JP3469510B2 - 自励式スイッチング電源回路 - Google Patents
自励式スイッチング電源回路Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、過電圧入力保護機能を
備えた自励式スイッチング電源回路に関するものであ
る。
備えた自励式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】図４は従来の自励式スイッチング電源回
路を示すもので、トランスＴと、トランスＴの一次巻線
Ｎ1 に接続されたマルチバイブレータ型の発振回路３
と、トランスＴの二次巻線Ｎ2 に接続された整流平滑回
路４と、直流出力を一定の値に保持する為の制御回路５
から構成されている。入力端子１には平滑用のコンデン
サＣ 1 とトランスＴの一次巻線Ｎ1 の一端が接続され、
スイッチング・トランジスタＱ1 のコレクタに一次巻線
Ｎ1 の他端とコンデンサＣ2 が接続されている。
路を示すもので、トランスＴと、トランスＴの一次巻線
Ｎ1 に接続されたマルチバイブレータ型の発振回路３
と、トランスＴの二次巻線Ｎ2 に接続された整流平滑回
路４と、直流出力を一定の値に保持する為の制御回路５
から構成されている。入力端子１には平滑用のコンデン
サＣ 1 とトランスＴの一次巻線Ｎ1 の一端が接続され、
スイッチング・トランジスタＱ1 のコレクタに一次巻線
Ｎ1 の他端とコンデンサＣ2 が接続されている。
【０００３】トランジスタＱ2 のコレクタは、一端を入
力端子１に接続した抵抗Ｒ1 と、抵抗Ｒ2 と、トランジ
スタＱ1 のベースに接続されている。トランジスタＱ2
のベースは抵抗Ｒ2 、Ｒ3 、Ｒ4 の接続点に接続されて
いる。抵抗Ｒ3 の他端はコンデンサＣ2 の他端に接続さ
れて時定数回路を形成している。トランジスタＱ2 のベ
ースはダイオードＤ2 と定電圧ダイオードＤ3 の直列回
路を介して接地されている。トランスＴの二次巻線Ｎ2
の一端にはダイオードＤ1 とコンデンサＣ3 からなる整
流平滑回路４が接続され、他端は接地されている。
力端子１に接続した抵抗Ｒ1 と、抵抗Ｒ2 と、トランジ
スタＱ1 のベースに接続されている。トランジスタＱ2
のベースは抵抗Ｒ2 、Ｒ3 、Ｒ4 の接続点に接続されて
いる。抵抗Ｒ3 の他端はコンデンサＣ2 の他端に接続さ
れて時定数回路を形成している。トランジスタＱ2 のベ
ースはダイオードＤ2 と定電圧ダイオードＤ3 の直列回
路を介して接地されている。トランスＴの二次巻線Ｎ2
の一端にはダイオードＤ1 とコンデンサＣ3 からなる整
流平滑回路４が接続され、他端は接地されている。
【０００４】ダイオードＤ1 のカソードには定電圧ダイ
オードＤ4 のカソードが接続され、そのアノードが抵抗
Ｒ5 を介して接地されて定電圧回路を形成している。ト
ランジスタＱ3 は、エミッタが抵抗Ｒ5 と定電圧ダイオ
ードＤ4 の接続点に接続され、ベースが抵抗Ｒ7 を介し
て出力端子２に接続されるとともに抵抗Ｒ6 を介して接
地され、コレクタが抵抗Ｒ4 に接続されて直流出力を一
定の電位に保持するための制御回路５を形成している。
抵抗Ｒ4 の他端は抵抗Ｒ2 と抵抗Ｒ3 の接続点に接続さ
れている。なお、定電圧ダイオードＤ3 はトランジスタ
Ｑ2 のエミッタ、ベース間電圧の逆バイアス保護用であ
り、ダイオードＤ2 はトランジスタＱ2 のベースが順バ
イアスされる際に定電圧ダイオードＤ3 に順方向電流が
流れるのを阻止する為のものである。コンデンサＣ1 、
Ｃ3 の他端は接地されている。
オードＤ4 のカソードが接続され、そのアノードが抵抗
Ｒ5 を介して接地されて定電圧回路を形成している。ト
ランジスタＱ3 は、エミッタが抵抗Ｒ5 と定電圧ダイオ
