JP4081327B2 - 共振型スイッチング電源 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高電圧を出力する共振型スイッチング電源において、電力変換用トランスの一次側回路を用いて出力電圧を検出するのに好適な共振型スイッチング電源に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の共振型スイッチング電源の一例を図７に示す。図７に示すように、電力変換用トランスＴ１の一次側に、入力電圧Ｖｉｎを交流に変換するスイッチング部１と直列共振用コンデンサＣ１を設ける。直列共振用コンデンサＣ１は、電力変換用トランスＴ１の一次巻線と共に、直列共振回路を構成する。電力変換用トランスＴ１の二次側には、整流器ＲＣ１と平滑用コンデンサＣ２が設けられ、二次側回路に流れる電流を整流し、平滑された電圧が出力電圧として負荷Ｒ１に供給される。
【０００３】
図７において、スイッチング部１を前記直列共振回路（直列共振用コンデンサＣ１と電力変換用トランスＴ１の一次巻線）の共振周波数とほぼ等しい駆動パルスでオン／オフ制御することにより、電力変換用トランスＴ１の一次側に共振電流が流れ、電力変換用トランスＴ１の二次側に二次電流が流れ、二次側に安定化した出力が得られる。
【０００４】
また、二次側回路に流れる電流値がＰＦＭ（Pulse Frequency Modulation）制御回路２に取り込まれ、ＰＦＭ制御回路２は二次側回路に流れる電流を一定にするように、スイッチング部１をＰＦＭ制御する。
また、二次側出力電圧は、電圧検出変換用トランスＴ２と整流器ＣＲ２と平滑用コンデンサＣ３と抵抗Ｒ２を介して検出され、メータ３に表示される。
【０００５】
なお、この従来技術では、図示していないが、二次側出力電圧の調整に用いる基準電圧設定用のボリームをＰＦＭ制御回路２の前段に設けている。二次側出力電圧はメータ３に表示されるので、オペレータがメータ３を視認しつつ、前記ボリームを調整して基準電圧を調整することにより、二次側出力電圧を設定することが可能である。これは、例えば、複数台の共振型スイッチング電源をシリーズに接続して運転する場合、各共振型スイッチング電源の負荷に応じて電圧を設定するときに用いる。各負荷に流れる電流は、前記したようにＰＦＭ制御回路２によって適切に制御される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来技術には、次のような問題点がある。
第１に、電力変換用トランスＴ１の二次側回路の出力電圧が高いと、電力変換用トランスＴ１の一次側回路と二次側回路の絶縁耐圧が非常に高くなるという問題が生じる。同様に、電力変換用トランスＴ１の二次側回路と電圧検出変換用トランスＴ２、整流器ＲＣ２等の回路の絶縁耐圧が非常に高くなるという問題が生じる。その結果、電力変換用トランスＴ１の二次側回路の出力電圧を、電力変換用トランスＴ１の二次側に設けた電圧検出変換用トランスＴ２を用いて検出することが困難になる。
【０００７】
第２に、電力変換用トランスＴ１の二次側回路の出力電圧を、電力変換用トランスＴ１の二次側に設けた電圧検出変換用トランスＴ２を用いて検出することが困難であるなら、電力変換用トランスＴ１の一次巻線の電圧から電力変換用トランスＴ１の二次側回路の出力電圧を求めればよい。しかし、電力変換用トランスＴ１の一次側回路に共振回路が設けられている共振型スイッチング電源の場合、一次側回路に共振電流が流れたとき、電力変換用トランスＴ１の漏れインダクタンスに起因して共振電圧が発生し、この共振電圧の影響で一次側電圧の電圧検出の精度が低下し、その結果、二次側出力電圧の検出の精度が低下する。
【０００８】
本発明は、前記した従来技術の問題点に鑑み為されたもので、共振型スイッチング電源において、電力変換用トランスの一次側回路から電力変換用トランスの二次側回路の出力電圧を求める場合、前記共振電圧の影響をなくし、二次側出力電圧を精度良く検出することが可能な共振型スイッチング電源を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明によれば、電力変換用トランスの一次側に直列共振回路を設け、前記電力変換用トランスの二次側出力電圧を電力変換用トランスの一次側回路を用いて検出する共振型スイッチング電源において、前記一次側回路に設けられた直列共振用インダクタンスと、前記直列共振用インダクタンスに付設された電圧検出用巻線と、前記電圧検出用巻線と前記電力変換用トランスの一次巻線とを、両巻線の起電力が逆極性になるように直列接続する構成とを含んでいることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の共振型スイッチング電源において、前記電圧検出用巻線の両端子に生じる電圧を整流する整流器と、前記整流器の出力を平滑する平滑用コンデンサと、前記平滑用コンデンサに並列に接続された抵抗とを備えることを特徴とする。
請求項３記載の発明によれば、請求項１記載の共振型スイッチング電源において、前記直列共振用インダクタンスに付設された電圧検出用巻に生じる電圧を電力変換用トランスの一次側回路から電気的に絶縁する低耐圧トランスを設けたことを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明によれば、請求項３記載の共振型スイッチング電源において、前記低耐圧トランスの二次巻線の両端子に生じる電圧を整流する整流器と、前記整流器の出力を平滑する平滑用コンデンサと、前記平滑用コンデンサに並列に接続された抵抗とを備えることを特徴とする。
