JP2003224977A - Switching power supply - Google Patents

Switching power supply

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JP2003224977A
JP2003224977A JP2002019400A JP2002019400A JP2003224977A JP 2003224977 A JP2003224977 A JP 2003224977A JP 2002019400 A JP2002019400 A JP 2002019400A JP 2002019400 A JP2002019400 A JP 2002019400A JP 2003224977 A JP2003224977 A JP 2003224977A
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power supply
switching
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control circuit
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JP2002019400A
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Hajime Suyama
始 陶山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a switching power supply apparatus which can supply stable operation voltage with low power loss to a control circuit which controls a switching device. <P>SOLUTION: This switching power supply apparatus has a control circuit 4, which controls ONs/OFFs of a switching transistor Q1 to obtain a prescribed value of a DC output voltage supplied to a load 7, a starting power supply circuit 8, by which a DC input voltage is stepped down and supplied to the control circuit 4 as an operation voltage at a start time, a rectifying/smoothing circuit 9 by which a voltage, generated in an auxiliary winding 3c of a switching transformer 3 in a steady operation state, is converted into a DC voltage and supplied to the control circuit 4 as an operation voltage, and a limiting means (a diode D3 and a Zener diode ZD1), which limits the output voltage of the rectifying/smoothing circuit 9 to a prescribed value. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、直流安定電圧を出
力するスイッチング電源装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switching power supply device that outputs a DC stable voltage.

【0002】[0002]

【従来の技術】スイッチング電源装置のスイッチング素
子をオン/オフ制御する制御回路に動作電圧を供給する
回路(以下、動作電圧供給回路という)として種々の回
路が提案されている。そこで、図2に示す一般的な動作
電圧供給回路を備えるスイッチング電源装置を従来のス
イッチング装置の一構成例として以下に説明する。
2. Description of the Related Art Various circuits have been proposed as circuits for supplying an operating voltage to a control circuit for controlling on / off of a switching element of a switching power supply (hereinafter referred to as an operating voltage supply circuit). Therefore, a switching power supply device including the general operating voltage supply circuit shown in FIG. 2 will be described below as a configuration example of a conventional switching device.

【0003】商用電源等の交流電源1が、四つのダイオ
ードをブリッジ接続して成る整流回路2の入力側に接続
される。また、整流回路2の出力側が平滑コンデンサC
1に接続される。このような構成により、交流電源1か
ら出力される交流電圧が整流回路2によって整流され、
平滑コンデンサC1によって平滑されて直流入力電圧に
なる。
An AC power supply 1 such as a commercial power supply is connected to the input side of a rectifier circuit 2 which is formed by connecting four diodes in a bridge. Further, the output side of the rectifier circuit 2 is a smoothing capacitor C.
Connected to 1. With such a configuration, the AC voltage output from the AC power supply 1 is rectified by the rectifier circuit 2,
It is smoothed by the smoothing capacitor C1 and becomes a DC input voltage.

【0004】そして、スイッチングトランス30の一次
巻線3aとn形チャネルFET(Field Effect Transis
tor)であるスイッチングトランジスタQ1との直列回
路が平滑コンデンサC1の両端に接続される。平滑コン
デンサC1の正極性側にスイッチングトランス30の一
次巻線3aの一端が接続され、平滑コンデンサC1の負
極性側にスイッチングトランジスタQ1のソースが接続
される。
Then, the primary winding 3a of the switching transformer 30 and an n-type channel FET (Field Effect Transis) are used.
A series circuit with the switching transistor Q1 which is tor) is connected to both ends of the smoothing capacitor C1. One end of the primary winding 3a of the switching transformer 30 is connected to the positive polarity side of the smoothing capacitor C1, and the source of the switching transistor Q1 is connected to the negative polarity side of the smoothing capacitor C1.

【0005】平滑コンデンサC1の両端には、抵抗R6
とツェナーダイオードZD2の直列接続体からなる動作
電圧供給回路も接続される。平滑コンデンサC1の正極
性側に抵抗R6を介してツェナーダイオードZD2のカ
ソードが接続され、平滑コンデンサC1の負極性側にツ
ェナーダイオードZD2のアノードが接続される。
A resistor R6 is provided at both ends of the smoothing capacitor C1.
Also connected is an operating voltage supply circuit including a serial connection body of the zener diode ZD2 and the zener diode ZD2. The cathode of the Zener diode ZD2 is connected to the positive side of the smoothing capacitor C1 via the resistor R6, and the anode of the Zener diode ZD2 is connected to the negative side of the smoothing capacitor C1.

【0006】また、スイッチングトランス30の二次巻
線3bが整流ダイオードD1及び平滑コンデンサC2か
ら成る整流平滑回路50に接続される。すなわち、スイ
ッチングトランス30の二次巻線3bの一端が整流ダイ
オードD1を介して平滑コンデンサC2の正極性側に接
続され、スイッチングトランス30の二次巻線3bの他
端が平滑コンデンサC2の負極性側に接続される。そし
て、平滑コンデンサC2の両端に抵抗R1及び抵抗R2
の直列接続体から成る直流出力電圧検出回路6と負荷7
とが並列に接続される。
The secondary winding 3b of the switching transformer 30 is connected to a rectifying / smoothing circuit 50 composed of a rectifying diode D1 and a smoothing capacitor C2. That is, one end of the secondary winding 3b of the switching transformer 30 is connected to the positive polarity side of the smoothing capacitor C2 via the rectifying diode D1, and the other end of the secondary winding 3b of the switching transformer 30 is negative polarity of the smoothing capacitor C2. Connected to the side. Then, a resistor R1 and a resistor R2 are provided on both ends of the smoothing capacitor C2.
DC output voltage detection circuit 6 and load 7 consisting of a series connection of
And are connected in parallel.

