JP2009219218A - Switching apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、携帯機器を充電するためのスイッチング電源装置に関するものである。 The present invention relates to a switching power supply device for charging a portable device.
近年、自励式リンギングチョークコンバータ回路を搭載したAC−DC変換装置であるスイッチング電源装置では、出力負荷の無い無負荷時に入力消費電力(以下待機電力とする)の低減する為、出力負荷の無い無負荷時にスイッチングが間欠発振となるようにスイッチング素子の周辺部品定数を設定する事で低待機電力化を計っている構成が多い。以下、図面を参考にしながら上述したようなスイッチング回路構成について説明する。図2において、1はAC電源、2,3はAC電源入力を整流・平滑するブリッジ整流ダイオード及び平滑コンデンサ、4はスイッチングトランスであり一次側巻線、二次側巻線、補助巻線を有している。5はスイッチング素子、6は出力電流整流ダイオード、7は出力平滑電解コンデンサ、8は出力電流検出抵抗、9は出力電流検出手段、10は出力電圧検出手段、11は出力伝達手段、12はスイッチング制御手段、13はサブトランジスタ、14はスイッチング安定用ダイオード、15は出力電流、16は出力電圧、17はスイッチング安定用セラミックコンデンサである。スイッチング電源装置の出力電流及び出力電圧の制御方法は、AC電源1より供給されたAC入力電圧をブリッジ整流ダイオード2及び平滑コンデンサ3によりDC電源に変換し、そのDC電源をスイッチング素子5のスイッチングによってパルス変換してスイッチングトランス4へ供給する事により出力側回路部へ出力し、スイッチング電源装置の出力電流15及び出力電圧16を出力電流検出手段9及び出力電圧検出手段10にて検出し、その検出結果出力を出力伝達手段11へ出力してスイッチング制御手段の制御を行う事によりスイッチング素子5のスイッチングコントロールを行いスイッチング電源装置の出力電流15及び出力電圧16の出力を安定させる制御を行っており、出力側回路部のスイッチング安定用セラミックコンデンサ17の容量を調整する事により出力負荷の無い無負荷時はスイッチング素子5のスイッチングが間欠発振となり待機電力の低減を行っていた。
In recent years, switching power supply devices that are AC-DC converters equipped with self-excited ringing choke converter circuits reduce input power consumption (hereinafter referred to as standby power) when there is no output load, so there is no output load. In many cases, low standby power is achieved by setting peripheral component constants of the switching element so that switching is intermittently oscillated at the time of load. Hereinafter, the above-described switching circuit configuration will be described with reference to the drawings. In FIG. 2, 1 is an AC power source, 2 and 3 are bridge rectifier diodes and smoothing capacitors for rectifying and smoothing the AC power input, and 4 is a switching transformer having a primary side winding, a secondary side winding, and an auxiliary winding. is doing. 5 is a switching element, 6 is an output current rectifier diode, 7 is an output smoothing electrolytic capacitor, 8 is an output current detection resistor, 9 is output current detection means, 10 is output voltage detection means, 11 is output transmission means, and 12 is switching control. Means, 13 is a sub-transistor, 14 is a switching stabilization diode, 15 is an output current, 16 is an output voltage, and 17 is a ceramic capacitor for switching stabilization. The control method of the output current and the output voltage of the switching power supply device is such that the AC input voltage supplied from the
また、最近スイッチング電源装置を接続する端末機の中には、スイッチング電源装置の出力電圧が定格電圧に立ち上がるまでの時間(以下出力電圧の起動時間とする)が遅いと端末機を動作させない機能を有する機器もあり、低待機電力であると共に出力電圧の起動時間の高速化が必要となっている。
