JP3026709U - Switching power supply - Google Patents

Switching power supply

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JP3026709U
JP3026709U JP1996000038U JP3896U JP3026709U JP 3026709 U JP3026709 U JP 3026709U JP 1996000038 U JP1996000038 U JP 1996000038U JP 3896 U JP3896 U JP 3896U JP 3026709 U JP3026709 U JP 3026709U
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善男 樋口
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Abstract

(57)【要約】 【課題】負荷が軽くなったときの変換効率の低下を防止
する。 【課題解決手段】出力11の直流電圧が上昇しようとす
るときには、周波数が低下するスイッチングパルスを生
成するパルス生成回路1を備え、パルス生成回路1によ
って生成されたスイッチングパルスを用いてスイッチン
グトランジスタQ1をスイッチングする。
(57) [Abstract] [PROBLEMS] To prevent a decrease in conversion efficiency when a load is lightened. SOLUTION: When a DC voltage of an output 11 is going to rise, a pulse generation circuit 1 for generating a switching pulse whose frequency drops is provided, and a switching transistor Q1 is switched by using a switching pulse generated by the pulse generation circuit 1. Switch.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the device]

【0001】[0001]

【考案の属する技術分野】[Technical field to which the device belongs]

本考案は、商用電源を整流することにより得られた直流源等をスイッチングす ることにより、安定化された直流電圧を出力するスイッチング電源に係り、詳細 には、負荷が減少したときにはスイッチング周波数が低下するスイッチング電源 に関するものである。 The present invention relates to a switching power supply that outputs a stabilized DC voltage by switching a DC source etc. obtained by rectifying a commercial power supply. Specifically, when the load decreases, the switching frequency is It is related to the switching power supply which decreases.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior art]

商用電源を整流することにより得られた直流源をスイッチングすることにより 、安定化された直流出力を得るスイッチング電源の効率は、スイッチングトラン ジスタのスイッチング特性によって大きく影響される。このため、飽和状態にお けるコレクタ・エミッタ電圧が小さく、かつ、スイッチング速度の速い素子が使 用される。さらには、スイッチングトランジスタがオン状態からオフ状態に変化 するターンオフ時間を短縮するため、ベース・エミッタ間に抵抗を接続し、蓄積 電荷を速く放出させる方法、あるいはベースにスピードアップ・コンデンサを接 続する方法、またはターンオフ時には、スイッチングトランジスタのベースをマ イナス電位に引く方法が採用されていた。 The efficiency of the switching power supply that obtains a stabilized DC output by switching the DC source obtained by rectifying the commercial power supply is greatly affected by the switching characteristics of the switching transistor. Therefore, a device with a small collector-emitter voltage in the saturated state and a high switching speed is used. Furthermore, in order to shorten the turn-off time for the switching transistor to change from the ON state to the OFF state, a resistor is connected between the base and emitter to discharge the accumulated charge quickly, or a speed-up capacitor is connected to the base. A method of pulling the base of the switching transistor to a negative potential at the time of turn-off was adopted.

【0003】[0003]

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the device]

しかしながら上記方法を用いた場合であっても、負荷が極めて軽くなるような ときでは、以下に示す問題が生じていた。 すなわち、スイッチングトランジスタがオフ状態となるとき、二次コイルから 電力が出力されるフライバック方式では、自励方式のスイッチング回路が用いら れるが、この回路では、負荷が軽くなるに従ってスイッチング周波数が高くなる 。一方、スイッチングトランジスタにおけるターンオン時の損失とターンオフ時 の損失とは、スイッチングを行う毎に発生する。このため、負荷が軽くなり、ス イッチング周波数が高くなるときには、損失が増加するので、変換効率が低下す るという問題が生じていた。 However, even when the above method is used, the following problems occur when the load becomes extremely light. In other words, the flyback method, in which power is output from the secondary coil when the switching transistor is turned off, uses a self-excited switching circuit.In this circuit, the switching frequency increases as the load becomes lighter. Become . On the other hand, a turn-on loss and a turn-off loss in the switching transistor occur every time switching is performed. For this reason, when the load becomes lighter and the switching frequency becomes higher, the loss increases, which causes a problem that the conversion efficiency decreases.

