JPH01198275A - 自励式スイッチング電源 - 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】 〔分野の概要〕 本発明は、入力直流電圧から入力電圧と異なる直流電圧
を出力する自励式スイッチング電源に係るものであり、
特に主トランジスタを制御する回路の駆動電源に関する
ものである。

〔従来技術の内容と問題点〕

従来例を第３図を使用して説明する。

入力の直流電源３１にトランス３２の１次巻線Ｎ１と、
第１のトランジスタ３３を直列に接続し、該第１のトラ
ンジスタのベース電流は、起動抵抗３４を介して流れは
じめ、起動後はトランス３２の１次巻線Ｎ３からダイオ
ード３５と抵抗３６を通して得、該第１のトランジスタ
３３のオン・オフによって、トランス３２の１次巻線Ｎ
１を励磁し、トランス３２の２次巻線Ｎ２から得られる
パルス出力は、ダイオード３７とコンデンサ３８を介し
て直流出力となる。又、出力端の出力直流電圧３９を安
定化するため、誤差増幅器３１０により、出力電圧と基
準電圧との誤差信号をフォトダイオード３１１、フォト
トランジスタ３２０のフォトカプラによって抵抗３１２
を介した第２のトランジスタ３１３のコレクタ電流は、
第２のトランジスタ３１３のベース電流を制御し、第２
のトランジスタ３３のオン時間が制御され出力直流電圧
３９は安定化される。

第２のトランジスタ３１３のベースに対する駆動電圧が
不足して出力直流電圧３９が過電圧となることを防止す
るため、従来においては、トランス３２の１次側に１次
巻線Ｎ４を入力接地側３１９のマイナス極とフォトトラ
ンジスタ３２０のコレクタ側にダイオード３１４を介し
て直列に接続し、又ダイオード３１４とフォトトランジ
スタ３２０の接続点と、入力接地側３１９との間にコン
デンサ３１５を接続することにより、前記第２のトラン
ジスタ３１３のベース駆動電圧を得ていた。この時該ベ
ース駆動電圧は、第１のトランジスタ３３がオフした時
に、２次巻線Ｎ４からダイオード３１４を通って得られ
、第２のトランジスタ３１３のベース電流となり、コレ
クタ電流が第１のトランジスタ３３のベース電流を抑制
する方向に流れ、トランジスタ３３のオン時間が抑制さ
れ出力直流電圧３９が安定となる。

第３図に示す従来の回路に於ては、前記第１のトランジ
スタ３３のベース側電圧をトランス３２に２次巻線Ｎ４
を施すことによって得ていた。

しかし、これはトランス３２の巻線数を増し、又多くの
場合、この巻線は１次側に施されるため、絶縁距離の確
保が必要であり、トランスが大きくなるだけでなく、巻
線のための工賃の増加をもたらし、又、トランス３２の
巻線が増えるだけ漏れインダクタンスを増加し、第１の
トランジスタ３３がターンオフ時に発生するサージ電圧
が大きく電磁ノイズの発生が大きくなり、又第１のトラ
ンジスタ３３のサージ電圧による破損を防止するため、
ダイオード３１６と抵抗３１７とコンデンサ３１８から
なるサージアブソーバが必要となり、これに伴う部品点
数の増加、又抵抗３１７に流れる電流による損失も増え
るという欠点もあった。

〔発明の目的〕

本発明は、前記の問題点を解決する為、トランスに補助
巻線を設けることなく、負荷をスイッチングする第１の
トランジスタのコレクタ端子から、第２のトランジスタ
を制御するトランジスタのベース側電圧を得るもので、
比較的安価な部品である、コンデンサ、ダイオード、抵
抗等の結合素子のみで達成出来、従来回路で必要であっ
た第１のトランジスタに接続するスナバ回路による損失
や、電磁ノイズも軽減出来る新規な回路を提供すること
を目的とする。

