JPH03183359A - コンデンサ充電装置 - 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〕 この発明はスイッチング電源を用いてコンデ）すを充電
するコンデンサ充電装置にかいて、コシデンサへの充電
速度を高め、装置の小型化、安気化を目的としたスイッ
チング電源に関するものフある。

〔従来の技術〕

第３図は従来のコンデンサ充電装置の構成図１あ、９．
（１１は直流電源、（２）はトランス、（３）はトラン
ジスタ、（４）は駆動回路、（５）は制御回路、（６）
はダイオード、（７）は電流検出回路、（８）はコンデ
ンサで凌る。

次に動作について説明する。制御回路（５）は−汁の周
期ＴＯの内部同期信号に同期して、はぼ−元のパルス幅
のパルス信号を発生し駆動回路（４）の出力をオン・オ
フする。駆動回路（４）の出力にょうトランジスタ（３
）がオン状態となるとトランス（２）の１次巻線に直流
電源（１）よう供給された電流ｉ１が流れる。このとき
トランス（２）の２次巻線には電圧が誘起されるが、ダ
イオード（６）が電流の流れを阻止するため、２次巻線
には電流は流れなり０このときのトランス（２）の１次
巻線に流れる電流を第４図のｅ９に示す。所定の時間経
過後トランジスタ（３）がオフし、トランス（２）の１
次巻線の電流が零となると、トランス１２）の２次巻線
には、ダイオード（６）とコンデンサ（８）と電流検出
回路（７）の経路で電流１２が流れる。この電流ｉ２は
第４図に）に示す。

電流検出回路（７）は電流１２の有無を検出し、電流１
２が流れる期間中はトランジスタ（３）がオンすること
のないよう制御回路ｆ５１　ｆｔ制御する機能を有する
。また、制御回路（５）は出力電圧ＶＯを検出し。

所定電圧を保つよう出力するパルス信号の幅を制御し、
トランジスタ（３）のオン時間を制御している。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のコンデンサ充電装置は以上のように構成されてい
るので、コンデンサ充電開始の初期は電流１２の流れる
時間が長く、急速な充電が出来ないこと、！た電流検出
回路（７）がトランス（２）の２次巻線側にあることか
ら１次巻線側との絶縁が必要であるなどの問題点があっ
た。

この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、充電初期のトランス（２）の電流１１電流１２
共に零となる期間を少なくシ、充電初期ノ充電エネルギ
量を多くすることも、トランス（２）の２次巻線側に電
流検出回路（７）を不要とするコンデンサ充電装置を得
ることを目的とする。

Ｃ課題を解決するための手段〕 この発明に係るコンデンサ充電装置はコンデンサ（８）
の電圧ＶＯを検出し、電圧ｖＯあるいは１次電源（＋＋
の出力電圧■１の大きさにより制御回路（５）の出力パ
ルス信号の幅を制御することによジ充電初期の充電エネ
ルギを増加させ、出力側す々わち充電用のコンデンサ（
８）側の電流検出回路（７）を除去するようにしたもの
である。

（作用〕 この発明に釦いてはコンデンサ（８）の充電！圧ＶＯの
大きさを検出し、トランジスタ（３）のオンする時間を
制御することにより充電初期のトランジスタ（３）のオ
ン・オフの周期をほぼ一定にするとともに。

所定時間当シの充電エネルギを増加することが出来ると
ともに、トランス＋２１の２次巻線の電流１２の流れる
時間が求められるので電流検出回路（７）は除去される
。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例であｌ、（ｔｌ〜（４）。

（６）及び（８）は上記従来装置と同−又は相当するも
ので、（９）は乗算器、０１は加算器、０９は除算器、
α２はパルス発生回路、α′３はスイッチ回路である。

上記のように構成されたコンデンサ充電装置にかいては
、コンデンサ〈８）の充電電圧ＶＯを乗算器（９）、加
算器ααに入力することによシ充電電圧ＶＯの大きさが
検出されパルス発生回路０３の出力には充電電圧ＶΩの
大きさによう異なるパルス幅の信号を出力する。すなわ
ち２充電電圧ＶＯが小さいときは、パルス幅を小さく、
充電電圧ｖＯが大きいときはパルス幅を大きくするもの
である。ここで、トランス（２）の１次巻線の電流ｉ１
の時間幅ｔ１と２次巻線に流れる電流１２の時間幅ｔ２
の関係を求めると近似的に次のようになる。

ｔ２　＃　ｔｌ　・Ｎ　−Ｖｉ／ＶＯ（１１ここで、Ｎ
はトランス（２）の巻数比、　　Ｖｌは１次電源の出力
電圧、　　ＶＯはコンデンサ（８）の充電電圧である。

通常、第１図に示すような装置ではトランジスタ（３）
のオン・オフの周期ＴＯは一定でありトランジスタ（３
）のオンの時間ｔ１の最大値ｔｉＭはＨＭ＝＝：Ｔｏ／
２　として動作させることが多い。

