JP3469455B2 - スイッチング電源装置 - Google Patents
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- H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/04—Modifications for accelerating switching
- H03K17/042—Modifications for accelerating switching by feedback from the output circuit to the control circuit
- H03K17/04213—Modifications for accelerating switching by feedback from the output circuit to the control circuit in bipolar transistor switches
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＰＷＭ制御方式の
スイッチング電源装置における、スイッチング素子の動
作速度を向上させるための技術に関する。
スイッチング電源装置における、スイッチング素子の動
作速度を向上させるための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】スイッチング電源装置では、スイッチン
グ素子のオンオフ動作を制御することにより出力電圧を
所望の値に安定化する。このようなスイッチング電源装
置に使用される回路には、一例として図６に示す構成の
ものがある。なお、図６において、１、２はそれぞれ高
電位側の入力端子と出力端子を示しており、低電位側の
入力端子及び出力端子はアースと接続されることから図
示を省略してある。図６に示す回路は以下のような回路
構成を有している。入力端子１とアースとの間に接続し
たチョークコイルＬ１とスイッチングトランジスタＱ
１、チョークコイルＬ１とスイッチングトランジスタＱ
１の接続点と出力端子２との間に接続したダイオードＤ
１及び、出力端子２とアースとの間に接続された平滑コ
ンデンサＣ２により昇圧チョッパ回路を形成する。な
お、入力端子１とアースとの間に接続されたコンデンサ
Ｃ１は、フィルタ用のコンデンサである。
グ素子のオンオフ動作を制御することにより出力電圧を
所望の値に安定化する。このようなスイッチング電源装
置に使用される回路には、一例として図６に示す構成の
ものがある。なお、図６において、１、２はそれぞれ高
電位側の入力端子と出力端子を示しており、低電位側の
入力端子及び出力端子はアースと接続されることから図
示を省略してある。図６に示す回路は以下のような回路
構成を有している。入力端子１とアースとの間に接続し
たチョークコイルＬ１とスイッチングトランジスタＱ
１、チョークコイルＬ１とスイッチングトランジスタＱ
１の接続点と出力端子２との間に接続したダイオードＤ
１及び、出力端子２とアースとの間に接続された平滑コ
ンデンサＣ２により昇圧チョッパ回路を形成する。な
お、入力端子１とアースとの間に接続されたコンデンサ
Ｃ１は、フィルタ用のコンデンサである。
【０００３】そして、この昇圧チョッパ回路を動作させ
るために、制御回路３および駆動回路４ａを設ける。こ
こで駆動回路４ａは、入力端子１とアースとの間に接続
した抵抗Ｒ２、トランジスタＱ２およびトランジスタＱ
３の直列回路と、トランジスタＱ２とトランジスタＱ３
の各ベースの共通接続点と入力端子１の間に接続した抵
抗Ｒ１により構成する。駆動回路４ａのトランジスタＱ
２とＱ３の各エミッタの共通接続点をスイッチングトラ
ンジスタＱ１のベースに接続し、トランジスタＱ２とＱ
３の各ベースの共通接続点は制御回路３のパルス出力端
子ＰＯに接続する。制御回路３の電源端子ＶCCは入力端
子１に接続し、グランド端子ＧＮＤはアースに接続す
る。そして制御回路３の電圧検出端子ＦＢは、出力端子
２とアースとの間に直列に接続された抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ
４の中間接続点と接続する。
るために、制御回路３および駆動回路４ａを設ける。こ
こで駆動回路４ａは、入力端子１とアースとの間に接続
した抵抗Ｒ２、トランジスタＱ２およびトランジスタＱ
３の直列回路と、トランジスタＱ２とトランジスタＱ３
の各ベースの共通接続点と入力端子１の間に接続した抵
抗Ｒ１により構成する。駆動回路４ａのトランジスタＱ
２とＱ３の各エミッタの共通接続点をスイッチングトラ
ンジスタＱ１のベースに接続し、トランジスタＱ２とＱ
３の各ベースの共通接続点は制御回路３のパルス出力端
子ＰＯに接続する。制御回路３の電源端子ＶCCは入力端
子１に接続し、グランド端子ＧＮＤはアースに接続す
