JP3646623B2

JP3646623B2 - Power supply device and electronic device using the same

Info

Publication number: JP3646623B2
Application number: JP2000139973A
Authority: JP
Inventors: 卓也西出
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-05-12
Filing date: 2000-05-12
Publication date: 2005-05-11
Anticipated expiration: 2020-05-12
Also published as: JP2001327169A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は各種ＯＡ機器などの電子機器に用いられる電源装置とそれを用いた電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種電源装置の構成は、図９に示す構成となっていた。すなわち、図９に示す如く直流電源１にはトランス２の１次側巻線２Ｐが接続されている。この１次側巻線２Ｐにはスイッチング素子３とその制御用にスイッチング制御部７が接続されている。前記トランス２の２次側巻線２Ｓ１には整流素子４、平滑回路５を介して、出力端子６が接続され、平滑回路５の出力電圧をスイッチング制御部７に入力し基準電圧７ａと誤差増幅器７ｂで電圧比較しその出力に応じてＰＷＭ制御回路７ｃでＰＷＭ（パルス巾変調）信号を作りスイッチング素子３を駆動するスイッチング電源装置を構成する。例えば、この出力端子６からは２４Ｖが得られるようになっている。また、出力端子６に接続する負荷が無い時、出力電圧が規定より跳ね上がったり不安定にならないようにブリーダ抵抗１６が接続されている。
【０００３】
次に、上記スイッチング電源装置から第２の出力を得るには、上記トランス２の別の２次側巻線２Ｓ２から整流素子８と平滑用コンデンサ９を経て、トランジスタ１０と平滑コンデンサ１４を介して出力端子１５から例えば１２Ｖの出力を得る。そして、この出力端子１５に接続される負荷の変動に対し電圧を安定させるためにその出力電圧と基準電圧１３とを誤差増幅器１２で電圧比較しその出力を上記トランジスタ１０のベース端子に印加し、トランジスタ１０に流れる電流を制御し出力端子１５の電圧を安定化する。
【０００４】
しかし、トランジスタ１０の発熱により素子を破壊から守るために放熱の良い大きなトランジスタ１０と大きな放熱板１１が必要になっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来の回路では、第２の出力端子からの電流を安定して多く取るためにトランスの第２の２次側巻線電圧を高めに設定し、トランジスタで降圧する。その結果、トランジスタで不要な電力を消費させるので大きなトランジスタと大きな放熱板が必要となる欠点があった。
【０００６】
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、小型化を可能とする電源装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そしてこの目的を達成するために本発明は、直流電源と、この直流電源の出力に１次側巻線が接続されたトランスと、第１のスイッチング素子と、この第１のスイッチング素子を制御するスイッチング制御回路と、前記トランスの２次側巻線に順次接続された第１の整流素子、第１の平滑回路、第１の出力端子と、その第１の出力端子の電圧を検出し１次側のスイッチング制御回路にフィードバックし前記第１のスイッチング素子を制御すると共にさらに、前記２次側巻線または他の巻線に順次接続された第２の整流素子、第２のスイッチング素子、第２の平滑回路、第２の出力端子と、前記第２のスイッチング素子出力以後の電圧と基準電圧との誤差を増幅して誤差に比例した電流によりタイミング回路内のコンデンサを放電又は充電する誤差検出回路とを備え、トランスの２次巻線電圧からエッジ検出回路により得た第１のスイッチング素子が導通を開始する時間後にパルスを発生させ、前記タイミング回路をリセットすると共に、前記タイミング回路出力を任意電圧で波形整形しドライブ回路により前記第２のスイッチング素子を制御するように構成したものである。
【０００８】
その結果、トランスの巻線電圧等からエッジ検出回路により第１のスイッチング素子と同期して第２のスイッチング素子をオン・オフさせトランスに蓄えられたエネルギーを第１の出力端子と第２の出力端子に時間分割して振り分けることにより、損失が少なく、小さいスイッチング素子と放熱板が不要か又は数分の１とする事が可能である。
【０００９】
これにより、本発明の電源装置は小型ができ、ひいては、それを用いる電子機器は小型化され、かつ軽量化にも貢献できるものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、直流電源と、この直流電源の出力に１次側巻線が接続されたトランスと、第１のスイッチング素子と、この第１のスイッチング素子を制御するスイッチング制御回路と、前記トランスの２次側巻線に順次接続された第１の整流素子、第１の平滑回路、第１の出力端子と、その第１の出力端子の電圧を検出し１次側のスイッチング制御回路にフィードバックし前記第１のスイッチング素子を制御すると共にさらに、前記２次側巻線または他の巻線に順次接続された第２の整流素子、第２のスイッチング素子、第２の平滑回路、第２の出力端子と、前記第２のスイッチング素子出力以後の電圧と基準電圧との誤差を増幅して誤差に比例した電流によりタイミング回路内のコンデンサを放電又は充電する誤差検出回路とを備え、トランスの２次巻線電圧からエッジ検出回路により得た第１のスイッチング素子が導通を開始する時間後にパルスを発生させ、前記タイミング回路をリセットすると共に、前記タイミング回路出力を任意電圧で波形整形しドライブ回路により前記第２のスイッチング素子を制御する構成とした電源装置であって、特に、トランスの２次巻線電圧からエッジ検出回路により第１のスイッチング素子と同期して第２のスイッチング素子をオン・オフさせ、トランスに蓄えられたエネルギーを第１の出力端子と第２の出力端子に時間分割して振り分けることにより、損失を少なくすることが可能となり、その結果、従来の大きなトランジスタと放熱板が不要か又は数分の１となる。
【００１１】
これにより、本発明の電源装置は小型ができ、ひいては、それを用いる電子機器は小型化され、かつ軽量化にも貢献できるものである。
【００１２】
次に、本発明の請求項２に記載の発明は、エッジ検出回路としてトランスの２次側巻線に接続した第１の抵抗、第２の抵抗とコンデンサを並列に接続し第１のトランジスタのエミッタに接続するとともに第１の抵抗と第２の抵抗の交点と第１のトランジスタのベース間にツェナーダイオードを接続し、第１のトランジスタのベースをグランドまたは電源に接続することにより第１のスイッチング素子をオンを開始したエッジを短い時間幅のパルス電流として第１のトランジスタのコレクタから簡単な回路で取り出すことができ次のタイミング回路をリセットする事が可能となる。
【００１３】
次に、本発明の請求項３に記載の発明は、タイミング回路として、電源に接続した第２のコンデンサを放電するスイッチと第２の平滑回路の電圧と基準電源との誤差を検出する誤差検出回路の出力で第２のコンデンサを充電し、前記エッジ検出回路の出力で前記スイッチをオンさせ第２のコンデンサを放電するものであり簡単な回路でタイミングパルスを発生する事が可能である。
【００１４】
次に、本発明の請求項４に記載の発明は、第２のスイッチング素子以降で負荷電流を検出する過電流検出回路とこの検出出力により上記タイミング回路をリセットする過電流保護回路であり、簡単な回路構成で電源装置の破壊を防止する事が可能である。
【００１５】
