JPH028549B2 - - Google Patents
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- JPH028549B2 JPH028549B2 JP57188288A JP18828882A JPH028549B2 JP H028549 B2 JPH028549 B2 JP H028549B2 JP 57188288 A JP57188288 A JP 57188288A JP 18828882 A JP18828882 A JP 18828882A JP H028549 B2 JPH028549 B2 JP H028549B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/12—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac
- G05F1/32—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using magnetic devices having a controllable degree of saturation as final control devices
- G05F1/34—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using magnetic devices having a controllable degree of saturation as final control devices combined with discharge tubes or semiconductor devices
- G05F1/38—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using magnetic devices having a controllable degree of saturation as final control devices combined with discharge tubes or semiconductor devices semiconductor devices only
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
- H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/33561—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having more than one ouput with independent control
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Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は複数出力DC−DC変換器に関し、特に
複数出力DC−DC変換器の安定化に関する。
複数出力DC−DC変換器の安定化に関する。
発明の背景
複数個の電圧出力を持つDC−DC変換器では、
出力電圧の1つが直接センスされ、変換器入力に
接続されているスイツチングトランジスタのデユ
ーテイサイクルを制御するためにフイードバツク
される。残りの出力の安定化は、2次巻線出力回
路間の磁気結合によつて行われる。このような出
力電圧の制御方法は、相互安定化と呼ぶ。しか
し、2次巻線の間の磁気結合は完全ではないた
め、出力回路の1つに接続されている負荷が変動
すると、他の出力回路の電圧が変動してしまう。
負荷の変動にかかわらず、電圧出力の各々を独立
に安定化できることが望ましい。
出力電圧の1つが直接センスされ、変換器入力に
接続されているスイツチングトランジスタのデユ
ーテイサイクルを制御するためにフイードバツク
される。残りの出力の安定化は、2次巻線出力回
路間の磁気結合によつて行われる。このような出
力電圧の制御方法は、相互安定化と呼ぶ。しか
し、2次巻線の間の磁気結合は完全ではないた
め、出力回路の1つに接続されている負荷が変動
すると、他の出力回路の電圧が変動してしまう。
負荷の変動にかかわらず、電圧出力の各々を独立
に安定化できることが望ましい。
発明の要旨
本発明の一実施例に従えば、複数出力DC−DC
変換器の各出力回路の電圧を、他の出力回路に接
続されている負荷の変動とは無関係に安定化する
ための方法と装置が示されている。この電圧安定
化は、負荷の変動に応動して各出力回路内のイン
ダクタンスを変化させることによつて行われてい
る。
変換器の各出力回路の電圧を、他の出力回路に接
続されている負荷の変動とは無関係に安定化する