る。そして制御回路３の電圧検出端子ＦＢは、出力端子
２とアースとの間に直列に接続された抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ
４の中間接続点と接続する。
【０００４】このような構成とした図６の回路では、制
御回路３からパルス信号が供給されると、駆動回路４ａ
のトランジスタＱ２とトランジスタＱ３は相補的な動作
を行い、スイッチングトランジスタＱ１を駆動する。例
えば、制御回路３が出力するパルス信号が電圧値の高い
状態であれば、トランジスタＱ２はオン状態、トランジ
スタＱ３はオフ状態となる。この場合、スイッチングト
ランジスタＱ１のベースには抵抗Ｒ２、トランジスタＱ
２を介して順方向バイアスが供給され、スイッチングト
ランジスタＱ１はオン状態となる。逆にパルス信号が電
圧値の低い状態であれば、トランジスタＱ２はオフ状
態、トランジスタＱ３はオン状態となる。この場合、ス
イッチングトランジスタＱ１のベースは順方向バイアス
の供給が断たれた上にトランジスタＱ３を介してアース
と接続され、スイッチングトランジスタＱ１はオフ状態
となる。
御回路３からパルス信号が供給されると、駆動回路４ａ
のトランジスタＱ２とトランジスタＱ３は相補的な動作
を行い、スイッチングトランジスタＱ１を駆動する。例
えば、制御回路３が出力するパルス信号が電圧値の高い
状態であれば、トランジスタＱ２はオン状態、トランジ
スタＱ３はオフ状態となる。この場合、スイッチングト
ランジスタＱ１のベースには抵抗Ｒ２、トランジスタＱ
２を介して順方向バイアスが供給され、スイッチングト
ランジスタＱ１はオン状態となる。逆にパルス信号が電
圧値の低い状態であれば、トランジスタＱ２はオフ状
態、トランジスタＱ３はオン状態となる。この場合、ス
イッチングトランジスタＱ１のベースは順方向バイアス
の供給が断たれた上にトランジスタＱ３を介してアース
と接続され、スイッチングトランジスタＱ１はオフ状態
となる。
【０００５】ちなみに、スイッチングトランジスタＱ１
のベース、エミッタ間には、オン期間にベース領域を
正、エミッタ領域を負として電荷が蓄積されている。こ
の蓄積電荷はスイッチングトランジスタＱ１の動作上、
重要な要素となっており、蓄積電荷が消滅することでス
イッチングトランジスタＱ１はオフ状態へ移行する。図
６の回路では、スイッチングトランジスタＱ１がオン状
態からオフ状態に移行する時、トランジスタＱ３はオン
状態となり、スイッチングトランジスタＱ１のベース、
エミッタ間を短絡する。この動作はスイッチングトラン
ジスタＱ１のベース、エミッタ領域の蓄積電荷の放電路
を形成し、蓄積電荷の消滅を促進する、その結果として
スイッチングトランジスタＱ１のターンオフ動作を高速
化するという意味を持つ。
のベース、エミッタ間には、オン期間にベース領域を
正、エミッタ領域を負として電荷が蓄積されている。こ
の蓄積電荷はスイッチングトランジスタＱ１の動作上、
重要な要素となっており、蓄積電荷が消滅することでス
イッチングトランジスタＱ１はオフ状態へ移行する。図
６の回路では、スイッチングトランジスタＱ１がオン状
態からオフ状態に移行する時、トランジスタＱ３はオン
状態となり、スイッチングトランジスタＱ１のベース、
エミッタ間を短絡する。この動作はスイッチングトラン
ジスタＱ１のベース、エミッタ領域の蓄積電荷の放電路
を形成し、蓄積電荷の消滅を促進する、その結果として
スイッチングトランジスタＱ１のターンオフ動作を高速
化するという意味を持つ。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】スイッチングトランジ
スタＱ１のベース、エミッタ領域の蓄積電荷を充分かつ
高速に消滅させるには、電荷の放電路上に電荷流通を阻
害する電気抵抗や電位差は無いことが望ましい。しかし
周知のように、トランジスタ素子の各端子間には、その
ＰＮ接合に基づく電位差を生じることは避けられず、図
６中のトランジスタＱ３も、そのベース、エミッタ間に
電位差（ベース、エミッタ間電圧ＶBE）を生じる。従っ
て、スイッチングトランジスタＱ１のベース、エミッタ
間の放電路にはトランジスタＱ３のベース、エミッタ間
電圧の分だけの電位差が現れ、蓄積電荷の放電・消滅が
阻害される結果となっていた。従って本発明は、駆動回
路中に生じた電位差による有害な影響を排除し、もって
スイッチング素子の動作速度が早く、装置の効率が高い
スイッチング電源装置を提供することを目的とする。
スタＱ１のベース、エミッタ領域の蓄積電荷を充分かつ
高速に消滅させるには、電荷の放電路上に電荷流通を阻
害する電気抵抗や電位差は無いことが望ましい。しかし
周知のように、トランジスタ素子の各端子間には、その
ＰＮ接合に基づく電位差を生じることは避けられず、図
６中のトランジスタＱ３も、そのベース、エミッタ間に
電位差（ベース、エミッタ間電圧ＶBE）を生じる。従っ