次に、本発明の請求項５に記載の発明は、外部の信号により上記タイミング回路をリセットし、第２の出力をオン・オフするリモート回路であり、簡単な回路で第２の出力をオフする事が可能となり、容易に負荷のエネルギー浪費を防ぐとともに、本電源装置の省エネルギー化も可能となる。
【００１６】
次に、本発明の請求項６に記載の発明は、エッジ検出回路としてトランスの２次側巻線または他の巻線電圧を分圧しコンデンサの一端を接続し他端にバイアス電圧を供給する抵抗と第１のインバータ回路の入力を接続し、この出力は抵抗とダイオードを介して入力にフィードバックすると共に遅延回路と第２のインバータ回路を接続し、遅延回路出力と第２のインバータ回路出力の論理出力により上記タイミング回路をリセットする回路であり入力電圧の変動や、負荷電流の変動に対して安定したタイミングパルスを発生する事が可能である。
【００１７】
次に、本発明の請求項７に記載の発明は、上記第１の整流素子と第１の出力端子間と第２の整流素子と第２のスイッチング素子間に抵抗を接続することにより、第１の出力端子に接続した負荷が無負荷のときにも電力のロスを減らしながら安定に動作させる事が可能である。
【００１８】
次に、本発明の請求項８に記載の発明は、直流電源と、この直流電源の出力に１次側巻線が接続されたトランスと、第１のスイッチング素子と、この第１のスイッチング素子を制御するスイッチング制御回路と、前記トランスの２次側巻線に順次接続された第１の整流素子、第１の平滑回路、第１の出力端子と、その第１の出力端子の電圧を検出し１次側のスイッチング制御回路にフィードバックし前記第１のスイッチング素子を制御すると共にさらに、前記２次側巻線または他の巻線に順次接続された第２の整流素子、第２のスイッチング素子、第２の平滑回路、第２の出力端子と、前記第２のスイッチング素子出力以後の電圧と基準電圧との誤差を増幅して誤差に比例した電流によりタイミング回路内のコンデンサを放電又は充電する誤差検出回路とを備え、トランスの２次巻線電圧からエッジ検出回路により得た第１のスイッチング素子が導通を開始する時間後にパルスを発生させ、前記タイミング回路をリセットすると共に、前記タイミング回路出力を任意電圧で波形整形しドライブ回路により前記第２のスイッチング素子を制御し、さらに、前記２次側巻線または他の巻線に順次接続された第３の整流素子、第３のスイッチング素子、第３の平滑回路、第３の出力端子と、前記第３のスイッチング素子出力以後の電圧と基準電圧との誤差を増幅して誤差に比例した電流によりタイミング回路内のコンデンサを放電又は充電する誤差検出回路とを備え、トランスの２次巻線電圧からエッジ検出回路により得た第１のスイッチング素子が導通を開始する時間後にパルスを発生させ、前記タイミング回路をリセットすると共に、前記タイミング回路出力を任意電圧で波形整形しドライブ回路により前記第２のスイッチング素子を制御する多出力電源装置はより小型、軽量化が可能となり、省電力化ができるものである。
【００１９】
次に、本発明の請求項９に記載の発明は、請求項１から請求項８のいずれか一つの電源装置を使用した電子機器であり、この多出力電源装置は小型、軽量化が可能となり、省電力化ができ、それを用いる電子機器もより小型化、軽量化され、かつ省電力化にも貢献できるものである。
【００２０】
以下本発明の実施の形態を添付図面を用いて説明する。なお、説明にあたっては従来技術と同一部分は同一番号を付して説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の電源装置の構成図を示すものであり、図２はその動作波形を示すものである。
【００２２】
まず、図１において、トランス２０の１次側巻線２０Ｐにはスイッチング素子３とその制御用スイッチング制御部７が接続されている。前記トランス２０の２次側巻線２０Ｓには整流素子４、平滑回路５を介して、出力端子６が接続され、平滑回路５の出力電圧をスイッチング制御部７に入力し基準電圧７ａと誤差増幅器７ｂで電圧比較しその出力に応じてＰＷＭ制御回路７ｃでＰＷＭ信号を作りスイッチング素子３を駆動するスイッチング電源装置を構成するのは従来例と同様である。
【００２３】
ここで、本実施の形態ではトランス２０の２次側巻線２０Ｓに第２の整流素子８と、第２のスイッチング素子２１、第２の平滑回路２２、第２の出力端子１７を備え、第２のスイッチング素子２１以後の電圧を誤差検出回路２５を介してタイミング回路２４に入力すると共にトランス２０の２次側巻線２０Ｓからエッジ検出回路２３により得たスイッチング素子３が導通を開始するパルスを発生させ、タイミング回路２４をリセットする。タイミング回路２４の出力を波形整形ドライブ回路２６によりスイッチング素子２１を制御する構成を有する。
【００２４】
具体的な動作を図１および図２を用いて説明する。スイッチング素子３がオンの時、直流電源１からトランス２０の１次側巻線２０Ｐを介して電流が流れ、トランス２０にエネルギーが蓄積される（図２−Ａ）のトランス２０の２次側巻線２０Ｓ電圧のｔ１期間、その後、スイッチング素子３がオフになるとトランス２０の２次側巻線２０Ｓに巻線数に比例した電圧が発生する（図２−Ａ）の如くｔ５期間に電圧が発生する、整流素子５を介して平滑回路６に電流が流れ、出力端子６から負荷に電力が供給される。
【００２５】
ここで、ＭＯＳＦＥＴ２１のゲートに波形整形ドライブ回路２６で発生させたゲート駆動電圧（図２−Ｄ）を印加すると、（図２−Ｄ）のｔ４期間の電圧でＭＯＳＦＥＴ２１が導通する。その電流波形は（図２−Ｇ）となり、平滑回路２２で直流電圧となり、出力端子１７から負荷に接続される。
【００２６】
ここで、出力端子１７から負荷電流を取り出すと、平滑回路２２の電圧が低下するが誤差検出回路２５でこの電圧低下を検出する。さらに検出電圧に応じてタイミング検出回路をセットしＭＯＳＦＥＴ２１を駆動するゲート駆動電圧（図２−Ｄ）のｔ４期間を左矢印の方向に長くする。また、トランス２０の２次側巻線２０Ｓの電圧（図２−Ａ）からスイッチング素子３がオンする時間を検出するのがエッジ検出回路２３でその出力は（図２−Ｂ）のｔ２期間の信号で、タイミング回路２４をリセットする。
【００２７】
その結果、ＭＯＳＦＥＴ２１の電流導通時間が長くなり、平滑回路２２への充電が増加し、電圧がアップし、規定の電圧に制御できる。
【００２８】
ここで、トランス２０の２次側巻線２０Ｓに流れる電流は（図２−Ｅ）であり、この電流から整流素子８とＭＯＳＦＥＴ２１に分流した残りが、整流素子４に流れる電流（図２−Ｆ）となりｔ４期間が長くなった分は減少する。その結果、平滑回路５の電圧が低下するが、スイッチング制御部７の電圧比較器７ｂにて検出しスイッチング制御部７からスイッチング素子３のオン時間を長くし、トランス２０から２次側巻線２０Ｓへの電流を増加させ、安定した出力制御を行うことが可能となる。
【００２９】
（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２の電源装置の電気回路図を表す。
【００３０】
実施の形態２では図１のエッジ検出回路２３の具体例について説明する。
【００３１】
すなわち、エッジ検出回路２３は、トランス２０の２次側巻線２０Ｓに接続した抵抗３０、抵抗３１とコンデンサ３２を並列に接続しトランジスタ３４のエミッタに接続するとともに抵抗３０と抵抗３１の交点とトランジスタ３４のベース間にツェナーダイオード３３を接続し、トランジスタ３４のベースをグランドに接続することでトランジスタ３４のコレクタからエッジ検出信号を取り出すものである。
【００３２】