請求項５記載の発明によれば、電力変換用トランスの一次側に直列共振回路を設け、前記電力変換用トランスの二次側出力電圧を電力変換用トランスの一次側回路を用いて検出する共振型スイッチング電源において、前記一次側回路に設けられた直列共振用インダクタンスと、前記直列共振用インダクタンスの両端子に一次巻線が接続され、かつ前記電力変換用トランスの一次巻線と二次巻線とを逆極性で直列接続した電圧検出変換用トランスとを含んで構成されることを特徴とする。
【００１２】
請求項６記載の発明によれば、電力変換用トランスの一次側に直列共振回路を設け、前記電力変換用トランスの二次側出力電圧を電力変換用トランスの一次側回路を用いて検出する共振型スイッチング電源において、前記一次側回路に設けられた直列共振用インダクタンスと、前記直列共振用インダクタンスに付設された電圧検出用巻線と、前記電力変換用トランスの一次巻線の両端子に一次巻線が逆極性で直列接続され、かつ前記電圧検出用巻線と二次巻線とが逆極性で直列接続された電圧検出変換用トランスとを含んで構成されることを特徴とする。
【００１３】
請求項７記載の発明によれば、請求項５又は請求項６記載の共振型スイッチング電源において、前記電圧検出変換用トランスの二次巻線の両端子に生じる電圧を整流する整流器と、前記整流器の出力を平滑する平滑用コンデンサと、前記平滑用コンデンサと並列に接続された抵抗とを備えることを特徴とする。
請求項８記載の発明によれば、電力変換用トランスの一次側に直列共振回路を設け、前記電力変換用トランスの二次側出力電圧を電力変換用トランスの一次側回路を用いて検出する共振型スイッチング電源において、前記一次側回路に設けられた直列共振用インダクタンスと、前記電力変換用トランスの一次側に設けられた電圧検出用巻線と、前記直列共振用インダクタンスの両端子と前記電圧検出用巻線の両端子とを逆極性で接続する構成を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項９記載の発明によれば、請求項８記載の共振型スイッチング電源において、前記直列共振用インダクタンスの両端子と前記電圧検出用巻線の両端子とを逆極性で接続した２つの接続線間に生じる電圧を整流する整流器と、前記整流器の出力を平滑する平滑用コンデンサと、前記平滑用コンデンサと並列に接続された抵抗とを備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項１０記載の発明によれば、電力変換用トランスの一次側に直列共振回路を設け、前記電力変換用トランスの二次側出力電圧を電力変換用トランスの一次側回路を用いて検出する共振型スイッチング電源において、前記一次側回路に設けられた直列共振用インダクタンスと、前記直列共振用インダクタンスに付設された第１の電圧検出用巻線と、前記電力変換用トランスの一次側に設けられた第２の電圧検出用巻線と、前記第１の電圧検出用巻線と前記第２の電圧検出用巻線とを逆極性で接続する構成を有することを特徴とする。
【００１６】
請求項１１記載の発明によれば、請求項１０記載の共振型スイッチング電源において、前記第１の電圧検出用巻線と前記第２の電圧検出用巻線とを逆極性で接続して得られる２つの接続線間に生じる電圧を整流する整流器と、前記整流器の出力を平滑する平滑用コンデンサと、前記平滑用コンデンサと並列に接続された抵抗とを備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項１〜１１に記載の発明によれば、共振型スイッチング電源において、一次側回路に共振電流が流れたとき、電力変換用トランスＴ１の漏れインダクタンスに起因して発生する共振電圧をキャンセルすることができる。その結果、一次側電圧の電圧検出を高精度で行なうことができ、かつ、二次側出力電圧の検出を高精度で行なうことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態を示す回路図である。図１に示す第１の実施の形態は、請求項１、２に記載する発明に対応する。図１において、図７に示す従来技術と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。また、図１では、従来技術で説明したＰＦＭ制御回路２（図７参照）を省略している。図１に示す第１の実施の形態が図７に示す従来技術と異なるのは、次の点である。
【００１９】
すなわち、電圧検出変換用トランスＴ２を設けることなく、電力変換用トランスＴ１の一次側に、二次巻線Ｌ２を備えた共振用コイルＬ１を設け、前記二次巻線Ｌ２の両端子をトランスＴ１の一次巻線と整流器ＲＣ２に接続したことである。ここで、前記二次巻線Ｌ２は電力変換用トランスＴ１の一次巻線と逆極性で接続する。
【００２０】
また、電力変換用トランスＴ１の一次巻線に発生する共振電圧は、共振用コイルＬ１に発生する共振電圧と相似である。したがって、共振用コイルＬ１に二次巻線Ｌ２を設け、前記二次巻線Ｌ２に生じる共振電圧が前記一次側共振電圧と等しくなるように、前記二次巻線Ｌ２の巻線を定める。
第１の実施の形態によれば、電力変換用トランスＴ１の一次側に生じる共振電圧と前記二次巻線Ｌ２に生じる共振電圧が逆極性で、かつ大きさが等しくなるため、共振電圧をキャンセルすることができる。
【００２１】