【0007】さらに、制御回路4が、ツェナーダイオー
ドZD2の両端、抵抗R1と抵抗R2との接続ノード、
及びスイッチングトランジスタQ1のゲートに接続され
る。
Further, the control circuit 4 includes a zener diode ZD2 having both ends, a connection node between the resistors R1 and R2,
And the gate of the switching transistor Q1.

【0008】このような構成である図2のスイッチング
電源装置は次のように動作する。スイッチングトランジ
スタQ1がオン状態のとき、平滑コンデンサC1から出
力される直流入力電圧がスイッチングトランス30の一
次巻線3aに供給され、スイッチングトランス30の一
次巻線3aに励磁エネルギーが蓄積される。一方、スイ
ッチングトランジスタQ1がオフ状態のとき、スイッチ
ングトランス30の一次巻線3aに蓄積された励磁エネ
ルギーがスイッチングトランス30の二次巻線3bから
取り出される。したがって、スイッチングトランス30
の二次巻線3bから出力される電圧は矩形波状の交流電
圧となる。この矩形波状の交流電圧が整流平滑回路50
によって整流・平滑されて直流出力電圧となる。そし
て、この直流出力電圧が負荷7に供給される。直流出力
電圧検出回路6は、直流出力電圧を検出して、直流出力
電圧の分圧を制御回路4に出力する。
The thus configured switching power supply device of FIG. 2 operates as follows. When the switching transistor Q1 is in the ON state, the DC input voltage output from the smoothing capacitor C1 is supplied to the primary winding 3a of the switching transformer 30, and the excitation energy is stored in the primary winding 3a of the switching transformer 30. On the other hand, when the switching transistor Q1 is off, the excitation energy stored in the primary winding 3a of the switching transformer 30 is extracted from the secondary winding 3b of the switching transformer 30. Therefore, the switching transformer 30
The voltage output from the secondary winding 3b is a rectangular wave AC voltage. This rectangular wave AC voltage is applied to the rectifying and smoothing circuit 50.
It is rectified and smoothed by and becomes a DC output voltage. Then, this DC output voltage is supplied to the load 7. The DC output voltage detection circuit 6 detects the DC output voltage and outputs the divided voltage of the DC output voltage to the control circuit 4.

【0009】制御回路4は、抵抗R6及びツェナーダイ
オードZD2から成る動作電圧供給回路から出力される
ツェナー電圧を動作電圧として動作して、スイッチング
トランジスタQ1をPWM[Pulse Width Modulation]制
御する。すなわち、制御回路4は、直流出力電圧検出回
路6の出力信号に応じたパルス信号(以下、PWM制御
信号という)を生成し、そのPWM制御信号をスイッチ
ングトランジスタQ1のゲートに供給する。スイッチン
グトランジスタQ1はこのPWM制御信号に応じてオン
/オフ動作するので、直流出力電圧が所定値にフィード
バック制御される。
The control circuit 4 operates by using the Zener voltage output from the operating voltage supply circuit composed of the resistor R6 and the Zener diode ZD2 as the operating voltage to control the switching transistor Q1 by PWM [Pulse Width Modulation]. That is, the control circuit 4 generates a pulse signal (hereinafter referred to as a PWM control signal) according to the output signal of the DC output voltage detection circuit 6 and supplies the PWM control signal to the gate of the switching transistor Q1. Since the switching transistor Q1 is turned on / off according to the PWM control signal, the DC output voltage is feedback-controlled to a predetermined value.

【0010】上述した図2のスイッチング電源装置で
は、動作電圧供給回路が簡単な構成であるため低コスト
化を図ることができるという利点がある反面、平滑コン
デンサC1の両端電圧すなわち直流入力電圧と比較して
ツェナーダイオードZD2のツェナー電圧が小さいた
め、抵抗R6における消費電力が大きくなってしまうと
いう欠点があった。
The above-mentioned switching power supply device of FIG. 2 has the advantage that the operating voltage supply circuit has a simple structure and can be manufactured at a low cost. On the other hand, it is compared with the voltage across the smoothing capacitor C1, that is, the DC input voltage. Then, since the Zener voltage of the Zener diode ZD2 is small, there is a drawback that the power consumption in the resistor R6 becomes large.

【0011】この欠点を解消する動作電圧供給回路を有
するスイッチング電源装置を図3に示す。現在では図3
のスイッチング電源装置が主流になっている。なお、図
3において、図2のスイッチング電源装置と同一の部分
には同一の符号を付し、説明を省略する。
FIG. 3 shows a switching power supply device having an operating voltage supply circuit that solves this drawback. Figure 3 now
Switching power supply devices are becoming the mainstream. In FIG. 3, the same parts as those of the switching power supply device of FIG. 2 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0012】図3のスイッチング電源装置が図2のスイ
ッチング電源装置と異なる点は、スイッチングトランス
30の代わりにスイッチングトランス3を設けた点と、
抵抗R6とツェナーダイオードZD2の直列接続体の代
わりにスイッチングトランス3の補助巻線3c、起動用
電源回路80、及び整流平滑回路90を動作電圧供給回
路として備えた点である。
The switching power supply device of FIG. 3 is different from the switching power supply device of FIG. 2 in that the switching transformer 3 is provided instead of the switching transformer 30.
This is that the auxiliary winding 3c of the switching transformer 3, the starting power supply circuit 80, and the rectifying / smoothing circuit 90 are provided as operating voltage supply circuits instead of the series connection body of the resistor R6 and the Zener diode ZD2.

