JP3534312B2 - Switching power supply - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、変圧器に帰還巻線
を設けこの帰還巻線に生じた電圧で過電流制御を行う自
励式スイッチング電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】帰還巻線を備えた自励式スイッチング電
源装置は、帰還巻線に生じた電圧で自励発振を継続する
ため、IC等で構成される発振回路を別途付加する必要
が無く、簡単な回路で構成できる。このため、小型、低
価格にできることから、小容量スイッチング電源の分野
で多用されている。
【0003】帰還巻線を備えた自励式スイッチング電源
装置については従来から種々の提案がなされており、そ
の一例として、特開昭63−87170号公報や特開平
6−178539号公報等に記載された技術が知られて
いる。この種の自励式スイッチング電源装置は、1次巻
線、2次巻線、帰還巻線および必要に応じて制御巻線を
有するトランスと、前記1次巻線の電流を断続するスイ
ッチング用トランジスタと、前記スイッチング用トラン
ジスタに対する前記帰還巻線からの正帰還信号を制御す
る制御用トランジスタと、前記帰還巻線または前記制御
巻線の起電圧を所定時定数で充放電するとともに、前記
制御用トランジスタに対して制御電圧を与える時定数充
放電回路とを備えている。
【0004】この種の自励発振型スイッチング電源装置
において、前記時定数充放電回路は抵抗とコンデンサと
で構成される。前記コンデンサの充電は、前記時定数充
放電回路を介して前記スイッチング用トランジスタのオ
ン期間に前記帰還巻線に誘起した電圧で行われる。前記
コンデンサの放電は、前記時定数充放電回路を介して前
記スイッチング用トランジスタのオフ期間に前記帰還巻
線に誘起するフライバック電圧で行われる。
【0005】前記コンデンサの充放電は、入力変動ある
いは負荷変動に起因する出力電圧の変動等に応じて変化
する。前記コンデンサの充電電圧は、前記制御用トラン
ジスタのオンタイミングを決定し、前記スイッチング用
トランジスタを制御して、スイッチング電源装置に出力
電圧の安定化および過電流制御作用を与える。
【0006】上述の自励発振型スイッチング電源装置に
おいて、前記制御用トランジスタはバイポーラトランジ
スタで構成される。バイポーラトランジスタは、そのV
BEが一般に−2mV/℃程度の負の温度特性をもって
いる。このため、スイッチング電源装置の周囲温度が高
くなると、前記制御用トランジスタは前記コンデンサの
充電が充分進まないうちにオンしてしまい、逆にスイッ
チング電源装置の周囲温度が低いと、前記コンデンサの
充電電圧が所定値を越えないとオンしない事態が生じ
る。前記制御用トランジスタのオンタイミングは、前記
スイッチング素子を介して過電流制御時の過電流点や過
電流カーブを制御している。したがって、スイッチング
電源装置には、温度変動により過電流制御時の過電流点
の変動や過電流カーブの変動が発生する。過電流制御時
の過電流点の変動は、定格負荷状態であるにもかかわら
ず過負荷状態と見なして出力電圧を低下させたり、過電
流状態であるにもかかわらず負荷に電力を供給し、回路
破損を招く等の問題を発生させる。
【0007】この問題を解決する手段として、負の温度
特性を有する前記制御用トランジスタに、正の温度特性
を有するPCTサーミスタを組み合わせ、温度変動によ
る特性変動をキャンセルすることが考えられる。しか
し、PCTサーミスタには小型の素子が無く、また価格
も高いと云う問題があり、昨今、スイッチング電源装置
に要求されている小型化、低価格化の面で問題があっ
た。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上述
した問題を解決し、スイッチング電源装置の周囲温度が
変動しても、正確な過電流制御が行える自励式スイッチ
ング電源装置を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、本発明に係るスイッチング電源装置は、変圧器
と、スイッチング素子と、出力整流平滑回路と、制御回
路とを含む。
【0010】前記変圧器は、入力巻線と、出力巻線と、
帰還巻線とを含む。
【0011】前記スイッチング素子は、前記入力巻線を
通して供給される直流電圧を断続して前記出力巻線と前
記帰還巻線とに電圧を誘起する。
【0012】前記帰還巻線は、前記スイッチング素子の
オン期間に誘起した電圧で前記スイッチング素子を導通
方向にバイアスする。
【0013】前記出力整流平滑回路は、前記スイッチン
グ素子のオフ期間に前記出力巻線に誘起した電圧を整流
・平滑して出力する。
【0014】前記制御回路は、時定数充電回路と、スイ
ッチング制御用トランジスタと、充電電流分流回路とを
含む。
【0015】前記時定数充電回路は、抵抗とコンデンサ
との直列回路を含み、前記帰還巻線の両端間に接続され
る。
【0016】前記スイッチング制御用トランジスタは、
ベースが前記抵抗と前記コンデンサとの接続点に接続さ
れ、コレクタ・エミッタ間が前記スイッチング素子の制
御入力側に接続される。
【0017】前記充電電流分流回路はNTCサーミスタ
を含み、前記コンデンサの充電電流を分流する。
【0018】上述したスイッチング電源装置において、
前記変圧器は、入力巻線と、出力巻線と、帰還巻線とを
含む。前記スイッチング素子は、前記入力巻線を通して
供給される直流電圧を断続するから、前記スイッチング
素子がターンオンを開始すると、前記入力巻線に入力電
流が流れ始め、前記出力巻線と前記帰還巻線とに電圧を
誘起する。前記帰還巻線は、前記スイッチング素子のオ
ン期間に誘起した電圧で前記スイッチング素子を導通方
向にバイアスするから、前記スイッチング素子が完全に
導通し、前記入力巻線に流れる電流が増加する。前記ス
イッチング素子のオン期間に誘起した電圧は前記コンデ
ンサを充電する。
【0019】その後、前記コンデンサの電圧が前記スイ
ッチング制御用トランジスタの閾値電圧まで充電される
と、前記スイッチング制御用トランジスタが瞬間的にオ
ンとなって前記スイッチング素子をオフする。前記スイ
ッチング素子がオフすると、前記入力巻線と、前記出力
巻線と、前記帰還巻線にはそれまでとは逆方向のフライ
バック電圧が誘起する。フライバック電圧はフライバッ
クエネルギーの消滅とともに低下し、リンギング電圧を
発生させる。リンギング電圧は前記帰還巻線にも発生
し、前記スイッチング素子がオンするきっかけを与え
る。以降この繰り返しで自励発振が継続する。
【0020】前記出力整流平滑回路は、前記スイッチン
グ素子のオフ期間に前記出力巻線に誘起した電圧を整流
平滑して出力するから、継続的に直流電圧を出力するこ
とができる。
【0021】前記制御回路は時定数充電回路を含み、前
記時定数充電回路は、抵抗とコンデンサとの直列回路を
含み、前記帰還巻線の両端間に接続されるから、前記コ
ンデンサは前記スイッチング素子のオン期間に前記帰還
巻線に誘起した電圧で充電され、前記スイッチング素子
のオフ期間に前記帰還巻線に誘起した電圧で放電され
る。
【0022】前記制御回路は、また、スイッチング制御
用トランジスタを含む。前記スイッチング制御用トラン
ジスタは、ベースが前記抵抗と前記コンデンサとの接続
点に接続され、コレクタ・エミッタ間が前記スイッチン
グ素子の制御入力側に接続される。このため、前記コン
デンサの電圧が前記スイッチング制御用トランジスタの
閾値電圧まで充電されると、前記スイッチング制御用ト
ランジスタが瞬間的にオンとなって前記スイッチング素
子をオフする。
【0023】前記制御回路は、更に、充電電流分流回路
を含む。前記充電電流分流回路はNTCサーミスタを含
み、前記コンデンサの充電電流を分流する。この構成
は、前記スイッチング制御用トランジスタの閾値電圧に
対する温度補償作用を与える。
【0024】前記スイッチング制御用トランジスタの閾
値電圧は負の温度特性をもっている。このため、スイッ
