JP3465682B2

JP3465682B2 - スイッチング電源

Info

Publication number: JP3465682B2
Application number: JP2000328880A
Authority: JP
Inventors: 真一原
Original assignee: Sanken Electric Co Ltd
Current assignee: Sanken Electric Co Ltd
Priority date: 2000-10-27
Filing date: 2000-10-27
Publication date: 2003-11-10
Anticipated expiration: 2020-10-27
Also published as: JP2002136123A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、環境温度変化によ
って電解コンデンサのＥＳＲが増加してリップル成分が
増加するのを感温素子によって位相補償定数を変化させ
る温度を考慮したリップル除去機能付きスイッチング電
源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１３は従来の電流共振型スイッチング
電源の概略構成図である。図１３に示す電流共振型スイ
ッチング電源は、直流電源１と、この直流電源１に一端
が接続された起動抵抗２と、起動抵抗２の他端に一端が
接続され、他端が直流電源１に接続された制御部電源用
コンデンサ３とを備えている。

【０００３】また、スイッチング素子５、６をオンオフ
するための制御信号ａ１、ａ２（パルス信号）を送出す
る制御部４（制御用ＩＣ４ともいう）を備えている。前
述のスイッチング素子６にはコンデンサ８が並列接続さ
れている。

【０００４】この制御部４は、ホトカプラ７が接続され
ている。このホトカプラ７は、発光素子７ａとホトトラ
ンジスタ７ｂとからなり、発光素子７ａは二次側に設け
られ、ホトトランジスタ７ｂは入力側に設けられて制御
用ＩＣ４に接続されている。つまり、ホトカプラ７は、
二次側の出力電圧を検出し、この出力電圧のレベルに応
じたフィードバック信号を制御用ＩＣ４に出力してい
る。また制御部４には、抵抗１６とコンデンサ１５とが
直列接続された一次側の位相補償回路がホトトランジス
タ７ｂに並列接続されている。

【０００５】制御用ＩＣ４は、起動開始電圧ＶＣ１（Ｓ
ＴＡＲＴ）と発振停止電圧ＶＣ２（ＳＴＯＰ）とを備
え、制御ＩＣ電源用コンデンサ３と起動抵抗２との接続
点の電圧ＶＣＣを電源として入力し、この電源電圧ＶＣ
Ｃが前述の起動開始電圧ＶＣ１（ＶＣ１＞ＶＣ２）に到
達したときに発振を開始し、電源電圧ＶＣＣが発振停止
電圧ＶＣ２に到達したときに発振を停止する。

【０００６】すなわち、制御用ＩＣ４は制御ＩＣ電源用
コンデンサ３の端子電圧ＶＣＣが起動開始電圧ＶＣ１以
下になっても発振停止電圧ＶＣ２以下になるまでは発振
を継続している。

【０００７】また、トランス９は一次巻線９ａと補助巻
線９ｂと出力巻線９ｃ、９ｄとからなり、出力巻線９
ｃ、９ｄ、補助巻線９ｂはリーケージインダクタンスを
持たせるために一次巻線と粗結合にされている。

【０００８】また、一次巻線９ａの一端はスイッチング
素子５とスイッチング素子６との接続点に接続され、他
端が電流共振用コンデンサ１０の一端に接続されてい
る。

【０００９】この電流共振用コンデンサ１０の他端は補
助巻線９ｂの一端に接続されている。また、補助巻線９
ｂの一端は、コンデンサ８、スイッチング素子、ホトダ
イオード７ｂ、制御用ＩＣ４、制御ＩＣ電源用コンデン
サ３、直流電源１に接続されている。

【００１０】さらに、補助巻線９ｂの他端はダイオード
１１を介して制御ＩＣ電源用コンデンサ３と起動抵抗２
との接続点に接続されている。

【００１１】一方、出力巻線９ｃの一端は整流ダイオー
ド１２ａのアノードに接続され、出力巻線９ｃの他端は
出力巻線９ｄを介して整流ダイオード１２ｂのアノード
に接続されている。この整流ダイオード１２ａ、１２ｂ
のカソード同士は接続され、この接続点が出力端ａに接
続されている。また、出力巻線９ｃの他端と出力巻線９
ｄの一端が接続され、この接続点Ａが出力端ｂに接続さ
れている。また、出力端ａ、ｂには負荷１５が接続され
ている。

【００１２】さらに、整流ダイオード１２ａのカソード
と、接続点Ａとの間には、平滑コンデンサ１３が設けら
れている。

【００１３】また、平滑コンデンサ１３には、二次側電
圧制御回路２７が並列接続されている。この二次側電圧
制御回路２７は、フォトカプラ７の発光素子７ａと、抵
抗２２とシャントレギュレータ２４とを直列接続して平
滑コンデンサ１３に並列接続されている。また、シャン
トレギュレータ２４のカソード、ゲート間にはコンデン
サ２３が接続され平滑コンデンサ１３とフォトカプラ７
の発光素子７ａのアノードとの接続点からシャントレギ
ュレータ２４のリファレンス間にコンデンサ１９と抵抗
２０とを直列接続した二次側の位相補償回路２１が接続
されている。

