JP3066091U - スイッチング電源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】誤差検出回路を省略した構成において、電圧降
下用の直列抵抗を用いることなく、ツェナーダイオード
のみを用いて出力電圧を安定化する。 【解決手段】インダクタＬ１に接続された整流平滑回路
６と、整流平滑回路６の出力に接続されたツェナーダイ
オードＤ２とを備え、ツェナーダイオードＤ２は、整流
平滑回路６を介してインダクタＬ１の側を見たときの内
部抵抗を、電圧変動を吸収する電圧降下を生じさせる直
列抵抗として用いることにより、直流出力２２の電圧を
安定化する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、スイッチング素子を用いてインダクタに流れる電流をスイッチング することにより、昇圧した直流出力を得るスイッチング電源に関するものである 。

【０００２】

【従来の技術】

テレビ等に設けられたチューナには、同調電圧を変化させることによって、同 調周波数を変化させる構成が採用されている。また、同調電圧は、一般には、最 大値が３０数Ｖの電圧となっている。このため、動作電源が１２Ｖの電圧となる 車載用のテレビの場合には、動作電源から同調電圧を生成することができない。 従って、この場合では、同調電圧の生成に用いる３０数Ｖの直流電圧を得るため に昇圧回路が設けられる。図２は、この昇圧回路の従来技術を示しており、一般 には、チョッパー型昇圧回路として知られた構成となっている。すなわち、イン ダクタＬ７の出力側に、発振回路５３の出力に従ってスイッチングを行うトラン ジスタＱ７を設けている。そして、直流出力の電圧誤差を検出する誤差検出回路 ５４の出力を用いて、発振回路５３の発振を制御することにより、直流出力の電 圧を安定化している（第１の従来技術とする）。

【０００３】 また、同調電圧を発生する従来技術の１つに、実開昭６２−１７８６１９号と して提案された技術があり、図３は、この技術をブロック化して示している。同 図を参照しつつ説明すると、この技術では、プラス電源＋Ｂを、電圧降下用の直 列抵抗Ｒ２１を介して、ツェナーダイオードＤ７に導いている。そして、ツェナ ーダイオードＤ７のカソードから、同調電圧の生成に必要とする直流出力を得て いる。また、ツェナーダイオードＤ７のカソードと、同調電圧を発生するＰＷＭ 回路５２との間に、電圧を所定電圧に制限する同調電圧制限回路５１を設けてい る。そして、特定のバンドを受信するときには、ＰＷＭ回路５２に与える直流出 力の電圧を所定電圧に制限し、その他のバンドを受信するときには、ＰＷＭ回路 ５２に与える電圧を、ツェナーダイオードＤ７のカソード電圧に等しい電圧とし ている（第２の従来技術とする）。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら第１の従来技術では、直流出力の電圧を安定化するため、直流出 力の電圧誤差を検出する誤差検出回路５４が必要となるので、回路構成が複雑に なるという問題を生じていた。また、第２の従来技術においては、同調電圧制限 回路５１に供給する電圧を安定化するため、直列抵抗Ｒ２１とツェナーダイオー ドＤ７とを用いている。このため、電圧の安定化には２つの素子が必要となって いて、素子数の増加を招いているが、直列抵抗Ｒ２１は、電圧変動を吸収するた めの電圧降下を生成する素子となっているため、直列抵抗Ｒ２１を省略すること ができないという問題を生じていた。

【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、スイッチング素子を用いて非安定の電圧を発生させると共に、この 非安定の電圧をツェナーダイオードを用いて安定化する構成とし、かつ、非安定 の電圧を発生するスイッチング回路の内部抵抗を、電圧変動を吸収するための電 圧降下を生じさせる直列抵抗として用いることにより、誤差検出回路を省略した 構成において、電圧降下用の直列抵抗を用いることなく、ツェナーダイオードの みを用いて出力電圧を安定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。

【０００６】 また、上記目的に加え、インダクタに磁気的に結合した補助コイルの出力をス イッチング素子に導くことによって、スイッチング素子にスイッチング動作を行 わせることにより、スイッチング素子にスイッチング動作を行わせるブロックの 回路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。

【０００７】 また、上記目的に加え、整流平滑回路にπ型平滑回路を設けることにより、直 流出力のリップル成分を充分に低減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。

【０００８】 また、上記目的に加え、同調電圧の生成回路の動作電源に用いることにより、 同調電圧を生成するためのブロック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。

