JP3051675B2 - Self-excited switching power supply - Google Patents

Self-excited switching power supply

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JP3051675B2
JP3051675B2 JP8160545A JP16054596A JP3051675B2 JP 3051675 B2 JP3051675 B2 JP 3051675B2 JP 8160545 A JP8160545 A JP 8160545A JP 16054596 A JP16054596 A JP 16054596A JP 3051675 B2 JP3051675 B2 JP 3051675B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、簡素な構成で安定
した低い出力電圧が得られる、自励発振方式のスイッチ
ング電源装置の回路技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a circuit technology of a self-excited oscillation type switching power supply capable of obtaining a stable and low output voltage with a simple structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】スイッチング電源の駆動方式には、大別
すると自励発振方式と他励発振方式があり、前者の自励
発振方式は比較的小容量の電源装置に適用される。この
自励発振方式(以下、自励式という)のスイッチング電
源装置としては、その回路が図4に示すように構成され
たものが存在する。図4において、1は高電位側の入力
端子を示し、2は逆極性の電位側の出力端子を示してお
り、基準電位側の入力端子及び出力端子は、共にアース
に接続されることからアースと同一とみなし、図示は省
略してある。
2. Description of the Related Art The driving system of a switching power supply is roughly classified into a self-excited oscillation system and a separately excited oscillation system. The former self-excited oscillation system is applied to a power supply device having a relatively small capacity. As a self-excited oscillation type (hereinafter, referred to as self-excited type) switching power supply device, there is one having a circuit configured as shown in FIG. In FIG. 4, 1 indicates an input terminal on the high potential side, 2 indicates an output terminal on the opposite potential side, and both the input terminal and the output terminal on the reference potential side are connected to the ground. And the illustration is omitted.

【0003】入力端子1とアースとの間には第1スイッ
チングトランジスタQ1とチョークコイルL1が直列に
接続され、第1スイッチングトランジスタQ1とチョー
クコイルL1の接続点(以下、接続点(a)とする)と
出力端子2との間に整流ダイオードが接続されている。
出力端子2とアースとの間には平滑コンデンサC3が接
続され、この第1スイッチングトランジスタQ1、チョ
ークコイルL1、整流ダイオードD1、平滑コンデンサ
C3により、一般には極性反転型コンバータとして知ら
れる電源装置を形成している。この回路には、さらに自
励発振のための以下の構成が設けられている。
A first switching transistor Q1 and a choke coil L1 are connected in series between the input terminal 1 and the ground, and a connection point between the first switching transistor Q1 and the choke coil L1 (hereinafter referred to as a connection point (a)). ) And the output terminal 2 are connected with a rectifier diode.
A smoothing capacitor C3 is connected between the output terminal 2 and the ground. The first switching transistor Q1, the choke coil L1, the rectifier diode D1, and the smoothing capacitor C3 form a power supply device generally known as a polarity inversion converter. doing. This circuit is further provided with the following configuration for self-excited oscillation.

【0004】入力端子1とアースとの間に第2スイッチ
ングトランジスタQ2と抵抗R1が直列に接続される。
第2スイッチングトランジスタQ2のコレクタは第1ス
イッチングトランジスタQ1のベースに接続され、第2
スイッチングトランジスタQ2のベースは第1スイッチ
ングトランジスタQ1のエミッタにトリガ回路4を介し
て接続され、第2スイッチングトランジスタQ2のベー
スはさらに第1スイッチングトランジスタQ1のベース
に抵抗R2を介して接続されている。この接続構成によ
り第1スイッチングトランジスタQ1と第2スイッチン
グトランジスタQ2はマルチバイブレータを形成する。
なお、図4におけるトリガ回路4は抵抗R3とコンデン
サC2の直列回路によって構成される。
A second switching transistor Q2 and a resistor R1 are connected in series between the input terminal 1 and the ground.
The collector of the second switching transistor Q2 is connected to the base of the first switching transistor Q1,
The base of the switching transistor Q2 is connected to the emitter of the first switching transistor Q1 via the trigger circuit 4, and the base of the second switching transistor Q2 is further connected to the base of the first switching transistor Q1 via the resistor R2. With this connection configuration, the first switching transistor Q1 and the second switching transistor Q2 form a multivibrator.
Note that the trigger circuit 4 in FIG. 4 is configured by a series circuit of a resistor R3 and a capacitor C2.

【0005】そして、出力端子2とアースとの間に抵抗
R6と抵抗R7の直列回路と定電圧ダイオードD2と抵
抗R5の直列回路が並列の状態でそれぞれ接続される。
抵抗R6と抵抗R7の接続点にベースを接続し、定電圧
ダイオードD2と抵抗R5の接続点にエミッタを接続し
たトランジスタQ3を設け、このトランジスタQ3、抵
抗R5、R6、R7、定電圧ダイオードD2により制御
回路3が形成される。トランジスタQ3のコレクタは制
御回路3の出力端として抵抗R4を介して第2スイッチ
ングトランジスタQ2のべースに接続される。以上のよ
うな構成とした回路の自励発振動作の概略は以下のよう
であった。
A series circuit of a resistor R6 and a resistor R7 and a series circuit of a constant voltage diode D2 and a resistor R5 are connected in parallel between the output terminal 2 and the ground.
A transistor Q3 having a base connected to a connection point between the resistors R6 and R7 and an emitter connected to a connection point between the constant voltage diode D2 and the resistor R5 is provided. The transistor Q3 is connected to the resistors R5, R6, R7 and the constant voltage diode D2. A control circuit 3 is formed. The collector of the transistor Q3 is connected as an output terminal of the control circuit 3 to the base of the second switching transistor Q2 via the resistor R4. The outline of the self-excited oscillation operation of the circuit having the above configuration is as follows.

