(57)【要約】【課題】定電流特性のスイッチング電源装置に関し、共振回路を構成するインダクタのインダクタンスを調整可能の構成とする。【解決手段】スイッチング電源部１の出力電流を直列共振回路２と並列共振回路３とを介して一次巻線に供給するトランス４と、このトランス４の二次巻線の誘起電圧を整流平滑化して負荷８に供給する整流平滑回路５と、この整流平滑回路５から海底ケーブルの中継装置等の負荷８に供給する電流を検出する電流検出部６と、この電流検出部６の検出信号に応じてスイッチング電源部１を制御する制御部７とを含み、並列共振回路３を構成するキャパシタＣ１に並列に接続したインダクタＬ２を、コアのギャップを調整してインダクタンスを可変可能とし、所望の共振特性が得られる構成とする。【選択図】図１
2012010463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング電源部の出力電流を直列共振回路と並列共振回路とを介して一次巻線に供給するトランスと、該トランスの二次巻線の誘起電圧を整流平滑化して負荷に供給する整流平滑回路と、該整流平滑回路から前記負荷に供給する電流を検出する電流検出部と、該電流検出部の検出信号に応じて前記スイッチング電源部を制御する制御部とを含むスイッチング電源装置に於いて、
前記並列共振回路を構成するキャパシタに並列に接続したインダクタを、コアのギャップを調整してインダクタンスを可変可能とした構成としたことを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項２】
前記インダクタは、中心コアにコイルを設けたＥ字コアと、該Ｅ字コアとギャップを介して対向配置したＩ字コアと、前記ギャップを調整可能に前記Ｅ字コアに対して前記Ｉ字コアを支持した構成を備えたことを特徴とする請求項１記載のスイッチング電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＣ共振回路により零電流スイッチングを可能とした定電流特性のスイッチング電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スイッチング電源装置は、各種の構成が知られており、例えば、トランジスタによるスイッチング出力電流を、ＬＣ直列共振回路を介して全波整流回路やトランスの一次巻線に供給し、全波整流回路の出力電流、又はトランスの二次巻線の誘起電圧を整流した出力電流を負荷に供給するスイッチング電源装置に於いて、第１のＬＣ共振回路の共振周波数より低い共振周波数となるように設定した第２のＬＣ共振回路を設けることにより、制御特性を改善したスイッチング電源装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。又ＬＣ直列共振回路と、その共振周波数より低く選定した共振周波数のＬＣ並列共振回路とを直列にスイッチング回路に接続して、可聴周波数以上の周波数によるスイッチング制御を可能としたスイッチング電源装置も知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
又長距離海底ケーブルの中継装置は所定距離毎に設置され、複数の中継装置の動作電力を陸上から直列給電するものであり、通常時は定電流給電を行うものである。その為の給電装置として、スイッチング電源装置を適用することが知られている。このような定電流特性のスイッチング電源装置は、例えば、図４に示すように、トランジスタ等のスイッチング素子を含むスイッチング電源部４１と、共振回路４２と、トランス４４と、整流平滑回路４５と、電流検出部４６と、制御部４７と、海底ケーブルの中継装置等の負荷４８とを含み、共振回路４２は、インダクタＬ１１とキャパシタＣ１１とインダクタＬ１２とから構成された複合共振回路の場合を示し、スイッチング電源部４１による電流は、共振回路４２を介してトランス４４の一次巻線に流れ、その二次巻線の誘起電圧を、整流平滑回路４５を介して負荷４８に供給して、負荷４８に供給する電流を電流検出部４６により検出し、制御部４７は、電流検出部４６による電流検出値を基に、設定した所定の電流となるように、スイッチング電源部４１を制御する。
【０００４】
