JP3490327B2 - Switching power supply - Google Patents

Switching power supply

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JP3490327B2
JP3490327B2 JP04147299A JP4147299A JP3490327B2 JP 3490327 B2 JP3490327 B2 JP 3490327B2 JP 04147299 A JP04147299 A JP 04147299A JP 4147299 A JP4147299 A JP 4147299A JP 3490327 B2 JP3490327 B2 JP 3490327B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の出力電圧を
得るためのスイッチング電源装置において、主スイッチ
ング素子を含む制御系のフィードバック制御動作によっ
て電圧の安定化が直接には行われない出力電圧を安定化
させるための技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switching power supply device for obtaining a plurality of output voltages, and an output voltage whose voltage is not directly stabilized by a feedback control operation of a control system including a main switching element. It relates to a technique for stabilizing.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、電子機器はその内部に数多くの機
能回路や装置を備え、これら機能回路や装置に供給すべ
き駆動電圧が2以上の種類(電圧値)となることは当然
のようになった。例えば、電圧値の異なる複数の電圧を
得るには、その電圧の必要数だけの電源回路を備えた電
源装置を使用することも考えられる。しかし、電源回路
の数が多くなるとコストは上昇し、形状も大きくなると
いった問題があることから、電子機器に内蔵する電源装
置には、一つの電源回路から電圧値の異なる複数の出力
電圧が得られるマルチ出力型のスイッチング電源装置が
要求されることが多い。このようなマルチ出力型のスイ
ッチング電源装置の一例として、従来においては図3に
示すような構成のスイッチング電源装置が存在した。
2. Description of the Related Art In recent years, electronic devices are equipped with a large number of functional circuits and devices therein, and as a matter of course, the driving voltage to be supplied to these functional circuits and devices is of two or more types (voltage values). became. For example, in order to obtain a plurality of voltages having different voltage values, it is conceivable to use a power supply device provided with the necessary number of power supply circuits of the voltage. However, as the number of power supply circuits increases, the cost increases and the shape also increases.Therefore, a power supply device built into an electronic device can obtain multiple output voltages with different voltage values from one power supply circuit. In many cases, a multi-output type switching power supply device is required. As an example of such a multi-output type switching power supply device, there has conventionally been a switching power supply device having a configuration as shown in FIG.

【0003】図3に示す回路は、先ず、高電位側の入力
端子1とアースとの間にトランスT1の1次巻線N1と
主スイッチングトランジスタQ1の主電流路を直列に接
続し、主スイッチングトランジスタQ1のベースに制御
回路4を接続する。なお、アースは図3に示す回路の基
準電位点であり、低電位側の入力端子および低電位側の
各出力端子は図示を省略してあるがアースに接続されて
いるものとする。トランスT1の2次巻線N2の一端a
はダイオードD1を介して高電位側の第1の出力端子2
に接続し、その出力端子2とアースとの間にコンデンサ
C2を接続し、このダイオードD1と出力コンデンサC
2により電源装置の第1の出力回路5bを形成する。
In the circuit shown in FIG. 3, first, the primary winding N1 of the transformer T1 and the main current path of the main switching transistor Q1 are connected in series between the input terminal 1 on the high potential side and the ground to perform main switching. The control circuit 4 is connected to the base of the transistor Q1. It should be noted that the ground is a reference potential point of the circuit shown in FIG. 3, and the input terminal on the low potential side and each output terminal on the low potential side are connected to the ground although they are not shown. One end a of the secondary winding N2 of the transformer T1
Is the first output terminal 2 on the high potential side through the diode D1
The capacitor C2 is connected between the output terminal 2 and the ground, and the diode D1 and the output capacitor C are connected.
2 forms the first output circuit 5b of the power supply device.

【0004】また、2次巻線N2のタップCTはダイオ
ードD3を介して高電位側の第2の出力端子3に接続
し、その出力端子3とアースとの間にコンデンサC5を
接続し、このダイオードD3とコンデンサC5により電
源装置の第2の出力回路6bを形成する。なお2次巻線
N2の他端bはアースに接続する。そして、入力端子1
とアースとの間にはフィルタ用のコンデンサC1を接続
し、出力端子2とアースとの間には出力電圧検出用の抵
抗R1と抵抗R2の直列回路を接続し、抵抗R1とR2
の接続点に現れた電圧を制御回路4に入力する、といっ
た回路構成としている。
The tap CT of the secondary winding N2 is connected to the second output terminal 3 on the high potential side via the diode D3, and the capacitor C5 is connected between the output terminal 3 and the ground. The diode D3 and the capacitor C5 form a second output circuit 6b of the power supply device. The other end b of the secondary winding N2 is connected to the ground. And input terminal 1
A capacitor C1 for filtering is connected between the output terminal 2 and the ground, and a series circuit of a resistor R1 and a resistor R2 for detecting the output voltage is connected between the output terminal 2 and the ground, and the resistors R1 and R2 are connected.
The circuit configuration is such that the voltage appearing at the connection point is input to the control circuit 4.

