JP3611246B2 - Switching power supply circuit - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スイッチング電源回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
図2は、従来のスイッチング電源回路200を示す回路図である。
【0003】
従来のスイッチング電源回路200において、第1の抵抗器R11と、補助電源回路30とから、制御回路4に電源電圧が供給されている。
【0004】
抵抗器R11は、交流入力電源を投入した後に、1次側整流回路1を介して得られた直流入力電圧を、制御回路4に電力を供給する起動用の抵抗器である。
【0005】
補助電源回路30は、変圧器Tの補助巻線N3と、ダイオードD3と、コンデンサC1と、抵抗器R2と、トランジスタQ3と、ツェナーダイオードD4とによって構成されている。そして、FET2がスイッチングを開始した後は、補助電源回路30から、制御回路4に電力が供給されるだけではなく、抵抗器R11を介しても、電力が供給され続ける。
【0006】
次に、上記従来例の動作について説明する。
【0007】
まず、交流入力電圧を投入すると、1次側整流回路1を介して、直流入力電圧が電源として、制御回路4に投入される。最初は、FET2がオフし、スイッチングを開始していないので、変圧器Tの補助巻線N3には電圧が発生しない。したがって、交流入力電圧の投入時、つまり、直流入力電圧の投入時は、抵抗器R11が制御回路4に起動電流を供給し、これによって制御回路4が起動する。
【0008】
そして、制御回路4が起動した後に、FET2がスイッチングを開始し、変圧器Tに交流が流れ始めると、変圧器Tの補助巻線N3に交流電圧が発生し、ダイオードD3で整流され、抵抗器R2に電流が流れ始め、トランジスタQ3が導通し、補助電源回路30の出力端子に電圧が発生する。この場合、補助巻線N3に発生する交流電圧の高さに応じて、抵抗器R2を流れる電流が変わり、つまり抵抗器R2の両端電圧が変わるので、トランジスタQ3のインピーダンスが変わり、したがって、定電圧が発生する。この結果、補助電源回路30から制御回路4に電力が供給される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例において、起動時の電力を必要とする制御回路4の場合は、抵抗器R11に流す電流も、十分に多くする必要がある。FET2がスイッチングを開始し、補助電源回路30から電力が供給される定常動作時も、常に、抵抗器R11に電流が流れ続けるので、抵抗器R11に常時電力損失が生じている。また、出力電流が軽負荷である場合には、補助巻線N3から十分な電力を得られないことがあり、この場合、殆どの電力が抵抗器R11を介して供給されるので、抵抗器R11として、大電力用の大型の抵抗器が必要であり、このために、電源が大型化するという問題があり、電源の大型化に伴って、スイッチング電源回路200がコストアップするという問題がある。
【0010】
本発明は、交流電源を1次側整流回路が整流し、制御回路によって制御されるスイッチング素子が、上記整流された電圧を交流電圧に変換し、この変換された交流電を2次側整流回路で整流し、出力するスイッチング電源回路において、上記制御回路に供給する直流電圧の経路に設けられている抵抗器の消費電力を少なくすることができ、したがって、電源の大型化を阻止することができるスイッチング電源回路を提供することを目的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は、直流入力電圧をスイッチングする主スイッチング素子と、上記直流入力電圧をスイッチングすることによって発生した交流を直流出力電圧に整流する整流平滑回路と、上記主スイッチング素子がオン、オフする時間を変えることによって、上記直流出力電圧が一定になるように制御する制御回路と、第1のスイッチング素子を備え、上記直流入力電圧の投入時に、上記第1のスイッチング素子を介して上記制御回路に電力を供給し、上記主スイッチング素子のスイッチングの定常動作時に、上記制御回路への電力供給を停止する定電圧ドロッパ型レギュレータからなる投入時用電源回路と、第2のスイッチング素子を備え、上記主スイッチング素子のスイッチング定常動作時に電力を供給する定電圧ドロッパ型レギュレータからなる定常時用電源回路とを有し、上記主スイッチング素子により上記直流入力電圧をスイッチングすることによって発生した交流電圧を出力する補助巻線に発生する交流電圧を整流平滑した電圧が、所定の電圧よりも低ければ、上記投入時用電源回路をオンさせ、上記補助巻線に発生する交流電圧を整流平滑した電圧が、所定の電圧以上であれば、上記第2のスイッチング素子をオンし、上記第2のスイッチング素子を介して上記定常時用電源回路から電力を供給し、同時に上記投入時用電源回路を確実にオフさせるスイッチング電源回路である。
【0012】
【発明の実施の形態および実施例】
図1は、本発明の一実施例であるスイッチング電源回路100を示す回路図である。
【0013】
スイッチング電源回路100は、1次側整流回路1と、FET2と、変圧器Tと、2次側整流回路3と、制御回路4と、投入時用電源回路10と、定常時用電源回路20とを有する。
【0014】
1次側整流回路1は、交流電源を整流し,直流入力電圧を生成する回路であり、FET2は、上記直流入力電圧をスイッチングするトランジスタである。
【0015】
2次側整流回路3は、上記直流入力電圧をFET2がスイッチングすることによって発生した交流を直流出力電圧に整流する整流平滑回路である。
【0016】
制御回路4は、FET2がオン、オフする時間を変えることによって、上記直流出力電圧が一定になるように制御する制御回路である。
【0017】
投入時用電源回路10は、上記直流入力電圧の投入時に、制御回路4に電力を供給し、一方、FET2のスイッチングの定常動作時に、制御回路4への電力供給を停止する投入時用電源回路である。また、投入時用電源回路10は、トランジスタQ1と、抵抗器R1と、ツェナーダイオードD1によって構成されている。
【0018】
