JP3042171B2 - 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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JP3042171B2
JP3042171B2 JP4135883A JP13588392A JP3042171B2 JP 3042171 B2 JP3042171 B2 JP 3042171B2 JP 4135883 A JP4135883 A JP 4135883A JP 13588392 A JP13588392 A JP 13588392A JP 3042171 B2 JP3042171 B2 JP 3042171B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えばリンギングチ
ョークコンバータ(RCC)のような自励式のスイッチ
ング電源装置に関し、より具体的には、その信頼性の向
上およびコストダウンを図る手段に関する。
【0002】
【従来の技術】この種のスイッチング電源装置の従来例
を図4に示す。このスイッチング電源装置は、RCC方
式のものの例であり、トランス2の一次巻線2aにスイ
ッチング素子としてのスイッチングトランジスタ4を直
列接続し、かつ同トランス2のバイアス巻線2cの出力
を発振制御回路8を介してスイッチングトランジスタ4
の制御電極であるベースに帰還するようにしている。1
7は起動抵抗である。
【0003】発振制御回路8は、スイッチングトランジ
スタ4を含む回路の自励発振を起こさせると共に、後述
する出力電圧検出回路20からのフィードバック信号に
基づいてスイッチングトランジスタ4のオン期間を制御
して二次側の出力電圧V2 の定電圧制御を行うものであ
る。
【0004】即ちこの発振制御回路8は、トランス2の
バイアス巻線2cの一方端側を抵抗10を介してスイッ
チングトランジスタ4のベースに接続し、他方端側をグ
ラウンドラインに接続し、かつスイッチングトランジス
タ4のベースとグラウンドライン間にそこをバイパスす
るようにバイパス用トランジスタ12を接続し、このバ
イパス用トランジスタ12のベースに、後述するフォト
カプラ26のフォトトランジスタの出力が供給されるよ
う構成されている。このフォトカプラ26のフォトトラ
ンジスタにはトランス2のバイアス巻線2cから整流ダ
イオード14を介して直流が供給される。
【0005】トランス2の二次巻線2bには、整流ダイ
オード18および出力電圧検出回路20が接続されてい
る。出力電圧検出回路20は、シャントレギュレータ2
2、出力電圧V2 を分圧してそれをシャントレギュレー
タ22の参照電圧端子へ供給する分圧抵抗24およびフ
ォトカプラ26を備えており、このシャントレギュレー
タ22で出力電圧V2 を基準電圧と比較してその差に応
じてフォトカプラ26のフォトダイオードを発光させ、
これによって一次側の発振制御回路8へフィードバック
をかけて出力電圧V2 を定電圧制御するようにしてい
る。
【0006】即ち、出力電圧V2 が規定値以上に上昇す
ると、フォトカプラ26のフォトダイオードに流れる電
流が大きくなり、それに応じて同フォトカプラ26のフ
ォトトランジスタに流れる電流も大きくなり、これによ
ってバイパス用トランジスタ12が導通してスイッチン
グトランジスタ4のベース電流をグラウンドラインへバ
イパスさせ、その結果スイッチングトランジスタ4のオ
ン期間が短くなって出力電圧V2 が低下し、このように
して出力電圧V2 の定電圧制御が行われる。
【0007】なお、この例では、スイッチングトランジ
スタ4のエミッタとグラウンドライン間に抵抗6を挿入
し、この抵抗6の両端の電圧を抵抗16を介してバイパ
ス用トランジスタ12のベースに供給して、スイッチン
グトランジスタ4に流れる電流が過大になるとバイパス
用トランジスタ12を導通させてスイッチングトランジ
スタ4を早くオフさせ、これによって過電流保護を行わ
せるようにしているが、これはこの出願の本質に影響す
