JP2004208377A - スイッチング電源装置 - Google Patents
スイッチング電源装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004208377A JP2004208377A JP2002373094A JP2002373094A JP2004208377A JP 2004208377 A JP2004208377 A JP 2004208377A JP 2002373094 A JP2002373094 A JP 2002373094A JP 2002373094 A JP2002373094 A JP 2002373094A JP 2004208377 A JP2004208377 A JP 2004208377A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- output
- power supply
- reference voltage
- zener
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
【課題】製造コストを低減させながら、出力精度を向上させることが可能なスイッチング電源装置を提供する。
【解決手段】スイッチング電源装置内の基準電圧生成回路を、複数のツェナーダイオードを含む回路で構成し、この複数のツェナーダイオードにより、当該スイッチング電源装置の出力電圧を複数回に亘って低電圧化して、基準電圧とする。前段ツェナーダイオードの安定した出力電圧は、後段のツェナーダイオードの電源となっているため、終段のツェナーダイオードのツェナー電圧は、当該スイッチング電源装置の出力電圧の変動の影響を受けなくなる。そして、複数のツェナーダイオードのうち、基準電圧出力直前のツェナーダイオードを、そのツェナー電圧が略5Vのものを用いることにより、温度係数がプラスマイナスゼロに近い特性となり、使用温度環境の変化にも安定した性能を得ることができる。
【選択図】 図1
【解決手段】スイッチング電源装置内の基準電圧生成回路を、複数のツェナーダイオードを含む回路で構成し、この複数のツェナーダイオードにより、当該スイッチング電源装置の出力電圧を複数回に亘って低電圧化して、基準電圧とする。前段ツェナーダイオードの安定した出力電圧は、後段のツェナーダイオードの電源となっているため、終段のツェナーダイオードのツェナー電圧は、当該スイッチング電源装置の出力電圧の変動の影響を受けなくなる。そして、複数のツェナーダイオードのうち、基準電圧出力直前のツェナーダイオードを、そのツェナー電圧が略5Vのものを用いることにより、温度係数がプラスマイナスゼロに近い特性となり、使用温度環境の変化にも安定した性能を得ることができる。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、商用電源を直流電圧に変換する電源装置に関し、特に内部で基準電圧を生成するスイッチング電源装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、スイッチング電源装置は、たとえば図5に示すような構成となっている。
【0003】
同図において、電源ケーブル101は、商用電源に接続するものであり、回路102は、スイッチング電源の一次側回路であり、ここでは共振型を採用している。
【0004】
電源トランス103の二次側には、高電圧系整流ダイオード104、低電圧系整流ダイオード105、高電圧系平滑コンデンサ106、低電圧系平滑コンデンサ107、高電圧系出力端子108、低電圧系出力端子109、シャントレギュレータ113、基準電圧を作るために減圧する抵抗器110、シャントレギュレータ113の動作電圧を決定する抵抗器111,112、低電圧系出力端子109の電圧と基準電圧とを比較するコンパレータ114、コンパレータ114の出力を一次側にフィードバックするフォトカプラ115からなる回路が接続されている。
【0005】
この従来のスイッチング電源において、一次側回路102は、交流である商用電源を整流・平滑して直流とした後、高周波でスイッチングし、電源トランス103の一次側に印加することにより、二次側に電力を絶縁供給する。
【0006】
電源トランス103の二次側においては、整流ダイオード104,105と平滑コンデンサ106,107とにより、それぞれ電源トランス103の巻数に応じた出力電圧を出力端子108および109に得ることができる。
【0007】
しかし、このままでは出力端子に接続された負荷や商用電源の入力電圧に応じて出力電圧が変化してしまうため、コンパレータ114により出力端子109の電圧とシャントレギュレータ113の基準電圧出力とを比較し、その比較結果(電圧情報)を、フォトカプラ115を用いて一次側回路102へフィードバックしている。ここで、抵抗器112の両端電圧はシャントレギュレータ113の基準電圧となるので、所望の基準電圧を得られるように、抵抗器112と抵抗器113の各値を定めている。
