JPS60183965A - 電源装置 - Google Patents

電源装置

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JPS60183965A
JPS60183965A JP3725584A JP3725584A JPS60183965A JP S60183965 A JPS60183965 A JP S60183965A JP 3725584 A JP3725584 A JP 3725584A JP 3725584 A JP3725584 A JP 3725584A JP S60183965 A JPS60183965 A JP S60183965A
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JP
Japan
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voltage
transistor
circuit
collector
capacitor
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Pending
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JP3725584A
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English (en)
Inventor
Shiro Nakagawa
士郎 中川
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TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
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Publication date
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Publication of JPS60183965A publication Critical patent/JPS60183965A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

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】 (技術分野) 本発明は電源装置に関し、より詳細にはスイッチング電
源に関する。
(背景技術) 商用交流電源をより高3.旬波に変換し、高周波トラン
ス及びその二次巻線の出力を整流してRj望の直流電圧
を得るいわゆるスイッチングミ源は、小形であること、
効率が良いこと及び軽量であることなど多くの利点があ
るため、広く用いられるようになってきた。
第1図は、従来のスイ・ンチング電源の回路図であり、
これは一般に方形波スイッチング電源と呼ばれている。
同図において、1−1′は入力端子で、商用交流電圧を
整流して直流電圧を形成する商用化電源(図示しない)
が接続される。T1は高周波トランスで、−次側の巻線
W、、W2及び二次側の巻線W3を有し、それぞれの極
性は図示の如く設定されている。巻線W1には、発生す
る高圧のスパイク電圧を吸収するためのコンデンサC3
と抵抗R2が直列に接続されている。巻線W2の一端は
、トランジスタTrのスイッチング周期を決定する抵抗
R5とコデンサC4からなる時定数回路を介して、トラ
ンジスタTrのベースに接続され、他端はトランジスタ
Trのエミッタに接続されている。二次側巻Vj W 
3は、タイオードD2を介して負荷抵抗R6に接続され
ている。RAとR4はバイアス抵抗、C1と05は平滑
用コンデンサであり、図示の如く接続されている。
この回路の動作はブロッキング発振に従う。すなわち、
入力端子l−1′に印加された直流電圧は抵抗R3とコ
ンデンサC4の時定数で決まる周期で方形波電圧に変換
される。方形波を用いる理由は、トランジスタTrのコ
レクタ損失を最も少なくするためである。つまり、この
条件はトランジスタTr を0級で動作させ、コレクタ
電流が流れている間はコレクタ電圧かトランジスタTr
のコレクタ飽和′IE圧となる場合であり、方形波はこ
の条件を簡単に満足するからである。
しかしながら、このようなスイッチング°小;fi;j
は、直流電圧を高周波に変換する際、上述の如く高周波
として方形波を用いているため、スパイク状の極めて大
きな雑音が発生するという問題点がある。
第2図はこの回路における実測された動作波形図であり
、同図(a)はトランジスタTrのコレクタにおける電
圧波形、(b)は抵抗″R1とコンデンサC1の接続点
における電圧波形、(C)はダイオ−l’ D 、のカ
ソードにおける電圧波形をそれぞれ示している。同図か
ら明らかなように、トランジスタTrのコレクタにおけ
る方形波電圧にはスパイク電圧S1か発生しており、こ
れに対応して二次側にも同様のスパイク電圧S2が発生
している。
これらのスパイク電圧は、以下の条件下における実測イ
111として、S 、 = 100mVp−p、s2=
 15m V、。
であった。ここで、実験における各個は次のとおりであ
る。R+ = 0.39Ω、R2= R3=330Ω。
R3= 470にΩ、R4= 500Ω、R6= 10
Ω、C1=200 ルF、C2= C6= 4700 
PF、 C3=2200 pF 、 C4= 0.04
フルF 、 Cs = 22001LF 。