ードＤ4 の接続点に接続され、ベースが抵抗Ｒ7 を介し
て出力端子２に接続されるとともに抵抗Ｒ6 を介して接
地され、コレクタが抵抗Ｒ4 に接続されて直流出力を一
定の電位に保持するための制御回路５を形成している。
抵抗Ｒ4 の他端は抵抗Ｒ2 と抵抗Ｒ3 の接続点に接続さ
れている。なお、定電圧ダイオードＤ3 はトランジスタ
Ｑ2 のエミッタ、ベース間電圧の逆バイアス保護用であ
り、ダイオードＤ2 はトランジスタＱ2 のベースが順バ
イアスされる際に定電圧ダイオードＤ3 に順方向電流が
流れるのを阻止する為のものである。コンデンサＣ1 、
Ｃ3 の他端は接地されている。
【０００５】次に、この自励式スイッチング電源回路の
動作を説明する。入力端子１に入力電圧Ｖinが加わると
スイッチング・トランジスタＱ2 はオフ状態を維持し、
スイッチング・トランジスタＱ1 はオン状態となる。ト
ランジスタＱ1 のコレクタ電流がトランスＴの一次巻線
Ｎ1 に供給され、トランジスタＱ1 のコレクタ電圧が誘
起電圧によって上昇し、コンデンサＣ2 は充電される。
トランジスタＱ1 のコンデンサ電流が飽和状態に達する
と、一次巻線Ｎ1 の磁束の増加がなくなるので、トラン
ジスタＱ1 はオフ方向に転じる。すると一次巻線Ｎ1 に
は逆起電圧が発生しコンデンサＣ2 が逆充電されてトラ
ンジスタＱ2 のベース電流が流れ始め、トランジスタＱ
2 がオン状態となるとトランジスタＱ1 はオフ状態とな
る。
動作を説明する。入力端子１に入力電圧Ｖinが加わると
スイッチング・トランジスタＱ2 はオフ状態を維持し、
スイッチング・トランジスタＱ1 はオン状態となる。ト
ランジスタＱ1 のコレクタ電流がトランスＴの一次巻線
Ｎ1 に供給され、トランジスタＱ1 のコレクタ電圧が誘
起電圧によって上昇し、コンデンサＣ2 は充電される。
トランジスタＱ1 のコンデンサ電流が飽和状態に達する
と、一次巻線Ｎ1 の磁束の増加がなくなるので、トラン
ジスタＱ1 はオフ方向に転じる。すると一次巻線Ｎ1 に
は逆起電圧が発生しコンデンサＣ2 が逆充電されてトラ
ンジスタＱ2 のベース電流が流れ始め、トランジスタＱ
2 がオン状態となるとトランジスタＱ1 はオフ状態とな
る。
【０００６】トランジスタＱ2 のベース電流によってコ
ンデンサＣ2 が充電されると、そのベース電圧が上昇し
て、再び、トランジスタＱ2 はオフ状態となる。トラン
ジスタＱ1 がオフ状態の時、トランスＴの二次巻線Ｎ2
には逆起電圧が発生してダイオードＤ1 とコンデンサＣ
3 によって整流平滑され、出力端子２に直流電圧Ｖ0 が
出力される。出力端子２と接地間には直列接続された定
電圧ダイオードＤ4 と抵抗Ｒ5 が接続されており、出力
電圧Ｖ0 が定電圧ダイオードＤ4 の定格電圧より高い場
合は、抵抗Ｒ5 の端子間に電圧が発生する。
ンデンサＣ2 が充電されると、そのベース電圧が上昇し
て、再び、トランジスタＱ2 はオフ状態となる。トラン
ジスタＱ1 がオフ状態の時、トランスＴの二次巻線Ｎ2
には逆起電圧が発生してダイオードＤ1 とコンデンサＣ
3 によって整流平滑され、出力端子２に直流電圧Ｖ0 が
出力される。出力端子２と接地間には直列接続された定
電圧ダイオードＤ4 と抵抗Ｒ5 が接続されており、出力
電圧Ｖ0 が定電圧ダイオードＤ4 の定格電圧より高い場
合は、抵抗Ｒ5 の端子間に電圧が発生する。
【０００７】出力電圧Ｖ0 が所定の電位より高い場合に
は、抵抗Ｒ5 の端子間電圧によってトランジスタＱ3 が
バイアスされてオン状態になり、抵抗Ｒ4 を介してコレ
クタ電流ＩC を引き込むことにより、トランジスタＱ2
のベース電流ＩB1を制御して出力電圧Ｖ0 の直流電位を
制御する。出力電圧Ｖ0 が所定の値である場合は、トラ
ンジスタＱ3 のベース、エミッタ間に電位差が発生しな