チング電源装置の周囲温度が高くなると、前記スイッチ
ング制御用トランジスタは閾値電圧が低下し、前記コン
デンサの電圧が当初の閾値電圧まで充電される前にオン
する。逆に、スイッチング電源装置の周囲温度が低くな
ると、前記スイッチング制御用トランジスタは閾値電圧
が上昇し、前記コンデンサの電圧が当初の閾値電圧を越
えてからオンすることとなる。
【0025】一般に、NTCサーミスタの温度と抵抗値
との関係はエクスポネンシャルの関係をもち、温度の上
昇とともに抵抗値が低下する。このため、スイッチング
電源装置の周囲温度が高くなると、前記NTCサーミス
タは抵抗値が低下し、前記充電電流の分流量を多くし
て、前記コンデンサの充電を遅らせる。逆に、スイッチ
ング電源装置の周囲温度が低くなると、前記NTCサー
ミスタは抵抗値が上昇し、前記充電電流の分流量を少な
くして、前記コンデンサの充電を早める。
【0026】従って、スイッチング電源装置の使用温度
範囲および前記スイッチング制御用トランジスタの温度
を考慮して適切な温度特性を有するNTCサーミスタを
選択し、必要に応じて固定抵抗等を組み合わせて前記充
電電流分流回路を構成すれば、温度変動に起因する前記
スイッチング制御用トランジスタのオンタミングの変動
を補償することができる。
【0027】上述の構成では、過負荷や負荷の短絡によ
って過電流状態に至った場合、前記時定数充電回路のコ
ンデンサの充電電圧で前記スイッチング制御用トランジ
スタがオンとなって、前記スイッチング素子をオフ制御
し、過電流制御を行う。本発明では、温度変動に起因す
る前記スイッチング制御用トランジスタのオンタミング
の変動を補償することができるので、スイッチング電源
装置の周囲温度が変動しても、正確な過電流制御が行え
る自励式スイッチング電源装置を提供することができ
る。
【0028】本発明の他の目的、構成および利点につい
ては、添付図面を参照して、更に詳しく説明する。図面
は単なる例示に過ぎない。
【0029】
【発明の実施の形態】図1は、本発明に係る自励式スイ
ッチング電源装置の一実施例を示す電気回路図である。
図示された自励式スイッチング電源装置は、電力変換用
の変圧器1と、スイッチング素子2と、出力整流平滑回
路3と、出力電圧検出回路4と、制御回路5とを含んで
いる。
【0030】変圧器1は、入力巻線11と、出力巻線1
2と、帰還巻線13とを含んでいる。入力巻線11は、
スイッチング素子2の主電極を介して直流入力端子Ti
nに接続される。
【0031】直流入力端子Tinには直流電圧源Eが接
続される。直流電圧源Eは、本発明の内部要素であって
も、外部要素であってもよく、バッテリや、その他の直
流電圧源、あるいは交流電圧を整流回路を介して直流に
変換した電圧の何れでも利用できる。
【0032】スイッチング素子2は、入力巻線11を通
して供給される直流電圧Vinを断続して、出力巻線1
2と、帰還巻線13とに電圧を誘起する。スイッチング
素子2は、供給された直流電圧Vinを高周波でスイッ
チングできればよく、典型的には、バイポーラトランジ
スタや、電界効果トランジスタ等の制御電極を有する半
導体素子が用いられる。本実施例はNチャネルのMOS
形電界効果トランジスタを用いている。
【0033】帰還巻線13は、特性向上回路6を介して
スイッチング素子2のゲート・ソース間に接続され、ス
イッチング素子2のオン期間に誘起した電圧でスイッチ
ング素子2のゲートを導通方向にバイアスする。特性向
上回路6はスイッチング素子2のスイッチング特性を向
上するための回路であり、コンデンサC6と抵抗R6と
ダイオードD61、D62とを含んで構成される。
【0034】スイッチング素子2のゲートは、更に起動
抵抗R7、R8を介して入力ラインに接続される。
【0035】出力整流平滑回路3は整流用ダイオードD
3と平滑用コンデンサC3とを含んで構成される。整流
用ダイオードD3と平滑用コンデンサC3とは直列接続
されて、その両端が出力巻線12に接続される。平滑用
コンデンサC3の両端は出力整流平滑回路3の出力端と
されて、スイッチング電源装置の出力端子Toutに接
続される。整流用ダイオードD3の向きは、出力巻線1
2に誘起するフライバック電圧に対して順方向となるよ
うに方向付けられている。この構成により、出力整流平
滑回路3は、スイッチング素子2のオフ期間に出力巻線
12に誘起する電圧を整流・平滑して出力する。なお、
整流用ダイオードD3の代わりにバイポーラトランジス
タや電界効果トランジスタ等の制御電極を備えたスイッ
チング素子を用いれば、同期整流型の整流平滑回路を構
成することができる。
【0036】出力電圧検出回路4は、出力整流平滑回路
3の出力端、すなわちスイッチング電源装置の出力端子
Toutに接続され、出力電圧Voutを検出して制御
回路5に出力電圧信号を供給する。本実施例ではトラン
ジスタQ4、シャントレギュレータIC4および抵抗R
41、R42、R43、R44、R45等を含んで構成
され、トランジスタQ4のコレクタから制御回路5に出
力電圧信号を供給する。出力電圧検出回路4は、本発明
に必須の要素ではないが、従来から公知の回路を適宜用
いることができる。
【0037】制御回路5は、時定数充電回路51と、時
定数放電回路52と、時定数制御回路53と、スイッチ
ング制御用トランジスタ54と、充電電流分流回路55
とを含んで構成される。
【0038】時定数充電回路51は、ダイオードD51
と、抵抗R510、抵抗R511との直列回路と、その
直列回路の一端とコンデンサC5の一端とが接続されて
構成される。
【0039】時定数放電回路52は、ダイオードD52
と、抵抗R52との直列回路と、その直列回路の一端が
時定数充電回路51と共通のコンデンサC5の一端と接
続され、更に、コンデンサC5と並列にダイオードD5
が接続されて構成される。時定数充電回路51と時定数
放電回路52は、帰還巻線13の両端間に接続される。
ダイオードD51とダイオードD52とは互いに逆向に
接続され、ダイオードD51が充電電流に対して順方向
となるように接続される。ダイオードD5はコンデンサ
C5が逆方向に充電されるのを防止する。
【0040】時定数充電回路51と時定数充電回路52
とは種々の形態をとり得る。例えば、ダイオードD5
1、D52のいずれか一方を削除して構成したり、抵抗
及びダイオードの並列回路と直列に抵抗を接続しても構
成できる。時定数充放電回路51、52はそれぞれ独立
して設ける必要はないが、上述のように構成すれば時定
数の設定を個別に行うことができ、より適切な制御動作
が得られる。
【0041】時定数制御回路53は、トランジスタQ5
3と、その逆バイアス防止用のダイオードD53と、抵
抗R53とを含み、トランジスタQ53の主電極が時定
数充電回路51の抵抗R510、R511と並列となる
ように、ダイオードD53と抵抗R53とを介して接続
される。制御電極には出力電圧信号が入力される。
【0042】時定数制御回路53は、出力電圧検出回路
4と同様、本発明に必須の要素ではないが、出力電圧検
出回路4と結合され、出力電圧に応じてトランジスタQ
53のインピーダンスを変化させ、時定数充電回路51
の時定数を制御する。出力電圧検出回路4との結合形態
は、トランジスタQ53をフォトトランジスタで構成
し、出力電圧検出回路4にフォトダイオードを用いた光
結合でも良い。
【0043】スイッチング制御用トランジスタ54は、
NPNトランジスタで構成され、そのコレクタがダイオ
ードD7を介してスイッチング素子2のゲートに接続さ
れ、エミッタがスイッチング素子2のソースに接続さ
れ、ベースがコンデンサC5の一端に接続される。ダイ
オードD7はカソードをスイッチング制御用トランジス
タ54のコレクタに向けて接続されており、コンデンサ
C5の放電時に、スイッチング制御用トランジスタ54
のベースからコレクタに向けて逆電流が流れ、スイッチ
ング制御用トランジスタ54が逆方向にオンするのを防
止する。
【0044】充電電流分流回路55はNTCサーミスタ
T55と抵抗R55との直列回路を含み、コンデンサC