【0004】 また、他励方式におけるように、スイッチング周波数が一定で、スイッチング トランジスタがオンとなる比率が変化するPWM構成の場合では、負荷が軽くな ると、スイッチングトランジスタがオン状態となる期間が極めて短くなる。つま りスイッチングのパルス幅が短くなる。一方、スイッチングトランジスタにおけ るターンオン時の損失は、図3の期間t5における損失であり、ターンオフ時の 損失は、期間t7における損失となる。つまり期間t5、t7における損失は、 パルス幅に関わりなく一定である。一方、スイッチングにより有効となる電力が 二次コイルに伝達されるのは、主として、スイッチングトランジスタが飽和状態 となる期間t6においてである。このためスイッチングパルス幅が短くなったと きには、期間t5、t7が減少することなく、電力の伝達が有効となる期間t6 のみが減少する。つまり、損失が発生する期間t5、t7に対し、有効電力が伝 達される期間t6の比率が減少するので、変換効率が低下するという問題を生じ ていた。Further, in the case of the PWM configuration in which the switching frequency is constant and the switching transistor ON ratio changes, as in the case of the separately excited method, when the load is lightened, the period in which the switching transistor is ON is reduced. It becomes extremely short. That is, the switching pulse width becomes shorter. On the other hand, the loss at the turn-on of the switching transistor is the loss at the period t5 in FIG. 3, and the loss at the turn-off is the loss at the period t7. That is, the loss in the periods t5 and t7 is constant regardless of the pulse width. On the other hand, effective power is transmitted to the secondary coil by the switching mainly in the period t6 when the switching transistor is in the saturated state. Therefore, when the switching pulse width becomes short, the periods t5 and t7 do not decrease, but only the period t6 in which the power transmission is effective decreases. In other words, the ratio of the period t6 during which the active power is transmitted is reduced with respect to the periods t5 and t7 where the loss is generated, which causes a problem that the conversion efficiency is reduced.

【0005】 本考案は上記課題を解決するため創案されたものであって、請求項1記載の考 案の目的は、負荷が軽くなったときにも、変換効率の低下を防止することのでき るスイッチング電源を提供することにある。 また請求項2記載の考案の目的は、二次コイルに接続される回路を簡単化する ことのできるスイッチング電源を提供することにある。 また請求項3記載の考案の目的は、直流出力電圧を高精度で安定化させること のできるスイッチング電源を提供することにある。 また請求項4記載の考案の目的は、直流出力電圧の誤差を、安価な素子でもっ て一次側に帰還させることのできるスイッチング電源を提供することにある。 また請求項5記載の考案の目的は、スイッチングパルスを生成するパルス生成 回路の構成を簡単化することのできるスイッチング電源を提供することにある。 また請求項6記載の考案の目的は、スイッチングトランジスタに保護回路を付 加したときにも、回路の複雑化を回避することのできるスイッチング電源を提供 することにある。The present invention was devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to prevent a decrease in conversion efficiency even when the load is lightened. To provide a switching power supply. Another object of the present invention is to provide a switching power supply capable of simplifying the circuit connected to the secondary coil. Another object of the present invention is to provide a switching power supply which can stabilize a DC output voltage with high accuracy. Another object of the invention is to provide a switching power supply capable of feeding back an error in a DC output voltage to the primary side with an inexpensive element. Another object of the present invention is to provide a switching power supply that can simplify the configuration of a pulse generation circuit that generates switching pulses. Another object of the invention is to provide a switching power supply which can avoid complication of the circuit even when a protection circuit is added to the switching transistor.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

