JPH09224372A - スイッチング電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】入力電源１をスイッチング素子９によりトラン
ス２の１次主巻線２０に断続印加し、素子９のオン時の
トランス２次主巻線２１の発生電圧をダイオード３を介
し整流しリアクトル５，コンデンサ６により平滑化し負
荷８に与えると共に、１次，２次制御回路ＣＣ１，ＣＣ
２の電源をトランスの補助巻線２２，２３から得るスイ
ッチング電源装置にて、軽負荷時、素子９のオン期間減
少による制御不安定化を防ぐために付加する損失発生用
抵抗がバッテリ負荷の非充電時の放電路を形成したり、
装置のコスト増を招かぬ様にする。 【解決手段】低損失の抵抗１８を並列接続したコンデン
サ１７とダイオード１６の直列回路をリアクトル５と並
列に設け、リアクトル５の放出エネルギの少なくとも一
部をコンデンサ１７に蓄えつつ抵抗１８に消費させる。
また抵抗１８を２次制御回路ＣＣ２に置換え、トランス
２次補助巻線２３を省略することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はフォワード方式のス
イッチング電源装置、即ち直流電源の電圧をスイッチン
グ手段を介しトランスの１次巻線に繰返し断続して印加
し、スイッチング手段のオン時にトランスの２次巻線に
発生する電圧を整流しリアクトルを介し平滑化して外部
の負荷に供給する方式のスイッチング電源装置であっ
て、特に装置を小形，低コスト化しながらバッテリ負荷
を放電させる惧れがなく、且つ軽負荷時の特性を改善し
てなるスイッチング電源装置に関する。

【０００２】なお、以下各図において同一の符号は同一
もしくは相当部分を示す。

【０００３】

【従来の技術】図４は従来のフォワード方式のスイッチ
ング電源装置の回路例を示す。同図において、１は入力
直流電源、２はトランス、２０と２１は夫々、このトラ
ンス２の１次主巻線（単に１次巻線ともいう）と２次主
巻線（単に２次巻線ともいう）、２２と２３は夫々、こ
のトランス２の１次補助巻線と２次補助巻線、９は所定
周期で入力電源１を１次主巻線２０に断続印加するスイ
ッチング素子、３はスイッチング素子９のオン時におけ
るトランスの２次主巻線２１の発生電圧を整流するダイ
オード、５はダイオード３の整流電圧を平滑化するため
のリアクトル、６は同じく平滑用のコンデンサ、４はリ
アクトル５の転流用のダイオード、７は軽負荷特性改善
用のダミー負荷となる抵抗、８は外部の負荷である。

【０００４】また、ＣＣ１は１次主巻線２０に連なるス
イッチング素子９などからなる回路を制御する１次制御
回路、１１はスイッチング素子９のオン時における１次
補助巻線２２の発生電圧を整流するダイオード、１０は
この整流電圧を平滑化し１次制御回路ＣＣ１に補助電源
Ｖ₁ を供給するコンデンサである。同様にＣＣ２は２次
主巻線２１に連なる回路を制御する２次制御回路、１２
はスイッチング素子９のオン時における２次補助巻線２
３の発生電圧を整流するダイオード、１３はこの整流電
圧を平滑化し２次制御回路ＣＣ２に補助電源Ｖ₂ を供給
するコンデンサである。

【０００５】図４の回路では、スイッチング素子９のオ
ン時に２次主巻線２１に発生する電圧はダイオード３を
介して整流され、整流電流はリアクトル５を付勢しつつ
コンデンサ６を充電すると共に負荷８側に供給される。
またスイッチング素子９のオフ時には、リアクトル５の
電流は転流ダイオード４に転流し、リアクトル５はその
エネルギを放出しつつ電流を減衰するが、負荷８への電
流供給はコンデンサ６の放電と共に維持される。

【０００６】また、前述のように補助電源Ｖ₁ はスイッ
チング素子９のオン時の１次補助巻線２２の発生電圧を
整流，平滑化して生成されて、１次制御回路ＣＣ１に供
給され、補助電源Ｖ₂ はスイッチング素子９のオン時の
２次補助巻線２３の発生電圧を整流，平滑化して生成さ
れて、２次制御回路ＣＣ２に供給される。２次制御回路
ＣＣ２は、例えば負荷８への供給電圧を監視して、その
所定電圧との偏差信号等をフォトカブラ等を介して１次
制御回路ＣＣ１に伝え、１次制御回路ＣＣ１はこの偏差
信号を０とするようにスイッチング素子９のオン比率
（＝オン期間／開閉周期）を可変制御する。このように
して通常、負荷８には定電圧が供給される。

【０００７】ところで図４の回路においては負荷８が軽
負荷あるいは無負荷となった場合、スイッチング素子９
のオン期間の幅（オン幅と略記する）がせまくなる。こ
の時、オン幅がせますぎると制御が不安定となったり、
補助電源Ｖ₁ ，Ｖ₂ が十分に得られないことがある。こ
の場合、従来の技術では抵抗７により、負荷８とは別に
２次側の電力を消費させることにより、見かけ上の負荷
を重くしてオン幅を広げ、この問題を解決していた。