【００１４】さらに、整流ダイオード１２ａのカソード
と出力端ａとの間にはインダクタンス１８が設けれ、こ
のインダクタンス１８の出力端と接続点Ａとの間に、可
変抵抗２５と抵抗２６とからなる直列回路が設けられて
いる。

【００１５】上記のように構成された従来のスイッチン
グ電源の動作を以下に説明する。

【００１６】直流電源１の投入に伴って、起動抵抗２を
介して制御ＩＣ電源用コンデンサ３に充電され、制御Ｉ
Ｃ電源用コンデンサ３の端子電圧ＶＣＣが増加する。制
御用ＩＣ４はこの電圧Ｖｃｃが所定の起動開始電圧ＶＣ
１に到達すると、発振を開始してスイッチング素子５、
６をオンオフして一次巻線９ａ、共振用コンデンサ１０
に基づく発振周波数ｆの出力を二次側（出力巻線９ｃ、
９ｄ）に得る。

【００１７】この出力は、整流ダイオード１２ａ、１２
ｂ、平滑コンデンサ１３によって整流平滑されて出力端
子ａ、ｂを介して負荷１５に出力電流Ｉｏが供給され
る。

【００１８】このとき、二次側電圧制御回路２７は、二
次側の出力電圧Ｖｏを検出し、この検出電圧Ｖｏが所定
変動範囲になるよう出力電圧Ｖｏを調整すると共に、こ
の調整量に基づく電流をフォトカプラ７の発光素子７ａ
に流す一方、二次側の位相補償回路２１で高周波リップ
ルを低減している。

【００１９】一方、一次側に設けられた制御用ＩＣ４
は、フォトカプラ７のホトダイオード７ｂが受光レベル
に基づくモニタ信号を入力し、このモニタ信号に基づく
デューティ比の制御信号ａ、ｂを送出して二次側の出力
電圧Ｖｏ（出力電流Ｉｏ）を一定にする。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように二次側に電解コンデンサ１３、２８を用いている
ので、温度の影響は無視できない。

【００２１】一般に、電解コンデンサの等価抵抗ＥＳＲ
は、図１４に示すように、温度が低い時にはＥＳＲが高
く、温度が高くなるとＥＳＲが低くなる。

【００２２】つまり、環境温度変動、及び動作温度変化
に対して、二次側の電解コンデンサ１３，２８のＥＳＲ
は図１４の如く温度が低い時にはＥＳＲが高く、温度が
高くなるとＥＳＲが低くなる。

【００２３】特に２０℃以下の温度におけるＥＳＲの変
化は非常に大きく２０℃に比べ−２５℃のＥＳＲ変化は
約１０倍にもなる。

【００２４】このため制御系の位相角の大幅な変化や、
低温時の出力リップル電圧の増加、高温時の減少にとも
ない、制御系の安定性が影響され低温または高温におい
て不安定動作になる場合が多いという課題があった。

【００２５】この対策として一般には、制御系回路の誤
差増幅器の位相補正定数を調整、または誤差増幅器の利
得を下げて対応する場合があるが、出力リップル電圧を
抑えようとすると、出力リップル電圧の周波数における
誤差増幅器の利得を高くする必要があり、環境温度変化
や動作温度変化に対して制御回路が不安定となりやす
く、出力電流の急変時や出力電流の変化などによりハン
チングや、発振を起こす事がある。

【００２６】主な原因は二次側の電界コンデンサ１３，
２８のＥＳＲの温度による変化により、誤差増幅器の位
相補正定数が高温度と低温度での安定動作定数範囲が異
なるためである。

【００２７】すなわち、誤差増幅器を用いる場合は、位
相補正のための定数の決定が容易ではないという課題が
あった。

【００２８】従って、誤差増幅器と二次側電圧制御回路
とを設けたとしても、電圧利得を大きくした状態で出力
電圧を一定に制御する負帰還を安定にかけることが出来
ず、負帰還回路の安定性と、出力リップル電圧低減との
両立が困難であるという課題があった。

【００２９】本発明は以上の課題を解決するためになさ
れたもので、電解コンデンサの温度特性を考慮して広い
温度範囲において、より深い負帰還を安定にかける事を
可能にする温度を考慮したリップル除去機能付きスイッ
チング電源装置を得ることを目的とする。

【００３０】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１は、直
流を間欠的に変圧器の一次側に供給して、変圧器の二次
側で得られた交流を整流ダイオード、平滑コンデンサ、
平滑コイルで整流平滑して出力端に一定の出力を得る出
力値電圧制御回路を有するスイッチング電源において、
前記出力値電圧制御回路は、発光素子と第１の抵抗とシ
ャントレギュレータとを直列接続して、前記平滑コンデ
ンサに並列接続された直列回路と、コンデンサと感温素
子と第２の抵抗とからなる温度補償付き位相補償回路
と、前記出力端の出力電圧を分圧する分圧回路と、を備
える。前記シャントレギュレータは、リファレンスに、
前記分圧回路の分圧点と前記位相補償回路の他端を接続
し、カソードに前記第１の抵抗を接続し、予め設定され
ている基準電圧と前記リファレンスの電圧とに基づいて
カソードの電位を変化させ、前記出力端の電圧を定格に
保つためにシャントレギュレータの電流に応じた光を発
光素子から発光する。前記位相補償回路は、一端を前記
平滑コイルの入力端に接続し、他端を前記分圧回路の分
圧点と共に前記シャントレギュレータのリファレンスに
接続して、位相進み信号を増減させることを要旨とす
る。