ための方法と装置が示されている。この電圧安定
化は、負荷の変動に応動して各出力回路内のイン
ダクタンスを変化させることによつて行われてい
る。
特に、電子的に制御可能なリアクタが各出力回
路、すなわち2次巻線回路に、直列に接続されて
いる。一実施例では、1つの出力回路の負荷電圧
又はこれに比較する値が基準電圧と比較されて誤
差信号が作られる。この誤差信号に応動して、各
出力回路で制御電流が調節されて、電子的に制御
可能なリアクタのパーミアンスを制御するために
フイードバツクされる。
路、すなわち2次巻線回路に、直列に接続されて
いる。一実施例では、1つの出力回路の負荷電圧
又はこれに比較する値が基準電圧と比較されて誤
差信号が作られる。この誤差信号に応動して、各
出力回路で制御電流が調節されて、電子的に制御
可能なリアクタのパーミアンスを制御するために
フイードバツクされる。
他の実施例によれば、1つの出力回路の出力電
流が、そこに接続された電子的制御可能リアクタ
のパーミアンスを制御するためにフイードバツク
される。他の出力回路の各々では、出力電圧が基
準電圧と比較され、誤差信号が作られる。この誤
差信号に応動して制御電流その出力回路内の電子
的制御可能リアクタのパーミアンスを制御するた
めにフイードバツクされる。
流が、そこに接続された電子的制御可能リアクタ
のパーミアンスを制御するためにフイードバツク
される。他の出力回路の各々では、出力電圧が基
準電圧と比較され、誤差信号が作られる。この誤
差信号に応動して制御電流その出力回路内の電子
的制御可能リアクタのパーミアンスを制御するた
めにフイードバツクされる。
上記の実施例の各々において、入力電圧変動
と、任意の2次回路の負荷変動とが、複数出力
DC−DC変換器の他の任意の2次回路の負荷電圧
に影響を与えることが防止されている。
と、任意の2次回路の負荷変動とが、複数出力
DC−DC変換器の他の任意の2次回路の負荷電圧
に影響を与えることが防止されている。
本発明の1つの利点は、低損失素子、すなわち
電子的に制御可能なリアクタを用いることによつ
てエネルギー損失を最小にし、複数出力DC−DC
変換器の効率を高めている点にある。
電子的に制御可能なリアクタを用いることによつ
てエネルギー損失を最小にし、複数出力DC−DC
変換器の効率を高めている点にある。
本発明の他の利点は、複数出力DC−DC変換器
の他の出力の負荷変動にかかわらず、その任意の
出力を正確に安定化できることにある。
の他の出力の負荷変動にかかわらず、その任意の
出力を正確に安定化できることにある。
詳細な説明
第1図において、従来技術によるエネルギー蓄
積トランス10が示されており、1つの1次巻線
12と、複数個の2次巻線14,16を含んでい
る。2次巻線14の脈動電流はダイオード18及
びコンデンサ20で整流されて直流(DC)なる。
整流された電流はコンデンサと並列に接続された
負荷22に印加される。同様に、2次巻線16の
脈動電流は、ダイオード24及びコンデンサ26
で整流され、DCは負荷28に印加される。負荷
22に印加されるDC出力電圧V01をセンスする
ことにより、制御器30は、1次巻線に直列に接
続されたスイツチングトランジスタ32のデユー
テイサイクルを変化させる。
積トランス10が示されており、1つの1次巻線
12と、複数個の2次巻線14,16を含んでい
る。2次巻線14の脈動電流はダイオード18及
びコンデンサ20で整流されて直流(DC)なる。
整流された電流はコンデンサと並列に接続された
負荷22に印加される。同様に、2次巻線16の
脈動電流は、ダイオード24及びコンデンサ26
で整流され、DCは負荷28に印加される。負荷
22に印加されるDC出力電圧V01をセンスする
ことにより、制御器30は、1次巻線に直列に接
続されたスイツチングトランジスタ32のデユー
テイサイクルを変化させる。
トランス10は指定された範囲内でのエネルギ
ーを負荷22及び28に供給するように設計され
ている。負荷22によつて使われる電流がこの指
定された範囲内で変化すると、負荷28に供給さ
れる電流も変化してしまう。本発明の目的は、負
荷22の負荷変動とは無関係に、負荷28に対し
て指定された範囲の負荷電流を供給することにあ
る。
ーを負荷22及び28に供給するように設計され
ている。負荷22によつて使われる電流がこの指
定された範囲内で変化すると、負荷28に供給さ
れる電流も変化してしまう。本発明の目的は、負
荷22の負荷変動とは無関係に、負荷28に対し
て指定された範囲の負荷電流を供給することにあ
る。
第2図において、1つの1次巻線42と、複数
個の2次巻線44,46を含んだトランス40が
示されている。ダイオード48及びコンデンサ5
0はコンデンサ50に並列に接続された負荷52
にDCを供給する。同様に、ダイオード54及び
