JPH01126166A

JPH01126166A - スイッチング電源回路

Info

Publication number: JPH01126166A
Application number: JP62281676A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Fukunaga; 和男福永
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1987-11-07
Filing date: 1987-11-07
Publication date: 1989-05-18

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、自動発振による駆動回路を有するスイッチン
グ電源回路に係り、ＡＣ／ＤＣコンバータ、ＤＣ／ＤＣ
コンバータ、ＤＣ／ＡＣＣ／式−タ等の無制御スイッチ
ング電源に用いられるものに関する。

（従来の技術）自動式発振回路を用いた従来のスイッチング電源回路と
しては、第３図に示すように、１個のトランスＴのみで
発振させるロイヤー回路や、第４図に示すように、主ト
ランスＴＩと発振トランスＴ２とを組合わせたジエンセ
ン回路等がある。

第３図のロイヤー回路の動作を説明すると、電原端Ａ、
Ｂにスイッチ投入により電圧が加わると＋　１１＋　１
２．ｊｊの３つの経路で電流が流れる。これらの電流の
うち、最初の２経路の電流！Ｉｎ　１２はそれぞれトラ
ンジスタＴｒ、　、　Ｔｒ、のベース電流である。ここ
で、これらのトランジスタＴｒ、　、　Ｔｒ。

の特性の相違から、ベース電流’ｉｓ　＋＝に差が生じ
、例えばＬ＞１２となってトランジスタＴｒ、のコレク
タ電流ｉｃｍがトランジスタＴｒ２のコレクタ電流ｉｃ
２より大きくなったとすると、トランスＴの＠線Ｎｌ、
　Ｎ２には点線の方向に電圧が生じる。この電圧はトラ
ンジスタＴｒ、のベース電流を増加させる方向であり、
トランジスタＴｒ２にとっては減少させる方向である。

従って、トランジスタＴｒ、のコレクタ電流ｌｅｔは増
加し、トランジスタ丁ｒ２のコレクタ電流ｉｃｇは減少
する。この結果、さらに点線方向の誘起電圧は大きくな
り、トランジスタＴｒ＋のベース電流ｉ、を増加しトラ
ンジスタＴｒ２のベース電流１２を減少するように働く
。

このようにして−瞬にしてトランジスタＴｒ＋はオン、
トランジスタＴｒ、はオフとなる。この状態になると１
巻線Ｎ３に電源電圧か印加される。このまま時間が経過
すると、トランスＴの励磁電流が流れるため、磁化力Ｈ
が増加し、トランス磁芯を通る磁束密度も増加し、最終
的には磁気飽和状態となる。

磁気飽和状態になると、点線方向の誘起電圧も急激に減
少し、トランジスタＴｒ＋のベース電流ｉｌも急激に減
少する。その結果、トランジスタＴｒ。

のコレクタ電流ｉｃｘは減少する。このように、流れて
いた励磁電流が減少し始めると、巻線Ｎ３間にあるイン
ダクタンスにより、コレクタ電流ｉｃｍを流し続けよう
とする点線とは逆方向の起電力が発生するが、これはト
ランジスタＴｒ、のベース電流を減少させ、逆にトラン
ジスタＴｒ、のベース電流を流す結果となる。このよう
にして前記とは逆にトランジスタＴｒ□がオフ、トラン
ジスタＴｒ、がオンに一瞬にして反転する。このような
ことを繰返えすことにより、発振動作がなされ、二次＠
線Ｎ５に接続された負荷２に電圧が印加される。負荷２
と二次巻線Ｎ５との間に整流回路が挿入される場合もあ
る。

次に第４図に示すジエンセン回路について説明すると、
この回路は、主トランスＴＩに普通のヒステリシス特性
のものを使用し、発振トランスＴ２に角形ヒステリシス
特性のものを使用する。この回路において、電源スィッ
チ（図示せず）を閉じ、トランジスタ丁ｒ、かまずオン
したとすると、トランジスタＴ「□のコレクタ電圧が低
下すると同時に、トランジスタＴｒ２のコレクタ電圧が
上かり、発振トランスＴ２の二次巻線に電流１ｆｌが流
れる。

これに伴ない発振トランスＴ２の一次巻線にトランジス
タＴｒ、のベース電流ｉａ＋が流れてトランジスタＴｒ
、のオン状態がより速くなるように働き、トランジスタ
Ｔｒ、、は完全にオン状態となる。