タイオードD1はCP−10,02はER−081−0
04,トランジスタTrは2SC2335,入力は68
v。
50mA、出力は4.8V、 480mAであり、効率
η=65%であった。
このようなスパイク電圧は大きな雑音となり、精密′屯
源としては勿論、一般のオーディオ機器等には不向きで
あるばかりでなく、多様化されるに従い周辺の機器への
雑音の影響が無視できなくなっている。
ここで、第1図に示す回路において、高周波トランスT
1の巻線W、に共振用コンデンサを付加し、この共振を
用いてトランジスタTrの動作が0級でかつ共振波形が
正弦波の電源が構成され、スパイク電圧を抑制すること
が一応考えられる。
しかしながら、この構成は、トランジスタTrかオンで
高周波トランスT1の二次側巻線W3に接わ゛ごされた
整流用ダイオードD2がオンになっているとき、高周波
I・ランスT、の巻線W1は短絡に低いインピータンス
が並列に接続されたものと等価になり1通常この条件で
は巻線W、は共振特性をもっことはできないので、実現
は極めて困難である。
このように、スイッチング電源のスパイク性雑音は変換
された高周波が方形波であることから発生し、極めて広
い周波数スペクトラムをもち、雑音としては最も避ける
べきものである。
また、スイッチング電源の雑音としては、スパイク性の
雑音以外に、トランスT、の二次側に現われる高周波パ
ルスを整流及び平滑した後に残留する高周波リップル、
及び商用電源直流化時に残留する低周波リンプル(両波
整流の場合、低周波リンプルは100Hz)がある。
しかしながら、高周波トランスT1のm−次側に設けら
れているコンデンサは、220011.F程度の大容量
アルミ電界コンデンサであり、高周波に対してはインピ
ーダンスが高いので高周波リップルに対しては効果が少
なく、また低周波リップルを効果的に抑制するためには
更に大容量のコンデンサを用いなければならず、コスト
高になるという問題点を有する。
(発明の]」的) 本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたも
ので、スパイク性雑音、高周波リップル及び低周波リッ
プルを効率よく抑制した電源装置を提供することを1」
的とする。
以下、本発明を実施例に基づき図面を参照して詳細に説
明する。
(発明の構成及び作用) 第3図は本発明の一実施例を示す回路図である。同図に
おいてT2は高周波トランスで、巻線W1とW、を有す
る一次側と巻線W3を有する二次側で構成されている。
巻線WlとW3の極性は図示の如く設定されている。こ
れは、−次側はタイオートD2による半波整流であり、
この場合、高周波トランスの一次側と二次側の極性を図
示の如く設定することにより、スイッチング用トランジ
スタTr とダイオードD2が共にオフである期間を設
けるためである。−次側の巻線W1には共振用のコンデ
ンサC7が接続されている。
従って、トランジスタTr とダイオードD2か共にオ
フである期間内では、高周波トランスの一次側巻!MW
 +は低インピーダンスで短絡されることはなく、巻線
WlとコンデンサC7とで共振回路がJr4される。ト
ランジスタTrのオンとオフの時間はほぼ等しく設定す
ることができるので、このような場合、変換された高周
波は半1E弦波となり、コレクタ電流の流れている期間
はトランジスタTrは飽和しているので、コレクタ損失
は最低となる。半1に弦波は方形波と異なり、その周波
数スペクトラムは極めて狭くかつ高周波レベルも低いた
め、方形波の場合に比べて雑音発生を極めて小さくする
ことができる。
20はオートバイアス回路で、抵抗R14,、コンデン
サCI2、タイオードD5及びツェナーダイオード’ 
D bとが図示の如く接続されて構成されている。オー
トバイアス回路20は、負荷R6が小さくなると共振回
路のQが高くなり、この結果トランジスタTrのコレク
タ電圧が上昇するのを防止する。すなわち、コレクタ電
圧が上昇すると巻線W2の電圧も」−昇する。この電圧
はオートバイアス回路20のコンデンサCI久及びダイ
オードD5を介してトランジスタTrに逆方向のバイア
スを与える。従って、バイアスが深くなり、コレクタ電
流が減少することにより、先のコレクタ電圧の」−昇は
抑制される。
D、は整流素子を構成するタイオートで、高周波トラン
スの二次側巻線W3に現われる半1■(弦波の高周波イ
、:1号を整流する。タイオートD2の両端に直列に接
続された抵抗R10とコンデンサC9は、ダイオードD
2が逆バイアス(オフ)となった瞬間に逆方向に流れる
リカバリ電流によるQ#音を抑制する。高周波トランス
T、の一次側巻線W3には、直列に接続された抵抗R1
1とをコンデンサCIJが接続Sれており、リンキング
を抑制する。30は11・−滑回路で、その詳細な回路
4!J成を第5図に示す。同図において、トランジスタ
Tr1のコレクタは抵抗R1’l及びリンキング防IL
用のコイルLを介してダイオードD2のカソードに接わ
“こされ、一方エミンタは負荷R6に接続されている。
ベースは図示の如く抵抗R16及びコンデンサC8が接
続されている。この結果、ベース電圧(電圧制御信号)
はコレクタに供給される信号のうち交流成分(リップル
分)に対してのみ安定化される。従って、この回路は直
流的な入力変動に対しては追従し、コレクタ・エミッタ
間の電圧をトランジスタTr1のコレクタ飽和電圧(〜
0.4V)に近い値にすることができ、コレクタ・エミ
ッタ間の電力損失を最小としつつ、交流成分である高周
波リップル及び低周波リップルを完全に遮断することが
できる。尚、抵抗R,!、はトランジスタTrlの余分
