JPH08205530A - スイッチング電源装置 - Google Patents

スイッチング電源装置

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JPH08205530A
JPH08205530A JP689995A JP689995A JPH08205530A JP H08205530 A JPH08205530 A JP H08205530A JP 689995 A JP689995 A JP 689995A JP 689995 A JP689995 A JP 689995A JP H08205530 A JPH08205530 A JP H08205530A
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power supply
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winding
primary
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JP689995A
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Toyoyasu Kusaka
豊康 日下
Shinichi Endo
慎一 遠藤
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TEC CORP
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TEC CORP
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Abstract

(57)【要約】 【目的】交流電源の電圧変動に影響されない安定した連
続運転と急速な再起動ができる小型軽量かつ低コストで
電源変動に対する適用性の広いスイッチング電源装置を
提供する。 【構成】トランス20の補助巻線Np2を2次巻線Ns
1に対して1次巻線Np1とは逆方向に巻回し、かつ立
上時駆動電源発生回路14を交流電源1に整流回路11
と並列接続された副整流回路15(D4,D5)とこの
副整流回路15(D4,D5)の出力側に直列接続され
た抵抗(R2,R3)およびコンデンサC4とから構成
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、整流回路,平滑コンデ
ンサ,スイッチング素子,制御回路,立上時駆動電源発
生回路を含み形成された1次直流電源回路と、負荷が接
続された2次直流電源回路と、をトランスを介して結合
接続してなるスイッチング電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図3において、交流電源1に接続された
1次直流電源回路10と、負荷100が接続された2次
直流電源回路30とは、トランス20を介して結合接続
されている。1次直流電源回路10は、整流回路(ダイ
オードブリッヂ)11,平滑コンデンサC1と,スイッ
チング素子12と,制御回路13と,立上時駆動電源発
生回路14Pとから形成されている。なお、2は電源ス
イッチ,3はノイズフィルタ,R1は過電流検出用抵抗
である。
【0003】また、トランス20は、1次巻線Np1,
補助巻線Np2および2次巻線Ns1を有する。1次巻
線Np1と補助巻線Np2とは2次巻線Ns1に対して
同方向に巻回され、かつ1次巻線Np1と2次巻線Ns
1とは巻回始端を合せたフォワード方式とされている。
2次直流電源回路30は、ダイオードD2,平滑用コン
デンサC2・C3を含み、2次直流電源(電圧V2)を
生成出力し負荷100に供給する。ダイオードD3とコ
イルL1とは、1次側のスイッチング素子12がOFF
状態にあるときに、負荷100に電力供給するための電
力バッファを形成する。
【0004】また、安定化回路41は、2次直流電源電
圧V2が設定電圧値以上になると、電気的絶縁用のホト
カプラ42を介して電圧フィードバック信号fsを1次
側の制御回路(PWMIC)13に出力する。すると、
制御回路13が、制御信号Sを生成出力してスイッチン
グ素子12をON−OFF制御する。したがって、トラ
ンス20を介して1次側(10)から2次側(30)へ
の電力エネルギーの供給量を制御できるから、2次直流
電源電圧Vを設定電圧値に安定化できる。
【0005】また、制御回路13は、保護信号(Vf)
に基き、スイッチング素子12をOFF状態に保持させ
るための制御信号Sを継続出力可能なラッチ機能を有す
る。保護信号は、1次側の過電流検出回路(抵抗R1)
で検出された過電流保護信号Vfである。さらに、2次
側(30)の過電圧検出回路(図示省略)で検出されか
つホトカプラを介して入力される過電圧保護信号を、保
護信号とする場合もある。
【0006】なお、制御回路13の保護信号(Vf)が
入力されたことによるラッチ動作は、駆動電源電圧Vd