その結果、抵抗Ｒ２の両端の電圧として出力される検出電圧は、高精度のものとなる。また、検出電圧を電圧判別回路等の信号処理回路に容易に入力することができる。電圧判別回路等の信号処理回路としては、例えば、検出電圧が高すぎたり、逆に低すぎた場合、アラームを発生するものなどが考えられる。前記検出電圧は、電力変換用トランスＴ１の巻数比を考慮すれば、負荷Ｒ１に対する出力電圧になる。
【００２２】
図２は、本発明の第２の実施の形態を示す回路図である。図２に示す第２の実施の形態は、請求項３、４に記載する発明に対応する。図２において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。また、図２では、従来技術で説明したＰＦＭ制御回路２（図７参照）を省略している。第２の実施の形態において、電力変換用トランスＴ１の一次側に生じる共振電圧をキャンセルする原理は、第１の実施の形態と同様である。
【００２３】
図２に示す第２の実施の形態が図１に示す第１の実施の形態と異なるのは、次の点である。
すなわち、第２の実施の形態においては、電力変換用トランスＴ１の一次側回路と出力電圧検出回路とを切り離すため、低耐圧絶縁トランスＴ３を設けている。これによって、検出電圧を電圧判別回路等の信号処理回路に容易に入力することができる。電圧判別回路等の信号処理回路としては、例えば、検出電圧が高すぎたり、逆に低すぎた場合、アラームを発生するものなどが考えられる。
【００２４】
図３は、本発明の第３の実施の形態を示す回路図である。図３に示す第３の実施の形態は、請求項５、７に記載する発明に対応する。図３において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。また、図３では、従来技術で説明したＰＦＭ制御回路２（図７参照）を省略している。図３に示す第３の実施の形態が図１に示す第１の実施の形態と異なるのは、次の点である。
【００２５】
すなわち、第３の実施の形態において、電力変換用トランスＴ１の一次巻線に発生する共振電圧は、共振用コイルＬ１に発生する共振電圧と相似である。したがって、電圧検出変換用トランスＴ２の一次側共振電圧と等しくなるように、電圧検出変換用トランスＴ２の巻数比を決定し、電圧検出変換用トランスＴ２の二次巻線をトランスＴ１の一次巻線と逆極性で直列に接続する。これにより、電力変換用トランスＴ１の一次巻線に発生する共振電圧をキャンセルすることができる。したがって、抵抗Ｒ２の両端の電圧として出力される検出電圧は、高精度のものとなる。また、検出電圧を電圧判別回路等の信号処理回路に容易に入力することができる。電圧判別回路等の信号処理回路としては、例えば、検出電圧が高すぎたり、逆に低すぎた場合、アラームを発生するものなどが考えられる。さらに、前記検出電圧は、電力変換用トランスＴ１の巻数比と電圧検出変換用トランスＴ２の巻数比とを考慮すれば、負荷Ｒ１に対する出力電圧になる。
【００２６】
図４は、本発明の第４の実施の形態を示す回路図である。図４に示す第４の実施の形態は、請求項６、７に記載する発明に対応する。図４において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。また、図４では、従来技術で説明したＰＦＭ制御回路２（図７参照）を省略している。図４に示す第４の実施の形態が図１に示す第１の実施の形態と異なるのは、次の点である。
【００２７】
すなわち、第４の実施の形態において、電力変換用トランスＴ１の一次巻線に発生する共振電圧は、共振用コイルＬ１に発生する共振電圧と相似である。したがって、一次側共振電圧と等しくなるように電圧検出変換用トランスＴ２の巻線比を決定し、電圧検出変換用トランスＴ２の二次側をトランスＴ１の一次巻線と逆極性で直列に接続する。これにより、共振電圧がキャンセルできる。したがって、抵抗Ｒ２の両端の電圧として出力される検出電圧は、高精度のものとなる。また、検出電圧を電圧判別回路等の信号処理回路に容易に入力することができる。電圧判別回路等の信号処理回路としては、例えば、検出電圧が高すぎたり、逆に低すぎた場合、アラームを発生するものなどが考えられる。前記検出電圧は、電力変換用トランスＴ１の巻数比と電圧検出変換用トランスＴ２の巻数比とを考慮すれば、負荷Ｒ１に対する出力電圧になる。
【００２８】
図５は、本発明の第５の実施の形態を示す回路図である。図５に示す第５の実施の形態は、請求項８、９に記載する発明に対応する。図５において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。また、図５では、従来技術で説明したＰＦＭ制御回路２（図７参照）を省略している。
図５に示す第５の実施の形態が図１に示す第１の実施の形態と異なるのは、次の点である。
【００２９】
すなわち、第５の実施の形態において、電力変換用トランスＴ１の一次巻線に発生する共振電圧は、共振用コイルＬ１に発生する共振電圧と相似である。したがって、共振用コイルＬ１と同等になるような電圧検出用巻線を電力変換用トランスＴ１の一次側に設けて、それぞれ逆極性で直列に接続することにより、共振電圧がキャンセルできる。したがって、抵抗Ｒ２の両端の電圧として出力される検出電圧は、高精度のものとなる。また、検出電圧を電圧判別回路等の信号処理回路に容易に入力することができる。電圧判別回路等の信号処理回路としては、例えば、検出電圧が高すぎたり、逆に低すぎた場合、アラームを発生するものなどが考えられる。
【００３０】