て、スイッチングトランジスタＱ１のベース、エミッタ
間の放電路にはトランジスタＱ３のベース、エミッタ間
電圧の分だけの電位差が現れ、蓄積電荷の放電・消滅が
阻害される結果となっていた。従って本発明は、駆動回
路中に生じた電位差による有害な影響を排除し、もって
スイッチング素子の動作速度が早く、装置の効率が高い
スイッチング電源装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、インダクタン
ス部品に直列に接続され、オンオフ動作により主電流路
を通過する電流の流量を制御するスイッチング素子、電
源装置の出力電圧を検出し、出力電圧に応じたオンデュ
ーティのパルス信号を出力する制御回路、スイッチング
素子のターンオフ時に該スイッチング素子の主電流路の
一端と制御端子との間を短絡する補助トランジスタを具
えて、パルス信号に応じてスイッチング素子を駆動する
駆動回路、インダクタンス素子の出力の極性を反転させ
る回路として、インダクタンス素子の出力側の一端に接
続された第１のコンデンサ（Ｃ３）、駆動回路に接続さ
れた第２のコンデンサ（Ｃ４）および第１と第２のコン
デンサ（Ｃ３、Ｃ４）の間に接続されたダイオード（Ｄ
３）を具備し、第２のコンデンサ（Ｃ４）の端子間に得
られた電源装置の出力電圧とは逆 極性の直流電圧をス
イッチング素子のターンオフ時に駆動回路を介してスイ
ッチング素子の制御端子に逆方向バイアスとなる電圧を
供給する補助バイアス回路、を具備することを特徴とす
る。
ス部品に直列に接続され、オンオフ動作により主電流路
を通過する電流の流量を制御するスイッチング素子、電
源装置の出力電圧を検出し、出力電圧に応じたオンデュ
ーティのパルス信号を出力する制御回路、スイッチング
素子のターンオフ時に該スイッチング素子の主電流路の
一端と制御端子との間を短絡する補助トランジスタを具
えて、パルス信号に応じてスイッチング素子を駆動する
駆動回路、インダクタンス素子の出力の極性を反転させ
る回路として、インダクタンス素子の出力側の一端に接
続された第１のコンデンサ（Ｃ３）、駆動回路に接続さ
れた第２のコンデンサ（Ｃ４）および第１と第２のコン
デンサ（Ｃ３、Ｃ４）の間に接続されたダイオード（Ｄ
３）を具備し、第２のコンデンサ（Ｃ４）の端子間に得
られた電源装置の出力電圧とは逆 極性の直流電圧をス
イッチング素子のターンオフ時に駆動回路を介してスイ
ッチング素子の制御端子に逆方向バイアスとなる電圧を
供給する補助バイアス回路、を具備することを特徴とす
る。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態として
は、スイッチング素子のベースに逆バイアスを供給する
ような電圧を発生する補助バイアス回路を、その出力側
をスイッチング素子の駆動回路に接続するようにして設
ける。本発明の第２の実施の形態としては、スイッチン
グ素子のベース、エミッタ間を短絡する駆動回路中のト
ランジスタに対し、そのトランジスタに順方向バイアス
を供給するような電圧を発生する補助バイアス回路を、
その出力側をトランジスタの制御端子に接続するように
して設ける。ここで各実施の形態の補助バイアス回路の
入力側は、電源装置の回路方式に応じて、スイッチング
素子の主電流路の一端、あるいはインダクタンス部品の
所定の巻線の一端に接続する。そして、具体的に補助バ
イアス回路は、スイッチング素子と共に極性反転回路を
形成するような、２つのコンデンサ素子と２つのダイオ
ード素子を組み合わせた回路、あるいは２つのコンデン
サ素子、インダクタンス素子およびダイオード素子を組
み合わせた回路により構成する。
は、スイッチング素子のベースに逆バイアスを供給する
ような電圧を発生する補助バイアス回路を、その出力側
をスイッチング素子の駆動回路に接続するようにして設
ける。本発明の第２の実施の形態としては、スイッチン
グ素子のベース、エミッタ間を短絡する駆動回路中のト
ランジスタに対し、そのトランジスタに順方向バイアス
を供給するような電圧を発生する補助バイアス回路を、
その出力側をトランジスタの制御端子に接続するように
して設ける。ここで各実施の形態の補助バイアス回路の
入力側は、電源装置の回路方式に応じて、スイッチング
素子の主電流路の一端、あるいはインダクタンス部品の
所定の巻線の一端に接続する。そして、具体的に補助バ
イアス回路は、スイッチング素子と共に極性反転回路を
形成するような、２つのコンデンサ素子と２つのダイオ
ード素子を組み合わせた回路、あるいは２つのコンデン
サ素子、インダクタンス素子およびダイオード素子を組
み合わせた回路により構成する。
【０００９】
【実施例】スイッチング素子の動作速度を向上させるこ
とを可能とした、本発明によるスイッチング電源装置の
第１の実施例の回路を図１に示した。なお、図１におい
て図６で説明したのと同一の構成要素については同じ符