上記課題を解決するため請求項1記載の考案に係るスイッチング電源は、スイ ッチングトランジスタを用いてトランスの一次コイルのスイッチングを行うと共 に二次コイルに発生した電圧を整流することにより、安定化された直流電圧を出 力するスイッチング電源に適用し、前記直流電圧が上昇しようとするときには、 周波数が低下するスイッチングパルスを生成するパルス生成回路を備え、前記ス イッチングパルスによって前記スイッチングトランジスタのスイッチングを行う 構成としている。 また請求項2記載の考案に係るスイッチング電源は、前記スイッチングトラン ジスタがオフ状態にあるとき、前記二次コイルから電力が出力されるフライバッ ク方式としている。 また請求項3記載の考案に係るスイッチング電源は、入力と出力との間が絶縁 された素子により前記直流電圧の誤差が一次側に帰還されるスイッチング電源に 適用し、前記パルス生成回路は、前記素子の出力に基づいて前記スイッチングパ ルスを生成する構成としている。 また請求項4記載の考案に係るスイッチング電源は、前記素子をフォトカプラ としている。 また請求項5記載の考案に係るスイッチング電源は、前記パルス生成回路に、 前記フォトカプラの出力電流を誤差電圧に変換する変換回路と、前記変換回路の 出力が第1の抵抗を介してプラス入力に導かれたコンパレータと、一方の端子が 前記コンパレータの出力端子に接続され、他方の端子が前記プラス入力に接続さ れた第2の抵抗と、一方の端子が前記コンパレータのマイナス入力に接続され、 他方の端子が0電位に接続されたコンデンサと、一方の端子が前記マイナス入力 に接続され、他方の端子が前記出力端子に接続された第3の抵抗とを備え、前記 誤差電圧は、前記コンパレータの入力電圧範囲の略中間値より低い電圧範囲を変 化すると共に前記直流電圧が上昇しようとするときには下降する構成としている 。 また請求項6記載の考案に係るスイッチング電源は、前記スイッチングトラン ジスタのエミッタ電流が所定値を越えるときには、前記スイッチングトランジス タのベース電流を減少させる保護トランジスタと、前記コンパレータの出力を反 転する反転回路とを備え、前記反転回路の出力を前記保護トランジスタのベース に導いた構成としている。 In order to solve the above-mentioned problems, the switching power supply according to the invention of claim 1 stabilizes by switching the primary coil of the transformer using a switching transistor and rectifying the voltage generated in the secondary coil. It is applied to a switching power supply that outputs a regulated DC voltage, and is provided with a pulse generation circuit that generates a switching pulse whose frequency decreases when the DC voltage rises, and switching of the switching transistor by the switching pulse. It is configured to do. The switching power supply according to the invention of claim 2 is of a flyback type in which electric power is output from the secondary coil when the switching transistor is in an off state. Further, the switching power supply according to the invention of claim 3 is applied to a switching power supply in which an error of the DC voltage is fed back to the primary side by an element whose input and output are insulated, and the pulse generating circuit is The switching pulse is generated based on the output of the element. Further, in the switching power supply according to the invention of claim 4, the element is a photocoupler. According to a fifth aspect of the present invention, in the switching power supply, a conversion circuit for converting an output current of the photocoupler into an error voltage and a positive input of an output of the conversion circuit are input to the pulse generation circuit via a first resistor. Connected to the output terminal of the comparator, the other terminal connected to the plus input, and one terminal connected to the minus input of the comparator. , A capacitor having the other terminal connected to 0 potential, and a third resistor having one terminal connected to the minus input and the other terminal connected to the output terminal, wherein the error voltage is The voltage range lower than approximately the intermediate value of the input voltage range of the comparator is changed, and the DC voltage is lowered when it is about to rise. According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a switching power supply which, when an emitter current of the switching transistor exceeds a predetermined value, reduces a base current of the switching transistor and an inverting transistor which reverses an output of the comparator. Circuit, and the output of the inverting circuit is led to the base of the protection transistor.

【0007】[0007]

【考案の実施の形態】[Embodiment of device]

以下に本考案の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。 図1は、本考案の実施形態の電気的接続を示す回路図であり、具体的には、フ ライバック方式、かつ他励方式のスイッチング電源となっている。 図において、プラス入力12および0電位入力(一次側のグランドレベル)1 3には、例えば120V等の商用電源を整流平滑することにより得られた直流源 (図示は省略されている)が接続されている。また、トランス7の一次コイル8 の一方の端子はプラス入力12に接続されており、他方の端子はスイッチングト ランジスタQ1のコレクタに接続されている。また、一次コイル8には、抵抗R 16、コンデンサC5,C6、ダイオードD6からなるスナバ回路が並列に接続 されている。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing an electrical connection according to an embodiment of the present invention. Specifically, it is a flyback type and separately excited type switching power supply. In the figure, a positive input 12 and a zero potential input (primary side ground level) 13 are connected to a DC source (not shown) obtained by rectifying and smoothing a commercial power source such as 120V. ing. Further, one terminal of the primary coil 8 of the transformer 7 is connected to the plus input 12, and the other terminal is connected to the collector of the switching transistor Q1. A snubber circuit including a resistor R 16, capacitors C5 and C6, and a diode D6 is connected in parallel to the primary coil 8.

