JP2003102170A - スイッチング電源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】この発明は、スイッチング電源の制御回路に供
給する起動抵抗を介した補助電源において、コンデンサ
インプット型補助電源を用いたものでは入力電圧の変動
に対して変動幅が大きかったり、その対策としてのドロ
ッパー電源の構成にすることにより放熱器が必要であっ
たり効率が落ちたりし、チョークインプット型補助電源
を用いたものでは起動不良を起こすという課題を解決し
ようとするものである。 【解決手段】この発明は、直流電圧を制御部７に印加し
て制御部７を起動させる起動抵抗６と、トランス４の補
助巻線４ｃの出力により制御部７に起動時に電圧を印加
するコンデンサインプット型補助電源と、トランス４の
補助巻線４ｃの出力により制御部７に起動後に電圧を印
加するチョークインプット型補助電源とを備え、立上り
の速いコンデンサインプット型補助電源で起動させ、起
動後は入力電圧の変動に対して変動が少ないチョークイ
ンプット型補助電源に切り換えるスイッチを備えたもの
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はスイッチング電源に
関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来のコンデンサインプット型補
助電源を有するスイッチング電源を示す。入力端子１、
２の間には直流入力電圧が印加され、または、交流電圧
がＡＣ−ＤＣ変換部で直流電圧に変換されて入力端子
１、２の間に印加される。この入力端子１、２の間に印
加される直流入力電圧Ｖinは、コンデンサ３で平滑さ
れ、トランス４の１次巻線４ａにスイッチング素子５を
介して供給されるとともに、起動抵抗６を介して制御Ｉ
Ｃ７に印加される。スイッチング素子５は電界効果トラ
ンジスタなどが用いられる。

【０００３】制御部としての制御ＩＣ７は、直流入力電
圧Ｖinが起動抵抗６を介して印加されて起動し、パルス
信号をスイッチング素子５に与えてオンさせる。ダイオ
ード１６及びコンデンサ１７はコンデンサインプット型
補助電源を構成しおり、トランス４の補助巻線４ｃには
その巻数に応じた電圧が発生して該電圧がダイオード１
６を通して制御ＩＣ７に印加されて制御ＩＣ７が安定に
起動する。そして、制御ＩＣ７は周期的にパルス信号を
スイッチング素子５に与えてスイッチング素子５をオン
／オフさせる。

【０００４】直流入力電圧Ｖinはスイッチング素子５の
オンオフでパルス化されてトランス４の１次巻線４ａに
供給される。トランス４の２次巻線４ｂに発生した交番
電圧は、ダイオード８，９からなる整流部で整流された
後にチョークコイル１０及びコンデンサ１１からなる平
滑部で平滑されて出力端子１２、１３より出力されると
ともに、誤差アンプ１４にて設定電圧との誤差が増幅さ
れる。

【０００５】誤差アンプ１４の出力信号はフォトカプラ
１５を介して制御ＩＣ７に入力され、制御ＩＣ７はフォ
トカプラ１５からの入力信号により出力端子１２、１３
の間の出力電圧が設定電圧になるようにスイッチング素
子５へのパルス信号の周期を可変制御する。トランス４
の補助巻線４ｃに発生した交番電圧は、ダイオード１６
で整流されてコンデンサ１７により平滑されることで直
流電圧Ｖoとなり、制御ＩＣ７に供給される。

【０００６】このスイッチング電源では、トランス４の
補助巻線４ｃには直流入力電圧Ｖinに応じた交番電圧が
生成し、制御ＩＣ７に印加される直流電圧Ｖoはトラン
ス４の補助巻線４ｃに生成した交番電圧のピーク値に比
例した電圧となる。例えば直流入力電圧Ｖinが１５０Ｖ
であるとすると、トランス４の補助巻線４ｃに発生する
電圧は補助巻線４ｃの巻数により例えば直流入力電圧Ｖ
inの１０％の１５Ｖ程度となり、直流電圧Ｖoも１５Ｖ
程度となる。従って、直流入力電圧Ｖinが変化すると、
制御ＩＣ７に印加される直流電圧Ｖoが大きく変動す
る。