【0006】入力端子1に入力電圧が印加されると第1
スイッチングトランジスタQ1のベース、抵抗R1、ア
ースの経路で電流が流れ、第1スイッチングトランジス
タQ1がオン状態となる。この時第2スイッチングトラ
ンジスタQ2のベース、エミッタ間はターンオンするの
に必要な順方向バイアスを受けられずオフ状態となる。
この第1スイッチングトランジスタQ1がオン状態とな
ることでチョークコイルL1には直線的に増加する電流
が流れ始め、同時にトリガ回路4のコンデンサC2には
接続点(a)側を高電位とする充電が行われる。
When an input voltage is applied to the input terminal 1, the first
A current flows through the path of the base of the switching transistor Q1, the resistor R1, and the ground, and the first switching transistor Q1 is turned on. At this time, the base between the base and the emitter of the second switching transistor Q2 does not receive a forward bias necessary to turn on, and is turned off.
When the first switching transistor Q1 is turned on, a current that increases linearly starts flowing through the choke coil L1. At the same time, the capacitor C2 of the trigger circuit 4 is charged with the connection point (a) at a high potential. Done.

【0007】ここで、第1スイッチングトランジスタQ
1のコレクタ電流の上限値(以下、コレクタ飽和電流と
いう)は、その時にベースを流れる電流の値によって変
化するが、図4の構成の回路においては抵抗R1によっ
てほぼ一定に設定されている。チョークコイルL1に流
れる電流の値が第1スイッチングトランジスタQ1のコ
レクタ飽和電流に達すると、チョークコイルL1に流れ
る電流は一定となり、その一瞬にはチョークコイルL1
の端子間に電位差がなくなる。この時、トリガ回路4の
コンデンサC2は放電を開始して第2スイッチングトラ
ンジスタQ2のベース電流を導き、第2スイッチングト
ランジスタQ2を導通させる。すると第1スイッチング
トランジスタQ1のベース電流が減少し、第1スイッチ
ングトランジスタQ1はそのコレクタ電流の流量を小さ
く抑えるため、チョークコイルL1にフライバック電圧
が発生する。
Here, the first switching transistor Q
Although the upper limit value of the collector current of 1 (hereinafter referred to as the collector saturation current) changes depending on the value of the current flowing through the base at that time, it is set substantially constant by the resistor R1 in the circuit having the configuration of FIG. When the value of the current flowing through the choke coil L1 reaches the collector saturation current of the first switching transistor Q1, the current flowing through the choke coil L1 becomes constant.
No potential difference is present between the terminals. At this time, the capacitor C2 of the trigger circuit 4 starts discharging, guides the base current of the second switching transistor Q2, and makes the second switching transistor Q2 conductive. Then, the base current of the first switching transistor Q1 decreases, and the first switching transistor Q1 generates a flyback voltage in the choke coil L1 in order to reduce the flow rate of the collector current.

【0008】このチョークコイルL1に発生したフライ
バック電圧はトリガ回路4を介して第2スイッチングト
ランジスタQ2のベースに印加され、第2スイッチング
トランジスタQ2をオン状態へと導く。第2スイッチン
グトランジスタQ2がオン状態となることで第1スイッ
チングトランジスタQ1のベース電位が上昇し、順方向
バイアス状態が解除されて第1スイッチングトランジス
タQ1はオフ状態となる。第2スイッチングトランジス
タQ2がオン状態にある間、第2スイッチングトランジ
スタQ2のベースにはトリガ回路4とチョークコイルL
1を通過する電流が流れ、トリガ回路4のコンデンサC
2は抵抗R3側を高電位とする充電が行われる。
[0008] The flyback voltage generated in the choke coil L1 is applied to the base of the second switching transistor Q2 via the trigger circuit 4, and the second switching transistor Q2 is turned on. When the second switching transistor Q2 is turned on, the base potential of the first switching transistor Q1 increases, the forward bias state is released, and the first switching transistor Q1 is turned off. While the second switching transistor Q2 is on, the trigger circuit 4 and the choke coil L are connected to the base of the second switching transistor Q2.
1 flows, and the capacitor C of the trigger circuit 4
2 is charged with the resistor R3 side at a high potential.

