JP3177356B2

JP3177356B2 - 電源回路

Info

Publication number: JP3177356B2
Application number: JP26000893A
Authority: JP
Inventors: 芳夫藤村
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1993-10-18
Filing date: 1993-10-18
Publication date: 2001-06-18
Anticipated expiration: 2016-06-18
Also published as: JPH07123710A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電源回路に関し、更に詳
しく言えば、高周波のスイッチング電源回路の力率の改
善に関する。近年、スイッチング電源を利用した電子機
器の普及に伴い、電源ラインへの高周波電流が増加し、
他の電子機器に障害を起こしたり、送電系や配電系に高
調波障害を引き起こすため現在その規制が検討されてお
り、それに対応すべく、さらなる力率の改善が要求され
てきている。

【０００２】

【従来の技術】以下で、従来例に係る電源回路について
図面を参照しながら説明する。図５は従来例に係る電源
回路の回路図である。従来例に係る電源回路は、図５に
示すように、整流用のブリッジ回路（１１）、スイッチ
ング素子制御回路（１２）、トランス（１３）、数千μ
Ｆの電解コンデンサからなる平滑用コンデンサ（Ｃ１
１）及びスイッチングトランジスタ（ＴＲ１１）からな
る。

【０００３】上記回路によれば、まず交流電圧がブリッ
ジ回路（１１）に入力され、全波整流される（以下こう
して得られたブリッジ回路（１１）の出力電圧を入力電
圧と称する）。この入力電圧が平滑用コンデンサ（Ｃ１
１）によって平滑化され、トランス（１３）の１次コイ
ル側に出力される。トランス（１３）の１次コイルには
直列にスイッチング素子制御回路（１２）、及びスイッ
チングトランジスタ（ＴＲ１１）が接続されており、ス
イッチング素子制御回路（１２）の動作制御によってＶ
_ref電圧が所定の電圧以上になるとスイッチングトラン
ジスタ（ＴＲ１１）がＯＦＦされてトランス（１３）の
１次コイル側の電圧が降下し、又所定の電圧以下になる
とスイッチングトランジスタ（ＴＲ１１）がＯＮしつづ
け１次コイル側の電圧が上昇するので、予め設定された
所定の電圧付近で安定化されたエネルギーがトランス
（１３）の１次コイル側に供給され、トランス（１３）
の２次コイル側に誘導され、ダイオード（Ｄ２０）、コ
ンデンサ（Ｃ２０）からなる整流回路を介して生成され
る電源電圧（Ｖout ）は安定化されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の電源回路によると、コンデンサインプット方式を用
いているので、力率が約０．５〜０．６程度に低下して
しまっていた。だが、力率改善のために従来の図５に示
す電源回路から単に平滑用コンデンサ（Ｃ１１）を除去
しただけでは、図６、図７に示すような入力電圧の低い
場合に発振安定性が低下し、異常発振が生じてしまうと
いう問題が生じていた。なお図６は時間と入力電圧の関
係を示すグラフであって、図７は時間とスイッチングト
ランジスタ（ＴＲ１１）に流れるピーク電流値との関係
を示すグラフである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の欠点
に鑑み成されたもので、図１に示すように、交流電圧を
整流するブリッジ回路（１）と、前記ブリッジ回路
（１）の出力電圧に基づいてスイッチング素子（ＴＲ
１）のスイッチング動作を制御するスイッチング素子制
御回路（２）と、トランス（３）の電源電圧生成のスイ
ッチング動作をするスイッチング素子（ＴＲ１）と、前
記ブリッジ回路（１）の出力電圧に基づいて電源電圧を
生成するトランス（３）と、前記ブリッジ回路（１）の
出力電圧の発振安定性が低い場合に、前記スイッチング
素子（ＴＲ１）を強制的にＯＦＦ動作させる異常発振抑
止回路（４）とを具備することにより、発振安定性を低
下させることなく、力率の改善が可能になる電源回路を
提供するものである。