【０００７】制御ＩＣ７は、補助電源から印加される直
流電圧Ｖoが例えば１１Ｖ〜３１Ｖの範囲内であるとき
には正常に動作するが、直流電圧Ｖoが１１Ｖ以下にな
ると動作を停止し、直流電圧Ｖoが３１Ｖ以上になると
壊れてしまう。このため、直流入力電圧Ｖinが変化して
直流電圧Ｖoが大きく変動すると、制御ＩＣ７は動作を
停止し、又は、壊れてしまう。

【０００８】図４は、そのような不具合を改善した従来
のコンデンサインプット型補助電源を有するスイッチン
グ電源を示す。このスイッチング電源では、図３に示す
スイッチング電源において、直流入力電圧Ｖinが変化す
る場合に制御ＩＣ７に印加される電圧Ｖoを一定にする
ために、コンデンサインプット型補助電源には、シリー
ズドロッパーを構成するトランジスタ１８、ツェナーダ
イオード１９及び抵抗２０とコンデンサ２１を追加して
いる。

【０００９】トランス４の補助巻線４ｃに発生した交番
電圧は、ダイオード１６で整流されてコンデンサ１７で
平滑されることにより直流電圧となり、トランジスタ１
８、ツェナーダイオード１９及び抵抗２０により定電圧
化されてコンデンサ２１に加えられ、このコンデンサ２
１の電圧が制御ＩＣ７に印加される。

【００１０】図５はチョークインプット型補助電源を持
たせたスイッチング電源を示す。このスイッチング電源
では、図４に示すスイッチング電源において、コンデン
サインプット型補助電源の代りに、ダイオード２２，２
３からなる整流部と、チョークコイル２４及びコンデン
サ２５からなる平滑部により構成されたチョークインプ
ット型補助電源を用いたものである。

【００１１】トランス４の補助巻線４ｃに発生した交番
電圧は、ダイオード２２，２３で整流されてチョークコ
イル２４及びコンデンサ２５で平滑されることにより直
流電圧Ｖoとなり、制御ＩＣ７に印加される。この制御
ＩＣ７に印加される直流電圧Ｖoは、チョークコイル２
４及びコンデンサ２５で平滑されたものであるから、直
流入力電圧Ｖinが変化してもほぼ一定となる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】図４に示すスイッチン
グ電源では、直流入力電圧Ｖinが高いと、シリーズドロ
ッパーの負担が増えて放熱器等が必要になり、また、効
率が落ちる。また、図６はコンデンサインプット型補助
電源から制御ＩＣ７に印加される直流電圧Ｖoの立ち上
がり特性Ａと、チョークインプット型補助電源から制御
ＩＣ７に印加される直流電圧Ｖoの立ち上がり特性Ｂを
示す。なお、図６において、Ｔは時間を示す。図５に示
すスイッチング電源では、チョークインプット型補助電
源から制御ＩＣ７に印加される直流電圧Ｖoの立ち上が
りが遅いために、制御ＩＣ７は起動抵抗６で起動した後
に直流電圧Ｖoの立ち上がりの遅れにより起動不良を起
こす。本発明は、放熱器が不要で効率が良くて起動不良
を起こさず、入力電圧の変動に対して安定して動作する
ことができるスイッチング電源を提供することを目的と
する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係る発明は、直流電圧をスイッチング素
子を介してトランスの１次巻線に供給して制御部からの
パルス信号により前記スイッチング素子をオン／オフさ
せ、前記トランスの２次巻線の出力を平滑して出力する
スイッチング電源において、前記直流電圧を前記制御部
に印加して前記制御部を起動させる起動抵抗と、前記ト
ランスの補助巻線の出力により前記制御部に起動時に電
圧を印加するコンデンサインプット型補助電源と、前記
トランスの補助巻線の出力により前記制御部に起動後に
電圧を印加するチョークインプット型補助電源と、起動
後に前記コンデンサインプット型補助電源を切り離すス
イッチとを備えたものである。

【００１４】請求項２に係る発明は、請求項１記載のス
イッチング電源において、前記コンデンサインプット型
補助電源は前記補助巻線に対して前記チョークインプッ
ト型補助電源に比べて巻線数の少ない部分に接続したも
のである。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例を示す。
この実施例は、前述した図３に示すスイッチング電源に
おいて、以下に述べるようにコンデンサインプット型補
助電源とチョークインプット型補助電源とを併用した補
助電源を用いるようにしたものである。なお、図１は、
図３における誤差アンプ１４及びフォトカプラ１５の図
示が省略されている。

