JPS60148375A - スイツチング電源回路 - Google Patents

スイツチング電源回路

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JPS60148375A
JPS60148375A JP316184A JP316184A JPS60148375A JP S60148375 A JPS60148375 A JP S60148375A JP 316184 A JP316184 A JP 316184A JP 316184 A JP316184 A JP 316184A JP S60148375 A JPS60148375 A JP S60148375A
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JP
Japan
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capacitor
current
power supply
voltage
switching element
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Pending
Application number
JP316184A
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English (en)
Inventor
Rihei Hiramatsu
平松 利平
Tokushige Inoue
井上 徳成
Yujiro Ogiwara
荻原 勇次郎
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.)
Densetsu Kiki Kogyo Kk
Original Assignee
Densetsu Kiki Kogyo Kk
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Publication date
Application filed by Densetsu Kiki Kogyo Kk filed Critical Densetsu Kiki Kogyo Kk
Priority to JP316184A priority Critical patent/JPS60148375A/ja
Publication of JPS60148375A publication Critical patent/JPS60148375A/ja
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

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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、大電流、高能率のスーでツチングt″flj
: jjr:j回路に関するものである。
従来、フライバック形スイッチング電源回路は、第1図
に示すように、直流入力電源(1)に、変成器(2)の
1次巻線(3)と開閉素子(4)を結合し、また前記変
成器(2)の2次巻線(5)に、ダイオード(6)とコ
ンデンサ(7)を介して出力匍5−(・(8) (!l
)を結合し、この出力端子(8)(り)に、比ii支検
出増幅:i’t> (1(1)、絶縁回路(11)を介
して前記開閉素i’ (’I)に結合して構成されてい
る。このように、フライバック形は回路構成が極めて簡
単であるが、つぎのような欠点を有している。すなわち
、第1図の各部の電源波形図を示す第2図において、′
I′1−T2間は開閉素子(4)の導通期間、T 2−
 T 3間は不導通期間である。この第2図からも明ら
かなように、変成器(2)の2次巻線(5)とダイオー
ド(6)を流れる電源(+2)のピーク値と実効値は最
終出力電流(io)の3〜4倍大きく、この点からみて
も各部の利用効率が良好とはいえない。このことは、1
次巻線(3)と開閉素子(4)の負担においても、同一
である。さらに最も重要な点は、第2図に斜線で示した
コンデンサ(7)の充電電流(Δ)と放電電流(1う)
が甚しく太さいため、このコンデンサ(7)の負41j
を他方式に比して大きくし、この点に才?いて低電圧、
大電流出力のスイッチング電源には本方式であるフライ
バンク形力1AXIF済的に適合しt!5ない用人な欠
点である。