【０００６】

【作用】本発明に係る電源回路によれば、図１に示す
ように、図５に示す従来の回路で用いていた平滑用コン
デンサを用いていないので、力率の大幅な改善がなされ
る。また、当該回路によれば異常発振抑止回路（４）を
具備しているので、入力電圧が低い場合には、発振抑止
回路（４）によってスイッチング素子（ＴＲ１）が強制
的にＯＦＦされるので、図５の従来回路から単に平滑用
コンデンサを除去した場合に生じていた、発振安定性の
低い時間での異常発振を抑止することが可能になる。

【０００７】又、本発明に係る電源回路においてブリッ
ジ回路（１）の出力電圧検出用の抵抗とダイオードから
なり、ブリッジ回路（１）の出力電圧の低い場合にスイ
ッチング素子（ＴＲ１）を強制的にＯＦＦする異常発振
抑止回路（４）を用いているので、発振安定性が低く、
しばしば異常発振が生じていたブリッジ回路（１）の出
力電圧の低い場合にはスイッチング素子（ＴＲ１）が強
制的にＯＦＦされるので、簡単な回路で容易に異常発振
を抑止することが可能になる。

【０００８】

【実施例】以下で、本発明の実施例に係る電源回路につ
いて図面を参照しながら説明する。本発明の実施例に係
る電源回路は、図２に示すように、ブリッジ回路
（１）、スイッチング素子制御回路（２）、トランス
（３）、異常発振抑止回路（４）、ノイズ除去用コンデ
ンサ（Ｃ１）及びスイッチングトランジスタ（ＴＲ１）
からなる。

【０００９】ブリッジ回路（１）は、不図示のダイオー
ドなどからなる整流回路であって、自身に入力される交
流電圧を全波整流して、スイッチング素子制御回路
（２）、トランス（３）、異常発振抑止回路（４）、ノ
イズ除去用コンデンサ（Ｃ１）などに出力する回路であ
る。スイッチング素子制御回路（２）はトランジスタ
（Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３）、抵抗（Ｒ３〜Ｒ１３）、コンデ
ンサ（Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４）及びダイオード（Ｄ２，Ｄ
３）からなり、コンデンサ（Ｃ２）の両端に印加される
電圧〔以下基準電圧（Ｖｒｅｆ）と称する〕が一定にな
るようにスイッチングトランジスタ（ＴＲ１）の動作制
御をする回路である。

【００１０】トランジスタ（Ｑ１，Ｑ２）は連動してス
イッチング動作することにより、スイッチングトランジ
スタ（ＴＲ１）をＯＮ／ＯＦＦ動作させる素子である。
又、トランジスタ（Ｑ３）はスイッチングトランジスタ
（ＴＲ１）の過電流防止用の素子であって、スイッチン
グトランジスタ（ＴＲ１）のソース・ドレイン間に過電
流が流れた場合に、自らがＯＮ動作してスイッチングト
ランジスタ（ＴＲ１）のゲート電圧を低下させ、スイッ
チングトランジスタ（ＴＲ１）をＯＦＦさせて当該素子
を過電流による破壊から保護するものである。

【００１１】トランス（３）は、その１次コイルに印加
されたエネルギー量によって１次コイル及び２次コイル
の巻数に応じて２次コイルに誘導起電力を発生させてダ
イオード（Ｄ１０）及びコンデンサ（Ｃ１０）からなる
整流回路に出力するものである。異常発振抑止回路
（４）はブリッジ回路の出力電圧検出用の抵抗の一例で
ある抵抗（Ｒ１，Ｒ２）と、ダイオード（Ｄ１）からな
り、入力電圧がある一定値を超えて低くなった場合に、
スイッチング素子制御回路（２）の動作制御に関係な
く、強制的にスイッチングトランジスタ（ＴＲ１）をＯ
ＦＦさせる回路である。

【００１２】なお、図２において、ダイオード（Ｄ１）
のアノード側の端子Ａは、同図のトランジスタ（Ｑ１）
のエミッタに接続された端子Ｂと、トランジスタ（Ｑ
１）のベースに接続された端子Ｃの何れか一方に接続さ
れる。本実施例においては、端子Ａと端子Ｂが接続され
た場合について説明する。スイッチングトランジスタ
（ＴＲ１）は、スイッチング素子の一例であって、スイ
ッチング素子制御回路（２）の動作制御に基づいて、ト
ランス（３）の１次コイルにエネルギーを供給／非供給
するｎチャネルのＭＯＳ型トランジスタである。