【0008】
コンパレータ114は、基準電圧と出力端子109の電圧とを比較し、出力端子109の電圧の方が高ければ、フォトカプラ115のLEDをONし、逆であればLEDをOFFする。その情報を一次側回路102が受信し、スイッチング周波数を変化させることにより、二次側の出力端子108,109の電圧を安定化させる。
【0009】
なお、シャントレギュレータ113の代わりにツェナーダイオードを使用することもできる。たとえば、抵抗器111,112およびシャントレギュレータ113を削除し、不図示のツェナーダイオードをそのアノード側をGNDに、そのカソード側をコンパレータ114の+入力側に接続することにより、基準電圧を生成することができる。このときの基準電圧値はツェナーダイオードのツェナー電圧によるが、そのツェナー電圧は抵抗器110を通して流れるツェナー電流にも左右される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のスイッチング電源装置では、電圧精度の良いシャントレギュレータを用いることで電源装置の出力精度を保つことが可能であるものの、シャントレギュレータは高価な素子であるため、コストアップ要因となっていた。
【0011】
また、シャントレギュレータの代わりにツェナーダイオードを用いた場合では、ツェナーダイオードの電源としている出力端子の負荷が増大したときには、出力に電圧降下が生じ、それによりツェナー電流が減少し、ツェナー電圧も下がるので、基準電圧が低くなる。基準電圧が低くなると、電源装置の二次側電圧が下がり、ツェナーダイオードの電源としている出力端子の出力もさらに降下する。このような悪循環により、電源装置の出力精度を保つことは困難であった。
【0012】
本発明は、この点に着目してなされたものであり、製造コストを低減させながら、出力精度を向上させることが可能なスイッチング電源装置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に記載の発明は、商用電源を整流した後、スイッチングし、トランスを介して二次側に電力供給する一次側スイッチング手段と、前記トランスにより一次側から伝達された電力を二次側で整流し、複数の電圧を出力する電圧出力手段と、基準電圧を生成する基準電圧生成手段と、前記電圧出力手段から出力される複数の電圧のうちの1つの出力電圧と前記基準電圧生成手段により生成された基準電圧とを比較する電圧比較手段と、該電圧比較手段の比較結果を前記一次側スイッチング手段に帰還する帰還手段とを有し、前記基準電圧生成手段の電源は、前記電圧出力手段から出力された複数の電圧のうち高い電圧を用い、前記電圧比較手段が比較に用いる前記1つの出力電圧は、前記電圧出力手段から出力された複数の電圧のうち低い電圧であり、前記基準電圧生成手段は、複数のツェナーダイオードを含み、該複数のツェナーダイオードを用いて、前記電圧出力手段から出力された前記高い電圧を複数回に亘り低電圧化することにより基準電圧を生成し、前記複数のツェナーダイオードのうち、基準電圧出力直前のツェナーダイオードは、温度特性の絶対値が最小になるツェナー電圧略5Vの素子を用いることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【0015】
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。
【0016】
同図において、電源ケーブル101は、商用電源に接続するものであり、回路102は、スイッチング電源の一次側回路であり、ここでは共振型を採用している。
【0017】
電源トランス103の二次側には、高電圧系整流ダイオード104、低電圧系整流ダイオード105、高電圧系平滑コンデンサ106、低電圧系平滑コンデンサ107、高電圧系出力端子108、低電圧系出力端子109、初段ツェナーダイオード1のツェナー電流を決定するための抵抗器110、終段ツェナーダイオード3のツェナー電流を決定するための抵抗器2、低電圧系出力端子109の電圧と基準電圧とを比較するコンパレータ114、コンパレータ114の出力を一次側にフィードバックするフォトカプラ115からなる回路が接続されている。
【0018】
なお、終段ツェナーダイオード3は、ツェナー電圧が略5Vのものである。
【0019】
本実施の形態において、一次側回路102は、交流である商用電源を整流・平滑して直流とした後、高周波でスイッチングし、電源トランス103の一次側に印加することにより、二次側に電力を絶縁供給する。
【0020】
電源トランス103の二次側においては、整流ダイオード104,105と平滑コンデンサ106,107とにより、それぞれ電源トランス103の巻数に応じた出力電圧を出力端子108および109に得ることができる。
【0021】
