JP2000134924A - 電源回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】一次側と絶縁された二次側の電圧を間接的に検
出することで、出力電圧を一定に保つように構成された
電源回路の改善に関する。 【解決手段】この電源回路１は、主スイッチであるスイ
ッチトランジスタ１３に直列接続された電流検出抵抗７
０を有しており、スイッチトランジスタ１３が導通した
ときに電流検出抵抗７０の両端に現れる電圧を検出し、
該電圧に基づいて検出電圧を高くし、二次巻線４３の端
子ｆ、ｇ間に生じる電圧を高くするように制御している
ので、負荷電流が大きいときに生じる配線ドロップを補
償するように、二次巻線４３の端子ｆ、ｇ間に生じる電
圧を高くすることにより、出力電圧を一定電圧に保つよ
うにすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電源回路に関し、特
に、一次側と絶縁された二次側の電圧を間接的に検出す
ることで、出力電圧を一定に保つように構成された電源
回路の改善に関する。

【０００２】

【従来の技術】電源は電子装置にとって欠かせない回路
であり、電源装置として電子装置とは独立して設置され
る他、電子装置中に組み込まれたり、プリント基板上の
一部分に他の回路と共存した状態で設けられる等、供給
すべき電力量に応じて多種多様な設置方式を選択できる
ようになっている。

【０００３】図３の符号１０１に示したものは、３６〜
７２Ｖ程度の直流電圧を降圧させ、２．５Ｖの直流電圧
を生成する電源回路であって、一次側電流供給回路１０
２と、二次側整流回路１０３と、トランス１０４と、Ｐ
ＷＭ制御回路１０５と、電圧制御部１０６とを有してい
る。

【０００４】トランス１０４は、一次巻線１４１と、二
次巻線１４３とゲート駆動巻線１４４とを有している。
一次側電流供給回路１０２は、平滑回路１１１と、スナ
バ回路１１２と、ｎチャネルＭＯＳトランジスタからな
るスイッチトランジスタ１１３とを有している。

【０００５】スイッチトランジスタ１１３のドレインは
一次巻線１４１の一方の端子Ｂに接続され、ソースは平
滑回路１１１を介して一方の入力端子１６２に接続され
ており、一次巻線１４１の他方の端子Ａは、スナバ回路
１１２と平滑回路１１１を介して他方の入力端子１６１
に接続されている。そして、入力端子１６１、１６２間
に直流電圧が印加され、スイッチトランジスタ１１３が
オンすると、一次巻線１４１に電流を供給できるように
されている。

【０００６】スイッチトランジスタ１１３のゲートに
は、ＰＷＭ制御回路１０５が接続されており、ゲートに
矩形波信号を出力することで、スイッチトランジスタ１
１３のオン／オフの切替えを制御でき、スイッチトラン
ジスタ１１３がオンしている時間(以下でオン時間と称
する)とオフしている時間(以下でオフ時間と称する)と
の比を調整することにより、スイッチトランジスタ１１
３に流れる電流量を調整できるようにされている。

【０００７】トランス１０４の一次巻線１４１と、二次
巻線１４３とは絶縁されているが磁気結合されており、
一次巻線１４１に電流が流れて起電力が一次巻線１４１
に発生すると、二次巻線１４３に誘導起電力を誘起でき
るようにされている。

【０００８】このとき、一次巻線１４１に起電力が発生
して、一次巻線１４１の一方の端子Ａに正極性の電圧
が、他方の端子Ｂに負極性の電圧が発生すると、二次巻
線１４３の接地電位側にある一方の端子Ｇには正極性の
電圧が、他方の端子Ｆには負極性の電圧が、それぞれ発
生する。

【０００９】二次側整流回路１０３は、ｎチャネルＭＯ
Ｓトランジスタからなる整流トランジスタ１２１と、ス
ナバ回路１２２と、平滑回路１２３とを有している。整
流トランジスタ１２１のソースは二次巻線１４３の一方
の端子Ｆに接続され、ドレインは平滑回路１２３を介し
て出力端子１６３に接続されており、二次巻線１４３の
他方の端子Ｇは平滑回路１２３を介して出力端子１６４
に接続されている。そして、二次巻線１４３の端子Ｆ、
Ｇ間に電圧が発生して整流トランジスタ１２１がオンす
ると、出力端子１６３、１６４を介して、図示しない負
荷に電流を供給できるようにされている。

【００１０】上記の電源回路１０１で、一定の直流電圧
を負荷に出力する動作について以下で説明する。予め、
入力端子１６１、１６２間には３６〜７２Ｖ程度の直流
電圧が印加され、平滑回路１２３内のコンデンサ１２４
は、電源投入時に流れる微小電流によって充電されてお
り、コンデンサ１２４の両極間には電位差が生じている
ものとする。

【００１１】スイッチトランジスタ１１３がオフした状
態から、スイッチトランジスタ１１３がオンすると、一
次巻線１４１に電流が流れ、一次巻線１４１には起電力
が発生し、二次巻線１４３に誘導起電力が発生する。

【００１２】このとき、一次巻線１４１の端子Ａ、Ｂに
は、それぞれ正極性、負極性の電圧が発生するので、二
次巻線１４３の端子Ｇには正極性の電圧が、二次巻線１
４３の端子Ｆには負極性の電圧が、それぞれ生じ、端子
Ｆに接続された整流トランジスタ１２１のソースには、
端子Ｇよりも低い電圧が印加される。

【００１３】一方、整流トランジスタ１２１のドレイン
は、平滑回路１２３内のコンデンサ１２４を介して端子
Ｇに接続されており、端子Ｇとの間に電位差が生じてい
るので、整流トランジスタ１２１のドレインの電位は端
子Ｇの電位よりも高くなる。

【００１４】すると、整流トランジスタ１２１のドレイ
ンの電位がソースの電位よりも高くなるので整流トラン
ジスタ１２１には順バイアスが印加された状態になる
が、整流トランジスタ１２１のゲート電位を規定する端
子Ｅの電位は、整流トランジスタ１２１のソース電位を
規定する端子Ｆの電位よりも低くなるので、整流トラン
ジスタ１２１はオフしている。