5の充電電流を分流するように時定数充電回路51の抵
抗R510及び抵抗R511の接続点と、コンデンサC
5の他端との間に接続される。
【0045】このように構成された本実施例の自励式ス
イッチング電源装置において、入力端子Tinに直流電
圧Vinが印加されると、起動抵抗R7を介してスイッ
チング素子2のゲートが付勢される。スイッチング素子
2がターンオンを開始すると、変圧器1の入力巻線11
に入力電流が流れ始め、出力巻線12と帰還巻線13と
に電圧を誘起する。
【0046】出力巻線12に誘起した電圧は出力整流平
滑回路3のダイオードD3により阻止されるから、出力
巻線12には出力電流が流れず、エネルギーが変圧器1
に蓄積される。
【0047】帰還巻線13に誘起した電圧は、特性向上
回路6を介してスイッチング素子2のゲートを導通方向
にバイアスするから、スイッチング素子2が急激にオン
となって、入力巻線11に流れる入力電流が時間の経過
とともに増加する。帰還巻線13に誘起した電圧は、同
時に、時定数充電回路51のダイオードD51、抵抗R
510及び抵抗R511と、時定数制御回路53とを介
してコンデンサC5を充電する。
【0048】その後、コンデンサC5の電圧がスイッチ
ング制御用トランジスタ54の閾値電圧まで充電される
と、スイッチング制御用トランジスタ54がオンとなっ
てスイッチング素子2の制御入力側を短絡する。この結
果、スイッチング素子2がターンオフし、入力巻線1
1、出力巻線12、および、帰還巻線13にそれまでと
は逆方向のフライバック電圧が発生する。
【0049】出力巻線12に発生したフライバック電圧
は、出力整流平滑回路3により整流・平滑され、出力端
子Toutに直流出力電圧Voutを出力する。帰還巻
線13に発生したフライバック電圧は、時定数放電回路
52の抵抗R52とダイオードD52とを介してコンデ
ンサC5の充電電荷を放電する。このとき、ダイオード
D5がオンとなるため、コンデンサC5が逆方向に充電
されることはない。
【0050】その後、フライバック電圧は、フライバッ
クエネルギーの消滅とともに低下し、リンギング電圧を
発生させる。リンギング電圧は、帰還巻線13にも発生
し、スイッチング素子2がターンオンを開始するきっか
けを与える。
【0051】以降この繰り返しで自励発振が継続し、出
力端子Toutに継続的に直流出力電圧Voutを出力
する。
【0052】出力電圧検出回路4は、出力電圧Vout
を検出して制御回路5に出力電圧信号を供給する。具体
的には、出力電圧Voutが高いとトランジスタQ4の
ベースが深くバイアスされ、トランジスタQ4のインピ
ーダンスが低下して高電位レベルの出力電圧信号を出力
する。出力電圧Voutが低いとトランジスタQ4のベ
ースが浅くバイアスされ、トランジスタQ4のインピー
ダンスが高くなり低電位レベルの出力電圧信号を出力す
る。出力電圧信号は制御回路5を構成する時定数制御回
路53のトランジスタQ53のベースに供給される。
【0053】このため、制御回路5において、出力電圧
Voutが高いと、トランジスタQ53のインピーダン
スが低くなり、時定数充電回路51の時定数が小さく制
御されるので、コンデンサC5は短時間で充電され、ス
イッチング制御用トランジスタ54のオンタイミングを
早める。逆に、出力電圧Voutが低いと、トランジス
タQ53のインピーダンスが高くなり、時定数充電回路
51の時定数が大きく制御されるので、コンデンサC5
はゆっくり充電され、スイッチング制御用トランジスタ
54のオンタイミングを遅らせる。
【0054】従って、スイッチング素子2は、出力電圧
Voutが高いとオン期間が短縮されて出力電圧が低下
する方向に制御され、逆に、出力電圧Voutが低いと
オン期間が長くなり出力電圧が上昇する方向に制御され
出力電圧Voutを安定化する。
【0055】また、過負荷や負荷の短絡によって過電流
状態に至り出力電圧Voutが低下したときは、トラン
ジスタQ53のインピーダンスが無限大となる。コンデ
ンサC5は時定数充電回路51の時定数でゆっくり充電
されるが、スイッチング制御用トランジスタ54の閾値
まで充電されるとスイッチング制御用トランジスタ54
をオンさせる。このため、スイッチング素子2のオン期
間はある値で制限されオフ期間に移行し、出力電圧は上
昇しない。
【0056】スイッチング素子2のオフ期間において、
コンデンサC5は時定数放電回路52を介して帰還巻線
に誘起するフライバック電圧でその充電電荷が放電され
る。フライバック電圧は出力電圧Voutと比例してい
るので、コンデンサC5の放電量はわずかな量に止ま
る。
【0057】従って、次のオン期間において、コンデン
サC5は時定数充電回路51の時定数でゆっくり充電さ
れるが、すぐにスイッチング制御用トランジスタ54の
閾値まで充電され、スイッチング制御用トランジスタ5
4をオンさせる。このため、スイッチング素子2のオン
期間は更に短く制御されて出力電圧Voutの低下が促
進され過電流制御が行われる。
【0058】次に、本発明の特徴であるスイッチング制
御用トランジスタ54の温度変動に起因する閾値電圧の
変動について説明する。スイッチング制御用トランジス
タ54のベース.エミッタ間電圧VBEは負の温度特性
をもっている。このため、スイッチング電源装置の周囲
温度が高くなると、スイッチング制御用トランジスタ5
4はコンデンサC5の電圧が当初の閾値電圧まで充電さ
れる前にオンする。逆に、スイッチング電源装置の周囲
温度が低くなると、スイッチング制御用トランジスタ5
4はコンデンサC5の電圧が当初の閾値電圧を越えてか
らオンすることとなる。スイッチング制御用トランジス
タ54のオンタイミングはスイッチング素子2のオン期
間に影響を与える。
【0059】図3は、スイッチング制御用トランジスタ
54の温度Taとスイッチング素子2の最大オン期間T
on(max)との関係を示す図であり、本実施例の充
電電流分流回路の有無で対比して示してある。最大オン
期間Ton(max)とは、トランジスタQ53のイン
ピーダンスが無限大となったときのコンデンサC5の充
電時間により定まるスイッチング素子2のオン期間を意
味している。
【0060】充電電流分流回路をもたない場合は、図3
の破線に示すように、スイッチング制御用トランジスタ
54の温度が低いときに、スイッチング素子2の最大オ
ン期間Ton(max)が長く制御され、スイッチング
制御用トランジスタ54の温度が高くなるにしたがい、
スイッチング素子2の最大オン期間Ton(max)が
短く制御される。これは、スイッチング制御用トランジ
スタ54の温度が低いと定格負荷を越えても過電流制御
が行われず、スイッチング制御用トランジスタ54の温
度が高いと定格負荷未満で過電流制御動作に入り出力電
圧が低下することを意味している。
【0061】これに対し、本実施例の充電電流分流回路
を有する場合は、図3の実線に示すように、スイッチン
グ制御用トランジスタ54の温度変動に対して、スイッ
チング素子2の最大オン期間Ton(max)の変動幅
が小さい。すなわち、本実施例の充電電流分流回路55
は、NTCサーミスタT55を含み、コンデンサC5の
充電電流を分流する。NTCサーミスタT55はスイッ
チング電源装置の周囲温度が低いと、抵抗値が高くな
り、充電電流の分流量を少なくして、コンデンサC5の
充電を早めるから、スイッチング制御用トランジスタ5
4のオンが早まり、充電電流分流回路55がない場合と
比較してスイッチング素子2の最大オン期間Ton(m
ax)を短くする。
【0062】逆に、スイッチング電源装置の周囲温度が
高くなると、NTCサーミスタT55は抵抗値が低下
し、充電電流の分流量を多くして、コンデンサC5の充
電を遅らせるから、スイッチング制御用トランジスタ5
4のオンが遅れ、充電電流分流回路55がない場合と比
較してスイッチング素子2の最大オン期間Ton(ma
x)を長くする。
【0063】従って、温度変動に対するスイッチング素
子2の最大オン期間Ton(max)の変動幅を小さく
することができる。これは、スイッチング制御用トラン
ジスタ54の温度温度変動に対して、過電流制御時の過