【0009】このコンデンサC2の充電が進行すると第
2スイッチングトランジスタQ2のベース電流は減少
し、やがて第2スイッチングトランジスタQ2はオフ状
態へと移行する。第2スイッチングトランジスタQ2が
オフ状態となることにより第1スイッチングトランジス
タQ1のベースにはベースから抵抗R1、アースの経路
で再び電流が流れ、第1スイッチングトランジスタQ1
はオン状態へと移行する。以上のような動作を繰り返し
て自励発振動作が行われる。
As the charging of the capacitor C2 progresses, the base current of the second switching transistor Q2 decreases, and the second switching transistor Q2 shifts to the off state soon. When the second switching transistor Q2 is turned off, a current flows again from the base to the base of the first switching transistor Q1 through the resistor R1 and the ground, and the first switching transistor Q1 is turned off.
Shifts to the ON state. The self-excited oscillation operation is performed by repeating the above operation.

【0010】そして図4に示す回路の定電圧制御動作は
以下のようにして行われる。第1スイッチングトランジ
スタQ1のオン、オフ動作によってチョークコイルL1
の両端に誘起電圧とフライバック電圧が交互に現れる。
このフライバック電圧は整流ダイオードD1と平滑コン
デンサC3によって整流・平滑され、その結果、平滑コ
ンデンサC3の両端に現れる直流電圧が出力電圧として
出力端子2から外部に供給される。ここで出力電圧は抵
抗R6、R7によって分圧され、その分圧電圧はトラン
ジスタQ3のベースに印加される。トランジスタQ3
は、ベースに印加された分圧電圧とエミッタに供給され
る定電圧ダイオードD2による基準電圧との差分に応じ
てそのコレクタに流入する電流を変化させる。
The constant voltage control operation of the circuit shown in FIG. 4 is performed as follows. The choke coil L1 is turned on and off by the first switching transistor Q1.
, An induced voltage and a flyback voltage appear alternately at both ends.
This flyback voltage is rectified and smoothed by the rectifier diode D1 and the smoothing capacitor C3. As a result, a DC voltage appearing at both ends of the smoothing capacitor C3 is supplied to the outside from the output terminal 2 as an output voltage. Here, the output voltage is divided by the resistors R6 and R7, and the divided voltage is applied to the base of the transistor Q3. Transistor Q3
Changes the current flowing into its collector in accordance with the difference between the divided voltage applied to the base and the reference voltage supplied to the emitter by the constant voltage diode D2.

【0011】このトランジスタQ3のコレクタ電流が変
化することによって第2スイッチングトランジスタQ2
のベース電流が変化し、その結果、第2スイッチングト
ランジスタQ2のオンデューティが変化する。第1スイ
ッチングトランジスタQ1と第2スイッチングトランジ
スタQ2はマルチバイブレータを形成し、その2つのト
ランジスタの動作は相補的であるため、第2スイッチン
グトランジスタQ2のオンデューティの変化は第1スイ
ッチングトランジスタQ1のオンデューティの変化をも
たらす。
When the collector current of the transistor Q3 changes, the second switching transistor Q2
Changes, and as a result, the on-duty of the second switching transistor Q2 changes. Since the first switching transistor Q1 and the second switching transistor Q2 form a multivibrator, and the operations of the two transistors are complementary, the change in the on-duty of the second switching transistor Q2 is the on-duty of the first switching transistor Q1. Bring change.

【0012】例えばここで、出力電圧(絶対値)が設定
値よりも大きくなろうとすると、トランジスタQ3のベ
ースに入力される分圧電圧はエミッタに提供される基準
電圧より大きくなり、トランジスタQ3はより多くの電
流をコレクタに導く。すると第2スイッチングトランジ
スタQ2のベース電流が大きくなるため第2スイッチン
グトランジスタQ2のオン期間が長くなる。第2スイッ
チングトランジスタQ2のオン期間が長くなることはす
なわち第1スイッチングトランジスタQ1のオフ期間が
長くなることであり、第1スイッチングトランジスタQ
1のオンデューティが小さくなり、その結果、出力電圧
の増加が抑えられる。出力電圧が設定値よりも小さくな
ろうとすると前記動作とは逆の動作が起こり、出力電圧
の低下が防止される。このような動作により出力電圧の
定電圧制御が行われる。
For example, if the output voltage (absolute value) is going to become larger than the set value, the divided voltage inputted to the base of the transistor Q3 becomes larger than the reference voltage provided to the emitter, and the transistor Q3 becomes more Conducts more current to the collector. Then, since the base current of the second switching transistor Q2 increases, the ON period of the second switching transistor Q2 increases. An increase in the on-period of the second switching transistor Q2 means an increase in the off-period of the first switching transistor Q1.
The on-duty of 1 is reduced, and as a result, an increase in output voltage is suppressed. If the output voltage is going to be lower than the set value, an operation opposite to the above-mentioned operation occurs, and a decrease in the output voltage is prevented. The constant voltage control of the output voltage is performed by such an operation.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】図4に示す回路におい
て、出力電圧は定電圧ダイオードD2の基準電圧値と、
抵抗R6とR7の接続点に現れる電圧とによって決定さ
れる。いま図4の回路で得られる出力電圧の範囲を考え
た時、その下限の電圧値は、定電圧ダイオードD2のツ
ェナー電圧VZ2とトランジスタQ3のベース、エミッタ
間電圧VBE3 を合わせた電圧(VZ2+VBE3 )となる。
ところで市場に存在する定電圧ダイオード素子は通常、
そのツェナー電圧がおよそ3〔V〕以上となる。そのた
め図4に示す回路の出力電圧の下限値は、せいぜい3
〔V〕が限度であり、それ以下の電圧を得ることは困難
であった。
In the circuit shown in FIG. 4, the output voltage is equal to the reference voltage value of the constant voltage diode D2,
It is determined by the voltage appearing at the connection point between the resistors R6 and R7. When considering the range of the output voltage obtained by the circuit now Figure 4, the voltage value of the lower limit, based Zener voltage V Z2 and transistor Q3 of the constant voltage diode D2, the voltage of the combined emitter voltage V BE3 (V Z2 + VBE3 ).
By the way, the constant voltage diode element that exists on the market is usually
The Zener voltage becomes about 3 [V] or more. Therefore, the lower limit value of the output voltage of the circuit shown in FIG.
[V] is the limit, and it is difficult to obtain a voltage lower than [V].

