JPH019273Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 (1) 考案の技術分野 本考案は、定電流回路に関し、特にリンギング
チヨークコンバータ回路において、動作効率を向
上させ、かつ回路の高周波化および小型化を図る
方式に関する。

(2) 技術の背景 一般に、DC−DCコンバータにおいては、回路
の高周波化を図ることによつてメイントランスの
小型化および低損失化を実現することができる。
しかしながらDC−DCコンバータの動作周波数は
該コンバータに使用されているスイツチングトラ
ンジスタの電荷蓄積効果によつて制限を受けるた
め、該スイツチングトランジスタの駆動条件を適
切に選択する必要がある。

(3) 従来技術と問題点 第１図は、従来形のリンギングチヨークコンバ
ータ型の定電流回路を示す。同図の回路は、第１
ないし第３の巻線N₁，N₂，N₃を有するメイント
ランスT₁、パワートランジスタTR₁、１次コイ
ルN₂₁および２次コイルN₂₂を有するサブトラン
スT₂、制御用スイツチングトランジスタTR₂、
差動アンプAMP、パルス幅変調回路PWMを具
備する。また、メイントランスT₂の第２巻線N₂
にはダイオードD₁およびコンデンサC₂からなる
整流平滑回路、電流検出用の微小抵抗値を有する
可変抵抗器VRおよび負荷回路RLが接続されて
いる。メイントランスT₁の第１巻線N₁はパワー
トランジスタTR₁のコレクタ−エミツタ回路を介
して入力電圧E_INに接続されている。メイントラ
ンスT₁の第３巻線N₃はダイオードD₂を介してサ
ブトランスT₂の１次巻線N₂₁の中間タツプ点ａに
接続されており、該中間タツプ点ａとグランド間
には平滑用のコンデンサC₁、およびダイオード
D₃を介して起動用電源E₁が接続されている。サ
ブトランスT₂の１次巻線N₂₁の巻き始め端ｂとグ
ランド間にはサブトランスT₂の励磁エネルギー
を放出するためのダイオードD₄が接続されてお
り、巻き終わり端ｃとグランド間には制御用スイ
ツチングトランジスタTR₂のコレクタおよびエミ
ツタが接続されている。電流検出用可変抵抗器
VRの中間端子は差動増幅器AMPの一方の入力
端子に接続され、該差動増幅器AMPの他方の端
子は基準電圧V_REFに接続されている。また該増幅
器AMPの出力はパルス幅変調回路PWMに接続
され、該パルス幅変調回路PWMの出力はトラン
ジスタTR₂のベースに接続されている。また、サ
ブトランスT₂の２次巻線N₂₂は抵抗R₁を介してパ
ワートランジスタTR₁のベースエミツタ間に接続
されている。なお、差動増幅器AMPおよびパル
ス幅変調回路PWMの電源はサブトランスT₂の１
次巻線N₂₁の中間タツプ点ａから供給されてい
る。

第１図の回路において、入力電圧E_INおよび起
動用電圧E₁を供給すると、まず、パルス幅変調
回路PWMからのパルスによつて制御用スイツチ
ングトランジスタTR₂がオンオフされる。該トラ
ンジスタTR₂がオンの場合に、起動用電源E₁か
らダイオードD₃、サブトランスT₂の１次コイル
N₂₁の中間タツプ点ａ、巻き終わり端ｃおよびト
ランジスタTR₂を介して電流が流れる。また、該
トランジスタTR₂がオフの場合には、この電流は
遮断される。これにより、サブトランスT₂の２
次コイルN₂₂から抵抗R₁を介してパワートランジ
スタTR₁のベースエミツタ間にスイツチング電流
が流れ該パワートランジスタTR₁がオンオフされ
る。そしてパワートランジスタTR₁がオンの時に
入力電源E_INからメイントランスT₁の１次コイル
N₁に電流が流れ、該メイントランスT₁にエネル
ギーが蓄積される。このエネルギーは、パワート
ランジスタTR₁がオフとなつた時にメイントラン
スT₁の第２巻線N₂から整流用ダイオードD₁およ
びコンデンサC₂によつて整流平滑して取り出さ
れて、負荷RLに供給される。負荷RLに流れる電
流は可変抵抗器VRから検出され、差動増幅器
AMPの一方の入力に供給されて基準電圧V_REFを
基準として差動増幅され誤差電圧E_Rが作成され
る。パルス幅変調回路PWMは、この誤差電圧E_R
に基づきパルス幅変調されたパルスを制御用スイ
ツチングトランジスタTR₂のベースに供給する。
この場合、出力電流即ち負荷RLに流れる電流が
増加するとパルス幅変調回路PWMの出力パルス
のパルス幅が狭くなるように構成されているか
ら、出力電流が増加すると制御用トランジスタ
TR₂のオン時間従つてパワートランジスタTR₁の
オン時間が短かくなり、サブトランスT₁に蓄積
されるエネルギー量が減少し、従つて出力電流が
減少するように作用する。このような動作によ
り、第１図の回路においては出力電流が一定値に
保たれる。なお、サブトランスT₂の１次コイル
N₂₁の中間タツプ点ａに供給される電流は当初は
起動用電源E₁からダイオードD₃を介して供給さ
れるが、メイントランスT₁の第３巻線N₃からダ
イオードD₂およびコンデンサC₁によつて構成さ
れる整流平滑回路を介して供給される電圧が起動
用電源電圧E₁よりも高くなるとダイオードD₃が
カツトオフし、従つて以後はダイオードD₂を介
して電流が供給される。なお、サブトランスT₂
の１次コイルN₂₁の巻き初め端ｂとグランド間に
接続されたダイオードD₄は、サブトランスT₂の
励磁エネルギーの内２次側に放出される以外のも
のを放出することによつてサブトランスT₂の飽
和等を防止するものである。

