JP2000324814A - Switching power supply - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の出力電圧を
得るためのスイッチング電源装置において、主スイッチ
ング素子を含む制御系のフィードバック制御動作によっ
て電圧の安定化が直接には行われない出力電圧を安定化
させるための技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switching power supply for obtaining a plurality of output voltages, the output voltage of which is not directly stabilized by a feedback control operation of a control system including a main switching element. It relates to technology for stabilizing.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、電子機器はその内部に数多くの機
能回路や装置を備え、これら機能回路や装置に供給すべ
き駆動電圧が２以上の種類（電圧値）となることは当然
のようになった。例えば、電圧値の異なる複数の電圧を
得るには、その電圧の必要数だけの電源回路を備えた電
源装置を使用することも考えられる。しかし、電源回路
の数が多くなるとコストは上昇し、形状も大きくなると
いった問題がある。このため、電子機器に内蔵する電源
装置には、一つの電源から電圧値の異なる複数の出力電
圧が得られるマルチ出力型のスイッチング電源装置が要
求されることが多い。このようなマルチ出力型のスイッ
チング電源装置の一例として、従来においては図３に示
すような構成のスイッチング電源装置が存在した。2. Description of the Related Art In recent years, electronic equipment has a large number of functional circuits and devices therein, and it is natural that drive voltages to be supplied to these functional circuits and devices are two or more types (voltage values). became. For example, in order to obtain a plurality of voltages having different voltage values, it is conceivable to use a power supply device having a required number of power supply circuits. However, there is a problem that as the number of power supply circuits increases, the cost increases and the shape also increases. For this reason, a power supply device incorporated in an electronic device is often required to be a multi-output type switching power supply device capable of obtaining a plurality of output voltages having different voltage values from one power supply. As an example of such a multi-output type switching power supply device, there has conventionally been a switching power supply device having a configuration as shown in FIG.
【０００３】図３に示す回路は、先ず、高電位側の入力
端子１とアースとの間にトランスＴ１の１次巻線Ｎ１と
主スイッチングトランジスタＱ１の主電流路を直列に接
続し、主スイッチングトランジスタＱ１のベースに制御
回路４を接続する。なお、アースは図３に示す回路の基
準電位点であり、低電位側の入力端子および低電位側の
各出力端子は図示を省略してあるがアースに接続されて
いるものとする。トランスＴ１の２次巻線Ｎ２の一端ａ
はダイオードＤ１を介して高電位側の第１の出力端子２
に接続し、その出力端子２とアースとの間にコンデンサ
Ｃ２を接続し、このダイオードＤ１と出力コンデンサＣ
２により電源装置の第１の出力回路５ｂを形成する。In the circuit shown in FIG. 3, first, the primary winding N1 of the transformer T1 and the main current path of the main switching transistor Q1 are connected in series between the input terminal 1 on the high potential side and the ground, and the main switching is performed. The control circuit 4 is connected to the base of the transistor Q1. The ground is a reference potential point of the circuit shown in FIG. 3, and the input terminal on the low potential side and each output terminal on the low potential side are not shown, but are connected to the ground. One end a of the secondary winding N2 of the transformer T1
Is the first output terminal 2 on the high potential side via the diode D1.
, A capacitor C2 is connected between the output terminal 2 and the ground, and the diode D1 and the output capacitor C2 are connected.
2 form a first output circuit 5b of the power supply device.
【０００４】また、２次巻線Ｎ２のタップＣＴはダイオ
ードＤ４を介して高電位側の第２の出力端子３に接続
し、その出力端子３とアースとの間にコンデンサＣ６を
接続し、このダイオードＤ４とコンデンサＣ６により電
源装置の第２の出力回路６ｂを形成する。なお２次巻線
Ｎ２の他端ｂはアースに接続する。そして、入力端子１
とアースとの間にはフィルタ用のコンデンサＣ１を接続
する。出力端子２とアースとの間には出力電圧検出用の
抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の直列回路を接続し、抵抗Ｒ１とＲ
２の接続点に現れた電圧を制御回路４に入力する、回路
構成としている。A tap CT of the secondary winding N2 is connected to a second output terminal 3 on the high potential side via a diode D4, and a capacitor C6 is connected between the output terminal 3 and the ground. The diode D4 and the capacitor C6 form a second output circuit 6b of the power supply device. The other end b of the secondary winding N2 is connected to the ground. And input terminal 1
A filter capacitor C1 is connected between the ground and the ground. A series circuit of an output voltage detecting resistor R1 and a resistor R2 is connected between the output terminal 2 and the ground.
The circuit configuration is such that the voltage appearing at the connection point 2 is input to the control circuit 4.
