電源装置
【課題】それぞれの二次出力の負荷がある範囲内にある場合は、フィードバック制御により、二次側出力は所定の精度内に制御される。しかしながら、それぞれの二次側出力が不均衡な状態になると、メインの制御をかけていない出力が所定精度に対して急激に外れる、例えば、第１の出力の負荷が大きく、他方の第２の出力が小さくなると、第２出力が上記精度に対して急激に大きくなる場合がある。本発明は、簡単な回路で複数の出力電圧を安定化することを目的とする。
【解決手段】平滑電圧から第１の出力電圧および少なくとも第２の出力電圧を生成するトランス４、および、トランス４の一次側に第１の出力電圧を負帰還するフィードバック手段を備えた電源装置において、第２の出力電圧とグランド間にツェナーダイオード７を備えた。
【解決手段】平滑電圧から第１の出力電圧および少なくとも第２の出力電圧を生成するトランス４、および、トランス４の一次側に第１の出力電圧を負帰還するフィードバック手段を備えた電源装置において、第２の出力電圧とグランド間にツェナーダイオード７を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電源装置を図３に示す。図３において、商用電源などから整流、平滑した直流電圧１００から複数の二次電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を出力する構成とする場合がある。ここで、平滑電圧を電源トランス１０１および電源制御回路１０２を介して、二次電圧に変換する低電圧発生回路、即ち低圧電源装置において、複数の二次電圧が出力される。
【０００３】
複数の二次電圧を出力する場合、１次側から電源トランス１０１を介して、１つの二次電圧を生成し、その二次電圧からＤＣ−ＤＣコンバータやシリーズドロッパを介して複数の二次電圧を生成する構成とする。あるいは、電源トランスの１次巻線に対して２次側に複数の巻線を施し、複数の二次電圧を出力する構成とする。もしくは、それらを混合した構成とする。
【０００４】
電源トランス１０１の一次巻線に対して二次側に複数の巻線を施し、複数の二次電圧を出力する場合、二次側のそれぞれの出力電圧の比率は、二次側の各々の巻線数比率にほぼ従う。１つの電源トランス１０１から複数の二次電圧を出力する場合、相互の巻線が干渉し合うため、例えば、一方の二次側出力の負荷を大きくすると他方の二次側出力が大きくなったり、一方の二次側出力の負荷を小さくすると他方の二次側出力が小さくなったりする。このような場合、複数の出力のうち、最も精度を必要とする第１の二次側出力にフィードバック制御回路１０３を用い、主に制御をかけて１次側の電源制御回路に戻し出力を制御する。他の第２の二次側出力にはメインのフィードバック制御より小比率なフィードバック制御回路１０４を用い、フィードバックをかけて一次側電源制御回路に戻し、または、第２の二次側出力にはフィードバック制御をかけずに、第１の出力とのクロス特性により第２の二次側出力が制御され出力される（例えば、特許文献１乃至５参照）。
【特許文献１】特開２００４−２０８３７９号公報
【特許文献２】特開２００４−１１７８１１号公報
【特許文献３】特開２０００−１０２２４８号公報
【特許文献４】特開平１１−２１５６９０号公報
【特許文献５】特開平１０−０５２０３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
それぞれの二次出力の負荷がある範囲内にある場合は、フィードバック制御により、二次側出力は所定の精度内に制御される。しかしながら、それぞれの二次側出力が不均衡な状態になると、メインの制御をかけていない出力が所定精度に対して急激に外れる、例えば、第１の出力の負荷が大きく、他方の第２の出力が小さくなると、第２出力が上記精度に対して急激に大きくなる場合がある。
【０００６】