いので、トランジスタＱ 1 、Ｑ2 のスイッチングのタイ
ミングは一定となる。このように制御回路５によってト
ランジスタＱ2 のベース電流を制御してトランジスタＱ
1 、Ｑ2 が遮断状態から動作状態になるまで時間を制御
することによって、出力電圧Ｖ0 の電位を一定に保つこ
とが可能である。また、トランスＴの三次巻線Ｎ3 が接
続された出力端子２1 、２2 から出力を得ることもでき
る。
は、抵抗Ｒ5 の端子間電圧によってトランジスタＱ3 が
バイアスされてオン状態になり、抵抗Ｒ4 を介してコレ
クタ電流ＩC を引き込むことにより、トランジスタＱ2
のベース電流ＩB1を制御して出力電圧Ｖ0 の直流電位を
制御する。出力電圧Ｖ0 が所定の値である場合は、トラ
ンジスタＱ3 のベース、エミッタ間に電位差が発生しな
いので、トランジスタＱ 1 、Ｑ2 のスイッチングのタイ
ミングは一定となる。このように制御回路５によってト
ランジスタＱ2 のベース電流を制御してトランジスタＱ
1 、Ｑ2 が遮断状態から動作状態になるまで時間を制御
することによって、出力電圧Ｖ0 の電位を一定に保つこ
とが可能である。また、トランスＴの三次巻線Ｎ3 が接
続された出力端子２1 、２2 から出力を得ることもでき
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の自励
式スイッチング電源回路では、仕様範囲を超える過大な
入力電圧Ｖinが印加された場合でも動作し続けるため、
トランジスタＱ1 、Ｑ2 の耐電圧をオーバーして、これ
らのスイッチ素子が損傷することがあった。本発明は、
入力端子１に過大な入力電圧Ｖinが加わった場合でも、
スイッチング素子に規格を超える高電圧が加わることの
ない信頼性の高い自励式スイッチング電源回路を提供す
ることを目的とする。
式スイッチング電源回路では、仕様範囲を超える過大な
入力電圧Ｖinが印加された場合でも動作し続けるため、
トランジスタＱ1 、Ｑ2 の耐電圧をオーバーして、これ
らのスイッチ素子が損傷することがあった。本発明は、
入力端子１に過大な入力電圧Ｖinが加わった場合でも、
スイッチング素子に規格を超える高電圧が加わることの
ない信頼性の高い自励式スイッチング電源回路を提供す
ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、トランスと、
このトランスの一次巻線を負荷回路とする第１のスイッ
チング・トランジスタと、第１のスイッチング・トラン
ジスタと交互に動作してマルチバイブレータを構成する
第２のスイッチング・トランジスタと、トランスの二次
巻線に接続された整流平滑回路と、整流平滑回路に接続
された定電圧回路と、整流平滑回路からの直流出力に基
づく帰還量によって第２のスイッチング・トランジスタ
のベース電流を定電圧回路に分流して、このベース電流
を制御して直流出力を一定に保つ制御回路とからなる自
励式スイッチング電源回路において、発振回路を発振さ
せるための交流帰還信号を入力電源側にバイパスするバ
イパス経路を設けた構成を特徴とする。
このトランスの一次巻線を負荷回路とする第１のスイッ
チング・トランジスタと、第１のスイッチング・トラン
ジスタと交互に動作してマルチバイブレータを構成する
第２のスイッチング・トランジスタと、トランスの二次
巻線に接続された整流平滑回路と、整流平滑回路に接続
された定電圧回路と、整流平滑回路からの直流出力に基
づく帰還量によって第２のスイッチング・トランジスタ
のベース電流を定電圧回路に分流して、このベース電流
を制御して直流出力を一定に保つ制御回路とからなる自
励式スイッチング電源回路において、発振回路を発振さ
せるための交流帰還信号を入力電源側にバイパスするバ
イパス経路を設けた構成を特徴とする。
