JPH03137709A

JPH03137709A - 電源装置

Info

Publication number: JPH03137709A
Application number: JP27745989A
Authority: JP
Inventors: Sumi Ishida; 石田　州見
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-10-24
Filing date: 1989-10-24
Publication date: 1991-06-12

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】産業上の利用分野本発明は、直流安定化電圧を給電する電源装置に関する
。

従来の技術今日の電子機器に必要不可欠な電源装置には大きく分け
てリニア制御式とスイッチング式の２種類が使用されて
きた。

以下、図面を参照しながら従来の電源装置の一例につい
て説明する。

第４図は従来のリニア制御式の電源装置、第５図は従来
のスイッチング式の電源装置を示すものである。

まず、第４図のリニア制御式の電源装置について説明す
る。１はエミッタに入力電圧が印加されるｐｎｐタイプ
のトランジスタ、２，３は抵抗値がそれぞれＲ＋、Ｒａ
でトランジスタ１のコレクタ電圧を分圧するための抵抗
、４は基準電圧Ｅａを発生する基準電圧源、５は増幅器
であり、増幅器５の非反転入力端子は抵抗２，３の中点
に、同じく反転入力端子は基準電圧源４に、同じく出力
端子はトランジスタ１のベースにそれぞれ接続されてい
る。６はトランジスタ１のコレクタに接続された負荷で
ある。

以上のような構成により、トランジスタ１のコレクタに
は周知の通りＥ　ａ　（ＲＩ＋　Ｒｅ　）　／　Ｒａな
る一定の出力電圧が出力され負荷６に供給される。

なお、入力電圧が出力電圧より約０．５Ｖ以上高ければ
トランジスタ１は飽和することなく前記の出力電圧値は
保持される。

次に、第５図のスイッチング式の電源装置について説明
する。７はエミッタに入力電圧が印加されるｐｎｐタイ
プのトランジスタ、８はベースを介してトランジスタ７
を数十ｋＨｚでオン・オフのスイッチング動作をさせる
と共にオン・オフの時間比を可変するパルス制御回路で
あり、トランジスタ７のコレクタにはオン・オフ動作に
従って入力電圧とほぼ同電圧のパルス列が出力される。

９は負荷、１０および１１は前記パルス列を平滑して出
力電圧として負荷９に給電するためのコイルおよびコン
デンサである。１２はトランジスタ７がオフになりコイ
ル１０に逆起電力が発生したときコイル１０のトランジ
スタ７側電圧をアース電圧にクランプするダイオードで
ある。１３．１４は抵抗値がそれぞれＲ１，Ｒ１で前記
平滑された出力電圧を分圧するための抵抗、１５は基準
電圧ＥＩＩを発生する基準電圧源、１６は増幅器であり
、増幅器１６の非反転入力端子は抵抗１３．１４の中点
に、同じく反転入力端子は基準電圧源１５に、同じく出
力端子はパルス制御回路８にそれぞれ接続されている。

なお、増幅器１６の出力の上昇あるいは低下に従い、ス
イッチング周期に対するトランジスタ７のオンの時間比
が増加あるいは減少するごとくパルス制御回路８は構成
されているものとする。

以上のような構成により、第４図の場合と同様Ｅ＋ａ　
（ＲＩ＋Ｒ２）／Ｒ２なる一定の出力電圧が負荷９に供
給される。なお、トランジスタ７はオン・オフのスイッ
チング動作を行うのみであり入力電圧と出力電圧の差は
極めて小さいのでコレクタ損失は極めて小さい。また、
入力電圧に対する出力電圧の比は、トランジスタ７のス
イッチング周期に対するオンの時間比にほぼ等しい。

発明が解決しようとする課題ところが上記従来の電源装置では、それぞれ次のような
欠点を持っている。すなわち、リニア制御電源では入力
と出力の電圧差はトランジスタ１のコレクタ損失として
消費されるため、入力電圧が高まるにつれてトランジス
タ１の発熱対策と効率の低下が問題となる。一方、降圧
形スイッチング電源では効率が高く発熱が少ない反面、
トランジスタ７のオン中オフの時間比の可変範囲には限
界があるため、入力電圧は出力電圧の約１．５倍以上必
要であることなど、入力電圧が低下したときの動作限界
が問題となる。