しかし、このままでは出力端子に接続された負荷や商用電源の入力電圧に応じて出力電圧が変化してしまうため、コンパレータ114により出力端子109の電圧と、ツェナーダイオード1および3で生成された基準電圧出力とを比較し、その比較結果(電圧情報)を、フォトカプラ115を用いて一次側回路102へフィードバックしている。
【0022】
基準電圧は、抵抗器110を通して初段ツェナーダイオード1で一旦安定化させた後、その電圧を抵抗器2と終段ツェナーダイオード3にて再度安定化させて生成している。
【0023】
いま、本実施の形態のスイッチング電源装置に接続された負荷が変動した場合の出力電圧の変化を考える。
【0024】
図2に示すように、高電圧系出力端子108の負荷電流が増大した場合、高電圧系出力端子108は電圧降下にて出力電圧が下がる。初段ツェナーダイオード1はツェナー電圧を保持しようとするので、抵抗器110の両端電位差が小さくなり電流は減少する。この結果、初段ツェナーダイオード1に流れる電流も減少するが、図3に示すように、たとえば20Vツェナーダイオード特性のツェナー電流の変化による電圧変動はほとんどない。ここでは、ツェナー電流の変化の少ない特性の電圧範囲内で、初段ツェナーダイオードを選定することが重要である。たとえば、一般的な数百mW程度のツェナーダイオードにおいては、ツェナー電圧が10V以上のもので、ツェナー電流が1μAから1mA程度での使用時には、このような電圧変動に対して非常に安定した特性を持っている。あるいはツェナー電圧が10V以下であっても、ツェナー電流によるツェナー電圧の変動が非常に少ない特性を持っているものであれば、問題なく使用できる。逆に、初段ツェナーダイオードの電圧変動特性が大きいものしか使えない場合、本回路の段数を増やすことにより同等の性能を得ることができる。図1において、抵抗器110、ツェナーダイオード1の後に、それらと同じように抵抗器とツェナーダイオードを各1個追加し、抵抗器2に接続する。このように、ハシゴのようにツェナーダイオードと抵抗器をつなぐことにより多段化し、電圧を少しずつ安定させることにより、最終段のツェナー電圧の変動を抑えることができる。たとえば、元電圧108が22Vから26Vで変動した場合、1段目では18Vから20V、2段目では12Vから12.5V、そして3段目で5.0Vといったように変動幅を順次小さくしていくことが可能である。
【0025】
初段ツェナーダイオード1の安定した出力電圧は、抵抗器2と終段ツェナーダイオード3の電源となっているため、終段ツェナーダイオード3のツェナー電流は一定となりツェナー電圧は全く影響を受けない。
【0026】
また、一般にツェナーダイオードのツェナー電圧温度係数は、5V以下がマイナス数mV/℃となり、5V以上はプラス数mV/℃からプラス数十mV/℃となっている。そこで、本実施の形態では、終段ツェナーダイオード3に5Vのものを使用することにより、温度係数がプラスマイナスゼロに近い特性となり、使用温度環境の変化にも安定した性能を得ることができる。
【0027】
仮にツェナーダイオードが一段構成である場合を考えると、本実施の形態と同様の基準電圧を得るためには、ツェナーダイオードは5Vのものを使うことになる。そこで高圧系出力電圧108に電圧変動が発生した場合、ツェナー電流も変化し、図3の5Vツェナーダイオード特性を見れば分かるように、ツェナー電圧はツェナー電流に左右されてしまう。すなわち、負荷変動に弱く出力電圧が安定しない電源となってしまう。
【0028】
(第2の実施の形態)
図4は、本発明の第2の実施の形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。なお、第1の実施の形態と異なる部分についてのみ説明する。
【0029】
図4において、抵抗器11〜13は、それぞれ値の異なる抵抗器であり、パターン14〜16は、ジャンパ線を接続することができる基板上のプリントパターンである。17は抵抗器である。
【0030】
いま、終段ツェナーダイオード3により生成された電圧を、抵抗器11〜13のうち一つを選択し、選択した抵抗器につながるジャンパ線パターンをジャンパ線で短絡することにより、選択した抵抗器と抵抗器17の値に応じて分圧された電圧が基準電圧となる。ここでは、終段ツェナーダイオード3の素子個別のバラツキを吸収するために、出力電圧が所望の値になるように、抵抗器11〜13を選択する。また、抵抗11〜13を選択する代わりに可変抵抗器を用いても良く、さらには抵抗器17を含めて可変抵抗器にすることも可能であるが、本実施の形態のように、ジャンパ線により抵抗器を選択することにより、電源基板実装後の電圧調整の有無確認が容易となるため好適である。
【0031】
以下、本発明の実施態様の例を列挙する。
【0032】
(実施態様1) 商用電源を整流した後、スイッチングし、トランスを介して二次側に電力供給する一次側スイッチング手段と、