【００１６】コンデンサインプット型補助電源は、整流
部を構成するダイオード２６と、シリーズドロッパーを
構成するトランジスタ２７、電流ダイオード２８及びツ
ェナーダイオード２９と、逆流防止用ダイオード３０
と、コンデンサ３１とからなる。

【００１７】チョークインプット型補助電源は、整流部
を構成するダイオード３２，３３と、平滑部を構成する
チョークコイル３４及びコンデンサ３５と、逆流防止用
ダイオード３６からなる。トランジスタ３７、ツェナー
ダイオード３８及び抵抗３９，４０は、チョークインプ
ット型補助電源の出力電圧が所定の設定電圧以上に立ち
上がったことを検出してコンデンサインプット型補助電
源を停止させる制御手段（ここではスイッチ）を構成し
ている。

【００１８】この実施例では、制御ＩＣ７は、直流入力
電圧Ｖinが起動抵抗６を介して印加されて起動し、パル
ス信号をスイッチング素子５に与えてオンさせる。トラ
ンス４の補助巻線４ｃにはその巻数に応じた電圧が発生
し、図１の点線のようにトランス４の補助巻線４ｃから
コンデンサインプット型補助電源におけるダイオード２
６、トランジスタ２７、ダイオード３０を通してコンデ
ンサ３１に電流が流れて制御ＩＣ７に立ち上がりの早い
電圧が印加されて制御ＩＣ７が安定に起動する。ここ
に、コンデンサインプット型補助電源は、コンデンサ３
１の静電容量が小さいから立ち上がりが早い。制御ＩＣ
７は周期的にパルス信号をスイッチング素子５に与えて
スイッチング素子５をオン／オフさせる。

【００１９】トランス４の補助巻線４ｃに発生した交番
電圧は、コンデンサインプット型補助電源にて、ダイオ
ード２６で整流されてトランジスタ２７、定電流ダイオ
ード２８及びツェナーダイオード２９からなるシリーズ
ドロッパーで定電圧化され、ダイオード３０を通してコ
ンデンサ３１で平滑されて制御ＩＣ７に印加される。ま
た、トランス４の補助巻線４ｃに発生した交番電圧は、
チョークインプット型補助電源にて、ダイオード３２，
３３で整流されてチョークコイル３４及びコンデンサ３
５により平滑されて直流電圧となり、逆流防止用ダイオ
ード３６及びコンデンサ３１を介して制御ＩＣ７に印加
される。

【００２０】チョークインプット型補助電源の出力電圧
（コンデンサ３５の電圧）Ｖ_Ａが所定の設定電圧に達す
ると、ツェナーダイオード３８がオンしてトランジスタ
３７がオンし、トランジスタ２７がオフしてコンデンサ
インプット型補助電源が停止する。よって、制御ＩＣ７
の起動後には、チョークインプット型補助電源は図１の
実線のように電流が流れて制御ＩＣ７に電圧を供給し、
制御ＩＣ７はチョークインプット型補助電源による電圧
供給で直流入力電圧Ｖinの変化に対して安定して動作す
る。

【００２１】この実施例によれば、起動時には起動抵抗
６で起動されてコンデンサインプット型補助電源から立
ち上がりの早い電圧が供給されるので、安定して起動
し、起動不良を起こすことはない。また、コンデンサイ
ンプット型補助電源は起動時にのみ制御ＩＣに電圧を供
給すればよいので、放熱器が不要となり、効率が良い。
更に、起動後にはチョークインプット型補助電源から制
御ＩＣに電圧が供給されるので、入力電圧Ｖinの変動に
対して変動の少ない電圧を供給できる。

【００２２】ところで、コンデンサインプット型補助電
源では、トランス４の補助巻線４ｃに発生した交番電圧
のピーク値でコンデンサ３１に充電するので、トランス
４の補助巻線４ｃの巻数は通常、１〜３ターン位で充分
である。また、チョークインプット型補助電源では、ト
ランス４の補助巻線４ｃに発生した交番電圧を整流平滑
するので、トランス４の補助巻線４ｃの巻数はコンデン
サインプット型補助電源に比べて多くする必要がある。
このため、コンデンサインプット型補助電源及びチョー
クインプット型補助電源を併用した上記実施例では、ト
ランジスタ２７及びダイオード２６は耐圧の高いものが
必要になる。

