JPS5843015A - 定電圧電源回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は入力される直流電圧を異なる）゛流電圧に変
換して出力する定電圧電源−路に関する。

定電圧電、源回路において入力される直流電源の電圧変
動によらず、出力電圧を一定に保とうとする場合、従来
は第１図に示すような回路が用いられていた。

この−において１はスイ′ツチング用トランジスタであ
シ、エミッタは接地され、コレクタは変圧！！、の１次
巻線−１の一方の端子に接続されている。１次壱１ｉｔ
ｎ、の他方の端子は直流電源］１ｃｉの正端子側に接続
され、直流電源ｍｌの負端子側は接地されている。−％
ｎ０　　は各々変圧器Ｔ、の２次巻線および検出用巻線
であり、２次巻１＋ｌＸｌ。

の一方の端子鑓ダイオードＤ、のアノードへ接続され、
ダイオードｐ、のカソードはコンデンサ０゜の一方の端
子に接続されると共に、負荷２の一方の端子に、接続さ
れている。コンデンサＣ！の他方の端子と、負荷２の他
方の端子とは共に２次巻線！Ｌ８の他方の端子に接続さ
れている。検出用巻線駕。の一方の端子はダイオードＤ
ｏのアノードに接続され（ダイオードフ。のカソードは
コンデンサＯ０の一方の端子に接続されると共に制御部
８の入力端子に接続さ、れている。コンデンサ０゜の他
方の端子は検出用巻１１！ｌ、の他方・の・端子に接続
されると共に接地されている。制御部８は例えとパルス
発生器を用いて構成され、入力端子に印加される電圧の
高低に基づいてデエテイ比が変化するパルス信号をトラ
ンジスタ１のペースへ供給するものであシ、入力端子の
電圧が高いときにはデユティ比の小さいパルスを、入力
端子の電圧が低いときにはデユティ比の大きいパルスを
出方する。□上述した回路において、直流電圧ｍｃｉが
上昇すると、コンデンサｏ０　の両端間の電圧が上昇し
、制御部３がこの上昇電圧に基づいて、それまで出力し
ていたパルスよシデュティ比の小さいパルスをトランジ
スタ１へ供給する。逆に、入力電源電圧Ｘ１が下降する
と、コンデンサｃ０の両端螺圧が下降し、制御部３．か
らデユティ比の大きいパルスが出力される。このように
して２次餞の電圧が一定に保たれる。

しかしながら、上述した従来の回路においては、電圧変
動検出用の巻線ｎ０　をわざわざ設けなければならず、
このため、トランスが鍋価になシ、また、大型になる欠
点があった。

この発明は上述した事情に鑑み、電圧変動検出用の巻線
を必要としない定電圧電源回路を提供するもので、変圧
器の１次巻線に供給される電流がき１次巻線に供給され
る電力を制御して、２次善Ｉ！！側の電圧を一定に保つ
ものである。

以下図面を参照してこの発明の実施例について説明する
。

第２図はこの発明の一実施例の構成を示す回路図である
。

第２図において４ｍ、４ｂは交流電源入力端子であシ、
各々ブリッジ整流回路５の交流入力端子に接続されてい
る。ブリッジ整流回路５のｅ出力端子ａはコンデンサｏ
１　の一方の端子、？］ｌ１Ｔ（電解効果トランジスタ
）０のドレイン１．およびダイオードＤ１アノードに接
続されている。ダイオードＤ１のカソードは抵抗Ｒｊを
介して図に示□すＢ２インに接続されている。ｙｍ’ｒ
６のソースはムラインに接続され、ムラインはトランス
！１ｒｖ　１次’ＩＩ　ＩＩ　”Ｌ　１の一方の端子に
接続されている。

１次巻！ｔｎ、の他方も端子はダイオードＤ０のアノー
ドに接続されると共に０ラインに接続されておシ、０ラ
インはコンデンサ□１　の他方の端子に接続されると共
にブリッジ整流回路５のθ出力端・子すに接続されてい
る。ダイオード］）、のカソードは図′に示すコンデ−
ンサ０゜の一方の端子、抵抗Ｒ８の一方の端子、および
抵抗Ｒ４の一方の端子に一統されている。コンデンサ０
゜の他方の端子はムラインに接続され、抵抗Ｒ１の他方
の端子は抵抗敢、を介してムラインに接続されている。