【０００５】このような構成とした図３の回路では、制
御回路４が出力する駆動信号に従ってスイッチングトラ
ンジスタＱ１がオン、オフ動作を繰り返す。すると、ス
イッチングトランジスタＱ１の動作に伴ってトランスＴ
１の２次巻線Ｎ２に交番電圧が発生する。ここで、２次
巻線Ｎ２の一端ａと他端ｂの間に現れた交番電圧は第１
の出力回路５ｂにおいて整流、平滑され、これにより、
第１の出力端子２の位置に第１の出力電圧ＶＯ１が出現
する。また、２次巻線Ｎ２のタップＣＴと他端ｂの間に
現れた交番電圧は第２の出力回路６ｂにおいて整流、平
滑され、これにより、第２の出力端子３の位置に第２の
出力電圧ＶＯ２が出現する。In the circuit of FIG. 3 having such a configuration, the switching transistor Q1 repeats the ON / OFF operation in accordance with the drive signal output from the control circuit 4. Then, with the operation of the switching transistor Q1, the transformer T
1, an alternating voltage is generated in the secondary winding N2. Here, the alternating voltage that appears between one end a and the other end b of the secondary winding N2 is the first voltage.
Rectified and smoothed in the output circuit 5b of
The first output voltage VO1 appears at the position of the first output terminal 2. Further, the alternating voltage appearing between the tap CT and the other end b of the secondary winding N2 is rectified and smoothed in the second output circuit 6b, whereby the second output terminal 3 is placed at the position of the second output terminal 3. The voltage VO2 appears.
【０００６】ところで、抵抗Ｒ１とＲ２の接続点に現れ
る電圧信号は第１の出力端子２に出現した第１の出力電
圧ＶＯ１の電圧値に応じた大きさとなる。何らかの理由
によって第１の出力電圧ＶＯ１が所定の値から変動した
場合、制御回路４は抵抗Ｒ１とＲ２の接続点に現れた電
圧信号に応じて駆動信号のパルス幅を変化させ、スイッ
チングトランジスタＱ１のオン、オフ期間の比率、すな
わちオンディーティを変化させる。スイッチングトラン
ジスタＱ１のオンデューティが変化すると１次巻線Ｎ１
を通過する電流の単位時間当たりの流量が変化し、トラ
ンスＴ１の１次側から２次側へ伝達されるエネルギー量
が変化する。すると第１の出力電圧ＶＯ １は、変化した
伝達エネルギー量に応じてその電圧値を元の所定の電圧
値に復元するような作用を受ける。The voltage signal appearing at the connection point between the resistors R1 and R2 has a magnitude corresponding to the voltage value of the first output voltage VO1 appearing at the first output terminal 2. If the first output voltage VO1 fluctuates from a predetermined value for some reason, the control circuit 4 changes the pulse width of the drive signal in accordance with the voltage signal appearing at the connection point between the resistors R1 and R2, and the switching transistor Q1 , The ratio of the on and off periods, that is, the on-duty is changed. When the on-duty of the switching transistor Q1 changes, the primary winding N1
, The flow rate of the current passing per unit time changes, and the amount of energy transmitted from the primary side to the secondary side of the transformer T1 changes. Then, the first output voltage V O 1 is subjected to an operation of restoring the voltage value to the original predetermined voltage value according to the changed transmitted energy amount.
【０００７】以上のような出力電圧の大きさに基づくス
イッチング動作の制御、いわゆるフィードバック制御に
よって、図３に示す回路の第１の出力電圧ＶＯ１は所定
の値に安定化される。なお、第２の出力電圧ＶＯ２につ
いては、第１の出力電圧ＶＯ１の電圧値がほぼ一定の値
で安定していれば、外部要因、すなわち各出力端子にそ
れぞれ接続された外部負荷の状態や入力電圧ＶＩＮが変
化しない限り、その電圧値はほぼ一定の値で安定するこ
とになる。By controlling the switching operation based on the magnitude of the output voltage as described above, that is, so-called feedback control, the first output voltage VO1 of the circuit shown in FIG. 3 is stabilized at a predetermined value. Note that the second output voltage V O2, if the voltage value of the first output voltage V O1 is stabilized at a substantially constant value, external factors, namely the external load connected to each output terminal state As long as the input voltage VIN does not change, the voltage value is stabilized at a substantially constant value.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】図３に示す回路で、出
力端子２または３に接続された外部負荷の状態、あるい
は入力電圧ＶＩＮなどが変化した時、第１の出力電圧Ｖ
Ｏ１については先のフィードバック制御動作によって安
定化されているため、電圧値の変動はほとんど起こらな
い。しかし第２の出力電圧ＶＯ２については、仮令、第
１の出力電圧ＶＯ １の電圧値が安定していても、様々な
外部要因の変化によって電圧値が変動してしまう。これ
は、電源回路を構成するトランスＴ１の各巻線間の磁気
的結合が完全（結合係数が１．０）ではないこと、各巻
線に存在する電気抵抗とそこを流れる電流によって電圧
降下を生じること等が原因と考えられている。In the circuit shown in FIG. 3, when the state of the external load connected to the output terminal 2 or 3 or the input voltage VIN changes, the first output voltage V
O1 is stabilized by the above-described feedback control operation, so that the voltage value hardly fluctuates. However, for the second output voltage V O2, if, even if the voltage value of the first output voltage V O 1 is stabilized, the voltage value varies due to changes in various external factors. This is because the magnetic coupling between the windings of the transformer T1 constituting the power supply circuit is not perfect (coupling coefficient is 1.0), and a voltage drop occurs due to the electric resistance existing in each winding and the current flowing therethrough. It is thought to be the cause.