第１式よりｔｌとｔ２が等しくなる条件はＮＶｌ　：ｖ
ｏとなることから、ＶＬ）ＮＶＮ　　の条件でばｔｌは
ｔｌＭの値でトランジスタ（３）をオンさせ、オン・オ
フの周期ＴＯは一定で動作させることになる。一方、Ｖ
Ｏ（ＮＶｌの条件ではｔｌ（ｔＩＭとし。

周期ＴＯを一定とすると、このときのｔ２：Ｔｏ−ｔｌ
となるような条件で、トランジスタ（３）をオン・オフ
させるものである。第（１）式よ−リ１　＃　（Ｔｏ　
　ｔｌ　）　　ＮＶ１／ＶＯｆ２１ｔ１　：　ＴＯｖｏ
／（ＶＯ＋ＮＶｊ　）　　　　　　　　　　（３１とな
りｔｌは充電電圧ｖＯの大きさにより第３式に表わすよ
うな値で変化させることによりトランジスタ（３）は一
定周期ＴＯでオン・オフし、充電電圧■０がＶＯ＜ＮＶ
ｌの範囲では、電流ｉ１及び電流１２がともに零となる
期間はなくなるような形で、充電動作が行われることに
なる。第１図にかいて。

乗算器ｆ９１１ｄ充電電圧■０を入力とし、　　ＴＯの
倍率が得られる機能を有し、　　ＶＤＴＯの値を出力す
る。加算器αＧは充を電圧ＶＯと１次電源（１１の出力
電圧■１と、トランス（２）の巻数比Ｎにより決する一
定電圧ＶＡを加算し、　　ＶＯ＋ＶＡ　（ＶＡ　＝ＮＶ
１’）を出力する。

除算器ａＤは乗算器（９１の出力を加算器ａｎの出刃で
除算した値、　　ＶＯＴＯ／（ＶＯ＋ＶＡ）を出力する
。パルス発生回路α′３は除算器α１）の出力に比例し
たパルス幅のパルス信号を発生させる機能を持ち、充電
電圧■０が小さいときはパルス幅の小さな信号を出力し
、トランジスタ（３）のオンする時間ｔ１を小さな値と
する。一方、充電電圧ｖＯが太きくなると時間ｔ１を太
き（１，，１Ｍを最大値とする値プで大きくすることに
々る。スイッチ回路α３は充電電圧ｖＯがＮＶｌよシ大
きいか否かを検出し、　ＶＯがＮＶＩより小さいときは
除算器（Ｉｌｌの出力をパルス発生回路Ｃ１３に入力し
、　　ＶＯがＮＶＩよ如大きいときは、充電電圧ｖＯを
直接入力して、パルス発生回路０２の出力信号のパルス
幅を変化させて、充電電圧■０を所定の値に制御するも
のである。この場合、充電電圧■０の大きさにかかわら
ず、トランス（２）の１次巻線と２次巻線には電流ｉ１
と電流１２がｔｌとｔ２で交互に流れｔｌ−１−ｔ２）
’ｌ’０　となることはなしので、電流ｉ２を検出する
電流検出回路（７）は除去することができる。なか、充
電開始の最初は充電電圧ｖＯは零となり第３式よｐ、ｔ
ｌは零となるがトランス（２）の周波数帯域幅が一定値
を持つなどの理由により最小のｔｌ（ｔｊ）Ｑ）を決め
、このｔｌを初期値として動作が可能となる。

第２図はこの発明の他の実施例であｐ、（１）〜（４）
。

（６）カよび（８）〜（１３は謳１図に示すものと同−
又は相当するもので、α４は第１のダイオード、α９は
第２のダイオード、αＧは第２の乗算器、側は増幅器で
ある。第２の乗算器ｔ１ｆｊは１次電源（１）の出力ｔ
ＥＥ　Ｖ　ｊを入力とし、トランスの巻数比Ｎ倍の乗算
を行うもので、ＮＶｉを出力する。加算器αＯは充電電
圧ｖＯと第２の乗算器αＧの出力ＮＶＩを加算し、ｖＯ
十ＮＶＩを出力する。第１の乗算器（９）は充電電圧ｖ
Ｏを周期ＴＯ倍の乗算を行うもので、第１図に示す構成
の場合と同様にＴＯＶＤを出力する。除算器αＤは第１
の乗算器（９）の出力と加算器ａ１の出力の除算を行い
（ＶＯ＋　ＮＶｌ　）／ＴＯＶＯを出力する。第１図に
示す構成テノ除算器＋１１１ノ出力ＴＯＶＯ／（ＶＤ　
−１−ＶＡ　）とは出力信号が反転しているが、第２図
に示すパルス発生回路（Ｉｚでパルス幅への変換機能が
反転させているためであシ、除算器α１１＞よびパルス
発生回路αつによる機能は第１図、第２図に示す構成で
は同一となる。

