JP3353546B2 - テレビジョン用電源回路 - Google Patents

テレビジョン用電源回路

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は主としてテレビジョン受
信機などに用いられるスイッチング電源回路に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】近年のテレビジョン受信機には、その多
くにBSチューナが内蔵されてきている。同様に、VT
RもBSチューナを内蔵した機種が増えてきているが、
その一方でBSチューナ非内蔵の機種も存在しているこ
ともまた事実である。
【0003】従って、そのようなVTRを所有するユー
ザーのために、BSチューナを内蔵したテレビジョン受
信機のスイッチング電源回路には、CRTに映像が表示
されている場合の全負荷モードと、CRTに映像が表示
されていない場合でもBSチューナを動作させておき、
その出力信号をモニター出力に出力することでVTRに
BS放送を録画できるようにした、軽負荷で動作するモ
ードがある。
【0004】以下に、従来のテレビジョン用電源回路に
ついて説明する。図4は従来のテレビジョン用電源回路
の回路図である。
【0005】図4において、1は交流電源、2は整流回
路、3は入力コンデンサ、4はスイッチング素子であ
る。ここで4のスイッチング素子は例としてMOSFE
Tを用いているが、バイポーラトランジスタやIGBT
などのスイッチング素子を用いても良い。5は制御回
路、6はフォトカプラ受光部、7は電流検出抵抗であ
る。8は1次側メイン巻線、9は1次側バイアス巻線、
10,11,12は2次側巻線で、8〜12によりスイ
ッチングトランス13を構成している。
【0006】また、3〜7及び13によりフライバック
型スイッチング電源回路14を構成している。15はマ
イコン、16はリレー、17はトランジスタ、18,2
0,22は整流ダイオード、19,21,23は平滑コ
ンデンサで、それぞれ2次側の各電圧出力の整流及び平
滑している。さらに、24,28,29は抵抗、25,
30はツェナーダイオード,26はフォトカプラ発光
部、27はシャントレギュレータ、31はトランジスタ
で、24〜31により誤差増幅器32を構成している。
【0007】また、V1,V2,V3は2次側整流・平
滑後の出力電圧で、各2次側出力を整流、平滑した電圧
である。なお、全負荷時にはV1>V2,V1>V3の
関係を持つものとする。34,35,36は負荷回路
で、それぞれ2次側整流・平滑後の出力電圧V1からV
3により動作する。
【0008】また、VBは1次側バイアス巻線9の出力
電圧、V3Pは2次側巻線12の出力電圧、RLONは
マイコン15から出力されるリレー制御信号である。
【0009】次に、この電源回路の動作について説明す
る。交流電源1の電圧を整流回路2により単一極性の電
圧波形を形成し、この波形を平滑コンデンサ3で平滑す
る事により直流電圧を得ている。制御回路5は、スイッ
チングトランス13のバイアス巻線9の出力電圧VBを
整流・平滑した直流電圧により動作し、フォトカプラ受
光部6に流れる電流によりスイッチング素子4のスイッ
チングを制御する電圧を出力する。また、制御回路5
は、電流検出抵抗7に流れる電流が大きくなり、端子電
圧が大きくなると、スイッチング素子4のスイッチング
を停止させる機能も有するものとする。
【0010】マイコン15から出力されるリレー制御信
号RLONが”L”レベルの時、トランジスタ17がオ
フしているため、リレー16もオフしている。一方1次
側のスイッチング動作が継続している場合、2次側巻線
11及び12から出力された電圧を整流ダイオード20
と平滑コンデンサ21、又は整流ダイオード22及び平
滑コンデンサ23により直流2次側整流・平滑後の出力
電圧V2及びV3となって負荷回路35及び36に供給
されている。このとき誤差増幅器32内の抵抗28及び
29には電流が流れないため、シャントレギュレータ2
7はオフとなり、ハイインピーダンスとなっている。一
方でトランジスタ31がオンしているため、抵抗24,
ツェナーダイオード25及びフォトカプラ発光部26を
流れる電流は、ツェナーダイオード30を経由してトラ
ンジスタ31のコレクタに流れ、この結果この電源回路
は2次側整流・平滑後の出力電圧V2を基準に制御が行
われる。
【0011】一方リレー制御信号RLONが”H”にな
ると、トランジスタ17がオンし、リレー16がオンす
るため、整流ダイオード18及び平滑コンデンサ19に
より直流2次側整流・平滑後の出力電圧V1が得られ
る。また、トランジスタ31がオフし、抵抗28及び2
9に電流が流れはじめるため、シャントレギュレータ2