るものではない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記スイッチング電源
装置では、出力電圧V2 の定電圧制御に、フォトカプラ
26を用いて一次側へフィードバックをかけるという手
段を採用しているが、フォトカプラ26は電子部品の中
でも高価な部類に属しており、そのぶん当該スイッチン
グ電源装置のコストが嵩むという問題がある。
【0009】また、フォトカプラ26は一般的にその特
性、即ち電流伝達特性(CTR)が経時変化しやすく信
頼性が低いため、これが当該スイッチング電源装置の信
頼性低下につながるという問題もある。
【0010】そこでこの発明は、上記のようなフォトカ
プラを使用せずにトランスの一次側のみにて二次側の出
力電圧の定電圧制御を行うようにし、それによって信頼
性の向上およびコストダウンを可能にしたスイッチング
電源装置を提供することを主たる目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の第1のスイッチング電源装置は、前記ト
ランスのバイアス巻線の前記一方端側にカソードが接続
された整流ダイオードと、この整流ダイオードのアノー
ド側とグラウンドライン間に接続された平滑コンデンサ
と、前記整流ダイオードのアノード側にアノードが接続
されたシャントレギュレータと、前記整流ダイオードの
アノード側とグラウンドライン間の電圧を分圧してこの
シャントレギュレータの参照電圧端子へ供給する分圧抵
抗と、前記スイッチング素子の制御電極をグラウンドラ
インへバイパスするように接続されたバイパス用トラン
ジスタと、前記シャントレギュレータに流れる電流を増
幅してこのバイパス用トランジスタのベース回路へ供給
する増幅用トランジスタとを設けたことを特徴とする。
【0012】またこの発明の第2のスイッチング電源装
置は、前記トランスのバイアス巻線の前記一方端側にカ
ソードが接続された整流ダイオードと、この整流ダイオ
ードのアノード側とグラウンドライン間に接続された平
滑コンデンサと、前記スイッチング素子の制御電極と前
記整流ダイオードのアノード側との間に接続されたバイ
パス用トランジスタと、このバイパス用トランジスタの
ベースとグラウンドライン間に前者をアノード側にして
接続されたツェナダイオードとを設けたことを特徴とす
る。
【0013】更にこの発明の第3のスイッチング電源装
置は、前記トランスのバイアス巻線の前記一方端側にカ
ソードが接続された整流ダイオードと、この整流ダイオ
ードのアノード側とグラウンドライン間に接続された平
滑コンデンサと、前記スイッチング素子の制御電極と前
記整流ダイオードのアノード側との間に接続されたバイ
パス用トランジスタと、前記整流ダイオードのアノード
側とグラウンドライン間に前者をアノード側にして接続
されたツェナダイオードと、このツェナダイオードに流
れる電流を増幅して前記バイパス用トランジスタのベー
ス回路へ供給する増幅用トランジスタとを設けたことを
特徴とする。
【0014】
【作用】上記第1のスイッチング電源装置においては、
二次側の出力電圧が上昇する場合は、スイッチング素子
のオフ期間にトランスのバイアス巻線に発生する電圧も
大きくなるので、上記整流ダイオードのカソード側の負
電圧が大きくなり(負側に大きくなり)、この負電圧が
規定値より大きくなるとシャントレギュレータに引き込
む電流が大きくなる。そしてこの電流が増幅用トランジ
スタによって増幅されてバイパス用トランジスタのベー
ス回路に供給され、このバイパス用トランジスタが導通
する方向に働き、これによってスイッチング素子の制御
電極に流れる電流がグラウンドラインへバイパスされ
る。その結果、スイッチング素子のオン期間が短くなっ
て二次側の出力電圧が低下し、このようにして当該出力
電圧の定電圧制御が行われる。
【0015】上記第2のスイッチング電源装置において
は、二次側の出力電圧が上昇する場合は、スイッチング
素子のオフ期間にトランスのバイアス巻線に発生する電
圧も大きくなるので、上記整流ダイオードのカソード側
の負電圧が大きくなり(負側に大きくなり)、この負電
