JPH11308861A - スイッチング電源 - Google Patents
スイッチング電源Info
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- JPH11308861A JPH11308861A JP1385599A JP1385599A JPH11308861A JP H11308861 A JPH11308861 A JP H11308861A JP 1385599 A JP1385599 A JP 1385599A JP 1385599 A JP1385599 A JP 1385599A JP H11308861 A JPH11308861 A JP H11308861A
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Abstract
する。低負荷時に出力トランスの1サイクル当りの電力
の減少を制限して、スイッチング周波数を低減すること
によって、軽負荷時、相対的に電源発熱が増加し、電源
の効率が低下することを抑制する。 【解決手段】 定められた出力電圧を供給するための、
出力電圧を出力するスイッチング回路と、スイッチング
回路を制御するパルス幅制御回路と、負荷電力を検出す
る回路と、発振周波数可変発振回路を設け、スイッチン
グ周波数を変化させ、低負荷時の電源の効率低下を抑制
する。
Description
に関するものであり、負荷電力が低下した場合の効率の
低下、すなわち低負荷時のスイッチング損失を抑制する
ことに特徴を有するものである。
を図3に示す。31は直流入力電圧をスイッチングして
交流に変換し、安定した出力電圧を出力するスイッチン
グ素子である。32は出力電圧を検出して得られた帰還
量により、スイッチング素子のオンオフを制御するパル
ス幅変調回路である。33は出力状態を検出し、出力電
圧が所定の電圧より高い場合は出力電圧を下げるよう
に、出力電圧が低い場合は出力電圧を高くするように帰
還する出力電圧検出回路である。
を、一次側のパルス幅変調回路32に信号を伝える帰還
用フォトカプラである。35は帰還電流によって負荷電
力が定められた負荷以下になると発振周波数が低下し、
定められた負荷以上になると発振周波数が高くなるよう
に変化する周波数可変発振回路である。36はトラン
ス、37は電源、38は整流ダイオード、39は整流コ
ンデンサ、40は負荷である。
定の電圧より高くなったり、低くなったりすることで変
化する帰還量でもって、スイッチング周波数を低くした
り高くしたりする制御をしており、この帰還量は、出力
電圧で決定されるトランジスタのオン時間に深く関係し
ている。スイッチング電源の負荷電力は、以下の内容で
表わすことができる。なおトランジスタのオン時間をT
1、入力電圧をVi、出力電圧をVo、出力トランス逆
起電力発生時間をT2、トランスインダクタンスをL、
発振周波数をF、負荷電力をPとする。
わち負荷電力が大きい場合は、トランスに連続した電流
が流れており、次の式が成り立つ。
一定であるときは、パルス幅T1とT2は、トランスの
巻き線の出力電圧の波高値と、入力電圧の波高値によっ
て変化する。トランスの出力電圧の波高値は出力電圧と
等しく、トランスの入力電圧の波高値は入力電圧と等し
くなる。また、トランスの巻き線には直流電圧は発生し
ない。
じくVi*T1=Vo*T2が原理的に成り立つ。電力
の変化によってパルス幅が変化することは無く、周波数
が一定であるときは、パルス幅T1とT2は、入力電圧
Viと出力電圧Voにのみ関係し、負荷電力Pには関係
しない。したがって図4の臨界電流以上の負荷時の波形
図に示すように、負荷電力Pと帰還量(T1、T2)と
には全く関係が無い。図4(a)は負荷が大きい時の、
図4(b)は負荷が小さいときのものであり、電流波形
が変化するのみである。
わち負荷電流が少なく、トランスに連続した電流が流れ
ていない場合は以下の式が成り立つ。
を出力から見た場合であり、(4)式は、トランスへの
入力電力を入力から見た場合であり、(5)式は入力、
出力電圧とパルス幅の関係を示している。
トランスのインダクタンスLとが一定で、かつトランジ
スタのオン時間T1(帰還量)が一定の場合は、出力電
力Pは(4)式より入力電圧Viの二乗に関係すること
が分かる。
められた帰還量で、すなわち、トランジスタのオン時間
T1が一定のときに周波数制御が開始されるので、入力
電圧Viが低い場合は、低い電力で周波数制御が開始
し、入力電圧Viが高い場合は、高い電力で周波数制御