【0005】このような構成とした図3の回路では、制
御回路4が出力する駆動信号に従ってスイッチングトラ
ンジスタQ1がオン、オフ動作を繰り返し、これに伴っ
てトランスT1の2次巻線N2に交番電圧が発生する。
ここで、2次巻線N2の一端aと他端bの間に現れた交
番電圧は第1の出力回路5bにおいて整流、平滑され、
これにより、第1の出力端子2の位置に第1の出力電圧
O1が出現する。また、2次巻線N2のタップCTと
他端bの間に現れた交番電圧は第2の出力回路6bにお
いて整流、平滑され、これにより、第2の出力端子3の
位置に第2の出力電圧VO2が出現する。
In the circuit of FIG. 3 having such a configuration, the switching transistor Q1 repeatedly turns on and off in accordance with the drive signal output from the control circuit 4, and the alternating voltage is applied to the secondary winding N2 of the transformer T1 accordingly. Occurs.
Here, the alternating voltage appearing between one end a and the other end b of the secondary winding N2 is rectified and smoothed in the first output circuit 5b,
As a result, the first output voltage V O1 appears at the position of the first output terminal 2. Further, the alternating voltage appearing between the tap CT of the secondary winding N2 and the other end b is rectified and smoothed in the second output circuit 6b, whereby the second output is provided at the position of the second output terminal 3. The voltage V O2 appears.

【0006】ところで、抵抗R1とR2の接続点に現れ
る電圧信号は第1の出力端子2に出現した第1の出力電
圧VO1の電圧値に応じた大きさとなる。何らかの理由
によって第1の出力電圧VO1が所定の値から変動した
場合、制御回路4は抵抗R1とR2の接続点に現れた電
圧信号に応じて駆動信号のパルス幅を変化させ、スイッ
チングトランジスタQ1のオン、オフ期間の比率、すな
わちオンディーティを変化させる。スイッチングトラン
ジスタQ1のオンデューティが変化すると1次巻線N1
を通過する電流の単位時間当たりの流量が変化し、トラ
ンスT1の1次側から2次側へ伝達されるエネルギー量
が変化する。すると第1の出力電圧V は、変化した
伝達エネルギー量に応じてその電圧値を元の所定の電圧
値に復元するような作用を受ける。
By the way, the voltage signal appearing at the connection point of the resistors R1 and R2 has a magnitude corresponding to the voltage value of the first output voltage V O1 appearing at the first output terminal 2. When the first output voltage V O1 fluctuates from a predetermined value for some reason, the control circuit 4 changes the pulse width of the drive signal according to the voltage signal appearing at the connection point of the resistors R1 and R2, and the switching transistor Q1. The ratio of ON and OFF periods, that is, the on-dity is changed. When the on-duty of the switching transistor Q1 changes, the primary winding N1
The flow rate of the current passing through the unit per unit time changes, and the amount of energy transmitted from the primary side to the secondary side of the transformer T1 changes. Then, the first output voltage V O 1 has an effect of restoring its voltage value to the original predetermined voltage value according to the changed amount of transmitted energy.

【0007】以上のような出力電圧の大きさに基づくス
イッチング動作の制御、いわゆるフィードバック制御に
よって、図3に示す回路の第1の出力電圧VO1は所定
の値に安定化される。なお、第2の出力電圧VO2につ
いては、第1の出力電圧VO1の電圧値がほぼ一定の値
で安定していれば、外部要因、すなわち各出力端子にそ
れぞれ接続された外部負荷の状態や入力電圧VINが変
化しない限り、その電圧値はほぼ一定の値で安定するこ
とになる。
The first output voltage V O1 of the circuit shown in FIG. 3 is stabilized at a predetermined value by the control of the switching operation based on the magnitude of the output voltage as described above, so-called feedback control. Regarding the second output voltage V O2 , if the voltage value of the first output voltage V O1 is stable at a substantially constant value, an external factor, that is, the state of the external load connected to each output terminal, is obtained. As long as the input voltage V IN and the input voltage V IN do not change, the voltage value becomes stable at a substantially constant value.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】図3に示す回路で、出
力端子2または3に接続された外部負荷の状態、あるい
は入力電圧VINなどが変化した時、第1の出力電圧V
O1は先のフィードバック制御動作によって安定化され
ているため、電圧値の変動はほとんど起こらない。しか
し第2の出力電圧VO2については、仮令、第1の出力
電圧VO1の電圧値が安定していても、様々な外部要因
の変化によって電圧値が変動してしまう。これは、電源
回路を構成するトランスT1の各巻線間の磁気的結合が
完全(結合係数が1.0)ではないこと、各巻線に存在
する電気抵抗とそこを流れる電流によって電圧降下を生
じること等が原因と考えられている。
In the circuit shown in FIG. 3, when the state of the external load connected to the output terminal 2 or 3 or the input voltage V IN changes, the first output voltage V
Since O1 is stabilized by the above feedback control operation, the voltage value hardly changes. However, regarding the second output voltage V O2 , even if the voltage value of the first output voltage V O1 is tentatively stable, the voltage value fluctuates due to changes in various external factors. This is because the magnetic coupling between the windings of the transformer T1 constituting the power supply circuit is not perfect (coupling coefficient is 1.0), and a voltage drop occurs due to the electric resistance existing in each winding and the current flowing therethrough. It is thought that the cause is.