抵抗−の他方の端子はＢラインに接続され、Ｂラインム
ラ４フ間に、ツェナーダイオードＤ　、Ｚ　Ｘがアノー
ドをＢ２イン匈にして介挿され、また、コンデンサＣ３
が介挿されている。抵抗Ｒ１％　４の接続点Ｐは差動増
ｌ１ｊＡ器８の反転入力端子に接続されている。差動増
幅器８の非反転入力端子に一定電圧ｍｓを持つ基準電源
１０のプラス端子、が接、枕され、基準電源１０のマイ
ナス端子はムラインに接続されている。差−増幅＃＃８
社抵抗Ｒ３の＾端間の電圧ｔｐと一定電圧Ｂ［との差を
と９、この差を増幅してＶ／ν；ンバータ７へ供給する
ものである。また、差動増幅器８の電源入力端子の一方
はｐラインに接続され、他方はムラインに接続されてい
る。Ｖ／Ｆコンバータ？　ハ１７４３　（Ｗ（ａ）　ｋ
：示すように一定パルスーＴｏを持つパルスを発生する
もので、その入力端子に印加される。電圧が＾い場合は
周期Ｔの短いパルスを、低い場合は周期業の長いパルス
を出力する。そして％　Ｖ　／　１１　：’ンバータ７
の出力端子はトランスｇｐＴ、　　の−次巻線の一方の
端子に！続され、この−次巻線の他方の端子はムライン
に峰続されている。また、−Ｖ／７：ｆｆンパータ７の
電源入力端子の一方はＢライン・に接続され、他方はム
ラインに接続されている・　トランス！２の２次巻線の
一方の端子は１■６のゲートに！！続され、他方の端子
はムラインに接続されている。

また、トランスＴ〜ノの２次巻線−−１〜ｎ２．−ｍの
一方ｐ端子蝉はダイオードＤ２−１〜馬−１の７ノード
が各々接続され、ダイオードへ−、〜ち−１のカソード
にはコンデンサ−、〜ヘー１および負荷２−１〜２−ｎ
の一方の端子が各々接、続されている。：７ンデンサ−
−１〜へ１、および負荷２−１〜２−ｎの他方の端子は
２次善ｋ”ｘ−ｘ〜”ａ−ｎの他方次にキ達した（口）
路の動作をｋＩＩ２図、第３図を参電律入力端子＋１Ｌ
％　４−ｂに交流電源が供給されると、コンデンサＣ１
の両−には直流電圧Ｅ１が得られる。これによシ、ダイ
オー−ドＤ、％抵抗ｈラインから１次巻−ｎｌを介して
ムラ□インに負電圧が印加される。そしてコンデンサｃ
、％　ｃ、に光電が行なわれてゆき、コンデンサ０゜も
しくは０、の内端の電圧がある値に達すると、−Ｖ／Ｆ
コンバータ７、差動増幅器８が作動状態となシ、また、
抵抗１ｔｌ　　ｓ　Ｒ１の接続点Ｐの電位Ｘｐが差−増
幅器８の非反転入力端子へ印加される。そして、差動増
幅器８が電圧Ｉｓと電圧ＩＣｐとの差に基づく電圧をＶ
／７コンバータ７に印加□する。Ｖ／Ｆコンバータ７は
この印加さＲた電圧に゛対応する周ヨｔｔ＊−）”　／
ｌ／□１，２男・、２工、１ア。。

