JP2008206235A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定電圧ダイオードを備えた電源装置において、定電圧ダイオードに電流を十分に流すことができる電源装置を提供する。
【解決手段】電源装置１０は、一次巻線Ｎｐと、二次巻線Ｎｓと、ベース巻線Ｎｂと、を含むトランス１４、入力コンデンサＣｉ、スイッチングトランジスタＱ１、起動抵抗Ｒｓ、ベース抵抗Ｒｂ、ダイオードＤ２、及びコンデンサＣ２を備える。また、出力電圧を制御する回路として、ダイオードＤ１、コンデンサＣ１、出力電圧を設定する抵抗Ｒ１、Ｒ２、ツェナーダイオードＤｚ、可変抵抗Ｒｖ１、及びトランジスタＱ２を備える。可変抵抗Ｒｖ１により、ツェナーダイオードＤｚに流れるツェナー電流Ｉｚを調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源装置に関する。

一般に、電源装置において、定電圧制御を行う方式として、ＲＣＣ（Ｒｉｎｇｉｎｇ Ｃｈｏｋｅ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）方式と呼ばれる、自励式フライバック・コンバータが知られている。ＲＣＣ方式の電源装置では、出力電圧の安定化をはかるために定電圧ダイオードである、ツェナーダイオードを用いる技術が知られている。（例えば、特許文献１、特許文献２、非特許文献１参照）。

この技術の電源回路の一例を図１１に示す。この電源装置１００の定電圧走査は、トランジスタＱ１’をオフするためにはコレクタ電流Ｉｃ’に対して、ベース電流Ｉｂ１’を不足気味になるように制御すればよい。トランスのベース巻線Ｎｂ’からの電流をツェナーダイオードＤｚ’にバイパスすれば、電流Ｉｂ１’は不足気味に制御できる。ツェナーダイオードＤｚ’のアノードは、コンデンサＣ１’のマイナス側に接続されている、コンデンサＣ１’の電圧Ｖｃ’は、（１）式のようになる。なお、Ｖｚ’は、ツェナー電圧であり、Ｖｂｅ１’は、トランジスタＱ１’のベースーエミッタ間の降下電圧である。

Ｖｃ１’＝Ｖｚ’＋Ｖｂｅ１’ ・・・（１）
当該（１）式の関係になると、ツェナーダイオードＤｚ’が導通して、電流Ｉｚ’を流し、トランジスタＱ１’をオフさせる。

コンデンサＣ１’に電流が流れている期間と、トランス１４’の二次側で出力供給している期間とは同じなので、出力電圧Ｖｏｕｔ’とコンデンサＣ１’の電圧Ｖｃ１’とは、比例関係になり、定電圧化される。なお、ｎｓ’は、ベース巻線Ｎｂ’の巻数であり、ｎｓ’は、二次巻線Ｎｓ’の巻数であり、ＶＦ’は、降下電圧である。

Ｖｏｕｔ’＝（ｎｓ’／ｎｂ’）×（Ｖｚ’＋Ｖｂｅ１’）−ＶＦ’ ・・・（２）
ツェナー方式では、バイパスさせるための電流が数ｍＡから数十ｍＡ程度なので、パワーアップの方法として図１２に示す電源回路が提案されている。

図１２に示す電源装置２００では、トランジスタＱ２’のベースに流れるベース電流Ｉｂ２’は、（３）式のようになる。なお、Ｉｃ２’は、トランジスタＱ２’のコレクタ電流であり、ｈｆｅ２’は、トランジスタＱ２’の直流電流増幅率である。

Ｉｂ２’＝Ｉｚ’＝Ｉｃ２’／ｈｆｅ２’ ・・・（３）
この電源装置２００では、出力電圧Ｖｏｕｔ’を大きくしようとすれば、駆動電流が増大し、出力電流が減少した時、定電圧ダイオードＤｚ’に電流を多く流す必要がある。

出力電圧Ｖｏｕｔ’を可変する方法としては、図１３に示す電源回路がある。この電源装置３００では、トランジスタＱ２’のコレクタはコンデンサＣ２’のマイナス側に接続されているので、バイアス電圧Ｖｃ１’を変化させればよい。トランジスタＱ２’のコレクタはコンデンサＣ２’のマイナス側なので、ツェナーダイオードＤｚ’を通るトランジスタＱ２’のベース電流が増加し、トランジスタＱ２’は、オン方向に働く。バイアス電圧Ｖｃ１’は、（４）式のようになる。なお、Ｒ１’は、抵抗Ｒ１’の抵抗値であり、Ｒ２’は抵抗Ｒ２’の抵抗値である。

