JPH09172778A - 直流電源装置 - Google Patents
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Abstract
おいて昇圧コンバータの出力変動に起因する誤動作を防
止する。 【解決手段】 AC入力1に入力スイッチ16を介して
接続される整流ダイオード2および制御回路17からな
る昇圧コンバータと、この昇圧コンバータの後段に接続
される絶縁型DC−DCコンバータ8とを含む直流電源
装置において、昇圧コンバータと絶縁型DC−DCコン
バータ8の間に、シャントレギュレータ20と、シャン
トレギュレータ20の制御電圧を得るための分圧抵抗2
1,22と、シャントレギュレータ20によってオン/
オフされるフォトカプラ19、抵抗18からなる第1の
制御回路を設け、昇圧コンバータの直流出力電圧Voが
所定の値以上になった時に、フォトカプラ19が遠隔制
御端子8aを介してREMOTE_ON/OFF信号を
操作して絶縁型DC−DCコンバータ8を起動する。
Description
し、特に、昇圧型ツーコンバータ方式により高調波規制
対策を行う直流電源装置等に適用して有効な技術に関す
る。
するために、電源高調波の発生量を抑制する技術とし
て、チョークインプット型整流方式、電流注入方
式、Mag−Switch方式によるワンコンバータ
方式、昇圧型ツーコンバータ方式、など多種ある。こ
れらの従来技術は、電子技術、1995年3月号(19
95Vol.37No.3)P36〜P41,P96〜
P97、等の文献に示されているがそれぞれ一長一短あ
り、現在もっとも注目され実用化されているのが昇圧型
ツーコンバータ方式である。
方式の回路例を説明する。図8は、スイッチングトラン
ジスタ5と、その周辺の制御回路17および後段の絶縁
型DC−DCコンバータ8を例示したものである。制御
回路17には基準電流Irefとして、入力の電圧波形
が加えられている。まず、この基準電流Irefと抵抗
6によって検出されたドレイン電流Idが比較され、I
dがIrefを越えるとコンパレータ12の出力が反転
し、スイッチングトランジスタ5をOFFさせる。これ
により、図10に例示されるように、Idは基準となる
入力電圧に従って流れることとなる。
蓄えられる。スイッチングトランジスタ5がOFFする
と同時にコイル3に逆起電力が発生し、極性が反転して
ダイオード4を通して出力へコイル3に蓄えられていた
エネルギーを放出しコンデンサ7によって平滑化され直
流になる。入力の脈流が上昇すれば、Irefも上昇し
Idが大きな値になって(図10参照)、コンパレータ
12が反転するため、その分だけコイル3に蓄えられ出
力へ伝達されるエネルギー量も大きくなる。
流の電力が得られるが、入力側の電流はパルスであって
も各周期の電流の最大値が正弦曲線上にあるので、平均
値化すれば最終的には入力電圧波形に等しい正弦波とな
る。すなわち、原理的には1の力率が得られることにな
り、電源高調波を発生させずにすむ。実際的には、力率
0.9以上は容易に得ることができ、うまく設計され調整
を行えれば0.99の力率も十分に可能である。
方式と異なって、整流器のすぐ後ろに平滑用コンデンサ
を接続しないために、入力ラインにパルス状の電流が流
れることがなく高力率が得られ、電源高調波を抑制する
ことが可能である。
ことが可能で、前記説明の基準電流値Irefを変化さ
せると、スイッチングトランジスタ5の導通期間を変え
られるので、その結果、出力電圧を制御できることを示
している。
したとすると、誤差増幅器10によってIrefを全体
に大きくしてやる。それによって、各周期のスイッチン
グトランジスタ5のON時間が長くなり、Id値が上昇
し出力電圧を上昇させるように動作する。
基準電圧Vrefと誤差増幅器10の利得によって決定
されるわけである。その結果、後段に接続される絶縁型
DC−DCコンバータ8と組み合わせることにより、高
調波を抑制しかつ電源入力AC90〜264Vというよ
うなワイドレンジ無切替え電源を構築できる。
コンバータ方式では電源入力が低い(AC90〜127
Vの100V系入力時)時に電源を投入すると、電源出
力Vo1がオーバーシュートし保護回路の過電圧検出に
よって断となるおそれがあった。
る。入力スイッチ16をONにするとAC入力1が整流
ダイオード2に加わり全波整流された電圧(127Vd
c〜180Vdc)がVoに出力される。
チングトランジスタ5のON/OFFのパルス幅が徐々
