JP3506216B2 - Switching power supply - Google Patents

Switching power supply

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JP3506216B2
JP3506216B2 JP25299498A JP25299498A JP3506216B2 JP 3506216 B2 JP3506216 B2 JP 3506216B2 JP 25299498 A JP25299498 A JP 25299498A JP 25299498 A JP25299498 A JP 25299498A JP 3506216 B2 JP3506216 B2 JP 3506216B2
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、いわゆるAC−D
Cコンバータや、DC−DCコンバータなどとして好適
に実施されるスイッチング電源装置に関する。 【0002】 【従来の技術】携帯型小型電子機器などに用いられ、商
用交流を整流・平滑化して得られた直流電流またはバッ
テリーからの直流電流を、たとえば数百kHz程度の高
周波でスイッチングし、小型の変圧器で所望とする電圧
に高効率に変換するようにしたスイッチング電源装置が
広く用いられている。 【0003】このようなスイッチング電源装置の代表的
な構成として、2次側出力電圧を電圧検出回路で検出
し、その検出結果に対応して制御回路が主スイッチング
素子のスイッチングパルス幅を制御し、所望とする2次
側出力電圧を得るようにしたパルス幅変調(PWM)方
式のスイッチング電源装置が広く用いられている。 【0004】また、スイッチング電源装置の他の代表的
な構成として、主スイッチング素子のon期間中に変圧
器内に蓄積された励磁エネルギを、off期間に2次側
回路へ出力し、その出力終了後に変圧器の制御巻線に発
生するリンギングパルスを直流カットコンデンサを介し
て前記主スイッチング素子の制御端子に帰還することに
よって、再び該主スイッチング素子をon起動するよう
にしたリンギングチョークコンバータ(RCC)方式の
スイッチング電源装置も広く用いられている。 【0005】前記RCC方式のスイッチング電源装置
は、負荷が重くなる程、自動的に前記off期間および
on期間が長く、すなわちスイッチング周波数が低下し
て、2次側出力電圧を所定の定電圧に維持するので、P
WM方式のスイッチング電源装置のような複雑な制御回
路が不要であり、かつ該制御回路を動作させるととも
に、パルス幅の基準となる電圧を発生するための電源回
路も不要であり、低コストな電源装置に好適である。 【0006】図3は、そのようなRCC方式の典型的な
従来技術のスイッチング電源装置1の電気回路図であ
る。図示しない主電源回路によって商用交流を整流して
得られた直流電流が、入力端子p1,p2間に入力され
る。この直流電流は、平滑コンデンサc1によって平滑
化され、この平滑コンデンサc1からは、ハイレベル側
の主電源ライン2とローレベル側の主電源ライン3との
間に、主電源電圧が出力される。 【0007】前記主電源ライン2,3間には、変圧器n
の1次巻線n1と、主スイッチング素子qとの直列回路
が接続されている。前記主スイッチング素子qは、たと
えばバイポーラトランジスタや電界効果型トランジスタ
などで実現され、この図3の例では、電界効果型トラン
ジスタで示している。前記主電源ライン2,3間にはま
た、分圧抵抗r1,r2から成る起動回路4が接続され
ている。 【0008】電源投入、すなわち入力端子p1,p2間
に電源電圧が印加されると、平滑コンデンサc1の出力
電圧、すなわち主電源電圧が上昇してゆき、その分圧抵
抗r1,r2による分圧値が、主スイッチング素子qの
閾値電圧、たとえば3V以上となると、該主スイッチン
グ素子qがonし、1次巻線n1に、図3において上向
き方向の電圧が印加されて、励磁エネルギが蓄積され
る。後述するようにして、該主スイッチング素子qがo
ffすると、前記励磁エネルギによって2次巻線n2に
上向き方向の電圧が誘起される。またこのoff時に、
1次巻線n1と他の巻線n2,n3との間の漏洩インダ
クタンスによって発生する振動は、主スイッチング素子
qのドレイン−ソース間に並列に設けられ、抵抗r3と
コンデンサc2との直列回路から成るスナバー回路5に
よって吸収されて除去される。 【0009】前記2次巻線n2に誘起された直流電流
は、ダイオードd1を介して平滑コンデンサc3に与え
られ、該平滑コンデンサc3で平滑化された後、出力電
源ライン6,7を介して出力端子p3,p4から、図示
しない負荷回路へ出力される。前記出力電源ライン6,
7間には、電圧検出回路8が介在されている。この電圧
検出回路8は、分圧抵抗やフォトカプラpcなどを備え
て構成されており、前記フォトカプラpcの発光ダイオ
ードd2が前記出力電圧に対応した輝度で点灯駆動さ
れ、前記出力電圧の値が1次側へフィードバックされ
る。 【0010】制御巻線n3には、主スイッチング素子q
のon時に、1次巻線n1と同一の上向き方向に電圧が
誘起され、その誘起電流は直流カット用のコンデンサc
4およびバイアス抵抗r4を介して該主スイッチング素
子qのゲートに与えられ、これによって該主スイッチン
グ素子qのゲート電位は更に引上げられ、該主スイッチ
ング素子qはon状態に維持される。 【0011】また、前記主スイッチング素子qのon時
に制御巻線n3に誘起された電流は、前記コンデンサc
4およびバイアス抵抗r4から、前記フォトカプラpc
のフォトトランジスタtr2を介して、コンデンサc5
の一方の端子に与えられる。このコンデンサc5の他方
の端子は、前記ローレベルの主電源ライン3に接続され
ており、したがって2次側出力電圧が高くなる程、充電
電流が大きくなり、該コンデンサc5の端子電圧は、速
く上昇する。コンデンサc5の充電電圧は、主スイッチ
ング素子qのゲート−ソース間に介在される制御トラン
ジスタtr1のベースに与えられており、該出力電圧が
制御トランジスタtr1の閾値電圧、たとえば0.6V
以上となると、該制御トランジスタtr1が導通し、こ
れによって主スイッチング素子qのゲート電位が急速に
低下し、該主スイッチング素子qはoff駆動される。 【0012】したがって、2次側出力電圧が高くなる
程、すなわち軽負荷である程、コンデンサc5の出力電
圧が速く上昇し、主スイッチング素子qが速くoff駆
動される。前記コンデンサc5にはまた、制御巻線n3
で誘起された電流が抵抗r5を介して与えられている。
これによって、出力端子p3,p4間の短絡などで2次
側の平滑コンデンサc3の出力電圧が低くても、主スイ
ッチング素子qのon期間が所定期間に制限され、該主
スイッチング素子qの保護が図られている。 【0013】また、前記制御巻線n3には、該制御巻線
n3および前記2次巻線n2の巻数を参照符と同一で示
し、2次側出力電圧をvoとすると、主スイッチング素
子qがoffすると、図8の下向き方向に、(n3/n
2)voの電圧が誘起され、これによってコンデンサc
5の電荷が引抜かれて、主スイッチング素子qの次のo
n動作のためのリセット動作が行われる。 【0014】この主スイッチング素子qのoff後、1
次巻線n1に蓄積されていた励磁エネルギの2次側への
出力が終了すると、主に制御巻線n3が有する寄生容量
c6と該制御巻線n3との間でリンギングが発生し、前
記寄生容量c6に電圧(n3/n2)voで蓄積されて
いた静電エネルギが放出され、振動の1/4周期後には
制御巻線n3の励磁エネルギに変換され、その後、再び
寄生容量c6を充電するために、該制御巻線n3に電圧
(n3/n2)voの上向きの起電圧が発生する。リン
ギングパルスである該起電圧は、前記主スイッチング素
子qの閾値電圧以上となるように設定されており、該起
電圧によって主スイッチング素子qが再びonされる。
こうして、自動的に、負荷に対応したスイッチング周波