つまり、投入時用電源回路10は、定常時用電源回路20で発生した直流電圧に基づいて、整流平滑回路(1次側整流回路1)から制御回路4への経路をスイッチングする回路である。
【0019】
定常時用電源回路20は、上記直流入力電圧をFET2がスイッチングすることによって発生した交流電圧を整流平滑し、この整流平滑された電圧を所定の定電圧にし、制御回路4に電力を供給する定常時用電源回路である。
【0020】
定常時用電源回路20は、変圧器Tの補助巻線N3と、ダイオードD3と、平滑コンデンサC1と、トランジスタQ2と、抵抗器R2と、ツェナーダイオードD1と、ダイオードD2とを有する。
【0021】
次に、スイッチング電源回路100の動作について説明する。
【0022】
まず、スイッチング電源回路100の起動時には、1次側整流回路1を介して得られた直流電圧から、トランジスタQ1、抵抗器R1、ツェナーダイオードD1によって構成されている投入時用電源回路10が、制御回路4に電力を供給する。つまり、スイッチング電源回路100の起動時に、1次側整流回路1を介して得られた直流電圧が、抵抗器R1とツェナーダイオードD1とに印加され、抵抗器R1に電流が流れ、トランジスタQ1にバイアスがかかり、トランジスタQ1がオンする。これによって、スイッチング電源回路100の起動時には、投入時用電源回路10を介して、制御回路4に電力が供給される。
【0023】
その後、制御回路4が動作し、FET2のスイッチングが定常動作になれば、変圧器Tの補助巻線N3に発生した交流電圧をダイオードD3が整流し、コンデンサC1で平滑され、直流電圧が発生する。この直流電圧が所定電圧に達すると、抵抗器R2に電流が流れ、トランジスタQ2がオンし、このときの電圧が、制御回路4に印加され、制御回路4に電力が供給され,定常時が開始される。
【0024】
この定常時において、投入時用電源回路10の出力電位(トランジスタQ1のエミッタの電位)は、ツェナーダイオードD1のカソード側の電位(トランジスタQ1のベースの電位)よりも、ダイオードD2の順方向電圧Vf分だけ低いので、トランジスタQ1のベース‐エミッタ間は逆バイアスになり、トランジスタQ1がオフする。
【0025】
したがって、FET2のスイッチングが定常動作になれば、制御回路4への電力供給は、定常時用電源回路20からのみ行われる。なお、ダイオードD2の代わりに、複数個のダイオードを互いに直列接続した回路を使用するようにしてもよく、また、新たにツェナーダイオードを、図1中のダイオードD2と逆の極性で用い、投入時用電源回路10の出力電圧と、定常時用電源回路20の出力電圧とに差を設けるようにしてもよい。
【0026】
次に、出力電流が軽負荷または無負荷の場合には、FET2のパルス幅が減少し、または、間欠動作になるので、補助巻線N3からの電圧が低下し、トランジスタQ1のベース‐エミッタ間が順バイアスになり、トランジスタQ1がオンし、投入時用電源回路10から、制御回路4に電力が供給される。
【0027】
なお、本実施例は、半導体スイッチング素子としてFET2を用いているが、この代わりに、トランジスタまたはIGBT等を使用するようにしてもよい。
【0028】
上記実施例において、入力電源の投入時と出力の軽負荷または無負荷時とには、投入時用電源回路10を介して、制御回路4に電力を供給し、FET2のスイッチングが定常動作しているときには、変圧器Tの補助巻線N3からの定常時用電源回路20のみが制御回路4に電力を供給するので、投入時用電源回路10における電力消費が少なく、効率を向上することができ、また、電源回路10、20のいずれの回路も、定電圧ドロッパ型レギュレータであるので、入出力の変動に対して安定した電力を供給することができる。
【0029】
【発明の効果】
本発明によれば、補助巻線から供給される電源回路の供給電圧が、起動用電源回路の供給電圧よりも常に若干高い電圧に設定されているので、正常動作では、補助巻線から電力を供給するため消費電力が少なく、また、スイッチング電源回路における調整要素もなく、補助巻線の電圧が下がった場合でも、起動用電源回路から供給される電力が、遅れないので、安定した動作が継続するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例であるスイッチング電源回路100を示す回路図である。
【図2】従来のスイッチング電源回路200を示す回路図である。
【符号の説明】
1…1次側整流回路、
2…FET、
3…2次側整流回路、
4…制御回路、
10…投入時用電源回路、
20…定常時用電源回路、
T…変圧器、
N3…補助巻線。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a switching power supply circuit.
[0002]
[Prior art]
FIG. 2 is a circuit diagram showing a conventional switching power supply circuit 200.
[0003]
In the conventional switching power supply circuit 200, a power supply voltage is supplied to the
[0004]
The resistor R <b> 11 is a starting resistor that supplies power to the
[0005]
The
[0006]
Next, the operation of the conventional example will be described.
[0007]
First, when an AC input voltage is input, the DC input voltage is input to the
[0008]
Then, after the
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional example, in the case of the
[0010]