６のゲートへ供給する。このゲートに印加されるパルス
が立上がると、ｙｘ’ｒ６はＯＮ状態となシ、；ンデン
ナ０゜ｓ　０３には電荷が蓄えられているため、この電
荷の分だけＢラインはムラインよシ＾電位となるため、
ダイオードＪ　１．Ｄ（１はＯＦＦとな〕、コンデンサ
％％Ｏ，の電荷は、抵抗Ｒ１、Ｒ，％差動増幅器８の電
源供給ライン、およびＶ／ｆｆコンバータ７の電源供給
ラインを介して放電する。この放−によＪ）Ｖ／シコン
バータフ、差動増Ｉ！＠８は動作を継続する。またこの
時、電流工、がムラインから１次巻１ｍ１ｌｎ１を介し
てＯラインに流れ込む。電流ＸＬが１次善Ｉｗ町　　に
流れる瞬間２次巻ｉｍ％−，〜−−１には電圧が誘導さ
れるが、この時、各２次巻線に誘導される電圧の向きは
ダイオード馬−□〜ＴＪＦｎに対して各々逆方向となる
ため、負荷２−１〜２−！ＬおよびコンデンサＱｌ−１
〜ｏＩ４には電流は流れない。

次にＶ／Ｆコンパ□−夕７の出力パルスが立下が６＆Ｆ
ＥＴ６Ｇよ。１・；ぺ１□ヶ、えゆ、　４０．１ゎ停止
する。この瞬間、トランスＴＩ　　の１次巻Ｍｎ。

に電流工りと同じ向きに起電力が発生する。この場合、
トランスＴ１の２′ｖｃ巻融ｎ２−１〜ｍ！−Ｈの極性
が図にドツトによって示すａｎであるから、ダイオード
ｐ！−１〜Ｄ２−ｎが全てＯＮ状態となるような起電力
が一２次＊　−！ｌ　ｇ　−１〜”ｔ−ｎに発生し、負
荷２−１〜２−！ｌおよびコンデンサ０２．〜０．−１
へ供給される。

また、１次’Ｉ！　１１１１　”　ｓに発生じたパルス
状の電圧辷よシＤ、を介して電流が流れ、この電流かコ
ンデンサ０　によシ平清されて、Ｖ／？コンＩ（−タ＊
７゜差動増幅器８に供給されると共に、抵抗Ｒ１、Ｒ１
を介してムラインに流れ込む。この時Ｂラインとムラ４
フ間の電圧をＩＣＯとすると、Ｐ点の電位梅は次式によ
シ求まる。

２ Ｒ１＋Ｒ，°−−−−−（１） そして、差動増幅器８は電圧Ｅｐと電圧ＥＯとの差によ
シ決、定される電圧をＶ／ｍｌ“コン／＜−夕１１へ出
力する。

次に°、再びＶ／１４’コ／パータフの出カッ（ルスが
立上がると、ＰＩＣ’ｌ’（５がＯＮ状態となシ、第２
因（ｂ）に示讐ように電流工りがトランス−の１次−４
１縁−を介してＯラインに流れる。この時、ｖ／ＩＦコ
ンバータ７、差動増幅器８は、コンデンサ０゜の放電に
よシ、その電源が供給されており作動状態のままである
から、Ｖ／？コンバータ７の出カッ（ルスは期間ＩＣの
後に立下がる。そして、以後は上述した動作をくり返す
。また、Ｖ／］Ｆ：ＩンＩ（−タフの出力パルスの周期
Ｔは差動増ｍｉｓの２つの入力電圧１ｓｂ　Ｎｐが等し
くなるよ□うにｉｌ制御される。

次に上述した回路が電源電圧の変動によらず、−負荷に
一定電圧を供給することを説明す・る。

Ｉｒ１Ｔ５が０１ｉ状態において、電流工りと電源電圧
］Ｃ１との関係は１次巻線への自己インダクタンスなＬ
とすれば、次式によって示される。

ａｌＬ　　　　　　ｍｍ（２） ｔ （２）式の両辺をｔで検分して工りを水めると、１１　
　　　　　　　　・・・・・・（３）工Ｌ＝　Ｌ　ｔ そして、工りの蛾大僅工ｖ　（Ｍｊ図（ｂ）参照）を求
めるために（８）式のｔにパルス幅Ｔｏを代入すると、 １ 工ｐ＝−τ−・Ｔｃ　　　　　　……（４）とな−る。