数で、継続して主スイッチング素子qがon/off駆
動され、所望とする2次側出力電圧を出力するように構
成されている。 【0015】 【発明が解決しようとする課題】スイッチング電源装置
において、損失の大部分は、主スイッチング素子のドレ
イン−ソース間の寄生容量に蓄積された電荷の引抜きに
要する消費電力や変圧器の鉄損などであり、これらは一
般に、スイッチング周波数が高くなる程、大きくなる。
したがって、上述のように、スイッチング電源装置1で
は、軽負荷となる程、スイッチング周波数が高くなるの
で、軽負荷となる程、変換した電力に対する損失の占め
る割合が増大し、電力変換効率が低下するという問題が
ある。 【0016】一方、このような不具合を解決するための
他の従来技術として、たとえば特開平9−47023号
公報および実用新案登録第3039391号公報が挙げ
られる。前記特開平9−47023号公報で示す従来技
術では、主スイッチング素子をoff駆動する制御トラ
ンジスタと並列にもう一つ制御トランジスタを設け、軽
負荷時には、主スイッチング素子のoff時に発生した
制御巻線の誘起電圧を、該主スイッチング素子と連動し
てoffするトランジスタを介して一瞬にコンデンサに
取込み、そのコンデンサによって前記もう一つの制御ト
ランジスタをonして、主スイッチング素子のoff状
態を持続し、スイッチング周波数を低くするように構成
している。 【0017】したがって、低消費電力化のための構成が
複雑になってコストが上昇し、RCC方式の利点が薄く
なってしまうという問題がある。 【0018】また、前記実用新案登録第3039391
号公報で示す従来技術では、軽負荷時には、制御トラン
ジスタと並列に、リンギングパルスを鈍らせるための遅
延用コンデンサを介在するように構成している。 【0019】したがって、当該公報の第0025段落の
第7行目〜第8行目に記載されているとおり、リンギン
グが発生している期間だけしかスイッチング周期を延ば
すことができず、軽負荷時のスイッチング周波数を重負
荷時のスイッチング周波数に比べて、大幅に低下させる
ことができないという問題がある。 【0020】本発明の目的は、簡便な構成で、電力変換
効率を高めることができるスイッチング電源装置を提供
することである。 【0021】 【課題を解決するための手段】発明に係るスイッチン
グ電源装置は、主スイッチング素子のon期間中に変圧
器内に蓄積された励磁エネルギをoff期間に2次側の
出力回路に出力し、出力終了後に変圧器の制御巻線に発
生するリンギングパルスを直流カット用のコンデンサを
介して前記主スイッチング素子の制御端子に帰還し、該
主スイッチング素子をon駆動するリンギングチョーク
コンバータ方式のスイッチング電源装置において、前記
主スイッチング素子の制御端子と1次側電源ラインとの
間に介在され、前記リンギングパルスをバイパスするこ
とができる制御スイッチング素子と、前記主スイッチン
グ素子のoffタイミングに、制御スイッチング素子の
制御端子に電荷を蓄積するための副制御巻線、ダイオー
ドおよび抵抗から成る電荷蓄積手段と、軽負荷時に前記
電荷蓄積手段を能動化する動作切換え手段とを含み、前
記offタイミングに蓄積された電荷によって、前記主
スイッチング素子のonタイミングとなっても制御スイ
ッチング素子をon状態で維持し、前記リンギングパル
スをバイパスして主スイッチング素子のon駆動を阻止
するとともに、前記動作切換え手段はフォトカプラであ
り、1次側において、フォトトランジスタが前記制御ス
イッチング素子の制御端子と電荷蓄積手段との間に直列
に介在されており、主電源投入時は、前記フォトカプラ
の発光ダイオードは消灯し、前記フォトトランジスタが
offした状態で電源が立ち上がるようにしたことを特
徴とする。 【0022】上記の構成によれば、通常負荷である重負
荷時には、動作切換え手段によって電荷蓄積手段は不能
動化されており、これによって制御スイッチング素子は
offし、該制御スイッチング素子の影響が生じること
はなく、リンギングパルスが直流カット用のコンデンサ
を介して主スイッチング素子の制御端子に与えられ、該
主スイッチング素子がon駆動されて、継続してスイッ
チング動作が行われる。 【0023】これに対して軽負荷時には、前記電荷蓄積
手段が能動化されて、主スイッチング素子のoffタイ
ミングに、制御スイッチング素子がonするとともに、
その制御端子に電荷が蓄積され、その電荷によって、主
スイッチング素子のonタイミングとなっても、制御ス
イッチング素子はoff期間から継続して所定時間on
状態となり、前記リンギングパルスをバイパスして主ス
イッチング素子のon駆動を阻止する。 【0024】したがって、軽負荷時に主スイッチング素
子が一旦スイッチング動作を行うと、次のスイッチング
動作は電源投入時と同様に行われることになる。すなわ
ち、主電源電圧の抵抗分割などによって得られる起動電
圧によって、該主スイッチング素子の制御端子の電位が
緩やかに変化してゆき、該主スイッチング素子がonす
る閾値電圧となると、該主スイッチング素子がonす
る。 【0025】このようにして、軽負荷時には、重負荷時
のようなリンギングパルスによる主スイッチング素子の
再起動を停止し、電源投入時と同様にして緩やかに再起
動を行うようにし、軽負荷時におけるスイッチング周波
数を低下することができる。これによって、主スイッチ
ング素子のドレイン−ソース間の浮遊容量に蓄積された
電荷の引抜きに要する電力などのスイッチング周波数に
比例して増加する損失を抑制し、軽負荷時においても高
い電力変換効率を得ることができる。 【0026】また、このような軽負荷時のスイッチング
周波数の低下を、制御スイッチング素子と、副制御巻
線、ダイオードおよび抵抗から成る電荷蓄積手段と、動
作切換え手段との簡単な構成で実現することができる。 【0027】 【0028】 【0029】 【0030】 【0031】また、上記の構成によれば、主電源投入
時、2次側出力電圧がローレベルであるために、フォト
カプラの発光ダイオードは消灯し、フォトトランジスタ
がoffして、重負荷状態で電源が立ち上がる。 【0032】したがって、負荷回路の要求電力量が大き
い場合にも、電源が速やかに立ち上がり、上記高速応答
が要求される用途に好適である。 【0033】 【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について、
図1および図2に基づいて説明すれば以下のとおりであ
る。 【0034】 図1は、本発明の実施の一形態を説明す
る上での参考例としてのRCC方式のスイッチング電源
装置11の電気回路図である。図示しない主電源回路に
よって商用交流を整流して得られた直流電流が、入力端
子P1,P2間に入力される。この直流電流は、平滑コ
ンデンサC1によって平滑化され、この平滑コンデンサ
C1からは、ハイレベル側の主電源ライン12とローレ
ベル側の主電源ライン13との間に、主電源電圧が出力
される。 【0035】前記主電源ライン12,13間には、変圧
器Nの1次主巻線N1と、主スイッチング素子Qとの直
列回路が接続されている。前記主スイッチング素子Q
は、たとえばバイポーラトランジスタや電界効果型トラ
ンジスタなどで実現され、この図1の例では、電界効果
型トランジスタで示している。前記主電源ライン12,
13間にはまた、分圧抵抗R1,R2から成る起動回路
14が接続されている。 【0036】電源投入、すなわち入力端子P1,P2間
に電源電圧が印加されると、平滑コンデンサC1の出力
電圧、すなわち主電源電圧が上昇してゆき、その起動回
路14の分圧抵抗R1,R2間の分圧値が、主スイッチ
ング素子Qの閾値電圧Vth、たとえば3V以上となる
と、該主スイッチング素子Qがonし、変圧器Nの1次
巻線N1に、図1において上向き方向の電圧が印加され
て、励磁エネルギが蓄積される。後述するようにして、
該主スイッチング素子Qがoffすると、前記励磁エネ
ルギによって2次巻線N2に上向き方向の電圧が誘起さ
