JPS644308Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、フオワード．コンバータ方式或いは
フライバツク．コンバータ方式のスイツチング電
源に関する。

従来技術 この種のスイツチング電源は、変圧器の巻線に
接続されたスイツチング回路により直流入力をス
イツチングし、そのスイツチング出力を変圧器の
他の巻線側に取出して整流平滑することにより、
直流出力を得る回路構成となつていて、小型かつ
高効率で信頼性が高いという利点があり、従来よ
り、コンピユータやその端末周辺機器等の直流電
源として広く利用されている。

これらのスイツチング電源において過電流制御
等のための電流検出を行なう場合、従来は、変圧
器の一次側または二次側に、カレントトランスま
たは抵抗等を接続し、該カレントトランスまたは
抵抗によつて電流を検出していた。

従来技術の欠点 しかしながら、カレントトランスを用いる方式
では、カレントトランスの形状及び重量が大きく
なるため、小型軽量化が困難であり、高密度実装
化の要請に応えられないこと、コスト高になるこ
と等の欠点は避けられない。

また、抵抗検出方式のものは、検出抵抗におけ
る電圧降下を利用しているため、過電流検出値が
大きくなる程に損失が増大し、効率の低下、発熱
の増大を招く欠点がある。しかも、二次側抵抗検
出方式のものは、二次側で得た検出制御信号を一
次側に伝送するのに、絶縁トランスまたはフオト
カプラ等の絶縁結合回路を用いて一次側と二次側
とを絶縁する必要があり、部品点数の増大、回路
構成の大型化、複雑化を招く。

更に、一次側電流検出方式は、基本的に一次側
におけるトータルパワーを制御して過電流制御を
行なう回路構成であるため、多出力タイプのスイ
ツチング電源に適用した場合、二次側の個々の出
力回路を個別的に制御することができない。この
ため、複数備えられる個々の出力回路に対して過
電流制御機能を持たせる必要のある多出力タイプ
のスイツチング電源においては、出力数に応じた
個数のスイツチング電源回路を構成しなければな
らず、回路構成が複雑化すると同時に大型化し、
コスト高になる。

本考案の目的 そこで本考案は上述する従来の欠点を除去し、
過電流制御回路等を構成するに当つて電流検出を
行なう必要のある場合に、小型かつ軽量で、絶縁
変圧器やフオトカプラ等の絶縁結合回路等を必要
せず、高密度実装化の要請にマツチし、しかも多
出力タイプとした場合も出力回路の各々を電気的
に絶縁した状態で、その電流を個別的に検出でき
るようにした電流検出回路を備えるスイツチング
電源を提供することを目的とする。

本考案の構成 上記目的を達成するため、本考案は、直流入力
をスイツチングし、そのスイツチング出力を整流
平滑して出力するようにしたスイツチング電源に
おいて、出力側のチヨークコイルを構成するイン
ダクタに、磁電変換素子を磁気的に結合させ、該
磁電変換素子を電流検出端とした電流検出回路を
備えることを特徴とする。

実施例 第１図は本考案に係るフオワード．コンバータ
方式スイツチング電源の電気回路図を示し、変圧
器Ｔ１の一次側巻線Ｎ１に直列に、トランジスタ
等のスイツチング素子を備えて構成されたスイツ
チング回路１を接続し、該スイツチング回路１の
スイツチング動作により前記変圧器Ｔ１の一次側
巻線Ｎ１を通して与えられる直流入力Vinをスイ
ツチングし、そのスイツチング出力を変圧器Ｔ１
の二次側巻線Ｎ２に取出すようになつている。前
記スイツチング回路１は、スイツチング素子にブ
ロツキング発振等をさせてスイツチング動作をす
る自励式のもの、或いはスイツチング素子を強制
的にドライブしてスイツチング動作させる他励式
の何れであつてもよい。

前記変圧器Ｔ１の巻線Ｎ２側には、ダイオード
Ｄ１，Ｄ２、チヨークコイルＬ１及びコンデンサ
Ｃ１とより構成された出力回路が接続されてい
る。スイツチング回路１のオン・オフに伴つて巻
線Ｎ２に生じるスイツチング出力は、ダイオード
Ｄ１及びＤ２によつて整流され、かつチヨークコ
イルＬ１及びコンデンサＣ１によつて平滑され
て、直流出力V₀として取出される。

上記の回路構成はフオワード．コンバータ方式
のスイツチング電源の一般的な回路構成である。
本考案においては、過電流制御回路を形成するに
当り、チヨークコイルＬ１に磁電変換素子２を磁
気的に結合し、該磁電変換素子２を電流検出端と
したことが特徴となつている。

磁電変換素子２としては、ホール素子や磁気抵
抗素子が良く知られている。この実施例では、磁
電変換素子２としてホール素子を使用している。
ホール素子は、第２図に示すように、素子内を流
れる電流Icの方向に垂直に磁界Hcを加えると、
電流Ic及び磁界Hcの両者に垂直方向に、ホール
電圧Vhを発生する。ここで、ホール電圧Vhは、
周知の次の式、 Vh＝（Rh.Ic.B）／ｔ 但しRh；ホール係数 ｔ；ホール素子の厚さ Ｂ；磁束密度 となる。即ち、電流Icと磁束密度Ｂとの積に比例
したホール電圧Vhが得られる。

