JP2004129340A - Power supply and electronic component - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は電源装置及び電子部品に係り、特に、負荷に応じて発振波形を制御することにより出力電圧を一定に保持する電源装置及び電子部品に関する。
【0002】
【従来の技術】
図3は従来の電源装置の一例の回路構成図を示す。
【0003】
従来の電源装置1は、RCC(ringing choke convertor)方式のスイッチングレギュレータを構成している。
【0004】
ブリッジダイオード回路11、平滑回路12、トランス13、制御回路14、整流平滑回路15、検出回路部16、フォトカプラ17、スイッチングトランジスタQ1を含む構成とされている。
【0005】
入力交流電圧/電流は、抵抗R1を介してブリッジダイオード回路11に供給される。ブリッジダイオード回路11は、入力交流電圧/電流を整流する。ブリッジダイオード回路11で整流された電圧/電流は、平滑回路12に供給される。平滑回路12は、チョークコイルL1、平滑用コンデンサC1、C2から構成され、ブリッジダイオード回路11で整流された電圧/電流を平滑化する。
【0006】
平滑化された電圧/電流は、抵抗R1を介してトランス13に供給されるとともに、抵抗R2を介して制御回路14に供給される。トランス13は、1次コイルL11、2次コイルL12及び補助コイルL13を含む構成とされている。
【0007】
1次コイルL11には、スイッチングトランジスタQ1のスイッチングに応じた電圧が印加される。2次コイルL12には、1次コイルL11に流れる電流に応じた電圧が発生する。2次コイルL12は、整流平滑回路15に接続されている。整流平滑回路15は、ダイオードD11、D12、コンデンサC11、C12、チョークコイルL2から構成されており、2次コイルL12に発生した交流電流を整流平滑化して出力端子Toutに供給する。
【0008】
制御回路14は、抵抗R2〜R5、コンデンサC3〜C5、ダイオードD1、トランジスタQ2から構成され、いわゆる、自励式間欠発振回路を構成しており、スイッチングトランジスタQ1をスイッチングさせる。制御回路14には、補助コイルL13が接続されており、補助コイルL13からの電流によって、自励発振が行われる。また、制御回路14には、フォトカプラ17から出力される制御電流Icが供給されている。制御回路14は、フォトカプラ17からの制御電流Icに応じて間欠発振を行う。制御電流Icが大きくなると、スイッチングトランジスタQ1のオフ期間が長くなり、制御電流Icが小さくなると、スイッチングトランジスタQ1のオン期間が短くなる。
【0009】
また、制御回路14は、補助コイルL13からの電流をダイオードD1及びコンデンサC5により整流、平滑化してフォトカプラ17に供給する。フォトカプラ17は、フォトダイオードDp及びフォトトランジスタQpから構成されており、フォトダイオードDpの発光量に応じてフォトトランジスタQpのエミッタ電流が制御される。制御回路14のダイオードD1及びコンデンサC5で整流、平滑化された電流は、フォトトランジスタQpのコレクタに供給されている。フォトダイオードDpの発光量が多くなると、フォトトランジスタQpのエミッタ電流が増加し、フォトダイオードDpの発光量が小さくなると、フォトトランジスタQpのエミッタ電流が減少する。フォトトランジスタQpのエミッタ電流が制御回路14への制御電流Icとして制御回路14に供給される。
【0010】
また、フォトダイオードDpには、検出回路16から検出電流Ifが供給される。フォトダイオードDpは、検出回路16からの検出電流Ifが大きいと、発光量が大きくなり、検出回路16からの検出電流Ifが小さいと、発光量が小さくなる。
【0011】
検出回路16は、抵抗R11〜R15、コンデンサC21、C22、制御IC21から構成され、出力電圧Vout及び出力電流Ioutを検出し、出力電圧Voutが一定になるようにフォトダイオードDpに供給する検出電流Ifを制御する。検出回路16は、出力電流Ioutが小さいときには検出電流Ifが小さくし、出力電流Ioutが大きいときに、検出電流Ifが大きするように検出電流Ifを制御する。
【0012】
ここで、フォトカプラ17の伝達係数をCTR、フォトダイオードDpに流れる電流をIf、制御回路14への制御電流、すなわち、フォトトランジスタQpのコレクタ電流をIcとすると、
Ic=If×CTR …(1)
で表される。
【0013】
よって、フォトダイオードDpに流れる検出電流Ifは、式(1)より
If=Ic/CTR …(2)
で表される。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、従来のACアダプタなどの電源装置では、装置全体の消費電流の低減、特に、無負荷時の消費電流の低減が望まれている。しかしながら、図3に示すACアダプタでは、無負荷時には、起動抵抗、トランス13の巻線負荷、スイッチングトランジスタQ10のロス、トランス効率ロス、フォトカプラ17のフォトダイオードのロス、検出回路16のロスなどが発生する。
【0015】
フォトカプラ17は伝達効率が悪く、伝達率CTRが低い。よって、所定の制御電流Icを得るためには、検出電流Ifを大きくとる必要がある。検出電流Ifを大きくとることによって、トランス13の2次コイルL12側の電流消費が増大する。特に、トランス13の2次コイルL12側では、トランス13の変換効率がかかるため、トランス13の1次コイルL11側での消費電流に比べると消費電流が大きくなる。
