JPS6241593Y2

JPS6241593Y2 -

Info

Publication number: JPS6241593Y2
Application number: JP1980166990U
Authority: JP
Priority date: 1980-11-21
Filing date: 1980-11-21
Publication date: 1987-10-24
Also published as: JPS5792214U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は多出力のDC−DCコンバータに関す
る。

多出力DC−DCコンバータは、たとえば第１図
に例示するように、交流入力を、入力フイルタ、
全波整流平滑回路等を備えた入力回路１によつて
直流に変換し、この直流をトランジスタ等のスイ
ツチング素子でなる駆動回路２によつて適当な周
波数でスイツチングし、そのスイツチング出力で
ある矩形波を、変圧器T₁の入力巻線N₁から複数
の出力巻線N₁₁，N₁₂に取り出し、出力巻線N₁₁，
N₁₂に備えられた出力回路３，３によつて直流に
変換し、負荷に直流出力E₀₁，E₀₂をそれぞれ供給
するようになつている。複数の直流出力E₀₁，E₀₂
のうち少なくとも１つ、たとえば直流出力E₀₁
は、電圧検出回路４、制御回路５及び絶縁結合回
路６等よりなる帰還制御系によつて駆動回路２の
スイツチング動作を制御することにより、安定化
するようになつている。すなわち、直流出力E₀₁
を電圧検出回路４によつて検出し、この検出信号
を電圧信号として、制御回路５に入力する。制御
回路５では、この電圧信号に基づき、直流出力
E₀₁が安定化する方向に駆動回路２のスイツチン
グ動作を制御する。制御回路５は鋸歯状波発振器
でなる同期回路を有し、この同期回路の鋸歯状波
と電圧検出回路４からの検出信号とを比較して、
駆動回路２のスイツチング動作を制御する制御信
号を作り出す。絶縁結合回路６は入出力側を電気
的に絶縁して結合する回路で、たとえば変圧器や
ホトカプラー等によつて構成される。

上記の従来の多出力DC−DCコンバータは、出
力側から入力側に帰還制御をかけた直流出力E₀₁
は、負荷変動に対して比較的安定度の高い出力と
なるが、帰還制御をかけていない他の直流出力
E₀₂は負荷変動に対する安定度が悪くなる欠点が
ある。直流出力E₀₂に対して、直流出力E₀₁と同様
の帰還制御をかければ、その安定度を向上させる
ことができるけれども、電圧検出回路４、制御回
路５及び絶縁結合回路６が別個に必要になり、回
路構成の複雑化、部品点数の増大、形状の大型
化、更にはコストアツプを招き、好ましくない。

特に、帰還制御方式を取る場合、制御回路５に
は、電圧検出回路４からの検出信号と比較して駆
動回路２のスイツチング動作を制御する制御信号
を作り出す鋸歯状波発振器でなる同期回路を内蔵
させる必要があるため、直流出力E₀₂に対して、
帰還制御をかける構成では、制御回路５の部分
で、回路構成の複雑化、部品点数の増大を招いて
しまう。

本考案は上述する従来の欠点を除去し、複数あ
る直流出力のうち、帰還制御をかけていない直流
出力を、簡単な回路構成で安定化できる多出力
DC−DCコンバータを提供することを目的とす
る。

上記目的を達成するため、本考案は、変圧器
と、この変圧器の入力巻線を通して与えられる直
流入力をスイツチングする駆動回路と、前記変圧
器に備えられた複数の出力巻線と、前記複数の出
力巻線のそれぞれに個別的に接続されスイツチン
グ出力を直流に変換して出力する複数の出力回路
と、前記出力回路のうち少なくとも１つの直流出
力を監視し該直流出力が安定化する方向に前記駆
動回路のスイツチング動作を制御する帰還制御系
とを備える多出力DC−DCコンバータにおいて、
前記複数の出力巻線の内、前記帰還制御系を備え
ない出力巻線の少なくとも一つに対し、当該出力
巻線からその出力回路に至る電源ラインに主電極
を直列に接続した三端子型のスイツチング素子
と、前記複数の出力巻線とは別に前記変圧器に備
えられた他の巻線を含み前記他の巻線の両端側を
前記スイツチング素子の主電極の一つと制御電極
とに接続し、前記他の巻線から前記主電極の一つ
と前記制御電極との間に与えられる矩形波信号に
よつて前記スイツチング素子にオン、オフ動作を
させる回路と、当該出力回路の直流出力を監視
し、前記他の巻線から前記スイツチング素子へ伝
送される矩形波信号を阻止して前記スイツチング
素子に与えられる矩形波信号のパルス幅を直流出
力に応じたパルス幅に制御する制御回路とを備え
ることを特徴とする。