【０００８】

【発明が解決しようとする問題】図４の回路では、負荷
８からの電流の逆流が問題となる場合がある。例とし
て、このスイッチング電源装置をバッテリの充電器とし
て用いる場合において、負荷８となるバッテリを接続し
たまま入力電源１をオフすると、抵抗７を通してバッテ
リを放電してしまうという問題があった。そしてこの問
題を解決するには図５の様に、抵抗７よりも負荷側に負
荷８と直列にさらにダイオード１４、又はリレー等のス
イッチ１５を接続する必要があった。

【０００９】しかしながら図５においてもダイオード１
４は、ダイオード３，４と同程度の電流容量が必要であ
り、又ダイオード１４の順方向電圧降下によるロスも発
生してしまう。またリレー等のスイッチ１５を用いる場
合、ダイオード１４等に比べ外形が大きくなってしまう
という問題が残る。そこで本発明では、負荷からの逆流
の問題を改善しつつ、軽負荷時の特性を改善し、さらに
は２次制御回路用の２次補助巻線２３を無くすことで、
トランス２の構造の簡素化，コストダウンを図ったスイ
ッチング電源装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、請求項１のスイッチング電源装置は、直流電源
（入力電源１）の電圧をスイッチング手段（スイッチン
グ素子９）を介しトランスの１次巻線（１次主巻線２
０）に繰返し断続して印加し、スイッチング手段のオン
時にトランスの２次巻線（２次主巻線２１）に発生する
電圧をこの２次巻線に直列の第１のダイオード（３）を
介して整流し、この整流出力をリアクトル（５）を介し
平滑化して外部の負荷（８）に供給すると共に、スイッ
チング手段のオン時にトランスの１次補助巻線（２２）
に発生する電圧を（ダイオード１１，コンデンサ１０を
介し）整流し平滑化して１次巻線に連なる回路を制御す
る１次制御回路（ＣＣ１）の電源とし、同じくスイッチ
ング手段のオン時にトランスの２次補助巻線（２３）に
発生する電圧を（ダイオード１２，コンデンサ１３を介
し）整流し平滑化して２次巻線に連なる回路を制御する
２次制御回路（ＣＣ２）の電源とするスイッチング電源
装置において、前記リアクトルに並列に抵抗を含むイン
ピーダンスを接続したものとする。

【００１１】また請求項２のスイッチング電源装置で
は、請求項１に記載のスイッチング電源装置において、
前記インピーダンスは第１のダイオードの供給電流を阻
止する極性の第２のダイオード（１６）を直列に備えた
ものであるようにする。また請求項３のスイッチング電
源装置では、請求項２に記載のスイッチング電源装置に
おいて、前記インピーダンスは第２のダイオードと直列
にコンデンサ（１７）を備え、且つこのコンデンサと並
列に抵抗（１８）を備えたものであるようにする。

【００１２】また請求項４のスイッチング電源装置は、
請求項３に記載のスイッチング電源装置において、前記
抵抗の少なくとも一部を前記２次制御回路に置換えたも
のとする。本発明の中心となる作用は次の如くである。
即ち、ダイオードとコンデンサを直列にした回路を２次
平滑用リアクトルに並列に接続する。さらに、このコン
デンサに並列に抵抗又は２次制御回路を接続する。

【００１３】スイッチング素子９のオフ時、２次平滑用
のリアクトルがエネルギを放出する際、そのエネルギの
一部（あるいは全部）がリアクトルに並列のダイオード
を通して、このダイオードと直列のコンデンサに蓄えら
れる。この蓄えられたエネルギをこのコンデンサと並列
の抵抗で消費させることで、等価的に負荷が重くなり、
軽負荷時の特性改善ができる。また上記抵抗の代わり
に、２次制御回路を接続することで２次補助巻線を無く
すことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】

（実施例１）図１は本発明の第１の実施例としての回路
構成を示す。図１においては図４に対し抵抗７が省略さ
れ、これに代わりリアクトル５と並列にダイオード１６
とコンデンサ１７との直列回路が接続され、且つコンデ
ンサ１７と並列に抵抗１８が接続されている。

【００１５】図１の回路においては、スイッチング素子
９がオンの期間、２次平滑用のリアクトル５にはエネル
ギが蓄えられ、スイッチング素子９がオフの期間、リア
クトル５にはその電流を維持しようとしてＶ_L の向きに
電圧が発生し、エネルギを放出する。このエネルギの一
部又は全部がダイオード１６を通して、コンデンサ１７
に蓄えられる。これを抵抗１８により消費させる。この
抵抗１８で消費されるエネルギは、このスイッチング電
源装置の負荷８の消費エネルギと等価であり、前記した
負荷８の軽負荷時の特性を改善することができる。な
お、この抵抗１８で消費される電力は、このスイッチン
グ電源装置の出力電力に比べ一般にごくわずかである。
よって図５の従来回路で用いられるダイオード１４に比
べ、図１の回路のダイオード１６はごく小さくて済む。
この図１の実施例において、従来技術の問題であった電
流の逆流はダイオード３，４によって阻止され、一切流
れない。