Ｖｃ１’＝｛（Ｒ１’＋Ｒ２’）／Ｒ２’｝×（Ｖｚ’＋Ｖｂｅ２’） ・・・（４）
これをＶｂｅ２’≒０として、出力Ｖｏｕｔ’と電圧Ｖｃ１’との関係は、漏洩インダクタンスと半導体の非線型要素を無視すれば図１４に示した関係になる。一方、電圧Ｖｃ１’と抵抗分圧、ツェナー電圧Ｖｚ’との関係は、（５）式のように表せる。

Ｖｃ１’＝｛（Ｒ１’＋Ｒ２’）／Ｒ２’｝×Ｖｚ’ ・・・（５）
従って、ツェナー電圧Ｖｚ’が一定であれば、（抵抗Ｒ１’を可変抵抗として）、電圧Ｖｃ’と抵抗との関係は図１５に示したようになる。
実開平０６−０７７４８８号公報 特開平０４−３２２１５９号公報 トランジスタ技術、１９８７年３月号、ＣＱ出版、３８４頁〜３８５頁、３８８頁

しかしながら、上記従来の技術では、ツェナー電圧Ｖｚ’は、ツェナー電流Ｉｚ’により変わり、ある一定以上になると定電圧になる。従って、ツェナー電流Ｉｚ’を流さないとツェナー電圧Ｖｚ’は一定にならない。

この結果、電圧Ｖｃ１’は、線形に動作することは無く（ツェナー電流Ｉｚ’が少なくなればツェナー電圧Ｖｚ’は低くなる）。さらに、抵抗Ｒ１’及び抵抗Ｒ２’の関係が加わるので、電圧Ｖｃ１’の特性は、
１、負荷が重くなるとツェナー電流Ｉｚ’が小さくなる。この結果、ツェナー電圧Ｖｚ’は低い。

２、負荷が軽くなるとツェナー電流Ｉｚ’が大きくなる。この結果、ツェナー電圧Ｖｚ’は高い。

従って、図１５の上下方向において、電圧Ｖｃ１’は変動する。

また、一般に、ツェナーダイオードには、図６に示すような、Ｉｚ−Ｖｚ特性があり、ツェナー電流Ｉｚ‘により、ツェナー電圧Ｖｚ’は定まる。ツェナー電流Ｉｚ’が小さい領域でツェナーダイオードを使用すると、ツェナー電圧Ｖｚ’が所定の電圧以下である、不安定な電圧領域で動作するため、ツェナー電圧Ｖｚ’が安定しない。その結果、出力電圧Ｖｏｕｔ’の調整範囲が不安定になる。

このように、ツェナー電流Ｉｚ’が小さいため、ツェナー電圧Ｖｚ’が安定せず、その結果、出力電圧Ｖｏｕｔ’の調整範囲が不安定になる、という問題がある。

本発明は、定電圧ダイオードを備えた電源装置において、定電圧ダイオードに電流を十分に流すことができる電源装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の電源装置は、一端が電源入力端に接続された一次巻線と、前記一次巻線に蓄積されたエネルギに応じた電圧が誘起され、当該電圧を電源電力として出力する二次巻線と、前記一次巻線を流れる電流に応じて電圧が誘起される三次巻線と、を含むトランスと、前記一次巻線に直列に接続され前記三次巻線に発生する電圧に対応した電圧が制御端に印加され、かつ前記一次巻線に発生する電圧をスイッチングするスイッチング素子と、前記三次巻線に並列に接続される、直列接続されたダイオード及びコンデンサと、前記スイッチング素子の制御端に接続されると共に前記コンデンサに並列接続された回路に挿入され、前記三次巻線側から前記スイッチング素子の制御端に流れ込む電流を分流した分流電流が流れ込む定電圧ダイオードと、を含んで構成されると共に、前記電源電力を定電圧ダイオードに発生する定電圧に対応した電圧に制御する電圧制御手段と、前記定電圧ダイオードに流れる電流を調整する調整手段と、を備える。

請求項２に記載の電源装置は、請求項１に記載の電源装置において、前記回路は、入力端が前記スイッチング素子の制御端に、出力端が前記ダイオード及び前記コンデンサの接続点に、制御端が前記定電圧ダイオードのカソードに各々接続された、トランジスタを備え、前記定電圧ダイオードのアノードが前記ダイオード及びコンデンサの接続点側に接続され、前記調整手段は、前記スイッチング素子の制御端と前記トランジスタの制御端との間に接続された、抵抗及び可変抵抗の少なくとも一方を含む。

また、請求項３に記載の電源装置は、請求項１に記載の電源装置において、前記調整手段は、前記定電圧ダイオードのカソードに接続された、外部電源供給手段を含み、外部電源供給手段により供給された電流により前記定電圧ダイオードに流れる電流を調整するものである。