【０００９】 また、上記目的に加え、スイッチング側から見たときの消費電力を少ない値に 抑制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。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するため本考案に係るスイッチング電源は、一次側直流源に一 方の端子が接続されたインダクタと、前記インダクタの他方の端子に接続された スイッチング素子とを備え、このスイッチング素子を用いて前記インダクタに流 れる電流をスイッチングすることにより、昇圧した直流出力を得るスイッチング 電源に適用しており、前記インダクタの他方の端子に接続された整流平滑回路と 、前記整流平滑回路の出力に接続されたツェナーダイオードとを備え、前記ツェ ナーダイオードは、前記整流平滑回路を介して前記インダクタの側を見たときの 内部抵抗を、電圧変動を吸収する電圧降下を生じさせる直列抵抗として用いるこ とにより、前記整流平滑回路から送出される直流出力の電圧を安定化する構成と している。

【００１１】 すなわち、ツェナーダイオードは、直流出力の電圧が降下しようとするときに は、整流平滑回路を介してインダクタの側を見たときの内部抵抗に生じる電圧降 下量を減少させることによって、直流出力の電圧の降下を防止する。また、ツェ ナーダイオードは、直流出力の電圧が上昇しようとするときには、前記内部抵抗 に生じる電圧降下量を増加させることによって、直流出力の電圧の上昇を防止す る。

【００１２】 また、上記構成に加え、前記インダクタに磁気的に結合された補助コイルを備 え、前記補助コイルの出力を前記スイッチング素子に導くことによって、前記ス イッチング素子にスイッチング動作を行わせる構成としている。すなわち、イン ダクタと補助コイルとスイッチング素子とは、ブロッキング発振回路を構成する ことになり、自励発振を行う。

【００１３】 また、上記構成に加え、前記整流平滑回路にπ型平滑回路を設けた構成として いる。すなわち、リップル成分は、より効率よく除去されることになる。

【００１４】 また、上記構成に加え、前記直流出力を、チューナに送出する同調電圧を生成 する同調電圧生成回路に導いた構成としている。すなわち、同調電圧の生成を行 うブロックの構成要素として設けられたスイッチング電源は、誤差検出回路とツ ェナーダイオード用の直列抵抗とが省略された簡単な構成のスイッチング電源と なる。

【００１５】 また、上記構成に加え、前記直流出力の負荷が無負荷となるとき前記ツェナー ダイオードに流れる電流を、前記同調電圧生成回路に流れる電流の最大値の２倍 より少なくすると共に、前記同調電圧生成回路に流れる電流が最大となるときに も、前記ツェナーダイオードに流れる電流を０より多くした構成としている。す なわち、ツェナーダイオードには、素子のばらつきを見込んだときにも、直流出 力の安定化が可能な範囲で、少ない電流が流れるに過ぎなくなる。

【００１６】

【考案の実施の形態】

以下に本考案の実施例の形態を、図面を参照しつつ説明する。 図１は、本考案に係るスイッチング電源の一実施形態を備えた同調電圧発生装 置の電気的接続を示す回路図であり、大別すると、スイッチング電源１、同調電 圧生成回路２、制御部３、および、チューナ４を備えている。

【００１７】 図においてスイッチング電源１は、本考案に係る構成を用いたスイッチング電 源となっており、誤差検出回路を用いることなく、同調電圧生成回路２が同調電 圧を生成するときに必要とする安定化された３０数Ｖの直流出力２２を生成する 。同調電圧生成回路２は、スイッチング電源１から送出される直流出力２２を動 作電源として、制御部３の出力に従った電圧の同調電圧２３を生成し、チューナ ４に送出するブロックとなっている。

【００１８】 制御部３は、チューナ４が受信するチャンネルを制御するためのブロックとな っており、同調電圧生成回路２が生成する同調電圧２３の電圧を制御する。また 、チューナ４において生成される局部発振信号の周波数を制御する。チューナ４ は、同調電圧２３によって設定される周波数の信号を増幅すると共に、増幅した 信号を、制御部３からの出力に従った周波数の局部発振信号を用いて周波数変換 するブロックとなっている。そして、周波数変換することにより得られた中間周 波信号を、図示されない中間周波信号増幅回路に送出する。