【0008】 二次コイル10は、一方の端子が接地レベル(二次側グランドレベル)に接続 されており、他方の端子は、整流用のダイオードD7に接続されている。またダ イオードD7のカソードには、出力11の平滑を行うためのコンデンサC8が接 続されている。なお、出力11の直流電圧の誤差に対応した電流でもってフォト カプラ3を駆動する誤差検出回路、および、出力11とは異なる電圧を発生させ るための二次コイルは図示が省略されている。 スイッチングトランジスタQ1のエミッタは、エミッタ電流を検出するための 抵抗R17を介して0電位入力13に接続されている。また、スイッチングトラ ンジスタQ1のエミッタは、電流の逆流を防止するダイオードD4を介して、保 護トランジスタQ2のベースに導かれている。また、保護トランジスタQ2は、 そのコレクタがスイッチングトランジスタQ1のベースに接続されており、その エミッタが0電位入力13に接続されている。このため保護トランジスタQ2は 、オン状態となったときには、スイッチングトランジスタQ1のベース電流をバ イパスすることによって、スイッチングトランジスタQ1をオフにする。The secondary coil 10 has one terminal connected to the ground level (secondary ground level) and the other terminal connected to the rectifying diode D7. A capacitor C8 for smoothing the output 11 is connected to the cathode of the diode D7. An error detection circuit for driving the photocoupler 3 with a current corresponding to the error of the DC voltage of the output 11 and a secondary coil for generating a voltage different from that of the output 11 are not shown. The emitter of the switching transistor Q1 is connected to the 0 potential input 13 via a resistor R17 for detecting the emitter current. Further, the emitter of the switching transistor Q1 is led to the base of the protection transistor Q2 via a diode D4 which prevents the reverse flow of current. The protection transistor Q2 has its collector connected to the base of the switching transistor Q1 and its emitter connected to the zero potential input 13. Therefore, the protection transistor Q2, when turned on, bypasses the base current of the switching transistor Q1 to turn off the switching transistor Q1.

【0009】 補助コイル9の一方の端子は0電位入力13に接続されており、他方の端子は 、補助電流源15を生成するため、整流用のダイオードD5に接続されている。 またダイオードD5のカソードには平滑用のコンデンサC7が接続されている。 また補助電流源15は、逆流防止用のダイオードD3、電流制限用の抵抗R15 を介して、スイッチングトランジスタQ1のベースに導かれている。また、ダイ オードD3のカソードには、スイッチングトランジスタQ1に起動ベース電流を 供給するため、一方の端子がプラス入力12に導かれた抵抗R14が接続されて いる。 ツェナーダイオードD2は、パルス生成回路1および反転回路4を動作させる 補助電源14の電圧を安定化するための素子である。このため、ツェナーダイオ ードD2のカソードは、起動時の初期電流を確保するための抵抗R7を介してプ ラス入力12に接続されると共に、抵抗R8とダイオードD1とを介して、補助 電流源15に接続されている。またツェナーダイオードD2には、平滑用のコン デンサC3が並列に接続されている。One terminal of the auxiliary coil 9 is connected to the 0-potential input 13, and the other terminal is connected to the rectifying diode D 5 for generating the auxiliary current source 15. A smoothing capacitor C7 is connected to the cathode of the diode D5. The auxiliary current source 15 is led to the base of the switching transistor Q1 via a diode D3 for backflow prevention and a resistor R15 for current limiting. The cathode of the diode D3 is connected to a resistor R14 whose one terminal is led to the plus input 12 in order to supply a starting base current to the switching transistor Q1. The Zener diode D2 is an element for stabilizing the voltage of the auxiliary power supply 14 for operating the pulse generation circuit 1 and the inverting circuit 4. Therefore, the cathode of the Zener diode D2 is connected to the plus input 12 via the resistor R7 for ensuring the initial current at the time of start-up, and also connected to the auxiliary current source via the resistor R8 and the diode D1. It is connected to 15. A smoothing capacitor C3 is connected in parallel with the Zener diode D2.

