JPH0628511B2 - 切換式電源ユニツト - Google Patents

切換式電源ユニツト

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JPH0628511B2
JPH0628511B2 JP62089955A JP8995587A JPH0628511B2 JP H0628511 B2 JPH0628511 B2 JP H0628511B2 JP 62089955 A JP62089955 A JP 62089955A JP 8995587 A JP8995587 A JP 8995587A JP H0628511 B2 JPH0628511 B2 JP H0628511B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、種々の電圧の入力電源から電力負荷に調整さ
れた給電を行なう一次側がスイッチング作動される直流
変換器を備えた切換式電源ユニットに関する。
(従来技術) 一次側がスイッチング作動される直流変換器を備え、変
成器の一次巻線が第1の制御可能な半導体の主電流区間
および第1抵抗を介して入力電源に接続され、変成器の
二次巻線が負荷に給電し、第1の制御可能な半導体の制
御電極への二次側の帰還が行われ、主電流回路が第1の
制御可能な半導体の制御電極と入力電圧電源の一方の極
との間にある第2の制御可能な半導体の導電性が2つの
制御信号によって制御可能であり、その場合、第1の制
御信号が一次巻線を流れる一次電流に比例し、第2の制
御信号が一次側に得られた入力電圧の制御信号に比例す
る形式の切換式電源ユニット回路は、Texas Instrument
s DeutschIand社から1978年に出版された「Applika
tionsbuch」第2巻、第2版、第132ないし第135
頁、特に第19図および第20図から知られている。こ
の回路では、入力電圧に比例する第2制御信号が2つの
抵抗からなり、入力電源の2つの極の間にある分圧器
(第19図のR5/R6)から得られ、第2の制御可能
な半導体としてのサイリスタの制御電極に供給される。
一次電流に比例する第1の制御信号も別の抵抗を介して
同様にサイリスタの制御電極に供給される。入力電圧に
純抵抗の分圧器が接続され、第2の制御可能な半導体の
入力インピーダンスおよび第1の制御信号の導線のイン
ピーダンスに応じて比較的低い抵抗にする必要があるた
め、特に高い入力電圧の場合に比較的大きな電力損失が
生じる。この場合、第1の制御可能な半導体の制御電極
への二次側の帰還が第2の二次巻線Nを介して行われ
る。
(発明の目的および構成〕 本発明の目的は、冒頭に述べた形式の切換式電源ユニッ
トにおいて、電力損失を減少させることである。
この目的は、入力電源の他方の極と、第1抵抗と第1の
制御可能な半導体の主電極との接続点との間にコンデン
サを有する回路を設け、該コンデンサの一方の端部に2
つの制御信号の和を供給し、この2つの制御信号の和で
第2の制御可能な半導体の導電性を制御することによっ
て達成される。
(実施例) 以下に実施例を図によって一層詳細に説明する。
第1図に示す切換式電源ユニットは、変成器5と第1ト
ランジスタ1と負荷回路に設けられたダイオード31と
を備えた、一次側がクロック作動されるブロッキング変
換器を有し、該ブロッキング変換器は、第1トランジス
タ1の素子時間に変成器5内に蓄積されたエネルギー
が、ここではバッテリー61とスイッチ63を介してバ
ッテリー61に接続可能な直流電動機62とからなる負
荷6に放電されるように極性にされている。負荷がバッ
テリーのない直流電動機だけである場合は、出力電圧を
平滑にするために電動機62にコンデンサを並列に接続
する必要がある。ブロッキング変換器は整流器ブリッジ
回路4および抵抗28を介して直流電圧または交流電圧
の回路網から給電され、該回路網の電圧は100ないし
250ボルト、極端な場合には12ボルトに変化するこ
とがあり、給電交流電圧回路網の場合におけるこの周波
数はほとんど任意に選ぶことが可能である。整流された
出力電圧は、直列リアクトル8および並列コンデンサ9
を介して、ブロッキング変換器および制御・調整電子回
路の入力端子に印加される。
整流された電圧Ugは、変成器5の一次巻線51と、第
1トランジスタ1のコレクタ・エミッタ回路(主電流
路)と、第1の抵抗21とから成る直列回路に印加され
る。第1トランジスタ1のベースは抵抗26とコンデン
サ12との直列回路を介して変成器5の二次巻線52の
端子と接続され、また、抵抗25を介して整流電圧U
の正電位と接続されている。さらに、第1トランジスタ
1のベースは第2トランジスタ2のコレクタ・エミッタ
回路(主電流路)を介してアース電位または基準電位と
接続されている。
第1トランジスタ1のエミッタは第1抵抗21を介して
アース電位または基準電位と接続されている。第1トラ
ンジスタ1のエミッタと第1抵抗21との間の符号Bで
示された接続点は、コンデンサ11と第2抵抗22との
並列回路および別の抵抗23を介して入力電源の正極に
接続されている。抵抗23と、コンデンサ11および抵
抗22からなる並列回路との接続点は符号Aで示されて
おり、ツェナーダイオード30を介して第2トランジス
タ2のベースに接続されている。トランジスタ2のベー