つぎに、第3図はフォワード形スイッチング電源回路で
、この回路では、第1図の回路において、変成器(2)
をトランスに置き換え、かつ2次側に転流ダイオード(
12)とチョークコイル(+3)を旬月している。この
フォワード形はフライバック形に次いで筒車な方式であ
るがやはりっぎのような欠点を有する。
すなわち、第4図(a) (b)に才昌)で、ゴli’
7間は開閉素子(4)の導通期間、i’ 2− T 3
間は不導通期間である。また、(V + )(V 2)
は1次巻線(:3)と2次巻線(5)の電圧、(Vo)
は出力電圧、(19)は2次巻線(5)の電流、(+4
)はダイオード(+2)の電流、(+3)はダイオ−F
(6)(+z)の後の電流で、T 3 = 12+ 1
4、(In)は出力電流である。さらに、第4図(b)
の斜桿部分((ニ)は、コンデンサ(7)の充放電11
.7の負111電?≦εである9、二のイ1担電流(、
C)は第4し1(b)が1゛)も明らかなように僅少で
ある。しかし比較的大きなチョークコイル(tel)を
必要とする。また、第4図(++ ) (b )におい
て、出力電圧(V D )に対してそれと等票の電圧時
間秘を供給するためには2次巻線(5)に誘起されろ電
圧(V2)の波高は比較的太きく /’Aる。このため
1−ランス(2)の1次巻線(3)ど2次巻線(5)の
巻線y;りを(N 1)(N 2)とすると、2次巻線
(5)の巻線νj′J(N2)を大きくとる必要があり
、このことは1次巻線(3)の電流r、=r、・N 7
 / N Iが比喉)的大きくなり、また2次側のダイ
オーF(6)m)等の電圧性↑l(も増大するなどの欠
点があった。
本発明は以上のような従来の欠点を解決するためになさ
れたもので、直流入力電源□間に不飽和リアクタ、コン
デンサおよびトランスの1次巻線を直列に結合し、前記
不飽和リアクタとコンデンサの接合点と前記直流入力電
源の他極との間に半導体開閉素子を結合し、前記1−ラ
ンスの2次巻線を全波整流器とる波回路を介して出力端
Pに結合し、この出力端子に出力側電圧を検出し増幅す
る比較検出増幅器を結合し、この比ijQ検出増幅器を
、絶縁手段を介して前記半導体開閉ズ4子に結合してな
り、1)1f記叱す1交検出増幅器からのパルス信−)
によりn;■記半導体開閉素子の導通パルス幅を制御す
るようにしたものである 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第5図において、(20)は直流入力電源で、この直流
入力電源(20)の正極から不飽和リアクタ(21)、
コンデンサ(22)、t;よびトランス(23)の1次
巻線(2゛4)を介し、て前記直流入力電源(20)の
負極に結合する。前記不飽和リアクタ(21)とコンデ
ン!I−(22)の結合点から半導体開閉素子としての
1−ランジスタ(19)のコレクタ、エミッタを経て前
記直流入力電源(20)の負極に結合する。また、前記
トランス(23)の2次巻線(25)の両端に、全波整
流器としてのダイオード(26)’(27)を糸古合し
て、これらの夕゛イオード(26) (27)のカソー
ド側をllいに結合する。この結合点と、前記1ヘラン
ス(23)の中点とは、チョークコイル(28)とコン
デンサ(29)からなるチョーク人力形のる波回路(:
+o)を介して出力端(−(31) (412)に結合
する。さらに、この出力端子(31)(32)にlF出
力電圧を検出し、基l(+!雷電圧比較増幅オイ、比I
I・ン検出増幅器(33)を結合し、この比較検出増幅
f!:t (:+3)は、1−ランス、フォトカブラな
との絶縁F段に1/l)を介して前記1ヘランジスタ(
+9)のベースに結合する。
つぎに本発明によるスーrツチンク″市源回路の作用を
第6図(a)(b)と第7図(,1)(b)により説明
ずろ。
第6図(a) (b)は入力電圧(Vi)が比曽的高い
ときの各部の電圧、電流の波形であり、また第71ン1
(a)(b)は入力端子(V j)が比較的低いときの
波形である。
まず第6図(a)(b)によってその動作を説明すると
、′1゛璽−゛r2間はトランジスタ(19)の導通期
間、同じ<”J’ 2−73間は不導通期間である。不
飽和リアクタ(21)の両端間電圧(VQ)は入力電圧
(Vi)と1−ランジスタ(19)の両端間電圧(Vs
)との差の電圧である。ここで、不飽和リアクタ(21
)を流れる入力側電流(11)は、i” 、−T2の導
通期間には の傾斜をもち、またゴ2−T3の不導通期間には−(V
