JPH04178169A - スイッチング電源回路 - 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、スイッチング電源回路に関する。

（ロ）従来の技術 第８図を参照しつつ、スイッチング電源回路の概略を説
明する。

尚、１次側と２次側のアースを同一としない理由は、１
次側の整流回路（１０）出力は、商用交流電源（家庭用
１００Ｖ）を整流しているため、１次側のアースはこの
商用交流電源のアースと同等となる。そして、２次側の
アースは、通常、機器の金属シャーシを流用することが
ある。つまり、１．２次側アースを同一とすると、機器
の金属シャーシが家庭用１００Ｖのアースと同等なり、
危険であり、電気用品取り締まり法の規格を満足出来な
い等の問題が生じるためである。

第８図に於いて、（１０）は家庭用の１００■を整流す
る整流回路である。（１２）はこの整流出力を断続的に
出力するスイッチング回路である。（１４）はトランス
（メイントランス）である。（１６）は整流回路である
。（１８）は定電圧回路である。

（２０）は制御回路である。この制御回路（２０）は周
知の如く、整流回路（１６）の出力電圧値に応じて前記
スイッチング回路（１２）の開閉の時間幅を制御するこ
とにより、整流回路（１６）より所定電圧を出力させる
。

（２２）はスイッチング制御用のＩＣである。（２４）
は１次側と２次側を直流的に分離する役目も果たすドラ
イブトランスである。

このスイッチング制御用Ｉ　Ｃ（２２）の駆動電圧は、
定電圧回路（１８）の出力電圧（１２Ｖ）を流用してい
る。

ところで、この駆動電圧（１２Ｖ）は、スイッチング電
源回路の始動時には、出力されていない。

このため、回路始動時にスイッチング制御用ＩＣ（２２
）に駆動電圧を供給する回路が必要となる。

（２６）は、このための補助電源回路である。（２８）
は自励発振スイッチング回路である。（３０）は１次側
と２次側を分離するトランスである。（３２）は整流平
滑回路である。

上記補助電源回路（２６）によるＩＣ用の駆動電圧は、
このスイッチング電源回路の始動時のみ必要である。ス
イッチング電源回路は、数１０ｍ秒で起動が完了する。

次に、スイッチング電源回路のノイズ吸収について説明
する。

スイッチング電源のノイズ吸収回路で一般的なものは第
９図に示すように商用電源の両端を直接２次側アースと
コンデンサ（Ｃ１ｌ）（Ｃ１２）で接続するもの、又は
、第１Ｏ図のように１次側アースと２次側アースを抵抗
（Ｒ１１）とコンデンサ（Ｃ１３）で接続するものがあ
る。

第９図の例は電源より発生するノイズの外来ノイズを吸
収することが主目的で、商用電源に乗ったコモンモード
ノイズをキャンセルするためのものである。

日本の商用電源は、どちらか一方が対地に接地されてい
る。第９図の例では、１００Ｖの電圧が２つのコンデン
サ（Ｃ１ｌ）（Ｃ１２）で分割され、２次側アースは対
地に対してＡＣ３０Ｖの交流電位を持つことになる。

第１０図の例は２次側の電源ノイズを１次側から商用電
源を通じ対地アースへ逃すもので、コンデンサ（Ｃ１３
）に並列接続されている抵抗（Ｒ１１）は、コンデンサ
に高圧帯電が発生するのを防止するものである。

第１０図においても、１次側アースは、対地に対して商
用電圧で電位を持っているので、２次側アースも対地に
対して交流電位を持つ、すなわち、どちらも、対地に対
して２次側の回路全体が商用周波数の交流電位を持って
いる。

一方、通信機器等にこのような回路の電源を用いた場合
、複数の装置の２次側アース間を接続すると、対地に対
する交流電位の差及びその波形の差から、商用周波数の
ハム又はその数倍の周波数のハムを生じることがある。

（ハ）発明が解決しようとする課題 第８図の補助電源回路（２６）は、発振回路としては簡
単なものであるが、数十点の部品より構成される。又、
この補助電源回路（２６）は、起動後も発振動作を持続
しており、ノイズの発生源となり、シールドケース等で
シールドする必要がある。