このように取り出した検出電圧は、トランスＴ１の二次側電圧と相似となり、電力変換用トランスＴ１の巻数比を考慮すれば、負荷Ｒ１に対する出力電圧を高精度で検出すること可能になる。
図６は、本発明の第６の実施の形態を示す回路図である。図６に示す第６の実施の形態は、請求項１０、１１に記載する発明に対応する。図６において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。また、図６では、従来技術で説明したＰＦＭ制御回路２（図７参照）を省略している。
【００３１】
すなわち、第６の実施の形態において、電力変換用トランスＴ１の一次巻線に発生する共振電圧は、共振用コイルＬ１に発生する共振電圧と相似である。
したがって、前記共振電圧と同等な電圧を出力する電圧検出用巻線を電力変換用トランスＴ１の一次側に設け、共振用コイルＬ１の二次巻線Ｌ２に発生する電圧と相似になるように、それぞれ巻数を決定し、逆極性で直列に接続することにより、共振電圧がキャンセルできる。したがって、抵抗Ｒ２の両端の電圧として出力される検出電圧は、高精度のものとなる。また、検出電圧を電圧判別回路等の信号処理回路に容易に入力することができる。電圧判別回路等の信号処理回路としては、例えば、検出電圧が高すぎたり、逆に低すぎた場合、アラームを発生するものなどが考えられる。
【００３２】
このように取り出した検出電圧は、トランスＴ１の二次側電圧と相似となり、電力変換用トランスＴ１の巻数比を考慮すれば、負荷Ｒ１に対する出力電圧を高精度で検出すること可能になる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、共振型スイッチング電源において、電力変換用トランスの一次側回路から電力変換用トランスＴ１の二次側回路の出力電圧を求める場合、電力変換用トランスの一次巻線の漏れインダクタンスにより生じる共振電圧の影響をなくし、二次側の出力電圧を精度良く検出することが可能な共振型スイッチング電源を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す回路図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す回路図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態を示す回路図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態を示す回路図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態を示す回路図である。
【図６】本発明の第６の実施の形態を示す回路図である。
【図７】従来の共振型スイッチング電源の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
１ スイッチング部
２ ＰＦＭ（Pulse Frequency Modulation）制御回路
Ｃ１ 直列共振用コンデンサ
Ｃ２，Ｃ３ 平滑用コンデンサ
Ｌ１ 共振用コイル
Ｌ２ 二次巻線
Ｔ１ 電力変換用トランス
Ｔ２ 電圧検出変換用トランス
Ｔ３ 低耐圧絶縁トランス
ＲＣ１，ＲＣ２ 整流器
Ｒ１ 負荷
Ｒ２ 抵抗
【発明の属する技術分野】
本発明は、高電圧を出力する共振型スイッチング電源において、電力変換用トランスの一次側回路を用いて出力電圧を検出するのに好適な共振型スイッチング電源に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の共振型スイッチング電源の一例を図７に示す。図７に示すように、電力変換用トランスＴ１の一次側に、入力電圧Ｖｉｎを交流に変換するスイッチング部１と直列共振用コンデンサＣ１を設ける。直列共振用コンデンサＣ１は、電力変換用トランスＴ１の一次巻線と共に、直列共振回路を構成する。電力変換用トランスＴ１の二次側には、整流器ＲＣ１と平滑用コンデンサＣ２が設けられ、二次側回路に流れる電流を整流し、平滑された電圧が出力電圧として負荷Ｒ１に供給される。
【０００３】
図７において、スイッチング部１を前記直列共振回路（直列共振用コンデンサＣ１と電力変換用トランスＴ１の一次巻線）の共振周波数とほぼ等しい駆動パルスでオン／オフ制御することにより、電力変換用トランスＴ１の一次側に共振電流が流れ、電力変換用トランスＴ１の二次側に二次電流が流れ、二次側に安定化した出力が得られる。
【０００４】
また、二次側回路に流れる電流値がＰＦＭ（Pulse Frequency Modulation）制御回路２に取り込まれ、ＰＦＭ制御回路２は二次側回路に流れる電流を一定にするように、スイッチング部１をＰＦＭ制御する。
また、二次側出力電圧は、電圧検出変換用トランスＴ２と整流器ＣＲ２と平滑用コンデンサＣ３と抵抗Ｒ２を介して検出され、メータ３に表示される。
【０００５】
なお、この従来技術では、図示していないが、二次側出力電圧の調整に用いる基準電圧設定用のボリームをＰＦＭ制御回路２の前段に設けている。二次側出力電圧はメータ３に表示されるので、オペレータがメータ３を視認しつつ、前記ボリームを調整して基準電圧を調整することにより、二次側出力電圧を設定することが可能である。これは、例えば、複数台の共振型スイッチング電源をシリーズに接続して運転する場合、各共振型スイッチング電源の負荷に応じて電圧を設定するときに用いる。各負荷に流れる電流は、前記したようにＰＦＭ制御回路２によって適切に制御される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来技術には、次のような問題点がある。
