JPH02184264A - スイッチング電源装置 - 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、無負荷や軽負荷時に於ける平滑用チョークコ
イルの電流不連続を防止したスイ・ノチング電源装置に
関するものである。

スイッチング電源装置には、平滑用チョークコイルと平
滑用コンデンサとからなる平滑回路が設けられており、
無負荷時や軽負荷時には、平滑用チョークコイルに流れ
る電流が不連続的になり、パルス幅制御によるスイッチ
ング動作が不安定となる。従って、ダミー負荷を接続し
て平滑用チョークコイルに流れる電流が連続的となるよ
うに構成されているが、ダミー負荷による損失によって
効率が低下する。その為に、ダミー負荷を設けずに、平
滑用チョークコイルの電流不連続を防止することが要望
されている。

〔従来の技術〕

従来例の例えば１石式コンバータからなるスイッチング
電源装置は、第４図に示すように、直流電源２１からト
ランス２２の一次巻線に供給する電流を、駆動回路２３
により制御されるトランジスタ２４によりオン、オフし
、そのトランス２２の二次巻線に誘起する電圧をダイオ
ード２５により整流し、チョークコイル２７とコンデン
サ２８とからなる平滑回路により平滑化し、トランジス
タ２４がオフの期間にフライホイールダイオード２６を
介して電流が流れる。

又制御回路２９は、直流出力電圧Ｖ、を設定基準値と比
較して誤差増幅し、その誤差増幅信号と内蔵発振器の発
振波形とを比較器により比較してパルス幅制御信号を形
成し、そのパルス幅制御信号を駆動回路２３に加えて、
トランジスタ２４のオン期間を制御することにより、直
流出力電圧の安定化を図るものである。

第５図は従来例の動作説明図であり、ｆａ）はトランジ
スタ２４のオン（ＯＮ）、オフ（ＯＦＦ）の動作、（ｂ
）はチョークコイル２７の電圧■１と電流Ｉ３及び負荷
電流■。、（Ｃ）は整流用のダイオード２５に流れる電
流！　＋　、（ｄ）はフライホイールダイオード２６に
流れる電流Ｉ２を示す。

トランジスタ２４がオンとなると、ダイオード２５に（
Ｃ１に示す電流１１が流れ、又トランジスタ２４がオフ
となると、チョークコイル２７に蓄積されたエネルギに
よってフライホイールダイオード２６に（ｄ）に示す電
流■２が流れる。従って、チョークコイル２７には、Ｉ
、＋１２＝Ｉ３の電流が（ｂ）に示すように流れ、この
電流Ｉ３は変動するが、コンデンサ２８により平均化さ
れて鎖線で示す負荷電流ｉｏとなる。

軽負荷時には、負荷電流１．が小さくなり、それに伴っ
て各電流１．，１２が小さくなる。その場合、チョーク
コイル２７に流れる電流■３の変化のピーク・ピーク値
Ｉ　Ｐ−Ｐの１／２より負荷電流１．が小さくなると、
チョークコイル２７に流れる電流Ｉ３は、例えば、（ｋ
ｌ）に於けるもの時間零となる。即ち、チョークコイル
２７に流れる電流Ｉ３が不連続となる。

このように電流■３が不連続となると、制御回路２９に
よりパルス幅制御を行っても、直流出力電圧Ｖ１を安定
に維持することが困難となる。

そこで、従来は、ダミー抵抗をコンデンサ２８と並列に
接続し、無負荷時でも、Ｉ　ｐ−ｒ　／　２以上の電流
がチョークコイル２７に流れるように構成していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

チョークコイル２７に流れる電流が不連続となると、前
述のように、直流出力電圧Ｖ１を安定化することが困難
となり、又チョークコイル２７が振動音を発生する場合
もある。従って、前述のように、ダミー負荷をコンデン
サ２８と並列に接続することになるが、このダミー抵抗
により常時電力が消費されることになり、スイッチング
電源装置の効率が低下する欠点があった。

本発明は、ダミー抵抗を接続することなく、チョークコ
イルに流れる電流の不連続を防止することを目的とする
ものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のスイッチング電源装置は、平滑用チョークコイ
ルに連続的に電流が流れるようにし、且つその平滑用チ
ョークコイルの蓄積エネルギを補助電源等に利用し得る
ようにしたものであり、第１図を参照して説明する。

直流電源ｌからトランス２の一次巻線に供給する電流を
、駆動回路３からのパルス幅制御によりオン、オフ制御
する第１のトランジスタ４と、トランス２の二次巻線に
接続した整流用のダイオード５と、そのダイオード５の
出力側に接続したフライホイールダイオード６と、平滑
用チョークコイル７及び平滑用コンデンサ８と、平滑出
力電圧を検出して駆動回路３を制御する制御回路９とを
備えたスイッチング電源装置に於いて、フライホイール
ダイオード６に並列に第２のトランジスタ１０を接続し
、平滑用チョークコイル７に二次巻線を付加して、その
二次巻線にダイオード１１とコンデンサ１２とを接続し
、第２のトランジスタ１０を駆動回路３により第１のト
ランジスタ４と相補的に制御するものである。

