JPS5822942B2

JPS5822942B2 - 電力変換器

Info

Publication number: JPS5822942B2
Application number: JP5038378A
Authority: JP
Inventors: 河野通男; 桑原厚二
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1978-04-27
Filing date: 1978-04-27
Publication date: 1983-05-12
Also published as: JPS54142519A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、複数出力の安定化制御を効率良く行なうこ七
ができる電力変換器に関するものである。

複数出力の従来の電力変換器は、例えば第１図に示すよ
うに、変千器Ｔ１の１次側のスイッチＳＷ１を発振器Ｏ
８Ｃの出力周波数に対応して開閉し、出力数に対応した
２次巻線にそれぞれ整流制御回路ＲＣＣ１，ＲＣＣ２を
接続し、負荷Ｒ１゜Ｒ２に供給する出力電圧Ｖ。

１．■ｏ２を整流制御回路ＲＣＣ１、ＲＣＣ２により安
定化するものであった。

なおりは直流電源、Ｄｌはダイオードである。

又第２図に示すように、負荷Ｒ１に対しては整流制御回
路ＲＣＣにより出力電圧■。

１を安定化し、負荷Ｒ２に対しては出力型ＥＶ。

２を検出して検出信号を制御回路ＣＣに加え、この制御
回路ＣＣにより変圧器Ｔ２の１次側のスイッチＳＷ２の
開閉時間を制御して安定化を図るものであった。

なおりは直流電源、Ｄ２〜Ｄ４はダイオード、Ｌｌはイ
ンダクタンス、Ｃ１はコンデンサである。

前述の如〈従来の電力変換器に於いては、各出力対応の
整流制御回路又は出力電圧検出信号を帰還して１次側の
スイッチの開閉時間を制御する制御回路を必要とするも
のであった。

本発明は、１個の制御回路でもって複数の出力電圧の安
定化を図り、経済的な電力変換器を提供することを目的
とするものである。

以下実施例について詳細に説明する。

第３図ａ、ｂは本発明の原理説明用回路図であり、同図
ａに示す構成の降圧形電力変換器は、コイルＬ２に流れ
る電流が連続であるとき、出力電圧Ｖ。

はで表わされる。

但し、■１は直流電源電子、ＴはスイッチＳＷ３の開閉
周期、ＴｏｎはスイッチＳＷ３の開成期間であり、又Ｄ
５はダイオード、Ｃ２はコンデンサ、Ｒ（１負荷である
。

又第３図すに示す構成の昇降原形電力変換器は、コイル
１，３に流れる電流が連続の吉きは次の（２）式、不連
続のときは（３）式で出力型ＩＨｖ。

が表わされる。但し、■ｏは出力電流、■１は直流電源
電圧、ＴはスイッチＳＷ４の開閉周期、Ｔｏｎはスイッ
チＳＷ４の閉成期間、ＬはコイルＬ３のインダクタンス
であり、又Ｄ６はダイオード、Ｃ３はコンデンサ、Ｒは
負荷である。

負荷Ｈに流れる電流■。

がで表われる値より小さい場合にコイルＬ３に流れる電
流は不連続となり、その場合の出力型ＥＶ。

は（Ｔｏｎ／Ｔ）２Ｔに比例するものとなる。

前述の第３図ａ、ｂに示す降圧形と、コイルに流れる電
流が不連続となる領域で使用する昇降圧形とを組合せる
ことにより、１個のスイッチで各出力電圧の安定化を図
るものである。

第４図は本発明の一実施例の回路図であり、Ｔ３は変圧
器、１次巻線Ｎ１及び２次巻線Ｎ２゜Ｎ３を有し、巻数
比はｎｌ：ｎ２：ｎ３である。

又Ｄ７〜Ｄ９はダイオード、Ｌ４はチョークコイル、Ｃ
４９Ｃ５はコンデンサ、Ｒ１，Ｒ２は負荷、ＣＣは制御
回路、ＡＭＰｌ、ＡＭＰ２は差動増幅器、■ＦＣは電
子周波数変換器、ＰＷＭはパルス幅変調器、ＤＲ■は駆
動回路、ＳＷ５はスイッチ、Ｂは直流電源である。