【0014】なお、稀にツェナー電圧が2〔V〕程度の
製品が存在するが、このような定電圧ダイオード素子は
ツェナー電圧の高いそれよりも特性の温度依存性が大き
い欠点がある。そのためツェナー電圧が2〔V〕程度の
定電圧ダイオード素子を図4の回路に組み込むと、2
〔V〕程度の低い出力電圧を得ることが可能となる反
面、出力電圧が周囲温度によって大きく変動する問題が
ある。そこで本発明は、簡素な構成で安定した低い出力
電圧を得ることのできる、自励式スイッチング電源装置
を提供することを目的とする。
Although there are rarely products having a Zener voltage of about 2 [V], such a constant voltage diode element has a drawback that the temperature dependence of its characteristics is greater than that of a high Zener voltage element. Therefore, when a constant voltage diode element having a Zener voltage of about 2 [V] is incorporated in the circuit of FIG.
While it is possible to obtain an output voltage as low as [V], there is a problem that the output voltage greatly varies depending on the ambient temperature. Therefore, an object of the present invention is to provide a self-excited switching power supply device which can obtain a stable low output voltage with a simple configuration.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明は、入力端子と基
準電位点との間に第1のスイッチングトランジスタとチ
ョークコイルを直列に接続し、第1のスイッチングトラ
ンジスタによって電流を断続した時にチョークコイルに
発生する電圧を整流・平滑し、入力電圧とは逆極性の出
力電圧を得る、極性反転型の自励式スイッチング電源装
置において、第1のスイッチングトランジスタのエミッ
タ、ベース端子に対してそのエミッタ、コレクタ端子を
それぞれ接続し、そのベースは第1の抵抗を介して第1
のスイッチングトランジスタのベースに接続した、第1
のスイッチングトランジスタと共にマルチバイブレータ
を形成する第2のスイッチングトランジスタ、第2のス
イッチングトランジスタのベースと第1のスイッチング
トランジスタのコレクタとの間に接続したトリガ回路、
電源装置の入力端子と出力端子の間に接続した第2の抵
抗と定電圧発生手段の直列回路、第2の抵抗と定電圧発
生手段の接続点にベースを接続し、基準電位点にエミッ
タを接続し、第1のスイッチングトランジスタのベース
に第3の抵抗を介してコレクタを接続した制御用トラン
ジスタ、を具備することを特徴とする。
According to the present invention, a first switching transistor and a choke coil are connected in series between an input terminal and a reference potential point, and the choke coil is connected when a current is interrupted by the first switching transistor. A self-excited switching power supply of the polarity inversion type, which rectifies and smoothes the voltage generated at the input terminal and obtains an output voltage having a polarity opposite to that of the input voltage. Terminals are connected to each other, and the base thereof is connected to the first terminal via the first resistor.
Connected to the base of the switching transistor of
A second switching transistor forming a multivibrator together with the switching transistor of claim 1, a trigger circuit connected between the base of the second switching transistor and the collector of the first switching transistor,
A series circuit of a second resistor and a constant voltage generator connected between an input terminal and an output terminal of the power supply device, a base is connected to a connection point of the second resistor and the constant voltage generator, and an emitter is connected to a reference potential point. A control transistor connected to the base of the first switching transistor via a third resistor.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】第1のスイッチングトランジスタ
と共にマルチバイブレータを構成する第2のスイッチン
グトランジスタを設け、第2のスイッチングトランジス
タのベースと第1のスイッチングトランジスタのコレク
タとの間にトリガ回路を接続する。電源装置の入力端子
と極性反転側の出力端子との間にバイアス用の抵抗と定
電圧発生手段の直列回路を接続する。第2のスイッチン
グトランジスタのコレクタと基準電位点との間に電流制
限用の抵抗と制御用トランジスタの直列回路を接続し、
制御用トランジスタのベースをバイアス用の抵抗と定電
圧発生手段の接続点に接続する。ここで定電圧発生手段
は、第1の例としては定電圧ダイオードより構成し、第
2の例としてはシャントレギュレータ及びシャントレギ
ュレータのカソード、リファレンス間、アノード、リフ
ァレンス間にそれぞれ接続された複数の抵抗により構成
し、第3の例としてはカソード、リファレンス間を短絡
したシャントレギュレータにより構成する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A second switching transistor constituting a multivibrator together with a first switching transistor is provided, and a trigger circuit is connected between a base of the second switching transistor and a collector of the first switching transistor. . A series circuit of a bias resistor and a constant voltage generator is connected between the input terminal of the power supply device and the output terminal on the polarity inversion side. Connecting a series circuit of a current limiting resistor and a control transistor between the collector of the second switching transistor and a reference potential point;
The base of the control transistor is connected to a connection point between the biasing resistor and the constant voltage generating means. Here, the constant voltage generating means comprises a constant voltage diode as a first example, and a shunt regulator and a plurality of resistors respectively connected between a cathode, a reference, an anode and a reference of the shunt regulator as a second example. As a third example, a shunt regulator in which the cathode and the reference are short-circuited is used.