前記トランスにより一次側から伝達された電力を二次側で整流し、複数の電圧を出力する電圧出力手段と、
基準電圧を生成する基準電圧生成手段と、
前記電圧出力手段から出力される複数の電圧のうちの1つの出力電圧と前記基準電圧生成手段により生成された基準電圧とを比較する電圧比較手段と、
該電圧比較手段の比較結果を前記一次側スイッチング手段に帰還する帰還手段と
を有し、
前記基準電圧生成手段の電源は、前記電圧出力手段から出力された複数の電圧のうち高い電圧を用い、
前記電圧比較手段が比較に用いる前記1つの出力電圧は、前記電圧出力手段から出力された複数の電圧のうち低い電圧であり、
前記基準電圧生成手段は、複数のツェナーダイオードを含み、該複数のツェナーダイオードを用いて、前記電圧出力手段から出力された前記高い電圧を複数回に亘り低電圧化することにより基準電圧を生成し、
前記複数のツェナーダイオードのうち、基準電圧出力直前のツェナーダイオードは、温度特性の絶対値が最小になるツェナー電圧略5Vの素子を用いる
ことを特徴とするスイッチング電源装置。
【0033】
(実施態様2) 前記基準電圧生成手段によって生成される基準電圧出力は、該基準電圧出力直前のツェナーダイオードの出力電圧を複数の抵抗器で分圧したものであり、前記抵抗器の値を調整することにより出力電圧を微調整可能としたことを特徴とする請求項1に記載のスイッチング電源装置。
【0034】
(実施態様3) 前記抵抗器の値を調整するため、プリント基板上に複数個の値の異なる抵抗器を実装し、前記抵抗器に直列にそれぞれジャンパ線を実装可能となるようプリントパターンを形成し、すべての抵抗器とジャンパ線パターンを並列接続し、電源出力電圧の調整のためジャンパ線を選択的に1本のみ実装することを特徴とする請求項2に記載のスイッチング電源装置。
【0035】
【発明の効果】
以上説明したように、スイッチング電源の基準電圧生成回路において、ツェナーダイオードを複数段設けることにより安定した電圧を出力することが可能である。
【0036】
さらに、ツェナー電圧が5V前後のツェナーダイオードを用いることにより、使用環境温度に左右されない安定した電圧精度を保つことができる。
【0037】
また、調整抵抗を設けることにより、製造時に電圧精度を追求することが可能である。このときの調整抵抗は、電源のプリント基板上に異なる値の抵抗器を複数実装し、ジャンパ線を1本のみ実装し、その実装位置を変えることで任意の抵抗値の抵抗器を選択することにより、部品実装後の目視検査が容易となる。
【0038】
このように、本発明によれば、安価で精度が高く、負荷変動に影響されることなく出力電圧が安定した電源を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。
【図2】図1のスイッチング電源装置の負荷電流と電圧の関係を示す図である。
【図3】一般的なツェナーダイオードの特性を示す図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。
【図5】従来のスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
1 初段ツェナーダイオード
3 終段ツェナーダイオード
2,11〜13,110〜112 抵抗器
14〜16 ジャンパ線プリントパターン
102 一次側回路
103 電源トランス
104 高電圧系整流ダイオード
105 低電圧系整流ダイオード
106 高電圧系平滑コンデンサ
107 低電圧系平滑コンデンサ
108 高電圧系出力端子
109 低電圧系出力端子
113 シャントレギュレータ
114 コンパレータ
115 フォトカプラ
【発明の属する技術分野】
本発明は、商用電源を直流電圧に変換する電源装置に関し、特に内部で基準電圧を生成するスイッチング電源装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、スイッチング電源装置は、たとえば図5に示すような構成となっている。
【0003】
同図において、電源ケーブル101は、商用電源に接続するものであり、回路102は、スイッチング電源の一次側回路であり、ここでは共振型を採用している。
【0004】
電源トランス103の二次側には、高電圧系整流ダイオード104、低電圧系整流ダイオード105、高電圧系平滑コンデンサ106、低電圧系平滑コンデンサ107、高電圧系出力端子108、低電圧系出力端子109、シャントレギュレータ113、基準電圧を作るために減圧する抵抗器110、シャントレギュレータ113の動作電圧を決定する抵抗器111,112、低電圧系出力端子109の電圧と基準電圧とを比較するコンパレータ114、コンパレータ114の出力を一次側にフィードバックするフォトカプラ115からなる回路が接続されている。
【0005】