に変化)すると、図9のVoの波形のように、Voは設
定された電圧に一気に上昇する。
240V+6%=AC254.4Vの整流電圧(360V
dc)より高くなっており一般には380Vdc程度で
ある。
は図9のVoに示す急変電圧が印加されることになる。
通常380Vdcで動作するDC−DCコンバータは、
127Vdc〜180Vdc入力では制御範囲を逸脱し
てしまい定格電圧(例:+5V)を出力できず(例:+
2V〜+3V等)制御パルスを最大限に開いた状態で動
作している。この時、Voが急激に高くなると、帰還系
の過渡応答遅れにより電源出力Vo1にオーバーシュト
現象を発生し、最悪の場合、電源出力Vo1が保護回路
の過電圧検出にかかり断となってしまう場合があった。
ータからなる直流電源装置において、第1のコンバータ
から第2のコンバータへの出力電圧の変動に起因する第
2のコンバータの誤動作を防止して、動作の信頼性を向
上させることにある。
なく、第1および第2のコンバータの組み合わせによっ
て最適な高調波抑制を維持しつつ、ワイドレンジ無切替
え電源を実現することが可能な直流電源技術を提供する
ことにある。
流電力に変換する第1のコンバータと、この第1のコン
バータの出力を入力とし、直流電圧の変換を行う第2の
コンバータとを含む直流電源装置において、第1のコン
バータの直流出力電圧レベルを検出し、直流出力電圧レ
ベルが所定のレベルになった時に、第2のコンバータを
起動する第1の制御回路を備えたものである。
のコンバータと、この第1のコンバータの出力を入力と
し、直流電圧の変換を行う第2のコンバータとを含む直
流電源装置において、第1のコンバータの直流出力電圧
レベルを検出し、直流出力電圧レベルが所定のレベルに
なった時に、第1のコンバータを第2のコンバータに接
続する第2の制御回路を備えたものである。
のコンバータと、この第1のコンバータの出力を入力と
し、直流電圧の変換を行う第2のコンバータとを含む直
流電源装置において、第1のコンバータの起動から所定
の時間だけ遅れて第2のコンバータを起動する第3の制
御回路を備えたものである。
のコンバータと、この第1のコンバータの出力を入力と
し、直流電圧の変換を行う第2のコンバータとを含む直
流電源装置において、第1のコンバータの起動から所定
の時間だけ遅れて、第1のコンバータを第2のコンバー
タに接続する第4の制御回路を備えたものである。
換する第1のコンバータと、この第1のコンバータの出
力を入力とし、直流電圧の変換を行う第2のコンバータ
とを含む昇圧型ツーコンバータ方式の直流電源装置にお
いて、交流電源に対して第1のコンバータと並列に接続
される倍電圧整流回路と、交流電源に対する倍電圧整流
回路の接続の有無を切り替える切替スイッチとを設け、
交流電源からの交流入力電圧が所定の値以下の時に切替
スイッチを閉じて倍電圧整流回路の出力を第2のコンバ
ータの直流入力に供給するようにしたものである。
を参照しながら詳細に説明する。
施の形態である直流電源装置の構成の一例を示す回路図
であり、図2は、その作用の一例を示す線図である。
1に入力スイッチ16を介して接続される整流ダイオー
ド2、POWER_MOS_FET等で構成されるスイ
ッチングトランジスタ5およびその制御回路17からな
る昇圧コンバータと、この昇圧コンバータの後段に接続
される絶縁型DC−DCコンバータ8とを含んでいる。
ル、4はダイオード、7は、出力を平滑化するためのコ
ンデンサ、10および11は誤差増幅器、12および1
3はコンパレータ、6,14,15は抵抗、9はスイッ
チングトランジスタ5の駆動信号を生成する発振器であ
る。
回路17と、後段の絶縁型DC−DCコンバータ8との
間には、シャントレギュレータ20と、昇圧コンバータ
の直流出力電圧Voからシャントレギュレータ20の制
御電圧を得るための分圧抵抗21、分圧抵抗22と、シ
ャントレギュレータ20によってオン/オフされるフォ
トカプラ19、抵抗18からなる第1の制御回路が設け
られている。フォトカプラ19は、絶縁型DC−DCコ
ンバータ8の遠隔制御端子8aに接続されており、この
遠隔制御端子8aを介してREMOTE_ON/OFF
信号を入力することにより当該絶縁型DC−DCコンバ
ータ8の起動および起動停止を行う。
の一例を説明する。
ことにより整流ダイオード2に印加されると、全波整流
された電圧が出力される。AC90V〜127Vの10
0V系入力時、昇圧コンバータからの直流出力電圧Vo
は、127Vdc〜180Vdcである。次に昇圧コン