コンデンサ56は負荷58にDCを供給する。負
荷52の両端の出力電圧V03は制御器60によつ
てセンスされる。制御器60は、1次巻線42と
直列に接続されたスイツチングトランジスタ62
のデユーテイサイクルを調整する。
個の2次巻線44,46を含んだトランス40が
示されている。ダイオード48及びコンデンサ5
0はコンデンサ50に並列に接続された負荷52
にDCを供給する。同様に、ダイオード54及び
コンデンサ56は負荷58にDCを供給する。負
荷52の両端の出力電圧V03は制御器60によつ
てセンスされる。制御器60は、1次巻線42と
直列に接続されたスイツチングトランジスタ62
のデユーテイサイクルを調整する。
2次巻線44と直列に、電子的に制御可能なリ
アクタ64が接続されている。同様に、2次巻線
46と直列に、電子的制御可能なリアクタ66が
接続されている。負荷58の両端の出力電圧V04
は抵抗68及び70を介してセンスされる。この
出力電圧に比例する電位降下が、抵抗68及び7
0から成る電圧分割器で作られる。このセンスさ
れた電圧は、比較器74によつて基準72からの
基準電圧と比較され、誤差信号が作られる。この
誤差信号は電流源76及び78を制御するのに用
いられる。電流源76及び78は、それぞれリー
ド77及び79から電子制御リアクタ66及び6
4に流れる電流を制御する。
アクタ64が接続されている。同様に、2次巻線
46と直列に、電子的制御可能なリアクタ66が
接続されている。負荷58の両端の出力電圧V04
は抵抗68及び70を介してセンスされる。この
出力電圧に比例する電位降下が、抵抗68及び7
0から成る電圧分割器で作られる。このセンスさ
れた電圧は、比較器74によつて基準72からの
基準電圧と比較され、誤差信号が作られる。この
誤差信号は電流源76及び78を制御するのに用
いられる。電流源76及び78は、それぞれリー
ド77及び79から電子制御リアクタ66及び6
4に流れる電流を制御する。
負荷58への負荷電流が減少すると、比較器7
4は電流源76及び78の設定値を変化させ、こ
れによつてそれぞれリード77及び79から電子
制御リアクタ66及び64に流れる電流を制御す
る。電子制御リアクタ66及び64への制御電流
はリアクタのパーミアンスを変化させる。すなわ
ち、それぞれ2次巻線44及び46に対応する出
力回路80及び82の電子制御リアクタの各々の
負荷巻線のインダクタンスは、負荷電圧が指定さ
れた値となるように調整される。
4は電流源76及び78の設定値を変化させ、こ
れによつてそれぞれリード77及び79から電子
制御リアクタ66及び64に流れる電流を制御す
る。電子制御リアクタ66及び64への制御電流
はリアクタのパーミアンスを変化させる。すなわ
ち、それぞれ2次巻線44及び46に対応する出
力回路80及び82の電子制御リアクタの各々の
負荷巻線のインダクタンスは、負荷電圧が指定さ
れた値となるように調整される。
第3図において、電子制御可能なリアクタ64
又は66の一実施例が示されている。第3図のリ
ードには第2図と同じ番号が付されている。電子
制御リアクタ64,66の各々は、2つの飽和可
能な磁心84及び86と、制御巻線85と負荷巻
線87及び89とを含んでいる。制御巻線85
は、出力回路82又は80において、電流源76
又は78からのDCフイードバツク電流、すなわ
ち制御電流を受ける。巻線85の巻数を多すくる
と、磁心84及び86と飽和させるのに必要な制
御電流の量が減少する。従つて、負荷電圧を制御
するのに必要な電力は極めて少くてすむ。よつて
システムの効率を上げることができる。
又は66の一実施例が示されている。第3図のリ
ードには第2図と同じ番号が付されている。電子
制御リアクタ64,66の各々は、2つの飽和可
能な磁心84及び86と、制御巻線85と負荷巻
線87及び89とを含んでいる。制御巻線85
は、出力回路82又は80において、電流源76
又は78からのDCフイードバツク電流、すなわ
ち制御電流を受ける。巻線85の巻数を多すくる
と、磁心84及び86と飽和させるのに必要な制
御電流の量が減少する。従つて、負荷電圧を制御
するのに必要な電力は極めて少くてすむ。よつて
システムの効率を上げることができる。
2次巻線87及び89の巻数は等しい。さら
に、巻線87及び89は、そこに流れるAC電流
が、破線の矢印で示したように磁心84及び89
において逆方向に磁束を誘導するように接続され
ている。この2つの条件により、AC磁束が制御
巻線85に誘導されることはなく、従つて巻線8
5にAC電圧が誘導されることはない。
に、巻線87及び89は、そこに流れるAC電流
が、破線の矢印で示したように磁心84及び89
において逆方向に磁束を誘導するように接続され
ている。この2つの条件により、AC磁束が制御
