JPS59136076A - 自励式スイツチング・レギユレ−タ - Google Patents

自励式スイツチング・レギユレ−タ

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JPS59136076A
JPS59136076A JP1020683A JP1020683A JPS59136076A JP S59136076 A JPS59136076 A JP S59136076A JP 1020683 A JP1020683 A JP 1020683A JP 1020683 A JP1020683 A JP 1020683A JP S59136076 A JPS59136076 A JP S59136076A
Authority
JP
Japan
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self
inductance
secondary winding
switching regulator
switching
Prior art date
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Pending
Application number
JP1020683A
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English (en)
Inventor
Shigeru Takeda
茂 武田
Susumu Kubo
進 久保
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

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】 本発明は、自励式スイッチング・レギュレータの定電圧
制御方式の特性改良に関するものである。
自励式スイッチング・レギュレータには種々の定電圧方
式かあるが、その中でも第1図に示すように出力電圧E
O2を一定にするために主スィッチング・[−ランジス
タ2のON時間のパルス1〕を制御するいわゆるPWM
 (Pulse  Widtl)lViodulat!
On )制御方式が最も一般的である。第1図において
、1Cは帰還巻線であり、主スィッチング[−ランジス
タの0N−OFFを行なうと同時に一次巻線1aとの結
合により正帰還回路を構成し、自励式スイッチングを断
続的に行なわゼる。
[01は入力の直流電圧であり、普通は制御されていな
い。1は主1〜ランスであり、1a、1bはそれぞれ主
トランス1の1次、2次の巻線を表わす。9は整流平滑
回路の全体を示し、この中で5゜6は整流素子、7はチ
ョークコイル、8はコンデンーリーである。3は出ツク
電圧EO2の変動に応じて主スイツチのパルス巾を制御
する回路であり、4は出力電圧EO2を検出し1次側に
フィードバックする際に生ずる1次、2次の電気的絶縁
をはかるための絶縁トランスもしくは光結合素子を含む
回路である。この方式は比較的低価格でありかつ設計か
簡便であるが、スイッチング・レギュレータの保護(幾
能設訓、安全性設計を加味した場合、1次、2次の絶縁
耐力を余り高くとれず、このことが特に高耐圧の什拝に
適合したスイッチング・レギュレータを実現しようとす
る時には常に問題どなる。これらの問題を避けるために
第2図に示づ−ような磁束制御方式の回路か考えられて
いる。
この方式は第1図と同じようにP W M制御を行なう
のであるが、出力電圧EO2ではなく、主トランス1の
磁束変化量を一定にするように考えられている。実際に
は、第2図において、制御巻線1dに接続された整流回
路10の出力電圧が一定になるように制御される。R4
は負荷抵抗である。
第1図と第2図を比較すると明らかなように、第2図で
は主1〜ランスで1次と2次がはっきりと絶縁されてい
るので、この耐圧さえ考慮すれは全体の絶縁耐力を著し
く向上させることができる。また、制御巻線1dは帰還
巻線1Cと共用することかでき、第3図のような回路に
おいても自励式スイッチング・レギュレータの定電圧制
御が可能である。しかし、これら第2図、第3図の定電
圧制御の程度は第4図イに示すように余り好ましいもの
ではない。図中二は第1図の回路の2図中イは第2図の
回路の出力直流電流IOと出力直流電圧VOの関係をそ
れぞれ示している。前者二の場合は、直流電流IOが零
に近い領域でわずかに定電圧EOよりも上昇するだけで
あるが、後者イの場合は、直流電流IOが小さくなるに
つれて出力電圧VOが急激に人さくなるという欠点があ
る。この傾向は、主スィッチング・[・ランジスタを流
れる電流波形ども関連があり、低減することはそうたi
’)すいことではない。
本発明は上記従来技術の欠点を改良し、定電圧精度の著
しく改良された高耐圧の磁束制御方式の自励式スイッチ
