JPS5953081A - 電源装置 - 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、チョッパまたはインノ（−夕を用℃・たス
イッチング方式の電源装置に関するものである。

従来のこｃｌ）４１の装置の例として、チョツノく方式
定電圧直流電源装置を第１図に示す。図におし・で、ｌ
は三相６０１１ｚの電源ライン入力、コは三相全波ブリ
ッジ整ｂ１［１旧１路、３は第１のフィルタ・コン１ン
−リー、グは定７１１．圧制御を行１５Ｃうチョツノ（
用スイッチング・パリ　・トランジスタ（以下、−ｆ−
Ｉ　ツ／Ｚ用トランジ入夕という）、夕はフィルタ・リ
アクトル、４は第一のフィルタ・コンデンサ、７はチョ
ッパ用トランジスタグがオフ時ニニフィルタ・リーＴり
トルＳの正、流を連続して流すためのフライホイル・ダ
イオード、ｇはフィルタ９す“アクドル左の電流の交流
分を連続して流し、また、定電圧制御のための電圧検出
もＡｆｔねるタ゛ミー抵抗でル１す、抵抗ｇａおよびｇ
ｂを含んでいる。デは直流の定電圧が出力される出力１
”１ｊｉｊ子、１０は定電圧特性を得るための負帰還制
御回路である１゜ 次に動作について説明する。三相６θｌｌｚの電源ライ
ン人力ｌは三相全波ブリッジ整流回路コで整流され１．
７　ｂ　０１１ｚのリップル電圧（直流成分に対するリ
ップル含有率３７％）を含む直流電圧となる。このリッ
プル電圧は、大容量の第１のフィルタ・コンデンサ３で
除去される。チ田ツバ用トランジスクヴは第１のフィル
タ・コンデンサ３両端の直流電圧を繰り返しオン−オフ
し、端子デでの定電圧直流出力が所定の電圧になるよう
に、負帰還制御回路１０によりオン時間が制御される。

フィルタ・リアクトル左および第２のフィルタ・コンギ
ンサ乙（１口・１°ｚｌη１−７１／−オフさｉｚた）
゛ヨノパ用トランジスタリの出カイど平滑するため〆２
）ものでＬＤ＋す、その定１：（ｌｋｌＦ：＋ツバ用ト
ランジスクグの繰返し周波数を、１“２）＜−・ｌイ１
ととにより小さくでとる。また、抵抗ｆａｔ・Ｊ、１゛
びｇ　ｈ　、１：す／、（イ）ダミー抵抗ｇもザ１ソ・
ぺ月１［１／ジス、グρの＃？口Ｆｊ　Ｌ　ｊｉ’ｉ；
７’）支数′４°ｉ’ｔ’：Ｉくすることによ−）小さ
くできる。

ｖｒ］来のヂョツパフフ弐′）：”電圧型Ｕ・ｊ−仏°
屑番、Ｌ以上のように構成されているので、負荷電流が
大きい場合には１、？乙θＩＩ７．のリップル電圧を除
去するｆｆ１Ｐｙ　／のフィルタ・コンデンサの容量が
非常に太きくなイ）。

また、このリップル電圧を、フィルタ・リアクトルおよ
び第２のフィルタ・コンデンサからなる平滑回路で除去
する場合ヲ−１、平滑回路の定数が太き・くなり、チ田
ツバ周波数を高くして平滑回路の定数を小さくする利点
がなく１．ｒ、る。さらに、負帰還制御によりリップル
電圧を除去するためニ二は、帰還ループの応答が非常に
速くかつ安定であることが必要であり、ループ内如平滑
回路を含むブ・ヨノパ方式定電圧電源では実現が困ｊ！
１１であるなどの欠点がＪ’ｔつだ。

この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、チョッパ用トランジスタの入力電
圧を検出し、その電圧値に反比例したオン時間でチョッ
パ用トランジスタを動作させることにより、第１のフィ
ルタ会コンデンサを用いずにリップル電圧を除去する電
源装置を提供することを目的としている。

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

１２図においては、整流回路コの出力側には第１のフィ
ルタ、ａコンデンサ３０代りに、リップル電圧を検出す
るためのリップル電圧検出抵抗ｌｌａおよびｌｌｂが接
続されており、制御回路コ０はダミー抵抗ｇからの検出
電圧Ｖｏｕｔと共に検出抵抗／／ａおよびｌｌｂからの
リップル電圧■０をも入力し、チョッパ用トランジスタ
グのオン−オフ制御を行うべく信号を出力する。制御回
路２０は、三角波発生回路２ノと、検出電圧Ｖｏｕｔお
よび端子ユλからの基準電圧Ｖｒｅｆを入力して、これ
らの差を増幅する誤差増幅器λ、？と、パルス幅変調を
行なうための比較器、２ｖ、と、パルス幅の補正回路、
２にと、チョッパ用トランジスタｙをオン−オフさせる
ためのペース回路２乙とを含んでいる。