号を付与してある。図１に示す回路は、その大部分は図
６の回路と同一の構成となっているが、以下の回路部分
については異なった構成となっている。すなわち、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
点とアースとの間にコンデンサＣ３とダイオードＤ２の
直列回路を接続し、コンデンサＣ３とダイオードＤ２の
接続点とアースとの間にダイオードＤ３とコンデンサＣ
４の直列回路を接続し、このコンデンサＣ３、Ｃ４、ダ
イオードＤ２、Ｄ３により補助バイアス回路５ａを構成
する。そして、図６の回路ではアースに接続していた駆
動回路４ａのトランジスタＱ３のコレクタを、補助バイ
アス回路５ａのダイオードＤ３とコンデンサＣ４の接続
点に接続する。また、スイッチングトランジスタＱ１の
ベースとアースとの間に抵抗Ｒ５を接続する。
とを可能とした、本発明によるスイッチング電源装置の
第１の実施例の回路を図１に示した。なお、図１におい
て図６で説明したのと同一の構成要素については同じ符
号を付与してある。図１に示す回路は、その大部分は図
６の回路と同一の構成となっているが、以下の回路部分
については異なった構成となっている。すなわち、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
点とアースとの間にコンデンサＣ３とダイオードＤ２の
直列回路を接続し、コンデンサＣ３とダイオードＤ２の
接続点とアースとの間にダイオードＤ３とコンデンサＣ
４の直列回路を接続し、このコンデンサＣ３、Ｃ４、ダ
イオードＤ２、Ｄ３により補助バイアス回路５ａを構成
する。そして、図６の回路ではアースに接続していた駆
動回路４ａのトランジスタＱ３のコレクタを、補助バイ
アス回路５ａのダイオードＤ３とコンデンサＣ４の接続
点に接続する。また、スイッチングトランジスタＱ１の
ベースとアースとの間に抵抗Ｒ５を接続する。
【００１０】このような回路部分を有する図１の回路で
は、付加された補助バイアス回路５ａによって以下のよ
うな作用が行われる。補助バイアス回路５ａは、スイッ
チングトランジスタＱ１と共に極性反転回路を形成する
ものとなっている。すなわち、スイッチングトランジス
タＱ１のオフ期間にダイオードＤ２を介してコンデンサ
Ｃ３の充電を行い、スイッチングトランジスタＱ１のオ
ン期間にダイオードＤ３を介してコンデンサＣ３の放電
とコンデンサＣ４の充電を同時に行う。この時の充電動
作によりコンデンサＣ４の両端に、出力端子２に現れる
出力電圧とは逆方向の負の電圧が得られる。補助バイア
ス回路５ａ中のコンデンサＣ４の両端に現れた電圧は、
駆動回路４ａ中のトランジスタＱ３がオン状態となった
時、スイッチングトランジスタＱ１のベース、エミッタ
間に印加される。このコンデンサＣ４の端子間電圧は、
その極性方向からスイッチングトランジスタＱ１のベー
ス、エミッタ間に逆バイアスを与え、強制的に蓄積電荷
を消滅させるよう作用する。
は、付加された補助バイアス回路５ａによって以下のよ
うな作用が行われる。補助バイアス回路５ａは、スイッ
チングトランジスタＱ１と共に極性反転回路を形成する
ものとなっている。すなわち、スイッチングトランジス
タＱ１のオフ期間にダイオードＤ２を介してコンデンサ
Ｃ３の充電を行い、スイッチングトランジスタＱ１のオ
ン期間にダイオードＤ３を介してコンデンサＣ３の放電
とコンデンサＣ４の充電を同時に行う。この時の充電動
作によりコンデンサＣ４の両端に、出力端子２に現れる
出力電圧とは逆方向の負の電圧が得られる。補助バイア
ス回路５ａ中のコンデンサＣ４の両端に現れた電圧は、
駆動回路４ａ中のトランジスタＱ３がオン状態となった
時、スイッチングトランジスタＱ１のベース、エミッタ
間に印加される。このコンデンサＣ４の端子間電圧は、
その極性方向からスイッチングトランジスタＱ１のベー
ス、エミッタ間に逆バイアスを与え、強制的に蓄積電荷
を消滅させるよう作用する。
【００１１】このような図１の回路によれば、図６の回
路で指摘したトランジスタＱ３のベース、エミッタ間の
電位差は、補助バイアス回路５ａから供給される逆バイ
アスによって、スイッチングトランジスタＱ１のベー
ス、エミッタ間には実質的に現れないものとなる。また
図１に示す回路は、補助バイアス回路５ａによって供給
される逆バイアスにより蓄積電荷を強制的に消滅させる
ため、単なる放電促進によって蓄積電荷を消滅させるよ
りもはるかに、スイッチングトランジスタＱ１の動作速
度を向上させることが可能となる。なお図１の回路で
は、抵抗Ｒ５をスイッチングトランジスタＱ１のベース
とアースとの間に接続している。この抵抗Ｒ５は、コン
デンサＣ４が未充電で補助バイアス回路５ａが機能しな
い電源装置の起動時において、スイッチングトランジス
タＱ１のベース電位を低下させ、確実にスイッチングト
ランジスタＱ１をオフ状態へと移行させるために設けら