以下実施例たる添付図面を参照し、本考案の内
容を具体的に説明する。第２図は本考案に係る多
出力DC−DCコンバータの要部におけるブロツク
図である。第２図においては、第１図に示された
各構成部分のうち、帰還制御型の多出力DC−DC
コンバータとして自明な駆動回路２、変圧器T₁
の出力巻線N₁₁及びその出力回路３並びに電圧検
出回路４、制御回路５及び絶縁結合回路６等でな
る帰還制御系は省略して示してある。変圧器T₁
は、入力巻線N₁、出力巻線N₁₂及び図示されてい
ない出力巻線N₁₁の他に、これら巻線とは別の、
もう一つの巻線Naを備えている。第１図に示す
従来例と同様に、駆動回路２のスイツチング動作
によつて入力巻線N₁に矩形波を発生させ、この
矩形波を出力巻線N₁₂側に取出す。

７はトランジスタ等によつて構成されるスイツ
チング素子である。このスイツチング素子７は、
変圧器T₁の巻線Naに生じる矩形波を、ダイオー
ドD₁等によつて整流したものを駆動電源として
動作する。即ち、巻線Naに誘起する矩形波信号
によつてオン、オフ動作をする。また、このスイ
ツチング素子７は、その主回路を変圧器T₁の出
力巻線N₁₂に直列に接続し、出力巻線N₁₂から、出
力回路３に至る回路ループをオン、オフできるよ
うに構成してある。

８はスイツチング素子７のスイツチング動作
を、出力巻線N₁₂に接続された出力回路３の直流
出力E₀₂に応じて制御する制御回路である。

上記の回路構成において、直流出力E₀₂が変動
した場合、その変動は制御回路８によつて検出さ
れる。そして制御回路８から与えられる制御信号
により、スイツチング素子７のスイツチング動作
が、直流出力E₀₂が安定化する方向に制御され
る。スイツチング素子７のスイツチング動作は、
巻線Na及びダイオードD₁から与えられる矩形波
によつて制御されるので、直流出力E₀₂の安定化
制御は、巻線Na及びダイオードD₁からスイツチ
ング素子７に与えられる矩形波信号のパルス幅
を、直流出力E₀₂に応じたパルス幅に制御するこ
とによつて行なわれる。

この場合、スイツチング素子７の駆動電源を、
出力巻線N₁₂を有する変圧器T₁の他の巻線Naから
得ているので、スイツチング素子７を、出力巻線
N₁₂に生じる矩形波に正確に同期させてオン、オ
フ制御することが可能となり、直流出力E₀₂を高
精度で安定化することができる。

しかも、変圧器T₁に備えられた巻線Naによつ
て同期をとることができ、他に同期回路を必要と
しないから、直流出力E₀₂に対して、直流出力E₀₁
（第１図参照）と同様の帰還制御をかけて安定度
を向上させる回路構成に比較して、回路構成が簡
単になり、小型化やコストダウンを図るのに有利
である。

また、出力側だけで制御ループを形成できるの
で、帰還制御系に必須の絶縁変圧器、ホトカプラ
ー等による絶縁結合回路は一切不要となり、回路
構成が簡単で、部品点数が少なく、小型、かつ、
安価な多出力DC−DCコンバータを実現すること
ができる。

