JP2001251855A - スイッチング電源制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】スイッチング電源の制御回路において、二次側
の電圧を検出し、それを帰還巻線にフィードバックする
ために、一般的にフォトカプラを使用している。そのた
めに、二次側からのフィードバックに時間がかかった
り、フォトカプラ等の回路部品を組み込むのにスペース
が必要になったり、コスト的にも高くなると言った問題
がある。 【解決手段】上記課題を解決するため、一次側の一次巻
線と帰還巻線を使用し、発振回路と電圧検出回路を組み
込み、一次側の電圧をスイッチング制御させることによ
り、二次側の出力電圧を定電圧制御させることを特徴と
するスイッチング電源制御回路を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば空気調和装置
の室内機および室外機等に使用されるリンギングチョー
ク方式のスイッチング電源制御回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の実施例を示すスイッチング電源制
御回路の回路図を図２に示す。図２において、トランス
２の一次巻線２ａの一端は、直流電圧Ｖ１の＋に接続さ
れ、他端はスイッチング素子４のコレクタに接続され
る。スイッチング素子４のエミッタは、直流電圧Ｖ１の
−となるグランドに接続される。トランス２の帰還巻線
２ｃの一端は、抵抗２２と整流用ダイオード１６のアノ
ードがそれぞれ接続され、抵抗２２の他端はコンデンサ
３２が直列接続され、コンデンサ３２の他端は、スイッ
チング素子４のベースに接続される。一方、整流用ダイ
オード１６のカソードには、抵抗２４とコンデンサ３４
がそれぞれ接続され、抵抗２４の他端は、フォトカプラ
８のフォトトランジスタ８ｂのコレクタへ、コンデンサ
３４の他端は、グランドへ接続される。フォトカプラ８
のフォトトランジスタ８ｂのエミッタは、トランジスタ
６のベースに、トランジスタ６のコレクタはスイッチン
グ素子４のベースに、エミッタはグランドにそれぞれ接
続される。また、スイッチング素子４のベースと直流電
圧Ｖ１の＋の間には、起動抵抗２０が接続される。トラ
ンス２の帰還巻線２ｃの他端は、グランドに接続されて
いる。

【０００３】トランス２の二次巻線２ｂの一端と任意の
接続部には、整流用ダイオード１２および１４のアノー
ドがそれぞれ接続され、前記二次巻線２ｂの他端はトラ
ンス２の二次側のグランドに接続される。整流用ダイオ
ード１２および１４のカソードには、それぞれ平滑用コ
ンデンサ３６と３８が接続され、コンデンサ３６，３８
の他端はグランドに接続される。尚、コンデンサ３６と
３８の両端は、二次側の定電圧出力Ｖ２およびＶ３とな
る。整流用ダイオード１２のカソードには、分圧抵抗２
８，３０が直列に接続され、他端はグランドに接続さ
れ、分圧抵抗２８，３０の接続部は、シャントレギュレ
ータ１０のリファレンスに接続される。また、整流用ダ
イオード１２のカソードには、電流制限用抵抗２６が接
続され、当該抵抗２６の他端はフォトカプラ８のフォト
ダイオード８ａのアノードに接続、フォトダイオード８
ａのカソードは、シャントレギュレータ１０のカソード
に接続され、当該シャントレギュレータ１０のアノード
が、グランドに接続される。以上、分圧抵抗２８，３０
と抵抗２６、フォトカプラ８のフォトダイオード８ａ、
シャントレギュレータ１０により、出力電圧検出回路１
００を構成する。