【００１５】従って、二次巻線１４３から整流トランジ
スタ１２１を介して出力端子１６３へと電流は流れず、
平滑回路１２３内のコンデンサ１２４から放電がなさ
れ、放電電圧が出力端子１６３、１６４から負荷へと出
力される。

【００１６】その後オン状態にあったスイッチトランジ
スタ１１３がオフ状態に切り替わると、一次巻線１４１
には、スイッチトランジスタ１１３がオンしていたとき
に発生していた起電力と逆極性の起電力が発生し、二次
巻線１４３、ゲート駆動巻線１４４のそれぞれには、ス
イッチトランジスタ１１３がオンしていたときと逆極性
の起電力が誘起される。

【００１７】すると、スイッチトランジスタ１１３がオ
ン状態にあったときと逆のバイアスが整流トランジスタ
１２１に印加され、整流トランジスタ１２１内部の寄生
ダイオードが順バイアスされる。他方、整流トランジス
タ１２１のゲートの電位を規定する端子Ｅの電位は、整
流トランジスタ１２１のソースの電位を規定するゲート
駆動巻線１４４の端子Ｆの電位よりも高くなる。従って
このとき、ゲートには正電圧が印加され、整流トランジ
スタ１２１は逆向きにオンできるようになり、整流トラ
ンジスタ１２１はいわゆる第三象限動作をし、寄生ダイ
オードには電流が流れず、ダイオードを整流素子として
用いた場合よりも小さい電圧降下で、電流を流すことが
できる。

【００１８】整流トランジスタ１２１が逆向きにオンす
ると、二次巻線１４３から、整流トランジスタ１２１を
介して平滑回路１２３に電流が流れ込み、平滑回路１２
３内のコンデンサに充電しながら、出力端子１６３、１
６４から負荷へと電流を供給する。

【００１９】このように、スイッチトランジスタ１１３
のオン状態とオフ状態とを繰り返し切り替え、平滑回路
１２３への充放電を繰り返すことにより、出力端子１６
３、１６４から負荷へと電圧を印加することができる。

【００２０】上記した電源回路１０１においては、二次
側の出力電圧を、二次側と絶縁された一次側で間接的に
検出し、出力電圧が一定電圧になるようにスイッチトラ
ンジスタ１１３のオン状態とオフ状態との切替え制御を
するが、そのため一次側電流供給回路１０２は、電圧検
出巻線１４２と電圧検出部１１４とを有しており、ＰＷ
Ｍ制御回路１０５に接続された電圧制御部１０６を有し
ている。

【００２１】電圧検出巻線１４２は、一次巻線１４１及
び二次巻線１４３と磁気結合されるように配置され、二
次巻線１４３に誘導起電力が生じるとともに、電圧検出
巻線１４２にも誘導起電力が生じるようにされ、二次巻
線１４３と磁気結合された電圧検出巻線１４２の端子
Ｃ、Ｄ間に、二次巻線１４３に誘起された電圧に応じた
大きさの電圧が発生するようにされている。

【００２２】このとき、二次巻線１４３に起電力が発生
して、一方の端子Ｇに正極性の電圧が、他方の端子Ｆに
負極性の電圧がそれぞれ発生すると、電圧検出巻線１４
２の接地電位側にある一方の端子Ｄには正極性の電圧
が、他方の端子Ｃには負極性の電圧が、それぞれ発生す
るようにされている。

【００２３】電圧検出部１１４は、抵抗１１５、１１７
とコンデンサ１１６、１１８と、ダイオード１１９とを
有しており、抵抗１１５、１１７と、コンデンサ１１
６、１１８とがそれぞれローパスフィルタを構成してお
り、抵抗１１５とコンデンサ１１６とからなる前段のロ
ーパスフィルタが電圧検出巻線１４２の端子Ｃ、Ｄと接
続されている。

【００２４】前段のローパスフィルタの出力にはダイオ
ード１１９のアノードが接続され、カソードには、抵抗
１１７、コンデンサ１１８とからなる後段のローパスフ
ィルタの入力が接続されている。後段のローパスフィル
タの出力は電圧制御部１０６へと接続されており、電圧
検出巻線１４２の端子Ｃ、Ｄ間の電圧を前段のローパス
フィルタで高帯域成分を除去し、ダイオード１１９で整
流し、後段のローパスフィルタで更に高帯域成分を除去
することにより、電圧検出巻線１４２の端子Ｃ、Ｄ間の
電圧を整流、平滑化して、電圧制御部１０６に出力でき
るようにされている。

【００２５】電圧制御部１０６は、誤差アンプ１５０
と、抵抗器１５１〜１５４とを有している。抵抗器１５
１、１５２は、図示しない回路から供給される所定の一
定電圧Ｖrefと、接地電位との間に順次直列接続されて
おり、抵抗器１５１、１５２の接続点は誤差アンプ１５
０の反転入力端子(−)に接続されている。他方、抵抗器
１５３、１５４は電圧検出部１１４の出力と接地電位と
の間に直列接続されており、抵抗器１５３、１５４の接
続点は誤差アンプ１５０の非反転入力端子(＋)に接続さ
れている。

【００２６】そして、電圧検出部１１４から入力された
直流電圧を、抵抗器１５３、１５４の抵抗比で分圧した
電圧(以下で検出電圧と称する)が、誤差アンプ１５０の
非反転入力端子(＋)に入力されるようにされている。他
方、誤差アンプ１５０の反転入力端子(−)には、直列接
続された抵抗器１５１、１５２の抵抗比で、一定電圧Ｖ
refを分圧した電圧(以下で所定電圧と称する)が入力さ
れている。

【００２７】誤差アンプ１５０は、検出電圧と所定電圧
とに基づいてＰＷＭ制御回路１０５の制御をし、検出電
圧が所定電圧よりも低ければ、スイッチトランジスタ１
１３のオン時間を長くし、検出電圧が所定電圧よりも高
ければ、スイッチトランジスタ１１３のオン時間を短く
するようにＰＷＭ制御回路１０５を制御している。

【００２８】オン時間をオフ時間に比して長くすると、
一次巻線１４１に流れる電流量が増え、一次巻線１４１
に蓄積されるエネルギーが増大して、二次巻線１４３及
び電圧検出巻線１４２に伝達される。すると電圧検出巻
線１４２の端子Ｃ、Ｄ間の伝圧が上昇し、検出電圧が上
昇する。逆に、オン時間をオフ時間に比して短くする
と、検出電圧は低下する。そして、検出電圧は、基準電
圧に一致するように動作している。