【００１９】 同調電圧生成回路２について詳細に説明すると、３０数Ｖの直流出力２２は、 抵抗Ｒ４を介して、トランジスタＱ２のコレクタに接続されている。また、トラ ンジスタＱ２のコレクタは、抵抗Ｒ５を介して、積分回路８に導かれている。そ して、トランジスタＱ２のベースには、抵抗Ｒ７を介して、制御部３の出力が導 かれている。また、トランジスタＱ２のエミッタは接地されている。このため、 トランジスタＱ２と抵抗Ｒ４，Ｒ５とからなるブロック７は、積分回路８に直流 出力２２を送出する期間と、積分回路８に直流出力２２の送出を停止する期間と の比率が、制御部３の出力に従って変化するスイッチ回路として動作する。積分 回路８は、抵抗Ｒ６とコンデンサＣ５，Ｃ６とからなるπ型平滑回路となってお り、スイッチ回路７から送出されるパルス状の電圧を積分することによって、チ ューナ４の同調周波数を設定するための信号である同調電圧２３を生成する。

【００２０】 同調電圧生成回路２は上記した構成となっている。このため、同調電圧生成回 路２の消費電流は、同調電圧２３の電圧を低くするため、トランジスタＱ２がオ ンとなる期間の比率を大きくすると増加する。また、消費電流は、同調電圧２３ の電圧を高くするため、トランジスタＱ２がオンとなる期間の比率を小さくする と減少する。このように変化する消費電流の値は、チューナ４が接続された状態 において、最少値は数１００μＡ、最大値は約１．５ｍＡとなっている。

【００２１】 スイッチング電源１について詳細に説明すると、昇圧用の主要素子となるイン ダクタＬ１の一方の端子には、５Ｖの一次側直流源２１が接続されており、イン ダクタＬ１の他方の端子には、スイッチング素子であるトランジスタＱ１のコレ クタが接続されている。また、インダクタＬ１に磁気的に結合された補助コイル Ｌ２の一方の端子は、一次側直流源２１に接続されている。そして、補助コイル Ｌ２の他方の端子は、ベース電流を制限する抵抗Ｒ１を介して、トランジスタＱ １のベースに導かれている。また、抵抗Ｒ１には、並列に、スイッチングのスピ ードアップを行うため、コンデンサＣ２と抵抗Ｒ２とからなる直列回路が接続さ れている。そして、トランジスタＱ１のエミッタは、接地されている。なお、一 次側直流源２１と接地レベルとの間に接続されたコンデンサＣ１は、インダクタ Ｌ１から見たときの一次側直流源２１のインピーダンスを低減するための素子と なっている。

【００２２】 ダイオードＤ１、抵抗Ｒ３、および、コンデンサＣ３，Ｃ４からなるブロック ６は、整流平滑回路となっており、トランジスタＱ１のスイッチングに対応して インダクタＬ１の他方の端部に発生する電圧を整流平滑する。なお、整流平滑回 路６の平滑回路には、リップル成分の除去率を高めるため、抵抗Ｒ３とコンデン サＣ３，Ｃ４からなるπ型平滑回路が採用されている。また、抵抗Ｒ３の値は１ ００Ω程度の値に設定されている。

【００２３】 整流平滑回路６の出力と接地レベルとの間に接続されたツェナーダイオードＤ ２は、整流平滑回路６から送出される直流出力の電圧を、３０数Ｖに安定化する ための素子となっている。すなわち、ツェナーダイオードＤ２は、整流平滑回路 ６を介してブロック５を見たときの内部抵抗を、電圧変動を吸収する電圧降下を 発生するための直列抵抗として用いることにより、直流出力２２の電圧を安定化 する。

【００２４】 スイッチング電源１は上記した構成となっている。また、同調電圧生成回路２ の消費電流は、数１００μＡから約１．５ｍＡの範囲において変化する。このた め、直流出力２２を無負荷としたとき、ツェナーダイオードＤ２に流れる電流値 は、同調電圧生成回路２の消費電流の最大値の２倍の値（３ｍＡ）に設定されて いる。従って、同調電圧生成回路２の消費電流が、数１００μＡから１．５ｍＡ の範囲を変化するときには、ツェナーダイオードＤ２に流れる電流は、３ｍＡか ら数１００μＡを減じた値から、３ｍＡから１．５ｍＡを減じた値の範囲を変化 する。従って、インダクタＬ１やトランジスタＱ２等の素子にばらつきが生じた ときにも、ツェナーダイオードＤ２の電流の最少値は、０よりは大きい値となる ので、直流出力２２の電圧は常に安定化されることになる。