第１に、電力変換用トランスＴ１の二次側回路の出力電圧が高いと、電力変換用トランスＴ１の一次側回路と二次側回路の絶縁耐圧が非常に高くなるという問題が生じる。同様に、電力変換用トランスＴ１の二次側回路と電圧検出変換用トランスＴ２、整流器ＲＣ２等の回路の絶縁耐圧が非常に高くなるという問題が生じる。その結果、電力変換用トランスＴ１の二次側回路の出力電圧を、電力変換用トランスＴ１の二次側に設けた電圧検出変換用トランスＴ２を用いて検出することが困難になる。
【０００７】
第２に、電力変換用トランスＴ１の二次側回路の出力電圧を、電力変換用トランスＴ１の二次側に設けた電圧検出変換用トランスＴ２を用いて検出することが困難であるなら、電力変換用トランスＴ１の一次巻線の電圧から電力変換用トランスＴ１の二次側回路の出力電圧を求めればよい。しかし、電力変換用トランスＴ１の一次側回路に共振回路が設けられている共振型スイッチング電源の場合、一次側回路に共振電流が流れたとき、電力変換用トランスＴ１の漏れインダクタンスに起因して共振電圧が発生し、この共振電圧の影響で一次側電圧の電圧検出の精度が低下し、その結果、二次側出力電圧の検出の精度が低下する。
【０００８】
本発明は、前記した従来技術の問題点に鑑み為されたもので、共振型スイッチング電源において、電力変換用トランスの一次側回路から電力変換用トランスの二次側回路の出力電圧を求める場合、前記共振電圧の影響をなくし、二次側出力電圧を精度良く検出することが可能な共振型スイッチング電源を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明によれば、電力変換用トランスの一次側に直列共振回路を設け、前記電力変換用トランスの二次側出力電圧を電力変換用トランスの一次側回路を用いて検出する共振型スイッチング電源において、前記一次側回路に設けられた直列共振用インダクタンスと、前記直列共振用インダクタンスに付設された電圧検出用巻線と、前記電圧検出用巻線と前記電力変換用トランスの一次巻線とを、両巻線の起電力が逆極性になるように直列接続する構成とを含んでいることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の共振型スイッチング電源において、前記電圧検出用巻線の両端子に生じる電圧を整流する整流器と、前記整流器の出力を平滑する平滑用コンデンサと、前記平滑用コンデンサに並列に接続された抵抗とを備えることを特徴とする。
請求項３記載の発明によれば、請求項１記載の共振型スイッチング電源において、前記直列共振用インダクタンスに付設された電圧検出用巻に生じる電圧を電力変換用トランスの一次側回路から電気的に絶縁する低耐圧トランスを設けたことを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明によれば、請求項３記載の共振型スイッチング電源において、前記低耐圧トランスの二次巻線の両端子に生じる電圧を整流する整流器と、前記整流器の出力を平滑する平滑用コンデンサと、前記平滑用コンデンサに並列に接続された抵抗とを備えることを特徴とする。
請求項５記載の発明によれば、電力変換用トランスの一次側に直列共振回路を設け、前記電力変換用トランスの二次側出力電圧を電力変換用トランスの一次側回路を用いて検出する共振型スイッチング電源において、前記一次側回路に設けられた直列共振用インダクタンスと、前記直列共振用インダクタンスの両端子に一次巻線が接続され、かつ前記電力変換用トランスの一次巻線と二次巻線とを逆極性で直列接続した電圧検出変換用トランスとを含んで構成されることを特徴とする。
【００１２】
請求項６記載の発明によれば、電力変換用トランスの一次側に直列共振回路を設け、前記電力変換用トランスの二次側出力電圧を電力変換用トランスの一次側回路を用いて検出する共振型スイッチング電源において、前記一次側回路に設けられた直列共振用インダクタンスと、前記直列共振用インダクタンスに付設された電圧検出用巻線と、前記電力変換用トランスの一次巻線の両端子に一次巻線が逆極性で直列接続され、かつ前記電圧検出用巻線と二次巻線とが逆極性で直列接続された電圧検出変換用トランスとを含んで構成されることを特徴とする。
【００１３】
請求項７記載の発明によれば、請求項５又は請求項６記載の共振型スイッチング電源において、前記電圧検出変換用トランスの二次巻線の両端子に生じる電圧を整流する整流器と、前記整流器の出力を平滑する平滑用コンデンサと、前記平滑用コンデンサと並列に接続された抵抗とを備えることを特徴とする。
請求項８記載の発明によれば、電力変換用トランスの一次側に直列共振回路を設け、前記電力変換用トランスの二次側出力電圧を電力変換用トランスの一次側回路を用いて検出する共振型スイッチング電源において、前記一次側回路に設けられた直列共振用インダクタンスと、前記電力変換用トランスの一次側に設けられた電圧検出用巻線と、前記直列共振用インダクタンスの両端子と前記電圧検出用巻線の両端子とを逆極性で接続する構成を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項９記載の発明によれば、請求項８記載の共振型スイッチング電源において、前記直列共振用インダクタンスの両端子と前記電圧検出用巻線の両端子とを逆極性で接続した２つの接続線間に生じる電圧を整流する整流器と、前記整流器の出力を平滑する平滑用コンデンサと、前記平滑用コンデンサと並列に接続された抵抗とを備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項１０記載の発明によれば、電力変換用トランスの一次側に直列共振回路を設け、前記電力変換用トランスの二次側出力電圧を電力変換用トランスの一次側回路を用いて検出する共振型スイッチング電源において、前記一次側回路に設けられた直列共振用インダクタンスと、前記直列共振用インダクタンスに付設された第１の電圧検出用巻線と、前記電力変換用トランスの一次側に設けられた第２の電圧検出用巻線と、前記第１の電圧検出用巻線と前記第２の電圧検出用巻線とを逆極性で接続する構成を有することを特徴とする。
