JPS627370A - 直流変換器 - Google Patents

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】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、トランジスタとトランスとを使用して直流−
直流変換し、且つ定電圧化された出力電圧を得るための
直流変換器即ちＤＣ／ＤＣコンバータに関する。 〔従来の技術〕 １石式トランジスタコンバータの出力電圧の検出方法と
して、直流出力常圧を直接に検出する方法と、トランス
に電圧検出巻線を設けて検出する方法とが知られている
。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、前者の直接検出方法は、トランスの１次側と２
次側との絶縁分離を保つため、ＩＩ圧検出制御回路をホ
トカズラー等で結合しなければならず、必然的にコスト
高になるという欠点を有する。 一方、後者の電圧検出巻線を設ける方法は、低コスト化
が可能であるが、定電圧制御特性が悪いという欠点を有
する。即ち、！圧検出巻線を使用する方法は１間接検出
であるために、電圧検出巻線の電圧が一定になるように
制御されても、ラインインピーダンスによる電圧降下の
ために出力電圧が一定になるとは限らない。 そこで１本発明の目的は、比較的簡単な回路で精度の高
い定電圧制御が可能な直流変換器を提供することにある
。 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的を連取するための本発明に係わる直流変換器は
、トランス、スイッチングトランジスタ。 電圧検出巻線等の公知の変換及び制御回路の他に。 スイッチングトランジスタに流れる電流に対応した補正
電圧を発生する回路を有し、１圧検出巻線（４次巻線の
電圧と補正電圧との差の電圧に基づいて定電圧制御する
ように構・成されている。 〔作　用〕 本発明では、！圧検出巻線

【４次巻線】で検出された電
圧のみで電圧制御せずに、スイッチングトランジスタを
流れる電流に基づく補正電圧を、検出電圧から減算した
電圧によって定電圧制御する。負荷電流が増大すると、
インピーダンスによる電圧降下によって出力電圧は低下
傾向になるが。 電圧検出巻線は低下傾向の出力電圧を正確に検出するこ
とが出来ない。しかし、負荷電流に対応する補正電圧が
高くなり、検ｌ１ｌｔｌ！電圧から補正電圧を差し引い
た電圧は低下する。このため、出力電圧を高める制御状
態となり、負荷電流増大による出力電圧の低下が補償さ
れ、出力電圧が一足になる。 〔実施例〕 次に、第１図を参照して本発明の実施例に係わるトラン
ジスタコンバータについて述べる。第１図において、（
１）は交流電源端子、（２ｊは整流器から成る直流電源
、（３）は出カドランスである。トランス（３）は、相
互に１１５磁結合された１次巻線（４１，２次巻線＋５
１．３次巻線（６）、及び４次巻線（７）を有する。 １次巻線（４）の一端は直流電ふ（２）の一端に接続さ
れ。 他端はスイッチングトランジスタ（Ｅｌのコレクタに接
続されている。スイッチングトランジスタ（８）のエミ
ッタは電流検出抵抗（９）を介して直流電源（２）の他
端に接続されている。（ＩＱｌは整流平渭回路でｔｒ−
９゜２次巻線［５Ｊに接続されたダイオードａυとコン
デンサ（１２１とから成る。（１３１は負荷であり、整
流平渭回路αωから出力電圧Ｖ。、負荷宿流工。の供給
を受ける。 ２ｉ７巻１（６１はコンデンサ圓と抵抗σシとを介して
スイッチングトランジスタ（８）のベース・エミッタ間
に接続され℃いる。（１６＋は起動抵抗であり、直流電