巻線85に誘導されることはなく、従つて巻線8
5にAC電圧が誘導されることはない。
巻線85の制御電流により、磁心84及び86
において磁束φ(実線の矢印で示されている)が
誘導される。
において磁束φ(実線の矢印で示されている)が
誘導される。
第4図において、電子制御リアクタ64,66
の各磁心の典型的なφ対ΣNi曲線(すなわち磁束
対アンペア・巻線)が示されている。φ対ΣNi曲
線の任意の点における勾配は、磁心84,86の
パーミアンスの大きさとなる。前述のように、磁
心84に誘導される磁束φのDCレベルは、巻線
85に流れるDC直流電流によつて決められる。
その関係が第4図のφ対ΣNi曲線で示される。
DC動作点のまわりでの小さなAC変化に対して、
制御電流がパーミアンスを決定する。この動作
は、φ対ΣNi曲線上の動作点90を参照すること
によつてより良く理解できる。前述の磁束の微少
な増加及び減少により、点90のまわりでφ対
ΣNi曲線の正接に沿つて変化を生じる。公知のよ
うに、この正接は曲線の点90における勾配であ
り、パーミアンスを表わす。
の各磁心の典型的なφ対ΣNi曲線(すなわち磁束
対アンペア・巻線)が示されている。φ対ΣNi曲
線の任意の点における勾配は、磁心84,86の
パーミアンスの大きさとなる。前述のように、磁
心84に誘導される磁束φのDCレベルは、巻線
85に流れるDC直流電流によつて決められる。
その関係が第4図のφ対ΣNi曲線で示される。
DC動作点のまわりでの小さなAC変化に対して、
制御電流がパーミアンスを決定する。この動作
は、φ対ΣNi曲線上の動作点90を参照すること
によつてより良く理解できる。前述の磁束の微少
な増加及び減少により、点90のまわりでφ対
ΣNi曲線の正接に沿つて変化を生じる。公知のよ
うに、この正接は曲線の点90における勾配であ
り、パーミアンスを表わす。
第5図において、第3図に示した電子制御リア
クタの別の実施例が示されている。第5図のリア
クタの巻線は第3図のものと同じ番号が付されて
いる。さらに、第5図に示した実施例は、第3図
のものと実質的に同じ原理で動作する。
クタの別の実施例が示されている。第5図のリア
クタの巻線は第3図のものと同じ番号が付されて
いる。さらに、第5図に示した実施例は、第3図
のものと実質的に同じ原理で動作する。
第6図は、本発明の別の実施例を示している。
トランス100は1次巻線102及び2次巻線1
04,106を含んでいる。出力回路110は、
2次巻線104、ダイオード108、電子制御リ
アクタ112、コンデンサ114,116、及び
負荷118に接続されている。出力回路110の
出力電圧はリード119から制御器120でセン
スされ、スイツチングトランジスタ122のデユ
ーテイサイクルが調整される。負荷電流は制御巻
線124にフイードバツクされ、電子制御リアク
タ112のパーミアンスが変えられる。コンデン
サ116により、制御巻線124に誘導される交
流が波される。
トランス100は1次巻線102及び2次巻線1
04,106を含んでいる。出力回路110は、
2次巻線104、ダイオード108、電子制御リ
アクタ112、コンデンサ114,116、及び
負荷118に接続されている。出力回路110の
出力電圧はリード119から制御器120でセン
スされ、スイツチングトランジスタ122のデユ
ーテイサイクルが調整される。負荷電流は制御巻
線124にフイードバツクされ、電子制御リアク
タ112のパーミアンスが変えられる。コンデン
サ116により、制御巻線124に誘導される交
流が波される。
同様に、出力回路130は、ダイオード12
6、電子制御リアクタ128、コンデンサ132
及び負荷134を含んでいる。出力電圧は電圧分
割器136,138でセンスされ、比較器140
で基準電圧と比較されて誤差信号が作られる。こ
の誤差信号は電流源142の調整のために用いら
れ、制御巻線144へフイードバツクされる制御
電流の量が制御される。
6、電子制御リアクタ128、コンデンサ132
及び負荷134を含んでいる。出力電圧は電圧分
割器136,138でセンスされ、比較器140
で基準電圧と比較されて誤差信号が作られる。こ
の誤差信号は電流源142の調整のために用いら
れ、制御巻線144へフイードバツクされる制御
電流の量が制御される。
負荷118が変動すると、2次巻線104と1
06の間の磁気結合のために負荷134へ供給さ
れる負荷電流が変化する。この変化は比較器14
0で検出される。これに応動して、電流源142
が調整されて、制御巻線144へのフイードバツ
ク電流が制御されて、電子制御リアクタ128の
パーミアンスが変化する。これにより、電子制御
リアクタ128の負荷巻線を流れる負荷134の
負荷電流が調整されて、負荷118の変動が補償
される。
06の間の磁気結合のために負荷134へ供給さ