具体的には、図３の回路図と図４の動作説明図を用いて、機能と動作を説明する。トランス２０の２次側巻線２０Ｓの電圧は（図４−Ａ）であり、そのｔ１期間はスイッチング素子３がオンの期間で約−５０Ｖになる。この電圧は抵抗３０を介して、抵抗３１とコンデンサ３２の並列回路を通してトランジスタ３４のエミッタに接続するとともに、ツェナーダイオード３３を通してグランドに接続する。ここで、ｔ１期間の最初の立ち下がりは約＋５Ｖから−５０Ｖまで変化するため、抵抗３０に流れる電流はトランジスタ３４のエミッタからコンデンサ３２を介して流れる（図４−Ｉ）。この状態はコンデンサ３２の両端電圧とトランジスタ３４のＶbeの合計電圧がツェナーダイオード３３のツェナー電圧に達するまで流れ、その後は、ツェナーダイオード３３を介して抵抗３０に電流が流れる。その結果、コンデンサ３２の容量を小さくすることによりスイッチング素子３がオンを開始したエッジを短い時間幅のパルス電流としてトランジスタ３４のコレクタから取り出すことができる（図４−Ｂ）。ツェナーダイオード３３と抵抗３０の交点電圧は（図４−Ｈ）に示すようにｔ２時間遅れた波形となる。以上のように簡単な回路でエッジ検出信号を発生させ次のタイミング回路をリセットすることが可能となる。
【００３３】
（実施の形態３）
図３は本発明の実施の形態３の電源装置の電気回路図を表す。
【００３４】
実施の形態３では図１のタイミング回路２４と誤差検出回路２５の具体例について説明する。
【００３５】
すなわち、タイミング回路２４は、電源（Ｖｃｃ）に接続したコンデンサ３７を放電するスイッチとしてトランジスタ３６のエミッタとコレクタに接続する。これを平滑回路２２の電圧を抵抗４５と抵抗４４で分圧した電圧と、ツェナーダイオード４２の基準電源とを誤差検出回路のトランジスタ３８，３９と抵抗４０で行い、誤差検出出力で上記コンデンサ３７を充電する。
【００３６】
そして前記エッジ検出回路２３の出力でトランジスタ３６をオンさせコンデンサ３７を放電（リセット）するものである。
【００３７】
具体的には、図３の回路図と図４の動作説明図の波形で左から右への時間軸で動作を説明する。エッジ検出回路２３内のトランジスタ３４の出力電流を抵抗３５とトランジスタ３６のベースに接続するとその電圧波形は（図４−Ｂ）となり、ｔ２期間にトランジスタ３６がオンし、コンデンサ３７が放電される。コンデンサ３７端子電圧波形（図４−Ｃ）のｔ２期間である。
【００３８】
次に、平滑回路２２の電圧を抵抗４５と抵抗４４で分圧した電圧と、ツェナーダイオード４２の基準電源とが等しい場合、誤差検出回路のトランジスタ３８とトランジスタ３９には抵抗４０に流れる電流の半分がそれぞれ流れる（電流Ｉｃとする）のでトランジスタ３８のコレクタからコンデンサ３７を電流Ｉｃで充電する。その結果、コンデンサ３７の電圧は（図４−Ｃ）のｔ３期間となる。
【００３９】
更に、コンデンサ３７の両端電圧は波形整形ドライブ回路２６でパルスに波形整形する。波形整形ドライブ回路２６は、抵抗４６、抵抗４９、抵抗５１、トランジスタ４８、トランジスタ５０、ダイオード４７からなるパルスアンプで構成している。トランジスタ５０のコレクタが飽和しないようにダイオード４７でベースに帰還をかけコレクタ出力波形（図４−Ｄ）ｔ４期間の立ち下がりを鋭くしている。この出力をドライブ回路を構成するトランジスタ５２とトランジスタ５３で電流増幅し抵抗５４を介してＭＯＳＦＥＴ２１を駆動し出力電圧を一定に制御する。
【００４０】
以上のように簡単な回路でタイミングパルスを発生し、ＭＯＳＦＥＴ２１を駆動、制御することが可能である。
【００４１】
（実施の形態４）
図５は本発明の実施の形態４の電源装置の電気回路図を表す。
【００４２】
実施の形態４では図５の過電流検出回路２７の出力でタイミング回路２４をリセットすることにより過電流保護機能を構成する具体例について説明する。
【００４３】
すなわち、スイッチング素子２１がオンして平滑回路２２に流れる電流（Ｉoとする）を抵抗６３（抵抗値Ｒoとする）の電圧降下Ｉo×Ｒoとして過電流検出回路２７で検出する。
【００４４】
動作は、トランジスタ５９、トランジスタ６２のベース・エミッタ間電圧をそれぞれＶbe1、Ｖbe2とし、抵抗６０（抵抗値Ｒs）とし、トランジスタ６２のベース電流はコレクタ電流（Ｉsとする）に比べ小さいので無視すると、
Ｖbe1＝Ｉo×Ｒo＋（Ｖbe2−Ｉs×Ｒs）
ここで、Ｖbe1とＶbe2がほぼ等しい条件（周囲温度）では
Ｉo×Ｒo＝Ｉs×Ｒs よって、
Ｉo＝Ｉs×Ｒs／Ｒo として検出できる。
【００４５】
この検出出力は抵抗５８に電圧として検出し、抵抗５７とコンデンサ５６でフィルターをかけトランジスタ５５をオンさせる。そのトランジスタ５５のコレクタをエッジ検出回路２３の出力に接続することにより、抵抗３５に電流が流れ、トランジスタ３６をオンさせる。これはコンデンサ３７を放電（リセット）するものであり、スイッチング素子２１をオフさせ、負荷に過電流を流すことを防止することが可能となる。
【００４６】
以上のように、簡単な回路構成で電流装置の破壊を防止することが可能である。
【００４７】
（実施の形態５）
図５は本発明の実施の形態５の電源装置の電気回路図を表す。
【００４８】
実施の形態５ではリモート回路６８の機能を具体例を用いて説明する。
【００４９】
すなわち、リモート用外部信号端子６７がグランド・レベルでは抵抗６６と抵抗６５で分圧された電圧はトランジスタ６４をオフの状態のままであり、本電源装置の出力端子１７には規定の電力が供給される。ここで、リモート用外部信号端子６７がハイ・レベルでは抵抗６６と抵抗６５で分圧された電圧はトランジスタ６４をオン状態にする。そのトランジスタ６４のコレクタをエッジ検出回路２３の出力に接続することにより、抵抗３５に電流が流れ、トランジスタ３６をオンさせる。これはコンデンサ３７を放電（リセット）するものであり、スイッチング素子２１をオフさせる。その結果、出力端子１７に電力が供給されず、出力端子２３をオフすることが可能となり、外部からのリモートコントロールが可能となる。
【００５０】
上記のように、エッジ検出回路２３と過電流検出回路２７およびリモート回路６８はワイヤード・オアの倫理回路としてコンデンサ３７を放電（リセット）するもので簡単な回路で第２の出力をオフすることが可能となり、容易に負荷のエネルギー浪費を防ぐとともに、本電源装置の省エネルギー化も可能となる。
【００５１】
（実施の形態６）
図６は本発明の実施の形態６の電源装置の電気回路図を表す。
【００５２】
実施の形態６ではエッジ検出回路２３ａの機能を第２の具体例として説明する。
【００５３】
すなわち、エッジ検出回路２３ａはトランス２０の２次側巻線２０Ｓを抵抗７０と７１で分圧しコンデンサ７２で直流成分をカットする。そして、コンデンサ７２の右端にバイアス電圧を供給する抵抗７３と抵抗７４とを接続すると共にインバータ７７に入力する。このインバータ７７の出力は抵抗７６とダイオード７５を介して入力にフィードバックする。次に、インバータ７７の出力は抵抗７８とコンデンサ７９で構成する遅延回路とインバータ７７を接続し、上記遅延回路出力とインバータ７７出力をオアゲート８０で論理和を取り、その出力によりタイミング回路２４をリセットするものであり入力電圧の変動や、負荷電流の変動に対して安定したタイミングパルスを発生することが可能である。
【００５４】
具体的には、図６の回路図と図７の動作説明図を用いて、機能と動作を説明する。トランス２０の２次側巻線２０Ｓの電圧は（図７−Ａ）であり、そのｔ１期間はスイッチング素子３がオンの期間で約−５０Ｖになる。この電圧は抵抗７０と抵抗７１とで分圧し、コンデンサ７２を介して抵抗７３と抵抗７４でバイアス電圧を加えたインバータ７７入力電圧（図７−Ｋ）となる。ここで、インバータ７７がＣＭＯＳの時、電源電圧（Ｖｃｃ）の約１／２で出力が反転するので、その出力は（図７−Ｌ）となるが、抵抗７６とダイオード７５を介して入力にフィードバックするため、インバータ７７入力信号（図７−Ｋ）は→の方向に押し上げられる。その結果、出力端子６の負荷が軽くなり、（図７−Ａ）のｔ１期間が狭くなっても安定したインバータ７７出力信号（図７−Ｋ）が得られる。
【００５５】
次に、インバータ７７の出力は抵抗７８とコンデンサ７９で構成する遅延回路とインバータ７７を接続し、上記遅延回路出力（図７−Ｍ）とインバータ８０出力（図７−Ｎ）とをオアゲート８１で論理和を取り、その出力（図７−Ｂ）によりタイミング回路２４をリセットするものである。上記エッジ検出回路２３ａにより入力電力の変動や、負荷電流の変動に対して安定したタイミングパルスを発生することが可能である。
【００５６】
（実施の形態７）