【0009】そのため、図3に示す回路構成としたスイ
ッチング電源装置は、入力電圧V や外部負荷の状態
が大きく変化するような場合、第2の出力電圧VO2
電圧値に高い安定度は望めない、換言すると、フィード
バック制御が作用する第1の出力電圧VO1の一つしか
安定度の高い電圧が得られないとの問題があった。そこ
で本発明は、外部要因の変化に対して安定度が高い出力
電圧が複数得られるスイッチング電源装置を得ることを
目的とする。
[0009] Accordingly, switching power supply and the circuit configuration shown in FIG. 3, when the input voltage V I N and as the state of the external load varies greatly, high voltage value of the second output voltage V O2 stability However, in other words, there is a problem that only one of the first output voltages V O1 on which the feedback control acts can obtain a voltage with high stability. Therefore, an object of the present invention is to obtain a switching power supply device that can obtain a plurality of output voltages with high stability against changes in external factors.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明によるスイッチン
グ電源装置は、主スイッチング素子とインダクタンス部
品の巻線を直列に接続し、主スイッチング素子のオン、
オフ動作に伴ってインダクタンス部品の所定の巻線端に
現れた電圧より出力電圧を得るスイッチング電源装置に
おいて、その一端が整流素子を介してインダクタンス部
品の所定の巻線端に接続された出力コンデンサと、出力
コンデンサの一端と出力端子との間に平滑回路と共に接
続され、その制御端子にはインダクタンス部品の所定の
巻線位置に現れた電圧による同期駆動信号が供給され、
かつ、主スイッチング素子がオン状態の時にオン状態と
なる期間が存在し、主スイッチング素子がオフ状態の時
にはオフ状態となる補助スイッチング素子とを具備する
ことを特徴とする。
A switching power supply device according to the present invention is configured so that a main switching element and a winding of an inductance component are connected in series to turn on the main switching element.
In a switching power supply device that obtains an output voltage from a voltage appearing at a predetermined winding end of an inductance component with an off operation, one end of the switching power supply is connected to a predetermined winding end of the inductance component through a rectifying element. , Is connected with a smoothing circuit between one end of the output capacitor and the output terminal, and its control terminal is supplied with a synchronous drive signal by a voltage appearing at a predetermined winding position of the inductance component,
Further, it is characterized by including an auxiliary switching element which is in an ON state when the main switching element is in an ON state and which is in an OFF state when the main switching element is in an OFF state.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】主スイッチング素子、インダクタ
ンス部品、ダイオードおよび出力コンデンサを相互に接
続して電源回路を構成し、さらに電源回路に制御回路等
を組み込み、出力コンデンサの端子間電圧を安定化する
ためのにフィードバック制御系を形成しておく。この出
力コンデンサと電源装置の出力端子との間に補助スイッ
チング素子と平滑回路を接続する。補助スイッチング素
子の制御端子にはインダクタンス部品の所定の巻線位置
に発生した電圧による同期駆動信号を入力し、主スイッ
チング素子がオン状態の時には補助スイッチング素子も
オン状態となるようにする。また、補助スイッチング素
子の制御端子に出力電圧に応じて動作する制御トランジ
スタを接続し、もし出力電圧が所定値より大きい時には
制御トランジスタにより補助スイッチング素子をオフ状
態とする。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A main switching element, an inductance component, a diode and an output capacitor are mutually connected to form a power supply circuit, and a control circuit and the like are further incorporated in the power supply circuit to stabilize the terminal voltage of the output capacitor. To this end, a feedback control system is formed. An auxiliary switching element and a smoothing circuit are connected between this output capacitor and the output terminal of the power supply device. A synchronous drive signal based on a voltage generated at a predetermined winding position of the inductance component is input to the control terminal of the auxiliary switching element so that the auxiliary switching element is also turned on when the main switching element is on. Further, a control transistor that operates according to the output voltage is connected to the control terminal of the auxiliary switching element, and if the output voltage is higher than a predetermined value, the auxiliary switching element is turned off by the control transistor.

【0012】[0012]