【００２３】そこで、本発明の他の実施例では、上記実
施例において、トランジスタ２７及びダイオード２６に
耐圧の高いものが要らなくなるようにしたものである。
図２は本実施例の構成を示す。この実施例では、上記実
施例において、トランス４の補助巻線４ｃの巻数は８タ
ーンであり、チョークインプット型補助電源にはトラン
ス４の補助巻線４ｃの全体（８ターン分）に発生した交
番電圧をそのまま供給するが、コンデンサインプット型
補助電源にはトランス４の補助巻線４ｃの一部（２ター
ン分）に発生した交番電圧を供給するようにトランス４
の補助巻線４ｃのタップを接続している。

【００２４】従って、起動用のコンデンサインプット型
補助電源は、トランス４の補助巻線４ｃの少ない巻線数
の部分から低い電圧が供給され、トランジスタ２７及び
ダイオード２６は耐圧の高いものが要らなくなって耐圧
の低いものを用いることができる。このように、本実施
例では、コンデンサインプット型補助電源は補助巻線４
ｃに対してチョークインプット型補助電源に比べて巻線
数の少ない部分に接続したので、耐圧の高い回路素子が
要らなくなる。なお、図２は、図１と同様に図３におけ
る誤差アンプ１４及びフォトカプラ１５の図示が省略さ
れている。

【００２５】上記実施例はフォワードコンバータ方式の
スイッチング電源であったが、本発明はフライバック方
式のスイッチング電源に適用して上記実施例と同様の効
果を得ることができる。

【００２６】

【発明の効果】以上のように請求項１に係る発明によれ
ば、安定して起動し、起動不良を起こすことはない。ま
た、放熱器が不要となり、効率が良い。更に、入力電圧
の変動に対して補助電源の電圧変動がほとんどなく安定
して動作することができる。請求項２に係る発明によれ
ば、耐圧の高い回路素子が要らなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す回路図である。

【図２】本発明の他の実施例を示す回路図である。

【図３】従来のコンデンサインプット型補助電源を有す
るスイッチング電源を示す回路図である。

【図４】従来の他のコンデンサインプット型補助電源を
有するスイッチング電源を示す回路図である。

【図５】チョークインプット型補助電源を持たせたスイ
ッチング電源を示す回路図である。

【図６】コンデンサインプット型補助電源から制御ＩＣ
に印加される直流電圧Ｖoの立ち上がり特性Ａと、チョ
ークインプット型補助電源から制御ＩＣに印加される直
流電圧Ｖoの立ち上がり特性Ｂを示す特性図である。

【符号の説明】

４ トランス ４ｃ 補助巻線 ５ スイッチング素子 ６ 起動抵抗 ７ 制御ＩＣ ２６、３０、３２、、３３、３６ ダイオード ２７ トランジスタ ２８ 電流ダイオード ２９、３８ ツェナーダイオード ３１、３５ コンデンサ ３４ チョークコイル ３９、４０ 抵抗

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直流電圧をスイッチング素子を介してトラ
   ンスの１次巻線に供給して制御部からのパルス信号によ
   り前記スイッチング素子をオン／オフさせ、前記トラン
   スの２次巻線の出力を平滑して出力するスイッチング電
   源において、前記直流電圧を前記制御部に印加して前記
   制御部を起動させる起動抵抗と、前記トランスの補助巻
   線の出力により前記制御部に起動時に電圧を印加するコ
   ンデンサインプット型補助電源と、前記トランスの補助
   巻線の出力により前記制御部に起動後に電圧を印加する
   チョークインプット型補助電源と、起動後に前記コンデ
   ンサインプット型補助電源を切り離すスイッチとを備え
   たことを特徴とするスイッチング電源。
2. 【請求項２】請求項１記載のスイッチング電源におい
   て、前記コンデンサインプット型補助電源は前記補助巻
   線に対して前記チョークインプット型補助電源に比べて
   巻線数の少ない部分に接続したことを特徴とするスイッ
   チング電源。