この従来のスイッチング電源において、一次側回路102は、交流である商用電源を整流・平滑して直流とした後、高周波でスイッチングし、電源トランス103の一次側に印加することにより、二次側に電力を絶縁供給する。
【0006】
電源トランス103の二次側においては、整流ダイオード104,105と平滑コンデンサ106,107とにより、それぞれ電源トランス103の巻数に応じた出力電圧を出力端子108および109に得ることができる。
【0007】
しかし、このままでは出力端子に接続された負荷や商用電源の入力電圧に応じて出力電圧が変化してしまうため、コンパレータ114により出力端子109の電圧とシャントレギュレータ113の基準電圧出力とを比較し、その比較結果(電圧情報)を、フォトカプラ115を用いて一次側回路102へフィードバックしている。ここで、抵抗器112の両端電圧はシャントレギュレータ113の基準電圧となるので、所望の基準電圧を得られるように、抵抗器112と抵抗器113の各値を定めている。
【0008】
コンパレータ114は、基準電圧と出力端子109の電圧とを比較し、出力端子109の電圧の方が高ければ、フォトカプラ115のLEDをONし、逆であればLEDをOFFする。その情報を一次側回路102が受信し、スイッチング周波数を変化させることにより、二次側の出力端子108,109の電圧を安定化させる。
【0009】
なお、シャントレギュレータ113の代わりにツェナーダイオードを使用することもできる。たとえば、抵抗器111,112およびシャントレギュレータ113を削除し、不図示のツェナーダイオードをそのアノード側をGNDに、そのカソード側をコンパレータ114の+入力側に接続することにより、基準電圧を生成することができる。このときの基準電圧値はツェナーダイオードのツェナー電圧によるが、そのツェナー電圧は抵抗器110を通して流れるツェナー電流にも左右される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のスイッチング電源装置では、電圧精度の良いシャントレギュレータを用いることで電源装置の出力精度を保つことが可能であるものの、シャントレギュレータは高価な素子であるため、コストアップ要因となっていた。
【0011】
また、シャントレギュレータの代わりにツェナーダイオードを用いた場合では、ツェナーダイオードの電源としている出力端子の負荷が増大したときには、出力に電圧降下が生じ、それによりツェナー電流が減少し、ツェナー電圧も下がるので、基準電圧が低くなる。基準電圧が低くなると、電源装置の二次側電圧が下がり、ツェナーダイオードの電源としている出力端子の出力もさらに降下する。このような悪循環により、電源装置の出力精度を保つことは困難であった。
【0012】
本発明は、この点に着目してなされたものであり、製造コストを低減させながら、出力精度を向上させることが可能なスイッチング電源装置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に記載の発明は、商用電源を整流した後、スイッチングし、トランスを介して二次側に電力供給する一次側スイッチング手段と、前記トランスにより一次側から伝達された電力を二次側で整流し、複数の電圧を出力する電圧出力手段と、基準電圧を生成する基準電圧生成手段と、前記電圧出力手段から出力される複数の電圧のうちの1つの出力電圧と前記基準電圧生成手段により生成された基準電圧とを比較する電圧比較手段と、該電圧比較手段の比較結果を前記一次側スイッチング手段に帰還する帰還手段とを有し、前記基準電圧生成手段の電源は、前記電圧出力手段から出力された複数の電圧のうち高い電圧を用い、前記電圧比較手段が比較に用いる前記1つの出力電圧は、前記電圧出力手段から出力された複数の電圧のうち低い電圧であり、前記基準電圧生成手段は、複数のツェナーダイオードを含み、該複数のツェナーダイオードを用いて、前記電圧出力手段から出力された前記高い電圧を複数回に亘り低電圧化することにより基準電圧を生成し、前記複数のツェナーダイオードのうち、基準電圧出力直前のツェナーダイオードは、温度特性の絶対値が最小になるツェナー電圧略5Vの素子を用いることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【0015】
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。
【0016】
同図において、電源ケーブル101は、商用電源に接続するものであり、回路102は、スイッチング電源の一次側回路であり、ここでは共振型を採用している。
【0017】
電源トランス103の二次側には、高電圧系整流ダイオード104、低電圧系整流ダイオード105、高電圧系平滑コンデンサ106、低電圧系平滑コンデンサ107、高電圧系出力端子108、低電圧系出力端子109、初段ツェナーダイオード1のツェナー電流を決定するための抵抗器110、終段ツェナーダイオード3のツェナー電流を決定するための抵抗器2、低電圧系出力端子109の電圧と基準電圧とを比較するコンパレータ114、コンパレータ114の出力を一次側にフィードバックするフォトカプラ115からなる回路が接続されている。