s −V」)−L、−”−”’ ニ、に、 ッテML 
制すα Aシる減速の傾斜をもつ。なお、1−は不飽和リアクタ
(21)のインダクタンスである。
以J二の藷特徴はいわゆるブースト形スイッチングコン
バータと全く同様であるが、1〜ランジスタ(+9)よ
りも移設の動作は本発明の独特のものである。すなわち
、コンデンサ(22)の両端間電圧(Vc)は通過電流
の交番によって第6図(a)のように、多少の電圧の傾
斜をもつとはいえ、Vi、=Vcと考えて差し支えない
。なぜならば、コンデンサ(22)通過後の1−ランス
(23)の印加電圧の1ピ負の電圧時間積は当然等欺で
あるので、第(5図(、)の電圧(■S)は第6図(b
)のようにその零点がシフ1−され、そのシフ1−され
る値は電圧(Vc)となるからである。
つぎに各部の電流についてみろと、”I” 、 −T・
間(不導通期間)の入力電流(II)は全く同じ電流が
1〜ランス(23)の流入電流(It、)となる。この
電流(,1+、)は1〜ランス(23)の出力側に結合
さAしる負νiによって規定される電流であるが、こA
しは負荷側のる波RH(30)がチョーク人力形で構成
されているので、T + −丁y 1iiJ (導通期
間)も宿屋の′「E流時間積の電流が流れるのは第6図
([))のIIで示した通りである。
前記1−ランジスタ(19)の通過電流(IS)は第6
図(a)の斜線にて示すように、ゴ+7「2間の]jと
■しの合成である。
つぎに第7図(a) (b)は入力電圧(vl)の低い
時の各部の電圧電流であるが(Tt−T2)/(T I
−1”3)の導通比を第3図の場合より拡大することに
よ−)で、第71図(b)のようにトランス(23)の
交番印加電圧および電流の大きさは第6図(b)と同様
に確保さ1しる。したがって第5図の比較検出増幅:l
N33)の出力によって1−ランジスタ(19)の導通
比を制御すれば出力型バー(Vo)は希望する値に制f
:IIIされ11トろことは明らかである。
本発明において、出力側のろ波回路(30)はチョーク
インブー71−形てt:Vi成されているが、こ拉はコ
ンデン力−インプラ1〜形でも制御可能である。しかし
コンデンサインプソ1〜形は各部の電圧電流が第8図(
zI)(b)のようになり、若干の問題点を:fjする
ずなわち電圧(Vt2)は第6図(b)の電圧(VL)
の整流されたものであるが、コンデンザインプットの場
合、電圧(VtZ)の高い半一リ′イクルのみ出力側電
流(Ill、2)が流れ、低い゛1′−サイクルの場合
、この電llt (I シ2 )は零となる。出力電流
(1o)は当然斜線を施した部分を平雷・にした電流で
あるから、平滑化にするためのコンデンサの負担は莫大
となる。また、トランス(23)の入力側電流(Ill
)は当然正負の交n電流lRi’ Itil J’i’
(が/ji; i江てなくてはならないので”l”、−
T1間の畠カロ111電流N1.7)が零の期間もトラ
ンス(23)の偏磁型W5(lφ)として供給する結果
、各部の負担を増大させるものである。これに対し、第
9図(a)(+1)はす1−クインブソト形の場合の電
圧、電流の波形であるが、出力側電流(II;2’)は
連続となり、コンデンサの11世電流は斜線のようにf
h少どなる。当然出JJ電圧(VO)のリップルも第8
し1(a)(1+)と比l:11< シて;徒歩する。
これを1次側電流(r l; 2 )でみろ」ノ↓合L
12次側の電流に相当するものは第9し1(h)の′7
翳)!+’による1−下の振分けであるが、’17 +
 ’L” 2、i’ 2−73間の電流時間積が等−嘔
となるためには;・、’7を綿のLうにトランス(23
)の偏磁電流(1φ)によってもシフ1−されなけiL
ばならない。このl75合の(G’6 tel<電流(
■φ)も第8図(J、)’(b)に比11りし2てイら
′・少てあり、全体の動作は理想的LS 近<行なわれ
ろ。本発明に利用されるチョークコイル(28)の必要
とされろf:X)+・時間積はVt2 (T t −1
” 2 )トVl;ソ(T’7 ’r’ :()の差の
半分であって、僅少であるので極めて小型のものである
以上の説明のように本発明ではチョークインプット形ろ
波回路が理論−に必須条件ではあるが、(T+ i、’
3)の発振周期を高周波化すればトランス(23)の1
次、2次間の渥洩インダクタンスが充分この作用をする
のでtIvi造十の必須条件ではない。
本発明において、トランジスタ(1,9)の通過電流(
1s)は入力側型IMNi、)と負荷電流(+ 1.)