さらに請求項４に記載の電源装置は、請求項３に記載の電源装置において、前記調整手段は、前記外部電源供給手段と、前記定電圧ダイオードのカソードと、の間に接続された、前記外部電源供給手段により供給された電流を一定にするための定電流手段を含むものである。

以上説明したように、請求項１に記載の本発明によれば、定電圧ダイオードに流れる電流を調整する調整手段を備えたので、定電圧ダイオードに電流を十分に流すことができる、という効果が得られる。

請求項２に記載の本発明によれば、抵抗及び、可変抵抗の少なくとも一方を含むので、定電圧ダイオードに電流を十分に流すことができる、という効果が得られる。

請求項３に記載の本発明によれば、外部電源供給手段を含むので、定電圧ダイオードに十分な電流を供給することができる、という効果が得られる。

請求項４に記載の本発明によれば、定電流手段を含むので、定電圧ダイオードに一定の電流を供給することができる、という効果が得られる。

［第１の実施の形態］
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本実施の形態の電源装置１０は、可変抵抗により定電圧ダイオードに流れる電流を調整する電源装置である場合について説明する。

図１は、本実施の形態に係る電源装置１０の概略構成を示す回路図である。本実施の形態の電源装置１０は、一次巻線Ｎｐと、二次巻線Ｎｓと、スイッチングトランジスタＱ１を駆動するベース巻線（三次巻線）Ｎｂと、を含むトランス１４、入力コンデンサＣｉ、スイッチングトランジスタＱ１、起動抵抗Ｒｓ、ベース抵抗Ｒｂ、起動電流の逆流防止用ダイオードＤ２、及び直流成分を遮断するコンデンサＣ２を備える。

また、出力電圧を制御する回路として、ベース巻線Ｎｂに発生する電圧を整流するダイオードＤ１、整流電圧を平滑するコンデンサＣ１、出力電圧を設定する抵抗Ｒ１、Ｒ２、基準電圧を構成するツェナーダイオードＤｚ、ツェナーダイオードに流れる電流を調整するための可変抵抗Ｒｖ１、及び出力を抑制するトランジスタＱ２を備える。

トランス１４の一次巻線Ｎｐの一方の端子は、電力入力端子１６に接続されており、他方の端子は、トランジスタＱ１のコレクタに接続されている。また、トランス１４の一次巻線Ｎｐの一方の端子と電力入力端子１６とを接続する配線は、分岐しており、分岐した配線が起動抵抗Ｒｓを介してトランジスタＱ１のベースに接続されている。このトランジスタＱ１のエミッタは、一端が接地された配線２４に接続されている。

また、トランス１４の二次巻線Ｎｓの一方の端子はダイオードＤ３のアノードに接続されており、他方の端子は接地又は浮いている。ダイオードＤ３のカソードはコンデンサＣ３の一方の端子に接続されている。

さらに、トランス１４のベース巻線Ｎｂの一方の端子はコンデンサＣ２の一方の端子に接続されている。当該コンデンサＣ２の他方の端子は、ベース抵抗Ｒｂを介してトランジスタＱ１のベースに接続されている。また、コンデンサＣ２には、並列にダイオードＤ２が設けられており、当該ダイオードＤ２のアノードがコンデンサＣ２の一方の端子に接続され、カソードが他方の端子に接続されている。さらに、ベース巻線Ｎｂの一方の端子とコンデンサＣ２の一方の端子を接続する配線は分岐しており、分岐した配線がダイオードＤ１のカソードに接続されている。ダイオードＤ１のアノードは、配線２０に接続されている。コンデンサＣ１の一方の端子は配線２４に接続されており、他方の端子は配線２０に接続されている。

トランジスタＱ２のエミッタは、トランジスタＱ１のコレクタに接続されており、トランジスタＱ２のコレクタは配線２０に接続されている。また、分圧抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２が配線２４と配線２０とに接続されている。さらに、ツェナーダイオードＤｚのカソードがトランジスタＱ２のベースに接続され、アノードが、配線２２に接続されている。

次に、本実施の形態の電源装置１０の作用を説明する。

入力電圧ＶｉｎがコンデンサＣｉより印加されると、起動抵抗Ｒｓを介してトランジスタＱ１のベースに電流が流れる。トランジスタＱ１がオンし、導通し始めると、一次巻線Ｎｐにコレクタ電流Ｉｃ１が流れ初め、電圧が発生する。このとき、トランス１４の二次側では、当該電圧と逆極性にダイオードＤ３が接続されているため、二次巻線Ｎｓには電流が流れない。