【０００４】次に本回路の動作について説明する。図２
において、トランス２の一次巻線２ａと帰還巻線２ｃ、
スイッチング素子４、抵抗２２、コンデンサ３２で発振
回路１１０を構成している。当該発振回路は、最初直流
電圧Ｖ１を印加し、起動抵抗２０からの電圧により発振
動作を開始する。当該発振動作により、トランス２の二
次巻線２ｂに二次側の交流電圧が発生、整流用ダイオー
ド１２、１４、平滑用コンデンサ３６，３８により直流
電圧Ｖ２、Ｖ３が得られる。直流電圧Ｖ２の電圧が上昇
すると、分圧抵抗２８，３０の接続部からの電圧を、シ
ャントレギュレータ１０のリファレンスにて検出、ある
一定の電圧以上になると、前記シャントレギュレータ１
０がオンとなり、フォトカプラ８のフォトダイオード８
ａがオン動作する。当該フォトダイオード８ａのオンの
光信号を受けて、フォトトランジスタ８ｂがオン動作と
なり、増幅用トランジスタ６がオンする。当該トランジ
スタ６のオン動作により、スイッチング素子４のベース
がグランドに接続されるために、スイッチング素子４で
構成された発振回路は停止する。ただし、抵抗２４は電
流制限用に、ダイオード１６は電流の整流用に、コンデ
ンサ３４はノイズ吸収用の働きに入れられた部品であ
る。よって、前記発振回路の停止により、トランス２の
二次巻線２ｂに発生する出力電圧Ｖ２，Ｖ３の電圧の上
昇は停止、下降する。次に、トランス２の二次巻線２ｂ
の出力電圧Ｖ２が下降すると、分圧抵抗２８，３０の接
続部の電圧も下降し、一定の電圧以下になるとシャント
レギュレータ１０がオフして、フォトカプラ８のフォト
ダイオード８ａがオフ動作となる。当該フォトダイオー
ド８ａがオフすることにより、フォトトランジスタ８ｂ
へ送る光信号がカットされ、フォトトランジスタ８ｂも
動作がオフして、増幅用トランジスタ６がカットオフ状
態となり、スイッチング素子４の停止していた発振が再
びオンとなる。当該発振がオンになると、トランス２の
二次巻線２ｂに電圧が発生、下降していた電圧が上昇
し、シャントレギュレータ１０がオン動作をすることに
よりスイッチング素子４の発振が前述したように停止す
る。前記シャントレギュレータ１０のオン、オフ動作が
交互に行われることにより、安定化した電圧Ｖ２が保持
される。また、出力電圧Ｖ３の電圧は、同じ二次巻線２
ｂからの任意の接続部となるのでＶ２と同じように安定
化した電圧が出力される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記制御回路において
スイッチング動作を行っているが、二次巻線２ｂの電圧
を検出し、それを帰還巻線２ｃにフィードバックするた
め、一次巻線２ａと二次巻線２ｂの絶縁にフォトカプラ
８を使用してる。そのために、前記二次巻線２ｂからの
フィードバックに時間がかかったり、またフォトカプラ
８等の回路部品を組み込むのにスペースが必要になった
り、コスト的にも高くなる。また、空気調和装置の室内
機に使用する、ファンモーターのＤＣ電源を他の別電源
から供給しなければならないといった問題がある。

【０００６】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
で、フォトカプラ８を使用しないで、一次側の電圧によ
り、二次側の電圧の制御を可能にした信頼性が高く、安
価な制御回路を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明において、一次巻線２ａと、任意の接続部を
持つ二次巻線２ｂと、任意の接続部を持つ帰還巻線２ｃ
からなるトランスと、前記一次巻線２ａと帰還巻線２ｃ
とスイッチング素子４からなる発振回路と、帰還巻線２
ｃに接続された整流用ダイオード５８と、当該整流用ダ
イオード５８に接続された平滑用コンデンサ５４と、電
流制限用抵抗５６と、当該抵抗５６の他端は、フィード
バック用トランジスタ５０のエミッタが接続され、当該
トランジスタ５０のベースにはツェナーダイオード５２
が、コレクタには増幅用トランジスタ６が接続され、当
該トランジスタ６のコレクタがスイッチング素子４のベ
ースに接続されたことを特徴とするスイッチング電源制
御回路を提供する。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を示すスイッチン
グ電源制御回路の回路図を図１に示す。図１において、
トランス２の一次巻線２ａの一端は、直流電圧Ｖ１の＋
に接続され、他端はスイッチング素子４のコレクタに接
続され、エミッタはグランドに接続されている。当該ス
イッチング素子４のベースには、起動抵抗２０とコンデ
ンサ３２がそれぞれ接続され、起動抵抗２０の他端は直
流電圧Ｖ１の＋に、コンデンサ３２の他端は抵抗２２の
一端に、当該抵抗２２の他端はトランス２の帰還巻線２
ｃの任意の接続部につながっている。このトランス２の
一次巻線２ａと帰還巻線２ｃ、スイッチング素子４、抵
抗２２、コンデンサ３２によりスイッチング電源の発振
回路１１０を構成している。

