JP2003348825A - Self-excitation step-down switching power supply - Google Patents
Self-excitation step-down switching power supplyInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、自励式降圧型スイ
ッチング電源に係るもので、トランスの構成を簡単にで
きる回路に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a self-excited step-down switching power supply, and more particularly to a circuit which can simplify the structure of a transformer.
【０００２】[0002]
【従来の技術】能動素子２石の自励式降圧型スイッチン
グ電源として、図２に示した回路が知られている。この
回路では、NPNトランジスタQ1、Q2をダーリントン接続
して必要な電流利得を得るとともに、トランスの３次巻
線LFに発生した帰還信号を抵抗R1、コンデンサC1を介し
てトランジスタQ2のベースに印加して自励発振させてい
る。2. Description of the Related Art A circuit shown in FIG. 2 is known as a self-excited step-down switching power supply having two active elements. In this circuit, along with obtaining a NPN transistor Q 1, the current gain required for Q 2 Darlington connected transistor Q via the resistor R 1, a capacitor C 1 to feedback signals generated in the third winding L F of the transformer Self-excited oscillation is applied to the base of No. 2 .
【０００３】一方、トランスの2次巻線LSの一端をグラ
ウンドに接続し、他端をダイオードD1を介してトランジ
スタQ1のエミッタに接続するとともに、出力端子VOに接
続している。これによって、2次巻線LSに発生したフラ
イバック電圧をダイオードD1で整流し、コンデンサC2で
平滑して出力を得て、自励式降圧型スイッチング電源を
構成している。On the other hand, to connect one end of the secondary winding L S of the transformer to ground, with the other end is connected to via a diode D 1 to the emitter of the transistor Q 1, is connected to the output terminal V O. Thus, the flyback voltage generated in the secondary winding L S is rectified by the diode D 1 and smoothed by the capacitor C 2 to obtain an output, thereby constituting a self-excited step-down switching power supply.
【０００４】このような構成上、上記の回路において
は、
トランスには少なくとも３次巻線まで必要となり、ト
ランスが複雑となるほか、1次巻線LPと2次巻線LSは基本
的に同じ巻数とする必要があり、トランスの設計自由度
がない。
2次巻線LSを用いて1次巻線LPに発生したフライバック
電圧をダイオードD1を介して出力を導くために、1次巻
線LP、2次巻線LS間に発生する漏れインダクタンスと各
種分布容量によって多大なスパイク電圧を発生し、ノイ
ズの問題やトランジスタQ1、Q2の耐圧破壊問題が生じ
る。
トランジスタのダーリントン接続によってスイッチン
グスピードが鈍化し、それによる効率の悪化、発熱、ト
ランジスタQ1の破壊といった問題が生じる。[0004] Such the configuration, in the circuit described above, requires at least 3 winding the transformer, in addition to the transformer is complicated, the primary winding L P and the secondary winding L S Basically The number of turns must be the same, and there is no freedom in transformer design. To direct the output through a flyback voltage generated in the primary winding L P with the secondary winding L S the diode D 1, occurs between the primary winding L P, the secondary winding L S A large spike voltage is generated due to the leakage inductance and various distributed capacitances, which causes a noise problem and a breakdown voltage breakdown problem of the transistors Q 1 and Q 2 . Switching speed is slowed by the Darlington connection of the transistor, deterioration in efficiency due it, fever, problems such destruction of the transistor Q 1 is generated.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、トランスの
2次巻線を不要として上記の問題、すなわち、トランス
の仕様の簡素化と設計自由度の確保、ノイズの低減、高
効率化が可能な自励式降圧型スイッチング電源を提供す
るものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a transformer.
An object of the present invention is to provide a self-excited step-down switching power supply capable of simplifying the specification of a transformer, securing design flexibility, reducing noise, and increasing efficiency by eliminating the need for a secondary winding.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、スイッチング
素子を相補型の構成とすることによって、上記の課題を
解決するものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems by making the switching elements of a complementary type.
【０００７】すなわち、入出力端子間に電力制御素子と
インダクタンス部品が直列に接続された自励式降圧型ス
イッチング電源において、主電力制御素子のコレクタま
たはドレインとその主電力制御素子を駆動する駆動素子
のエミッタまたはソースがインダクタンス部品を介して
接続されて相補型ダーリントン接続の電力制御素子が構
成され、その主電力制御素子のベースまたはゲートと入
力端子との間に補助スイッチング素子の主電流路が接続
され、主電力制御素子の出力側と補助スイッチング素子
のベースまたはゲートとが帰還回路を介して接続された
ことに特徴を有するものである。That is, in a self-excited step-down switching power supply in which a power control element and an inductance component are connected in series between input and output terminals, a collector or a drain of a main power control element and a drive element for driving the main power control element are used. An emitter or a source is connected through an inductance component to form a complementary Darlington connection power control element, and a main current path of an auxiliary switching element is connected between a base or a gate of the main power control element and an input terminal. The feature is that the output side of the main power control element and the base or gate of the auxiliary switching element are connected via a feedback circuit.
