JPH08298769A - スイッチング電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スイッチング電源装置において、小形、軽
量、低価格および高信頼性を維持しつつ、補助電源を付
加する。 【構成】 主電源Ｍにおいて、第一巻線３ａを具備して
昇圧チョッパのアクティブフィルタの一部を構成するリ
アクトル３に、三層被覆電線からなる第二巻線３ｂを付
加し、リアクトル３を大型化することなく、第一巻線３
ａと強化絶縁した状態で、第二巻線３ｂから高周波交流
電圧を取り出して補助電源Ａの入力とし、整流器１０に
て構成される全波整流回路にて整流、アルミ電解コンデ
ンサ１１にて平滑化、三端子レギュレータ等の安定化手
段１２にて安定化した直流電圧を補助電源供給端子１５
に出力し、所望の負荷１３に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスイッチング電源技術に
関し、特に、電源高調波電流抑制のために昇圧チョッパ
のアクティブフィルタ方式を採用したスイッチング電源
装置等に適用して有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、株式会社オーム社、昭和５３
年３月２０日発行「半導体ＩＣ用語辞典」Ｐ１０８、等
の文献にも記載されているように、直流電源装置とし
て、直流電源と直列にスイッチング素子を接続して、そ
のオン／オフ時間の比、または周波数、あるいはこれら
の両方を制御して出力電圧を制御する方式のスイッチン
グ電源装置が知られている。

【０００３】ところで、これらのスイッチング電源装置
では、たとえば、当該スイッチング電源装置自体の電源
の起動／停止等を外部から制御する等の目的で、補助電
源回路を付加する場合がある。従来のスイッチング電源
装置の補助電源回路は、一般に、たとえば下記の二種類
の構成によって実現されている。

【０００４】すなわち、第１の従来技術では、補助電源
作成用として商用周波数対応の絶縁トランスを用いて、
商用交流入力電圧を所定の交流出力電圧まで降下させ、
その後に整流平滑回路を付加して非安定電源を作成し、
その後に安定化手段（ツェナーダイオード、三端子レギ
ュレータ等）を用いて安定化直流電圧を作成し補助電源
として使用している。

【０００５】また、第２の従来技術では、補助電源作成
用として商用交流入力電圧を整流平滑し、その直流電圧
をスイッチング素子により高周波交流電圧に変換し高周
波対応の高周波絶縁トランスを用いて高電圧高周波入力
電圧を所定の電圧まで降下させ、その後に整流平滑回路
を付加し、非安定電流を作成し、その後に安定化手段
（ツェナーダイオード、三端子レギュレータ等を）を用
いて安定化直流電圧を作成し補助電源として使用してい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述の第１の従来技術
における補助電源回路では商用周波数対応の絶縁トラン
スを用いているために、補助電源としては大型化し且つ
重量の重い構成となってしまい、電源の技術課題である
軽薄短小化には不向きである。

【０００７】また、前述の第２の従来技術の補助電源回
路では商用交流入力電圧を整流平滑し、非安定直流電圧
としその非安定直流電圧をスイッチング素子により高周
波交流電圧としているために、スイッチング素子駆動回
路が複雑となり、信頼度が低下し、電源の技術課題であ
る高信頼性の実現には不向きである。

【０００８】本発明の目的は、小形、軽量、低価格およ
び高信頼性を維持しつつ、補助電源を付加することが可
能なスイッチング電源装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】電源高調波電流抑制対策
としては、昇圧チョッパのアクティブフィルタ方式が主
流となりつつあり、この方式では入力リアクトルは必須
となる。本発明では、このリアクトルに三層被覆電線を
使用した第二巻線を設け、一次回路から強化絶縁された
二次回路対応の出力電圧を取り出して補助電源の入力と
する。

【００１０】この場合、補助電源側では、第二巻線出力
を倍電圧整流又は全波整流方式で受け、第二巻線の極性
を無くす構成とすることができる。

【００１１】また、補助電源側では、第二巻線出力を巻
線の極性に従い、半波整流（オン／オン整流方式又はオ
ン／オフ整流方式）で受ける構成とすることができる。

【００１２】

【作用】本発明では、電源高調波電流抑制対策の昇圧チ
ョッパのアクティブフィルタ方式において必須な入力リ
アクトルに着目し、このリアクトルに第二巻線を付加し
てリアクトル＋トランスとして使用し、トランスの出力
に整流平滑回路＋安定化手段を付加することにより補助
電源を実現しているので、小形、軽量、低価格な補助電
源回路を作成できる。また、リアクトルの第二巻線とし
て強化絶縁された三層被覆電線を使用しているので、リ
アクトルの第一巻線と第二巻線の間の絶縁性能の低下等
を生じることがなく、高信頼度な補助電源回路を作成で
きる。