【０００９】トランス２の帰還巻線２ｃの一端は、整流
用ダイオード５８のアノードが接続され、カソードには
平滑用コンデンサ５４と電流制限用抵抗５６が接続され
ている。当該コンデンサ５４の他端はグランドに、前記
抵抗５６の他端はフィードバック用トランジスタ５０の
エミッタにそれぞれ接続されている。当該トランジスタ
５０のベースには、ツェナーダイオード５２のカソード
が接続され、当該ツェナーダイオード５２のアノード
は、グランドに接続される。前記トランジスタ５０のコ
レクタは、増幅用トランジスタ６のベースに接続され、
当該トランジスタ６のエミッタはグランドに接続、コレ
クタは前記スイッチング素子４のベースに接続される。
なお、ダイオード５８のカソードは、第３の出力電圧Ｖ
４として使用する。前記ダイオード５８と、コンデンサ
５４と、抵抗５６と、トランジスタ５０と、ツェナーダ
イオード５２とで出力電圧検出回路１２０を構成する。

【００１０】一方、トランス２の二次巻線２ｂの一端に
は、整流用ダイオード１２のアノードが接続され、当該
ダイオード１２のカソードは、平滑用コンデンサ３６が
接続され、第１の出力電圧Ｖ２を形成している。また、
二次巻線２ｂの任意の接続部には、整流用ダイオード１
４のアノードが接続され、当該ダイオード１４のカソー
ドは、平滑用コンデンサ３８が接続され、第２の出力電
圧Ｖ３を形成している。

【００１１】次に本発明の回路動作について説明する。
トランス２の一次巻線２ａと帰還巻線２ｃ、スイッチン
グ素子４、コンデンサ３２、抵抗２２が、前述の通り発
振回路１１０を構成し、直流電圧Ｖ１を印加すると発振
動作が行われる。当該発振動作を行うに当たり、自力で
はスタートしないので起動抵抗２０を介して直流電圧Ｖ
１を印加する。前記発振動作が行われると、トランス２
の二次巻線２ｂの直流電圧Ｖ２が上昇する。当該直流電
圧Ｖ２の上昇を、帰還巻線２ｃの電圧の整流用ダイオー
ド５８を経由して、ツェナーダイオード５２で電圧を検
知し、フィードバック用トランジスタ５０をオンにす
る。当該トランジスタ５０がオンすることにより、増幅
用トランジスタ６がオンとなり、発振回路はスイッチン
グ素子４のベースがグランド接続され停止する。当該発
振回路が停止すると、二次巻線２ｂの直流電圧Ｖ２が下
降する。当該直流電圧Ｖ２の下降を、帰還巻線２ｃに接
続されているツェナーダイオード５２で検知、ある一定
の電圧以下になるとトランジスタ５０がオフに、続いて
トランジスタ６がオフとなり、停止していた発振回路が
動作を開始する。発振回路の動作開始により二次巻線２
ｂと帰還巻線２ｃの電圧が再び上昇し、上述した内容の
繰り返しとなりスイッチング動作を行うことで、出力電
圧Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４に安定化した直流電圧を供給する。