【0013】起動用電源回路80は、抵抗R3と、抵抗
R4と、抵抗R6と、抵抗R7と、NPN形トランジス
タQ2と、ツェナーダイオードZD1とから成る。ツェ
ナーダイオードZD1のカソードが抵抗R4を介して平
滑コンデンサC1の正極性側に接続され、ツェナーダイ
オードZD1のアノードが平滑コンデンサC1の負極性
側に接続される。そして、トランジスタQ2のベースが
抵抗R6を介して抵抗R4とツェナーダイオードZD1
との接続ノードに接続され、トランジスタQ2のコレク
タが抵抗R3を介して平滑コンデンサC1の正極性側に
接続され、トランジスタQ2のエミッタが抵抗R7を介
して制御回路4の動作電圧正極入力側に接続される。さ
らに、ツェナーダイオードZD1のアノードが制御回路
4の動作電圧負極入力側に接続される。
The startup power supply circuit 80 comprises a resistor R3, a resistor R4, a resistor R6, a resistor R7, an NPN transistor Q2, and a Zener diode ZD1. The cathode of the Zener diode ZD1 is connected to the positive side of the smoothing capacitor C1 via the resistor R4, and the anode of the Zener diode ZD1 is connected to the negative side of the smoothing capacitor C1. The base of the transistor Q2 is connected to the resistor R4 and the Zener diode ZD1 via the resistor R6.
The collector of the transistor Q2 is connected to the positive polarity side of the smoothing capacitor C1 via the resistor R3, and the emitter of the transistor Q2 is connected to the operating voltage positive input side of the control circuit 4 via the resistor R7. To be done. Further, the anode of the Zener diode ZD1 is connected to the operating voltage negative input side of the control circuit 4.

【0014】整流平滑回路90は、ダイオードD2と、
平滑コンデンサC3とから成る。スイッチングトランス
3の補助巻線3cの一端が整流ダイオードD2を介して
平滑コンデンサC3の正極性側に接続され、スイッチン
グトランジスタ3の補助巻線3cの他端が平滑コンデン
サC3の負極性側に接続される。また、平滑コンデンサ
C3の正極性側が制御回路4の動作電圧正極入力側に接
続され、平滑コンデンサC3の負極性側が制御回路4の
動作電圧負極入力側に接続される。
The rectifying / smoothing circuit 90 includes a diode D2,
And a smoothing capacitor C3. One end of the auxiliary winding 3c of the switching transformer 3 is connected to the positive side of the smoothing capacitor C3 via the rectifying diode D2, and the other end of the auxiliary winding 3c of the switching transistor 3 is connected to the negative side of the smoothing capacitor C3. It The positive side of the smoothing capacitor C3 is connected to the operating voltage positive input side of the control circuit 4, and the negative side of the smoothing capacitor C3 is connected to the operating voltage negative input side of the control circuit 4.

【0015】次に、図3のスイッチング電源装置の動作
について説明する。動作電圧供給回路以外の部分の動作
は図2のスイッチング電源装置と同様であるので説明を
省略し、動作電圧供給回路についてのみ説明する。
Next, the operation of the switching power supply device shown in FIG. 3 will be described. The operation of the parts other than the operating voltage supply circuit is the same as that of the switching power supply device of FIG. 2, so the description thereof will be omitted and only the operating voltage supply circuit will be described.

【0016】平滑コンデンサC1の両端電圧に応じた逆
バイアスがツェナーダイオードZD1にかかる。そし
て、起動時には平滑コンデンサC1の両端電圧は徐々に
増加し、平滑コンデンサC1の両端電圧が所定値以上に
なると、ツェナーダイオードZD1の両端電圧はツェナ
ー電圧となる。
A reverse bias corresponding to the voltage across the smoothing capacitor C1 is applied to the Zener diode ZD1. The voltage across the smoothing capacitor C1 gradually increases at startup, and when the voltage across the smoothing capacitor C1 exceeds a predetermined value, the voltage across the Zener diode ZD1 becomes the Zener voltage.

【0017】また、ツェナーダイオードZD1のカソー
ド電圧が抵抗R6で降圧されてトランジスタQ2のベー
ス電圧となり、ツェナーダイオードZD1の両端電圧が
ツェナー電圧になることでトランジスタQ2がオン状態
になる。そして、トランジスタQ2がオン状態になる
と、平滑コンデンサC1の電圧が、抵抗R3、トランジ
スタQ2のコレクタ−エミッタ間の内部インピーダン
ス、及び抵抗R7で降下され、動作電圧として制御回路
4に供給される。
Further, the cathode voltage of the Zener diode ZD1 is stepped down by the resistor R6 and becomes the base voltage of the transistor Q2, and the voltage across the Zener diode ZD1 becomes the Zener voltage, so that the transistor Q2 is turned on. Then, when the transistor Q2 is turned on, the voltage of the smoothing capacitor C1 is dropped by the resistor R3, the internal impedance between the collector and the emitter of the transistor Q2, and the resistor R7, and is supplied to the control circuit 4 as an operating voltage.