本発明はかかる従来の問題点を解決するものであり、発
熱が少なく、かつ、入力電圧低下時の動作範囲を拡大で
きる電源装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段上記目的を達成するために本発明の電源装置は、それぞ
れの出力電圧の設定値がほぼ等しいリニア制御電源と降
圧形スイッチング電源とを並列接続すると共に、前記降
圧形スイッチング電源の入力電圧の変動に対する出力電
圧の変動率を前記ＩＪニア制御電源のそれよりもわずか
に大きめに設定し、さらに前記リニア制御電源の出力電
圧は前記降圧形スイッチング電源の出力電圧よりわずか
に低めに設定される如く構成されている。

作用本発明は上記の構成によって、通常およびそれ以上の入
力電圧のもとでは相対的に出力電圧の高いスイッチング
電源側のみから負荷に給電されるため発熱が少なく、入
力電圧低下時には相対的に出力電圧の低下の少ないリニ
ア制御電源側から負荷に給電される。

実施例以下、本発明の一実施例の電源装置について、図面を参
照しながら説明する。

第１図は、本発明の実施例における電源装置の構成を示
す回路図であり、１７はエミッタに入力電圧が印加され
るｐｎｐタイプのトランジスタ、１８．１９．２０は抵
抗値がそれぞれＲ＋＋ｒ＋Ｒａでトランジスタ１７のコ
レクタ電圧を分圧するための抵抗であり、抵抗１９の値
ｒは抵抗１８，２０の値Ｒ１−Ｒ２と比較して十分小さ
い値とする。

２１は基準電圧ＥＩＩを発生する基準電圧源、２２は増
幅器であり、増幅器２２の非反転入力端子は抵抗１８．
１９の中点に、同じく反転入力端子は基準電圧源２１に
、同じく出力端子はトランジスタ１７のベースにそれぞ
れ接続されている。２３はトランジスタ１７のコレクタ
に接続された負荷である。

２４はエミッタに入力電圧が印加されるｐｎｐタイプの
トランジスタ、２５はベースを介してトランジスタ２４
を数十ｋＨｚでオン・オフのスイッチング動作をさせる
と共にオン・オフの時間比を可変するパルス制御回路で
あり、トランジスタ２４のコレクタにはオン・オフ動作
に従って入力電圧とほぼ同電圧のパルス列が出力する。

２６および２７は前記パルス列を平滑して出力電圧とし
て負荷２３に給電するためのコイルおよびコンデンサで
ある。２８はトランジスタ２４がオフになりコイル２６
に逆起電力が発生したときコイル２６のトランジスタ２
４側電圧をアース電圧にクランプするダイオードである
。２９は増幅器であり、増幅器２９の非反転入力端子は
抵抗１９．２０の中点に、同じく反転入力端子は基準電
圧源２１に、同じく出力端子はパルス制御回路２５にそ
れぞれ接続されている。また、増幅器２９の出力の上昇
あるいは低下に従い、スイッチング周期に対するトラン
ジスタ２４のオンの時間比が増加あるいは減少する如く
パルス制御回路２５は構成されているものとする。

なお、入力電圧は交流電源を整流平滑した電圧であるも
のとする。

以上のように構成された電源装置について、以下第１図
〜第３図を用いてその動作を説明する。

第１図において、トランジスタ２４が作動していない場
合を仮定すると第４図と類似の構成となり、このときの
出力電圧をＶｌとすると、ＶＩ＝Ｅ＠　（Ｒ１＋　ｒ＋
Ｒ２）／ｒ＋Ｒ２となる。逆に、トランジスタ１７が作
動している場合を仮定すると第５図と類似の構成となり
、このときの出力電圧をＶ２とすると、Ｖ２＝Ｅ＊　（Ｒ＋＋　ｒ＋Ｒｓ）／Ｒ２となり、わず
かに出力電圧Ｖ２の方が高い。

なお、■２とｖｌの差は、負荷２３が影響を受けない程
度の例えば数十ｍＶであるものとする。さらに、パルス
制御回路２５の制御利得は、出力電圧ｖ２の入力電圧に
対する変動率が出力電圧Ｖ、のそれよりもわずかに大き
めになるように設定されているものとする。