トランジスタＴｒ、がオンすると、主トランスＴ１の一
次巻線の両端には電源Ｅの電圧の２倍の電圧が現われる
ことになり、抵抗Ｒ，と発振トランスＴ２の二次巻線に
加わる。その結果発振トランスＴ２の磁芯は飽和し、電
流ｊｒ＋は急増し、抵抗Ｒ２の抵抗降下が増加する。そ
のため、発振トランスＴ２の一次側電圧が減少し、トラ
ンジスタＴｒ、はオン状態よりオフ状態へと移行し、ト
ランジスタＴｒ２がオンして電流１ｆ２か増えて同じよ
うな動作か繰返えされる。

（発明が解決しようとする問題点）第３図に示すロイヤー回路を用いたものは、主トランス
Ｔ１をｆ１１和させるため、鉄損が著しく、数ｌＯＷ以
上の大容量の用途には不向であるという問題点がある。

また、第４図に示すジエンセン回路を用いたものは、余
分な発振トランスＴ２が必要であり、また、第５図のよ
うに、負荷Ｚが蛍光灯ｌである場合、両端のフィラメン
ト２の劣化程度の不揃いにより、電流の流れ方向によっ
て電流の大きさが異なり、このため交流に直流が重畳さ
れたような電流が流れ、主トランスＴＩの磁芯が偏磁さ
れ、トランジスタＴ「□、Ｔ「２のいずれかが破損する
ことがあるという問題点がある。

また、第３図および第４図のいずれの回路においても、
出方か久方電圧の高低によって変化し、入力電圧が高い
場合には過電流が発生するおそれがあるので、過電流保
護回路が別に必要となる。

（問題点を解決するための手段）上記の問題点を解決するため、本発明のスイッチング電
源回路は、一対の主巻線および一対の発振巻線を備えた
トランスと、前記各主巻線にそれぞれコレクタが接続さ
れ、かつ対応する前記発振巻線の一端がベースに接続さ
れた一対の主トランジスタと、各主トランジスタのエミ
ッタに一端が接続された両主トランジスタに共通あるい
は個別の電流検出抵抗と、前記主巻線−主トランジスタ
−電流検出抵抗の直列接続回路に対して直流電圧を印加
する直流電源と、前記各主トランジスタのベースと前記
直流電源の出力回路との間に挿入され、かつ前記電流検
出抵抗に生じる電圧がベースに印加され、該電圧が設定
値以上に達すると導通する主トランジスタのベース電流
引込み用の一対の補助トランジスタと、主トランジスタ
のベースに初期電流を流す役目および前記主トランジス
タにそれぞれ対応する発振巻線に生じた電圧によりベー
ス電流を流し続ける役目のダイオードを有する回路とを
備え、前記主巻線および補助巻線は。

主巻線の電流増加により対応する補助巻線の発生電圧が
主トランジスタのベース電流を流す方向に発生するよう
に接続されていることを特徴とする。

（実施例）第１図は本発明によるスイッチング電源回路の一実施例
であり、Ａ、Ｂは商用電源に接続される入力端、Ｒ１，
ＤＩ、　Ｃ１はそれぞれ整流回路（直流電源）を構成す
る限流抵抗、ダイオードブリッジおよびコンデンサであ
る。Ｔはトランス、Ｎｌ、　Ｎ２はトランスＴの一次側
主巻線、Ｎ３．　Ｎ４は発振巻線、Ｎ５は二次巻線であ
る。２つの主巻線Ｎｌ、　Ｎ２の各−端は、整流回路の
一方の出力端３にそれぞれ接続され、各主巻線Ｍｌ、　
Ｎ２の他端は、主トランジスタＱｌ、　Ｃ２のコレクタ
にそれぞれ接続され、各主トランジスタＱｌ、　Ｃ２の
エミッタは、共通の電流検出抵抗Ｒ３を介して整流回路
の他方の出力端４に接続されている。前記各主トランジ
スタＱｌ、　Ｃ２のベースは、それぞれ発振巻線Ｎ３．
　Ｎ４の端部に限流抵抗Ｒ８，Ｒ９を介して接続されて
いる。

