JPH0119590Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はスイツチングトランジスタ回路に関
し、特に直流入力をスイツチングする際にパルス
幅制御して所定電圧の直流出力を得るようにした
スイツチング型定電圧電源回路に適用するもので
ある。

この種の定電圧電源回路として従来第１図の構
成のものが提案されている。第１図において、１
は整流回路で、商用電源に接続された電源プラグ
２から電源スイツチ３及びフユーズ４を介して入
力された交流入力をラインフイルタ５を介して受
けて全波整流し、平滑コンデンサ６の両端に直流
入力Ｓ１を得る。この直流入力Ｓ１はトランス７
の一次巻線８及びスイツチングトランジスタ９の
直列回路に接続され、トランジスタ９がオンのと
き一次巻線８を通じて直流電流を流してエネルギ
ーを蓄積させ、その後トランジスタ９がオフにな
つたとき一次巻線８に蓄積されたエネルギーを並
列に接続された抵抗１０及びコンデンサ１１の直
列回路を通じて放電させ、かくしてトランス７の
二次巻線１２にトランジスタ９のオン時間に対応
する大きさの交流出力Ｓ２を生じさせる。このト
ランス７の二次出力Ｓ２はダイオード１３とコン
デンサ１４、チヨークコイル１５、コンデンサ１
６でなるフイルタとによつて直流化して出力端子
１７に直流出力Ｓ３として送出する。

この出力端子１７に送出された直流出力Ｓ３の
電圧は抵抗２１，２２，２３によつて分圧されて
誤差増幅器２４に比較入力として与えられ、基準
電源２５の出力Ｓ４と比較され、その差に相当す
る誤差出力Ｓ５がホトカプラ２６を介して電圧−
パルス幅変換回路２７に第１の比較入力として与
えられる。この電圧−パルス幅変換回路２７には
のこぎり波発生回路２８において発生される所定
周波数ののこぎり波出力Ｓ６が第２の比較入力と
して入力され、第２の比較入力Ｓ６が第１の比較
入力Ｓ４より上昇したとき立上るパルスでなる駆
動制御出力Ｓ７がスイツチングトランジスタ９の
ドライバ回路２９に与えられる。

ここで直流出力Ｓ３の電圧レベルが例えば所定
電圧より高くなれば電圧−パルス幅変換回路２７
の第１の比較入力のレベルが高くなることにより
駆動制御出力Ｓ７の立上りデユーテイが小さくな
り、かくしてドライバ回路２９を介してスイツチ
ングトランジスタ９のオン区間を短かくして直流
出力Ｓ３の電圧レベルを所定電圧に戻すようにな
されている。

しかるに電圧−パルス幅変換回路２７、のこぎ
り波発生回路２８、ドライバ回路２９にはトラン
ス７の三次巻線３０、ダイオード３１、コンデン
サ３２である定電圧電源３３から得られる定電圧
出力によつて駆動されると共に、電源プラグ２か
ら電源スイツチ３及びフユーズ４を介して入力さ
れた交流入力をトランス３５、ダイオード３６、
コンデンサ３７でなる電源変動検出回路３８の出
力によつて変更制御され、かくして交流入力の変
動に対しても定電圧制御できるようになされてい
る。

ドライバ回路２９は第２図に示すように、電圧
−パルス幅変換回路２７の出力パルスＳ７によつ
てこれが高い電圧レベルに立上つたときオン動作
するNPNトランジスタ４１と、これによりその
コレクタに接続された分圧抵抗４２及び４３でな
る分圧抵抗回路（定電圧電源ライン４４に接続さ
れている）に得られる分圧電圧出力が立下つたと
きオン動作するPNP駆動トランジスタ４５とを
有し、駆動トランジスタ４５のコレクタをスイツ
チングトランジスタ９のベースに直結することに
より、コレクタに接続された負荷抵抗４６（トラ
ンジスタ４１のエミツタと共にアースライン４７
に接続されている）の両端に生ずる降下電圧が高
い電圧レベルに立上つたときこの抵抗４６の両端
電圧がスイツチングトランジスタ９のベース及び
エミツタ間に与えられてこのスイツチングトラン
ジスタ９をオン動作させる。

これに対してドライバ回路２９は電圧−パルス
幅変換回路２７の出力パルスＳ７が低い電圧レベ
ルに立下つたとき順次、トランジスタ４１をオ
フ、駆動トランジスタ４５をオフ動作させてスイ
ツチングトランジスタ９に低い電圧レベルの駆動
出力Ｓ８を送出し、これによりスイツチングトラ
ンジスタ９をオフ動作させる。

ところで第２図のようにトランジスタ４１及び
４５を用いてスイツチングトランジスタ９に対す
る駆動出力Ｓ８を作るドライバ回路２９を用いる
場合、スイツチングトランジスタ９に直結された
後段の駆動トランジスタ４５を通じて流れるベー
ス電流I_Bは周囲の温度が上昇するに従つて第３図
の曲線I_Bで示すように低下して行く温度特性を呈
するのに対して、スイツチングトランジスタ９の
パラメータh_FEは曲線h_FEで示すように上昇して行
く温度特性を呈する。