第２図は、第１図における入力電圧と出力電圧の関係を
示した特性曲線図であり、−点鎖線は出力電圧ｖ１を、
破線は出力電圧ｖ２をそれぞれ示す。

また、第３図は、第１図における入力電圧に対するトラ
ンジスタ１７および２４のコレクタ損失を示した特性曲
線図であり、−点鎖線はトランジスタ１７の、破線はト
ランジスタ２４のそれぞれ単独動作時のコレクタ損失を
示す。なお第２図および第３図において、Ｖａは通常の
入力電圧値、Ｖｂは出力電圧ｖ２とＶ、が交差するとき
の入力電圧、Ｖｃは出力電圧Ｖ＋が下がり始めるときの
入力電圧である。一般に入力電圧ｖｂは出力電圧Ｖ２の
１．５倍程度、入力電圧Ｖｃは出力電圧Ｖ＋プラス０．
５ｖ程度である。

次に、第１図に示す電源装置の実際の動作を説明する。

第２図および第３図の実線は、それぞれ出力電圧および
トランジスタ１７．２４の合計コレクタ損失を示したも
のであり、入力電圧がＶａ以上の場合はトランジスタ２
４側から出力電圧ｖ２が出力される。このとき、増幅器
２２の非反転入力端子は基準電圧Ｅｓよりわずかに高い
ため増幅器２２の出力が上がり、トランジスタ１７はほ
とんど電流が流れず、従ってコレクタ損失はトランジス
タ２４で発生するのみで、発熱は少ない。

人、力電圧がｖｂまで下がると出力電圧が下がり、増幅
器２２の非反転入力端子も基準電圧Ｅｓまで下がるため
増幅器２２の出力が上がり、トランジスタ１７からも出
力電圧Ｖ１が負荷２３に給電される。

入力電圧がｖｂより低い場合は、出力電圧はほとんどト
ランジスタ１７を介して給電されるのでコレクタ損失は
トランジスタ１７で発生するが、入力電圧と出力電圧の
差が小さいので発熱も少ない。

以上のように本実施例によれば、出力電圧■、とｖ２に
差をもたせたことにより、通常の入力電圧Ｖａにおける
発熱を抑制できる。さらに共通の基準電圧と分圧用抵抗
を使用するため、出力電圧Ｖ＋とｖ２の差、入力電圧ｖ
ｂ等を高精度で設定できる。

なお本実施例において、抵抗１９を短絡してもよい。こ
の場合入力電圧Ｖａ＝Ｖｂ、　　出力電圧Ｖ　１＝Ｖ２
となるのみで本発明の目的は達成される。さらにこの場
合、増幅器２２と２９を統合することが可能となり、回
路構成が簡略化できる。

発明の効果以上のように本発明の電源装置は、それぞれの出力電圧
の設定値がほぼ等しいリニア制御電源と降圧形スイッチ
ング電源とを並列接続すると共に、前記降圧形スイッチ
ング電源の入力電圧の変動に対する出力電圧の変動率を
前記リニア制御電源のそれよりもわずかに大きめに設定
し、さらに前記ＩＪ　ニア制御電源の出力電圧は前記降
圧形スイッチング電源の出力電圧よりわずかに低めに設
定したことにより、発熱が少なく、かつ、入力電圧低下
時の動作節回を拡大できるので入力電圧の条件が大幅に
緩和できる。従って、交流電源が不安定な状況下でも電
子機器の信頼性を向上させることができる他、特別な放
熱器が不要なので機器の小型。

軽量化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における電源装置の構成
を示す回路図、第２図および第３図は第１図にかかわる
動作説明のための入力電圧に対する出力電圧およびコレ
クタ損失の関係を示す特性曲線図、第４図、第５図は従
来の電源装置の構成を示す回路図である。１７．２４・・・トランジスタ、　　１８，１９．２０
・・・抵抗、　　２１・・・基準電圧源、　　２２．２
９・・・増幅器、２３・・・負荷、　　２５・・・パル
ス制御回路、　　２ｅ・・・コイル、　　２７・・・コ
ンデンサ、　　２８・・・ダイオード。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）それぞれの出力電圧の設定値がほぼ等しいリニア
制御電源と降圧形スイッチング電源とを並列接続すると
共に、前記降圧形スイッチング電源の入力電圧の変動に
対する出力電圧の変動率を前記リニア制御電源のそれよ
りもわずかに大きめに設定したことを特徴とする電源装
置。
（２）前記リニア制御電源の出力電圧は、前記降圧形ス
イッチング電源の出力電圧よりわずかに低めに設定され
たことを特徴とする請求項１記載の電源装置。