Ｃ３，Ｃ４はそれぞれ主トランジスタＱｌ、　Ｃ２のベ
ースと前記出力端４との間に挿入された補助トランジス
タであり、抵抗Ｒ３に流れる電流があるレベルに達した
場合に主トランジスタＱｌ、　Ｃ２をオフする役目をも
つものである。Ｃ４，Ｃ５はそれぞれ主トランジスタＱ
ｌ、　Ｃ２のエミッタと補助トランジスタＱ３．　Ｃ４
のベース間に挿入されたダイオード、Ｒ５゜Ｒ６はそれ
ぞれ補助トランジスタＱ３．　Ｃ４のベースと前記出力
回路４との間に挿入された抵抗であり、これらは主トラ
ンジスタＱｌ、　Ｃ２のオフ特性か良好になるように設
けられるもので、必ずしも必要ではない。

８は前記一方の出力端３と、発振巻線Ｎ３．　Ｎ４の共
通のタップ（中間タップ）７とを接続する初期発振用回
路であり、Ｒ２はこの回路８に挿入された限流抵抗であ
る。９および０６はそれぞれ主トランジスタＱｌ、　Ｃ
２のベース電流を流し続けるための回路および限流抵抗
Ｒ２を介して流れるバイアス電流を各主トランジスタＱ
ｌ、　Ｃ２のベースへバイパスさせるためのダイオード
であり、主トランジスタＱｌ、　Ｃ２のエミッタと前記
タップ７との間に設けられている。ダイオードＤ６は回
路８を介して流れる初期発振用電流が電流検出抵抗Ｒ３
を介して出力端４側へ流れるのを防止する役目を果たし
ている。

Ｃ２，Ｃ３はそれぞれ前記主トランジスタＱｌ、　Ｃ２
と抵抗Ｒ３との直列回路に並列にかつ逆極性に接続され
たダイオードであり、主トランジスタＱｌ、　Ｃ２のオ
フ時に発生する逆起電力による電流をバイパスさせるも
のである。

次にこの回路の動作を説明する。電源スィッチ（図示せ
ず）投入により前記出力回路３，４間に電圧が発生する
と、抵抗Ｒ２を通し、さらに発振巻線Ｎ３および抵抗Ｒ
８あるいは発振巻線Ｎ４および抵抗Ｒ９を通して主トラ
ンジスタＱｌ、　Ｃ２にベース電流ｊｌ＋　１２が流れ
る。例えばｉ、＞ｉ、となって主トランジスタｑ１のコ
レクタ電流ｉ３が主トランジスタＱ２のコレクタ電流ｉ
４より大きくなったとすると、トランスＴの発振巻線Ｎ
３には点線の方向に電圧か生じる。この電圧は主トラン
ジスタＱｌのベース電流１１を増加させる方向であり、
主トランジスタＱ２にとっては減少させる方向である。

従って、主トランジスタＱ１のコレクタ電流ｉ３は増加
し、主トランジスタＱ２のコレクタ電流ｉ４は減少する
。この結果、さらに点線方向の誘起電圧は大きくなり、
主トランジスタＱ１のベース電流１１を増加し主トラン
ジスタｑ２のベース電流１２を減少するように働く。

このようにして主トランジスタＱ１はオン、主トランジ
スタＱ２はオフとなり、第２図（Ａ）のａに示すように
負荷゛のリアクタンスＬ１および巻線Ｎ１〜Ｎ４のリア
クタンスの値によって決定される度合で主トランジスタ
Ｑ１に流れる電流ｉ３は増加する。

この電流ｉ３が第２図（Ａ）に示すように、所定値ｉ。

に達すると、抵抗Ｒ３に発生する電圧が、補助トランジ
スタＱ３を、オンとするに十分な値となり、主トランジ
スタＱｌのベース電流が補助トランジスタＱ３に引込ま
れ、主トランジスタｑ１がオフとなる。

これにより、主巻線Ｎ１に流れる電流が急減するので、
主巻ｔ＆８２に発生する逆起電力により、第２図（Ａ）
のｂに示すように、ダイオードＤ３を介してバイパス電
流ｉ６が流れる。一方、前記主巻線Ｎ１に流れる電流の
急減により発振巻線Ｎ３．　Ｎ４に点線矢印の逆方向に
電圧が発生し、主トランジスタＱ２にベース電流１２か
流れ、前記バイパス電流ｉ６がゼロとなった後、第２図
（Ａ）のＣに示すように、主トランジスタＱ２のコレク
タ電流ｉ４が流れ始め。