本発明は、簡単な構成の補助電源回路（２６）を提供す
るものである。

又、本発明は、商用周波数の影響が少ないノイズ吸収回
路を提供するものである。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は、商用交流電源入力を整流する第１整流回路（
１０）と、この整流回路（１０）の出力をスイッチング
して出力するスイッチング回路（１２）と、このスイッ
チング回路（１２）の出力が１次側に入力されるトラン
ス（１４）と、このトランス（１４）の２次側出力を整
流平滑する第２整流回路（１６）と、この整流回路（１
６）の出力値に応じて前記スイッチング回路（１２）の
オンオフ期間を制御する制御回路（２０）と、前記第２
整流回路（１６）の出力を前記制御回路（２０）の駆動
電圧とする電源ライン（Ｄ２）と、少なくとも始動時に
、前記制御回路（２０）に駆動電圧を供給するために、
前記第１整流回路（１０）に接続され、前記制御回路（
２０）の駆動電圧を出力する補助電源回路（２６）とを
、備えたスイッチング電源回路に於いて、 前記補助電源回路は、１次側アースと前記第１整流回路
（１０）の出力間に挿入されたリレー（ＲＹ）のコイル
（Ｌ）と、このコイル（Ｌ）により制御される前記リレ
ー（ＲＹ）の２つのスイッチ（５１）（５２）が両端に
接続されるコンデンサ（Ｃ）と、一方が前記第１整流回
路（１０）の出力側に接続され、他方が一次側アース側
に接続される前記リレー（ＲＹ）の２つのブレーク接点
（ＳＢ）（ＳＢ）と、一方が前記駆動電圧出力側となり
、他方が２次側アース側に接続される前記リレー（ＲＹ
）の２つのメイク接点（ＳＡ）（ＳＡ）とを、備えるこ
とを特徴とする。

又、本発明は、第４図に示すように商用電源の両端と２
次側アースをコンデンサ（Ｃ４）　（Ｃ５）（Ｃ６）に
よってスター結線する。

（ホ）作　用 本発明は、第３図の如く始動時には、スイッチ（Ｓｌ　
）（ＳＢ）はブレーク接点（ＳＲ）（ＳＢ）に接続され
ているので、コンデンサ（Ｃ）に第１整流回路（１０）
から・　　の電圧が充電される。そして、このコンデン
サ（Ｃ）の充電に応じて、リレー（ＲＹ）のコイル（Ｌ
）の両端間の電圧も上昇して、リレー（ＲＹ）が駆動さ
れて、スイッチ（５１）（５２）がメイク接点（ＳＡ）
（ＳＡ）に接続される。これにより、コンデンサ（Ｃ）
に充電された電荷が、メイク接点（ＳＡ）（ＳＡ）を介
して、制御回路（２０）の駆動電圧用として出力される
。そして、リレー（ＲＹ）を利用しているので、１次側
と２次側のアースを独立させることが出来る。

又、第４図の如く、本発明では、２次側に発生した電源
ノイズはコンデンサ（Ｃ４）を経てコンデンサ（Ｃ５）
（Ｃ６）より外部に逃される。一方Ａ点の電位は対地に
対し、ＡＣ３０Ｖに固定されるが、２次側アースはＡ点
に対してコンデンサ（Ｃ４）でルーズカップリングされ
ているので２次側回路への商用周波数の影響は少ない。

尚コンデンサ（Ｃ４）〜（Ｃ６）は商用周波数の影響を
受けにくく、かつスイッチングノイズを通過する必要が
あるので、４７０００ｐＦ以下が良く、又、１次、２次
間の耐圧を確保するため２ＫＶ以上の高耐圧量である。

（へ）実施例 第１図及び第２図を参照しつつ、本発明の第１実施例を
説明する。尚、第１図は始動時の状態を示す。又、第２
図はリレー駆動後の状態を示す。

又、第１実施例では、補助電源回路（２６）のみを示し
た。尚、他の回路は、実質的に第８図と同一である。

第１図、第２図に於いて、（Ｃ）は電荷蓄積用のコンデ
ンサ、（ＲＹ）はリレー、（ＲＡ）は電流制限抵抗であ
る。リレー（ＲＹ）に於いて、（Ｌ）はコイル、（Ｓ１
）（ＳＢ）はコイルにより制御されるスイッチ、（ＳＢ
）（ＳＢ）はブレーク接点、（ＳＡ）（ＳＡ）はメイク
接点である。