【0017】[0017]

【実施例】低くかつ安定した出力電圧が得られる本発明
の自励式スイッチング電源装置の回路を図1に示した。
図1において、第1スイッチングトランジスタQ1、チ
ョークコイルL1、整流ダイオードD1及び平滑コンデ
ンサC3は極性反転型コンバータ回路を形成し、自励発
振のための第2スイッチングトランジスタQ2、トリガ
回路4、抵抗R2は図4の従来の回路と同一の接続構成
となっている。
FIG. 1 shows a circuit of a self-excited switching power supply according to the present invention capable of obtaining a low and stable output voltage.
In FIG. 1, a first switching transistor Q1, a choke coil L1, a rectifier diode D1, and a smoothing capacitor C3 form a polarity inversion type converter circuit, and a second switching transistor Q2 for self-excited oscillation, a trigger circuit 4, and a resistor R2 are provided. It has the same connection configuration as the conventional circuit of FIG.

【0018】図1の回路でその構成が図4の回路と異な
っているのは、電源装置の制御機能部分であり、以下の
ような接続構成としている。すなわち、入力端子1と出
力端子2の間に抵抗R8と定電圧発生手段5aを直列に
接続し、さらにNPN型トランジスタによる制御用トラ
ンジスタQ4を設け、制御用トランジスタQ4のベース
を抵抗R8と定電圧発生手段5aの接続点に接続し、エ
ミッタをアースに接続し、コレクタを抵抗R1を介して
第1スイッチングトランジスタQ1のベースと第2スイ
ッチングトランジスタQ2のコレクタの接続点に接続す
る。ここで定電圧発生手段5aは、カソードを抵抗R8
に接続し、アノードを出力端子2に接続した定電圧ダイ
オードD3よりなっている。
The configuration of the circuit of FIG. 1 differs from that of FIG. 4 in the control function of the power supply device, and has the following connection configuration. That is, a resistor R8 and a constant voltage generating means 5a are connected in series between the input terminal 1 and the output terminal 2, and a control transistor Q4 of an NPN transistor is provided. The base of the control transistor Q4 is connected to the resistor R8 and the constant voltage. The emitter is connected to the ground, the collector is connected to the base of the first switching transistor Q1 and the collector of the second switching transistor Q2 via a resistor R1. Here, the constant voltage generating means 5a connects the cathode to the resistor R8.
, And a constant voltage diode D3 having an anode connected to the output terminal 2.

【0019】このような構成とした図1の回路では、そ
の自励発振動作は実質的に図4の回路と同じになるが、
出力電圧の定電圧制御動作は以下のようになる。出力端
子2に現れる出力電圧はアースに対して負の電圧値であ
り、定電圧発生手段5aと抵抗R8の接続点には出力電
圧よりも所定の電圧だけ正の方向に高い検出電圧が得ら
れる。ここで図1の回路では、所定の電圧とは定電圧ダ
イオードD2のツェナー電圧となる。この検出電圧は制
御用トランジスタQ4のベースへ印加され、制御用トラ
ンジスタQ4のコレクタ電流は検出電圧に応じた値とな
る。制御用トランジスタQ4のコレクタ電流は第1スイ
ッチングトランジスタQ1のベース電流の大きさを決定
し、出力電圧に応じたオンデューティで第1スイッチン
グトランジスタQ1にオンオフ動作を行わせる。
In the circuit of FIG. 1 having such a configuration, the self-excited oscillation operation is substantially the same as that of the circuit of FIG.
The constant voltage control operation of the output voltage is as follows. The output voltage appearing at the output terminal 2 is a negative voltage value with respect to the ground, and a detection voltage higher than the output voltage by a predetermined voltage in the positive direction is obtained at the connection point between the constant voltage generating means 5a and the resistor R8. . Here, in the circuit of FIG. 1, the predetermined voltage is the Zener voltage of the constant voltage diode D2. This detection voltage is applied to the base of the control transistor Q4, and the collector current of the control transistor Q4 has a value corresponding to the detection voltage. The collector current of the control transistor Q4 determines the magnitude of the base current of the first switching transistor Q1, and causes the first switching transistor Q1 to perform an on / off operation at an on-duty according to the output voltage.