【００２５】 また、π型平滑回路を構成する抵抗Ｒ３の値は、既に述べたように、１００Ω となっているので、抵抗Ｒ３における電力損失は微少となる。また、この値は、 リップル成分を除去するπ型平滑回路の素子として作用することが可能な値とな っている。しかし、流れる電流値が３ｍＡ程度であり、電圧降下量は微少となる ことから、ツェナーダイオードＤ２が電圧変動を吸収するときに必要な電圧降下 を生じさせる直列抵抗としての作用は、抵抗Ｒ３には生じない。

【００２６】 上記構成からなる実施形態の動作を説明する。 インダクタＬ１に電流が流れると、補助コイルＬ２には、トランジスタＱ２を オンさせる電圧が発生する。このため、インダクタＬ１、補助コイルＬ２、抵抗 Ｒ１，Ｒ２、および、コンデンサＣ２からなるブロック５は、ブロッキング発振 回路を構成し、素子の値によって定まる周波数の発振を行う。従って、整流平滑 回路６の出力には、ツェナーダイオードＤ２が無いと仮定する場合には、一次側 直流源２１の電圧を昇圧した非安定の電圧が現れる。

【００２７】 一方、ツェナーダイオードＤ２の側から、整流平滑回路６を介して、インダク タＬ１の側を見たときには、ブロッキング発振回路５に内部抵抗が生じる。また 、この内部抵抗の値は、ツェナーダイオードＤ２による電圧変動の吸収が可能な 電圧降下量を発生させる値（例えば、数ＫΩ等）に設定されている（内部抵抗の 値は、主には、抵抗Ｒ１の値を変化させることにより、容易に変化させることが できる）。従って、ツェナーダイオードＤ２は、同調電圧生成回路２の消費電流 が変化するときにも、この内部抵抗により生じる電圧降下量を変化させる（ツェ ナーダイオードＤ２に流れる電流を変化させる）ことによって、直流出力２２の 電圧を３０数Ｖの電圧に安定化する。

【００２８】 制御部３は、受信チャンネルの周波数に対応して、チューナ４の局部発振周波 数を設定する。また、制御部３は、受信チャンネルの周波数に対応した比率でも って、トランジスタＱ２のオンとオフとを繰り返す。このため、同調電圧生成回 路２は、３０数Ｖに安定化された直流出力２２を動作電源として、受信チャンネ ルの周波数に対応した電圧の同調電圧２３を生成し、出力する。このため、チュ ーナ４は、受信チャンネルの放送を受信することにより得られた中間周波信号を 出力する。

【００２９】 以上説明したように、整流平滑回路６内の抵抗Ｒ３は、ツェナーダイオードＤ ２から見たときには、直列抵抗としての作用を生じない素子となっている。この ため、リップル成分を大きく抑制する必要がない負荷に電流を供給する場合では 、抵抗Ｒ３とコンデンサＣ４とを省略することが可能となっている。

【００３０】 また、インダクタＬ１と補助コイルＬ２とについては、互いが磁気的に結合し た２組のコイルであればよいため、それぞれを独立に巻回したコイルとする構成 、あるいは、１つのコイルにタップを設け、タップから一方の端部までのコイル をインダクタＬ１とし、タップから他方の端部までのコイルを補助コイルＬ２と した構成、等とすることが可能になっている。

【００３１】 また、スイッチング電源１については、同調電圧生成回路２に直流出力２２を 供給する構成とした場合について説明したが、その他の任意の負荷に供給する場 合にも、同様に適用することが可能となっている。

【００３２】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案に係るスイッチング電源は、スイッチング素子を 用いてインダクタに流れる電流をスイッチングすることにより、昇圧した直流出 力を得る構成に適用しており、前記インダクタの他方の端子に接続された整流平 滑回路と、前記整流平滑回路の出力に接続されたツェナーダイオードとを備え、 前記ツェナーダイオードは、前記整流平滑回路を介して前記インダクタの側を見 たときの内部抵抗を、電圧変動を吸収する電圧降下を生じさせる直列抵抗として 用いることにより、前記整流平滑回路から送出される直流出力の電圧を安定化す る構成としている。従って、直流出力の電圧が変動しようとすると、この変動は 、整流平滑回路を介してインダクタの側を見たときの内部抵抗に生じる電圧降下 量の変化によって吸収されるので、誤差検出回路を省略した構成において、直列 抵抗を用いることなく、ツェナーダイオードのみを用いて出力電圧を安定化する ことが可能となっている。