れる。またこのoff時に、1次巻線N1と、変圧器N
の後述する他の巻線N2,N3,N4との間の漏洩イン
ダクタンスによって発生する振動は、主スイッチング素
子Qのドレイン−ソース間に並列に設けられ、抵抗R3
とコンデンサC2との直列回路から成るスナバー回路1
5によって吸収されて除去される。 【0037】前記2次巻線N2に誘起された直流電流
は、ダイオードD1を介して平滑コンデンサC3に与え
られ、該平滑コンデンサC3で平滑化された後、出力電
源ライン16,17を介して出力端子P3,P4から、
図示しない負荷回路へ出力される。前記出力電源ライン
16,17間には、電圧検出回路18が介在されてい
る。この電圧検出回路18は、分圧抵抗やフォトカプラ
PC1などを備えて構成されており、前記フォトカプラ
PC1の発光ダイオードD2が前記出力電圧に対応した
輝度で点灯駆動され、前記出力電圧の値が1次側へフィ
ードバックされる。 【0038】制御巻線N3には、主スイッチング素子Q
のon時に、1次巻線N1と同一の上向き方向に電圧が
誘起され、その誘起電流は直流カット用のコンデンサC
4およびバイアス抵抗R4を介して該主スイッチング素
子Qのゲートに与えられ、これによって該主スイッチン
グ素子Qのゲート電位は更に引上げられ、該主スイッチ
ング素子Qはon状態に維持される。 【0039】また、前記主スイッチング素子Qのon時
に制御巻線N3に誘起された電流は、前記コンデンサC
4およびバイアス抵抗R4から、前記フォトカプラPC
1のフォトトランジスタTR2を介して、コンデンサC
5の一方の端子に与えられる。このコンデンサC5の他
方の端子は、前記ローレベルの主電源ライン13に接続
されており、したがって2次側出力電圧が所定の設定電
圧よりも高くなる程、充電電流が大きくなり、該コンデ
ンサC5の端子電圧は、速く上昇する。前記コンデンサ
C5の充電電圧は、主スイッチング素子Qのゲート−ソ
ース間に介在される制御トランジスタTR1のベースに
与えられており、該出力電圧が制御トランジスタTR1
の閾値電圧、たとえば0.6V以上となると、該制御ト
ランジスタTR1が導通し、これによって主スイッチン
グ素子Qのゲート電位が急速に低下し、該主スイッチン
グ素子Qはoff駆動される。 【0040】したがって、2次側出力電圧が前記設定電
圧よりも高くなる程、すなわち軽負荷である程、コンデ
ンサC5の充電電圧が速く上昇し、主スイッチング素子
Qが速くoff駆動され、前記設定電圧よりも低くなる
程、すなわち重負荷である程、コンデンサC5の充電時
間が長くなり、主スイッチング素子Qのon時間が長く
なる。前記コンデンサC5にはまた、制御巻線N3で誘
起された電流が抵抗R5を介して与えられている。これ
によって、出力端子P3,P4間の短絡などで2次側の
平滑コンデンサC3の出力電圧が低くても、主スイッチ
ング素子Qのon期間が所定期間に制限され、該主スイ
ッチング素子Qの保護が図られている。 【0041】また、前記制御巻線N3には、該制御巻線
N3および前記2次巻線N2の巻数を参照符と同一で示
し、2次側出力電圧をVoとすると、主スイッチング素
子Qがoffすると、図1の下向き方向に、(N3/N
2)Voの電圧が誘起され、これによってコンデンサC
5の電荷が引抜かれて、主スイッチング素子Qの次のo
n動作のためのリセット動作が行われる。 【0042】この主スイッチング素子Qのoff後、1
次巻線N1に蓄積されていた励磁エネルギの2次側への
出力が終了すると、主に制御巻線N3が有する寄生容量
C6と該制御巻線N3との間でリンギングが発生し、前
記寄生容量C6に電圧(N3/N2)Voで蓄積されて
いた静電エネルギが放出され、振動の1/4周期後には
制御巻線N3の励磁エネルギに変換され、その後、再び
寄生容量C6を充電するために、該制御巻線N3に、電
圧(N3/N2)Voの上向きの起電圧が発生する。リ
ンギングパルスである該起電圧は、前記主スイッチング
素子Qの閾値電圧Vth以上となるように設定されてお
り、該起電圧によって主スイッチング素子Qが再びon
される。こうして、自動的に、負荷に対応したスイッチ
ング周波数で、継続して主スイッチング素子Qがon/
off駆動され、所望とする2次側出力電圧が出力され
る。 【0043】 参考例としてのスイッチング電源装置1
1には、該スイッチング電源装置11が搭載される機器
が非待機状態となった重負荷時において、上述のような
通常のRCC動作を行う構成とともに、搭載機器が待機
状態となった軽負荷時において、スイッチング周波数を
低下するために、以下のような構成が設けられている。
前記機器側からは、制御端子P5に制御信号が与えられ
る。前記制御端子P5と前記ローレベル側の出力電源ラ
イン17との間には、フォトカプラPC2の発光ダイオ
ードD3と抵抗R6との直列回路が接続されている。し
たがって、非待機時に前記制御信号がハイレベルとなる
と、発光ダイオードD3が点灯し、重負荷状態であるこ
とが1次側へ出力される。 【0044】一方、1次側では、前記制御トランジスタ
TR1と並列に、すなわちコレクタが主スイッチング素
子Qのゲートに、エミッタが主スイッチング素子Qのソ
ースに接続されるトランジスタTR3が設けられてお
り、このトランジスタTR3のベースには、副制御巻線
N4の誘起電圧が、ダイオードD4および抵抗R7を介
して与えられる。前記トランジスタTR3のベースと、
ローレベルの主電源ライン13との間にはまた、前記フ
ォトカプラPC2のフォトトランジスタTR4が接続さ
れている。 【0045】したがって、重負荷の非待機時には、フォ
トカプラPC2の発光ダイオードD3の点灯によって、
フォトトランジスタTR4がonし、トランジスタTR
3がoffし、該トランジスタTR3の影響が生じるこ
とはなく、コンデンサC5の充電電圧による制御トラン
ジスタTR1のonから主スイッチング素子Qのof
f、およびリンギングによる主スイッチング素子Qのo
nという、前述のような通常のRCC動作が行われる。 【0046】これに対して、軽負荷の待機時には、フォ
トカプラPC2の発光ダイオードD3は消灯し、フォト
トランジスタTR4はoffとなって、制御トランジス
タTR1と並列にトランジスタTR3が介在されること
になる。 【0047】この軽負荷の待機時において、主スイッチ
ング素子Qのon状態で変圧器Nの1次巻線N1に励磁
エネルギが蓄積されてゆく期間は、副制御巻線N4に、
ダイオードD4のアノードが負電圧となる方向の誘起電
圧が発生し、トランジスタTR3にベース電流が流れな
いために該トランジスタTR3はoffし、非待機時と
同様の動作となる。 【0048】また、前記軽負荷の待機時において、主ス
イッチング素子Qがoffすると、副制御巻線N4の誘
起電圧の方向が反転し、ダイオードD4が順方向バイア
スとなってトランジスタTR3にベース電流が供給され
て該トランジスタTR3はonする。このとき、上述の
ように主スイッチング素子Qは既にoffであるので、
該主スイッチング素子Qのゲート電圧はローレベルであ
り、トランジスタTR3のコレクタ電流は殆ど流れず、
供給されたベース電流の一部は、該ベースに電荷として
蓄積される。 【0049】一方、主スイッチング素子Qがoffする
と、前記非待機時と同様に、変圧器Nの1次巻線N1に
蓄積されていた励磁エネルギが2次側に放出され、その
放出が完了すると、制御巻線N3にリンギングパルスが
発生し、同時に副制御巻線N4にもリンギングパルスが
発生する。この副制御巻線N4に発生したリンギングパ
ルスは、前述のとおりダイオードD4の逆方向バイアス
となり、トランジスタTR3へのベース電流は零となる
けれども、上述のベース蓄積電荷の影響で、該トランジ
スタTR3は主スイッチング素子Qのoff後も暫くは
onし続ける。これによって、制御巻線N3に発生した
リンギングパルスがバイパスされ、主スイッチング素子
Qのon起動が阻止される。 【0050】こうして主スイッチング素子Qのon起動
が休止している間は、副制御巻線N4には電圧は誘起さ
