JPH09285122A - Rccスイッチング方式電源回路 - Google Patents
Rccスイッチング方式電源回路Info
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- JPH09285122A JPH09285122A JP11538096A JP11538096A JPH09285122A JP H09285122 A JPH09285122 A JP H09285122A JP 11538096 A JP11538096 A JP 11538096A JP 11538096 A JP11538096 A JP 11538096A JP H09285122 A JPH09285122 A JP H09285122A
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Abstract
トランスの数を1個にし、かつ低電圧出力時には、スイ
ッチングを安全側に停止するようにして動作発振周波数
を一層高い方へシフト出来るようにしてトランスの小型
化をはかり、又制御用外部直流電源の異常を検出してス
イッチングを安全側に停止させてシステムの安全性の向
上を図るようにした電源回路。
Description
ングチョ−クコンバータ)スイッチング方式の電源回路
に関する。
路としては、チョッパ−型スイッチングレギュレ−タや
フォワ−ド型スイッチングレギュレ−タが使われていた
が、チョッパ−型の場合は入力側と出力側が電気的に絶
縁出来ない、フォワ−ド型の場合はトランスやコイルを
3個必要としコストが高くなりがちである。
ギュレ−タの概略構成図を用いて動作を説明すると、入
力直流電源は入力端子80、入力側グランド端子81間
に印加され、入力端子80は主スイッチングトランス8
3の1次側センタ−タップに接続され、同極性端と入力
グランド端子81間にダイオ−ド82が接続され巻線の
他端はスイッチングトランジスタ86のコレクタに接続
されエミッタは入力グランド端子81に接続され、ベ−
スには抵抗87が入力グランド端子81間に接続され、
および抵抗88がドライブトランス84の1次側に接続
され、1次側の他端は入力グランド端子81に接続され
ている。
次側と同極性端はダイオ−ド92のアノ−ドに接続され
巻線の他端はダイオ−ド93のアノ−ド、コンデンサ9
4、電流検出抵抗97に接続されている。
3のカソ−ド、チョ−クコイル91に接続され、チョ−
クコイル91の他端はコンデンサ94の他端および出力
端子98に接続されている。
子99に接続されており、出力端子98と出力グランド
端子99間に負荷として直流ファンモ−タが接続されて
いる。
制御用ICが用いられ、外部制御端子100、電流検出
抵抗97、出力端子98、出力グランド端子99およ
び、入力直流電源とは絶縁された異なる直流電源Vcc
へ接続されている。
同極性端はダイオ−ド96のカソ−ドに接続されアノ−
ドはスイッチング制御回路95へ接続され、ドライブト
ランス84のセンタ−タップは直流電源Vccへ接続さ
れ、1次側と異極性端はスイッチング制御回路95へ接
続されている。
端子80、入力グランド端子81間に印加された入力直
流電源は主スイッチングトランス83を通してスイッチ
ングトランジスタ86により例えば周波数50KHZで
スイッチングされ2次側へ伝達される。尚この際、負荷
に必要とされる電圧値への制御は後述するようにPWM
制御が一般的である。
中入力直流電源のエネルギ−は主スイッチングトランス
83の2次側へ伝達される。この際伝達される波高値は
トランスの1次2次の巻数比で決まる値であり、又波形
幅は負荷ファンモ−タの必要とする電力(VM ×IM )
で決まる幅である。
形は同極性即ち主スイッチングトランス83の2次側黒
丸印側が正側ゆえ、ダイオ−ド92が導通し、チョ−ク
コイル91、コンデンサ94で平滑され負荷直流ファン
モ−タへ印加される。
中はトランスに発生した逆電圧によりダイオ−ド82が
導通し入力電源側へ蓄積されたエネルギ−が帰還されト
ランスのリセットがおこなわれる。又このオフ期間中、