【００１３】ノイズ除去用コンデンサ（Ｃ１）は、数μ
Ｆのコンデンサであって、入力電圧のノイズを除去する
フィルタとして作用するコンデンサである。なお、この
ノイズ除去用コンデンサ（Ｃ１）は従来の図５に示す回
路の平滑用コンデンサ（Ｃ１１）と同様の接続関係にあ
るが、容量が数μＦと小さいため、入力電圧の平滑化の
効果はなく、力率の変動には寄与しない。

【００１４】上記回路の動作を以下で説明する。まず交
流電圧がブリッジ回路（１）に入力され、全波整流され
て異常発振抑止回路（４）に出力され、同時にトランス
（３）の１次コイル側に出力される。トランス（３）の
１次コイルには直列にスイッチング素子制御回路（２）
及びスイッチングトランジスタ（ＴＲ１）が接続されて
おり、このスイッチング素子制御回路（２）によってス
イッチングトランジスタ（ＴＲ１）の動作制御がなされ
る。

【００１５】すなわち、トランジスタ（Ｑ２）のコレク
タは抵抗（Ｒ９，Ｒ６，Ｒ１３）を介してブリッジ回路
（１）の一方の出力側に接続されており、トランジスタ
（Ｑ２）のベースは抵抗（Ｒ１１）を介してブリッジ回
路（１）の他方の出力側に接続されている。Ｖ_refが変
動すると、抵抗（Ｒ１１，Ｒ１２）の抵抗比で分割され
たベース電位が変動し、それによってトランジスタ（Ｑ
２）がＯＮ／ＯＦＦ動作する。

【００１６】すると、トランジスタ（Ｑ２）のＯＮ／Ｏ
ＦＦ動作に連動してトランジスタ（Ｑ１）がＯＮ／ＯＦ
Ｆ動作し、それに連動してスイッチングトランジスタ
（ＴＲ１）がＯＦＦ／ＯＮ動作する。例えばＶ_ref電圧
が上昇すると、抵抗（Ｒ１１，Ｒ１２）の抵抗比で分割
されたベース電位が上昇するので、トランジスタ（Ｑ
２）がＯＮ動作する。

【００１７】すると、トランジスタ（Ｑ２）のコレクタ
に電流が流れ、トランジスタ（Ｑ１）のベース電位が低
下してＯＮ動作する。これによりスイッチングトランジ
スタ（ＴＲ１）のゲート電圧が低下して、スイッチング
トランジスタ（ＴＲ１）がＯＦＦ動作する。逆にＶ_ref
電圧が低下すると、抵抗（Ｒ１１，Ｒ１２）の抵抗比で
分割されたベース電位が低下するので、トランジスタ
（Ｑ２）はＯＦＦ動作する。

【００１８】すると、トランジスタ（Ｑ２）のコレクタ
に流れていた電流が流れなくなるので、トランジスタ
（Ｑ１）のベース電位は低下せずにＯＦＦ動作し、スイ
ッチングトランジスタ（ＴＲ１）のゲート電圧が上昇し
て、スイッチングトランジスタ（ＴＲ１）がＯＮしつづ
ける。このようにして、スイッチング素子制御回路
（２）によって、Ｖ_ref電圧が予め設定された所定の電
圧以上になるとスイッチングトランジスタ（ＴＲ１）が
ＯＦＦされて電圧が降下し、所定の電圧以下になるとス
イッチングトランジスタ（ＴＲ１）がＯＮしつづけ電圧
が上昇するというように、スイッチングトランジスタ
（ＴＲ１）がＯＮ／ＯＦＦ動作することで、基準電圧
（Ｖｒｅｆ）を一定に保持することができるので、所定
の電圧付近で安定化された電圧がトランス（３）の１次
コイルに供給されて、トランス（３）の２次コイル側に
誘導起電力が生じ、ダイオード（Ｄ１０）、コンデンサ
（Ｃ１０）からなる整流回路を介して生成される電源電
圧（Ｖout ）は安定化されることになる。