【0018】このように起動用電源回路80から動作電
圧が供給されると、制御回路4は動作を開始してPWM
制御信号を生成し、そのPWM制御信号をスイッチング
トランジスタQ1のゲートに送出して、スイッチングト
ランジスタQ1のオン/オフ動作を開始させる。
When the operating voltage is supplied from the power source circuit 80 for activation as described above, the control circuit 4 starts its operation to perform PWM.
A control signal is generated and the PWM control signal is sent to the gate of the switching transistor Q1 to start the on / off operation of the switching transistor Q1.

【0019】スイッチングトランジスタQ1がオン/オ
フ動作を開始すると、スイッチングトランス3の補助巻
線3cに電圧が誘起され、この電圧がダイオードD2で
整流され平滑コンデンサC3で平滑されて動作電圧とし
て制御回路4に供給される。平滑コンデンサC3の両端
電圧が上昇して所定の値に達することで、起動時から定
常動作時に移行する。
When the switching transistor Q1 starts the on / off operation, a voltage is induced in the auxiliary winding 3c of the switching transformer 3, the voltage is rectified by the diode D2 and smoothed by the smoothing capacitor C3, and the control circuit 4 produces an operating voltage. Is supplied to. When the voltage across the smoothing capacitor C3 rises and reaches a predetermined value, a transition is made from startup to steady operation.

【0020】このように整流平滑回路90から動作電圧
が制御回路4に供給されると、平滑コンデンサC3と抵
抗R7との接続ノードでの電圧が大きくなり、抵抗R7
の両端電位差が小さくなる。したがって、定常動作時で
は、起動用電源回路80は制御回路4にほとんど電力を
供給しない。すなわち、定常動作時では、制御回路4へ
の電力供給のほとんどが整流平滑回路90によってなさ
れる。
When the operating voltage is supplied from the rectifying / smoothing circuit 90 to the control circuit 4 in this manner, the voltage at the connection node between the smoothing capacitor C3 and the resistor R7 becomes large, and the resistor R7 is added.
The potential difference between the two ends becomes smaller. Therefore, during the steady operation, the startup power supply circuit 80 supplies almost no power to the control circuit 4. That is, during steady operation, most of the power supply to the control circuit 4 is performed by the rectifying / smoothing circuit 90.

【0021】なお、図3のスイッチング電源装置は、フ
ライバック型コンバータを用いた構成であるから、負荷
7に供給される直流出力電圧が一定になるように制御す
れば平滑コンデンサC3の両端電圧も一定になり、制御
回路4に安定した動作電圧が供給される。
Since the switching power supply device of FIG. 3 has a configuration using a flyback converter, if the DC output voltage supplied to the load 7 is controlled to be constant, the voltage across the smoothing capacitor C3 will also be increased. It becomes constant and a stable operating voltage is supplied to the control circuit 4.

【0022】[0022]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フライ
バック型コンバータを用いたスイッチング電源装置は、
負荷容量の大きい場合効率的ではないため、負荷容量の
大きいスイッチング電源装置ではフォワード型コンバー
タやプッシュプル型コンバータを用いた構成にするのが
一般的である。ところが、フォワード型コンバータやプ
ッシュプル型コンバータを用いたスイッチング電源装置
に、図3のスイッチング電源装置と同様の動作電圧供給
回路を設けた場合、直流出力電圧が一定になるように制
御しても平滑コンデンサC1の電圧変化や負荷7の変動
に伴ってスイッチングトランス3の補助巻線3cの誘起
電圧が変動してしまい、平滑コンデンサC3の電圧が変
動してしまう。このため、フォワード型コンバータやプ
ッシュプル型コンバータを用いたスイッチング電源装置
では、図3のスイッチング電源装置と同様の動作電圧供
給回路を設けた場合、直流出力電圧が一定になるように
制御しても制御回路4に安定した動作電圧を供給するこ
とができなかった。
However, the switching power supply device using the flyback converter is
Since it is not efficient when the load capacity is large, a switching power supply device having a large load capacity is generally configured to use a forward converter or a push-pull converter. However, when a switching power supply device using a forward converter or a push-pull converter is provided with an operating voltage supply circuit similar to that of the switching power supply device of FIG. 3, smoothing is performed even if the DC output voltage is controlled to be constant. The induced voltage of the auxiliary winding 3c of the switching transformer 3 fluctuates due to the voltage change of the capacitor C1 and the fluctuation of the load 7, and the voltage of the smoothing capacitor C3 also fluctuates. For this reason, in a switching power supply device using a forward converter or a push-pull converter, even if a DC output voltage is controlled to be constant when an operating voltage supply circuit similar to that of the switching power supply device of FIG. 3 is provided. The stable operating voltage could not be supplied to the control circuit 4.

【0023】本発明は、上記の問題点に鑑み、スイッチ
ング素子を制御する制御回路に安定な動作電圧を低電力
損失で供給することができるスイッチング電源装置を提
供することを目的とする。
In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a switching power supply device capable of supplying a stable operating voltage to a control circuit for controlling a switching element with low power loss.