更に、他の直流出力から独立したフローテイン
グな直流出力E₀₂が得られるという利点もある。

第３図は本考案に係る多出力DC−DCコンバー
タの要部における更に具体的な実施例を示してい
る。この実施例では、スイツチング素子７をトラ
ンジスタQ₁によつて構成し、このトランジスタ
Q₁のエミツタ、コレクタを出力巻線N₁₂の一端か
ら出力回路３の入力端へ至る回路ループに直列に
挿入接続すると共に、該トランジスタQ₁のエミ
ツタ．ベース間に、整流用のダイオードD₁及び
ベース抵抗R₁を介して巻線Naに生じる矩形波電
圧を加え、これによつてトランジスタQ₁をドラ
イブする構成となつている。

また、前記制御回路８は、直流出力E₀₂を検出
する出力検出回路８ａと、この出力検出回路８ａ
からあたえれる検出信号に応じて、短絡遮断時間
が制御される遮断回路８ｂとを備えて構成し、こ
の遮断回路８ｂを、前記トランジスタQ₁のエミ
ツタ．ベース間に並列に接続した回路構成となつ
ている。

更に、前記出力回路３は、ダイオードD₂，
D₃、チヨークコイルL₁及びコンデンサC₁を備え
て構成されている。

上記の回路構成において、巻線N₁₂に誘起する
矩形波電圧E₂₂がダイオードD₂に対して順方向と
なる半周期に、これと同期して巻線Naに生じる
矩形波電圧EaがダイオードD₁に対して順方向と
なるので、トランジスタQ₁が矩形波電圧Eaを電
源としてオン動作し、巻線N₁₂に生じた矩形波電
圧E₂₂がトランジスタQ₁を通して出力回路３に供
給され、直流出力E₀₂が得られる。

巻線N₁₂に誘起する矩形波電圧E₂₂がダイオード
D₂に対して逆方向となる次の半周期では、ダイ
オードD₂、トランジスタQ₁がオフとなるが、オ
ン期間にチヨークコイルL₁に蓄積されていたフ
ライバツクエネルギーがダイオードD₃を通して
放出されるので、やはり直流出力E₀₂が得られ
る。

次に、直流出力E₀₂（電圧または電流）が変動
した場合、その出力変動は出力検出回路８ａによ
つて検出される。そして、出力検出回路８ａから
与えられる検出信号によつて、遮断回路８ｂの短
絡遮断時間が制御される。遮断回路８ｂが短絡遮
断動作をすると、トランジスタQ₁のベース入力
が遮断されるから、トランジスタQ₁がオフとな
る。すなわち、トランジスタQ₁のオン時間が遮
断回路８ｂの短絡遮断時期によつて制御されるか
ら、結局、直流出力E₀₂が安定化する方向に制御
されることとなる。

トランジスタQ₁は、第４図に示す如く、出力
巻線N₁₂とダイオードD₂との間に直列に設けても
よい。また、遮断回路８ｂをトランジスタQ₁の
ベース回路に直列に接続し、トランジスタQ₁の
オン時間を、遮断回路８ｂのオフ時によつて制御
する構成としてもよい。

第５図は本考案に係る多出力DC−DCコンバー
タの要部における更に具体的な実施例を示してい
る。この実施例では、遮断回路８ｂは、可飽和リ
アクトルT₂とその巻線N₂₁に直列に接続されたダ
イオードD₄とより構成してある。可飽和リアク
トルT₂は、巻線N₂₁，N₂₂に流れる電流がある一
定値以上になると、高インピーダンスから低イン
ピーダンス領域へと急激に変化する可変インピー
ダンス素子として動作する。この実施例では、可
飽和リアクトルT₂の巻線N₂₂に流れるバイアス電
流Ifを、出力検出回路８ａによつて、直流出力
E₀₂の昇降に応じて増減させ、これにより可飽和
リアクトルT₂飽和時期をコントロールし、トラ
ンジスタQ₁のオン時間を制御することにより、
直流出力E₀₂を一定値に安定化させる。すなわ
ち、第８図に示すように、巻線N₂₂に流れるバイ
アス電流Ifによつて可飽和リアクトルT₂を△Ｈだ
け偏磁させる。すると、可飽和リアクトルT₂の
飽和時期が偏磁△Ｈに応じた時間△ｔだけ短縮さ
れるから、接続点ａ，ｂにおける矩形波信号のオ
ン時間が、第９図に示すように、（ｔ−△ｔ）に
なり、このオン時間（ｔ−△ｔ）でトランジスタ
Ｑがオン動作をする。したがつて、直流出力E₀₂
はこのオン時間（ｔ−△ｔ）に依存した値に制御
される。