スイッチＳＷ５は制御回路ＣＣによって開閉制御される
もので、スイッチＳＷ５が閉じているさき、負荷Ｒ１へ
１次側からの電力を供給し、且つ変圧器Ｔ３に励磁エネ
ルギを蓄積し、スイッチＳＷ５が開いたときに変圧器Ｔ
３に蓄積されたエネルギを負荷Ｒ２へ供給するものであ
る。

スイッチＳＷ５が閉じると、電圧■□の直流電源Ｂから
変圧器Ｔ３の１次巻線Ｎ１に電流１１が流れ、２次巻線
Ｎ２にはダイオードＤＩが導通ずる方向の電圧が誘起さ
れて電流１□が流れ、出力型…ＶＯｔが負荷Ｒ１に加え
られる。

又２次巻線Ｎ３にはダイオードＤ９の非導通方向の電子
が誘起されるので電流は流れない。

このとき変圧器Ｔ３に蓄積されるエネルギＰはとなる。

又変圧器Ｔ３の１次巻線Ｎ１に流れる電流１１は、 ’ １ ”” ’ ｕ＋１１２・・
・・・・・・・（６）である。

但し、ｔは時間、■ｏ１は負荷Ｒ１へ流れる出力電流、
Ｌ４はチョークコイルＬ４のインダクタンス、Ｌｐは変
圧器Ｔ３の１次巻線Ｎ１のインダクタンス、ｎ１ｎ２は
変圧器Ｔ３の１次巻線Ｎ１及び２次巻線Ｎ２のそれぞれ
巻数である。

次にスイッチＳＷ５が開放されると、ダイオードＤ９に
は２次巻線Ｎ３による順方向の電圧が加えられて電流ｉ
３が流れ、変圧器Ｔ３に蓄積されたエネルギが放出され
る。

この間２次巻線Ｎ２にはダイオードＤＩの非導通方向の
電圧が誘起され、又チョークコイルＬ４に蓄積されたエ
ネルギはダイオードＤ８を通して放出される。

このとき電流ｉ４がダイオードＤ８を流れる。

出力型ＥＶＯＩ、ＶＯ２はもので、出力電圧■。

１．■ｏ２を独立に制御することができる。

この制御回路ＣＣは、出力電圧Ｖ。

１と基準電圧■ｒ１とを差動増幅器ＡＭＰ１で比較して
その差を増幅し、又出力型ＥＥｖｏ２と基準電圧Ｖｒ２
どを差動増幅器ＡＭＰ２で比較してその差を増幅し、そ
の出力を次段の電圧周波数変換器ＶＦＣに加え、電圧周
波数変換器ＶＦＣの出力をパルス幅変調器ＰＷＭに於い
て差動増幅器ＡＭＰ１の出力でパルス幅を決定し、その
出力を駆動回路ＤＲＶに加えてスイッチＳＷ５を駆動す
るものである。

第５図は前述の電流１１Ｆｉｌｌｔｉ１２．１２
ｙｉ、。

ｉ３の波形の一例を示し、スイッチＳＷ５の開閉周期
Ｔは電圧周波数変換器ＶＦＣの出力周波数で定まり、又
スイッチＳＷ５の閉成期間Ｔｏｎはパルス幅変調器ＰＷ
Ｍの出力パルス幅で定まる。

例えば出力電圧■。

１が一定で出力電圧■。２が低下した場合は、電圧周波
数変換器ＶＦＣの出力周波数が低くなるが、パルス幅変
調器ＰＷＭの出力パルス幅もそれに対応して長くなるの
で、スイッチＳＷ５の開閉周期Ｔが長く且つ閉成期間Ｔ
ｏｎとの比のＴｏｎ／Ｔは一定となる。

それによって出力電圧■。

２のみ上昇し、規定電圧となる。又出力電圧Ｖ。

２のみが規定電圧より上昇した場合は前述の反対にスイ
ッチＳＷ５の開閉周期Ｔを短く且つＴｏｎ／Ｔを一定と
することにより、出力電圧■。

１は変化せずに出力電圧■。

２のみを低下させて規定電圧とする。

又出力電圧■。

２が一定で出力電圧■。１が変化した場合、例えば出力
型ＥＥｖｏ１のみが低下した場合は、差動増幅器ＡＭＰ
１の出力によりパルス幅変調器ＰＷＭの出力パルス幅が
長くなるように制御される。