共振回路４２のインダクタＬ１１とキャパシタＣ１１とによる直列共振回路の共振周波数ω１と、キャパシタＣ１１とインダクタＬ１２とによる並列共振回路の共振周波数ω２とについて、直列共振回路の共振周波数ω１は、並列共振回路の共振周波数ω２の１／２より低い周波数となるように、各構成素子を選定する。それによって、負荷４８に供給する電流の設定範囲を広く且つ安定化することができる構成が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５６−１１２８８６号公報
【特許文献２】特公平６−９７８３９号公報
【特許文献３】特開２００４−１２９４６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述の図４に示す従来例に於いて、共振回路４２を構成するインダクタＬ１１とキャパシタＣ１１とによる共振周波数の整数倍の値以外の共振周波数となるように、キャパシタＣ１１と並列共振回路を構成するインダクタＬ１２のインダクタンスが選択されるものであり、その為に、所望の共振周波数が得られるように、インダクタＬ１１，Ｌ１２のそれぞれのインダクタンス及びキャパシタＣ１１のキャパシタンスを選定するものであるが、通信機器等の電子部品とは異なり、電力用であるから比較的大型の構成を有すると共に、設計値に対する偏差が比較的大きいものである。従って、偏差が許容範囲内の製品を採用することになる。その為に、選定作業に比較的長時間を費やすものであり、且つ使用できない製品が残存することとなるから、コストアップとなる問題があった。
【０００７】
本発明は、前述の従来の問題点を解決することを目的とし、直列共振回路と並列共振回路とを含む構成のスイッチング電源装置のコストダウンを図るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のスイッチング電源装置は、スイッチング電源部の出力電流を直列共振回路と並列共振回路とを介して一次巻線に供給するトランスと、該トランスの二次巻線の誘起電圧を整流平滑化して負荷に供給する整流平滑回路と、該整流平滑回路から前記負荷に供給する電流を検出する電流検出部と、該電流検出部の検出信号に応じて前記スイッチング電源部を制御する制御部とを含むスイッチング電源装置に於いて、前記並列共振回路を構成するキャパシタに並列に接続したインダクタを、コアのギャップを調整してインダクタンスを可変可能とした構成とする。
【０００９】
前記並列共振回路を構成するインダクタは、中心コアにコイルを設けたＥ字コアと、該Ｅ字コアとギャップを介して対向配置したＩ字コアと、前記ギャップを調整可能に前記Ｅ字コアに対して前記Ｉ字コアを支持した構成を備えている。
【発明の効果】
【００１０】
スイッチング電源部の出力電流を、直列共振回路と並列共振回路とを含む共振回路を解してトランスの一次巻線に供給し、二次巻線の誘起電圧を整流平滑化して、負荷に定電流供給を行うスイッチング電源装置に於ける並列共振回路のインダクタを構成するコアにギャップを調整可能とし、そのインダクタンスを可変できる構成としたことにより、共振回路を構成するキャパシタと並列に接続したインダクタのインダクタンスを、キャパシタのキャパシタンスに応じて所望の共振周波数となるように調整できるから、多数のインダクタを用意する必要がなく、コストダウンを図ることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例１の説明図である。
【図２】本発明の実施例１の要部説明図である。
【図３】本発明の実施例１の並列共振回路を構成する為のインダクタの説明図である。
【図４】従来例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明のスイッチング電源装置は、図１を参照して説明すると、スイッチング電源部１の出力電流を直列共振回路２と並列共振回路３とを介して一次巻線に供給するトランス４と、このトランス４の二次巻線の誘起電圧を整流平滑化して負荷８に供給する整流平滑回路５と、この整流平滑回路５から負荷８に供給する電流を検出する電流検出部６と、この電流検出部６の検出信号に応じてスイッチング電源部１を制御する制御部７とを含むスイッチング電源装置であって、並列共振回路３を構成するキャパシタＣ１に並列に接続したインダクタＬ２を、コアのギャップを調整してインダクタンスを可変可能とし、所望の共振特性が得られる構成とする。