電流点の変動幅が小さく、正確な過電流制御が行われる
ことを意味している。
【0064】このように、本実施例では温度変動に起因
する前記スイッチング制御用トランジスタのオンタミン
グの変動を補償することができるので、スイッチング電
源装置の周囲温度が変動しても、正確な過電流制御が行
える自励式スイッチング電源装置を提供することができ
る。
【0065】本実施例は、時定数充電回路51と時定数
放電回路52とをそれぞれ個別に設けており、更に、コ
ンデンサC5が逆方向に充電されるのを防止するダイオ
ードD5を備えている。この構成は充放電回路の定数の
計算が容易となり、最適な設計が行える利点がある。ま
た、ダイオードD7は、スイッチング制御用トランジス
タ54の逆方向のオンを防止する。トランジスタの逆方
向オンにより流れる電流値は把握が困難であるが、本構
成により、スイッチング制御用トランジスタ54を経由
する放電経路が形成されることがないため、上述の構成
と相まってコンデンサC5の充放電が正確に行える。
【0066】図2は、本発明に係る自励式スイッチング
電源装置の別の実施例を示す電気回路図であって、絶縁
型の自励式スイッチング電源装置に適用した例を示して
いる。図において、図1に図示した構成部分と同一の構
成部分については、同一の参照符号を付してある。
【0067】図示された自励式スイッチング電源装置
は、電力変換用の変圧器1と、スイッチング素子2と、
出力整流平滑回路3と、出力電圧検出回路4と、制御回
路5と、レベルシフト回路7とを含んでいる。電力変換
用の変圧器1と、出力整流平滑回路3とは、図1に図示
した実施例と同様の構成であり、説明を省略する。
【0068】スイッチング素子2はNPN型のバイポー
ラトランジスタで構成されている。スイッチング素子2
のコレクタは変圧器1の入力巻線11に接続され、エミ
ッタが直流入力端子Tinに接続され、ベースがレベル
シフト回路7と、特性向上回路6とを介して帰還巻線1
3に接続される。
【0069】レベルシフト回路7は、ダイオードD7
1、D72とコンデンサC7とを含んでいる。ダイオー
ドD71、D72とコンデンサC7とはそれぞれ並列に
接続され、ダイオードD71はベース電流に対して逆方
向、ダイオードD72はベース電流に対して順方向とな
るように方向付けられている。
【0070】出力電圧検出回路4は、抵抗R41、R4
2、R45、シャントレギュレータIC4、フォトカプ
ラPC4とを含んでいる。フォトカプラPC4はフォト
ダイオードPD4とフォトトランジスタPT4とを含ん
でいる。フォトダイオードPD4は、シャントレギュレ
ータIC4と直列に接続されて、出力端子Tout間に
接続される。抵抗R41、R42は直列にが接続され
て、出力端子Tout間に接続され、出力電圧Vout
の分圧電圧をシャントレギュレータIC4の制御端子に
供給する。
【0071】フォトトランジスタPT4はそのコレクタ
に入力側の安定電圧VCCが供給され、ベースがフォト
ダイオードPD4と光結合し、エミッタに出力電圧信号
を生成する。出力電圧信号は、エミッタに接続された抵
抗R45を介して制御回路5に供給される。フォトトラ
ンジスタPT4はそのコレクタに入力側の安定電圧が供
給されるので、コレクタ電位が一定に保たれ、ベース・
コレクタ間の浮遊容量に起因するパルス状の異常電流が
流れるのを防止できる。本実施例の出力電圧検出回路4
は、上述の構成により、出力電圧信号を出力端子Tou
tから電気的に絶縁している。
【0072】制御回路5は、時定数充電回路51と、時
定数制御回路53と、スイッチング制御用トランジスタ
54と、充電電流分流回路55とを含んで構成される。
【0073】時定数充電回路51は、放電回路を兼用し
ており。抵抗R510、抵抗R511との直列回路と、
その直列回路の一端とコンデンサC5の一端とが接続さ
れて構成される。時定数充電回路51は、帰還巻線13
の両端間に接続される。
【0074】時定数制御回路53は、図1に図示した実
施例と同様に構成され、トランジスタQ53の制御電極
には出力電圧信号が入力される。
【0075】スイッチング制御用トランジスタ54は、
NPNトランジスタで構成され、そのコレクタがダイオ
ードD7およびレベルシフト回路7を介してスイッチン
グ素子2のベースに接続され、エミッタがスイッチング
素子2のエミッタに接続される。スイッチング制御用ト
ランジスタ54のベースは、図1に図示した実施例と同
様コンデンサC5一端に接続される。
【0076】レベルシフト回路7は、バイポーラトラン
ジスタの閾値電圧が電界効果トランジスタの閾値電圧よ
り低いために設けられた回路で、スイッチング制御用ト
ランジスタ54がオンしたとき、スイッチング素子2を
確実にオフさせるよう機能する。
【0077】充電電流分流回路55およびその他の構成
は、図1に図示した実施例と同様の構成である。
【0078】このように構成された本実施例の自励式ス
イッチング電源装置において、入力端子Tinに直流電
圧Vinが印加されると、起動抵抗R7とレベルシフト
回路7とを介してスイッチング素子2のベースにベース
電流が流れる。スイッチング素子2がターンオンを開始
すると、変圧器1の入力巻線11に入力電流が流れ始
め、出力巻線12と帰還巻線13とに電圧を誘起する。
【0079】帰還巻線13に誘起した電圧は、特性向上
回路6とレベルシフト回路7とを介してスイッチング素
子2のベースを導通方向にバイアスするから、スイッチ
ング素子2が急激にオンとなって、入力巻線11に流れ
る入力電流が時間の経過とともに増加する。帰還巻線1
3に誘起した電圧は、同時に、時定数充電回路51の抵
抗R510、R511および時定数制御回路53とを介
してコンデンサC5を充電する。
【0080】その後、コンデンサC5の電圧がスイッチ
ング制御用トランジスタ54の閾値電圧まで充電される
と、スイッチング制御用トランジスタ54がオンとな
る。このときレベルシフト回路7によりバイポーラトラ
ンジスタで構成されたスイッチング素子2を安定的にオ
フできる。
【0081】スイッチング素子2がオフすると、入力巻
線11、出力巻線12、および帰還巻線13とにそれま
でとは逆方向のフライバック電圧が発生する。その後、
フライバック電圧は、フライバックエネルギーの消滅と
ともに低下し、リンギング電圧を発生させる。リンギン
グ電圧は、帰還巻線13にも発生し、スイッチング素子
2がターンオンを開始するきっかけを与える。
【0082】以降この繰り返しで自励発振が継続し、出
力端子Toutに継続的に直流電圧を出力する。
【0083】出力電圧検出回路4の動作は出力電圧信号
が出力端子Toutから電気的に絶縁されている点を除
き図1に図示した実施例と同様である。
【0084】制御回路5の動作は時定数充電回路51が
放電回路を兼用している点を除き図1に図示した実施例
と同様であり、充電電流分流回路55は温度変動に起因
するスイッチング制御用トランジスタ55のオンタミン
グの変動を補償する。
【0085】このため、本実施例の自励式スイッチング
電源装置は、スイッチング電源装置の周囲温度が変動し
ても、正確な過電流制御が行える。
【0086】以上、好ましい実施例を参照して本発明の
内容を詳細に説明したが、本発明はこれらに限定される
ものではなく、当業者であれば、その基本的技術思想お
よび教示にもとづき、種々の変形例を想到できることは
自明である。
【0087】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によればスイ
ッチング電源装置の周囲温度が変動しても、正確な過電
流制御が行える自励式スイッチング電源装置を提供する
ことができる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a feedback winding for a transformer.
To perform overcurrent control with the voltage generated in this feedback winding.