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】本発明のポイントは、
NPNトランジスタとPNPトランジスタ（あるいはN型MOS
FETとP型MOSFET）をダーリントン接続し、
自励発振を行うために、主電力制御素子の出力を帰還
回路を介して、入力端子と主電力制御素子の制御端子間
に主電流路が接続された補助スイッチング素子の制御端
子に接続する、ことにある。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The point of the present invention is that an NPN transistor and a PNP transistor (or an N-type MOS transistor) are used.
A main current path is connected between the input terminal and the control terminal of the main power control element via a feedback circuit to connect the output of the main power control element to the Darlington connection between the FET and the P-type MOSFET. Connected to the control terminal of the auxiliary switching element.
【０００９】[0009]
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例につ
いて説明する。図１は、本発明の実施例を示す回路図で
あり、同一の機能を果たす素子は図２と同一の符号が付
してある。入力端子VINと出力端子VOの間に主スイッチ
ング素子Q1とインダクタンス素子Ｌが直列に接続されて
いる。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention. Elements that perform the same functions are denoted by the same reference numerals as in FIG. Main switching element Q 1, the inductance element L between the input terminal V IN and the output terminal V O are connected in series.
【００１０】トランジスタQ1はPNPトランジスタで構成
され、その駆動用トランジスタQ2はNPNトランジスタで
構成され、トランジスタQ1のベースとトランジスタQ2の
コレクタが接続されたダーリントン接続となっている。
トランジスタQ2のエミッタは出力端子VOとコンデンサC2
間に接続されている。[0010] transistor Q 1 is formed of a PNP transistor, the driving transistor Q 2 is formed of a NPN transistor, and a Darlington connection collector base and the transistor Q 2 of the transistor Q 1 is connected.
The emitter of the transistor Q 2 is the output terminal V O and the capacitor C 2
Connected between them.
【００１１】スイッチング素子Ｑ1のコレクタ側は、帰
還回路を構成するコンデンサＣ3、抵抗Ｒ2を介して補助
スイッチング素子となるＰＮＰトランジスタQ3のベース
に接続される。帰還信号によってトランジスタQ3の動作
が制御され、その出力がトランジスタQ1のベースに印加
されて自励発振動作を行う。なお、トランジスタQ2のベ
ースとグラウンド間に定電圧ダイオード（ツェナーダイ
オード）が接続されている。このように、降圧型のスイ
ッチング電源としての基本構成は従来と変わりがない
が、スイッチング素子の構成と帰還信号の印加の方法が
従来と異なる。The collector side of the switching element Q 1 is connected to the base of a PNP transistor Q 3 serving as an auxiliary switching element via a capacitor C 3 constituting a feedback circuit and a resistor R 2 . Operation of the transistor Q 3 is controlled by the feedback signal, performs self-excited oscillation operation and its output is applied to the base of the transistor Q 1. The constant voltage diode (Zener diode) is connected between the transistor Q 2 based and ground. As described above, the basic configuration of the step-down switching power supply is the same as the conventional one, but the configuration of the switching element and the method of applying the feedback signal are different from the conventional one.
【００１２】このような回路構成を採用することによっ
て、従来とは作用が異なることとなり、前記の課題を解
決する点について説明する。図２で示した従来の回路で
は、トランジスタQ1、Q2に各々同極（NPN同士）の素子
を用いて、等価的に電流増幅率の大きい、見かけ上1つ
のNPNトランジスタを作ることになる。このコレクタに1
次巻線LPを接続し、エミッタフォロア出力で２次巻線LS
のエネルギーを合成して出力電圧を得ていた。By adopting such a circuit configuration, the operation is different from the conventional one, and the point of solving the above-mentioned problem will be described. In the conventional circuit shown in FIG. 2, an apparently single NPN transistor having a large current amplification factor is equivalently produced by using elements of the same polarity (NPNs) for the transistors Q 1 and Q 2. . 1 for this collector
Connect the secondary winding L P, and connect the secondary winding L S with the emitter follower output.
Were combined to obtain an output voltage.
【００１３】本発明においては、トランジスタQ1、Q2を
相補極性（PNPとNPN）を用いながら、見かけ上１つのNP
Nトランジスタを構成した。これによって、従来のエミ
ッタ出力からコレクタ出力としたため、従来用いていた
２次巻線LSが不要となる。２次巻線が不要となること
で、スパイク電圧を皆無とすることが可能となり、トラ
ンスの構造を簡略化することができるとともに設計の自
由度が大きくなる。In the present invention, the transistors Q 1 and Q 2 are apparently one NP while using complementary polarities (PNP and NPN).
An N transistor was configured. As a result, since the collector output is used instead of the conventional emitter output, the secondary winding L S used conventionally is not required. By eliminating the need for a secondary winding, it is possible to eliminate spike voltages, thereby simplifying the structure of the transformer and increasing the degree of freedom in design.
【００１４】また、補助スイッチング素子Q3を介して帰
還信号をトランジスタQ1のベースに印加したので、トラ
ンジスタQ1のスイッチングスピードが向上して、高効率
化が可能になる。Further, since the application of a feedback signal to the base of the transistor Q 1 via the auxiliary switching element Q 3, improved switching speed of the transistor Q 1 is, it is possible to higher efficiency.