7が動作することにより2次側整流・平滑後の出力電圧
V1を基準に制御が行われる。
【0012】このように構成することにより、2次側整
流・平滑後の出力電圧を任意のタイミングでオンオフさ
せるような動作に対しても、制御の対象となる基準出力
電圧を切り替えることにより電源回路を安定に動作させ
ることができる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の構成では、平滑コンデンサ19の容量が大きい場
合、リレー16がオフしている軽負荷モードからリレー
16がオンする全負荷モードに切り替わる瞬間、平滑コ
ンデンサ19の充電電流I19により2次側の他の出力
電圧が低下してしまうという問題点を有していた。
【0014】図2は、軽負荷モードから全負荷モードに
切り替わる際の過渡応答波形を示したものである。ここ
で、図2(a),図2(b),図2(c),図2(d)
はそれぞれ2次側出力10の整流・平滑後の2次側整流
・平滑後の出力電圧V1、平滑コンデンサ19の充電電
流I19、2次側出力12の出力電圧V3P、2次側出
力電圧12の整流・平滑後の出力電圧V3である。
【0015】また、図2の一点鎖線は、リレー16がオ
ンした瞬間であり、軽負荷モードから全負荷モードへの
切替えのタイミングを示している。リレー16がオンす
る瞬間、平滑コンデンサ19に蓄積されている電荷はほ
ぼ0に近いためインピーダンスが非常に低く、整流ダイ
オード18の出力電流I18の殆どが平滑コンデンサ1
9の充電電流I19となり、図2(a)に示すように、
2次側整流・平滑後の出力電圧V1が急激に上昇すると
ともに、図2(b)に示すように、出力電流I18も急
激に上昇する。
【0016】しかし、1次側にはスイッチング素子4に
電流が流れすぎることによるスイッチング素子4の破壊
を防ぐため、過電流検出抵抗7の端子電圧を検出するこ
とにより、設定値以上の電流が流れないようにしてい
る。これに伴い、2次側に出力される電力が制限される
ことから、整流ダイオード18の出力電流も制限され、
この期間の出力電流はほぼ一定値となる。平滑コンデン
サ19にある程度の電荷が蓄積されるまではインピーダ
ンスが低いため、平滑コンデンサ19には他の2次側出
力ラインより電流が多く流れる。この結果、2次側巻線
12のラインに電力が十分に供給できなくなり、図2
(c)の点線で示した出力電圧V3Pの包絡線の絶対値
が一時的に低下する。この電圧がV3を下回ると整流ダ
イオード22は逆バイアスとなるため遮断され、このと
きのV3は次式で表される。
【0017】 V3=V3C×exp(−t/(C3×R3)) 但し、V3C:負荷モード切り替えの瞬間の平滑コンデ
ンサ23の端子間電圧 C3:平滑コンデンサ23の静電容量 R3:負荷36の直流抵抗 t:モード切り替えの瞬間からの経過時間 このときのV3の変化は、図2(d)の点線に示す通り
である。
【0018】次に、平滑コンデンサ19がある程度充電
され、充電電流I19が減少しはじめると、2次側の他
のラインにも電力が正常に供給されるようになるため、
図2(c)に示すようにV3Pが上昇しはじめる。この
電圧が次式で示す値を上回ると、整流ダイオード22が
導通するため、図2(d)の点線に示すように2次側整
流・平滑後の出力電圧V3も上昇する。
【0019】V3P=V3C×exp(−T/(C3×
R3))+VF 但し、V3C:負荷モード切り替えの瞬間の平滑コンデ
ンサ23の端子間電圧 C3:平滑コンデンサ23の静電容量 R3:負荷36の直流抵抗 t:モード切り替えの瞬間からの経過時間 VF:整流ダイオード22の順方向電圧降下 この現象により、例えばデジタル信号処理回路などで起
動時の電源が、ある一定レベル以下では回路にリセット
をかけるようなシステムを構成している場合、切替時の
電圧低下により、不用意なリセットがかかり、システム
を含めたテレビセット全体の動作が不安定となってしま
う。
【0020】本発明は、簡単な回路構成の変更により、
上記従来の問題点を解決したものである。
【0021】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明のテレビジョン用電源回路は、商用交流電圧を
整流して単一極性の電圧を形成する整流回路と、前記整
流回路の出力電圧を平滑する第1のコンデンサと、前記
第1のコンデンサで平滑された電圧が入力され2次側に
複数の電圧出力を持つスイッチング電源回路と、前記ス
イッチング電源回路の複数の2次側出力に対して夫々の
出力を整流する整流ダイオードと、前記整流ダイオード
の各出力をそれぞれ平滑する複数の平滑コンデンサと、
前記2次側出力の1系統において、2次側出力と整流ダ
イオードとの間に配設された任意のタイミングでオンオ