【００２９】検出電圧が基準電圧に一致して一定値とな
ると、電圧検出巻線１４２の端子Ｃ、Ｄ間の電圧が一定
になる。また、電圧検出巻線１４２の端子Ｃ、Ｄ間の電
圧と、二次巻線１４３の端子Ｆ、Ｇ間の電圧との比は、
二次巻線１４３と電圧検出巻線１４２との巻数比によっ
て一定に定まっているので、検出電圧が基準電圧に一致
した状態では、二次巻線１４３の端子Ｆ、Ｇ間の電圧が
一定値になる。理想的な場合には、二次巻線４３の端子
Ｆ、Ｇ間の電圧と、出力電圧は等しくなるので、出力電
圧も一定値になる。

【００３０】従って、予め所定電圧を適当に設定してお
くことで、入力端子１６１、１６２間に入力された直流
電圧から、所望の直流電圧である出力電圧を得ることが
できる。ここでは、２．５Ｖの直流電圧を得ることがで
きる。

【００３１】以上説明したように、電源回路１０１は、
電圧検出巻線１４２の端子Ｃ、Ｄ間の電圧を電圧検出部
１１４で直流電圧化し、端子Ｃ、Ｄ間の電圧が所定の一
定電圧になるようにすることで、出力電圧を一定電圧に
保つように動作している。

【００３２】しかしながら、電圧検出部１１４は、電圧
検出巻線１４２の端子Ｃ、Ｄ間の電圧を直接検出して、
間接的に二次巻線１４３の両端子Ｆ、Ｇ間の電圧を検出
することにより、二次巻線１４３とほぼ同じ大きさの出
力電圧を間接的に検出している。従って、電圧検出部１
１４は、二次側で出力端子１６３、１６４から出力され
る出力電圧を直接検出しているわけではない。

【００３３】このため、所定電圧と検出電圧とが一致
し、二次巻線１４３の端子Ｆ、Ｇ間の電圧が一定電圧に
正しく保たれた状態であっても、負荷に流れる電流が大
きいときには、二次巻線１４３の端子Ｆ、Ｇと出力端子
１６３、１６４との間の配線抵抗などが原因となる電圧
降下によって、出力端子１６３、１６４から負荷に出力
される出力電圧が、所定の電圧値よりも低くなってしま
っていた。この電圧降下は、負荷に流れる電流が小さい
ときには微小で無視できる程度であるが、負荷に流れる
電流が大きくなればなるほど大きくなってしまい、出力
電圧が所望の電圧値よりも大きく低下してしまうという
問題が生じていた。

【００３４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の不都合を解決するために創作されたものであり、その
目的は、特に、一次側と絶縁された二次側の電圧を間接
的に検出することで、出力電圧を一定に保つように構成
された電源回路において、一定の出力電圧を確実に得る
ことができる電源回路を提供することにある。

【００３５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、トランスと、一次側電流供
給回路と、二次側整流回路と、制御回路とを有し、前記
トランスは、互いに磁気結合された一次巻線と、電圧検
出巻線と、二次巻線とを有しており、前記一次側電流供
給回路は主スイッチと、整流平滑回路とを有し、前記主
スイッチは前記一次巻線に直列接続され、導通したとき
に前記一次巻線に電流を供給することができるようにさ
れ、前記主スイッチの導通／遮断によって、前記一次巻
線に蓄積されたエネルギーが前記二次巻線及び前記電圧
検出巻線に、一定比で分割されて伝達され、前記二次巻
線の端子間及び前記電圧検出巻線の端子間に、それぞれ
電圧を誘起することができるようにされ、前記整流平滑
回路は、前記電圧検出巻線の端子間に誘起された電圧を
整流平滑して、前記二次巻線の端子間に誘起された電圧
に応じた大きさの検出電圧を生成して、前記制御回路に
出力し、前記制御回路は、前記検出電圧を所定電圧に保
つように前記主スイッチの導通状態を制御することで、
前記二次巻線の端子間に誘起される電圧を一定電圧に保
つようにされ、前記二次側整流回路は、前記二次巻線の
端子間に誘起された電圧を整流して平滑することで、直
流電圧を得ることができるように構成された電源回路に
おいて、前記制御回路は、前記一次巻線に流れる電流を
検出し、その電流値が大きくなると、前記二次巻線の端
子間に誘起される電圧を高くするように構成されてい
る。

【００３６】請求項２記載の発明は、請求項１記載の電
源回路であって、前記主スイッチと前記一次巻線とに直
列接続された電流検出抵抗を有し、前記主スイッチが導
通したときに、前記電流検出抵抗の両端に現れる電圧
が、前記制御回路に入力され、入力された前記電圧に基
づいて前記検出電圧を制御するように構成されている。

【００３７】請求項３記載の発明は、請求項２記載の電
源回路であって、前記制御回路は、誤差アンプと、スイ
ッチング制御回路とを有し、前記誤差アンプは、分圧さ
れた検出電圧と、所定電圧が入力されると、前記分圧さ
れた検出電圧と、前記所定電圧とを比較して誤差信号を
出力し、前記スイッチング制御回路は、前記誤差信号に
基づいて、前記所定電圧に、前記分圧された検出電圧が
一致するように前記主スイッチの導通／遮断を制御する
ように構成されており、前記所定電圧は、一定の基準電
圧に、前記電流検出抵抗の両端に現れる電圧に応じた電
圧が重畳されて生成されている。

【００３８】請求項４記載の発明は、請求項２記載の電
源回路であって、前記制御回路は、誤差アンプと、スイ
ッチング制御回路とを有し、前記誤差アンプは、一定の
基準電圧と比較対照電圧とが入力されると、前記基準電
圧と前記比較対照電圧とを比較して誤差信号を出力し、
前記スイッチング制御回路は、前記誤差信号に基づい
て、前記基準電圧に、前記比較対照電圧が一致するよう
に前記主スイッチの導通／遮断を制御するように構成さ
れており、前記比較対照電圧は、前記検出電圧を分圧し
た電圧から、前記電流検出抵抗の両端に現れる電圧に応
じた電圧を減じて生成されている。