圧が規定値より大きくなるとツェナダイオードがオンす
る。そしてこれによってバイパス用トランジスタのベー
ス回路に電流が流れてこのバイパス用トランジスタが導
通する方向に働き、これによってスイッチング素子の制
御電極に流れる電流がグラウンドラインへバイパスされ
る。その結果、スイッチング素子のオン期間が短くなっ
て二次側の出力電圧が低下し、このようにして当該出力
電圧の定電圧制御が行われる。
【0016】上記第3のスイッチング電源装置における
動作も基本的には第2のスイッチング電源装置における
動作と同じであるが、ツェナダイオードに流れる電流
は、増幅用トランジスタで増幅してバイパス用トランジ
スタのベース回路に供給される。
【0017】
【実施例】図1は、この発明の一実施例に係るスイッチ
ング電源装置を示す回路図である。図4の従来例と同一
または相当する部分には同一符号を付し、以下において
は当該従来例との相違点を主に説明する。
【0018】この実施例においては、従来例のようなフ
ォトカプラ26を含む出力電圧検出回路20をトランス
2の二次側に設ける代わりに、トランス2の一次側に次
のような発振制御回路8aを設けている。
【0019】即ちこの発振制御回路8aは、トランス2
のバイアス巻線2cの前記一方端(即ちスイッチングト
ランジスタ4のベースに接続される側の端)側にカソー
ドが接続された整流ダイオード28と、この整流ダイオ
ード28のアノード側とグラウンドライン間に接続され
た平滑コンデンサ(図示例は電解コンデンサ)30と、
整流ダイオード28のアノード側にアノードが接続され
たシャントレギュレータ32と、整流ダイオード28の
アノード側とグラウンドライン間の電圧V4 を分圧して
このシャントレギュレータ32の参照電圧端子へ供給す
る分圧抵抗34と、スイッチングトランジスタ4のベー
スとグラウンドライン間に接続された前述したようなバ
イパス用トランジスタ12と、シャントレギュレータ3
2に流れる電流I1 を増幅してバイパス用トランジスタ
12のベース回路へ供給する増幅用トランジスタ42と
を備えている。
【0020】更に詳しく説明すると、平滑コンデンサ3
0等には抵抗31が並列に接続されている。シャントレ
ギュレータ32のカソード側は抵抗40を介して増幅用
トランジスタ42のベースに接続されている。増幅用ト
ランジスタ42のエミッタ側にはバイアス巻線2cから
整流ダイオード36を経由して直流が供給される。増幅
用トランジスタ42のコレクタはバイパス用トランジス
タ12のベース回路に接続されている。バイパス用トラ
ンジスタ12のベース回路の抵抗44およびコンデンサ
46は時定数調整用のものであり、必要ない場合もあ
る。
【0021】このスイッチング電源装置の動作例を説明
すると、二次側の出力電圧V2 が上昇する場合は、スイ
ッチングトランジスタ4のオフ期間にトランス2のバイ
アス巻線2cに発生する電圧V3 も大きくなるので、整
流ダイオード28のカソード側の負電圧V4 が大きくな
り(負側に大きくなり)、この負電圧V4 が規定値より
大きくなると、即ちこの負電圧V4 を分圧抵抗34で分
圧した電圧がシャントレギュレータ32の基準電圧より
も大きくなると、シャントレギュレータ32に整流ダイ
オード36、抵抗38および40を経由して引き込む電
流I1 が大きくなる。そしてこの電流I1 が増幅用トラ
ンジスタ42によって増幅されてバイパス用トランジス
タ12のベース回路に供給され、このバイパス用トラン
ジスタ12が導通する方向に働き、これによってバイア
ス巻線2cから抵抗10を介してスイッチングトランジ
スタ4のベースに流れる電流がグラウンドラインへバイ
パスされる。その結果、スイッチングトランジスタ4の
オン期間が短くなって二次側の出力電圧V2 が低下し、
このようにして当該出力電圧V2 の定電圧制御が行われ
る。
【0022】この場合、シャントレギュレータ32に流
れる電流I1 を直接バイパス用トランジスタ12のベー
ス回路へ供給する代わりに増幅用トランジスタ42によ
って増幅して供給するのは、そのようにすると制御性が
良くなって出力電圧V2 のより安定化を図ることができ
