JP2589820Y2 - スイッチング電源装置 - Google Patents

スイッチング電源装置

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JP2589820Y2
JP2589820Y2 JP1993016557U JP1655793U JP2589820Y2 JP 2589820 Y2 JP2589820 Y2 JP 2589820Y2 JP 1993016557 U JP1993016557 U JP 1993016557U JP 1655793 U JP1655793 U JP 1655793U JP 2589820 Y2 JP2589820 Y2 JP 2589820Y2
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、PWMパルスによって
スイッチング素子をオン・オフ制御して直流電圧を調整
する形式のスイッチング電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のスイッチング電源装置は、図4に
示すように、直流電源1の一端と他端との間にトランス
2のインダクタンスを有する1次巻線3を介して例えば
電界効果トランジスタから成るスイッチング素子4を接
続し、トランス2の2次巻線5に整流平滑回路6と出力
端子7とを介して負荷8を接続し、スイッチング素子4
をPWMパルスでオン・オフ制御するように構成されて
いる。
【0003】PWMパルスによって定電圧制御を行うた
めの電圧検出回路9は出力端子7とグランドとの間に接
続された分圧用抵抗11、12と、基準電圧源13と、
一方の入力端子が抵抗11、12の分圧点に接続され、
他方の入力端子が基準電圧源13に接続された誤差増幅
器14と、この誤差増幅器14に接続された発光ダイオ
ード15とから成る。発光ダイオード15は出力端子7
の電圧に対応した強さの光信号を出力する。電圧制御信
号形成回路としてホトトランジスタ16と抵抗17との
直列回路が設けられ、これが電源端子19とグランドと
の間に接続され、ホトトランジスタ16と抵抗17の接
続点から制御信号出力ライン18が導出されている。な
お、ホトトランジスタ16は発光ダイオード15に光結
合され、出力端子7の電圧が高くなるとホトトランジス
タ16の抵抗値は低くなり、制御信号出力ライン18の
電圧が下るように構成されている。比較器20の第1の
入力端子は制御信号出力ライン18に接続され、第2の
入力端子は発振器21の三角波出力端子dに接続されて
いる。
【0004】発振器21は、方形波パルス出力端子aと
グランド端子b三角波出力端子cとを有し、PWMパル
スを得るために一定周期で方形波パルスと三角波を発生
する。PWMパルス形成回路としてのANDゲート22
の一方の入力端子は比較器20に接続され、他方の入力
端子は発振器21の方形波出力端子aに接続され、出力
端子がスイッチング素子4の制御端子に接続されてい
る。
【0005】制御回路の電圧を得るために、3次巻線2
3が設けられ、ここに整流平滑回路24が接続され、こ
の出力が端子19に供給されている。比較器20、発振
器21、ANDゲート22に対する電源の接続が図4で
は省略されているが、これ等も端子19に接続されてい
る。
【0006】発振器21は出力端子cから図5(A)に
示す三角波電圧V3 を発生すると共に、方形波出力端子
aから図5(C)に示す方形波を三角波電圧V3 と同一
の周期で発生する。比較器20は電源端子19の電圧+
Vccを抵抗17とホトトランジスタ16の抵抗とで分圧
した値に相当する帰還制御電圧Vf と三角波電圧V3と
を図5(A)に示すように比較し、制御電圧Vf を三角
波電圧V3 が横切る期間に対応した比較出力パルスを図
5(B)に示すように発生する。PWMパルス形成回路
としてのANDゲート22は図5(B)の比較出力パル
スと図5(C)の方形波パルスとが同時に高レベルにな
る期間に対応して図5(D)に示す高レベルのPWMパ
ルスを発生する。
【0007】
【考案が解決しようとする課題】ところで、従来のスイ
ッチング電源装置は、比較器20、ANDゲート22等
の応答速度やスイッチング素子4の遅れ等によって軽負
荷時にPWMパルスを十分に絞り込めないという問題を
有する。即ち、PWMパルスの幅を狭くしようとする
と、間欠発振を起す恐れがあった。この種の問題はダミ
ー負荷を接続することによって解決することができる
が、電力損失が生じ、効率の悪化を招く。
【0008】そこで、本考案の目的は、軽負荷時の異常
動作を簡単な回路で達成することができるスイッチング
電源装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本考案は、1次巻線と2次巻線を有するトランスと、
直流電源の一端と他端との間に前記1次巻線を介して接
続されたスイッチング素子と、前記2次巻線に接続され
た整流平滑回路と、前記直流電源と前記整流平滑回路の
出力端子との間から選択された特定位置の電圧を検出す
