JP3399242B2 - 電源回路 - Google Patents

電源回路

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JP3399242B2 JP20563696A JP20563696A JP3399242B2 JP 3399242 B2 JP3399242 B2 JP 3399242B2 JP 20563696 A JP20563696 A JP 20563696A JP 20563696 A JP20563696 A JP 20563696A JP 3399242 B2 JP3399242 B2 JP 3399242B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、産業用や民生用の
各種電子機器に直流安定化電圧を供給するスイッチング
電源回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の電源回路に関して、図3を用いて
説明する。11は直流電源、12は変圧器、13はスイ
ッチング回路、14は制御電圧出力を検出し負帰還制御
を行いながら13のスイッチング回路を制御するスイッ
チング制御回路、15は制御電圧負荷回路、16は非制
御電圧負荷回路、17は制御電圧出力、18は非制御電
圧出力である。1つの変圧器12から複数の出力を取り
出すマルチ出力の直流安定化電源回路においては、ある
出力を、定電圧に保つように負帰還制御をかけて、変圧
器12の1次側巻線に送りこむエネルギー量をコントロ
ールし、他の出力は、非安定となってしまていた。一般
には、制御電圧に、2次側出力電圧のうちで、負荷電流
がもっとも大きく、電流変動のもっとも小さい出力に設
定すると、非制御電圧の変動であるクロスレギュレーシ
ョンを、最も小さくすることができ、変圧器12の1次
側を駆動する回路のコントロール範囲も小さく設定する
ことができる。しかし、実際には、上記理想通りに制御
電圧を設定することは、困難であり、負荷回路によって
大きく異なり、その電子機器の負荷回路動作が、安定
で、性能が最もよく動作させることができるように設計
されるのが一般的である。また、クロスレギュレーショ
ンの改善提案として、実開昭61−43789号公報や
特開昭61−66563号公報などが提案されている。
【0003】制御電圧の負荷電流が変動する場合、制御
電圧を安定に保つように、制御電圧を検出しながら負帰
還制御を行い、変圧器の1次側に送りこむエネルギー量
をコントロールする。そのため、他の非制御電圧は、そ
の制御電圧の負荷電流の変動および1次側に送りこまれ
たエネルギーの影響を受けて変動する。この変動がクロ
スレギュレーションであり、制御電圧巻線や、変圧器1
2の1次側巻線との結合関係、また制御電圧に対する負
帰還のスピードや制御ダイナミックレンジの大きさによ
って影響を受ける。また制御電圧の負荷電流の変動は、
非制御電圧出力にクロスレギュレーシィンにみられるD
Cレベルの変動だけでなく、変圧器12の1次側スイッ
チング回路13から発生するスイッチングノイズの重
畳、負帰還制御がかかっているためのノイズスペクトラ
ム変動などの影響を与える。そのためそのノイズ対策は
さらに困難となってしまう。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】制御電圧の負荷電流変
動は、非制御電圧出力のクロスレギュレーションを悪く
し、さらに、変圧器の1次側に送りこむエネルギー量の
変動そのものであり、その変動範囲が大きい場合、それ
を駆動する回路の可変範囲に対しても十分に考慮しなが
ら設計する必要があり、変圧器1次側にてコントロール
するエネルギー量は、2次側出力エネルギーの総和を変
圧器の変換効率にて除算した値分のエネルギーをコント
ロールしなければならない。そのため、変圧器、スイッ
チング回路およびその制御回路のダイナッミックレンジ
は、変換効率分の1だけ大きく必要となってしまう。ま
た、負帰還制御のスピードや制御ダイナミックレンジの
大きさによっては、非制御電圧へ与える変動のスピード
