JPH01170372A - スイッチング電源 - Google Patents

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、自励発振型スイッチング電源に関するもので
ある。

従来の技術 スイッチング電源の一つの大きな問題点として、電源が
投入され、電源投入時より定常状態に至るまでの時間の
間、発振状態が非常に不安定となり、異常発振、異常電
流により部品が破壊することがあり、非常に危険である
という問題点がある。この問題点解決のためソフトスタ
ート回路を設け１源投入時の発振の安定化を図ることが
提案されている。第２図に特公昭６２−２９９９５号公
報に記載されたソフトスタート回路を従来の技術として
示す。

図において、１は直流電源、２はトランス、３はスイッ
チングトランジスタ、４はダイオード、５はコンデンサ
、６は負荷、７はスイッチングトランジスタ３の駆動回
路、８は抵抗、９はコンデンサで抵抗８とコンデンサ９
でソフトスタート回路を構成、する。以上の構成による
ソフトスタート回路の動作について説明する。電源投入
時においてコンデンサ９は短絡状態となり駆動回路７か
らの電流はソフトスタート回路にバイパスされ、抵抗８
をとおしてグランドに流れる。時間がたつにつれてコン
デンサ９は徐々に充電され、４１時間後に充電が安定す
ると定常状態に移るのである。

第３図に出力に流れる電流ｔ□の時間に対する変化を示
す。以上のように、電源投入時よりスイッチングトラン
ジスタ３のベース電流を徐々に増加することにより、出
力電流も徐々に増加させることができ、安定な立ち上が
り特性となるので異常発振、異帛電流をさけることがで
きるものである。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のようなスイッチング電源は、１次側
の直流電源電圧が高くなると、それにともなってスイッ
チングトランジスタ３の必要とする耐圧も高くなる。一
般にトランジスタは耐圧が高くなると直流電流増幅率Ｎ
ＦＥが小さくなるのでスイッチングトランジスタ３のベ
ース電流をたくさん流す必要がでてくる。したがって、
電源投入時に大きなベース電流をバイパスして十分な立
ち上がり時間を取るためにはコンデンサ９の容量値を大
きくする必要がある。またコンデンサ９の両端にかかる
電圧がスイッチングトランジスタ３のベース・エミッタ
電圧の小さい電圧であることからもコンデンサ９は大き
な容量値とする必要があり、コストや実装面で不利とな
る問題点があった。

本発明はこのような従来の問題点を解消するものであり
、特性安定性が高く、コスト、実装面で優れたスイッチ
ング電源を提供するものである。

問題点を解決するための手段 上記問題占を解決するため、本発明のスイッチング電源
は、スイッチングトランジスタのベースにエミッタをコ
ンバータトランスの２次巻線のスイッチングトランジス
タのエミッタ側が接続された一端にコレクタを接続した
制御トランジスタを設けるとともに、スイッチングトラ
ンジスタのオフ時にコンバータトランスの２次巻線に発
生する電圧を整流、平滑する負電圧回路を設け、前記制
御トランジスタのベースと前記負電圧回路の負電圧発生
部との間に出力が設定を越えた時に信号を発生する出力
電圧検出回路の信号を受信する受信素子と、コンデンサ
と抵抗からなる直列回路を並列接続する回路構成とした
ものである。

作　　用 上記構成において、制御トランジスタのベースと負電圧
回路の負電圧発生部との間にコンデンサと抵抗からなる
直列回路を接続することにより、コンデンサと抵抗の直
列回路に流す電流示スイッチングトランジスタのベース
電流の１／　ｈ　ＦＥ（このｈＦＥは制御トランジスタ
の直流電流増幅率）でスイッチングトランジスタのベー
ス電流ヲバイパスでき、また、コンデンサと抵抗の直列
回路に印加される電圧が大きくなるため、コンデンサの
容量が小さくても十分な立ち上がり時間を取ることが可
能になる。