図６は、本発明の実施の形態７の電源装置の電気回路図を示し、平滑回路５と出力端子６間から抵抗１８を整流素子８とスイッチング素子２１間に接続したものである。
【００５７】
出力端子６に接続する負荷がモーターの時、起動時には大電流を必要とし、逆にモーターが停止すると無負荷になる。この無負荷に安定に動作させるために抵抗１８からスイッチング素子２１にブリーダ電流を流すことで、従来グランドに垂れ流していたブリーダ電流を有効に使うことができる。ここで、出力端子１７の負荷は機器の制御用で５Ｖ等であり最小でも電力は必要であり、スイッチング素子２１で安定に制御でき、電力のロスを減らしながら安定に動作させることが可能となる。
【００５８】
（実施の形態８）
図８は、本発明の実施の形態８の電源装置の電気回路図を示し、トランス２０の２次側巻線２０Ｓとは別の２次側巻線２０Ｓ２を設け、その巻線に整流素子８、スイッチング素子２１、平滑回路２２、出力端子１７とそれを制御するエッジ検出回路２３、タイミング回路２４、誤差検出回路２５、波形整形ドライブ回路２６を接続すると共に、整流素子８８、スイッチング素子９１、平滑回路９２、出力端子９７とそれを制御するエッジ検出回路９３、タイミング回路９４、誤差検出回路９５、波形整形ドライブ回路９６を接続し、３種類の電源出力を得ることを可能としたものである。
【００５９】
ここで、トランス２０の２次側巻線２０Ｓ２から出力を取ることにより出力端子６の電圧より高い電圧を出力端子１７から取ることが可能となる。
【００６０】
次に、上記の動作であるが、スイッチング素子３がオフすると２次側巻線２０Ｓから整流素子４、平滑回路５を介して出力端子６に電流が供給され、次に、２次側巻線２０Ｓ２に接続された出力端子１７（たとえば出力電圧３８Ｖ）に電流が供給され、最後に出力端子９７（たとえば出力電圧１２Ｖ）に電流が分割される。これは、本発明のタイミング回路２４とタイミング回路９４とで出力電圧の低い方が先に制御が始まるので自動的に行われる。
【００６１】
また、波形整形ドライブ回路２６と誤差検出回路２５および波形整形ドライブ回路９６と誤差検出回路９５の信号波形を反転させると、上記電流の分割が出力電圧の低い方から始まる。
【００６２】
上記と同様に整流素子８、スイッチング素子２１、平滑回路２２およびその制御回路、出力端子を多数並列接続すれば、複数の電圧出力を出力する多出力電源装置が可能となる。
【００６３】
【発明の効果】
以上のように本発明は、直流電源と、この直流電源の出力に１次側巻線が接続されたトランスと、第１のスイッチング素子と、この第１のスイッチング素子を制御するスイッチング制御回路と、前記トランスの２次側巻線に順次接続された第１の整流素子、第１の平滑回路、第１の出力端子と、その第１の出力端子の電圧を検出し１次側のスイッチング制御回路にフィードバックし前記第１のスイッチング素子を制御すると共にさらに、前記２次側巻線または他の巻線に順次接続された第２の整流素子、第２のスイッチング素子、第２の平滑回路、第２の出力端子と、前記第２のスイッチング素子出力以後の電圧と基準電圧との誤差を増幅して誤差に比例した電流によりタイミング回路内のコンデンサを放電又は充電する誤差検出回路とを備え、トランスの２次巻線電圧からエッジ検出回路により得た第１のスイッチング素子が導通を開始する時間後にパルスを発生させ、前記タイミング回路をリセットすると共に、前記タイミング回路出力を任意電圧で波形整形しドライブ回路により前記第２のスイッチング素子を制御する構成としたものであるので、小さいスイッチング素子と放熱板が不要か又は数分の１となる。
【００６４】
これにより、本発明の電源装置は小型化でき、ひいては、それを用いる電子機器は小型化され、かつ軽量化にも貢献でき産業的価値の大なるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の電源装置の電気回路図
【図２】同動作説明図
【図３】本発明の実施の形態２の電源装置の電気回路図
【図４】同動作説明図
【図５】本発明の実施の形態４および５の電源装置の電気回路図
【図６】本発明の実施の形態６および７の電源装置の電気回路図
【図７】同動作説明図
【図８】本発明の実施の形態８の電源装置の電気回路図
【図９】従来の電源装置の電気回路図
【符号の説明】
１直流電源
２、２０トランス
３、２１、９１スイッチング素子
４、８、８８整流素子
５、２２、９２平滑回路
６、１５、１７、９７出力端子
７スイッチング制御回路
９、１４、３７、４３、７９コンデンサ
１０トランジスタ
１１放熱板
１２誤差増幅器
１３基準電圧
１６ブリーダ抵抗
２３、２３ａエッジ検出回路
２４タイミング回路
２５誤差検出回路
２６波形整形ドライブ回路
３０、３１、３５、４０、４１、４４、４５、４６抵抗
３３、４２ツェナーダイオード
３４、３６、３８、３９、４８、５０トランジスタ
４７ダイオード
４９、５１、５４、５７、５８、６０、６１、６５抵抗
５２、５３、５５、５９、６２、６４トランジスタ
６６、７０、７１、７３、７４、７６、７８抵抗
６７リモート用外部信号端子
６８リモート回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power supply device used for electronic devices such as various OA devices and an electronic device using the power supply device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the configuration of this type of power supply apparatus has been shown in FIG. That is, as shown in FIG. 9, the DC power supply 1 is connected to the primary winding 2P of the transformer 2. The primary winding 2P is connected with a switching element 3 and a switching control unit 7 for controlling the switching element 3. An output terminal 6 is connected to the secondary side winding 2S1 of the transformer 2 via a rectifying element 4 and a smoothing circuit 5, and an output voltage of the smoothing circuit 5 is input to the switching control unit 7 to input a reference voltage 7a and an error amplifier. A voltage comparison is performed at 7b, and a PWM (pulse width modulation) signal is generated by the PWM control circuit 7c in accordance with the output to constitute a switching power supply device that drives the switching element 3. For example, 24 V can be obtained from the output terminal 6. Further, when there is no load connected to the output terminal 6, a bleeder resistor 16 is connected so that the output voltage does not jump up or become unstable.