【0020】ここで出力電圧(絶対値)が設定値よりも
大きくなろうとすると検出電圧は低下するため、制御用
トランジスタQ4のベースに流れる電流は減少し、制御
用トランジスタQ4はそのコレクタに導く電流を小さく
制限する。すると第1スイッチングトランジスタQ1の
ベース電流は小さくなり、第1スイッチングトランジス
タQ1のコレクタ飽和電流が低下するため、チョークコ
イルL1に流れる電流が第1スイッチングトランジスタ
Q1のコレクタ飽和電流に達するまでの時間が短くな
る。このことはすなわち、第1スイッチングトランジス
タQ1のオン期間を短くし、第1スイッチングトランジ
スタQ1のオンデューティを小さくすることになる。そ
の結果、入力側から出力側へ供給されるエネルギー量が
小さくなり、出力電圧の増加が抑えられる。出力電圧が
設定値よりも小さくなろうとすると、前記動作とは逆の
動作が起こり出力電圧の減少が防止される。このような
動作により出力電圧の定電圧制御が行われる。
If the output voltage (absolute value) is going to become larger than the set value, the detection voltage drops, so that the current flowing to the base of the control transistor Q4 decreases, and the control transistor Q4 conducts the current guided to its collector. Is limited to small. Then, the base current of the first switching transistor Q1 decreases, and the collector saturation current of the first switching transistor Q1 decreases. Therefore, the time required for the current flowing through the choke coil L1 to reach the collector saturation current of the first switching transistor Q1 is shortened. Become. This means that the ON period of the first switching transistor Q1 is shortened, and the ON duty of the first switching transistor Q1 is reduced. As a result, the amount of energy supplied from the input side to the output side decreases, and an increase in output voltage is suppressed. If the output voltage is going to be lower than the set value, an operation opposite to the above operation will occur, and a decrease in the output voltage will be prevented. The constant voltage control of the output voltage is performed by such an operation.

【0021】この図1の回路において、定電圧発生手段
5aを構成する定電圧ダイオードD3のツェナー電圧を
Z3、制御用トランジスタQ4のベース、エミッタ間電
圧をVBE4 とした時、この図1に示す回路の出力電圧の
設定値VOSは(VZ3−VBE4)となる。これから分かる
ように、図1の回路は図4の従来の回路よりも制御用ト
ランジスタQ4のベース、エミッタ間電圧の分だけ低い
出力電圧を得ることが可能となる。また、ある所定の低
い出力電圧を得るのに際しては、例えばツェナー電圧が
1ランク高くても温度特性の良い定電圧ダイオード素子
を使用することができるため、電源装置の出力電圧が周
囲温度によって大きく変動することが防止でき、出力電
圧の安定度を向上させることも可能となる。
In the circuit of FIG. 1, when the zener voltage of the constant voltage diode D3 constituting the constant voltage generating means 5a is V Z3 and the voltage between the base and the emitter of the control transistor Q4 is V BE4 , FIG. The set value V OS of the output voltage of the circuit shown is (V Z3 −V BE4 ). As can be seen, the circuit of FIG. 1 can obtain an output voltage lower than that of the conventional circuit of FIG. 4 by the voltage between the base and the emitter of the control transistor Q4. In order to obtain a predetermined low output voltage, for example, a constant voltage diode element having good temperature characteristics can be used even if the Zener voltage is one rank higher, so that the output voltage of the power supply greatly varies depending on the ambient temperature. Can be prevented, and the stability of the output voltage can be improved.

【0022】そして制御用トランジスタQ4は出力電圧
に応じて必要最小限の第1スイッチングトランジスタQ
1のベース電流を流すため、第2スイッチングトランジ
スタQ2がオン状態の時に第2スイッチングトランジス
タQ2から抵抗R1に流入する電流が小さく抑えられ、
従来の回路に比べて抵抗R1に発生する損失が低減され
る利点もある。なお図1においては、トリガ回路4を抵
抗R3とコンデンサC2の直列回路により構成している
が、場合によっては抵抗R3は回路から除かれる場合が
ある。また、図1の定電圧発生手段5aは定電圧ダイオ
ードD3によって構成しているが、図2あるいは図3に
示す定電圧発生手段5b、5cを図1の定電圧発生手段
5aに置き換えても良い。
The control transistor Q4 is provided with a minimum necessary first switching transistor Q4 according to the output voltage.
Since the base current of 1 flows, the current flowing from the second switching transistor Q2 to the resistor R1 when the second switching transistor Q2 is in the on state is suppressed to a small value.
There is also an advantage that the loss generated in the resistor R1 is reduced as compared with the conventional circuit. In FIG. 1, the trigger circuit 4 is constituted by a series circuit of a resistor R3 and a capacitor C2, but the resistor R3 may be omitted from the circuit in some cases. Although the constant voltage generating means 5a in FIG. 1 is constituted by the constant voltage diode D3, the constant voltage generating means 5b and 5c shown in FIG. 2 or FIG. 3 may be replaced with the constant voltage generating means 5a in FIG. .