コレクタ電流Ｉｃ１が流れ始めると、トランス１４の一次巻線Ｎｐには、入力電圧が印加され、ベース巻線Ｎｂには、誘起電圧Ｖｂが発生する。誘起電圧Ｖｂにより、トランジスタＱ１をさらに導通させる方向にベース電流Ｉｂ１が流れる。これにより、コレクタ電流Ｉｃ１が増加していくが、ｈｆｅ１≦Ｉｃ１／Ｉｂ１（ｈｆｅ１＝トランジスタＱ１の直流電流増幅率）の関係が満たされると、コレクタに流れ込むコレクタ電流Ｉｃ１が増加できなくなる。これにより、一次巻線Ｎｐに流れる電流が増加しなくなるため、ベース巻線Ｎｂの電圧Ｖｂが低下し、トランジスタＱ１のベースに流れるベース電流Ｉｂ１が低下して、トランジスタＱ１は、オフ状態になる。トランジスタＱ１がオフ状態になった瞬間、トランス１４の一次巻線Ｎｐ、二次巻線Ｎｓ、及びベース巻線Ｎｂには今までとは反対の極性で、それぞれトランジスタＱ１がオフする寸前に蓄えられていたエネルギに応じて逆起電力が発生し、二次巻線Ｎｓに発生する当該逆起電力によって出力電圧Ｖｏｕｔが発生する。

また、ベース巻線Ｎｂに発生する逆起電力により、電荷が、ダイオードＤ１を介してコンデンサＣ１を充電し、コンデンサＣ１の両端子間の電圧は電圧Ｖｃ１になる。トランジスタＱ１がオフ状態とされているときにベース巻線Ｖｂと二次巻線Ｎｓにそれぞれ発生する逆起電力には、ベース巻線Ｎｂと二次巻線Ｎｓの巻線比に応じた比例関係が成立している。このため、出力電圧ＶｏｕｔとコンデンサＣ１の両端子間の電圧Ｖｃ１には、次の（６）式の関係がある。なお、ｎｂはベース巻線Ｎｂの巻数であり、ｎｓは二次巻線Ｎｓの巻数である。

Ｖｏｕｔ＝Ｖｃ１×（ｎｓ／ｎｂ） ・・・（６）
また、トランジスタＱ２のエミッタ電位がＧＮＤより、スレッショルド電圧以下に低下すると、可変抵抗Ｒｖ１を経由してツェナーダイオードＤｚに電流が流れる。さらに、トランジスタＱ２のベースにはＩｃ２＝Ｉｂ２×ｈｆｅ２の関係で、ベース電流が流れる。この結果、トランジスタＱ２のベース−エミッタ間の降下電圧である電圧Ｖｂｅ２とツェナー電圧Ｖｚとの和と、抵抗Ｒ１の電圧降下とが同じになり、コンデンサＣ１の両端子間の電圧Ｖｃ１は（７）式のようになる。

Ｖｃ＝｛（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２｝×（Ｖｚ＋Ｖｂｅ２） ・・・（７）
従って、出力電圧Ｖｏｕｔは、（８）式のようになる。

Ｖｏｕｔ＝｛（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２｝×（Ｖｚ＋Ｖｂｅ２）×（ｎｓ／ｎｂ） ・・・（８）
このように、ツェナー電圧Ｖｚと、出力電圧Ｖｏｕｔには（８）式の関係がある。これにより、所定の出力電圧Ｖｏｕｔを得るためのツェナー電圧Ｖｚが得られる。

ツェナーダイオードには、その特性として図２及び図３に示すＩｚ−Ｖｚ特性がある。なお、図３は、図２において、ツェナー電流Ｉｚが小さい領域（１０００μＡ以下を拡大したものである。図２及び図３に示すように、所望のツェナー電圧Ｖｚに対応するツェナー電流Ｉｚが定まるので、当該ツェナー電流ＩｚがツェナーダイオードＤｚに流れるように可変抵抗Ｒｖ１の抵抗値を設定すればよい。当該設定の具体的な一例として、可変抵抗Ｒｖ１の抵抗値が３３０Ωの場合、Ｉｚは、１１０６μＡとなる。なお、可変抵抗Ｒｖ１を備えない従来の電源装置１０’では、Ｉｚは１１．８３μＡとなる。

なお、予め電源装置１０におけるツェナー電流Ｉｚと出力電圧Ｖｏｕｔとの関係（図４参照）を得ておき、これに基づいて所望の出力電圧Ｖｏｕｔが得られるツェナー電流Ｉｚが流れるように、可変抵抗Ｒｖ１の抵抗値を設定するようにしてもよい。

なお、本実施の形態では、電源装置１０を、トランジスタＱ２のエミッタ−ベース間に可変抵抗Ｒｖ１を備える構成としているが、可変抵抗Ｒｖ１に変えて、所定の抵抗値の抵抗Ｒを備える構成としてもよい。抵抗Ｒを備えることにより、ツェナー電流Ｉｚを所望の値にすることができる。