フできるスイッチとを備え、前記スイッチが配設された
系統における整流ダイオードに接続されている平滑コン
デンサ1の低電位側を前記2次側出力の他系統の複数の
平滑コンデンサ中の任意の平滑コンデンサ2の高電位側
に接続し、前記平滑コンデンサ1と平滑コンデンサ2と
で分圧した電圧を前記平滑コンデンサ2の出力ラインに
供給するようにしたものであり、任意のタイミングでオ
ンオフできる出力ラインの平滑コンデンサの低電位側
を、軽負荷モードから全負荷モードに切り替わる際に電
圧低下が生じてしまう出力電圧ラインに接続しているこ
とを特徴とするものである。
【0022】
【作用】上記手段によれば、オンオフできる出力ライン
の平滑コンデンサの端子電圧を、軽負荷モードから全負
荷モードに切り替わる際に電圧低下が生じる出力ライン
に、前記平滑コンデンサと、前記電圧低下が生じる出力
ラインの平滑コンデンサとで分圧した電圧を印加するこ
とにより電圧低下を軽減することができる。
【0023】
【実施例】
(実施例1)以下本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。図1は本発明の請求項1記載の第
1の実施例におけるテレビジョン用電源回路の回路図を
示すものである。この基本動作は、従来例として示した
図4と同一であるため、その説明を省略する。
【0024】本発明のテレビジョン用電源回路が図4に
示した従来例と異なる点は、リレー16を用いて任意の
タイミングでオンオフできる2次側巻線10の出力ライ
ンの平滑コンデンサ19の低電位側を、2次側巻線12
の出力ラインの平滑コンデンサ23の高電位側に接続し
た点にある。ここで、全負荷時の2次側整流・平滑後の
出力電圧V1は、V2より高いものとする。
【0025】このテレビジョン用電源回路の動作を、図
2を用いて説明する。ここで、図2(a),図2
(b),図2(c)については従来例と同一であるた
め、説明を省略し、図2(d)に示すV3のみを説明す
る。平滑コンデンサ23には、平滑コンデンサ19の低
電位側が接続されているため、V1の電圧値を時間の関
数V1(t)とすると、2次側整流・平滑後の出力電圧
V3は次式で表される。
【0026】V3=V1(t)×C1/(C1+C3)
+V3C×exp(−t/(C3×R3)) 但し、C1:平滑コンデンサ19の静電容量 C3:平滑コンデンサ23の静電容量 R3:負荷36の直流抵抗 V3C:負荷モード切り替えの瞬間の平滑コンデンサ2
3の端子間電圧 上式より、整流ダイオード22が遮断されている時の2
次側整流・平滑後の出力電圧V3は、従来例の電圧変化
に、V1を平滑コンデンサ19及び23により分圧した
電圧が加え合わされ、図2(d)の実線で示す値とな
り、出力電圧の低下が軽減されている。さらに、平滑コ
ンデンサ19の静電容量C1及び平滑コンデンサ23の
静電容量C3を適当な値に選ぶことにより、システムの
誤動作を防ぐことができる。
【0027】(実施例2)次に、本発明の第2の実施例
におけるテレビジョン用電源回路について説明する。図
3は、本発明の第2の実施例におけるテレビジョン用電
源回路の回路図を示すものである。
【0028】図3において、第1の実施例における回路
図の図1と異なるのは、平滑コンデンサ19と並列にダ
イオード33を有し、整流ダイオード18のカソード側
にダイオード33のカソードを、整流ダイオード22の
カソード側にダイオード33のアノードを接続した点で
ある。
【0029】図1の回路では、フライバック型スイッチ
ング電源回路14の動作中で、リレー16がオフしてい
る場合、平滑コンデンサ19の、平滑コンデンサ23の
一端に接続した端子の電位は、整流ダイオード18のカ
ソード側に接続した端子の電位より高くなる。平滑コン
デンサ19に有極性電解コンデンサを用いた場合、一般
に逆極性で印加できる電圧はせいぜい1V程度であるた
め、2次側整流・平滑後の出力電圧V3が1Vより高い
場合、リレー16をオフすると平滑コンデンサ19に逆
電圧が印加されるため平滑コンデンサ19が破壊してし
まう。
【0030】本発明の第2の実施例は上記課題を解決す
るもので、リレーがオフした場合に平滑コンデンサに印
加される逆電圧を、ダイオードの順方向電圧以内に抑制
し、平滑コンデンサの破壊を防止することを目的とす
る。
【0031】リレー16がオンしている場合、V1>V
3の関係よりダイオード33は逆バイアスとなりオフし
ているため、回路の動作には全く影響を与えない。リレ
ー16がオフすると、V1はほぼ0Vとなり、平滑コン
デンサ19に逆電圧V3が印加される。しかし、同時に
ダイオード33が順方向接続となるためオンし、平滑コ
ンデンサ19の端子間電圧はダイオード33の順方向電
圧に抑制される。一般にダイオードの順方向電圧は0.
