JPH02184265A

JPH02184265A - 電源回路

Info

Publication number: JPH02184265A
Application number: JP33368688A
Authority: JP
Inventors: Noritoshi Imamura; 典俊今村
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1988-12-29
Filing date: 1988-12-29
Publication date: 1990-07-18
Anticipated expiration: 2013-03-30
Also published as: JP2734045B2

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産業上の利用分野本発明は電源回路に関し、特にフライバック型のスイッ
チングレギュレータ回路に適用して好適なものである。

Ｂ発明の概要本発明は、電源回路において、２次出力の他に出力電流
の立ち下がりを検出して駆動電源の周波数及びデユーテ
ィを制御することにより、損失及び雑音を低減すること
ができる。

Ｃ従来の技術従来、この種のフライバック型のスイッチングレギュレ
ータ回路においては、スイッチングトランスから出力さ
れる出力電圧及び又は出力電流を検出して、駆動電源の
デユーティを制御することにより、所望の２次出力を得
るようになされている（特公昭５６−２５０６２号公報
、特公昭６３−１６３１０号公報）。

すなわち第３図において、１は全体としてフライバック
型のスイッチングレギュレータ回路を未し、商用電源を
整流して電源２を構成する。

スイッチングトランス３は、１次巻線の一端を電源２に
接続すると共に、他端をスイッチングトランジスタ４を
介して電［２に接続するようになされ、これによりスイ
ッチングトランジスタ４のオンオフ動作に伴って、電源
２から駆動電源が供給されるようになされている。

これに対してスイッチングトランス３の２次巻線は、ダ
イオード７を介して平滑コンデンサ８に接続されるよう
になされ、これにより当該平滑コンデンサ８の端子電圧
が２次出力電圧として出力されるようになされている。

さらにスイッチングレギュレータ回路１においては、発
振回路１０を有し、第４図に示すように当該発振回路１
０から出力される同期信号Ｓｏ（第４図（Ａ））を基準
にしてスイッチングトランジスタ４を駆動するようにな
されている。

すなわちパルス幅変調回路１１においては、コレクタに
充放電コンデンサ１３及び充電電流源１４を接続したト
ランジスタ１５に同期信号ＳＤを与え、同期信号Ｓ０に
同期した鋸歯状波信号５ｔＵ（第４図（Ｂ））を作成す
る。

さらにスイッチングレギュレータ回路１においては、演
算増幅回路１９に平滑コンデンサ８の端子電圧及び所定
の基準電源Ｖ　ＩＩＥＦを受け、その比較電圧■□を鋸
歯状波信号ＳＴえと共に比較回路２０に与えるようにな
されている。

これにより、比較回路２０を介して平滑コンデンサ８の
端子電圧が高くなると、これに伴って立ち上がり期間Ｔ
が減少する駆動信号５ｏｎ（第４図（Ｃ））が得られ、
当該駆動信号Ｓ。でスイッチングトランジスタ４を駆動
する。

かくしてスイッチングトランジスタ４においては、平滑
コンデンサ８の端子電圧が高くなると、これに伴ってオ
ン動作する期間が短くなり、コレクタ電圧Ｅｌ（第４図
（Ｄ））がＯ〔■〕に保持される期間が短くなる。

従ってスイッチングトランス３の１次電流１１（第４図
（Ｅ））においても、０〔Ａ〕から立ち上がる期間が短
くなり、２次巻線の電流ｒｔ　　（第４図（Ｆ））の波
高値もこれに伴って小さ（なる。

かくしてスイッチングトランス３においては、平滑コン
デンサ８の端子電圧が高くなると、当該端子電圧が立ち
下がるように駆動制御され、これにより２次出力電圧が
所定の電圧に保持されるようになされている。

Ｄ発明が解決しようとする問題点ところで、この種のスイッチングレギュレータ回路ｌに
おいては、出力電流の変動範囲が大きくなると、損失が
増加したり、雑音が増加する問題がある。