〔発明の構成〕

本発明は、入力直流電源に対して、トランスの１次巻線
を第１のトランジスタのコレクタに直列に接続し、第１
のトランジスタをオン・オフさせるためのベース電源を
、入力直流電源の正極と第１のトランジスタのベース側
との間に起動抵抗を接続し、トランスの１次側のベース
駆動用巻組を入力直流電源の負極と、ベース抵抗と、第
１のトランジスタのベース方向に電流の流れるダイオー
ドとを介した第１のトランジスタのベース間に接続して
自励発振をさせて第１のトランジスタをオン・オフさせ
、１次巻線を励磁し、２次巻線にパルス電圧を得、平滑
・整流して直流電圧を出力させ、誤差増幅器により出力
電圧と基準電圧との誤差信号をフォトカプラを介し、且
つ第１のトランジスタのベース電流を制御する第２のト
ランジスタのベース電源用信号として１次側に帰還し、
第１のトランジスタのオン時間を制御して安定な出力直
流電圧を得る構成とした自励式スイッチング電源に於て
、前記トランスの１次巻線と第１のトランジスタの接続
点に第１のコンデンサを介して第１のトランジスタに並
列に、第１のダイオードの負極を第１のコンデンサの一
端に接続してダイオードと抵抗を直列に接続し、他端は
第１のトランジスタのエミッタと同電位にし、一方第１
のトランジスタのコレクタに接続する第１のコンデンサ
を介して、もう一つの第２のダイオードの正極に接続し
、第２のダイオードの負極側と第１のトランジスタのエ
ミッタとの間に第２のコンデンサを接続し、第２のダイ
オードの負極は２次側出力と結合しフォトカプラを構成
するフォトトランジスタのコレクタに接続し、フォトト
ランジスタのエミッタの出力を第１のトランジスタを駆
動する第２のトランジスタのベースを駆動する様接続し
、第１のトランジスタとトランスの１次巻線の間の端子
からフォトトランジスタと第２のトランジスタのベース
を駆動する電源を得る様構成した自励式スイッチング電
源である。

〔実施例による説明〕

以下本発明の実施例を第１図を参照して説明する。

回路の基本動作は、従来例と同様に入力直流電源１１に
トランス１２の１次巻線Ｎ１と第１のトランジスタ１３
を直列に接続し、第１のトランジスタ１３のオン・オフ
（スイッチング）によりトランス１２の１次巻線Ｎ１を
励磁して、２次巻線Ｎ２にパルス出力を発生させ、ダイ
オード１４とコンデンサ１５を介して２次側に出力直流
電圧を得る。そして、出力直流電圧１６を安定化するた
め、誤差増幅器１７からの誤差信号をフォトダイオード
１８とフォトトランジスタ１９で構成するフォトカプラ
により１次側に饋還する。そして、フォトトランジスタ
１９を駆動させることによって、第１のトランジスタ１
３のベース電流を制御する第２のトランジスタ１１３が
動作して、第１のトランジスタ１３のオン期間が制御さ
れて前記出力直流電圧１６は安定化される。

ここで第２のトランジスタ１１３を動作させるフォトト
ランジスタ１９の駆動電圧源である本発明の回路構成を
以下に示す。

前記トランス１２の１次巻線Ｎ１とトランジスタ１３の
コレクタとの接続点を、ダイオード１１２の正極にコン
デンサ１１１を介して直列に接続し、又、コンデンサ１
１１とダイオード１１２の正極との間と、入力側接地端
子１１５との間に、ダイオード１１３の負極がコンデン
サ１１１とダイオード１１２の正極に接続する向きにダ
イオード１１３と抵抗１１４を直列に接続する。

ダイオード１１２の負極側と入力側接地端１１５との間
にはコンデンサ１１６が接続され、又ダイオード１１２
の負極はフォトトランジスタ１９のコレクタに接続され
る。この時、ダイオード１１２は第１のトランジスタ１
３がオフとなった時にフォトトランジスタ１９に電流が
流れるような向きとなっており、又、ダイオード１１３
は第１のトランジスタ１３がオンの時にコンデンサ１１
１の電荷が放電するように向けられている。そして、ダ
イオード側１１２と入力接地側１１５との間にパルス電
圧が発生し、ダイオード１１２と入力接地１１５のマイ
ナス極との間にコンデンサ１１６を接続されていること
によりコンデンサ１１６の両端に直流電圧が得られる。

従って、コンデンサ１１６と人力接地側１１５との間に
得られる直流電圧を、フォトトランジスタ１９のコレク
タ側に加える事により、第２のトランジスタ１１０の駆
動電源として使用出来る。即ち、本発明の新規な回路は
従来回路と同様に第１のトランジスタ１３がオフの時に
電圧が得られるもので動作のタイミングは従来回路と同
様である。