【0010】 パルス生成回路1は、6個の抵抗R1〜R6、2個のコンデンサC1,C2、 コンパレータ5により構成されていて、スイッチングトランジスタQ1をスイッ チングするためのスイッチングパルスを生成する。また生成されるスイッチング パルスは、出力11に接続された負荷が軽くなるに従い、その周波数が低い側へ と変化する。 詳細には、フォトカプラ3の出力電流を誤差電圧に変換する変換回路2と、変 換回路2の出力(誤差電圧)が第1の抵抗R1を介してプラス入力に導かれたコ ンパレータ5とを備えている。また、一方の端子がコンパレータ5の出力端子に 接続され、他方の端子がプラス入力に接続された第2の抵抗R2と、一方の端子 がコンパレータ5のマイナス入力に接続され、他方の端子が0電位入力13に接 続されたコンデンサC1と、一方の端子がマイナス入力に接続され、他方の端子 が出力端子に接続された第3の抵抗R3とを備えている。 なお、第1の抵抗R1と第2の抵抗R2とは、コンパレータ5のプラス入力に ヒステリシスを与える。またコンデンサC1と第3の抵抗R3とは、発振周波数 を決定する。また、コンパレータ5の出力はオープンコレクタであるので、抵抗 R6によってプルアップされている。The pulse generation circuit 1 includes six resistors R1 to R6, two capacitors C1 and C2, and a comparator 5, and generates a switching pulse for switching the switching transistor Q1. The generated switching pulse changes its frequency to the lower side as the load connected to the output 11 becomes lighter. Specifically, a conversion circuit 2 for converting the output current of the photocoupler 3 into an error voltage, and a comparator 5 in which the output (error voltage) of the conversion circuit 2 is led to the plus input via the first resistor R1. Is equipped with. In addition, one terminal is connected to the output terminal of the comparator 5, the other terminal is connected to the positive input of the second resistor R2, and one terminal is connected to the negative input of the comparator 5 and the other terminal is 0. It comprises a capacitor C1 connected to the potential input 13 and a third resistor R3 having one terminal connected to the minus input and the other terminal connected to the output terminal. The first resistor R1 and the second resistor R2 give hysteresis to the positive input of the comparator 5. The capacitor C1 and the third resistor R3 determine the oscillation frequency. Further, since the output of the comparator 5 is an open collector, it is pulled up by the resistor R6.

【0011】 変換回路2は、分圧回路を構成する2個の抵抗R4,R5、抵抗R5に並列に 接続され、誤差電圧の上昇時に遅延を与えるコンデンサC2によって構成されて いる。なお、出力される誤差電圧は、コンパレータ5の入力電圧範囲の略中間値 より低い電圧範囲を変化する。また出力11の直流電圧が上昇しようとするとき には誤差電圧は下降する。 フォトカプラ3は、入力と出力との間が絶縁された素子であり、出力11の直 流電圧に生じた誤差を一次側に帰還する。 反転回路4は、コンパレータ5の出力(パルス生成回路1の出力)を反転する ためのブロックであり、5個の抵抗R9〜R13、コンデンサC4、およびコン パレータ6によって構成されている。詳細には、抵抗R9,R10は、補助電源 14の電圧を2分する。また抵抗R11は、コンパレータ6のオープンコレクタ 出力をプルアップし、抵抗R12は、保護トランジスタQ2のベース電流を所定 値に設定する。また、コンデンサC4はスピードアップ用であり、抵抗R13は 、保護トランジスタQ2のベース電流の最大値(コンデンサC4の充電により生 じる)を制限する。 なお、コンパレータ5,6の動作電源は、補助電源14により供給される。The conversion circuit 2 is composed of two resistors R4 and R5 forming a voltage dividing circuit and a capacitor C2 connected in parallel with the resistor R5 and giving a delay when the error voltage rises. The output error voltage changes in a voltage range lower than a substantially intermediate value of the input voltage range of the comparator 5. Further, when the DC voltage of the output 11 is about to rise, the error voltage falls. The photocoupler 3 is an element whose input and output are insulated from each other, and feeds back an error generated in the direct current voltage of the output 11 to the primary side. The inverting circuit 4 is a block for inverting the output of the comparator 5 (output of the pulse generation circuit 1), and is composed of five resistors R9 to R13, a capacitor C4, and a comparator 6. Specifically, the resistors R9 and R10 divide the voltage of the auxiliary power supply 14 into two. The resistor R11 pulls up the open collector output of the comparator 6, and the resistor R12 sets the base current of the protection transistor Q2 to a predetermined value. The capacitor C4 is for speeding up, and the resistor R13 limits the maximum value of the base current of the protection transistor Q2 (generated by charging the capacitor C4). The operating power supply for the comparators 5 and 6 is supplied by the auxiliary power supply 14.

