JP7624334B2 - Switching Power Supply - Google Patents
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Description
本発明は、出力を複数備える多出力のスイッチング電源に関し、詳しくは出力電圧を制御する電圧制御型出力回路と、出力電圧を制御しない非電圧制御型出力回路とを備えたスイッチング電源に関する。 The present invention relates to a multiple-output switching power supply with multiple outputs, and more specifically to a switching power supply equipped with a voltage-controlled output circuit that controls the output voltage and a non-voltage-controlled output circuit that does not control the output voltage.
多出力のスイッチング電源で、1の出力は電圧制御型出力回路で構成され、他の出力は非電圧制御型出力回路で構成され、その非電圧制御型出力回路の出力電圧を安定化させるために、電圧制御型出力回路から非電圧制御型出力回路に電力を供給する発明が特許文献1に記載されている。
図6は、その特許文献1に記載された従来のスイッチング電源の回路図である。このスイッチング電源は、トランスの2次側の巻線P2から出力される電圧を整流・平滑化し、電圧V1を制御する制御回路を備えた電圧制御型出力回路と、もう一つの2次側の巻線P3から出力される電圧を整流・平滑し、定電圧回路IC1により出力電圧V3とする非電圧制御型出力回路とを備えている。
このスイッチング電源では、電圧制御型出力回路と非電圧制御型出力回路との間に定電圧調整回路を接続し、非電圧制御型出力回路の出力が重負荷となって出力電圧が低下するとき、電圧制御型出力回路からトランジスタQ2を介して非電圧制御型出力回路に電流を流し、非電圧制御型出力回路の電圧V2を上昇させて定電圧回路IC1の入力電圧を安定化させている。
6 is a circuit diagram of a conventional switching power supply described in
In this switching power supply, a constant voltage adjustment circuit is connected between the voltage controlled output circuit and the non-voltage controlled output circuit, and when the output voltage of the non-voltage controlled output circuit falls due to a heavy load on the output of the non-voltage controlled output circuit, current is caused to flow from the voltage controlled output circuit to the non-voltage controlled output circuit via transistor Q2, increasing the voltage V2 of the non-voltage controlled output circuit and stabilizing the input voltage of the constant voltage circuit IC1.
すなわち、電圧制御型出力回路に接続された負荷が無負荷あるいは軽負荷で変動がないとき、制御回路により制御されるスイッチング素子Q1のオンする期間が変わらないため、非電圧制御型出力回路の出力が重負荷となると、2次巻線の電圧が低下して非電圧制御回路の出力電圧V3が低下する。
そこで、非電圧制御型出力回路の電圧V2が所定の関係を満たす値より低下すると、定電圧調整回路が動作して、電圧制御型出力回路から非電圧制御型出力回路へ電流が流れ、非電圧制御型出力回路の出力電圧が低下するのを抑制する。
In other words, when the load connected to the voltage-controlled output circuit is unloaded or lightly loaded and does not fluctuate, the on period of the switching element Q1 controlled by the control circuit does not change. Therefore, when the output of the non-voltage-controlled output circuit is heavily loaded, the voltage of the secondary winding drops and the output voltage V3 of the non-voltage-controlled circuit drops.
Therefore, when the voltage V2 of the non-voltage controlled output circuit falls below a value satisfying a predetermined relationship, the constant voltage adjustment circuit operates to cause current to flow from the voltage controlled output circuit to the non-voltage controlled output circuit, thereby suppressing a decrease in the output voltage of the non-voltage controlled output circuit.
ところが、図6に示す定電圧調整回路により電圧制御型出力回路から非電圧制御型出力回路に電力が供給されるとき、電圧制御型出力回路の電圧V1と非電圧制御型出力回路の電圧V2の差が大きいほど損失が大きくなるという課題がある。
例えば、このスイッチング電源がプリンタの電源として使用される場合、電圧制御型出力回路の電圧V1はプリンタが動作する電圧の65V程度、非電圧制御型出力回路の出力電圧V3は5V程度である。ここで、電圧制御型出力回路から供給される電流が0.6Aとすると、定電圧調整回路の損失は、電圧V1および電圧V2との電圧差と供給される電流との積となり、約36Wと非常に大きくなってしまう。
However, when power is supplied from the voltage-controlled output circuit to the non-voltage-controlled output circuit by the constant voltage adjustment circuit shown in FIG. 6, there is a problem in that the greater the difference between the voltage V1 of the voltage-controlled output circuit and the voltage V2 of the non-voltage-controlled output circuit, the greater the loss.