しかしながら、待機電力を低減するため、最も有効な手段としてスイッチング素子の周辺部品の定数設定、特に平滑コンデンサの正極とスイッチング素子の制御端子間に接続された起動抵抗の抵抗値を大きくし起動抵抗での電力損失を小さくする方法がある。しかし、起動抵抗の抵抗値を大きくするとAC電源を入力した後、スイッチング素子がターンオンするまでの時間が長くなり、ターンオンするまではスイッチング素子は完全に発振停止しているため二次側出力回路部への電力供給が行なわれず、出力電圧の起動時間が遅くなる。反対に、出力電圧の起動時間を早くすることには起動抵抗の抵抗値を小さくすることで可能となるが、待機電力が増加し、現状の回路構成では、無負荷時に入力電力の低電力化、すなわち低待機電力と出力電圧の起動時間高速化を両立させることは困難である。 However, in order to reduce standby power, the most effective means is to set constants for the peripheral components of the switching element, in particular by increasing the resistance value of the starting resistor connected between the positive electrode of the smoothing capacitor and the control terminal of the switching element. There is a method of reducing the power loss. However, if the resistance value of the starting resistor is increased, the time until the switching element is turned on after the AC power is input becomes longer, and the switching element is completely stopped from oscillating until the switching element is turned on. Is not supplied with power, and the startup time of the output voltage is delayed. Conversely, shortening the start-up time of the output voltage is possible by reducing the resistance value of the start-up resistor, but standby power increases, and the current circuit configuration reduces the input power at no load. That is, it is difficult to achieve both low standby power and high output voltage startup time.
本発明は、上記問題を解決するものであり、AC電源入力を整流または平滑するブリッジ整流ダイオード及び平滑コンデンサと、二次側の出力を制御するためのスイッチング素子と、前記スイッチング素子のオンオフを制御するスイッチング制御手段と、少なくとも一方が平滑コンデンサの正極に接続され、他方が前記スイッチング素子と接続されている一次巻線と前記スイッチング制御手段に接続されている補助巻線と二次側に出力する二次巻線を備えたスイッチングトランスとからなる装置において、平滑コンデンサの正極とスイッチング素子の制御端子の間に接続された起動抵抗に並列にコンデンサを接続することを特徴とするスイッチング装置である。 The present invention solves the above-described problem, and controls a bridge rectifier diode and a smoothing capacitor for rectifying or smoothing an AC power input, a switching element for controlling a secondary side output, and controlling on / off of the switching element. Switching control means, and at least one is connected to the positive electrode of the smoothing capacitor, the other is connected to the switching element, the primary winding connected to the switching control means, the auxiliary winding connected to the switching control means, and the output to the secondary side A switching device including a switching transformer having a secondary winding, wherein the capacitor is connected in parallel to a starting resistor connected between the positive electrode of the smoothing capacitor and the control terminal of the switching element.
本発明は低待機電力と出力電圧の起動時間高速化を可能とするものである。 The present invention enables low standby power and faster output voltage startup time.
以下本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1において、1はAC電源、2,3はAC電源入力を整流・平滑するブリッジ整流ダイオード及び平滑コンデンサ、4はスイッチングトランスであり一次側巻線、二次側巻線、補助巻線を有している。5はスイッチング素子、6、7はスイッチングトランス4の二次側巻線電圧を整流・平滑する整流ダイオード及び平滑電解コンデンサ、8は出力電流を検出するための抵抗、9、10はそれぞれ出力電流と出力電圧を検出する手段であり、9,10の出力信号を一次側に伝達する手段が出力伝達手段11である。12は出力伝達手段11の信号によりスイッチング素子5のスイッチングを制御するスイッチング制御手段、13,14はスイッチング制御手段の回路内にあるサブトランジスタ、スイッチング安定用ダイオードである。15は出力電流、16は出力電圧、17はスイッチング安定用セラミックコンデンサ、18、19はそれぞれ第一起動抵抗、第二起動抵抗、20は出力電圧起動時間高速化のためのコンデンサで第一起動抵抗18あるいは第二起動抵抗19に並列に接続されている。ACアダプタの出力電流及び出力電圧の制御方法は、AC電源1より供給されたAC入力電圧をブリッジ整流ダイオード2及び平滑コンデンサ3によりDC電源に変換し、そのDC電源をメイントランジスタ5のスイッチングによってパルス変換してスイッチングトランス4へ供給する事により二次側出力回路部へ出力し、ACアダプタの出力電流15及び出力電圧16を出力電流検出手段9及び出力電圧検出手段10にて検出し、その検出手段9,10の信号を出力伝達手段11により一次側に伝達し、サブトランジスタ13の制御を行うことによりメイントランジスタ5のスイッチング制御を行う。これによりACアダプタの出力電流15及び出力電圧16の制御を行っている。