れる負荷電流が変化する。この変化は比較器14
0で検出される。これに応動して、電流源142
が調整されて、制御巻線144へのフイードバツ
ク電流が制御されて、電子制御リアクタ128の
パーミアンスが変化する。これにより、電子制御
リアクタ128の負荷巻線を流れる負荷134の
負荷電流が調整されて、負荷118の変動が補償
される。
第1図は複数出力DC−DC変換器の従来技術に
よる相互安定化を示し、第2図は複数出力DC−
DC変換器の安定化に関する本発明の一実施例を
示し、第3図は第2図に示した電子的制御可能リ
アクタの一実施例の詳細を示し、第4図は第3図
の電子的制御可能リアクタのφ対ΣNi特性曲線を
示し、第5図は第3図に示した電子的制御可能リ
アクタの他の実施例を示し、第6図は複数出力
DC−DC変換器の安定化に関する本発明の他の実
施例を示す。 〔主要部分の符号の説明〕 負荷…第2図の負
荷52,58、トランス…第2図のトランス4
0、スイツチングトランジスタ…第2図のトラン
ジスタ62、1次巻線…第2図の巻線42、第1
の2次巻線…第2図の巻線44、第2の2次巻線
…第2図の巻線46、整流手段…第2図のダイオ
ード48,54及びコンデンサ50,56、制御
器…第2図の制御器60、第1の制御可能リアク
タ…第2図のリアクタ64、第2の制御可能リア
クタ…第2図のリアクタ66、比較手段…第2図
の比較器74、電流源…第2図の電流源76。
よる相互安定化を示し、第2図は複数出力DC−
DC変換器の安定化に関する本発明の一実施例を
示し、第3図は第2図に示した電子的制御可能リ
アクタの一実施例の詳細を示し、第4図は第3図
の電子的制御可能リアクタのφ対ΣNi特性曲線を
示し、第5図は第3図に示した電子的制御可能リ
アクタの他の実施例を示し、第6図は複数出力
DC−DC変換器の安定化に関する本発明の他の実
施例を示す。 〔主要部分の符号の説明〕 負荷…第2図の負
荷52,58、トランス…第2図のトランス4
0、スイツチングトランジスタ…第2図のトラン
ジスタ62、1次巻線…第2図の巻線42、第1
の2次巻線…第2図の巻線44、第2の2次巻線
…第2図の巻線46、整流手段…第2図のダイオ
ード48,54及びコンデンサ50,56、制御
器…第2図の制御器60、第1の制御可能リアク
タ…第2図のリアクタ64、第2の制御可能リア
クタ…第2図のリアクタ66、比較手段…第2図
の比較器74、電流源…第2図の電流源76。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 少なくとも第1および第2の出力回路および
当該第1の出力回路から1次側のパワースイツチ
への安定化制御のフイードバツクを有する複数出
力DC−DC変換器の負荷電圧を安定化する方法に
おいて、 該第2の出力回路内の電圧を基準傾斜と比較し
て誤差信号を発生し、 当該誤差信号に応動して、前記第1および第2
の出力回路内の出力電圧を安定化させるよう、該
第1および第2の出力回路内の第1および第2の
インダクタンスを、それぞれ反比例して変化させ
るための制御電流を発生することを特徴とする方
法。 2 複数出力DC−DC変換器の出力回路の負荷電
圧を安定化する装置であり、 スイツチングトランジスタ(例えば62)に直
列に接続された1次巻線(例えば42)と各々が
整流手段(例えば48,50および54,56)
によつて第1の出力信号(例えばV03)および第
2の出力信号(例えばV04)を発生するための第
1(例えば44)および第2(例えば46)の2次
巻線とを持つトランスと、 該第1の出力信号(例えばV03)をセンスして
該スイツチングトランジスタのデユーテイサイク
ルを制御するよう接続された制御器(例えば6
0)とを含む装置において、 該第1の2次巻線に接続された第1の制御可能
リアクタ(例えば64)と、 該第2の2次巻線に接続された第2の制御可能
リアクタ(例えば66)と、 該第2の制御可能リアクタに接続され、当該第
2の制御可能リアクタのパーミアンスを該第1の
制御可能リアクタに反比例して制御することによ
つて該第2の出力信号を安定化するための手段と
を含むことを特徴とする装置。 3 特許請求の範囲第2項に記載の装置におい
て、該リアクタのパーミアンスを制御する該手段
が、 該第2の出力信号(例えばV04)に比例する電
圧を発生する手段(例えば68,70)と、 該比例する電圧を基準電圧(例えば72)と比
較するための比較手段(例えば74)と、 該比較手段に応動し、該第2の制御可能リアク
タのパーミアンスを選択的に変化させるよう該第
2の制御可能リアクタへの該制御電流を調整する
電流源(例えば76)とを含んでいることを特徴
とする装置。
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