このような場合、第２出力に抵抗等の擬似負荷を接続し、第２出力の負荷を小さくしても所定の負荷をひけるようにすることで精度を維持する方法がある。しかし、この方法の場合、第２出力に接続した擬似負荷が常に電力を消費するため、効率に影響を及ぼす可能性がある。また、前記従来技術では、複雑な回路構成を構築する必要があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記のような問題点を解決し、擬似負荷の消費電力を大きくすることなく、精度が良く構成の簡易な電源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明の電源装置は、平滑電圧から第１の出力電圧および少なくとも第２の出力電圧を生成するトランス、および、前記トランスの一次側に前記第１の出力電圧を負帰還するフィードバック手段を備えた電源装置において、前記第２の出力電圧とグランド間にツェナーダイオードを備えたものである。また、前記第２の出力電圧の負荷電流特性と前記ツェナーダイオードのツェナー電圧（以下Ｖｚ）−ツェナー電流（以下Ｉｚ）特性を利用して前記出力電圧２を制限するものである。これによって、簡単な回路構成で安定した電圧を取り出せるようにしたものである。
【発明の効果】
【０００９】
ツェナーダイオードの特性を利用することで複雑な回路を構成することなく、安定した電圧を取り出せるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（実施の形態１）
交流電源１と、交流電源１を全波整流する構成に接続されたダイオ−ドブリッジ２と、ダイオードブリッジ２の全波整流出力を平滑する一次平滑コンデンサ３と、一次巻線と複数の二次巻線で構成されるトランス４と、前記一次電圧をトランス４を介してスイッチングすることで複数の二次出力を生成するスイッチングＩＣ５と、それぞれの二次出力を整流するダイオード８、９、１０とそれぞれの二次電圧を平滑するコンデンサ１１、１２、１３と、二次出力電圧をスイッチングＩＣ５にフィードバックすることで、二次出力電圧をコントロールするフィードバック回路６と、二次電圧のうち一つの出力を分圧してフィードバック回路６に入力する分圧抵抗１４、１５と、フィードバック回路６に接続されない出力とグランド間に接続されたツェナーダイオード７と、それぞれの二次電圧に接続される負荷１６、１７で構成される電源装置において、交流電源１はダイオードブリッジ２に入力され、全波整流される。
【００１１】
その入力電圧は平滑コンデンサ３で直流化される。直流化された入力電圧はトランス４とスイッチングＩＣ５によって二次出力を生成する。このとき、複数の二次出力を持つトランスを用いた電源装置であれば、その他の方式であってもかまわない。
【００１２】
二次出力は、それぞれの整流ダイオード８、９、１０によって整流され、それぞれの平滑コンデンサ１１、１２、１３によって平滑され、電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃとなる。このとき、二次出力Ｖａの電圧は、分圧抵抗１４、１５によって分圧され、フィードバック回路６を介し、スイッチングＩＣ５に負帰還されることで二次出力を安定化させる。このとき、分圧抵抗とフィードバック回路は二次出力に対し負帰還がかかるものであれば方式は問わない。
【００１３】
電源トランスの出力は、一次巻線に対して二次側に複数の巻線を施し、複数の二次電圧を出力する場合、それぞれの比率は、二次側の各々の巻線数比率にほぼ従う。また、それぞれの出力は互いに干渉するため、一方の負荷が変動すると、もう一方の出力電圧も変動する。このとき、最も精度の必要な出力をフィードバック制御に使用することで、もう一方の出力はそのクロス特性によって出力される。このとき、一方の二次出力Ｖａはフィードバック制御を行い、Ｖｂをトランスのクロス特性にゆだねた場合に、Ｖｂが無負荷のときに過大な電圧とならないように、図２に示すように、二次電圧Ｖｂは負荷に応じて出力負荷特性２０のように推移する。このとき、ツェナーダイオード７のＩｚ−Ｖｚ特性が２１とした場合、Ｖｂはツェナーダイオード７へ電流が流れることにより低下し、出力負荷特性２０と交わる電圧、すなわち１６．３Ｖで安定することとなる。このときツェナーダイオード７に流れる電流は、８ｍＡ程度となる。負荷１６が増加した場合、例えば５ｍＡ
流れたとすると出力負荷特性はＩｚに対し２３のように変化し、ツェナーダイオード６に流れる電流は５ｍＡとなる。このように、外部負荷の大きさに応じてＩｚも低下するため、負荷抵抗を接続するよりも無駄な電力を抑えることができ、Ｉｚの制限抵抗を必要としないものである。
【００１４】