次に動作について説明する。１２図にお℃）て、直流出
力Ｖ。は、チョッパ用トランジスタＶの入力電圧なＥ。

、チョッピング周期なＴ、オン時間をＴＯＮとすると 　ｏ　ｒＪ Ｖｏニー　　ＥＯ となる。従つ”し＋＋’ｌｏの変動（リップル電圧）が
■。

に影響［７ないようにするには、Ｅｏをリップル電圧検
出抵抗／／Ｑおよびｌｌｂで検出し、ＥＯに反比例した
ＴＯＮでチョッパ用トランジスタグを動作させればよい
。

第３図は上記の動作を概念的に示したもので、ＥＯが大
きい場合はＴＯＮを小さく、ＥＯが小さい喝合はＴＯＮ
を大とくする。

第ψ図に三角波発生回路２１の一層詳細な構成を示す。

第１図において、積分回路２７．２は、リップル電圧検
出抵抗／／ａおよび／／ｂ（第２図）で検出されたリッ
プル電圧Ｖ。を入力して精分すイ）。リセット回路ノア
、２は、チョッパ用トランジスタグのチョッピング周期
Ｔに等しいりナツト周波数で、積分回路ノ／／の積分動
作をリセットする。結果として積分回路、２１／は三角
波出方電圧Ｖコを出力する。

第Ｉ図番ま比較器タグの動作を説明するためのもので、
簡単化のため、リップル電圧Ｖ。がλ値で変化する場合
を示している（第３図（ａ））。三角波発生回路ｊ／の
入力電圧Ｖ。が変化すると、三角波出力電圧Ｖ、２の傾
きが変化する（第５図（ｂ））。

従って、誤差増幅器Ｊ３の出力電圧Ｖ、と三角波出力電
圧Ｖ、とを比較器、、７グで比較し、電圧■／の方が大
きい時に出方を出すようにすれば、Ｖｏに反比例（また
パルス幅を持っ出カ電圧ｖ、？第Ｓ図（ｃ）が得られる
。

３４θＩｌｚのリップル電圧を上記のパルス幅変調方式
（Ｃより除去する場合、チョッピング周波数を十分高く
して（例えば、２０　Ｋ１１ｚ　）、除去の精度を上げ
る必要がある。しかし、グーヨツピング周波数が高（な
ると、ブーヨツバ用トジンジスタグのスイッチング時間
のηれ等により、？ｊ１．Ｉ　ｔ１１回路の出力するオ
ン時１１０に幻ｌ−てチョッパ用トランジスタｑのオン
時間が人２Ｎ＜　ｌｘる。こ、＋１をＭｉＦすて）ため
、第６図に一層訂＋１１１に示されている補正回路、２
．１ｔを使用しなりＪｌ　＆、ｌ’　ｒＴ、「ら／ぷい
。補正回路、２左は単安定マルチバイア″１・　タコヤ
／とアンド回路Ｊ、ダλとな含んでい’：＋　＋＋　’
−”レアバイプレータコ左／は、比ＩＱ器、２’ｌか１
゛−）のパルスＶ、７を受けた時、そのパルスＩＩ＠と
チョッパ用トランジスタｌのオン時間との時間差Ｔ　Ｂ
　（Ｊｊ、　７図（ｔ′Ｉ））のパルス幅を有するパル
スＶｚ　ヲ発生ｔ、　、　’ｊ”ンド回路ノ左スは、パ
ルス■。

のノットとパルスＶ、７とを入力して、チョッパ用トラ
ンジスタグの制御信号Ｖ夕（第７図（Ｃ））を出力する
。

以上述べたように、第２図に示した電源装置は、スイッ
チング回路の入力電圧のリップル成分を、フィルタ回路
を用いず、リップル電圧でスイッチング動作ｊ作を直接
制御することにより除去し、負荷変Ｕ１等によるスイッ
チング回路以降に起因する電圧レギュレーションに対し
ては通常の負帰還制御を行なって、定電圧出力特性な得
る。

なお、上記実施例では’ｒｓを一定と考えたが、Ｔｌ　
８が負荷電流、電源電圧等で変化する場合は、Ｔ、を帰
還制御により変化させるようにしても良い。また、Ｔｓ
の補正は三角波発生回路の入力、比較器の入力等にバイ
アス電圧を与えるようにしても良い。さらに、上記実施
例ではチョッパ方式定電圧直流電源の場合について説明
したが、ｍｇ図に示すハーフ・ブリッジ型インバータ、
また第７図に示すフル・ブリッジ型インバータ等のスイ
ッチング電源であっても同様の効果を奏する。これらの
インバータでは、スイッチング回路の入力側にトランス
の漏れインダクタンスに貯えられるエネルギーを回収す
るコンデンサＪ　／　、　、？　／ａ、、？／ｂが必要
であるが、その容量はリップル電圧の除去に必要な容量
に比較して非常に小さい。また、上記の説、明ではスイ
ッチング君子としてトランジスタを用いているが、ＯＴ
Ｏ，ＳＩＴ、ＭＯＳ−ＦＥＴ　を用いてもよい。