The present invention relates to an excitation type switching power supply. 2. Description of the Related Art A self-excited switching power supply having a feedback winding
The source device continues self-oscillation with the voltage generated in the feedback winding
Therefore, it is necessary to add an oscillation circuit composed of IC etc. separately
And can be configured with a simple circuit. For this reason, small and low
In the field of small-capacity switching power supplies because of the price
It is frequently used in Self-excited switching power supply with feedback winding
Various proposals have been made for the device.
For example, JP-A-63-87170 and JP-A-Hei.
The technology described in JP-A-6-178538 is known.
I have. This type of self-excited switching power supply has a primary winding
Wire, secondary winding, feedback winding and, if necessary, control winding.
And a switch for interrupting the current of the primary winding.
A switching transistor and the switching transistor.
Control the positive feedback signal from the feedback winding to the transistor.
A control transistor and the feedback winding or the control
While charging and discharging the electromotive voltage of the winding with a predetermined time constant,
Filling the time constant for giving the control voltage to the control transistor
A discharge circuit. This type of self-excited oscillation type switching power supply device
Wherein the time constant charge / discharge circuit comprises a resistor and a capacitor.
It consists of. The charging of the capacitor is performed by charging the time constant.
The switching transistor is turned off via a discharging circuit.
This is performed by the voltage induced in the feedback winding during the power-on period. Said
The discharging of the capacitor is performed via the time constant charging / discharging circuit.
The feedback winding is provided during the off period of the switching transistor.
This is done with a flyback voltage induced on the line. [0005] The charging and discharging of the capacitor has an input fluctuation.
Or changes in output voltage due to load fluctuations, etc.
I do. The charging voltage of the capacitor is controlled by the control transformer.
Determines the on-timing of the
Controls transistor and outputs to switching power supply
Provides voltage stabilization and overcurrent control. In the above-described self-oscillation type switching power supply,
The control transistor is a bipolar transistor.
It consists of a star. The bipolar transistor has its V
BE generally has a negative temperature characteristic of about −2 mV / ° C.
I have. For this reason, the ambient temperature of the switching power supply increases.
The control transistor is connected to the capacitor.
The battery turns on before charging is sufficiently advanced.
When the ambient temperature of the switching power supply is low,
If the charging voltage does not exceed the specified value, it will not turn on.
You. The ON timing of the control transistor is
Overcurrent point and overcurrent during overcurrent control via switching element
The current curve is controlled. Therefore, switching
The power supply has an overcurrent point during overcurrent control due to temperature fluctuations.
And the overcurrent curve fluctuates. During overcurrent control
The fluctuation of the overcurrent point of
The output voltage is reduced or
Supply power to the load despite the
Problems such as damage may occur. As a means for solving this problem, a negative temperature
The control transistor having characteristics has a positive temperature characteristic.
Combined with a PCT thermistor
It is conceivable to cancel such characteristic fluctuations. Only
However, the PCT thermistor does not have a small element and the price
The problem is that switching power supplies are
There are problems with miniaturization and cost reduction required for
Was. [0008] The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems.
The ambient temperature around the switching power supply.
Self-excited switch that can perform accurate overcurrent control even if it fluctuates
The present invention is to provide a power supply device for a vehicle. Means for Solving the Problems The above-mentioned problems are solved.
Therefore, the switching power supply according to the present invention
, A switching element, an output rectifying / smoothing circuit, and a control circuit.
Including roads. The transformer comprises an input winding, an output winding,
And a feedback winding. [0011] The switching element connects the input winding.
The DC voltage supplied through the output winding is intermittent
A voltage is induced in the feedback winding. The feedback winding is connected to the switching element.
Conducts the switching element with the voltage induced during the ON period
Bias in the direction. [0013] The output rectifying / smoothing circuit includes a switch.
Rectifies the voltage induced in the output winding during the off period of the switching element
・ Smooth and output. The control circuit includes a time constant charging circuit and a switch.
Switching transistor and charging current shunt circuit
Including. The time constant charging circuit includes a resistor and a capacitor.
And a series circuit, which is connected between both ends of the feedback winding.
You. The switching control transistor includes:
A base is connected to the connection point between the resistor and the capacitor.
Between the collector and the emitter.
Connected to control input side. The charge current shunt circuit is an NTC thermistor.
And shunts the charging current of the capacitor. In the above switching power supply,
The transformer includes an input winding, an output winding, and a feedback winding.
Including. The switching element passes through the input winding
Since the supplied DC voltage is intermittent, the switching
When the device starts to turn on, the input winding
Current begins to flow, and a voltage is applied to the output winding and the feedback winding.
Induce. The feedback winding is used to turn off the switching element.
The switching element is turned on by the voltage induced during the
The switching element is completely biased.
It becomes conductive and the current flowing through the input winding increases. Said
The voltage induced during the ON period of the switching element is
Charge the sensor. Thereafter, the voltage of the capacitor is changed to the switch.
Charged to the threshold voltage of the switching control transistor
Instantaneously turns off the switching control transistor.
And the switching element is turned off. The Sui
When the switching element is turned off, the input winding and the output
The winding and the feedback winding have opposite fly directions.
A back voltage is induced. The flyback voltage is
The ringing voltage
generate. Ringing voltage also occurs in the feedback winding
Triggering the switching element to turn on.
You. Thereafter, self-excited oscillation is continued by this repetition. The output rectifying / smoothing circuit includes a switch.
Rectifies the voltage induced in the output winding during the off period of the switching element
Since the output is smoothed, the DC voltage must be output continuously.
Can be. The control circuit includes a time constant charging circuit.
The time constant charging circuit consists of a series circuit of a resistor and a capacitor.
And is connected between both ends of the feedback winding.
The capacitor returns the feedback during the ON period of the switching element.
The switching element charged with the voltage induced in the winding;
Is discharged by the voltage induced in the feedback winding during the off period.
You. The control circuit may further include a switching control
Including transistors. The switching control transformer
The base of the resistor is a connection between the resistor and the capacitor.
Connected between the collector and emitter
Connected to the control input of the switching element. Because of this,
The voltage of the capacitor is the voltage of the switching control transistor.
When charged to the threshold voltage, the switching control
The transistor is momentarily turned on and the switching element
Turn off the child. [0023] The control circuit may further include a charging current shunting circuit.
including. The charging current shunt circuit includes an NTC thermistor.
And shunts the charging current of the capacitor. This configuration
Is the threshold voltage of the switching control transistor.
To provide a temperature compensation effect. The threshold of the switching control transistor
The value voltage has a negative temperature characteristic. For this reason, the switch
When the ambient temperature of the switching power supply increases, the switch
The threshold voltage of the switching control transistor decreases,
Turns on before the voltage of the capacitor is charged to the initial threshold voltage.
I do. Conversely, if the ambient temperature of the switching power supply
Then, the switching control transistor has a threshold voltage
Rises and the voltage of the capacitor exceeds the initial threshold voltage.
And then turn it on. Generally, the temperature and the resistance of the NTC thermistor
Has an exponential relationship with temperature
The resistance value decreases with the rise. Because of this, switching
When the ambient temperature of the power supply increases, the NTC thermistor
The resistance value decreases and the flow rate of the charging current increases.
To delay the charging of the capacitor. Conversely, switch
When the ambient temperature of the power supply decreases, the NTC
The resistance value of the mister increases, and the partial flow rate of the charging current decreases.
Thus, the charging of the capacitor is accelerated. Therefore, the operating temperature of the switching power supply
Range and temperature of the switching control transistor
NTC thermistor with appropriate temperature characteristics in consideration of
Select and combine fixed resistors as necessary
If an electric current shunt circuit is configured,
Fluctuation of on-timing of switching control transistor
Can be compensated for. In the above-described configuration, overload or load short circuit occurs.
When the overcurrent condition occurs, the time constant charging circuit
The switching control transistor with the charging voltage of the capacitor.
Is turned on and the switching element is turned off.
Then, the overcurrent control is performed. In the present invention, the temperature
On the switching control transistor
Switching power supply
Accurate overcurrent control can be performed even if the ambient temperature of the device fluctuates
Self-excited switching power supply can be provided.
You. Other objects, configurations and advantages of the present invention
This will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Drawing
Is merely illustrative. FIG. 1 shows a self-excited switch according to the present invention.