や大きさも変化し、負荷回路に対して影響を与えること
となってしまう。
【0005】従来は、上記のような、非制御電圧の電圧
変動や負荷回路の設計裕度を考慮しながら、各出力の電
圧を設定し、変圧器1次側スイッチング回路およびその
制御回路および後段の回路を設計しなければならなかっ
た。
【0006】そこで、本発明の目的は、制御電圧の負荷
電流が変動することに対して、制御電圧は、定電圧にコ
ントロールし、他の非制御電圧へあたえる影響を小さく
し、尚且つ変圧器1次側スイッチング回路、スイッチン
グ制御回路の設計設定範囲を小さくするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の電源回路は、
電圧制御された出力巻線の電圧(制御電圧)の出力電流
を、前記定電圧制御されていない複数の出力巻線の電圧
の出力電流に対して、常に負荷回路最大電流にコントロ
ールして、制御電圧に関して、負荷回路への電流が変動
したとしても、制御電圧の出力する電流を一定に維持
し、非制御電圧に与える影響を小さくするとともに、変
圧器での変換損失が発生しないようにしたものである。
【0008】
【発明の実施の形態】本の請求項1に記載の発明は、
直流電源と、前記直流電源に直列に接続された変圧器1
次側巻線と、前記1次側巻線とグランド間に接続された
スイッチング回路と、前記変圧器2次側に配設された複
数の出力巻線と、前記変圧器2次側に配設された複数の
出力巻線の1つの巻線出力が定電圧となるように前記ス
イッチング回路のスイッチング素子を制御するスイッチ
ング制御回路とを有するスイッチング電源回路におい
て、前記定電圧制御された出力巻線の電圧(以後、制御
電圧と記す)の出力電流を、前記定電圧制御されていな
い複数の出力巻線の電圧の出力電流に対して、常に負荷
回路最大電流にコントロールする電流制御手段を備えた
ことを特徴とするスイッチング電源回路としたものであ
り、スイッチング電源回路において、非制御電圧のクロ
スレギュレーションを改善し、更に、変圧器1次側スイ
ッチング回路びその制御回路の制御範囲を、制御電圧
負荷回路の変動による影響を受けないようにし、変圧
器、スイッチング回路びスイッチング回路を制御する
制御回路の設計を容易にすることができるという作用を
有する。
【0009】本願の請求項2に記載の発明は、直流電源
と、前記直流電源に直列に接続された変圧器1次側巻線
と、前記1次側巻線とグランド間に接続されたスイッチ
ング回路と、前記変圧器2次側に配設された複数の出力
巻線と、前記変圧器2次側に配設された複数の出力巻線
の1つの巻線出力が定電圧となるように前記スイッチン
グ回路のスイッチング素子を制御するスイッチング制御
回路とを有するスイッチング電源回路において、制御電
圧の出力巻線と負荷回路との間に直列に接続配設され制
御電圧の負荷電流を検出するための電流検出回路、基
準電圧前記電流検出回路から出力される電流検出信
号と前記基準電圧とを比較して比較信号を出力する比較
前記制御電圧の出力電流を前記電流検出回路に流
れる電流と分流させるために前記電流検出回路前段の制
御電圧とグランド間に接続配設された制御電圧電流分流
回路とを備え、前記比較器から出力される比較信号によ
り、前記制御電圧電流分流回路に流れる電流を制御し
て、前記電流検出回路に流れる電流と制御電圧電流分流
回路に流れる電流との和が、常に負荷回路最大電流と等
しくなるようにしたことを特徴とするスイッチング電源
回路としたものであり、スイッチング電源回路におい
て、非制御電圧のクロスレギュレーションを改善し、更
に、変圧器1次側スイッチング回路びその制御回路の
制御範囲を、制御電圧負荷回路の変動による影響を受け
ないようにし、変圧器、スイッチング回路びスイッチ
ング回路を制御する制御回路の設計を容易にすることが
できるという作用を有する。
【0010】本願の請求項3に記載の発明は、直流電源
と、前記直流電源に直列に接続された変圧器1次側巻線
と、前記1次側巻線とグランド間に接続されたスイッチ
ング回路と、前記変圧器2次側に配設された複数の出力
巻線と、前記変圧器2次側に配設された複数の出力巻線
の1つの巻線出力が定電圧となるように前記スイッチン