【００３１】すなわち、環境温度（低温、高温）によっ
て出力側に設けた感温素子の抵抗値が変化するので、電
解コンデンサによるリップル成分は、低温時には位相の
進みが抑えられ（ゲイン低下）、高温時には位相の進み
が増加（ゲイン増加）させられる。従って、出力側にお
いて、低温時と高温時に、より深い最適な位相補償が行
われる。

【００３２】本発明の請求項２は、直流を間欠的に変圧
器の一次側に供給して、変圧器の二次側で得られた交流
を整流ダイオード、平滑コンデンサ、平滑コイルで整流
平滑して出力端に一定の出力を得る出力値電圧制御回路
を有するスイッチング電源において、前記出力値電圧制
御回路は、発光素子と感温素子とシャントレギュレータ
とを直列接続して、前記平滑コンデンサに対して、並列
接続された直列回路と、コンデンサと抵抗とからなる位
相補償回路と、前記出力端の出力電圧を分圧する分圧回
路と、を備える。前記シャントレギュレータは、リファ
レンスに、前記分圧回路の分圧点と前記位相補償回路の
他端を接続し、カソードに前記直列回路の感温素子を接
続し、予め設定されている基準電圧と前記リファレンス
の電圧とに基づいてカソードの電位を変化させ、前記出
力端の電圧を定格に保つためにシャントレギュレータの
電流に応じた光を発光素子から発光する。前記位相補償
回路は、一端を前記平滑コイルの入力端に接続し、他端
を前記分圧回路の分圧点と共に前記シャントレギュレー
タのリファレンスに接続して、位相補償の負帰還を増大
させて制御の安定をはかり、前記直列回路は、前記感温
素子が温度により、当該直列回路を流れる電流の流れや
すさを加減し、前記感温素子の抵抗の変化によって利得
の調整を行う、ことを要旨とする。

【００３３】

【００３４】つまり、二次側（出力側）の出力値制御回
路に、感温素子を有する位相補正手段を設けて、この感
温素子が環境温度に応じて抵抗値が変化することを利用
することによって、平滑出力に含まれるリップル成分に
対する最適な位相補償を行っている。

【００３５】従って、出力側（二次側）において、低温
時には位相の進みが抑えられ（ゲイン低下）、高温時に
は位相の進みが増加（ゲイン増加）させられるから、低
温時と高温時に、より深い最適な位相補償が行われる。

【００３６】本発明の請求項３は、直流を間欠的に変圧
器の一次側に供給して、変圧器の二次側で得られた交流
を整流ダイオード、平滑コンデンサ、平滑コイルで整流
平滑して出力端に一定の出力を得る出力値電圧制御回路
を有するスイッチング電源において、前記出力値電圧制
御回路は、発光素子と抵抗とシャントレギュレータとを
直列接続して、前記平滑コンデンサに並列接続された直
列回路と、第１のコンデンサと感温素子とを直列接続し
てなる温度補償付き位相補償回路と、前記出力端の出力
電圧を分圧する分圧回路と、前記シャントレギュレータ
のカソードとリファレンスに並列接続された第２のコン
デンサとを備える。前記シャントレギュレータは、前記
リファレンスに、前記分圧回路の分圧点と前記位相補償
回路に一端を接続した第２のコンデンサの他端とを接続
し、予め設定されている基準電圧と前記リファレンスの
電圧とに基づいてカソードの電位を変化させ、前記出力
端の電圧を定格に保つためにシャントレギュレータの電
流に応じた光を発光素子から発光させる。前記位相補償
回路は、前記直列回路の抵抗に対して並列接続され、前
記感温素子の抵抗の変化によって交流利得の調整を行う
ことを要旨とする。

【００３７】本願発明の請求項４は、二次側の出力値制
御回路の出力する制御信号を制御部が受け、該制御部が
スイッチング素子をオン・オフし、直流を間欠的に変圧
器の一次側に供給して、変圧器の二次側で得られた交流
を整流平滑して一定の出力を得るように構成されたスイ
ッチング電源において、前記出力値制御回路は、前記二
次側の出力を検出して一定に維持するように制御信号を
出力する手段を有し、前記制御部は、前記制御信号の入
力端子に位相補償用コンデンサとインピーダンス素子の
直列回路で構成された位相補正回路が接続され、前記イ
ンピーダンス素子は、感温素子の温度による抵抗値の変
化を利用することにより、温度が高くなるとインピーダ
ンス値が増大するよう構成されている。前記位相補正回
路は、環境温度によって前記感温素子の抵抗値が変化し
たとき、その変化値に応じて高温側の位相補正定数又は
低温側の位相補正定数を選択し、該選択した位相補正定
数で位相補償を行わせることを要旨とする。

【００３８】すなわち、入力側（一次側）の位相補正部
に感温素子を有する位相補正手段を設けて、この感温素
子が環境温度に応じて抵抗値が変化することを利用する
ことによって、一次側において、低温時には位相の進み
が抑えられ（ゲイン低下）、高温時には位相の進みが増
加（ゲイン増加）させられる。

