路構成図である。

【図２】本発明のスイッチング電源装置における各部の
波形を示す図である。

【図３】従来のスイッチング電源装置の回路構成図であ
る。

【符号の説明】

１ 電源スイッチ ２ 突入電流防止回路 ３ 電解コンデンサ ４ スイッチングトランジスタ ５，６ 変換トランス ７ 制御回路起動用抵抗 ８ 補助電源整流回路 ９ リセット回路 １０，１１ 整流回路 １２ 平滑コンデンサ １７ 制御回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１次巻線、２次巻線、及び補助巻線を有す
   る複数の変換トランスと、電源投入時に生じる突入電流
   を防止する突入電流防止回路と、スイッチング制御を行
   なうスイッチング制御回路とを備えたスイッチング電源
   装置であって、 上記突入電流防止回路は、上記複数の変換トランスの内
   の一方の変換トランスの補助巻線から供給される電力に
   より上記突入電流の制限制御を行ない、 上記スイッチング制御回路は、上記複数の変換トランス
   の内の他方の変換トランスの補助巻線から供給される電
   力によりスイッチング制御を行なう、ことを特徴とする
   スイッチング電源装置。