【実施例】外部要因の変化に対して安定度が高い出力電
圧が複数得られる、本発明の第1の実施例によるスイッ
チング電源装置の回路を図1に示した。図1に示す回路
は以下のような回路構成としている。入力端子1とアー
スとの間にチョークコイルL1と主スイッチングトラン
ジスタQ1を直列に接続し、主スイッチングトランジス
タQ1のベースに制御回路4を接続する。入力端子1と
アースとの間にはフィルタ用のコンデンサC1を接続す
る。チョークコイルL1の主スイッチングトランジスタ
Q1側の一端をダイオードD1を介して出力コンデンサ
C2の一端に接続し、出力コンデンサC2の他端はアー
スに接続する。出力コンデンサC2の一端はさらに第1
の出力端子2に接続し、このダイオードD1と出力コン
デンサC2とにより第1の出力回路5aを構成する。
FIG. 1 shows a circuit of a switching power supply device according to a first embodiment of the present invention, which can obtain a plurality of output voltages having high stability against changes in external factors. The circuit shown in FIG. 1 has the following circuit configuration. The choke coil L1 and the main switching transistor Q1 are connected in series between the input terminal 1 and the ground, and the control circuit 4 is connected to the base of the main switching transistor Q1. A filter capacitor C1 is connected between the input terminal 1 and ground. One end of the choke coil L1 on the main switching transistor Q1 side is connected to one end of the output capacitor C2 via the diode D1, and the other end of the output capacitor C2 is connected to ground. One end of the output capacitor C2 is the first
The output terminal 2 is connected to the diode D1 and the output capacitor C2 to form a first output circuit 5a.

【0013】出力コンデンサC2の一端に補助スイッチ
ングトランジスタQ2のエミッタを接続し、補助スイッ
チングトランジスタQ2のコレクタをチョークコイルL
2を介して第2の出力端子3に接続する。チョークコイ
ルL2の両端にはそれぞれ他端がアースに接続された転
流ダイオードD2とコンデンサC3を接続し、平滑回路
を構成する。補助スイッチングトランジスタQ2のベー
スは抵抗R5とコンデンサC4の並列回路を介してチョ
ークコイルL1の主スイッチングトランジスタQ1側の
一端に接続し、補助スイッチングトランジスタQ2のベ
ース、エミッタ間に第1制御トランジスタQ3の主電流
路を接続する。
The emitter of the auxiliary switching transistor Q2 is connected to one end of the output capacitor C2, and the collector of the auxiliary switching transistor Q2 is connected to the choke coil L.
It is connected to the second output terminal 3 via 2. A commutation diode D2, the other end of which is connected to the ground, and a capacitor C3 are connected to both ends of the choke coil L2 to form a smoothing circuit. The base of the auxiliary switching transistor Q2 is connected to one end of the choke coil L1 on the main switching transistor Q1 side through a parallel circuit of a resistor R5 and a capacitor C4, and the main control transistor Q3 is connected between the base and the emitter of the auxiliary switching transistor Q2. Connect the current path.

【0014】第1制御トランジスタQ3のベース、エミ
ッタ間に抵抗R3を接続し、第1制御トランジスタQ3
のベースを抵抗R4を介して第2制御トランジスタQ4
のコレクタに接続する。第2制御トランジスタQ4のエ
ミッタはアースに接続し、ベースは定電圧ダイオードD
Z1を介して第2出力端子3に接続する。この補助スイ
ッチングトランジスタQ2、第1、第2制御トランジス
タQ3、Q4、抵抗R3、R4、R5、コンデンサC
3、C4、チョークコイルL2、転流ダイオードD2お
よび定電圧ダイオードDZ1により第2の出力回路6a
を構成する。そして、第1の出力端子2とアースとの間
に抵抗R1と抵抗R2を直列に接続し、抵抗R1とR2
の接続点に現れた電圧信号を制御回路4に入力する。
A resistor R3 is connected between the base and emitter of the first control transistor Q3, and the first control transistor Q3 is connected.
Of the second control transistor Q4 through the resistor R4
Connect to the collector. The emitter of the second control transistor Q4 is connected to ground, and the base is a constant voltage diode D.
It is connected to the second output terminal 3 via Z1. This auxiliary switching transistor Q2, first and second control transistors Q3, Q4, resistors R3, R4, R5, capacitor C
The second output circuit 6a includes the third and the third C4, the choke coil L2, the commutation diode D2, and the constant voltage diode DZ1.
Make up. Then, the resistors R1 and R2 are connected in series between the first output terminal 2 and the ground, and the resistors R1 and R2 are connected.
The voltage signal appearing at the connection point is input to the control circuit 4.

【0015】このような構成とした図1の回路の概略の
動作は以下のようになる。制御回路4から供給される信
号に従って主スイッチングトランジスタQ1がオン、オ
フ動作をすると、チョークコイルL1の一端および主ス
イッチングトランジスタQ1のコレクタには、図2の最
上段に示すような波形の電圧が現れる先ず、主スイッチ
ングトランジスタQ1がオン状態になると、主スイッチ
ングトランジスタQ1のコレクタ電圧VC1はほぼ零と
なり、入力端子1からチョークコイルL1に電流が流入
する。この間、チョークコイルL1にはエネルギーが蓄
積される。
The schematic operation of the circuit of FIG. 1 having such a configuration is as follows. When the main switching transistor Q1 is turned on and off according to the signal supplied from the control circuit 4, a voltage having a waveform as shown in the uppermost stage of FIG. 2 appears at one end of the choke coil L1 and the collector of the main switching transistor Q1. First, when the main switching transistor Q1 is turned on, the collector voltage V C1 of the main switching transistor Q1 becomes substantially zero, and a current flows from the input terminal 1 to the choke coil L1. During this time, energy is accumulated in the choke coil L1.

