(57)【要約】【課題】多出力スイッチング電源装置において主電源回路の軽負荷時、副電源回路の電圧低下を改善するとともに省スペース化を図ることを目的とする。【解決手段】多出力スイッチング電源装置に使用している主電源回路のチョークコイルと副電源回路のチョークコイルを一つのコアに巻き込んで複合型チョークコイルＬ１０として、主電源回路チョークコイルから副電源回路チョークコイルへ電流の流れ道を設けることにより主電源回路の負荷電流が少なくなっても主電源回路のチョークコイルのカットオフ電流値を確保して副電源回路の電圧が低下することを改善した。また、複合型チョークコイルとすることにより省スペース化も図られる。【選択図】  図１
2004242391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランスの入力側に入力電源とスイッチ素子とが設けられ、トランスの出力側にはチョークコイル整流回路を備えた主出力電源回路と、同じくチョークコイル整流回路を備えた定電流の副出力電源回路とが設けられ、主出力電源回路の出力電圧のフィードバック信号によって該主出力電圧を安定化するスイッチ素子のパルス幅制御回路が設けられているフォワードコンバータタイプの多出力スイッチング電源装置において、
前記主出力電源回路のチョークコイルと副出力電源回路のチョークコイルは、ひとつのコアに巻き込んだ複合チョークコイルで構成され、主出力電源回路のチョークコイルから副出力電源回路のチョークコイルに電流の流れ道を設けたことを特徴とする多出力スイッチング電源装置
【請求項２】
請求項１の多出力スイッチング電源装置にさらに前記主出力電源回路から前記副出力電源回路に電流を供給する素子を設けたことを特徴とする多出力スイッチング電源装置
【請求項３】
トランスの入力側に入力電源とスイッチ素子とが設けられ、トランスの出力側にはチョークコイル整流回路を備えた主出力電源回路と、同じくチョークコイル整流回路を備えた定電流の副出力電源回路とが設けられ、主出力電源回路の出力電圧のフィードバック信号によって該主出力電圧を安定化するスイッチ素子のパルス幅制御回路が設けられているフォワードコンバータタイプの多出力スイッチング電源装置において、
前記主出力電源回路から前記副出力電源回路に電流を供給する素子を設けたことを特徴とする多出力スイッチング電源装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器に使用される多出力スイッチング電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２は従来の多出力スイッチング電源装置の主要構成回路例で負荷Ｒ１用の電源を主電源回路、Ｒ２およびＲ３用の電源回路を副電源回路とする多出力スイッチング電源装置である。
図２においてトランスＴ１の一次側巻き線ＮＰに印加されたＤＣ入力電圧Ｖｉｎは制御用ＩＣ１でＦＥＴ１を周期的にスイッチング動作させることでＡＣ電圧に変換される。このＡＣ電圧はトランスＴ１の二次側巻き線ＮＳ１、ＮＳ２、ＮＳ３において巻き線数に比例したＡＣ電圧ＶＳ１、ＶＳ２、ＶＳ３が発生する。この発生したＡＣ電圧はＬ１，Ｌ２、Ｌ３およびＣ１，Ｃ２，Ｃ３により整流・平滑後ＤＣ電圧となる。負荷Ｒ１の電圧Ｖ１は主電源電圧のためＩＣ１によりＦＥＴ１をスイッチング制御することで入力電圧の変化、負荷変動に対し、ＤＣ出力電圧を一定にするようにしている。また、負荷Ｒ２の電圧Ｖ２および負荷Ｒ３の電圧Ｖ３はレギュレータＩＣ２、ＩＣ３を用いて安定化している。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−３２２２５０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような構成では、出力電圧の数だけチョークコイルが必要でありスペースをとる。