な電力損失を回避するための抵抗であり、コンデンサc
o及びC,5は平滑コンデンサである。また抵抗Rlb
はコイル又はダイオードであってもよい。更に、10は
商用電源を整流及びiF滑する平滑φ整流回路である。
次に動作を説明する。トランジスタTrがオフのときは
、コンデンサC7と巻線W1 とで形成される共振回路
が共振し、トランジスタTrのコレクタ電圧は半正弦波
となる。このときダイオードD2はオフであり、その7
ノード電圧は半正弦波となる。一方トランジスタTrが
オンのときは、コレクタ電圧は一定であり、ダイオード
D2のアノード屯圧も一定となる。このようにして得ら
れた高1:、1波信号は平滑回路30を通ることにより
り7プル分が除大され、所望の電圧として負荷R6に供
給される。
第4図は第3図に示す回路における実測された動作波形
図であり、同図(a)はトランジスタTrのコレクタに
おける電圧波形、及び同図(b)はコンデンサC1の一
端における電圧波形である。これらの図かられかるよう
に、トランジスタTrのコレクタにおける発振波形はほ
ぼ半正弦波であり、方形波を用いた従来の回路のように
、スパイク電圧はほとんどみられない。また、ACライ
ン側の電圧(第4図(b))のリップル分は大きく抑制
されており、従来例(第2図(b))と比べて極めて小
さい。尚、以下の条件下における実AI ((jとして
、ACライン側のもれ雑音は20mVp−p 以上で、
出力側のもれ雑音(リップル成分とスノくイク電圧の和
に相当)は0−5 a+v、−、であり、効率は70%
であった。ここで、実験における各値は次のとおりであ
る。C、= 20(1’ u−F 、 Go =0.0
47μF 、 C7= 4700 pF 、 Cs =
 470pF 。
C9= +000 PF 、 C+。= CB= 0.
1 jLF、 CCl2=22 F 、 C13= 8
90ルF、cK= 220 gF、C1,;= 100
 μF、R6=15Ω、R,=500Ω、R8=680
Ω、 R,、= 30にΩ、 RII= 470Ω、 
R12= i(+3=4.7Ω、 R,+= 100Ω
、 R,5= 0.138Ω、R,g=75Ω、L= 
3.9 gHで、トランジスタTrは2SG2335で
ある。
以1−1本発明を実施例に基づき説明した。尚、ス・r
ツチング電源自体としては第3図に示されるものに限定
されるものではなく、また平滑回路30としても第5図
に示されるものに限定されるものではない。例えば、平
滑回路30として第6図に示すように、高周波トランス
T2の二次側巻線W3に、この巻線に生ずる電圧よりも
絶対値の大きな電圧を発生する巻線W4を設け、この巻
線をダイオードD7及び抵抗R1□を介してトランジス
タTr1のベースに接続したものな用いることもできる
。この場合は、第5図に示す回路に比べ、不要な電力損
失を抑制することができる。尚、抵抗R17はコイル又
はダイオードであってもよい。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば、スパイク性雑音
、高周波リップル及び低周波リップルを効率よく抑制で
きる電源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のスイッチング形電源の回路図、第2図(
a)ないしくc)はこの回路の実測により得られた動作
波形図、第3図は本発明による電源装置の一実施例の回
路図、第4図(a)及び(b)は本実施例の実測により
得られた動作波形図、第5図は第3図に示す平滑回路の
詳細な回路図、及び第6図は本発明による電源装置の他
の実施例の要部を示す回路図である。 10−−−一整流・平滑回路、 20−−m−オートバイアス回路、 30−−−−モ滑回路、 R1〜R,7−−−−抵抗、 C1〜c、9−−−−コンデンサ、 L−一一一コイル、 D、D、 〜D5.D7−−−ダイオード、D6 −−
−−ツェナーダイオード T、、T2−−−高周波トランス。 W、〜W4−−−一巻線、 Tr 、Trl−−−トランジスタ、 S、、S2−−−スパイク電圧。 特、11出願人 ティーディーケイ株式会社 #¥W出願代理人 ブ1゛理士 山木恵−

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)交流商用電源を整流及び平滑して直流電圧をfU
    る手段と、I・ランスと該トランスの一次側に接続され
    前記直流電圧をスイッチングするスイッチング手段と、
    前記トランスの二次側に整流素子を介して接続された電
    圧安定化素子と、該素子の電圧制御信号を該素子に人力
    する信号の交流電圧成分に対して安定化させる交流電圧
    成分安定化手段とを有することを特徴とする電源装置。
  2. (2)前記スイッチング手段がトランジスタで構成され
    1.;亥トランジスタの非導通時と前記整流素子の非導
    通時とが一致するように前記トランスの一次側と二次側
    の極性が設定され、tMj記トシトランス次側には共振
    回路を形成するためコンデンサが設けられ、前記トラン
    ジスタのベースにはオートバイアス回路が設けられてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1伯に記載の電源
    装置。
JP3725584A 1984-03-01 1984-03-01 電源装置 Pending JPS60183965A (ja)

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