【0016】次に、主スイッチングトランジスタQ1が
オフ状態に転換すると、チョークコイルL1にはフライ
バック電圧が発生し、入力電圧VINとフライバック電
圧の合成電圧が主スイッチングトランジスタQ1のコレ
クタに現れる。この合成電圧はダイオードD1を介して
出力コンデンサC2に供給され、出力コンデンサC2が
充電される。この時に出力コンデンサC2の端子間に現
れた電圧が、第1の出力電圧VO1として第1の出力端
子2より外部の負荷に供給されることになる。なお、定
常運転状態において第1の出力電圧VO1は、その電圧
値に応じて主スイッチングトランジスタQ1のオン期間
を変化させるといった制御動作を成す、抵抗R1、R2
と制御回路4、そして主スイッチングトランジスタQ1
によって構成されるフィードバック制御系により安定化
される。
Next, when the main switching transistor Q1 is turned off, a flyback voltage is generated in the choke coil L1 and a combined voltage of the input voltage VIN and the flyback voltage appears at the collector of the main switching transistor Q1. This combined voltage is supplied to the output capacitor C2 via the diode D1, and the output capacitor C2 is charged. At this time, the voltage appearing between the terminals of the output capacitor C2 is supplied to the external load from the first output terminal 2 as the first output voltage V O1 . In the steady operation state, the first output voltage V O1 performs control operation such as changing the ON period of the main switching transistor Q1 according to the voltage value, and the resistors R1 and R2.
And the control circuit 4, and the main switching transistor Q1
Is stabilized by a feedback control system composed of

【0017】一方、主スイッチングトランジスタQ1が
オン状態となると、主スイッチングトランジスタQ1の
コレクタ電圧VC1の低下に伴って補助スイッチングト
ランジスタQ2のベースから抵抗R5とコンデンサC4
の並列回路を介して電流が流れ出す。すると補助スイッ
チングトランジスタQ2は順方向バイアスを受け、オン
状態となる。補助スイッチングトランジスタQ2がオン
状態となるとそのコレクタには、図2の3段目に示すよ
うに、ほぼ第1の出力電圧VO1に等しい大きさの電圧
が現れる。補助スイッチングトランジスタQ2がオン状
態の間、チョークコイルL2とコンデンサC3には出力
コンデンサC2から補助スイッチングトランジスタQ2
を介してエネルギーが供給される。これにより第2の出
力端子3に第2の出力電圧VO2が現れ、補助スイッチ
ングトランジスタQ2がオン状態の間、その電圧値は上
昇していく。
On the other hand, when the main switching transistor Q1 is turned on, the collector voltage V C1 of the main switching transistor Q1 decreases and the resistor R5 and the capacitor C4 move from the base of the auxiliary switching transistor Q2.
Current begins to flow through the parallel circuit of. Then, the auxiliary switching transistor Q2 is forward biased and is turned on. When the auxiliary switching transistor Q2 is turned on, a voltage whose magnitude is substantially equal to the first output voltage V O1 appears in the collector of the auxiliary switching transistor Q2, as shown in the third stage of FIG. While the auxiliary switching transistor Q2 is in the ON state, the choke coil L2 and the capacitor C3 are connected to the auxiliary switching transistor Q2 from the output capacitor C2.
Energy is supplied via the. As a result, the second output voltage V O2 appears at the second output terminal 3, and its voltage value increases while the auxiliary switching transistor Q2 is in the ON state.

【0018】図1に示す回路が起動直後であって第2の
出力電圧VO2が低い時、補助スイッチングトランジス
タQ2は主スイッチングトランジスタQ1がオン状態に
ある間、オン状態を維持する。やがて、主スイッチング
トランジスタQ1がオフ状態となると、主スイッチング
トランジスタQ1のコレクタには入力電圧VINとフラ
イバック電圧の合成電圧が出現する。すると、補助スイ
ッチングトランジスタQ2は、そのエミッタにはダイオ
ードD1を介して、そのベースには抵抗R5とコンデン
サC4の並列回路を介して、それぞれ同じ合成電圧の供
給を受ける。その結果、補助スイッチングトランジスタ
Q2のベース、エミッタ間には順方向バイアスが供給さ
れず、補助スイッチングトランジスタQ2はオフ状態へ
移行する。なおこの時、ダイオードD1は、その順方向
降下電圧によって補助スイッチングトランジスタQ2に
逆バイアスを供給し、補助スイッチングトランジスタQ
2のターンオフ速度を向上させる役目を担う。
Immediately after the circuit shown in FIG. 1 is activated and the second output voltage V O2 is low, the auxiliary switching transistor Q2 maintains the ON state while the main switching transistor Q1 is in the ON state. Eventually, when the main switching transistor Q1 is turned off, a combined voltage of the input voltage V IN and the flyback voltage appears at the collector of the main switching transistor Q1. Then, the auxiliary switching transistor Q2 receives the same combined voltage at its emitter via the diode D1 and at its base via the parallel circuit of the resistor R5 and the capacitor C4. As a result, no forward bias is supplied between the base and emitter of the auxiliary switching transistor Q2, and the auxiliary switching transistor Q2 shifts to the off state. At this time, the diode D1 supplies a reverse bias to the auxiliary switching transistor Q2 by its forward voltage drop, and the auxiliary switching transistor Q2
It plays a role in improving the turn-off speed of 2.

