JPH02159975A - 自励発振型コンバータ - Google Patents

自励発振型コンバータ

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JPH02159975A
JPH02159975A JP63312645A JP31264588A JPH02159975A JP H02159975 A JPH02159975 A JP H02159975A JP 63312645 A JP63312645 A JP 63312645A JP 31264588 A JP31264588 A JP 31264588A JP H02159975 A JPH02159975 A JP H02159975A
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JP
Japan
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circuit
time constant
switching transistor
transformer
voltage
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JP63312645A
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Hiroshi Takemura
博 竹村
Yasushi Okamoto
康司 岡本
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/338Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a self-oscillating arrangement
    • H02M3/3385Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a self-oscillating arrangement with automatic control of output voltage or current
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S323/00Electricity: power supply or regulation systems
    • Y10S323/902Optical coupling to semiconductor

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

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】 +a)産業上の利用分野 この発明は定電圧電源回路などに用いられる自助発振型
コンバータに関する。
(bl従来の技術 従来、比較的出力容量の小さな低価格のスイッチングレ
ギュレータとして、−iに自励発振型DC−DCC−式
−タが用いられている。
第4図は一般にリンギングチヲークコンパータと呼ばれ
る1石の自励発振型DC−DCC−式−タの回路を示し
ている。同図において1はトランス、Qlはスイッチン
グトランジスタであり、トランス1の1次巻線Npにス
イッチングトランジスタQ1が直列接続されている。ま
たトランス1の帰還巻′faNbの出力がダイオ−t”
D2および抵抗R31介してスイッチングトランジスタ
Q1のベースに接続されている。このQlのベースと入
力電源ライン間に抵抗R2が接続されている。トランス
1の2次巻線NsにはダイオードD1およびコンデンサ
C2が接続されている。
上記回路は次のように動作する。先ず、入力電源が印加
されると、起動抵抗R2の電流がQlのベースに流れ、
Qlが導通状態となる。その結果トランスの1次巻線N
pに電圧が加わり、同時に帰還巻線Nbに電圧が発生す
る。この電圧はQ■をさらに導通させる正帰還の電圧と
なり、Qlは急速にオンする。このとき、トランスの2
次巻線Nsの電圧はDlに対して逆方向に加わるので1
次巻線Npに流れる電流によってトランス1にエネルギ
ーが蓄積される。そのf&Q1の電流が増大し、ベース
電流がQlの飽和状態を保てなくなると、Qlのコレク
ターエミッタ間の電圧が増大し、トランスの1次巻線N
pの電圧が下がる。
これにより帰還巻線Nbの電圧も下がる。この変化は正
帰還されるので、Qlは急速にオフする。
Qlがオフした後、トランスlに蓄積されていたエネル
ギーが整流ダイオードD1を介して出力側へ供給される
。・ このようにトランスの帰還巻線をスイッチングトランジ
スタのベースに正帰還させてなる自励発振型コンバータ
は簡単な回路でコンバータを構成することができる。