また、本実施の形態では、出力電圧Ｖｏｕｔを可変することができるＲＣＣ方式の電源装置１０としているが、出力電圧Ｖｏｕｔが固定であるタイプの電源装置１０であっても良い。

以上説明したように、本実施の形態では、ツェナーダイオードＤｚに流れる電流を可変抵抗Ｒｖ１により調整することができるので、ツェナーダイオードＤｚに十分にツェナー電流Ｉｚを流すことができる。

ツェナーダイオードＤｚに十分にツェナー電流Ｉｚが流れるので、ツェナー電圧Ｖｚを安定させることができ、その結果、出力電圧Ｖｏｕｔの調整が安定する。

また、例えば、電源装置１０を複数個、製造する場合、ツェナーダイオードＤｚの特性が電源装置１０毎にばらついた場合でも、可変抵抗Ｒｖ１の抵抗値を調整することにより、ツェナーダイオードＤｚに流れるツェナー電流Ｉｚを調整することができ、ツェナー電圧Ｖｚを調整することができるため、出力電圧Ｖｏｕｔを所定の値にすることができる。さらに、ツェナーダイオードＤｚに十分にツェナー電流Ｉｚを流すことができるため、ツェナー電流Ｉｚの変化量に対するツェナー電圧Ｖｚの変化量が少ない、比較的安定した領域で出力電圧の調整を行うことができるため、上記のように、ツェナーダイオードＤｚの特性がばらついた場合の出力電圧Ｖｏｕｔのばらつきを抑えることができる。

さらに、トランジスタＱ１は、間欠発振しやすいので、一般に、トランス１４の二次側にダミー抵抗を含むように電源装置１０を構成する場合があるが、この間欠発振は、トランス１４の一次側に安定した電流を流すことにより防止することができる。従って、ツェナー電流Ｉｚを安定して流すことにより間欠発振を防止することができ、その結果、上記のような場合でも、二次側のダミー抵抗を含まない構成とすることができる。

［第２の実施の形態］
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本実施の形態の電源装置３０は、外部電源供給手段Ｖａ、抵抗Ｒ０、及びダイオードＤ５により、定電圧ダイオードＤｚに流れる電流を調整する電源装置である場合について説明する。なお、本実施の形態は、第１の実施の形態と略同様の構成であるので、同一部分及び同一処理には、同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図５は、本実施の形態に係る電源装置３０の概略構成を示す回路図である。本実施の形態の電源装置３０は、ツェナーダイオードＤｚに流れるツェナー電流Ｉｚを調整する調整手段として、外部電源供給手段Ｖａ、抵抗Ｒ０、及び逆流防止用ダイオードＤ５を備える。

また、一次巻線Ｎｐと、二次巻線Ｎｓと、スイッチングトランジスタＱ１を駆動するベース巻線（三次巻線）Ｎｂと、を含むトランス１４、入力コンデンサＣｉ、スイッチングトランジスタＱ１、起動抵抗Ｒｓ、ベース抵抗Ｒｂ、起動電流の逆流防止用ダイオードＤ２、及び直流成分を遮断するコンデンサＣ２を備える。

さらに、出力電圧を制御する回路として、ベース巻線Ｎｂに発生する電圧を整流するダイオードＤ１、整流電圧を平滑するコンデンサＣ１、基準電圧を構成するツェナーダイオードＤｚ、及び正流ダイオードＤ４を備える。

外部電源供給手段ＶａとツェナーダイオードＤｚのカソードとを接続する配線３４には、抵抗Ｒ０及びメイン回路からの電流逆流防止用ダイオードＤ５が接続されている。また、正流ダイオードＤ４のアノードは、トランジスタＱ１のベースに接続されており、カソードは、ツェナーダイオードＤｚのカソードに接続されている。

本実施の形態の電源装置３０の作用を説明する。入力電圧ＶｉｎがコンデンサＣｉより印加されるのと別途に、外部電源供給手段Ｖａより電圧が印加され、電流Ｉｄ５が抵抗Ｒ及び電流逆流防止用ダイオードＤ５を介して流れる。

このように、外部電源供給手段Ｖａより、電流Ｉｄ５が流入するので、図６に示したＩｚ−Ｖｚ特性のツェナー電流Ｉｚの低電流領域で、ツェナーダイオードＤｚが動作することがなくなるので、電圧Ｖｃ１を安定化することができる。

なお、図１１に示したような従来の電源装置１００においても、電圧Ｖｃは定電圧動作させる必要があり、更に、ツェナー電流Ｉｚは出力電圧Ｖｏｕｔに応じて増減させる必要があった。本実施の形態の電源装置３０では、外部電源供給手段Ｖａ、抵抗Ｒ、及び電流逆流防止用ダイオードＤ５により、ツェナー電流Ｉｚが安定領域内に収まるように制御し、ダイオードＤ１を経由して、所望の出力電圧Ｖｏｕｔに応じた電圧Ｖｃが得られるように制御する。

