JPS6173574A - スイツチング電源装置 - Google Patents

スイツチング電源装置

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Publication number
JPS6173574A
JPS6173574A JP59194310A JP19431084A JPS6173574A JP S6173574 A JPS6173574 A JP S6173574A JP 59194310 A JP59194310 A JP 59194310A JP 19431084 A JP19431084 A JP 19431084A JP S6173574 A JPS6173574 A JP S6173574A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transformer
output
power supply
secondary winding
switching power
Prior art date
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Pending
Application number
JP59194310A
Other languages
English (en)
Inventor
Tadahiro Eda
江田 忠弘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6173574A publication Critical patent/JPS6173574A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • 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
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0083Converters characterised by their input or output configuration
    • H02M1/009Converters characterised by their input or output configuration having two or more independently controlled outputs

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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】 [発明の技術分野] 本発明はスイッチング電源装置に関し、特に直流出力電
力の平滑化に関する。
[従来の技術] 一般にスイッチング電源装!4こおいては、所定の直流
電力をスイッチングして交流電力に変換し、変換された
交流電力を直流電力に変換し、変換された交流電力を直
流電力出力回路にそれぞれ供給し、直流電力出力回路で
交流電力を直流電力に変換する。直流電力出力回路には
、整流された直流電力を平滑化するため、電気コイルと
コンデンサでなる平滑回路が備えられる。
ところで、多くの装置においては、電源として複数種の
電圧を必要とする。例えば通常の論理回路には安定な5
■の′w!、WXが必要であるし、演算増幅器には±1
2Vのような電源が必要であるし、モータやンレノイド
を駆動する場合には24Vの電源が必要になる。そこで
、この種の装置に電力を供給する電源装置においては、
一般に複数系統の直流出力が得られるものが多い。
このような複数の出力端子を備える電源装置においては
、従来より、各々の系統の直流電力を平滑化するため、
各々の系統に電気コイルを挿入して平滑を行なっている
。しかし、この種の電気コイルは、十分な平滑を行なう
ためには形状を大きくしてインダクタンスを大きくする
必要があるので、それを各々の系統の回路に挿入すると
装置全体が大型化してしまう。また、複数の電気コイル
を・′用いる場合に、各々の電気コイル置忘が互いに接
近した状態で配置されると、お互いが電磁結合されて干
渉し合い、各電気コイルのインダクタンスが期待値より
も低下して十分な平滑機能が得られないことがある。各
々の電気コイル同志の間に十分な距離をとると、装置が
ますます大型化する。
[発明の目的j 本発明は、スイッチング電源装置の平滑用電気コイルの
数を減らすことを第1の目的とし、電源出力を安定化す
ることを第2の目的とする。
[発明の構成コ 上記目的を達成するため、本発明においては。