が開始する。すなわち臨界電流以下の負荷の電圧波形を
示す図5において、入力電圧が高い場合でT1が一定の
ときは(図5(a))、大きい電力で周波数制御が開始
し、入力電圧が低い場合は(図5(b))、小さな電力
で周波数制御が開始される。
源において、負荷電力の検出は、帰還量を検出すること
で行っているが、帰還量は、負荷電力が一定の場合、す
なわち(3)式のPが一定の場合には、出力電圧と入力
電圧とによって変化する。そしてさらに負荷電力と出力
電圧とが一定の場合、すなわち出力電圧Voとパルス幅
T2が一定の場合には入力電圧で変化する。
うとすると、(4)式に示したように負荷電力が入力電
圧の二乗に比例するため、一定であるべき周波数制御の
開始負荷電力が入力電圧の二乗に比例して変化し、理想
的な周波数制御開始電力の定められた負荷電力での周波
数制御が行われない。臨界電流以下でT2が一定時にお
いて入力電圧が異なる場合の電圧波形を図6に示してい
る。図6(a)に示すように入力電圧が高い時は、大き
な負荷電力で周波数制御が開始し、図6(b)に示すよ
うに入力電圧が低い時は、小さな負荷電力で周波数制御
が開始する問題がある。
に本発明は、出力トランスのパルス電圧波形を検出する
ことで、所定の負荷電力を下回る状態では、予め定めた
周波数までスイッチング周波数を低下させるようにした
スイッチング電源において、この予め定めた周波数まで
低下した場合に、パルス幅制御するようにしたものであ
る。
るように、出力トランスのパルス幅に密接に関係してい
る。よってトランスの巻き線電圧のパルス波形からパル
ス幅を検出することで、負荷電力を検出し、定められた
負荷以下では、スイッチング周波数を低下させるように
制御することで、低負荷時の効率の低下を抑制すること
を特徴とするものである。
は、出力トランスのパルス電圧波形を検出することで、
所定の負荷電力を下回る状態では、予め定めた周波数ま
でスイッチング周波数を低下させるようにしたスイッチ
ング電源において、前記予め定めた周波数まで低下した
場合に、パルス幅制御することで、低負荷時のスイッチ
ング電源の効率低下を抑制している。
には、その多くが臨界電流以下であり、上述の(3)式
が成り立つ。したがって、周波数が一定のスイッチング
電源の負荷電力は、出力側のインダクタンスL、出力電
圧Voが一定である場合は、トランスの逆起電力発生時
間(T2)に依存することが分かる。
(T2)で、負荷電力を検出して、パルス幅制御するこ
とで、負荷電力が少ない場合でも、入力電圧の変動に無
関係に、精度良くスイッチング周波数を下げることが可
能となる。
力トランス巻き線の位相に無関係に負荷電力を検出する
ようにした請求項1に記載のスイッチング電源であり、
Vo*T2を検出する回路であり、Vo一定の安定化電
源の場合T2を検出することとなるが、巻き線の位相を
逆接続すると、Vi*T1を検出する回路でもある。
(5)式より、トランスの巻き線の位相が逆であっても
負荷電力を検出できるという作用を有する。
について、図面を参照しながら説明する。図1は一実施
の形態におけるスイッチング電源の回路図を示すもので
あり、出力トランスの巻き線に、パルス幅検出回路を設
け、その出力を発振器に接続している。そして出力トラ
ンスの逆起電力発生時間が定められた時間以下になる
と、発振周波数を低下させるようにしたものであり、一
次、二次の絶縁の無い簡素化した構成を示している。
電源、2は出力を変換するトランス、3は入力される直
流を交流に変換するスイッチング素子、4は交流を直流
に変換する整流ダイオード、5は整流ダイオード4で脈
流に変換された直流を平滑して安定な直流に変換する整
流コンデンサ、6は出力電圧を検出する出力電圧検出回
路であり、定電圧ダイオードよりなる。7は出力電圧の
検出回路で検出された誤差信号を一次側に帰還する帰還
用フォトカプラ、8は外部信号で発振周波数可変な周波
数可変発振回路、9は帰還量でパルス幅を制御するパル
ス幅変調回路、10は整流ダイオード、11は整流コン
デンサ、12はスタート抵抗、13は周波数が低下しす
ぎることを制限する最低周波数決定抵抗、14は周波数
を制御するとともに、最高周波数を制限する周波数制御
抵抗である。15はトランスの一次巻き線、16はトラ
ンスの補助巻き線、17は発振用コンデンサ、18は負
荷抵抗、19は補助巻き線の波形によって逆起電力時間
(T2)で負荷電力を検出する負荷電力検出回路であ
る。
似波形が出力されるように接続する。そしてこれに接続
