JPH028552Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は直流電圧の電圧変換を行なう自励発振
型コンバータ装置に関する。

第１図は従来の自励発振型コンバータ装置を示
すもので、自励発振回路１、整流平滑回路２、出
力電圧検出回路３により構成されている。Ｔは１
次巻線N₁、帰還巻線N₂及び出力巻線N₃を有する
コンバータトランス、Q₁はスイツチングトラン
ジスタ、C₁は共振用コンデンサ、R₁は起動用抵
抗、R₂は抵抗である。D₁はコンバータトランス
Ｔの出力巻線N₃に接続したダイオード、C₂は平
滑用コンデンサ、VR₁はスイツチングトランジス
タQ₁のベースに接続された可変抵抗、Q₂は可変
抵抗VR₁で検出した電圧を入力信号とし増幅する
トランジスタである。Ｌは整流平滑回路の出力に
接続された負荷、Ｅは直流電源、C₃は起動用コ
ンデンサ、D₂はベース電流用ダイオードである。

次にこの装置の動作について説明する。直流電
源Ｅから電圧が印加されると、起動用抵抗R₁を
介してスイツチングトランジスタQ₁のベース、
エミツタが順バイアスされる。従つてスイツチン
グトランジスタQ₁は導通を開始し、コンバータ
トランスＴの１次巻線N₁に電圧が発生する。こ
のときコンデンサC₂は、抵抗R₁を介して流れる
電流が抵抗R₂を介して流れトランジスタQ₁のベ
ース電流が不足するのを防止している。この電圧
により帰還巻線N₂には、スイツチングトランジ
スタQ₁をさらに順バイアスする極性で電圧が発
生し、ダイオードD₂、抵抗R₂を介してベース電
流が流れ、スイツチングトランジスタQ₁は急速
に完全導通となる。この時、１次巻線N₁に流れ
る電流は直線的に増加し、スイツチングトランジ
スタQ₁のベース電流Ib、コレクタ電流Ic電流増幅
率hfeとすれば、Ic＝hfe・Ibとなつた時スイツチ
ングトランジスタQ₁に流れるコレクタ電流が制
限され、前述の起動時と逆の現象によりスイツチ
ングトランジスタQ₁は急速に遮断となる。この
ためコンバータトランスＴの１次巻線N₁と共振
用コンデンサC₁の並列共振により共振電圧が発
生する。帰還巻線N₂に発生する電圧がスイツチ
ングトランジスタQ₁のベース、エミツタを順バ
イアスする方向になると、再びスイツチングトラ
ンジスタQ₁は導通状態となり、前述の動作をく
り返し自励発振回路１が発振する。この発振作用
により出力巻線N₃に発生するパルス電圧を整流
平滑回路２により整流平滑し直列出力を得ると共
に、負荷Ｌに電力を供給している。この時、出力
電圧検出回路３は可変抵抗VR₁により出力電圧を
検出し、トランジスタQ₂によりスイツチングト
ランジスタQ₁のベース電流を制御し、出力電圧
を安定化している。即ち、電源電圧変動及び負荷
変動により出力電圧が高くなると、トランジスタ
Q₂のベース電流、コレクタ電流が増加し、スイ
ツチングトランジスタQ₁のベース電流が少なく
なつて該トランジスタQ₁の導通期間が短かくな
る。また出力電圧が低くなると、トランジスタ
Q₂のベース電流、コレクタ電流が減少し、、スイ
ツチングトランジスタQ₁のベース電流が多くな
つて該トランジスタQ₁の導通期間が長くなる。
その結果出力電圧が変動するのを防止するように
動作するのである。

上述のようにして安定化した直流電圧を負荷Ｌ
に供給することができるが、負荷電流が微少のと
きに負荷Ｌが無かつたり、電源電圧が非常に高く
なつた場合、出力電圧が一定でなく高くなつた
り、自励発振回路１が連続して発振せず、発振し
ている期間と発振していない期間が生じ、出力電
圧のリツプルが大きくなるという問題があつた。

