JPS6130963A - オフラインスイツチングモ−ド電源 - Google Patents

オフラインスイツチングモ−ド電源

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JPS6130963A
JPS6130963A JP7944085A JP7944085A JPS6130963A JP S6130963 A JPS6130963 A JP S6130963A JP 7944085 A JP7944085 A JP 7944085A JP 7944085 A JP7944085 A JP 7944085A JP S6130963 A JPS6130963 A JP S6130963A
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output
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power supply
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レナード・ジヨン・サツトン
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • 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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    • 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
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    • 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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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】 [発明の技術分野] この発明は、1次側の整流された未調整の高い電圧を多
数の調整されたd、c、2次電圧および標準電話凍のリ
ング用に適した低周波^電圧出力に変換するオフ・パワ
ー・ライン・スイッチングモード電源に関するものであ
る。
[発明の技術的範囲〕 代表的な従来のオフ・パワー・ライン電源は、電源によ
り与えられた複数のd、c、出力電圧の一つの高度に調
整された出力から導出される2次出力を供給される大型
のチョークを備えている。
しかしながら、そのような設計の装置は電源のスイッチ
ングトランジスタが電位的に破壊される過度の高い1次
ピーク電流を生じるために高度に調整された出力の大き
な負荷の変動を許容しない。
従来のある種のオフ・パワー・ライン電源は、1次巻線
にセンター・タップを持つ変成器を有するバイポーラト
ランジスタのブシュプル装置を使用することによってこ
の問題を解決しようとした。
しかしながら、もしもトランジスタの導通時に不平衡が
発生すると、d、c、電流が変成器の1次巻線を流れて
コアの飽和を妨害し、装置を破壊するおそれがある。そ
のような不平衡は装置ごとのバイポーラトランジスタの
蓄積時間の違いによって生じるものである。
別の従来のオフ・パワー・ライン電源では可飽和リアク
タを有するハーフ・ブリッジ型インバータと組合わせて
使用するものである。しかしながら、もしも可飽和リア
クタの対称動作が行われないならば変成器コアの飽和お
よびトランジスタの破壊が生じる。対称にするような制
御はd、c。
損失および回路の複雑性のため費用のかかるものである
[発明の概要] 簡単に言えば、この発明は、高いd、c、損失または高
い飽和電流による費用の増加の必要なく良好な信頼性、
安定性および性能を与えるオフ・パワー・ライン・スイ
ッチングモードIIに関するものである。この発明は、
小形のコアの使用を可゛能にするような高いスイッチン
グ周波数で切替えられるパワースイッチング電界効果ト
ランジスタを使用することによってd、c、損失を最少
にするものである。この発明はまた1次電流による破壊
を生じることなく高度に調整された電源の電圧出力の大
きな負荷変動を可能にする。出力変成器のキャパシチブ
結合は不平衡状態において生じる可能性のあるコアの飽
和の問題を変成器から除去する。
この発明の回路は、ハーフ・ブリッジの形態で接続され
た2個の高電圧電界効果トランジスタによって構成され
ている。電界効果トランジスタは変成器を介して多数の
出力回路を給電する。パルス幅変調器は変成器結合され
た駆動回路を介して電界効果トランジスタのスイッチン
グ時間を制御する。電流および電圧フィードバックルー
プおよび検知装置を使用することによって信頼性、安定
性および高性能が得られる。
[発明の実施例] 第1図を参照すると、入力整流およびフィルタ装W11
は使用者によって選択される110または220VAC
の入力電圧を受ける。
110ボルトモードでは、入力装置1の入力整流器およ
びキャパシタフィルタはダブラ回路(倍電圧整流回路)
として動作し、公称±150ボルトのdcババス圧を発
生する。小形の電力変成器および調整器を備えた補助電
源2はパルス幅変調器制御および駆動装置3の電源とし