【００１２】次に、上述した回路の各電圧値を実施例と
して説明する。図１の回路において、入力の電圧Ｖ１
は、ＡＣ１００Ｖをダイオードで整流したＤＣ１４０Ｖ
の電源が供給される。当該電圧により、起動抵抗２０の
電圧で発振回路１１０が動作を行うが、発振周波数とし
て３０Ｈｚ〜１００Ｈｚの間で発振動作をする。当該発
振動作により帰還巻線２ｃにパルス状の電圧が発生す
る。ツェナーダイオード５２は、１５Ｖ以上になるとフ
ィードバック用トランジスタ５０がオンとなるように設
定されている。前記帰還巻線２ｃに発生したパルス状の
電圧が１５Ｖ以上になると、フィードバック用トランジ
スタ５０と増幅用トランジスタ６がオンとなり、発振周
波数が上昇し帰還巻線２ｃの電圧が下降する。当該帰還
巻線２ｃの電圧が下降すると、フィードバック用トラン
ジスタ５０と増幅用トランジスタ６がオフとなり発振周
波数が下がり、前記帰還巻線２ｃの電圧が上昇する。こ
のスイッチング動作の繰り返しにより、直流出力電圧Ｖ
４には、１５Ｖ０．０５Ａの安定化した電圧が得られ
る。また、二次巻線２ｂの直流出力電圧Ｖ２には、１２
Ｖ０．３８Ａが、直流出力電圧Ｖ３には、５Ｖ０．１６
Ａの安定化した電圧が出力される。

【００１３】本発明の特徴の一つとして、帰還巻線２ｃ
からの出力電圧Ｖ４の利用がある。従来の実施例では、
帰還巻線２ｃは二次巻線２ｂからフィードバックされた
電圧の制御用に使用されていたが、本実施例では、帰還
巻線２ｃに出力電圧検出回路１２０と安定化出力電圧Ｖ
４と、一つの回路で二つの機能を持たせている。出力電
圧Ｖ４の実使用例として、空気調和装置の室内機におい
て使用されるファンモーターのコントロール用ＤＣ電源
として使用される。従来、当該ＤＣ電源は別電源にて供
給していたが、本発明により、当該別電源は不要となっ
た。従って、一次巻線２ａとグランド接続が共通なもの
であれば利用できる。

【００１４】また、二次巻線２ｂにおいて、本発明の実
施例では２種類の出力電圧Ｖ２、Ｖ３で説明をしたが、
二次巻線２ｂの任意の接続部を増やせば、出力電圧の種
類は任意に増加可能である。

【００１５】

【発明の効果】以上のように、二次側の出力電圧を検知
しフォトカプラでフィードバック制御を行っていたが、
一次側に出力電圧検出回路１２０を設けることで、高価
なフォトカプラを廃止でき、結果フィードバックのスピ
ードが早くなり、信頼性が向上し、部品点数が削減でき
たことで部品配置上のスペースが確保でき、大きなコス
トダウンを図ることが出来る。また、一次側の定電圧制
御を利用して直流の別電源を供給することができるよう
になり、空気調和装置以外のスイッチング電源を用いた
電子、電気機器への応用ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すスイッチング電源制御回
路の回路図

【図２】従来の実施例を示すスイッチング電源制御回路
の回路図

【符号の説明】

図において同一符号は、同一または相当部分を表す。 ２ トランス ２ａ 一次巻線 ２ｂ 二次巻線 ２ｃ 帰還巻線 ４ スイッチング素子 ６、５０ トランジスタ ８ フォトカプラ ８ａ フォトダイオード ８ｂ フォトトランジスタ １０ シャントレギュレータ １２、１４、１６、５８ ダイオード ２０、２２、２４，２６、５６ 抵抗 ２８，３０ 分圧抵抗 ３２、３４、３６，３８、５４ コンデンサ ５２ ツェナーダイオード １００、１２０ 出力電圧検出回路 １１０ 発振回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一次巻線と、任意の接続部を持つ二次巻線
   と、任意の接続部を持つ帰還巻線からなるトランスと、
   前記一次巻線と帰還巻線とスイッチング素子からなる発
   振回路と、帰還巻線に接続された出力電圧検出回路と、
   当該出力電圧検出回路に接続されたトランジスタと、当
   該トランジスタが前記発振回路のスイッチング素子に接
   続されたことを特徴とするスイッチング電源制御回路。
2. 【請求項２】出力電圧検出回路が、整流用ダイオード
   と、平滑用コンデンサと、電流制限用抵抗と、フィード
   バック用トランジスタと、電圧検知用ツェナーダイオー
   ドからなる請求項１のスイッチング電源制御回路。
3. 【請求項３】帰還巻線の電圧が、安定化電圧を共用して
   いることを特徴とする請求項１のスイッチング電源制御
   回路。