また、ＩＣ１により直接制御されている主電源電圧Ｖ１の負荷Ｒ１がある値より軽い負荷状態に変化すると、Ｖ１が上昇するのでこの上昇を抑えるため、ＩＣ１により制御されているＦＥＴ１のスイッチングｏｎの時間が少なくなるように制御される。ｏｎ時間が少なくなるとトランスＴ１の副電源用ＡＣ電圧ＶＳ２およびＶＳ３のパルス幅が狭くなるためＬ２、Ｌ３およびＣ２，Ｃ３により整流・平滑されたＤＣ電圧Ｖ４，Ｖ５が低下しレギュレータＩＣ２、ＩＣ３で安定化できない電圧まで低下すると負荷Ｒ２およびＲ３用電圧Ｖ２、Ｖ３が低下してしまう。
【０００５】
以上の動作を図２および図３を使用して詳細を説明する。
負荷が充分重いときはチョークコイルＬ１を流れる電流はチョークコイルによりカットオフされる期間がないため図３（ａ）に示すような連続モードになる。
この時ラインインピーダンス、二次側整流ダイオードによる電圧降下分を無視すると、スイッチングＦＥＴ１がｏｎしている時間にチョークコイルＬ１に流れる電流と、ｏｆｆしている時間に流れる電流が等しいという条件から、
【数１】
2004242391.tif 000003
これをＶ１について解くと、
【数２】
2004242391.tif 000004
Ｔ＝Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ      Ｖ１：出力電圧（Ｖ）
ＶＳ１：トランスＴ１二次側巻き線電圧（Ｖ）  Ｔｏｎ：ＦＥＴ１  ｏｎ時間（Ｓ）
Ｔｏｆｆ：ＦＥＴ１  ｏｆｆ時間（Ｓ）
Ｖｉｎ：トランス一次側入力電圧（Ｖ）  ｆ：スイッチング周波数（Ｈｚ）
ＮＳ１：トランス二次側巻き数    ＮＰ：トランス一次側巻き数
（１）の式から出力電圧Ｖ１は出力電流Ｉ１によらないことがわかる。従って、負荷電流が充分多い時は出力電流Ｉ１が変化してもスイッチングｏｎ時間も変化しないのでトランスＴ１の副電源用ＡＣ電圧ＶＳ２およびＶＳ３のパルス幅も変化しないのでＬ２、Ｌ３およびＣ２，Ｃ３により整流・平滑されたＤＣ電圧Ｖ４，Ｖ５も変化せず、ＩＣ２、ＩＣ３によりＶ２、Ｖ３は安定化される。
【０００６】
一方、負荷が軽くなるとチョークコイルＬ１を流れる電流がカットオフされる期間が生じるため図３（ｃ）に示すように不連続モードとなる。
ラインインピーダンス、二次側整流ダイオードによる電圧降下分を無視すると、スイッチングＦＥＴがｏｎしている時間にチョークコイルＬ１に流れる電流と、ｏｆｆしている時間に流れる電流が等しいという条件から、
【数３】
2004242391.tif 000005
出力電流Ｉ１は不連続モードの電流波形を平均したものだから、
【数４】
2004242391.tif 000006
これをＶ１について解くと、
【数５】
2004242391.tif 000007
Ｌ１：二次側チョークコイルインダクタンス値（Ｈ）    Ｉ１：出力電流（Ａ）
（２）式から出力電圧Ｖ１は出力電流Ｉ１に大きく依存することがわかる。従って、負荷電流が少ない時、Ｔｏｎを短くして出力電圧Ｖ１を一定にするように制御するのでトランスＴ１の副電源用ＡＣ電圧ＶＳ２およびＶＳ３のパルス幅も狭くなりＬ２、Ｌ３およびＣ２，Ｃ３により整流・平滑されたＤＣ電圧Ｖ４，Ｖ５が低下してＩＣ２、ＩＣ３で安定化することができなくなりＶ２、Ｖ３が低下してしまう。
【０００７】
なお、出力電圧Ｖ１が出力電流Ｉ１に依存しなくなるカットオフ電流臨界値Ｉｒは図３（ｂ）に示すように出力電流はチョークコイルＬ１に流れる電流を平均したものだから、
【数６】
2004242391.tif 000008
となる。
【０００８】
以上に示す主電源回路の負荷が重いときと軽くなった場合の主電源回路の出力電流Ｉ１と副電源回路の出力電圧Ｖ４との関係を示したのが図４である。