それによって閉成期間Ｔｏｎが長くなり、（７）式
からも判るように出力電圧■。

１が上昇する。そのとき、閉成期間Ｔｏｎが長くなるこ
とにより（８′式で示されているように出力電圧Ｖ。

２も上昇することになる。

この出力電圧■。２の変化を検出し、差動増幅器ＡＭＰ
２の出力により電圧周波数変換器ＶＦＣの出力周波数が
高くなり、パルス幅変調器ＰＷＭの出力によるスイッチ
ＳＷ５の開閉周期Ｔが短くなり、出力電圧Ｖ。

１は更に上昇し、又出力電圧■。

２は低下する。従って出力電圧ＶＯｔの上昇を抑える為
に、閉成期間Ｔｏｎが短くなり、この閉成期間Ｔｏｎ
と開閉周期Ｔとの制御により出力電圧■。

１ｔ ■０２を規定電圧上なるようにする。即ち（力
式の（Ｔｏｎ／Ｔ）を変化さぜ、（８）式の（Ｔｏｎ／
Ｔ）”・Ｔが変化しないような閉成期間Ｔｏｎと開閉周
期Ｔとの制御が行なわれることになる。

前述の如く出力電圧Ｖ。

１．ｖｏ２は、スイッチＳＷ５の閉成期間Ｔｏｎと開閉
周期Ｔとを出力型ＥＶ。

１．■ｏ２の検出信号に対応して制御することにより、
独立的に規定電圧となるように制御することができるも
のである。

前述のパルス幅変調器ＰＷＭは、周知の構成を有するも
ので、例えば、［ＩＢＭＴｅｃｈｎｉｃａｌＤｉｓ
ｃｌｏｓｕｒｅＢｕｌｌｅｔｉｎＶｏｌ、１９．
Ａ５。

０ｃｔｏｂｅｒ１９７６Ｊに示されている。

このパルス幅変調器ＰＷＭは、鋸歯状波と直流レベルと
の比較を行ない、直流レベルより鋸歯状波のレベルが低
い時、出力を１″、その反対の時は０“とするものであ
る。

従って直流レベルが上昇するとパルス幅は広くなり、反
対に直流レベルが低下するとパルス幅は狭くなる。

前述の電圧制御動作を要約すると、以下の様になる。

先ず、出力電圧■。１が一定で、出力電圧■ｏ２が低下
した場合を■、出力型ＥＶ。

１が一定で出力型…ＶＯ２が上昇した場合を■、出力型
ＥＶ。

２が一定で出力電圧Ｖ。

１が低下した場合を■、出力型ＥＶ。

２が一定で出力電圧Ｖ。１が上昇した場合を■とすると
、 ■の場合、差動増幅器ＡＭＰ１からの直流レベルは一定
であるが、差動増幅器ＡＭＰ２からの直流レベルは低下
する。

従って電子周波数変換器ＶＦＣからの鋸歯状波の周波数
は低くなる。

これにより開閉周期Ｔが大きくなって、出力電圧■。

２のみ上昇する。

なお閉成期間Ｔｏｎも開閉周期Ｔに比例して大きくなる
から、出力電圧■。

１は一定である。

■の場合は、■の場合と反達に電圧周波数変換器ＶＦＣ
からの鋸歯状波の周波数が高くなる。

これにより開閉周期Ｔが小さくなり、出力電圧Ｖ。

２のみ低下する。

なお閉成期間Ｔｏｎは開閉周期Ｔに比例して小さくなる
ので、出力電圧Ｖ。

１は一定である。

■の場合、電圧周波数変換器ＶＦＣからの鋸歯状波の周
波数は一定であるが、差動増幅器ＡＭＰ１からの出力が
低下し、開閉周期Ｔに対して閉成期間Ｔｏｎの割合が大
きくなるので、出力型…■ｏ１のみが上昇する。

■の場合は、電圧周波数変換器ＶＦＣからの鋸歯状波の
周波数は一定であるが、■の場合と反対に差動増幅器Ａ
ＭＰ１からの出力が上昇し、開閉周期Ｔに対して閉成期
間Ｔｏｎの割合が少さくなるので、出力電圧■。