て公称+18ボルトのdc雷電圧出力する。
装置3のパルス幅変調器(PWM)は例えばS G 3
526制御ICを使用して、出力変成器4に対する直接
変成器駆動を行なう。駆動制御は+5ボルト出カライン
51の電圧を検知し、エネルギが出力変成器4に利用で
きる時間を調整することにより行われる(すなわち、入
力ライン電圧の増加または負荷の減少によりパルス幅を
減少し、入力ライン電圧の低下または負荷の増加により
はパルス幅を増大する)。
さらに、この装置は故障状態で@置および負荷回路を保
護するために閉塞される。各出力電圧回路は過電圧保護
回路o、v、p、を備え、それは個々の出力電圧回路の
出力電圧予め定められたレベルを越えたときパルス幅を
ゼロに減少させる。
電力スイッチング装置5中の電流検知変成器はそれを通
って流れる電流を検出し、破壊電流レベルに到達すると
PWM(パルス幅変調)ICを同様に閉塞する。
電力スイッチング装置5の電力スイッチングトランジス
タはハーフ・ブリッジの形態で接続され、2個の高電圧
電界効果トランジスタ(FET)を備えている。これら
はパルス幅変51装置3から少僅の駆動電流を要求する
だけであり、バイポーラ装置のような1!雑なターン・
オフ回路を必要としない。出力変成器4は電力スイッチ
ング装置15に容量的に結合され、したがって不平衡状
態で生じる可能性のあるコアの飽和の問題が変成器でほ
とんど生じないようにしている。高いスイッチング周波
数(例えば100KH2)を使用することによって、非
常に小形のコア(例えばTDK32/30)を使用する
ことが可能になる。これはラインをオフにするこれと比
較される線形調整器に比較して非常に高いスルーブツト
を可能にする。
+5ボルト出力回路6は順方向電圧降下損失を最少にす
るためにショツツキ整流器を使用する。
出力電圧のサンプルは前述のようにパルス幅変調装@3
にフィードバックされる。
+5ボルト出力が+5ボルト出力回路6の出力であるよ
うに一50ボルト出力はエネルギを蓄積しフィルタする
インダクタおよびキャパシタを有する−50ボルト出力
回路7によって全波整流される。フィードバックにより
直接制御されてはいないけれど、−50ボルト出力回路
7の一50ボルト出力の調整がシステムのいくつかの用
途に対して行われる。
±12ボルト出力回路8および−5ボルト出力回路9は
標準の3ビン調整器〈例えばナショナルLM317 /
′337 )を介して+12ボルト、−12ボルトおよ
び一5ボルトの調整された出力電圧を出力する。
リング電圧供給回路10は低い電力レベルで+50ボル
トおよび一150ボルトを発生する。
高電圧トランジスタが例えばS G 3524制御11
Gを使用して22Hzでこれらの各発生された電圧と直
列に接続され切替えられる。これはシステムの電話機に
対して公称90ポルl−RM Sのリング電圧電源を与
える。
過電流状態は各電源電圧において抵抗の両端で検出され
故障状態で出力を阻止する。
さらに電源を収容する容器の前面にサービスのためにテ
ストポイントとLED (発光ダイオード)指示器が設
けられている。使用される入力電力コードを介して容器
構体を通って供給される電力を装置に与えるために照明
された遮断スイッチが設けられてもよい。
第2図はこの発明の別の実施例をブロック図で示してい
る。第3,4および5図はこの実施例の詳細な回路図で
ある。第3図に示された回路ではPWM装置52のVr
ef出力の高度に安定な電圧はR3,R4によって分圧
されてエラー増幅器の非反転入力に電圧基準を与える。
−50ボルト出力のサンプルは取り出され、RC回路網
R1、CI 。
R2によって適当にろ波される。ろ波されたサンプルは
C2を介してAC結合されPWM装置のエラー増幅器△
の非反転入力に加算される。+5ボルト出力はサンプル
され、ろ波され、RC回路網R5、VR6、R7、Rh
o、およびC3によって調整され、エラー増幅器Aの反
転入力に供給される。エラー増幅器Aの両人力に対する
全体の特性はRC回路網R8、R9、およびC4によっ
て制御される。
インダクタL1およびL2はそれぞれ+5ボルトおよび
−50ボルト出力回路に対゛するエネルギの蓄積を行な
う。C5およびC6は+5ボルト出力回路および−50
ボルト出力回路に対する過渡的な負荷変化に対してろ波
作用およびエネルギの蓄積を行なう。
このような構成は大きな負荷の変化に際して電源の動作
を非常に安定なものとし、そのAC調整により一50ボ
ルト出力の雑音特性を優れたものとし、電話PBXシス
テムに対するバッテリー供給電圧の電源として直接使用
することを可能にする。
第4図を参照すると、電カスイツチングトランジスタS
1および$2は100KH2で交互にオンオフを切替え
られる。変成器T1の1次巻線の電流はC11を介して
+Vと−Vの開で流れる。第1図について説明したよう
にトランジスタ$1と82はハーフブリッジ(ブリッジ
の半分)の形態で接続されており、2個の高電圧電界効
果トランジスタで構成されている。$1と82はPWM
I置から非常に僅かの駆動電流を必要とするだけであり
、それらは複雑なターンオフ回路を必要としない。C1
1は不平衡状態で起りうるコアの飽和の問題がほとんど
生じないようにする。100KI−12のスイッチング
速度は非常に小さいコアの使用を可能にし、したがって
ラインをオフにする比較すべき線形調整器に比較して非