上記動作を説明する。

まず、起動前は、リレー（ＲＹ）のスイッチ（５１）（
ＳＢ）は当然ブレイク接点（ＳＢ）（ＳＢ）に接続され
てぃる。そして、起動時、整流回路（１０）よＱ１２５
Ｖの電圧が、補助電源回路（２６）に入力される。この
電圧は、電流制限抵抗（ＲＡ　）ブレイク接点（ＳＢ）
を介してコンデンサ（Ｃ）に入力される。このため、第
１図の如く、コンデンサ（Ｃ）は電荷を蓄積する。

この蓄積開始時、コイル（Ｌ）の両端間電圧は略ゼロで
ある。しかし、当然、コンデンサ（Ｃ）の充電に伴って
、コイル（Ｌ）の両端間電圧も徐々に上昇する。

そして、この両端間電圧が、リレー（ＲＹ）の感動電圧
に達すると、第２図の如くリレー（ＲＹ）がオンして、
スイッチ（Ｓ１）（Ｓ２）は、メイク接点（ＳＡ）（Ｓ
Ａ）に接続される。このため、コンデンサ（Ｃ）のマイ
ナス側は、２次側のアースに接続されると共に、コンデ
ンサ（Ｃ）のプラス側は、ＩＣの駆動用電圧として出力
され、このコンデンサ（Ｃ）の電荷は、ＩＣの起動用電
力として消費される。

上記の如く、本実施例では、コンデンサ（Ｃ）を１次側
に接続して充電した後に、リレー（ＲＹ）により２次側
に接続して起動用電力を供給する。

第３図に本発明の具体的回路を示した第２実施例を示す
。この回路は、第８図の回路と同様に動作する。尚、こ
の第３図の補助電源回路（２６）は実質的に第１図の回
路と同様である。尚、この補助電源回路（２６）の電流
制限抵抗は、２個（ＲＡｌ）　（ＲＡ２）あり、コイル
（Ｌ）の両側に取り付けられている。

このスイッチング電源回路の動作を簡単に説明する。Ａ
ＣｌｏｏＶより整流回路（１０）を経て電力が供給され
、コンデンサ（Ｃ２）両端に１４１ｖの直流電圧が発生
する。これをメイントランジスタ（Ｑｌ）によってスイ
ッチングしてメイントランス（１４）の２次側に発生し
た出力を整流回路（１６）で整流して、所望の電圧（２
４Ｖ）を得る。

この整流回路（１６）の出力は、抵抗、可変抵抗（Ｒ１
）（Ｒ２）（ＶＲＩ）Ｇ：より分圧さレテ、制御用ＩＣ
（２２”、８電製、ＰＣ４９４ＧＳ）の１番ピンに入力
される。

制御用ＩＣ（２２″）は、１１番ピンより、スイッチン
グ制御用のパルスを出力する。このパルスは、ドライブ
トランス（２４）を介して、メイントランジスタ（Ｑｌ
）を駆動する。尚、スイッチングパルスの周波数は、コ
ンデンサ（Ｃ３）と抵抗（Ｒ３）によって、設定出来る
。本回路では、５５．１ＫＨｚである。

制御用ＩＣ（２２“）は、整流回路（１６）の出力と、
ＩＣ（２２”）内部で作成した基準電圧（１４番ピン）
とを比較して、前記スイッチングパルスのデユーティ−
比パルス幅をコントロールする。すなわち、出力が低け
れば、パルス幅を大きくして、メイントランス（１４）
を介して２次側に供給される電力を増加せしめて、出力
電圧を上昇せしめる。逆に、整流回路（１６）の出力が
高いと、パルス幅を小さくして、出力電圧を下げる。出
力電圧は、ＩＣ（２２”）の１番ピンのフィールドバッ
ク電圧と、２番ピンの電圧で決定される。本回路では、
出力２４．ＯＶ±０．１■になるように可変抵抗（ＶＲ
Ｉ）を微調する。