れず、トランジスタTR3へベース電流が供給されない
ので、主電源ライン12から分圧抵抗R1を介してコレ
クタに供給される電流によって、前記ベース蓄積電荷は
徐々に消耗されてゆき、該ベース蓄積電荷が零となった
時点で、トランジスタTR3がoffし、主スイッチン
グ素子Qのon起動が可能になる。 【0051】 これによって、前述の従来技術のスイッ
チング電源装置1に対して参考例としてのスイッチング
電源装置11では、制御スイッチング素子であるトラン
ジスタTR3と、動作切換え手段であるフォトカプラP
C2および抵抗R6と、電荷蓄積手段である副制御巻線
N4、ダイオードD4および抵抗R7との簡単な構成を
追加するだけで、非待機時には、たとえば80kHz程
度のスイッチング周波数が、待機時には、前記スイッチ
ング電源装置1では400〜500kHzにまで上昇し
ていたのに対して、本発明のスイッチング電源装置11
では数kHz程度まで低下させることができ、待機時の
電力変換効率を大幅に高めることができる。また、前記
特開平9−47023号公報で示す従来技術とは、制御
スイッチング素子であるトランジスタTR3が設けられ
ている点は同様であるが、同従来技術の動作切替え回路
に対応するフォトカプラPC2および抵抗R6や、発振
周波数抑制回路に対応するダイオードD4および抵抗R
7は、構成が大幅に簡略化されていることは明らかであ
る。特に、トランジスタTR3のベース蓄積電荷を利用
することによる発振周波数抑制のための構成の簡略化は
顕著である。 【0052】また、軽負荷状態と重負荷状態との動作切
換えにフォトカプラPC2を用い、そのフォトトランジ
スタTR4を制御スイッチング素子であるトランジスタ
TR3の制御端子であるベースと主電源ライン13との
間に介在されるので、フォトカプラPC2の発光ダイオ
ードD3は、重負荷時にのみ点灯駆動される。 【0053】したがって、動作状態に比べて待機状態が
圧倒的に長く、極低損失が要求される用途に好適であ
る。 【0054】 本発明の実施の形態について、図2に
基づいて説明すれば以下のとおりである。 【0055】 図2は、本発明の実施の形態のスイッ
チング電源装置21の電気回路図である。このスイッチ
ング電源装置21は、前述のスイッチング電源装置11
に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して、
その説明を省略する。注目すべきは、このスイッチング
電源装置21では、フォトカプラPC2のフォトトラン
ジスタTR4の接続方法が変更されており、該フォトト
ランジスタTR4は、前記制御スイッチング素子である
トランジスタTR3の制御端子であるベースと、電荷蓄
積手段の出力段である抵抗R7との間に直列に介在され
ている。 【0056】したがって、フォトカプラPC2の発光ダ
イオードD3は、軽負荷時に点灯駆動されることにな
り、重負荷時に消灯することになる。これによって、2
次側出力電圧がローレベルである主電源投入時は、発光
ダイオードD3は消灯し、フォトトランジスタTR4が
offして、重負荷状態で電源が立ち上がることにな
る。このため、電源の立ち上がりに高速応答が要求され
る用途や、立ち上がり時の要求電力量が大きい用途に好
適である。 【0057】 【発明の効果】発明に係るスイッチング電源装置は、
以上のように、リンギングチョークコンバータ方式のス
イッチング電源装置において、重負荷時には、動作切換
え手段によって電荷蓄積手段を不能動化し、これによっ
て制御スイッチング素子をoffし、該制御スイッチン
グ素子の影響が生じることはなく、リンギングパルスを
直流カット用のコンデンサを介して主スイッチング素子
の制御端子に与えて主スイッチング素子をon駆動する
通常のスイッチング動作を行うようにし、軽負荷時に
は、前記電荷蓄積手段を能動化して、主スイッチング素
子のoffタイミングに、制御スイッチング素子の制御
端子に電荷を蓄積しておき、その電荷によって、主スイ
ッチング素子のonタイミングとなっても、制御スイッ
チング素子を継続してon状態とし、リンギングパルス
をバイパスして主スイッチング素子のon駆動を阻止す
とともに、前記動作切換え手段はフォトカプラであ
り、1次側において、フォトトランジスタが前記制御ス
イッチング素子の制御端子と電荷蓄積手段との間に直列
に介在されており、主電源投入時は、前記フォトカプラ
の発光ダイオードは消灯し、前記フォトトランジスタが
offした状態で電源が立ち上がるようにする。 【0058】それゆえ、軽負荷時には、重負荷時のよう
なリンギングパルスによる主スイッチング素子の再起動
を停止し、該軽負荷時に主スイッチング素子が一旦スイ
ッチング動作を行うと、次のスイッチング動作は電源投
入時と同様に緩やかに行われるようにし、主スイッチン
グ素子のスイッチング周波数を低下することができる。
これによって、ドレイン−ソース間の浮遊容量に蓄積さ
れた電荷の引抜きに要する電力などのスイッチング周波
数に比例して増加する損失を抑制し、軽負荷時において
も高い電力変換効率を得ることができる。 【0059】また、このような軽負荷時のスイッチング
周波数の低下を、制御スイッチング素子と、副制御巻
線、ダイオードおよび抵抗から成る電荷蓄積手段と、動
作切換え手段との簡単な構成で実現することができる。 【0060】 【0061】 【0062】 【0063】また、負荷回路の要求電力量が大きい場合
にも、電源が速やかに立ち上がり、高速応答が要求され
る用途に好適である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a so-called AC-D
Suitable as C converter or DC-DC converter
The present invention relates to a switching power supply device to be implemented. [0002] 2. Description of the Related Art Used in portable small electronic devices and the like,
DC current or battery current obtained by rectifying and smoothing AC
DC current from the terry, for example, a high
Frequency switching, and the desired voltage with a small transformer
Switching power supply that converts to high efficiency
Widely used. A typical example of such a switching power supply is
Configuration, the secondary output voltage is detected by the voltage detection circuit
The control circuit responds to the detection result
Control the switching pulse width of the element
Pulse width modulation (PWM) method to obtain side output voltage
A switching power supply of the type is widely used. Another typical switching power supply device is
As a simple configuration, the transformer is
The excitation energy stored in the chamber is changed to the secondary side during the off period.