【0023】図2に示す定電圧発生手段5bは、抵抗R
8側にカソードを、出力端子2側にアノードを配置した
シャントレギュレータSRと、カソード、リファレンス
間およびアノード、リファレンス間にそれぞれ接続した
抵抗R9、R10とから構成されている。この構成によ
れば、制御用トランジスタQ4のベースには出力電圧よ
りもシャントレギュレータSRによって設定される電圧
だけ高い検出電圧が印加されるようになる。当然、この
時の出力電圧の値はシャントレギュレータSRの設定電
圧値から制御用トランジスタQ4のベース、エミッタ間
電圧を差し引いたものとなる。このシャントレギュレー
タSRの設定電圧値は抵抗R9、R10の抵抗比を調節
することによって変化させることができ、電源装置の出
力電圧を可変にすることができる。
The constant voltage generating means 5b shown in FIG.
It comprises a shunt regulator SR having a cathode on the 8 side and an anode on the output terminal 2 side, and resistors R9 and R10 connected between the cathode and the reference and between the anode and the reference, respectively. According to this configuration, the detection voltage higher than the output voltage by the voltage set by the shunt regulator SR is applied to the base of the control transistor Q4. Naturally, the value of the output voltage at this time is obtained by subtracting the voltage between the base and the emitter of the control transistor Q4 from the set voltage value of the shunt regulator SR. The set voltage value of the shunt regulator SR can be changed by adjusting the resistance ratio of the resistors R9 and R10, and the output voltage of the power supply device can be made variable.

【0024】図3に示す定電圧発生手段5cは、カソー
ド、リファレンス間を短絡したシャントレギュレータS
Rより構成されている。これは図2の抵抗R9の抵抗値
を零とし、抵抗R10の抵抗値を無限大にしたものとし
て理解され、この場合、シャントレギュレータSRの設
定電圧値はシャントレギュレータSRに内蔵された基準
電圧源の基準電圧と同じ値となる。このシャントレギュ
レータSRの基準電圧は温度依存性が非常に低いため、
電源装置の出力電圧を周囲温度に対して安定化すること
ができる。またシャントレギュレータSRの基準電圧
は、一般に2.5〔V〕かあるいは1.25〔V〕であ
るので、非常に低い出力電圧を得ることができる利点が
ある。
The constant voltage generating means 5c shown in FIG. 3 is a shunt regulator S having a short circuit between the cathode and the reference.
R. This is understood as the case where the resistance value of the resistor R9 in FIG. 2 is set to zero and the resistance value of the resistor R10 is set to infinity. In this case, the set voltage value of the shunt regulator SR is the reference voltage source built in the shunt regulator SR. Becomes the same value as the reference voltage. Since the reference voltage of this shunt regulator SR has very low temperature dependency,
The output voltage of the power supply device can be stabilized with respect to the ambient temperature. Further, since the reference voltage of the shunt regulator SR is generally 2.5 [V] or 1.25 [V], there is an advantage that a very low output voltage can be obtained.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上に述べたように本発明は、電源装置
の入力端子1と極性反転側の出力端子2との間に抵抗R
8と定電圧発生手段5aの直列回路を接続し、第2スイ
ッチングトランジスタQ2のコレクタと基準電位点(ア
ース)との間に抵抗R1と制御用トランジスタQ4の直
列回路を接続し、制御用トランジスタQ4のベースを抵
抗R8と定電圧発生手段5aの接続点に接続する構成を
特徴としている。この構成により、電源装置の出力電圧
は定電圧発生手段の設定電圧値から制御用トランジスタ
のベース、エミッタ間電圧を差し引いたものとなり、従
来よりも低い出力電圧を得ることができるようになる。
As described above, according to the present invention, the resistor R is connected between the input terminal 1 of the power supply device and the output terminal 2 on the polarity inversion side.
8 and a series circuit of the constant voltage generating means 5a, and a series circuit of a resistor R1 and a control transistor Q4 is connected between the collector of the second switching transistor Q2 and a reference potential point (earth). Is connected to the connection point between the resistor R8 and the constant voltage generating means 5a. With this configuration, the output voltage of the power supply becomes the value obtained by subtracting the voltage between the base and the emitter of the control transistor from the set voltage value of the constant voltage generating means, and it is possible to obtain an output voltage lower than the conventional one.

【0026】また所定の低い出力電圧を得るのに際し、
たとえツェナー電圧が1ランク高くなっても温度特性の
良い定電圧発生手段としての定電圧ダイオード素子を使
用することができ、電源装置の出力電圧の安定度を向上
することができる。さらに、制御用トランジスタの動作
によって抵抗(R1)に流れる電流は、第1スイッチン
グトランジスタの動作にとって必要最小限の値となるた
め抵抗(R1)に発生する損失が低減され、電源装置の
効率が向上する。従って、安定した低い出力電圧が得ら
れ、しかも電源の効率が高い自励式スイッチング電源装
置を提供することができる。
In order to obtain a predetermined low output voltage,
Even if the Zener voltage increases by one rank, a constant voltage diode element as a constant voltage generating means having good temperature characteristics can be used, and the stability of the output voltage of the power supply device can be improved. Further, the current flowing through the resistor (R1) by the operation of the control transistor has a minimum value required for the operation of the first switching transistor, so that the loss generated in the resistor (R1) is reduced, and the efficiency of the power supply device is improved. I do. Therefore, it is possible to provide a self-excited switching power supply device that can obtain a stable low output voltage and has high power supply efficiency.

