JP2615711B2 - Dc−dcコンバータ - Google Patents

Dc−dcコンバータ

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JP2615711B2
JP2615711B2 JP62306435A JP30643587A JP2615711B2 JP 2615711 B2 JP2615711 B2 JP 2615711B2 JP 62306435 A JP62306435 A JP 62306435A JP 30643587 A JP30643587 A JP 30643587A JP 2615711 B2 JP2615711 B2 JP 2615711B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は種々の電子機器の電源回路として使用される
DC−DCコンバータに関する。
〔発明の概要〕
本発明は種々の電子機器の電源回路として使用される
DC−DCコンバータに関し、第1の直流電圧をトランスの
1次巻線を介してスイッチングトランジスタのコレクタ
に供給する様にすると共にこのスイッチングトランジス
タのコレクタとベースとの間に帰還回路を設けてこのス
イッチングトランジスタを発振させ、このトランスの2
次巻線より第2の直流電圧を得る様にすると共に負荷電
流を検出し、この検出電流に応じた電圧を抵抗器の両端
に得、この電圧をツェナーダイオードを介してこのスイ
ッチングトランジスタのベースに供給してこのスイッチ
ングトランジスタのベース電圧を制御して保護する様に
した保護回路を設けたDC−DCコンバータに於いて、電源
投入時この抵抗器の抵抗値を起動する間下げる抵抗値所
定時間低下手段を設け、このツェナーダイオードを起動
する間オフする様にしたことにより、電源投入時に良好
な起動をするようにすると共に必要以上の特性の素子を
使用する必要がない様にしたものである。
〔従来の技術〕
従来種々の電子機器の電源回路として使用されている
DC−DCコンバータとして第4図に示す如きものが提案さ
れている。この第4図に於いて、(1)は直流電源を構
成する電池を示し、この電池(1)の正極を電源スイッ
チ(2)、電流帰還トランス(3)の1次巻線(3a)及
びトランス(4)の1次巻線(4a)を介してスイッチン
グトランジスタを構成するnpn形トランジスタ(5)の
コレクタに接続し、この電池(1)の負極を接地する。
また電流帰還トランス(3)の2次巻線(3b)の一端を
帰還回路を構成するコンデンサ(6)及び抵抗器(7)
の直列回路を介してトランジスタ(5)のベースに接続
し、この2次巻線(3b)の他端を接地すると共にトラン
ジスタ(5)のエミッタを接地する。この場合トランス
(4),電流帰還トランス(3),コンデンサ(6)及
び抵抗器(7)はトランジスタ(5)のコレクタとベー
スとの間の正帰還回路を構成し、このトランジスタ
(5)はトランス(4),電流帰還トランス(3),コ
ンデンサ(6)等に依り決る周波数で発振する発振回路
を構成する。この電源スイッチ(2)及び電流帰還トラ
ンス(3)の1次巻線(3a)の接続点を比較的大抵抗値
の起動用の抵抗器(8)を介してこのトランジスタ
(5)のベースに接続する。またトランス(4)の2次
巻線(4b)の一端を整流回路を構成するダイオード
(9)及び平滑用コンデンサ(10)の直列回路を介して
接地し、この2次巻線(4b)の他端を接地する。この場
合このコンデンサ(10)の両端間にトランス(4)の1
次巻線(4a)と2次巻線(4b)との巻線比に応じた直流
電圧が得られる。このダイオード(9)及びコンデンサ
(10)の接続点を負荷(11)を介して接地する如くす
る。
また電流帰還トランス(3)の2次巻線(3b)の一端
を負整流用のダイオード(12)のカソードに接続し、こ
のダイオード(12)のアノードをコンデンサ(13)を介
して接地する。この場合このコンデンサ(13)には負荷
電流に応じた負の電荷が蓄積され、このコンデンサ(1
3)の両端には接地電位を基準電圧とする負荷電流に応
じた大きさの負の直流電圧が得られる。このダイオード
(12)及びコンデンサ(13)の接続点を抵抗器(14)を
介して接地する。この場合、この抵抗器(14)の両端間
にはコンデンサ(13)の両端間電圧即ち接地電位を基準
電圧とする負荷電流に応じた大きさの負の直流電圧が得
られる。このコンデンサ(13)及び抵抗器(14)の接続
点を例えば5.6Vのツェナー電圧を有するツェナーダイオ
ード(15)を介してトランジスタ(5)のベースに接続
する。この場合抵抗器(14)の両端間電圧がツェナー電
