JP2546283B2

JP2546283B2 - スイッチング電源装置

Info

Publication number: JP2546283B2
Application number: JP62201616A
Authority: JP
Inventors: 昌之安村
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1987-08-12
Filing date: 1987-08-12
Publication date: 1996-10-23
Anticipated expiration: 2011-10-23
Also published as: JPS6447273A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、例えばテレビジョン受像機に使用して好適
なスイッチング電源装置に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、周波数可変制御形のスイッチング電源装置
において、電源トランスの２次側の制御回路に供給され
る低電圧の出力巻線を他の２次側出力巻線と一様にトラ
ンス結合するように略一定ピッチに巻装したことによ
り、負荷の変動による各電圧ラインの電圧の変動を小さ
くすると共に、この低電圧の出力巻線に接続される整流
用ダイオードにおける損失を減少させるようにしたもの
である。

〔従来の技術〕

第４図はテレビジョン受像機に使用されるスイッチン
グ電源装置の一例を示すものである。この種の電源装置
は、例えば特開昭62−64266号公報に詳述されている。

同図において、直流入力電源としては、例えば商用交
流入力電源（１）をダイオードブリッジ形の整流回路
（２）及び平滑用コンデンサ（３）により整流平滑して
得ている。交流入力電源（１）と整流回路（２）との間
には電源スイッチ（４）及び突入電流（インラッシュ電
流）制限用の抵抗器（５）が直列に接続されている。

この直流入力電源は可飽和リアクタトランス（21）の
１次巻線Naを介し、コンデンサ（22）と電源トランス
（23）の１次巻線N₁とよりなる直列共振回路に供給され
ている。可飽和リアクタトランス（21）は、１次巻線Na
の他に２つの２次巻線Nb₁,Nb₂及び制御巻線Ncを有し、
第５図に示すように、４本の磁脚（21a）〜（21d）を有
する磁気コア（21e）の隣り合う２本の磁脚、例えば（2
1a），（21b）に跨がるように１次巻線Na及び２次巻線N
b₁,Nb₂が巻装され、これらの巻線Na,Nb₁,Nb₂の巻回方向
に対して直交する方向に、例えば磁脚（21b），（21c）
に跨がるように制御巻線Ncが巻装されている。

可飽和リアクタトランス（21）の２次巻線Nb₁,Nb₂に
関連して、直流入力電源の電流をスイッチ制御するため
の発振駆動回路（24）が設けられている。即ち、直流入
力電源と可飽和リアクタトランス（21）の１次巻線Naと
の間にスイッチング用のNPN形トランジスタQ₁が接続さ
れ、このトランジスタQ₁のエミッタ及び可飽和リアクタ
トランス（21）の１次巻線Naの接続点と接地との間にス
イッチング用のNPN形トランジスタQ₂が接続されてい
る。そして、トランジスタQ₁のエミッタ・ベース間には
ダイオードDb₁が接続されると共に、このダイオードDb₁
と並列に可飽和リアクタトランス（21）の２次巻線N
b₁、抵抗器Rh₁及びコンデンサCb₁の直列回路が接続さ
れ、トランジスタQ₂のエミッタ・ベース間にはダイオー
ドDb₂が接続されると共に、このダイオードDb₂と並列に
可飽和リアクタトランス（21）の２次巻線Nb₂、抵抗器R
b₂及びコンデンサCb₂の直列回路が接続されている。さ
らに、直流入力電源と各トランジスタQ₁,Q₂のベースと
の間には夫々起動用の抵抗器Rs₁,Rs₂が接続されてい
る。

また、電源トランス（23）は２次巻線N₂,N₃,N₄,N₅,N₆
を有している。この電源トランス（23）の夫々の巻線の
巻回数は、例えばN₁＝50、N₂＝48、N₃＝６、N₄＝54、N₅
＝N₆＝12とされている。

２次巻線N₃の一端は接地され、その他端は整流用ダイ
オードD₁及び平滑用コンデンサC₁の直列回路を介して接
地され、これらダイオードD₁及びコンデンサC₁の接続点
P₁より信号系回路に供給される所定電圧、例えば15Vの
直流電圧が得られるようになされている。