【００１０】また、本発明は、コイルと、このコイルを
負荷回路とする第１のスイッチング・トランジスタと第
２のスイッチング・トランジスタが交互に動作して、こ
のコイルにパルス出力を供給するマルチバイブレータ型
の発振回路と、コイルに蓄えられた電磁エネルギーを整
流平滑する整流平滑回路と、整流平滑回路からの直流出
力によって第２のスイッチング・トランジスタに供給さ
れるベース電流をこの直流出力に基づく帰還量によって
制御し、直流出力を所定の電位に保持する自励式スイッ
チング電源回路において、発振回路を発振させるための
交流帰還信号を入力電源側にバイパスするバイパス経路
を設けた構成を特徴とする。
負荷回路とする第１のスイッチング・トランジスタと第
２のスイッチング・トランジスタが交互に動作して、こ
のコイルにパルス出力を供給するマルチバイブレータ型
の発振回路と、コイルに蓄えられた電磁エネルギーを整
流平滑する整流平滑回路と、整流平滑回路からの直流出
力によって第２のスイッチング・トランジスタに供給さ
れるベース電流をこの直流出力に基づく帰還量によって
制御し、直流出力を所定の電位に保持する自励式スイッ
チング電源回路において、発振回路を発振させるための
交流帰還信号を入力電源側にバイパスするバイパス経路
を設けた構成を特徴とする。
【００１１】
【実施例】図１は本発明の実施例を示すもので、図４に
示した従来回路に過電圧入力保護機能を付加したもので
ある。すなわち、本回路は従来回路におけるトランジス
タＱ 2 のベース及び抵抗Ｒ2 、Ｒ3 、Ｒ4 の接続点と入
力端子１との間に、定電圧ダイオードＤ5 と電流制限回
路８の直列回路を接続した点のみが異なる。電流制限回
路８は電流を制限する機能を備えたものであればよく、
たとえば図２のように抵抗Ｒ8 を用いることができる。
電流制限回路８としては、抵抗の他に定電圧ダイオード
やジャンクションＦＥＴ等の素子を用いてもよく、ある
いは図３に示すようにトランジスタとＱ10と定電圧ダイ
オードＤ10、抵抗Ｒ10、Ｒ11等を組み合わせて構成して
もよい。図３の電流制限回路８は、端子９が定電圧ダイ
オードＤ 5 のアノードに、端子10が抵抗Ｒ2 、Ｒ3 、Ｒ
4 の接続点に接続される。
示した従来回路に過電圧入力保護機能を付加したもので
ある。すなわち、本回路は従来回路におけるトランジス
タＱ 2 のベース及び抵抗Ｒ2 、Ｒ3 、Ｒ4 の接続点と入
力端子１との間に、定電圧ダイオードＤ5 と電流制限回
路８の直列回路を接続した点のみが異なる。電流制限回
路８は電流を制限する機能を備えたものであればよく、
たとえば図２のように抵抗Ｒ8 を用いることができる。
電流制限回路８としては、抵抗の他に定電圧ダイオード
やジャンクションＦＥＴ等の素子を用いてもよく、ある
いは図３に示すようにトランジスタとＱ10と定電圧ダイ
オードＤ10、抵抗Ｒ10、Ｒ11等を組み合わせて構成して
もよい。図３の電流制限回路８は、端子９が定電圧ダイ
オードＤ 5 のアノードに、端子10が抵抗Ｒ2 、Ｒ3 、Ｒ
4 の接続点に接続される。
【００１２】図２のスイッチング回路において、入力電
圧Ｖinが定電圧ダイオードＤ5 のブレークダウン電圧Ｖ
Z5とトランジスタＱ2 のＶBE順方向降下電圧の和を超え
た場合を考える。このとき、定電圧ダイオードＤ5 は導
通し、トランジスタＱ2 が正バイアスを受けてオン状態
を維持するため、トランジスタＱ1 はオフ状態を維持し
スイッチングは停止される。したがって、この状態では
トランジスタＱ1 のコレクタ・エミッタ間には入力電圧
Ｖin以上の電圧は加わらない。
圧Ｖinが定電圧ダイオードＤ5 のブレークダウン電圧Ｖ
Z5とトランジスタＱ2 のＶBE順方向降下電圧の和を超え
た場合を考える。このとき、定電圧ダイオードＤ5 は導