Output to the control circuit
Generated ringing pulse through a DC cut capacitor
Feedback to the control terminal of the main switching element
Therefore, the main switching element is turned on again.
Ringing choke converter (RCC)
Switching power supply devices are also widely used. The switching power supply of the RCC system
Automatically turns off as the load increases, and
On period is long, that is, the switching frequency decreases
Therefore, since the secondary side output voltage is maintained at a predetermined constant voltage, P
Complex control circuits such as WM switching power supplies
Path is unnecessary and the control circuit is operated.
Power supply circuit to generate the voltage that is the pulse width reference.
Since a path is not required, it is suitable for a low-cost power supply device. FIG. 3 shows a typical example of such an RCC system.
FIG. 2 is an electric circuit diagram of a switching power supply device 1 according to the related art.
You. Rectifying commercial AC by main power circuit (not shown)
The obtained DC current is input between input terminals p1 and p2.
You. This DC current is smoothed by the smoothing capacitor c1.
From the smoothing capacitor c1 to the high level side.
Of the main power supply line 2 of the low-level side
Meanwhile, the main power supply voltage is output. A transformer n is connected between the main power supply lines 2 and 3.
Series circuit of the primary winding n1 and the main switching element q
Is connected. The main switching element q is
For example, bipolar transistors and field-effect transistors
In the example shown in FIG.
This is indicated by a resistor. Between the main power lines 2 and 3
A starting circuit 4 composed of voltage dividing resistors r1 and r2 is connected.
ing. When power is turned on, that is, between input terminals p1 and p2
When the power supply voltage is applied to the
As the voltage, that is, the main power supply voltage rises,
The partial pressure value by the anti-r1 and r2 is
When the threshold voltage, for example, 3 V or more,
The switching element q is turned on, and the primary winding n1 is turned upward in FIG.
Voltage is applied, and the excitation energy is stored.
You. As described later, the main switching element q
ff, the excitation energy causes the secondary winding n2
An upward voltage is induced. At the time of this off,
Leakage inductance between primary winding n1 and other windings n2, n3
The vibration generated by the reactance is the main switching element.
q is provided in parallel between the drain and source of
In the snubber circuit 5 composed of a series circuit with the capacitor c2
Therefore, it is absorbed and removed. DC current induced in the secondary winding n2
Is applied to the smoothing capacitor c3 via the diode d1.
After being smoothed by the smoothing capacitor c3.
Shown from output terminals p3 and p4 via source lines 6 and 7
Output to the load circuit. The output power line 6,
7, a voltage detection circuit 8 is interposed. This voltage
The detection circuit 8 includes a voltage dividing resistor, a photocoupler pc, and the like.
And a light emitting diode of the photocoupler pc.
Mode d2 is turned on at a luminance corresponding to the output voltage.
And the value of the output voltage is fed back to the primary side.
You. The control winding n3 includes a main switching element q
Is on, the voltage is in the same upward direction as the primary winding n1.
Induced and the induced current is a DC cut capacitor c.
4 and the main switching element via a bias resistor r4.
To the gate of child q, whereby the main switch
The gate potential of the switching element q is further raised, and the main switch
Element q is maintained in the on state. Further, when the main switching element q is turned on.
The current induced in the control winding n3 is
4 and the bias resistor r4, the photocoupler pc
Of the capacitor c5 through the phototransistor tr2
To one terminal. The other side of this capacitor c5
Terminal is connected to the low-level main power supply line 3.
Therefore, the higher the secondary output voltage, the higher the charging
The current increases, and the terminal voltage of the capacitor c5 increases.
Rise up. The charging voltage of the capacitor c5 is determined by the main switch.
Control transistor interposed between the gate and source of the
The output voltage is given to the base of the transistor tr1.
The threshold voltage of the control transistor tr1, for example, 0.6V
Then, the control transistor tr1 becomes conductive,
As a result, the gate potential of the main switching element q rapidly increases.
The main switching element q is driven off. Therefore, the secondary output voltage increases.
The output power of the capacitor c5
The pressure rises quickly and the main switching element q turns off quickly.
Be moved. The capacitor c5 also has a control winding n3.
Is induced via the resistor r5.
As a result, a secondary short circuit occurs between the output terminals p3 and p4.
Even if the output voltage of the smoothing capacitor c3 on the
The on period of the switching element q is limited to a predetermined period,
The switching element q is protected. The control winding n3 has the control winding
n3 and the number of turns of the secondary winding n2 are indicated by the same reference numerals.
When the secondary side output voltage is vo, the main switching element
When the child q is turned off, (n3 / n
2) a voltage of vo is induced, which causes the capacitor c
5 is extracted, and the next o of the main switching element q is removed.
A reset operation for n operation is performed. After the main switching element q is turned off, 1
Of the excitation energy stored in the secondary winding n1 to the secondary side.
When the output is completed, mainly the parasitic capacitance of the control winding n3
Ringing occurs between c6 and the control winding n3,
The voltage (n3 / n2) vo is stored in the parasitic capacitance c6.
Electrostatic energy is released, and after 1/4 cycle of vibration
It is converted into the excitation energy of the control winding n3, and then
In order to charge the parasitic capacitance c6, a voltage is applied to the control winding n3.
An upward electromotive voltage of (n3 / n2) vo is generated. Rin
The electromotive voltage, which is a ging pulse, is applied to the main switching element.
Is set to be equal to or higher than the threshold voltage of the
The main switching element q is turned on again by the voltage.
In this way, the switching frequency corresponding to the load is automatically
Number, the main switching element q is continuously turned on / off.
Driven to output a desired secondary output voltage.
Has been established. [0015] SUMMARY OF THE INVENTION Switching power supply device
In most cases, most of the loss
For extracting the charge stored in the parasitic capacitance between the in-source
Required power consumption and transformer iron loss.
Generally, the higher the switching frequency, the higher the switching frequency.
Therefore, as described above, the switching power supply 1
Is that the switching frequency increases as the load becomes lighter.
And the lighter the load, the greater the share of the converted power
Increase the power conversion efficiency and decrease the power conversion efficiency.
is there. On the other hand, in order to solve such a problem,
As another prior art, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-47023
Gazette and Utility Model Registration No. 3039391
Can be The prior art disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-47023.
In operation, the control transistor that drives the main switching element off
Another control transistor is provided in parallel with the transistor,
At the time of load, it occurred when the main switching element was turned off.
The induced voltage of the control winding is interlocked with the main switching element.
To a capacitor via a transistor that turns off
The other control transistor by its capacitor.
Turn on the transistor and turn off the main switching element.
Configured to maintain state and reduce switching frequency
are doing. Therefore, a configuration for reducing power consumption is required.