なお、本実施の形態の電源装置３０では、出力電圧Ｖｏｕｔを可変しようとする場合は、所望の出力電圧Ｖｏｕｔに対応する、ツェナー電圧Ｖｚが得られる任意のツェナーダイオードＤｚを備えるように構成すればよい。

以上説明したように、本実施の形態では、外部電源供給手段Ｖａ、抵抗Ｒ０、及びダイオードＤ５により、定電圧ダイオードＤｚに流れる電流を調整することができるので、ツェナーダイオードＤｚに十分にツェナー電流Ｉｚを流すことができ、従って、安定領域内でツェナーダイオードＤｚを動作させることができる。

［第３の実施の形態］
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本実施の形態の電源装置４０は、第２の実施の形態の電源装置３０に、さらに、出力電圧Ｖｏｕｔの出力を増大させるためのトランジスタＱ２を備える場合について説明する。なお、本実施の形態は、第２の実施の形態と略同様の構成であるので、同一部分及び同一処理には、同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図７は、本実施の形態に係る電源装置４０の概略構成を示す回路図である。本実施の形態の電源装置４０は、ツェナーダイオードＤｚに流れるツェナー電流Ｉｚを調整する調整手段として、外部電源供給手段Ｖａ、抵抗Ｒ０、及び逆流防止用ダイオードＤ５を備える。

また、一次巻線Ｎｐと、二次巻線Ｎｓと、スイッチングトランジスタＱ１を駆動するベース巻線（三次巻線）Ｎｂと、を含むトランス１４、入力コンデンサＣｉ、スイッチングトランジスタＱ１、起動抵抗Ｒｓ、ベース抵抗Ｒｂ、起動電流の逆流防止用ダイオードＤ２、及び直流成分を遮断するコンデンサＣ２を備える。

さらに、出力電圧を制御する回路として、ベース巻線Ｎｂに発生する電圧を整流するダイオードＤ１、整流電圧を平滑するコンデンサＣ１、基準電圧を構成するツェナーダイオードＤｚ、及び出力を抑制するトランジスタＱ２を備える。

トランジスタＱ２のエミッタは、トランジスタＱ１のベースに接続されており、ベースが、配線３４（ツェナーダイオードＤｚのカソード）に接続されており、コレクタは、配線２０に接続されている。

本実施の形態の電源装置４０の作用を説明する。入力電圧ＶｉｎがコンデンサＣｉより印加されるのと別途に、外部電源供給手段Ｖａより電圧が印加され、抵抗Ｒ０及び逆流防止用電流ダイオードＤ５を介して、電流Ｉｄ５が流れる。ツェナーダイオードＤｚには、電流Ｉｄ５とトランジスタＱ２のベース電流Ｉｂ２との和がツェナー電流Ｉｚとして流れる。これにより、ツェナーダイオードＤｚに十分にツェナー電流Ｉｚを流すことができる。

以上説明したように、本実施の形態では、外部電源供給手段Ｖａ、抵抗Ｒ０、及びダイオードＤ５により、定電圧ダイオードＤｚに流れる電流を調整することができるので、ツェナーダイオードＤｚに十分にツェナー電流Ｉｚを流すことができ、従って、安定領域内でツェナーダイオードＤｚを動作させることができる。

［第４の実施の形態］
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本実施の形態の電源装置５０は、第２の実施の形態の電源装置３０に、さらに、出力電圧Ｖｏｕｔを可変するための分圧抵抗抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２を備える場合について説明する。なお、本実施の形態は、第２の実施の形態と略同様の構成であるので、同一部分及び同一処理には、同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図８は、本実施の形態に係る電源装置５０の概略構成を示す回路図である。本実施の形態の電源装置５０は、ツェナーダイオードＤｚに流れるツェナー電流Ｉｚを調整する調整手段として、外部電源供給手段Ｖａ、抵抗Ｒ０、及び逆流防止用ダイオードＤ５を備える。

また、一次巻線Ｎｐと、二次巻線Ｎｓと、スイッチングトランジスタＱ１を駆動するベース巻線（三次巻線）Ｎｂと、を含むトランス１４、入力コンデンサＣｉ、スイッチングトランジスタＱ１、起動抵抗Ｒｓ、ベース抵抗Ｒｂ、起動電流の逆流防止用ダイオードＤ２、及び直流成分を遮断するコンデンサＣ２を備える。