通し、トランジスタＱ2 が正バイアスを受けてオン状態
を維持するため、トランジスタＱ1 はオフ状態を維持し
スイッチングは停止される。したがって、この状態では
トランジスタＱ1 のコレクタ・エミッタ間には入力電圧
Ｖin以上の電圧は加わらない。
【００１３】本回路は、入力電圧の昇降と動作停止入力
電圧との関係にヒステリシスを有しており、しきい値付
近での過電圧入力保護動作のオンオフの繰り返し、すな
わちハンチングが防止できる。このヒステリシス現象が
起こる理由は次のように考えられる。まず、入力電圧Ｖ
inの上昇時には、抵抗Ｒ3 とコンデンサＣ2 を介してト
ランジスタＱ2 のベースに到達する発振用交流信号の一
部が、抵抗Ｒ8 及び定電圧ダイオードＤ5 の方へ分流さ
れて流れ込むため、入力電圧Ｖinが定電圧ダイオードＤ
5 のブレークダウン電圧ＶZ5とトランジスタＱ2 のＶBE
順方向降下電圧の和よりも、かなり大きくならないと定
電圧ダイオードＤ5 にツェナー電流が流れない。そして
一旦、定電圧ダイオードＤ5 がオンしてツェナー電流が
流れてしまうと、抵抗Ｒ3 とコンデンサＣ2 を介して流
れるトランジスタＱ2 をオフさせるための電流がこのツ
ェナー電流を打ち消せないためと理解される。
電圧との関係にヒステリシスを有しており、しきい値付
近での過電圧入力保護動作のオンオフの繰り返し、すな
わちハンチングが防止できる。このヒステリシス現象が
起こる理由は次のように考えられる。まず、入力電圧Ｖ
inの上昇時には、抵抗Ｒ3 とコンデンサＣ2 を介してト
ランジスタＱ2 のベースに到達する発振用交流信号の一
部が、抵抗Ｒ8 及び定電圧ダイオードＤ5 の方へ分流さ
れて流れ込むため、入力電圧Ｖinが定電圧ダイオードＤ
5 のブレークダウン電圧ＶZ5とトランジスタＱ2 のＶBE
順方向降下電圧の和よりも、かなり大きくならないと定
電圧ダイオードＤ5 にツェナー電流が流れない。そして
一旦、定電圧ダイオードＤ5 がオンしてツェナー電流が
流れてしまうと、抵抗Ｒ3 とコンデンサＣ2 を介して流
れるトランジスタＱ2 をオフさせるための電流がこのツ
ェナー電流を打ち消せないためと理解される。
【００１４】なお、本発明は、一次巻線Ｎ1 の代わりに
単巻きのコイルを用い、このコイルの一端に整流平滑回
路４を接続した、トランスＴを使用しないタイプの自励
式スイッチング電源回路にも同様に適用できることは勿
論である。
単巻きのコイルを用い、このコイルの一端に整流平滑回
路４を接続した、トランスＴを使用しないタイプの自励
式スイッチング電源回路にも同様に適用できることは勿
論である。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、簡単な回路を付加する
だけで、ハンチングがなく安定した過電圧入力保護機能
を備える自励式スイッチング電源回路を得ることができ
る。
だけで、ハンチングがなく安定した過電圧入力保護機能
を備える自励式スイッチング電源回路を得ることができ
る。
【図１】本発明の自励式スイッチング電源回路の一実施
例を示す回路図
例を示す回路図
【図２】同電源回路の具体例を示す回路図
【図３】電流制限回路の他の実施例を示す回路図
【図４】従来の自励式スイッチング電源回路を示す回路
図
図
３ 発振回路
４ 整流平滑回路
５ 制御回路
８ 電流制限回路
Ｔ トランス
Ｎ1 一次巻線
Ｎ2 二次巻線
Ｑ1 、Ｑ2 スイッチング・トランジスタ
Ｑ3 制御用トランジスタ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02M 3/28
H02M 3/338
Claims (5)
- 【請求項１】 トランスと、該トランスの一次巻線を負
荷回路とする第１のスイッチング・トランジスタと、第