スは抵抗24を介して基準電位と接続されている。ツェ
ナーダイオード30によってトランジスタ2のターンオ
ン閾値を一定に定めることができる。この場合、第1図
においてツェナーダイオード30が省かれ、すなわちト
ランジスタ2のベースが点Aと直接接続される場合には
抵抗24が省かれる。その場合、抵抗21の抵抗値はそ
れ相応に小さくなるが、その他の回路素子の値は変わら
ない。
変成器5の一次および二次巻線51および52の巻き方
向は記入されている原点によって定められる。
また、この回路は、第2図に示すように、バッテリー6
1に変成器5の二次巻線52を流れる二次電流のほかに
一次巻線51を流れる一次電流からも流れるように構成
することができる。第2図からわかるように、バッテリ
ー61は抵抗21と基準電位との間に接続され、二次巻
線52の一方の端子がバッテリー61と抵抗21との接
続点に接続されている。
次に、第1図および第2図においても同一の電子的電源
ユニットの動作を第2図によって一層詳細に説明する。
整流器ブリッジ回路4の入力端子に印加された直流電圧
または交流電圧Uの整流によって、スイッチングトラ
ジスタとして作動する第1トランジスタ1が抵抗25を
介して微少なベース電流によってトリガされ、その結
果、第1トランジスタ1が導通状態に制御される。抵抗
26およびコンデンサ12を通り変成器5の二次巻線5
2を介して帰還作用が行われ、これによって第1トラン
ジスタ1が付加的にトリガされ、急激に完全な導通状態
に切換えられる。コレクタ電流が直線的に上昇し、第1
抵抗21にそのときのコレクタ電流に比例する電圧降下
を生じる。点Bにおける基準電位に対する電圧Uは、
第2図において、抵抗21における電圧降下とこの場合
の出力電圧に相当するバッテリー電圧Uとの和に等し
い。この電圧Uが第1の制御信号となり、この第1の
制御信号は変成器5の一次巻線51に流れる電流に比例
する。トランジスタ1を流れるエミッタ電流に比例する
電圧Uに、入力電圧Uに比例するコンデンサ11に
印加される電圧が加えられる。この後者が第2の制御信
号となる。この第2の制御信号は、入力電圧Uを抵抗
21、22、23で分圧したときの抵抗22により分圧
された電圧に等しいので、入力電圧Uに比例したもの
となる。従って、点Aにおける基準電位に対する電圧U
は、入力電圧Uまたは直流電圧Uに比例する電圧
(第2の制御信号)と電圧U(第1の制御信号)との
和に等しい。この加算は直列接続された2つの抵抗電圧
源により行なわれる。所定の尖頭電圧Uに達した場
合、ツェナーダイオード30を介して第2トランジスタ
2がトリガされ、従って導通状態に達し、第1トランジ
スタ1のベースをアース電位または基準電位に接続し、
従って第1トランジスタ1からベース電流が消滅し、こ
れによって第1トランジスタ1が阻止される。
第1トランジスタ1の阻止段階の開始とともに、変成器
5の二次巻線52に誘起される電圧の極性が反転する。
従って、変成器5に貯蔵されたエネルギーが、ブロッキ
ング変換器の原理によってダイオード31を通してバッ
テリー61に送出される。
抵抗23は極めて高い抵抗値とすることができる。第2
のトランジスタ2は比較的長い時間にわたって阻止され
るので、この比較的長い阻止段階におけるトランジスタ
2の駆動によるコンデンサ11のわずかな充電損失を再
充電するだけでよいため、電力損失を少なくすることが
できる。コンデンサ11は動的な作用に対しては抵抗抗
であるため、トランジスタ2はその制御電流を直列接続
された2つの抵抗抗電圧源から供給される。
第2図の装置に対して、バッテリー電圧U=2.6ボ
ルトの場合、次の値に選定することができる。
抵 抗21=18Ω 抵 抗22=5.6KΩ 抵 抗23=560KΩ 抵 抗24=330Ω コンデンサ11=33nFツェナ -ダイオ-ド30の降伏電圧=5.1ボルト このような値に対して、100ボルト、150ボルト、
200ボルトおよび250ボルトの整流された入力電圧
に対する点A(第2図)における電圧推移Uが第
3図に示されている。これから判るように、トランジス
タ2は印加された入力電圧Uと無関係に常に同じ電圧
(約5.2ボルト)で導通され、従って、トランジス
タ1が阻止される。その場合、第2の制御信号がトラン
ジスタ1の導通状態の帰還および電流振幅を制御する。
この場合、図示の曲線は、2つの制御信号電圧とバッテ
リーに印加される電圧Uとの和を示している。双方の
トランジスタ1および2が完全に阻止されたとき曲線が
水平に推移する。このときに、抵抗21を流れる電流
(第1の制御信号)すなわち一次電流は、零である。そ
の場合、B点にバッテリー電圧Uが印加され、A点に
は電圧Uと入力電圧の値に依存する第2制御信号の電
圧との和が印加される。
トランジスタ1が導通を開始すると、抵抗21における
電圧降下によってトランジスタ2のターンオン電圧に達
するまで電圧Uが急激に上昇する。トランジスタ2の
導通によってトランジスタ1が阻止される。
(発明の効果) 本発明によれば、約1:3従ってたとえば100ボルト
ないし300ボルトの広い入力電圧範囲に亘って出力電
流の損失を少なく一定に保持することができる。
入力電圧に比例する第2の制御信号が変換装置の一次回
路から直接得られるようにした本発明により回路を適当
な値にした場合、この制御信号が全部変換装置の二次巻