[0003]
Next, in order to obtain the second output from the switching power supply device, the second secondary winding 2S2 of the transformer 2 passes through the rectifier 8 and the smoothing capacitor 9, and then passes through the transistor 10 and the smoothing capacitor 14. For example, an output of 12V is obtained from the output terminal 15. Then, in order to stabilize the voltage against the fluctuation of the load connected to the output terminal 15, the output voltage and the reference voltage 13 are compared by the error amplifier 12, and the output is applied to the base terminal of the transistor 10. The current flowing through the transistor 10 is controlled to stabilize the voltage at the output terminal 15.
[0004]
However, in order to protect the element from destruction due to the heat generated by the transistor 10, a large transistor 10 and a large heat sink 11 having good heat dissipation are required.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional circuit as described above, the second secondary winding voltage of the transformer is set high and the voltage is stepped down by the transistor in order to stably obtain a large amount of current from the second output terminal. As a result, unnecessary power is consumed by the transistor, so that a large transistor and a large heat sink are required.
[0006]
This invention is made | formed in view of this point, and it aims at providing the power supply device which enables size reduction.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, the present invention controls a DC power supply, a transformer having a primary winding connected to the output of the DC power supply, a first switching element, and the first switching element. A switching control circuit, a first rectifier element, a first smoothing circuit, a first output terminal, and a voltage at the first output terminal, which are sequentially connected to the secondary winding of the transformer, detect the voltage at the first output terminal. Feedback to the switching control circuit on the side to control the first switching element, and further to the secondary winding or other windings Connected sequentially A second rectifying element, a second switching element, a second smoothing circuit, a second output terminal, An error detection circuit for amplifying an error between the voltage after the output of the second switching element and a reference voltage and discharging or charging a capacitor in the timing circuit with a current proportional to the error, and a secondary winding of the transformer A pulse is generated after the time when the first switching element obtained from the voltage by the edge detection circuit starts to conduct, resets the timing circuit, shapes the output of the timing circuit with an arbitrary voltage, and shapes the waveform of the timing circuit with an arbitrary voltage. Control of switching elements It is comprised so that it may do.
[0008]
As a result, the energy stored in the transformer is converted into the first output terminal and the second output by turning on and off the second switching element in synchronization with the first switching element by the edge detection circuit from the winding voltage of the transformer. By dividing the terminals into time divisions, the loss is small, and a small switching element and a heat sink are unnecessary or can be reduced to a fraction.
[0009]
As a result, the power supply device of the present invention can be reduced in size, and as a result, electronic equipment using the power supply device can be reduced in size and contribute to weight reduction.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The invention according to claim 1 of the present invention controls a DC power supply, a transformer having a primary winding connected to the output of the DC power supply, a first switching element, and the first switching element. A switching control circuit, a first rectifier element, a first smoothing circuit, a first output terminal, and a voltage at the first output terminal, which are sequentially connected to the secondary winding of the transformer, detect the voltage at the first output terminal. Feedback to the switching control circuit on the side to control the first switching element, and further to the secondary winding or other windings Connected sequentially A second rectifying element, a second switching element, a second smoothing circuit, a second output terminal, An error detection circuit for amplifying an error between the voltage after the output of the second switching element and a reference voltage and discharging or charging a capacitor in the timing circuit with a current proportional to the error, and a secondary winding of the transformer A pulse is generated after the time when the first switching element obtained from the voltage by the edge detection circuit starts to conduct, resets the timing circuit, shapes the output of the timing circuit with an arbitrary voltage, and shapes the waveform of the timing circuit with an arbitrary voltage. Control of switching elements In particular, the energy stored in the transformer by turning on and off the second switching element in synchronization with the first switching element by the edge detection circuit from the secondary winding voltage of the transformer Is divided into the first output terminal and the second output terminal in a time-sharing manner, so that the loss can be reduced. As a result, the conventional large transistor and the heat sink are unnecessary or become a fraction. .
[0011]
As a result, the power supply device of the present invention can be reduced in size, and as a result, electronic equipment using the power supply device can be reduced in size and contribute to weight reduction.
[0012]
Next, according to the second aspect of the present invention, the first resistor connected to the secondary winding of the transformer as the edge detection circuit, the second resistor and the capacitor are connected in parallel to connect the first transistor. The first switching is performed by connecting a Zener diode between the intersection of the first resistor and the second resistor and the base of the first transistor, and connecting the base of the first transistor to the ground or the power source. The edge where the element is turned on can be taken out from the collector of the first transistor as a pulse current having a short time width by a simple circuit, and the next timing circuit can be reset.
[0013]
Next, according to a third aspect of the present invention, as a timing circuit, an error detection for detecting an error between the switch for discharging the second capacitor connected to the power source, the voltage of the second smoothing circuit, and the reference power source. The second capacitor is charged by the output of the circuit, the switch is turned on by the output of the edge detection circuit, and the second capacitor is discharged. The timing pulse can be generated by a simple circuit.
[0014]
Next, an invention according to claim 4 of the present invention is an overcurrent detection circuit for detecting a load current after the second switching element and an overcurrent protection circuit for resetting the timing circuit by this detection output. It is possible to prevent destruction of the power supply device with a simple circuit configuration.
[0015]
Next, the invention according to claim 5 of the present invention is a remote circuit that resets the timing circuit by an external signal and turns on and off the second output, and turns off the second output with a simple circuit. This makes it possible to easily prevent the waste of the load energy and to save energy of the power supply device.
[0016]
Next, according to a sixth aspect of the present invention, there is provided a resistor for dividing a secondary winding voltage or other winding voltage of a transformer as an edge detection circuit, connecting one end of a capacitor, and supplying a bias voltage to the other end. And the input of the first inverter circuit are connected to each other, the output is fed back to the input through a resistor and a diode, and the delay circuit and the second inverter circuit are connected to each other. This is a circuit that resets the timing circuit by an output, and can generate a stable timing pulse against fluctuations in input voltage and fluctuations in load current.
[0017]
Next, according to a seventh aspect of the present invention, a resistor is connected between the first rectifier element and the first output terminal, and between the second rectifier element and the second switching element. Even when the load connected to the output terminal 1 is no load, it is possible to operate stably while reducing power loss.
[0018]
Next, according to an eighth aspect of the present invention, there is provided a direct current power source, a transformer having a primary side winding connected to the output of the direct current power source, a first switching element, and the first switching element. A switching control circuit for controlling the voltage, a first rectifying element sequentially connected to the secondary winding of the transformer, a first smoothing circuit, a first output terminal, and a voltage at the first output terminal are detected. Feedback to the switching control circuit on the primary side to control the first switching element, and further to the secondary winding or other windings Connected sequentially A second rectifying element, a second switching element, a second smoothing circuit, a second output terminal, An error detection circuit for amplifying an error between the voltage after the output of the second switching element and a reference voltage and discharging or charging a capacitor in the timing circuit with a current proportional to the error, and a secondary winding of the transformer A pulse is generated after the time when the first switching element obtained from the voltage by the edge detection circuit starts to conduct, resets the timing circuit, shapes the output of the timing circuit with an arbitrary voltage, and shapes the waveform of the timing circuit with an arbitrary voltage. Control the switching element of In addition, the secondary winding or other windings Connected sequentially A third rectifying element, a third switching element, a third smoothing circuit, a third output terminal, An error detection circuit for amplifying an error between the voltage after the output of the third switching element and a reference voltage and discharging or charging a capacitor in the timing circuit with a current proportional to the error, and a secondary winding of the transformer A pulse is generated after the time when the first switching element obtained from the voltage by the edge detection circuit starts to conduct, resets the timing circuit, shapes the output of the timing circuit with an arbitrary voltage, and shapes the waveform of the timing circuit with an arbitrary voltage. Control of switching elements Thus, the multi-output power supply device can be made smaller and lighter, and can save power.
