JPS6031624A - スイッチング電源 - Google Patents

スイッチング電源

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JPS6031624A
JPS6031624A JP14148783A JP14148783A JPS6031624A JP S6031624 A JPS6031624 A JP S6031624A JP 14148783 A JP14148783 A JP 14148783A JP 14148783 A JP14148783 A JP 14148783A JP S6031624 A JPS6031624 A JP S6031624A
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JP
Japan
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voltage
current
saturable reactor
power supply
circuit
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Shigeru Takeda
茂 武田
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10Regulating voltage or current
    • G05F1/12Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac
    • G05F1/32Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using magnetic devices having a controllable degree of saturation as final control devices
    • G05F1/34Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using magnetic devices having a controllable degree of saturation as final control devices combined with discharge tubes or semiconductor devices
    • G05F1/38Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using magnetic devices having a controllable degree of saturation as final control devices combined with discharge tubes or semiconductor devices semiconductor devices only

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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】 本発明は、スイッチング電源の定電圧方式の一つとして
の可飽和リアクトルを用いた磁気増幅器方式スイッチン
グ電源の特性改良に関するものである。
本発明がかかわるこの種の磁気増幅器方式スイッチング
電源の回路の一例を第1図に示す。
図において、1は主スイツチング素子、2は主トランス
、3.4は主トランス2の一次巻線および二次巻線であ
る。3aはリセット巻線と呼ばれるものである。5は可
飽和リアクトル、6,7はダイオード、8はチョークコ
イル、9は出力コンデンサー、10は負荷である。11
は出力電圧の検出点、12は定電圧制御回路、13は制
御電流12を一方向に流すダイオードである。R,R−
は抵抗素子、C,C=はコンデンサーであり、ダイオー
ド6.7のサージ電圧電流吸収回路を構成している。
次にこの回路の動作を説明する。
直流電圧が印加された一次巻線3に接続されたスイッチ
ング素子のoNLoFr:により主トランス2の二次巻
線4にパルス状の電圧が誘起される。
この電圧は可飽和リアクトル5を通って、整流回路6.
7.8.9を通り、負荷1oに直流電圧となって現われ
る。この時、正パルス電流11によって可飽和リアクト
ル5は第2図の飽和点Aまで達し、 i、が零になった
特にBr点に戻る。負パルス電流12は、制御回路12
によって出力直流電圧の設定値と実際の直流電圧EOと
の差にほぼ比例して変化する。す六わち、パルス電流 
12は制御電流であり、この値が大きくなればリセット
される可飽和リアクトルの動作点は3r点→C点→D点
へと次第に移ってゆく。このように制御電流12により
、11が流れる順方向時に生ずる可飽和リアクトルによ
る電圧降下を変化させ、出力直流電圧を一定にするのが
磁気増幅器方式のSW電源の原理である。
本方式の設計上の重要な課題は、二次巻線の電圧が+→
−に逆転した瞬間に、制御電流 12に加粋されて、サ
ージ電流13がサージ電圧電流吸収回路(スナバ回路)
を経由して可飽和リアクトル5に流れこむことである。
この時の状況を実際の可飽和リアクトルのB−8曲線、
第3図を用いて詳細に説明する。
すなわち、正方向にパルス電流 i、が流れる噛合は、
可飽和リアクトルは i、に比例した磁界h1に相当す
るa点に達するが、 11が零になった時にBr点にも
どる。2次巻線4の電圧が反転して負パルス電圧が現わ
れた時は、最初にスナバ回路C−Rを経由してサージ電
流i3が流れ、 13に比例した磁界h3に相当するb
点に移動する。さらに、コントロール回路12から供給
される制御電流 12に相当した磁界h2が加わり、h
a+hzの磁界に相当する0点に達する。次に再び二次
巻線の電圧が正方向になった時にはc−+dのループで
a点に達する。この時、ΔB1+ΔB2 +83の磁束
変化に相当する電圧降下が可飽和リアクトル5で発生す
る。
ここで問題になることは、サージ電流 i3の大きさが
負荷電流1o1すなわち正パルス電流 11が大き、く
なると大ぎくなるという傾向をもつことである。
一方、磁気増幅器方式のスイッチング電源では、原理的
にIOが大きくなると、定電圧制御のため制御電流 1
2が小さくなるというように設計されているため、逆の
傾向で大きくなるi3の存在は設計上]Φめて困テ■な
問題となって規われる。
実際には次のような不具合点である。
(1)第4図に示すように、スナバ回路に流れこむ電流
を変化させるためコンデンサー〇の容耐を大さくしてい
た場合には、サージ電流 i3だけでも可飽和リアクト
ルはリセットされるための負荷電流IOが大きくなるに
つれてこれによる電圧降下が大となり、全体としてスイ
ッチング電源の定電圧制御範囲を広くとることはできな
い。
(2)第4図の結果によると、定電圧制御範囲を広くと
るためには、コンデンサー〇を小さくしてゆくことにな
るが、この時には第5図に示すように、第6図で定義さ
れるスパイクノイズ電圧e、Jが@速に増大してゆく。
ここで、eNは出力直流電圧に重畳されるスイッチング
によるスパイクノイズ電圧である。
以上、2つの問題点が存在するが、これらを同11?r
に解決する方法を見出すことは極めて困難である。この
ため、従来技術ではある程度妥協して、コンデンサーC
やRの値を決定しているのが実状である。
また、 13の存在は単に上記現象だけにとどまらず、
可飽和リアクt・ルコア自身に対しても、次のような重
要な問題を提起する。
(1)ΔB3は本来制御には不必要な磁束変化である。