【0024】[0024]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るスイッチング電源装置においては、1
次巻線、2次巻線、及び補助巻線を有するスイッチング
トランスと、オン/オフ動作により直流入力電圧を交流
電圧に変換して前記スイッチングトランスの1次巻線に
供給するスイッチング素子と、前記スイッチングトラン
スの2次巻線に誘起された交流電圧を直流電圧に変換し
て出力する第1変換回路と、前記第1変換回路の出力電
圧が所定値となるように前記スイッチング素子をオン/
オフ制御する制御回路と、起動時に前記直流入力電圧を
降圧して動作電圧として前記制御回路に供給する起動用
電源回路と、定常動作時に前記スイッチングトランスの
補助巻線に発生する電圧を直流電圧に変換して動作電圧
として前記制御回路に供給する第2変換回路と、前記第
2変換回路の出力電圧を所定値に制限する制限手段と、
を備える構成とする。
In order to achieve the above object, in the switching power supply device according to the present invention,
A switching transformer having a secondary winding, a secondary winding, and an auxiliary winding; a switching element that converts a DC input voltage into an AC voltage by an ON / OFF operation and supplies the AC voltage to a primary winding of the switching transformer; A first conversion circuit that converts the AC voltage induced in the secondary winding of the switching transformer into a DC voltage and outputs the DC voltage, and turns on / off the switching element so that the output voltage of the first conversion circuit has a predetermined value.
A control circuit for off control, a power supply circuit for starting which supplies the control circuit with an operating voltage by stepping down the DC input voltage at startup, and a voltage generated in the auxiliary winding of the switching transformer during steady operation into a DC voltage. A second conversion circuit that converts the voltage and supplies it as an operating voltage to the control circuit; and a limiting unit that limits the output voltage of the second conversion circuit to a predetermined value.
Is provided.

【0025】また、前記第2変換回路が、前記スイッチ
ングトランスの補助巻線に発生する電圧を整流するダイ
オードと、入力した電圧を平滑して前記制御回路に出力
するコンデンサと、前記ダイオードと前記コンデンサと
の間に設けられ前記コンデンサの充電電流のピーク値を
抑制する手段と、を備えるようにしてもよい。
The second conversion circuit rectifies a voltage generated in the auxiliary winding of the switching transformer, a capacitor for smoothing the input voltage and outputting the smoothed voltage to the control circuit, the diode and the capacitor. And means for suppressing the peak value of the charging current of the capacitor, which is provided between and.

【0026】また、前記起動用電源回路を、前記直流入
力電圧が所定値以上になるとオン状態になるトランジス
タと、定常動作時に前記直流入力電圧の値にかかわらず
前記トランジスタをオフ状態にする手段と、を備え、前
記トランジスタがオン状態になることによって動作電圧
を前記制御回路に供給する回路にしてもよい。
Further, the startup power supply circuit includes a transistor that is turned on when the DC input voltage is equal to or higher than a predetermined value, and a means that turns the transistor off in a steady operation regardless of the value of the DC input voltage. And a circuit that supplies an operating voltage to the control circuit when the transistor is turned on.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態について図面
を参照して以下に説明する。本発明に係るスイッチング
電源装置として、ここでは、フォワード型コンバータを
用いたスイッチング電源装置を例に挙げて説明を行う。
本発明に係るフォワード型コンバータを用いたスイッチ
ング電源装置を図1に示す。なお、図1において、図3
のスイッチング電源装置と同一の部分には同一の符号を
付し、説明を省略する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. As a switching power supply device according to the present invention, a switching power supply device using a forward converter will be described as an example here.
A switching power supply device using a forward converter according to the present invention is shown in FIG. In addition, in FIG.
The same parts as those of the switching power supply device are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0028】図1のスイッチング電源装置が図3のスイ
ッチング電源装置と異なる点は、フライバック型コンバ
ータの代わりにフォワード型コンバータを用いた点と、
起動用電源回路80、整流平滑回路90の代わりにそれ
ぞれ起動用電源回路8、整流平滑回路9を用いた点であ
る。
The switching power supply device of FIG. 1 differs from the switching power supply device of FIG. 3 in that a forward converter is used instead of the flyback converter.
The point is that the starting power supply circuit 8 and the rectifying / smoothing circuit 9 are used instead of the starting power supply circuit 80 and the rectifying / smoothing circuit 90, respectively.

【0029】スイッチングトランス3の二次巻線3b
が、整流ダイオードD1、転流ダイオードD4及び平滑
コンデンサC2から成る整流平滑回路5に接続される。
すなわち、スイッチングトランス30の二次巻線3bの
一端が整流ダイオードD1を介して転流ダイオードD4
のカソード及びコイルL1の一端に接続され、コイルL
1の他端が平滑コンデンサC2の正極性側に接続され
る。一方、スイッチングトランス30の二次巻線3bの
他端が転流ダイオードD4のアノード及び平滑コンデン
サC2の負極性側に接続される。
Secondary winding 3b of switching transformer 3
Is connected to a rectifying / smoothing circuit 5 including a rectifying diode D1, a commutation diode D4, and a smoothing capacitor C2.
That is, one end of the secondary winding 3b of the switching transformer 30 is connected to the commutation diode D4 via the rectifying diode D1.
Of the coil L1 and one end of the coil L1
The other end of 1 is connected to the positive polarity side of the smoothing capacitor C2. On the other hand, the other end of the secondary winding 3b of the switching transformer 30 is connected to the anode of the commutation diode D4 and the negative polarity side of the smoothing capacitor C2.