すなわち第５図に示すように、コレクタ電圧Ｅｌ（第５
図（Ａ））及び１次電流ＩＩ　　（第５図（Ｂ））にお
いては、出力電流の平均値ｌ１ＡＶ　　（第５図（Ｃ）
）が増加すると、スイッチングトランジスタ４がオフ動
作する期間Ｔが短くなり、２次巻線の電流■２が時点む
１で完全に立ち下がらないうちに、スイッチングトラン
ジスタ４がオン動作するようになる。

この場合、スイッチングトランジスタ４がオン動作した
直後のコレクタ電圧Ｅ、においては、徐々にＯ（Ｖ）に
立ち上がるのに対し、１次電流■１においては、パルス
状に波形が立ち上る。

従ってスイッチングトランジスタ４においては、コレク
タ電圧Ｅｌが立ち下がらないうちにコレクタ電流（すな
わち１次電流Ｉ、でなる）が流れるようになり、その分
コレクタ損失が増加し、スイッチングレギュレータ回路
ｌ全体として損失が増加するようになる。

これに対して、出力電流の平均値Ｉ　ｔＡＶが減少する
と、スイッチングトランジスタ４がオフ動作する期間Ｔ
が長くなり、２次巻線の電流Ｉ８が時点ｔ２で立ち下が
った後も、オフ状態を保持するようになる。

この場合、スイッチングトランジスタ４のコレクタ電圧
Ｅ、においては、スイッチングトランス３のジインダク
タンス及び分布容量で決まる周波数で振動しながら、所
定電圧に立ち下がるようになり、この振動によって当轟
亥スイッチングレギュレータ回路１の雑音が増加するよ
うになる。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、損失及び
雑音の増加を未然に防止することができる電源回路を提
案しようとするものである。

Ｅ問題点を解決するための手段かかる問題点を解決するため本発明においては、スイッ
チングトランス３と、スイッチングトランス３から出力
される出力電圧及び又は出力電流を検出する第１の検出
回路１９と、出力電流Ｉ３゜の立ち下がりを検出する第
２の検出回路２１．２２と、第１及び第２の検出回路１
９及び２１．２２の検出結果に基づいて、スイッチング
トランス３に供給する駆動電ｆｉ（Ｅ＋。）のデユーテ
ィ及び周波数を可変制御する制御回路２．４．１３．１
４．１５．２０とを備えるようにする。

Ｆ作用出力電圧及び又は出力電流を検出すると共に、出力電流
Ｉ、。の立ち下がりを検出して、デユーティの他に周波
数を可変制御すれば、その分損失及び雑音を低減するこ
とができる。

Ｇ実施例以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。

第３図との対応部分に同一符号を付して示す第１図にお
いて、２０は全体として自動式のフライバック型スイッ
チングレギュレータ回路を示し、２次巻線の電流Ｉ２゜
が立ち下がった時点を検出してスイッチングトランジス
タ４をオン状態に切り換える。

このようにすれば、出力電流■２゜の平均値が増加した
場合において、コレクタ電圧Ｅｌ１１が立ち下がらない
うちにコレクタ電流■、。が流れる状態を有効に回避し
得、その結果スイッチングトランジスタ４における損失
の増加を有効に回避することができる。

これとは逆に、出力電流■ヨ。の平均値が減少した場合
において、コレクタ電圧Ｅ１０が振動しながら所定電圧
に立ち下りを開始する以前に、スイッチングトランジス
タ４をオン状態に切り換えることができ、振動を有効に
回避して雑音の発生を未然に防止することができる。

このためこの実施例においては、２次巻線の電流１１０
が立ち下がった時点でｔ２（第５図）で、スイッチング
トランス３のスイッチングトランジスタ４側の端子電圧
（すなわちスイッチングトランジスタ４のコレクタ電圧
Ｅ、に対応する）が電源２の電圧から立ち下がることに
注目し、当該端子電圧の立ち下がりを検出して、スイッ
チングトランジスタ４をオン動作させる。

すなわち、スイッチングトランス３においては、別途２
次巻線が設けられ、この２次巻線の出力をコンデンサ２
１を介して微分パルス作成回路２２に出力することによ
り、第２図に示すように、コレクタ電圧Ｅ１の立ち下が
りで、信号レベルが立ち下がる微分パルス信号５ｏｖ（
第２図（Ａ））を作成し、２次巻線の電流１１１１が立
ち下がる時点を検出する。