るからである。
【0023】上記構成によれば、トランス2の一次側の
みにて二次側の出力電圧V2 の定電圧制御を行うことが
できるので、従来例のような二次側から一次側へのフィ
ードバック用の高価なかつ信頼性の低いフォトカプラを
用いる必要がなくなり、その結果、当該スイッチング電
源装置のコストダウンを図ることができると共に、信頼
性を向上させることもできる。なお、この実施例ではシ
ャントレギュレータ32を用いているけれども、従来例
の出力電圧検出回路20でもシャントレギュレータ22
を用いており、この点ではコスト的には大差はなく、つ
まりはフォトカプラ省略によるコストダウンが大きい。
【0024】次に、他の実施例を、上記実施例との相違
点を中心にして説明すると、図2のスイッチング電源装
置は、上記発振制御回路8aの代わりに次のような発振
制御回路8bを設けている。即ちこの発振制御回路8b
は、上記と同様の整流ダイオード28、平滑コンデンサ
30等と、スイッチングトランジスタ4のベースと整流
ダイオード28のアノード側との間に接続されたバイパ
ス用トランジスタ12と、このバイパス用トランジスタ
12のベースとグラウンドライン間に前者をアノード側
にして接続されたツェナダイオード48とを備えてお
り、このツェナダイオード48のアノードと整流ダイオ
ード28のアノード側間には抵抗50が接続されてい
る。
【0025】このスイッチング電源装置の動作例を、図
1の実施例との相違点を中心にして説明すると、二次側
の出力電圧V2 が上昇しようとすると前述したように整
流ダイオード28のカソード側の負電圧V4 が大きくな
り、これによってツェナダイオード48に印加される電
圧がそのツェナ電圧を超えるとツェナダイオード48が
オンして電流I2 が流れ、これがバイパス用トランジス
タ12のベース回路に供給され、このバイパス用トラン
ジスタ12が導通する方向に働き、これによってバイア
ス巻線2cから抵抗10を介してスイッチングトランジ
スタ4のベースに流れる電流がバイパスされてマイナス
側へ引き込まれる。その結果、スイッチングトランジス
タ4のオン期間が短くなって二次側の出力電圧V2 が低
下し、このようにして当該出力電圧V2 の定電圧制御が
行われる。
【0026】この実施例の場合は、上記実施例の場合と
違ってシャントレギュレータや増幅用トランジスタを使
用していないので、上記実施例の場合よりも更にコスト
ダウンを図ることができる。
【0027】なお、この実施例および次の実施例では、
スイッチングトランジスタ4のベース回路をグラウンド
ラインへバイパスするトランジスタ52を設け、これを
前述した抵抗6の両端の電圧で制御するようにして過電
流保護回路を構成しているが、これはこの発明の本質に
影響するものではない。
【0028】図3のスイッチング電源装置は、上記発振
制御回路8bの代わりに、次のような発振制御回路8c
を設けている。即ちこの発振制御回路8cは、図2の発
振制御回路8bに、ツェナダイオード48に流れる電流
2 を増幅してバイパス用トランジスタ12のベース回
路ヘ供給する増幅用トランジスタ42を追加したもので
あり、このようにすると図2の実施例の場合よりも制御
性が良くなって出力電圧V2 のより安定化を図ることが
できる。
【0029】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、トラン
スの一次側のみにて二次側の出力電圧の定電圧制御を行
うことができるので、従来例のような二次側から一次側
へのフィードバック用の高価なかつ信頼性の低いフォト
カプラを用いる必要がなくなり、その結果、当該スイッ
チング電源装置のコストダウンを図ることができると共
に、信頼性を向上させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施例に係るスイッチング電源
装置を示す回路図である。
【図2】 この発明の他の実施例に係るスイッチング電
源装置を示す回路図である。
【図3】 この発明の更に他の実施例に係るスイッチン
グ電源装置を示す回路図である。