【０００９】そのため、図３に示す回路構成としたスイ
ッチング電源装置は、入力電圧ＶＩ Ｎや外部負荷の状態
が大きく変化するような場合、第２の出力電圧ＶＯ２の
電圧値に高い安定度は望めない、換言すると、フィード
バック制御が作用する第１の出力電圧ＶＯ１の一つしか
安定度の高い電圧が得られないとの問題があった。そこ
で本発明は、外部要因の変化に対して安定度が高い出力
電圧が複数得られるスイッチング電源装置を得ることを
目的とする。[0009] Accordingly, switching power supply and the circuit configuration shown in FIG. 3, when the input voltage V I N and as the state of the external load varies greatly, high voltage value of the second output voltage V O2 stability can not be expected, in other words, the feedback control is a problem with one high only the stability voltage of the first output voltage V O1 is not obtained to act. Therefore, an object of the present invention is to provide a switching power supply device capable of obtaining a plurality of output voltages having high stability with respect to changes in external factors.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明によるスイッチン
グ電源装置は、主スイッチング素子のオン、オフ動作に
伴ってインダクタンス部品の所定の巻線端に現れた電圧
から少なくとも一つの出力電圧を得るスイッチング電源
装置において、主電流路の一端が直流電圧が得られる回
路位置に接続され、その制御端子にはインダクタンス部
品の所定の巻線位置に現れた電圧による同期駆動信号が
供給される補助スイッチング素子と、補助スイッチング
素子の主電流路の他端と電源出力端子との間に接続され
た平滑回路と、その主電流路がコンデンサを介して補助
スイッチング素子の制御端子に接続され、電源出力端子
に現れた出力電圧に応じて動作する制御トランジスタと
を具備することを特徴とする。A switching power supply according to the present invention obtains at least one output voltage from a voltage appearing at a predetermined winding end of an inductance component in accordance with an on / off operation of a main switching element. In the device, one end of a main current path is connected to a circuit position where a DC voltage is obtained, and an auxiliary switching element to which a control terminal is supplied with a synchronous drive signal by a voltage appearing at a predetermined winding position of the inductance component; The smoothing circuit connected between the other end of the main current path of the auxiliary switching element and the power output terminal, and the main current path is connected to the control terminal of the auxiliary switching element via a capacitor and appears at the power output terminal. And a control transistor that operates according to the output voltage.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】主スイッチング素子、インダクタ
ンス部品、ダイオードおよび出力コンデンサを相互に接
続して電源回路を構成する。さらに当該電源回路に制御
回路等を組み込み、出力コンデンサの端子間電圧を安定
化するためのにフィードバック制御系を形成しておく。
安定化された直流電圧が得られる出力コンデンサの一端
と所定の電源出力端子との間に補助スイッチング素子と
平滑回路を接続する。補助スイッチング素子の制御端子
はインピーダンス回路を介してインダクタンス部品の所
定の巻線位置に接続し、補助スイッチング素子に同期駆
動信号を供給する。補助スイッチング素子の制御端子と
基準電位点との間にコンデンサと制御トランジスタの主
電流路を直列に接続する。制御トランジスタの制御端子
は定電圧素子を介して電源出力端子に接続し、制御トラ
ンジスタを出力電圧に応じて動作させる。制御トランジ
スタの主電流路に対してダイオードを並列に接続し、コ
ンデンサの放電路を確保する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A power supply circuit is formed by mutually connecting a main switching element, an inductance component, a diode, and an output capacitor. Further, a control circuit and the like are incorporated in the power supply circuit, and a feedback control system is formed in order to stabilize the voltage between the terminals of the output capacitor.
An auxiliary switching element and a smoothing circuit are connected between one end of an output capacitor from which a stabilized DC voltage is obtained and a predetermined power output terminal. The control terminal of the auxiliary switching element is connected to a predetermined winding position of the inductance component via an impedance circuit, and supplies a synchronous drive signal to the auxiliary switching element. A main current path of the capacitor and the control transistor is connected in series between the control terminal of the auxiliary switching element and the reference potential point. The control terminal of the control transistor is connected to a power output terminal via a constant voltage element, and operates the control transistor according to the output voltage. A diode is connected in parallel with the main current path of the control transistor to secure a discharge path for the capacitor.