(Embodiment 1)
In FIG. 1, 1 is an AC power source, 2 and 3 are bridge rectifier diodes and smoothing capacitors for rectifying and smoothing the AC power input, and 4 is a switching transformer having a primary side winding, a secondary side winding, and an auxiliary winding. is doing. 5 is a switching element, 6 and 7 are rectifier diodes and smoothing electrolytic capacitors for rectifying and smoothing the secondary winding voltage of the
出力負荷の無い無負荷時においては、スイッチング制御手段12内部の部品定数最適化および第一、第二起動抵抗18、19の抵抗値を大きくすることにより出力負荷のない無負荷時の待機電力を小さくなる様(例えば10mW以下)にメイントランジスタ5のスイッチング制御を行う。第一起動抵抗18(あるいは第二起動抵抗19)にコンデンサ20を並列に接続することにより、AC電源1が入力された直後はスイッチング素子5をオンするための電流は起動抵抗18(あるいは19)ではなくコンデンサ20を流れ、この電流は起動抵抗を電流が流れた場合に比べて電流値が大きいため、スイッチング素子5のターンオン時間は早くなり二次側出力回路部への電力供給も速くなり、出力電圧の起動時間を早くすることができる。コンデンサが充電されると、電流はコンデンサではなく起動抵抗18、19を流れてスイッチング素子5をオンするようになる。このようにコンデンサを接続することにより、出力電圧の起動時間を早くするために起動抵抗を小さくする必要がなく、低待機電力と出力電圧の起動時間高速化が可能となる。
When there is no output load, the stand-by power when there is no output load is obtained by optimizing the component constants in the switching control means 12 and increasing the resistance values of the first and
本発明の実施例の回路(図1)と従来の回路(図3)における待機電力と出力電圧の起動時間の比較を以下の条件で行った。
[条件]
(1)試験は携帯電話用ACアダプタを用いる。
Comparison of standby time and start-up time of the output voltage in the circuit of the embodiment of the present invention (FIG. 1) and the conventional circuit (FIG. 3) was performed under the following conditions.
[conditions]
(1) The test uses a mobile phone AC adapter.
(2)従来の回路では、起動抵抗の抵抗値を大きくした場合と起動抵抗の抵抗値を小さくした場合の2通り実施する。 (2) In the conventional circuit, there are two ways of implementation, when the resistance value of the starting resistor is increased and when the resistance value of the starting resistor is decreased.
比較結果を以下に示す。 The comparison results are shown below.
上記結果のように、従来の回路で起動抵抗が大きい場合は、待機電力は低いが、出力電圧の起動時間が本発明の実施例に比べて遅くなっている。また起動抵抗が小さい場合は、起動時間は早くなっているが、待機電力が増加していることがわかる。これらに対して本発明の実施例は、待機電力は低く、出力電力の起動時間は早くなっており、本発明の有効性がわかる。 As shown in the above result, when the starting resistance is large in the conventional circuit, the standby power is low, but the starting time of the output voltage is delayed compared to the embodiment of the present invention. In addition, when the starting resistance is small, it can be seen that the starting time is earlier, but the standby power is increasing. On the other hand, in the embodiment of the present invention, the standby power is low and the startup time of the output power is quick, so that the effectiveness of the present invention can be seen.