【0019】そして、図1に示す回路が既に定常運転状
態にある場合には、第2の出力電圧VO2の電圧値が定
電圧ダイオードDZ1のツェナー電圧よりも僅かに高く
なると、第2制御トランジスタQ4がオン状態となり、
これに伴って第1制御トランジスタQ3もオン状態とな
る。第1制御トランジスタQ3がオン状態となると補助
スイッチングトランジスタQ2のベース、エミッタ間が
短絡され、補助スイッチングトランジスタQ2はオフ状
態へ移行する。補助スイッチングトランジスタQ2がオ
フ状態となるとチョークコイルL2とコンデンサC3へ
のエネルギー供給が途絶え、チョークコイルL2および
コンデンサC3にそれまでに蓄積されたエネルギーによ
って第2の出力電圧VO2の出力が維持される。この
後、第2の出力電圧VO2は第2の出力端子3に接続さ
れた負荷でのエネルギー消費により徐々に減少してい
く。
Then, when the circuit shown in FIG. 1 is already in the steady operation state, when the voltage value of the second output voltage V O2 becomes slightly higher than the Zener voltage of the constant voltage diode DZ1, the second control transistor is generated. Q4 is turned on,
Along with this, the first control transistor Q3 is also turned on. When the first control transistor Q3 is turned on, the base and emitter of the auxiliary switching transistor Q2 are short-circuited, and the auxiliary switching transistor Q2 is turned off. When the auxiliary switching transistor Q2 is turned off, the energy supply to the choke coil L2 and the capacitor C3 is cut off, and the output of the second output voltage V O2 is maintained by the energy accumulated up to that time in the choke coil L2 and the capacitor C3. . After that, the second output voltage V O2 gradually decreases due to energy consumption in the load connected to the second output terminal 3.

【0020】やがて第2の出力電圧VO2が定電圧ダイ
オードDZ1のツェナー電圧よりも僅かに低くなると、
第2制御トランジスタQ4および第1制御トランジスタ
Q3はオフ状態となり、補助スイッチングトランジスタ
Q2のベース、エミッタ間の短絡状態が解除される。こ
こで、既に主スイッチングトランジスタQ1がオフ状態
であると、主スイッチングトランジスタQ1のコレクタ
には入力電圧VINとフライバック電圧の合成電圧が現
れていることになる。すると、補助スイッチングトラン
ジスタQ2は順方向バイアスが供給されず、オフ状態を
維持する。補助スイッチングトランジスタQ2がオフ状
態の間、第2の出力電圧VO2は低下し続ける。しかし
実質的には、第2の出力電圧VO2が定電圧ダイオード
DZ1のツェナー電圧よりも僅かに低くなった後、すぐ
に主スイッチングトランジスタQ1はオン状態となる。
すると補助スイッチングトランジスタQ2もオン状態と
なって第2の出力電圧VO2は再び増加していく。この
様子は図2の各電圧波形に示す通りである。
When the second output voltage V O2 becomes slightly lower than the Zener voltage of the constant voltage diode DZ1, eventually,
The second control transistor Q4 and the first control transistor Q3 are turned off, and the short-circuit state between the base and the emitter of the auxiliary switching transistor Q2 is released. Here, if the main switching transistor Q1 is already in the off state, the combined voltage of the input voltage V IN and the flyback voltage appears at the collector of the main switching transistor Q1. Then, the auxiliary switching transistor Q2 is not supplied with the forward bias and remains in the off state. The second output voltage V O2 continues to decrease while the auxiliary switching transistor Q2 is in the off state. However, substantially, the main switching transistor Q1 is turned on immediately after the second output voltage V O2 becomes slightly lower than the Zener voltage of the constant voltage diode DZ1.
Then, the auxiliary switching transistor Q2 is also turned on, and the second output voltage V O2 increases again. This state is as shown in each voltage waveform of FIG.

【0021】以上のような動作が行われることにより、
仮令、負荷状態や入力電圧VINが変化しても、第2の
出力電圧VO2は、ほぼ定電圧ダイオードZD1のツェ
ナー電圧で定められる電圧値付近に安定化される。そし
て、図1に示す回路によりスイッチング電源装置を構成
すれば、スイッチング動作に伴う多少のリップルは現れ
るものの、外部の負荷の状態や入力電圧VINなどの外
部要因の変化に対して安定度の高い出力電圧が複数(2
つ)得られることになる。
By performing the above operation,
Even if the provisional state, the load state, or the input voltage V IN changes, the second output voltage V O2 is stabilized near the voltage value determined by the Zener voltage of the constant voltage diode ZD1. When the switching power supply device is configured by the circuit shown in FIG. 1, although some ripple appears due to the switching operation, it is highly stable against changes in external factors such as the state of the external load and the input voltage V IN. Multiple output voltages (2
One) You will get it.