【0012】 図2は、パルス生成回路1の動作説明のための補助図であり、必要に応じて同 図を参照しつつ、上記構成からなる実施形態について、動作を説明する。 フォトカプラ3の出力電流は、出力11の直流電圧が低下しようとすると電流 値が減少する。また、負荷が軽くなって、出力11の直流電圧が上昇しようとす ると電流値が増加する。このため、変換回路2の出力である誤差電圧は、出力1 1に適切な負荷が接続され、出力11の電圧が上昇しようとする程度が少ないと きには、補助電源14の電圧の略中間値に近い電圧まで上昇する。また、出力1 1の負荷が軽くなり、出力11の電圧が上昇しようとする程度が多くなると、誤 差電圧は下降する。FIG. 2 is an auxiliary diagram for explaining the operation of the pulse generation circuit 1, and the operation of the embodiment having the above configuration will be described with reference to the figure as needed. The output current of the photocoupler 3 decreases in current value when the DC voltage of the output 11 is about to decrease. Further, when the load becomes lighter and the DC voltage of the output 11 tries to rise, the current value increases. Therefore, the error voltage that is the output of the conversion circuit 2 is approximately the middle of the voltage of the auxiliary power supply 14 when an appropriate load is connected to the output 11 and the voltage of the output 11 does not increase so much. It rises to a voltage close to the value. Further, when the load of the output 11 becomes lighter and the voltage of the output 11 tends to increase more, the error voltage decreases.

【0013】 図2における曲線21は、コンデンサC1の放電特性を示している。また曲線 22は、コンデンサC1の充電特性を示している。また電圧V1,V2は、抵抗 R1,R2により定まるヒステリシスの電圧幅を示していて、 V1=V2 である。このため、出力11に適切な負荷が接続されている場合、コンパレータ 5のプラス入力の電圧は、出力端子がHレベルとなるときには電圧V3、出力端 子がLレベルのときには電圧V4となる。また、出力11の負荷が軽くなったと きには、コンパレータ5のプラス入力の電圧は、出力端子がHレベルとなるとき には電圧V5、出力端子がLレベルとなるときには電圧V6となる。A curve 21 in FIG. 2 shows the discharge characteristic of the capacitor C1. A curve 22 shows the charging characteristic of the capacitor C1. Further, the voltages V1 and V2 represent the voltage width of the hysteresis determined by the resistors R1 and R2, and V1 = V2. Therefore, when an appropriate load is connected to the output 11, the voltage of the positive input of the comparator 5 becomes the voltage V3 when the output terminal is at the H level and the voltage V4 when the output terminal is at the L level. Further, when the load of the output 11 becomes light, the voltage of the positive input of the comparator 5 becomes the voltage V5 when the output terminal becomes the H level and becomes the voltage V6 when the output terminal becomes the L level.

【0014】 以上のことから、負荷が適切である場合には、期間t2においてスイッチング トランジスタQ1がオンとなり、期間t3においてスイッチングトランジスタQ 1がオフとなる。また負荷が軽くなった場合では、期間t1においてスイッチン グトランジスタQ1がオンとなり、期間t4においてスイッチングトランジスタ Q1がオフとなる。このため、スイッチング周期については、図2から明らかな ように、 t1+t4 > t2+t3 となる。つまり、負荷が軽くなる場合では、スイッチング周期が長くなり、スイ ッチング周波数が低下することになる。従って、二次側の負荷が軽くなり、一次 側から二次側への有効電力の伝達量が減少する場合には、減少の程度に対応して 、スイッチングトランジスタQ1のスイッチングによる損失が減少する。このた め、負荷が軽くなった場合にも、効率の低下が防止される。From the above, when the load is appropriate, the switching transistor Q1 is turned on in the period t2 and the switching transistor Q1 is turned off in the period t3. When the load becomes lighter, the switching transistor Q1 is turned on in the period t1 and the switching transistor Q1 is turned off in the period t4. Therefore, as is clear from FIG. 2, the switching cycle is t1 + t4> t2 + t3. In other words, when the load becomes lighter, the switching cycle becomes longer and the switching frequency becomes lower. Therefore, when the load on the secondary side becomes light and the amount of active power transmitted from the primary side to the secondary side decreases, the loss due to switching of the switching transistor Q1 decreases corresponding to the degree of decrease. Therefore, even if the load becomes light, the efficiency is prevented from decreasing.

【0015】 なお、請求項1記載の考案については、スイッチングトランジスタがオンとな るとき、二次側に電力が伝達されるフォワード方式等にも同様に適用することが 可能である。 また、請求項1および2記載の考案については、二次側から誤差の帰還を行う ことなく、一次側に設けられた誤差検出回路(補助電流源15の電圧によって誤 差を検出する回路等)によって出力電圧の安定化を行う構成にも適用することが 可能である。 また、請求項6記載の考案については、反転回路を、1個のトランジスタと少 数の受動素子を用いた回路構成等とすることが可能である。The invention described in claim 1 can be similarly applied to a forward system in which electric power is transmitted to the secondary side when the switching transistor is turned on. Further, in the inventions according to claims 1 and 2, an error detection circuit provided on the primary side without feeding back the error from the secondary side (a circuit for detecting an error by the voltage of the auxiliary current source 15 or the like). It can also be applied to a configuration that stabilizes the output voltage. Further, in the invention according to claim 6, the inverting circuit may have a circuit configuration using one transistor and a small number of passive elements.