即ち、負荷電流が少なくなると、コンデンサ
C₂の放電電流が少なくなる為、トランジスタQ₁
の遮断時の共振電圧が大きくなり、出力巻線N₃
の電圧が高くなり、出力電圧が高くなろうとす
る。この時のトランジスタQ₂のベース電流、コ
レクタ電流が増加し、スイツチングトランジスタ
Q₁のベース電流が減少し、スイツチングトラン
ジスタQ₁の導通期間が短かくなり、スイツチン
グトランジスタQ₁が導通時に１次巻線N₁に蓄積
されるエネルギーを少なくし、共振電圧を低くす
るように動作するが、電源電圧が非常に高かつた
場合及び無負荷にした場合、スイツチングトラン
ジスタQ₁が極短時間導通しても出力電圧が高く
なつたり、出力電圧が高くなつた為トランジスタ
Q₂が連続して導通し、スイツチングトランジス
タQ₁が完全にオフして発振が停止し、その後出
力電圧が低くなつた後発振が再開し、発振してい
る時と発振が停止している時の出力電圧の差が生
じて出力電圧のリツプルが大きくなる。またスイ
ツチングトランジスタQ₁がわずかな期間導通し
た場合、１次巻線N₁の電流はゆつくり増加する
為、１次巻線N₁にたくわえられるエネルギーは
小さいが、共振コンデンサC₁は電源電圧まで充
電され、スイツチングトランジスタQ₁がオフ時、
コンデンサC₁、１次巻線N₁にたくわえられるエ
ネルギーは小さいが、共振コンデンサC₁は電源
電圧まで充電され、スイツチングトランジスタ
Q₁のオフ時にコンデンサC₁、１次巻線N₁にたく
わえられたエネルギーにより共振が生じる為、わ
ずかな期間オンしただけでも共振電圧は、電源電
圧が高くなると、設定出力電圧を越えてしまうこ
とが生じるのである。

そこで、この問題を解決するためには無負荷及
び電源電圧が高くなつた時、スイツチングトラン
ジスタQ₁を完全導通状態にせず、Ａ級動作即ち
コレクタ、エミツタ間に電圧がかかつている状態
でコレクタ電流を流し、共振電圧が大きくならな
いようにすればよい。つまり、負荷電流が少ない
時、出力巻線N₃の電圧のピーク値を出力設定電
圧と同一になるような共振電圧を得るように、ス
イツチングトランジスタQ₁を不完全導通させる
とよい（例えばスイツチングトランジスタQ₁の
コレクタ−エミツタ間電圧が電源電圧の半分程度
の電圧になるようにコレクタ電流を流す）。

ところが、このような事を実現するのは困難で
ある。即ちスイツチングトランジスタQ₁は正帰
還がかかつている帰還巻線N₂よりベース電流を
流し、その一部をトランジスタQ₂へ分流してい
るのであるが、平滑コンデンサがある為、トラン
ジスタQ₂への分流電流は時間遅れをもち、ゆつ
くり変化する為、スイツチングトランジスタQ₁
のベース電流が増加方向になると、巻線N₁，N₂
の電圧は高くなりスイツチングトランジスタQ₁
は完全導通状態に入つてしまうからである。

本考案は上記問題点に鑑み、無負荷や電源電圧
が高くなつても、出力電圧を略一定にできると共
に、出力電圧のリツプルが大きくならないように
することを目的とし、その特徴をするところは、
１次巻線N₁、帰還巻線N₂及び出力巻線N₃を有す
るコンバータトランスＴと、オンオフをくり返し
そのオン期間によりコンバータトランスＴの出力
電圧を制御するように、前記コンバータトランス
Ｔの１次巻線N₁に直列に接続されたスイツチン
グトランジスタQ₁とをもつ自励発振回路１を備
え、 該自励発振回路１の発振出力を整流平滑するよ
うに、コンバータトランスＴの出力巻線N₃の両
端に接続されたダイオードD₁とコンデンサC₂と
の直列回路から成る整流回路２を備え、 前記スイツチングトランジスタQ₁のベースと
エミツタとの間に接続されたトランジスタQ₂を
有し、かつ該トランジスタQ₂にコンバータトラ
ンスＴの出力電圧に比例したベース電流を流し
て、前記コンバータトランスＴの出力電圧を一定
にすべく前記スイツチングトランジスタQ₁のオ
ン期間を制御する出力検出回路３を備えた自励発
振型コンバータにおいて、 前記コンバータトランスＴの１次巻線N₁又は
帰還巻線N₂の巻線電圧が高くなつたときその巻
線電圧が低くなるようにに１次巻N₁又は帰環巻
線N₂の電圧の増加に比例して前記トランジスタ
Q₂のベースに電流を流す変調回路４が、トラン
ジスタQ₂のベースとコンバータトランスＴとの
間に接続されている点にある。

