JP2736159B2

JP2736159B2 - スイッチング電源装置

Info

Publication number: JP2736159B2
Application number: JP2236377A
Authority: JP
Inventors: 正弘竹下
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-09-06
Filing date: 1990-09-06
Publication date: 1998-04-02
Anticipated expiration: 2013-04-02
Also published as: JPH04117166A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明はスイッチング方式の電源装置に関するもので
ある。

従来の技術商用電源から安定化した直流電圧を得る方式として効
率のよいスイッチング電源装置が多く用いられている。

第３図は従来のスイッチング電源装置の回路図であ
る。第３図において、商用電源が電源スイッチ１を介し
てダイオードブリッジ２の交流側端子に接続され、ダイ
オードブリッジ２の直流側端子のマイナス側は接地さ
れ、ダイオードブリッジ２の直流側端子のプラス側は、
他端が接地されたコンデンサ３、トランス４の１次巻
線、および抵抗５の一端に接続されている。トランス４
の１次巻線の他端はスイッチングトランジスタ６のコレ
クタに接続され、抵抗５の他端はスイッチングトランジ
スタ６のベースに接続され、スイッチングトランジスタ
６のエミッタは抵抗７を介して接地されている。さら
に、トランス４には巻線８、９が設けられ、巻線８、９
の一端における接続点は接地され、巻線８の他端は抵抗
10、さらにコンデンサ11を介してスイッチングトランジ
スタ６のベースに接続され、また、巻線９の他端はダイ
オード12を介して、他端が接地されたコンデンサ13およ
び抵抗14の一端、定電圧ダイオード15のカソードに接続
されている。抵抗14の他端はトランジスタ16のベースに
接続されるとともに抵抗17を介して接地されている。定
電圧ダイオード15のアノードはトランジスタ16のエミッ
タに接続され、トランジスタ16のコレクタは抵抗18を介
してトランジスタ19のベースに接続されている。トラン
ジスタ19のコレクタはスイッチングトランジスタ６のベ
ースと抵抗５の他端との接続点に接続され、エミッタは
接地されている。また、トランジスタ20のコレクタはス
イッチングトランジスタ６のベースに接続され、エミッ
タは接地され、ベースはスイッチングトランジスタ６の
エミッタと抵抗７の接続点に接続されている。また、ト
ランス４の２次巻線の一端はダイオード21を介して、他
端が接地されたコンデンサ22および負荷23の一端に接続
され、トランス４の２次巻線の他端は接地されている。

上記構成により、以下その動作を説明する。電源スイ
ッチ１が投入されると、商用電源はダイオードブリッジ
２で整流され、コンデンサ３で平滑される。このように
して商用電源から整流されて安定化された直流電圧は、
トランス４の１次巻線に印加され、同時に抵抗５を介し
てスイッチングトランジスタ６のベースにベース電流を
供給する。これにより、スイッチングトランジスタ６は
オンしてトランス４の１次巻線を介してコレクタ電流が
流れる。この結果、トランス４の１次巻線の両端には起
電力が生じ、したがって巻線８にも電圧が発生し、この
電圧は抵抗10およびコンデンサ11を介してスイッチング
トランジスタ６のベースに供給されるベース電流をさら
に増加させ、スイッチングトランジスタ６は完全に導通
する。スイッチングトランジスタ６のコレクタ電流が一
定値になると、トランス４の巻線には起電力が発生せ
ず、スイッチングトランジスタ６のベース電流は減少し
て行く。これにより、スイッチングトランジスタ６のコ
レクタ電流は急激に減少して遮断状態となる。この結
果、トランス４の１次巻線には逆起電力が発生し、同時
にこの逆起電力はトランス４の２次巻線にも発生し、こ
の電圧はダイオード21を介して整流されコンデンサ22で
平滑される。この平滑された出力電圧V₀は負荷23に供給
される。このダイオード21を流れる電流が停止すると、
今度は、スイッチングトランジスタ６を導通させるため
の起電力が巻線８に発生し、スイッチングトランジスタ
６は再び導通状態になる。この動作が繰り返されてスイ
ッチング動作が続行する。