れたものである。ただし、回路の仕様によっては省略さ
れることもある。
路で指摘したトランジスタＱ３のベース、エミッタ間の
電位差は、補助バイアス回路５ａから供給される逆バイ
アスによって、スイッチングトランジスタＱ１のベー
ス、エミッタ間には実質的に現れないものとなる。また
図１に示す回路は、補助バイアス回路５ａによって供給
される逆バイアスにより蓄積電荷を強制的に消滅させる
ため、単なる放電促進によって蓄積電荷を消滅させるよ
りもはるかに、スイッチングトランジスタＱ１の動作速
度を向上させることが可能となる。なお図１の回路で
は、抵抗Ｒ５をスイッチングトランジスタＱ１のベース
とアースとの間に接続している。この抵抗Ｒ５は、コン
デンサＣ４が未充電で補助バイアス回路５ａが機能しな
い電源装置の起動時において、スイッチングトランジス
タＱ１のベース電位を低下させ、確実にスイッチングト
ランジスタＱ１をオフ状態へと移行させるために設けら
れたものである。ただし、回路の仕様によっては省略さ
れることもある。
【００１２】先にも述べたように図１に示す回路は、昇
圧チョッパ回路の回路構成を有するものである。しかし
本発明は様々な回路方式の電源装置にも適用可能であ
る。そこで図２に、本発明によるスイッチング電源装置
の第２の実施例を示した。この図２の回路は、トランス
を使用したフライバックコンバータに補助バイアス回路
を組み込んだものである。すなわち、図１の回路のチョ
ークコイルＬ１をトランスＴ１と交換し、そのトランス
Ｔ１の２次巻線Ｎ２の一端をアースに接続し、２次巻線
Ｎ２の他端をダイオードＤ１のカソードと、補助バイア
ス回路５ａのコンデンサＣ３の一端と接続した構成とな
っている。図２の回路におけるその他の部分の回路構成
は図１と同一である。図２に示す回路における補助バイ
アス回路５ａの実質的な作用・動作は図１の回路と同じ
であり、説明は省略する。また、図２において補助バイ
アス回路５ａのコンデンサＣ３の一端は２次巻線Ｎ２の
他端と接続しているが、コンデンサＣ３の一端は１次巻
線Ｎ１とスイッチングトランジスタＱ１の接続点に接続
しても、その回路の作用・動作は図１、図２の回路と同
じになる。
圧チョッパ回路の回路構成を有するものである。しかし
本発明は様々な回路方式の電源装置にも適用可能であ
る。そこで図２に、本発明によるスイッチング電源装置
の第２の実施例を示した。この図２の回路は、トランス
を使用したフライバックコンバータに補助バイアス回路
を組み込んだものである。すなわち、図１の回路のチョ
ークコイルＬ１をトランスＴ１と交換し、そのトランス
Ｔ１の２次巻線Ｎ２の一端をアースに接続し、２次巻線
Ｎ２の他端をダイオードＤ１のカソードと、補助バイア
ス回路５ａのコンデンサＣ３の一端と接続した構成とな
っている。図２の回路におけるその他の部分の回路構成
は図１と同一である。図２に示す回路における補助バイ
アス回路５ａの実質的な作用・動作は図１の回路と同じ
であり、説明は省略する。また、図２において補助バイ
アス回路５ａのコンデンサＣ３の一端は２次巻線Ｎ２の
他端と接続しているが、コンデンサＣ３の一端は１次巻
線Ｎ１とスイッチングトランジスタＱ１の接続点に接続
しても、その回路の作用・動作は図１、図２の回路と同
じになる。
【００１３】本発明における補助バイアス回路は、スイ
ッチングトランジスタＱ１に逆バイアスを供給する機能
を有した回路部分であり、その構成を図３および図４に
示すようにしても良い。図３に示す本発明の第３の実施
例のスイッチング電源装置は、図１に示した補助バイア
ス回路５ａのダイオードＤ２をインダクタンスＬ２に置
き換えた構成の補助バイアス回路５ｂを有している。こ
の図３の補助バイアス回路５ｂは、スイッチングトラン
ジスタＱ１がオフ状態の時にコンデンサＣ３を充電する
と同時にインダクタンスＬ２にエネルギーを蓄え、スイ
ッチングトランジスタＱ１がオン状態の時にコンデンサ
Ｃ３の放電とインダクタンスＬ２のエネルギー放出によ
りコンデンサＣ４を充電する、という動作を行う。
ッチングトランジスタＱ１に逆バイアスを供給する機能
を有した回路部分であり、その構成を図３および図４に
示すようにしても良い。図３に示す本発明の第３の実施
例のスイッチング電源装置は、図１に示した補助バイア
ス回路５ａのダイオードＤ２をインダクタンスＬ２に置
き換えた構成の補助バイアス回路５ｂを有している。こ
の図３の補助バイアス回路５ｂは、スイッチングトラン
ジスタＱ１がオフ状態の時にコンデンサＣ３を充電する
と同時にインダクタンスＬ２にエネルギーを蓄え、スイ
ッチングトランジスタＱ１がオン状態の時にコンデンサ
Ｃ３の放電とインダクタンスＬ２のエネルギー放出によ
りコンデンサＣ４を充電する、という動作を行う。
【００１４】一方、図４に示す本発明の第４の実施例の
スイッチング電源装置は、図１に示す回路のチョークコ