【0016】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、装置全体の消費電力、特に、無負荷時の消費電流を低減できる電源装置及び電子部品を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
本発明は、トランス(13)と、トランス(13)の2次コイル(L12)側から出力される出力電圧を検出し、検出信号を生成する検出手段(16)と、検出手段(16)で生成された検出信号をトランス(13)の1次コイル側に伝達する伝達手段(17、101)と、伝達手段(17)の出力信号に基づいてトランス(13)の1次コイル(L11)側に印加する印加電圧を制御する制御手段(14、Q1)とを有し、伝達手段(17、101)は、出力信号が制御手段(14、Q1)に求められる信号範囲に維持され、かつ、検出信号の信号範囲が必要最小限となるように、検出信号の伝達係数が設定されたことを特徴とする。
【0018】
また、本発明は、伝達手段(17、101)は、検出信号に応じて発光するフォトダイオード(Dp)と、フォトダイオード(Dp)からの光に応じた電流を出力するフォトトランジスタ(Qp)とを有するフォトカプラ(17)と、フォトカプラ(17)を構成するフォトトランジスタ(Qp)とともにダーリントン接続を構成し、制御手段(14、Q1)に電流を供給するトランジスタ(Q10)とを有し、伝達係数はダーリントン接続の電流増幅率により調整されたことを特徴とする。
【0019】
さらに、本発明は、トランジスタ(Q10)のベース−エミッタ間に抵抗(R10)を接続したことを特徴とする。
【0020】
また、本発明は、フォトカプラ(17)とトランジスタ(Q10)とは、一体化され、単一の部品を構成することを特徴とする。
【0021】
本発明によれば、トランス(13)の2次コイル(L12)側から出力される出力電圧を検出し、検出信号を生成する検出手段(16)で生成された検出信号を伝達手段(17、101)によりトランス(13)の1次コイル(L11)側に印加する印加電圧を制御する制御手段(14、Q1)に伝達させる構成において、伝達手段(17、101)により出力信号が制御手段(14、Q1)が求める信号範囲に維持され、かつ、検出信号の信号範囲が必要最小限となるように、検出信号の伝達係数を設定することにより、消費電流を最小限に低減、特に、無負荷時の消費電流を低減することができるため、装置全体の消費電力を低減、特に無負荷時の消費電流を大幅に低減できる。
【0022】
なお、参照符号はあくまでも一例であり、これに限定されるものではない。
【0023】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の電源装置の一実施例の回路構成図を示す。同図中、図3と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【0024】
本実施例の電源装置100は、フォトカプラと間欠発振回路との間に電流増幅回路101を設けた構成とされている。
【0025】
電流増幅回路101は、トランジスタQ10及び抵抗R10とから構成され、フォトカプラ17を構成するフォトトランジスタQpとともに、ダーリントン接続構成の増幅回路を構成している。
【0026】
トランジスタQ10は、NPNトランジスタから構成される。トランジスタQ10のコレクタには、ダイオードD1及びコンデンサC5で構成された整流平滑回路で生成された電圧が印加される。抵抗R10は、トランジスタQ10のベース−エミッタ間に接続されている。抵抗R10により電流増幅回路101の小電流領域での直線性が改善される。
【0027】
フォトトランジスタQpのエミッタ電流を電流増幅率hfeに応じて増幅する。コレクタには整流平滑回路から駆動電源電圧が供給されており、エミッタは抵抗を介してトランジスタQ1のベースに接続されている。
【0028】
ここで、トランジスタQ10のエミッタ電流をIc、トランジスタQ10の電流増幅率をhfeとすると、
フォトカプラ17とトランジスタQ10とを合成した電流増幅率は、
(CRT×hfe)
で表せる。
【0029】
よって、トランジスタQ10のエミッタ電流Icは、
Ic=If×(CTR×hfe) …(3)
で表せる。したがって、フォトダイオードDpに流れる電流Ifは、
If=Ic/(CTR×hfe) …(4)
で表せる。
【0030】
式(4)を式(2)に示す従来のフォトカプラ17の出力電流Icと比較すると、トランジスタQ10の電流増幅率hfeに比例して電流Ifを小さくできる。電流Ifが小さくなることにより、トランス17の2次コイルL12側の消費電流を大幅に低減できる。
【0031】
例えば、入力交流電圧が100Vの場合に、消費電力を10mW、低減できる。
【0032】
図2は検出電流Ifに対する制御電流Icの特性図を示す。図2において、破線は従来の特性、実線は本実施例の特性を示す。
【0033】
本実施例のように電流増幅率が(CTR×hfe)となることにより、図2に実線で示すように検出電流Ifに対する制御電流Icの特性は、図2に破線で示す従来のように電流増幅率がCTRのみの場合に比べて、矢印A方向にシフトする。
【0034】
検出電流Ifに対する制御電流Icの特性が矢印A方向にシフトすることにより、所定の制御電流範囲ΔIcを得るための検出電流範囲ΔIfが矢印X方向、すなわち、電流値が小さくなる方向にシフトする。よって、2次コイルL12側での消費電流を小さくすることができる。
【0035】