【0018】
なお、終段ツェナーダイオード3は、ツェナー電圧が略5Vのものである。
【0019】
本実施の形態において、一次側回路102は、交流である商用電源を整流・平滑して直流とした後、高周波でスイッチングし、電源トランス103の一次側に印加することにより、二次側に電力を絶縁供給する。
【0020】
電源トランス103の二次側においては、整流ダイオード104,105と平滑コンデンサ106,107とにより、それぞれ電源トランス103の巻数に応じた出力電圧を出力端子108および109に得ることができる。
【0021】
しかし、このままでは出力端子に接続された負荷や商用電源の入力電圧に応じて出力電圧が変化してしまうため、コンパレータ114により出力端子109の電圧と、ツェナーダイオード1および3で生成された基準電圧出力とを比較し、その比較結果(電圧情報)を、フォトカプラ115を用いて一次側回路102へフィードバックしている。
【0022】
基準電圧は、抵抗器110を通して初段ツェナーダイオード1で一旦安定化させた後、その電圧を抵抗器2と終段ツェナーダイオード3にて再度安定化させて生成している。
【0023】
いま、本実施の形態のスイッチング電源装置に接続された負荷が変動した場合の出力電圧の変化を考える。
【0024】
図2に示すように、高電圧系出力端子108の負荷電流が増大した場合、高電圧系出力端子108は電圧降下にて出力電圧が下がる。初段ツェナーダイオード1はツェナー電圧を保持しようとするので、抵抗器110の両端電位差が小さくなり電流は減少する。この結果、初段ツェナーダイオード1に流れる電流も減少するが、図3に示すように、たとえば20Vツェナーダイオード特性のツェナー電流の変化による電圧変動はほとんどない。ここでは、ツェナー電流の変化の少ない特性の電圧範囲内で、初段ツェナーダイオードを選定することが重要である。たとえば、一般的な数百mW程度のツェナーダイオードにおいては、ツェナー電圧が10V以上のもので、ツェナー電流が1μAから1mA程度での使用時には、このような電圧変動に対して非常に安定した特性を持っている。あるいはツェナー電圧が10V以下であっても、ツェナー電流によるツェナー電圧の変動が非常に少ない特性を持っているものであれば、問題なく使用できる。逆に、初段ツェナーダイオードの電圧変動特性が大きいものしか使えない場合、本回路の段数を増やすことにより同等の性能を得ることができる。図1において、抵抗器110、ツェナーダイオード1の後に、それらと同じように抵抗器とツェナーダイオードを各1個追加し、抵抗器2に接続する。このように、ハシゴのようにツェナーダイオードと抵抗器をつなぐことにより多段化し、電圧を少しずつ安定させることにより、最終段のツェナー電圧の変動を抑えることができる。たとえば、元電圧108が22Vから26Vで変動した場合、1段目では18Vから20V、2段目では12Vから12.5V、そして3段目で5.0Vといったように変動幅を順次小さくしていくことが可能である。
【0025】
初段ツェナーダイオード1の安定した出力電圧は、抵抗器2と終段ツェナーダイオード3の電源となっているため、終段ツェナーダイオード3のツェナー電流は一定となりツェナー電圧は全く影響を受けない。
【0026】
また、一般にツェナーダイオードのツェナー電圧温度係数は、5V以下がマイナス数mV/℃となり、5V以上はプラス数mV/℃からプラス数十mV/℃となっている。そこで、本実施の形態では、終段ツェナーダイオード3に5Vのものを使用することにより、温度係数がプラスマイナスゼロに近い特性となり、使用温度環境の変化にも安定した性能を得ることができる。
【0027】
仮にツェナーダイオードが一段構成である場合を考えると、本実施の形態と同様の基準電圧を得るためには、ツェナーダイオードは5Vのものを使うことになる。そこで高圧系出力電圧108に電圧変動が発生した場合、ツェナー電流も変化し、図3の5Vツェナーダイオード特性を見れば分かるように、ツェナー電圧はツェナー電流に左右されてしまう。すなわち、負荷変動に弱く出力電圧が安定しない電源となってしまう。
【0028】
(第2の実施の形態)
図4は、本発明の第2の実施の形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。なお、第1の実施の形態と異なる部分についてのみ説明する。
【0029】
図4において、抵抗器11〜13は、それぞれ値の異なる抵抗器であり、パターン14〜16は、ジャンパ線を接続することができる基板上のプリントパターンである。17は抵抗器である。
【0030】