イルＬ１をトランスＴ２に置き換え、トランスＴ２の１
次巻線Ｎ１はチョークコイルとして使用し、２次巻線Ｎ
４は補助バイアス回路５ｃへ電圧を供給する専用巻線と
する。その上で補助バイアス回路５ｃをダイオードＤ
３、コンデンサＣ４とにより構成し、２次巻線Ｎ４に発
生した電圧でコンデンサＣ４を充電する構成となってい
る。図３、図４のいずれの回路も、充電によってコンデ
ンサＣ４の端子間に得られる電圧をトランジスタＱ３を
介してスイッチングトランジスタＱ１のベース、エミッ
タ間に印加する。これによりスイッチングトランジスタ
Ｑ１のベース、エミッタ間に逆バイアスを与え、強制的
に蓄積電荷を消滅させることが可能となっている。
スイッチング電源装置は、図１に示す回路のチョークコ
イルＬ１をトランスＴ２に置き換え、トランスＴ２の１
次巻線Ｎ１はチョークコイルとして使用し、２次巻線Ｎ
４は補助バイアス回路５ｃへ電圧を供給する専用巻線と
する。その上で補助バイアス回路５ｃをダイオードＤ
３、コンデンサＣ４とにより構成し、２次巻線Ｎ４に発
生した電圧でコンデンサＣ４を充電する構成となってい
る。図３、図４のいずれの回路も、充電によってコンデ
ンサＣ４の端子間に得られる電圧をトランジスタＱ３を
介してスイッチングトランジスタＱ１のベース、エミッ
タ間に印加する。これによりスイッチングトランジスタ
Ｑ１のベース、エミッタ間に逆バイアスを与え、強制的
に蓄積電荷を消滅させることが可能となっている。
【００１５】図５には本発明によるスイッチング電源装
置の第５の実施例を示した。図１から図４までの実施例
は、駆動回路４ａ中のトランジスタＱ３を介してスイッ
チングトランジスタＱ１に逆バイアスを与え、蓄積電荷
を強制的に消滅させることを主眼としている。そのため
に補助バイアス回路に得られた電圧は、トランジスタＱ
３の主電流路の一端（コレクタ）に供給する構成であっ
た。一方、補助バイアス回路に得られた電圧を印加する
場所を変更し、スイッチングトランジスタＱ１の蓄積電
荷の早期消滅を図ろうとして成したのが図５の回路であ
る。図５において、入力端子１とアースとの間に接続し
た抵抗Ｒ２、トランジスタＱ２およびトランジスタＱ３
の直列回路、トランジスタＱ２とＱ３の各ベース間に接
続した抵抗Ｒ７とコンデンサＣ５の並列回路、トランジ
スタＱ２のベースと入力端子１との間に接続された抵抗
Ｒ１とにより、駆動回路４ｂが構成されている。
置の第５の実施例を示した。図１から図４までの実施例
は、駆動回路４ａ中のトランジスタＱ３を介してスイッ
チングトランジスタＱ１に逆バイアスを与え、蓄積電荷
を強制的に消滅させることを主眼としている。そのため
に補助バイアス回路に得られた電圧は、トランジスタＱ
３の主電流路の一端（コレクタ）に供給する構成であっ
た。一方、補助バイアス回路に得られた電圧を印加する
場所を変更し、スイッチングトランジスタＱ１の蓄積電
荷の早期消滅を図ろうとして成したのが図５の回路であ
る。図５において、入力端子１とアースとの間に接続し
た抵抗Ｒ２、トランジスタＱ２およびトランジスタＱ３
の直列回路、トランジスタＱ２とＱ３の各ベース間に接
続した抵抗Ｒ７とコンデンサＣ５の並列回路、トランジ
スタＱ２のベースと入力端子１との間に接続された抵抗
Ｒ１とにより、駆動回路４ｂが構成されている。
【００１６】そして、トランジスタＱ２とＱ３の各コレ
クタの共通接続点はスイッチングトランジスタＱ１のベ
ースに接続する。トランジスタＱ２のベースは制御回路
３のパルス出力端子に接続し、トランジスタＱ３のベー
スは抵抗Ｒ６を介して補助バイアス回路５ａ中のコンデ
ンサＣ４とダイオードＤ３の接続点に接続する。なお、
図５の回路の上記以外の回路部分は図１と同一構成にな
っている。このような構成とした図５の回路では、制御
回路３のパルス信号が電圧値の低い状態の時には、補助
バイアス回路５ａによりトランジスタＱ３のベースに大
きな順方向バイアスが供給されることになる。大きな順
方向バイアスが供給されることでトランジスタＱ３のコ
レクタ、エミッタ間は、ほぼ電気抵抗、電位差が生じな
い状態となり、スイッチングトランジスタＱ１のベー
ス、エミッタ領域の蓄積電荷の放電が何の障害もなく行
われるようになる。
クタの共通接続点はスイッチングトランジスタＱ１のベ
ースに接続する。トランジスタＱ２のベースは制御回路
３のパルス出力端子に接続し、トランジスタＱ３のベー
スは抵抗Ｒ６を介して補助バイアス回路５ａ中のコンデ
ンサＣ４とダイオードＤ３の接続点に接続する。なお、
図５の回路の上記以外の回路部分は図１と同一構成にな
っている。このような構成とした図５の回路では、制御
回路３のパルス信号が電圧値の低い状態の時には、補助
バイアス回路５ａによりトランジスタＱ３のベースに大
きな順方向バイアスが供給されることになる。大きな順
方向バイアスが供給されることでトランジスタＱ３のコ
レクタ、エミッタ間は、ほぼ電気抵抗、電位差が生じな