の合成で、−見負担が太きいように思えるが、実際には
1ヘランス(23)の電圧(V+、)は人力ミノ[、に
焦関係に一定となるのでトランス(23)の1次、2次
巻線比をフォワードコンバータ等に比申ンして3倍近く
とることができろ。したがって負荷電流(11)は僅少
であり、かつ不導通期間(T2〜T3)間も、l−ラン
ス(23)に、入力端よりエネルギが供給されるので1
個の素子のオン、オフにて正負両相の電力が111られ
る等の利点もあって半導体開閉素子の電圧、電流負担は
フォワードコンバータ以下であり、またフライバック方
式と比較した場合は低電圧、大電流出力においてコンデ
ンサのf+、 Jj’、lや1ヘランス2次側の電流の
実効値負担が大きいので装造にやや困難を伴い、これが
小出力電流側に限定さAしる理由であるが、本発明によ
れば容易に入電l!lδのものも製作可能である。
以上のように本発明は実用に供して効]+l!I;入で
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のフライバック形スイソチンク電源回路図
、第2図は第1図の各部の波形1ス1、第r(図は従来
のフォワード形スイッチング電源回路図、第4図は第3
図の各部の波形図、第5図は本発明によるスイッチング
電源回路の一実施例を示す電気回路図、第6図(a)に
))ど第7 E71 (++)(b)は第r;Hにおけ
る各部の波形図、第8図に+)(b)l:]コンデンサ
インプット形の各部の波形図、第0図(a’、)(b)
はチョークインプット形の波形図である。 (19)・ 1ヘランジスタ、(20)・・・直流入力
電源、(21)・・不飽和リアクタ、(22)・・・コ
ンデンサ、(23)・・1−ランス、(24)・・・1
次巻線、(25)・・2次巻線、(26)(27)・・
ダイオード、(28)・・・ヂョークコイル、(29)
・コンデンサ、(:(0)・・ろ波回路、(31)(3
2)・・・出力端−r−1(33)・・・比較検出増幅
;();、(34)・・・絶縁手段。 出願人 電設機jji% 、’、l−業株人会社ゆ 1
1・〈j 、−1う 2 ト] 第4図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)直流入力電源間に不飽和リアクタ、コンデンサお
    よび1ヘランスの1次巻線を直列に結合し、前記不飽和
    リアクタとコンデンサの接合点と前記直流入力電源の他
    極との間に゛16導体開閉素子を結合し、前記1−ラン
    スの2次巻線を全波整流器どろ波目)゛)1を介して出
    力端子に結合し、この出力端子に出力側電圧を検出し増
    幅する比較検出増幅器を結合し、この比較検出増幅器を
    、絶縁手段を介して前記半導体開閉素子に結合してなり
    、i11記比較検出増幅器からのパルス借りにより市記
    半導体開閉素:nの導通パルス幅を制御するようにした
    ことを特徴とするスイッチング電源回路。
  2. (2)半導体開閉素子はj・ランジスタまたはMOS 
    F F: l’からなる特許請求の範囲第1項記載のス
    イッチング電源回路。
  3. (3)ろ波回路は、チョークインプットフィルタからな
    る特許請求の範囲第1項記代のスイッチング電源回路。
  4. (4)ろ波回路は]ンデンサインプソ1〜フィルタから
    なる特許請求の範囲第1項記載のスイッチング電源回路
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03207268A (ja) * 1989-12-29 1991-09-10 Isao Takahashi スイッチングレギュレータ
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