源（２）の一端とスイッチングトランジスタ（８）のベ
ースとの間に接続されている。 σηは本発明に従う補正電圧発生回路であり、＊ａ、η
は本発明に従う補正電圧発生回路であり、電流検出抵抗
（９）に流れる電流に対応した補正電圧を発生するよう
に構成されている。この補正電圧発生回路α刀を更に詳
しく説明すると、電流検出抵抗（９）に逆流阻止用ダイ
オードＱ＆と充電時定数を決ぬる抵抗（１９とを介して
第１のコンデンサ■を並列に接続し、このコンデンサ（
２Ｑに並列に放電時定数を決ぬる抵抗１２１１を接続し
、コンデンサ■の上端をゲインアップ用トランジスタの
のベースに、下端をコレクタに接続することによって構
成されている。 そして、４次巻線（７）から得られる検出電圧Ｖ、から
これよりも低いレベルに設定された補正電圧ｖ鵞を差し
引くために、ｐｎｐ型トランジスタののエミッタが４次
巻線（７）の一端に接続されている。即ち。 トランジスタのが４次巻線（７Ｊ　Ｉｃ直列に接続され
ている。なお、４次巻ＭＡ（１）にはダイオードのが直
列に接続されている。 Ｑ４１は第２のコンデンサであり、補正された検出電圧
ｖＩを得るために、４次巻線（７）と補正電圧発生回路
σηとの直列回路に並列に接続されている。 器は定電圧制御回路であり、コンデンサ（２４１の電圧
ＶＣＭづいて出力電圧Ｖ０が定電圧になる様にスイッチ
ングトランジスタ（８）のベース電流を制御するもので
ある。この制御回路ムを更に詳しく説明すルト、コンデ
ンサ（２４の電圧ｖｊを分割検出する抵抗■のと、コン
デンサのに抵抗＠を介して並列接続された基準電稼用ツ
ェナーダイオードのと、エミッタがツェナーダイオード
のに接続され、ベースが分割抵抗１２６１＠の中点に接
続された比較用トランジスタωと、ベースが比較用トラ
ンジスタ■のコレクタに抵抗６υを介して接続され、エ
ミッタがスイッチングトランジスタ（８）のベースに接
続され。 コレクタがスイッチングトランジスタ（８）のエミッタ
に接続されたベース電流バイパス用トランジスタ６２１
とから成る。 次ニ、コのコンバータの動作を説明する。 起動抵抗σりから供給される起動電流で発掘を開始した
後においては、スイッチングトランジスタ（８）が飽和
する毎にオフに転換し、直流電伸電圧ＶＡＮが断続され
る。このコンバータはオン・オフ式であるので、スイッ
チングトランジスタ（８）のオン時間にトランス（３）
に蓄えられたエネルギがオフ時間にダイオード〔υを通
して放出される。２次巻線（６）からスイッチングトラ
ンジスタ（８）にベース電流が供給されるが５バイパス
用トランジスタＣ３３を有するため常に一定のベース電
流が供給されるとは限らない。トランジスタＣＩ３によ
るバイパス量を増やしてスイッチングトランジスタ（８
７０ベース電流を減少させると、スイッチングトランジ
スタ（８）のオン時間幅が短かくなり、出力電圧Ｖ０が
下がる。 バイパス電流を減少させた時は、上記と逆の動作になる
。 トランジスタのを流れるバイパス電流は第２のコンデン
サ（２）の電圧Ｖ、に基づいて決定される。即ち、電圧
ｖ３とツェナーダイオードのの基準電玉顔とが比較され
、この差に対応した電圧が比較用トランジスタ（至）の
コレクタ電流れる。今、電圧Ｖ、が高いとすれば、比較
用トランジスタ田のコレクタ電流が大になり、バイパス
用トランジスタ３２１　Ｙ　流れるバイパス電流も大に
なり、スイッチングトランジスタ（８）のオン時間幅及
びコレクタ電流が小さくなる。電圧Ｖ１が低い時は上記
と逆の動作になる。 本発明では、第２のコンデンサ（２４１の電圧Ｖ、が、
電圧検出用４次巻線（７）の電圧ｖｊにのみに対応して
決定されず、補正電圧発生回路αηの補正電圧Ｖ！に依