2次側ではチョ−クコイル91に蓄積されたエネルギ−
で、電流がコンデンサ94および負荷ファンモ−タ、電
流検出抵抗97、ダイオ−ド93を流れ続ける。
要を説明すると、一般にPWM制御用IC(ICの詳細
説明はしないが)及び抵抗、コンデンサ等で構成されて
おり、設定された、例えば50KHZの周波数で発振し
ており、外部制御端子100に加えられる制御電圧によ
り決まるパルス幅の出力でドライブトランス84の2次
側を駆動し、1次側へ伝達されたオン・オフパルスによ
り抵抗88を介してスイッチングトランジスタ86をオ
ン・オフ駆動している、尚抵抗87はベ−スバイアス抵
抗である。次いでダイオ−ド96は先の説明と同様にオ
ン期間中にドライブトランス84に蓄積されたエネルギ
−をオフ期間中に直流電源Vccへ帰還しトランスのリ
セットを行うものである。
98の電圧を監視して出力電圧の変動を押さえ、又電流
検出抵抗97の両端の負荷電流により発生する電圧を監
視し過電流になれば駆動パルス幅を狭めて出力電圧を下
げる動作を行っている。
ァンモ−タ駆動用のスイッチング電源回路としては、前
述の様にチョッパ−型では入力電源側と出力側が電気的
に絶縁出来ないため、例えば商用AC100Vを整流し
て入力直流電源とする場合負荷のファンモ−タの絶縁耐
圧を特に考慮する必要が有るし、又電圧を可変する場合
低電圧を得るのが中々むつかしいという問題が有り、又
説明記載のごときフォワ−ド型の場合はトランス、コイ
ルが3個必要となりコスト的に高くなる、或いはスペ−
ス的に基板設計上不利であり又出力電圧の変化について
も零電圧にするのがむつかしい、という様な問題を有し
ていた。本願発明は上記の点に鑑みて提案されたもので
あって、RCCスイッチング方式を用いてコストが安
く、信頼性を向上させた、RCCスイッチング方式電源
回路を提供することを、その目的としている。
め、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
発明は、直流電源に接続される1次巻線と、前記1次巻
線と同極性のコントロ−ル巻線および異極性の2次巻線
を持つスイッチングトランスと、前記1次巻線を通して
直流電源をスイッチングするスイッチング素子を含む主
スイッチング回路と、前記2次巻線の電圧を整流平滑し
て負荷に供給する2次側整流平滑回路と、負荷に流れる
電流を検出する電流検出抵抗と、前記電流検出抵抗の両
端電圧を判定する過電流検出回路と、外部制御入力電圧
を判定・増幅しフォトカプラを介して前記主スイッチン
グ回路を制御し負荷に供給する直流電圧を可変するスイ
ッチング制御回路と、前記直流電源から作成する1次側
制御電源回路を備えたRCCスイッチング方式電源回路
において、出力直流電圧が必要出力電圧以下の時は異な
る第2のフォトカプラを介して前記スイッチング素子を
非導通状態にて前記主スイッチング回路を停止させる低
出力電圧時発振停止回路を具備した、ことを特徴として
いる。
れば、トランス1個でスイッチング電源を構成すること
ができ、かつ低出力電圧時には発振を停止することが出
来るので、RCCスイッチング方式の特徴である負荷の
電力による発振周波数の変化即ち負荷大の時は発振周波
数低、負荷小の時は発振周波数高となる特徴を、更に有
効に利用できるよう低出力電圧時は発振停止となるよう
にしたので動作周波数を全体に高い方へシフトできスイ
ッチングトランスを一層小型化でき、又スイッチング素
子の無駄な発熱を押さえることができ、更に非導通で停
止するので安全である。
を電気的に絶縁しているので前記直流電源と負荷側を分
離でき負荷のファンモ−タの絶縁設計に対して有利であ
る。
水廻り機器に使えば漏電に対しても更に有効であるのは
言うまでもない。
は、請求項1記載のRCCスイッチング方式電源回路に
おいて、2次側の制御回路用外部直流電源が低下或いは
断になれば、異なる第3のフォトカプラを介して前記ス
イッチング素子を非導通状態にて前記主スイッチング回
路を停止させる外部直流電源低下検出回路を具備した、
ことを特徴としている。
れば、請求項1記載のRCCスイッチング方式電源回路
における前述の如き効果に加えて、2次側の制御回路用