7V程度であるため、平滑コンデンサ19に有極性電解
コンデンサを用いた場合でも、破壊を防止することがで
きる。
【0032】なお、第1の実施例及び第2の実施例共、
説明を簡単にするために、2次側出力巻線及び整流・平
滑後の出力電圧は3出力としているが、4出力以上の出
力を持つ場合も同様に考えることができる。
【0033】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のテレビジョン用電源回路は、軽負荷モード徒然負荷モ
ードとの切り替え時に、2次側出力電圧が一時的に低下
するという問題点を、切り替えによりオンオフする出力
ラインの平滑コンデンサの低電位側を、電圧の低下が生
じる出力ラインの平滑コンデンサの高電位側に接続する
ことにより軽減することができる。さらに切り替えによ
りオンオフする出力ラインの平滑コンデンサと並列にダ
イオードを接続することにより、平滑コンデンサに容量
の大きな有極性電解コンデンサを用いることができる。
このように、極めて簡単な変更により前述の問題点を解
決することができ、その効果は極めて顕著である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例におけるテレビジョン用
電源回路の回路図
【図2】動作モード切替時における電圧及び電流の過渡
応答波形図
【図3】本発明の第2の実施例におけるテレビジョン用
電源回路の回路図
【図4】従来のテレビジョン用電源回路の回路図
【符号の説明】
1 交流電源 2 整流回路 3 入力コンデンサ 4 スイッチング素子 5 制御回路 6 フォトカプラ受光部 7 電流検出抵抗 8 1次側メイン巻線 9 1次側バイアス巻線 10,11,12 2次側巻線 13 スイッチングトランス 14 フライバック型スイッチング電源回路 15 マイコン 16 リレー 17,31 トランジスタ 18,20,22 整流ダイオード 19,21,23 平滑コンデンサ 24,28,29 抵抗 25,30 ツェナーダイオード 26 フォトカプラ発光部 27 シャントレギュレータ 32 誤差増幅器 34,35,36 負荷回路 RLON リレー制御信号 V1,V2,V3 2次側整流・平滑後の出力電圧 VB バイアス巻線9の出力電圧 V3P 2次側巻線12の出力電圧 I19 コンデンサ19の充電電流
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 5/50 - 5/63 H04N 3/16 - 3/40 H04B 1/06 H04B 1/16

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 商用交流電圧を整流して単一極性の電圧
    を形成する整流回路と、前記整流回路の出力電圧を平滑
    する第1のコンデンサと、前記第1のコンデンサで平滑
    された電圧が入力され2次側に複数の電圧出力を持つス
    イッチング電源回路と、前記スイッチング電源回路の複
    数の2次側出力に対して夫々の出力を整流する整流ダイ
    オードと、前記整流ダイオードの各出力をそれぞれ平滑
    する複数の平滑コンデンサと、前記2次側出力の1系統
    において、2次側出力と整流ダイオードとの間に配設さ
    れた任意のタイミングでオンオフできるスイッチとを備
    え、前記スイッチが配設された系統における整流ダイオ
    ードに接続されている平滑コンデンサ1の低電位側を前
    記2次側出力の他系統の複数の平滑コンデンサ中の任意
    の平滑コンデンサ2の高電位側に接続し、前記平滑コン
    デンサ1と平滑コンデンサ2とで分圧した電圧を前記平
    滑コンデンサ2の出力ラインに供給するようにしたこと
    を特徴とするテレビジョン用電源回路。
  2. 【請求項2】 任意のタイミングでオンオフできるスイ
    ッチを備えた系統の平滑コンデンサと並列にダイオード
    を有し、高電位側に前記ダイオードのカソードを、低電
    位側に前記ダイオードのアノードを接続した請求項1記
    載のテレビジョン用電源回路。
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