次に、本発明の動作について第２図を使用して説明する
。

電圧２１は、第１のトランジスタ１３のコレクタ・エミ
ッタ間の電圧を示す。２２は入力直流電源１１であり、
第１のトランジスタ１３がオフとなった時には、２１の
如くフライバックエネルギーにより入力直流電源２２よ
り高くなる。この時コンデンサ１１１とダイオード１１
２を通って、フォトトランジスタ１９に電力が供給され
る。又、フライバックエネルギーがなくなって、電圧２
３となっても、ダイオード１１２を通って電流を流し続
ける。そして、第１のトランジスタ１３がオンとなる電
圧２４に於ては、コンデンサ１１６に蓄えられた電荷が
フォトトランジスタ１９に放電される。その駆動電源は
、コンデンサ１１６がない場合は、パルス電圧２５であ
り、コンデンサ１１６が接続されると、電圧２６となる
。ここで、第２のトランジスタ１１３がオフの時のコレ
クタ・エミッタ間の電圧をＶＣＥ、そのオン時間をｔｏ
ｎ、オフ時間をｔｏｆｆ、入力直流電源の電圧をＶｉｎ
とすれば、第１のトランジスタのコレクタ・エミッタ間
電圧のＶＣＨの最大値は、 ｔｏｎ ＶＣＥ＝　（１＋ｔｏｆｆ　”）　　・Ｖｉｎ　　　［
Ｖ］の関係が成立し、出力電圧が安定化されるため、入
力電圧が低下した場合でも、オン時比率が増加して、ｔ
ｏｎ／　ｔｏｆｆの値が大きくなり、ＶＣＥ値の低下は
抑制される。従って、本発明の構成に於て、第２のトラ
ンジスタ１１３への駆動電圧の値は、入力直流電圧が低
下した場合でも十分な電圧を確保出来る。又、従来の回
路において必要であるスナバ回路は、本回路に於てトラ
ンスの１次側巻線数が従来回路に比べ少なくなるため、
特に出力電力の少ない回路では設ける必要がなく、これ
に伴う部品点数の削減と電力損失も低減し、又電磁ノイ
ズも低減する等、従来の回路方式に比べて格段に利点を
持った回路となる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によりトランスの巻線端子数を１
回路減らし、又巻数も少なくなるため、同じ出力で小形
化出来、電磁ノイズの少ない回路構成を簡素とした自励
式スイッチング電源が得られるので、その実用性は極め
て大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例に於ける回路構成図。 第２図は、本発明の実施例に於ける動作原理を説明する
図。 第３図は、従来例の回路構成図である。 １１、３１・・・入力直流電源。　　１２．３２・・・
トランス。 １３、３３・・・第１のトランジスタ。 １１３、３１３・・・第２のトランジスタ。 １４、１１２．１１３．３５．３７．３１４．３１６・
・・ダイオード。 １５、３８．１１１．１１６．３１５．３１８・・・コ
ンデンサ。 １６、３９・・・出力直流電圧。　　３４．１１４・・
・起動抵抗。 １１５、３１９・・・入力接地端子。　３６．３１２．
３１７・・・抵抗。 １８、３１１・・・フォトダイオード。１７．３１０・
・・誤差増幅器。 １９、３２０・・・フォトトランジスタ。 ２１、２２．２３．２４．２５．２６・・・電圧。 Ｎｌ、　Ｎ３．　Ｎ４・・・１次巻線。　　　Ｎ２・・
・２次巻線。 特許出願人　　東北金属工業株式会社 第７図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　入力直流電源に対して、トランスの１次巻線を第１の
   トランジスタのコレクタに直列に接続し、第１のトラン
   ジスタをオン・オフさせるためのベース電源を、入力直
   流電源の正極と第１のトランジスタのベース側との間に
   起動抵抗を介し接続し、トランスの１次側のベース駆動
   用巻線を入力直流電源の負極と、ベース抵抗と第１のト
   ランジスタのベース方向に電流の流れるダイオードとを
   介して第１のトランジスタのベース間に接続し、自励発
   振をさせて第１のトランジスタをオン・オフさせ、１次
   巻線を励磁し、２次巻線にパルス電圧を得、平滑・整流
   して直流電圧を出力させ、誤差増幅器により出力電圧と
   基準電圧との誤差信号をフォトカプラを介し、且つ第１
   のトランジスタのベース電流を制御する第２のトランジ
   スタのベース電源用信号として１次側に帰還し、第１の
   トランジスタのオン時間を制御して安定な直流出力を得
   る自励式スイッチング電源であって、しかも前記トラン
   スの１次巻線と第１のトランジスタの接続点に、第１の
   コンデンサを介して第１のトランジスタに並列に、第１
   のダイオードの負極を第１のコンデンサの一端に接続し
   てダイオードと抵抗を直列に接続し、他端は第１のトラ
   ンジスタのエミッタと同電位にし、一方第１のトランジ
   スタのコレクタに接続する第１のコンデンサを介して、
   もう一つの第２のダイオードの正極に接続し、第２のダ
   イオードの負極側と第１のトランジスタのエミッタとの
   間に第２のコンデンサを接続し、第２のダイオードの負
   極は２次側出力と結合しフォトカプラを構成するフォト
   トランジスタのコレクタに接続し、フォトトランジスタ
   のエミッタの出力を、第１のトランジスタを駆動する第
   ２のトランジスタのベースを駆動する様接続し、第１の
   トランジスタとトランスの１次巻線の間の端子からフォ
   トトランジスタと第２のトランジスタのベースを駆動す
   る電源を得る様構成した自励式スイッチング電源。