また、２次巻線N₂の一端は２次巻線N₃の他端に接続さ
れ、その他端は整流用ダイオードD₂₁及び平滑用コンデ
ンサC₂の直列回路を介して接地される。また、２次巻線
N₄の一端は接地され、その他端は整流用ダイオードD₂₂
を介してダイオードD₂₁及びコンデンサC₂の接続点P₂に
接続される。そして、この接続点P₂より偏向系回路に供
給される所定電圧、例えば135Vの直流電圧が得られるよ
うになされている。

また、２次巻線N₅の一端は２次巻線N₆の一端に接続さ
れ、その他端は整流用ダイオードD₃₁及び平滑用コンデ
ンサC₃の直列回路を介して２次巻線N₅及びN₆の接続点に
接続される。また、２次巻線N₆の他端は整流用ダイオー
ドD₃₂を介してダイオードD₃₁及びコンデンサC₃の接続点
に接続される。そして、コンデンサC₃の両端間に音声出
力回路に供給される所定電圧、例えば28Vの直流電圧が
得られるようになされている。

また、接続点P₁に得られる直流電圧は電源として、一
方接続点P₂に得られる直流電圧は出力電圧として、夫々
制御回路（25）に供給される。即ち、接続点P₂は抵抗器
R₁及びR₂の直列回路を介して接地され、これら抵抗器R₁
及びR₂の接続点はNPN形トランジスタQ₃のベースに接続
される。また、接続点P₁は抵抗器R₃及びツエナーダイオ
ードDzの直列回路を介して接地され、これら抵抗器R₃及
びツエナーダイオードDzの接続点はトランジスタQ₃のエ
ミッタに接続され、このエミッタに一定電圧が供給され
ている。また、トランジスタQ₃のコレクタは抵抗器R₄を
介して接続点P₁に接続されると共に抵抗器R₅を介してPN
P形トランジスタQ₄のベースに接続される。そして、こ
のトランジスタQ₄のエミッタは接続点P₁に接続され、そ
のコレクタは可飽和リアクタトランス（21）の制御巻線
Ncを介して接地される。

以上の構成において、電源スイッチ（４）をオン操作
した電源投入時には、直流入力電源が与えられ、発振駆
動回路（24）の抵抗器Rs₁,Rs₂を介してトランジスタQ₁,
Q₂のベースに起動電流が流れ、これらのトランジスタ
Q₁,Q₂がキックされてスイッチング動作が開始される。
定常時には、可飽和リアクタトランス（21）の２次巻線
Nb₁とコンデンサCb₁の直列共振回路により２次巻線Nb₁
を流れる正弦波電流によってトランジスタQ₁が駆動さ
れ、その電流が０になると、可飽和リアクタトランス
（21）の２次巻線Nb₂とコンデンサCb₂の直列共振回路に
より２次巻線Nb₂を流れる正弦波電流によってトランジ
スタQ₂が駆動されてオン状態となり、これを繰り返して
スイッチング動作が継続して行なわれる。

また、可飽和リアクタトランス（21）の制御巻線Ncに
は電源トランス（23）の出力電圧に対応した電流が流れ
る。即ち、電源トランス（23）の出力電圧が大または小
となると、接続点P₂の電圧が大または小となり、そのた
め、トランジスタQ₃,Q₄のコレクタ電流は大または小と
なり、したがって、制御巻線Ncを流れる電流は大または
小となる。そして、制御巻線Ncを流れる電流が大または
小となると、可飽和リアクタトランス（21）の２次巻線
Nb₁,Nb₂のインダクタンスLb₁,Lb₂は小または大となる。

ところで、可飽和リアクタトランス（21）の２次巻線
Nb₁,Nb₂のインダクタンスをLb₁,Lb₂、コンデンサCb₁,Cb
₂の容量をCo₁,Co₂とすると、トランジスタQ₁,Q₂のスイ
ッチング動作周波数ｆは、Lb₁＝Lb₂、Co₁＝Co₂として、となる。この場合、この動作周波数ｆが大または小とな
ると、電源トランス（23）の出力電圧が小または大とな
るようになされている。