【００３９】つまり、入力側（一次側）において、低温
時と高温時に最適な位相補償が行われる。

【００４０】

【００４１】請求項４の実施態様においては、低温時の
位相補正定数は、位相の進みを抑え、ゲインを低下させ
る抵抗値にされる。また、高温時の位相補正定数は、位
相の進みを増加、ゲインを増加させる抵抗値にされるの
が好ましい。

【００４２】さらに、上記各請求項の変圧器は、共振型
であり、制御部は変圧器に入力する直流、変圧器の補助
巻線の電圧を充電する電解コンデンサの電圧を電源とし
て、該電圧が第１の電圧に到達したとき、受光信号に基
づいてスイッチング素子をオンオフ制御する。

【００４３】また、電解コンデンサの電圧が前記第１の
電圧以下の第２の電圧以下に到達したとき、前記オンオ
フを停止するのが好ましい。

【００４４】

【発明の実施の形態】＜実施の形態１＞本実施の形態１
は、二次側電圧制御回路に感温素子を設け、環境温度変
化、動作温度変化に対して、最適な位相特性（高温時と
低温時）となるよう、温度補正を行うことにより、スイ
ッチング電源に、広い温度範囲において、より深い負帰
還を安定にかける事を可能にする。

【００４５】このため、図１に示すような構成のスイッ
チング電源装置とする。図１においては図１３と同一の
ものについては説明を省略する。

【００４６】図１に示すように、出力側（二次側ともい
う）の出力側電圧制御回路３１にサーミスタ３３（感温
素子ＴＨ）を備え、低温時においては位相進み信号量を
抑制し、高温時には位相進み信号量を増加させる。

【００４７】次に、出力側電圧制御回路３１の構成を説
明する。出力側の電解コンデンサ１３に並列接続された
出力側電圧制御回路３１は従来と同様なフォトカプラ
７の発光素子７ａと、抵抗２２、シャントレギュレータ
２４とを備えている。

【００４８】また、本実施の形態では、コンデンサ１９
とサーミスタ３３と抵抗２０とを直列接続した温度補償
付き位相補償回路３２を備えている。

【００４９】すなわち、出力側電圧制御回路３１は、温
度補償付き位相補償回路３２を備えることによって、二
次側の出力電圧Ｖｏを検出し、この検出電圧Ｖｏが所定
変動範囲になるよう出力電圧Ｖｏを調整すると共に、こ
の調整量に基づく電流をフォトカプラ７の発光素子７ａ
に流す一方、温度補償付き位相補償回路３２が高周波リ
ップルを温度に基づいて位相進み信号を増減している。

【００５０】上記のように構成された実施の形態１のス
イッチング電源について以下に動作を説明する。

【００５１】直流電源１の投入に伴って、起動抵抗２を
介して制御ＩＣ電源用コンデンサ３に充電され、制御Ｉ
Ｃ電源用コンデンサ３の端子電圧ＶＣＣが増加する。制
御用ＩＣ４はこの電圧Ｖｃｃが所定の起動開始電圧ＶＣ
１に到達すると、発振を開始してスイッチング素子５、
６をオンオフして一次巻線９ａ、共振用コンデンサ１０
に基づく発振周波数ｆの出力を二次側に得る。

【００５２】この出力は、整流ダイオード１２ａ、１２
ｂ、平滑コンデンサ１３によって整流平滑される。そし
て、出力側電圧制御回路３１の発光素子７ａ、抵抗２
２、シャントレギュレータ２４によって、二次側の出力
電圧Ｖｏが定格出力に保たれると共に、この定格出力に
保つためのシャントレギュレータの信号量に応じた光が
発光素子７ａから発光される。

【００５３】また、出力側電圧制御回路３１の温度補償
付き位相補償回路３２を構成するコンデンサ１９、サー
ミスタ３３、抵抗２０からなるフィルタによって、出力
電圧Ｖｏの電解コンデンサ１３のリップル成分が取り除
かれる。

【００５４】この温度補正素子を持った位相補償回路３
２はシャントレギュレータ２４のリファレンス端子に出
力リップル成分を重畳させて、より位相補償の負帰還を
増大し制御の安定をはかるものである。

【００５５】さらに、このシャントレギュレータ２４
は、基準電位（ｖｓ）を有し、他方の入力端の電位ｖｈ
が基準電位ｖｓを越えたときに、カソードの電位を下げ
てフォトカプラ７の発光素子７ａに電流を流す。

【００５６】このため、環境温度が低い場合、環境温度
が高い場合は以下に説明する動作を行う。

【００５７】（低温時の動作）温度が低い場合は、電解
コンデンサ３、１３、２８のＥＳＲは図１４に示すよう
に増加する。このため、出力側におけるリップル成分が
増加するが、出力側電圧制御回路３１の温度補償付き位
相補償回路３２は、サーミスタ３３を備えているので、
温度が低下すると、サーミスタ３３の抵抗値が増加す
る。