【００１６】
請求項１１記載の発明によれば、請求項１０記載の共振型スイッチング電源において、前記第１の電圧検出用巻線と前記第２の電圧検出用巻線とを逆極性で接続して得られる２つの接続線間に生じる電圧を整流する整流器と、前記整流器の出力を平滑する平滑用コンデンサと、前記平滑用コンデンサと並列に接続された抵抗とを備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項１〜１１に記載の発明によれば、共振型スイッチング電源において、一次側回路に共振電流が流れたとき、電力変換用トランスＴ１の漏れインダクタンスに起因して発生する共振電圧をキャンセルすることができる。その結果、一次側電圧の電圧検出を高精度で行なうことができ、かつ、二次側出力電圧の検出を高精度で行なうことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態を示す回路図である。図１に示す第１の実施の形態は、請求項１、２に記載する発明に対応する。図１において、図７に示す従来技術と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。また、図１では、従来技術で説明したＰＦＭ制御回路２（図７参照）を省略している。図１に示す第１の実施の形態が図７に示す従来技術と異なるのは、次の点である。
【００１９】
すなわち、電圧検出変換用トランスＴ２を設けることなく、電力変換用トランスＴ１の一次側に、二次巻線Ｌ２を備えた共振用コイルＬ１を設け、前記二次巻線Ｌ２の両端子をトランスＴ１の一次巻線と整流器ＲＣ２に接続したことである。ここで、前記二次巻線Ｌ２は電力変換用トランスＴ１の一次巻線と逆極性で接続する。
【００２０】
また、電力変換用トランスＴ１の一次巻線に発生する共振電圧は、共振用コイルＬ１に発生する共振電圧と相似である。したがって、共振用コイルＬ１に二次巻線Ｌ２を設け、前記二次巻線Ｌ２に生じる共振電圧が前記一次側共振電圧と等しくなるように、前記二次巻線Ｌ２の巻線を定める。
第１の実施の形態によれば、電力変換用トランスＴ１の一次側に生じる共振電圧と前記二次巻線Ｌ２に生じる共振電圧が逆極性で、かつ大きさが等しくなるため、共振電圧をキャンセルすることができる。
【００２１】
その結果、抵抗Ｒ２の両端の電圧として出力される検出電圧は、高精度のものとなる。また、検出電圧を電圧判別回路等の信号処理回路に容易に入力することができる。電圧判別回路等の信号処理回路としては、例えば、検出電圧が高すぎたり、逆に低すぎた場合、アラームを発生するものなどが考えられる。前記検出電圧は、電力変換用トランスＴ１の巻数比を考慮すれば、負荷Ｒ１に対する出力電圧になる。
【００２２】
図２は、本発明の第２の実施の形態を示す回路図である。図２に示す第２の実施の形態は、請求項３、４に記載する発明に対応する。図２において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。また、図２では、従来技術で説明したＰＦＭ制御回路２（図７参照）を省略している。第２の実施の形態において、電力変換用トランスＴ１の一次側に生じる共振電圧をキャンセルする原理は、第１の実施の形態と同様である。
【００２３】
図２に示す第２の実施の形態が図１に示す第１の実施の形態と異なるのは、次の点である。
すなわち、第２の実施の形態においては、電力変換用トランスＴ１の一次側回路と出力電圧検出回路とを切り離すため、低耐圧絶縁トランスＴ３を設けている。これによって、検出電圧を電圧判別回路等の信号処理回路に容易に入力することができる。電圧判別回路等の信号処理回路としては、例えば、検出電圧が高すぎたり、逆に低すぎた場合、アラームを発生するものなどが考えられる。
【００２４】
図３は、本発明の第３の実施の形態を示す回路図である。図３に示す第３の実施の形態は、請求項５、７に記載する発明に対応する。図３において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。また、図３では、従来技術で説明したＰＦＭ制御回路２（図７参照）を省略している。図３に示す第３の実施の形態が図１に示す第１の実施の形態と異なるのは、次の点である。
【００２５】
すなわち、第３の実施の形態において、電力変換用トランスＴ１の一次巻線に発生する共振電圧は、共振用コイルＬ１に発生する共振電圧と相似である。したがって、電圧検出変換用トランスＴ２の一次側共振電圧と等しくなるように、電圧検出変換用トランスＴ２の巻数比を決定し、電圧検出変換用トランスＴ２の二次巻線をトランスＴ１の一次巻線と逆極性で直列に接続する。これにより、電力変換用トランスＴ１の一次巻線に発生する共振電圧をキャンセルすることができる。したがって、抵抗Ｒ２の両端の電圧として出力される検出電圧は、高精度のものとなる。また、検出電圧を電圧判別回路等の信号処理回路に容易に入力することができる。電圧判別回路等の信号処理回路としては、例えば、検出電圧が高すぎたり、逆に低すぎた場合、アラームを発生するものなどが考えられる。さらに、前記検出電圧は、電力変換用トランスＴ１の巻数比と電圧検出変換用トランスＴ２の巻数比とを考慮すれば、負荷Ｒ１に対する出力電圧になる。