なお、電流増幅回路111は、フォトカプラ17と一体化して、一つの部品として提供するようにしてもよい。
【0036】
また、本実施例では、フォトカプラ17と制御回路14との間に電流増幅回路を設けたが、フォトカプラ17の変換効率を向上させることでも、消費電流を低減できる。
【0037】
また、本実施例では、電源装置としてAC電圧をDC電圧に変換する、いわゆる、ACアダプタを例に説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、少なくとも、トランスと、トランスの2次コイル側から出力される出力電圧を検出し、検出信号を生成する検出手段と、検出手段で生成された検出信号をトランスの1次コイル側に伝達する伝達手段と、伝達手段の出力信号に基づいてトランスの1次コイル側に印加する印加電圧を制御する制御手段とを有する電源装置に適用することができる。
【0038】
【発明の効果】
上述の如く、本発明によれば、伝達手段の伝達係数を調整することにより消費電流を最小限に低減、特に、無負荷時の消費電流を低減することができるため、装置全体の消費電力を低減、特に無負荷時の消費電流を大幅に低減できる等の特長を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電源装置の一実施例の回路構成図である。
【図2】検出電流Ifに対する制御電流Icの特性図である。
【図3】従来の電源装置の一例の回路構成図である。
【符号の説明】
100 電源装置
11 ブリッジダイオード回路、12 平滑回路、13 トランス
14 制御回路、15 整流平滑回路、16 検出回路
17 フォトカプラ
L11 1次コイル、L12 2次コイル、L3 補助コイル
Q1 スイッチングトランジスタ、Dp フォトダイオード
Qp フォトトランジスタ
101 電流増幅回路
Q10 トランジスタ、R10 抵抗[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power supply device and an electronic component, and more particularly, to a power supply device and an electronic component that maintain an output voltage constant by controlling an oscillation waveform according to a load.
[0002]
[Prior art]
FIG. 3 shows a circuit configuration diagram of an example of a conventional power supply device.
[0003]
The conventional
[0004]
The configuration includes a bridge diode circuit 11, a smoothing circuit 12, a
[0005]
The input AC voltage / current is supplied to the bridge diode circuit 11 via the resistor R1. The bridge diode circuit 11 rectifies an input AC voltage / current. The voltage / current rectified by the bridge diode circuit 11 is supplied to the smoothing circuit 12. The smoothing circuit 12 includes a choke coil L1 and smoothing capacitors C1 and C2, and smoothes the voltage / current rectified by the bridge diode circuit 11.
[0006]
The smoothed voltage / current is supplied to the
[0007]
A voltage corresponding to the switching of the switching transistor Q1 is applied to the primary coil L11. A voltage corresponding to the current flowing through the primary coil L11 is generated in the secondary coil L12. The secondary coil L12 is connected to the rectifying and smoothing circuit 15. The rectifying and smoothing circuit 15 includes diodes D11 and D12, capacitors C11 and C12, and a choke coil L2. The rectifying and smoothing circuit rectifies and smoothes the AC current generated in the secondary coil L12, and supplies the rectified and smoothed current to the output terminal Tout.
