JPH0974752A - 電圧変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】高調波障害発生が少なく、高い電力変換効率と
低いノイズ発生を実現を可能とし、しかも、形状の小さ
いスイッチング方式の電圧変換装置を提供する。 【構成】スイッチング方式の電圧変換装置において、電
圧変換回路に直列に降圧タイプのチョツパー回路を接続
し、その動作を電圧変換回路の出力回路、または、電圧
変換回路の電源回路に設けた、電圧検出回路からの信号
によって制御した。

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］この発明は、電子機器の電力供給
装置として、広く用いられている、スイッチング方式の
電圧変換装置に関する。

【０００１】［従来の技術］スイッチング方式の電圧変
換装置の入力回路にチョツパー回路を接続する方法は、
装置の力率を改善し、高調波障害を防止する手段とし
て、比較的よく用いられている。しかし、従来の技術で
は、チョツパー回路としては、昇圧タイプの回路が用い
られ、且、その動作は、入力電圧、又は、チョツパー回
路の出力電圧によって制御されていた。

【０００２】［解決すべき課題］従来の、昇圧タイプの
チョツパー回路では、装置が大形になり、価格も高価と
なった。また、電力効率の低下も大きく、接続される電
圧変換装置と合わせた、総合電力変換効率の低下は、著
しいものがあった。

【０００３】［課題を解決する為の手段］この発明で
は、チョツパーとして、降圧タイプの回路を採用し、且
つ、その動作を電圧変換装置の二次整流回路、または、
電圧変換回路の電源回路に設けられた、電圧検出回路に
より、直接制御させた。

【０００４】［作用］この発明においては、チョツパー
回路は、入力電圧が電圧変換回路の動作電圧より高い場
合にのみ、チョツパーとして機能し、電圧変換回路へ電
力を供給する。この場合、二次整流回路、または、電圧
変換回路の電源回路の電圧が設定電圧値より高くなる
と、電圧検出回路から信号が送られ、チョツパー回路の
ＯＮパルスの幅が狭くなり、電圧変換回路への電力供給
量が減少し、二次整流回路、または、電圧変換回路の電
源回路の電圧を設定値に保つ様に機能する。また、チョ
ツパー回路の動作により、入力整流回路の整流器の導通
角が広くなり、装置の力率が向上すると共に、高調波の
発生が減少し、障害の発生を防止する。更に、この発明
に用いられる、チョツパー回路は、入力電圧と電圧変換
回路の電源回路の電圧との差である比較的低い電圧で、
しかも、比較的限られた短い時間に動作するので、電力
損失が少なく、電力変換効率の低下は少ない。

【０００５】［実施例］次に、この発明による電圧変換
装置の一実施例を図面を参照して、説明する。［図１］
は、この発明による、電圧変換装置のブロック回路図で
ある。図において、１，１’は入力端子を示し、交流電
力が、ここから装置に供給される。２は、整流ブリッジ
であり、交流電力を全波の脈流に変換する。３は、第一
の制御回路であり、設定された周波数で発振し、第一の
スイッチング素子５を駆動する。また、第一の制御回路
３は、二次整流回路に設けられた、電圧検出回路１３か
らの信号を受け、発振電力のパルス幅を変える事によ
り、出力電圧を一定に保つ様に動作する。電圧変成器６
は、一次巻線７と二次巻線８が、互いに順方向に接続さ
れているので、フォワードタイプの電圧変成器として動
作し、スイッチング素子５のＯＮ期間中に電力を一次側
から二次側へ伝達する。一方、電圧変成器１７の一次巻
線１８と二次巻線１９は互いに逆方向に接続されている
ので、フライバックタイプの電圧変成器として動作し、
スイッチング素子５のＯＦＦ期間中に二次側へ電力を伝
達する。整流器９，１０及びコンデンサー１１は、二次
整流回路を形成し、電圧変成６及び１７から供給される
高周波の電力を平滑な直流電力に変換する。二次整流回
路からの直流電力は、出力端子１２，１２’から外部の
電子機器に供給される。

【０００６】電圧検出回路１３は、具体的には、［図
２］に示す様に２個のホトカプラー３１，３２と集積化
電圧検出素子３３、及び抵抗器３４，３５から形成され
ている。ホトカプラー３１の受光素子は、第一の制御回
路３接続され、ホトカプラー３２の受光素子は、第二の
制御回路１６に接続されている。二次整流回路の出力電
圧が設定値を超え、抵抗器３４，３５によって分割され
た電圧値が、集積化電圧検出素子３３の基準電圧を超え
ると、電圧検出素子３３が導通し、それぞれのホトカプ
ラーの発光素子に電流が流れ、受光素子に光で情報を伝
える。第一及び第二の制御回路は、この信号を受け、出
力のＯＮパルスの幅を狭くする様に動作し、電圧を設定
値に保つ様に機能する。

【０００７】第二のスイッチング素子１４とチョークコ
イル１５は、降圧タイプのチョツパーを形成する。スイ
ッチング素子１４は電圧変成器１７に設けられた巻線２
１に発生する電力によって、第二の制御回路１６を経由
して駆動される。従って、第一及び第二のスイッチング
素子は、同じ周波数で動作する。このチョツパー回路
は、整流ブリッジ２からの電圧が平滑コンデンサー４の
充電電圧、即ち、電圧変換回路の動作電圧より高い場合
にのみ機能する。また、チョークコイル１５のインダク
タンスは、第二のスイッチング素子１４のＯＮのパルス
幅が最大の時は、最大出力電力を供給出来る様に設定さ
れている。