さらに、出力電圧を制御する回路として、出力電圧を可変するための分圧抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２、ベース巻線Ｎｂに発生する電圧を整流するダイオードＤ１、整流電圧を平滑するコンデンサＣ１、基準電圧を構成するツェナーダイオードＤｚ、及び正流ダイオードＤ４を備える。

分圧抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２は、配線２４と配線２０とに接続されている。さらに、ツェナーダイオードＤｚのアノードは、配線２２に接続されている。

本実施の形態の電源装置５０の作用を説明する。入力電圧ＶｉｎがコンデンサＣｉより印加されるのと別途に、外部電源供給手段Ｖａより電圧が印加され、電流Ｉｄ５が抵抗Ｒ及び電流逆流防止用ダイオードＤ５を介して流れる。

出力電圧Ｖｏｕｔの増減に伴い、トランジスタＱ２にトランジスタＱ１のベース電流Ｉｂ１をバイパスさせることにより、コンデンサＣ１にチャージされる電圧は安定した状態で、ツェナーダイオードＤｚにバイパス電流を流す。これにより、コンデンサＣ１の電圧Ｖｃ１は、定電圧の状態で、トランジスタＱ１のベース電流Ｉｂ１を制御することができる。

以上説明したように、本実施の形態では、トランジスタＱ２にトランジスタＱ１のベース電流Ｉｂ１をバイパスさせることがきるので、コンデンサＣ１の電圧Ｖｃ１は、定電圧の状態で、トランジスタＱ１のベース電流Ｉｂ１を制御することができる。

［第５の実施の形態］
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本実施の形態の電源装置６０は、電源供給手段により定電圧ダイオードに流れる電流を調整する場合について説明する。なお、本実施の形態は、第１の実施の形態と略同様の構成であるので、同一部分及び同一処理には、同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図９は、本実施の形態に係る電源装置６０の概略構成を示す回路図である。本実施の形態の電源装置６０は、ツェナーダイオードＤｚに流れるツェナー電流Ｉｚを調整する調整手段として、第１の実施の形態の電源装置１０における可変抵抗Ｒｖ１の代わりに、外部電源供給手段Ｖａ、可変抵抗Ｒｖ２、及び電流逆流防止用ダイオードＤｘを備える。外部電源供給手段ＶａとトランジスタＱ２のベースを接続する配線３４には、可変抵抗Ｒｖ２、及びメイン回路からの電流逆流防止用ダイオードＤｘが接続されている。

本実施の形態の電源装置６０の作用を説明する。入力電圧ＶｉｎがコンデンサＣｉより印加されるのと別途に、外部電源供給手段Ｖａより電圧が印加され、可変抵抗Ｒｖ２及び電流逆流防止用ダイオードＤｘを介して、電流Ｉｄｘが流れる。ツェナーダイオードＤｚには、電流ＩｄｘとトランジスタＱ２のベース電流Ｉｂ２との和がツェナー電流Ｉｚとして流れる。これにより、ツェナーダイオードＤｚに十分にツェナー電流Ｉｚを流すことができる。

なお、外部電源供給手段Ｖａから供給される電流の電流値を変化させたり、可変抵抗Ｒｖ２の抵抗値を変化させたりすることにより、ツェナー電流Ｉｚを変化させることができる。これにより、出力電圧Ｖｏｕｔを変化させることができる。なお、可変抵抗Ｒｖ２を備えない構成としても良い。
以上説明したように、本実施の形態では、ツェナーダイオードＤｚに流れる電流を外部電源供給手段Ｖａにより調整することができるので、ツェナーダイオードＤｚに十分にツェナー電流Ｉｚを流すことができる。

また、外部電源供給手段Ｖａにより、ツェナー電流Ｉｚの調整をすることができるので、回路の負荷変動等の影響を受けづらくなるため、ツェナー電流を安定して供給することができ、その結果、出力電圧Ｖｏｕｔの調整がより安定する。

［第６の実施の形態］
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本実施の形態の電源装置７０は、第６の実施の形態の電源装置６０において、定電流ダイオードを備えた場合について説明する。なお、本実施の形態は、第５の実施の形態と略同様の構成であるので、同一部分及び同一処理には、同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図９は、本実施の形態に係る電源装置７０の概略構成を示す回路図である。本実施の形態の電源装置７０は、第５の実施の形態の電源装置６０における電流逆流防止用ダイオードＤｘの代わりに、定電流ダイオードＤ６を備える。外部電源供給手段ＶａとトランジスタＱ２のベースを接続する配線３４には、可変抵抗Ｒｖ２、及び定電流ダイオードＤ６が接続されている。