ング・レギュレータを提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、本発明の自励式スイッチン
グ・レギュレータは[・ランスの一次巻線に直列に接続
されたスイッチング素子、前記トランスに別に巻かれた
帰還巻線により前記スイッチング素子を周期的に断続さ
け前記1−ランスの二次巻線に電力を変換し、整流回路
を介して直流電力としてとり出す自励式スイッチング・
レギュレータにおいて、前記二次巻線の少くとも一方の
端子と整流回路どの間に、1.0A T以上め起磁力で
高周波のインダクタンスが直流電流に対して単調な減衰
特性を有するインダクタンス素子を直列に接続するとと
もに、前記インダクタンス素子と前記整流回路どの接続
点と、前記二次罫線の他の一方の端子との間に容量素子
を接続したことを主たる特徴としている。また、前記イ
ンダクタンス素子と前記二次巻線との接続点と、前記二
次巻線の他の一方の端子との間に容量素子を接続したこ
とも特徴どしている。さらに、前記容量素子と直列ない
し並列に抵抗素子を接続したことも特徴どしている。
以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明する。
第5図は本発明の1つの実施例を示す回路図である。二
次巻線1bの一方の端子と整流素子5の間にインダクタ
ンス素子11が直列に接続されるとともに容量素子12
がインダクタンス索子11ど整流索子5の接続点と二次
巻線の他の一方の端子との間に接続されている。本回路
は、帰還巻線1Cと制御巻線1dを共用したものである
。このインダクタンス素子11は第6図に示すような高
周波インダクタンスLの直流電流重畳特性を有する。ザ
なわら、直流電流Jdcが小さい時にはしは非常に大き
いが、Ic1cが大きくなるにつれて急激にLか小さく
なる。一方、極端に直流電流1[ICが小さい領域では
、コアの材料、形状によって第6図小のように凸状の特
性を有するものもあるが、本発明にJ5いてこの差は問
題ではない。本発明で用いられるインダクタンス素子1
1としては第6図のように起磁力1.0A T以上でイ
ンダクタンス「か単調に減少する特性が重要である。こ
こでAT(アンペア・ターン)というのは直流電流1d
cとコアの巻数Nの積である。Nが決まれはldcに比
例する量である。
第6図のホ、への特性を有するインダクタンス索子11
を本発明の第5図の回路(こ適用した。第5図において
容量素子12がインダクタンス素子11と整流素子5の
接続点と二次巻線1bの他の一方との間に接続されてい
る。第7図がこの場合の出ツノ特性を示す。図中イは従
来技術の特性4口は第6図へのインダクタンス素子を用
いた場合の特性、ハは第G図ホのインダクタンス素子を
用いた場合の特性をイれぞれ示している。この図から明
らかなように、従来技術イに比較してインダクタンス素
子11と容量素子12を接続した本発明のハ1口は出力
電流に対する出力電圧の変動率か著しく改良されている
。インダクタンスLの人さいホの方かこの電圧変動率を
低減する効果が大さい。定量的に見れば、+30%以上
の低電流時の電圧の急激な立上りが本発明の口、ハの場
合には+15%、+9%まで抑えることがでさた。
このような効果を実現できたのは、第7図イのような特
性が第6図に示すインダクタンス素子11で補正された
だけでなく容量素子12により高周波がかなりの程度除
去されたためである。丁度、低電流時のVOの電圧増加
分を高周波インダクタンス素子のインダクタンス増加分
と容量素子で打)肖していることになるからである。
第8図は本発明の第2の実施例を示す回路図である。こ
れは、インダクタンス素子11を分割し11.11−の
2個として二次巻線1bの両端に直列に接続されると同
時にインダクタンス素子と整流回路との2つの接続点の
間に容量索子12を接続した場合である。本実施例の効
果は第5図とほとんど同じであった。
第9図は本発明の第3の実施例を示す回路図である。こ
れは第4図の回路にさらに容量素子13か前記インダク
タンス索子11ど前記二次巻線1bどの接続点と前記二
次巻線の伯の一方の端子との間(こ接続されている場合
である。この容量素子13の存在により。1〜2%のわ
ずかではあるが変動率を改Hすることができた。
第10図は本発明の第4の実施例を示す回路図である。
これは第9図の回路の容量索子12,13にぞれぞれ直
列抵抗素子14ど並列抵抗索子15を接続した場合であ
る。これらの抵抗索子14゜15の存在により0.5・
〜1%の変動率の改善を行なうことかできた。
第5図、第8図、第9図、第10図は主スイツチング・
[・ランジスタを−6のみ用いた場合であるが、第11
図のように自励式のプッシュプル等のようtこ1−ラン
ジスタ2a、21)の2石の場合でも本発明の方式は実
現できる。すなわち、二次巻線lb、1b−と両波整流
回路の間にインダクタンス素子11.11−の2個が−