【００１３】リアクトルは一次回路でありこれと強化絶
縁するには第二巻線に三層被覆電線を使用すれば良い。
しかし、この第二巻線に発生する電圧は極性を有するた
めに極性の管理をする必要が生じる。極性の管理をしな
いで補助電源を作成すると補助電源の電圧−電流特性が
大きく変動し、補助電源としては使用不能となる恐れが
有る。

【００１４】そこで、本発明では、この第二巻線の極性
を無くすために第二巻線出力を倍電圧整流又は全波整流
方式で受ける整流方式を採用し、補助電源の電圧−電流
特性を改善し常に安定した補助電源電圧を供給可能にし
ている。

【００１５】また、本発明では、この第二巻線の極性に
従い、半波整流（オン／オン整流方式又はオン／オフ整
流方式）で受ける整流方式を採用し、補助電源の電圧−
電流特性を改善し常に安定した補助電源を供給可能にし
ている。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
詳細に説明する。

【００１７】（実施例１）図１は、本発明の一実施例で
あるスイッチング電源装置の構成の一例を示す回路図で
ある。

【００１８】図１において、主電源Ｍでは、商用交流入
力電圧１を、複数のダイオード２ａ〜２ｄからなる整流
器２にて全波整流している。本実施例の場合、主電源Ｍ
では、電源高調波電流抑制対策として昇圧チョッパのア
クティブフィルタ方式を採用している。すなわち、３は
コアに所定の回数だけ巻回された第一巻線３ａを備えた
リアクトルであり、昇圧チョッパのアクティブフィルタ
の一部を構成している。４はスイッチング素子を示す。
６は制御回路であり比較器、乗算器等から構成されてい
る。制御回路６の指示により、スイッチング素子４を動
作させて整流器２にて全波整流された入力電圧を高周波
電圧に変換し、整流器５にて整流してアルミ電解コンデ
ンサ９に直流電圧として蓄えている。

【００１９】このアルミ電解コンデンサ９に蓄えられた
直流電圧は抵抗７，抵抗８により分圧されて制御回路６
に伝達され当該直流電圧が一定となるようにスイッチン
グ素子４を動作させている。この直流電圧は主出力電圧
供給端子１６より、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４に供給さ
れ、このＤＣ−ＤＣコンバータ１４にて要求される出力
電圧を作成している。

【００２０】スイッチング素子４は高周波にて動作を繰
り返しているためにリアクトル３にもそれに対応した高
周波電流が流れる。

【００２１】そこで、高周波動作しているリアクトル３
に第二巻線３ｂとして三層被覆電線を必要な巻数だけ付
加してリアクトル３をトランスとして動作させることに
より、補助電源Ａの入力を得る構成としている。第二巻
線３ｂとして三層被覆電線を使用するのは一次回路と二
次回路を強化絶縁するためである。

【００２２】すなわち、リアクトル３の第二巻線３ｂの
出力にはスイッチング素子４の動作に同期した高周波交
流電圧が発生する。補助電源Ａの側では、この高周波交
流電圧を、４つのダイオード１０ａ〜１０ｄからなり、
全波整流方式で構成された整流器１０により全波整流
し、アルミ電解コンデンサ１１に直流電圧を蓄えてい
る。アルミ電解コンデンサ１１に蓄えられた直流電圧は
各種入力電圧、負荷条件等により変動するのでこのまま
では補助電源としては出来ない。

【００２３】そこで、本実施例では、安定化手段１２と
して例えば、三端子レギュレータ等を用いて安定化した
電圧を作成し、補助電源供給端子１５を経由して必要な
負荷１３に、補助電源としての電力を供給している。

【００２４】このように、本実施例のスイッチング電源
装置によれば、主電源Ｍに昇圧チョッパのアクティブフ
ィルタ方式を採用する場合に必須となるリアクトル３を
トランスとして利用し、このリアクトル３に巻回された
第二巻線３ｂの出力電圧を補助電源Ａの入力として用い
るので、従来のように、補助電源作成用として、商用周
波数対応の商用絶縁トランス又は高周波対応の高周波ト
ランス及びスイッチング素子、スイッチング素子駆動回
路等が全く不要となる。

【００２５】このため、補助電源Ａを設けるに際して、
補助電源専用の絶縁トランスや、高周波対応の高周波ト
ランス及びスイッチング素子、スイッチング素子駆動回
路等の分だけ、小型化、軽量化、さらには低価格化を実
現することができる。また、リアクトル３の第二巻線３
ｂとして三層被覆電線を使用することにより、リアクト
ル３の外径寸法を大きくすることなく、十分な絶縁性能
を確保して高信頼性を維持することができる。