また、入力商用電圧の変動または負荷変動により出力
電圧V₀が変化した場合、次のような動作で電圧の安定化
が行われている。まず、巻線９を介して出力電圧V₀に比
例した電圧は、ダイオード12で整流されコンデンサ13で
平滑された後抵抗14、17で分割されてトランジスタ16の
ベースに印加されると同時に定電圧ダイオード15を介し
てトランジスタ16のエミッタに印加される。ここで、出
力電圧V₀が上昇するとコンデンサ13の両端電圧も上昇
し、トランジスタ16のエミッタ電圧は増加する。トラン
ジスタ16のコレクタ電流は抵抗18を介してトランジスタ
19のベース電流になり、トランジスタ19は導通方向とな
る。トランジスタ19の導通でスイッチングトランジスタ
６のベース電流はトランジスタ19に分流して減少する。
このため、スイッチングトランジスタ６の導通期間が短
くなる。スイッチングトランジスタ６の導通期間が短く
なるとトランス４を介して出力電圧V₀は低下して安定化
される。

また、出力電圧V₀が低下した場合は、上記の場合とは
逆にスイッチングトランジスタ６の導通期間は長くなり
出力電圧V₀が高くなって安定化される。

さらに、電源スイッチ１を投入した場合、負荷回路部
のコンデンサ22に大きな充電電流が流れてスイッチング
トランジスタ６のコレクタ電流が異常に大きくなり、ト
ランス４のコアが磁気飽和状態になるとさらに大きなコ
レクタ電流が流れてスイッチングトランジスタ６を破壊
する場合がある。このため、スイッチングトランジスタ
６のエミッタと抵抗７の接続点における電圧をトランジ
スタ20のベースに入力し、スイッチングトランジスタ６
のエミッタ電流が所定値を越えた時にトランジスタ20が
導通するように設定する。これにより、スイッチングト
ランジスタ６のエミッタ電流が所定値を越えた時、トラ
ンジスタ20が導通してスイッチングトランジスタ６のベ
ース電流はトランジスタ20のコレクタに分流してスイッ
チングトランジスタ６のコレクタ電流が制限され、スイ
ッチングトランジスタ６の破壊が防止される。

第４図は第３図における負荷電流I₀と出力電圧V₀の関
係を示している。第４図に示すように、負荷電流の最大
値をI₁とすると、さらにそれより大きな負荷電流I₂とな
った状態でトランジスタ20が導通して出力電圧V₀が低下
するように抵抗７は設定される。この負荷電流I₂はトラ
ンス４のインダクタンスのバラツキなどを考慮して、通
常の最大負荷電流I₁よりも30％以上大きな値に設定され
る。

発明が解決しようとする課題しかしながら上記従来の構成では、トランス４は最大
負荷電流I₁よりも大きな負荷電流I₂の状態でもトランス
４のコアが磁気飽和しないように設定することが必要で
あり、トランス４のコアは大きなものが必要となる。こ
のため、スイッチング電源装置のコストは大きいものと
なる。すなわち、スイッチング電源装置のコストはトラ
ンスの占める割合が大きく、トランスを小型化すること
が必要であり、この場合、トランスに流れる最大電流を
低くすると小型化することができるが、第４図に示すよ
うに定常時の最大負荷電流I₁がかなり大きな値でも磁気
飽和しないようにする必要があるので、トランスを小型
化することが困難であった。

本発明は上記従来の問題を解決するもので、トランス
の小型化を図ることができ安価なスイッチング電源装置
を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段上記課題を解決するために本発明のスイッチング電源
装置は、商用電源からの交流電圧が入力される第１整流
回路と、前記第１整流回路から出力される直流電圧が一
次側巻線の一端に供給され、二次側巻線の一端が第２整
流回路を介して負荷に接続され他端が接地されたトンラ
スと、前記トランスの一次側巻線の他端にコレクタが接
続され、エミッタが第１抵抗と第２抵抗の直列接続を介
して接地され、ベースに前記第１整流回路からの直流電
圧が供給される第１トランジスタと、前記第１トランジ
スタのエミッタにベースが接続され、第１トランジスタ
のベースにコレクタが接続されるとともに、エミッタが
接地された第２トランジスタと、前記直列接続された第
１抵抗と第２抵抗の接続点にコレクタが接続され、エミ
ッタが接地されるとともに、ベースに前記トランスの第
３巻線からの電圧をダイオードとコンデンサからなる第
３整流回路で整流された直流電圧のバイアス電圧が供給
される第３トランジスタと、前記トランスの第４巻線か
らの電圧を前記第１トランジスタのベ−スに供給する抵
抗およびコンデンサからなる電圧供給手段とを備え、前
記第１トランジスタのエミッタ電流が所定値を越えた時
に前記第２トランジスタが導通するように設定するとと
もに、前記第３整流回路のコンデンサの充電電圧が所定
値以上になった時、前記第３整流回路からの直流電圧の
バイアス電圧により前記第３トランジスタが導通するよ
うにしたことを特徴とするものである。