実施例 以下、本発明の一実施例のスイッチング電源を図面を参
照して説明する。第１図において、１０は交流電源、１
１は交流電源１０を全波整流するブリッジダイオード、
１２は平滑コンデンサ、１３はコンバータトランス、１
４はコンバータトランス１３の１次巻線、１５はコンバ
ータトランス１３の２次巻線、１６はコンバータトラン
ス１３の出力巻線、１７はスイッチングトランジスタ、
１８は起動用抵抗、１９は負電圧回路でダイオード２０
１コンデンサ２１で構成される。２２はベース電流制限
素子でコンデンサ２３、抵抗２４で構成、２５は整流平
滑回路でダイオード２６、コンデンサ２７で構成される
。２８は整流平滑回路２５の出力が設定を越えた時、信
号を発生する出力電圧検出回路で抵抗２９，３０，３１
゜３２、トランジスタ３３、定電圧ダイオード３４、フ
ォトカプラ発光素子３５で構成される。３６は出力電圧
検出回路２日の信号を受信してスイッチングトランジス
タ１７を制御する出力電圧制御回路で制御トランジスタ
３７．抵抗３８、フォトカプラ受光素子３９、抵抗４０
．コンデンサ４１゜抵抗４２から成りコンデンサ４１と
抵抗４２でソフトスタート回路を構成する。４３は負荷
である。

上記構成における動作を説明する。交流電源１０が投入
され、ブリッジダイオード１１．平滑コンデンサ１２で
整流、平滑された電圧が印加されると、起動用抵抗１８
からスイッチングトランジスタ１７のベースへ電流が供
給されスイッチングトランジスタ１７がオンする。スイ
ッチングトランジスタ１７がいったんオンするとコンバ
ータトランス１３の１次巻線１４に電流が流れ、他の巻
線へ電圧を誘起する。スイッチングトランジスタ１７の
ベース側に接続した２次巻線１５は、さらにスイッチン
グトランジスタ１７をベース電流制限素子２２を介して
オンする方向に接続しているのでスイッチングトランジ
スタ１７はオンを維持し続け、スイッチングトランジス
タ１７のコレクタ電流は１次関数的に増加する。しかし
スイッチングトランジスタ１７の直流電流増幅率）ＩＦ
Ｅからある値以上はコレクタ電流を流すことができない
のでスイッチングトランジスタ１７はオン状態を維持で
きなくなって、１次巻線１４の電圧が低下するので２次
巻線１５に誘起する電圧も減少し、その結果スイッチン
グトランジスタ１７のベース電流の不足がさらに助長さ
れ、スイッチングトランジスタは急激にオフ状態へ移行
する。スイッチングトランジスタ１７がオフすると各巻
線には逆起電力が発生し、出力巻線１６からは、ダイオ
ード２６、コンデンサ２７で整流、平滑した直流出力電
圧が得られる。また、２次巻線１５からは、負電圧回路
１９のダイオード２０、コンデンサ２１で整流、平滑し
た負電圧を得ることができる。

その後ある時間を経過するとエネルギを放出し終わって
再びスイッチングトランジスタ１７はオン方向へ向う。

以上の動作を繰り返しながら定常状態に致るものである
。ここで、さらに詳しく電源投入時の動作について説明
すると、電源が投入され、スイッチングトランジスタ１
７のベース電流が流れだすと、ベース電流の一部は、制
御トランジスタ３７のエミッタ、ベース、コンデンサ４
１、抵抗４２と流れ、コンデンサ４１の充電電流、すな
わち、制御トランジスタ３７のベース電流として流れる
とともに、制御トランジスタ３７がオン方向へと向うた
めコレクタ電流としても流れる。時間がたつにつれてコ
ンデンサ４１は充電されスイッチングトランジスタ１７
のベース電流をバイパスする能力が小さくなって定常状
態にはいっていき、スイッチングトランジスタ１７のベ
ース電流を除々に増加することができる。