１のみが低下する。第６図は本発明の第２の実施例の回
路図であり、ＳＷ６はスイッチ、Ｄ１０〜Ｄ１２はダイ
オード、Ｒ５、Ｒ６はチョークコイル、Ｃ６，Ｃ７はコ
ンデンサ、ＣＣは制御回路、Ｂは直流電源、Ｒ１゜Ｒ２
は負荷である。

この実施例は変圧器を用いていないもので、第３図ａ、
ｂを組合せてスイッチを共用化したものに相当する。

出力電圧■。ｔｔｖｏ２は周知の手段で検出して制御回
路ＣＣに加え、スイッチＳＷ６の開閉周期及び閉成周間
の制御により出力型ＥＶ。

１．■ｏ２を安定化するものである。第７図は本発明の
第３の実施例の回路図であり、第６図と同一符号は同一
部分を示し、Ｔ４は変圧器、ＳＷ７はスイッチ、ＤＩ３
〜Ｄ１５はダイオード、Ｒ７はチョークコイル、Ｃ８，
Ｃ９はコンデンサである。

この実施例は変圧器Ｔ４の１つの２次巻線で２つの負荷
Ｒ１，Ｒ２に電力を供給するもので、第３図すのチョー
クコイルＬ３及び第６図のチョークコイルＬ６が変圧器
Ｔ４の２次巻線で兼用されているものである。

第８図は本発明の第４の実施例の回路図であり、第６図
と同一符号は同一部分を示し、ＳＷ８はスイッチ、Ｔ５
は変圧器、Ｄ１６〜Ｄ１９はダイオード、Ｒ８はチョー
クコイル、Ｃ１０〜Ｃ１２はコンデンサ、Ｒ１−Ｒ３は
負荷である。

この実施例は３つの負荷Ｒ１〜Ｒ３に電力を供給する場
合についてのものであり、出力電圧■。

１と出力型…＋■ｏ２．−Ｖ。

２の合成電圧２■ｏ２とを検出して制御回路ＣＣにより
スイッチＳＷ８の閉成期間Ｔｏｎ及び開閉周期Ｔを制御
して、出力電圧Ｖ。

１と出力電圧＋Ｖｏ２．−Ｖ。

２とを安定化させるものである。以上説明したように、
本発明は、１個の制御回路ＣＣで閉成期間Ｔｏｎ及び開
閉周期Ｔが制御される１個のスイッチ（ＳＷ５〜５Ｗ８
）でもって入力電圧を断続し、第１の負荷Ｒ１及びＲ２
の負荷Ｒ２，Ｒ３への出力電圧Ｖ。

１．■ｏ２を独立的に制御することができ、経済的な構
成とすることができるものである。

又出力型ＥＶ。１．■ｏ２の検出手段は抵抗分圧等面に
知られている任意の手段を採用することができるもので
あり、又スイッチは機械的なスイッチは勿論のこと半導
体スイッチング素子を採用することができるものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来の電力変換器の回路図、第３図
ａ、ｂは本発明の原理説明図、第４図は本発明の第１の
実施例の回路図、第５図はその動作説明用電流波形図、
第６図乃至第８図は本発明の第２乃至第４の実施例の回
路図である。ＳＷ１〜ＳＷ８はスイッチ、Ｂは直流電源、Ｒ１，Ｒ２
は負荷、Ｔ１〜Ｔ５は変圧器、Ｄ１〜ＤＩ９はダイオー
ド、０１〜Ｃ１２はコンデンサ、Ｌ１〜Ｌ８はチョーク
コイル、ＣＣは制御回路である。

Claims

【特許請求の範囲】

１入力端子を断続させるスイッチ、該スイッチの閉成
期間に第１のチョークコイル及び第１のコンデンサから
成る平滑回路を介して第１の負荷に電力を供給するダイ
オード、前記スイッチの閉成期間にエネルギを蓄える第
２のチョークコイル或は変圧器、前記スイッチの閉成期
間に前記第２のチョークコイル或は変圧器に蓄えられた
エネルギを第２のコンデンサから成る平滑回路を介して
第２の負荷に電力を供給するダイオード、前記第２の負
荷の出力電子を検出して、前記スイッチの開閉周期を制
御し、前記第１の負荷の出力電圧を検出して、前記スイ
ッチの閉成期間を制御する制御回路を具備したことを將
徴とする電力変換器。