ところで、上述の回路においては、負荷RLの
大きさが変化し出力電圧E_Oが変化した場合にも
入力電圧が一定値の場合には、第３巻線N₃およ
びダイオードD₂、コンデンサC₁で構成される整
流平滑回路によつて作成される電圧E₂は、第２
図に示すように、出力電圧E_Oの変化に係わらず
一定となる。また、第３図に示すように、第１図
の回路においては、負荷RLの抵抗値を変化させ
出力電圧E_Oを増加させると出力電流を一定に保
つように動作するためパワートランジスタTR₁の
コレクター電流I_Cが増加する方向に変化する。な
お、第３図は、入力電圧が一定と仮定した場合の
電流変化を示している。この場合、パワートラン
ジスタTR₁のベース電流I_BはサブトランスT₂の１
次側の電圧E₂が一定であるため、出力電圧E_Oの
変化に係りなく一定となる。そのため第１図の従
来形においては、出力電圧の変動に無関係にパワ
ートランジスタTR₁を駆動する電流従つて電力が
一定となり、出力電圧の低い範囲においてはパワ
ートランジスタTR₁に過剰なベース電力を供給し
該トランジスタTR₁がオーバドライブされるた
め、パワートランジスタTR₁の電荷蓄積時間
（T_STG）が長くなり、定電流回路の高周波化、小
型化が制限されるとともに、パワートランジスタ
TR₁のベースに過剰な電流が流れるため無用の電
力を消費し回路の効率を低下させるという不都合
があつた。

(4) 考案の目的 本考案の目的は、前述の従来形における問題点
に鑑み、リンギングチヨークコンバータ型の定電
流回路において、出力電圧の増加に応じてパワー
トランジスタのベース電流を増加させるという構
想に基づき、定電流回路の高周波化および小型化
を達成するとともに、動作効率を向上させること
にある。

(5) 考案の構成 そしてこの目的は、本考案によれば、第１ない
し第４の巻線を有するメイントランス、入力電源
からメイントランスの第１巻線に供給される電流
をオンオフするパワートランジスタ、第２巻線に
接続され出力直流電流を作成する第１整流平滑回
路、２次巻線が該パワートランジスタのベースに
接続されたサブトランス、該サブトランスの１次
巻線電流をオンオフするスイツチングトランジス
タ、出力直流電流に応じてパルス幅が変化するパ
ルス信号を発生して該スイツチングトランジスタ
のベースに供給するパルス発生回路、メイントラ
ンスの第３巻線に接続され入力電源電圧に比例す
る電圧を発生する第２整流平滑回路、およびメイ
ントランスの第４巻線に接続され出力電圧に比例
する電圧を発生する第３整流平滑回路を具備し、
第２および第３の整流平滑回路の出力電圧を加算
してサブトランスの１次巻線電流を供給すること
を特徴とする定電流回路を提供することによつて
達成される。

(6) 考案の実施例 以下図面により本考案の実施例を説明する。第
４図は、本考案の１実施例に係わる定電回路を示
す。第４図の回路が第１図の回路と異なる点は、
メイントランスT₁′としてさらに第４巻線N₄が付
加されたものが使用されていること、およびサブ
トランスT₂の１次巻線N₂₁の中間タツプ点ａにメ
イントランスT₁′の第３巻線N₃をダイオードD₅お
よびコンデンサC₃で整流平滑して得た電圧と第
４巻線N₄の出力をダイオードD₆およびコンデン
サC₄により整流平滑して得た電圧とを加算して
印加している点である。この場合、第３巻線N₃
に接続されたダイオードD₅の極性は第１図の回
路におけるダイオードD₂と同じであり、第４巻
線N₄に接続されたダイオードD₆の極性は第２巻
線N₂に接続されたダイオードD₁と同じである。
その他の部分は第１図の回路と同じであり同一参
照符号が用いられている。