【００３９】従来の電源回路では、一次巻線に流れる電
流が大きくなり、二次巻線に流れる電流が大きくなる
と、二次巻線と負荷との間の配線抵抗などによって生じ
る電圧降下が大きくなってしまい、二次巻線の端子間に
生じる電圧が所定の電圧値に保たれていても、負荷に出
力される直流電圧が、所定の電圧よりも低くなってしま
っていたが、本発明では、制御回路が、一次巻線に流れ
る電流が大きくなると、検出電圧を所定電圧に比して高
くして、二次巻線の端子間に生じる電圧を高くするよう
に制御することで、出力電圧を高くすることができる。

【００４０】このため、配線抵抗などによる電圧降下を
補償するように、二次巻線の端子間に生じる電圧を高く
することで、出力電圧を所定の電圧より低下しないよう
にし、一定の電圧値に保つようにすることができる。

【００４１】なお、本発明において、電流検出抵抗を更
に有し、電流検出抵抗の両端に現れる電圧を検出し、該
電圧に基づいて検出電圧を高くするように構成されてい
る。電流検出抵抗は主スイッチと一次巻線とに直列接続
されて、電流検出抵抗には、一次巻線に流れる電流が流
れる。このため、電流検出抵抗の両端に現れる電圧を検
出することで、一次巻線に流れる電流を検出することが
でき、一次巻線に流れる電流が大きくなると、検出電圧
を所定電圧に比して高くなるようにすることができる。

【００４２】また、本発明において、制御回路が、誤差
アンプと、スイッチング制御回路とを有しており、電圧
検出巻線の両端に生じる検出電圧と、所定電圧とを比較
し、検出電圧が所定電圧に一致するように制御回路が動
作することで、出力電圧が一定電圧に保たれるように動
作する場合に、所定電圧は、基準電圧に、電流検出抵抗
の両端に現れる電圧に応じた電圧が重畳されるようにし
ている。

【００４３】主スイッチの導通時間を遮断時間に比して
長くすると、一次巻線に流れる電流量が増え、一次巻線
に蓄積されるエネルギーが増大して、二次巻線及び電圧
検出巻線に伝達される。すると電圧検出巻線に流れる電
流量が増え、電圧検出巻線の端子間の電圧が上昇し、こ
の電圧を分圧して得られる検出電圧が上昇する。逆にオ
ン時間をオフ時間に比して短くすると、検出電圧は低下
する。こうして検出電圧は、所定電圧に一致するように
動作している。

【００４４】検出電圧が所定電圧に一致すると、電圧検
出巻線の端子間の電圧が一定になる。また、電圧検出巻
線の端子間の電圧と、二次巻線の端子間の電圧との比
は、二次巻線と電圧検出巻線との巻数比によって一定に
定まっているので、検出電圧が所定電圧に一致した状態
では、二次巻線の端子間の電圧が一定になり、出力電圧
も一定になる。

【００４５】所定電圧と検出電圧とが一致し、出力電圧
が一定である定常状態から、負荷に流れる電流が大きく
なった状態になった場合には、一次巻線に流れる電流が
増大して、電流検出抵抗の両端に現れる電圧が大きくな
る。このときには所定電圧が上昇して、検出電圧よりも
高くなるので、検出電圧が所定電圧に一致するように動
作し、検出電圧は上昇した所定電圧と一致するように上
昇する。

【００４６】このように、負荷に流れる電流が大きくな
った場合には、検出電圧を上昇させる方向に電源回路が
動作するので、二次巻線の端子間の電圧を高くすること
ができ、出力電圧を上昇させることができる。

【００４７】このため、二次巻線と負荷との間の配線抵
抗などによって生じる電圧降下を補償するように出力電
圧を上昇させることで、負荷に流れる電流の大小によら
ず、出力電圧を一定電圧値に保つようにすることができ
る。

【００４８】さらに、本発明において、誤差アンプは、
検出電圧から、電流検出抵抗の両端に現れる電圧に応じ
た電圧が減じられた比較対照電圧が、基準電圧に一致す
るようにしている。

【００４９】定常状態から、負荷に流れる電流が大きく
なった状態になったときには、一次巻線に流れる電流が
増大して、電流検出抵抗の両端に現れる電圧が大きくな
り、比較対照電圧は減少するので、定常状態で所定電圧
と一致していた基準電圧が、比較対照電圧よりも高くな
る。このとき、誤差アンプは、基準電圧に、比較対照電
圧が一致するように動作するので、出力電圧を一定電圧
に保つようにすることができる。

【００５０】

【発明の実施の形態】以下で図面を参照し、本発明の実
施形態について説明する。図１の符号１は、本発明の実
施形態に係る電源回路である。この電源回路１は、３６
〜７２Ｖ程度の直流電圧を降圧させ、２．５Ｖの直流電
圧を生成させる電源回路であって、一次側電流供給回路
２と、二次側整流回路３と、トランス４と、ＰＷＭ制御
回路５と、電圧制御部６とを有している。

【００５１】トランス４は、一次側には一次巻線４１
を、二次側には二次巻線４３とゲート駆動巻線４４と
を、それぞれ有している。一次側電流供給回路２は、平
滑回路１１と、スナバ回路１２と、ｎチャネルＭＯＳト
ランジスタからなるスイッチトランジスタ１３と、電流
検出抵抗７０とを有している。

【００５２】スイッチトランジスタ１３のドレインは一
次巻線４１の一方の端子ｂに接続されている。他方、ス
イッチトランジスタ１３のソースは電流検出抵抗７０の
一端に接続され、電流検出抵抗７０の他端は平滑回路１
１に接続されており、スイッチトランジスタ１３のソー
スは電流検出抵抗７０及び平滑回路１１を介して一方の
入力端子６２に接続されている。そして、一次巻線４１
の他方の端子ａはスナバ回路１２と平滑回路１１を介し
て他方の入力端子６１に接続されており、入力端子６
１、６２間に直流電圧が印加され、スイッチトランジス
タ１３がオンしたときに、一次巻線４１に電流を供給で
きるようにされている。