線から得られるような回路の場合と比較すると電力損失
わずかである。
好適な実施態様において、第2の制御可能な半導体はト
ランジスタである。サイリスタはトランジスタより小さ
な制御電流で足り、従って分圧器を著しく低い抵抗(大
きな電力損失を伴なう)にする必要がないため、冒頭に
引用したTexas Instruments Ueutschland 社の「Applik
ations-buch」においては第2の制御可能な半導体はサ
イリスタである。しかしながら、本発明によれば、入力
電圧に比例する制御信号が第2の制御可能な半導体の導
電性に対して低抵抗の電源の役割をなすコンデンサに形
成されるため、直流において高抵抗であるにもかかわら
ず、トランジスタを使用することができる。前記刊行物
においては、2つの制御信号が抵抗を介してサイリスタ
の制御電極に並列に供給され、従って、この抵抗は互い
に適合し比較的低い抵抗にする必要がある。
そのほかの好適な実施態様は特許請求のは範囲のその他
の従属項に記載されている。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す回路図、第2図は本発
明の別の実施例を示す回路図、第3図は第2図に示す回
路の動作を示す波形図である。 1……第1トランジスタ、2……第2トランジスタ、4
……整流器ブリッジ回路、5……変成器、6……負荷、
8……直列リアクトル、9……横向コンデンサ、11,
12……コンデンサ、21ないし28……抵抗、30,
31……ツェナーダイオード、51……一次巻線、52
……二次巻線、61……バッテリー、62……直流電動
機、63……スイッチ、U……交流電圧、U……整
流電圧(入力電圧)、U……蓄電池電圧、U……点
Aの電圧、U……B点の電圧

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一端が入力電源の一方の端子に接続された
    一次巻線51と一端が電気負荷6に接続された二次巻線
    52とを有する変成器5と、主電流路と制御電極とを有
    する第1の制御可能な半導体素子1と、主電流路と制御
    電極とを有する第2の制御可能な半導体素子2とを備
    え、前記変成器5の一次巻線51と、前記第1の制御可
    能な半導体素子1の主電流路と第1の抵抗21とが直列
    に接続され、前記変成器5の二次巻線52の他端から前
    記第1の制御可能な半導体素子1の制御電極に帰還が行
    なわれ、前記第2の制御可能な半導体素子2の主電流路
    が前記第1の制御可能な半導体素子1の制御電極と入力
    電源の他方の端子に接続され、種々の電圧レベル入力電
    源から調整された電圧を電気負荷6に供給する切換式電
    源ユニットにおいて、 前記第1の抵抗21と前記第1の制御可能な半導体素子
    1の主電流路との接続点と前記入力電源の一方の端子と
    の間にコンデンサ11を含む回路が接続され、該回路の
    コンデンサ11の一端に現れる前記変成器5の一次巻線
    51に流れる一次電流に比例する所定の基準電圧に対す
    る第1の制御信号と前記入力電源の電圧に比例する前記
    所定の基準電圧に対する第2の制御信号との和により、
    前記第2の制御可能な半導体素子2の導通が制御される
    ことを特徴とする切換式電源ユニット。
  2. 【請求項2】前記コンデンサ11に第2の抵抗22が並
    列に接続され、該並列回路に第3の抵抗23が入力電源
    の一方に端子と直列に接続され、該直列回路の接続点に
    前記第1の制御信号と第2の制御信号との和が供給可能
    であることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の
    切換式電源ユニット。
  3. 【請求項3】前記第2の制御可能な半導体素子2がトラ
    ンジスタであることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    に記載の切換式電源ユニット。
  4. 【請求項4】前記2つの制御信号の和がツェナーダイオ
    ード30を介して第2の制御可能な半導体素子2の制御
    電極に供給されることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の切換式電源ユニット。
  5. 【請求項5】前記電気負荷6がバッテリー61とこれに
    並列に接続可能な直流電動機62とからなり、前記電気
    負荷6がダイオード30を介して変成器5の二次巻線5
    2に接続されたことを特徴とする特許請求の範囲第1項
    に記載の切換式電源ユニット。
  6. 【請求項6】バッテリー61とこれに並列に接続可能な
    直流電動機62とからなる電気負荷6が、前記変成器5
    の二次巻線52を流れる二次電流と一次巻線51を流れ
    る一次電流とから給電されることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項または第4項に記載の切換式電源ユニッ
    ト。
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