の外部直流電源の電圧の低下或いは断を検出してスイッ
チング素子を非導通状態で停止できるので安全であり、
又フォトカプラを介して1次側と2次側を電気的に絶縁
するのは言うまでもない。
形態を、図面を参照しつつ具体的に説明する。
電源回路のブロック構成図であって、入力端子1、入力
グランド端子2、1次側制御電源回路7、主スイッチン
グ回路10、スイッチングトランス20、2次側整流平
滑回路26、過電流検出回路30、電流検出抵抗31、
スイッチング制御回路41、低出力電圧時発振停止回路
53、外部直流電源低下検出回路65、直流出力端子7
3、出力側グランド端子74、外部制御入力端子75を
備えている。
3における各部の動作波形図であり、以下両図に基づい
て詳細に説明する。
部、スイッチングトランス20の1次側黒丸、抵抗1
9、抵抗9へ接続されている。コンデンサ5と抵抗4の
並列部の他端はダイオ−ド6のカソ−ドへ接続されてス
ナバ回路3を成し、ダイオ−ド6のアノ−ドはスイッチ
ングトランジスタ14のコレクタおよびスイッチングト
ランス20の1次側の他端へ接続されている。抵抗19
の他端はスイッチングトランジスタ14のベ−スへ接続
され起動抵抗となる。抵抗9の他端はツエナ−ダイオ−
ド8のカソ−ドへ接続され1次側制御電源回路7を成し
1次側の各部へ供給している。
イオ−ド8のアノ−ド、トランジスタ64のエミッタ、
抵抗63、トランジスタ72のエミッタ、抵抗70、フ
ォトカプラ69のエミッタ、トランジスタ15のエミ
ッタ、スイッチングトランス20のコントロ−ル巻線で
1次巻線の異極性側へ接続され一次側の共通グランドを
成している。
巻線で1次巻線の同極性側はダイオ−ド21のアノ−
ド、抵抗16、ツエナ−ダイオ−ド25のカソ−ドへ接
続されている。抵抗16の他端はダイオ−ド17のアノ
−ドとコンデンサ18の並列回路へ接続され、ダイオ−
ド17のカソ−ドとコンデンサの他端はスイッチングト
ランジスタ14のベ−スへ接続されている。ツエナダイ
オ−ド25のアノ−ドは抵抗24に接続され抵抗の他端
はトランジスタ15のベ−ス、抵抗12、コンデンサ1
1、フォトカプラ52のエミッタへ接続されている。
コンデンサ23はフォトカプラ52のコレクタ、エミ
ッタ間へ接続されている。
続され、抵抗の他端はフォトカプラ52のコレクタへ
接続されている。
は抵抗12の他端、コンデンサ11の他端、抵抗13の
他端へ接続されている。抵抗62はツエナダイオ−ド8
のカソ−ドへ接続され、他端はフォトカプラ61のコ
レクタへ接続されている。トランジスタ64のコレクタ
はスイッチングトランジスタ14のベ−ス及びトランジ
スタ72のコレクタへ接続されベ−スは抵抗63の他端
およびフォトカプラ61のエミッタへ接続されてい
る。
へ接続され他端はフォトカプラ69のコレクタとトラ
ンジスタ72のベ−スと抵抗70へ接続されている。
側で1次巻線と異極性端はダイオード29のアノ−ドへ
接続されカソ−ドはコンデンサ27、抵抗28へ接続さ
れ2次側整流平滑回路26を成し、直流出力端子73へ
接続されている。巻線の他端はコンデンサ27の他端と
抵抗28の他端および電流検出抵抗31へ接続され、電
流検出抵抗31の他端は出力側グランド端子74へ接続
されている。直流出力端子73は抵抗45へ接続されて
いる。
43、抵抗44、オペアンプのグランド端子、抵抗5
6、ツエナ−ダイオ−ド68のアノ−ド、抵抗59、抵
抗51、フォトカプラ52のLEDカソ−ド、フォト
カプラ61のLEDカソ−ドへ接続されている。
4、コンデンサ36へ接続され抵抗の他端は抵抗33と
抵抗32へ接続され、コンデンサ36の他端は抵抗37
へ、抵抗33の他端は抵抗28へ、抵抗32の他端は外
部直流電源76へ接続され、抵抗37の他端はオペアン
プ38の出力端子と抵抗39へ接続され抵抗39の他端
はダイオ−ド40のアノ−ドへ接続され、カソ−ドはフ
ォトカプラ52のLEDアノ−ドへ接続され、オペア
ンプ38の非反転入力端子は抵抗35へ接続されて過電
流検出回路30を成している。
2、コンデンサ46へ接続され抵抗の他端は抵抗43と
外部制御入力端子75へ接続されている。コンデンサ4