【００１２】[0012]
【実施例】外部要因の変化に対して安定度が高い出力電
圧が複数得られる、本発明の第１の実施例によるスイッ
チング電源装置の回路を図１に示した。図１に示す回路
は以下のような回路構成としている。入力端子１とアー
スとの間にチョークコイルＬ１と主スイッチングトラン
ジスタＱ１を直列に接続し、主スイッチングトランジス
タＱ１のベースに制御回路４を接続する。入力端子１と
アースとの間にはフィルタ用のコンデンサＣ１を接続す
る。チョークコイルＬ１の主スイッチングトランジスタ
Ｑ１側の一端をダイオードＤ１を介して出力コンデンサ
Ｃ２の一端に接続し、出力コンデンサＣ２の他端はアー
スに接続する。出力コンデンサＣ２の一端はさらに第１
の出力端子２に接続し、このダイオードＤ１と出力コン
デンサＣ２とにより第１の出力回路５ａを構成する。FIG. 1 shows a circuit of a switching power supply according to a first embodiment of the present invention, in which a plurality of output voltages having high stability with respect to changes in external factors can be obtained. The circuit shown in FIG. 1 has the following circuit configuration. The choke coil L1 and the main switching transistor Q1 are connected in series between the input terminal 1 and the ground, and the control circuit 4 is connected to the base of the main switching transistor Q1. A filter capacitor C1 is connected between the input terminal 1 and the ground. One end of the choke coil L1 on the main switching transistor Q1 side is connected to one end of an output capacitor C2 via a diode D1, and the other end of the output capacitor C2 is connected to ground. One end of the output capacitor C2 is further connected to the first
, And the diode D1 and the output capacitor C2 constitute a first output circuit 5a.
【００１３】出力コンデンサＣ２の一端にＰＮＰ型バイ
ポーラトランジスタによる補助スイッチングトランジス
タＱ２のエミッタを接続し、補助スイッチングトランジ
スタＱ２のコレクタをチョークコイルＬ２を介して第２
の出力端子３に接続する。チョークコイルＬ２の両端に
はそれぞれ他端がアースに接続された転流ダイオードＤ
２とコンデンサＣ３を接続し、平滑回路を構成する。補
助スイッチングトランジスタＱ２のベースを抵抗Ｒ３と
コンデンサＣ４の並列回路を介してチョークコイルＬ１
の主スイッチングトランジスタＱ１側の一端に接続し、
さらに補助スイッチングトランジスタＱ２のベースをコ
ンデンサＣ５を介してＮＰＮ型バイポーラトランジスタ
による制御トランジスタＱ３のコレクタに接続する。An emitter of an auxiliary switching transistor Q2 formed of a PNP type bipolar transistor is connected to one end of the output capacitor C2, and the collector of the auxiliary switching transistor Q2 is connected to a second terminal via a choke coil L2.
Output terminal 3. At both ends of the choke coil L2, a commutating diode D having the other end connected to the ground.
2 and the capacitor C3 to form a smoothing circuit. The base of the auxiliary switching transistor Q2 is connected to a choke coil L1 via a parallel circuit of a resistor R3 and a capacitor C4.
To one end of the main switching transistor Q1 side,
Further, the base of the auxiliary switching transistor Q2 is connected via a capacitor C5 to the collector of a control transistor Q3 formed by an NPN bipolar transistor.
【００１４】制御トランジスタＱ３のエミッタはアース
に接続し、制御トランジスタＱ３のベースは定電圧ダイ
オードＤＺ１を介して第２の出力端子３に接続する。制
御トランジスタＱ３のコレクタ、エミッタ間に、その順
方向が制御トランジスタＱ３と逆となるようにダイオー
ドＤ３を接続する。この補助スイッチングトランジスタ
Ｑ２、制御トランジスタＱ３、抵抗Ｒ３、コンデンサＣ
３、Ｃ４、チョークコイルＬ２、転流ダイオードＤ２、
ダイオードＤ３および定電圧ダイオードＤＺ１により第
２の出力回路６ａを構成する。そして、第１の出力端子
２とアースとの間に抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２を直列に接続
し、抵抗Ｒ１とＲ２の接続点に現れた電圧信号を制御回
路４に入力する。このような構成とした図１の回路の概
略の動作は以下のようになる。The emitter of the control transistor Q3 is connected to ground, and the base of the control transistor Q3 is connected to the second output terminal 3 via a constant voltage diode DZ1. A diode D3 is connected between the collector and the emitter of the control transistor Q3 such that its forward direction is opposite to that of the control transistor Q3. This auxiliary switching transistor Q2, control transistor Q3, resistor R3, capacitor C
3, C4, choke coil L2, commutation diode D2,
The diode D3 and the constant voltage diode DZ1 form a second output circuit 6a. Then, a resistor R1 and a resistor R2 are connected in series between the first output terminal 2 and the ground, and a voltage signal appearing at a connection point between the resistors R1 and R2 is input to the control circuit 4. The schematic operation of the circuit of FIG. 1 having such a configuration is as follows.