バータがソフトスタートすると基準電流Irefとし
て、入力の電圧波形が加えられ、まず、この基準電流I
refと抵抗6によって検出された、スイッチングトラ
ンジスタ5のドレイン電流Idが比較され、ドレイン電
流Idが基準電流Irefを越えるとコンパレータ12
の出力が反転し、スイッチングトランジスタ5をOFF
させる。これにより、ドレイン電流Idは、図10のよ
うに基準となる入力電圧に従って流れる。この電流によ
ってコイル3にエネルギーが蓄えられる。スイッチング
トランジスタ5がOFFすると同時にコイル3には逆起
電力が発生し、極性が反転して、出力へコイル3に蓄え
られていた電力をダイオード4を通して放出する。この
電力はコンデンサ7によって平滑化され直流になる。
電流Irefも上昇し、図10に示されるように、ドレ
イン電流Idが大きな値になって、コンパレータ12の
出力が反転するため、その分だけコイル3に蓄えられ出
力へ伝達されるエネルギー量も大きくなる。
流の電力が得られるが、入力側の電流はパルスであって
も各周期の電流の最大値が正弦曲線上にあるので、平均
値化すれば最終的には入力電圧波形に等しい正弦波とな
る。すなわち、原理的には1の力率が得られることにな
り、電源高調波の発生を抑制できる。昇圧コンバータが
ソフトスタートするとVoは、図2に例示されるよう
に、設定された電圧(380Vdc)まで一気に上昇す
る。
路において、直流出力電圧Voが、シャントレギュレー
タ20と外付けの分圧抵抗21,22で設定される電圧
値になるまでフォトカプラ19をONさせないようにし
て、後段の絶縁型DC−DCコンバータ8を停止してお
く。
ってからフォトカプラ19をONさせ、後段の絶縁型D
C−DCコンバータ8の図示しないREMOTE_ON
/OFF信号回路の遠隔制御端子8aにON信号を入れ
て起動し、絶縁型DC−DCコンバータ8から、外部の
負荷に対して、電源出力Vo1を出力させる。このよう
に、本実施の形態では、第1の制御回路が、昇圧コンバ
ータの直流出力電圧Voが所定の値になるまで、後段の
絶縁型DC−DCコンバータ8の起動を抑止するように
動作するため、昇圧コンバータの直流出力電圧Voが急
変しても後段の絶縁型DC−DCコンバータ8は影響さ
れることなく、図2の電源出力Vo1の波形に例示され
るように、正常に立ち上がる。
後段の絶縁型DC−DCコンバータ8では、電源出力V
o1がオーバーシュートする等の不具合が発生すること
がなく、電源出力Vo1のオーバーシュートによって、
たとえば、保護回路の過電圧検出が作動し、絶縁型DC
−DCコンバータ8が不時に断になる等の誤動作を未然
に防止することができる。
変動に起因する絶縁型DC−DCコンバータ8の誤動作
を生じることなく、昇圧コンバータと絶縁型DC−DC
コンバータ8の組み合わせによって、最適な高調波抑制
を維持しつつ、ワイドレンジ無切替え電源を実現するこ
とが可能となる。
実施の形態である直流電源装置の構成の一例を示す回路
図である。前述の第1の実施の形態では、遠隔制御端子
8aのREMOTE_ON/OFF信号を使って後段の
絶縁型DC−DCコンバータ8を制御したが、この第2
の実施の形態では、昇圧コンバータと絶縁型DC−DC
コンバータ8の接続の有無を直接的に制御する場合につ
いて説明する。
は、昇圧コンバータと絶縁型DC−DCコンバータ8の
接続経路には、フォトカプラ19およびリレーコイル2
3によって開閉が制御されるリレー接点24と、フォト
カプラ19のオン/オフを制御するシャントレギュレー
タ20、分圧抵抗21,22、抵抗18等からなる第2
の制御回路が設けられている。
分圧抵抗21,22によって直流出力電圧Voが所定の
値を越えた時に、フォトカプラ19によりリレーコイル
23に電流を流しリレー接点24を閉じて、後段の絶縁
型DC−DCコンバータ8に、昇圧コンバータの直流出
力電圧Voを印加して起動し電源出力Vo1を出力させ
る。このような構成とすることにより、前述の第1の実
施の形態と同様に、直流出力電圧Voが急変しても後段
の絶縁型DC−DCコンバータ8では、電源出力Vo1
がオーバーシュートする等の不具合が発生することがな
い。
型DC−DCコンバータ8の接続の有無を直接的に制御
するので、絶縁型DC−DCコンバータ8が、遠隔制御
端子8aや、REMOTE_ON/OFF信号回路等を
備えている必要がなく、多様な仕様の絶縁型DC−DC
コンバータ8に適用できるので汎用性が増す。
実施の形態である直流電源装置の構成の一例を示す回路