6の他端は抵抗47へ接続され抵抗の他端はオペアンプ
48の出力端子、抵抗49へ接続され、抵抗49の他端
はダイオ−ド50のアノ−ドへ接続され、カソ−ドは抵
抗51、フォトカプラ52のLEDアノ−ドへ接続さ
れている。オペアンプ48の非反転入力端子は抵抗4
4、抵抗45へ接続されスイッチング制御回路41を成
している。
5、抵抗57へ接続され抵抗55の他端は外部制御入力
端子75へ接続されている。抵抗57の他端はオペアン
プ60の出力端子、抵抗58へ接続され抵抗58の他端
は抵抗59、フォトカプラ61のLEDアノ−ドへ接
続されている。オペアンプ60の非反転入力端子は抵抗
56、抵抗54へ接続され、抵抗54の他端は外部直流
電源76へ接続され低出力電圧時発振停止回路53を成
している。
抗66は外部直流電源76へ接続され、カソ−ドと抵抗
66の他端は抵抗67へ接続され、抵抗67の他端はツ
エナ−ダイオ−ド68のカソ−ドへ接続され外部直流電
源低下検出回路65を成している。
力端子1、入力グランド端子2間に印加された入力直流
電源はスイッチングトランス20の1次巻線を通してス
イッチングトランジスタ14に印加されている。そして
外部制御入力端子75と出力側グランド端子74間に加
える外部制御電圧(以下Vcontと記す)が所定値
(本実施例では0.9Vとする)以下であると即ち外部
直流電源(以下Vccと記す)を抵抗54と抵抗56で
分圧した値〔式1〕以下 〔式1〕Vcc×R56/(R54+R56)=0.9 であるのでオペアンプ60はHi出力となり抵抗58を
通してフォトカプラ61のLEDはオンしており即ち
トランジスタ側もオンゆえ抵抗62を通して1次側制御
電源回路7の電圧(以下Vdと記す)がトランジスタ6
4のベ−スへ印加されトランジスタ64がオンとなりス
イッチングトランジスタ14のベ−スが零電位ゆえスイ
ッチングトランジスタ14は非導通状態で発振停止して
おり、直流出力端子73と出力側グランド端子74間に
は出力電圧はでない。又この状態ではスイッチングトラ
ンジスタ14は非導通ゆえスイッチングトランス20の
1次巻線には電流は流れず安全側で停止している。
オペアンプ60の出力端子はLoとなりフォトカプラ
61のLEDがオフ、トタンジスタがオフとなり、トラ
ンジスタ64がオフ、そして抵抗19によりスイッチン
グトランジスタ14のベ−スに電圧が印加され導通を始
める。スイッチングトランス20の1次巻線を通して電
流が流れ始めると1次巻線と同極性のコントロ−ル巻線
よりの誘起電圧が、抵抗16、ダイオ−ド17、コンデ
ンサ18を通してスイッチングトランジスタ14のベ−
スへ印加され一気にオンとなり発振を始める。同時に誘
起電圧はツエナ−ダイオ−ド25、抵抗24、を通して
コンデンサ11を充電し始め、トランジスタ15のV
B e を越えるとトランジスタ15はオンとなり即ちスイ
ッチングトランジスタ14のベ−スが零電位となり急速
にオフとなる。スイッチングトランジスタ14がオンの
期間中にスイッチングトランス20に蓄積されたエネル
ギ−はオフ期間中に2次巻線のダイオ−ド29接続側が
+側ゆえダイオ−ド29で整流されコンデンサ27で平
滑されて直流となり、負荷へ供給される。蓄積エネルギ
−がなくなるとダイオ−ド29がオフになるが、その瞬
間の逆起電力で即ち2次巻線の黒丸側が+となり、コン
トロ−ル巻線の黒丸側が+となり以下トランジスタ14
のベ−スへ電圧が印加され発振が継続する。
流電源の値とスイッチングトランス20の1次と2次の
巻数比、およびスイッチングトランジスタ14のオンの
期間により決定されるので、出力電圧の安定化および可
変は、ダイオ−ド21、抵抗22、フォトカプラ52
のトランジスタを通してコンデンサ11の充電時間を制
御してスイッチングトランジスタ14のオン期間を制御
することにより得られる。
モ−タの電流値も小なので低出力時ともいえるが、図4
(C),(D)図の如く初期発振周波数は200KHZ
/5μsである。
ァンモ−タの電流値が大きくなり高出力時ともいえる
が、Vcontが大になると、直流出力電圧(以下Vo
utと記す)とVcontの関係はオペアンプ48の入