る電圧検出回路と、前記電圧検出回路に結合され、前記
電圧検出回路で検出した電圧に基づいて電圧制御信号を
形成する電圧制御信号形成回路と、方形波パルス及び三
角波を発生するように形成されており、前記方形波パル
ス及び三角波の発生周期を制御するための制御端子を有
している可変周期発振器と、第1及び第2の入力端子を
有し、前記第2の入力端子が前記発振器の三角波出力端
子に接続されている比較器と、前記電圧制御信号形成回
路と前記比較器の前記第1の入力端子との間に接続され
た第1の抵抗と、前記比較器の前記第1の入力端子とグ
ランドとの間に第2の抵抗とダイオードとを介して接続
され、前記電圧制御信号の最大値よりも低い基準電圧を
発生するように設定された基準電圧源と、前記電圧制御
信号形成回路と前記発振器の前記制御端子との間に接続
され、前記電圧制御信号が所定値よりも低くなった時に
導通する向きを有している第2のダイオードと、前記比
較器と前記発振器の方形波パルス出力端子とに接続さ
れ、前記比較器の出力パルスと前記発振器の方形波パル
スとが同時に発生している期間に対応してPWMパルス
を発生し、このPWMパルスを前記スイッチング素子の
制御端子に供給するPWMパルス形成回路とから成るス
イッチング電源装置に係わるものである。
【0010】
【考案の作用及び効果】本考案によれば、負荷が大きい
時には従来と同様に一定周波数のPWMパルスによる定
電圧制御が行われる。一方、負荷が待機状態等で小さく
なると、PWMパルスの周期が負荷が大きい時よりも長
くなる。所定の電圧を供給する場合に、PWMパルスの
周期が長くなると、周期の短い時に比べてパルス幅を広
くすることができる。従って、パルス幅の絞り過ぎによ
る異常発振を防ぐことができる。また、本考案によれ
ば、一定周波数(一定周期)による動作状態から低周波
(長周期)動作への移行を簡単な回路で自動的に達成す
ることができる。
【0011】
【実施例】次に、図1〜図3を参照して実施例のスイッ
チング電源装置を説明する。但し、図1〜図3において
図4及び図5と共通する部分には同一の符号を付してそ
の説明を省略する。図1のスイッチング電源装置は、図
4の装置に、第1及び第2のダイオードD1 、D2 と第
1及び第2の抵抗R1 、R2 と、基準電圧源25とを加
えた構成になっている。第1の抵抗R1 は電圧制御信号
出力ライン18と比較器20の第1の入力端子との間に
接続されている。第2の抵抗R2 と第1のダイオードD
1 と基準電圧源25は互いに直列に接続され、この直列
回路が比較器20の第1の入力端子とグランドとの間に
接続されている。図1の発振器21は方形波パルス及び
三角波の周期を制御するための制御端子dを有し、ここ
がダイオードD2 を介して電圧制御信号出力ライン18
に接続されている。
【0012】図2は図1の発振器21の1例を示す。こ
の発振器21は第1及び第2のオペアンプ41、42
と、ダイオード43、44、45、46と、ツエナーダ
イオード47と、抵抗48、49、50、51、52、
53、54、55とコンデンサ56から成る。抵抗4
8、49は電源ライン57とグランド端子bとの間に接
続され、これ等の分圧点が第1のオペアンプ41の一方
の入力端子に接続されている。第1のオペアンプ41の
他方の入力端子とグランドとの間に三角波発生用のコン
デンサ56が接続されている。コンデンサ56の上端は
抵抗50、51を介して電源ライン57に接続されてい
ると共に抵抗50とダイオード44を介してオペアンプ
41の出力端子にも接続されている。電源ライン57と
オペアンプ41の出力端子との間には抵抗52とダイオ
ード45の直列回路及び抵抗53が接続されている。な
お、方形波パルス出力端子aはオペアンプ41に接続さ
れている。三角波出力端子cはコンデンサ56の上端に
接続されている。制御端子dは抵抗54、55を介して
第2のオペアンプ42の一方の入力端子に接続されてい
る。ツエナーダオ47は抵抗54、55の接続点とグラ
ンドとの間に接続されている。第2のオペアンプ42の
他方の入力端子はこの出力端子に接続されている。抵抗
48、49の分圧点Pと第2のオペアンプ42の出力端
子との間にダイオード43が接続されている。ダイオー
ド46は抵抗52とダイオード45の接続点と第2のオ
ペアンプ42の一方の入力端子との間に接続されてい
る。第1のオペアンプ41の出力が高レベルの時には、
ダイオード46がオンになるので第2のオペアンプ42
の+入力端子も高レベルとなり、ダイオード43はオフ
に保たれ、第1のオペアンプ41の+入力端子は一定電
圧に保たれる。第1のオペアンプ41の出力が低レベル
の時には、ダイオード46がオフになり、第2のオペア
ンプ42の+入力端子は制御端子dの制御電圧Vc にな
る。この制御電圧Vc 及びこの時の第2のオペアンプ4
2の出力電圧は電源電圧+Vcc及び抵抗49の両端電圧
よりも低く設定されているので、ダイオード43はオン
になる。この結果、抵抗49の両端電圧即ち第1のオペ
アンプ41の+入力電圧が制御電圧Vc の変化に応じて
変化し、コンデンサ56の充電開始点が変化し、コンデ