【００１９】ところで、上記回路によれば、図５の従来
の回路にあった平滑用コンデンサが設けられていないの
で、入力電圧が低く発振安定性の低い時間帯では異常発
振が生じる可能性があるやにみえるが、当該回路では異
常発振抑止回路（４）を具備しているので、そのような
場合には異常発振を抑止することができる。以下でその
詳細について説明する。

【００２０】上記回路において、入力電圧が低下する
と、その低下に応じて発振抑止回路（４）の抵抗（Ｒ
１，Ｒ２）の抵抗比によって分割されたダイオード（Ｄ
１）のカソード側の電位が低下し、つれてダイオード
（Ｄ１）のアノード側の端子Ａの電位が低下する。本実
施例においては、端子Ａとトランジスタ（Ｑ１）のエミ
ッタに接続された端子Ｂとが接続されているので、端子
Ｂの電位が低下し、スイッチングトランジスタ（ＴＲ
１）のゲート電圧が低下するので、抵抗（Ｒ１，Ｒ２）
の抵抗値を適当に設定することにより、入力電圧がある
一定の閾値以下になった場合にはスイッチング素子制御
回路（２）の動作制御に関わらず、スイッチングトラン
ジスタ（ＴＲ１）が強制的にＯＦＦされるようにするこ
とができる。

【００２１】よって、図５に示す従来の回路から単に平
滑用コンデンサを除去した場合において、異常発振がし
ばしば生じていた入力電圧の低い時点で、図３、図４に
示すようにスイッチングトランジスタ（ＴＲ１）が強制
的にＯＦＦ動作されることでＴＲ１の動作を止めること
が容易にできるので、平滑用コンデンサを単に除去して
いた回路において生じていた異常発振を抑止することが
できる。なお、図３は時間と入力電圧の関係を示すグラ
フであって、図４は時間とスイッチングトランジスタ
（ＴＲ１１）に流れるピーク電流値との関係を示すグラ
フである。

【００２２】しかも従来の回路で用いていた平滑用コン
デンサを除去しているので、力率が改善され、約０．８
〜０．９といった値が得られるので、従来の約０．５〜
０．６に比して非常に良く、力率の大幅な改善を図るこ
とが可能になる。なお、本実施例の回路では図２の端子
Ａと端子Ｂが接続されている場合について説明したが、
端子Ａとトランジスタ（Ｑ１）のベースに接続された端
子Ｃが接続されているような場合には、入力電圧の低下
に応じて同様にしてダイオード（Ｄ１）のアノード側の
端子Ａに接続された端子Ｃの電位が低下し、トランジス
タ（Ｑ１）のベース電位が低下してＯＮ動作する。従っ
てスイッチングトランジスタ（ＴＲ１）のゲート電圧が
低下して、スイッチング素子制御回路（２）の動作制御
に関わらず、本実施例に係る回路と同様にしてスイッチ
ングトランジスタ（ＴＲ１）が強制的にＯＦＦされるよ
うにすることができ、同様の効果を奏する。

【００２３】また、本実施例においてスイッチング素子
の一例としてｎチャネルのＭＯＳ型トランジスタを用い
ているが、本発明はこれに限らず、他のパワートランジ
スタ例えばＩＧＢＴ等でも同様の効果を奏する。またフ
ォトカプラ等のダイレクト制御回路にも応用することが
できる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る電源
回路によれば、従来の回路で用いていた平滑用コンデン
サを用いていないので、力率の大幅な改善がなされる。
また、当該回路によれば異常発振抑止回路（４）を具備
しているので、発振安定性が低い場合には、発振抑止回
路（４）によってスイッチング素子（ＴＲ１）が強制的
にＯＦＦされるので、従来の回路から単に平滑用コンデ
ンサを除去した場合に生じていた、発振安定性の低い時
間での異常発振を抑止することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電源回路の原理図である。