【００５３】トランス４の一次巻線４１と二次巻線４３
とは絶縁されているが、磁気結合されており、一次巻線
４１に電流が流れて起電力が一次巻線４１に発生する
と、二次巻線４３に誘導起電力を誘起できるように構成
されている。

【００５４】このとき、一次巻線４１に起電力が発生し
て、一次巻線４１の一方の端子ａに正極性の電圧が、他
方の端子ｂに負極性の電圧が発生すると、二次巻線４３
の接地電位側にある一方の端子ｇには正極性の電圧が、
他方の端子ｆには負極性の電圧が、それぞれ発生するよ
うにされている。

【００５５】スイッチトランジスタ１３のゲートには、
ＰＷＭ制御回路５が接続されており、ゲートに矩形波信
号を出力することで、スイッチトランジスタ１３のオン
／オフの切替えを制御でき、スイッチトランジスタ１３
のオン時間とオフ時間との比を調整することにより、ス
イッチトランジスタ１３に流れる電流量を調整できるよ
うにされている。

【００５６】二次側整流回路３は、ｎチャネルＭＯＳト
ランジスタからなる整流トランジスタ２１と、スナバ回
路２２と、平滑回路２３とを有している。整流トランジ
スタ２１のソースは二次巻線４３の一方の端子ｆに、ド
レインは平滑回路２３を介して出力端子６３に、それぞ
れ接続されており、二次巻線４３の他方の端子ｇは平滑
回路２３を介して出力端子６４に接続されている。そし
て、二次巻線４３の端子ｆ、ｇ間に電圧が発生し、整流
トランジスタ２１がオンすると、出力端子６３、６４を
介して、図示しない負荷に電流を供給できるようにされ
ている。

【００５７】上記の電源回路１で、負荷に一定電圧を印
加する動作について以下で説明する。ここでは、負荷に
流れる電流が微小な電流である場合について最初に説明
する。予め、入力端子６１、６２間には３６〜７２Ｖ程
度の直流電圧が印加されており、平滑回路２３内のコン
デンサ２４は、電源投入時に流れる微小電流によって充
電されており、コンデンサ２４の両極間には電位差が生
じているものとする。

【００５８】スイッチトランジスタ１３がオフした状態
から、スイッチトランジスタ１３がオンすると、一次巻
線４１に電流が流れ、一次巻線４１には起電力が発生
し、二次巻線４３に誘導起電力が発生する。

【００５９】このとき、一次巻線４１の端子ａ、ｂに
は、正極性、負極性の電圧がそれぞれ発生するので、二
次巻線４３の一方の端子ｇには正極性の電圧が、他方の
端子ｆには負極性の電圧が、それぞれ発生し、端子ｆに
接続された整流トランジスタ２１のソースには、端子ｇ
よりも低い電圧が印加される。

【００６０】一方、整流トランジスタ２１のドレイン
は、平滑回路２３内のコンデンサ２４を介して端子ｇに
接続されており、コンデンサ２４の両端間の電位差によ
り、整流トランジスタ２１のドレインの電位は端子ｇの
電位よりも高くなる。

【００６１】このため、整流トランジスタ２１のドレイ
ンの電位はソースの電位よりも高くなるので整流トラン
ジスタ２１には順バイアスが印加された状態になるが、
整流トランジスタ２１のゲート電位を規定する端子ｅの
電位は、整流トランジスタ２１のソース電位を規定する
端子ｆの電位よりも低いので、整流トランジスタ２１は
オフしている。

【００６２】従って、二次巻線４３から整流トランジス
タ２１を介して出力端子６３に電流は流れず、平滑回路
２３から放電がなされ、放電電圧が出力端子６３、６４
から負荷へと出力される。

【００６３】その後オン状態にあったスイッチトランジ
スタ１３がオフ状態に切り替わると、一次巻線４１に
は、スイッチトランジスタ１３がオンしていたときに発
生していた起電力と逆極性の起電力が発生し、二次巻線
４３、ゲート駆動巻線４４には、スイッチトランジスタ
１３がオンしていたときと逆極性の起電力が誘起され
る。

【００６４】すると、スイッチトランジスタ１３がオン
状態にあったときと逆のバイアスが整流トランジスタ２
１に印加され、整流トランジスタ２１内部の寄生ダイオ
ードが順バイアスされる。

【００６５】他方、整流トランジスタ２１のゲートの電
位を規定する端子ｅの電位は、整流トランジスタ２１の
ソースの電位を規定するゲート駆動巻線４４の端子ｆの
電位よりも高くなるので、ゲートには正電圧が印加さ
れ、整流トランジスタ２１は逆向きにオンできるように
なり、整流トランジスタ２１はいわゆる第三象限動作を
し、寄生ダイオードには電流が流れず、ダイオードを整
流素子として用いた場合よりも小さい電圧降下で、電流
を流すことができる。

【００６６】整流トランジスタ２１が逆向きにオンする
と、二次巻線４３から整流トランジスタ２１を介して平
滑回路２３に電流が流れ込み、平滑回路２３内のコンデ
ンサ２４に充電しつつ、出力端子６３、６４から負荷へ
と電流を供給する。

【００６７】このように、スイッチトランジスタ１３の
オン状態とオフ状態とを繰り返し切り替え、平滑回路２
３への充放電を繰り返すことにより、出力端子６３、６
４から負荷へと電圧を印加することができる。

【００６８】上記した電源回路１においては、二次側で
の出力電圧を、二次側と絶縁された一次側で間接的に検
出し、出力電圧が一定電圧になるようにスイッチトラン
ジスタ１３のオン状態とオフ状態との切替え制御をする
が、そのために、一次側電流供給回路２は、電圧検出巻
線４２と電圧検出部１４とを有しており、ＰＷＭ制御回
路５に接続された電圧制御部６を有している。

【００６９】電圧検出巻線４２は、一次巻線４１及び二
次巻線４３と磁気結合されるように配置されており、二
次巻線４３に誘導起電力が生じるとともに、電圧検出巻
線４２にも、誘導起電力が誘起されるようにされ、電圧
検出巻線４２の端子ｃ、ｄ間には、二次巻線４３に誘起
された電圧に応じた大きさの電圧が発生されるようにさ
れている。