常に高い電力スループットを可能にする。
1次電流は電流検知変成器T2の1次巻線の2個の半部
を一時に一方だけ流れ、変成器T2の2次巻線はそれに
比例した電流を受ける。後者はC12およびVRlによ
り変調回路の閉塞に要求される特性と一致した形状およ
びレベルの電圧に変換される。
ざらに、故障状態で生じる可能性のあるトランジスタS
1と82を通って同時に直接流れる電流もまた検出され
前記したのと同じ保護手段が設けられる。C7と08は
整流された入力電力のためのエネルギの蓄積を行なう。
C7とC8はまたそれぞれトランジスタS1のドレイン
およびトランジスタS2のソースの高周波デカップリン
グを行なう。R31とR32はトランジスタS1および
S2の発振を阻止する。C31と032はそれぞれR3
1とR32の高周波バイパスを行なうことによってトラ
ンジスタS1およびS2の高速ターンオンを行なわせる
。[)31とD32はそれぞれSlと82のゲートキャ
パシタンスを急速に放電させることによって81および
S2の高速ターンオフを行なわせる。
もしも+5ボルト出力における負荷が変化するならば、
+5ボルトd、c、レベルはこの負荷の変化に直接比例
して変化する傾向がある。この変化はエラー増幅器Aに
供給される前にRC回路網R5、VR6、R7、RIO
,およびC3によってサンプリングされ、条件付けられ
る。この電圧はそれから増幅され、駆動出力デューテイ
ー勺イクルを変調するのに使用される。利用できる出力
エネルギはこの方法によって調整され、したがって+5
ボルト出力における負荷のエネルギ要求に無関係に一定
の出力電圧を提供する。
もしも−50ボルト出力負荷が一定であるとすると、+
5ボルト出力が前述の調整を受けたとき−50ボルト回
路もまたデユーティ−サイクルに変化を受けることにな
る。−50ボルト回路の出力チョークはこのデユーティ
−サイクルの変化を平均化し、その平均電圧出力レベル
は許容範囲内で変化する。しかしながら、これらの転移
期間中のチョーク回路の限定された設定時間によって電
流のピークが生じ、それは1次回路に影響してトランジ
スタS1およびS2を通って電位的に危険なレベルのピ
ーク電流を発生ずる。
このような高い1次ピーク電流に対する保護の1形態で
は、第4図の電流検出回路が使用される。
しかしながら、−50ボルトフイ一ドバツク回路はまた
その出力のAC調整を行なうのに加えてこの保護におい
ても補助的な作用を行なう。−50ボルト出力が過渡電
圧の変動を感知するとこのサンプルはる渡されエラー増
幅器の非反転入力にAC結合される。この結合はトラン
ジスタS1およびS2を通って流れる1次電流がこれら
の負荷変動状態で確実に過度のピークが生じないように
PWM装置にこれらの過渡的なサージを補償させる。
過度の高い1次ピーク電流に対する保護に加えて、−5
0ボルトフイ一ドバツク回路はまたスイッチングおよび
特に電力ラインリップル(120Hz )により生じる
雑音がPWM装置に供給され、したがって調整されるこ
とを確実にする。
この作用は過度に余分の出力フィルタ回路を必要とする
ことなくPBX中の通話電圧電源としてそれを使用する
ことを可能にする充分に電子的に静かな一50ボルト出
力を与える。
次に第5図を参照すると、20Hzのリング発生器が変
成器T1の2次巻線に結合されている。
変成器巻線のセクション1および2は高電圧を出力して
前述のようにd、c、ill整電源電圧を発生する。こ
れらの電圧はダイオードD1およびD2により整流され
てキャパシタC21,f3よびC22を充IIIるd、
c、電位を生成する。これらの電圧は次いでトランジス
タQ3およびQ4によって交互に切替えられて出力キャ
パシタC23を充iする。
これは公称20Hzで+50ボルトし一150ボルトの
間で変化する公称d、c、レベルー50ボルトの023
の両端の電圧を生じる。
R13とR14出力電圧のフィルタおよび電流制限手段
を与える。R15とトランジスタQ1およびR16とト
ランジスタQ2は電流を検出し、出力過負荷状態におい
て駆動発振器U3の遮断を行なう。
この発明の特定の実施例のみが図示され、説明されたが
、当業者には種々の変形が可能であることは明白であろ
う。それ故そのような変形、変更も全て特許請求の範囲
に記載された発明の技術的範囲に含まれるべきものであ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の1実施例のブロック図を示し、第2
図はこの発明の他の実施例のブロック図を示1゜第3図
は第2図の装置のパルス幅変調制御部分の回路図であり
、第4図は第2図の装置の電流検知および駆動回路部分
の回路図であり、第5図は第2図の装置のリング信号発
生器部分の回路図である。 1・・・入力整流およよびフィルタ装置、2・・・補助
電源、3・・・P W M II IIIおよび駆動装
置、4・・・出力変成器、5・・・電力スイッチング装
置、o、v、p、・・・過電圧保護回路。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 特許庁長官  宇 賀 道 部  殿 1.事件の表示 特願昭60−079440号 2、発明の名称 オフラインスイッチングモード電源 3、補正をする者 事件との関係 特許出馳人 インターナショナル・スタンタート・エレクトリック・
コーIレイジョン4、代理人