For example, when this switching power supply is used as the power supply for a printer, the voltage V1 of the voltage-controlled output circuit is about 65 V, the voltage at which the printer operates, and the output voltage V3 of the non-voltage-controlled output circuit is about 5 V. If the current supplied from the voltage-controlled output circuit is 0.6 A, the loss in the constant voltage adjustment circuit becomes the product of the voltage difference between voltages V1 and V2 and the supplied current, which is approximately 36 W, and is very large.
本発明は、上記の課題を解決するもので、電圧制御型出力回路から非電圧制御型出力回路に電力を供給するのではなく、トランスの2次巻線に複数の巻線出力端子を設け、当該複数の巻線出力端子を入力とする非電圧制御型出力回路を構成し、非電圧制御型出力回路は当該回路の負荷が小さい(軽負荷)のとき、複数の巻線出力端子のうち、相対的に誘起電圧の低い巻線出力端子を入力として負荷に電力供給し、負荷が大きい(重負荷)のときは、相対的に誘起電圧の高い巻線出力端子を入力として負荷に電力供給するスイッチング電源を提供する。 The present invention solves the above problems by providing a switching power supply that does not supply power from a voltage-controlled output circuit to a non-voltage-controlled output circuit, but rather provides a non-voltage-controlled output circuit with multiple winding output terminals on the secondary winding of a transformer and inputs the multiple winding output terminals, and when the load on the non-voltage-controlled output circuit is small (light load), the non-voltage-controlled output circuit supplies power to the load using the winding output terminal with a relatively low induced voltage as its input, among the multiple winding output terminals, and when the load is large (heavy load), supplies power to the load using the winding output terminal with a relatively high induced voltage as its input.
すなわち、1次巻線と複数の2次巻線を有するトランスと、トランスの1次巻線に接続されたスイッチング素子と、複数の2次巻線の少なくとも1つに接続された電圧制御型出力回路と、他の2次巻線に接続された非電圧制御型出力回路とを備え、直流電圧をスイッチング素子でオン/オフして得られたスイッチング電圧がトランスの1次巻線に印加され、複数の2次巻線に誘起された電圧を電圧制御型出力回路に繋がる第1の負荷と非電圧制御型出力回路に繋がる第2の負荷に出力する多出力のスイッチング電源において、非電圧制御型出力回路に接続されるトランスの2次巻線は、互いに発生電圧の異なる複数の巻線出力端子を有し、電圧制御型出力回路は、トランスの2次巻線に誘起された電圧を直流化して所定の制御回路により安定化して第1の負荷に供給し、非電圧制御型出力回路は複数の巻線出力端子に誘起された電圧を入力可能とされ、第2の負荷の大小に応じて複数の巻線出力端子に誘起された電圧のいずれかに基づいて直流化した電圧を選択的に第2の負荷に供給することを特徴とするスイッチング電源である。 That is, a multi-output switching power supply is provided that includes a transformer having a primary winding and multiple secondary windings, a switching element connected to the primary winding of the transformer, a voltage-controlled output circuit connected to at least one of the multiple secondary windings, and a non-voltage-controlled output circuit connected to the other secondary windings, in which a switching voltage obtained by turning a DC voltage on and off with the switching element is applied to the primary winding of the transformer, and a voltage induced in the multiple secondary windings is output to a first load connected to the voltage-controlled output circuit and a second load connected to the non-voltage-controlled output circuit. In this switching power supply, the secondary winding of the transformer connected to the non-voltage controlled output circuit has multiple winding output terminals that generate different voltages, the voltage controlled output circuit converts the voltage induced in the secondary winding of the transformer into DC voltage, stabilizes it using a predetermined control circuit, and supplies it to a first load, and the non-voltage controlled output circuit is capable of inputting the voltage induced in the multiple winding output terminals, and selectively supplies the DC voltage to the second load based on one of the voltages induced in the multiple winding output terminals depending on the size of the second load.
この構成により、非電圧制御型出力回路の負荷が増加しても、電圧制御型出力回路から電力供給を受けることなく、巻線出力端子に誘起された電圧を選択することで電圧低下を抑制し、併せて回路の損失を低減することができる。 With this configuration, even if the load on the non-voltage-controlled output circuit increases, the voltage induced in the winding output terminal is selected without receiving power from the voltage-controlled output circuit, suppressing voltage drops and reducing circuit losses.
また、非電圧制御型出力回路は、第2の負荷に出力する出力電圧が所定値より高いとき、複数の巻線出力端子のうち、該誘起電圧の低い端子に接続して第2の負荷に供給し、第2の負荷の電圧が所定値より低下したとき、誘起電圧の高い端子に接続して、第2の負荷の電圧低下を抑制することを特徴とする。
この構成により、非電圧制御型出力回路の電圧が低下しても、2次巻線の巻線出力端子の電圧を切り替えて出力電圧低下を抑制することができる。
In addition, the non-voltage controlled output circuit is characterized in that, when the output voltage output to the second load is higher than a predetermined value, it connects to the terminal among the multiple winding output terminals with the lower induced voltage to supply it to the second load, and when the voltage of the second load drops below the predetermined value, it connects to the terminal with the higher induced voltage to suppress the voltage drop of the second load.