【００２６】
図４は、本発明の第４の実施の形態を示す回路図である。図４に示す第４の実施の形態は、請求項６、７に記載する発明に対応する。図４において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。また、図４では、従来技術で説明したＰＦＭ制御回路２（図７参照）を省略している。図４に示す第４の実施の形態が図１に示す第１の実施の形態と異なるのは、次の点である。
【００２７】
すなわち、第４の実施の形態において、電力変換用トランスＴ１の一次巻線に発生する共振電圧は、共振用コイルＬ１に発生する共振電圧と相似である。したがって、一次側共振電圧と等しくなるように電圧検出変換用トランスＴ２の巻線比を決定し、電圧検出変換用トランスＴ２の二次側をトランスＴ１の一次巻線と逆極性で直列に接続する。これにより、共振電圧がキャンセルできる。したがって、抵抗Ｒ２の両端の電圧として出力される検出電圧は、高精度のものとなる。また、検出電圧を電圧判別回路等の信号処理回路に容易に入力することができる。電圧判別回路等の信号処理回路としては、例えば、検出電圧が高すぎたり、逆に低すぎた場合、アラームを発生するものなどが考えられる。前記検出電圧は、電力変換用トランスＴ１の巻数比と電圧検出変換用トランスＴ２の巻数比とを考慮すれば、負荷Ｒ１に対する出力電圧になる。
【００２８】
図５は、本発明の第５の実施の形態を示す回路図である。図５に示す第５の実施の形態は、請求項８、９に記載する発明に対応する。図５において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。また、図５では、従来技術で説明したＰＦＭ制御回路２（図７参照）を省略している。
図５に示す第５の実施の形態が図１に示す第１の実施の形態と異なるのは、次の点である。
【００２９】
すなわち、第５の実施の形態において、電力変換用トランスＴ１の一次巻線に発生する共振電圧は、共振用コイルＬ１に発生する共振電圧と相似である。したがって、共振用コイルＬ１と同等になるような電圧検出用巻線を電力変換用トランスＴ１の一次側に設けて、それぞれ逆極性で直列に接続することにより、共振電圧がキャンセルできる。したがって、抵抗Ｒ２の両端の電圧として出力される検出電圧は、高精度のものとなる。また、検出電圧を電圧判別回路等の信号処理回路に容易に入力することができる。電圧判別回路等の信号処理回路としては、例えば、検出電圧が高すぎたり、逆に低すぎた場合、アラームを発生するものなどが考えられる。
【００３０】
このように取り出した検出電圧は、トランスＴ１の二次側電圧と相似となり、電力変換用トランスＴ１の巻数比を考慮すれば、負荷Ｒ１に対する出力電圧を高精度で検出すること可能になる。
図６は、本発明の第６の実施の形態を示す回路図である。図６に示す第６の実施の形態は、請求項１０、１１に記載する発明に対応する。図６において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。また、図６では、従来技術で説明したＰＦＭ制御回路２（図７参照）を省略している。
【００３１】
すなわち、第６の実施の形態において、電力変換用トランスＴ１の一次巻線に発生する共振電圧は、共振用コイルＬ１に発生する共振電圧と相似である。
したがって、前記共振電圧と同等な電圧を出力する電圧検出用巻線を電力変換用トランスＴ１の一次側に設け、共振用コイルＬ１の二次巻線Ｌ２に発生する電圧と相似になるように、それぞれ巻数を決定し、逆極性で直列に接続することにより、共振電圧がキャンセルできる。したがって、抵抗Ｒ２の両端の電圧として出力される検出電圧は、高精度のものとなる。また、検出電圧を電圧判別回路等の信号処理回路に容易に入力することができる。電圧判別回路等の信号処理回路としては、例えば、検出電圧が高すぎたり、逆に低すぎた場合、アラームを発生するものなどが考えられる。
【００３２】
このように取り出した検出電圧は、トランスＴ１の二次側電圧と相似となり、電力変換用トランスＴ１の巻数比を考慮すれば、負荷Ｒ１に対する出力電圧を高精度で検出すること可能になる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、共振型スイッチング電源において、電力変換用トランスの一次側回路から電力変換用トランスＴ１の二次側回路の出力電圧を求める場合、電力変換用トランスの一次巻線の漏れインダクタンスにより生じる共振電圧の影響をなくし、二次側の出力電圧を精度良く検出することが可能な共振型スイッチング電源を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す回路図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す回路図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態を示す回路図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態を示す回路図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態を示す回路図である。