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)直流電圧電源を具備している電源システム中にお
    いて使用される直流−直流コンバータにおいて、 前記電圧電源に接続され、周期的1次パルスを発生する
    ように動作する駆動制御手段と、 前記駆動制御手段に接続され、複数の周期的に発生する
    出力パルスを発生するために前記1次パルスに応答して
    動作される複数の出力回路に結合されている変成器手段
    とを具備していることを特徴とするコンバータ。
  2. (2)前記複数の出力回路の一つと前記駆動制御手段と
    の間に接続された電圧フィードバック制御手段を備え、
    この電圧フィードバック制御手段は前記一つの出力回路
    の電圧出力に応じて動作してパルス幅の調整された信号
    を発生し、前記駆動制御手段は前記調整された信号に応
    じて動作して前記1次パルスの幅を調整する特許請求の
    範囲第1項記載のコンバータ。
  3. (3)前記駆動制御手段は、第1および第2のスイッチ
    ングパルス列を交互に発生するパルス幅変調器と、前記
    パルス幅変調器に接続されて前記第1および第2のスイ
    ッチングパルス列を増幅する駆動回路と、ハーフ・ブリ
    ッジの形態で接続され前記1次パルスを発生するように
    前記第1および第2の増幅されたパルス列に応じて動作
    する1対のスイッチング電界効果トランジスタとを具備
    している特許請求の範囲第1項記載のコンバータ。
  4. (4)前記直流電圧電源は、交流電源と前記システムと
    の間の接続を行なう接続手段と、この接続手段に結合さ
    れて前記交流電源の整流およびろ波作用を行なう入力整
    流およびフィルタ手段とを具備している特許請求の範囲
    第1項記載のコンバータ。
  5. (5)前記駆動制御手段と前記変成器手段との間に接続
    され、前記駆動制御手段から前記変成器手段へ前記周期
    的1次パルスを容量的に結合するキャパシチブ結合手段
    を具備している特許請求の範囲第1項記載のコンバータ
  6. (6)前記複数の出力回路の第1のものと前記駆動制御
    手段との間に直流結合された第1の電圧フィードバック
    制御手段と、前記複数の出力回路の第2のものと前記駆
    動制御手段との間に交流結合された第2の電圧フィード
    バック制御手段とを備え、前記第1の電圧フィードバッ
    ク制御手段は前記第1の出力回路の電圧出力に応じて動
    作して第1のパルス幅の調整された信号を発生し、前記
    第2の電圧フィードバック制御手段は前記第2の出力回
    路の電圧出力に応じて動作して第2のパルス幅の調整さ
    れた信号を発生し、前記駆動制御手段は前記第1および
    第2の調整信号に応じて動作して前記1次パルスの幅を
    調整する特許請求の範囲第1項記載のコンバータ。
  7. (7)前記複数の出力回路の一つは電話のリングを行な
    うための低周波数、高電圧の信号電源を具備している特
    許請求の範囲第1項記載のコンバータ。
  8. (8)前記変成器手段に結合されてこの変成器手段の1
    次側を通って流れる電流のレベルに応じて前記駆動制御
    手段に対して過電流の指示を発生する電流検知手段を具
    備している特許請求の範囲第1項記載のコンバータ。
JP7944085A 1984-04-16 1985-04-16 オフラインスイツチングモ−ド電源 Pending JPS6130963A (ja)

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US06/600,701 US4586119A (en) 1984-04-16 1984-04-16 Off-line switching mode power supply
US600701 1984-04-16

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JPS6130963A true JPS6130963A (ja) 1986-02-13

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ID=24404724

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JP (1) JPS6130963A (ja)
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