【００５８】つまりシャントレギュレータ２４のリファ
レンス端子への出力リップル成分の重畳量は減少し、シ
ャントレギュレーターの位相進み信号は低減する。

【００５９】（高温時の動作）高温時においては、電解
コンデンサ１３のＥＳＲが低下し、サーミスタ３３の抵
抗値が低下する。

【００６０】つまり、高温時においてリップル成分が減
少している場合は、サーミスタ３３の抵抗値が低下する
ことにより、シャントレギュレータ２４のリファレンス
端子へのリップル成分を増加させ、位相進み信号量を一
定に保つようにする。

【００６１】これによって、シャントレギュレータ２４
の他方の入力端の電位ｖｈが基準電位ｖｓより高くなっ
てシャントレギュレータ２４は大電流を流して、発光素
子７ａからの光を発生させる。

【００６２】一方、入力側の位相補償回路１７のホトダ
イオード７ｂは、発光素子７ａからの光を受光し、制御
部４は、この受光量に基づくデューティ比で発振してス
イッチング素子５、６（パワーＭＯＳＦＥＴ）をオフオ
フさせる。これによって、一次巻線９ａ、共振用コンデ
ンサ１０に基づく発振周波数ｆの出力を二次側（出力巻
線９ｃ、９ｄ）に誘発し、整流ダイオード１２ａ、１２
ｂ、平滑コンデンサ１３によって整流平滑して定格の出
力電圧Ｖｏを得る。

【００６３】前述の出力側電圧制御回路３１に用いるサ
ーミスタ３３は、図３に示すような接続構成としてもよ
い。

【００６４】図３の（ａ）では、発光素子７ａとサーミ
スタ３３とシャントレギュレータ２４とを直列接続し、
この発光素子７ａとサーミスタ３３とからなる直列回路
に対して、コンデンサ１９と抵抗２０とコンデンサ２３
とからなる直列回路を並列接続している。また、シャン
トレギュレータ２４のリファレンス端子には抵抗２０と
コンデンサ２３との接続点を接続している。

【００６５】つまり、低温時に電解コンデンサのＥＳＲ
が増大してリップル成分が増加すると、低温時にはサー
ミスタ３３の抵抗値が上がるので、シャントレギュレー
タ２４のカソードへの電流が減少する。

【００６６】これによって、利得（ゲイン）が低下する
（例えばＡ１からＡ２）する。また、このときコンデン
サ１９、抵抗２０、コンデンサ２３を介して低温時の出
力リップル成分が強い負帰還となってシャントレギュレ
ータ２４に入力するが、ゲインが低下（Ａ２）している
ので、位相特性はＱ１からＱ２となるからその影響は小
さくなる。つまり、低温時に増加した出力リップルが抑
制されると共に、発振することはない。

【００６７】さらに、高温時には出力リップルが低下す
る。また、サーミスタ３３の抵抗値が下がり、シャント
レギュレータ２４の出力端子（カソード）への電流が大
きくなるのでゲインがあがる（例えば図２のＡ１からＡ
４）。また、このときコンデンサ１９、抵抗２０、コン
デンサ２３を介して高温時の出力リップル成分が強い負
帰還となってシャントレギュレータ２４に入力するが、
出力リップルが低下しており、かつ十分な位相補償とな
っているので、その影響は小さくなる。

【００６８】また、図３の（ｂ）では、発光素子７ａと
抵抗２２とシャントレギュレータ２４とを直列接続し、
抵抗２２に対して、コンデンサ３５とサーミスタ３３と
からなる直列回路を並列接続している。また、シャント
レギュレータ２４の出力端子及び入力端子間にコンデン
サ２３を設けている。

【００６９】この図３の（ｂ）に示す出力側電圧制御回
路においても、低温時には電解コンデンサ１３のＥＳＲ
が増大してリップル成分が増加すると、サーミスタ３３
の抵抗値が増加し、抵抗２２とサーミスタ３３との並列
抵抗値が増加する。つまり、シャントレギュレータ２４
への電流を低下させる。

【００７０】また、高温時には、電解コンデンサ１３の
ＥＳＲが低下してリップル成分が減少すると、抵抗２２
とサーミスタ３３との並列抵抗値が減少し、シャントレ
ギュレータ２４への電流を増加させる。

【００７１】すなわち、図３の（ｂ）の出力側電圧制御
回路は、サーミスタ３３を用いることによって、低温時
のリップル成分の増加時には電流を減少させ、高温時の
リップル成分の減少時には逆に電流を増加させることに
よって常にゲインが一定になるようにしている。

【００７２】＜実施の形態２＞実施の形態２は、温度変
動（低温、高温）に伴う制御ＩＣ電源用コンデンサ３の
ＥＳＲの変動によるリップル成分を低減させる位相補償
回路を入力側に有するものである。

【００７３】図４は実施の形態２のスイッチング電源の
概略構成図である。本実施の形態では一次側の位相補償
回路を強調して説明する。

【００７４】図４に示すように、入力側位相補償回路３
７は、制御部４に接続されたホトトランジスタ７ｂに対
して並列接続され、制御部４のＦＢ端子に、位相補正用
コンデンサ３７ａ（抵抗値ＲＸ１）と抵抗３７ｂ（抵抗
値ＲＸ２＞抵抗値ＲＸ１）とからなる直列回路を接続
し、この直列回路の接続点に抵抗３７ｃの一方を接続し
てなる。