【0016】[0016]

【考案の効果】[Effect of device]

請求項1記載の考案に係るスイッチング電源は、出力される直流電圧が上昇し ようとするときには、パルス生成回路が生成するスイッチングパルスは周波数が 低下する。このため、負荷が軽くなり、伝達される有効電力が少なくなると、ス イッチング周波数が低くなり、スイッチング損失が減少する。従って、負荷が軽 くなったときにも、変換効率の低下を防止することが可能となっている。 また請求項2記載の考案に係るスイッチング電源は、スイッチングトランジス タがオフ状態にあるとき、二次コイルから電力が出力されるフライバック方式と している。このため、二次コイルにダイオードとコンデンサとを接続するのみで 所定の直流出力が得られることから、二次コイルに接続される回路を簡単化する ことが可能となっている。 また請求項3記載の考案に係るスイッチング電源は、入力と出力との間が絶縁 された素子によって誤差を一次側に帰還しているので、出力の直流電圧を高精度 で安定化させることが可能となっている。 また請求項4記載の考案に係るスイッチング電源は、誤差の帰還を行う素子を フォトカプラとしているので、出力の直流電圧の誤差を、安価な素子でもって一 次側に帰還させることが可能となっている。 また請求項5記載の考案に係るスイッチング電源は、パルス生成回路に、フォ トカプラの出力電流を誤差電圧に変換する変換回路を備え、1つのコンパレータ と少数の受動素子とでもって、誤差電圧に対応したスイッチングパルスを生成さ せているので、パルス生成回路の構成を簡単化することが可能となっている。 また請求項6記載の考案に係るスイッチング電源は、パルス生成回路を構成す るコンパレータの出力を反転する反転回路を備え、反転回路の出力を、スイッチ ングトランジスタを過電流から保護する保護トランジスタのベースに導いている ので、スイッチングトランジスタに保護回路を付加したときにも、回路の複雑化 を回避することが可能となっている。 In the switching power supply according to the first aspect of the present invention, when the output DC voltage rises, the frequency of the switching pulse generated by the pulse generation circuit decreases. For this reason, when the load becomes light and the active power transmitted decreases, the switching frequency becomes low and the switching loss decreases. Therefore, even when the load becomes light, it is possible to prevent the conversion efficiency from decreasing. The switching power supply according to the second aspect of the invention is a flyback system in which electric power is output from the secondary coil when the switching transistor is in the off state. Therefore, a predetermined DC output can be obtained only by connecting the diode and the capacitor to the secondary coil, which makes it possible to simplify the circuit connected to the secondary coil. Also, in the switching power supply according to the third aspect of the present invention, since the error is fed back to the primary side by the element whose input and output are insulated, it is possible to stabilize the output DC voltage with high accuracy. Has become. Further, in the switching power supply according to the invention as set forth in claim 4, since the element for feeding back the error is the photocoupler, the error of the DC voltage of the output can be fed back to the primary side by the inexpensive element. ing. According to a fifth aspect of the present invention, in the switching power supply, the pulse generation circuit is provided with a conversion circuit for converting the output current of the photocoupler into an error voltage, and one comparator and a small number of passive elements are provided to handle the error voltage. Since the generated switching pulse is generated, it is possible to simplify the configuration of the pulse generation circuit. According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a switching power supply including an inverting circuit that inverts an output of a comparator that constitutes a pulse generating circuit, and a base of a protection transistor that protects the output of the inverting circuit from an overcurrent. Therefore, even when a protection circuit is added to the switching transistor, it is possible to avoid complication of the circuit.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本考案の実施形態の電気的接続を示す回路図で
ある。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an electrical connection of an embodiment of the present invention.

【図2】パルス生成回路の動作説明のための補助図であ
る。
FIG. 2 is an auxiliary diagram for explaining the operation of a pulse generation circuit.