作用上記構成により、スイッチングトランジスタのエミッ
タとアース間に接続した抵抗の値を電源投入時は定常動
作時より大きくするように制御手段で制御するので、電
源投入時のトランスの最大電流値が通常時の最大電流値
以下に制限され、トランスの小型化が可能となって安価
なスイッチング電源装置となる。

実施例以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら
説明する。なお、従来例と同一の作用効果を奏するもの
には同一の符号を付してその説明を省略する。

第１図は本発明の一実施例を示すスイッチング電源装
置の回路図である。第１図において、ダイオード12のカ
ソードと抵抗14の一端との接続点は抵抗31を介して抵抗
32の一端およびトランジスタ33のベースに接続され、抵
抗32の他端は接地されている。また、スイッチングトラ
ンジスタ６のエミッタとトランジスタ20のベースとの接
続点は抵抗34、35の直列回路を介して接地されている。
抵抗34、35の接続点はトランジスタ33のコレクタに接続
され、トランジスタ33のエミッタは接地されている。

上記構成により、以下その動作を説明する。電源投入
後には、コンデンサ13の両端に発生する電圧が抵抗31を
介してトランジスタ33のベースに供給されてトランジス
タ33が導通することにより、抵抗35はトランジスタ33に
よって短絡され、回路動作には影響しない。

電源投入時には、トランジスタ33は導通していないた
め、抵抗34、35の両端に発生した電圧がトランジスタ20
のベースに供給され、抵抗35の値を選択することにより
定常時の最大負荷電流以下の値にスイッチングトランジ
スタ６の最大コレクタ電流を制限することができる。す
なわち、スイッチングトランジスタ６のエミッタとアー
ス間に接続した抵抗の値を電源投入時は定常動作時より
大きくして、電源投入時のトランスの電流を定常動作時
と比べて同等以下にしている。

したがって、第２図に示すように、電源スイッチ投入
時のみ最大負荷電流I₃を定常時の最大負荷電流I₁よりも
低く設定し、これにより、電源投入時のトランスのコア
の磁気飽和が防止されてトランスの小型化が実現可能と
なる。

発明の効果以上のように本発明によれば、電源投入時のトランス
の最大電流を通常時の最大電流値以下に制限することが
できるため、トランスを小型化することができて安価な
電源装置を提供することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すスイッチング電源装置
の回路図、第２図は第１図における負荷電流と出力電圧
の関係を示す特性図、第３図は従来のスイッチング電源
装置の回路図、第４図は第３図における負荷電流と出力
電圧の関係を示す特性図である。４……トランス、６……スイッチングトランジスタ、33
……トランジスタ、34、35……抵抗。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】商用電源からの交流電圧が入力される第１
整流回路と、前記第１整流回路から出力される直流電圧
が一次側巻線の一端に供給され、二次側巻線の一端が第
２整流回路を介して負荷に接続され他端が接地されたト
ンラスと、前記トランスの一次側巻線の他端にコレクタ
が接続され、エミッタが第１抵抗と第２抵抗の直列接続
を介して接地され、ベースに前記第１整流回路からの直
流電圧が供給される第１トランジスタと、前記第１トラ
ンジスタのエミッタにベースが接続され、第１トランジ
スタのベースにコレクタが接続されるとともに、エミッ
タが接地された第２トランジスタと、前記直列接続され
た第１抵抗と第２抵抗の接続点にコレクタが接続され、
エミッタが接地されるとともに、ベースに前記トランス
の第３巻線からの電圧をダイオードとコンデンサからな
る第３整流回路で整流された直流電圧のバイアス電圧が
供給される第３トランジスタと、前記トランスの第４巻
線からの電圧を前記第１トランジスタのベ−スに供給す
る抵抗およびコンデンサからなる電圧供給手段とを備
え、前記第１トランジスタのエミッタ電流が所定値を越
えた時に前記第２トランジスタが導通するように設定す
るとともに、前記第３整流回路のコンデンサの充電電圧
が所定値以上になった時、前記第３整流回路からの直流
電圧のバイアス電圧により前記第３トランジスタが導通
するようにしたことを特徴とするスイッチング電源装
置。