With this configuration, even if the voltage of the non-voltage controlled output circuit drops, the voltage at the winding output terminal of the secondary winding can be switched to suppress a drop in the output voltage.
さらに、非電圧制御型出力回路は、第2の負荷に対する出力電圧が抵抗で分圧されて電圧検出素子に入力され、該電圧検出素子の一端は電圧切替素子の制御端子に接続され、電圧切替素子の電流路の一方端子と複数の巻線出力端子のうち誘起電圧の高い巻線出力端子が接続され、電圧切替素子の電流路の他方端子と複数の巻線出力端子のうち誘起電圧の低い端子が接続される回路であって、第2の負荷に対する出力電圧が所定値より高いときは、電圧検出素子に電流が流れて電圧切替素子がオフし、誘起電圧の低い巻線出力端子からの電圧に基づいて第2の負荷に電圧が出力され、第2の負荷に対する出力電圧が所定値より低下したときは、電圧検出素子を流れる電流が遮断されて電圧切替素子がオンし、誘起電圧の高い巻線出力端子からの電圧に基づいて第2の負荷に電圧が出力されることを特徴とする。
これにより、複数の巻線出力端子の電圧を、電圧切替素子を使用して切り替えることで、非電圧制御型出力回路は損失の少ない回路で構成することができる。
Furthermore, the non-voltage controlled output circuit is a circuit in which the output voltage for the second load is divided by a resistor and input to a voltage detection element, one end of the voltage detection element is connected to the control terminal of a voltage switching element, one terminal of a current path of the voltage switching element is connected to a winding output terminal having a higher induced voltage among the multiple winding output terminals, and the other terminal of the current path of the voltage switching element is connected to a terminal having a lower induced voltage among the multiple winding output terminals, wherein when the output voltage for the second load is higher than a predetermined value, a current flows through the voltage detection element and the voltage switching element is turned off, and a voltage is output to the second load based on the voltage from the winding output terminal having the lower induced voltage, and when the output voltage for the second load falls below the predetermined value, the current flowing through the voltage detection element is cut off and the voltage switching element is turned on, and a voltage is output to the second load based on the voltage from the winding output terminal having the higher induced voltage.
In this way, by switching the voltages of the multiple winding output terminals using the voltage switching element, the non-voltage controlled output circuit can be configured as a circuit with little loss.
また、電圧検出素子は、シャントレギュレータであり、電圧切替素子が、NPNトランジスタであることを特徴とする。
これにより、負荷の電圧低下に対応して2次巻線の誘起電圧を切り替えることができる。
The voltage detection element is a shunt regulator, and the voltage switching element is an NPN transistor.
This makes it possible to switch the induced voltage in the secondary winding in response to a voltage drop in the load.
以上のように構成することにより、本発明に係るスイッチング電源は、非電圧制御型出力回路の負荷が増加して出力電圧が低下すると自動的に2次巻線の巻線出力端子の電圧を切り替えて出力電圧の低下を抑制すると共に電力損失を低減することができる。 By configuring as described above, the switching power supply of the present invention can automatically switch the voltage at the winding output terminal of the secondary winding when the load on the non-voltage controlled output circuit increases and the output voltage drops, thereby suppressing the drop in the output voltage and reducing power loss.
本発明の実施形態に係るスイッチング電源について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の実施形態に係るスイッチング電源の回路図である。
このスイッチング電源1は、直流電圧Vinをスイッチングして電圧変換するスイッチング素子Q1と、変換されたスイッチング電圧が供給される1次巻線N1および2つの2次巻線である第1の2次巻線N2、第2の2次巻線N3とを有するトランスTと、第1の2次巻線N2に誘起されたスイッチング電圧をダイオードD1と平滑コンデンサC1からなる直流化回路(整流・平滑回路)で直流化する電圧制御型出力回路11と、電圧制御型出力回路11の出力電圧が所定の電圧となるように、スイッチング素子Q1を制御する制御IC等の制御回路12と、第2の2次巻線N3に誘起された複数の電圧が入力される非電圧制御型出力回路10とを備える。
A switching power supply according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a circuit diagram of a switching power supply according to an embodiment of the present invention.