In the present invention, a primary side rectifier circuit rectifies an AC power source, and a switching element controlled by a control circuit converts the rectified voltage into an AC voltage, and the converted AC power is converted into a secondary side rectifier circuit. In a switching power supply circuit for rectifying and outputting, switching can reduce power consumption of a resistor provided in a path of a DC voltage supplied to the control circuit, and thus prevent an increase in power supply size. The object is to provide a power supply circuit.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a main switching element that switches a DC input voltage, a rectifying / smoothing circuit that rectifies alternating current generated by switching the DC input voltage into a DC output voltage, and a time during which the main switching element is turned on and off. A control circuit that controls the DC output voltage to be constant by changing the first switching element, and when the DC input voltage is applied, the control circuit is powered via the first switching element. And a power supply circuit for on-off consisting of a constant voltage dropper type regulator for stopping power supply to the control circuit during a steady operation of switching of the main switching element, and a second switching element, It consists of a constant voltage dropper regulator that supplies power during the steady switching operation of the device. A voltage obtained by rectifying and smoothing the AC voltage generated in the auxiliary winding that outputs the AC voltage generated by switching the DC input voltage by the main switching element. If the voltage is lower, the on-time power supply circuit is turned on. If the voltage obtained by rectifying and smoothing the alternating voltage generated in the auxiliary winding is equal to or higher than a predetermined voltage, the second switching element is turned on. In this switching power supply circuit, power is supplied from the steady-state power supply circuit via two switching elements, and at the same time, the on-time power supply circuit is reliably turned off.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a circuit diagram showing a switching power supply circuit 100 according to an embodiment of the present invention.
[0013]
The switching power supply circuit 100 includes a primary
[0014]
The primary
[0015]
The secondary
[0016]
The
[0017]
The on-time power supply circuit 10 supplies power to the
[0018]
That is, the on-time power supply circuit 10 is a circuit that switches the path from the rectifying / smoothing circuit (primary rectifier circuit 1) to the
[0019]
The constant
[0020]
The constant
[0021]
Next, the operation of the switching power supply circuit 100 will be described.