〔作用〕

制御回路９により直流出力電圧を検出して駆動回路３を
制御し、トランス２の一次巻線に接続されたトランジス
タ４をオン、オフ制御して、直流出力電圧を安定化する
スイッチング電源装置に於いて、第２のトランジスタ１
０は、第１のトランジスタ４がオンの期間にオフとなり
、反対に第１のトランジスタ４がオフの期間にオンとな
るように駆動回路３により制御される。

平滑用チョークコイル７に流れる電流が不連続となるよ
うな軽負荷時に於いて、第１のトランジスタ４がオフ、
第２のトランジスタ１０がオンとなった期間内に、平滑
用チョークコイル７にフライホイールダイオード６を介
して流れる電流が零となる。その場合に、平滑用コンデ
ンサ８の端子電圧により第２のトランジスタ１０を介し
て平滑用チョークコイル７に逆方向に電流が流れる。即
ち、平滑用チョークコイル７に流れる電流の方向は反転
するが、連続的に流れるものとなる。

次に第１のトランジスタ４がオン、第２のトランジスタ
１０がオフとなると、平滑用チョークコイル７には黒点
印（巻線の巻き始め側を示す）側を正とする電圧が発生
し、二次巻線によりダイオード１１を介してコンデンサ
１２が充電される。

即ち、平滑用チョークコイル７の逆蓄積エネルギはコン
デンサ１２に吸収され、コンデンサ１２の充電電圧は補
助電源電圧として利用することができる。平滑用チョー
クコイル７の逆蓄積エネルギが放出されると、第１のト
ランジスタ４はオンになっているので、整流用のダイオ
ード５を介して平滑用チョークコイル７に電圧が印加さ
れ、チョークコイル電流■３の正方向に電流が流れる。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明
する。

第１図は本発明の実施例の要部回路図であり、１石式コ
ンバータによるスイッチング電源装置を示し、チョーク
コイル７に二次巻線を付加し、この二次巻線にダイオー
ド１１と・コンデンサ１２とを接続し、又フライホイー
ルダイオード６と並列に第２のトランジスタ１０を接続
し、この第２のトランジスタｌＯを、トランス２の一次
巻線に接続した第１のトランジスタ４と相補的に駆動回
路３から制御するものである。従って、駆動回路３は、
従来例の構成に信号の反転器等を付加するだけで容易に
実現することができる。又整流用のダイオード５．フラ
イホイールダイオード６、平滑用コンデンサ８．制御回
路９等は従来例と同様の構成であり、又直流電源１は、
交流電圧を整流平滑化する構成とすることも可能である
。

第２図は本発明の実施例の動作説明図であり、＋ａｌは
第１のトランジスタ４のオン（ＯＮ）、オフ（ＯＦＦ）
動作、（ｂｌは平滑用チョークコイル７の電圧■、と電
流■３と負荷電流１０　、（Ｃ１は整流用のダイオード
５を流れる電流１　、　、＋ｄ＋はフライホイールダイ
オード６を流れる電流１２　、ｔｅｌは第２のトランジ
スタ１０のオン（ＯＮ）、オフ（ＯＦＦ）動作、（ｆｌ
は第２のトランジスタ１０を流れる電流１　、　、（ｇ
）はダイオード１１を流れる電流Ｉ５の一例を示し、第
１図に於ける各部の電流の矢印方向を正方向として示す
ものである。

負荷電流１．が大きく、平滑用チョークコイル７には連
続的に電流が流れる場合は、第２のトランジスタ１０に
流れる電流Ｉ４は零であり、又平滑用チョークコイル７
の二次巻線に接続されたダイオード１１に流れる電流Ｉ
５も零である。そして、平滑用コンデンサ８の端子電圧
に相当する直流出力電圧■１が設定値となるように、第
１のトランジスタ４のオン期間が制御される。

負荷電流１．が小さくなり、第１のトランジスタ４がオ
フで、第２のトランジスタＩＯがオンの期間に於いてフ
ライホイールダイオード６を流れる電流Ｉ２が零となり
、平滑用チョークコイル７に流れる電流Ｉ３が零となる
と、第２のトランジスタ１０のオンにより平滑用コンデ
ンサ８の端子電圧が平滑用チョークコイル７に加えられ
、第２のトランジスタ１０に電流Ｉ４が、第２図の（ｆ
ｌに示すように流れる。この電流■４は、平滑用チョー
クコイル７にそれまでフライホイールダイオード６を介
して流れてし９た電流１２＝Ｉ３と反対方向であるが、
零の期間を生じることなく連続的に電流が流れることに
なる。