い状態となり、スイッチングトランジスタＱ１のベー
ス、エミッタ領域の蓄積電荷の放電が何の障害もなく行
われるようになる。
【００１７】従って、図５に示す構成の回路によって
も、図６の回路の説明で述べたトランジスタＱ３のベー
ス、エミッタ間の電位差がスイッチングトランジスタＱ
１のベース、エミッタ間に実質的に現れないようにする
ことができ、図６の回路に比べてスイッチングトランジ
スタＱ１の動作速度の向上を図ることが可能となる。な
お図５の回路では、電源装置の起動時などの補助バイア
ス回路５ａが機能しない場合においても、トランジスタ
Ｑ３が正常にオンオフ動作をすればスイッチングトラン
ジスタＱ１のベース、エミッタ間は短絡されるため、ス
イッチングトランジスタＱ１に確実にオンオフ動作を行
わせることが可能である。そのため、起動時などにスイ
ッチングトランジスタＱ１の動作が不安定になる恐れは
ほとんど無く、図１の回路のように特別に抵抗Ｒ５をス
イッチングトランジスタＱ１のベースとアースとの間に
接続する必要は無い。
も、図６の回路の説明で述べたトランジスタＱ３のベー
ス、エミッタ間の電位差がスイッチングトランジスタＱ
１のベース、エミッタ間に実質的に現れないようにする
ことができ、図６の回路に比べてスイッチングトランジ
スタＱ１の動作速度の向上を図ることが可能となる。な
お図５の回路では、電源装置の起動時などの補助バイア
ス回路５ａが機能しない場合においても、トランジスタ
Ｑ３が正常にオンオフ動作をすればスイッチングトラン
ジスタＱ１のベース、エミッタ間は短絡されるため、ス
イッチングトランジスタＱ１に確実にオンオフ動作を行
わせることが可能である。そのため、起動時などにスイ
ッチングトランジスタＱ１の動作が不安定になる恐れは
ほとんど無く、図１の回路のように特別に抵抗Ｒ５をス
イッチングトランジスタＱ１のベースとアースとの間に
接続する必要は無い。
【００１８】
【発明の効果】以上に述べたように本発明によるスイッ
チング電源装置は、スイッチング素子の動作に伴って所
定の極性の電圧を発生させる補助バイアス回路を設け
る。その上で、補助バイアス回路から駆動回路を介して
スイッチング素子に逆バイアスを供給する、あるいは駆
動回路のスイッチング素子をターンオフさせるときにオ
ン状態となるトランジスタに順方向バイアスを供給する
ような構成を特徴としている。このような構成としたス
イッチング電源においては、駆動回路中の有害な電位差
の影響が排除され、スイッチング素子の制御端子付近の
蓄積電荷の消滅は障害なく進行するようになる。従って
本発明によれば、スイッチング素子の動作速度を向上さ
せることができ、効率の高いスイッチング電源装置を提
供することが可能となる。
チング電源装置は、スイッチング素子の動作に伴って所
定の極性の電圧を発生させる補助バイアス回路を設け
る。その上で、補助バイアス回路から駆動回路を介して
スイッチング素子に逆バイアスを供給する、あるいは駆
動回路のスイッチング素子をターンオフさせるときにオ
ン状態となるトランジスタに順方向バイアスを供給する
ような構成を特徴としている。このような構成としたス
イッチング電源においては、駆動回路中の有害な電位差
の影響が排除され、スイッチング素子の制御端子付近の
蓄積電荷の消滅は障害なく進行するようになる。従って
本発明によれば、スイッチング素子の動作速度を向上さ
せることができ、効率の高いスイッチング電源装置を提
供することが可能となる。
【図１】 本発明によるスイッチング電源装置の第１の
実施例の回路図。
実施例の回路図。
【図２】 本発明によるスイッチング電源装置の第２の
実施例の回路図。
実施例の回路図。
【図３】 本発明によるスイッチング電源装置の第３の
実施例の回路図。
実施例の回路図。
【図４】 本発明によるスイッチング電源装置の第４の
実施例の回路図。
実施例の回路図。
【図５】 本発明によるスイッチング電源装置の第５の
実施例の回路図。
実施例の回路図。
【図６】 従来のスイッチング電源装置の一例の回路
図。
図。
１ 入力端子
２ 出力端子
３ 制御回路
４ａ、４ｂ 駆動回路
５ａ〜５ｃ 補助バイアス回路
Ｑ１ スイッチングトランジスタ
Ｑ２ トランジスタ
Ｑ３ トランジスタ
Ｌ１ チョークコイル
Ｌ２ インダクタンス
Ｔ１、Ｔ２ トランス
Ｃ３、Ｃ４ コンデンサ
Ｄ２、Ｄ３ ダイオード
Claims (3)
- 【請求項１】インダクタンス部品に直列に接続され、オ
ンオフ動作により主電流路を通過する電流の流量を制御
するスイッチング素子、 電源装置の出力電圧を検出し、該出力電圧に応じたオン
デューティのパルス信号を出力する制御回路、 該スイッチング素子のターンオフ時に該スイッチング素
子の主電流路の一端と制御端子との間を短絡する補助ト
ランジスタを具えて、 該パルス信号に応じて該スイッチング素子を駆動する駆
動回路、該インダクタンス素子の出力の極性を反転させ