【００１５】上記の例ではトランジスタをバイポーラ素
子としたが、MOSFETを用いても同様に構成することがで
きる。また、図１の例では出力電圧はツェナーダイオー
ドZDによってほぼ決定されてしまうことになるが、図３
のようにシャントレギュレータを用いれば、任意の出力
を得るができる。In the above example, the transistor is a bipolar element. However, a similar structure can be used by using a MOSFET. In the example of FIG. 1, the output voltage is almost determined by the Zener diode ZD.
By using a shunt regulator as described above, an arbitrary output can be obtained.
【００１６】[0016]
【発明の効果】本発明によれば、トランジスタ（スイッ
チング素子）に相補型素子を用いたために出力形態がコ
レクタフォロアとなり、トランスの２次巻線を不要とす
ることができるので、トランスの構造の簡略化と設計の
自由度の確保が容易となる。また、それによって、スパ
イク電圧の発生が皆無となり、ノイズの問題や素子の破
壊の問題が解消される。According to the present invention, since a complementary element is used for the transistor (switching element), the output form is a collector follower, and the secondary winding of the transformer can be eliminated. Simplification and securing of the degree of freedom of design become easy. In addition, the generation of a spike voltage is completely eliminated, thereby solving the problem of noise and the problem of destruction of the element.
【００１７】また、発振のための帰還信号を補助スイッ
チング素子を介して主スイッチング素子の制御端子に正
帰還させるようにしたので、スイッチング素子のスイッ
チングスピードが向上し、発熱の問題を解消するととも
に、高効率化が実現できる。Further, since a feedback signal for oscillation is fed back to the control terminal of the main switching element via the auxiliary switching element, the switching speed of the switching element is improved, and the problem of heat generation is eliminated. High efficiency can be realized.
【図１】 本発明の実施例を示す回路図FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention.
【図２】 従来の自励式降圧型スイッチング電源を示す
回路図FIG. 2 is a circuit diagram showing a conventional self-excited step-down switching power supply.
【図３】 本発明の他の実施例を示す回路図FIG. 3 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention.
Q1、Q2、：スイッチング素子（トランジスタ） Q3：補助スイッチング素子 L：インダクタンス素子Q 1, Q 2,: switching elements (transistors) Q 3: auxiliary switching element L: inductance element
Claims (3)
タンス部品が直列に接続された自励式降圧型スイッチン
グ電源において、主電力制御素子のコレクタとそのその
主電力制御素子を駆動する駆動素子のエミッタがインダ
クタンス部品を介して接続されて相補型ダーリントン接
続の電力制御素子が構成され、その主電力制御素子のベ
ースと入力端子との間に補助スイッチング素子の主電流
路が接続され、 主電力制御素子の出力側と補助スイッチング素子のベー
スとが帰還回路を介して接続されたことを特徴とする自
励式降圧型スイッチング電源。1. A self-excited step-down switching power supply in which a power control element and an inductance component are connected in series between input / output terminals, a collector of a main power control element and an emitter of a drive element for driving the main power control element. Are connected via an inductance component to form a complementary Darlington connection power control element, and a main current path of an auxiliary switching element is connected between a base of the main power control element and an input terminal. A self-excited step-down switching power supply, wherein the output side of the power supply and the base of the auxiliary switching element are connected via a feedback circuit.
タンス部品が直列に接続された自励式降圧型スイッチン
グ電源において、主電力制御素子のドレインとその主電
力制御素子を駆動する駆動素子のソースがインダクタン
ス部品を介して接続されて相補型ダーリントン接続の電
力制御素子が構成され、その主電力制御素子のゲートと
入力端子との間に補助スイッチング素子の主電流路が接
続され、 主電力制御素子の出力側と補助スイッチング素子のゲー
トとが帰還回路を介して接続されたことを特徴とする自
励式降圧型スイッチング電源。2. A self-excited step-down switching power supply in which a power control element and an inductance component are connected in series between input and output terminals, wherein a drain of a main power control element and a source of a drive element for driving the main power control element are provided. A power control element of a complementary Darlington connection is formed by connecting through an inductance component, a main current path of an auxiliary switching element is connected between a gate of the main power control element and an input terminal, and a power control element of the main power control element is connected. A self-excited step-down switching power supply, wherein an output side and a gate of an auxiliary switching element are connected via a feedback circuit.
ータと接続された請求項１または請求項２記載の自励式
降圧型スイッチング電源。3. The self-excited step-down switching power supply according to claim 1, wherein a control terminal of the drive element is connected to a shunt regulator.
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| JP2002150615A JP3614833B2 (en) | 2002-05-24 | 2002-05-24 | Self-excited step-down switching power supply |
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| CN114400897A (en) * | 2022-02-17 | 2022-04-26 | 深圳信息职业技术学院 | Self-excitation type Buck converter |
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- 2002-05-24 JP JP2002150615A patent/JP3614833B2/en not_active Expired - Fee Related
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