【００１５】主スイッチングトランジスタＱ１がオン状
態になると、主スイッチングトランジスタＱ１のコレク
タ電圧はほぼ零となり、入力端子１からチョークコイル
Ｌ１に電流が流入する。この間、チョークコイルＬ１に
はエネルギーが蓄積される。そして、主スイッチングト
ランジスタＱ１がオフ状態に転換すると、チョークコイ
ルＬ１にはフライバック電圧が発生し、入力電圧ＶＩＮ
とフライバック電圧の合成電圧が主スイッチングトラン
ジスタＱ１のコレクタに現れる。この合成電圧はダイオ
ードＤ１を介して出力コンデンサＣ２に供給され、出力
コンデンサＣ２が充電される。この時に出力コンデンサ
Ｃ２の端子間に現れた電圧が、第１の出力電圧ＶＯ１と
して第１の出力端子２より外部の負荷に供給されること
になる。なお、第１の出力電圧ＶＯ１は、その電圧値に
応じて主スイッチングトランジスタＱ１のオン期間を変
化させるといった制御動作を成す、抵抗Ｒ１、Ｒ２と制
御回路４、そして主スイッチングトランジスタＱ１によ
って構成されるフィードバック制御系により安定化され
る。When the main switching transistor Q1 is turned on, the collector voltage of the main switching transistor Q1 becomes substantially zero, and a current flows from the input terminal 1 to the choke coil L1. During this time, energy is stored in the choke coil L1. Then, when the main switching transistor Q1 is turned off, a flyback voltage is generated in the choke coil L1, and the input voltage V IN
And the combined voltage of the flyback voltage appears at the collector of the main switching transistor Q1. This combined voltage is supplied to the output capacitor C2 via the diode D1, and the output capacitor C2 is charged. At this time, the voltage appearing between the terminals of the output capacitor C2 is supplied to the external load from the first output terminal 2 as the first output voltage VO1 . The first output voltage VO1 is constituted by resistors R1 and R2, a control circuit 4, and a main switching transistor Q1, which perform a control operation of changing the ON period of the main switching transistor Q1 according to the voltage value. It is stabilized by the feedback control system.
【００１６】一方、第２の出力回路６ａについては、主
スイッチングトランジスタＱ１の動作と第２の出力電圧
ＶＯ２の電圧値に応じて、以下のような動作を行う。主
スイッチングトランジスタＱ１がオン状態となると、補
助スイッチングトランジスタＱ２のベースから抵抗Ｒ３
とコンデンサＣ４の並列回路を介して主スイッチングト
ランジスタＱ１のコレクタへ向けて電流が流れ出す。す
ると補助スイッチングトランジスタＱ２は順方向バイア
スを受け、オン状態となる。補助スイッチングトランジ
スタＱ２がオン状態となると、チョークコイルＬ２とコ
ンデンサＣ３には、出力コンデンサＣ２から補助スイッ
チングトランジスタＱ２を介してエネルギーが供給さ
れ、第２の出力端子３に第２の出力電圧ＶＯ２が出現す
る。On the other hand, the second output circuit 6a performs the following operation according to the operation of the main switching transistor Q1 and the voltage value of the second output voltage VO2 . When the main switching transistor Q1 is turned on, the resistor R3 is connected to the base of the auxiliary switching transistor Q2.
A current flows toward the collector of the main switching transistor Q1 through a parallel circuit of the capacitor C4 and the capacitor C4. Then, the auxiliary switching transistor Q2 receives a forward bias and is turned on. When the auxiliary switching transistor Q2 is turned on, energy is supplied from the output capacitor C2 to the choke coil L2 and the capacitor C3 via the auxiliary switching transistor Q2, and the second output voltage VO2 is supplied to the second output terminal 3. Appear.
【００１７】やがて、主スイッチングトランジスタＱ１
がオフ状態となると、主スイッチングトランジスタＱ１
のコレクタには入力電圧ＶＩＮとチョークコイルＬ１の
フライバック電圧との合成電圧が出現する。すると、補
助スイッチングトランジスタＱ２のエミッタにはダイオ
ードＤ１を介して、ベースには抵抗Ｒ３とコンデンサＣ
４の並列回路を介して、それぞれ同一の合成電圧が供給
される。このため、補助スイッチングトランジスタＱ２
のベース、エミッタ間には順方向バイアスが供給されな
くなり、補助スイッチングトランジスタＱ２はオフ状態
へ移行する。補助スイッチングトランジスタＱ２がオフ
状態となると出力コンデンサＣ２からのエネルギー供給
が途絶え、第２の出力電圧ＶＯ２はチョークコイルＬ２
およびコンデンサＣ３にそれまでに蓄積されたエネルギ
ーによって維持されることになる。Eventually, the main switching transistor Q1
Is turned off, the main switching transistor Q1
A composite voltage of the input voltage VIN and the flyback voltage of the choke coil L1 appears at the collector of the. Then, the emitter of the auxiliary switching transistor Q2 is connected via the diode D1, and the base is connected to the resistor R3 and the capacitor C2.
The same combined voltage is supplied through the four parallel circuits. Therefore, the auxiliary switching transistor Q2
, No forward bias is supplied between the base and the emitter, and the auxiliary switching transistor Q2 shifts to the off state. When the auxiliary switching transistor Q2 is turned off, the supply of energy from the output capacitor C2 is stopped, and the second output voltage VO2 is reduced to the choke coil L2.
And the energy stored so far in capacitor C3.