Complicated, cost increases, and the advantages of the RCC method are thin
There is a problem that it becomes. Further, the utility model registration No. 3039391
In the prior art disclosed in Japanese Patent Application Publication No.
In parallel with the resistor, a delay to slow down the ringing pulse
It is configured so that a delay capacitor is interposed. Therefore, in paragraph 0025 of this publication,
Ringing, as described in lines 7-8
The switching cycle only during the period when
Switching frequency at light load
Significantly lower than the switching frequency during loading
There is a problem that you can not. An object of the present invention is to provide a power conversion system with a simple configuration.
Provide switching power supply that can increase efficiency
It is to be. [0021] [Means for Solving the Problems]BookSwitchon according to the invention
The power supply unit transforms during the on period of the main switching element.
The excitation energy stored in the chamber is turned off on the secondary side during the off period.
Output to the output circuit and output to the control winding of the transformer after output is completed.
Generate a ringing pulse with a DC cut capacitor
To the control terminal of the main switching element via
Ringing choke that drives the main switching element on
In a converter type switching power supply device,
Between the control terminal of the main switching element and the primary side power supply line
To bypass the ringing pulse.
A control switching element, said main switch
Of the control switching element at the off timing of the switching element
A sub-control winding for storing electric charge in the control terminal, a diode
Charge accumulation means comprising a resistor and a resistor;
Operation switching means for activating the charge storage means.
The charge accumulated at the off timing causes the main
Even when the switching element turns on, the control switch
The switching element is maintained in the on state, and the ringing pulse is
To prevent on-drive of the main switching element
DoThe operation switching means is a photocoupler.
On the primary side, a phototransistor is connected to the control switch.
Series between the control terminal of the switching element and the charge storage means
When the main power is turned on, the photocoupler
The light emitting diode of is turned off and the phototransistor is turned off.
The power is turned on in the off stateSpecially
To sign. According to the above configuration, the heavy load, which is the normal load,
At loading, charge switching means cannot be operated by operation switching means
The control switching element
off and affected by the control switching element
No, the ringing pulse is a DC cut capacitor
To the control terminal of the main switching element via
The main switching element is turned on, and the switch is
A ching operation is performed. On the other hand, when the load is light, the charge storage
Means are activated to turn off the main switching element.
When the control switching element is turned on,
An electric charge is accumulated at the control terminal, and the electric charge
Even if the switching element is turned on,
The switching element is on for a predetermined time continuously from the off period.
State, bypassing the ringing pulse and
The on driving of the switching element is prevented. Therefore, at light load, the main switching element
Once the child performs the switching operation, the next switching
The operation is performed in the same manner as when the power is turned on. Sand
That is, the startup power obtained by dividing the main power supply voltage by resistance, etc.
The voltage at the control terminal of the main switching element
It gradually changes and the main switching element turns on.
When the threshold voltage reaches a certain threshold voltage, the main switching element is turned on.
You. In this way, under light load, under heavy load
Of the main switching element by the ringing pulse
Stop the restart and restart gently in the same way as when turning on the power.
The switching frequency at light load
The number can be reduced. This allows the main switch
Stored in the floating capacitance between the drain and source of the
Switching frequency such as power required for extracting electric charge
Suppresses proportionally increasing loss and increases light load
Power conversion efficiency can be obtained. In addition, such switching at light load
The frequency drop is controlled by the control switching element
Charge storage means consisting of wires, diodes and resistors;
It can be realized with a simple configuration with the operation switching means. [0027] [0028] [0029] [0030] [0031]Also,According to the above configuration, the main power is turned on.
When the secondary side output voltage is low level,
The light emitting diode of the coupler turns off and the phototransistor
Is turned off, and the power supply rises in a heavy load state. Therefore, the required power amount of the load circuit is large.
The power supply quickly rises,
It is suitable for the use where is required. [0033] DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described.
FIG.And FIG.The following is a description based on
You. FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.Explain
As a reference exampleRCC switching power supply
FIG. 2 is an electric circuit diagram of the device 11. For main power circuit not shown
Therefore, the DC current obtained by rectifying the commercial AC
It is input between the children P1 and P2. This DC current is
This smoothing capacitor is smoothed by the capacitor C1.
From C1, the main power supply line 12 on the high level side
The main power supply voltage is output between the main power supply line 13 on the bell side.
Is done. Voltage is applied between the main power supply lines 12 and 13.
Of the primary main winding N1 of the switch N and the main switching element Q
A column circuit is connected. The main switching element Q
Are, for example, bipolar transistors and field-effect
In the example shown in FIG. 1, the electric field effect
This is indicated by a type transistor. The main power supply line 12,
13, a starter circuit composed of voltage dividing resistors R1 and R2.
14 are connected. Power supply, that is, between input terminals P1 and P2
When the power supply voltage is applied to the output of the smoothing capacitor C1,
As the voltage, that is, the main power supply voltage rises,
The value of the voltage division between the voltage dividing resistors R1 and R2 of the path 14 is determined by the main switch.
Threshold voltage Vth of the switching element Q, for example, 3 V or more.
And the main switching element Q is turned on and the primary of the transformer N
An upward voltage in FIG. 1 is applied to the winding N1.
As a result, the excitation energy is accumulated. As described below,
When the main switching element Q is turned off, the excitation energy
An upward voltage is induced in the secondary winding N2 by the lugi.
It is. At the time of this off, the primary winding N1 and the transformer N
Leakage between the other windings N2, N3 and N4 described later.
The vibration generated by the conductance is the main switching element.
The resistor R3 is provided in parallel between the drain and source of the
Snubber circuit 1 consisting of a series circuit of a capacitor and a capacitor C2
5 to be absorbed and removed. DC current induced in the secondary winding N2
Is applied to the smoothing capacitor C3 via the diode D1.
After being smoothed by the smoothing capacitor C3.
From output terminals P3 and P4 via source lines 16 and 17,
It is output to a load circuit (not shown). The output power line
A voltage detection circuit 18 is interposed between 16 and 17.
You. The voltage detection circuit 18 includes a voltage dividing resistor and a photocoupler.
PC1 and the like, the photocoupler
The light emitting diode D2 of PC1 corresponds to the output voltage.
It is driven to be lit at the luminance and the value of the output voltage is filtered to the primary side.
Back. The control winding N3 includes a main switching element Q
Is on, the voltage is in the same upward direction as the primary winding N1.
Induced, and the induced current is a DC cut capacitor C
4 and the main switching element via a bias resistor R4.
To the gate of child Q, whereby the main switch
The gate potential of the switching element Q is further raised, and the main switch
Element Q is maintained in the on state. When the main switching element Q is on,
The current induced in the control winding N3 is
4 and the bias resistor R4, the photocoupler PC
1 through the phototransistor TR2 and the capacitor C
5 is applied to one terminal. Other than this capacitor C5
Is connected to the low-level main power supply line 13
Therefore, the secondary side output voltage is
The higher the charging pressure, the higher the charging current and the
The terminal voltage of the sensor C5 rises quickly. The capacitor
The charging voltage of C5 is equal to the gate-source voltage of main switching element Q.
To the base of the control transistor TR1
And the output voltage of the control transistor TR1
When the threshold voltage becomes equal to or higher than 0.6 V, for example, the control
The transistor TR1 conducts, thereby causing the main switch
The gate potential of the switching element Q drops rapidly,
The switching element Q is driven off. Therefore, the secondary side output voltage is
The higher the pressure, that is, the lighter the load,
The charging voltage of the sensor C5 rises quickly and the main switching element
Q is quickly turned off and becomes lower than the set voltage
, Ie, the heavier the load, the more the capacitor C5 is charged.