本実施の形態の電源装置７０の作用を説明する。入力電圧ＶｉｎがコンデンサＣｉより印加されるのと別途に、外部電源供給手段Ｖａより電圧が印加され、可変抵抗Ｒｖ２及び定電流ダイオードＤ６を介して、電流Ｉｄｘが流れる。ツェナーダイオードＤｚには、電流ＩｄｘとトランジスタＱ２のベース電流Ｉｂ２との和がツェナー電流Ｉｚとして流れる。これにより、ツェナーダイオードＤｚに十分にツェナー電流Ｉｚを流すことができる。なお、所定の出力電圧Ｖｏｕｔに応じたツェナー電流Ｉｚが得られるように、電流Ｉｄｘの値を決定し、決定した電流値に応じて、定電流ダイオードＤ６の電流値を定めればよい。

なお、本実施の形態の電源装置７０では、定電流ダイオードＤ６により外部電源供給手段Ｖａより供給される電流の電流値を一定にしているが、これに限らず、その他の定電流回路により電流値を一定にするようにしてもよい。
以上説明したように、本実施の形態では、ツェナーダイオードＤｚに流れる電流を調整する外部電源供給手段Ｖａにより供給される電流の電流値を一定にすることができるので、ツェナーダイオードＤｚに安定して、ツェナー電流Ｉｚを流すことができる。

本発明の第１の実施の形態に係る電源装置の概略構成を示す回路図である。 ツェナーダイオードのＩｚ−Ｖｚ特性を説明するための説明図である。 ツェナーダイオードのＩｚ−Ｖｚ特性を説明するための説明図である。 ツェナー電流Ｉｚと出力電圧Ｖｏｕｔとの関係を説明するための説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係る電源装置の概略構成を示す回路図である。 ツェナーダイオードの安定領域を説明するための説明図である。 本発明の第３の実施の形態に係る電源装置の概略構成を示す回路図である。 本発明の第４の実施の形態に係る電源装置の概略構成を示す回路図である。 本発明の第５の実施の形態に係る電源装置の概略構成を示す回路図である。 本発明の第６の実施の形態に係る電源装置の概略構成を示す回路図である。 従来の電源装置の概略構成を示す回路図である。 従来の電源装置の概略構成を示す回路図である。 従来の電源装置の概略構成を示す回路図である。 出力電圧Ｖｏｕｔと電圧Ｖｃとの関係を説明するための説明図である。 電圧Ｖｃと抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２との関係を説明するための説明図である。

符号の説明

１０、３０、４０、５０、６０、７０、１００、２００、３００ 電源装置
１４ トランス
Ｒｖ１ 可変抵抗
Ｒ０ 抵抗
Ｒ１、Ｒ２ 分圧抵抗
Ｑ１、Ｑ２ トランジスタ
Ｄｚ ツェナーダイオード
Ｄ５ 逆流防止用ダイオード
Ｖａ 外部電源供給手段

Claims (4)

1. 一端が電源入力端に接続された一次巻線と、前記一次巻線に蓄積されたエネルギに応じた電圧が誘起され、当該電圧を電源電力として出力する二次巻線と、前記一次巻線を流れる電流に応じて電圧が誘起される三次巻線と、を含むトランスと、
   前記一次巻線に直列に接続され前記三次巻線に発生する電圧に対応した電圧が制御端に印加され、かつ前記一次巻線に発生する電圧をスイッチングするスイッチング素子と、
   前記三次巻線に並列に接続される、直列接続されたダイオード及びコンデンサと、前記スイッチング素子の制御端に接続されると共に前記コンデンサに並列接続された回路に挿入され、前記三次巻線側から前記スイッチング素子の制御端に流れ込む電流を分流した分流電流が流れ込む定電圧ダイオードと、を含んで構成されると共に、前記電源電力を定電圧ダイオードに発生する定電圧に対応した電圧に制御する電圧制御手段と、
   前記定電圧ダイオードに流れる電流を調整する調整手段と、
   を備えた電源装置。
2. 前記回路は、入力端が前記スイッチング素子の制御端に、出力端が前記ダイオード及び前記コンデンサの接続点に、制御端が前記定電圧ダイオードのカソードに各々接続された、トランジスタを備え、前記定電圧ダイオードのアノードが前記ダイオード及びコンデンサの接続点側に接続され、
   前記調整手段は、前記スイッチング素子の制御端と前記トランジスタの制御端との間に接続された、抵抗及び可変抵抗の少なくとも一方を含む、請求項１に記載の電源装置。
3. 前記調整手段は、前記定電圧ダイオードのカソードに接続された、外部電源供給手段を含み、外部電源供給手段により供給された電流により前記定電圧ダイオードに流れる電流を調整する、請求項１に記載の電源装置。
4. 前記調整手段は、前記外部電源供給手段と、前記定電圧ダイオードのカソードと、の間に接続された、前記外部電源供給手段により供給された電流を一定にするための定電流手段を含む、請求項３に記載の電源装置。

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