る回路として、該インダクタンス素子の出力側の一端に
接続された第１のコンデンサ（Ｃ３）、該駆動回路に接
続された第２のコンデンサ（Ｃ４）および該第１と第２
のコンデンサ（Ｃ３、Ｃ４）の間に接続されたダイオー
ド（Ｄ３）を具備し、該第２のコンデンサ（Ｃ４）の端
子間に得られた電源装置の出力電圧とは逆極性の直流電
圧を該スイッチング素子のターンオフ時に該駆動回路を
介して該スイッチング素子の制御端子に逆方向バイアス
となる電圧を供給する補助バイアス回路、を具備するこ
とを特徴とするスイッチング電源装置。 - 【請求項２】前期インダクタンス部品がトランスである
請求項１記載のスイッチング電源装置。 - 【請求項３】前期インダクタンス部品がチョークコイル
である請求項１記載のスイッチング電源装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03409298A JP3469455B2 (ja) | 1998-01-30 | 1998-01-30 | スイッチング電源装置 |
| US09/231,017 US6204644B1 (en) | 1998-01-30 | 1999-01-14 | Switching power supply for speeding up turn-off operation of a switching element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03409298A JP3469455B2 (ja) | 1998-01-30 | 1998-01-30 | スイッチング電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11220877A JPH11220877A (ja) | 1999-08-10 |
| JP3469455B2 true JP3469455B2 (ja) | 2003-11-25 |
Family
ID=12404642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03409298A Expired - Fee Related JP3469455B2 (ja) | 1998-01-30 | 1998-01-30 | スイッチング電源装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6204644B1 (ja) |
| JP (1) | JP3469455B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP4895732B2 (ja) * | 2006-09-06 | 2012-03-14 | 新電元工業株式会社 | スイッチング電源装置 |
| US8129959B1 (en) * | 2008-04-22 | 2012-03-06 | Fairchild Semiconductor Corporation | Start-up circuitry and method for power converter |
| US10016777B2 (en) * | 2013-10-29 | 2018-07-10 | Palo Alto Research Center Incorporated | Methods and systems for creating aerosols |
| JP7041095B2 (ja) * | 2019-05-28 | 2022-03-23 | 本田技研工業株式会社 | 電源システム |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2835299B2 (ja) * | 1995-07-25 | 1998-12-14 | 東光株式会社 | 自励式ｄｃ−ｄｃコンバータ |
| JPH09246932A (ja) | 1996-03-11 | 1997-09-19 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | 絶縁ゲ−ト形バイポ−ラトランジスタの駆動回路 |
-
1998
- 1998-01-30 JP JP03409298A patent/JP3469455B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-01-14 US US09/231,017 patent/US6204644B1/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6204644B1 (en) | 2001-03-20 |
| JPH11220877A (ja) | 1999-08-10 |
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