圧例えば5.6V以上となったときはこのツェナーダイオー
ド(15)がオンしてこのトランジスタ(5)はオフとな
りこのトランジスタ(5)は保護される。斯る第4図例
に於いては電源スイッチ(2)をオンしたときにはスイ
ッチングトランジスタ(5)がトランス(4),(3)
及びコンデンサ(6)等により決る周波数で発振し、こ
の発振に応じた周波数のピーク値が電池(1)の直流電
圧により決るパルスがトランス(4)の1次巻線(4a)
に得られ、これがこの2次巻線(4b)に電磁誘導され、
コンデンサ(10)の両端にこのトランス(4)の1次巻
線(4a)と2次巻線(4b)との巻数比に応じた直流電圧
が得られる。またこのトランス(4)の2次側の負荷電
流に応じた電流がトランス(4)の1次巻線(4a)に流
れ、この負荷電流の大きさに応じた電流が電流帰還トラ
ンス(3)の1次巻線(3a)を介して2次巻線(3b)に
電磁誘導され、コンデンサ(13)にこの負荷電流に応じ
た負の電荷が蓄積され、抵抗器(14)とツェナーダイオ
ード(15)との接続点にこの負荷電流に応じた検出電圧
e1が得られ、この負荷電流が例えば5A以下のときはこの
検出電圧はツェナーダイオード(15)のツェナー電圧以
下例えばこの検出電圧e1が−5.6V以上であり、このツェ
ナーダイオード(15)はオフでこの保護回路は働かない
が、この負荷電流が例えば5A以上となったときにはこの
抵抗器(14)及びツェナーダイオード(15)の接続点の
検出電圧e1は例えば−5.6V以下となり、このツェナーダ
イオード(15)がオンしてこのスイッチングトランジス
タ(5)のベースを負電圧としてこのスイッチングトラ
ンジスタ(5)をオフとし、発振が停止しこのトランジ
スタ(5)等を保護する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
然しながら斯る第1図に示す如き従来のDC−DCコンバ
ータに於いては電源スイッチ(2)をオンしたときはコ
ンデンサ(10)等が何等充電されていないので負荷電流
が最大となり大電流が流れ、このとき何等故障がない場
合であってもツェナーダイオード(15)がオンして、ス
イッチングトランジスタ(5)のべースがオフする方向
に引かれ、起動が不可能となったり、立ち上りが遅れる
不都合があった。またこの電源スイッチ(2)をオンし
たときの起動を保護する為過電流の設定点を高い所(大
電流)としておき、電流容量等の十分大きい必要以上の
特性のスイッチングトランジスタ等の素子を用いてい
た。
本発明は斯る点に鑑み電源投入時に良好な起動を行う
ようにすると共に必要以上の特性の素子を使用する必要
がない様にすることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明DC−DCコンバータは例えば第1図に示す如く第
1の直流電圧をトランス(4)の1次巻線(4a)を介し
てスイッチングトランジスタ(5)のコレクタに供給す
る様にすると共にこのスイッチングトランジスタ(5)
のコレクタとベースとの間に帰還回路(4),(3),
(6),(7)を設けてこのスイッチングトランジスタ
(5)を発振させ、このトランス(4)の2次巻線(4
b)より第2の直流電圧を得る様にすると共に負荷電流
を検出し、この検出電流に応じた電圧を抵抗器(14)の
両端に得、この電圧をツェナーダイオード(15)を介し
てこのスイッチングトランジスタ(5)のベースに供給
してこのスイッチングトランジスタ(5)のベース電圧
を制御して保護する様にした保護回路を設けたDC−DCコ
ンバータに於いて、電源投入時この抵抗器(14)の抵抗
値を起動する間下げる抵抗値所定時間低下手段(16)〜
(21)を設け、このツェナーダイオード(15)を起動す
る間オフする様にしたものである。
〔作用〕
本発明に依れば電源投入時に所定期間ツェナーダイオ
ード(15)をオフとし、保護回路を不動作としているの
で、電源投入時に大きな負荷電流が流れても起動が不可
能となったり、立ち上りが遅れることがなく良好な起動
ができ、この為起動を保障すべく必要以上の特性の素子
を使用する必要はない。またこの保護回路を不動作とす
る所定期間は起動に要する時間だけであり、比較的短く
スイッチングトランジスタ(5)等の素子を破壊するこ
とはない。
〔実施例〕
以下第1図を参照しながら本発明DC−DCコンバータの
一実施例につき説明しよう。この第1図に於いて第4図
に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。
本例に於いても直流電源を構成する電池(1)の正極