【００７０】このとき、二次巻線４３に起電力が発生し
て、一方の端子ｇに正極性の電圧が、他方の端子ｆに負
極性の電圧が発生すると、電圧検出巻線４２の接地電位
側にある一方の端子ｄには正極性の電圧が、他方の端子
ｃには負極性の電圧が、それぞれ発生するようにされて
いる。

【００７１】電圧検出部１４は、抵抗１５、１７とコン
デンサ１６、１８と、ダイオード１９とを有しており、
抵抗１５、１７と、コンデンサ１６、１８とがそれぞれ
ローパスフィルタを構成している。そして抵抗１５とコ
ンデンサ１６とからなる前段のローパスフィルタが電圧
検出巻線４２の端子ｃ、ｄと接続されている。

【００７２】前段のローパスフィルタの出力にはダイオ
ード１９のアノードが接続され、カソードには、抵抗１
７、コンデンサ１８とからなる後段のローパスフィルタ
の入力が接続されている。

【００７３】後段のローパスフィルタの出力は電圧制御
部６へと接続されており、電圧検出巻線４２の端子Ｃ、
Ｄ間の電圧を前段のローパスフィルタで高帯域成分を除
去し、ダイオード１９で整流し、後段のローパスフィル
タで更に高帯域成分を除去することにより、電圧検出巻
線４２の端子Ｃ、Ｄ間の電圧を整流、平滑化して、直流
電圧を電圧制御部６に出力できるようにされている。

【００７４】電圧制御部６は、誤差アンプ５０と、抵抗
器５１〜５５とを有している。抵抗器５１、５２、５５
は、図示しない回路から供給されている一定電圧Ｖref
と接地電位との間に順次直列接続されており、抵抗器５
１、５２の接続点は誤差アンプ５０の反転入力端子(−)
に接続されている。他方、抵抗器５３、５４はスイッチ
トランジスタ１３のソースと接地電位との間に直列接続
されており、抵抗器５３、５４の接続点は誤差アンプ５
０の非反転入力端子(＋)に接続されている。

【００７５】そして、電圧検出部１４から入力された直
流電圧を、抵抗器５３、５４の抵抗比で分圧した電圧
(以下で検出電圧と称する)が、誤差アンプ５０の非反転
入力端子(＋)に入力されるようにされている。他方、誤
差アンプ５０の反転入力端子(−)には、直列接続された
抵抗器５２、５５の抵抗値の合計値と、抵抗器５１の抵
抗値との比で、一定電圧Ｖrefを分圧した電圧(以下で所
定電圧と称する)が入力されている。

【００７６】誤差アンプ５０は、不図示の回路から供給
される補助電源電圧Ｖｃによって動作し、検出電圧と所
定電圧とを比較して、誤差信号を生成してＰＷＭ制御回
路５に出力する。

【００７７】ＰＷＭ制御回路５は、誤差信号に基づいて
スイッチトランジスタ１３のオン／オフの制御をし、検
出電圧が所定電圧よりも低ければ、スイッチトランジス
タ１３のオン時間を長くし、検出電圧が所定電圧よりも
高ければ、スイッチトランジスタ１３のオン時間を短く
している。

【００７８】オン時間をオフ時間に比して長くすると、
一次巻線４１に流れる電流量が増え、一次巻線４１に蓄
積されるエネルギーが増大する。二次巻線４３及び電圧
検出巻線４２に伝達される。すると電圧検出巻線４２に
流れる電流量が増え、電圧検出巻線４２の端子ｃ、ｄ間
の電圧が上昇し、この電圧を分圧して得られる検出電圧
が上昇する。逆にオン時間をオフ時間に比して短くする
と、検出電圧は低下する。こうして検出電圧は、基準電
圧に一致するように動作している。

【００７９】検出電圧が基準電圧に一致すると、電圧検
出巻線４２の端子ｃ、ｄ間の電圧が一定になる。また、
電圧検出巻線４２の端子ｃ、ｄ間の電圧と、二次巻線４
３の端子ｆ、ｇ間の電圧との比は、二次巻線４３と電圧
検出巻線４２との巻数比によって一定に定まっているの
で、検出電圧が基準電圧に一致した状態では、二次巻線
４３の端子ｆ、ｇ間の電圧が一定になり、出力電圧も一
定になる。

【００８０】従って、予め基準電圧を適当に設定してお
けば、入力端子６１、６２間に入力された直流電圧か
ら、一定の出力電圧を得ることができる。ここでは、
２．５Ｖの出力電圧を得ることができる。

【００８１】実際には出力端子６３、６４と二次巻線４
３の端子ｆ、ｇとの間には配線抵抗が生じるので、出力
端子６３、６４と二次巻線４３の端子ｆ、ｇとの間の配
線に電流が流れると、配線抵抗によって電圧降下が生
じ、出力端子６３、６４間の出力電圧と、二次巻線４３
の端子ｆ、ｇとの間の電圧とは一致しない。しかし、負
荷に流れる電流が小さいときには、負荷に接続された出
力端子６３、６４と二次巻線４３の端子ｆ、ｇとの間の
電圧降下が微小であって無視できる程度であるため、二
次巻線４３の端子ｆ、ｇ間の電圧は、出力電圧とほぼ等
しくなる。

【００８２】これに対し、負荷に流れる電流が大きい場
合には、負荷に接続された出力端子６３、６４と二次巻
線４３の端子ｆ、ｇとの間の電圧降下が大きくなる。電
圧検出部１４は、二次側で出力端子６３、６４から出力
される出力電圧を、直接検出しているわけではないの
で、従来回路では、負荷に流れる電流が大きい場合に
は、二次巻線４３の端子ｆ、ｇと出力端子６３、６４と
の間の電圧降下によって、出力端子６３、６４から負荷
に出力される出力電圧が低下してしまう。

【００８３】しかしながら、本実施形態の電源回路１
は、電流検出抵抗７０を有している。電流検出抵抗７０
は、その一端が接地された入力端子６２に接続され、他
端が、抵抗７１、コンデンサ７２からなるフィルタを介
して抵抗器５２と抵抗器５５との接続点に接続されてお
り、スイッチトランジスタ１３に電流が流れると、電流
検出抵抗７０の両端に電圧を生じさせ、生じた電圧を抵
抗７１、コンデンサ７２からなるフィルタで平滑化し
て、抵抗器５２と抵抗器５５との接続点に供給すること
により、電流検出抵抗７０の両端に生じる電圧に応じた
電圧分だけ、誤差アンプ５０の反転入力端子(−)の電圧
(所定電圧)を上昇させることができるようにされてい
る。