以上から、電源トランス（23）の出力電圧が所定電圧
より大または小となろうとすると、制御巻線Ncを流れる
電流が大または小となり、可飽和リアクタトランス（2
1）の２次巻線Nb₁,Nb₂のインダクタンスLb₁,Lb₂は小ま
たは大となる。そのため、電源トランス（23）の出力電
圧が所定電圧より大または小となろうとすると、動作周
波数ｆは大または小となり、電源トランス（23）の出力
電圧は小または大となる。したがって、電源トランス
（23）の出力電圧は所定電圧となるように制御される。
例えば接続点P₂に135Vの直流電圧が得られるように制御
される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、近年カラーテレビジョン受像機の音声出力
は、ステレオ方式による２チャネルあるいはサラウンド
方式による４チャンネルというように大出力化が進んで
いる。このため、音声負荷の変動によって電源装置から
例えば最大50W〜最小1.5Wの電力が20Hz〜15KHzのランダ
ムな周波数で取り出される。したがって例えば第４図例
の電源装置においては、偏向系回路に供給される135Vの
電圧ラインで最大102W〜最小27Wの電力が取り出され、
信号回路と制御回路（25）に供給される15Vの電圧ライ
ンで9W（一定）の電力が取り出され、音声出力回路に供
給される28Vの電圧ラインで最大50W〜最小1.5Wの電力が
取り出される。

第６図は電源トランス（23）の従来の巻線方法を示す
もので、２次巻線N₃は整列巻とされている。そのため、
整流用のダイオードD₁には、電源トランス（23）の１次
巻線N₁を流れる電流I₁（第７図Ａに図示）のピーク値付
近の位相で電流I_Dが流れ（第７図Ｂに図示）、導通角の
狭い波形となる。したがって、音声負荷の変動によって
例えば135Vの電圧ラインの電圧が大きく変動し、画面全
体が音声負荷の変動に同期して大きくゆれるといういわ
ゆる音ゆれが生じる不都合があった。表−１は音声負荷
の変動（音声出力の変動）に対する135V及び15Vの電圧
ラインの電圧の変動を示したものである。

また、整流用ダイオードD₁の導通角は狭く、流れる電
流I_Dのピーク値が大となると共に、逆回復電流も大とな
る。そのため、ダイオードD₁の順方向電圧降下損失、逆
回復時間損失が大きくなり、発熱が大となる不都合があ
った。

なお、第６図において、（23a）はボビン、（23b）は
ピン端子である。

本発明はこのような点を考慮し、負荷の変動による各
電圧ラインの電圧の変動を小さくすると共に、制御回路
に供給される低電圧の出力巻線に接続される整流用ダイ
オードにおける損失を減少させるものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係るスイッチング電源回路は、電源トランス
の１次側を駆動するスイッチング素子と、このスイッチ
ング素子をオンオフ制御する発振回路と、上記電源トラ
ンスの２次側出力電圧を検出し、この検出信号の応じて
上記発振回路の発振周波数を制御する制御回路とを有し
てなるスイッチング電源回路であって、上記電源トラン
スの１次側コイルとこの２次側コイルが夫々分割して巻
装されるとともに、上記電源トランスの２次側の上記制
御回路に供給される低電圧の出力巻線を他の出力巻線と
一様にトランス結合するようにこの巻線の径より充分大
きな一定のピッチで、他の出力巻線と同じ巻き幅で巻装
したものである。

〔作用〕

上述構成においては、低電圧の出力巻線N₃に接続され
る整流用ダイオードD₁を流れる電流I_Dの波形は、他の２
次側出力巻線に接続される整流用ダイオードを流れる電
流の波形と同様に正弦波状となる（第３図Ｂに図示）。
そのため、制御回路に供給される低電圧が安定となり、
負荷変動による各電圧ラインの電圧変動は小さくなる。
また、低電圧の出力巻線N₃に接続される整流用ダイオー
ドD₁の導通角は広くなり、流れる電流I_Dのピーク値が小
となると共に、逆回復電流も小となるため、順方向電圧
降下損失、逆回復時間損失が小さくなり発熱も小とな
る。

〔実施例〕

以下、第１図及び第２図を参照しながら本発明の一実
施例について説明する。この第１図及び第２図において
第４図及び第６図と対応する部分には同一符号を付し、
その詳細説明は省略する。