トランスの二次側に接続される複数の″M流回路の出力
ラインの少なくとも1つを互いに共通に接続して、電源
の出力ラインに共通ラインを形成し、その共通ラインに
、平滑用の電気コイルを接続する。
例えば出力系統を2つにする場合であっても共通ライン
があれば、それに1つの電気コイルを接続するだけで2
つの系統の出力を平滑できる。また、従来よりこの種の
回路にあっては無負荷時あるいは軽負荷時に、電気コイ
ルの影響で、出力電圧が異常に上昇又は下降することが
あったが、複数の出力回路の共通ラインに電気コイルを
接続することで、電気コイルに流れる電流が零になる可
能性が小さくなり、無負荷時の対策が不要になり、従っ
て装置の構成が簡単になる。
ところで、複数の出力を備えるスイッチング電源装置に
おいては、一般に、最も安定な電圧が要求される出力系
からの電圧、電流等をスイッチング制御回路にフィード
バックし、出力電圧が目標値より低下したらそれを上げ
るように、また出力電圧が目標値より高くなったらそれ
を下げるように自動的に制御する。この場合、フィード
バックを行なう系については安定な出力電圧が得られる
が、それ以外の系では、負荷が変動すると出力電圧に大
きな変動が生ずる。
そこで1本発明の好ましい実施例においては、トランス
の二次巻線の一部を複数の系で共用するように構成する
。このようにすれば、直接フィードバックを行なわない
第2の系の負荷が変動した場合、トランスの二次巻線を
流れる電流の変化によって直接フィードバックを行なう
第1の系の出力電圧が変動し、それが制御回路にフィー
ドバックされるので、第2の系も間接的にフィードバッ
クを行なうことになり、第1の系とともに第2の系も電
圧が安定化される。
大産爪 以下、U!J面を参照して本発明の詳細な説明する。
第1図に、一実施例のスイッチング電源装置を示す。第
1図を参照する。電源トランスT1の一次側に商泪電1
(AClooV)が接続される。
トランスTIの二次側には、ブリッジダイオードを介し
てスイッチング制御回路100が接続されている。LV
ccがスイッチング制御回路100の電源ラインである
トランスT2の一次側の一端に、ブリッジダイオードに
よって!l!流された所定の直流電圧が印加される。ト
ランスT2の一次側の他端は、スイッチング用の1−ラ
ンジスタTr3を介して接地されている。従って、トラ
ンジスタTr3がオン/オフすると、それに応じて1−
ランスT2の一次側巻線に交流電力が供給される。トラ
ンジスタTr3は、スイッチング制御回路100によっ
て常時オン/オフを繰り返す。
スイッチング制御回路100は、大部分が集積回路IC
I  (Tr494)で構成されており、機能的に言う
と、電源の出力から得られる電圧帰還信号と電流帰還信
号が、予め設定した所定値になるように、1−ランジス
タTr3を駆動するためのパルス(i号を発生する。こ
のパルス信号のデユーティを制御することによって、ト
ランスT2の一次側に供給される電力を自動調整する。
トランスT2の二次側巻線に注目すると、この二次側巻
線は、2つの端子の他に1つのタップを備えている。こ
の二次巻線の両端に、ダイオードDI、D2でなる第1
の整流回路が接続され、二次巻線のタップと一方の端子
に、ダイオードD3゜D4でなる第2の整流回路が接続
されている。ダイオードDIのカソード側、すなわち第
1の′M流回路の+側出力端が電源の出力端子0UT2
に接続され、ダイオードD3のカソード側、すなわち第
2の整流回路の+側出力端が電源の出力端子0UTIに
接続されている。
第1の′1Ilt充回路の一側出力端と第2の整流回路
の一側出力端は、互いに共通に接続されている。この共
通のうrンに、平滑用の電気コイルL1の一端が接続さ
社ている。電気コイルL1の他端は、負荷電流検出用の
抵抗IaRIを介して接地されている。また、?1!気
コイルL1の他端と出力端子0UT2の間にコンデンサ
CIが接続され、同様にLlの他端と出力端子0’UT
1との間にコンデンサC2が接続されている。出力端子
○UTIとアースラインとの間に、出力電圧検出用の、
抵抗器R2、R3でなる分圧器が接続されている。
この例では、出力端子0UT1とアース端子GNDとの
間に定格で5vの電圧が現われ、出力端子○U T 2
どアース端子GNDとの間に定格で24Vの電圧が現わ
れる。すなわち、5vの電圧を必要とする第1の負荷は
出力端子0UTIとアース端子GNDとの間に接続し、
24Vの電圧を必要とする第2の負荷は出力端子0UT
2とアース端子GNDとの間に接続する。
従って、アースラインには第1の負荷と第2の負荷の両
者の電流が流れる。このアースラインに電気コイルL1