また、ツェナーダイオード７のＩｚ−Ｖｚ特性が２２となった場合、同様にＶｂはツェナーダイオード６へ電流が流れることにより低下し、出力負荷特性２０と交わる電圧、すなわち１６Ｖで安定する。このとき、ツェナーダイオード６に流れる電流は１５ｍＡと変動する。ツェナーダイオード７は公差のほかに温度特性によりＶｚが変動するが、５Ｖ程度のＶｚを持つものを選択し任意の数直列に接続すればツェナー降伏、あるいはアバランシェ降伏の温度特性による変動を小さく押さえることができ、素子１個当たりの電力損し積も軽減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
本発明の電源装置は、小電力の電源系を用いる用途に幅広く適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１における回路図
【図２】本発明のツェナーダイオードのＶｚ−Ｉｚ特性と出力電圧負荷特性例を示す図
【図３】従来の電源装置における回路図
【符号の説明】
【００１７】
１ 交流電源
２ ダイオードブリッジ
３ 一次平滑コンデンサ
４ トランス
５ スイッチングＩＣ
６ フィードバック回路
７ ツェナーダイオード
８ ダイオード
９ ダイオード
１０ ダイオード
１１ コンデンサ
１２ コンデンサ
１３ コンデンサ
１４ 分圧抵抗１
１５ 分圧抵抗２
１６ 負荷１
１７ 負荷２
２０ 出力電圧負荷特性１
２１ Ｖｚ−Ｉｚ特性１
２２ Ｖｚ−Ｉｚ特性２
２３ 出力電圧負荷特性２
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電源装置を図３に示す。図３において、商用電源などから整流、平滑した直流電圧１００から複数の二次電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を出力する構成とする場合がある。ここで、平滑電圧を電源トランス１０１および電源制御回路１０２を介して、二次電圧に変換する低電圧発生回路、即ち低圧電源装置において、複数の二次電圧が出力される。
【０００３】
複数の二次電圧を出力する場合、１次側から電源トランス１０１を介して、１つの二次電圧を生成し、その二次電圧からＤＣ−ＤＣコンバータやシリーズドロッパを介して複数の二次電圧を生成する構成とする。あるいは、電源トランスの１次巻線に対して２次側に複数の巻線を施し、複数の二次電圧を出力する構成とする。もしくは、それらを混合した構成とする。
【０００４】
電源トランス１０１の一次巻線に対して二次側に複数の巻線を施し、複数の二次電圧を出力する場合、二次側のそれぞれの出力電圧の比率は、二次側の各々の巻線数比率にほぼ従う。１つの電源トランス１０１から複数の二次電圧を出力する場合、相互の巻線が干渉し合うため、例えば、一方の二次側出力の負荷を大きくすると他方の二次側出力が大きくなったり、一方の二次側出力の負荷を小さくすると他方の二次側出力が小さくなったりする。このような場合、複数の出力のうち、最も精度を必要とする第１の二次側出力にフィードバック制御回路１０３を用い、主に制御をかけて１次側の電源制御回路に戻し出力を制御する。他の第２の二次側出力にはメインのフィードバック制御より小比率なフィードバック制御回路１０４を用い、フィードバックをかけて一次側電源制御回路に戻し、または、第２の二次側出力にはフィードバック制御をかけずに、第１の出力とのクロス特性により第２の二次側出力が制御され出力される（例えば、特許文献１乃至５参照）。
【特許文献１】特開２００４−２０８３７９号公報
【特許文献２】特開２００４−１１７８１１号公報
【特許文献３】特開２０００−１０２２４８号公報
【特許文献４】特開平１１−２１５６９０号公報
【特許文献５】特開平１０−０５２０３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
それぞれの二次出力の負荷がある範囲内にある場合は、フィードバック制御により、二次側出力は所定の精度内に制御される。しかしながら、それぞれの二次側出力が不均衡な状態になると、メインの制御をかけていない出力が所定精度に対して急激に外れる、例えば、第１の出力の負荷が大きく、他方の第２の出力が小さくなると、第２出力が上記精度に対して急激に大きくなる場合がある。
【０００６】