【０００８】第二の制御回路１６は、例えば［図３］に
示す様な回路で構成される。補助巻線２１には、正負の
電圧が発生するが、正の電圧が発生すると、ＰＮＰトラ
ンジスタ４２のエミッターの電圧が上昇し、同時にＮＰ
Ｎトランジスタ４６のベースに抵抗器４３を通して電流
が流れ、トランジスタ４３はＯＮし、その結果、トラン
ジスタ４２のベース回路に抵抗器４５を通して電流が流
れ、トランジスタ４２が導通し、スイッチング素子１４
のゲートに電圧が印加される。この場合、トランジスタ
４６のベースに挿入されているコンデンサー４７の容量
に対し、抵抗器４３を通して流れる電流が、充分多いの
で、スイッチングの遅れは、殆ど発生しない。また、ホ
トカプラー３２が動作していない状態では、ＮＰＮトラ
ンジスタ４８はＯＦＦ状態にあるので、動作には無関係
である。巻線２１に負の電圧が発生すると、電圧は、整
流器４１によってスイッチング素子１４のゲートに印加
される。

【０００９】次に、出力電圧が、設定値に達し、ホトカ
プラー３２が動作し、トランジスタ４８のベース回路に
電流が流れると、トランジスタ４８は導通状態となり、
抵抗器４３を流れる電流の一部がトランジスタ４８側に
分流する事になる。その結果、コンデンサー４７を充電
するに要する時間が長くなり、トランジスタ４６の起動
に遅れが発生する。この動作は、スイッチング素子１４
のＯＮの期間を短くし、電圧変換回路への電力の供給を
減少する事になる。その結果、電圧変換回路へ供給され
る電力は、出力電力に応じ、ほぼ一定となり、理想的な
状態で動作出来る事になる。例えば、従来の技術では、
困離であった、電圧共振動作を容易に実現する事が可能
である。更に、チョツパー回路が動作中は、整流ブリッ
ジ２は常に導通状態にある為、導通角が広がり、高調波
障害の発生も減少し、力率も向上する事になる。

【００１０】［図４］は、電圧変換回路の電源回路に設
けられた、電圧検出回路により、第二の制御回路が動作
する場合の一例を示している。図において、５１は高耐
圧のＰＮＰトランジスタで、そのベースには定電圧整流
器５３が接続されている。いま電源回路の電圧が、定電
圧整流器の設定電圧値を超えたとすると、ＰＮＰトラン
ジスタ５１のベースに電流が流れ、トランジスタ５１は
ＯＮ状態に入る。その結果、トランジスタ５１のコレク
ターに接続されている抵抗器５４にも電流が流れる事に
なる。抵抗器５４は、第二の制御回路１６のＮＰＮトラ
ンジスタ４８のベースに接続されているので、トランジ
スタ４８もＯＮ状態に入り、第二の制御回路１６は、供
給電力を減少する方向に動作する。その結果、電源回路
の電圧は、ほぼ一定に保たれる事になる。

【００１１】整流器２２は、チョクコイル１５のコアー
に蓄積された、磁気エネルギーをフライバック動作によ
り、電源回路に回収する役目を果たしている。

【００１２】［効果］以上、詳述した様に、この発明に
よれば、電圧変換回路Ｏ、ほぼ一定の電圧の下で動作さ
せる事が出来るので、電力変換効率が高く、ノイズの発
生を低く抑える事が出来る。また、一次整流回路の整流
ブリッジの導通角を広め、高調波障害の発生を防ぎ力率
の低下を防止する事が出来る。更に、チョツパー回路
は、降圧タイプで、且つ、低い電圧で限られた期間のみ
動作するので、電力変換効率の低下が少なく、小形化が
容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、この発明による電圧変換装置のブロック回
路図である。

【図２】は、出力電圧検出回路図の一例である。

【図３】は、第二の制御回路の一例である。

【図４】は、電源電圧検出回路の一例である。

【符号の説明】

１，１’ 入力端子 ２ 整流ブリッジ ３ 第一の制御回路 ４，１１ 平滑コンデンサー ５ 第一のスイッチング素子 ６ 第一の電圧変成器 ７，１８ 一次巻線 ８，１９ 二次巻線 ９，１０，４１，４４ 整流器 １２，１２’ 出力端子 １３ 出力電圧検出回路 １４ 第二のスイッチング素子 １５ チョークコイル １６ 第二の制御回路 １７ 第二の電圧変成器 ２０ 共振用コンデンサー ２１ 補助巻線 ３１，３２ ホトカプラー ３３ 集積化定電圧回路 ３４，３５，４３，４５ ５２，５４ 抵抗器 ４２，４６，４８，５１ トランジスタ ４７ コンデンサー ５３ 定電圧整流器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電圧変成器、スイッチング素子、制御回
   路、二次整流回路等から成る、スイッチング方式の電圧
   変換装置の入力回路に、降圧タイプのチョツパー回路を
   接続し、そのチョツパー回路の動作を、前記電圧変換装
   置の二次整流回路、または、電圧変換回路の電源回路に
   設けた、電圧検出回路からの信号によって制御する事を
   特徴とする、電圧変換装置。