従つて、ホール素子２をチヨークコイルＬ１に
磁気的に結合し、チヨークコイルＬ１に発生する
磁界Hcをホール素子２に対して加えることによ
り、ホール素子２に流れる電流Icと、チヨークコ
イルＬ１からホール素子２に加えられる磁界Hc
の磁束密度Ｂとの積に比例したホール電圧Vhが
得られる。ここで、ホール素子２に流れる電流Ic
の値を一定にすれば、ホール電圧Vhはチヨーク
コイルＬ１からホール素子２に加えられる磁界
Hcの磁束密度Ｂに比例する。この磁束密度Ｂは、
チヨークコイルＬ１に流れる電流に比例する。従
つて、ホール電圧Vhを検出することにより、チ
ヨークコイルＬ１に流れる電流、つまり二次側電
流Ｉ２を検出することができる。このようにして
検出されたホール電圧Vhを、従来より周知の過
電流制御回路３に入力することにより、過電流制
御を行なう。

ホール素子２をチヨークコイルＬ１に対して磁
気的に結合させる具体的構造としては、例えば第
３図に示すように、棒状の磁心４にコイル５を巻
装することによつてチヨークコイルＬ１を構成
し、該磁心４の一端面にホール素子２を直接貼着
する構造や、EIコア等の磁気ギヤツプの中に挿
入する構造等が考えられる。

上述のように、チヨークコイルＬ１に対してホ
ール素子等の磁電変換素子２を磁気的に結合さ
せ、該磁電変換素子２を電流検出端とする構造で
あると、次のような効果を得ることができる。

(イ) ホール素子等の磁電変換素子２は、従来、電
流検出端として用いていたカレントトランスま
たは抵抗等に比べて著しく小さい。このため、
小型かつ軽量で、高密度実装化の要求にマツチ
した電流検出部を構成することができる。

(ロ) 磁電変換素子２は、チヨークコイルＬ１と磁
気的に結合されているが、電気的には絶縁され
た状態にある。このため、従来の二次側抵抗検
出方式の場合と異なつて、絶縁トランスやフオ
トカプラ等の絶縁結合回路が不要であり、過電
流制御回路の回路構成が小型化、簡単化され
る。

(ハ) 抵抗検出方式の場合と異なつて、電力損失が
殆ど生じない。このため、効率が高く発熱上の
問題等を生じることのない電流検出回路を構成
することが可能になる。

(ニ) 多出力タイプの電源回路において過電流制御
回路を構成する場合、第４図に示すように、各
出力回路のチヨークコイルＬ１のそれぞれに磁
電変換素子２を結合することにより、各出力回
路の電流を個別的に検出することができる。こ
のため、多出力タイプのスイツチング電源にお
いても、各出力回路毎に過電流制御を行なうこ
とが可能になる。

(ホ) 第３図に示したように、チヨークコイルＬ１
を構成する棒状の磁心４の一端面に対して磁電
変換素子２を貼着する等の構造を取ることがで
きるので、チヨークコイルＬ１に対する磁電変
換素子２の結合組立が非常に容易である。

上記実施例では、フオワード．コンバータ方式
のスイツチング電源を例にとつて説明したが、フ
ライバツク．コンバータ方式のスイツチング電源
にも適用が可能である。ただしフライバツク．コ
ンバータ方式のスイツチング電源の場合は、メイ
ンの変圧器Ｔ１がチヨークコイルとして兼用され
るので変圧器Ｔ１に対して磁電変換素子２を磁気
的に結合させる構造となる。

本考案の効果 以上述べたように、本考案は、直流入力をスイ
ツチングし、そのスイツチング出力を整流平滑し
て出力するようにしたスイツチング電源におい
て、出力側のチヨークコイルを構成するインダク
タに、磁電変換素子を磁気的に結合させ、該磁電
変換素子を電流検出端とした電流検出回路を有す
ることを特徴とするから、過電流制御回路等を構
成するに当つて電流検出を行なう必要のある場合
に、小型かつ軽量で、絶縁変圧器やフオトカプラ
等の絶縁結合回路等を必要せず、高密度実装化の
要請にマツチし、しかも多出力タイプとした場合
も出力回路の各々を電気的に絶縁した状態で、そ
の電流を個別的に検出できるようにした電流検出
回路を備えるスイツチング電源を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るスイツチング電源の電気
回路接続図、第２図はホール素子の動作原理を説
明する図、第３図はチヨークコイルに対する磁電
変換素子の取付構造を示す図、第４図は本考案に
係るスイツチング電源の更に別の実施例における
電気回路接続図である。 １……スイツチング回路、２……磁電変換素
子、Ｌ１……チヨークコイル、Ｔ１……変圧器。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 直流入力をスイツチングし、そのスイツチン
   グ出力を整流平滑して出力するようにしたスイ
   ツチング電源において、出力側のチヨークコイ
   ルを構成するインダクタに、磁電変換素子を磁
   気的に結合させ、該磁電変換素子を電流検出端
   とした電流検出回路を備えることを特徴とする
   スイツチング電源。 (2) 前記磁電変換素子は、前記インダクタの磁心
   に直接装着したことを特徴とする実用新案登録
   請求の範囲第１項に記載のスイツチング電源。 (3) 前記チヨークコイルは棒状の磁心にコイルを
   巻装して構成され、前記磁電変換素子は前記棒
   状の磁心の一端面に貼着したことを特徴とする
   実用新案登録請求の範囲第２項に記載のスイツ
   チング電源。 (4) 前記磁電変換素子は、ホール素子で成ること
   を特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項、
   第２項または第３項に記載のスイツチング電
   源。