さらにスイッチングレギュレータ回路２０においては、
当該微分パルス信号ＳＤＶをトランジスタ１５に与え、
これにより当該微分パルス信号ＳＩＶに同期して信号レ
ベルが立ち上がる鋸歯状波信号Ｓ０゜を作成する。

従って、当該スイッチングレギュレータ回路２０におい
ては、出力電流の平均値！ア。ＡＶ（第２図（Ｂ））が
大きく増大すると、従来２次電流■よ。

が完全に立ち下がらない時点ｔｌｌでスイッチングトラ
ンジスタ４がオン動作していたものが（破線で示す）、
２次電流Ｉ８゜が立ち下がる時点ｔ１２を待ってスイッ
チングトランジスタ４がオン動作するように切り換えら
れ（第２図（Ｃ））、これに伴って１次巻線の電流１＋
ｏ（第２図（Ｄ））の立ち上がりが時点ｔｌｌから時点
ｔ１２まで遅延する。

かくして、２次電流１２゜が立ち下がる時点ｔ１２を待
ってスイッチングトランジスタ４をオン動作することに
より、出力電流１１０の平均値■よ。ＡＶが増大した場
合においては、その分当該スイッチングレギュレータ回
路２０の繰り返し周期ＴｓＬが長大になり、これにより
コレクタ電圧ＥＩ０が立ち下がらないうちにコレクタ電
流１１０が流れる状態を有効に回避して、スイッチング
トランジスタ４における損失の増加を有効に回避するこ
とができる。

これに対して、出力電流１つ。の平均値１　ｔＯＡｖの
変動が小さな範囲においては、当該スイッチングトラン
ス３のインダクタンス等で決まる固有の周期Ｔ８、でオ
ンオフ動作が繰り返され、これにより当該繰り返し周期
Ｔ８，４で、出力電流■よ。の平均値Ｉ２゜ＡＶに応じ
てスイッチングトランジスタ４のオフ動作する期間Ｔが
制御される。

さらに出力電流の平均値１２゜□が大きく減少すると、
従来スイッチングトランジスタ４がオン動作した時点む
２２以前の、２次電流が立ち下がる時点ｔ２１で、スイ
ッチングトランジスタ４がオン動作するように切り換え
られ、その分当該スイッチングレギュレータ回路２０の
繰り返し周期Ｔｉｓが短くなる。

かくしてこの実施例において、スイッチングレギュレー
タ回路２０は、出力電流■２゜の変動が小さな範囲にお
いては、出力電圧を一定値に保持するようにスイッチン
グトランス３に供給する駆動電源のデユーティを制御す
るパルス幅制御型のスイッチングレギュレータ回路を構
成するのに対し、出力電流■２゜の変動幅が大きくなる
とデユーティに加えて繰り返し周波数を制御するスイッ
チングレギュレータ回路を構成する。

さらに演算増幅回路１９は、基準電圧Ｖ０Ｆを基準にし
てスイッチングトランス３の出力電圧を検出する第１の
検出回路を構成するのに対し、コンデンサ２１及び微分
パルス作成回路２２は、スイッチングトランス３の出力
電流Ｉ、。の立ち下がりを検出する第２の検出回路を構
成し、電源２、スイッチングトランジスタ４、充放電コ
ンデンサ１３、充電電流源１４、トランジスタ１５及び
比較回路２０は、第１及び第２の検出回路の検出結果に
基づいて、スイッチングトランス３に供給する駆動電源
のデユーティ及び周波数を可変制御する制御回路を構成
する。

以上の構成において、出力電流が増大すると、繰り返し
周期Ｔ！Ｌが長大化し、２次電流が立ち下がる時点ｔ１
２を待ってスイッチングトランジスタ４がオン動作する
ように切り換えられ（第２図（Ｃ））、これによりコレ
クタ電圧ＥＩＯが完全に立ち下がってコレクタ電流■、
。が流れるようになる。