第４図の回路の動作は第１図の回路とほぼ同じ
であり、負荷RLを流れる出力電流が一定となる。
ただし、サブトランスT₂の１次巻線N₂₁の中間タ
ツプ点ａの電圧をE₃とすると、この電圧E₃は第
１図の回路における電圧E₂と異なり出力電圧E_O
が所定の範囲内で変化する場合、出力電圧E_Oの
増加に応じて増加する方向に変化する。その理由
は、メイントランスT₁′の第３巻線N₃およびダイ
オードD₅とコンデンサC₃によつて作成される直
流電圧すなわちコンデンサC₃の両端電圧V_N3は、
ダイオードD₅が第１巻線N₁に接続されたパワー
トランジスタTR₁がオンのときにオフとなるため
入力電圧E_INに比例する電圧となり、入力電圧E_IN
が一定と仮定すると一定電圧となるが、第４巻線
N₄、ダイオードD₆およびコンデンサC₄によつて
作成される電圧すなわちコンデンサC₄の両端電
圧V_N4は前記電圧と加算されかつ出力電圧E_Oの増
加に応じて絶対値が増加する方向に変化するから
である。第４巻線N₄に接続されたダイオードD₆
および第２巻線N₂に接続されたダイオードD₁は
共にパワートランジスタTR₁がオンとなるときに
オフとなる。従つて、これら両者の電圧V_N3と
V_N4とを加算した電圧E₃は、第５図に示すよう
に、出力電圧E_Oが増加するに応じて増加するよ
うに変化する。そのため制御用スイツチングトラ
ンジスタTR₂のオンオフによつてサブトランス
T₂の２次側巻線N₂₂に誘起されるパルス電圧の振
幅は出力電圧E_Oが増加するに応じて増加する。
即ち、第６図に示すように、出力電圧E_Oが増加
するに応じてトランジスタTR₁のベース電流I_Bが
増加することになる。この場合、例えば入力電圧
が一定と考えれば、パワートランジスタTR₁のコ
レクタ電流I_Cは出力電圧E_Oが増加するに応じて増
加するから、第６図に示すように、コレクタ電流
I_Cの変化に比例したベース電流I_Bが流れることに
なる。したがつて、特に、出力電圧E_Oが低い場
合にトランジスタTR₁がオーバドライブになるこ
とが防止されトランジスタTR₁を駆動する電力の
節約を図ることができる。また、パワートランジ
スタTR₁のベースに過剰な電流を流さないため、
蓄積時間が短かくなり定電圧回路の高周波化およ
び小型化を図ることが可能となる。

(7) 考案の効果 このように、本考案によれば、メイントランジ
スタのベース電流がコレクタ電流に比例するよう
に流されるから、無用の電力消費が防止され定電
流回路の効率が向上するとともに、メイントラン
ジスタの電荷蓄積効果を少なくすることが可能と
なり定電流回路の高周波化および小型化を達成す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来形の定電流回路の構成を示す電
気回路図、第２図および第３図は、第１図の回路
の特性を示すグラフ、第４図は、本考案の１実施
例に係わる定電流回路の構成を示す電気回路図、
そして第５図および第６図は、第４図の回路の特
性を示すグラフである。 T₁……メイントランス、T₂……サブトランス、
N₁……第１巻線、N₂……第２巻線、N₃……第３
巻線、N₄……第４巻線、N₂₁……１次巻線、N₂₂
……２次巻線、TR₁……メイントランジスタ、
TR₂……制御用スイツチングトランジスタ、D₁，
D₂，D₃，D₄，D₅，D₆……ダイオード、C₁，C₂，
C₃，C₄……コンデンサ、R₁……ベース抵抗、VR
……電流検出用可変抵抗、RL……負荷抵抗、E_IN
……入力電源、E₁……起動用電源、PWM……パ
ルス幅変調回路、AMP……差動増幅器、V_REF…
…基準電圧。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 第１ないし第４の巻線を有するメイントラン
   ス、入力電源からメイントランスの第１巻線に供
   給される電流をオンオフするパワートランジス
   タ、第２巻線に接続され出力直流電流を作成する
   第１整流平滑回路、２次巻線が該パワートランジ
   スタのベースに接続されたサブトランス、該サブ
   トランスの１次巻線電流をオンオフするスイツチ
   ングトランジスタ、出力直流電流に応じてパルス
   幅が変化するパルス信号を発生して該スイツチン
   グトランジスタのベースに供給するパルス発生回
   路、メイントランスの第３巻線に接続され入力電
   源電圧に比例する電圧を発生する第２整流平滑回
   路、およびメイントランスの第４巻線に接続され
   出力電圧に比例する電圧を発生する第３整流平滑
   回路を具備し、第２および第３の整流平滑回路の
   出力電圧を加算してサブトランスの１次巻線電流
   を供給することを特徴とする定電流回路。