【図２】本発明の実施例に係る電源回路の回路図であ
る。

【図３】本発明に係る電源回路の動作を説明する第１の
グラフである。

【図４】本発明に係る電源回路の動作を説明する第２の
グラフである。

【図５】従来例に係る電源回路の回路図である。

【図６】従来例に係る電源回路の問題点を説明する第１
のグラフである。

【図７】従来例に係る電源回路の問題点を説明する第２
のグラフである。

【符号の説明】

（１）ブリッジ回路（２）スイッチング素子制御回路（３）トランス（４）発振抑止回路（ＴＲ１）スイッチングトランジスタ（スイッチング素
子）（Ｃ１）ノイズ除去用コンデンサ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】交流電圧を整流するブリッジ回路（１）
と、トランス（３）の電源電圧生成のスイッチング動作
をするスイッチング素子（ＴＲ１）と、前記スイッチン
グ素子（ＴＲ１）をＯＮ/ＯＦＦ動作させるトランジス
タ（Ｑ１）及び前記ブリッジ回路の出力電圧に基づく基
準電圧Ｖｒｅｆの大きさによりＯＮ/ＯＦＦ動作され前
記トランジスタ（Ｑ１）をＯＮ/ＯＦＦ動作させるトラ
ンジスタ（Ｑ２）とを有するスイッチング素子制御回路
（２）と、前記ブリッジ回路（１）の出力電圧を検出する異常発振
抑止回路（４）とよりなり、前記基準電圧Ｖｒｅｆが上昇するとトランジスタ（Ｑ
２）をＯＮ動作し、それによりトランジスタ（Ｑ１）を
ＯＮ動作させ、スイッチング素子（ＴＲ１）をＯＦＦ動
作させ、基準電圧Ｖｒｅｆが下降するとトランジスタ
（Ｑ２）をＯＦＦ動作し、それによりトランジスタ（Ｑ
１）をＯＦＦ動作させ、スイッチング素子（ＴＲ１）を
ＯＮ動作させ、前記ブリッジ回路（１）の出力電圧が低い場合に、異常
発振抑止回路（４）の出力信号にて前記トランジスタ
（Ｑ２）の動作状態いかんに拘わらずスイッチング素子
（ＴＲ１）を強制的にＯＦＦ動作させることを特徴とす
る電源回路。
【請求項２】交流電圧を整流するブリッジ回路（１）
と、トランス（３）の電源電圧生成のスイッチング動作
をするスイッチング素子（ＴＲ１）と、前記スイッチン
グ素子（ＴＲ１）をＯＮ/ＯＦＦ動作させるトランジス
タ（Ｑ１）及び前記ブリッジ回路の出力電圧に基づく基
準電圧Ｖｒｅｆの大きさによりＯＮ/ＯＦＦ動作され前
記トランジスタ（Ｑ１）をＯＮ/ＯＦＦ動作させるトラ
ンジスタ（Ｑ２）とを有するスイッチング素子制御回路
（２）と、前記ブリッジ回路（１）の出力電圧にてＯＮ/ＯＦＦ動
作されるダイオード（Ｄ１）及び抵抗とを有する異常発
振抑止回路（４）とよりなり、前記基準電圧Ｖｒｅｆが上昇するとトランジスタ（Ｑ
２）をＯＮ動作し、それによりトランジスタ（Ｑ１）を
ＯＮ動作させ、スイッチング素子（ＴＲ１）をＯＦＦ動
作させ、基準電圧Ｖｒｅｆが下降するとトランジスタ
（Ｑ２）をＯＦＦ動作し、それによりトランジスタ（Ｑ
１）をＯＦＦ動作させ、スイッチング素子（ＴＲ１）を
ＯＮ動作させ、前記ブリッジ回路（１）の出力電圧が低い場合に、異常
発振抑止回路（４）のダイオード（Ｄ１）をＯＮ動作さ
せて、トランジスタ（Ｑ２）の動作状態いかんに拘わら
ずトランジスタ（Ｑ１）をＯＮ動作させ、スイッチング
素子（ＴＲ１）を強制的にＯＦＦ動作させることを特徴
とする電源回路。