[0008]
The control circuit 14 includes resistors R2 to R5, capacitors C3 to C5, a diode D1, and a transistor Q2, and forms a so-called self-excited intermittent oscillation circuit, and switches the switching transistor Q1. An auxiliary coil L13 is connected to the control circuit 14, and self-excited oscillation is performed by a current from the auxiliary coil L13. Further, the control circuit 14 is supplied with a control current Ic output from the
[0009]
Further, the control circuit 14 rectifies and smoothes the current from the auxiliary coil L13 by the diode D1 and the capacitor C5, and supplies the current to the
[0010]
The detection current If is supplied from the
[0011]
The
[0012]
Here, assuming that the transfer coefficient of the
Ic = If × CTR (1)
Is represented by
[0013]
Therefore, the detection current If flowing through the photodiode Dp is given by If = Ic / CTR from Expression (1) (2)
Is represented by
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
However, in a conventional power supply device such as an AC adapter, it is desired to reduce the current consumption of the entire device, particularly the current consumption when there is no load. However, in the AC adapter shown in FIG. 3, when there is no load, the starting resistance, the winding load of the
[0015]
The
[0016]
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a power supply device and an electronic component that can reduce power consumption of the entire device, particularly, current consumption when there is no load.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, a transformer (13), detecting means (16) for detecting an output voltage output from a secondary coil (L12) side of the transformer (13) and generating a detection signal, and detecting means (16). Transmission means (17, 101) for transmitting the generated detection signal to the primary coil side of the transformer (13), and a primary coil (L11) side of the transformer (13) based on an output signal of the transmission means (17). Control means (14, Q1) for controlling the applied voltage to be applied to the control means (17, 101), and the transmission means (17, 101) maintains the output signal in a signal range required by the control means (14, Q1); The transmission coefficient of the detection signal is set so that the signal range of the detection signal is a necessary minimum.
[0018]
Further, according to the present invention, the transmission means (17, 101) includes a photodiode (Dp) that emits light in response to a detection signal, and a phototransistor (Qp) that outputs a current corresponding to light from the photodiode (Dp). And a transistor (Q10) which forms a Darlington connection with the phototransistor (Qp) constituting the photocoupler (17) and supplies a current to the control means (14, Q1). The transfer coefficient is characterized by being adjusted by the current amplification factor of the Darlington connection.
[0019]
Further, the invention is characterized in that a resistor (R10) is connected between the base and the emitter of the transistor (Q10).
[0020]
Further, the present invention is characterized in that the photocoupler (17) and the transistor (Q10) are integrated and constitute a single component.
[0021]
According to the present invention, the output signal output from the secondary coil (L12) side of the transformer (13) is detected, and the detection signal generated by the detection means (16) for generating the detection signal is transmitted to the transmission means (17, 101), the applied voltage applied to the primary coil (L11) side of the transformer (13) is transmitted to the control means (14, Q1) for controlling the output voltage. 14, Q1) is maintained in the required signal range, and the transmission coefficient of the detection signal is set so that the signal range of the detection signal is the minimum necessary. Since the current consumption at the time of load can be reduced, the power consumption of the entire device can be reduced, and particularly, the current consumption at the time of no load can be significantly reduced.
[0022]
The reference numerals are merely examples, and the present invention is not limited to these.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a power supply device according to the present invention. 3, the same components as those of FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
[0024]
The power supply device 100 of the present embodiment has a configuration in which a
[0025]
The
[0026]
Transistor Q10 is formed of an NPN transistor. The voltage generated by the rectifying and smoothing circuit including the diode D1 and the capacitor C5 is applied to the collector of the transistor Q10. The resistor R10 is connected between the base and the emitter of the transistor Q10. The linearity of the
[0027]
The emitter current of the phototransistor Qp is amplified according to the current amplification factor hfe. The collector is supplied with a drive power supply voltage from a rectifying and smoothing circuit, and the emitter is connected to the base of the transistor Q1 via a resistor.
[0028]
Here, assuming that the emitter current of the transistor Q10 is Ic and the current amplification factor of the transistor Q10 is hfe,
The current amplification rate obtained by combining the
(CRT x hfe)
Can be represented by
[0029]
Therefore, the emitter current Ic of the transistor Q10 is
Ic = If × (CTR × hfe) (3)
Can be represented by Therefore, the current If flowing through the photodiode Dp is
If = Ic / (CTR × hfe) (4)
Can be represented by
[0030]
Comparing Expression (4) with the output current Ic of the
[0031]
For example, when the input AC voltage is 100 V, the power consumption can be reduced by 10 mW.