第６図は本考案に係る多出力DC−DCコンバー
タの要部における更に別の実施例を示している。
この実施例では、可飽和リアクトルT₂の一巻線
N₂₁をトランジスタQ₁のベースに直列に挿入接続
すると共に、他の巻線N₂₂にダイオードD₄、トラ
ンジスタQ₂を直列に接続した回路構成になつて
いる。

上記の回路において、トランジスタQ₁のオン
期間にダイオードD₁、可飽和リアクトルT₂の巻
線N₂₁に、図示方向のベース電流IBが流れると、
可飽和リアクトルT₂の巻線N₂₂にもベース電流IB
に対抗する電流Ifが流れる。電流Ifは巻線N₂₂に直
列に接続されたトランジスタQ₂の電流制御作用
によつて制御されながら、ダイオードD₄の極性
によつて定められた一方向のみに流れる。このた
め、可飽和リアクトルT₂の磁界が第８図で説明
したように、電流Ifに依存して△Ｈだけ偏つて直
流バイアスされる。このように可飽和リアクトル
T₂の磁界が△Ｈだけ偏ると、可飽和リアクトル
T₂の飽和時間が、第９図に示したように、偏磁
△Ｈに応じた時間（ｔ−△ｔ）だけ短縮されるか
ら、トランジスタQ₁のオン時間も（ｔ−△ｔ）
となり、直流出力E₀₂がこのオン時間（ｔ−△
ｔ）に依存した値に制御される。

第７図は本考案に係る多出力DC−DCコンバー
タの別の実施例における要部の回路図であつて、
プシユプル出力の回路構成となつている。この実
施例は、第６図に示した回路を、巻線N₁₂，N₁₃に
対応して、それぞれ一対づつ設けた点を除いて、
第６図に示したものと実質的な差異はない。

第３図〜第７図の実施例においては、巻線Na
の両端側をスイツチング素子Q₁の主電極の一つ
と制御電極とに接続し、巻線Naから主電極の一
つと制御電極との間に与えられる矩形波信号によ
つてスイツチング素子Q₁にオン、オフ動作をさ
せるようにしたから、巻線Naに生じる矩形波信
号がスイツチング素子Q₁の駆動電源及び同期信
号となる。このため、駆動電源回路と同期回路と
を一回路化し、回路構成を簡単化し、小型化でき
る。

また、巻線Naからスイツチング素子Q₁へ伝送
される矩形波信号を阻止して、スイツチング素子
Q₁に与えられる矩形波信号のパルス幅を制御す
るようにしたから、巻線Naからスイツチング素
子Q₁へ至る回路を短絡し、または開放するとい
う簡単な回路構成で、スイツチング素子Q₁に対
して、確実にパルス幅制御を加えることができ
る。

以上述べたように、本考案は、変圧器と、この
変圧器の入力巻線を通して与えられる直流入力を
スイツチングする駆動回路と、前記変圧器に備え
られた複数の出力巻線と、前記複数の出力巻線の
それぞれに個別的に接続されスイツチング出力を
直流に変換して出力する複数の出力回路と、前記
出力回路のうち少なくとも１つの直流出力を監視
し該直流出力が安定化する方向に前記駆動回路の
スイツチング動作を制御する帰還制御系とを備え
る多出力DC−DCコンバータにおいて、前記複数
の出力巻線の内、前記帰還制御系を備えない出力
巻線の少なくとも一つに対し、当該出力巻線から
その出力回路に至る電源ラインに主電極を直列に
接続した三端子型のスイツチング素子と、前記複
数の出力巻線とは別に前記変圧器に備えられた他
の巻線を含み前記他の巻線の両端側を前記スイツ
チング素子の主電極の一つと制御電極とに接続
し、前記他の巻線から前記主電極の一つと前記制
御電極との間に与えられる矩形波信号によつて前
記スイツチング素子にオン、オフ動作をさせる回
路と、当該出力回路の直流出力を監視し、前記他
の巻線から前記スイツチング素子へ伝送される矩
形波信号を阻止して前記スイツチング素子に与え
られる矩形波信号のパルス幅を直流出力に応じた
パルス幅に制御する制御回路とを備えることを特
徴とするから、次のような効果が得られる。