【００１８】このようにして補助スイッチングトランジ
スタＱ２が主スイッチングトランジスタＱ１のスイッチ
ング動作に対して受動的にオン、オフ動作をすることに
より第２の出力電圧ＶＯ２が得られる。実際の回路にお
いては、補助スイッチングトランジスタＱ２がオン、オ
フ動作を継続すると第２の出力電圧ＶＯ２の電圧値は徐
々に上昇していく。ここで、第２の出力電圧ＶＯ２の電
圧値が定電圧ダイオードＤＺ１のツェナー電圧よりも高
くなると、第２の出力端子３から制御トランジスタＱ３
のベースに定電圧ダイオードＤＺ１を介して電流が流れ
込み、制御トランジスタＱ３はオン状態となる。制御ト
ランジスタＱ３がオン状態となると補助スイッチングト
ランジスタＱ２のベースはコンデンサＣ５を介してアー
スに接続されることになる。In this manner, the second output voltage VO2 is obtained by the auxiliary switching transistor Q2 being passively turned on and off with respect to the switching operation of the main switching transistor Q1. In an actual circuit, when the auxiliary switching transistor Q2 continues the ON / OFF operation, the voltage value of the second output voltage VO2 gradually increases. Here, the voltage value of the second output voltage V O2 is higher than the Zener voltage of the constant voltage diode DZ1, the control from the second output terminal 3 transistor Q3
Flows through the constant voltage diode DZ1 into the base of the control transistor Q3, and the control transistor Q3 is turned on. When the control transistor Q3 is turned on, the base of the auxiliary switching transistor Q2 is connected to the ground via the capacitor C5.
【００１９】この時、コンデンサＣ５の充電が完了する
までは、補助スイッチングトランジスタＱ２のベース電
流がコンデンサＣ５と制御トランジスタＱ３を介してア
ースに流れ込み、補助スイッチングトランジスタＱ２は
オン状態となる。しかし、所定の遅れ時間（図２中のｔ
１）を経てコンデンサＣ５の充電が完了すると、補助ス
イッチングトランジスタＱ２のベース電流の流通は停止
し、補助スイッチングトランジスタＱ２はオフ状態とな
る。制御トランジスタＱ３がオン状態にある間、補助ス
イッチングトランジスタＱ２は、仮令、主スイッチング
トランジスタＱ１がオン状態となっても、充電状態にあ
るコンデンサＣ５の端子間電圧（ＶＣ５）によって順方
向バイアスが受けられず、図２に示すようにオフ状態を
維持する。その結果、第２の出力電圧ＶＯ２は、外部負
荷による電力の消費によって徐々に電圧値が低下してい
く。At this time, until the charging of the capacitor C5 is completed, the base current of the auxiliary switching transistor Q2 flows to the ground via the capacitor C5 and the control transistor Q3, and the auxiliary switching transistor Q2 is turned on. However, a predetermined delay time (t in FIG. 2)
When the charging of the capacitor C5 is completed through 1), the base current of the auxiliary switching transistor Q2 stops flowing, and the auxiliary switching transistor Q2 is turned off. While the control transistor Q3 is in the on state, the auxiliary switching transistor Q2 is forward biased by the terminal voltage (V C5 ) of the charged capacitor C5 even when the main switching transistor Q1 is in the on state. However, the off state is maintained as shown in FIG. As a result, the voltage value of the second output voltage VO2 gradually decreases due to power consumption by the external load.
【００２０】やがて第２の出力電圧ＶＯ２の電圧値が定
電圧ダイオードＤＺ１のツェナー電圧より低くなると、
制御トランジスタＱ３のベースへの電流の流入は停止
し、制御トランジスタＱ３はオフ状態となる。制御トラ
ンジスタＱ３がオフ状態となると、コンデンサＣ５はダ
イオードＤ３を介して放電を行うようになる。この時、
補助スイッチングトランジスタＱ２は、コンデンサＣ５
の端子間電圧によって、ほぼオフ状態を維持している。
しかし、所定の遅れ時間（ｔ２）を経てコンデンサＣ５
の放電が完了すると、補助スイッチングトランジスタＱ
２は従前の通り、主スイッチングトランジスタＱ１のス
イッチング動作に対して受動的にオン、オフ動作を行う
ようになる。[0020] Eventually the voltage value of the second output voltage V O2 is lower than the Zener voltage of the constant voltage diode DZ1,
The flow of current into the base of the control transistor Q3 stops, and the control transistor Q3 is turned off. When the control transistor Q3 is turned off, the capacitor C5 discharges via the diode D3. At this time,
The auxiliary switching transistor Q2 includes a capacitor C5
The off-state is almost maintained by the inter-terminal voltage.
However, after a predetermined delay time (t2), the capacitor C5
Is completed, the auxiliary switching transistor Q
As in the past, No. 2 passively turns on and off the switching operation of the main switching transistor Q1.