(C1発明が解決しようとする課題 ところで、第4図に示した一般的なリンギングチョーク
コンバータは、過負荷に対しての安定した保護機能がな
い。スイッチングトランジスタの最大ベース電流を一定
とすれば、最大コレクタ電流はそのスイッチングトラン
ジスタのhfeに依存する。従ってこのhreが過負荷
に対する保護機能として作用するが、hfeは素子によ
ってばらつきが大きいため過負荷に対する安定した保護
動作が行えなかった。
この発明の目的は、スイッチングトランジスタのhfe
のばらつきに係わらず過電流保護動作点の安定した過電
流保護機能を有する自励発振型コンバータを提供するこ
とにある。
(d1課題を解決するための手段 この発明は、トランスの一次巻線にスイッチングトラン
ジスタを直列接続し、トランスの帰還巻線の出力を前記
スイッチングトランジスタのベースに帰還させてなる自
励発振型コンバータにおいて、 スイッチングトランジスタのベース回路に、定電流回路
と、スイッチングトランジスタのオン時間の上限を規定
するCR時定数回路と、このCR時定数回路の出力によ
ってスイッチングトランジスタを強制的にオフさせるス
イッチ回路を設けたことを特徴としている。
(e)作用 第1図にこの発明の構成を示す。同図において1はトラ
ンス、Qlはスイッチングトランジスタであり、トラン
ス1の1次巻線NpにスイッチングトランジスタQlが
直列接続されている。さらにトランスの帰還巻線Nbの
出力でスイッチングトランジスタQ1のベース回路に、
抵抗R1とコンデンサCIからなるCR時定数回路2、
定電流回路4、およびCR時定数回路2の出力によって
Qlを強制的にオフするスイッチ回路3が設けられてい
る。
以上のように構成したことにより、スイッチングトラン
ジスタQ1は起動抵抗R2の起動電流により、導通状態
となり、その後帰還巻線Nbから発生する電圧により正
帰還が行われ、Qlが急速にオン状態となるが、帰還巻
線Nbに電圧が発生してから時定数回路2の時定数で定
まる時間経過の後、スイッチ回路3がオンする。これに
よりQlのベース電流がシャントされて、Qlが強制的
にオフされる。従って、Qlのオン時間はCR時定数回
路2の時定数で規制される。この時定数を予め定めてお
くことによってトランスに蓄積される最大エネルギーが
制限されて、負荷供給電流の上限が定められる。またQ
lが定電流駆動されるため、そのスイッチング動作が安
定する。
なお、hfeが最低ランクのスイッチングトランジスタ
Q1を用いたとき、Qlのコレクク電流が最大値に達す
る前に、CR時定数回路2およびスイッチ回路3の作用
により、強制的にQlをオフするような時定数を定める
ことによって、hfeのばらつきによる過電流保護動作
点のばらつきを無くすことができる。
(f)実施例 第2図にこの発明の実施例である自励発振型コンバータ
の回路図を示す。同図において1はトランス、Qlはス
イッチングトランジスタであり、トランスlの1次巻線
NpにスイソチングトランジスタQ1が直列接続されて
いる。またQlのベースと入力電源ライン間に起動用抵
抗R2が接続されている。Qlのベース回路、すなわち
トランス1の帰還巻線Nbの出力とQlのベース間には
、逆流防止用ダイオードD2.定電流回路4. CR時
定数回路2.スピードアップコンデンサC3、抵抗R3
およびこの発明に係るスイッチ回路を構成するトランジ
スタQ2が設けられている。C3のコレクターベース間
にはバイアス抵抗R4が接続され、さらにC3のベース
と接地間にツェナーダイオードZDIおよび逆流防止用
ダイオードD3が接続されている。また、抵抗R1に並
列にフォトカプラPCのフォトトランジスタが並列に接
続されている。そしてこのCR時定数回路2の出力がC
2のベースに接続されている。トランス1の二次巻線N
sには整流ダイオードDIおよび平滑コンデンサC2が
接続されている。さらに出力ライン間には抵抗R5,R
6,R9,ツェナーダイオードZD2コンパレータ5.
コンデンサC5および抵抗R8からなる電圧比較回路が
設けられている。この電圧比較回路の出力にはさらに抵
抗R7を介してフォトカプラPCの発光ダイオードが接
続されている。
以上に示した回路の動作は次のとおりである。
先ず、入力電源が印加されると、起動抵抗R2を通して
Qlにベース電流が流れ、Qlが導通状態となる。その
結果、トランスの一次巻線Npに電圧が加わり、同時に
帰還巻!lNbに電圧が発生する。この電圧がZDlの
ツェナー電圧にC2とC3の順方向降下電圧を加算した
値以上となったときツェナー電流が流れ、ツェナーダイ
オードZDIのカソード電位すなわちトランジスタQ3
のベース電位がZDIのツェナー電圧とC3の順方向降
下電圧の和となって安定化される。これによQQ3のベ
ース電流が一定となって、C3のコレクタ電流すなわち