And the ON time of the main switching element Q is longer
Become. The capacitor C5 is also induced by a control winding N3.
The generated current is given via the resistor R5. this
Of the secondary side due to a short circuit between the output terminals P3 and P4
Even if the output voltage of the smoothing capacitor C3 is low,
The ON period of the switching element Q is limited to a predetermined period, and the main switch is turned off.
The protection of the switching element Q is achieved. The control winding N3 includes the control winding
N3 and the number of turns of the secondary winding N2 are indicated by the same reference numerals.
When the secondary output voltage is Vo, the main switching element
When the child Q is turned off, (N3 / N
2) A voltage of Vo is induced, which causes the capacitor C
5 is extracted, and the next o of the main switching element Q is removed.
A reset operation for n operation is performed. After the main switching element Q is turned off, 1
Of the excitation energy stored in the secondary winding N1 to the secondary side.
When the output is completed, the parasitic capacitance mainly included in the control winding N3
Ringing occurs between C6 and the control winding N3.
The voltage (N3 / N2) Vo is stored in the parasitic capacitance C6.
Electrostatic energy is released, and after 1/4 cycle of vibration
It is converted into the excitation energy of the control winding N3, and then again
In order to charge the parasitic capacitance C6, a voltage is applied to the control winding N3.
An upward electromotive voltage of the pressure (N3 / N2) Vo is generated. Re
The electromotive voltage, which is a ringing pulse,
It is set to be equal to or higher than the threshold voltage Vth of the element Q.
The main switching element Q is turned on again by the electromotive voltage.
Is done. In this way, the switch corresponding to the load automatically
At the switching frequency, the main switching element Q is continuously turned on /
is driven off, and a desired secondary output voltage is output.
You. [0043]As a reference exampleSwitching power supply 1
1 is a device on which the switching power supply device 11 is mounted.
Is in the non-standby state during heavy load,
On-board equipment is on standby with the configuration to perform normal RCC operation
In the light load condition, the switching frequency
In order to reduce the temperature, the following configuration is provided.
From the device side, a control signal is given to a control terminal P5.
You. The control terminal P5 and the low-level output power supply
Light emitting diode of the photocoupler PC2
A series circuit of a node D3 and a resistor R6 is connected. I
Therefore, the control signal becomes a high level at the time of non-standby.
And that the light-emitting diode D3 is lit and the load is heavy.
Are output to the primary side. On the other hand, on the primary side, the control transistor
In parallel with TR1, that is, the collector is the main switching element
The emitter of the main switching element Q is connected to the gate of the
Transistor TR3 connected to the
The sub-control winding is connected to the base of the transistor TR3.
The induced voltage of N4 is passed through diode D4 and resistor R7.
Given. A base of the transistor TR3;
The low-level main power supply line 13 is also
The phototransistor TR4 of the photocoupler PC2 is connected.
Have been. Therefore, when a heavy load is not on standby, the
By turning on the light emitting diode D3 of the optocoupler PC2,
The phototransistor TR4 turns on and the transistor TR
3 is turned off and the effect of the transistor TR3 occurs.
However, the control transformer based on the charging voltage of the capacitor C5
From turning on of transistor TR1 to turning on of main switching element Q
f and o of the main switching element Q due to ringing
n, a normal RCC operation as described above is performed. On the other hand, when the standby state is light load,
The light emitting diode D3 of the photocoupler PC2 is turned off,
The transistor TR4 is turned off, and the control transistor
The transistor TR3 is interposed in parallel with the transistor TR1.
become. When the light load is on standby, the main switch
To primary winding N1 of transformer N when switching element Q is on
During the period when energy is accumulated, the sub-control winding N4
Induced voltage in the direction in which the anode of the diode D4 becomes a negative voltage
Voltage is generated and base current does not flow through the transistor TR3.
The transistor TR3 is turned off,
The operation is similar. Further, during the standby for the light load, the main switch is
When the switching element Q is turned off, the sub control winding N4 is induced.
The direction of the electromotive voltage is reversed, and the diode D4
And the base current is supplied to the transistor TR3.
As a result, the transistor TR3 is turned on. At this time,
As described above, since the main switching element Q is already off,
The gate voltage of the main switching element Q is at a low level.
And the collector current of the transistor TR3 hardly flows,
A part of the supplied base current is charged to the base as electric charge.
Stored. On the other hand, the main switching element Q is turned off.
And the primary winding N1 of the transformer N as in the non-standby state.
The stored excitation energy is released to the secondary side, and the
When the release is completed, a ringing pulse is applied to the control winding N3.
Occurs, and at the same time, a ringing pulse is also applied to the sub control winding N4.
appear. The ringing pattern generated in the sub control winding N4
Lus is the reverse bias of diode D4 as described above.
And the base current to the transistor TR3 becomes zero.
However, due to the influence of the above-described base accumulated charge, the transistor
The star TR3 remains for a while after the main switching element Q is turned off.
Keep on. As a result, a voltage generated in the control winding N3 is generated.
Ringing pulse bypassed, main switching element
On activation of Q is prevented. Thus, the main switching element Q is turned on.
During the rest, no voltage is induced in the sub control winding N4.
And no base current is supplied to the transistor TR3
As a result, it is possible to collect
Depending on the current supplied to the
It was gradually consumed, and the accumulated charge on the base became zero
At this point, the transistor TR3 is turned off and the main switch
The switching element Q can be turned on. As a result, the above-described prior art switch is
For the power supply 1As a reference exampleSwitching
In the power supply device 11, a transformer serving as a control switching element is used.
A transistor TR3 and a photocoupler P as an operation switching means
C2 and resistor R6, and a sub-control winding serving as charge storage means
Simple configuration with N4, diode D4 and resistor R7
By simply adding, at the time of non-standby, for example, about 80 kHz
The switching frequency of the
In the power supply unit 1, the frequency rises to 400 to 500 kHz.
The switching power supply 11 of the present invention.
Can be reduced to about several kHz,
The power conversion efficiency can be greatly increased. In addition,
The conventional technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-47023
A transistor TR3, which is a switching element, is provided.
The operation switching circuit of the prior art.
Photocoupler PC2 and resistor R6 corresponding to
Diode D4 and resistor R corresponding to frequency suppression circuit
7 clearly shows that the configuration is greatly simplified.
You. In particular, use the base accumulated charge of transistor TR3
To simplify the configuration for suppressing the oscillation frequency
Notable. The operation is switched between the light load state and the heavy load state.
Instead, the phototransistor PC2 is used.
The transistor TR4 is a transistor that is a control switching element
Between the base, which is the control terminal of TR3, and the main power supply line 13.
The light emitting diode of the photocoupler PC2
The mode D3 is driven to be lit only when the load is heavy. Therefore, the standby state is shorter than the operation state.
Overwhelmingly long, suitable for applications requiring extremely low loss
You. Implementation of the present inventiononeAbout form, in Figure 2
The description is based on the following. FIG. 2 shows an embodiment of the present invention.oneForm switch
FIG. 2 is an electric circuit diagram of a ching power supply device 21. This switch
The switching power supply 21 is the switching power supply 11 described above.
, And corresponding parts are denoted by the same reference numerals,
The description is omitted. Note that this switching
In the power supply device 21, the phototransistor of the photocoupler PC2 is used.
The connection method of the transistor TR4 has been changed.