【００２１】その結果、オン、オフ動作を繰り返す補助
スイッチングトランジスタＱ２を介して、出力コンデン
サＣ２からチョークコイルＬ２、コンデンサＣ３に対し
てエネルギーが供給され、第２の出力回路６ａには、再
び、第２の出力電圧ＶＯ２の電圧値を上昇させようとす
る作用が働く。以上のように、主スイッチングトランジ
スタＱ１の継続したスイッチング動作に対して補助スイ
ッチングトランジスタＱ２が間欠的にオン、オフ動作を
することにより、補助スイッチングトランジスタＱ２を
通過するエネルギー量が制御され、第２の出力電圧Ｖ
Ｏ２が安定化される。このため、スイッチング電源装置
を図１に示すような回路構成とすれば、第２の出力電圧
ＶＯ２に補助スイッチングトランジスタＱ２の間欠動作
に伴うリップルは現れるものの、外部の負荷の状態や入
力電圧ＶＩＮなどの外部要因の変化に対して安定度の高
い出力電圧が複数（２つ）得られることになる。As a result, the energy is supplied from the output capacitor C2 to the choke coil L2 and the capacitor C3 via the auxiliary switching transistor Q2 which repeats the ON / OFF operation, and the second output circuit 6a is supplied with the energy again. 2 works to increase the voltage value of the output voltage VO2 . As described above, the amount of energy passing through the auxiliary switching transistor Q2 is controlled by intermittently turning on and off the auxiliary switching transistor Q2 in response to the continuous switching operation of the main switching transistor Q1, and Output voltage V
O2 is stabilized. For this reason, if the switching power supply device has a circuit configuration as shown in FIG. 1, although a ripple accompanying the intermittent operation of the auxiliary switching transistor Q2 appears in the second output voltage VO2 , the state of the external load and the input voltage V A plurality (two) of output voltages having high stability with respect to a change in an external factor such as IN can be obtained.
【００２２】なお、図１に示す本発明の実施例では、第
１と第２の２つの出力電圧を得るための電源装置に本発
明を適用したものであるが、３以上の出力電圧を得る構
成の電源装置に本発明を適用しても構わない。また、実
施例の回路では、チョークコイルＬ１と主スイッチング
トランジスタＱ１と第１の出力回路５ａが昇圧チョッパ
コンバータの回路構成となっているが、図３のようにト
ランスを使用した構成としても構わない。さらに実施例
では、本発明を昇圧型のスイッチング電源装置に適用し
たものを例示しているが、昇降圧型のスイッチング電源
装置に本発明を適用しても良く、また補助スイッチング
素子を含む第２の出力回路の回路部分を降圧チョッパ回
路の構成ではなく、極性反転の回路の構成としても構わ
ない。そして、図１の回路では補助スイッチングトラン
ジスタＱ２のエミッタを安定化された直流電圧が現れる
出力コンデンサＣ２の一端に接続しているが、非安定の
直流電圧が現れる入力端子１に接続しても構わない。In the embodiment of the present invention shown in FIG. 1, the present invention is applied to a power supply device for obtaining first and second output voltages, but three or more output voltages are obtained. The present invention may be applied to a power supply device having a configuration. Further, in the circuit of the embodiment, the choke coil L1, the main switching transistor Q1, and the first output circuit 5a have a circuit configuration of a step-up chopper converter, but may have a configuration using a transformer as shown in FIG. . Further, in the embodiment, the present invention is applied to a step-up type switching power supply device. However, the present invention may be applied to a step-up / step-down switching power supply device. The circuit portion of the output circuit may have a configuration of a polarity inversion circuit instead of the configuration of the step-down chopper circuit. In the circuit of FIG. 1, the emitter of the auxiliary switching transistor Q2 is connected to one end of the output capacitor C2 where a stabilized DC voltage appears, but may be connected to the input terminal 1 where an unstable DC voltage appears. Absent.
【００２３】[0023]
【発明の効果】本発明によるスイッチング電源装置は、
主スイッチング素子を含むフィードバック制御系の制御
動作によってその端子間電圧が安定化される出力コンデ
ンサに対し、補助スイッチング素子と平滑回路を接続す
る。補助スイッチング素子の制御端子に対して主スイッ
チング素子と接続されたインダクタンス部品より同期駆
動信号を供給する。そして、前記平滑回路に得られる出
力電圧に応じてオンオフ動作をする制御トランジスタを
設け、補助スイッチング素子の制御端子をコンデンサを
介して制御トランジスタの主電流路に接続する構成を特
徴としている。このような本発明によれば、外部の負荷
の状態や入力電圧ＶＩＮなどの外部要因の変化に対して
安定度の高い出力電圧が複数得られる、マルチ出力型の
スイッチング電源装置を構成することができるようにな
る。The switching power supply according to the present invention has the following features.
The auxiliary switching element and the smoothing circuit are connected to the output capacitor whose terminal voltage is stabilized by the control operation of the feedback control system including the main switching element. A synchronous drive signal is supplied to a control terminal of the auxiliary switching element from an inductance component connected to the main switching element. A control transistor that performs an on / off operation according to the output voltage obtained in the smoothing circuit is provided, and a control terminal of the auxiliary switching element is connected to a main current path of the control transistor via a capacitor. According to the present invention, it is possible to configure a multi-output switching power supply device capable of obtaining a plurality of output voltages with high stability against changes in external factors such as an external load state and an input voltage VIN. Will be able to
【図１】 本発明の実施例によるスイッチング電源装置
の回路図。FIG. 1 is a circuit diagram of a switching power supply according to an embodiment of the present invention.