ンサ56の充放電周期及び第1のオペアンプ41の出力
パルスの発生周期が変化する。
【0013】図3は図1のA〜D点の状態を負荷の大き
い場合と小さい場合とに分けて示す。起動時において発
光ダイオード15が発光する前の状態ではホトトランジ
スタ16の抵抗値が大きいために電圧制御信号出力ライ
ン18の電圧は電源電圧Vccにほぼ等しく、最大デュー
ティーのPWMパルスが発生する。その後、出力電圧が
得られ、ホトトランジスタ16の抵抗値が低下すると、
電圧制御信号のレベルも低下し、定電圧を供給するため
に必要な幅のPWMパルスが発生する。この実施例で
は、負荷が大きい時には、図2の発振器21のコンデン
サ56が4Vまで充電された点で放電に転換し、2Vま
で放電したら充電に転換するように構成されている。従
って、図3(A)に示すピークが4Vと2Vの間に三角
波電圧V3が得られる。負荷8が大きい場合にはホトト
ランジスタ16の光入力は比較的小さいので、電圧制御
信号出力ライン18の電圧は2Vよりも高い値にあり、
第1のダイオードD1 はオフに保たれている。このた
め、2Vの基準電圧源25に無関係に定電圧制御が実行
される。また、電圧制御信号出力ライン18が2V以上
の時には第2のダイオードD2 がオフに保たれ、発振器
21の2〜4V間の動作が保たれ、図3(A)(C)の
左半分に示すように一定周期の三角波電圧V3 及び方形
波パルスが発生し、PWMパルスも図3(D)に示すよ
うに一定周期で発生する。
【0014】負荷8が待機状態のように軽負荷になり、
電圧制御信号出力ライン18の電圧が2Vよりも低下す
ると、第1及び第2のダイオードD1 、D2 がオンにな
る。これにより、比較器20の第1の入力端子は2Vに
クランプされ、図3(B)の右半分に示すように出力パ
ルスの低レベル期間が左半分に比べて長くなる。また、
第2のダイオードD2 の導通によって、図2の抵抗49
で与えるしきい値が例えば1Vに低下し、結局三角波V
3 の周期が大きくなり、PWMパルスの周期も大きくな
る。PWMパルスの周期が長くなれば、所定電圧を供給
する場合にPWMパルスの幅を周期の短い場合に比べて
大きくすることができ、PWMパルスの絞り過ぎによる
異常発振を防ぐことができる。
【0015】
【変形例】本考案は上述の実施例に限定されるものでな
く、変形可能なものである。例えば図1において電圧検
出回路9を出力端子7に接続する代りに、電源1の電圧
(入力電圧)又はトランス2における電圧を検出するよ
うに構成することができる。また、発振器21の構成を
種々変形できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例のスイッチング電源装置を示す回路図で
ある。
【図2】図1の発振器を示す回路図である。
【図3】図1のA〜D点の状態を示す波形図である。
【図4】従来のスイッチング電源装置を示す回路図であ
る。
【図5】図4のA〜D点の状態を示す波形図である。
【符号の説明】
4 スイッチング素子 20 比較器 21 発振器 22 ANDゲート

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1次巻線と2次巻線を有するトランス
    と、 直流電源の一端と他端との間に前記1次巻線を介して接
    続されたスイッチング素子と、 前記2次巻線に接続された整流平滑回路と、 前記直流電源と前記整流平滑回路の出力端子との間から
    選択された特定位置の電圧を検出する電圧検出回路と、 前記電圧検出回路に結合され、前記電圧検出回路で検出
    した電圧に基づいて電圧制御信号を形成する電圧制御信
    号形成回路と、 方形波パルス及び三角波を発生するように形成されてお
    り、前記方形波パルス及び三角波の発生周期を制御する
    ための制御端子を有している可変周期発振器と、 第1及び第2の入力端子を有し、前記第2の入力端子が
    前記発振器の三角波出力端子に接続されている比較器
    と、 前記電圧制御信号形成回路と前記比較器の前記第1の入
    力端子との間に接続された第1の抵抗と、 前記比較器の前記第1の入力端子とグランドとの間に第
    2の抵抗とダイオードとを介して接続され、前記電圧制
    御信号の最大値よりも低い基準電圧を発生するように設
    定された基準電圧源と、 前記電圧制御信号形成回路と前記発振器の前記制御端子
    との間に接続され、前記電圧制御信号が所定値よりも低
    くなった時に導通する向きを有している第2のダイオー
    ドと、 前記比較器と前記発振器の方形波パルス出力端子とに接
    続され、前記比較器の出力パルスと前記発振器の方形波
    パルスとが同時に発生している期間に対応してPWMパ
    ルスを発生し、このPWMパルスを前記スイッチング素
    子の制御端子に供給するPWMパルス形成回路とから成
    るスイッチング電源装置。
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