されそれ接続される。この場合も第5図と同じような効
果を実現できた。また、二次巻線の中点と整流回路との
間にインダクタンス素子11″を接続することも可能で
ある。第8図では一次側はプッシュプルの2石方式であ
ったが、その他ハーフブリッジ方式、フルブリッジ方式
等の釜石方式でも状)52は同じてあり本発明の効果を
実現できる。
以上実施例を用いて詳細に派明したにうに、本発明の回
路方式を用いれば一次二次間の高耐圧を維持しつつ、よ
り安定な定電圧特性を右する磁束制御方式の自励式スイ
ッチング・レギュレータを実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図、第3図は従来技術の回路図、第4図は
従来技術のスイッチング・レギュレータの特性図、第5
図、第8図、第9図、第10図。 第11図は本発明の実施例のそれぞれの回路図、第6図
は本発明に用いられたインダクタンス素子の特性図、第
7図は本発明の効果を表わすスイツ1ンク・レキコレー
タの特性図である。 1:主1〜ランス 2;主スィッチング・トランジスタ
 9:整(h回路 11:インダクタンス素子1C:帰
)Wおよび制御巻線 午 I 図 牟  2  図 ヰ ′3 口 工O 手 、f 図 羊 b 図 0 牛 B 図 羊9図 羊  /θ  臼 キ  11   図 特許庁審査宮殿 事件の表示 昭和58年 特許願 第10206号 発明の名称 自励式スイッチング・レギュレータ補正を
する者 事件との関係  特許出願人 住所 東京都千代田区丸ノ内二丁目1 M 2 g名称
 (508)日立金属株式会社 明11[1i1の「特許請求の範囲」および「発明の詳
細な説明」の欄。 補正の内容 別紙の通り 補正の内容 1゜明細−封の「待W丁請求の範囲」の記載を次の通り
訂正する。 [上21〜ランスの一次巻線に直列に接v、、されたス
イッヂング索了、前記トランスに別に巻かれた帰還巻線
(こより前記スイッチング素子を周期的に断続さ已前記
1−ランスの二次巻線に電ツクを変換し、整71:回路
を介して直流電力として取り出す自励式スイッヂンク・
レギュレータにおいて、前記二次巻線の少なくとも一方
の端子と整流回路どの間に1.0A−I’以にの起磁力
で高周波のインダクタンスが心)Aコミ)、1コに灼し
て単調な減衰特性を有するインダクタンス素子を直列に
接続づるとどちに前記インダクタンス素子と前記整流回
路との接続点と、前記二次巻線の1白の一方の端子どの
間に容量素子を接続したことを特徴とり゛る自励式スイ
ッチング・レギュレータ。 2、狛訂、il′i求の範囲第1項に記載されたイノチ
ンク・レギュレータにおいて、前記インダクタンス素子
と前記二次巻線との接続点と、前記二次巻線の他の一ノ
)の端子との間に容量素子を接続したことを特徴とする
自励式スイツヂング・レギュレータ。 3、稍R′Y晶求の範囲第1項ないし第2項(こ記載さ
れたスイッチング・レギュレータにおいて、前配容岱素
子と直列ないし並列に抵抗索子を接続したことを特徴ど
する自励式スイッチング・レギュレータ。」 2、明細書の「発明の詳細な説明上の欄の記載を下記の
通り訂正づる。 記 〈1)明細書第4頁第5行の「R1」を「R1」に訂正
する。 (2)聞出第9頁第3行の「第・1図」を「第5図」に
訂正する。 以上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1〜ランスの一次巻線に直列に接続されたスイッチング
    素子、前記1〜ランスに別に巻かれた帰還巻線により前
    記スイッチング素子を周期的に断続させ前記[・ランス
    の二次巻線に電力を変換し、整流回路を介して直流電力
    として取り出す自励式スイッチング・レギュレータにお
    いて、前記二次巻線の少くども一方の端子と整流回路と
    の間に 1.0A丁以上の磁力で高周波のインダクタン
    スが直流゛電流に対して単調な減衰特性を有するインダ
    クタンス素子を直列に接続するとともに前記インダクタ
    ンス素子と前記整流回路との接続点と、前記二次巻線の
    他の一方の端子との間に容量素子を接続したことを持1
    毀どする自励式スイッチング・レギュレータ。 2、特許請求の範囲第1項に記載されたスイッチング・
    レギュレータにJ5いて、前記インダクタンス素子と前
    記二次巻線との接続点と、前記二次巻線の他の一方の端
    子との間に容量素子を接続したことを特徴とする自励式
    スイッチング・レギュレータ。 3、特許請求の範囲第1項ないし第2項に記載されたス
    イッチング・レギュレータにおいて、前ム己容量素子と
    直列ないし並列に抵抗素子を接続したことを特徴とする
    自励式スイッチング・レギュレータ。
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