いま、終段ツェナーダイオード3により生成された電圧を、抵抗器11〜13のうち一つを選択し、選択した抵抗器につながるジャンパ線パターンをジャンパ線で短絡することにより、選択した抵抗器と抵抗器17の値に応じて分圧された電圧が基準電圧となる。ここでは、終段ツェナーダイオード3の素子個別のバラツキを吸収するために、出力電圧が所望の値になるように、抵抗器11〜13を選択する。また、抵抗11〜13を選択する代わりに可変抵抗器を用いても良く、さらには抵抗器17を含めて可変抵抗器にすることも可能であるが、本実施の形態のように、ジャンパ線により抵抗器を選択することにより、電源基板実装後の電圧調整の有無確認が容易となるため好適である。
【0031】
以下、本発明の実施態様の例を列挙する。
【0032】
(実施態様1) 商用電源を整流した後、スイッチングし、トランスを介して二次側に電力供給する一次側スイッチング手段と、
前記トランスにより一次側から伝達された電力を二次側で整流し、複数の電圧を出力する電圧出力手段と、
基準電圧を生成する基準電圧生成手段と、
前記電圧出力手段から出力される複数の電圧のうちの1つの出力電圧と前記基準電圧生成手段により生成された基準電圧とを比較する電圧比較手段と、
該電圧比較手段の比較結果を前記一次側スイッチング手段に帰還する帰還手段と
を有し、
前記基準電圧生成手段の電源は、前記電圧出力手段から出力された複数の電圧のうち高い電圧を用い、
前記電圧比較手段が比較に用いる前記1つの出力電圧は、前記電圧出力手段から出力された複数の電圧のうち低い電圧であり、
前記基準電圧生成手段は、複数のツェナーダイオードを含み、該複数のツェナーダイオードを用いて、前記電圧出力手段から出力された前記高い電圧を複数回に亘り低電圧化することにより基準電圧を生成し、
前記複数のツェナーダイオードのうち、基準電圧出力直前のツェナーダイオードは、温度特性の絶対値が最小になるツェナー電圧略5Vの素子を用いる
ことを特徴とするスイッチング電源装置。
【0033】
(実施態様2) 前記基準電圧生成手段によって生成される基準電圧出力は、該基準電圧出力直前のツェナーダイオードの出力電圧を複数の抵抗器で分圧したものであり、前記抵抗器の値を調整することにより出力電圧を微調整可能としたことを特徴とする請求項1に記載のスイッチング電源装置。
【0034】
(実施態様3) 前記抵抗器の値を調整するため、プリント基板上に複数個の値の異なる抵抗器を実装し、前記抵抗器に直列にそれぞれジャンパ線を実装可能となるようプリントパターンを形成し、すべての抵抗器とジャンパ線パターンを並列接続し、電源出力電圧の調整のためジャンパ線を選択的に1本のみ実装することを特徴とする請求項2に記載のスイッチング電源装置。
【0035】
【発明の効果】
以上説明したように、スイッチング電源の基準電圧生成回路において、ツェナーダイオードを複数段設けることにより安定した電圧を出力することが可能である。
【0036】
さらに、ツェナー電圧が5V前後のツェナーダイオードを用いることにより、使用環境温度に左右されない安定した電圧精度を保つことができる。
【0037】
また、調整抵抗を設けることにより、製造時に電圧精度を追求することが可能である。このときの調整抵抗は、電源のプリント基板上に異なる値の抵抗器を複数実装し、ジャンパ線を1本のみ実装し、その実装位置を変えることで任意の抵抗値の抵抗器を選択することにより、部品実装後の目視検査が容易となる。
【0038】
このように、本発明によれば、安価で精度が高く、負荷変動に影響されることなく出力電圧が安定した電源を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。
【図2】図1のスイッチング電源装置の負荷電流と電圧の関係を示す図である。
【図3】一般的なツェナーダイオードの特性を示す図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。
【図5】従来のスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
1 初段ツェナーダイオード
3 終段ツェナーダイオード
2,11〜13,110〜112 抵抗器
14〜16 ジャンパ線プリントパターン
102 一次側回路
103 電源トランス
104 高電圧系整流ダイオード
105 低電圧系整流ダイオード
106 高電圧系平滑コンデンサ
107 低電圧系平滑コンデンサ
108 高電圧系出力端子
109 低電圧系出力端子
113 シャントレギュレータ
114 コンパレータ
115 フォトカプラ
Claims (1)
- 商用電源を整流した後、スイッチングし、トランスを介して二次側に電力供給する一次側スイッチング手段と、
前記トランスにより一次側から伝達された電力を二次側で整流し、複数の電圧を出力する電圧出力手段と、
基準電圧を生成する基準電圧生成手段と、
前記電圧出力手段から出力される複数の電圧のうちの1つの出力電圧と前記基準電圧生成手段により生成された基準電圧とを比較する電圧比較手段と、
