JPH02246771A - スイッチング電源装置 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は単一の入力直流電圧からステップダウンチョッ
パ式スイッチング電源回路より出力直流電圧を得るスイ
ッチング電源装置に関し、スイッチ素子の簡便な駆動回
路を実現するスイッチング電源装置に関する。

（ロ）従来の技術 ラップトツブパソコンに代表されるバッテリー人力のポ
ータプルＯＡ機器が増えてきている。これらのＯＡ機器
の電源は入力が８〜１６Ｖのバ・メチリ−であり、出力
は５Ｖ、±１２Ｖ、−５Ｖ。

３５Ｖ等の４〜６種類の直流電圧を得ており、変換効率
が良いことが条件となっている。従ってこれらのｔＲに
は小型、高効率化を図るためスイッチング電源回路が用
いられている。

斯るスイッチングｔ７ｊＸ回路としては、マイコンやメ
モリーを駆動する消費電流の多い５ｖの電源については
チョッパ式スイッチングレギュレータを用い、消費電流
の少いバッテリーより高い直流電ｆｌＥ（３５Ｖ、ｆｌ
　２Ｖ、−５Ｖ）の電源にライてはフライバック式スイ
ッチングレギュレータを用いている。第３図を参照して
具体的なスイッチング電源回路を説明する。

第３図の上側に示すものがチョッパ式スイッチングレギ
ュレータである。直列接続されたダイオードＤ１とコン
デンサＣ１はバッテリーからの直流電圧を充電して制御
回路へ供給し、制御回路ＩＣ１（集積回路で形成されて
いる）は出力電圧＋５Ｖに対応してパルス幅変調された
制御パルスを出力し、コンプリメンタリ−トランジスタ
Ｔｒ１　、Ｔｒ２は制御パルスによりＭＯ８Ｆ−ランジ
スタで構成されたスイッチング素子Ｔｒ３を断続するド
ライバー回路であり、ダイオードＤ２、チョークコイル
Ｌ１およびコンデンサＣ２は平滑回路を形成し、スイッ
チング素子Ｔｒ３の出力である断続電圧を平滑して＋５
ｖ電源を出力している。

第３図の下側に示すものがフライバック式スイッチング
１−で、トークである。制御回路ＩＣ２かり出力される
出力電圧（例えば＋１２Ｖ）に対応してパルス幅変調さ
れた制御パルスは、コンプリメンタリ−トランジスタＴ
ｒ４　、Ｔｒ５で形成されるドライバー回路に入力され
、変圧器（フライバックトランス）Ｔの１次巻線に直列
に接続されたＭＯＳトランジスタより成るスイッチング
素子Ｔｒ６を断続して、変圧器Ｔの２次巻線より得られ
る交流電圧をダイオードＤ３　、Ｄ４　、Ｄ５　、Ｄ６
およびコンデンサＣ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６で整流平滑化
されて複数の直流出力電圧３５■、±１２Ｖ、−５Ｖを
得ている。

なおチョッパ式スイッチングレギュレータとしては特開
昭６２−４８２６０号公報（ＨＯ２Ｍ３／１５５　）、
フライバック式スイッチングレギュレータとしては特開
昭６２−６４２６２号公報（ＨＯ２Ｍ　３／２Ｂ）等が
知られている。

（ハ）発明が解決しようとする課題 しかしチョッパ式スイッチングレギュレータにおいて、
スイッチング素子Ｔｒ３として安価なＮチャンネルＭＯ
Ｓトランジスタを用いると、オン状態にするにはソース
に比べてゲートを少くとも４ｖ以上高い電圧でバイアス
する必要がある。このため効率良く動作させる場合にこ
の電圧を発生するために別途補助電源回路を設けるか、
チャージアップ回路を設けなくてはならない問題点を生
じる。

斯る問題点を解決するために本出願人は第４図に示す如
く、フライバック式スイッチングレギュレータの変圧器
の１次側に別巻線を設けて効率良く動作するための電圧
を発生させるスイッチング電源装置を提案した。

（ハ）発明が解決しようとする課題 第４図に示した従来例では確かに効率の良いスイッチン
グ動作を行うことができるが、この場合、ステップダウ
ンチョッパ式スイッチングレギュレータとフライバック
式スイッチングレギュレータとの組合せが必要であり、
ステップダウンチョッパ式スイッチングレギュレータの
みの構成で効率よくスイッチング動作させるには上述し
た如く、別途補助電源回路、あるいはチャージアップ回
路を設けなければならないため問題点がある。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は上述した課題に鑑みて為されたものであり、入
力直流電圧ラインとドライブ回路間に定電圧回路を設け
、定電圧回路からの出方電圧をチャージアップするコン
デンサを設けて解決する。

（本）作用 この様に本発明に依れば、単一の入力直流電圧により定
電圧回路とチャージアップ回路とを設けることで入力直
流電圧より高い一定電圧を作り、入力直流電圧の変動に
対してもスイッチング素子を安定した効率の良い状態で
ドライブすることができる。

（へ）実施例 本発明に依るスイッチング電源装置を第１図及び第２図
を参照して詳述する。

第１図に示す如く、本発明のスイッチング電源装置は直
流電圧が印加される入力端子と、入力端子から印加され
た直流電圧をオン・オフするスイッチング素子Ｔｒ３と
、スイッチング素子Ｔｒ３を駆動させるドライブ回路と
、ドライブ回路に所定のパルス信号を印加する制御回路
と、直流電圧ラインとドライブ回路間に接続された定電
圧回路と、ドライブ回路とスイッチング素子Ｔｒ３の一
端間に接続されたコンデンサＣ１とから構成されている
。