以」二のように、この発明によ第１げ、スイッチング回
路のリップル電圧を含んだ入力電圧を検出し、その電圧
値に反比例したオン時間でスイッチング回路を動作させ
ることにより、入力電圧を除去するフィルタ回路が不用
になり、しかも、スイッチング動作のυ１れを補正する
回路を用いているので、スイッチング動作の遅い素子を
用いても高精度のリップル電圧除去が可能になる。その
結果、大容量電源において、重量、大きさ１価格が大幅
に低減されるという効果がｋ）る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のチョッパ方式定電圧直流電源装置を示す
回路構成図、第２図はこの発明の一実益ｉ例によるチョ
ッパ方式定電圧直流電源装置を示す回路構成図、第３図
はこの発明のリップル電圧除去の原理を説明するための
図、第グ図は第２図中の三角波発生回路の詳細を示す回
路構成図、第Ｓ図は、第２図中の比較器の動作を説明す
るための波形図、第１．１；／１は、第１図中の補正回
路の詳細を示す回路構成図、第７図は上記補正回路の動
作を説明するための波形図、ｌ’＋；　ｇ図１．１この
発明の他の実が１１例によるハーフ・ブリッジ；Ｉｊリ
−ｆンバ＝−タラ示す回路構成（シ１、第７図はこの発
明のさＣ）に他の実施例によるフル・ブリッジ型インバ
ータを示す回路溝ｆ”＜　ｃ？ｌ　テ；ｌ；、　７）。 図において、／は交流電源ライン入力、コは整流回路、
Ｍ　ｋｋ−ヂョツバ用トランジスタ（スイッチング回Ｐ
Ｎ　）　’＋　３　ｋｆｆ、フィルタφリアクトル、６
は第スのフィルタ中コンデンザ（Ｓおよび６でフィルタ
回路を１□′、！成）、７はフライホイルダイオード、
ｇはクーミー１１（、抗（小、２の検出回路）、／／ａ
および／／ｂはリップル電圧検出抵抗（第１の検出回路
）、）０口１１１１目ｌｌ’１１回路５．２／は三角波
発生回路、ノ、７）よ誤差噌１１１１．Ｎ器、ノＶは比
較器、コタは補正回路（，２／　、２Ｇ’　、　；２．
４でパルス列発生回路を構成）１．７６はベース回路（
前作回路）で、１；）る。 なす、ｊ、図中、同−ｊ′１号は同一、または相当部分
を示す。 弛１図 尾２図 Ｌ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　−−−Ｊ姑
３図 ０□ 焔４図 幣５図 処６図 ）ｆり７図 手　続　袖　１１：、　　書　（自発）１．・Ｂ　ｆｌ
の表示　　　特願昭３７−／Ａ、２Ａ／Ａ号２、発明の
名称 電源装置 ；う　補正をする者 代表者片山仁へ部 ４、代理人 ６、補正の内容 （１）明細書用ダページ第１／−〜７行の「また、抵抗
ｇａ　　・・・・することにより小さくできる。」を削
除する。 （２）　　同第６ページ第７行の［直流出力ｖｏＪを［
直流出力Ｖ＋）ｒ）　ｊと訂正する。　　　　１．。、
（３）同第６ページ第１Ｏ行Ｊｙｏ＝＝　　、、　Ｅｏ
Ｊを（４）　　同ｇＩＢ　Ａページ第１／行「ｖＯ」を
ｒＶｏｏＪと訂正する。 （５）同第γページ第１行「積分回路２１２」を「積分
回路、２１／」と訂正する。 （６）　　同第ｉｏページ第コ行「用いてもよい。」を
１用いてもよい。また、上記実施例では定電圧電源につ
いて説明したが、負帰還回路を定電流制％２図 １１ Ｌ−−−−一一−−一一一一７−　　　　　　　　　　
　　　　　Ｊ完４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 シ行し く／）　　交顎電源から、整流回路、スイッチング回路
   す６よびフィルタ回路を通して定電圧直流出力を負荷に
   給電するようにした電源装置において、前記スイッチン
   グ回路の入力電圧を検出す、る第１の検出回路と、 前記負荷への給電々圧を検出する第λの検出回路と、 前記第１および第２の検出回路からの検出電圧を入力し
   、 前記スイッチング回路に動作信号を出力する制御回路と
   を備え、 この制御回路は、前記第コの検出回路からの検出電圧と
   基準電圧との差を増幅して出力する哄差増幅器と、 この誤差増幅器からの差電圧および前記第７の検出回路
   からの検出電圧を入力し、前記差電圧が一定の時は、前
   記第１の検出回路からの検出電圧前記パルス列を人力し
   、このノ４ルス列に基づ℃）て、前記スイッチング回路
   妊前記動作信号を与える動作回路とを備えたことを７１
   ′？徴とする電源装置。 （，７）前記パルス列発生回路に、ノ（ルスのオン時間
   の一部を補正除去するための補正回路を追設した特許請
   求の範囲第１項記載の電源装置。