主電源回路の負荷が軽くなり出力電流Ｉ１がチョークコイルＬ１のカットオフ電流臨界値より低下した時には、副電源回路の出力電圧Ｖ４は同図Ａに示すように急激に低下してしまう。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題を解決するものでありチョークコイルＬ１，Ｌ２，Ｌ３を複合チョークコイルにすることにより省スペース化を図り、また、主電源回路において、ＩＣ１により直接制御されているＶ１の負荷Ｒ１があるチョークコイルのカットオフ電流値より軽い状態に変化しても、副電源回路の出力電圧が低下することを改善する多出力スイッチング電源装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
トランスの入力側に入力電源とスイッチ素子とが設けられ、トランスの出力側にはチョークコイル整流回路を備えた主出力電源回路と、同じくチョークコイル整流回路を備えた定電流の副出力電源回路とが設けられ、出力電源回路の主出力電圧のフィードバック信号によって該主出力電圧を安定化するスイッチ素子のパルス幅制御回路が設けられているフォワードコンバータタイプの多出力スイッチング電源装置において、
前記主出力電源回路のチョークコイルと副出力電源回路のチョークコイルは、ひとつのコアに巻き込んだ複合チョークコイルで構成され、主出力電源回路のチョークコイルから副出力電源回路のチョークコイルに電流の流れ道を設ける。さらに前記主出力電源回路から前記副出力電源回路に電流を供給する素子を設けても良い。また、前記複合チョークコイルを採用せず前記主出力電源回路から前記副出力電源回路に電流を供給する素子のみを設ける。以上の手段により主電源回路の負荷が軽くなっても副電源回路の電圧低下を防ぐ。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明における実施例を図面に基づき説明する。なお、本実施例の説明において、図２の回路構成部分と同一名称部分については同一符号を付し、その重複説明は省略する。
【００１２】
本発明の実施例を図１に示す。本実施例において特徴的なのはチョークコイルを一体化したことである。
【００１３】
一つのコアにトランスと同じ巻き線比で複数の線Ｌ１０−１、Ｌ１０−２、Ｌ１０−３を巻き込んだ複合チョークコイルＬ１０を採用することである。
基本的な動作は図２の従来の回路と同じである。異なる点は、複合チョークコイルをトランスとして作用させ、Ｌ１０−１を一次巻き線、Ｌ１０−２とＬ１０−３を二次巻き線として一次巻き線から二次巻き線に電流が流れるようにして、主電源回路の負荷が軽くなっても主電源回路のチョークコイルに流れる電流を確保して、軽負荷時の副電源回路の電圧低下を防ぐことである。
【００１４】
以下に動作を説明する。
従来のチョークコイルの場合、負荷Ｒ１にはＴ１のＮＳ１からＩ１が、負荷Ｒ２にはＴ１のＮＳ２からＩ２が、負荷Ｒ３にはＴ１のＮＳ３からＩ３が流れていた。
本発明の複合チョークコイルＬ１０の場合は、負荷Ｒ１にはＴ１のＮＳ１からＩ１が、負荷Ｒ２にはＴ１のＮＳ２からＩ６とＬ１０−１からＩ４が、負荷Ｒ３にはＴ１のＮＳ３からＩ７とＬ１０−１からＩ５が流れる。
ここで  Ｉ２＝Ｉ４＋Ｉ６    Ｉ３＝Ｉ５＋Ｉ７である。
一方Ｔ１のＮＳ１からチョークコイルＬ１０−１に流れる電流はＩ１＋Ｉ４＋Ｉ５となる。チョークコイルＬ１０−１に流れる電流が前記（３）式に示す以下になるとＶ１が上昇するのでこの上昇を抑えるため、ＦＥＴ１のスイッチングｏｎ時間が少なくなるようにＩＣ１により制御される。ｏｎ時間が少なくなるとトランスＴ１の副電源用ＡＣ電圧ＶＳ２およびＶＳ３のパルス幅が狭くなるためＬ２、Ｌ３およびＣ２，Ｃ３により整流・平滑されたＤＣ電圧Ｖ４，Ｖ５が低下しレギュレータＩＣ２、ＩＣ３で安定化できない電圧まで低下すると負荷Ｒ２およびＲ３用電圧Ｖ２、Ｖ３が低下してしまうことになる。