FIG. 3 is an electric circuit diagram showing an embodiment of the switching power supply device.
The self-excited switching power supply shown is for power conversion
Transformer 1, switching element 2, and output rectification smoothing circuit
Including the path 3, the output voltage detection circuit 4, and the control circuit 5.
I have. The transformer 1 has an input winding 11 and an output winding 1
2 and a feedback winding 13. The input winding 11
DC input terminal Ti via the main electrode of switching element 2
n. A DC voltage source E is connected to the DC input terminal Tin.
Continued. The DC voltage source E is an internal element of the present invention.
May be an external element, such as a battery or other direct
Current voltage source or AC voltage to DC through rectifier circuit
Any of the converted voltages can be used. The switching element 2 passes through the input winding 11.
The DC voltage Vin supplied and interrupted is supplied to the output winding 1
2 and the feedback winding 13. Switching
The element 2 switches the supplied DC voltage Vin at a high frequency.
As long as they can be switched, typically a bipolar transistor
And a control electrode such as a field effect transistor.
Conductive elements are used. This embodiment is an N-channel MOS
A field-effect transistor is used. The feedback winding 13 passes through the characteristic improving circuit 6
Connected between the gate and source of the switching element 2,
Switch by the voltage induced during the ON period of the switching element 2
Biasing the gate of the switching element 2 in the conduction direction. Suitable for characteristics
The upper circuit 6 improves the switching characteristics of the switching element 2.
A circuit for increasing the resistance of the capacitor C6 and the resistor R6.
It is configured to include diodes D61 and D62. The gate of the switching element 2 is further activated.
It is connected to an input line via resistors R7 and R8. The output rectifying / smoothing circuit 3 includes a rectifying diode D
3 and a smoothing capacitor C3. Rectification
Diode D3 and smoothing capacitor C3 are connected in series
Then, both ends are connected to the output winding 12. For smoothing
Both ends of the capacitor C3 are connected to the output terminal of the output rectifying and smoothing circuit 3.
Connected to the output terminal Tout of the switching power supply.
Continued. The direction of the rectifier diode D3 is the output winding 1
It becomes forward with respect to the flyback voltage induced in 2
Oriented. With this configuration, the output rectifying flat
The smoothing circuit 3 has an output winding during the off period of the switching element 2.
12 is rectified and smoothed and output. In addition,
Bipolar transistors instead of rectifier diode D3
Switches with control electrodes such as
If a switching element is used, a synchronous rectification type rectifying and smoothing circuit can be configured.
Can be achieved. The output voltage detecting circuit 4 is an output rectifying / smoothing circuit.
3, the output terminal of the switching power supply
Connected to Tout to detect and control output voltage Vout
An output voltage signal is supplied to the circuit 5. In this embodiment, the
Distortor Q4, shunt regulator IC4 and resistor R
Configuration including 41, R42, R43, R44, R45, etc.
Output from the collector of the transistor Q4 to the control circuit 5.
Provides a force voltage signal. The output voltage detection circuit 4 according to the present invention
Although it is not an essential element, a conventionally known circuit may be used as appropriate.
Can be. The control circuit 5 includes a time constant charging circuit 51,
Constant discharge circuit 52, time constant control circuit 53, switch
Control transistor 54 and charging current shunt circuit 55
It is comprised including. The time constant charging circuit 51 includes a diode D51
And a series circuit of a resistor R510 and a resistor R511.
One end of the series circuit and one end of the capacitor C5 are connected
Be composed. The time constant discharging circuit 52 includes a diode D52
And a series circuit of the resistor R52 and one end of the series circuit.
Connects to one end of a capacitor C5 common to the time constant charging circuit 51.
And a diode D5 in parallel with the capacitor C5.
Are connected. Time constant charging circuit 51 and time constant
The discharge circuit 52 is connected between both ends of the feedback winding 13.
The diode D51 and the diode D52 are opposite to each other.
Connected, diode D51 is forward with respect to charging current
Connected so that Diode D5 is a capacitor
This prevents C5 from being charged in the reverse direction. Time constant charging circuit 51 and time constant charging circuit 52
Can take various forms. For example, diode D5
1 or D52, or
A resistor may be connected in series with the parallel circuit of the diode.
Can be achieved. Time constant charge / discharge circuits 51 and 52 are independent
Although it is not necessary to provide it as
Number can be set individually, and more appropriate control action
Is obtained. The time constant control circuit 53 includes a transistor Q5
3 and its reverse bias preventing diode D53,
Anti-R53 and the main electrode of transistor Q53 is timed
Becomes in parallel with the resistors R510 and R511 of the number charging circuit 51
As described above, the connection is made via the diode D53 and the resistor R53.
Is done. An output voltage signal is input to the control electrode. The time constant control circuit 53 includes an output voltage detection circuit
As in the case of FIG. 4, although not an essential element of the present invention, the output voltage detection
Output circuit 4 and a transistor Q according to the output voltage.
The time constant charging circuit 51
Control the time constant of Form of connection with output voltage detection circuit 4
Configures transistor Q53 with a phototransistor
And a light using a photodiode for the output voltage detection circuit 4.
It may be a combination. The switching control transistor 54 is
It is composed of an NPN transistor whose collector is a diode.
Connected to the gate of the switching element 2 via the node D7.
And the emitter is connected to the source of the switching element 2.
The base is connected to one end of the capacitor C5. Die
Anode D7 is a transistor for switching control of the cathode.
Connected to the collector of the
When C5 is discharged, the switching control transistor 54
Reverse current flows from the base of the
To prevent the switching control transistor 54 from turning on in the reverse direction.
Stop. The charging current shunting circuit 55 is an NTC thermistor.
Including a series circuit of T55 and a resistor R55, a capacitor C
Of the time constant charging circuit 51 so that the charging current of
A connection point between the anti-R510 and the resistor R511 and the capacitor C
5 and the other end. The self-excited switch according to the present embodiment thus constructed
In the switching power supply, a DC power is applied to the input terminal Tin.
When the pressure Vin is applied, the switch is switched via the starting resistor R7.
The gate of the chining element 2 is energized. Switching element
2 starts to turn on, the input winding 11 of the transformer 1
Input current begins to flow through the output winding 12 and the feedback winding 13
To induce a voltage. The voltage induced in the output winding 12 is output rectified flat.
The output is blocked by the diode D3 of the smoothing circuit 3.
No output current flows through the winding 12 and energy is
Is accumulated in The voltage induced in the feedback winding 13 improves the characteristics.
Conduction direction of the gate of the switching element 2 through the circuit 6
Switching element 2 turns on rapidly
And the input current flowing through the input winding 11
Increase with. The voltage induced in the feedback winding 13 is
Sometimes, the diode D51 of the time constant charging circuit 51 and the resistor R
510, a resistor R511, and a time constant control circuit 53.
To charge the capacitor C5. After that, the voltage of the capacitor C5 is switched
Up to the threshold voltage of the switching control transistor 54
And the switching control transistor 54 is turned on.
To short-circuit the control input side of the switching element 2. This result
As a result, the switching element 2 is turned off and the input winding 1
1, output winding 12 and feedback winding 13
Generates a flyback voltage in the reverse direction. Flyback voltage generated at output winding 12
Is rectified and smoothed by the output rectifying and smoothing circuit 3, and the output terminal
The DC output voltage Vout is output to the child Tout. Return winding
The flyback voltage generated on line 13 is
52 is connected through a resistor R52 and a diode D52.
The charge of the sensor C5 is discharged. At this time, the diode
Since D5 is turned on, the capacitor C5 is charged in the reverse direction.
It will not be done. Thereafter, the flyback voltage is
The ringing voltage
generate. Ringing voltage also occurs in feedback winding 13
And the switching element 2 starts to turn on.
Give injuries. Thereafter, self-sustained pulsation continues by this repetition,
DC output voltage Vout is continuously output to the input terminal Tout
I do. The output voltage detection circuit 4 outputs the output voltage Vout
And supplies an output voltage signal to the control circuit 5. Concrete
Specifically, when the output voltage Vout is high, the transistor Q4
The base is deeply biased and the transistor Q4
Output voltage signal with high potential level
I do. When the output voltage Vout is low, the transistor Q4
Source is biased shallowly and the impedance of transistor Q4 is
The dance becomes high and an output voltage signal of low potential level is output.