This
第2の2次巻線N3は互いに発生電圧の異なる複数の巻線出力端子を有し、複数の巻線出力端子が非電圧制御型出力回路10の入力に接続される。電圧制御型出力回路11の出力に第1の負荷が接続され、非電圧制御型出力回路10の出力に第2の負荷が接続される。
制御回路12は、電圧制御型出力回路11の出力電圧V1が所定の電圧値となるように、スイッチング素子Q1のオン/オフ周期を制御する周知の回路である。
なお、直流電圧Vinは、商用交流電源電圧を整流・平滑化した直流電圧であってもよいし、太陽電池等の発電手段により発電された発電電力に基づく直流電圧であってもよい。
The second secondary winding N3 has a plurality of winding output terminals which generate different voltages, and the plurality of winding output terminals are connected to the input of a non-voltage controlled
The
The DC voltage Vin may be a DC voltage obtained by rectifying and smoothing a commercial AC power supply voltage, or may be a DC voltage based on power generated by a power generating means such as a solar cell.
図2は、非電圧制御型出力回路10の回路図である。
トランスTの2次巻線N3の巻き終わりの巻線出力端子(以下「巻き終わり端子」という)がダイオードD2のアノードに接続され、2次巻線N3の途中からの巻線出力端子(以下「センタータップ」という)がダイオードD3のアノードに接続され、2次巻線の巻き始めはGNDに接続される。すなわち、巻き終わり端子の電圧V2はセンタータップの電圧V3より高い電圧である。
FIG. 2 is a circuit diagram of the non-voltage controlled
The winding output terminal at the end of the secondary winding N3 of the transformer T (hereinafter referred to as the "winding end terminal") is connected to the anode of the diode D2, the winding output terminal at the middle of the secondary winding N3 (hereinafter referred to as the "center tap") is connected to the anode of the diode D3, and the start of the secondary winding is connected to GND. In other words, the voltage V2 at the winding end terminal is higher than the voltage V3 at the center tap.
ダイオードD2のカソードは、トランジスタQ1(本願の「電圧切替素子」に相当)のコレクタ(電流路の一方端子)と抵抗R1の一端に接続される。なお、ダイオードD2のカソード側の電圧(トランジスタQ1のコレクタ電圧)はV2である。ダイオードD3のカソードは、トランジスタQ1のエミッタ(電流路の他方端子)に接続されるとともに、第2の負荷に出力される。この場合にはダイオードD3のカソード側の電圧(トランジスタQ1のエミッタ電圧)V3と非電圧制御型出力回路10の出力電圧(第2の負荷に出力する出力電圧)Voは同じである。 The cathode of diode D2 is connected to the collector (one terminal of the current path) of transistor Q1 (corresponding to the "voltage switching element" of this application) and one end of resistor R1. The voltage on the cathode side of diode D2 (collector voltage of transistor Q1) is V2. The cathode of diode D3 is connected to the emitter (the other terminal of the current path) of transistor Q1 and is output to a second load. In this case, the voltage on the cathode side of diode D3 (emitter voltage of transistor Q1) V3 is the same as the output voltage of non-voltage controlled output circuit 10 (output voltage output to the second load) Vo.
トランジスタQ1のベース(制御端子)は、抵抗R1の他端と抵抗R2の一端に接続される。抵抗R2の他端は、シャントレギュレータU1(本願の「電圧検出素子」に相当)のカソードに接続される。シャントレギュレータU1のレファレンス端子は、非電圧制御型出力回路10の出力端子とGND間に直列に接続された抵抗R3と抵抗R4の接続点に接続される。シャントレギュレータU1のアノードはGNDに接続される。
ダイオードD2のカソード側の電圧V2およびダイオードD3のカソード側の電圧V3はそれぞれ、巻き終わり端子およびセンタータップに出力される誘起電圧からダイオードD2およびD3の電圧低下分を差し引いた電圧となる。また、ダイオードD3のカソード側とGND間にはコンデンサC2が接続される。
The base (control terminal) of the transistor Q1 is connected to the other end of the resistor R1 and one end of the resistor R2. The other end of the resistor R2 is connected to the cathode of a shunt regulator U1 (corresponding to the "voltage detection element" of the present application). The reference terminal of the shunt regulator U1 is connected to the connection point of resistors R3 and R4 that are connected in series between the output terminal of the non-voltage controlled
The voltage V2 on the cathode side of the diode D2 and the voltage V3 on the cathode side of the diode D3 are respectively the induced voltages output to the winding end terminal and the center tap minus the voltage drops of the diodes D2 and D3. A capacitor C2 is connected between the cathode side of the diode D3 and GND.