図である。前述の第1の実施の形態では、直流出力電圧
Voの値をシャントレギュレータ20と外付けの分圧抵
抗21,22で設定される所定の電圧値に基づいて検出
したが、この第3の実施の形態では直流出力電圧Voの
出力経路にコンデンサ26、抵抗27、リレーコイル2
3、リレー接点24、ツェナーダイオード25等からな
る遅延回路(第3の制御回路)を設けたものである。
レーコイル23の感動電圧に降下されて印加されるが、
リレーコイル23自体の抵抗とコンデンサ26による位
相遅れによって、直流出力電圧Voが所定の値になって
から、リレーコイル23の感動電圧に到達するまでに遅
延時間が生じるようにしたものである。
トし直流出力電圧Voが設定された電圧(380Vd
c)まで一気に上昇した後、所定の時間だけ遅れてリレ
ー接点24を閉じて、後段の絶縁型DC−DCコンバー
タ8の遠隔制御端子8aにREMOTE_ON/OFF
信号としてON信号を入力して起動し電源出力Vo1を
出力させる。
第1の実施の形態と同様に、直流出力電圧Voが急変し
ても後段の絶縁型DC−DCコンバータ8は影響される
ことはない。
実施の形態である直流電源装置の構成の一例を示す回路
図である。前述の第3の実施の形態では、後段の絶縁型
DC−DCコンバータ8の起動の有無を、遠隔制御端子
8aのREMOTE_ON/OFF信号を使って制御し
たが、この第4の実施の形態では、リレー接点24によ
って、直接的に、昇圧コンバータと後段の絶縁型DC−
DCコンバータ8との接続の有無を制御するようにした
第4の制御回路を設けたものである。すなわち、このリ
レー接点24を閉じることによって昇圧コンバータを後
段の絶縁型DC−DCコンバータ8に接続して直流出力
電圧Voを印加し、外部の図示しない負荷に対して電源
出力Vo1を出力させる。
実施の形態と同様に、直流出力電圧Voが急変しても後
段の絶縁型DC−DCコンバータ8は影響されることは
ない。
型DC−DCコンバータ8の接続の有無を直接的に制御
するので、絶縁型DC−DCコンバータ8が、遠隔制御
端子8aや、REMOTE_ON/OFF信号回路等を
備えている必要がなく、多様な仕様の絶縁型DC−DC
コンバータ8に汎用的に適用できるという利点がある。
施の形態である直流電源装置の構成の一例を示す回路図
であり、図7は、その作用の一例を示す線図である。こ
の第5の実施の形態では、ダイオード29、ダイオード
30およびコンデンサ31およびコンデンサ32からな
る倍電圧整流回路を、切替スイッチ28を介して、AC
入力1に昇圧コンバータと並列に接続した構成となって
いる。
系入力時には、まず、切替スイッチ28を閉じておき、
入力スイッチ16を閉じると同時に倍電圧整流された電
圧(254Vdc〜360Vdc)を直流出力電圧Vo
に出力して、後段の絶縁型DC−DCコンバータ8の制
御範囲内迄一気に電圧を印加する。この時の切替スイッ
チ28、入力スイッチ16の動作順序と直流出力電圧V
o、電源出力Vo1の変化は図7に示す通りである。
ートすると直流出力電圧Voは設定された電圧(380
Vdc)に一気に上昇しても入力急変値が小さく、か
つ、絶縁型DC−DCコンバータ8は制御パルスを最大
限に開いた状態ではないので、その電源出力Vo1にオ
ーバーシュト現象を発生することがない。
施の形態によれば、前段の昇圧コンバータ動作時に直流
出力電圧Voが急変しても後段の絶縁型DC−DCコン
バータ8は影響されることがなく、最適な高調波抑制を
維持しつつ、かつ電源入力AC90〜264Vというよ
うなワイドレンジ無切替え電源を構築できる。
の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施
の形態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。
の各実施の形態に例示されたものに限らず、前段の昇圧
コンバータの電圧検出や、遅延動作によって、後段のコ
ンバータの起動を遅らせたり、接続の有無を制御できる
ものであれば、他の構成であってもよい。
バータからなる直流電源装置において、第1のコンバー
タから第2のコンバータへの出力電圧の変動に起因する
第2のコンバータの誤動作を防止して、動作の信頼性を
向上させることができる、という効果が得られる。
び第2のコンバータの組み合わせによって最適な高調波
抑制を維持しつつ、ワイドレンジ無切替え電源を実現す
ることができる、という効果が得られる。
の構成の一例を示す回路図である。
