JP2734045B2 - 電源回路 - Google Patents

電源回路

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JP2734045B2
JP2734045B2 JP33368688A JP33368688A JP2734045B2 JP 2734045 B2 JP2734045 B2 JP 2734045B2 JP 33368688 A JP33368688 A JP 33368688A JP 33368688 A JP33368688 A JP 33368688A JP 2734045 B2 JP2734045 B2 JP 2734045B2
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Description

【発明の詳細な説明】 A 産業上の利用分野 本発明は電源回路に関し、特にフライバツク型のスイ
ツチングレギユレータ回路に適用して好適なものであ
る。
B 発明の概要 本発明は、電源回路において、2次出力の他に出力電
流の立ち下がりを検出して駆動電源の周波数及びデユー
テイを制御することにより、損失及び雑音を低減するこ
とができる。
C 従来の技術 従来、この種のフライバツク型のスイツチングレギユ
レータ回路においては、スイツチングトランスから出力
される出力電圧及び又は出力電流を検出して、駆動電源
のデユーテイを制御することにより、所望の2次出力を
得るようになされている(特公昭56−25062号公報、特
公昭63−16310号公報)。
すなわち第3図において、1は全体としてフライバツ
ク型のスイツチングレギユレータ回路を示し、商用電源
を整流して電源2を構成する。
スイツチングトランス3は、1次巻線の一端を電源2
に接続すると共に、他端をスイツチングトランジスタ4
を介して電源2に接続するようになされ、これによりス
イツチングトランジスタ4のオンオフ動作に伴つて、電
源2から駆動電源が供給されるようになされている。
これに対してスイツチングトランス3の2次巻線は、
ダイオード7を介して平滑コンデンサ8に接続されるよ
うになされ、これにより当該平滑コンデンサ8の端子電
圧が2次出力電圧として出力されるようになされてい
る。
さらにスイツチングレギユレータ回路1においては、
発振回路10を有し、第4図に示すように当該発振回路10
から出力される同期信号SD(第4図(A))を基準にし
てスイツチングトランジスタ4を駆動するようになされ
ている。
すなわちパルス幅変調回路11においては、コレクタに
充放電コンデンサ13及び充電電流源14を接続したトラン
ジスタ15に同期信号SDを与え、同期信号SDに同期した鋸
歯状波信号STR(第4図(B))を作成する。
さらにスイツチングレギユレータ回路1においては、
演算増幅回路19に平滑コンデンサ8の端子電圧及び所定
の基準電源VREFを受け、その比較電圧VERを鋸歯状波信
号STRと共に比較回路20に与えるようになされている。
これにより、比較回路20を介して平滑コンデンサ8の
端子電圧が高くなると、これに伴つて立ち上がり期間T
が減少する駆動信号SDR(第4図(C))が得られ、当
該駆動信号SDRでスイツチングトランジスタ4を駆動す
る。
かくしてスイツチングトランジスタ4においては、平
滑コンデンサ8の端子電圧が高くなると、これに伴つて
オン動作する期間が短くなり、コレクタ電圧E1(第4図
(D))が0〔V〕に保持される期間が短くなる。
従つてスイツチングトランス3の1次電流I1(第4図
(E))においても、0〔A〕から立ち上がる期間が短
くなり、2次巻線の電流I2(第4図(F))の波高値も
これに伴つて小さくなる。
かくしてスイツチングトランス3においては、平滑コ
ンデンサ8の端子電圧が高くなると、当該端子電圧が立
ち下がるように駆動制御され、これにより2次出力電圧
が所定の電圧に保持されるようになされている。
D 発明が解決しようとする問題点 ところで、この種のスイツチングレギユレータ回路1
においては、出力電流の変動範囲が大きくなると、損失
が増加したり、雑音が増加する問題がある。
すなわち第5図に示すように、コレクタ電圧E1(第5
図(A))及び1次電流I1(第5図(B))において
は、出力電流の平均値I2AV(第5図(C))が増加する
と、スイツチングトランジスタ4がオフ動作する期間T
が短くなり、2次巻線の電流I2が時点t1で完全に立ち下
がらないうちに、スイツチングトランジスタ4がオン動
作するようになる。
この場合、スイツチングトランジスタ4がオン動作し
た直後のコレクタ電圧E1においては、徐々に0〔V〕に
立ち上がるのに対し、1次電流I1においては、パルス状
に波形が立ち上る。
従つてスイツチングトランジスタ4においては、コレ
クタ電圧E1が立ち下がらないうちにコレクタ電流(すな
わち1次電流I1でなる)が流れるようになり、その分コ
レクタ損失が増加し、スイツチングレギユレータ回路1
全体として損失が増加するようになる。
これに対して、出力電流の平均値I2AVが減少すると、
スイツチングトランジスタ4がオフ動作する期間Tが長
くなり、2次巻線の電流I2が時点t2で立ち下がつた後
も、オフ状態を保持するようになる。