[0022]
First, when the switching power supply circuit 100 is started, the on-time power supply circuit 10 including the transistor Q1, the resistor R1, and the Zener diode D1 is controlled from the DC voltage obtained via the primary
[0023]
Thereafter, when the
[0024]
In this steady state, the output potential of the on-time power supply circuit 10 (the potential of the emitter of the transistor Q1) is higher than the potential on the cathode side of the Zener diode D1 (the potential of the base of the transistor Q1). Since it is lower by the amount, the base-emitter of the transistor Q1 is reverse-biased, and the transistor Q1 is turned off.
[0025]
Therefore, when the switching of the
[0026]
Next, when the output current is light load or no load, the pulse width of the
[0027]
In this embodiment, the
[0028]
In the above embodiment, when the input power is turned on and when the output is lightly loaded or unloaded, power is supplied to the
[0029]
【The invention's effect】
According to the present invention, the supply voltage of the power supply circuit supplied from the auxiliary winding is always set to a voltage slightly higher than the supply voltage of the start-up power supply circuit. Power consumption is low because it is supplied, and there is no adjustment factor in the switching power supply circuit. Even when the auxiliary winding voltage drops, the power supplied from the start-up power supply circuit is not delayed, so stable operation continues. The effect of doing.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a switching power supply circuit 100 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a conventional switching power supply circuit 200;
[Explanation of symbols]
1 ... Primary side rectifier circuit,
2 ... FET,
3 ... Secondary side rectifier circuit,
4 ... control circuit,
10 ... Power circuit for turning on,
20 ... Power circuit for steady state,
T ... Transformer,
N3: Auxiliary winding.
Claims (1)
上記直流入力電圧をスイッチングすることによって発生した交流を直流出力電圧に整流する整流平滑回路と;
上記主スイッチング素子がオン、オフする時間を変えることによって、上記直流出力電圧が一定になるように制御する制御回路と;
第1のスイッチング素子を備え、上記直流入力電圧の投入時に、上記第1のスイッチング素子を介して上記制御回路に電力を供給し、上記主スイッチング素子のスイッチングの定常動作時に、上記制御回路への電力供給を停止する定電圧ドロッパ型レギュレータからなる投入時用電源回路と;
第2のスイッチング素子を備え、上記主スイッチング素子のスイッチング定常動作時に電力を供給する定電圧ドロッパ型レギュレータからなる定常時用電源回路と;
を有し、上記主スイッチング素子により上記直流入力電圧をスイッチングすることによって発生した交流電圧を出力する補助巻線に発生する交流電圧を整流平滑した電圧が、所定の電圧よりも低ければ、上記投入時用電源回路をオンさせ、上記補助巻線に発生する交流電圧を整流平滑した電圧が、所定の電圧以上であれば、上記第2のスイッチング素子をオンし、上記第2のスイッチング素子を介して上記定常時用電源回路から電力を供給し、同時に上記投入時用電源回路を確実にオフさせることを特徴とするスイッチング電源回路。A main switching element for switching a DC input voltage;
A rectifying and smoothing circuit for rectifying an alternating current generated by switching the direct current input voltage into a direct current output voltage;
A control circuit that controls the DC output voltage to be constant by changing a time during which the main switching element is turned on and off;
A first switching element that supplies power to the control circuit via the first switching element when the DC input voltage is turned on, and supplies the power to the control circuit during steady-state switching of the main switching element; A power circuit for power-on comprising a constant voltage dropper type regulator for stopping power supply;
A steady-state power supply circuit comprising a constant voltage dropper-type regulator that includes a second switching element and supplies power during the steady switching operation of the main switching element ;
And when the voltage obtained by rectifying and smoothing the AC voltage generated in the auxiliary winding that outputs the AC voltage generated by switching the DC input voltage by the main switching element is lower than a predetermined voltage, When the voltage obtained by rectifying and smoothing the alternating voltage generated in the auxiliary winding is equal to or higher than a predetermined voltage, the second switching element is turned on and the second switching element is turned on via the second switching element. A switching power supply circuit that supplies power from the steady-state power supply circuit and at the same time reliably turns off the on-time power supply circuit.
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