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

【図1】 本発明による自励式スイッチング電源装置の
実施例の回路図。
FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of a self-excited switching power supply according to the present invention.

【図2】 定電圧発生手段の第2の構成例を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a second configuration example of the constant voltage generation means.

【図3】 定電圧発生手段の第3の構成例を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a third configuration example of the constant voltage generation means.

【図4】 従来の自励式スイッチング電源装置の回路
図。
FIG. 4 is a circuit diagram of a conventional self-excited switching power supply.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 入力端子 2 出力端子(極性反転側) 3 制御回路 4 トリガ回路 5a 定電圧発生手段 5b、5c シャントレギュレータを使用した定電圧発
生手段 C2 トリガ用のコンデンサ C3 平滑コンデンサ D1 整流ダイオード D2 定電圧ダイオード D3 定電圧ダイオード L1 チョークコイル Q1 第1スイッチングトランジスタ Q2 第2スイッチングトランジスタ Q4 制御用トランジスタ SR シャントレギュレータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Input terminal 2 Output terminal (polarity inversion side) 3 Control circuit 4 Trigger circuit 5a Constant voltage generating means 5b, 5c Constant voltage generating means using a shunt regulator C2 Trigger capacitor C3 Smoothing capacitor D1 Rectifying diode D2 Constant voltage diode D3 Constant voltage diode L1 Choke coil Q1 First switching transistor Q2 Second switching transistor Q4 Control transistor SR Shunt regulator

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 3/155 Continuation of front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H02M 3/155

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 入力端子と基準電位点との間に第1のス
イッチングトランジスタとチョークコイルを直列に接続
し、該第1のスイッチングトランジスタによって電流を
断続した時に該チョークコイルに発生する電圧を整流・
平滑し、入力電圧とは逆極性の出力電圧を得る、極性反
転型の自励式スイッチング電源装置において、 該第1のスイッチングトランジスタのエミッタ、ベース
端子に対してそのエミッタ、コレクタ端子をそれぞれ接
続し、そのベースは第1の抵抗を介して該第1のスイッ
チングトランジスタのベースに接続した、該第1のスイ
ッチングトランジスタと共にマルチバイブレータを形成
する第2のスイッチングトランジスタ、該第2のスイッ
チングトランジスタのベースと該第1のスイッチングト
ランジスタのコレクタとの間に接続したトリガ回路、 電源装置の入力端子と出力端子の間に接続した第2の抵
抗と定電圧発生手段の直列回路、 該第2の抵抗と該定電圧発生手段の接続点にベースを接
続し、該基準電位点にエミッタを接続し、第1のスイッ
チングトランジスタのベースと第2スイッチングトラン
ジスタコレクタの接続点に第3の抵抗を介してコレクタ
を接続した制御用トランジスタ、を具備することを特徴
とする自励式スイッチング電源装置。
1. A first switching transistor and a choke coil are connected in series between an input terminal and a reference potential point, and a voltage generated in the choke coil when current is interrupted by the first switching transistor is rectified.・
In a polarity-reversal type self-excited switching power supply device for smoothing and obtaining an output voltage having a polarity opposite to an input voltage, an emitter and a collector terminal are connected to an emitter and a base terminal of the first switching transistor, respectively. A second switching transistor connected to the base of the first switching transistor via a first resistor to form a multivibrator with the first switching transistor; a base of the second switching transistor; A trigger circuit connected between the collector of the first switching transistor, a series circuit of a second resistor and a constant voltage generating means connected between an input terminal and an output terminal of the power supply device, the second resistor and the constant A base is connected to a connection point of the voltage generation means, an emitter is connected to the reference potential point, and a first Switch ing transistor base and self-excited switching power supply apparatus characterized by comprising a control transistor, which is connected to the collector through a third resistor to the connection point of the second switching transistor collector.
【請求項2】 前記定電圧発生手段が、 カソードを該第2の抵抗に接続し、アノードを該出力端
子に接続したシャントレギュレータ、 該シャントレギュレータのカソード、リファレンス間及
びアノード、リファレンス間にそれぞれ接続された第4
と第5の抵抗を具備することを特徴とする、請求項1に
記載した自励式スイッチング電源装置。
2. A shunt regulator having a cathode connected to the second resistor and an anode connected to the output terminal, wherein the constant voltage generator is connected between a cathode and a reference and between the anode and the reference of the shunt regulator. Done fourth
The self-excited switching power supply device according to claim 1, further comprising a fifth resistor and a fifth resistor.
【請求項3】 前記定電圧発生手段が、 カソードを該第2の抵抗に接続し、アノードを該出力端
子に接続し、カソード、リファレンス間を短絡したシャ
ントレギュレータ、を具備することを特徴とする、請求
項1に記載した自励式スイッチング電源装置。
3. The constant voltage generating means includes a shunt regulator having a cathode connected to the second resistor, an anode connected to the output terminal, and a short circuit between the cathode and the reference. The self-excited switching power supply device according to claim 1.
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