以上のように構成された非電圧制御型出力回路10の動作を説明する。
シャントレギュレータU1は、抵抗R3と抵抗R4の接続点の電圧(出力電圧Voを抵抗R3と抵抗R4とにより分圧した電圧)がシャントレギュレータU1のレファレンス端子に入力され、レファレンス端子の入力電圧とシャントレギュレータU1内部の基準電圧とが比較され、レファレンス端子の入力電圧が高いときに、シャントレギュレータU1に電流が流れ、スイッチとしての機能がオン(シャントレギュレータU1が導通)する。
The operation of the non-voltage controlled
In the shunt regulator U1, the voltage at the connection point between resistors R3 and R4 (the voltage obtained by dividing the output voltage Vo by resistors R3 and R4) is input to the reference terminal of the shunt regulator U1, the input voltage to the reference terminal is compared with a reference voltage inside the shunt regulator U1, and when the input voltage to the reference terminal is high, current flows through the shunt regulator U1 and its function as a switch is turned on (the shunt regulator U1 is conductive).
第2の負荷に出力する出力電圧Voが所定値より高いとき、シャントレギュレータU1がオンし、トランスTの2次巻線N3の誘起電圧が相対的に高い巻線出力端子からダイオードD2、抵抗R1および抵抗R2を介して電流が流れる。電流が流れると、トランジスタQ1のベース電圧は抵抗R1による電圧降下のためエミッタ電圧V3を下回り、トランジスタQ1はオフする。このとき、ダイオードD2のカソード(電圧V2)側からダイオードD3のカソード(電圧V3)側には電流が流れないため、電圧V3がそのまま出力電圧Voとなって負荷(第2の負荷)に出力される。 When the output voltage Vo output to the second load is higher than a predetermined value, the shunt regulator U1 turns on, and current flows from the winding output terminal where the induced voltage of the secondary winding N3 of the transformer T is relatively high, through the diode D2, resistor R1, and resistor R2. When current flows, the base voltage of the transistor Q1 falls below the emitter voltage V3 due to the voltage drop caused by resistor R1, and the transistor Q1 turns off. At this time, no current flows from the cathode (voltage V2) side of the diode D2 to the cathode (voltage V3) side of the diode D3, so the voltage V3 becomes the output voltage Vo as it is and is output to the load (second load).
一方、第2の負荷が大きくなり出力電圧Voが所定値より低下すると、抵抗R3と抵抗R4により分圧された電圧も低下し、シャントレギュレータU1のレファレンス端子の入力電圧が、基準電圧より低下する。すると、シャントレギュレータU1のスイッチ機能はオフする(シャントレギュレータU1が非導通になる)。その結果、抵抗R1のシャントレギュレータU1による電圧降下は発生しないので、トランジスタQ1のエミッタ電圧V3よりベース電圧が高くなり、トランジスタQ1はオンする。トランジスタQ1を介してダイオードD2のカソード(電圧V2)側からダイオードD3のカソード(電圧V3)側に電流が流れる。その結果、電圧V3の低下が抑制され、電圧V2が出力電圧Voとして負荷に出力される。
この場合、出力電圧Voは、厳密には電圧V2ではなく、電圧V2からトランジスタQ1のコレクタ・エミッタ間電圧を差し引いた電圧となる。
On the other hand, when the second load becomes large and the output voltage Vo falls below a predetermined value, the voltage divided by the resistors R3 and R4 also falls, and the input voltage of the reference terminal of the shunt regulator U1 falls below the reference voltage. Then, the switch function of the shunt regulator U1 is turned off (the shunt regulator U1 is non-conductive). As a result, no voltage drop occurs due to the shunt regulator U1 of the resistor R1, so the base voltage becomes higher than the emitter voltage V3 of the transistor Q1, and the transistor Q1 turns on. A current flows from the cathode (voltage V2) side of the diode D2 to the cathode (voltage V3) side of the diode D3 via the transistor Q1. As a result, the drop in the voltage V3 is suppressed, and the voltage V2 is output to the load as the output voltage Vo.
In this case, the output voltage Vo is not exactly the voltage V2, but is the voltage obtained by subtracting the collector-emitter voltage of the transistor Q1 from the voltage V2.
すなわち、非電圧制御型出力回路10の負荷が小さい状態(軽負荷)では、2次巻線N3の誘起電圧が相対的に低い巻線出力端子の電圧が負荷に出力され、非電圧制御型出力回路の負荷が大きい状態(重負荷)になると、2次巻線N3の誘起電圧が相対的に高い巻線出力端子の電圧が負荷に出力される。
ここで、出力電圧Voの所定値とは、シャントレギュレータU1内部の基準電圧値と抵抗R3および抵抗R4の抵抗値により決定される電圧値である。すなわち、所定値=(R3+R4)/R4×基準電圧値である。
In other words, when the load on the non-voltage controlled
Here, the predetermined value of the output voltage Vo is a voltage value determined by the reference voltage value inside the shunt regulator U1 and the resistance values of the resistors R3 and R4, i.e., the predetermined value = (R3 + R4) / R4 x reference voltage value.