【００７５】この位相補正用コンデンサ３７ａの容量値
はＣｘ、抵抗３７ｂの抵抗値はＲＸ１とし、抵抗３７ｃ
の抵抗値はＲＸ２とする。これらの値は位相補正定数と
も呼ばれる。

【００７６】また、入力側位相補償回路３７には、位相
定数変更回路３８が接続されている。この位相定数変更
回路３８は、入力側位相補償回路３７の抵抗３７ｃを介
してスイッチング素子Ｑ１を抵抗３７ｂに並列接続させ
ている。

【００７７】このスイッチング素子Ｑ１のゲートには、
サーミスタ４１を介してスイッチング素子Ｑ２が接続さ
れていると共に、抵抗４０と抵抗４２と抵抗４３とが直
列接続されている。また、抵抗４２と抵抗４３との分圧
点はスイッチング素子Ｑ２のゲートに接続されている。

【００７８】すなわち、位相定数変更回路３８は、抵抗
４２（抵抗値Ｒ２）と抵抗４３（抵抗値Ｒ３）の分圧値
Ｖｇ２でスイッチング素子Ｑ２をオンオフさせ、抵抗４
０（抵抗値Ｒ４）とサーミスタ４１との分圧値Ｖｇ１で
スイッチング素子Ｑ１をオンオフさせる。

【００７９】つまり、スイッチング素子Ｑ１のゲート電
圧Ｖｇ１は、

【数１】で示される。

【００８０】前述の位相定数変更回路３８と入力側位相
補償回路３７とを総称して単に位相補正部と称する。

【００８１】上記のように構成された実施の形態２のス
イッチング電源の動作を以下に説明する。

【００８２】（低温時の動作）温度が低い場合は、電解
コンデンサのＥＳＲは増加し、リップル成分が増加し、
かつサーミスタ４１の抵抗値が増加する。

【００８３】つまり、

【数２】の関係となる。

【００８４】これによって、スイッチング素子Ｑ１がオ
ン状態となり、入力側位相補償回路３７を構成するＣＲ
フィルタの抵抗成分は、抵抗３７ｃと抵抗３７ｂと並列
回路となり、その合成抵抗は、図５に示すように、

【数３】となる。

【００８５】つまり、この条件でＱ１はＯＮ状態になり
位相補正定数の抵抗値はＲＸ１とＲＸ２の合成抵抗値Ｒ
Ｘ１×ＲＸ２／ＲＸ１＋ＲＸ２に移行する。

【００８６】すなわち、出力に、ＥＳＲの増加に伴うリ
ップル成分の増加があっても、ホトトランジスタ７ｂに
並列接続された入力側位相補償回路３７の抵抗成分が増
加するので、位相進み量を抑えることになるから回路を
安定に保つことになる。

【００８７】（高温時の動作）温度が高い場合は、電解
コンデンサのＥＳＲは低下し、リップル成分が低下し、
かつサーミスタ４１の抵抗値が低下する。

【００８８】つまり、スイッチング素子Ｑ１がオン状態
となり、入力側位相補償回路３７を構成するＣＲフィル
タの抵抗成分は、図５に示すように低減させられる。

【００８９】これによって、リップル成分が低減してい
る場合は、ホトトランジスタ７ｂに並列接続された入力
側位相補償回路３７の抵抗成分が低減するので、位相進
み量が増加して回路を安定に保つことになる。つまり、
リップルの低減によって位相進み量が低減するのを防止
している。

【００９０】すなわち、図４のスイッチング電源は、位
相補正定数の抵抗値を切り替えることにより、制御回路
の位相補正定数範囲を高温、低温毎に合わせて安定にさ
せている。

【００９１】図５に示すように環境温度が低下している
場合は、入力側位相補償回路３７の抵抗成分を低減させ
て、位相進みを抑制し、温度が高くなったときには、入
力側位相補償回路３７の抵抗成分を増加させて、位相進
み量を増加させることによって、常に安定に回路が動作
するようにしている。

【００９２】また、実施の形態２では低温時に入力側位
相補償回路の抵抗成分を低抵抗にするとして説明した
が、逆に低温時に入力側位相補償回路の抵抗成分を高い
抵抗にする場合は、図６に示すように、コンデンサ３７
ａと抵抗３７ｂとサーミスタ４１とを直列接続する。

【００９３】すなわち、図７に示すように、温度が低温
の場合は、位相補償回路の抵抗値が高くなるようにし、
逆に温度が高い場合は低くなるようにする。

【００９４】＜その他の実施の形態＞また、感温素子は
温度に対し負の抵抗値の変化特性を持つサーミスタのみ
ではなく、正の温度特性を持つサーミスタ（ポジスタ）
を使用する事もできる。また、ここにあげる回路例以外
にも様々な応用回路が可能であるが本実施の形態では代
表例のみを示す。

【００９５】例えば、図８の（ａ）に示すように、抵抗
３７ｃとポジスタＰｏと直列接続した回路を、抵抗３７
ｂに対して並列接続し、図８の（ｂ）に示すように環境
温度が低いときには、抵抗値が低下する値ｐ１にし、逆
に温度が高い場合は、抵抗値が上昇する値ｐ２にする。