このため可飽和リック1−ルに不必要な好ましくない瑞
i上昇を引きおこす。
(2)また、特に低損失の可飽和リアクトルコアを用い
た場合には、サージ電流i3だけでかなりの程度リセッ
トされ、場合によっては制御不能どなり使用に耐えない
こともある。
本発明の目的は従来技術の不足部分を補うべく、可飽和
リアクトルおよび整流ダイオードに付加されるサージ電
圧電流吸収回路の接続方法に検討を加え、制御範囲の広
いかつ低雑音の磁気増幅器方式スイッチング電源を提供
することである。
上記目的を達するために、本発明の磁気増幅器スイッチ
ング電源は、トランスの一次巻線に直列に接続され、周
期的に断続するスイッチング素子、前記トランスの出力
の二次巻線に直列に接続されるされる可飽和リアクトル
、さらに前記可飽和リアク[・ルに直JIJに接続され
る整流回路、さらに制御回路にJ:り前記可飽和リアク
トルに流れる電流を制御することにより前記整流回路の
出力画流電fFを一定にする磁気増幅器方式電源におい
て、前記可飽和リアクトルとこれに直列に接続される前
記整流回路のうちの少なくとも1個のダイオードを1つ
の2@子部品と見なし、この両端にサージ電圧電流吸収
回路を設けたことを特徴としている。
以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明する。
第7図が本発明の基本となる回路図である。すなわち、
サージ電流電圧吸収回路R7,、cAが従来技術のにう
にダイオード6のみの両端ではなく可飽和リアクトル5
とダイオード6の直列回路の両端に接続されているのが
特徴である。このようにすると、サージ電流Bは、CA
、RAのみを経由して二次巻線・1に戻るので、可飽和
リアクトル5を経由することはない。この動作を第8図
の可飽和リック1−ルの動作曲線上で詳細に説明する。
二次巻線から負荷に正パルス電流 11が流れた場合に
は可飽和リアクトル5はa点に達する。次に二次巻線の
電圧が反転してダイオード6に急峻な電圧が印加された
場合でも、サージ電流i3/はRA、CAを経由して流
れるので考慮に入れる必要がなく、制御電流 12に相
当した磁界h2のみを考えればよいことになる。この時
、可飽和リアクトルは動作曲線上C′にリセットされる
。再び二次巻線の電圧が反転して正パルス電流 11が
流れると、C′→d′のループを経由し、て可飽和゛リ
アクトル5はa点に達するが、この時の動作磁束密度は
△B。
十へB2である。従来技術による不必要な磁束変化ΔB
3の効果を完全に除去することができた。
第9図は本発明の回路方式を用いたスイッチング電源の
出力特性である。図から明らかなごとく、スパイク雑音
低減の目的でサージ電圧電流吸収回路の効果を充分に効
かせ4ためにコンデンサー〇の値を大きくしても定電圧
制御範囲はほとんど変化せず充分な広さを得ることがで
きた。同時に、スパイク雑音電圧elJも充分に低減さ
れることがて′ さ lこ 。
また、これまでの技術では使用に耐えないと判定されて
いた低損失コアも使用することが可能となり、主1〜ラ
ンス2の二次巻線4の巻数の最適選択とあいまって約6
0deOの温度上昇を40degまで大幅に低減するこ
とができた。これらの実施例の結果から明らかなように
本発明の回路方式の効果の著しいことが明らかであろう
本発明では、サージ電圧電流吸収回路としてC−Rの直
列回路を用いたが何もこれに限定するのではなく、第1
0図(a )のようにサージ電圧電流を吸収づ−るため
の電流13′を流す任意の回路2、であればどのような
ものでも本発明の効果は変わらない。
また、接続方法として、第10図(b)のようにサージ
電圧電流吸収回路をZ+i、Z+bと多分割してれらの
接続点を回路の他の部分にあるインピーダンス72ある
いは73を介して接続しても、和リアクトル5を避けて
、主に71α、Z+bを経由して流れる場合には本発明
の効果は全く同じである。
以上実施例を用いて詳細に説明したように、本発明の回
路方式を用いれば、制御範囲の広いかつ低雑音の磁気増
幅器方式スイッチング電源を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来技術の回路図、第2図、第3図は可飽和リ
アクトルの動作曲線図、第4図、第5図は従来技術によ
るスイッチング電源の出力特性図、第6図はスパイク雑
音波形図、第7図は本発明の基本回路図、第8図は本発
明の技術による可飽和リアクトルの動作曲線図、第9図
は本発明の効果を示すスイッチング電源の出力特性図、
第10図は本発明の他の実施例を示す図である。 図面の浄書(内′δに変更なし) 第 1 図 第4図 第 γ 図 第 q 図 O 悴10 面 手続補正書 小(!1の表示 昭和58年 特許願 第141487号発明の名称 磁
気増幅器方式スイッチング電源補正をする者 事(’Iどの関係 特許出願人 住所 東京都千代田区丸〕内二丁目1番2号名称 (5
0B)日立金属株式会社 明ill書の[゛弁明の詳細な説明」の欄。 補正の内容 別紙の通り。 下記の通り訂正する。 記 (1)明細書第6頁第19行の[磁気増幅器の後に「方
式Jを挿入する。 く2)同書第7頁第7行の「磁気増幅器方式Jの後に「
スイッチング」を挿入する。 以上 手続補正書動幻 。94.5 Q、12,112□ 特許庁長官殿 Q I’ll (J’) ¥“ +4゛ 磁気増1幅器
方式スイッチング電源補11:をする者 補正命令の日付 +M(和58年11月29日(発送日
)補1ピの文・1象 手続補正書 lll?1159年8月3′1日 特許庁長官殿 発明の名称 磁気増幅器方式スイッチング電源補正をす
る者 事件との関係 特W[出願人 住所 東京都千代Fi1区丸)内二丁目1番2号名称 
(50B)日立金属株式会社 代表者 河 野 典 夫 代理人 居所 東京都千代田区丸の内二丁目1番2月補正の内容 1.明細書の「特許請求の範囲」の記載を次の通り訂正
する。 r +−ランスの一次巻線に直列に接続され、周期的に
断続覆るスイッチング素子、前記トランスの出力の二次
巻線に直列に接続される可飽和リアクトル、さらに前記
可飽和リアクトルに直列に接続される整流回路、さらに
制御回路により前記可飽和リアクトルに流れる電流を制
御することにより前記整流回路の出力直流電圧を一定に
する磁気増幅器方式スイッチング電源において、前記可
飽和リアクトルとこれに直列に接続される前記整流回路
のうちの少なくとも1個のダイオードから構成される2
端子部品の両端にサージ電圧電流吸収回路を設けたこと
を特徴とする磁気増幅器方式スイッチング電源。ユ 2、明細書の「発明の詳細な説明」の欄の記載を下記の
通り訂正する。 記 (1)明細書第2頁第19〜20行の「整流回路6.7
.8.9を通り」をr6.7.8゜9で構成される整流
回路を通り」に訂正する。 (2)同書第3頁第17行の「(スナバ回路)」を「(
スナバ回路)R,CJに訂正する。 (3)同書第4頁第12行の「B3」を「ΔB3Jに訂
正する。 (4)同書第5頁第5〜11行を次の通り訂正する。 [スナバ回路の効果を大にするため、コンデンサーCの
容量を大きくしていった場合には、サージ電流 13は
大となる。又、負荷電流IOが大きくなるにつれて 1
3も大きくなるので、これによって可飽和リアクトルは
リセットされる。 第4図に示すよ°うに、Cが大きく負荷が重い場合は、
スイッチング電源の定電圧制御範囲を広くとることがで
きない。」 (5)同書第7頁第8行の「これに直列に接続される」
を削除する。 (6)同書同頁第9行の「少なくともJの前に「ダイオ
ードであって前記可飽和リアクトルに直列に接続される
」を挿入する。 (7)同書同頁同行の1ダイオード」を「ダイオードと
」に訂正する。 以」二