【0030】起動用電源回路8は、ダイオードD3と、
抵抗R3と、抵抗R4と、トランジスタQ2と、ツェナ
ーダイオードZD1とから成る。ツェナーダイオードZ
D1のカソードが抵抗R4を介して平滑コンデンサC1
の正極性側に接続され、ツェナーダイオードZD1のア
ノードが平滑コンデンサC1の負極性側に接続される。
そして、トランジスタQ2のベース及びダイオードD3
のカソードが抵抗R4とツェナーダイオードZD1との
接続ノードに接続され、トランジスタQ2のコレクタが
抵抗R3を介して平滑コンデンサC1の正極性側に接続
され、トランジスタQ2のエミッタ及びダイオードD3
のアノードが制御回路4の動作電圧正極入力側に接続さ
れる。さらに、ツェナーダイオードZD1のアノードが
制御回路4の動作電圧負極入力側に接続される。
The starting power supply circuit 8 includes a diode D3,
It is composed of a resistor R3, a resistor R4, a transistor Q2, and a zener diode ZD1. Zener diode Z
The cathode of D1 is the smoothing capacitor C1 via the resistor R4.
Of the zener diode ZD1 is connected to the positive side of the smoothing capacitor C1.
And the base of the transistor Q2 and the diode D3
Of the transistor Q2 is connected to the connection node between the resistor R4 and the Zener diode ZD1, the collector of the transistor Q2 is connected to the positive side of the smoothing capacitor C1 via the resistor R3, and the emitter of the transistor Q2 and the diode D3 are connected.
Is connected to the input side of the operating voltage positive electrode of the control circuit 4. Further, the anode of the Zener diode ZD1 is connected to the operating voltage negative input side of the control circuit 4.

【0031】整流平滑回路9は、整流ダイオードD2
と、平滑コンデンサC3と、抵抗R5から成る。スイッ
チングトランス3の補助巻線3cの一端が整流ダイオー
ドD2及び抵抗R5を介して平滑コンデンサC3の正極
性側に接続される。一方、スイッチングトランジスタ3
の補助巻線3cの他端が平滑コンデンサC3の負極性側
に接続される。また、平滑コンデンサC3の正極性側が
制御回路4の動作電圧正極入力側に接続され、平滑コン
デンサC3の負極性側が制御回路4の動作電圧負極入力
側に接続される。
The rectifying / smoothing circuit 9 includes a rectifying diode D2.
And a smoothing capacitor C3 and a resistor R5. One end of the auxiliary winding 3c of the switching transformer 3 is connected to the positive side of the smoothing capacitor C3 via the rectifying diode D2 and the resistor R5. On the other hand, the switching transistor 3
The other end of the auxiliary winding 3c is connected to the negative side of the smoothing capacitor C3. The positive side of the smoothing capacitor C3 is connected to the operating voltage positive input side of the control circuit 4, and the negative side of the smoothing capacitor C3 is connected to the operating voltage negative input side of the control circuit 4.

【0032】次に、図3のスイッチング電源装置の動作
について説明する。ここでは、本発明の特徴部分である
動作電圧供給回路の動作についてのみ説明し、動作電圧
供給回路以外の部分の動作については説明を省略する。
Next, the operation of the switching power supply device shown in FIG. 3 will be described. Here, only the operation of the operating voltage supply circuit, which is a characteristic part of the present invention, will be described, and the description of the operation of parts other than the operating voltage supply circuit will be omitted.

【0033】平滑コンデンサC1の両端電圧に応じた逆
バイアスがツェナーダイオードZD1にかかる。そし
て、起動時には平滑コンデンサC1の両端電圧は徐々に
増加し、平滑コンデンサC1の両端電圧が所定値以上に
なると、ツェナーダイオードZD1の両端電圧はツェナ
ー電圧となる。
A reverse bias corresponding to the voltage across the smoothing capacitor C1 is applied to the Zener diode ZD1. The voltage across the smoothing capacitor C1 gradually increases at startup, and when the voltage across the smoothing capacitor C1 exceeds a predetermined value, the voltage across the Zener diode ZD1 becomes the Zener voltage.

【0034】また、ツェナーダイオードZD1のカソー
ド電圧がトランジスタQ2のベース電圧となり、起動時
にはスイッチングトランス3の補助巻線3cには電圧が
誘起されていないので、ツェナーダイオードZD1の両
端電圧がツェナー電圧になることでトランジスタQ2が
オン状態になる。そして、トランジスタQ2がオン状態
になると、平滑コンデンサC1の電圧が、抵抗R3及び
トランジスタQ2のコレクタ−エミッタ間の内部インピ
ーダンスで降下され、動作電圧として制御回路4に供給
される。
Further, since the cathode voltage of the Zener diode ZD1 becomes the base voltage of the transistor Q2 and the voltage is not induced in the auxiliary winding 3c of the switching transformer 3 at the time of starting, the voltage across the Zener diode ZD1 becomes the Zener voltage. As a result, the transistor Q2 is turned on. When the transistor Q2 is turned on, the voltage of the smoothing capacitor C1 is dropped by the internal impedance between the resistor R3 and the collector-emitter of the transistor Q2, and is supplied to the control circuit 4 as an operating voltage.

【0035】このように起動用電源回路7から動作電圧
が供給されると、制御回路4は動作を開始してPWM制
御信号を生成し、そのPWM制御信号をスイッチングト
ランジスタQ1のゲートに送出して、スイッチングトラ
ンジスタQ1のオン/オフ動作を開始させる。
When the operating voltage is supplied from the startup power supply circuit 7 as described above, the control circuit 4 starts its operation to generate the PWM control signal, and sends the PWM control signal to the gate of the switching transistor Q1. , Start the on / off operation of the switching transistor Q1.