【００９６】また、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２によっ
て、入力側位相補償回路の特性を切り替える構成とした
とき、ポジスタを用いる場合は、図９の（ａ）に示すよ
うに、位相補正部を構成する抵抗４０の箇所にポジスタ
Ｐｏを挿入する。

【００９７】このようにすると、図９の（ｂ）に示すよ
うに、低温時と高温時において、位相補償回路の抵抗成
分の変化量は、低温時には低い値となり、高温時には高
い値となるがその変化量は緩やかになる。

【００９８】さらに、図１０の（ａ）に示すように、ポ
ジスタＰｏと抵抗４３とを直列接続し、この分圧点をス
イッチング素子Ｑ１のゲートに接続してもよい。このよ
うにすると、ポジスタＰｏの変化によってゲート電位が
変化するから図１０の（ｂ）に示すように、低温時と高
温時において、位相補償回路の抵抗成分の変化量は、低
温時には低い値となり、高温時には高い値となるがその
変化量は緩やかになる。

【００９９】さらに、図１１の（ａ）に示すように負の
温度係数のサーミスタＴＨと抵抗Ｒ１とを直列接続し、
この分圧点をスイッチング素子Ｑ１のゲートに接続して
もよい。このようにすると、サーミスタＴＨの変化によ
ってゲート電位が変化するから図１１の（ｂ）に示すよ
うに、低温時と高温時において、位相補償回路の抵抗成
分の変化量は、低温時には低い値となり、高温時には高
い値となるがその変化量は緩やかになる。

【０１００】また、負の温度係数のサーミスタＴＨを電
解コンデンサ３に直列接続し、このサーミスタＴＨと抵
抗４２との分圧点をスイッチング素子Ｑ１に接続しても
よい。このようにすると、サーミスタＴＨの変化によっ
てゲート電位が変化するから図１１の（ｂ）に示すよう
に、低温時と高温時において、位相補償回路の抵抗成分
の変化量は、低温時には高い値となり、高温時には低い
値となるがその変化量は緩やかになる。

【０１０１】なお、上記各実施の形態では、入力側、出
力側のいずれかにサーミスタを備えた位相補償回路とし
て説明したが、入力側にサーミスタを備えた位相補償回
路を有し、かつ出力側にサーミスタを備えた位相補償回
路を有して構成してもよい。例えば、出力側には図１に
示す位相補償回路とし、入力側は図４に示す位相補償回
路とする。無論、図４の位相補償回路に限らず図９、図
１０、図１１、図１２の位相補償回路としてもよい。

【０１０２】

【発明の効果】本発明は以上のように、環境温度（低
温、高温）によって感温素子の抵抗値が変化するので、
電解コンデンサによるリップル成分は、低温時には位相
の進みが抑えられ（ゲイン低下）、高温時には位相の進
みが増加（ゲイン増加）させられる。

【０１０３】従って、高温側の位相補正定数又は低温側
の位相補正定数が自動的に最良な値に設定されるので、
電解コンデンサを用いていても広い温度範囲で発振の無
い安定したスイッチング電源を得ることができるという
効果が得られている。

【０１０４】また、本発明は、二次側（出力側）の出力
値制御回路に、感温素子を有する位相補正手段を設け
て、この感温素子が環境温度に応じて抵抗値が変化する
ことを利用することによって、平滑出力に含まれるリッ
プル成分に対する最適な位相補償を行っている。

【０１０５】従って、出力側（二次側）において、低温
時には位相の進みが抑えられ（ゲイン低下）、高温時に
は位相の進みが増加（ゲイン増加）させられるから、低
温時と高温時に、より深い最適な位相補償が行われると
いう効果が得られている。

【０１０６】さらに、本発明は、入力側（一次側）の位
相補正部に感温素子を有する位相補正手段を設けて、こ
の感温素子が環境温度に応じて抵抗値が変化することを
利用することによって、一次側において、低温時には位
相の進みが抑えられ（ゲイン低下）、高温時には位相の
進みが増加（ゲイン増加）させられる。

【０１０７】つまり、入力側（一次側）において、低温
時と高温時に最適な位相補償が行われるという効果が得
られている。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１の温度を考慮したリップル除去機
能付きスイッチング電源装置の概略構成図である。