この電流ｉ４が増加すると、補助巻線Ｎ４で発生する電
圧が増加し、さらにベース電流１２、コレクタ電流ｉ４
を増加させ、所定値ｉ。に達すると前記同様に補助トラ
ンジスタＱ４かオンとなって主トランジスタＱ２がオフ
となり、続いて第２図（Ａ）のｄに示すように、ダイオ
ードＤ２にバイパス電流ｉ５が流れる。このような動作
の繰返しにより交流電圧が発生し、負荷（あるいは二次
側回路の整流回路）に印加される。

ここで、入力端Ａ、Ｂに加わる入力電圧が高くなると、
第２図（Ｂ）において、前記各部に流れる電流は、２点
鎖＆ｉａ“、　ｂ”、　ｃ’、　ｄ’で示すように、主
トランジスタＱｌ、　Ｑ２のコレクタ電流が所定値ｉ。

に達する時間が短くなり、このため、電流の実効値は入
力電圧の高低に拘りなく一定になる。

また、主トランジスタＱ１．　Ｑ２のコレクタ電流１ｆ
ｆ＋ｉ４が対称形となるので、トランスＴの偏磁が発生
するあそれがない。また、第１図のように、蛍光灯が負
荷機器であるように、負荷がインダクタンス要素である
場合、負荷の−ｒンビーダンスは周波数が高くなるに従
って増大するので、入力電圧の変化に拘りなく電流が安
定する。

上記実施例においては、主巻線Ｎｌ、　Ｎ２に対して共
通の直流電源の出力電圧を印加する構成（出力回路が３
．４の２線式）としたが、一方の主巻線Ｎ１に＋Ｖ（正
電圧）を印加し、他方の主巻線Ｎ２に−Ｖ（負電圧）を
印加する３線式のものにも本発明を適用できる。３線式
の場合は、電流検出抵抗Ｒ３は主トランジスタＱｌ、　
Ｑ２のエミッタ側に対応してそれぞれ設けられる。

（発明の効果）以上述べたように１本発明のスイッチング電源回路は、
対をなす主巻線に交互に流れる電流か所定値に達すると
一方の補助トランジスタがオンとなって対応する主トラ
ンジスタがオフとなるという動作を繰返すように構成し
たので、入力電圧か高くなっても出力電流が抑制され、
過電流保護が達成され、過電流保護回路を別に設ける必
要かない。また、二次電流にアンバランスを生じた場合
でも対をなす主巻線には対称形をなす波形の電流が流れ
、トランス磁芯に偏磁を生じることがなくなり、一方の
主トランジスタの動作状態が過酷になることはなく、主
トランジスタの破損が防止される。また、入力電圧が高
くなると出力周波数か高くなるので、負荷が蛍光灯であ
る場合のように、インダクタンス成分が大きい場合には
、出力電流が安定化する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるスイッチング電源回路の一実施例
を示す回路図、第２図はその動作を説明する電流波形図
、第３図および第４図はそれぞれ従来のスイッチング電
源回路を示す回路図、第５図は負荷の一例である蛍光灯
を示す回路図である。

Claims

【特許請求の範囲】

一対の主巻線および一対の発振巻線を備えたトランスと
、前記各主巻線にそれぞれコレクタが接続され、かつ対
応する前記発振巻線の一端がベースに接続された一対の
主トランジスタと、各主トランジスタのエミッタに一端
が接続された両主トランジスタに共通あるいは個別の電
流検出抵抗と、前記主巻線−主トランジスタ−電流検出
抵抗の直列接続回路に対して直流電圧を印加する直流電
源と、前記各主トランジスタのベースと前記直流電源の
出力回路との間に挿入され、かつ前記電流検出抵抗に生
じる電圧がベースに印加され、該電圧が設定値以上に達
すると導通する主トランジスタのベース電流引込み用の
一対の補助トランジスタと、主トランジスタのベースに
初期電流を流す役目および前記主トランジスタにそれぞ
れ対応する発振巻線に生じた電圧によりベース電流を流
し続ける役目のダイオードを有する回路とを備え、前記
主巻線および補助巻線は、主巻線の電流増加により対応
する補助巻線の発生電圧が主トランジスタのベース電流
を流す方向に発生するように接続されていることを特徴
とするスイッチング電源回路。