You. The output voltage signal is controlled by a time constant control circuit constituting the control circuit 5.
It is supplied to the base of transistor Q53 in path 53. Therefore, in the control circuit 5, the output voltage
When Vout is high, the impedance of transistor Q53 is
And the time constant of the time constant charging circuit 51 is small.
The capacitor C5 is charged in a short time,
The ON timing of the switching control transistor 54
Hasten. Conversely, if the output voltage Vout is low,
Q53 impedance increases, time constant charging circuit
Since the time constant of 51 is controlled largely, the capacitor C5
Is slowly charged and the switching control transistor
The ON timing of 54 is delayed. Therefore, the switching element 2 outputs the output voltage
If Vout is high, the ON period is shortened and the output voltage drops
On the contrary, if the output voltage Vout is low,
The ON period becomes longer and the output voltage is controlled to increase.
Stabilizes the output voltage Vout. Also, an overcurrent or a short circuit of the load causes an overcurrent.
When the output voltage Vout drops to the
The impedance of the transistor Q53 becomes infinite. Conde
The sensor C5 is slowly charged by the time constant of the time constant charging circuit 51.
However, the threshold value of the switching control transistor 54
When charging is completed, the switching control transistor 54
Turn on. Therefore, the ON period of the switching element 2
Is limited by a certain value and shifts to the off period, and the output voltage rises
Do not rise. In the off period of the switching element 2,
The capacitor C5 is a feedback winding via the time constant discharging circuit 52.
The charge is discharged by the flyback voltage induced in
You. The flyback voltage is proportional to the output voltage Vout
Therefore, the discharge amount of the capacitor C5 is very small.
You. Therefore, during the next ON period, the capacitor
C5 is charged slowly by the time constant of the time constant charging circuit 51.
Immediately, the switching control transistor 54
Charged to the threshold value, the switching control transistor 5
4 is turned on. Therefore, the switching element 2 is turned on.
The period is controlled to be shorter, and the output voltage Vout is reduced.
And the overcurrent control is performed. Next, the switching system which is a feature of the present invention will be described.
Of the threshold voltage caused by the temperature fluctuation of the control transistor 54
The fluctuation will be described. Transistor for switching control
Base of the data 54. Emitter voltage VBE is a negative temperature characteristic
Have. Therefore, around the switching power supply
When the temperature rises, the switching control transistor 5
4 indicates that the voltage of the capacitor C5 has been charged to the initial threshold voltage.
Turn on before being turned on. Conversely, around the switching power supply
When the temperature decreases, the switching control transistor 5
4 is whether the voltage of the capacitor C5 exceeds the initial threshold voltage
Will be turned on. Transistor for switching control
The ON timing of the switch 54 is the ON period of the switching element 2.
Influence in between. FIG. 3 shows a switching control transistor.
54 and the maximum ON period T of the switching element 2
FIG. 9 is a diagram showing a relationship with on (max), and
This is shown in comparison with the presence / absence of a current dividing circuit. Max on
The period Ton (max) refers to the in-state of the transistor Q53.
Charge of capacitor C5 when the impedance reaches infinity
Means the ON period of the switching element 2 determined by the charging time.
I taste. If there is no charging current shunting circuit, FIG.
As shown by the broken line, the switching control transistor
When the temperature at 54 is low, the maximum
The switching period Ton (max) is controlled to be long,
As the temperature of the control transistor 54 increases,
The maximum on-period Ton (max) of the switching element 2 is
Controlled short. This is a switching control transistor.
If the temperature of the star 54 is low, overcurrent control is performed even if the rated load is exceeded.
Is not performed, and the temperature of the switching control transistor
If the temperature is too high, overcurrent control will be activated below the rated load
It means that the pressure drops. On the other hand, the charging current shunt circuit of the present embodiment
In the case of having a switch, as shown by a solid line in FIG.
Switch against the temperature fluctuation of the switching control transistor 54.
Fluctuation width of the maximum ON period Ton (max) of the switching element 2
Is small. That is, the charging current shunt circuit 55 of the present embodiment
Includes an NTC thermistor T55 and a capacitor C5.
Divides the charging current. NTC thermistor T55
If the ambient temperature around the
To reduce the flow rate of the charging current,
Since the charging is quickened, the switching control transistor 5
4 turns on earlier and there is no charging current shunt circuit 55.
In comparison, the maximum ON period Ton (m
ax) is shortened. Conversely, the ambient temperature of the switching power supply
As the temperature increases, the resistance of the NTC thermistor T55 decreases.
And increase the flow rate of the charging current to charge the capacitor C5.
The switching control transistor 5
4 is delayed, compared with the case where the charging current shunt circuit 55 is not provided.
In comparison, the maximum ON period Ton (ma
x) is lengthened. Therefore, the switching element for the temperature fluctuation
The fluctuation width of the maximum ON period Ton (max) of the child 2 is reduced.
can do. This is the switching control transformer.
In response to temperature fluctuations of the
Accurate overcurrent control is performed with small fluctuation range of current point
Means that. As described above, in this embodiment, due to the temperature fluctuation,
Of the switching control transistor
Switching fluctuations.
Even if the ambient temperature of the power supply fluctuates, accurate overcurrent control is performed.
Can provide a self-excited switching power supply
You. In this embodiment, the time constant charging circuit 51 and the time constant
The discharge circuit 52 and the discharge circuit 52 are provided individually.
To prevent the capacitor C5 from being charged in the reverse direction.
Mode D5. This configuration is a constant
There is an advantage that calculation becomes easy and an optimal design can be performed. Ma
The diode D7 is a switching control transistor.
To prevent the power switch 54 from being turned on in the reverse direction. Transistor reverse
It is difficult to grasp the value of the current flowing due to
Through the switching control transistor 54
The above-described configuration is used because no discharge path is formed.
Accordingly, the charging and discharging of the capacitor C5 can be performed accurately. FIG. 2 shows a self-excited switching according to the present invention.
FIG. 4 is an electric circuit diagram showing another embodiment of the power supply device,
Example applied to a self-excited switching power supply
I have. In the figure, the same components as those shown in FIG.
The same components are denoted by the same reference numerals. Illustrated Self-Excited Switching Power Supply
Is a power conversion transformer 1, a switching element 2,
Output rectifying / smoothing circuit 3, output voltage detecting circuit 4, control circuit
It includes a path 5 and a level shift circuit 7. Power conversion
Transformer 1 and output rectifying / smoothing circuit 3 are shown in FIG.
The configuration is the same as that of the embodiment described above, and the description is omitted. The switching element 2 is an NPN type bipolar transistor.
It is composed of a transistor. Switching element 2
Is connected to the input winding 11 of the transformer 1 and
Is connected to the DC input terminal Tin, and the base is
The feedback winding 1 via the shift circuit 7 and the characteristic improving circuit 6
3 is connected. The level shift circuit 7 includes a diode D7
1, D72 and a capacitor C7. Daioh
The capacitors D71 and D72 are connected in parallel with the capacitor C7.
Connected, diode D71 is in the opposite direction to the base current
Diode D72 is forward with respect to the base current.
It is oriented to The output voltage detection circuit 4 includes resistors R41, R4
2, R45, shunt regulator IC4, photocap
La PC4. Photo coupler PC4 is photo
Including diode PD4 and phototransistor PT4
In. The photodiode PD4 is a shunt regulator
Data IC4 in series with the output terminal Tout.
Connected. The resistors R41 and R42 are connected in series.
Connected between the output terminals Tout and the output voltage Vout
Divided voltage to the control terminal of shunt regulator IC4
Supply. The phototransistor PT4 has its collector
The stable voltage VCC on the input side is supplied to the
Optically coupled to diode PD4, output voltage signal to emitter
Generate The output voltage signal is applied to a resistor connected to the emitter.
It is supplied to the control circuit 5 via the anti-R45. Photo tiger
The transistor PT4 supplies a stable voltage on the input side to its collector.