以下、本考案を図示の実施例に従つて説明する
と、第２図に示すように、コンデンサC₄と抵抗
R₃を備えて成る変調回路４を設け、この変調回
路４により、出力巻線N₃の巻線電圧による負帰
還に働く変調をかけるようにしている。即ち、ト
ランジスタQ₂のコレクタに従来同様に出力電圧
の変化を抑える平均電流を流すと共に、巻線N₁，
N₂の巻線電圧が高くなつたときに該巻線電圧が
低くなるように変調をかけるようにしたものであ
る。この場合、トランジスタQ₂のコレクタ電流
の平均値は出力電圧と可変抵抗VR₁の設定により
決まる。またコンデンサC₄は直列成分をカツト
する目的で使用され、トランジスタQ₂のコレク
タ電流の平均値が帰還巻線N₂の電圧により変化
しないようにしている。そして抵抗R₃を介して
帰還巻線N₂の交流成分を印加し、巻線N₁，N₂の
電圧が増加すると、スイツチングトランジスタ
Q₁のコレクタ電流を増加させ、スイツチングト
ランジスタQ₁のベース電流を減少させるように
帰還をかける。即ち、負荷時の出力電圧は従来と
同様に安定化し、無負荷時においては、スイツチ
ングトランジスタQ₁のベース電流が増加すると、
巻線N₁，N₂の巻線電圧が高くなると共に、抵抗
R₂の電流が増加するが、帰還巻線N₂の電圧が高
くなる為、トランジスタQ₂のコレクタ電流が増
加しようとする。この際抵抗R₃を介して流れる
電流の増加量よりトランジスタQ₂を流れる電流
の増加量を大きくすると、スイツチングトランジ
スタQ₁のコレクタ電流は設定出力と出力巻線N₃
の電圧のピーク値とが同一になるように流れるの
である。

第３図は出力と電源とを絶縁した場合の他の実
施例を示し、コンデンサC₄，C₅及び抵抗R₃によ
り変調回路４を形成し、また出力電圧と基準電圧
との差をフオトカプラPCを介して絶縁しながら
つたえると共に、前記実施例における共振コンデ
ンサC₁を省略し、共振を巻線N₁，N₂，N₃の分布
容量のみでなすように構成している。従つてこの
場合、出力電圧がツエナーダイオードZDのツエ
ナー電圧以上になると、フオトカプラPCのダイ
オードQ₃に電流が流れ、フオトカプラPCのトラ
ンジスタQ₃に交流電源Ｅより電流が流れ、この
電流をコンデンサC₄及び抵抗R₃によつて平滑し
てスイツチングトランジスタQ₁のコレクタ電流
を制御している。そしてコンデンサC₄及び抵抗
R₃の両端電圧は出力電圧と基準となるツエナー
電圧との差に比例したものとなり、この電圧がト
ランジスタQ₂のベース、エミツタ間電圧である
約0.7Vになるように負帰還が動作し出力を安定
化している。

本考案によれば、コンバータトランスの１次巻
線又は帰還巻線の巻線電圧が高くなつたとき、そ
の巻線電圧が低くなるように変調をかける変調回
路を設けているので、無負荷になつたり電源電圧
が高くなつても、１次巻線や帰還巻線の巻線電圧
を低くすることによつて出力電圧を常に略一定に
保持でき、しかも出力電圧のリツプルが大きくな
るのを効果的に防止でき、その実用的効果は著大
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来を示す回路図、第２図は本考案の
一実施例を示す回路図、第３図は他の実施例を示
す回路図である。 １……自励発振回路、２……整流平滑回路、３
……出力電圧検出回路、４……変調回路、Ｅ……
直流電源、Ｔ……コンバータトランス、N₁……
１次巻線、N₂……帰還巻線、N₃……出力巻線、
Q₁……スイツチングトランジスタ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １次巻線N₂及び出力巻線N₃を有するコンバー
   タトランスＴと、オンオフをくり返しそのオン期
   間によりコンバータトランスＴの出力電圧を制御
   するように、前記コンバータトランスＴの１次巻
   線N₁に直列に接続されたスイツチングトランジ
   スタQ₁とをもつ自励発振回路１を備え、 該自励発振回路１の発振出力を整流平滑するよ
   うに、コンバータトランスＴの出力巻線N₃の両
   端に接続されたダイオードD₁とコンデンサC₂と
   の直列回路から成る整流回路２を備え、 前記スイツチングトランジスタQ₁のベースと
   エミツタとの間に接続されたトランジスタQ₂を
   有し、かつ該トランジスタQ₂にコンバータトラ
   ンスＴの出力電圧に比例したベース電流を流し
   て、前記コンバータトランスＴの出力電圧を一定
   にすべく前記スイツチングトランジスタQ₁のオ
   ン期間を制御する出力検出回路３を備えた自励発
   振型コンバータにおいて、 前記コンバータトランスＴの１次巻線N₁又は
   帰還巻線N₂の巻線電圧が高くなつたときその巻
   線電圧が低くなるようにに１次巻N₁又は帰還巻
   線N₂の電圧の増加に比例して前記トランジスタ
   Q₂のベースに電流を流す変調回路４が、トラン
   ジスタQ₂のベースとコンバータトランスＴとの
   間に接続されていることを特徴とする自励発振型
   コンバータ。