【0036】スイッチングトランジスタQ1がオン/オ
フ動作を開始すると、スイッチングトランス3の補助巻
線3cに電圧が誘起され、この電圧がダイオードD2で
整流され抵抗R5で降圧され平滑コンデンサC3で平滑
されて動作電圧として制御回路4に供給される。平滑コ
ンデンサC3の両端電圧が上昇して所定の値に達するこ
とで、起動時から定常動作時に移行する。
When the switching transistor Q1 starts the on / off operation, a voltage is induced in the auxiliary winding 3c of the switching transformer 3, this voltage is rectified by the diode D2, stepped down by the resistor R5 and smoothed by the smoothing capacitor C3 to operate. The voltage is supplied to the control circuit 4. When the voltage across the smoothing capacitor C3 rises and reaches a predetermined value, a transition is made from startup to steady operation.

【0037】そして、定常動作時にダイオードD3に順
バイアスがかかるように回路定数を設定する。これによ
り、定常動作時はトランジスタQ2のエミッタ電圧がベ
ース電圧より大きくなり、トランジスタQ2がオフ状態
になるので、制御回路4への電力供給が整流平滑回路9
のみによってなされる。また、上述したような回路定数
設定を行うことにより、平滑コンデンサC3の両端電圧
がダイオードD3の順電圧とツェナーダイオードZD1
のツェナー電圧との和に制限され、平滑コンデンサC1
の電圧変化や負荷6の変動等に伴ってスイッチングトラ
ンス3の補助巻線3cの誘起電圧が変動したときでも制
御回路4に安定した動作電圧を供給することができる。
Then, the circuit constant is set so that the diode D3 is forward-biased during the steady operation. As a result, during steady operation, the emitter voltage of the transistor Q2 becomes higher than the base voltage, and the transistor Q2 is turned off, so that power is supplied to the control circuit 4 by the rectifying / smoothing circuit 9.
Made only by. Further, by setting the circuit constants as described above, the voltage across the smoothing capacitor C3 becomes equal to the forward voltage of the diode D3 and the Zener diode ZD1.
The smoothing capacitor C1 is limited to the sum of the Zener voltage of
The stable operating voltage can be supplied to the control circuit 4 even when the induced voltage of the auxiliary winding 3c of the switching transformer 3 fluctuates in accordance with the voltage change of V.sub.1 or the change of the load 6.

【0038】さらに、図3のスイッチング電源装置では
通常動作時にトランジスタQ2はオン状態であるために
電力(約0.2W)を消費していたが、図1のスイッチ
ング電源装置では、上述したように定常動作時にトラン
ジスタQ2はオフ状態であるため電力を消費しない。こ
れにより、省エネルギー化を図ることができる。
Further, in the switching power supply device of FIG. 3, since the transistor Q2 is in the ON state during the normal operation, power (about 0.2 W) is consumed, but in the switching power supply device of FIG. 1, as described above. Since the transistor Q2 is in the off state during the steady operation, it does not consume power. Thereby, energy saving can be achieved.

【0039】しかも、抵抗R5が平滑コンデンサC3の
充電電流のピーク値を抑制するので、平滑コンデンサC
3の両端電圧は安定化する。これにより、制御回路4の
動作電圧は一層安定化する。
Moreover, since the resistor R5 suppresses the peak value of the charging current of the smoothing capacitor C3, the smoothing capacitor C
The voltage across 3 is stabilized. This further stabilizes the operating voltage of the control circuit 4.

【0040】[0040]

【発明の効果】本発明によると、定常動作時にスイッチ
ングトランスの補助巻線に発生する電圧を直流電圧に変
換して動作電圧としてスイッチング素子を制御する制御
回路に供給する第2変換回路の出力電圧を所定値に制限
する制限手段を、スイッチング電源装置が備えているの
で、直流入力電圧の変化や負荷変動等に伴って前記スイ
ッチングトランスの補助巻線の誘起電圧が変動したとき
でも前記第2変換回路の出力電圧は所定値になる。これ
により、定常動作時に前記制御回路に安定した動作電圧
を停電力損失で供給することができる。
According to the present invention, the output voltage of the second conversion circuit, which converts the voltage generated in the auxiliary winding of the switching transformer during steady operation into a DC voltage and supplies it as an operating voltage to the control circuit for controlling the switching element. Since the switching power supply device is provided with the limiting means for limiting the value to a predetermined value, the second conversion is performed even when the induced voltage in the auxiliary winding of the switching transformer changes due to a change in the DC input voltage or a load change. The output voltage of the circuit becomes a predetermined value. As a result, it is possible to supply a stable operating voltage to the control circuit during steady operation with no power loss.

【0041】また本発明によると、前記第2変換回路
が、前記スイッチングトランスの補助巻線に発生する電
圧を整流するダイオードと、入力した電圧を平滑して前
記制御回路に出力するコンデンサと、前記ダイオードと
前記コンデンサとの間に設けられコンデンサの充電電流
のピーク値を抑制する手段と、を備えるので、前記コン
デンサの両端電圧は安定化する。これにより、前記制御
回路の動作電圧を一層安定化する。
According to the invention, the second conversion circuit includes a diode for rectifying a voltage generated in the auxiliary winding of the switching transformer, a capacitor for smoothing the input voltage and outputting the smoothed voltage to the control circuit, Means for suppressing the peak value of the charging current of the capacitor provided between the diode and the capacitor, so that the voltage across the capacitor is stabilized. As a result, the operating voltage of the control circuit is further stabilized.