しかるにスイツチングトランジスタ９の電力損
失P_LOSSはベース電流I_Bを上昇させて行くと（h_FE
を一定にした状態で）、第４図に示すようにベー
ス電流I_Bが所定の範囲Ｗに入るまで低下し続け、
この範囲Ｗに入るとほぼ一定の最小値になり、こ
の範囲Ｗを越えると上昇し続ける。換言すれば、
電力損失P_LOSSが最小値になる範囲Ｗをはずれる
と電力損失P_LOSSは急激に大きくなることになる。
ここで一般に言つて最小値範囲Ｗが広いトランジ
スタは電力損失P_LOSSが比較的大きく、逆に最小
値範囲Ｗが狭いトランジスタは電力損失P_LOSSが
比較的小さいが、最小値範囲Ｗが広いトランジス
タの方が使い易いため電力損失が大きい問題があ
るにもかかわらず多用されている。

因みに第３図において上述したようにトランジ
スタ９のパラメータh_FEは温度の変化に応じて大
きく変化するが、このようにパラメータh_FEが例
えばh_FE＝15からh_FE＝10に変化すると、ベース電
流I_Bに対する電力損失P_LOSSの実線図示の曲線h_FE
＝15が点線図示の曲線h_FE＝10のように平行移動
するように変化する。従つて温度が大きく変化し
たように場合にはベース電流I_Bの値の選定の仕方
によつては電力損失P_LOSSの最小値範囲Ｗからは
ずれて電力損失P_LOSSが極端に増大し、場合によ
つてはトランジスタ９が破壊するおそれがある
（高温側に変化する場合又は低温側に変化する場
合いずれにおいても）。このような事態を避ける
ため従来は最小値範囲Ｗの広いトランジスタを使
用することが多かつたが、かくすると電力損失
P_LOSSの最小値が比較的大きいトランジスタを使
用することになり、低損失の電源回路を得るにつ
き問題があつた。

本考案は以上の点を考慮してなされたもので、
スイツチングトランジスタ９として電力損失
P_LOSSの最小値範囲Ｗが比較的狭いトランジスタ
を用いても温度変化によつてベース電流I_B−電力
損失P_LOSS曲線の平行移動が生じてもこれに応じ
てベース電流I_Bを変化させることにより、電力損
失P_LOSSの値を最小値に維持できるようにしたも
のである。

以下本考案の一実施例を第２図との対応部分に
同一符号を附して示す第５図について詳述しよ
う。この場合は第２図において分圧抵抗回路を構
成する分圧抵抗４２及び４３の間に例えばサーミ
スタ５１でなる感温抵抗素子及び抵抗５２の並列
回路５３を介挿し、この並列回路５３と抵抗４２
との接続中点Ｐ１が後段の駆動トランジスタ４５
のベースに接続されている。

第５図の構成において、温度が上昇して行くと
スイツチングトランジスタ９のパラメータh_FEは
第６図の曲線h_FEに示すように上昇して行く。こ
れと同時にサーミスタ５１は温度の上昇に応じて
抵抗値を減少して行くため、接続中点Ｐ１の電圧
は温度の上昇に応じて上昇して行く。因に、接続
中点Ｐ１に得られる分圧電圧（従つて分圧抵抗回
路の分圧電圧出力）は、実用上温度変化に応動し
ない不感温性の抵抗４３，４２及び５３の抵抗値
と、感温抵抗素子５１の抵抗値との比によつて決
まる。従つて後段の駆動トランジスタ４５を流れ
るベース電流I_Bは第６図の曲線I_Bで示すように温
度の上昇に応じて小さくなつて行く。

この変化を電力損失P_LOSSとの関係で見れば、
温度の上昇に従つてパラメータh_FEが大きくなる
ことにより第４図の曲線が曲線h_FE＝10から曲線
h_FE＝15の方向にベース電流I_Bが小さくなる方向
に平行移動して行く。しかるにこのとき第５図の
場合は同時にベース電流I_Bが小さくなり結局スイ
ツチングトランジスタ９の電力損失P_LOSSは最小
値範囲Ｗ又はその近傍の値になる。このように大
きな温度変化があつたためにベース電流I_B−電力
損失P_LOSSが大きく平行移動しても、これに応じ
て電力損失P_LOSSが常に最小値又はこれに近い値
になるようにベース電流I_Bが変化する。従つてス
イツチングトランジスタ９が破損に到るのを回避
させ得る。

第７図は本考案の他の実施例を示すもので、第
５図の場合は前段のトランジスタ４１がオン動作
したとき電源電圧＋V_Dを分圧して後段の駆動ト
ランジスタ４５のベースにオン制御信号を与える
ようになつているので、電源電圧＋V_Dが変化す
れば後段の駆動トランジスタ４５のベース電圧が
変化する影響を受け、また前段のトランジスタ４
１がオフ時にエミツタに接続された抵抗５５、駆
動トランジスタ４５のエミツタ−ベース、抵抗５
１及び５２、抵抗４３を通るループの全抵抗が大
きいためスイツチング速度を高めるにつき一定の
制限があつた。第７図の場合これらの問題を有効
に解決したものである。