を設定電圧値以下とすることにより解除することができ
る。すなわち、電源スイッチ2を一旦OFFして交流電
源1を遮断すればよい。
【0007】ここに、制御回路13の駆動電源(電圧V
d)は、連続運転中の場合、トランス20の補助巻線N
p2から供給される電力(電流)エネルギーを元にダイ
オードD1とコンデンサC4との協働により発生確保さ
れる。ところで、交流電源1(例えば、AC100V)
が電圧変動すれば、1次直流電源電圧V1も電圧変動
(例えば、DC85〜138V)する。かかる場合に
も、2次直流電源(電圧V2)を負荷100に生成出力
可能としなければならない。そこで、平滑コンデンサC
1と並列接続されたダイオードD6,これらと直列接続
されたコンデンサC7およびダイオードD7,倍電圧切
換素子51とからなる倍電圧回路50を設け、1次直流
電源電圧V1が低い場合でも駆動電源(電圧Vd)を確
保して制御回路13の安定動作が図られている。したが
って、交流電源1に対する適用性も拡大できるわけであ
る。
【0008】また、1次直流電源電圧V1が高い場合に
備え、図4に示すドロッパー回路(トランジスタ,抵
抗,ツェナーダイオード)60を設けている。倍電圧回
路50と併設する場合もある。因に、図4は、1次巻線
Np1と2次巻線Ns1との巻回始端を逆とした他励フ
ライバック方式である。
【0009】さらに、制御回路13が安定動作できる迄
の立上時に備え、立上時駆動電源発生回路14P(抵抗
R2,R3およびコンデンサC4)を設け、補助巻線N
p2を介さずに駆動電源(電圧Vd)を確保するように
形成されているのが、一般的である。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ところで、かかるスイ
ッチング電源装置も、例外でなく、一層の小型・軽量
化,低コスト化が強く求められている。かくして、倍電
圧回路50やドロッパー回路60の構成素子のコスト高
も許され難くなって来た。また、ドロッパー回路60の
電力損失も大きく、消費電力低減化に反するものとなっ
て来た。
【0011】さらに、交流電源1の投入から2次直流電
源電圧V2が設定電圧値となるまでの立上げ時間の短縮
化要請に応えるために、すなわち制御回路13の制御動
作可能状態を早期に確立するために、コンデンサC4の
容量は小さくなる傾向にある。一方、交流電源1の電圧
変動等に対する電圧波形の向上や安定性強化の点から、
平滑コンデンサC1の容量は大きくなる傾向にある。コ
ンデンサC4の容量の例えば20倍以上となる。
【0012】しかるに、上記従来の立上時駆動電源発生
回路14Pでは、交流電源1が遮断された状態で大容量
の平滑コンデンサC1の放電作用が終了しなければ、引
続くコンデンサC4の放電作用を開始できない。すなわ
ち、制御回路13のラッチ動作を解除するための時間が
長くなる。つまり、交流電源再投入による再起動(立上
げ)の遅速化を招いている。
【0013】本発明の目的は、交流電源の電圧変動に影
響されない安定した連続運転と急速な再起動ができる小
型軽量かつ低コストで電源変動に対する適用性の広いス
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】フォワード方式や他励フ
ライバック方式に拘わらず従来例では、制御回路13の
駆動電源(電圧Vd)を1次巻線Np1と補助巻線Np
2との関係つまり1次側(10)において生成出力して
いる。したがって、交流電源1つまり1次直流電源電圧
V1の変動が、そのまま駆動電源電圧Vdの変動として
現われる。かくして、電力エネルギーの供給過程を経て
かつ安定化制御された2次直流電源電圧V2を根拠とし
て駆動電源を生成出力できるならば、1次直流電源電圧
V1の変動による影響を軽微化乃至絶無化できる筈であ
る。
【0015】そこで、駆動電源生成出力用の補助巻線N
p2を1次巻線Np1とは逆方向に巻回して、2次巻線
Ns1から誘導することを試みた。これによれば、制御
回路13の安定発振動作による連続運転中は、非常に良
好であることを確認できた。しかるに、起動時には、2
次直流電源電圧V2が未だ完全に安定化していないので
問題が残る。また、立上時駆動電源発生回路14Pの電
力供給量にも制約が生じるので、常に安定起動できると
いう保障が得られない。しかも、制御回路13のラッチ
動作の解除時間の短縮化を図ることはできない。
【0016】ここに本発明は、上記分析を根拠に、制御
回路13の駆動電源(電圧Vd)を2次巻線Ns1を介
して補助巻線Np2から生成出力しかつ立上時駆動電源
発生回路14を整流回路11と並列接続した補助整流回
路15から形成し、連続運転時における1次直流電源電
圧V1の変動による影響の排除,起動時における駆動電
源電圧Vdの安定化および制御回路13のラッチ動作解
除の短縮化を同時的かつ一挙に解消可能とする創成に関
する。
【0017】すなわち、本発明は、整流回路,平滑コン
デンサ,スイッチング素子,制御回路,立上時駆動電源
発生回路を含み形成された1次直流電源回路と、負荷が
接続された2次直流電源回路と、をトランスを介して結