かくして、駆動電源のデユーティに加えて周波数が長く
なるように可変制御され、コレクタ電圧ＥＩＯが立ち下
がらないうちにコレクタ電流１１゜が流れる状態を有効
に回避して、スイッチングトランジスタ４における損失
の増加を有効に回避することができる。

これに対して、出力電流！！。の変動範囲が小さい場合
は、当該スイッチングレギュレータ回路２０の固有の周
期Ｔ８，４でオンオフ動作が繰り返され、これにより当
該繰り返し周期Ｔ３，４で出力電流■８゜の平均値１　
ｍ＋１ＡＶに応じて駆動電源のデユーティが可変制御さ
れる。

これに対して、出力電流Ｉ２゜の平均値１□。ＡＶが減
少した場合において、駆動電源のデユーティに加えて周
波数が短くなるように可変制御され、コレクタ電圧ＥＩ
Ｏが振動しながら所定電圧に立ち下りを開始する以前に
スイッチングトランジスタ４がオン状態に切り換えられ
る。

これにより、コレクタ電圧Ｅ１゜の振動を有効に回避し
て雑音の発生を未然に防止することができる。

以上の構成によれば、コレクタ電圧Ｅ１・の立ち下がり
を検出して、スイッチングトランジスタ４をオン動作さ
せたことにより、出力電流が大きく変動すると、駆動電
源のデユーティに加えて周波数を可変制御し得、これに
よりコレクタ電圧Ｅ、。

が立ち下がらないうちにコレクタ電流１．。が流れる状
態及びコレクタ電圧Ｅ１．が振動しながら所定電圧に立
ち下る状態を有効に回避するこができる。

従って、その分コレクタ損失及び雑音の増大を未然の防
止することができる。

なお上述の実施例においては、２次出力とじて出力電圧
を検出して駆動電源のデユーティを可変制御するスイッ
チングレギュレータ回路に本発明を適用した場合につい
て述べたが、本発明はこれに限らず、２次出力として出
力電流を検出して駆動電源のデユーティを可変制御する
スイッチングレギュレータ回路に適用してもよい。

さらに上述の実施例においては、鋸歯状波信号Ｓ　ＴＩ
Ｇを作成してデユーティを可変制御する場合について述
べたが、本発明はこれに限らず、例えば微分パルス信号
Ｓ□をトリガにして駆動するようになされたマルチバイ
ブレータ回路等種々のパルス制御回路を広く適用するこ
とができる。

さらに上述の実施例においては、スイッチングトランス
３に別途巻線を設けてコレクタ電圧Ｅ、。

の立ち下がりを検出することにより、出力電流の立ち下
がりを検出する場合について述べたが、本発明はこれに
限らず、例えば２次回路に電流検出用のトランスを設け
て直接出力電流の立ち下がりを検出するようにしてもよ
い。

Ｈ発明の効果上述のように本発明によれば、２次出力の他に出力電流
の立ち下がりを検出して駆動電源の周波数及びデユーテ
ィを制御することにより、コレクタ電圧が立ち下がらな
いうちにコレクタ電流が流れる状態及びコレクタ電圧が
振動しながら立ち下る状態を有効に回避するこができ、
かくしてコレクタ損失及び雑音の増大を未然に防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるスイッチングレギュレ
ータ回路を示す接続図、第２図はその動作の説明に供す
る信号波形図、第３図は従来のスイッチングレギュレー
タ回路を示す接続図、第４図及び第５図はその動作の説
明に供する信号波形図である。１．２０・・・・・・スイッチングレギュレータ回路、
２・・・・・・電源、３・・・・・・スイッチングトラ
ンス、４・・・・・・スイッチングトランジスタ、２２
・・・・・・微分パルス作成回路。

Claims

【特許請求の範囲】スイッチングトランスと、上記スイッチングトランスから出力される出力電圧及び
又は出力電流を検出する第１の検出回路と、上記出力電流の立ち下がりを検出する第２の検出回路と
、上記第１及び第２の検出回路の検出結果に基づいて、上
記スイッチングトランスに供給する駆動電源のデューテ
ィ及び周波数を可変制御する制御回路とを具えることを特徴とする電源回路。