該電圧比較手段の比較結果を前記一次側スイッチング手段に帰還する帰還手段と
を有し、
前記基準電圧生成手段の電源は、前記電圧出力手段から出力された複数の電圧のうち高い電圧を用い、
前記電圧比較手段が比較に用いる前記1つの出力電圧は、前記電圧出力手段から出力された複数の電圧のうち低い電圧であり、
前記基準電圧生成手段は、複数のツェナーダイオードを含み、該複数のツェナーダイオードを用いて、前記電圧出力手段から出力された前記高い電圧を複数回に亘り低電圧化することにより基準電圧を生成し、
前記複数のツェナーダイオードのうち、基準電圧出力直前のツェナーダイオードは、温度特性の絶対値が最小になるツェナー電圧略5Vの素子を用いる
ことを特徴とするスイッチング電源装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002373094A JP2004208377A (ja) | 2002-12-24 | 2002-12-24 | スイッチング電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002373094A JP2004208377A (ja) | 2002-12-24 | 2002-12-24 | スイッチング電源装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004208377A true JP2004208377A (ja) | 2004-07-22 |
Family
ID=32811495
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002373094A Pending JP2004208377A (ja) | 2002-12-24 | 2002-12-24 | スイッチング電源装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004208377A (ja) |
-
2002
- 2002-12-24 JP JP2002373094A patent/JP2004208377A/ja active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7336057B2 (en) | DC/DC converter | |
TWI482531B (zh) | 發光二極體照明驅動器 | |
JP2019033028A (ja) | 調光装置および電力変換装置 | |
TWI489747B (zh) | 用於產生一回饋信號或一校正信號的方法與回饋電路 | |
TWI590574B (zh) | 電源供應裝置 | |
CN110601537B (zh) | 初级侧恒定电流调节 | |
JP4094487B2 (ja) | 正負出力電圧用電源装置 | |
US20110013435A1 (en) | Ac detection circuit for power supply | |
US8467201B2 (en) | Simplified primary triggering circuit for the switch in a switched-mode power supply | |
US7952335B2 (en) | Power converter and method for power conversion | |
CN109921627B (zh) | 用于限制开关转换器中的电磁干扰的装置和方法 | |
JP4591887B2 (ja) | 電源装置、および携帯機器 | |
KR101387022B1 (ko) | 전원 회로 | |
US20100165665A1 (en) | Power supply control circuit and method for sensing voltage in the power supply control circuit | |
JP2003180073A (ja) | 電源回路 | |
JP2004208377A (ja) | スイッチング電源装置 | |
KR20150038937A (ko) | 전원 공급 장치 | |
CN110545607B (zh) | 可降低电流纹波的电源供应电路及降低电流纹波的方法 | |
JP3447975B2 (ja) | スイッチング電源回路 | |
WO2023181360A1 (ja) | レクテナ装置 | |
JP6731993B2 (ja) | 電力変換装置 | |
KR940001193Y1 (ko) | 정전압기의 발열 감쇄회로 | |
JP2003061349A (ja) | 電源のダミー回路 | |
KR20140005750A (ko) | 전원 공급 장치 | |
KR100957784B1 (ko) | Scr을 이용하여 콘트롤 ic를 동작시키는 전원 공급장치 및 방법 |