そして、トランス１の１次側に供給される゛電力Ｐを求
めるためには、１次側に供給される全’ｗｔａすなわち
第３図（ｂ）に示す斜癲の面積と、人力電圧１１との積
をパルス周期Ｔで割ればよく、次式によ９求められる。

ｔｏ・工ｐ　　　　Ｔｃ”・ＩＣ１冨 ２−７　　　　　２　’Ｉ’　Ｌ　　　　　””　”’
　（！ｓ）このｌ？：に、情供給電力Ｐ５が全て２次側
で消費されるとすると、トランスＴ、（１）１次巻線町
に基づいて得られる電圧五６を一定にすれは２次側直流
電圧を一定に出来る。

そして、２次側負荷電流（直流）の総１Ｆを１久匈、２
次側の電圧比（４Ｑ、比）に基づいて１次−にｍＪｌし
、この値をＩＯとすると、（６）式によって、ｌ：Ｂ１
： 示される電力Ｐは次式によシ示される。

Ｐ＝鳶０・工Ｏ・・・・・・（６） （６）式、（６）式からＮｏを求めると、（γ）式から
解るように、電圧１ｃｏを一足にするためには人力電圧
１１、電流値１ｏの変動に従いパルス幅Ｔｏ、もしくは
、パルス周期Ｔを制御すればよい。

そして１前述したように、この実施例では差動増暢器８
の２つの入力電圧Ｉｓ％ＩＣｐが一定となるように、（
すなわち、電圧Ｉｏが一定となるように）’Ｖ／Ｆ：Ｉ
ンバータ７の出力パルスの周ＭＴが制御される。

なお−上述した実施例においては、Ｖ／？コンバータ７
は出力パルスの周期Ｔを制御したが、これに代えてパル
ス＄７０を１ｉｒＩＩ＃シてもよい。また、この夾ｍ例
におしでてトランス１の１次巻線へにタップ’ｌ’Ｐｌ
設け％　、、Ｆ　１７）タップＴＰとダイオード九のア
ノードを接続し２．１次巻線のドツト側と０２インに接
続するよう構成してもよい。このように構成すると、タ
ップＴＰＩ設ける位置にょルコンデン？０．の両端に得
られる電圧を任意にｊ！ｌｌｌ１ｌＩｌできる利点が得
られる。また、回路構成を簡単にすることもできる。

以上説明したように、この発明によれば、変圧器の一１
次巻−に供給される電流をオン−オフ制御するスイッチ
ング手段と、このスイッチング手段によシ前記ＩＩｔＩ
Ｌがｍ断された時に前記１次巻−に誘導される電圧に基
づき前記スイッチング手段のオンーオ７チェーテイサイ
クルを制御するデユーティサイクル制御手段とを具備し
たので、電圧変動検出用の巻線を一切設けることなく、
１次側電圧の変動、もしくは負荷の変動に影響されるこ
となく負荷に一定電圧を供給することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の定電圧電源回路の一例を示す回路図、＄
ＸｔｌＪはこの発明による一実施例の構成を示す回路図
、ＩＩり図は同奥施例における要部の波形図−筒４図は
第２図に示す１次巻線ｎ、にタップを設けた場合の回路
を示す図である。 ６・・・・・・ｙｍ’ｒ（スイッチング手段）、？・・
・・・・ル僧コンバータ（チェーティサイクル制御手段
）、８・・・・・・差動増幅器（デユーティサイクル制
御手段）１、鳶８・・・・・・基準電源（デユーティサ
イクル制御手段）１町、Ｒ８・・・・・・抵抗（デユー
ティサイクール制御手段）、０　・・・・・・コンデン
サ（デユーティサイクル制御子段）、Ｄｏ　・・・・・
・ダイオード−（デユーティサイクル制御手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 変圧器の１次巻線に供給される電流をオン−オフ制御す
   るスイッチング手段と、このスイッチング手段によ）前
   記電流が逅断された時に前記１次巻−に霞導される電圧
   に基づき前記スイッチング手段のオンーオフデエーテイ
   サイクルを制御するデエーテイサイクル制御手段とを具
   備することを特徴とする定電圧電源回路。