【００２６】（実施例２）図２は、本発明の他の実施例
であるスイッチング電源装置の構成の一例を示す回路図
である。この実施例２の場合には、補助電源Ａにおい
て、リアクトル３の第二巻線３ｂから取り出される高周
波交流電圧を、複数のダイオード１０ｅ〜１０ｆ、およ
びコンデンサ１０ｇ〜１０ｈからなる倍電圧整流方式の
整流器１０Ａによって倍電圧整流している点が、前述の
実施例１と異なっている。この実施例２の場合にも、前
記実施例１と同様の効果を得ることができる。

【００２７】（実施例３）図３は、本発明のさらに他の
実施例であるスイッチング電源装置の構成の一例を示す
回路図である。この図３のスイッチング電源装置では、
リアクトル３に付加した第二巻線３ｂの出力のうち、巻
始め側３ｙを整流器１０Ｂのダイオード１０ｊと接続す
るオン／オン方式で整流する半波整流方式を採用したと
ころが、前記実施例１の場合と異なっている。すなわ
ち、この実施例３の場合には、補助電源Ａの側では、リ
アクトル３の第二巻線３ｂの出力を整流器１０Ｂにて半
波整流し、アルミ電解コンデンサ１１に直流電圧を蓄
え、安定化手段１２を介して、補助電源供給端子１５に
出力している。その他の動作は図１および図２と同様で
ある。この実施例３の場合にも前記実施例１と同様の効
果を得ることができる。

【００２８】（実施例４）図４は、本発明のさらに他の
実施例であるスイッチング電源装置の構成の一例を示す
回路図である。この図４のスイッチング電源装置では、
リアクトル３に付加した第二巻線３ｂの出力のうち、巻
終り側３ｚを整流器１０Ｂのダイオード１０ｊと接続す
るオン／オフ方式で整流する半波整流方式を採用したと
ころが、前記実施例１の場合と異なっている。すなわ
ち、この実施例４の場合には、補助電源Ａの側では、リ
アクトル３の第二巻線３ｂの出力を整流器１０Ｂにて半
波整流し、アルミ電解コンデンサ１１に直流電圧を蓄
え、安定化手段１２を介して、補助電源供給端子１５に
出力している。その他の動作は図１および図２と同様で
ある。この実施例４の場合にも、前記実施例１と同様の
効果を得ることができる。

【００２９】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。

【００３０】

【発明の効果】本発明のスイッチング電源装置によれ
ば、小形、軽量、低価格および高信頼性を維持しつつ、
補助電源を付加することができる、という効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるスイッチング電源装置
において、補助電源側に全波整流方式を用いた場合の一
例を示す回路図である。

【図２】本発明の一実施例であるスイッチング電源装置
において、補助電源側に倍電圧整流方式を用いた場合の
一例を示す回路図である。

【図３】本発明の一実施例であるスイッチング電源装置
において、補助電源側にオン／オン方式の半波整流方式
を用いた場合の一例を示す回路図である。

【図４】本発明の一実施例であるスイッチング電源装置
において、補助電源側にオン／オフ方式の半波整流方式
を用いた場合の一例を示す回路図である。

【符号の説明】

１…商用交流入力電圧、２…整流器、２ａ〜２ｄ…ダイ
オード、３…リアクトル、３ａ…第一巻線、３ｂ…第二
巻線、３ｙ…巻始め側、３ｚ…巻終り側、４…スイッチ
ング素子、５…整流器、６…制御回路、７…抵抗、８…
抵抗、９…アルミ電解コンデンサ、１０…整流器、１０
ａ〜１０ｄ…ダイオード、１０Ａ…整流器、１０ｅ〜１
０ｆ…ダイオード、１０ｇ〜１０ｈ…コンデンサ、１０
Ｂ…整流器、１０ｊ…ダイオード、１１…アルミ電解コ
ンデンサ、１２…安定化手段、１３…負荷、１４…ＤＣ
−ＤＣコンバータ、１５…補助電源供給端子、１６…主
出力電圧供給端子、Ａ…補助電源、Ｍ…主電源。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主電源における電源高調波電流抑制対策
   として、リアクトルを含む昇圧チョッパのアクティブフ
   ィルタ方式を採用したスイッチング電源装置であって、
   前記リアクトルに対して三層被覆電線を使用した第二巻
   線を設け、この第二巻線から補助電源の入力を得るよう
   にしたことを特徴とするスイッチング電源装置。