次に第１のトランジスタ４がオン、第２のトランジスタ
１０がオフとなると、平滑用チョークコイル７に第２の
トランジスタ１０を介して流れていた電流１．＝１３が
急激に遮断され、平滑用チョークコイル７の二次巻線に
電圧が誘起されて、ダイオード１１に第２図の（ｇ）に
示すようにコンデンサ１２を充電する電流Ｉ５が流れる
。即ち、平滑用チョークコイル７の逆励磁によるエネル
ギがコンデンサ１２に放出され、その端子電圧■２を補
助電源電圧等に利用することができる。

次に第１のトランジスタ４がオンであるので、ダイオー
ド５を介して平滑用チョークコイル７に電流■１が流れ
、励磁される。

第３図は平滑用チョークコイルのＢ−Ｈ特性説明図であ
り、Ｂ−Ｈ曲線上のａ　ｗ　ｄ点は、第２図のＴＣ）に
於けるＡ〜Ｄ点に対応している。即ち、ダイオード５を
介して平滑用チョークコイル７に流れる電流が零から増
加を始めるＡ点では、Ｂ−Ｈ曲線のａ点（励磁磁界Ｈ＝
０）となる。そして、ダイオード５を介して平滑用チョ
ークコイル７に流れる電流が最大となったＢ点では、Ｂ
−Ｈ曲線のｂ点となる。そして、フライホイールダイオ
ード６を介して平滑用チョークコイル７に流れる電流が
次第に減少して０となるＣ点では、Ｂ−Ｈ曲線のＣ点と
なる。次に第２のトランジスタ１０を介して平滑用チョ
ークコイル７に電流が流れ、その電流が最大となるＤ点
では、Ｂ−Ｈ曲線のｄ点となる。

更に、ダイオード１１を介して平滑用チョークコイル７
の二次巻線によりコンデンサ１２を充電し、充電終了す
るＡ点ではＢ−Ｈ曲線のａ点に戻ることになる。

又負荷電流■。が大きい場合、平滑用チョークコイル７
に流れる電流■３は、方向が反転することもないので、
Ｂ−Ｈ曲線は第１象限の右上方向に移ることになる。

本発明は、前述の実施例にのみ限定されるものではなく
、種々変更を加えることができるものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、フライホイールダイオ
ード６と並列に第２のトランジスタ１０を接続して、ト
ランス２の一次巻線に接続した第１のトランジスタ４と
相補的に駆動回路３によりオン、オフ制御し、平滑用チ
ョークコイル７に二次巻線を付加し、その二次巻線にダ
イオード１１とコンデンサ１２とを接続したものであり
、軽負荷時に平滑用チョークコイル７に流れる電流が不
連続となるような状態になると、第２のトランジスタ１
０を介して平滑用チョークコイル７に電流が流れるから
、不連続となることを防止することができる。従って、
直流出力電圧を安定化することができる。

７第２のトランジスタ１０を介して平滑用チョークコイ
ル７に流れていた電流と、整流用のダイオード５を介し
て流れる電流とが反対方向となるが、第２のトランジス
タ１０を介して平滑用チョークコイル７の逆励磁のエネ
ルギを平滑用チョークコイル７の二次巻線からコンデン
サ１２に吸収させることができ、平滑用チョークコイル
７の鉄心の磁気飽和等を防止し、平滑化作用をｍ続させ
ることができると共に、コンデンサ１２の端子電圧を補
助ｔａ雷電圧に利用することが可能となり、スイッチン
グ電源装置の効率向上に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の要部回路図、第２図は本発明
の実施例の動作説明図、第３図は平滑用チコークコイル
のＢ−Ｈ特性説明図、第４図は従来例の説明図、第５図
は従来例の動作説明図である。 １は直流電源、２はトランス、３は駆動回路、４は第１
のトランジスタ、５は整流用のダイオード、６はフライ
ホイールダイオード、７は平滑用チョークコイル、８は
平滑用コンデンサ、９は制御卸回路、１０は第２のトラ
ンジスタ、１１はダイオード、１２はコンデンサである
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 直流電源（１）からトランス（２）の一次巻線に供給す
   る電流を、駆動回路（３）からのパルス幅制御によりオ
   ン、オフ制御する第１のトランジスタ（４）と、 前記トランス（２）の二次巻線に接続した整流用のダイ
   オード（５）と、 該ダイオード（５）の出力側に接続されたフライホィー
   ルダイオード（６）と、 前記ダイオード（５）の出力側に接続された平滑用チョ
   ークコイル（７）及び平滑用コンデンサ（８）と、 平滑出力電圧を検出して前記駆動回路（３）を制御する
   制御回路（９）とを備えたスイッチング電源装置に於い
   て、 前記フライホィールダイオード（６）と並列に接続され
   、前記駆動回路（３）により前記第１のトランジスタ（
   ４）と相補的にオン、オフ制御される第２のトランジス
   タ（１０）と、 前記平滑用チョークコイル（７）に付加した二次巻線に
   、該平滑用チョークコイル（７）に蓄積されたエネルギ
   を放出するように接続されたダイオード（１１）とコン
   デンサ（１２）と を設けたことを特徴とするスイッチング電源装置。