図3はその非電圧制御型出力回路10の動作を説明する図である。
横軸は第2の負荷の出力電流であり、縦軸は電圧である。破線で示す電圧V1は、図1に示す電圧制御型出力回路11の出力電圧V1である。出力電流が増加するにつれてなだらかに電圧が減少する連続曲線(点線で示すが出力電流大の領域では実線で示されている)は電圧V2であり、同様に出力電流が増加するにつれてなだらかに電圧が減少する連続曲線であり、電圧値がV2より小さい曲線(点線で示すが出力電流小の領域では実線で示されている)は電圧V3である。電圧V3の実線部からA点を境にして電圧は一定となり、その後電圧V2の実線部に切り替わる曲線、すなわち実線のみからなる途中に直線が挿入された曲線は第2の負荷への出力電圧Voを示す。
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the non-voltage controlled
The horizontal axis is the output current of the second load, and the vertical axis is the voltage. The voltage V1 shown by the dashed line is the output voltage V1 of the voltage-controlled
なお、A点で出力電圧Voは電圧V2に直に切り替わらないで一定(所定値)となるのは、シャントレギュレータU1が出力電圧Voを一定とするよう動作するためである。出力電流がさらに増加して電圧V2が低下すると、シャントレギュレータU1は完全にオフし、それによりトランジスタQ1はオンして電圧V2がそのまま第2の負荷に出力される。
いずれの曲線も、出力電流が増加するについて電圧は低下している。電圧V2は、電圧V3の10~15%程度高い電圧になるように、2次巻線N3の巻数比が設定される。
At point A, the output voltage Vo does not immediately switch to voltage V2 but remains constant (a predetermined value) because the shunt regulator U1 operates to keep the output voltage Vo constant. When the output current increases further and voltage V2 drops, the shunt regulator U1 turns off completely, which turns on the transistor Q1 and outputs voltage V2 as is to the second load.
In both curves, the voltage decreases as the output current increases. The turns ratio of the secondary winding N3 is set so that the voltage V2 is about 10 to 15% higher than the voltage V3.
図3に示すA点は、出力電圧Voが一定値となったときの出力電流となる時点(例えば0.1A)である。ここで、出力電圧Voは電圧V3から一定値に維持された後電圧V2に切り替わる。A点までの出力電流ではトランジスタQ1は動作していないため、出力電流値にかかわらず電力の損失はない。出力電流が増加してA点を超えるとトランジスタQ1が動作し、一定値を維持した後、電圧V2に切り替わり出力電圧Voも低下していく。
例えば、出力電流が0.6Aの場合(図3の電圧VoのB点に相当)の非電圧制御型出力回路10の損失は、トランジスタQ1のコレクタ・エミッタ間に印加される電圧である電圧V2と電圧V3の差を0.5Vとすると、0.30Wとなる。
Point A in Fig. 3 is the point in time when the output current when the output voltage Vo becomes a constant value (e.g., 0.1 A). Here, the output voltage Vo is maintained at a constant value from voltage V3 and then switches to voltage V2. Since transistor Q1 is not operating at the output current up to point A, there is no power loss regardless of the output current value. When the output current increases and exceeds point A, transistor Q1 operates, maintains a constant value, switches to voltage V2, and the output voltage Vo also decreases.
For example, when the output current is 0.6 A (corresponding to point B of voltage Vo in FIG. 3), the loss of non-voltage controlled
この実施例の非電圧制御型出力回路10の損失を、図6に示す従来回路の損失と比較する。
図4は、図6に示す従来技術の出力電圧の切り替え動作を比較のために説明する図である。横軸は出力電流であり、縦軸は電圧で、図3と同じである。また、図4に示す破線および一点鎖線は図6に示す電圧V1および電圧V3であり、出力電流の増加とともに電圧が低下した後、A点で一定値となる実線は電圧V2である。
例えば、図4に示すA点およびB点の出力電流を図3と同じ0.1Aと0.6Aとし、電圧V1を65V、電圧V3を5Vとすると、A点では定電圧調整回路の損失はないが、B点では電圧V1と電圧V3の差の60Vと出力電流0.6Aから、損失はその積の36Wとなる。
従来技術の定電圧調整回路の損失と比較して、本発明に係る非電圧制御型出力回路10の損失は極めて少なくなっている。
The losses in the non-voltage controlled
Fig. 4 is a diagram for explaining, for comparison, the output voltage switching operation of the prior art shown in Fig. 6. The horizontal axis is the output current, and the vertical axis is the voltage, which is the same as in Fig. 3. The dashed line and the dashed dotted line in Fig. 4 represent voltages V1 and V3 shown in Fig. 6, and the solid line, which decreases with an increase in the output current and then becomes a constant value at point A, represents voltage V2.