【００８４】所定電圧と検出電圧とが一致して出力電圧
が一定の状態から、負荷に流れる電流が大きくなると、
スイッチトランジスタ１３に流れる電流も増大する。ス
イッチトランジスタ１３に流れる電流が増大すると、電
流検出抵抗７０の両端子間の電圧が上昇し、電流検出抵
抗７０の両端子間の電圧の上昇分に応じて所定電圧が上
昇する。

【００８５】このときには、誤差アンプ５０が、スイッ
チトランジスタ１３のオン時間を長くするようにＰＷＭ
制御回路５を制御し、一次巻線４１に流れる電流量を増
加させ、二次巻線４３の端子ｆ、ｇ間の電圧が高くな
り、電圧検出巻線４２の端子ｃ、ｄ間の電圧も上昇す
る。そして、検出電圧が所定電圧に一致すると安定す
る。

【００８６】このように、負荷に流れる電流が大きくな
った場合には、検出電圧を上昇させる方向に電源回路１
が動作するので、二次巻線４３の端子ｆ、ｇ間の電圧は
高くなる。二次巻線４３の端子ｆ、ｇ間の電圧を高くす
ることで、二次巻線４３と負荷との間の配線抵抗などに
よって生じる電圧降下分が補償されるので、出力電圧を
所望の電圧値(２．５Ｖ)に保つことができる。

【００８７】なお、本実施形態では、電流検出抵抗７０
の両端に現れる電圧に応じて所定電圧が上昇するような
構成にしているが、本発明はこれに限らず、例えば図２
に示すように、検出電圧から電流検出抵抗７０の両端に
現れる電圧を減じるような構成にしてもよい。なお図２
の回路では、各素子は同じものを用いており、素子間の
接続関係のみが図１の回路と異なるので、符号について
は図１と同じものを用いている。

【００８８】図２の電源回路１において、電圧制御部６
では、直列接続された抵抗器５１、５２を有しており、
抵抗器５１の一端は一定電圧Ｖrefに、抵抗器５２の一
端は誤差アンプ５０のグランド側端子５７に接続され、
誤差アンプ５０の動作基準電位と同電位にされている。
そして、抵抗器５１と抵抗器５２との接続点は誤差アン
プ５０の反転入力端子(−)に接続されている。

【００８９】また、直列接続された抵抗器５３、５４を
有しており、抵抗器５３の高電位側は電圧検出部１４の
出力に接続され、抵抗器５４の一端は、抵抗７１を介し
て電源回路１の入力端子６２に接続されている。そし
て、抵抗器５３、５４の接続点は、誤差アンプ５０の非
反転入力端子(＋)に接続されている。

【００９０】誤差アンプ５０の電源側端子５６は図示し
ない回路から供給される一定の電圧Ｖｃに接続されてお
り、誤差アンプ５０のグランド側端子５７は入力端子６
２と接続されている。

【００９１】さらに、電流検出抵抗７０の両端のうち、
スイッチトランジスタ１３のソースに接続された側の一
端(以下で、電流検出抵抗７０の高電位側端子と称す
る。)は、接地電位と抵抗５２の一端との接続点に接続
されるとともに、コンデンサ７２を介して抵抗５４の一
端に接続されており、電流検出抵抗７０の高電位側端子
は、誤差アンプ５０の動作基準電位と同電位になってい
る。

【００９２】他方、入力端子６２に接続された電流検出
抵抗７０の他端(以下で、電流検出抵抗７０の低電位側
端子と称する。)は、抵抗器５４の一端に接続され、同
電位になるようにされている。

【００９３】また、抵抗７１とコンデンサ７２とは、フ
ィルタ回路を構成しており、入力端子６２の電位変化
を、抵抗７１とコンデンサ７２からなるフィルタ回路で
平滑化して、抵抗器５４の一端に伝達できるようにされ
ている。

【００９４】そして、電圧検出部１４から入力された直
流電圧を、抵抗器５３、５４の抵抗比で分圧して生成さ
れる検出電圧が、誤差アンプ５０の非反転入力端子(＋)
に入力されるようにされている。他方、誤差アンプ５０
の反転入力端子(−)には、直列接続された抵抗器５１、
５２の抵抗比で、一定電圧Ｖrefを分圧した所定電圧が
入力されている。

【００９５】誤差アンプ５０は、検出電圧と所定電圧と
を比較して、ＰＷＭ制御回路５の制御をし、検出電圧が
所定電圧よりも低ければ、スイッチトランジスタ１３の
オン時間を長くし、検出電圧が所定電圧よりも高けれ
ば、スイッチトランジスタ１３のオフ時間を短くするよ
うにＰＷＭ制御回路５を制御している。

【００９６】図２の電源回路１において、電流検出抵抗
７０に電流が流れると、電流検出抵抗７０の両端に電圧
が生じるが、電流検出抵抗７０の高電位側端子の電位
は、誤差アンプ５０の動作基準電位と同電位なので、電
流検出抵抗７０の低電位側端子の電位は、電流検出抵抗
７０の両端に生じた電圧分だけ低下する。

【００９７】電流検出抵抗７０の低電位側端子の電位が
低下すると、入力端子６２の電位もその分低下する。入
力端子６２の電位低下は、抵抗７１とコンデンサ７２と
からなるフィルタ回路で平滑化されて、抵抗器５４の一
端に伝達されるので、抵抗器５４の一端の電位が、電流
検出抵抗７０の両端に生じた電圧に応じて低下する。

【００９８】すると、誤差アンプ５０の非反転入力端子
(＋)には、抵抗器５３、５４の抵抗比で分圧されて生成
される検出電圧から、電流検出抵抗７０の両端に生じる
電圧分に応じた電圧が減じられて(以下でこの電圧を比
較対照電圧と称する。)、入力されることになる。