の構成の一例を示す回路図である。
の構成の一例を示す回路図である。
の構成の一例を示す回路図である。
の構成の一例を示す回路図である。
一例を示す回路図である。
作用の一例を示す線図である。
の作用の一例を示す線図である。
のコンバータ)、3…コイル、4…ダイオード、5…ス
イッチングトランジスタ(第1のコンバータ)、6…抵
抗、7…コンデンサ、8…絶縁型DC−DCコンバータ
(第2のコンバータ)、8a…遠隔制御端子、9…発振
器、10,11…誤差増幅器、12,13…コンパレー
タ、14…抵抗、15…抵抗、16…入力スイッチ、1
7…制御回路(第1のコンバータ)、18…抵抗、19
…フォトカプラ、20…シャントレギュレータ、21,
22…分圧抵抗、23…リレーコイル、24…リレー接
点、25…ツェナーダイオード、26…コンデンサ、2
7…抵抗、28…切替スイッチ、29…ダイオード、3
0…ダイオード、31,32…コンデンサ、Vo…直流
出力電圧、Vo1…電源出力。
Claims (5)
- 【請求項1】 交流電力を直流電力に変換する第1のコ
ンバータと、この第1のコンバータの出力を入力とし、
直流電圧の変換を行う第2のコンバータとを含む直流電
源装置であって、 前記第1のコンバータの直流出力電圧レベルを検出し、
前記直流出力電圧レベルが所定のレベルになった時に、
前記第2のコンバータを起動する第1の制御回路を備え
たことを特徴とする直流電源装置。 - 【請求項2】 交流電力を直流電力に変換する第1のコ
ンバータと、この第1のコンバータの出力を入力とし、
直流電圧の変換を行う第2のコンバータとを含む直流電
源装置であって、 前記第1のコンバータの直流出力電圧レベルを検出し、
前記直流出力電圧レベルが所定のレベルになった時に、
前記第1のコンバータを前記第2のコンバータに接続す
る第2の制御回路を備えたことを特徴とする直流電源装
置。 - 【請求項3】 交流電力を直流電力に変換する第1のコ
ンバータと、この第1のコンバータの出力を入力とし、
直流電圧の変換を行う第2のコンバータとを含む直流電
源装置であって、 前記第1のコンバータの起動から所定の時間だけ遅れて
前記第2のコンバータを起動する第3の制御回路を備え
たことを特徴とする直流電源装置。 - 【請求項4】 交流電力を直流電力に変換する第1のコ
ンバータと、この第1のコンバータの出力を入力とし、
直流電圧の変換を行う第2のコンバータとを含む直流電
源装置であって、 前記第1のコンバータの起動から所定の時間だけ遅れ
て、前記第1のコンバータを前記第2のコンバータに接
続する第4の制御回路を備えたことを特徴とする直流電
源装置。 - 【請求項5】 交流電源の交流電力を直流電力に変換す
る第1のコンバータと、この第1のコンバータの出力を
入力とし、直流電圧の変換を行う第2のコンバータとを
含む直流電源装置であって、 前記交流電源に対して前記第1のコンバータと並列に接
続される倍電圧整流回路と、前記交流電源に対する前記
倍電圧整流回路の接続の有無を切り替える切替スイッチ
とを設け、 前記交流電源からの交流入力電圧が所定の値以下の時に
前記切替スイッチを閉じて前記倍電圧整流回路の出力を
前記第2のコンバータの直流入力に供給するようにした
ことを特徴とする直流電源装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32738995A JP3307814B2 (ja) | 1995-12-15 | 1995-12-15 | 直流電源装置 |
US08/766,777 US5886885A (en) | 1995-12-15 | 1996-12-13 | DC power unit and information processing apparatus with the DC power unit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32738995A JP3307814B2 (ja) | 1995-12-15 | 1995-12-15 | 直流電源装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09172778A true JPH09172778A (ja) | 1997-06-30 |
JP3307814B2 JP3307814B2 (ja) | 2002-07-24 |
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