された負荷電力検出回路19は、一次巻き線15のパル
ス波形によって、逆起電力発生時間(T2)を検出し、
逆起電力発生時間が一定時間幅以下となると、その負荷
条件によって発振周波数を最高周波数から、最低周波数
まで下げるように周波数可変発振回路8の周波数を制御
する。
周波数に設定できるように構成する。この動作周波数
は、周波数可変発振回路8に接続された発振用コンデン
サ17と、最低周波数決定抵抗13と、周波数制御抵抗
14とで定める。
19で検出された信号で周波数を下げるよう構成する。
周波数制御抵抗14に流れる電流で、動作周波数を決定
する。また、周波数制御抵抗で定められた周波数以上に
はならないように制限する。
分低下しても、定められた周波数以下には下がらないよ
うに構成する。すなわち負荷電力検出回路19が動作
し、周波数制御抵抗14の電流が低下し零の状態になっ
ても、最低周波数決定抵抗13で最低周波数は制限され
る。
検出回路19で制御し、発振周波数が定められた周波数
まで低下しても、負荷電力が低下し周波数制御によって
出力電圧を抑制しても、出力電圧が高くなる程負荷電力
が低下した場合は、パルス幅制御により出力パルスを制
限し、出力電圧を安定に制御できるように構成してい
る。
す。周波数が十分低下しても、出力負荷電力がより低い
場合は、パルス幅変調回路9が動作し、パルス幅を狭く
制御することで出力電圧の安定化をはかる。
ンジスタ、23は積分コンデンサ、24はダイオード、
25は積分抵抗、26はトランスの補助巻き線、27は
積分コンデンサ、28は電源を示す。
抵抗25と積分コンデンサ23で積分され三角波とな
る。この信号をトランジスタ22のVBEでパルス幅検
出する。出力電力が大きく、補助巻き線26の逆起電力
が大きい場合、逆起電力発生時間(T2)が広がり、三
角波の波高値も増加するので、トランジスタ22は導通
して負荷抵抗に電流を流す。逆起電力が大きければ大き
いほど、トランジスタの導通は強くなる。
(T2)は狭くなり、三角波の波高値も減少するので、
トランジスタ22は遮断し負荷電流が停止する。これら
の動作により、負荷電力を定められた値で検出すること
が可能とできる。
回路であり、この回路の場合Voが一定であることによ
り、T2を検出する回路でもある。トランスの巻き線位
相が逆の場合では、T1*Viを検出することも可能で
あるので、(5)式によるように出力電力検出の為の補
助巻き線出力の位相は、どちらであっても同様に、定め
られた負荷電力検出が可能である。
関係にどの巻き線でも、どの位相であっても同様に電力
検出できる。一次巻き線のみの、コイルによるスイッチ
ング電源であっても負荷電力検出可能である。
について、図7を参照しながら説明する。図7は図1の
実施の形態1を更に電力軽減させたもので、図1の同一
部品には同じ符号を付して説明を略する。追加した構成
としては、51は起動抵抗、52は起動検出回路、53
はスイッチ素子(TR)である。
51にてスイッチ素子53はオンして、スタート抵抗1
2をへて電源を供給する。起動した後は、整流ダイオ−
ド10、整流コンデンサ11より電源が供給されて動作
を継続させるため、スイッチ素子53をオフさせる。こ
れにより、スタ−ト抵抗12による電力損失を防いでい
る。
と同様の回路構成でも可能であり、出力パルスを検出
し、スイッチ素子53のベース電圧を下げてオフさせ
る。
に対し、定められた負荷電力を安定に検出することが可
能であり、定められた負荷電力以下での電源の効率を安
定に向上させることができる。また定められた電力以上
では、本来の電源動作で、安定に出力を供給することが
できる。
源の回路図
電源の回路図
Claims (2)
- 【請求項1】 出力トランスのパルス電圧波形を検出す
ることで、所定の負荷電力を下回る状態では、予め定め
た周波数までスイッチング周波数を低下させるようにし
たスイッチング電源において、前記予め定めた周波数ま
で低下した場合に、パルス幅制御するようにしたスイッ
チング電源。 - 【請求項2】 出力トランス巻き線の位相に無関係に負
荷電力を検出するようにした請求項1に記載のスイッチ
ング電源。
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1385599A JPH11308861A (ja) | 1998-02-20 | 1999-01-22 | スイッチング電源 |
CN99804292A CN1130000C (zh) | 1999-01-22 | 1999-08-02 | 开关电源 |