【図６】本発明の第６の実施の形態を示す回路図である。
【図７】従来の共振型スイッチング電源の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
１ スイッチング部
２ ＰＦＭ（Pulse Frequency Modulation）制御回路
Ｃ１ 直列共振用コンデンサ
Ｃ２，Ｃ３ 平滑用コンデンサ
Ｌ１ 共振用コイル
Ｌ２ 二次巻線
Ｔ１ 電力変換用トランス
Ｔ２ 電圧検出変換用トランス
Ｔ３ 低耐圧絶縁トランス
ＲＣ１，ＲＣ２ 整流器
Ｒ１ 負荷
Ｒ２ 抵抗
Claims (11)
- 電力変換用トランスの一次側に直列共振回路を設け、前記電力変換用トランスの二次側出力電圧を電力変換用トランスの一次側回路を用いて検出する共振型スイッチング電源において、
前記一次側回路に設けられた直列共振用インダクタンスと、
前記直列共振用インダクタンスに付設された電圧検出用巻線と、
前記電圧検出用巻線と前記電力変換用トランスの一次巻線とを、両巻線の起電力が逆極性になるように直列接続した
構成を有することを特徴とする共振型スイッチング電源。 - 請求項１記載の共振型スイッチング電源において、
前記電圧検出用巻線の両端子に生じる電圧を整流する整流器と、
前記整流器の出力を平滑する平滑用コンデンサと、
前記平滑用コンデンサと並列に接続された抵抗と
を備えることを特徴とする共振型スイッチング電源。 - 請求項１記載の共振型スイッチング電源において、
前記直列共振用インダクタンスに付設された電圧検出用巻線に生じる電圧を電力変換用トランスの一次側回路から電気的に絶縁する低耐圧トランスを設けたことを特徴とする共振型スイッチング電源。 - 請求項３記載の共振型スイッチング電源において、
前記低耐圧トランスの二次巻線の両端子に生じる電圧を整流する整流器と、
前記整流器の出力を平滑する平滑用コンデンサと、
前記平滑用コンデンサと並列に接続された抵抗と
を備えることを特徴とする共振型スイッチング電源。 - 電力変換用トランスの一次側に直列共振回路を設け、前記電力変換用トランスの二次側出力電圧を電力変換用トランスの一次側回路を用いて検出する共振型スイッチング電源において、
前記一次側回路に設けられた直列共振用インダクタンスと、
前記直列共振用インダクタンスの両端子に一次巻線が接続され、かつ前記電力変換用トランスの一次巻線と二次巻線とを逆極性で直列接続した電圧検出変換用トランスと
を含んで構成されることを特徴とする共振型スイッチング電源。 - 電力変換用トランスの一次側に直列共振回路を設け、前記電力変換用トランスの二次側出力電圧を電力変換用トランスの一次側回路を用いて検出する共振型スイッチング電源において、
前記一次側回路に設けられた直列共振用インダクタンスと、
前記直列共振用インダクタンスに付設された電圧検出用巻線と、
前記電力変換用トランスの一次巻線の両端子に一次巻線が逆極性で直列接続され、かつ前記電圧検出用巻線と二次巻線とが逆極性で直列接続された電圧検出変換用トランスと
を含んで構成されることを特徴とする共振型スイッチング電源。 - 請求項５又は請求項６記載の共振型スイッチング電源において、
前記電圧検出変換用トランスの二次巻線の両端子に生じる電圧を整流する整流器と、
前記整流器の出力を平滑する平滑用コンデンサと、
前記平滑用コンデンサに並列と接続された抵抗と
を備えることを特徴とする共振型スイッチング電源。 - 電力変換用トランスの一次側に直列共振回路を設け、前記電力変換用トランスの二次側出力電圧を電力変換用トランスの一次側回路を用いて検出する共振型スイッチング電源において、
前記一次側回路に設けられた直列共振用インダクタンスと、
前記電力変換用トランスの一次側に設けられた電圧検出用巻線と、
前記直列共振用インダクタンスの両端子と前記電圧検出用巻線の両端子とを逆極性で接続する
構成を有することを特徴とする共振型スイッチング電源。 - 請求項８記載の共振型スイッチング電源において、
前記直列共振用インダクタンスの両端子と前記電圧検出用巻線の両端子とを逆極性で接続した２つの接続線間に生じる電圧を整流する整流器と、
前記整流器の出力を平滑する平滑用コンデンサと、
前記平滑用コンデンサと並列に接続された抵抗と
を備えることを特徴とする共振型スイッチング電源。 - 電力変換用トランスの一次側に直列共振回路を設け、前記電力変換用トランスの二次側出力電圧を電力変換用トランスの一次側回路を用いて検出する共振型スイッチング電源において、
前記一次側回路に設けられた直列共振用インダクタンスと、
前記直列共振用インダクタンスに付設された第１の電圧検出用巻線と、
前記電力変換用トランスの一次側に設けられた第２の電圧検出用巻線と、
前記第１の電圧検出用巻線と前記第２の電圧検出用巻線とを逆極性で接続する
構成を有することを特徴とする共振型スイッチング電源。 - 請求項１０記載の共振型スイッチング電源において、
前記第１の電圧検出用巻線と前記第２の電圧検出用巻線とを逆極性で接続して得られる２つの接続線間に生じる電圧を整流する整流器と、
前記整流器の出力を平滑する平滑用コンデンサと、
前記平滑用コンデンサと並列に接続された抵抗と
を備えることを特徴とする共振型スイッチング電源。
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