存して決定される。補正電圧発生回路（１７）において
は、スイッチングトランジスタ（８）のコレクタ電流Ｉ
。即ち負荷電流Ｉ。Ｎ一対応した電圧降下が電流検出抵
抗（９）に生じ、これに基づき第１のコンデンサ■が充
電される。この時コンデンサ■は上端がプラス、下端が
マイナスの極性に光電される。そして、このコンデンサ
電圧ＶＣｔはトランジスタののベース・コレクタ間に刀
りえられる。第１のコンデンサ四の電圧ＶＣ＋の極性は
、４次巻線（７）の検出電圧Ｖ、の極性と逆であるので
、コンデンサ電圧ＶＣ＋とトランジスタ００ベース・エ
ミッタ間電圧Ｖ　との和の電圧ＶＣ，＋Ｖゆから成る補
正電圧Ｖ！Ｅ が検出電圧ｖ１から差し引かれて第２のコンデンサ（２
４１の充電が行われる。即ち、検出電圧Ｖ、Ｉｃよる第
２のコンデンサｃｌ！４の充電が補正電圧Ｖ！で制御さ
れ。 補正電圧Ｖ、が高いほどコンデンサーの電圧Ｖ１は低く
なる。従って、負荷電流Ｉ０が増大し、コレクタ電流Ｉ
。が大になり、補正電ＦＥｖｔも大になると。 コンデンサ＋２４１の電圧Ｖｓが低下し、スイッチング
トランジスタ（８）のオン時間幅及びコレクタ電流が大
になる。この結果、負荷電流工。の増大に基づくインピ
ーダンス電圧降下による電圧低下分が補償され、出力電
圧Ｖ。がほぼ一定に保たれる。なお、負荷電流Ｉ０が増
加すると、ラインインピーダンス電圧降下で４次巻線（
７）の検出電圧ｖＩが幾らか低下し。 コンデンサ□□□の電圧Ｖ８も低下し、スイッチングト
ランジスタ（８）のオン時間幅及びコレクタ電流が大に
なる。しかし、４次巻１ｊｌ（７）の電圧ｖＩの低下の
みに依存した制御では、ラインインピーダンスによるｔ
Ｈ低下を補償し、出力電圧ｖ０を一定に保つことが出来
ない。交流入力電圧１００ｖの条件における負荷電流Ｉ
０の変化と出力電圧Ｖ０との関係は。 第１図の本発明に従う回路の場合に第２図の特性線へと
なり、第１図の回路から本発明に従う補正電圧発生回路
αηを除去した従来回路の場合に第２図の特性線Ｂとな
る。この特性線ＡとＢとの比較から明らかな如く、補正
電圧発生回路αｎを設けることによって定電圧性能が大
幅に良くなる。 第１図の回路で電源電圧が高くなると、４次巻線（７）
の電圧ｖＩが高くなり、スイッチングトランジスタ（８
）のコレクタ電流■。ビ低下させる制御になる。 この結果、補正電圧Ｖ、も低下する。補正電圧Ｖ、の変
化分は検出電圧ｖ１の変化分よりも小さく設定されてい
るので、検出電圧Ｖ、の変化分から補正電圧Ｖ、の変化
分を差し引いた分だけコンデンサ！２４１の電圧Ｖ１が
高くなり、出力電圧Ｖ０を低下させる制御になる。 電源電圧が高くなった時に補正電圧発生回路αηを設け
ない場合においても、検出電圧ＶＩが高くなり、出力電
圧Ｖ０を低下させる方向の制御が生じる。 しかし、コンデンサ（２４１の電圧Ｖ、の増大によるト
ランジスタ■のコレクタ電流の増加に伴うツェナーダイ
オード四の電流増加のため、ツェナー電圧（基準電圧］
が上杵し、検出電圧Ｖ１の変化分に対応するように出力
電圧Ｖ０を下げる方向の制御を行うことが出来ない。従
って、出力電圧ｖ０は基準値より高くなる。これに対し
、補正電圧発生回路ａｎを設けると、ツェナーダイオー
ド２ｇの電圧変化分が補償され、出力電圧の定電圧特性
が艮くなる。第３図は交流入力電圧Ｖ＋ＮＡＣと出力電
圧ｖ０との関係を示しＳ％性線ａは本発明に従う回路の
電圧変化。 ｂは第１内の回路から補正電圧発生回路σηを除去−た
従来回路の電圧変化を示す。 （変形例） 本発明は上述の実施例に限定されるも、のでなく。 変形可能なものである。例えば、オン・オン式フンバー
タ゛にも適用可能である。筐た。スイッチングトランジ