For example, if the output currents at points A and B shown in FIG. 4 are 0.1 A and 0.6 A, the same as in FIG. 3, and if voltage V1 is 65 V and voltage V3 is 5 V, then there is no loss in the constant voltage adjustment circuit at point A, but at point B, the loss is the product of the difference between voltage V1 and voltage V3 (60 V) and the output current of 0.6 A, which is 36 W.
Compared to the losses in the constant voltage regulator circuits of the prior art, the losses in the non-voltage controlled
なお、図2に示す非電圧制御型出力回路10には、図6に示す定電圧回路IC1は備えていないが、定電圧回路を備えていてもよい。
また、電圧切替素子はNPNトランジスタで構成されているが、MOSFETを用いてもよい。
Although the non-voltage controlled
Moreover, although the voltage switching element is configured with an NPN transistor, a MOSFET may also be used.
図5は、非電圧制御型出力回路の他の実施例の回路図である。図2と比較して、出力電圧の低下を検出してトランジスタQ1に出力する素子U2(電圧検出素子)が異なっているが、他の構成は同じであるため非電圧制御型出力回路20の抵抗等の素子の諸元は同じとした。
この素子U2は、出力電圧Voの低下を検出する端子と基準電圧を比較するコンパレータが使用でき、電圧が低下したときコンパレータの出力によりトランジスタQ1を動作させるように構成される。
Fig. 5 is a circuit diagram of another embodiment of a non-voltage controlled output circuit. Compared to Fig. 2, the element U2 (voltage detection element) that detects a drop in the output voltage and outputs it to the transistor Q1 is different, but since the other configurations are the same, the specifications of the elements such as resistors of the non-voltage controlled
This element U2 can use a comparator that compares a terminal that detects a drop in the output voltage Vo with a reference voltage, and is configured so that when the voltage drops, the output of the comparator operates the transistor Q1.
また、本実施形態では2次巻線を第1の2次巻線N2と第2の2次巻線N3の2つとしているが、2次巻線を3つ以上としてもよい。この場合、2次巻線の1つに電圧制御型出力回路を接続し、他の2次巻線に非電圧制御型出力回路を接続し、他の2次巻線に接続された非電圧制御型出力回路の少なくとも1つに本発明を適用することができる。 In addition, in this embodiment, there are two secondary windings, the first secondary winding N2 and the second secondary winding N3, but there may be three or more secondary windings. In this case, a voltage-controlled output circuit is connected to one of the secondary windings, and a non-voltage-controlled output circuit is connected to the other secondary winding, and the present invention can be applied to at least one of the non-voltage-controlled output circuits connected to the other secondary windings.
1・・・スイッチング電源、10・・・非電圧制御型出力回路、11・・・電圧制御型出力回路、12・・・制御回路、20・・・非電圧制御型出力回路。
1... switching power supply, 10... non-voltage controlled output circuit, 11... voltage controlled output circuit, 12... control circuit, 20... non-voltage controlled output circuit.
Claims (2)
前記非電圧制御型出力回路に接続される前記トランスの2次巻線は、互いに発生電圧の異なる複数の巻線出力端子を有し、
前記電圧制御型出力回路は、前記トランスの2次巻線に誘起された電圧を直流化して所定の制御回路により安定化して前記第1の負荷に供給し、
前記非電圧制御型出力回路は前記複数の巻線出力端子に誘起された電圧を入力可能とされ、前記第2の負荷の大小に応じて前記複数の巻線出力端子に誘起された電圧のいずれかに基づいて直流化した電圧を選択的に前記第2の負荷に供給するものであり、前記第2の負荷に出力する出力電圧を検出し、該出力電圧が所定値より高いとき、前記複数の巻線出力端子に誘起される誘起電圧のうち、該誘起電圧の低い巻線出力端子に接続し、前記出力電圧が所定値より低下したとき、前記誘起電圧の高い巻線出力端子に接続し、
前記非電圧制御型出力回路は、前記第2の負荷に出力する出力電圧が抵抗で分圧されて電圧検出素子に入力され、該電圧検出素子の一端は電圧切替素子の制御端子に接続され、前記電圧切替素子の電流路の一方端子と前記複数の巻線出力端子のうち誘起電圧の高い巻線出力端子が接続され、前記電圧切替素子の電流路の他方端子と前記複数の巻線出力端子のうち誘起電圧の低い巻線出力端子が接続される回路であって、
前記第2の負荷に出力する出力電圧が所定値より高いときは、前記電圧検出素子に電流が流れ前記電圧検出素子がオンして前記電圧切替素子がオフし、前記誘起電圧の低い巻線出力端子からの電圧に基づいて前記第2の負荷に電圧が出力され、前記第2の負荷に出力する出力電圧が所定値より低下したときは、前記電圧検出素子を流れる電流が遮断され前記電圧検出素子がオフして前記電圧切替素子がオンし、前記誘起電圧の高い巻線出力端子からの電圧に基づいて前記第2の負荷に電圧が出力されることを特徴とするスイッチング電源。 A multi-output switching power supply comprising a transformer having a primary winding and a plurality of secondary windings, a switching element connected to the primary winding of the transformer, a voltage controlled output circuit connected to at least one of the plurality of secondary windings, and a non-voltage controlled output circuit connected to another secondary winding, wherein a switching voltage obtained by turning a DC voltage on/off with the switching element is applied to the primary winding of the transformer, and a voltage induced in the plurality of secondary windings is output to a first load connected to the voltage controlled output circuit and a second load connected to the non-voltage controlled output circuit,
a secondary winding of the transformer connected to the non-voltage controlled output circuit has a plurality of winding output terminals each having a different generated voltage;