が接続されているので、この電源装置は、5Vと24V
の2つの出力系を備えるにもかかわらず、平滑用電気コ
イルはLlの1つだけになっている。
また、例えば負荷がソレノイド等であると、そのilI
!流は断続的になり、あるタイミングでは負荷が雰にな
る。そのような場合、平滑用電気コイルを備える電源¥
を匝においては、従来より知られているように、出力電
圧が異常に上昇したり異常に下降したりする、という現
象が生ずる。ところが。
第1図に示さ九る電源装置においては、電気コイルL1
に流れる電流は、第1の負荷を流れる電流と第2の負荷
を流れる電流が重畳した電流であるから、例えば第1の
負荷として、論理回路のような電子制御装置を接続し、
第2の負荷としてソレノイドのような装置を接続する場
合、第1の負荷は通常、平均的に電流を消費するので、
第2の負荷の電流が零になっても、電気コイルL1を流
れる電流は、8にならず、従って出力電圧の異常上昇等
は生じない。
この例では、出力端子OUT lとアース端子GNDを
出力とする第1の出力系の状m (?!!圧、電流)が
、スイッチング制御回路100の入力端子にフィードバ
ンクさ:11.ている。従って、出力端子0UTJに接
続さ、Lシた負荷が変化し、それに応じて出力電圧(+
5V)が変化すると、その変化が制御回路100にフー
r−1−バックされ、1−ランジスタT!−3のスイッ
チングのタイミングを調整し、トランスT2の一次巻線
に印加される電力を制御するので、出力端子○UTIに
現われる電圧は一定に維持される。
ところで、出力端子○UT2からの電圧は、スイッチン
グ制御回路100に直接にはフィードバックされていな
い。しかし、トランスT2の二次巻線に注目すると、第
1の出力系と第2の出力系とで巻線の一部を共用してい
るのが分かる。従って。
出力端子○UT2に接続される負荷が変化すると、それ
によってトランスT2の二次巻線を流れる電流が変化し
、それによる電圧降下の変化が、出力端子0UTIに出
力電圧の変化になって現われる。
すなわち、出力端子0UT2とアース端子GNDとを出
力とする第2の出力系の電圧は、トランスT2を介して
間接的に、スイッチング制御回路100にフィードバッ
クされ、第2の出力系の電圧も安定化される。
第2図に1つの変形実施例の一部(トランスT2の二次
側回路)を示す。第2図を参照すると。
この実施例においては、平滑用の電気コイルLlと直列
に、可飽和リアクトルL2を接続しである。
この可飽和リアクトルは、電流が流れるに従ってインダ
クタンスが低下し、比較的小さな電流で飽和する。従っ
て、電気コイルL1と可飽和リアクトルL2との合成イ
ンダクタンスは、第3b図に示すように出力電流が小さ
い時に大きくなる。このため、第3a図に示すように、
L2が存在しない場合には力(−負荷に近い領域で電源
の出力電圧が大きく上昇するが、L2を接続した第2図
の装置では、無負荷頭載での出力電圧の上昇が小さくな
っている。
L3は、晶周波領域で大きなインピーダンスを示すフェ
ライ1−ビーズである。フェライトビーズL3とコンデ
ン!)CA、CBを挿入したことによって、第1の出力
系および第2の出力系の高周波ノイズが除去される。
なお、第2図においては電気コイルLlと可飽和リアク
トルL2をそれぞれ別のコアに巻回しているが、これら
を同一のコアに巻回する構成にしてり:Jn もよい。その場合には、例えばギャップのある磁路とギ
ャップのない磁路とを有するEI型コアを利用すればよ
い。
第4図に、もう1つの変形実施例を示す。第4図を参照
すると、この実施例においては、トランスT2の二次巻
線がNlとN2の2つに分かれており、各々の端子に整
流回路が接続されている。
ダイオードD3.D4でなる第2の整流回路の+側出力
と、ダイオードDI、D2でなる第1の整流回路の一側
出力とが接続されており、第2の整流回路の一側出力に
接続されるラインが、出力端子○UTIおよび0UT2
を出力とする2つの出力回路の共通ラインになっている
。この共通ラインに、前記実施例と同様に平滑用の電気
コイルL1が接続されている。
第5図に、もう1つの変形実施例を示す。これはトラン
スT2をプッシュプル駆動にする場合の例であり、図示
しないが、この例ではトランスT2の一次側には複数の
スイッチングトランジスタが接続される。この例では、
トランスT2の二次巻線のセンタタップに接続されたラ
インが、共通ラインになっており、これに平滑用の電気
コイルL1が接続されている。
第6図に、本発明のもう1つの実施例を示す。
第6図を参照すると、この例では出力系は1つのみにな
っている。しかし、トランスT2の二次巻線は互いに独