合接続してなるスイッチング電源装置において、前記ト
ランスの補助巻線を2次巻線に対して1次巻線とは逆方
向に巻回し、かつ前記立上時駆動電源発生回路を交流電
源に前記整流回路と並列接続された副整流回路とこの副
整流回路の出力側に直列接続された抵抗およびコンデン
サとから構成した、ことを特徴とする。
【0018】
【作用】上記構成による本発明では、交流電源を投入す
ると、副整流回路が働き、立上時駆動電源発生回路を形
成するコンデンサをチャージする。したがって、駆動電
源電圧を急速に立上げることができるから、制御回路を
早期かつ円滑に発振動作させることができる。2次直流
電源電圧が安定化された連続運転に入ると、2次巻線と
の関係により補助巻線から駆動電源が生成出力される。
したがって、交流電源つまり整流回路を通した1次直流
電源電圧が変動したとしても、制御回路の駆動電源電圧
を安定維持できる。また、立上時駆動電源発生回路が交
流電源に整流回路と並列接続された副整流回路,コンデ
ンサ等を含み、1次側の大容量平滑コンデンサとは無縁
に構成されているので、小容量のコンデンサのみの放電
で制御回路のラッチ動作を解除できるから、急速な再起
動が可能となる。
【0019】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。 (第1実施例)本スイッチング電源装置は、図1に示す
如く、基本的構造(10,20,30等)が従来例(図
3)の場合と同じフォワード方式とされているが、補助
巻線Np2を1次巻線Np1と逆方向に巻回するととも
に、立上時駆動電源発生回路14が副整流回路15(D
4,D5)を含む新規なものとされ、急速で円滑な立上
げと1次直流電源電圧V1の変動に影響されない安定し
た連続運転とが可能でかつ急速な再起動が可能に構成さ
れている。
【0020】なお、従来例(図3)の場合と共通する構
成要素については同一の符号を付し、それらの説明につ
いては簡略化または省略する。
【0021】図1において、トランス20は、巻回始端
が合せられた1次巻線Np1と2次巻線Ns1とを介し
て1次側(10)から2次側(30)へ電力エネルギー
を供給可能とされ、かつ2次巻線Ns1に対して1次巻
線Np1と逆方向に巻回された補助巻線Np2を有す
る。したがって、連続運転中の駆動電源(電圧Vd)
は、2次巻線Ns1と補助巻線Np2との関係におい
て、補助巻線Np2から生成出力される。
【0022】また、立上時駆動電源発生回路14は、交
流電源1に1次直流電源回路10を形成する整流回路1
1と並列接続された副整流回路15(D4,D5)と,
抵抗R2・R3と,コンデンサC4とから形成されてい
る。コンデンサC4は、連続運転中の駆動電源(電圧V
d)の発生回路用のコンデンサ(C4)と兼用する。
【0023】副整流回路15は、この実施例の場合は、
2つのダイオードD4,D5からなる半波整流方式とさ
れている。これにより、起動抵抗(R2,R3)にかか
る電圧は低減され、比較的に大きなエネルギーを供給で
きる。なお、整流回路11と同様に全波整流方式として
もよい。
【0024】かかる構成の実施例では、最初に交流電源
(AC)1を投入すると、副整流回路15(D4,D
5)および抵抗R2・R3を通してコンデンサC4に大
きな電流が流れ、制御回路13の駆動電源(電圧Vd)
が急速に発生確保される。したがって、整流回路11を
介した1次直流電源電圧V1が変動する場合があって
も、これに影響されずに、円滑で急速な立上げができ
る。交流電源電圧に対する適用性も広い。
【0025】制御回路13は、制御信号Sを出力してス
イッチング素子12をON−OFF制御し、2次直流電
源(電圧V2)を負荷100に供給する。この2次直流
電源電圧V2は、安定化回路41に基く電圧フィードバ
ック信号fsを制御回路13に入力することで、安定化
される。
【0026】かかる連続運転中は、2次巻線Ns1との
誘導作用に基く補助巻線Np2からの電流供給によりか
つダイオードD1とコンデンサC4との協働によって、
駆動電源(電源Vd)が安定確保される。したがって、
交流電源1(1次直流電源電圧V1)が変動したとして
も、これに影響されずに制御回路13を安定発振動作で
きる。
【0027】ここに、過電流検出回路(抵抗R1)で検
出された過電流保護信号Vfが入力されると、制御回路
13は制御信号Sを消失(Lレベル)させスイッチング
素子12をOFFして2次側(30)への供給電力エネ
ルギーを断つ。すなわち、構成要素や負荷100を過電
流から保護するとともに、ラッチ機能によりそのOFF
状態を保持する。
【0028】過電流要因が消失したことを確認して再起
動を行う場合には、電源スイッチ2を操作して交流電源
1を一旦OFFする。すると、立上時駆動電源発生回路
14を形成する副整流回路15(D4,D5)が停止す
るので、コンデンサC4が自己放電を開始する。この
際、大容量の平滑コンデンサC1も放電動作する。
【0029】小容量のコンデンサC2の自己放電時間は