the voltage controlled output circuit converts a voltage induced in the secondary winding of the transformer into a direct current, stabilizes the direct current by a predetermined control circuit, and supplies the direct current to the first load;
the non-voltage controlled output circuit is capable of inputting voltages induced in the plurality of winding output terminals, and selectively supplies to the second load a voltage that has been converted to DC based on one of the voltages induced in the plurality of winding output terminals depending on the magnitude of the second load; detects an output voltage to be output to the second load, and when the output voltage is higher than a predetermined value, connects to the winding output terminal having the lower induced voltage among the plurality of winding output terminals, and when the output voltage falls below the predetermined value, connects to the winding output terminal having the higher induced voltage ;
The non-voltage controlled output circuit is a circuit in which an output voltage to be output to the second load is divided by a resistor and input to a voltage detection element, one end of the voltage detection element is connected to a control terminal of a voltage switching element, one terminal of a current path of the voltage switching element is connected to a winding output terminal having a high induced voltage among the plurality of winding output terminals, and the other terminal of the current path of the voltage switching element is connected to a winding output terminal having a low induced voltage among the plurality of winding output terminals,
a switching power supply comprising: when an output voltage output to the second load is higher than a predetermined value, a current flows through the voltage detection element, the voltage detection element is turned on and the voltage switching element is turned off, and a voltage is output to the second load based on the voltage from the winding output terminal having the low induced voltage; and when the output voltage output to the second load falls below a predetermined value, the current flowing through the voltage detection element is interrupted, the voltage detection element is turned off and the voltage switching element is turned on, and a voltage is output to the second load based on the voltage from the winding output terminal having the high induced voltage .
前記電圧切替素子が、NPNトランジスタであることを特徴とする請求項1に記載のスイッチング電源。 the voltage detection element is a shunt regulator,
2. The switching power supply according to claim 1 , wherein the voltage switching element is an NPN transistor.
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001078448A (en) | 1999-09-02 | 2001-03-23 | Pfu Ltd | Multi-output power supply |
| JP2004199509A (en) | 2002-12-19 | 2004-07-15 | Sharp Corp | Series regulator and switching power supply using the same |
| US20120127760A1 (en) | 2009-07-24 | 2012-05-24 | Hideaki Hosono | Switching power supply and electronic device using the same |
| JP2018007289A (en) | 2016-06-27 | 2018-01-11 | 日立アプライアンス株式会社 | refrigerator |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62104582U (en) * | 1985-12-20 | 1987-07-03 | ||
| JPH01318549A (en) * | 1988-06-16 | 1989-12-25 | Oki Electric Ind Co Ltd | Multiple output type switching regulator |
| JPH0591741A (en) * | 1991-09-25 | 1993-04-09 | Toshiba Lighting & Technol Corp | Multioutput switching power source |
| JPH05252741A (en) * | 1992-03-02 | 1993-09-28 | Oki Electric Ind Co Ltd | Auxiliary power circuit for switching power supply |
| JP3157625B2 (en) * | 1992-11-04 | 2001-04-16 | 東北日本電気株式会社 | Multi-output power supply |
-
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001078448A (en) | 1999-09-02 | 2001-03-23 | Pfu Ltd | Multi-output power supply |
| JP2004199509A (en) | 2002-12-19 | 2004-07-15 | Sharp Corp | Series regulator and switching power supply using the same |
| US20120127760A1 (en) | 2009-07-24 | 2012-05-24 | Hideaki Hosono | Switching power supply and electronic device using the same |
| JP2018007289A (en) | 2016-06-27 | 2018-01-11 | 日立アプライアンス株式会社 | refrigerator |
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| Publication number | Publication date |
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