を電源スイッチ(2)、電流帰還トランス(3)の1次
巻線(3a)及びトランス(4)の1次巻線(4a)を介し
てスイッチングトランジスタを構成するnpn形トランジ
スタ(5)のコレクタに接続し、この電池(1)の負極
を接地する。また電流帰還トランス(3)の2次巻線
(3b)の一端を帰還回路を構成するコンデンサ(6)及
び抵抗器(7)の直列回路を介してトランジスタ(5)
のベースに接続し、この2次巻線(3b)の他端を接地す
ると共にトランジスタ(5)のエミッタを接地する。こ
の場合トランス(4),電流帰還トランス(3),コン
デンサ(6)及び抵抗器(7)はトランジスタ(5)の
コレクタとベースとの間の正帰還回路を構成し、このト
ランジスタ(5)はトランス(4),電流帰還トランス
(3),コンデンサ(6)等に依り決る周波数で発振す
る発振回路を構成する。この電源スイッチ(2)及び電
流帰還トランス(3)の1次巻線(3a)の接続点を比較
的大抵抗値の起動用の抵抗器(8)を介してこのトラン
ジスタ(5)のベースに接続する。またトランス(4)
の2次巻線(4b)の一端を整流回路を構成するダイオー
ド(9)及び平滑用コンデンサ(10)の直列回路を介し
て接地し、この2次巻線(4b)の他端を接地する。この
場合このコンデンサ(10)の両端間にトランス(4)の
1次巻線(4a)と2次巻線(4b)との巻線比に応じた直
流電圧が得られる。このダイオード(9)及びコンデン
サ(10)の接続点を負荷(11)を介して接地する如くす
る。
また電流帰還トランス(3)の2次巻線(3b)の一端
を負整流用のダイオード(12)のカソードに接続し、こ
のダイオード(12)のアノードをコンデンサ(13)を介
して接地する。この場合このコンデンサ(13)には負荷
電流に応じた負の電荷が蓄積され、このコンデンサ(1
3)の両端には接地電位を基準電圧とする負荷電流に応
じた大きさの負の直流電圧が得られる。このダイオード
(12)及びコンデンサ(13)の接続点を抵抗器(14)を
介して接地する。この場合、この抵抗器(14)の両端間
にはコンデンサ(13)の両端間電圧即ち接地電位を基準
電圧とする負荷電流に応じた大きさの負の直流電圧が得
られる。このコンデンサ(13)及び抵抗器(14)の接続
点を例えば5.6Vのツェナー電圧を有するツェナーダイオ
ード(15)を介してトランジスタ(5)のベースに接続
する。この場合抵抗器(14)の両端間電圧がツェナー電
圧例えば5.6V以上となったときはこのツェナーダイオー
ド(15)がオンしてこのトランジスタ(5)はオフとな
り発振が停止し、このトランジスタ(5)は保護され
る。これは第4図と同様に構成する。
また本例に於いてはダイオード(12)及びコンデンサ
(13)の接続点をnpn形トランジスタ(16)のエミッタ
に接続し、このトランジスタ(16)のコレクタを例えば
抵抗器(14)と同じ抵抗値の抵抗器(17)を介して接地
し、このダイオード(12)及びコンデンサ(13)の接続
点を抵抗器(18)を介してこのトランジスタ(16)のベ
ースに接続し、このトランジスタ(16)のベースを抵抗
器(19)及びコンデンサ(20)の直列回路を介して接地
し、抵抗器(18)及び(19)の直列回路の両端間に並列
にコンデンサ(20)の放電用のダイオード(21)を接続
する。
この場合抵抗器(18)(19)及びコンデンサ(20)の
時定数をこのDC−DCコンバータの起動に用する時間によ
って決定する。
本例は上述の如く構成されているので電源スイッチ
(2)をオンしたときはトランジスタ(16)のベース−
エミッタ間電圧は第2図Aに示す如くなり、このトラン
ジスタ(16)は抵抗器(18),(19)及びコンデンサ
(20)により決る所定時間Toオンとなり、この間負荷電
流検出用のコンデンサ(13)の両端間に抵抗器(14)及
び(17)の並列回路が接続されたことになり抵抗器(1
4)の抵抗値が例えば1/2となったこととなる。従ってこ
の間の抵抗器(14)及びツェナーダイオード(15)の接
続点の電圧Voが第2図Bに示す如くコンデンサ(13)か
ら見た電源の内部インピーダンスとの関係で設定電圧V1
より小さくなり、ツェナーダイオード(15)はオンせず
保護回路は動作しない。従ってこの起動する間Toに負荷
電流が大きくなっても、この保護回路は動作せず、この
DC−DCコンバータを起動することができる。この場合負
荷(11)が短絡状態であってもこの起動時間Toは比較的
短いのでトランジスタ(5)等の素子を破壊するには至
らない。従って電源スイッチ(2)をオンしたときには
スイッチングトランジスタ(5)がトランス(4),