短い。したがって、駆動電源(電圧Vd)が設定電圧値
以下となると、制御回路13のラッチ動作が解除され
る。かくして、交流電源1を再投入すれば、副整流回路
15(D4,D5)が直ちに働き、再びかつ短時間でコ
ンデンサC4が充電されるから、駆動電源(電圧Vd)
が確立されかつ急速に再起動できる。
【0030】しかして、この第1実施例によれば、トラ
ンス20の補助巻線Np2を2次巻線Ns1に対して1
次巻線Np1とは逆方向に巻回し、かつ立上時駆動電源
発生回路14が交流電源1に整流回路11と並列接続さ
れた副整流回路15(D4,D5)とこの副整流回路1
5(D4,D5)の出力側に直列接続された抵抗(R
2,R3)およびコンデンサC4とから構成されている
ので、急速で円滑な立上げと1次直流電源電圧V1の変
動に影響されない安定した連続運転とが可能でかつ制御
回路13のラッチ動作の解除時間を短縮して急速な再起
動ができる。しかも、倍電圧回路50やドロッパー回路
60を一掃できるので小型・軽量かつ低コストであると
ともに、交流電源電圧に対する適用性も広い。
【0031】また、立上時駆動電源発生回路14の副整
流回路15が2つのダイオードD4,D5から形成され
ているので、一段と構造簡単で低コストで具現化でき
る。
【0032】また、立上時駆動電源発生回路14のコン
デンサC4が連続運転中の駆動電源発生回路(Np2,
D1,C4)のコンデンサC4と兼用するものと形成さ
れているので、この点からもより低コストである。
【0033】また、制御回路13のラッチ動作時間が小
容量のコンデンサC4の自己放電時間で決まりかつ大容
量の平滑コンデンサC1の放電時間に影響を受けない。
したがって、コンデンサC4の容量をより小さくできる
から、立上時の駆動電源(Vd)の立上げ時間をより大
幅に短縮化できる。
【0034】さらに、平滑コンデンサC1の放電時間が
ラッチ動作を解除させる時間に影響を与えないので、平
滑コンデンサC1の容量をより大きくできる。したがっ
て、電圧品位等を大幅に向上できるとともに、完全放電
させないでも再起動できるから電力エネルギー効率を高
めることができる。
【0035】(第2実施例)この第2実施例は、図2に
示す如く、基本的構成が従来例(図4)の場合と同様な
他励フライバック方式とされ、かつトランス20と立上
時駆動電源発生回路14とが第1実施例(図1)の場合
と同じとされている。
【0036】しかして、この第2実施例の場合も、第1
実施例の場合と同様な作用効果を奏することができる。
【0037】
【発明の効果】本発明によれば、トランスの補助巻線を
2次巻線に対して1次巻線とは逆方向に巻回し、かつ立
上時駆動電源発生回路が交流電源に整流回路と並列接続
された副整流回路とこの副整流回路の出力側に直列接続
された抵抗およびコンデンサとから構成されているの
で、急速で円滑な立上げと1次直流電源電圧の変動に影
響されない安定した連続運転とが可能でかつ制御回路の
ラッチ動作の解除時間を短縮して急速な再起動ができ
る。しかも、倍電圧回路やドロッパー回路を一掃できる
ので小型・軽量かつ低コストであるとともに、交流電源
電圧に対する適用性も広い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す回路図である。
【図2】第2実施例を示す回路図である。
【図3】従来例(フォワード方式)を説明するための回
路図である。
【図4】従来例(他励フライバック方式)を説明するた
めの回路図である。
【符号の説明】
1 交流電源 10 1次直流電源回路 11 整流回路 12 スイッチング素子 13 制御回路 14 立上時駆動電源発生回路 15 副整流回路 20 トランス 30 2次直流電源回路 41 安定化回路 42 ホトカプラ 100 負荷 C1 平滑コンデンサ C4 コンデンサ D4,D5 ダイオード Vf 過電流保護信号 fs 電圧フィードバック信号 Np1 1次巻線 Np2 補助巻線 Ns1 2次巻線 R2,R3 抵抗 S 制御信号 Vd 駆動電源電圧

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 整流回路,平滑コンデンサ,スイッチン
    グ素子,制御回路,立上時駆動電源発生回路を含み形成
    された1次直流電源回路と、負荷が接続された2次直流
    電源回路と、をトランスを介して結合接続してなるスイ
    ッチング電源装置において、 前記トランスの補助巻線を2次巻線に対して1次巻線と
    は逆方向に巻回し、かつ前記立上時駆動電源発生回路を
    交流電源に前記整流回路と並列接続された副整流回路と
    この副整流回路の出力側に直列接続された抵抗およびコ
    ンデンサとから構成した、ことを特徴とするスイッチン
    グ電源装置。
JP689995A 1995-01-20 1995-01-20 スイッチング電源装置 Pending JPH08205530A (ja)

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