１のスイッチング・トランジスタと交互に動作してマル
チバイブレータを構成する第２のスイッチング・トラン
ジスタと、該トランスの二次巻線に接続された整流平滑
回路と、該整流平滑回路に接続された定電圧回路と、該
整流平滑回路からの直流出力に基づく帰還量によって第
２のスイッチング・トランジスタのベース電流を該定電
圧回路に分流して該ベース電流を制御して直流出力を一
定に保つ制御回路とからなる自励式スイッチング電源回
路において、該発振回路を発振させるための交流帰還信
号を入力電源側にバイパスするバイパス経路を設けたこ
とを特徴とする自励式スイッチング電源回路。 - 【請求項２】 コイルと、該コイルを負荷回路とする第
１のスイッチング・トランジスタと第２のスイッチング
・トランジスタが交互に動作して該コイルにパルス出力
を供給するマルチバイブレータ型の発振回路と、該コイ
ルに蓄えられた電磁エネルギーを整流平滑する整流平滑
回路と、該整流平滑回路からの直流出力によって第２の
スイッチング・トランジスタに供給されるベース電流を
該直流出力に基づく帰還量によって制御し、該直流出力
を所定の電位に保持する自励式スイッチング電源回路に
おいて、前記発振回路を発振させるための交流帰還信号
を入力電源側にバイパスするバイパス経路を設けたこと
を特徴とする自励式スイッチング電源回路。 - 【請求項３】 入力電圧が所定の値を超えたときバイパ
ス経路に直流電流が流入し、前記交流帰還信号を打ち消
すことによって生じる過入力電圧動作停止特性にヒステ
リシスを有する請求項１または請求項２の自励式スイッ
チング電源回路。 - 【請求項４】 バイパス経路が、定電圧ダイオードと電
流制限回路の直列回路からなる請求項３の自励式スイッ
チング電源回路。 - 【請求項５】 電流制限回路が抵抗からなる請求項４の
自励式スイッチング電源回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22205299A JP3469510B2 (ja) | 1999-08-05 | 1999-08-05 | 自励式スイッチング電源回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22205299A JP3469510B2 (ja) | 1999-08-05 | 1999-08-05 | 自励式スイッチング電源回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001054281A JP2001054281A (ja) | 2001-02-23 |
| JP3469510B2 true JP3469510B2 (ja) | 2003-11-25 |
Family
ID=16776353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22205299A Expired - Fee Related JP3469510B2 (ja) | 1999-08-05 | 1999-08-05 | 自励式スイッチング電源回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3469510B2 (ja) |
-
1999
- 1999-08-05 JP JP22205299A patent/JP3469510B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2001054281A (ja) | 2001-02-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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