【００３３】 また、前記インダクタに磁気的に結合された補助コイルを備え、前記補助コイ ルの出力を前記スイッチング素子に導くことによって、前記スイッチング素子に スイッチング動作を行わせる構成としている。従って、インダクタと補助コイル とスイッチング素子とは、ブロッキング発振回路を構成することになり、自励発 振を行うので、スイッチング素子にスイッチング動作を行わせるブロックの回路 構成を簡単化することが可能となっている。

【００３４】 また、前記整流平滑回路にπ型平滑回路を設けた構成としている。従って、リ ップル成分は、より効率よく除去されることになるので、直流出力のリップル成 分を充分に低減することが可能となっている。

【００３５】 また、前記直流出力を、チューナに送出する同調電圧を生成する同調電圧生成 回路に導いた構成としている。従って、同調電圧の生成を行うブロックの構成要 素として設けられたスイッチング電源は、誤差検出回路とツェナーダイオード用 の直列抵抗とが省略された簡単な構成となるので、同調電圧を生成するためのブ ロックの構成を簡単化することが可能となっている。

【００３６】 また、前記直流出力の負荷が無負荷となるとき前記ツェナーダイオードに流れ る電流を、前記同調電圧生成回路に流れる電流の最大値の２倍より少なくすると 共に、前記同調電圧生成回路に流れる電流が最大となるときにも、前記ツェナー ダイオードに流れる電流を０より多くした構成としている。従って、ツェナーダ イオードには、ばらつきを見込んだときにも、直流出力の安定化が可能な範囲で 、少ない電流が流れるに過ぎなくなるので、スイッチング側から見たときの消費 電力を少ない値に抑制することが可能となっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るスイッチング電源の一実施形態を
備えた同調電圧発生装置の電気的接続を示す回路図であ
る。

【図２】従来技術の電気的構成を示すブロック線図であ
る。

【図３】従来技術の電気的構成を示すブロック線図であ
る。

【符号の説明】

１ スイッチング電源 ２ 同調電圧生成回路 ４ チューナ ６ 整流平滑回路 ７ スイッチ回路 ８ 積分回路 ２１ 一次側直流源 ２２ ３０数Ｖの直流出力 ２３ 同調電圧 Ｄ２ ツェナーダイオード Ｌ１ インダクタ Ｌ２ 補助コイル Ｑ１ スイッチング素子であるトランジスタ

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 一次側直流源に一方の端子が接続された
   インダクタと、前記インダクタの他方の端子に接続され
   たスイッチング素子とを備え、このスイッチング素子を
   用いて前記インダクタに流れる電流をスイッチングする
   ことにより、昇圧した直流出力を得るスイッチング電源
   において、 前記インダクタの他方の端子に接続された整流平滑回路
   と、 前記整流平滑回路の出力に接続されたツェナーダイオー
   ドとを備え、 前記ツェナーダイオードは、前記整流平滑回路を介して
   前記インダクタの側を見たときの内部抵抗を、電圧変動
   を吸収する電圧降下を生じさせる直列抵抗として用いる
   ことにより、前記整流平滑回路から送出される直流出力
   の電圧を安定化することを特徴とするスイッチング電
   源。
2. 【請求項２】 前記インダクタに磁気的に結合された補
   助コイルを備え、 前記補助コイルの出力を前記スイッチング素子に導くこ
   とによって、前記スイッチング素子にスイッチング動作
   を行わせることを特徴とする請求項１記載のスイッチン
   グ電源。
3. 【請求項３】 前記整流平滑回路にπ型平滑回路を設け
   たことを特徴とする請求項１または請求項２記載のスイ
   ッチング電源。
4. 【請求項４】 前記直流出力は、チューナに送出する同
   調電圧を生成する同調電圧生成回路に導かれていること
   を特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記
   載のスイッチング電源。
5. 【請求項５】 前記直流出力の負荷が無負荷となるとき
   前記ツェナーダイオードに流れる電流を、前記同調電圧
   生成回路に流れる電流の最大値の２倍より少なくすると
   共に、前記同調電圧生成回路に流れる電流が最大となる
   ときにも、前記ツェナーダイオードに流れる電流を０よ
   り多くしたことを特徴とする請求項４記載のスイッチン
   グ電源。