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明の実施例の説明図であり、１はトランジスタ等のスイッチング素子を含むスイッチング電源部、２は直列共振回路、３は並列共振回路、４はトランス、５は整流平滑回路、６は電流検出部、７は制御部、８は海底ケーブルの中継装置等の負荷を示し、Ｃ１はキャパシタ、Ｌ１は、キャパシタＣ１と直列共振回路２を構成するインダクタ、Ｌ２は、キャパシタＣ１と並列共振回路３を構成するインダクタである。直列共振回路２及び並列共振回路３を構成するキャパシタＣ１は、電力用であるから、そのキャパシタンスを可変とする構成とすることは不可能であり、そこで、並列共振回路３を構成するインダクタＬ２のインダクタンスを調整可能の構成とする。即ち、インダクタＬ２を構成する磁気回路の空隙調整によってインダクタンスを変化できる構成を適用する。なお、負荷８に設定電流を供給する制御の基本的な動作は、図４に示す従来例とほぼ同じくなるもので、その場合のスイッチング制御の主要部を図２に示す。
【００１４】
図２に示すスイッチング電源部１は、トランジスタＱ１，Ｑ２とトランスＴ１と直流電源Ｅ１とを含み、直流電源Ｅ１は、図示を省略した商用交流電源からの交流電圧を整流平滑化した直流電源とする場合が一般的である。又トランジスタＱ１，Ｑ２は、ハーフブリッジ接続構成の場合を示すが、フルブリッジ接続構成を適用することも可能である。これらのトランジスタＱ１，Ｑ２は、図示を省略した制御部によって交互にオン、オフの制御が行われ、それによって、トランスＴ１の一次巻線に流れる電流が反転し、二次巻線に誘起した電圧が直列共振回路２及び並列共振回路３を介してトランスＴ２の一次巻線に流れる。そして、このトランスＴ２の二次巻線の誘起電圧は、ダイオードＤ１〜Ｄ４からなる全波整流回路により整流され、キャパシタＣ２により平滑化されて、図示を省略した負荷に供給される。なお、キャパシタＣ２と、図示を省略した平滑化の為のインダクタとにより平滑化回路を構成することができる。又負荷に供給する電流を、図示を省略した負荷電流検出手段により検出し、検出信号を、図示を省略した制御部に入力し、その制御部によって、所定値となるように、トランジスタＱ１，Ｑ２のスイッチング制御を行う。
【００１５】
図３は、前述の図１及び図２に於けるキャパシタＣ１と並列共振回路３を構成する為のインダクタＬ２の説明図であり、１１はコイル、１２はリード線、１３はＥ字コア、１４はＩ字コア、１５，１６はギャップ調整部、１７〜１９は支持金具、２０は取付金具、ＧはＥ字コア１３とＩ字コア１４との間のギャップを示す。Ｅ字コア１３及びＩ字コア１４は、フェライトにより構成する場合が一般的であり、又コイル１１は、負荷に供給する電流値に対応した太さとし、Ｅ字コア１３の中心コア（図示せず）に絶縁して固定する。又Ｅ字コア１３に対向してＩ字コア１４を、支持金具１７により支持し、この支持金具１７の両端と、Ｅ字コア１３の両端の支持金具１８，１９との間をギャップ調整部１５，１６により支持する。このインダクタＬ２を取付金具２０によって電源装置に固定する。
【００１６】
Ｅ字コア１３とＩ字コア１４との間のギャップＧを調整するギャップ調整部１５，１６は、ボルトとナットとの構成により、上下から締めることによりギャップＧを小さくして、インダクタＬ２のインダクタンスを大きくし、緩めることによりギャップＧを大きくして、インダクタＬ２のインダクタンスを小さくし、調整後は、固定用ナットにより、所望のインダクタンスが得られるギャップＧを維持するように固定する。このギャップ調整部１５，１６の構成は、各種の機構部に於ける位置調整構成等の構成部品を適用することも可能である。従って、複数のインダクタのインダクタンスを測定して、並列共振回路を形成するインダクタを選択する作業は必要でなくなり、並列共振回路３を構成するキャパシタＣ１のキャパシタンスに対応して所望のインダクタンスが得られるように、ギャップＧを調整する作業だけで済み、作業時間の短縮と必要以上の個数のインダクタを用意する必要がないから、コストダウンを図ることができる。
【符号の説明】
【００１７】
１  スイッチング電源部
２  直列共振回路
３  並列共振回路
４  トランス
５  整流平滑回路
６  電流検出部
７  制御部
８  負荷
Ｌ１，Ｌ２  インダクタ
Ｃ１  キャパシタ
【図１】
2012010463.tif 000003
【図２】
2012010463.tif 000004
【図３】
2012010463.tif 000005
【図４】
2012010463.tif 000006