(3)及びコンデンサ(6)等により定まる周波数で発
振し、この発振に応じた周波数のピーク値が電池(1)
の直流電圧により決るパルスがトランス(4)の1次巻
線(4a)に得られ、これがこの2次巻線(4b)に電磁誘
導され、コンデンサ(10)の両端にこのトランス(4)
の1次巻線(4a)と2次巻線(4b)との巻数比に応じた
直流電圧が得られる。またこの起動時間To後はこのトラ
ンス(4)の2次側の負荷電流に応じた電流がトランス
(4)の1次巻線(4a)に流れ、この負荷電流の大きさ
に応じた電流が電流帰還トランス(3)の1次巻線(3
a)を介して2次巻線(3b)に電磁誘導され、コンデン
サ(13)にこの負荷電流に応じた負の電荷が蓄積され、
抵抗器(14)とツェナーダイオード(15)との接続点に
この負荷電流に応じた検出電圧e1が得られ、この負荷電
流が例えば5A以下のときはこの検出電圧はツェナーダイ
オード(15)のツェナー電圧以下例えばこの検出電圧e1
が−5.6V以上であり、このツェナーダイオード(15)は
オフでこの保護回路は働かないが、この負荷電流が例え
ば5A以上となったときにはこの抵抗器(14)及びツェナ
ーダイオード(15)の接続点の検出電圧e1は例えば−5.
6V以下となり、このツェナーダイオード(15)がオンし
てこのスイッチングトランジスタ(5)のベースを負電
圧としてスイッチングトランジスタ(5)をオフとし、
この発振が停止しこのトランジスタ(5)等を保護す
る。
従って本例に依れば電源投入時に大きな負荷電流が流
れても起動が不可能となったり立ち上りが遅れる不都合
がなく良好に起動ができる。この為この起動を保護すべ
く必要以上の特性の素子を使用する必要がない。
また第3図は本発明DC−DCコンバータの他の実施例を
示す。この第3図は第1図の電流帰還トランス(3)を
設けずにトランス(4)に帰還用の3次巻線(4c)を設
け、この3次巻線(4c)の一端を帰還用のコンデンサ
(6)及び抵抗器(7)の直列回路を介してトランジス
タ(5)のベースに接続し、またこの3次巻線(4c)の
一端を負整流用のダイオード(12)及びコンデンサ(1
3)の直列回路を介して接地し、またこの3次巻線(4
c)の他端を接地する。その他は第1図と同様に構成す
る。この第3図例に於いてもトランス(4)の第3次巻
線(4c)は1次巻線(4a)及び2次巻線(4b)に夫々電
磁結合しているので、第1図と同様の作用効果が得られ
ることは容易に理解できよう。
尚本発明は上述実施例に限ることなく本発明の要旨を
逸脱することなくその他種々の構成が取り得ることは勿
論である。
〔発明の効果〕
本発明に依れば電源投入時に良好な起動を行うことが
できると共に必要以上の特性の素子を使用する必要がな
い利益がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明DC−DCコンバータの一実施例を示す接続
図、第2図は第1図の説明に供する線図、第3図は本発
明の他の実施例を示す接続図、第4図は従来のDC−DCコ
ンバータの例を示す接続図である。 (1)は電池、(2)は電源スイッチ、(3)は電流帰
還トランス、(4)はトランス、(5)はスイッチング
トランジスタ、(6),(10),(13)及び(20)は夫
々コンデンサ、(7),(14),(17),(18)及び
(19)は夫々抵抗器、(9)及び(12)は夫々ダイオー
ド、(11)は負荷、(15)はツェナーダイオード、(1
6)はトランジスタである。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1の直流電圧をトランスの1次巻線を介
    してスイッチングトランジスタのコレクタに供給する様
    にすると共に前記スイッチングトランジスタのコレクタ
    とベースとの間に帰還回路を設けて前記スイッチングト
    ランジスタを発振させ、前記トランスの2次巻線より第
    2の直流電圧を得る様にすると共に負荷電流を検出し、
    該検出電流に応じた電圧を抵抗器の両端に得、該電圧を
    ツェナーダイオードを介して前記スイッチングトランジ
    スタのベースに供給して前記スイッチングトランジスタ
    のベース電圧を制御して保護する様にした保護回路を設
    けたDC−DCコンバータに於いて、電源投入時前記抵抗器
    の抵抗値を起動する間下げる抵抗値所定時間低下手段を
    設け、前記ツェナーダイオードを起動する間オフする様
    にしたことを特徴とするDC−DCコンバータ。
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