The collector potential is kept constant,
Pulse-shaped abnormal current caused by stray capacitance between collectors
Flow can be prevented. Output voltage detection circuit 4 of the present embodiment
Converts the output voltage signal to the output terminal Tou with the above-described configuration.
It is electrically insulated from t. The control circuit 5 includes a time constant charging circuit 51,
Constant control circuit 53 and switching control transistor
54 and a charging current shunting circuit 55. The time constant charging circuit 51 also serves as a discharging circuit.
And A series circuit of a resistor R510 and a resistor R511;
One end of the series circuit is connected to one end of the capacitor C5.
It is composed. The time constant charging circuit 51 includes the feedback winding 13
Is connected between both ends. The time constant control circuit 53 operates in the actual
The control electrode of the transistor Q53 has the same configuration as that of the embodiment.
Receives an output voltage signal. The switching control transistor 54 is
It is composed of an NPN transistor whose collector is a diode.
Switch D7 through the mode D7 and the level shift circuit 7.
Connected to the base of switching element 2 and the emitter is switched
Connected to the emitter of element 2. Switching control
The base of the transistor 54 is the same as that of the embodiment shown in FIG.
The capacitor C5 is connected to one end. The level shift circuit 7 is a bipolar transistor.
The threshold voltage of the transistor is higher than the threshold voltage of the field-effect transistor.
Circuit for switching control.
When the transistor 54 is turned on, the switching element 2
It works to make sure it is turned off. Charge Current Dividing Circuit 55 and Other Configurations
Has the same configuration as the embodiment shown in FIG. The self-excited switch according to the present embodiment thus constructed
In the switching power supply, a DC power is applied to the input terminal Tin.
When the pressure Vin is applied, the starting resistance R7 and the level shift
The base of the switching element 2 via the circuit 7
Electric current flows. Switching element 2 starts to turn on
Then, the input current starts flowing through the input winding 11 of the transformer 1.
Therefore, a voltage is induced in the output winding 12 and the feedback winding 13. The voltage induced in the feedback winding 13 improves the characteristics.
A switching element via a circuit 6 and a level shift circuit 7
Since the base of element 2 is biased in the conducting direction, the switch
The switching element 2 is rapidly turned on and flows to the input winding 11.
Input current increases over time. Feedback winding 1
3 is simultaneously applied to the resistance of the time constant charging circuit 51.
Via the anti-R510, R511 and the time constant control circuit 53
To charge the capacitor C5. Thereafter, the voltage of the capacitor C5 is switched
Up to the threshold voltage of the switching control transistor 54
And the switching control transistor 54 is turned on.
You. At this time, the bipolar shifter 7
Switching element 2 composed of transistors
I can do it. When the switching element 2 is turned off, the input winding
To the wire 11, the output winding 12, and the feedback winding 13.
A flyback voltage is generated in the opposite direction. afterwards,
The flyback voltage depends on the disappearance of the flyback energy.
Both drop and generate a ringing voltage. Ringin
The switching voltage is also generated in the feedback winding 13 and the switching element
2 gives the opportunity to start turn-on. Thereafter, self-sustained pulsation continues by repeating this,
A DC voltage is continuously output to the input terminal Tout. The operation of the output voltage detection circuit 4 is based on the output voltage signal
Is electrically insulated from the output terminal Tout.
This is the same as the embodiment shown in FIG. The operation of the control circuit 5 is as follows.
Embodiment shown in FIG. 1 except that the discharge circuit is also used.
The charge current shunt circuit 55 is caused by temperature fluctuation.
Of switching control transistor 55
To compensate for fluctuations in For this reason, the self-excited switching of this embodiment
The power supply has a fluctuating ambient temperature around the switching power supply.
However, accurate overcurrent control can be performed. The present invention has been described with reference to the preferred embodiments.
Although the contents have been described in detail, the present invention is not limited thereto.
If you are a person skilled in the art,
It is possible to conceive various modifications based on
It is obvious. As described above, according to the present invention, the switch
Even if the ambient temperature of the switching power supply fluctuates,
To provide a self-excited switching power supply that can control the flow
be able to.
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る自励式スイッチング電源装置の一
実施例を示す電気回路図である。
【図2】本発明に係る自励式スイッチング電源装置の別
の実施例を示す電気回路図である。
【図3】スイッチング制御用トランジスタ54の温度T
aとスイッチング素子2の最大オン期間Ton(ma
x)との関係を示す図である。
【符号の説明】
1 変圧器
11 入力巻線
12 出力巻線
13 帰還巻線
2 スイッチング素子
3 出力整流平滑回路
5 制御回路
51 時定数充電回路
54 スイッチング制御用トランジスタ
55 充電電流分流回路
R51 抵抗
C5 コンデンサ
T55 NTCサーミスタBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an electric circuit diagram showing an embodiment of a self-excited switching power supply according to the present invention. FIG. 2 is an electric circuit diagram showing another embodiment of the self-excited switching power supply device according to the present invention. FIG. 3 shows a temperature T of the switching control transistor 54;
a and the maximum ON period Ton (ma
FIG. 7 is a diagram showing a relationship with (x). [Description of Signs] 1 Transformer 11 Input winding 12 Output winding 13 Feedback winding 2 Switching element 3 Output rectification smoothing circuit 5 Control circuit 51 Time constant charging circuit 54 Switching control transistor 55 Charging current shunt circuit R51 Resistor C5 Capacitor T55 NTC thermistor
Claims (1)
流平滑回路と、制御回路とを含み、自励発振動作をする
スイッチング電源装置であって、 前記変圧器は、入力巻線と、出力巻線と、帰還巻線とを
含み、 前記スイッチング素子は、前記入力巻線を通して供給さ
れる直流電圧を断続して前記出力巻線と前記帰還巻線と
に電圧を誘起し、 前記帰還巻線は、前記スイッチング素子のオン期間に誘
起した電圧で前記スイッチング素子を導通方向にバイア
スし、 前記出力整流平滑回路は、前記スイッチング素子のオフ
期間に前記出力巻線に誘起した電圧を整流・平滑して出
力し、 前記制御回路は、時定数充電回路と、スイッチング制御
用トランジスタと、充電電流分流回路とを含み、 前記時定数充電回路は、抵抗とコンデンサとの直列回路
を含み、前記帰還巻線の両端間に接続され、 前記スイッチング制御用トランジスタは、ベースが前記
抵抗と前記コンデンサとの接続点に接続され、コレクタ
・エミッタ間が前記スイッチング素子の制御入力側に接
続され、 前記充電電流分流回路は、NTCサーミスタを含み、前記NTCサーミスタは、前記直列回路と並列に備えら
れ、周囲温度が低い場合に前記コンデンサへの充電電流
量が増加し、周囲温度が高い場合に前記コンデンサへの
充電電流量が減少するように、 前記コンデンサの充電電
流を分流するスイッチング電源装置。(57) Claims 1. A switching power supply device that includes a transformer, a switching element, an output rectifying / smoothing circuit, and a control circuit, and that performs a self-excited oscillation operation. Includes an input winding, an output winding, and a feedback winding, wherein the switching element interrupts a DC voltage supplied through the input winding and applies a voltage to the output winding and the feedback winding. The feedback winding biases the switching element in a conduction direction with a voltage induced during an ON period of the switching element, and the output rectifying / smoothing circuit applies a voltage to the output winding during an OFF period of the switching element. The induced voltage is rectified and smoothed and output. The control circuit includes a time constant charging circuit, a switching control transistor, and a charging current shunt circuit. The time constant charging circuit includes a resistor and a capacitor. The switching control transistor is connected between both ends of the feedback winding, the base of the switching control transistor is connected to a connection point between the resistor and the capacitor, and the collector and the emitter of the switching element are connected between the collector and the emitter. Connected to a control input side, the charging current shunt circuit includes an NTC thermistor, and the NTC thermistor is provided in parallel with the series circuit.
Charge current to the capacitor when ambient temperature is low
Volume and the ambient temperature is high.
A switching power supply unit that shunts a charging current of the capacitor so that a charging current amount decreases .
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