この場合、スイツチングトランジスタ4のコレクタ電
圧E1においては、スイツチングトランス3のジインダク
タンス及び分布容量で決まる周波数で振動しながら、所
定電圧に立ち下がるようになり、この振動によつて当該
スイツチングレギユレータ回路1の雑音が増加するよう
になる。
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、損失及
び雑音の増加を未然に防止することができる電源回路を
提案しようとするものである。
E 問題点を解決するための手段 かかる問題点を解決するため本発明においては、スイ
ツチングトランス3と、スイツチングトランス3から出
力される出力電圧及び又は出力電流を検出する第1の検
出回路19と、出力電流I20の立ち下がりを検出する第2
の検出回路21、22と、第1及び第2の検出回路19及び2
1、22の検出結果に基づいて、スイツチングトランス3
に供給する駆動電源(E10)のデユーテイ及び周波数を
可変制御する制御回路2、4、13、14、15、20とを備え
るようにする。
F 作用 出力電圧及び又は出力電流を検出すると共に、出力電
流I20の立ち下がりを検出して、デユーテイの他に周波
数を可変制御すれば、その分損失及び雑音を低減するこ
とができる。
G 実施例 以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。
第3図との対応部分に同一符号を付して示す第1図に
おいて、20は全体として自励式のフライバツク型のスイ
ツチングレギユレータ回路を示し、2次巻線の電流I20
が立ち下がつた時点を検出してスイツチングトランジス
タ4をオン状態に切り換える。
このようにすれば出力電流I20の平均値が増加した場
合において、コレクタ電圧E10が立ち下がらないうちに
コレクタ電流I10が流れる状態を有効に回避し得、その
結果スイツチングトランジスタ4における損失の増加を
有効に回避することができる。
これとは逆に、出力電流I20の平均値が減少した場合
において、コレクタ電圧E10が振動しながら所定電圧に
立ち下りを開始する以前に、スイツチングトランジスタ
4をオン状態に切り換えることができ、振動を有効に回
避して雑音の発生を未然に防止することができる。
このためこの実施例においては、2次巻線の電流I20
が立ち下がつた時点でt2(第5図)で、スイツチングト
ランス3のスイツチングトランジスタ4側の端子電圧
(すなわちスイツチングトランジスタ4のコレクタ電圧
E1に対応する)が電源2の電圧から立ち下がることに注
目し、当該端子電圧の立ち下がりを検出して、スイツチ
ングトランジスタ4をオン動作させる。
すなわち、スイツチングトランス3においては、別途
2次巻線が設けられ、この2次巻線の出力をコンデンサ
21を介して微分パルス作成回路22に出力することによ
り、第2図に示すように、コレクタ電圧E1の立ち下がり
で、信号レベルが立ち下がる微分パルス信号SDV(第2
図(A))を作成し、2次巻線の電流I20が立ち下がる
時点を検出する。
さらにスイツチングレギユレータ回路20においては、
当該微分パルス信号SDVをトランジスタ15に与え、これ
により当該微分パルス信号SDVに同期して信号レベルが
立ち上がる鋸歯状波信号STROを作成する。
従つて、当該スイツチングレギユレータ回路20におい
ては、出力電流の平均値I20AV(第2図(B))が大き
く増大すると、従来2次電流I20が完全に立ち下がらな
い時点t11でスイツチングトランジスタ4がオン動作し
ていたものが(破線で示す)、2次電流I20が立ち下が
る時点t12を待つてスイツチングトランジスタ4がオン
動作するように切り換えられ(第2図(C))、これに
伴つて1次巻線の電流I10(第2図(D))の立ち上が
り時点t11から時点t12まで遅延する。
かくして、2次電流I20が立ち下がる時点t12を待つて
スイツチングトランジスタ4をオン動作することによ
り、出力電流I20の平均値I20AVが増大した場合において
は、その分当該スイツチングレギユレータ回路20の繰り
返し周期TSLが長大になり、これによりコレクタ電圧E10
が立ち下がらないうちにコレクタ電流I10が流れる状態
を有効に回避して、スイツチングトランジスタ4におけ
る損失の増加を有効に回避することができる。
これに対して、出力電流I20の平均値I20AVの変動が小
さな範囲においては、当該スイツチングトランス3のイ
ンダクタンス等で決まる固有の周期TSMでオンオフ動作
が繰り返され、これにより当該繰り返し周期TSMで、出
力電流I20の平均値I20AVに応じてスイツチングトランジ
スタ4のオフ動作する期間Tが制御される。
さらに出力電流の平均値I20AVが大きく減少すると、
従来スイツチングトランジスタ4がオン動作した時点t2
2以前の、2次電流が立ち下がる時点t21で、スイツチン
グトランジスタ4がオン動作するように切り換えられ、
その分当該スイツチングレギユレータ回路20の繰り返し
周期TSSが短くなる。
かくしてこの実施例において、スイツチングレギユレ
ータ回路20は、出力電流I20の変動が小さな範囲におい
ては、出力電圧を一定値に保持するようにスイツチング
トランス3に供給する駆動電源のデユーテイを制御する
パルス幅制御型のスイツチングレギユレータ回路を構成