負荷Ｒ２およびＲ３に流れる電流Ｉ４およびＩ５は一定電流であるので主電源の負荷Ｒ１が軽負荷になって電流Ｉ１が少なくなってもＩ４＋Ｉ５が前記（３）式に示すより多い電流であればＶ１が上昇することはなくＦＥＴ１のスイッチングｏｎ時間も変化することなくトランスＴ１の副電源用ＡＣ電圧ＶＳ２およびＶＳ３のパルス幅も変化せず、Ｌ２、Ｌ３およびＣ２，Ｃ３により整流・平滑されたＤＣ電圧Ｖ４，Ｖ５も変化せず、負荷Ｒ２およびＲ３用電圧Ｖ２、Ｖ３は安定化される。
【００１５】
以下に他の実施例を示す。
図１において主電源回路から副電源回路間に破線で示す抵抗Ｒ４，Ｒ５を付けて、主電源回路から副電源回路に電流を供給する方法である。この場合チョークコイルＬ１０−１に流れる電流は主電源のＩ１の他にＩ４＋Ｉ５＋Ｉ６＋Ｉ７となり前記実施例と同様副電源回路の電圧低下を改善できる。
また、Ｌ１０を複合トランス形でない通常のチョークコイルとして、主電源回路から副電源回路間に破線で示す抵抗Ｒ４，Ｒ５を付けて、主電源回路から副電源回路に電流を供給する方法でも副電源回路の電圧低下を改善できる。
【００１６】
以上の実施例では副電源回路は２回路で説明したが２回路にとらわれることはなく１個以上の複数個の副電源回路であれば良い。
【００１７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によると、複合チョークコイルを使用することにより省スペース化が可能となり、また、チョークコイルをトランスとして作用させることにより主電源チョークコイルから副電源チョークコイルに電流を流すことにより主電源回路の負荷が軽くなっても副電源回路の電圧低下が発生することを改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における多出力スイッチング電源装置を説明する図である。
【図２】従来の多出力スイッチング電源装置を説明する図である。
【図３】チョークコイルＬ１の電流波形である。
【図４】主電源回路の出力電流と副電源回路の出力電圧との関係を示した図である。
【符号の説明】
Ｖｉｎ  入力電圧    ＩＣ１  パルス制御回路    ＦＥＴ１  スイッチ素子    Ｔ１  トランス    ＮＰ  トランス一次巻き数    ＮＳ１、ＮＳ２、ＮＳ３  トランス二次巻き
ＶＳ１、ＶＳ２、ＶＳ３  トランス二次電圧    ＣＤ１ａ、ＣＤ１ｂ、ＣＤ２ａ、ＣＤ２ｂ、ＣＤ３ａ、ＣＤ３ｂ  整流ダイオード    Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３  チョークコイル    Ｌ１０  複合チョークコイル    Ｌ１０−１、Ｌ１０−２、Ｌ１０−３  複合チョークコイル構成コイル  Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３  負荷電圧    Ｖ４、Ｖ５  副電源回路整流出力電圧      Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３  コンデンサ      ＩＣ１、ＩＣ２  シリーズレギュレータ    Ｒ１，Ｒ２、Ｒ３  負荷      Ｒ４，Ｒ５  電流供給素子    Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３  負荷電流        Ｉ４，Ｉ５  供給電流    Ｉ６、Ｉ７  副電源回路電流    Ｉ８、Ｉ９  供給電流
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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