【0022】本発明のスイッチング電源装置は、主スイ
ッチングトランジスタQ1と補助スイッチングトランジ
スタQ2の動作タイミングを「オン-オン」にしたこと
を特徴の一つとしてる。これはすなわち、図1に示すよ
うな昇圧型のスイッチング電源装置では主スイッチング
素子のオン期間がオフ期間よりも長く、その入力電圧と
フィードバック制御の対象の出力電圧の値が離れている
ほどオフ期間が短時間となる。本発明と同様な技術に、
同期整流素子のオン期間を調節し、出力電圧の安定化を
図るというものがあるが、同期整流素子の動作タイミン
グは、主スイッチング素子の動作タイミングとは「オン
-オフ」の関係となる。
One feature of the switching power supply device of the present invention is that the operation timings of the main switching transistor Q1 and the auxiliary switching transistor Q2 are "on-on". That is, in the step-up type switching power supply device as shown in FIG. 1, the ON period of the main switching element is longer than the OFF period, and the OFF period becomes longer as the input voltage and the value of the output voltage of the feedback control become more distant from each other. Will be a short time. In the same technology as the present invention,
There is a method to stabilize the output voltage by adjusting the ON period of the synchronous rectifying element, but the operating timing of the synchronous rectifying element is "ON".
-Off 'relationship.

【0023】すると同期整流素子を使用した技術では、
スイッチング電源装置が昇圧型の場合、スイッチング素
子のオフ期間が短いことから同期整流素子のオン状態と
なり得る時間が短くなる。そのため、特に入力電圧と出
力電圧の電圧差が大きいような場合には、予定した出力
電圧が得られないという事態が起きてしまう。しかし本
発明のような「オン-オン」であれば、スイッチング電
源装置が昇圧型である場合では、むしろ補助スイッチン
グトランジスタのオン期間となり得る時間を長くでき、
予定した電圧が容易に得られるのである。
Then, in the technology using the synchronous rectification element,
When the switching power supply device is a step-up type, since the off period of the switching element is short, the time during which the synchronous rectifying element can be in the on state is shortened. Therefore, especially when the voltage difference between the input voltage and the output voltage is large, a situation occurs in which the expected output voltage cannot be obtained. However, if “on-on” as in the present invention, in the case where the switching power supply device is a step-up type, the time that can be the on period of the auxiliary switching transistor can be lengthened rather,
The expected voltage can be easily obtained.

【0024】なお、図1に示す本発明の実施例では、第
1と第2の2つの出力電圧を得るための電源装置に本発
明を適用したものであるが、3以上の出力電圧を得る構
成の電源装置に本発明を適用しても構わない。また、実
施例の回路では、チョークコイルL1と主スイッチング
トランジスタQ1と第1の出力回路5aが昇圧チョッパ
コンバータの回路構成となっているが、図3のようにト
ランスを使用した構成としても構わない。さらに実施例
では、本発明を昇圧型のスイッチング電源装置に適用し
たものを例示しているが、昇降圧型のスイッチング電源
装置に本発明を適用しても良く、また補助スイッチング
素子を含む第2の出力回路の回路部分を降圧チョッパ回
路の構成ではなく、極性反転の回路の構成としても構わ
ない。
In the embodiment of the present invention shown in FIG. 1, the present invention is applied to the power supply device for obtaining the first and second output voltages, but three or more output voltages are obtained. The present invention may be applied to a power supply device having a configuration. Further, in the circuit of the embodiment, the choke coil L1, the main switching transistor Q1, and the first output circuit 5a have a circuit configuration of a boost chopper converter, but a configuration using a transformer may be used as shown in FIG. . Further, in the embodiment, the present invention is applied to the step-up type switching power supply device, but the present invention may be applied to the step-up / down type switching power supply device, and the second switching device includes the auxiliary switching element. The circuit portion of the output circuit may have a polarity inversion circuit configuration instead of the step-down chopper circuit configuration.

【0025】[0025]

【発明の効果】本発明によるスイッチング電源装置は、
主スイッチング素子を含むフィードバック制御系の制御
動作によってその端子間電圧が安定化される出力コンデ
ンサに対し、補助スイッチング素子と平滑回路を接続す
る。そして、出力コンデンサを電圧供給源としながら、
補助スイッチング素子をスイッチング素子がオン状態の
時にオン状態となるようにして駆動し、出力電圧を得る
ことを特徴としている。このような本発明によれば、外
部の負荷の状態や入力電圧VINなどの外部要因の変化
に対して安定度の高い出力電圧が複数得られる、マルチ
出力型のスイッチング電源装置を構成することができる
ようになる。
The switching power supply device according to the present invention is
The auxiliary switching element and the smoothing circuit are connected to the output capacitor whose terminal voltage is stabilized by the control operation of the feedback control system including the main switching element. Then, while using the output capacitor as the voltage supply source,
It is characterized in that the auxiliary switching element is driven so as to be in the ON state when the switching element is in the ON state, and the output voltage is obtained. According to the present invention as described above, it is possible to configure a multi-output type switching power supply device capable of obtaining a plurality of output voltages having high stability with respect to changes in external factors such as an external load state and an input voltage V IN. Will be able to.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の実施例によるスイッチング電源装置
の回路図。
FIG. 1 is a circuit diagram of a switching power supply device according to an embodiment of the present invention.