【図２】 図１に示す回路の各部の電圧波形と、２つの
スイッチング素子の動作タイミングを示す図。FIG. 2 is a diagram showing voltage waveforms at various parts of the circuit shown in FIG. 1 and operation timings of two switching elements.
【図３】 従来のマルチ出力型のスイッチング電源装置
の一例の回路図。FIG. 3 is a circuit diagram of an example of a conventional multi-output type switching power supply device.
１：入力端子 ２：第１の出力端子 ３：第２
の出力端子 ４：制御回路 ５ａ、５ｂ：第１
の出力回路 ６ａ、６ｂ：第２の出力回路 Ｃ２：出力コンデンサ Ｃ５：コンデンサ Ｄ
２：転流ダイオード Ｄ３：ダイオード ＤＺ１：定電圧ダイオード
Ｌ１：チョークコイル Ｑ１：主スイッチングト
ランジスタ（主スイッチング素子） Ｑ２：補助スイッチングトランジスタ（補助スイッチン
グ素子） Ｑ３：制御トランジスタ ＶＩＮ：
入力電圧 ＶＯ１：第１の出力電圧 Ｖ Ｏ２：
第２の出力電圧 1: input terminal 2: first output terminal 3: second
Output terminal 4: control circuit 5a, 5b: first
6a, 6b: second output circuit C2: output capacitor C5: capacitor D
2: Commutation diode D3: Diode DZ1: Constant voltage diode
L1: Choke coil Q1: Main switching
Transistor (main switching element) Q2: auxiliary switching transistor (auxiliary switching transistor)
Q3: Control transistor VIN:
Input voltage VO1: First output voltage V O2:
Second output voltage
Claims (6)
伴ってインダクタンス部品の所定の巻線端に現れた電圧
から少なくとも一つの出力電圧を得るスイッチング電源
装置において、 主電流路の一端が直流電圧が得られる回路位置に接続さ
れ、その制御端子には該インダクタンス部品の所定の巻
線位置に現れた電圧による同期駆動信号が供給される補
助スイッチング素子と、 該補助スイッチング素子の主電流路の他端と電源出力端
子との間に接続された平滑回路と、 その主電流路がコンデンサを介して該補助スイッチング
素子の制御端子に接続され、該電源出力端子に現れた出
力電圧に応じて動作する制御トランジスタと、を具備す
ることを特徴とするスイッチング電源装置。1. A switching power supply device for obtaining at least one output voltage from a voltage appearing at a predetermined winding end of an inductance component with an on / off operation of a main switching element, wherein one end of a main current path has a DC voltage. An auxiliary switching element which is connected to the obtained circuit position and whose control terminal is supplied with a synchronous drive signal by a voltage appearing at a predetermined winding position of the inductance component; and the other end of the main current path of the auxiliary switching element And a smoothing circuit connected between the power supply output terminal and a main current path connected to a control terminal of the auxiliary switching element via a capacitor, the control circuit operating according to an output voltage appearing at the power supply output terminal. A switching power supply device comprising: a transistor.
て並列に接続されたダイオードを具備することを特徴と
する、請求項１に記載したスイッチング電源装置。2. The switching power supply device according to claim 1, further comprising a diode connected in parallel to a main current path of the control transistor.
流素子を介して前記インダクタンス部品の所定の巻線端
に接続された出力コンデンサの一端であることを特徴と
する、請求項１あるいは請求項２に記載したスイッチン
グ電源装置。3. The circuit according to claim 1, wherein a circuit position at which the DC voltage is obtained is one end of an output capacitor connected to a predetermined winding end of the inductance component via a rectifying element. Item 3. The switching power supply device according to Item 2.
は、前記主スイッチング素子を含む制御系のフィードバ
ック制御動作により安定化されることを特徴とする、請
求項３に記載したスイッチング電源装置。4. The switching power supply according to claim 3, wherein the voltage appearing across the output capacitor is stabilized by a feedback control operation of a control system including the main switching element.
を第１の出力電圧とし、前記出力端子に現れた電圧を第
２の出力電圧とするマルチ出力型である事を特徴とす
る、請求項３あるいは請求項４に記載したスイッチング
電源装置。5. A multi-output type wherein a voltage appearing at both ends of said output capacitor is used as a first output voltage, and a voltage appearing at said output terminal is used as a second output voltage. The switching power supply according to claim 3 or 4.
圧より低く、電源装置が昇圧型であることを特徴とす
る、請求項５に記載したスイッチング電源装置。6. The switching power supply device according to claim 5, wherein a supplied input voltage is lower than the first output voltage, and the power supply device is a boost type.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP12744999A JP3571959B2 (en) | 1999-05-07 | 1999-05-07 | Switching power supply |
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| JP2000324814A true JP2000324814A (en) | 2000-11-24 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP2006333561A (en) * | 2005-05-24 | 2006-12-07 | Hitachi Ltd | Driver |
| JP2007166783A (en) * | 2005-12-14 | 2007-06-28 | Mitsubishi Electric Corp | Power transforming apparatus |
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- 1999-05-07 JP JP12744999A patent/JP3571959B2/en not_active Expired - Fee Related
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