The transistor TR4 is the control switching element.
The base which is the control terminal of the transistor TR3 and the charge storage
And a resistor R7 which is an output stage of the product means.
ing. Therefore, the light emitting device of the photocoupler PC2 is
The diode D3 will be driven to light at light load.
As a result, the lamp is turned off under heavy load. This gives 2
When the main power is turned on when the secondary output voltage is low,
The diode D3 is turned off, and the phototransistor TR4 is turned off.
off, the power supply will start up under heavy load conditions.
You. For this reason, a fast response is required at the rise of the power supply.
And applications that require a large amount of power at startup.
Suitable. [0057] 【The invention's effect】BookThe switching power supply according to the present invention,
As described above, the ringing choke converter type switch
Switching operation at heavy load in the switching power supply
Means to deactivate the charge storage means.
To turn off the control switching element,
The ringing pulse is not affected by the
Main switching element via DC cut capacitor
To turn on the main switching element
Perform normal switching operation, and at light load
Activates the charge storage means and activates the main switching element.
Control of the control switching element at the off timing of the child
The charge is stored in the terminal and the main switch
Even when the switching element turns on, the control switch
Ringing pulse
To prevent on-drive of the main switching element
ToThe operation switching means is a photocoupler.
On the primary side, a phototransistor is connected to the control switch.
Series between the control terminal of the switching element and the charge storage means
When the main power is turned on, the photocoupler
The light emitting diode of is turned off and the phototransistor is turned off.
Make the power supply start up in the off state. Therefore, when the load is light, it is as if the load is heavy.
Restart of the main switching element by a simple ringing pulse
Is stopped, and the main switching element switches once during the light load.
When switching operation is performed, the next switching operation is
So that it is performed as gently as at
The switching frequency of the switching element can be reduced.
This causes the stray capacitance between the drain and source to accumulate.
Switching frequency, such as the power required to extract
Suppress the loss that increases in proportion to the number
Also, high power conversion efficiency can be obtained. In addition, switching at such a light load
The frequency drop is controlled by the control switching element
Charge storage means consisting of wires, diodes and resistors;
It can be realized with a simple configuration with the operation switching means. [0060] [0061] [0062] [0063]AlsoWhen the required power of the load circuit is large
Power supply rises quickly and high-speed response is required.
It is suitable for various uses.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施の一形態のRCC方式のスイッチ
ング電源装置の電気回路図である。 【図2】本発明の実施の他の形態のRCC方式のスイッ
チング電源装置の電気回路図である。 【図3】RCC方式の典型的な従来技術のスイッチング
電源装置の電気回路図である。 【符号の説明】 11,21 スイッチング電源装置 12,13 主電源ライン 14 起動回路 15 スナバー回路 16,17 出力電源ライン 18 電圧検出回路 C1,C3 平滑コンデンサ C2,C4,C5 コンデンサ C6 寄生容量 D1 ダイオード D2,D3 発光ダイオード D4 ダイオード(電荷蓄積手段) N 変圧器 N1 1次巻線 N2 2次巻線 N3 制御巻線 N4 副制御巻線(電荷蓄積手段) PC1 フォトカプラ PC2 フォトカプラ(動作切換え手段) Q 主スイッチング素子 R1,R2 分圧抵抗 R3,R5 抵抗 R4 バイアス抵抗 R6 抵抗(動作切換え手段) R7 抵抗(電荷蓄積手段) TR1 制御トランジスタ TR2,TR4 トランジスタ TR3 トランジスタ(制御スイッチング素
子)
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an electric circuit diagram of an RCC type switching power supply according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an electric circuit diagram of an RCC switching power supply according to another embodiment of the present invention. FIG. 3 is an electrical circuit diagram of a typical prior art switching power supply of the RCC type. [Description of Signs] 11, 21 Switching power supply devices 12, 13 Main power supply line 14 Starter circuit 15 Snubber circuit 16, 17 Output power supply line 18 Voltage detection circuit C1, C3 Smoothing capacitors C2, C4, C5 Capacitor C6 Parasitic capacitance D1 Diode D2 , D3 Light emitting diode D4 Diode (charge storage means) N Transformer N1 Primary winding N2 Secondary winding N3 Control winding N4 Sub-control winding (charge storage means) PC1 Photocoupler PC2 Photocoupler (operation switching means) Q Main switching elements R1, R2 Voltage dividing resistors R3, R5 Resistance R4 Bias resistance R6 Resistance (operation switching means) R7 Resistance (charge storage means) TR1 Control transistor TR2, TR4 Transistor TR3 Transistor (Control switching element)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−47023(JP,A) 特開 昭62−114470(JP,A) 実開 平3−74190(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 3/00 - 3/44 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-9-47023 (JP, A) JP-A-62-114470 (JP, A) JP-A-3-74190 (JP, U) (58) Survey Field (Int.Cl. 7 , DB name) H02M 3/00-3/44

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】主スイッチング素子のon期間中に変圧器
内に蓄積された励磁エネルギをoff期間に2次側の出
力回路に出力し、出力終了後に変圧器の制御巻線に発生
するリンギングパルスを直流カット用のコンデンサを介
して前記主スイッチング素子の制御端子に帰還し、該主
スイッチング素子をon駆動するリンギングチョークコ
ンバータ方式のスイッチング電源装置において、 前記主スイッチング素子の制御端子と1次側電源ライン
との間に介在され、前記リンギングパルスをバイパスす
ることができる制御スイッチング素子と、 前記主スイッチング素子のoffタイミングに、制御ス
イッチング素子の制御端子に電荷を蓄積するための副制
御巻線、ダイオードおよび抵抗から成る電荷蓄積手段
と、 軽負荷時に前記電荷蓄積手段を能動化する動作切換え手
段とを含み、 前記offタイミングに蓄積された電荷によって、前記
主スイッチング素子のonタイミングとなっても制御ス
イッチング素子をon状態で維持し、前記リンギングパ
ルスをバイパスして主スイッチング素子のon駆動を阻
止するとともに、 前記動作切換え手段はフォトカプラであり、1次側にお
いて、フォトトランジスタが前記制御スイッチング素子
の制御端子と電荷蓄積手段との間に直列に介在されてお
り、 主電源投入時は、前記フォトカプラの発光ダイオードは
消灯し、前記フォトトランジスタがoffした状態で電
源が立ち上がるようにした ことを特徴とするスイッチン
グ電源装置。
(57) [Claim 1] The exciting energy stored in the transformer during the on-period of the main switching element is output to the secondary side output circuit during the off-period, and after the output is completed, the transformer is turned off. A ringing pulse generated in the control winding of the switching power supply is fed back to a control terminal of the main switching element via a DC cut capacitor, and the main switching element is turned on. A control switching element interposed between a control terminal of the element and a primary-side power supply line and capable of bypassing the ringing pulse; and storing an electric charge in a control terminal of the control switching element at an off timing of the main switching element. Storage means consisting of a sub-control winding, a diode and a resistor for Operation switching means for activating the charge storage means, wherein the charge stored at the off timing keeps the control switching element in an on state even when the main switching element is turned on, and the ringing pulse is generated. bypass with blocking on driving the main switching element, said operation switching means is a photo coupler, contact the primary side
Wherein the phototransistor is the control switching element
Between the control terminal of
When the main power is turned on , the light emitting diode of the photocoupler
Turns off and the phototransistor is turned off.
A switching power supply characterized in that a power source is started up .
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