[0019]
Next, the invention according to claim 9 of the present invention is an electronic apparatus using the power supply device according to any one of claims 1 to 8, and the multi-output power supply device can be reduced in size and weight. Thus, power saving can be achieved, and electronic devices using the same can be reduced in size and weight, and can contribute to power saving.
[0020]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the description, the same parts as those in the prior art are denoted by the same reference numerals.
[0021]
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a configuration diagram of the power supply device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows its operation waveform.
[0022]
First, in FIG. 1, the switching element 3 and its control switching controller 7 are connected to the primary winding 20 </ b> P of the transformer 20. An output terminal 6 is connected to the secondary winding 20S of the transformer 20 via the rectifying element 4 and the smoothing circuit 5, and the output voltage of the smoothing circuit 5 is input to the switching control unit 7 and the reference voltage 7a and the error amplifier. In the same manner as in the conventional example, the voltage is compared at 7b and the PWM control circuit 7c generates a PWM signal according to the output to drive the switching element 3.
[0023]
Here, in the present embodiment, the secondary winding 20S of the transformer 20 includes the second rectifying element 8, the second switching element 21, the second smoothing circuit 22, and the second output terminal 17, The voltage after the second switching element 21 is input to the timing circuit 24 through the error detection circuit 25, and a pulse for starting the conduction of the switching element 3 obtained from the secondary winding 20S of the transformer 20 by the edge detection circuit 23 is generated. And the timing circuit 24 is reset. The output of the timing circuit 24 is configured to control the switching element 21 by the waveform shaping drive circuit 26.
[0024]
A specific operation will be described with reference to FIGS. When the switching element 3 is on, a current flows from the DC power source 1 through the primary winding 20P of the transformer 20, and energy is stored in the transformer 20 (FIG. 2-A). After the t1 period of the line 20S voltage, when the switching element 3 is turned off, a voltage proportional to the number of windings is generated in the secondary winding 20S of the transformer 20 (FIG. 2-A). Then, a current flows through the smoothing circuit 6 through the rectifying element 5, and power is supplied from the output terminal 6 to the load.
[0025]
Here, when the gate drive voltage (FIG. 2-D) generated by the waveform shaping drive circuit 26 is applied to the gate of the MOSFET 21, the MOSFET 21 becomes conductive at the voltage during the period t4 in FIG. 2-D. The current waveform becomes (FIG. 2-G), becomes a DC voltage in the smoothing circuit 22, and is connected from the output terminal 17 to the load.
[0026]
Here, when the load current is taken out from the output terminal 17, the voltage of the smoothing circuit 22 decreases, but the error detection circuit 25 detects this voltage decrease. Further, the timing detection circuit is set according to the detection voltage, and the t4 period of the gate drive voltage (FIG. 2-D) for driving the MOSFET 21 is lengthened in the direction of the left arrow. Further, the edge detection circuit 23 detects the time when the switching element 3 is turned on from the voltage of the secondary winding 20S of the transformer 20 (FIG. 2-A), and its output is in the period t2 of FIG. 2-B. The timing circuit 24 is reset by the signal.
[0027]
As a result, the current conduction time of the MOSFET 21 is lengthened, charging to the smoothing circuit 22 is increased, the voltage is increased, and the voltage can be controlled to a specified voltage.
[0028]
Here, the current that flows in the secondary winding 20S of the transformer 20 is (FIG. 2-E), and the current that is shunted from this current to the rectifying element 8 and the MOSFET 21 flows to the rectifying element 4 (FIG. 2-F). ) And the amount of time t4 increases. As a result, the voltage of the smoothing circuit 5 decreases, but is detected by the voltage comparator 7b of the switching control unit 7, and the on-time of the switching element 3 is increased from the switching control unit 7, and the secondary winding 20S from the transformer 20 is increased. Thus, stable output control can be performed.
[0029]
(Embodiment 2)
FIG. 3 is an electric circuit diagram of the power supply device according to the second embodiment of the present invention.
[0030]
In the second embodiment, a specific example of the edge detection circuit 23 in FIG. 1 will be described.
[0031]
That is, the edge detection circuit 23 connects the resistor 30, the resistor 31 and the capacitor 32 connected to the secondary winding 20S of the transformer 20 in parallel to connect to the emitter of the transistor 34, and connects the intersection of the resistor 30 and the resistor 31 to the transistor. An edge detection signal is taken out from the collector of the transistor 34 by connecting a Zener diode 33 between the bases of the transistor 34 and connecting the base of the transistor 34 to the ground.
[0032]
Specifically, the function and operation will be described with reference to the circuit diagram of FIG. 3 and the operation explanatory diagram of FIG. The voltage of the secondary winding 20S of the transformer 20 is (FIG. 4-A), and during the t1 period, the voltage is about −50 V when the switching element 3 is on. This voltage is connected to the emitter of the transistor 34 via a resistor 30 through a parallel circuit of a resistor 31 and a capacitor 32 and to the ground via a Zener diode 33. Here, since the first falling in the t1 period changes from about + 5V to −50V, the current flowing through the resistor 30 flows from the emitter of the transistor 34 through the capacitor 32 (FIG. 4I). This state flows until the sum of the voltage across the capacitor 32 and the voltage Vbe of the transistor 34 reaches the Zener voltage of the Zener diode 33, and then a current flows through the resistor 30 via the Zener diode 33. As a result, by reducing the capacitance of the capacitor 32, the edge at which the switching element 3 starts to be turned on can be taken out from the collector of the transistor 34 as a pulse current having a short time width (FIG. 4-B). The crossing voltage of the Zener diode 33 and the resistor 30 has a waveform delayed by t2 as shown in FIG. As described above, it is possible to generate an edge detection signal with a simple circuit and reset the next timing circuit.
[0033]
(Embodiment 3)
FIG. 3 is an electric circuit diagram of the power supply device according to the third embodiment of the present invention.
[0034]
In the third embodiment, a specific example of the timing circuit 24 and the error detection circuit 25 in FIG. 1 will be described.
[0035]
That is, the timing circuit 24 is connected to the emitter and collector of the transistor 36 as a switch for discharging the capacitor 37 connected to the power source (Vcc). The voltage obtained by dividing the voltage of the smoothing circuit 22 by the resistor 45 and the resistor 44 and the reference power source of the Zener diode 42 are performed by the transistors 38 and 39 and the resistor 40 of the error detection circuit. Charge.
[0036]
The transistor 36 is turned on by the output of the edge detection circuit 23 to discharge (reset) the capacitor 37.
[0037]
Specifically, the operation will be described on the time axis from the left to the right with the waveforms of the circuit diagram of FIG. 3 and the operation explanatory diagram of FIG. When the output current of the transistor 34 in the edge detection circuit 23 is connected to the resistor 35 and the base of the transistor 36, the voltage waveform becomes (FIG. 4-B), the transistor 36 is turned on during the period t2, and the capacitor 37 is discharged. This is the t2 period of the capacitor 37 terminal voltage waveform (FIG. 4-C).