【図２】位相補償回路の概念特性図である。

【図３】実施の形態１の応用例を示す概略構成図であ
る。

【図４】実施の形態２の温度を考慮したリップル除去機
能付きスイッチング電源装置の概略構成図である。

【図５】実施の形態２の位相補正部の特性図である。

【図６】実施の形態２の応用例を示す概略構成図であ
る。

【図７】実施の形態２の応用例の特性図である。

【図８】その他の実施の形態の説明図である。

【図９】その他の実施の形態の説明図である。

【図１０】その他の実施の形態の説明図である。

【図１１】その他の実施の形態の説明図である。

【図１２】その他の実施の形態の説明図である。

【図１３】従来のスイッチング電源の概略構成図であ
る。

【図１４】電解コンデンサのＥＳＲ特性図である。

【符号の説明】

１直流電源２起動抵抗３制御ＩＣ用電源用コンデンサ４制御ＩＣ５，６スイッチング素子７ａ発光素子１３電解コンデンサ２２抵抗２４シャントレギュレータ３１出力側電圧制御回路３２温度補償付き位相補償回路３３サーミスタ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】直流を間欠的に変圧器の一次側に供給し
て、変圧器の二次側で得られた交流を整流ダイオード、
平滑コンデンサ、平滑コイルで整流平滑して出力端に一
定の出力を得る出力値電圧制御回路を有するスイッチン
グ電源において、前記出力値電圧制御回路は、発光素子と第１の抵抗とシャントレギュレータとを直列
接続して、前記平滑コンデンサに並列接続された直列回
路と、コンデンサと感温素子と第２の抵抗とからなる温度補償
付き位相補償回路と、前記出力端の出力電圧を分圧する
分圧回路と、を備え、前記シャントレギュレータは、リファレンスに、前記分圧回路の分圧点と前記位相補償
回路の他端を接続し、カソードに前記第１の抵抗を接続
し、予め設定されている基準電圧と前記リファレンスの
電圧とに基づいてカソードの電位を変化させ、前記出力
端の電圧を定格に保つためにシャントレギュレータの電
流に応じた光を発光素子から発光し、前記位相補償回路は、一端を前記平滑コイルの入力端に接続し、他端を前記分
圧回路の分圧点と共に前記シャントレギュレータのリフ
ァレンスに接続して、位相進み信号を増減させることを
特徴とするスイッチング電源。
【請求項２】直流を間欠的に変圧器の一次側に供給し
て、変圧器の二次側で得られた交流を整流ダイオード、
平滑コンデンサ、平滑コイルで整流平滑して出力端に一
定の出力を得る出力値電圧制御回路を有するスイッチン
グ電源において、前記出力値電圧制御回路は、発光素子と感温素子とシャントレギュレータとを直列接
続して、前記平滑コンデンサに対して、並列接続された
直列回路と、コンデンサと抵抗とからなる位相補償回路と、前記出力端の出力電圧を分圧する分圧回路と、を備え、前記シャントレギュレータは、リファレンスに、前記分圧回路の分圧点と前記位相補償
回路の他端を接続し、カソードに前記直列回路の感温素
子を接続し、予め設定されている基準電圧と前記リファ
レンスの電圧とに基づいてカソードの電位を変化させ、
前記出力端の電圧を定格に保つためにシャントレギュレ
ータの電流に応じた光を発光素子から発光し、前記位相補償回路は、一端を前記平滑コイルの入力端に接続し、他端を前記分
圧回路の分圧点と共に前記シャントレギュレータのリフ
ァレンスに接続して、位相補償の負帰還を増大させて制
御の安定をはかり、前記直列回路は、前記感温素子が温度により、当該直列
回路を流れる電流の流れやすさを加減し、前記感温素子
の抵抗の変化によって利得の調整を行う、ことを特徴とするスイッチング電源。
【請求項３】直流を間欠的に変圧器の一次側に供給し
て、変圧器の二次側で得られた交流を整流ダイオード、
平滑コンデンサ、平滑コイルで整流平滑して出力端に一
定の出力を得る出力値電圧制御回路を有するスイッチン
グ電源において、前記出力値電圧制御回路は、発光素子と抵抗とシャントレギュレータとを直列接続し
て、前記平滑コンデンサに並列接続された直列回路と、第１のコンデンサと感温素子とを直列接続してなる温度
補償付き位相補償回路と、前記出力端の出力電圧を分圧する分圧回路と、前記シャントレギュレータのカソードとリファレンスに
並列接続された第２のコンデンサとを備え、前記シャントレギュレータは、前記リファレンスに、前記分圧回路の分圧点と前記位相
補償回路に一端を接続した第２のコンデンサの他端とを
接続し、予め設定されている基準電圧と前記リファレン
スの電圧とに基づいてカソードの電位を変化させ、前記
出力端の電圧を定格に保つためにシャントレギュレータ
の電流に応じた光を発光素子から発光させ、前記位相補償回路は、前記直列回路の抵抗に対して並列接続され、前記感温素
子の抵抗の変化によって交流利得の調整を行うことを特
徴とするスイッチング電源。
【請求項４】二次側の出力値制御回路の出力する制御信
号を制御部が受け、該制御部がスイッチング素子をオン
・オフし、直流を間欠的に変圧器の一次側に供給して、
変圧器の二次側で得られた交流を整流平滑して一定の出
力を得るように構成されたスイッチング電源において、前記出力値制御回路は、前記二次側の出力を検出して一
定に維持するように制御信号を出力する手段を有し、前記制御部は、前記制御信号の入力端子に位相補償用コンデンサとイン
ピーダンス素子の直列回路で構成された位相補正回路が
接続され、前記インピーダンス素子は、感温素子の温度による抵抗
値の変化を利用することにより、温度が高くなるとイン
ピーダンス値が増大するよう構成されており、前記位相補正回路は、環境温度によって前記感温素子の
抵抗値が変化したとき、その変化値に応じて高温側の位
相補正定数又は低温側の位相補正定数を選択し、該選択
した位相補正定数で位相補償を行わせることを特徴とす
るスイッチング電源。