すなわち第７図の場合第５図のサーミスタ５１
及び抵抗５２の並列回路を除去してこれに代えリ
ニア動作するNPNトランジスタ５６を介挿し、
そのコレクタの電圧を後段の駆動トランジスタ４
５のベースに与えると共に、基準電圧V_REF及び接
地ライン４７間で接続された抵抗５７とサーミス
タ５８でなる感温抵抗素子との直列回路の接続中
点Ｐ２の電圧をトランジスタ５６のベースに与え
る。

第７図の構成によれば、温度の上昇によりサー
ミスタ５８の抵抗値が低下して行けばトランジス
タ５６のベースの電圧が低下することによりその
コレクタ−エミツタ間のインピーダンスが高くな
つて行く。従つて後段の駆動トランジスタ４５の
ベースの電圧が高くなつて行くことによりこの駆
動トランジスタ４５を流れるベース電流I_Bが小さ
くなつて行き、かくして第６図の曲線と同じ変化
を得ることができ、依つて第４図について上述し
たと同様の破損防止効果を得ることができる。因
に、接続中点Ｐ２に得られる分圧電圧は、不感温
性の抵抗５７の抵抗値と、感温抵抗素子５８の抵
抗値との比によつて決まり、また抵抗分圧回路の
出力として駆動トランジスタ４５のベースに与え
られる分圧電圧出力は接続中点Ｐ２の分圧電圧に
対応する値になる。

かくするにつき第７図の構成によれば、サーミ
スタ５８の抵抗値の変化に基づいてトランジスタ
５６のベースに与えられる電圧は電源電圧＋V_D
の変化の影響を受けない。また前段のトランジス
タ４１のオフ時に抵抗５５、後段の駆動トランジ
スタ４５のエミツタ−ベース、抵抗４３を通るル
ープの全抵抗を小さくできるので、その分スイツ
チング速度を早くすることができる。さらに全体
としての構成をIC化し易くできる。

以上のように本考案に依れば、温度の変化に基
づいてパラメータh_FEが変化することによりスイ
ツチングトランジスタ９のベース電流I_B−電力損
失P_LOSS曲線が移動したとき、この移動に応じて
ベース電流I_Bを変化させるようにしたことにより
電力損失P_LOSSを常に最小値範囲又はその近傍の
値に維持させることができ、かくしてスイツチン
グトランジスタの破壊を未然に防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はスイツチング型定電圧電源回路を示す
接続図、第２図はその従来の電圧−パルス幅変換
回路を示す接続図、第３図はスイツチングトラン
ジスタのパラメータh_FE及びベース電流I_Bの温度
特性を示す曲線図、第４図はスイツチトラングト
ランジスタの電力損失P_LOSSの温度特性を示す曲
線図、第５図は本考案に依るスイツチングトラン
ジスタ回路の一実施例を示す接続図、第６図はそ
のスイツチングトランジスタのパラメータh_FE及
びベース電流I_Bの温度特性を示す曲線図、第７図
は本考案の他の実施例を示す接続図である。 １……整流回路、７……トランス、９……スイ
ツチングトランジスタ、２４……誤差増幅器、２
６……ホトカプラ、２７……電圧−パルス幅変換
回路、２８……のこぎり波発生回路、２９……ド
ライブ回路、４５……駆動トランジスタ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 直流入力をスイツチングトランジスタによつて
   スイツチングして得た交流出力を整流して直流出
   力を得ると共に、当該直流出力の電圧を検出して
   上記スイツチングトランジスタのドライバ回路に
   対する駆動出力をパルス幅制御することにより、
   上記直流出力の電圧を所定値に制御するようにし
   てなる定電圧電源回路において、 上記ドライバ回路は、 電源ライン及び上記スイツチングトランジスタ
   のベース間にエミツタ及びコレクタが接続され、
   オン動作時上記エミツタ及びコレクタを通じて上
   記スイツチングトランジスタのベースにベース電
   流を流し込む駆動トランジスタと、 上記駆動出力を受けて上記駆動トランジスタの
   ベースに対して分圧電圧出力を供給することによ
   り上記駆動トランジスタをオン動作させる抵抗分
   圧回路と を具え、上記抵抗分圧回路は抵抗分圧素子として
   不感温性の抵抗及び周囲の温度変化に応じて抵抗
   値が変化する感温抵抗素子の接続回路によつて当
   該抵抗及び感温抵抗素子の抵抗比によつて決まる
   分圧電圧を形成すると共に、当該分圧電圧に対応
   する値をもつ上記分圧電圧出力を発生するように
   なされ、これにより上記駆動トランジスタのオン
   動作時に上記スイツチングトランジスタのベース
   に流れるベース電流の波高値を周囲の温度の上昇
   に応じて減少させることにより上記スイツチング
   トランジスタの電力損失を最小値又はこれに近い
   値に制御する ことを特徴とするスイツチングトランジスタ回
   路。