又、メイントランス（１４）の２次側には、ダイオード
（ＤＩ）コンデンサ（Ｃ４）よりなる整流回路も接続さ
れており、約１５Ｖを出力する。この１５Ｖの出力は、
３端子レギユレータ（４０）からなる定電圧回路で安定
な１２Ｖの出力となる。又、３端子レギユレータ（４２
）は５Ｖを出力する。

制御回路（２２”）の中で、可変抵抗（ＶＲ２）は過電
流保護回路の設定ボリュームである。メイントランス（
１４）２次側のコールド端子とＤＣ出力のＧＮＤの間に
は抵抗（Ｒ４）が挿入されており、出力電流が増大する
につれてＧＮＤの電位はコールド端と比べて相対的に上
昇する。ＧＮＤ電位はＩ　Ｃ（２２”）の６番ピンに入
力され一方可変抵抗（ＶＲ−２）で設定された電圧は１
５番ピンに入力される。出力電流が増大して１６番ピン
の電位が１５番ピン設定値を上回ると保護回路が動作す
る。

補助電源回路（２６）は、ＡＣ１００Ｖ印加後約５秒で
リレーがＯＮＬ、約２０ｍ５ｅｃ、Ｉ　Ｃ（２２”）に
対して電力を供給することができる。起動後はＩＣ（２
２°′）に対する電源はダイオード（Ｄ２）より供給さ
れる。リレー（ＲＹ）には、動作中、常に、電流が流れ
るため、低い電流でＯＮできるリレーを使用して消費電
力をおさえる。

本実施例によると、保護回路が働き発振がストップした
場合、従来回路では、そのままの状態で再起動をかけ続
けるが本考案の回路では一度ＡＣ１００Ｖを切ってリレ
ー（ＲＹ）を０ＦＦＬない限り再起動しないので、保護
回路的動作となる。

ところで、前述の如く、コンデンサ（Ｃ）に充電される
電圧はリレーの感動電圧と等しくなる。すなわち、コン
デンサ（Ｃ）の両端の電圧（Ｅｃ）が第５図に示すよう
にＡＣ１００Ｖ印加開始後リレーの感動電圧（ＶＬ）に
達すると、リレーがＯＮする。この時の充電された電圧
をもって、２次側のＩＣ（２２”）を起動させる電圧の
初期値が決まる。

ところが、リレーの感動電圧は、通常、定格電圧（公称
電圧）の５０％〜７０％に分布しているが、感動電圧の
低い方（すなわち感度の高い側）は特に決められていな
いことが多く、又、温度特性等も含めると非常に広い範
囲の許容差を持った設計が必要となる。

第６図に、リレー動作が安定するように、補助電源回路
（２６）を改良した回路を示す。

この回路では、始動時に抵抗（ＲＡＩ）（ＲＡ２）を介
してコンデンサ（Ｃ）が充電され、電圧（Ｅｃ）が上昇
する。そして、この電圧（Ｅｃ）の値が、ツェナダイオ
ード（ＺＤ）のツェナ電圧値及びトランジスタ（Ｔｒ）
のベース・エミッタ間電圧値との加算値に達すると、ト
ランジスタ（Ｔｒ）がオンして、コイル（Ｌ）に電流が
流れ、リレー（ＲＹ）はオンする。尚、（Ｄ３）はダイ
オード、（Ｒ５）は抵抗である。

このツェナ電圧値として、リレーの感動電圧値と比べて
充分高い値を選ぶことにより、リレーの動作時の電圧（
Ｅｃ）を安定に設定することができる。

つまり、この回路では、コンデンサ（Ｃ）の両端の電圧
（Ｅｃ）を電圧検出機能を持った電子回路で検出し、一
定の値に達するとリレーがＯＮする構成とした。よって
、リレーの感動電圧の影響なく、リレー動作が安定した
電圧で行なわれる。