【図3】スイッチングパルス波形と損失との関係の説明
のための補助図である。
FIG. 3 is an auxiliary diagram for explaining a relationship between a switching pulse waveform and a loss.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 パルス生成回路 2 変換回路 3 フォトカプラ 4 反転回路 5 コンパレータ 7 トランス 8 一次コイル 10 二次コイル C1 コンデンサ Q1 スイッチングトランジスタ Q2 保護トランジスタ R1 第1の抵抗 R2 第2の抵抗 R3 第3の抵抗 1 pulse generation circuit 2 conversion circuit 3 photocoupler 4 inverting circuit 5 comparator 7 transformer 8 primary coil 10 secondary coil C1 capacitor Q1 switching transistor Q2 protection transistor R1 first resistance R2 second resistance R3 third resistance

Claims (6)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】 スイッチングトランジスタを用いてトラ
ンスの一次コイルのスイッチングを行うと共に二次コイ
ルに発生した電圧を整流することにより、安定化された
直流電圧を出力するスイッチング電源において、 前記直流電圧が上昇しようとするときには、周波数が低
下するスイッチングパルスを生成するパルス生成回路を
備え、 前記スイッチングパルスによって前記スイッチングトラ
ンジスタのスイッチングを行うことを特徴とするスイッ
チング電源。
1. A switching power supply that outputs a stabilized DC voltage by switching a primary coil of a transformer using a switching transistor and rectifying a voltage generated in a secondary coil, wherein the DC voltage rises. When trying to do so, a switching power supply comprising a pulse generation circuit that generates a switching pulse of which the frequency drops, and switching of the switching transistor by the switching pulse.
【請求項2】 前記スイッチングトランジスタがオフ状
態にあるとき、前記二次コイルから電力が出力されるフ
ライバック方式であることを特徴とする請求項1記載の
スイッチング電源。
2. The switching power supply according to claim 1, wherein the switching power supply is of a flyback type in which electric power is output from the secondary coil when the switching transistor is in an off state.
【請求項3】 入力と出力との間が絶縁された素子によ
り前記直流電圧の誤差が一次側に帰還されるスイッチン
グ電源において、 前記パルス生成回路は、前記素子の出力に基づいて前記
スイッチングパルスを生成することを特徴とする請求項
1または2記載のスイッチング電源。
3. A switching power supply in which an error of the DC voltage is fed back to a primary side by an element having an input and an output insulated from each other, wherein the pulse generation circuit outputs the switching pulse based on an output of the element. The switching power supply according to claim 1, wherein the switching power supply is generated.
【請求項4】 前記素子はフォトカプラであることを特
徴とする請求項3記載のスイッチング電源。
4. The switching power supply according to claim 3, wherein the element is a photocoupler.
【請求項5】 前記パルス生成回路は、 前記フォトカプラの出力電流を誤差電圧に変換する変換
回路と、 前記変換回路の出力が第1の抵抗を介してプラス入力に
導かれたコンパレータと、 一方の端子が前記コンパレータの出力端子に接続され、
他方の端子が前記プラス入力に接続された第2の抵抗
と、 一方の端子が前記コンパレータのマイナス入力に接続さ
れ、他方の端子が0電位に接続されたコンデンサと、 一方の端子が前記マイナス入力に接続され、他方の端子
が前記出力端子に接続された第3の抵抗とを備え、 前記誤差電圧は、前記コンパレータの入力電圧範囲の略
中間値より低い電圧範囲を変化すると共に前記直流電圧
が上昇しようとするときには下降することを特徴とする
請求項4記載のスイッチング電源。
5. The pulse generation circuit includes a conversion circuit that converts an output current of the photocoupler into an error voltage, a comparator in which an output of the conversion circuit is led to a positive input through a first resistor, and Is connected to the output terminal of the comparator,
A second resistor having the other terminal connected to the plus input, a capacitor having one terminal connected to the minus input of the comparator and the other terminal connected to 0 potential, and one terminal having the minus input. And a third resistor having the other terminal connected to the output terminal, the error voltage changing in a voltage range lower than a substantially intermediate value of an input voltage range of the comparator, and the DC voltage The switching power supply according to claim 4, wherein the switching power supply is lowered when it is going to rise.
【請求項6】 前記スイッチングトランジスタのエミッ
タ電流が所定値を越えるときには、前記スイッチングト
ランジスタのベース電流を減少させる保護トランジスタ
と、 前記コンパレータの出力を反転する反転回路とを備え、 前記反転回路の出力を前記保護トランジスタのベースに
導いたことを特徴とする請求項5記載のスイッチング電
源。
6. A protection transistor that reduces the base current of the switching transistor when the emitter current of the switching transistor exceeds a predetermined value, and an inverting circuit that inverts the output of the comparator. The switching power supply according to claim 5, wherein the switching power supply is led to the base of the protection transistor.
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