【００９９】基準電圧と、比較対照電圧とが一致した定
常状態から、負荷に流れる電流が大きくなったときに
は、一次巻線４１に流れる電流が増大して、電流検出抵
抗７０の両端に現れる電圧が大きくなるが、電流検出抵
抗７０の両端に現れる電圧に応じた電圧を検出電圧から
減じて比較対照電圧を生成すると、定常状態で基準電圧
と一致していた比較対照電圧が、基準電圧よりも低くな
る。

【０１００】図２の回路の誤差アンプ５０は、反転入力
端子(−)に入力される基準電圧に、非反転入力端子(＋)
に入力される比較対照電圧を一致させるため、スイッチ
トランジスタ１３のオン時間を長くするようにＰＷＭ制
御回路５を制御する。このため、一次巻線４１に流れる
電流が増え、一次巻線４１に蓄積されたエネルギーが増
えるので、二次巻線４３の端子ｆ、ｇ間の電圧と、電圧
検出巻線４２の端子ｃ、ｄ間の電圧が上昇し、比較対照
電圧が基準電圧に一致すると安定する。

【０１０１】このように、図２の電源回路１において
も、負荷電流が大きくなると、比較対照電圧が、基準電
圧よりも低くなるため、基準電圧と一致するように比較
対照電圧が上昇する。従って二次巻線４３の端子ｆ、ｇ
間の電圧が高くなり、二次巻線４３と負荷との間の配線
抵抗などによって生じる電圧降下分が補償されるので、
出力電圧を所望の電圧値に保つことができる。また、本
実施形態では、二次側整流回路３の整流用素子として、
整流トランジスタ２１を用いているが、本発明はこれに
限らず、ダイオードを用いてもよい。

【０１０２】

【発明の効果】二次巻線の端子間に生ずる電圧を電圧検
出巻線で検出することで負荷に流れる電流を間接的に検
出し、負荷に流れる電流が大きくなったときに、負荷と
二次巻線の端子間との間の電圧降下分を補償するように
出力電圧を上昇させることにより、所望の出力電圧を正
しく出力することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電源回路の一例を示す回路図

【図２】本発明の電源回路の別の一例を示す回路図

【図３】従来の電源回路の一例を示す回路図

【符号の説明】

１……電源回路 ２……一次側電流供給回路 ３……
二次側整流回路 ４……トランス ５……ＰＷＭ制御
回路(スイッチング制御回路) ６……電圧制御部(制
御回路) １３……スイッチトランジスタ(主スイッチ)
１４……電圧検出部 ４１……一次巻線 ４２…
…電圧検出巻線 ４３……二次巻線 ４４……ゲー
ト駆動巻線 ５０……誤差アンプ ７０……電流検出抵
抗

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 僖一 埼玉県飯能市南町10番13号 新電元工業株 式会社飯能工場内 Ｆターム(参考） 5H730 AS01 BB23 DD04 DD41 EE08 EE19 EE59 EE72 FD01 FD41 FG05

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トランスと、一次側電流供給回路と、二次
   側整流回路と、制御回路とを有し、 前記トランスは、互いに磁気結合された一次巻線と、電
   圧検出巻線と、二次巻線とを有しており、 前記一次側電流供給回路は主スイッチと、整流平滑回路
   とを有し、前記主スイッチは前記一次巻線に直列接続さ
   れ、導通したときに前記一次巻線に電流を供給すること
   ができるようにされ、 前記主スイッチの導通／遮断によって、前記一次巻線に
   蓄積されたエネルギーが前記二次巻線及び前記電圧検出
   巻線に、一定比で分割されて伝達され、前記二次巻線の
   端子間及び前記電圧検出巻線の端子間に、それぞれ電圧
   を誘起することができるようにされ、 前記整流平滑回路は、前記電圧検出巻線の端子間に誘起
   された電圧を整流平滑して、前記二次巻線の端子間に誘
   起された電圧に応じた大きさの検出電圧を生成して、前
   記制御回路に出力し、 前記制御回路は、前記検出電圧を所定電圧に保つように
   前記主スイッチの導通状態を制御することで、前記二次
   巻線の端子間に誘起される電圧を一定電圧に保つように
   され、 前記二次側整流回路は、前記二次巻線の端子間に誘起さ
   れた電圧を整流して平滑することで、直流電圧を得るこ
   とができるように構成された電源回路において、 前記制御回路は、前記一次巻線に流れる電流を検出し、
   その電流値が大きくなると、前記二次巻線の端子間に誘
   起される電圧を高くするように構成されたことを特徴と
   する電源回路。
2. 【請求項２】請求項１記載の電源回路であって、前記主
   スイッチと前記一次巻線とに直列接続された電流検出抵
   抗を有し、 前記主スイッチが導通したときに、前記電流検出抵抗の
   両端に現れる電圧が、前記制御回路に入力され、入力さ
   れた前記電圧に基づいて前記検出電圧を制御するように
   構成されたことを特徴とする電源回路。
3. 【請求項３】前記制御回路は、誤差アンプと、スイッチ
   ング制御回路とを有し、 前記誤差アンプは、分圧された検出電圧と、所定電圧が
   入力されると、前記分圧された検出電圧と、前記所定電
   圧とを比較して誤差信号を出力し、 前記スイッチング制御回路は、前記誤差信号に基づい
   て、前記所定電圧に、前記分圧された検出電圧が一致す
   るように前記主スイッチの導通／遮断を制御するように
   構成されており、 前記所定電圧は、一定の基準電圧に、前記電流検出抵抗
   の両端に現れる電圧に応じた電圧が重畳されて生成され
   ていることを特徴とする請求項２記載の電源回路。
4. 【請求項４】前記制御回路は、誤差アンプと、スイッチ
   ング制御回路とを有し、 前記誤差アンプは、一定の基準電圧と比較対照電圧とが
   入力されると、前記基準電圧と前記比較対照電圧とを比
   較して誤差信号を出力し、 前記スイッチング制御回路は、前記誤差信号に基づい
   て、前記基準電圧に、前記比較対照電圧が一致するよう
   に前記主スイッチの導通／遮断を制御するように構成さ
   れており、 前記比較対照電圧は、前記検出電圧を分圧した電圧か
   ら、前記電流検出抵抗の両端に現れる電圧に応じた電圧
   を減じて生成されていることを特徴とする請求項２記載
   の電源回路。