[0038]
Next, when the voltage obtained by dividing the voltage of the smoothing circuit 22 by the resistors 45 and 44 is equal to the reference power supply of the Zener diode 42, the transistor 38 and the transistor 39 of the error detection circuit have a half of the current flowing through the resistor 40. Current flows (referred to as current Ic), the capacitor 37 is charged from the collector of the transistor 38 with the current Ic. As a result, the voltage of the capacitor 37 becomes the t3 period (FIG. 4-C).
[0039]
Further, the voltage across the capacitor 37 is shaped into a pulse by the waveform shaping drive circuit 26. The waveform shaping drive circuit 26 includes a pulse amplifier including a resistor 46, a resistor 49, a resistor 51, a transistor 48, a transistor 50, and a diode 47. The diode 47 is fed back to the base so that the collector of the transistor 50 does not saturate, thereby sharpening the fall of the collector output waveform (FIG. 4-D) t4. This output is amplified by the transistors 52 and 53 constituting the drive circuit, and the MOSFET 21 is driven via the resistor 54 to control the output voltage to be constant.
[0040]
As described above, it is possible to drive and control the MOSFET 21 by generating timing pulses with a simple circuit.
[0041]
(Embodiment 4)
FIG. 5 shows an electric circuit diagram of the power supply device according to the fourth embodiment of the present invention.
[0042]
In the fourth embodiment, a specific example in which the overcurrent protection function is configured by resetting the timing circuit 24 with the output of the overcurrent detection circuit 27 of FIG. 5 will be described.
[0043]
That is, the current (referred to as Io) flowing through the smoothing circuit 22 when the switching element 21 is turned on is detected by the overcurrent detection circuit 27 as a voltage drop Io × Ro of the resistor 63 (referred to as resistance value Ro).
[0044]
In operation, the base-emitter voltages of the transistors 59 and 62 are set to Vbe1 and Vbe2, respectively, and the resistance is 60 (resistance value Rs). Since the base current of the transistor 62 is smaller than the collector current (Is), it is ignored.
Vbe1 = Io * Ro + (Vbe2-Is * Rs)
Here, under the condition (ambient temperature) where Vbe1 and Vbe2 are almost equal
Io × Ro = Is × Rs
It can be detected as Io = Is × Rs / Ro.
[0045]
This detection output is detected as a voltage at the resistor 58 and is filtered by the resistor 57 and the capacitor 56 to turn on the transistor 55. By connecting the collector of the transistor 55 to the output of the edge detection circuit 23, a current flows through the resistor 35, and the transistor 36 is turned on. This discharges (resets) the capacitor 37, and it is possible to turn off the switching element 21 and prevent an overcurrent from flowing through the load.
[0046]
As described above, it is possible to prevent destruction of the current device with a simple circuit configuration.
[0047]
(Embodiment 5)
FIG. 5 shows an electric circuit diagram of the power supply device according to the fifth embodiment of the present invention.
[0048]
In the fifth embodiment, the function of the remote circuit 68 will be described using a specific example.
[0049]
That is, when the remote external signal terminal 67 is at the ground level, the voltage divided by the resistor 66 and the resistor 65 keeps the transistor 64 off, and the specified power is supplied to the output terminal 17 of the power supply device. Is done. Here, when the remote external signal terminal 67 is at a high level, the voltage divided by the resistors 66 and 65 turns on the transistor 64. By connecting the collector of the transistor 64 to the output of the edge detection circuit 23, a current flows through the resistor 35, and the transistor 36 is turned on. This discharges (resets) the capacitor 37 and turns off the switching element 21. As a result, no power is supplied to the output terminal 17, the output terminal 23 can be turned off, and remote control from the outside is possible.
[0050]
As described above, the edge detection circuit 23, the overcurrent detection circuit 27 and the remote circuit 68 discharge (reset) the capacitor 37 as a wired-or ethical circuit, and the second output can be turned off with a simple circuit. This makes it possible to easily prevent energy consumption of the load and to save energy of the power supply device.
[0051]
(Embodiment 6)
FIG. 6 is an electric circuit diagram of the power supply device according to the sixth embodiment of the present invention.
[0052]
In the sixth embodiment, the function of the edge detection circuit 23a will be described as a second specific example.
[0053]
That is, the edge detection circuit 23a divides the secondary winding 20S of the transformer 20 by the resistors 70 and 71 and cuts the DC component by the capacitor 72. A resistor 73 for supplying a bias voltage and a resistor 74 are connected to the right end of the capacitor 72 and input to the inverter 77. The output of the inverter 77 is fed back to the input via a resistor 76 and a diode 75. Next, the output of the inverter 77 is connected to a delay circuit composed of a resistor 78 and a capacitor 79 and the inverter 77, and the OR of the output of the delay circuit and the inverter 77 is obtained by an OR gate 80. Therefore, it is possible to generate a stable timing pulse with respect to fluctuations in the input voltage and fluctuations in the load current.
[0054]
Specifically, the function and operation will be described with reference to the circuit diagram of FIG. 6 and the operation explanatory diagram of FIG. The voltage of the secondary winding 20S of the transformer 20 is (FIG. 7A), and during the t1 period, the voltage is about −50 V when the switching element 3 is on. This voltage is divided by a resistor 70 and a resistor 71, and becomes an inverter 77 input voltage (FIG. 7K) obtained by adding a bias voltage by a resistor 73 and a resistor 74 via a capacitor 72. Here, when the inverter 77 is a CMOS, the output is inverted at about ½ of the power supply voltage (Vcc), so that the output becomes (FIG. 7L), but it is input to the input through the resistor 76 and the diode 75. In order to provide feedback, the inverter 77 input signal (FIG. 7K) is pushed up in the direction of →. As a result, the load on the output terminal 6 becomes light, and a stable inverter 77 output signal (FIG. 7-K) can be obtained even if the t1 period in FIG. 7-A becomes narrow.
[0055]
Next, the output of the inverter 77 is connected to a delay circuit composed of a resistor 78 and a capacitor 79 and the inverter 77. The delay circuit output (FIG. 7-M) and the inverter 80 output (FIG. 7-N) are connected to the OR gate 81. The logical sum is taken, and the timing circuit 24 is reset by the output (FIG. 7B). The edge detection circuit 23a can generate a stable timing pulse with respect to fluctuations in input power and fluctuations in load current.
[0056]
(Embodiment 7)
FIG. 6 shows an electric circuit diagram of the power supply device according to the seventh embodiment of the present invention, in which a resistor 18 is connected between the rectifying element 8 and the switching element 21 from between the smoothing circuit 5 and the output terminal 6.
[0057]
When the load connected to the output terminal 6 is a motor, a large current is required at the time of start-up. In order to stably operate without load, a bleeder current flowing from the resistor 18 to the switching element 21 can be effectively used. Here, the load of the output terminal 17 is 5V for controlling the equipment, and power is required even at the minimum, and it can be stably controlled by the switching element 21 and can be stably operated while reducing power loss. .
[0058]
(Embodiment 8)
FIG. 8 shows an electric circuit diagram of the power supply device according to the eighth embodiment of the present invention. A secondary side winding 20S2 different from the secondary side winding 20S of the transformer 20 is provided, and the rectifying element 8 is provided in the winding. The switching element 21, the smoothing circuit 22, the output terminal 17 and the edge detection circuit 23, the timing circuit 24, the error detection circuit 25, and the waveform shaping drive circuit 26 that control the output terminal 17 are connected, and the rectifying element 88, the switching element 91, and the smoothing The circuit 92, the output terminal 97, and the edge detection circuit 93, timing circuit 94, error detection circuit 95, and waveform shaping drive circuit 96 that control the circuit 92 are connected to obtain three types of power output.