力端子において〔式2〕であるので、 〔式2〕 Vcont=Vout×R44/(R44+R45) =0.075×Vout Vcontを3VにするとVoutは40Vが得られ
る。即ちオペアンプ48の出力がHiになれば抵抗4
9、ダイオ−ド50を通してフォトカプラ52のLE
Dがオンし、トランジスタがオンとなりコンデンサ11
の充電時間を制御するが、Vcontが高くなれば〔式
2〕よりVout高になるまでコンデンサ11の充電時
間がおくれ、トランジスタ15のVB e を越えるのが遅
くなる、即ちスイッチングトランジスタ14のオン期間
が長くなり(周波数が低くなる)スイッチングトランス
の蓄積エネルギ−が大となり、Vout高(出力電力
大)となる。図4(A)、(B)図の如く、発振周波数
は35KHZ/28μsと低くなっている。
と、電流検出抵抗31で検出される電圧が大になるとオ
ペアンプ38の出力端子がHiとなり抵抗39、ダイオ
−ド40を通してフォトカプラ52のLEDがオンと
なりトランジスタがオン、よってコンデンサ11の充電
時間が速くなり、スイッチングトランジスタ14のオン
時間が図4(E),(F)図の如く非常に短くなり、ス
イッチングトランス20の蓄積エネルギ−は小となり、
出力電圧は、いわゆる“フ”の字特性で下がっていく。
又この時は逆起電力も発生しないのでスイッチングトラ
ンジスタ14に加わる電圧は(E)図の如く入力端子1
に印加される電圧(本実施例ではAC100Vを整流し
た電圧140V)に近い値である。
て説明すると、Vccは抵抗66、抵抗67、ツエナダ
イオ−ド68の直列回路に印加されており、例えばツエ
ナダイオ−ドのVzが9VとするとVccが10V以上
であれば(フォトカプラ69のLEDのVF を1Vと
して)LEDはオンしており、トランジスタがオンゆえ
トランジスタ72のベ−スは零電位でトランジスタ72
はオフとなり、スイッチングトランジスタ14のベ−ス
は正常であるが、外部直流電源Vccが故障となり10
V以下或いは零になるとフォトカプラ69のLEDが
オフ、トランジスタがオフゆえトランジスタ72のベ−
スには抵抗71を通してVdが印加されてトランジスタ
72オンとなり即ちスイッチングトランジスタ14のベ
−スが零電位となり、スイッチングトランジスタ14は
非導通状態で発振停止し、スイッチングトランス20の
1次巻線には電流が流れない安全状態である。
ファンモ−タについて説明したが、もちろん負荷がファ
ンモ−タに限るものでなく、直流駆動ポンプにおいても
電圧可変制御ができ機能向上ができるのは言うまでもな
い。又スイッチングトランジスタに替えてFETを使用
すれば更に発振周波数を上げることができ、スイッチン
グトランスの小型化がはかれる。
れば、RCCスイッチング方式を用いることにより、ト
ランスを1個で電源回路を構成でき、加えて負荷が必要
とする電圧以下では発振停止するようにしたので動作周
波数を高い方へシフト、即ち低電圧出力時に200KH
Z以上までにしても制御不能になる前に安全に停止で
き、更にスイッチングトランスを小型にできるのでコス
ト的に有利である。
載のRCCスイッチング方式電源回路の効果に加えて、
外部直流電源の異常時には安全に停止できるので、シス
テムの安全性が向上し、又1次側と2次側をトランス、
フォトカプラにより電気的に絶縁したので負荷の漏電に
対する設計も有利になる。
回路のブロック構成図である。
のブロック構成図である。
回路の詳細回路図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 直流電源に接続される1次巻線と、前記
1次巻線と同極性のコントロ−ル巻線および異極性の2
次巻線を持つスイッチングトランスと、前記1次巻線を
通して直流電源をスイッチングするスイッチング素子を
含む主スイッチング回路と、前記2次巻線の電圧を整流
平滑して負荷に供給する2次側整流平滑回路と、負荷に
流れる電流を検出する電流検出抵抗と、前記電流検出抵
抗の両端電圧を判定する過電流検出回路と、外部制御入
力電圧を判定・増幅しフォトカプラを介して前記主スイ
ッチング回路を制御し負荷に供給する直流電圧を可変す
るスイッチング制御回路と、前記直流電源から作成する