スタ（８）を電流帰還で駆動する回路を付加する場合に
も適用可能である。また、３次巻線（６）とスイッチン
グトランジスタ（８）との間のコンデンサＩに並列に抵
抗を接続してもよい。また、３次巻線（６）と４次巻線
（７）とをセン〉タップ形式に設けてもよい。筐た。制
御回路内の構成は種々変形可能であり１例えば、比較用
トランジスタ■の代りに談差増幅器を配置し、これにコ
ンデンサ（２４Ｉの電圧と基準電圧とを入力させ、誤差
出力を得てもよい。また、電流検出抵抗（９）の代りに
変流器を接続し、電流検出をしてもよい。筐た。トラン
ジスタ（２２を省キ・　７ンデンサ■と４次巻線（７）
とを直接に直列接続してもよい。また、１ｉ圧減算器に
検出電圧ｖ１と補正電圧Ｖ、を入力させ１両者の差の電
圧でコンデンサ（２４１を充電してもよい。ｆた。起動
抵抗ａ（へ）の代りにスイッチングトランジスタ（８）
に起動パルスを刀りえるようにしてもよい。ゴた。スイ
ッチングトランジスタ（８）に同期信号？刀りえ、一定
周波数駆動としてもよい。 〔発明の効果〕 上述から明らかな如く１本発明によれば補正電圧の働き
で定電圧特性を向上させることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１−は本発明の実施例に従うフンバータを示す回路図
、 第２図は負荷電流と出力電圧との関係を示す特性図。 第３図は入力電源電圧と出力電圧との関係を示す特性図
である。 （２）・・・直流電源、（３）・・・トランス、（４）
・・・１次巻線。 （５）・・・２次巻線、（６）・・・３次巻線、（７）
・・・４次巻線、（８）・・・スイッチングトランジス
タ、（９）・・・電流検出抵抗。 αＣ・・・整流平渭回路、αで・・・補正電圧発生回路
、Ｃ）Ｑｌ・・・第１のコンデンサ、　ＣＩ！４１・・
・第２のコンデンサ、（２５１・・・制御回路。 代　理　　人　　　高　　野　則　　次第２図 −Ｉｏ（Ａ） 第３図 一一−Ｖ＋Ｎ（Ａｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流電源（２）の一端にその一端が接続されたト
   ランス１次巻線（４）と、 この１次巻線（４）の他端と前記直流電源（２）の他端
   との間に接続されたスイッチングトランジスタ（８）と
   、 前記１次巻線（４）に電磁結合された２次巻線（５）と
   、この２次巻線（５）に接続された整流平滑回路（１０
   ）と、前記１次巻線（４）及び前記２次巻線（５）に電
   磁結合され、前記スイッチングトランジスタ（８）のベ
   ースとエミッタとの間に接続された３次巻線（６）と、
   少なくとも前記１次巻線（４）及び前記２次巻線（５）
   に電磁結合された電圧検出用４次巻線（７）と、前記ス
   イッチングトランジスタ（８）に流れる電流を検出し、
   この検出電流に対応する補正電圧（Ｖ＿２）を発生する
   補正電圧発生回路（１７）と、 前記４次巻線（７）の電圧（Ｖ＿１）と前記補正電圧（
   Ｖ＿２）との差に対応した電圧（Ｖ＿２）に充電される
   ように前記４次巻線（７）及び前記補正電圧発生回路（
   １７）に接続されたコンデンサ（２４）と、 前記コンデンサ（２４）の電圧（Ｖ＿３）又はこの分割
   電圧から成る補正された検出電圧と基準電圧との比較に
   基づいて前記補正された検出電圧が高い時に前記スイッ
   チングトランジスタ（８）のベース電流を減少させ、前
   記補正された検出電圧が低い時に前記スイッチングトラ
   ンジスタ（８）のベース電流を増大させるように前記ス
   イッチングトランジスタ（８）を制御する回路（２５）
   と、 を備えた直流変換装置。