このような場合、第２出力に抵抗等の擬似負荷を接続し、第２出力の負荷を小さくしても所定の負荷をひけるようにすることで精度を維持する方法がある。しかし、この方法の場合、第２出力に接続した擬似負荷が常に電力を消費するため、効率に影響を及ぼす可能性がある。また、前記従来技術では、複雑な回路構成を構築する必要があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記のような問題点を解決し、擬似負荷の消費電力を大きくすることなく、精度が良く構成の簡易な電源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明の電源装置は、平滑電圧から第１の出力電圧および少なくとも第２の出力電圧を生成するトランス、および、前記トランスの一次側に前記第１の出力電圧を負帰還するフィードバック手段を備えた電源装置において、前記第２の出力電圧とグランド間にツェナーダイオードを備えたものである。また、前記第２の出力電圧の負荷電流特性と前記ツェナーダイオードのツェナー電圧（以下Ｖｚ）−ツェナー電流（以下Ｉｚ）特性を利用して前記出力電圧２を制限するものである。これによって、簡単な回路構成で安定した電圧を取り出せるようにしたものである。
【発明の効果】
【０００９】
ツェナーダイオードの特性を利用することで複雑な回路を構成することなく、安定した電圧を取り出せるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（実施の形態１）
交流電源１と、交流電源１を全波整流する構成に接続されたダイオ−ドブリッジ２と、ダイオードブリッジ２の全波整流出力を平滑する一次平滑コンデンサ３と、一次巻線と複数の二次巻線で構成されるトランス４と、前記一次電圧をトランス４を介してスイッチングすることで複数の二次出力を生成するスイッチングＩＣ５と、それぞれの二次出力を整流するダイオード８、９、１０とそれぞれの二次電圧を平滑するコンデンサ１１、１２、１３と、二次出力電圧をスイッチングＩＣ５にフィードバックすることで、二次出力電圧をコントロールするフィードバック回路６と、二次電圧のうち一つの出力を分圧してフィードバック回路６に入力する分圧抵抗１４、１５と、フィードバック回路６に接続されない出力とグランド間に接続されたツェナーダイオード７と、それぞれの二次電圧に接続される負荷１６、１７で構成される電源装置において、交流電源１はダイオードブリッジ２に入力され、全波整流される。
【００１１】
その入力電圧は平滑コンデンサ３で直流化される。直流化された入力電圧はトランス４とスイッチングＩＣ５によって二次出力を生成する。このとき、複数の二次出力を持つトランスを用いた電源装置であれば、その他の方式であってもかまわない。
【００１２】
二次出力は、それぞれの整流ダイオード８、９、１０によって整流され、それぞれの平滑コンデンサ１１、１２、１３によって平滑され、電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃとなる。このとき、二次出力Ｖａの電圧は、分圧抵抗１４、１５によって分圧され、フィードバック回路６を介し、スイッチングＩＣ５に負帰還されることで二次出力を安定化させる。このとき、分圧抵抗とフィードバック回路は二次出力に対し負帰還がかかるものであれば方式は問わない。
【００１３】
電源トランスの出力は、一次巻線に対して二次側に複数の巻線を施し、複数の二次電圧を出力する場合、それぞれの比率は、二次側の各々の巻線数比率にほぼ従う。また、それぞれの出力は互いに干渉するため、一方の負荷が変動すると、もう一方の出力電圧も変動する。このとき、最も精度の必要な出力をフィードバック制御に使用することで、もう一方の出力はそのクロス特性によって出力される。このとき、一方の二次出力Ｖａはフィードバック制御を行い、Ｖｂをトランスのクロス特性にゆだねた場合に、Ｖｂが無負荷のときに過大な電圧とならないように、図２に示すように、二次電圧Ｖｂは負荷に応じて出力負荷特性２０のように推移する。このとき、ツェナーダイオード７のＩｚ−Ｖｚ特性が２１とした場合、Ｖｂはツェナーダイオード７へ電流が流れることにより低下し、出力負荷特性２０と交わる電圧、すなわち１６．３Ｖで安定することとなる。このときツェナーダイオード７に流れる電流は、８ｍＡ程度となる。負荷１６が増加した場合、例えば５ｍＡ