本発明は上記のように、出力負荷の無い無負荷時に入力消費電力の省電力化、すなわち低待機電力と出力電圧の起動時間高速化の両立を可能にしたスイッチング装置である。 As described above, the present invention is a switching device that can reduce the input power consumption when there is no output load, that is, achieve both low standby power and faster startup time of the output voltage.
1 AC電源
2 ブリッジ整流ダイオード
3 平滑コンデンサ
4 スイッチングトランス
5 スイッチング素子
6 出力電流整流ダイオード
7 出力平滑電解コンデンサ
8 出力電流検出抵抗
9 出力電流検出手段
10 出力電圧検出手段
11 出力伝達手段
12 スイッチング制御手段
13 サブトランジスタ
14 スイッチング安定用ダイオード
15 出力電流
16 出力電圧
17 スイッチング安定用セラミックコンデンサ
18 第一起動抵抗
19 第二起動抵抗
20 コンデンサ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
平滑コンデンサの正極とスイッチング素子の制御端子の間に接続された起動抵抗に並列にコンデンサを接続することを特徴とするスイッチング装置。 Bridge rectifier diode and smoothing capacitor for rectifying or smoothing AC power input, switching element for controlling secondary output, switching control means for controlling on / off of switching element, at least one of which is positive electrode of smoothing capacitor And a switching transformer having a primary winding connected to the switching element, an auxiliary winding connected to the switching control means, and a secondary winding that outputs to the secondary side. In
A switching device comprising a capacitor connected in parallel to a starting resistor connected between a positive electrode of a smoothing capacitor and a control terminal of a switching element.
平滑コンデンサの正極とスイッチング素子の制御端子の間に接続された起動抵抗の抵抗値により負荷のない無負荷時の入力消費電力を低減させ、前記起動抵抗にコンデンサを並列に接続することで、AC電源入力直後の二次側出力電圧の起動時間を早くすることを特徴とする請求項1記載のスイッチング装置。 A bridge rectifier diode and a smoothing capacitor for rectifying or smoothing the AC power input, a switching element for controlling the output on the secondary side, a switching control means for controlling on / off of the switching element, and at least one of which is a smoothing capacitor The switching transformer comprising a primary winding connected to the positive electrode and the other connected to the switching element, an auxiliary winding connected to the switching control means, and a secondary winding that outputs to the secondary side. In the device
By reducing the input power consumption when there is no load by the resistance value of the starting resistor connected between the positive electrode of the smoothing capacitor and the control terminal of the switching element, and connecting the capacitor in parallel to the starting resistor, AC 2. The switching device according to claim 1, wherein the start-up time of the secondary side output voltage immediately after the power input is shortened.
前記平滑コンデンサの正極とスイッチング素子の制御端子の間に接続された第一起動抵抗および第二起動抵抗により負荷のない無負荷時の入力消費電力を低減させ、前記第一起動抵抗あるいは前記第二起動抵抗にどちらか一方にコンデンサを並列に接続することで、AC電源入力直後の二次側出力電圧の起動時間を早くすることを特徴とする請求項1記載のスイッチング装置。 Bridge rectifier diode and smoothing capacitor for rectifying and smoothing AC power input, switching element for controlling secondary output, switching control means for controlling on / off of said switching element, at least one of which is positive electrode of smoothing capacitor And a switching transformer having a primary winding connected to the switching element, an auxiliary winding connected to the switching control means, and a secondary winding that outputs to the secondary side. In
The first starting resistor and the second starting resistor connected between the positive electrode of the smoothing capacitor and the control terminal of the switching element reduce input power consumption when there is no load, and the first starting resistor or the second starting resistor 2. The switching device according to claim 1, wherein the start-up time of the secondary output voltage immediately after the AC power supply is input is shortened by connecting a capacitor in parallel to one of the start resistors.
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JP2012191794A (en) * | 2011-03-11 | 2012-10-04 | Canon Electronics Inc | Self-excited switching power supply circuit |
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2008
- 2008-03-10 JP JP2008058944A patent/JP2009219218A/en active Pending
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