立した2つのものでなっている。二次巻線NlおよびN
2には、それぞれ整流回路が接続され、2つの整流回路
の出力端子が並列に接続されている。これらの出力端子
の一側に接続されたラインがアースラインになっており
、このアースラインに平滑用の電気コイルが接続されて
いる。
この実施例は、大電流を流す必要のある電l′fg装置
において有用である。すなわち、その種の電源に用いる
大?1!流用のダイオードはスイッチング速度が遅いの
で整流回路での損失が大きいし、スイッチング電源では
扱う周波数が高いので表皮効果の影響が現われ、トラン
スの損失も大きくなる。そこでトランスの二次巻線を2
系統に分割して各々の系から負荷に電流を給電すると、
各基で扱う電流が小さくなり、上記不都合が解消される
[発明の効果1 以上のとおり本発明によれば、共通ラインに平滑用の電
気コイルを挿入するので、平滑回路の部品数が)戚る。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図、第4図、第5図および第6図は、それ
ぞれ本発明の実施例を示す電気回路図である。 第3a図および第3b図は、第2図に示す実施例の回路
特性を示すグラフである。 ■00ニスイツチング制御回路(スイッチング手段)T
2ニドランス Ll、L2:電気コイル(インダクタ)L3:フェライ
トビーズ DI、D2.D3.D4 :ダイオード(!I流手段)
第2羽 一38図       第3b羽 充4司 垢5■ 丁2 〒6ワ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一次巻線と少なくとも3つの端子を備える二次巻
    線とを備えるトランス、該トランスの一次巻線に印加さ
    れる直流電力をスイッチングして交流電力に変換するス
    イッチング手段、前記トランスの二次巻線に接続された
    複数の整流手段、および該整流手段の出力側に接続され
    少なくとも1つのインダクタを有する平滑手段、を備え
    るスイッチング電源装置において; 前記複数の整流手段の出力側ラインの少な くとも一方を互いに共通に接続して、複数の整流手段の
    出力側に、少なくとも1つの、負荷に対する共通ライン
    を形成し、その共通ラインに前記平滑手段のインダクタ
    を接続した、ことを特徴とする、スイッチング電源装置
  2. (2)第1の整流手段がトランスの二次巻線の第1の部
    分に接続され、第2の整流手段がトランスの二次巻線の
    第1の部分の少なくとも一部を含む所定の巻線に接続さ
    れた、前記特許請求の範囲第(1)項記載のスイッチン
    グ電源装置。
  3. (3)前記インダクタは、互いに直列に接続された複数
    のものでなり、その1つは可飽和リアクトルである、前
    記特許請求の範囲第(1)項記載のスイッチング電源装
    置。
  4. (4)複数のインダクタは、1つのコアに巻回された複
    数の電気コイルである、前記特許請求の範囲第(3)項
    記載のスイッチング電源装置。
  5. (5)1つのインダクタは、フェライトビーズである、
    前記特許請求の範囲第(3)項記載のスイッチング電源
    装置。
  6. (6)トランスの二次巻線は互いに絶縁された複数の巻
    線でなり、複数の整流手段の各々の出力端子は、それぞ
    れ互いに共通に接続された、前記特許請求の範囲第(1
    )項記載のスイッチング電源装置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03277167A (ja) * 1990-03-26 1991-12-09 Tohoku Ricoh Co Ltd 多出力スイツチング電源
JP2009050102A (ja) * 2007-08-21 2009-03-05 Sanyo Electric Co Ltd 電源回路
KR100922037B1 (ko) 2002-08-26 2009-10-19 가부시기가이샤 톱 토출 장치
WO2020051288A1 (en) * 2018-09-07 2020-03-12 The University Of Texas At Austin Converter having a transformer with secondary central point tap
CN112787516A (zh) * 2021-01-25 2021-05-11 西南交通大学 基于中心抽头变压器的四端口变换器及控制方法

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