[0059]
Here, by taking an output from the secondary winding 20S2 of the transformer 20, a voltage higher than the voltage of the output terminal 6 can be taken from the output terminal 17.
[0060]
Next, in the above operation, when the switching element 3 is turned off, a current is supplied from the secondary side winding 20S to the output terminal 6 via the rectifying element 4 and the smoothing circuit 5, and then the secondary side winding. Current is supplied to output terminal 17 (for example, output voltage 38V) connected to 20S2, and finally the current is divided to output terminal 97 (for example, output voltage 12V). This is automatically performed because the control starts earlier when the output voltage is lower in the timing circuit 24 and the timing circuit 94 of the present invention.
[0061]
Further, when the signal waveforms of the waveform shaping drive circuit 26 and the error detection circuit 25 and the waveform shaping drive circuit 96 and the error detection circuit 95 are inverted, the current division starts from the lower output voltage.
[0062]
Similarly to the above, if a large number of rectifier elements 8, switching elements 21, smoothing circuit 22, its control circuit, and output terminals are connected in parallel, a multi-output power supply device that outputs a plurality of voltage outputs becomes possible.
[0063]
【The invention's effect】
As described above, the present invention provides a DC power supply, a transformer in which a primary side winding is connected to the output of the DC power supply, a first switching element, and a switching control circuit that controls the first switching element. The first rectifier element, the first smoothing circuit, the first output terminal, and the voltage at the first output terminal, which are sequentially connected to the secondary side winding of the transformer, are detected to detect the primary side switching control. Feedback to the circuit to control the first switching element and further to the secondary winding or other winding Connected sequentially A second rectifying element, a second switching element, a second smoothing circuit, a second output terminal, An error detection circuit for amplifying an error between the voltage after the output of the second switching element and a reference voltage and discharging or charging a capacitor in the timing circuit with a current proportional to the error, and a secondary winding of the transformer A pulse is generated after the time when the first switching element obtained from the voltage by the edge detection circuit starts to conduct, resets the timing circuit, shapes the output of the timing circuit with an arbitrary voltage, and shapes the waveform of the timing circuit with an arbitrary voltage. Control switching elements Since the configuration is adopted, a small switching element and a heat radiating plate are unnecessary or become a fraction.
[0064]
As a result, the power supply device of the present invention can be reduced in size, and as a result, the electronic equipment using the power supply can be reduced in size and contribute to weight reduction, thereby increasing industrial value.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an electric circuit diagram of a power supply device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation.
FIG. 3 is an electric circuit diagram of a power supply device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram of the operation.
FIG. 5 is an electric circuit diagram of a power supply device according to Embodiments 4 and 5 of the present invention.
FIG. 6 is an electric circuit diagram of a power supply device according to Embodiments 6 and 7 of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram of the operation.
FIG. 8 is an electric circuit diagram of a power supply device according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an electric circuit diagram of a conventional power supply device.
[Explanation of symbols]
1 DC power supply
2, 20 transformer
3, 21, 91 Switching element
4, 8, 88 Rectifier
5, 22, 92 Smoothing circuit
6, 15, 17, 97 Output terminal
7 Switching control circuit
9, 14, 37, 43, 79 Capacitor
10 transistors
11 Heat sink
12 Error amplifier
13 Reference voltage
16 Bleeder resistance
23, 23a Edge detection circuit
24 Timing circuit
25 Error detection circuit
26 Waveform shaping drive circuit
30, 31, 35, 40, 41, 44, 45, 46 Resistance
33, 42 Zener diode
34, 36, 38, 39, 48, 50 Transistors
47 Diode
49, 51, 54, 57, 58, 60, 61, 65 Resistance
52, 53, 55, 59, 62, 64 Transistors
66, 70, 71, 73, 74, 76, 78 Resistance
67 External signal terminal for remote
68 Remote circuit

Claims

DC power supply, transformer having a primary winding connected to the output of the DC power supply, a first switching element, a switching control circuit for controlling the first switching element, and a secondary winding of the transformer A first rectifier element, a first smoothing circuit, a first output terminal, and a voltage at the first output terminal connected to the line sequentially, and feed back to the switching control circuit on the primary side to feed back the first Controlling a switching element, and further, a second rectifier element, a second switching element, a second smoothing circuit, a second output terminal, which are sequentially connected to the secondary winding or another winding , An error detection circuit for amplifying an error between the voltage after the second switching element output and the reference voltage and discharging or charging a capacitor in the timing circuit with a current proportional to the error, and a secondary winding of the transformer A pulse is generated after a time when the first switching element obtained from the pressure by the edge detection circuit starts to conduct, resets the timing circuit, and shapes the waveform of the timing circuit output with an arbitrary voltage, and drives the second by the drive circuit. Power supply device for controlling the switching element .

The edge detection circuit connects the second resistor and the capacitor in parallel through the first resistor connected to the secondary side winding of the transformer or another winding, and connects to the emitter of the first transistor and the first resistor. 2. The configuration according to claim 1, wherein a Zener diode is connected between the intersection of the first resistor and the second resistor and the base of the first transistor, and the base of the first transistor is connected to a ground or a power source. Power supply.

The timing circuit is configured to charge the second capacitor with an output of a switch for discharging the second capacitor connected to the power supply or the ground and an error detection circuit for detecting an error between the voltage of the second smoothing circuit and the reference power supply. The power supply device according to claim 1, wherein:

The power supply device according to claim 1, further comprising: a current detection circuit that detects a load current after the second switching element; and a circuit that resets the timing circuit based on the detection output.

The power supply apparatus according to claim 1, further comprising a remote circuit that resets the timing circuit by an external signal and turns on and off the second output.

The edge detection circuit divides the secondary side winding voltage or other winding voltage of the transformer, connects one end of the capacitor, and connects the other end to the input of the first inverter circuit and the resistor that supplies the bias voltage to the other end. And a circuit that feeds back to an input through a resistor and a diode, connects a delay circuit and a second inverter circuit, and resets the timing circuit by a logical output of the delay circuit output and the second inverter circuit output. The power supply device according to 1.

The power supply device according to claim 1, wherein resistors are connected between the first rectifier element and the first output terminal, and between the second rectifier element and the second switching element.

DC power supply, transformer having a primary winding connected to the output of the DC power supply, a first switching element, a switching control circuit for controlling the first switching element, and a secondary winding of the transformer A first rectifier element, a first smoothing circuit, a first output terminal, and a voltage at the first output terminal connected to the line sequentially, and feed back to the switching control circuit on the primary side to feed back the first Controlling a switching element, and further, a second rectifier element, a second switching element, a second smoothing circuit, a second output terminal, which are sequentially connected to the secondary winding or another winding , An error detection circuit for amplifying an error between the voltage after the second switching element output and the reference voltage and discharging or charging a capacitor in the timing circuit with a current proportional to the error, and a secondary winding of the transformer A pulse is generated after a time when the first switching element obtained from the pressure by the edge detection circuit starts to conduct, resets the timing circuit, and shapes the waveform of the timing circuit output with an arbitrary voltage, and drives the second by the drive circuit. A third rectifying element, a third switching element, a third smoothing circuit, a third output terminal, which are sequentially connected to the secondary winding or the other winding , An error detection circuit for amplifying an error between the voltage after the output of the third switching element and a reference voltage and discharging or charging a capacitor in the timing circuit with a current proportional to the error, and a secondary winding voltage of the transformer first switching element obtained by the edge detection circuit from generates pulses after the time begins to conduct, for resetting said timing circuit Both power supplies for controlling the second switching element by said timing circuit output waveform shaping at any voltage drive circuit.

An electronic apparatus using the power supply device according to claim 1.