【0042】また本発明によると、起動時に直流入力電
圧を降圧して動作電圧として前記制御回路に供給する起
動用電源回路が、直流入力電圧が所定値以上になるとオ
ン状態になるトランジスタと、定常動作時に直流入力電
圧の値にかかわらず前記トランジスタをオフ状態にする
手段と、を備え、前記トランジスタがオン状態になるこ
とによって動作電圧を前記制御回路に供給する回路であ
るので、通常動作時に前記トランジスタで電力が消費さ
れることがなくなる。これにより、省エネルギー化を図
ることができる。
Further, according to the present invention, the starting power supply circuit for stepping down the DC input voltage at the time of starting and supplying it as the operating voltage to the control circuit includes a transistor which is turned on when the DC input voltage becomes a predetermined value or more, and a steady state. Means for turning off the transistor regardless of the value of the DC input voltage during operation, and a circuit for supplying the operating voltage to the control circuit when the transistor is turned on. The transistor does not consume power. Thereby, energy saving can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明に係るスイッチング電源装置の回路構
成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of a switching power supply device according to the present invention.

【図2】 従来のスイッチング電源装置の一構成例を示
す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a conventional switching power supply device.

【図3】 従来のスイッチング電源装置の他の構成例を
示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing another configuration example of a conventional switching power supply device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 交流電源 2 整流回路 3 スイッチングトランス 4 制御回路 5、9 整流平滑回路 6 直流出力電圧検出回路 7 負荷 8 起動用電源回路 C1〜C3 コンデンサ D1〜D4 ダイオード L1 コイル Q1 スイッチングトランジスタ Q2 トランジスタ R1〜R5 抵抗 ZD1 ツェナーダイオード 1 AC power supply 2 rectifier circuit 3 switching transformer 4 control circuit 5, 9 Rectifying and smoothing circuit 6 DC output voltage detection circuit 7 load 8 Power supply circuit for startup C1 to C3 capacitors D1-D4 diode L1 coil Q1 switching transistor Q2 transistor R1 to R5 resistance ZD1 Zener diode

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】1次巻線、2次巻線、及び補助巻線を有す
るスイッチングトランスと、オン/オフ動作により直流
入力電圧を交流電圧に変換して前記スイッチングトラン
スの1次巻線に供給するスイッチング素子と、前記スイ
ッチングトランスの2次巻線に誘起された交流電圧を直
流電圧に変換して出力する第1変換回路と、前記第1変
換回路の出力電圧が所定値となるように前記スイッチン
グ素子をオン/オフ制御する制御回路と、起動時に前記
直流入力電圧を降圧して動作電圧として前記制御回路に
供給する起動用電源回路と、定常動作時に前記スイッチ
ングトランスの補助巻線に発生する電圧を直流電圧に変
換して動作電圧として前記制御回路に供給する第2変換
回路と、を備えたスイッチング電源装置において、 前記第2変換回路の出力電圧を所定値に制限する制限手
段を備えることを特徴とするスイッチング電源装置。
1. A switching transformer having a primary winding, a secondary winding, and an auxiliary winding, and a DC input voltage is converted into an AC voltage by an ON / OFF operation and supplied to the primary winding of the switching transformer. Switching element, a first conversion circuit that converts the AC voltage induced in the secondary winding of the switching transformer into a DC voltage and outputs the DC voltage, and the output voltage of the first conversion circuit has a predetermined value. A control circuit for controlling ON / OFF of a switching element, a power supply circuit for starting which reduces the DC input voltage to supply it to the control circuit as an operating voltage at the time of starting, and an auxiliary winding of the switching transformer during steady operation. A switching power supply device comprising: a second conversion circuit that converts a voltage into a DC voltage and supplies the DC voltage as an operating voltage to the control circuit. A switching power supply device comprising a limiting means for limiting the input voltage to a predetermined value.
【請求項2】前記第2変換回路が、前記スイッチングト
ランスの補助巻線に発生する電圧を整流するダイオード
と、入力した電圧を平滑して前記制御回路に出力するコ
ンデンサと、前記ダイオードと前記コンデンサとの間に
設けられ前記コンデンサの充電電流のピーク値を抑制す
る手段と、を備える請求項1に記載のスイッチング電源
装置。
2. The second conversion circuit includes a diode for rectifying a voltage generated in the auxiliary winding of the switching transformer, a capacitor for smoothing the input voltage and outputting the smoothed voltage to the control circuit, the diode and the capacitor. The means for suppressing the peak value of the charging current of the capacitor provided between the switching power supply device and the switching power supply device according to claim 1.
【請求項3】前記起動用電源回路が、前記直流入力電圧
が所定値以上になるとオン状態になるトランジスタと、
定常動作時に前記直流入力電圧の値にかかわらず前記ト
ランジスタをオフ状態にする手段と、を備え、前記トラ
ンジスタがオン状態になることによって動作電圧を前記
制御回路に供給する回路である請求項1又は請求項2に
記載のスイッチング電源装置。
3. A transistor in which the power supply circuit for starting is turned on when the DC input voltage exceeds a predetermined value,
Means for turning off the transistor regardless of the value of the DC input voltage during steady operation, and supplying the operating voltage to the control circuit when the transistor is turned on. The switching power supply device according to claim 2.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106877640A (en) * 2016-12-23 2017-06-20 杨杰 A kind of high-voltage starting circuit
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