流れたとすると出力負荷特性はＩｚに対し２３のように変化し、ツェナーダイオード６に流れる電流は５ｍＡとなる。このように、外部負荷の大きさに応じてＩｚも低下するため、負荷抵抗を接続するよりも無駄な電力を抑えることができ、Ｉｚの制限抵抗を必要としないものである。
【００１４】
また、ツェナーダイオード７のＩｚ−Ｖｚ特性が２２となった場合、同様にＶｂはツェナーダイオード６へ電流が流れることにより低下し、出力負荷特性２０と交わる電圧、すなわち１６Ｖで安定する。このとき、ツェナーダイオード６に流れる電流は１５ｍＡと変動する。ツェナーダイオード７は公差のほかに温度特性によりＶｚが変動するが、５Ｖ程度のＶｚを持つものを選択し任意の数直列に接続すればツェナー降伏、あるいはアバランシェ降伏の温度特性による変動を小さく押さえることができ、素子１個当たりの電力損し積も軽減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
本発明の電源装置は、小電力の電源系を用いる用途に幅広く適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１における回路図
【図２】本発明のツェナーダイオードのＶｚ−Ｉｚ特性と出力電圧負荷特性例を示す図
【図３】従来の電源装置における回路図
【符号の説明】
【００１７】
１ 交流電源
２ ダイオードブリッジ
３ 一次平滑コンデンサ
４ トランス
５ スイッチングＩＣ
６ フィードバック回路
７ ツェナーダイオード
８ ダイオード
９ ダイオード
１０ ダイオード
１１ コンデンサ
１２ コンデンサ
１３ コンデンサ
１４ 分圧抵抗１
１５ 分圧抵抗２
１６ 負荷１
１７ 負荷２
２０ 出力電圧負荷特性１
２１ Ｖｚ−Ｉｚ特性１
２２ Ｖｚ−Ｉｚ特性２
２３ 出力電圧負荷特性２
【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源出力を平滑する手段、前記平滑電圧から第１の出力電圧および少なくとも第２の出力電圧を生成するトランス、および、前記トランスの一次側に前記第１の出力電圧を負帰還するフィードバック手段を備えた電源装置において、前記第２の出力電圧とグランド間にツェナーダイオードを備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
第２の出力電圧の負荷電流特性とツェナーダイオードのツェナー電圧（以下Ｖｚ）−ツェナー電流（以下Ｉｚ）特性を利用して出力電圧２を制限することを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
ツェナーダイオードのＶｚが所定の値のものを、任意の数量直列に接続することを特徴とする請求項２記載の電源装置。
【請求項１】
商用電源出力を平滑する手段、前記平滑電圧から第１の出力電圧および少なくとも第２の出力電圧を生成するトランス、および、前記トランスの一次側に前記第１の出力電圧を負帰還するフィードバック手段を備えた電源装置において、前記第２の出力電圧とグランド間にツェナーダイオードを備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
第２の出力電圧の負荷電流特性とツェナーダイオードのツェナー電圧（以下Ｖｚ）−ツェナー電流（以下Ｉｚ）特性を利用して出力電圧２を制限することを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
ツェナーダイオードのＶｚが所定の値のものを、任意の数量直列に接続することを特徴とする請求項２記載の電源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−２００４７７（Ｐ２０１０−２００４７７Ａ）
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４１９４９（Ｐ２００９−４１９４９）
【出願日】平成２１年２月２５日（２００９．２．２５）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２５日（２００９．２．２５）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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