【図2】 図1に示す回路の各部の電圧波形と、2つの
スイッチング素子の動作タイミングを示す図。
FIG. 2 is a diagram showing voltage waveforms of respective parts of the circuit shown in FIG. 1 and operation timings of two switching elements.

【図3】 従来のマルチ出力型のスイッチング電源装置
の一例の回路図。
FIG. 3 is a circuit diagram of an example of a conventional multi-output type switching power supply device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:入力端子 2:第1の出力端子 3:第2
の出力端子 4:制御回路 5a、5b:第1
の出力回路 6a、6b:第2の出力回路 C2:出力コンデンサ C3:コンデンサ D
1:ダイオード D2:転流ダイオード DZ1:定電圧ダイオード
L1、L2:チョークコイル Q1:主スイ
ッチングトランジスタ(主スイッチング素子) Q2:補助スイッチングトランジスタ(補助スイッチン
グ素子) Q3、Q4:制御トランジスタ V
IN:入力電圧 VO1:第1の出力電圧 V
O2:第2の出力電圧
1: input terminal 2: first output terminal 3: second
Output terminal 4: Control circuit 5a, 5b: First
Output circuit 6a, 6b: second output circuit C2: output capacitor C3: capacitor D
1: diode D2: commutation diode DZ1: constant voltage diode L1, L2: choke coil Q1: main switching transistor (main switching element) Q2: auxiliary switching transistor (auxiliary switching element) Q3, Q4: control transistor V
IN : Input voltage V O1 : First output voltage V
O2 : second output voltage

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 主スイッチング素子とインダクタンス部
品の巻線を直列に接続し、該主スイッチング素子のオ
ン、オフ動作に伴って該インダクタンス部品の所定の巻
線端に現れた電圧より出力電圧を得るスイッチング電源
装置において、 その一端が整流素子を介して該インダクタンス部品の所
定の巻線端に接続された出力コンデンサと、 該出力コンデンサの一端と出力端子との間に平滑回路と
共に接続され、その制御端子には該インダクタンス部品
の所定の巻線位置に現れた電圧による同期駆動信号が供
給され、かつ、該主スイッチング素子がオン状態の時に
オン状態となる期間が存在し、該主スイッチング素子が
オフ状態の時にはオフ状態となる補助スイッチング素子
と、を具備することを特徴とするスイッチング電源装
置。
1. A main switching element and a winding of an inductance component are connected in series, and an output voltage is obtained from a voltage appearing at a predetermined winding end of the inductance component when the main switching element is turned on and off. In a switching power supply device, one end of which is connected to a predetermined winding end of the inductance component via a rectifying element, and a smoothing circuit is connected between one end of the output capacitor and an output terminal and the control thereof is performed. The terminal is supplied with a synchronous drive signal by the voltage appearing at a predetermined winding position of the inductance component, and there is a period in which the main switching element is in the on state when the main switching element is in the on state, and the main switching element is in the off state. A switching power supply device comprising: an auxiliary switching element that is turned off when in a state.
【請求項2】 その主電流路が前記補助スイッチング素
子の制御端子に接続され、前記出力端子に現れた出力電
圧に応じて動作し、該出力電圧が所定の電圧値よりも高
いときには該補助スイッチング素子をオフ状態に移行さ
せる制御トランジスタを具備することを特徴とする、請
求項1に記載したスイッチング電源装置。
2. The main current path is connected to the control terminal of the auxiliary switching element, operates according to the output voltage appearing at the output terminal, and the auxiliary switching is performed when the output voltage is higher than a predetermined voltage value. The switching power supply device according to claim 1, further comprising a control transistor that shifts the element to an off state.
【請求項3】 前記出力コンデンサの両端に現れた電圧
は、前記主スイッチング素子を含む制御系のフィードバ
ック制御動作により安定化されることを特徴とする、請
求項1あるいは請求項2に記載したスイッチング電源装
置。
3. The switching according to claim 1, wherein the voltage appearing across the output capacitor is stabilized by a feedback control operation of a control system including the main switching element. Power supply.
【請求項4】 前記出力コンデンサの両端に現れた電圧
を第1の出力電圧とし、前記出力端子に現れた電圧を第
2の出力電圧とするマルチ出力型である事を特徴とす
る、請求項1から請求項3のいずれかに記載したスイッ
チング電源装置。
4. The multi-output type wherein the voltage appearing across the output capacitor is the first output voltage and the voltage appearing at the output terminal is the second output voltage. The switching power supply device according to any one of claims 1 to 3.
【請求項5】 供給される入力電圧が前記第1の出力電
圧より低く、電源装置が昇圧型であることを特徴とす
る、請求項4に記載したスイッチング電源装置。
5. The switching power supply device according to claim 4, wherein the input voltage supplied is lower than the first output voltage, and the power supply device is a step-up type power supply device.
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