増幅器（１１は充電電圧■０が所定の値以下のときは除
算器０９の出力に比較して小さな値であるが所定の値以
上になると大きな利得を持つ増幅器ＯＤで除算器ｎｉｌ
の出力ようも急速に大きくなる。

増幅器−の出力が大きいときはパルス発生回路（ｌｚの
パルス幅を小さ（シ、充電電圧ＶＯを所定の値に制御す
るものである。

第２図に示す構成では、１次電源（１）の出力電圧Ｖ１
が変化しても、トランス（２）の１次巻線および２次巻
線を流れる電流１１．電流１２の時間ｔ１ｂよび＋２が
交互に一定周期ＴＯでくシ返され、電流１１釦よび電流
１２がともに零となるような時間はなくなるような形で
充電が行われることになる。

−ｉた。第１図に示す構成の場合と同様に、ｔ１＋ｔ２
　）　Ｔｏとなることはないので、電流１２を検出する
電流検出回路（７）は除去することができる。

［発明の効果〕 以上のように、この発明によれば１次電源（１１からの
供給電圧）よびコンデンサ（８）の充電電圧が変化して
も、常に最適の時間幅でトランス（２）の１次巻線に電
流ｉ１が流れることから単位時間当すの充電エネルギを
増加させることが出来るとともに。

トランス（２）の２次巻線の電流の検出回路を除去する
ことか出来、装置の小型化の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施ｆ１１によるコンデンサ充電
装置の構成図、第２図はこの発明の他の実施例によるコ
ンデンサ充、電装量の構成図、第３図は従来のコンデン
サ充電装置の実施例を示す構成図。 第４図は第３図に示すコンデンサ充電装置の各部の波形
を示す図である。 図中、（１）は１次電源、（２）はトランス、（３）は
トランジスタ、（４）は駆動回路、（５）は制御回路、
（６）は第１のダイオード、（７）は電流検出回路、（
８）はコンデンサ、（９）は第１の乗算器、αＧは加算
器、α９は除算器、（１２はパルス発生回路、（＋３は
スイッチ回路、（＋４は第２のダイオード、　（ＬＳは
第３のダイオードである。 なか、各図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）任意のパルス幅のパルス信号を発生する制御回路
   と、前記制御回路の出力に接続された駆動回路と、前記
   駆動回路の出力に制御入力端子が接続されたスイッチン
   グ素子と、前記スイッチング素子の主端子の１つに１次
   巻線の一端が接続されたトランスと、前記トランスの１
   次巻線の他の一端に接続された、次電源と、前記トラン
   スの２次巻線の一端に接続されたダイオードと、前記ダ
   イオードの出力端と前記トランスの２次巻線の他の一端
   の間に接続されたコンデンサと、前記コンデンサの出力
   に入力端子が接続された前記乗算器および前記加算器と
   、２つの入力端子の１つに前記乗算器の出力が接続され
   、入力端子の他の１つに前記加算器の出力が接続された
   除算器と、２つの入力端子の１つに前記コンデンサの出
   力が接続され、入力端子の他の１つに前記除算器の出力
   が接続されたスイッチ回路と、前記制御回路の２つの入
   力端子に前記スイッチ回路の２つの出力が接続したコン
   デンサ充電装置。
2. （２）任意のパルス幅のパルス信号を発生するパルス発
   生回路と、前記パルス発生回路の出力に接続された駆動
   回路と、前記駆動回路の出力に制御入力端子が接続され
   たスイッチング素子と、前記スイッチング素子の主端子
   の１つに１次巻線の一端が接続されたトランスと、前記
   トランスの２次巻線の他の一端に接続された１次電源と
   、前記トランスの２次巻線の一端に接続されたダイオー
   ドと、前記ダイオードの出力端と前記トランスの２次巻
   線の他の一端の間に接続されたコンデンサと、前記コン
   デンサの出力に入力端子が接続された第１の乗算器と、
   前記１次電源の出力に入力端子が接続された第２の乗算
   器と、２つの入力端子の１つに前記コンデンサの出力が
   接続され、入力端子の他の１つに前記第２の乗算器の出
   力が接続された加算器と、２つの入力端子の１つに前記
   第１の乗算器の出力が接続され、入力端子の他の１つに
   前記加算器の出力が接続された除算器と前記コンデンサ
   の出力が入力端子に接続された増幅器と、前記パルス発
   生回路の入力端子に前記除算器の出力と前記増幅器の出
   力が接続されたコンデンサ充電装置。