次に定常状態における動作を説明する。定常状態におい
ては、整流平滑回路２５の出力電圧を、出力電圧検出回
路２８で検出し、出力電圧制御回路３６で出力を設定値
に制御している。整流平滑回路２５の出力電圧が、出力
電圧検出回路２８の抵抗２９．３０、定電圧ダイオード
３４で決まる電圧よりも高くなるとトランジスタ３３が
オンしてフォトカプラ発光素子３５に電流が流れ発光す
る。そして、出力電圧制御回路３６のフォトカプラ受光
素子３９が信号を受信して、オンすると、制御トランジ
スタ３７がオンしてスイッチングトランジスタ１７がオ
ンしないようにベース電流をバイパスしてオフ期間を制
御する。そして整流平滑回路２５の出力電圧が低下して
出力電圧検出回路２８の設定電圧よりも低くなると、ト
ランジスタ３ａがオフし、フォトカプラ発光素子３５が
オフして、出力電圧制御回路３６のフォトカプラ受光素
子３９がオフし、制御トランジスタ３７がオフすること
により、スイッチングトランジスタ１７がオンしてエネ
ルギーを貯える。そして、電源投入時と同じくスイッチ
ングトランジスタ１７のコレクタ電流と直流電流増幅率
ｈＦＥの関係からある時間経過後オフして、逆起電力を
各巻線に発生する。すると再び整流平滑回路２５の出力
は高くなって行く。このようにして出力電圧をある設定
された値に制御するものである。

発明の効果 以上の実施例の説明より明らかなように本発明のスイッ
チング電源は、制御トランジスタのヘ一スと負電圧回路
の負電圧発生部との間にソフトスタート回路であるコン
デンサと抵抗の直列回路を接続することにより、ｗ！ｔ
Ｓ投入時、スイッチングトランジスタのベース電流を制
御トランジスタの直流電流増幅率１’ｌＦ！で割った値
（ベース電流／１’１ＦＥ）の電流をコンデンサと抵抗
の直列回路に流すだけでスイッチングトランジスタのベ
ース電流をバイパスできると共に、ソフトスタート回路
のコンデンサに印加される電圧が大きくなり、ソフトス
タート回路のコンデンサの容量値が小さくても十分な立
ち上がり時間を得ることができるため、電源投入時の特
性安定性が高く、異常発振、異常電流を防ぐことができ
るとともに、コスト、実装面において非常に優れた効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるスイッチング電源の
回路図、第２因は従来のスイッチング電源の回路図、第
３図は同電源の出力電流の特性図である。 １３・・・・・・コンバータトランス、１４・・・・・
・１次巻線、１５・・・２次巻線、１６・・・・・・出
力巻線、１７・・・・・スイッチングトランジスタ、１
９・・・・・・負電圧回路、２２・・・・ベース電流制
限素子、２５・・・・・整流平滑回路、２８・・・・・
出力電圧検出回路、３６・・・・・出力電圧制御回路、
３７・・・・・制御トランジスタ、３９・・・・・・フ
ォトカプラ受光素子、４１・・・・・コンデンサ、４２
・・・・・抵抗。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 １／。 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. コンバータトランスの、次巻線にコレクタ、エミッタを
   接続し、２次巻線にベース電流制限素子を介してベース
   、エミッタを接続したスイッチングトランジスタからな
   る自励発振回路と、前記スイッチングトランジスタのオ
   フ時に前記コンバータトランスの２次巻線に発生する電
   圧を整流、平滑する負電圧回路と、前記コンバータトラ
   ンスの出力巻線に接続した整流平滑回路と、前記整流平
   滑回路の出力が設定値を越えた時に信号を発生する出力
   電圧検出回路と、前記出力電圧検出回路の信号で前記ス
   イッチングトランジスタを制御する出力電圧制御回路と
   を備え、前記出力電圧制御回路は、前記スイッチングト
   ランジスタのベースにエミッタを前記コンバータトラン
   スの２次巻線の一端にコレクタを接続した制御トランジ
   スタと、前記制御トランジスタのベースと前記負電圧回
   路の負電圧発生部との間に前記出力電圧検出回路の信号
   を受信する受信素子と、コンデンサと抵抗からなる直列
   回路を並列接続する構成としたスイッチング電源。