グ回路のスイッチング素子を制御するスイッチング制御
回路とを有するスイッチング電源回路において、制御電
圧の出力巻線と負荷回路との間に直列に接続配設され制
御電圧の負荷電流を検出するための電流検出回路と、基
準電圧前記電流検出回路から出力される電流検出信
号と前記基準電圧とを比較して比較信号を出力する比較
前記電流検出回路後段の制御電圧とグランド間に
接続配設された制御電圧電流分流回路とを備え、前記比
較器から出力される比較信号により、前記制御電圧電流
分流回路に流れる電流を制御して、前記電流検出回路か
ら出力される検出電流が、常に負荷回路最大電流と等し
くなるようにしたことを特徴とするスイッチング電源回
路としたものであり、スイッチング電源回路において、
非制御電圧のクロスレギュレーションを改善し、更に、
変圧器1次側スイッチング回路びその制御回路の制御
範囲を、制御電圧負荷回路の変動による影響を受けない
ようにし、変圧器、スイッチング回路びスイッチング
回路を制御する制御回路の設計を容易にすることができ
という作用を有する。
【0011】(実施の形態1)本発明の実施の形態1に
おける電源回路について、図面を参照しながら説明す
る。図1は本発明の実施の形態1における電源回路のブ
ロック図構成を示す。図1において、符号20は電流検
出回路、21は制御電圧電流分流回路、22は比較器、
23は基準電圧である。
【0012】制御電圧電流分流回路21がない状態で制
御電圧負荷回路に最大電流が流れた場合に電流検出回路
20が出力する検出信号レベルにあらかじめ基準電圧2
3を設定しておく。電流検出回路20にて検出された電
流値に応じて出力される電流検出信号レベルと、基準電
圧23を比較器22にて比較し、比較結果に応じて、制
御電圧電流分流回路21に流す電流と電流検出回路20
に流れる電流との和が制御電圧負荷回路最大電流と等し
くなるように制御電圧電流分流回路21を制御する。こ
れにより、非制御電圧のクロスレギュレーションを改善
し、更に、変圧器1次側スイッチング回路およびその制
御回路の制御範囲を、制御電圧負荷回路の変動に影響を
受けないようにし、変圧器、スイッチング回路およびス
イッチング回路制御回路の設計を容易にする。
【0013】(実施の形態2)本発明の実施の形態2に
おける電源回路について、図面を参照しながら説明す
る。図2は本発明の実施の形態2における電源回路のブ
ロック構成図を示す。図2において、制御電圧電流分流
回路21がない状態で制御電圧負荷回路に最大電流が流
れた場合に電流検出回路20が出力する検出信号レベル
にあらかじめ基準電圧23を設定しておく。電流検出回
路20にて検出された電流値に応じて出力される電流検
出信号レベルと、基準電圧23を比較器22にて比較
し、比較結果に応じて、電流検出回路20に流れる電流
が、常に制御電圧負荷回路最大電流と等しくなるように
制御電圧電流分流回路21を制御する。これにより、非
制御電圧のクロスレギュレーションを改善し、更に、変
圧器1次側スイッチング回路およびその制御回路の制御
範囲を、制御電圧負荷回路の変動に影響を受けないよう
にし、変圧器、スイッチング回路およびスイッチング回
路制御回路の設計を容易にする。ただし、本実施形態2
においては、制御電圧電流分流回路21に分流する電流
も電流検出回路20にて検出しながら負帰還制御しなけ
ればならない。
【0014】
【発明の効果】以上のように本実施形態によれば、産業
用や民生用の各種電子機器に直流安定化電圧を供給する
スイッチング電源回路において、非制御電圧のクロスレ
ギュレーションは改善され、更に、変圧器1次側スイッ
チング回路およびその制御回路の制御範囲は、制御電圧
負荷回路の変動に影響されることはなくなるため、変圧
器、スイッチング回路およびスイッチング回路制御回路
の設計は容易となる。また、制御電圧電流分流回路が制
御する電流量は、制御電圧電流変動分の電流とすること
ができ、変圧器等での変換損失が発生しない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1におけるスイッチング電
源回路のブロック構成図