スイッチングトランジスタQ1のベース電流として一定
電流が流れる。これにより、Qlが急速にオンする。こ
のときトランスの二次巻線Nsの電圧は整流ダイオード
D1に対して逆方向に加わるので、Nsには電流が流れ
ず、トランス1にエネルギーが蓄積される。これととも
に01にはR1およびフォトカプラPCのフォトトラン
ジスタを通して充電電流が流れ、C2のベース電位が徐
々に上昇する。
その後、C1の充電電圧が所定値に達し、C2が導通し
始めると、Qlのベース電流がC2へ分流されて減少し
、Qlは飽和状態を保てなくなり一次@線Npの電圧が
低下し、帰還巻線Nbの電圧も低下する。この変化は正
帰還であるため、Qlは急速にオフする。Qlがオフす
ることにより、トランスの蓄積エネルギーがトランスの
二次巻線Nsから出力側へ供給される。
その後、帰還巻線Nbの電圧がOとなれば、起動抵抗R
2の電流により再びQlがオン状態となる。以上の動作
を繰り返すことにより自動発振動作を行う。
ここで、何らかの原因で過負荷状態となったとき、Ql
  のオフ期間にトランスlから負荷側へ急速に蓄積エ
ネルギーが放出されることとなるが、Qlのオン時間は
CR時定数回路2の時定数によって規定されているため
、トランス1に対する蓄積エネルギーの上限が定められ
、結果として負荷電流の上限が規定される。
なお、負荷の状態に応じて負荷供給電圧が変動しようと
する場合には次のように動作する。負荷供給電圧が上昇
すれば、抵抗R5,R6の分圧出力電圧が上昇するため
、コンパレータ5の出力電圧が増大し、フォトカプラP
Cの発光ダイオードの発光量が増大する。これによりフ
ォトカプラのフォトトランジスタのコレクタエミッタ間
インピーダンスが低下し、CR時定数回路2の時定数が
低下する。これによりQlのオン時間が短縮され、結果
的にトランスの二次巻’JNs出力の整流平滑電圧が低
下して負荷供給電圧が一定値まで低下する。負荷供給電
圧が低下した場合はこの逆の動作により二次巻kaNs
出力の整流平滑電圧が上昇し、負荷供給電圧が安定化さ
れる。なお、この回路構成の場合、CR時定数回路2が
定電流回路4により定電流化された信号に対して作用す
るため、入力電源電圧Vinが変化する場合でもスイッ
チングトランジスタQ1のオン時間を一定に保つことが
できる。
第3図にこの発明の他の実施例である自励発振′型コン
バータの回路図を示す。第2図に示した回路と異なる点
は、定電流回路4をCR時定数回路2の後段に設けたこ
とである。このような回路でも同様にCR時定数回路の
時定数によってスイッチングトランジスタQ1のオン時
間を規定することができる。この回路構成の場合、トラ
ンスの帰還巻線Nbの出力電圧が直接CR時定数回路2
に印加されるため、入力電源電圧Vinが一定である場
合に、Qlのオン時間を正確に規定することができる。
fg)発明の効果 以上のようにこの発明によれば、スイッチングトランジ
スタのhfeに係わらず、スイッチングトランジスタの
オン時間を規定することができるため、過電流に対して
安定した保護動作を行うことができる。また、CR時定
数回路の時定数を負荷供給電圧などに応じて可変するよ
うに構成すれば出力制御も同時に行うことができる。さ
らにスイッチングトランジスタの特性のばらつきを吸収
して安定した自動発振動作を行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の構成を示す自励発振型コンバータの
回路図である。第2図と第3図はそれぞれこの発明の実
施例である自励発振型コンバータの回路図である。第4
図は従来の自励発振型コンバータめ主要部の回路図であ
る。 1−トランス、 Npニー次巻線 NSS二次次巻 線b:帰還巻線 2−CR時定数回路、 3−スイッチ回路、 4一定電流回路、 Ql−スイッチングトランジスタ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)トランスの一次巻線にスイッチングトランジスタ
    を直列接続し、トランスの帰還巻線の出力を前記スイッ
    チングトランジスタのベースに帰還させてなる自励発振
    型コンバータにおいて、スイッチングトランジスタのベ
    ース回路に、定電流回路と、スイッチングトランジスタ
    のオン時間の上限を規定するCR時定数回路と、このC
    R時定数回路の出力によってスイッチングトランジスタ
    を強制的にオフさせるスイッチ回路を設けたことを特徴
    とする自励発振型コンバータ。
JP63312645A 1988-12-09 1988-12-09 自励発振型コンバータ Pending JPH02159975A (ja)

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