[0032]
FIG. 2 shows a characteristic diagram of the control current Ic with respect to the detection current If. In FIG. 2, the broken line indicates the conventional characteristic, and the solid line indicates the characteristic of the present embodiment.
[0033]
When the current amplification factor becomes (CTR × hfe) as in the present embodiment, the characteristic of the control current Ic with respect to the detection current If as shown by the solid line in FIG. The amplification factor shifts in the direction of arrow A as compared with the case where only the CTR is used.
[0034]
As the characteristic of the control current Ic with respect to the detection current If shifts in the direction of arrow A, the detection current range ΔIf for obtaining the predetermined control current range ΔIc shifts in the direction of arrow X, that is, in the direction in which the current value decreases. Therefore, current consumption on the secondary coil L12 side can be reduced.
[0035]
Note that the current amplification circuit 111 may be integrated with the
[0036]
Further, in the present embodiment, the current amplifying circuit is provided between the
[0037]
In the present embodiment, a so-called AC adapter that converts an AC voltage to a DC voltage as a power supply device has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and at least a transformer and a transformer Detecting means for detecting an output voltage outputted from the secondary coil side of the transformer and generating a detection signal; transmitting means for transmitting the detection signal generated by the detecting means to the primary coil side of the transformer; The present invention can be applied to a power supply device having control means for controlling an applied voltage applied to a primary coil side of a transformer based on a signal.
[0038]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the current consumption can be reduced to a minimum by adjusting the transmission coefficient of the transmission means, and in particular, the current consumption when there is no load can be reduced. It has features such as a reduction in current consumption, especially when no load is applied.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of an embodiment of a power supply device of the present invention.
FIG. 2 is a characteristic diagram of a control current Ic with respect to a detection current If.
FIG. 3 is a circuit configuration diagram of an example of a conventional power supply device.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 100 power supply device 11 bridge diode circuit, 12 smoothing circuit, 13 transformer 14 control circuit, 15 rectification smoothing circuit, 16
Claims (6)
前記トランスの2次コイル側から出力される出力電圧を検出し、検出信号を生成する検出手段と、
前記検出手段で生成された前記検出信号を前記トランスの1次コイル側に伝達する伝達手段と、
前記伝達手段の出力信号に基づいて前記トランスの1次コイル側に印加する印加電圧を制御する制御手段とを有し、
前記伝達手段は、前記出力信号が前記制御手段に求められる信号範囲に維持され、かつ、前記検出信号の信号範囲が必要最小限となるように、前記検出信号の伝達係数が設定されたことを特徴とする電源装置。With a transformer,
Detecting means for detecting an output voltage output from a secondary coil side of the transformer and generating a detection signal;
Transmitting means for transmitting the detection signal generated by the detecting means to a primary coil side of the transformer;
Control means for controlling an applied voltage applied to a primary coil side of the transformer based on an output signal of the transmission means,
The transmission means is configured such that the transmission coefficient of the detection signal is set so that the output signal is maintained in a signal range required by the control means, and the signal range of the detection signal is minimized. Power supply device characterized.
前記フォトダイオードからの光に応じた電流を出力するフォトトランジスタとを有するフォトカプラと、
前記フォトカプラを構成するフォトトランジスタとともにダーリントン接続を構成し、前記制御手段に電流を供給するトランジスタとを有し、
前記伝達係数は、前記ダーリントン接続の電流増幅率により調整されたことを特徴とする請求項1記載の電源装置。The transmission means, a photodiode that emits light in response to the detection signal,
A photocoupler having a phototransistor that outputs a current according to light from the photodiode,
A Darlington connection with the phototransistor constituting the photocoupler, and a transistor for supplying current to the control means,
The power supply device according to claim 1, wherein the transfer coefficient is adjusted by a current amplification factor of the Darlington connection.
前記フォトダイオードからの光に応じた電流を出力するフォトトランジスタとを有するフォトカプラと、
前記フォトカプラを構成するフォトトランジスタとともにダーリントン接続を構成し、出力電流を出力するトランジスタとを一体化し、単一の部品を構成したことを特徴とする電子部品。A photodiode that emits light in response to an input signal;
A photocoupler having a phototransistor that outputs a current according to light from the photodiode,
An electronic component, wherein a Darlington connection is formed with the phototransistor forming the photocoupler, and a transistor that outputs an output current is integrated to form a single component.
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