【００１６】（実施例２）図２は本発明の第２の実施例
としての回路構成を示す。フォワード方式のスイッチン
グ電源装置では平滑用リアクトル５は、この図２のよう
に負荷８の（−）端子側に接続される場合があるが、こ
の場合も図１と同様の動作が可能である。またこの図２
の実施例では、図４と同じ効果をもつ抵抗７が接続され
ている。しかし図１と同様にリアクトル５に並列にダイ
オード１６，コンデンサ１７，抵抗１８からなる回路も
接続されているため、抵抗７で消費させる電力は小さく
て済む。よって抵抗７の抵抗値を大きくすることができ
る。結果として、従来技術の問題である電流の逆流はゼ
ロにはならないが、減少させることができる。

【００１７】（実施例３）図３は本発明の第３の実施例
としての回路構成を示す。図３においては図２に対し、
２次補助巻線２３及びその電圧の整流回路（ダイオード
１２，コンデンサ１３）並びに抵抗７が省略され、且つ
２次制御回路ＣＣ２が抵抗１８に代わってコンデンサ１
７の両端に接続されている。このように図２の抵抗１８
の代わりに２次制御回路ＣＣ２を接続すると、コンデン
サ１７に蓄えられたエネルギを２次制御回路ＣＣ２の電
源に利用することができる。つまり図３のコンデンサ１
７の電圧Ｖ_C を２次制御回路ＣＣ２の電源電圧とするこ
とである。この場合も図１の様にリアクトル５を負荷８
の（＋）端子側に入れることも可能である。また、図２
の様に抵抗７を接続することも可能である。このように
して、図４，図５の２次補助巻線２３を無くすことが可
能となる。

【００１８】

【発明の効果】本発明によればフォワード方式のスイッ
チング電源装置であって、トランスの１次及び２次の補
助巻線から夫々１次及び２次の制御回路の電源を得るス
イッチング電源装置において、２次平滑リアクトルに並
列に軽負荷特性改善用の損失を発生する抵抗を持つイン
ピーダンス、例えばダイオードと抵抗を並列接続したコ
ンデンサとの直列回路を接続し、バッテリ負荷時にこの
負荷を接続したままスイッチング電源装置の入力電源を
オフしたとき、その放電路を形成し得る抵抗は存在しな
いか又は存在しても高抵抗とし得るようにしたので、従
来技術における課題の逆電流の低減が図れ、又は従来技
術のような逆流防止対策が不要になることによる装置の
ロスの低減，外形の小形化，低コスト化等が図れる。

【００１９】また、さらに２次平滑リアクトルの並列回
路内の抵抗を２次制御回路に置換えるようにしたので、
トランスの２次補助巻線を無くすことによるトランスの
小形化，低コスト化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例としての構成を示す回路
図

【図２】本発明の第２の実施例としての構成を示す回路
図

【図３】本発明の第３の実施例としての構成を示す回路
図

【図４】図１に対応する従来の構成例を示す回路図

【図５】図１に対応する従来の別の構成例を示す回路図

【符号の説明】

１ 入力電源 ２ トランス ３，４ ダイオード ５ リアクトル ６ コンデンサ ７ 抵抗 ８ 負荷 ９ スイッチング素子 １０ コンデンサ １１，１２ ダイオード １３ コンデンサ １６ ダイオード １７ コンデンサ １８ 抵抗 ２０ １次主巻線 ２１ ２次主巻線 ２２ １次補助巻線 ２３ ２次補助巻線 ＣＣ１ １次制御回路 ＣＣ２ ２次制御回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直流電源の電圧をスイッチング手段を介し
   トランスの１次巻線に繰返し断続して印加し、 スイッチング手段のオン時にトランスの２次巻線に発生
   する電圧をこの２次巻線に直列の第１のダイオードを介
   して整流し、この整流出力をリアクトルを介し平滑化し
   て外部の負荷に供給すると共に、 スイッチング手段のオン時にトランスの１次補助巻線に
   発生する電圧を整流し平滑化して１次巻線に連なる回路
   を制御する１次制御回路の電源とし、同じくスイッチン
   グ手段のオン時にトランスの２次補助巻線に発生する電
   圧を整流し平滑化して２次巻線に連なる回路を制御する
   ２次制御回路の電源とするスイッチング電源装置におい
   て、 前記リアクトルに並列に抵抗を含むインピーダンスを接
   続したことを特徴とするスイッチング電源装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載のスイッチング電源装置に
   おいて、 前記インピーダンスは第１のダイオードの供給電流を阻
   止する極性の第２のダイオードを直列の備えたものであ
   ることを特徴とするスイッチング電源装置。
3. 【請求項３】請求項２に記載のスイッチング電源装置に
   おいて、 前記インピーダンスは第２のダイオードと直列にコンデ
   ンサを備え、且つこのコンデンサと並列に抵抗を備えた
   ものであることを特徴とするスイッチング電源装置。
4. 【請求項４】請求項３に記載のスイッチング電源装置に
   おいて、 前記抵抗の少なくとも一部を前記２次制御回路に置換え
   たことを特徴とするスイッチング電源装置。