本例においては、第２図に示すように、２次巻線N₃は
他の２次巻線N₂、N₄〜N₆と一様にトランス結合するよう
に略一定ピッチに巻装される。

また本例においては、第１図に示すように、接続点P₁
は抵抗器R₆介して制御回路（25）を構成するトランジス
タQ₃のベースに接続される。

その他は第４図及び第６図例と同様に構成される。

本例においては、２次巻線N₃は他の２次巻線N₂,N₄〜N
₆と一様にトランス結合するように略一定ピッチで巻装
されているため、２次巻線N₃に接続される整流用ダイオ
ードD₁を流れる電流I_Dの波形は、第３図Ｂに示すよう
に、他の２次巻線N₂,N₄〜N₆に接続される整流用ダイオ
ードD₂₁,D₂₂,D₃₁,D₃₂を流れる電流の波形と同様に正弦
波状となる。そのため、接続点P₁より制御回路（25）に
電源として供給される15Vの直流電圧が安定となり、負
荷変動、例えば音声負荷の変動による各電圧ラインの電
圧変動は小さくなる。なお、第３図Ａは電源トランス
（23）の１次巻線N₁を流れる電流I₁を示している。

また本例においては、接続点P₁が抵抗器R₆を介して制
御回路（25）を構成するトランジスタQ₃のベースに接続
され、15Vの電圧ラインの電圧の変動分も制御回路（2
5）に伝達される。これにより、負荷変動による各電圧
ラインの電圧変動は一層小さくなる。

表−２は音声負荷の変動（音声出力の変動）による13
5V及び15Vの電圧ラインの電圧の変動を示したものであ
る。なお、かっこ内は抵抗器R₆がないときの値である。

この表からも明らかなように、本例によれば音声負荷
の変動による135Vラインの電圧の変動は、わずかに0.03
Vとなる。したがって、音声負荷の変動に同期して画面
がゆれる、いわゆる音ゆれをほとんど生じなくなる。

また本例によれば、２次巻線N₃に接続される整流用ダ
イオードD₁の導通角は第３図Ｂに示すように広くなり、
流れる電流I_Dのピーク値が小となると共に、逆回復電流
も小となるため、順方向電圧降下損失、逆回復時間損失
を小とできる。これにより、ダイオードD₁の発熱が小と
なり、信頼性を向上させることができる。

また、15Vの電圧ラインから信号系回路へは、例えば1
2Vのローカルレギュレータを介して供給されるが、本例
によれば表−２より明らかなように15Vの電圧ラインの
電圧の変動も従来より小となるので、このローカルレギ
ュレータにおける電力損失を小とすることができる。

なお、上記実施例は可飽和リアクタトランス（21）の
インダクタンスを変化させて発振周波数を変え、出力電
圧の安定化を図るものであるが、本発明は可飽和リアク
タトランス（21）を用いないタイプのものであっても、
同様に発振周波数を変え、出力電圧の安定化を図るもの
に適用して好適である。

〔発明の効果〕

以上述べた本発明によれは、電源トランスの２次側の
制御回路に供給される低電圧の出力巻線が他の２次側出
力巻線と一様にトランス結合するように一定ピッチに巻
装され、この低電圧の出力巻線に接続される整流用ダイ
オードの導通角が広くされるので、低電圧が安定化し、
負荷の変動による各電圧ラインの電圧の変動を小さくす
ることができる。これにより、さらにローカルレギュレ
ータを用いるものによれば、このローカルレギュレータ
における損失を小とすることができる。また、低電圧の
出力巻線に接続される整流用ダイオードの導通角が広く
されるので、この整流用ダイオードを流れる電流のピー
ク値が小となると共に、逆回復電流も小となり、順方向
電圧降下損失、逆回復時間損失を小とできる。これによ
り整流用ダイオードの発熱が小となり、信頼性を向上さ
せることができる。そのため、この整流用ダイオードと
して従来より小容量のものを用いることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の一実施例を示す構成図、第
３図はその説明のための図、第４図〜第６図は従来例を
示す構成図、第７図はその説明のための図である。（21）は可飽和リアクタトランス、（23）は電源トラン
ス、（24）は発振駆動回路、（25）は制御回路である。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電源トランスの１次側を駆動するスイッチ
ング素子と、このスイッチング素子をオンオフ制御する
発振回路と、上記電源トランスの２次側出力電圧を検出
し、この検出信号の応じて上記発振回路の発振周波数を
制御する制御回路とを有してなるスイッチング電源回路
に於いて、上記電源トランスの１次側コイルとこの２次側コイルが
夫々分割して巻装されるとともに、上記電源トランスの
２次側の上記制御回路に供給される低電圧の出力巻線を
他の出力巻線と一様にトランス結合するようにこの巻線
の径より充分大きな一定のピッチで、他の出力巻線と同
じ巻き幅で巻装したことを特徴とするスイッチング電源
回路。