1次側制御電源回路を備えたRCCスイッチング方式電
源回路において、出力直流電圧が必要出力電圧以下の時
は異なる第2のフォトカプラを介して前記スイッチング
素子を非導通状態にて前記主スイッチング回路を停止さ
せる低出力電圧時発振停止回路を具備した、ことを特徴
とするRCCスイッチング方式電源回路。 - 【請求項2】 請求項1記載のRCCスイッチング方式
電源回路において、2次側の制御回路用の、外部直流電
源が低下或いは断になれば、異なる第3のフォトカプラ
を介して前記スイッチング素子を非導通状態にて、前記
主スイッチング回路を停止させる外部直流電源低下検出
回路を具備した、ことを特徴とするRCCスイッチング
方式電源回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11538096A JP3584606B2 (ja) | 1996-04-12 | 1996-04-12 | Rccスイッチング方式電源回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11538096A JP3584606B2 (ja) | 1996-04-12 | 1996-04-12 | Rccスイッチング方式電源回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09285122A true JPH09285122A (ja) | 1997-10-31 |
JP3584606B2 JP3584606B2 (ja) | 2004-11-04 |
Family
ID=14661105
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11538096A Expired - Fee Related JP3584606B2 (ja) | 1996-04-12 | 1996-04-12 | Rccスイッチング方式電源回路 |
Country Status (1)
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---|---|
JP (1) | JP3584606B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0938184A2 (en) * | 1998-02-24 | 1999-08-25 | Sharp Kabushiki Kaisha | Switching power source |
EP1020980A2 (en) * | 1999-01-18 | 2000-07-19 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Switching power supply unit |
JP2003302933A (ja) * | 2002-03-01 | 2003-10-24 | Magnetek Spa | プラズマテレビジョンディスプレイ用給電回路、該給電回路を備えたプラズマテレビジョン装置及びそれぞれの給電方法 |
-
1996
- 1996-04-12 JP JP11538096A patent/JP3584606B2/ja not_active Expired - Fee Related
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EP1020980A3 (en) * | 1999-01-18 | 2001-11-14 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Switching power supply unit |
JP2003302933A (ja) * | 2002-03-01 | 2003-10-24 | Magnetek Spa | プラズマテレビジョンディスプレイ用給電回路、該給電回路を備えたプラズマテレビジョン装置及びそれぞれの給電方法 |
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