US09/647,077 US6373730B1 (en) | 1999-01-22 | 1999-08-02 | Switching power supply |
KR1020007010458A KR100543276B1 (ko) | 1999-01-22 | 1999-08-02 | 스위칭 전원 |
PCT/JP1999/004175 WO2000044085A1 (fr) | 1999-01-22 | 1999-08-02 | Alimentation a decoupage |
IDW20001835A ID26831A (id) | 1999-01-22 | 1999-08-02 | Pengalih suplai daya |
TW88113726A TW434988B (en) | 1998-02-20 | 1999-08-11 | Switching power supply |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3837598 | 1998-02-20 | ||
JP10-38375 | 1998-02-20 | ||
JP1385599A JPH11308861A (ja) | 1998-02-20 | 1999-01-22 | スイッチング電源 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11308861A true JPH11308861A (ja) | 1999-11-05 |
Family
ID=26349706
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1385599A Pending JPH11308861A (ja) | 1998-02-20 | 1999-01-22 | スイッチング電源 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11308861A (ja) |
TW (1) | TW434988B (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007336788A (ja) * | 2006-06-19 | 2007-12-27 | Dainippon Printing Co Ltd | 非接触給電システム、給電装置、及び受電装置 |
CN105577066A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-05-11 | 深圳飞安瑞电子科技有限公司 | 马达档位检测*** |
-
1999
- 1999-01-22 JP JP1385599A patent/JPH11308861A/ja active Pending
- 1999-08-11 TW TW88113726A patent/TW434988B/zh not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007336788A (ja) * | 2006-06-19 | 2007-12-27 | Dainippon Printing Co Ltd | 非接触給電システム、給電装置、及び受電装置 |
CN105577066A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-05-11 | 深圳飞安瑞电子科技有限公司 | 马达档位检测*** |
CN105577066B (zh) * | 2015-12-31 | 2018-10-02 | 深圳飞安瑞科技股份有限公司 | 马达档位检测*** |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW434988B (en) | 2001-05-16 |
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A521 | Written amendment |
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Effective date: 20091119 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 |
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