【図4】 従来のスイッチング電源装置の一例を示す回
路図である。
【符号の説明】
2 トランス 2a 一次巻線 2b 二次巻線 2c バイアス巻線 4 スイッチングトランジスタ(スイッチング素子) 8a,8b,8c 発振制御回路 12 バイパス用トランジスタ 28 整流ダイオード 30 平滑コンデンサ 32 シャントレギュレータ 34 分圧抵抗 42 増幅用トランジスタ 48 ツェナダイオード
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 3/338 H02M 3/28

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一次巻線、二次巻線およびバイアス巻線
    を有するトランスと、このトランスの一次巻線に直列接
    続されたスイッチング素子とを備え、同トランスのバイ
    アス巻線の一方端側をスイッチング素子の制御電極に接
    続し他方端側をグラウンドラインに接続した自励式のス
    イッチング電源装置において、前記トランスのバイアス
    巻線の前記一方端側にカソードが接続された整流ダイオ
    ードと、この整流ダイオードのアノード側とグラウンド
    ライン間に接続された平滑コンデンサと、前記整流ダイ
    オードのアノード側にアノードが接続されたシャントレ
    ギュレータと、前記整流ダイオードのアノード側とグラ
    ウンドライン間の電圧を分圧してこのシャントレギュレ
    ータの参照電圧端子へ供給する分圧抵抗と、前記スイッ
    チング素子の制御電極をグラウンドラインへバイパスす
    るように接続されたバイパス用トランジスタと、前記シ
    ャントレギュレータに流れる電流を増幅してこのバイパ
    ス用トランジスタのベース回路へ供給する増幅用トラン
    ジスタとを設けたことを特徴とするスイッチング電源装
    置。
  2. 【請求項2】 一次巻線、二次巻線およびバイアス巻線
    を有するトランスと、このトランスの一次巻線に直列接
    続されたスイッチング素子とを備え、同トランスのバイ
    アス巻線の一方端側をスイッチング素子の制御電極に接
    続し他方端側をグラウンドラインに接続した自励式のス
    イッチング電源装置において、前記トランスのバイアス
    巻線の前記一方端側にカソードが接続された整流ダイオ
    ードと、この整流ダイオードのアノード側とグラウンド
    ライン間に接続された平滑コンデンサと、前記スイッチ
    ング素子の制御電極と前記整流ダイオードのアノード側
    との間に接続されたバイパス用トランジスタと、このバ
    イパス用トランジスタのベースとグラウンドライン間に
    前者をアノード側にして接続されたツェナダイオードと
    を設けたことを特徴とするスイッチング電源装置。
  3. 【請求項3】 一次巻線、二次巻線およびバイアス巻線
    を有するトランスと、このトランスの一次巻線に直列接
    続されたスイッチング素子とを備え、同トランスのバイ
    アス巻線の一方端側をスイッチング素子の制御電極に接
    続し他方端側をグラウンドラインに接続した自励式のス
    イッチング電源装置において、前記トランスのバイアス
    巻線の前記一方端側にカソードが接続された整流ダイオ
    ードと、この整流ダイオードのアノード側とグラウンド
    ライン間に接続された平滑コンデンサと、前記スイッチ
    ング素子の制御電極と前記整流ダイオードのアノード側
    との間に接続されたバイパス用トランジスタと、前記整
    流ダイオードのアノード側とグラウンドライン間に前者
    をアノード側にして接続されたツェナダイオードと、こ
    のツェナダイオードに流れる電流を増幅して前記バイパ
    ス用トランジスタのベース回路へ供給する増幅用トラン
    ジスタとを設けたことを特徴とするスイッチング電源装
    置。
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