(a) 複数ある直流出力のうち、帰還制御系を持た
ない直流出力を、簡単な回路構成で安定化でき
る多出力DC−DCコンバータを提供することが
できる。

(b) 複数ある直流出力のうち、帰還制御系を持た
ない直流出力を安定化するためのスイツチング
素子の駆動電源を、変圧器の他の巻線から得て
いるので、当該スイツチング素子を、出力巻線
に生じる矩形波に正確に同期させてオン、オフ
制御することが可能となり、帰還制御系を持た
ない直流出力を高精度で安定化し得る多出力
DC−DCコンバータを提供することができる。

(c) 複数ある直流出力のうち、帰還制御を持たな
い直流出力を安定化するためスイツチング素子
を駆動する場合、変圧器に備えられた他の巻線
によつて同期をとることができ、他に同期回路
を必要としないから、帰還制御をかけて安定度
を向上させる回路構成に比較して、回路構成が
簡単で、小型、かつ、安価な多出力DC−DCコ
ンバータを提供できる。

(d) 帰還制御系を構成するのに必須であつた絶縁
結合用変圧器、ホトカプラー等は一切不要とな
り、回路構成が簡単で、部品点数が少なく、小
型、かつ、安価な多出力DC−DCコンバータを
実現することができる。

(e) 他の直流出力から独立したフローテイングな
安定化直流出力を取り出し得る多出力DC−DC
コンバータを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の多出力DC−DCコンバータの一
般的な構成を示すブロツク図、第２図は本考案に
係る多出力DC−DCコンバータの要部におけるブ
ロツク図、第３図は本考案に係る多出力DC−DC
コンバータの要部における電気回路図、第４図は
本考案に係る多出力DC−DCコンバータの要部に
おける別の実施例の電気回路図、第５図は本考案
に係る多出力DC−DCコンバータの要部における
更に具体的な電気回路図、第６図は本考案に係る
多出力DC−DCコンバータの要部における更に別
の実施例の電気回路図、第７図は本考案に係る多
出力DC−DCコンバータの要部における更に別の
実施例の電気回路図、第８図は第５図〜第７図に
示した実施例の動作を説明するＢ−Ｈ曲線、第９
図は同じく波形図である。２……駆動回路、３……出力回路、７……スイ
ツチング素子、８……制御回路、T₁……変圧
器、N₁……入力巻線、N₁₁，N₁₂……出力巻線、
Na……他の巻線。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

変圧器と、この変圧器の入力巻線を通して与え
られる直流入力をスイツチングする駆動回路と、
前記変圧器に備えられた複数の出力巻線と、前記
複数の出力巻線のそれぞれに個別的に接続されス
イツチング出力を直流に変換して出力する複数の
出力回路と、前記出力回路のうち少なくとも１つ
の直流出力を監視し該直流出力が安定化する方向
に前記駆動回路のスイツチング動作を制御する帰
還制御系とを備える多出力DC−DCコンバータに
おいて、前記複数の出力巻線の内、前記帰還制御
系を備えない出力巻線の少なくとも一つに対し、
当該出力巻線からその出力回路に至る電源ライン
に主電極を直列に接続した三端子型のスイツチン
グ素子と、前記複数の出力巻線とは別に前記変圧
器に備えられた他の巻線を含み前記他の巻線の両
端側を前記スイツチング素子の主電極の一つと制
御電極とに接続し、前記他の巻線から前記主電極
の一つと前記制御電極との間に与えられる矩形波
信号によつて前記スイツチング素子にオン、オフ
動作をさせる回路と、当該出力回路の直流出力を
監視し、前記他の巻線から前記スイツチング素子
へ伝送される矩形波信号を阻止して前記スイツチ
ング素子に与えられる矩形波信号のパルス幅を直
流出力に応じたパルス幅に制御する制御回路とを
備えることを特徴とする多出力DC−DCコンバー
タ。