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. トランスの一次巻線に直列に接続され、周期的に断続す
    るスイッチング素子、前記トランスの出力の二次巻線に
    直列に接続される可飽和リアクhル、さらに前記可飽和
    リアクトルに直列に接続される整流回路、さらに制御回
    路により前記可飽和リアクトルに流れる電流を制御する
    ことにより前記整流回路の出力直流電圧を一定にする磁
    気増幅器方式スイッチング電源において、前記可飽和リ
    アク]〜ルとこれに直列に接続される前記整流回路のう
    ちの少なくとも1個のダイオードを1つの2端子部品と
    見なし、この両端にサージ電圧電流吸収回路を設けたこ
    とを特徴とする磁気増幅器方式スイッチング電源。
JP14148783A 1983-08-02 1983-08-02 スイッチング電源 Granted JPS6031624A (ja)

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JP14148783A JPS6031624A (ja) 1983-08-02 1983-08-02 スイッチング電源

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JPS6031624A true JPS6031624A (ja) 1985-02-18
JPH039706B2 JPH039706B2 (ja) 1991-02-12

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61280769A (ja) * 1985-06-05 1986-12-11 Toshiba Corp ノイズ吸収回路
US7187531B1 (en) * 2003-03-20 2007-03-06 Tyco Electronics Power Systems, Inc. Transient suppressor and power converter employing the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS61280769A (ja) * 1985-06-05 1986-12-11 Toshiba Corp ノイズ吸収回路
US7187531B1 (en) * 2003-03-20 2007-03-06 Tyco Electronics Power Systems, Inc. Transient suppressor and power converter employing the same

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