するのに対し、出力電流I20の変動幅が大きくなるとデ
ユーテイに加えて繰り返し周波数を制御するスイツチン
グレギユレータ回路を構成する。
さらに演算増幅回路19は、基準電圧VREFを基準にして
スイツチングトランス3の出力電圧を検出する第1の検
出回路を構成するのに対し、コンデンサ21及び微分パル
ス作成回路22は、スイツチングトランス3の出力電流I
20の立ち下がりを検出する第2の検出回路を構成し、電
源2、スイツチングトランジスタ4、充放電コンデンサ
13、充電電流源14、トランジスタ15及び比較回路20は、
第1及び第2の検出回路の検出結果に基づいて、スイツ
チングトランス3に供給する駆動電源のデユーテイ及び
周波数を可変制御する制御回路を構成する。
以上の構成において、出力電流が増大すると、繰り返
し周期TSLが長大化し、2次電流が立ち下がる時点t12を
待つてスイツチングトランジスタ4がオン動作するよう
に切り換えられ(第2図(C))、これによりコレクタ
電圧E10が完全に立ち下がつてコレクタ電流I10が流れる
ようになる。
かくして、駆動電源のデユーテイに加えて周波数が長
くなるように可変制御され、コレクタ電圧E10が立ち下
がらないうちにコレクタ電流I10が流れる状態を有効に
回避して、スイツチングトランジスタ4における損失の
増加を有効に回避することができる。
これに対して、出力電流I20の変動範囲が小さい場合
は、当該スイツチングレギユレータ回路20の固有の周期
TSMでオンオフ動作が繰り返され、これにより当該繰り
返し周期TSMで出力電流I20の平均値I20AVに応じて駆動
電源のデユーテイが可変制御される。
これに対して、出力電流I20の平均値I20AVが減少した
場合において、駆動電源のデユーテイに加えて周波数が
短くなるように可変制御され、コレクタ電圧E10が振動
しながら所定電圧に立ち下りを開始する以前にスイツチ
ングトランジスタ4がオン状態に切り換えられる。
これにより、コレクタ電圧E10の振動を有効に回避し
て雑音の発生を未然に防止することができる。
以上の構成によれば、コレクタ電圧E10の立ち下がり
を検出して、スイツチングトランジスタ4をオン動作さ
せたことにより、出力電流が大きく変動すると、駆動電
源のデユーテイに加えて周波数を可変制御し得、これに
よりコレクタ電圧E10が立ち下がらないうちにコレクタ
電流I10が流れる状態及びコレクタ電圧E10が振動しなが
ら所定電圧に立ち下る状態を有効に回避するこができ
る。
従つて、その分コレクタ損失及び雑音の増大を未然の
防止することができる。
なお上述の実施例においては、2次出力として出力電
圧を検出して駆動電源のデユーテイを可変制御するスイ
ツチングレギユレータ回路に本発明を適用した場合につ
いて述べたが、本発明はこれに限らず、2次出力として
出力電流を検出して駆動電源のデユーテイを可変制御す
るスイツチングレギユレータ回路に適用してもよい。
さらに、上述の実施例においては、鋸歯状波信号STRO
を作成してデユーテイを可変制御する場合について述べ
たが、本発明はこれに限らず、例えば微分パルス信号S
DVをトリガにして駆動するようになされたマルチバイブ
レータ回路等種々のパルス制御回路を広く適用すること
ができる。
さらに上述の実施例においては、スイツチングトラン
ス3に別途巻線を設けてコレクタ電圧E10の立ち下がり
を検出することにより、出力電流の立ち下がりを検出す
る場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例え
ば2次回路に電流検出用のトランスを設けて直接出力電
流の立ち下がりを検出するようにしてもよい。
H 発明の効果 上述のように本発明によれば、2次出力の他に出力電
流の立ち下がりを検出して駆動電源の周波数及びデユー
テイを制御することにより、コレクタ電圧が立ち下がら
ないうちにコレクタ電流が流れる状態及びコレクタ電圧
が振動しながら立ち下る状態を有効に回避することがで
き、かくしてコレクタ損失及び雑音の増大を未然に防止
することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例によるスイツチングレギユレ
ータ回路を示す接続図、第2図はその動作の説明に供す
る信号波形図、第3図は従来のスイツチングレギユレー
タ回路を示す接続図、第4図及び第5図はその動作の説
明に供する信号波形図である。 1、20……スイツチングレギユレータ回路、2……電
源、3……スイツチングトランス、4……スイツチング
トランジスタ、22……微分パルス作成回路。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】スイツチングトランスと、 上記スイツチングトランスから出力される出力電圧及び
    又は出力電流を検出する第1の検出回路と、 上記出力電流の立ち下がりを検出する第2の検出回路
    と、 上記第1及び第2の検出回路の検出結果に基づいて、上
    記スイツチングトランスに供給する駆動電源のデユーテ
    イ及び周波数を可変制御する制御回路と を具えることを特徴とする電源回路。
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