【図2】本発明の実施の形態2におけるスイッチング電
源回路のブロック構成図
【図3】従来のスイッチング電源回路のブロック構成図
【符号の説明】
11 直流電源 12 変圧器 13 スイッチング回路 14 スイッチング制御回路 15 制御電圧負荷回路 16 非制御電圧負荷回路 17 制御電圧出力 18 非制御電圧出力 20 電流検出回路 21 制御電圧電流分流回路 22 比較器 23 基準電圧
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 3/28 H01F 19/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流電源と、前記直流電源に直列に接続
    された変圧器1次側巻線と、前記1次側巻線とグランド
    間に接続されたスイッチング回路と、前記変圧器2次側
    に配設された複数の出力巻線と、前記変圧器2次側に配
    設された複数の出力巻線の1つの巻線出力が定電圧とな
    るように前記スイッチング回路のスイッチング素子を制
    御するスイッチング制御回路とを有するスイッチング電
    源回路において、前記定電圧制御された出力巻線の電圧
    (以後、制御電圧と記す)の出力電流を、前記定電圧制
    御されていない複数の出力巻線の電圧の出力電流に対し
    て、常に負荷回路最大電流にコントロールする電流制御
    手段を備えたことを特徴とするスイッチング電源回路。
  2. 【請求項2】 直流電源と、前記直流電源に直列に接続
    された変圧器1次側巻線と、前記1次側巻線とグランド
    間に接続されたスイッチング回路と、前記変圧器2次側
    に配設された複数の出力巻線と、前記変圧器2次側に配
    設された複数の出力巻線の1つの巻線出力が定電圧とな
    るように前記スイッチング回路のスイッチング素子を制
    御するスイッチング制御回路とを有するスイッチング電
    源回路において、制御電圧の出力巻線と負荷回路との間
    に直列に接続配設され制御電圧の負荷電流を検出するた
    めの電流検出回路、基準電圧前記電流検出回路か
    ら出力される電流検出信号と前記基準電圧とを比較して
    比較信号を出力する比較器前記制御電圧の出力電流
    を前記電流検出回路に流れる電流と分流させるために前
    電流検出回路前段の制御電圧とグランド間に接続配設
    された制御電圧電流分流回路とを備え、前記比較器から
    出力される比較信号により、前記制御電圧電流分流回路
    に流れる電流を制御して、前記電流検出回路に流れる電
    流と制御電圧電流分流回路に流れる電流との和が、常に
    負荷回路最大電流と等しくなるようにしたことを特徴と
    するスイッチング電源回路。
  3. 【請求項3】 直流電源と、前記直流電源に直列に接続
    された変圧器1次側巻線と、前記1次側巻線とグランド
    間に接続されたスイッチング回路と、前記変圧器2次側
    に配設された複数の出力巻線と、前記変圧器2次側に配
    設された複数の出力巻線の1つの巻線出力が定電圧とな
    るように前記スイッチング回路のスイッチング素子を制
    御するスイッチング制御回路とを有するスイッチング電
    源回路に おいて、制御電圧の出力巻線と負荷回路との間
    に直列に接続配設され制御電圧の負荷電流を検出するた
    めの電流検出回路と、基準電圧前記電流検出回路か
    ら出力される電流検出信号と前記基準電圧とを比較して
    比較信号を出力する比較器前記電流検出回路後段の
    制御電圧とグランド間に接続配設された制御電圧電流分
    流回路とを備え、前記比較器から出力される比較信号に
    より、前記制御電圧電流分流回路に流れる電流を制御し
    て、前記電流検出回路から出力される検出電流が、常に
    負荷回路最大電流と等しくなるようにしたことを特徴と
    するスイッチング電源回路。
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