第７図に、本発明の更に他の実施例を示す。この回路は
、２次側アースとＡＣｌｏｏＶの２人力を３個のコンデ
ンサ（Ｃ４）（Ｃ５）（Ｃ６）でスター結線して、ノイ
ズを吸収した例である。尚、この実施例でのスイッチン
グ周波数は約５５ＫＨｚ、コンデンサ（Ｃ４）（Ｃ５）
（Ｃ６）の容量値は１００００ｐＦ、耐圧２ＫＶである
。尚、（Ｔ）はサーモスタットである。

（ト）発明の効果 本発明に依れば、補助電源回路を簡単な構成で実現する
ことが、出来る。

又、本発明により、スイッチングノイズを吸収するとと
もに、２次側アースに対して商用周波数の影響を与えな
いスイッチング電源回路を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明の第１実施例を示す図であ
る。 第３図は本発明の第２実施例を示す図である。 第４図は本発明の第３実施例を示す図である。 第５図は第３図の動作を説明するための図である。 第６図は第３図の回路を改良した第４実施例を示す図で
ある。 第７図は本発明の第５実施例を示す図である。 第８図は従来例を示す図である。 第９図、第１０図は従来例を示す図である。 （１０）・・・整流回路（第１整流回路）、（１２）・
・・スイッチング回路、 （１４）・・・トランス、 （１６）・・・整流回路（第２整流回路）、（２０）・
・・制御回路、 （Ｄ２）・・・ダイオード（電源ラインを形成するダイ
オード）、 （２６）・・・補助電源回路、 （ＲＹ）・・・リレー、 （Ｓ１）（Ｓ２）・・・スイッチ、 （ＳＢ）（ＳＢ）・・・ブレーク接点、（ＳＡ）（ＳＡ
）・・・メイク接点、 （Ｌ）・・・コイル、 （Ｃ）・・・コンデンサ。 （Ｃ４）（Ｃ５）（Ｃ６）・・・コンデンサ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）商用交流電源入力を整流する第１整流回路（１０
   ）と、 この整流回路（１０）の出力をスイッチングして出力す
   るスイッチング回路（１２）と、このスイッチング回路
   （１２）の出力が１次側に入力されるトランス（１４）
   と、 このトランス（１４）の２次側出力を整流平滑する第２
   整流回路（１６）と、 この整流回路（１６）の出力値に応じて前記スイッチン
   グ回路（１２）のオンオフ期間を制御する制御回路（２
   ０）と、 前記第２整流回路（１６）の出力を前記制御回路（２０
   ）の駆動電圧とする電源ライン（Ｄ２）と、少なくとも
   始動時に、前記制御回路（２０）に駆動電圧を供給する
   ために、前記第１整流回路（１０）に接続され、前記制
   御回路（２０）の駆動電圧を出力する補助電源回路（２
   ６）とを、 備えたスイッチング電源回路に於いて、 前記補助電源回路は、 １次側アースと前記第１整流回路（１０）の出力間に挿
   入されたリレー（ＲＹ）のコイル（Ｌ）と、このコイル
   （Ｌ）により制御される前記リレー（ＲＹ）の２つのス
   イッチ（Ｓ１）（Ｓ２）が、両端に接続されるコンデン
   サ（Ｃ）と、 一方が前記第１整流回路（１０）の出力側に接続され、
   他方が一次側アース側に接続される前記リレー（ＲＹ）
   の２つのブレーク接点（ＳＢ）（ＳＢ）と、一方が前記
   駆動電圧出力側となり、他方が２次側アース側に接続さ
   れる前記リレー（ＲＹ）の２つのメイク接点（ＳＡ）（
   ＳＡ）とを、 備えるスイッチング電源回路。
2. （２）商用交流電源入力を整流する整流回路（１０）と
   、 この整流回路（１０）の出力をスイッチングして出力す
   るスイッチング回路（１２）と、このスイッチング回路
   （１２）の出力が１次側に入力されるトランス（１４）
   と、 このトランス（１４）の２次側のアースと前記商用交流
   電源の両入力をスター状に結線する少なくとも３個のコ
   ンデンサ（Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６）とを、備えるスイッチン
   グ電源回路。