本発明の特徴とするところは、ドライブ回路と直流電圧
ライン間に定電圧回路を接続し、更にドライブ回路とス
イッチング素子Ｔｒ３の一端間に定電圧回路から印加さ
れる所定の電圧をチャージするコンデンサＣ１を接続す
るところにある。

斯る構成では定電圧回路から印加される直流出力電圧は
ダイオードＤ１を介してコンデンサＣ１に充電され、ス
イッチング素子Ｔｒ３の出力である断続電圧に重畳され
てドライブ回路に供給される。即ち、定電圧回路から出
力される一定電圧をダイオードＤ１を介してコンデンサ
Ｃ１に充電しスイッチング素子Ｔｒ３がオンしたときの
断続電圧（入力直流電圧と等しい）とコンデンサＣ１に
充電された一定電圧とを重畳させて、入力直流電圧より
高い直流電圧はドライブ回路のＮＰＮ）−ランジスタＴ
ｒｌのコレクタに印加され、ドライブ回路のＮＰＮトラ
ンジスタＴ　ｒ　１のオン時にスイッチング素子Ｔｒ３
のゲートに印加されることになる。

本出願人が提案（特願昭６３−２６４５５７号）した発
明ではフライバック式スイッチングレギュレータとの組
合せでないとスイッチング素子を効率よく動作させられ
ないが（変圧器の巻線を利用）、本発明では巻線からの
補助電圧を必要とせずステップダウンチョッパ式レギュ
レータ単独で、単一の入力直流電圧でスイッチング素子
Ｔｒ３を効率よくスイッチング動作させることができる
。

第２図は第１図の各部の波形を示す図である。

（ａ）はスイッチング素子Ｔｒ３の出力波形を示してい
る。

波高値は入力直流電圧に等しく、スイッチング素子Ｔｒ
３のオン・オフ動作により断続波形を形成している。

（ｂ）は定電圧回路の出力波形を示しており、入力直流
電圧変動に影響されない一定電圧を出力している。

（Ｃ）はドライブ回路のＮＰＮ　トランジスタＴｒｌの
コレクタに印加される電圧波形を示している。

今、スイッチング素子Ｔｒ３がオフ状態となったとき、
（ａ）点のスイッチング素子Ｔｒ３の出力電位はＧＮＤ
レベルとなり、このとき（ｂ）点に示す電圧がダイオー
ドＤ１を介してコンデンサＣ１に充電きれる。スイッチ
ング素子Ｔｒ３がオン状態となったとき（ａ）点のスイ
ッチング素子Ｔｒ３の出力電位は入力直流電圧に等しい
レベルとなり、コンデンサＣ１に充電された電位を重畳
し、（ｃ）点の波形となり、斜線部に示す部分が定電圧
チャージアップ回路により得られる電圧であり、入力直
流電圧に重畳されることでスイッチング素子Ｔｒ３のゲ
ートを効率良くドライブする電位を形成する。尚、ダイ
オードＤ１は重畳電圧が逆流するのを防止している。

本実施例ではスイッチング素子Ｔｒ３としてＮチャンネ
ルＭＯＳトランジスタを用いたが、ＮＰＮトランジスタ
を用いてもエミッタに対してベースの電位を少くとも０
．６〜ＩＶ以上高くする必要があり、本発明を用いて同
様の効果を得ることができる。尚、トランジスタＴｒ４
及びＴｒ５は制御回路の耐圧を保障するために接続され
たブリドライバ回路である。

（ト）発明の効果 本発明に依れば定電圧回路とダイオードＤ１とコンデン
サＣ１で構成される定電圧チャージアッブ回路で入力直
流電圧より高い電圧を得てステップダウンチョッパ式ス
イッチングレギュレータのスイッチング素子Ｔｒ３のゲ
ートに印加しているので入力直流ｔＪＥの変動影響を受
けること無くＮチャンネルＭＯ８型電解効果トランジス
タをスイッチング素子Ｔｒ３として利用でき、極めて高
効率をステップダウンチョッパ式レギュレータ単独で、
スイッチング素子ゲートドライブのための別電源を設け
ることなく単一の入力電源で実現できる利点を有する。

また本発明では単一の入力電圧で高効率回路が達成跡れ
るため、別電源のための整流平滑回路が省略でき、入力
系統の簡素化を図ることができるため、小型化を求めら
れるＯＡ機器には最適なスイッチング電源装置を実現で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１Ｉ５０は本発明に依るスイッチング電源装置を説明
する回路図、第２図は本発明の詳細な説明する波形図、
第３図及び第４図は従来のスイッチング電源装置を説明
する回路図である。 Ｔｒｉ　、Ｔｒ２はドライブ回路、Ｔｒ３はスイッチン
グ素子、Ｔｒ４　、Ｔｒ５はブリドライバ回路である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流電圧が印加される入力端子と、 前記入力端子から印加された直流電圧をオン・オフする
   スイッチング素子と、 前記スイッチング素子を駆動させるドライブ回路と、 前記ドライブ回路に所定のパルス信号を印加する制御回
   路と、 前記スイッチング素子で断続して得た直流電圧を平滑化
   する平滑回路と、 を備えたステップダウンチョッパ式スイッチング電源装
   置において、 前記直流電圧ラインと前記ドライブ回路間に所定の定電
   圧回路を設け、 前記ドライブ回路と前記スイッチング素子の一端間に前
   記定電圧回路から印加される電圧をチャージするコンデ
   ンサを設けたことを特徴とするスイッチング電源装置。
2. （２）前記スイッチング素子としてＮチャンネルＭＯＳ
   トランジスタを用いたことを特徴とする請求項１記載の
   スイッチング電源装置。
3. （３）前記コンデンサは前記ドライブ回路と前記Ｎチャ
   ンネルＭＯＳトランジスタのドレイン間に設けられてい
   ることを特徴とする請求項１記載のスイッチング電源装
   置。