JPH05344726A - スイッチング電源回路 - Google Patents

スイッチング電源回路

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JPH05344726A
JPH05344726A JP4173654A JP17365492A JPH05344726A JP H05344726 A JPH05344726 A JP H05344726A JP 4173654 A JP4173654 A JP 4173654A JP 17365492 A JP17365492 A JP 17365492A JP H05344726 A JPH05344726 A JP H05344726A
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JP
Japan
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transistor
power supply
voltage
switching
circuit
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JP4173654A
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English (en)
Inventor
Masanori Yamada
将範 山田
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NEC Computertechno Ltd
Original Assignee
NEC Computertechno Ltd
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Publication date
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Priority to US08/073,068 priority patent/US5341279A/en
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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
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/36Means for starting or stopping converters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/062Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for AC powered loads
    • 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/30Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for improving the carbon footprint of the management of residential or tertiary loads, i.e. smart grids as climate change mitigation technology in the buildings sector, including also the last stages of power distribution and the control, monitoring or operating management systems at local level
    • 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
    • Y04INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04SSYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S20/00Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y04S20/20End-user application control systems

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スイッチング電源回路の効率を改善し、小型
化を図る。 【構成】 トランジスタQ1、定電圧ダイオードD1、
抵抗R1で補助電源回路4aを構成する。トランスT1
の補助巻き線5、電圧レギュレータ6で補助電源回路7
を構成する。トランジスタQ1がトランジスタQ2のス
イッチングが定常でないときにオン、定常のときにオフ
するように電圧レギュレータ6の出力電圧を設定する。
トランジスタQ2のスイッチングが定常状態でないとき
は補助電源回路4aからPWM制御回路3に電力を供給
し、トランジスタQ2のスイッチングが定常状態のとき
は補助電源回路7からPWM制御回路3に電力を供給す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はスイッチング電源回路に
関し、特に直流出力電圧が一定になるようにトランジス
タをオン/オフさせる制御回路に電力を供給する補助電
源回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図2は交流電圧を直流電圧に変換する従
来のスイッチング電源回路の回路図である。1は交流入
力電圧を整流して直流入力電圧を出力する整流回路、Q
2はその直流入力電圧をスイッチングして、例えば数1
0kHzの高周波の交流に変換するトランジスタ、T1
は一時側(入力)と二次側(出力)とを絶縁し、かつそ
の高周波の交流を二次側に伝えるトランス、2はその高
周波の交流を整流して直流出力電圧に変換する整流平滑
回路である。この整流平滑回路2の出力に図示しない負
荷を接続して、負荷に直流出力を供給するようになって
いる。
【0003】3はトランジスタQ2をオン/オフさせる
制御信号を出力するPWM制御回路であり、整流平滑回
路2から出力される直流出力電圧と自己の発振器で発生
する三角波電圧とを比較し、パルスからなる制御信号の
幅を変えてトランジスタQ2がオン/オフする時間を変
えることにより、直流出力電圧が一定になるようにす
る。R2は、交流入力電圧の投入、すなわち直流入力電
圧の投入時にPWM制御回路3に電力を供給する起動時
用の補助電源回路4を構成する抵抗である。5はトラン
スT1の補助巻き線、6は補助巻き線5の出力を定電圧
にするダイオードD2,D3を接続した電圧レギュレー
タであり、これらでトランジスタQ2がスイッチングを
開始した後の定常動作時にPWM制御回路3に電力を供
給する定常動作時用の補助電源回路7を構成する。
【0004】次に、このスイッチング電源回路の動作を
説明する。まず、交流入力電圧を投入すると、整流回路
1を通して直流入力電圧が投入されることになる。最初
はトランジスタQ2がオフしていてスイッチングを開始
していないので、トランスT1の補助巻き線5には電圧
が発生しない。そのため、交流入力電圧の投入、すなわ
ち直流入力電圧の投入時は、抵抗R2からなる起動時用
の補助電源回路4がPWM制御回路3に始動電流を供給
し、これによりPWM制御回路3が起動する。
【0005】起動直後のPWM制御回路3は、三角波電
圧と比較している直流出力電圧が低いので、オン時間の
長い制御信号を出力し、トランジスタQ2がスイッチン
グを開始する。トランジスタQ2のこのスイッチングに
より直流入力電圧は高周波の交流に変換され、トランス
T1によって昇圧または降圧された後、整流平滑回路2
を通って安定した直流出力電圧が出力される。初期のオ
ン時間の長いスイッチングにより直流出力電圧が上昇す
ると、PWM制御回路3はオン時間の短い制御信号を出
力するので、直流出力電圧の上昇が止まる。このように
トランジスタQ2のオン/オフ時間を変えることにより
直流出力電圧は定電圧化される。
【0006】なお、トランジスタQ2がスイッチングを
開始してトランスT1に交流が流れ始めると、トランス
T1の補助巻き線5から交流が出力され、ダイオードD
2で整流されて電圧レギュレータ6に定電圧が発生す
る。この結果、定常動作時用の補助電源回路7からPW
M制御回路3に電力が供給される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】トランジスタQ2がス
イッチングを開始してトランスT1の補助巻き線5から
電力供給が開始された後も、常に抵抗R2には電流が流
れ続けており、電力損失となる。又、電源装置の種類及
び用途によっては、直流出力が無負荷の場合でも定電圧
を発生させる必要がある。しかし、無負荷時においては
トランジスタQ2がスイッチングしたり、スイッチング
しなかったりの不連続状態になっており、トランスT1
の補助巻き線5から十分な電圧が発生できないことがあ
る。この場合は、ほとんど抵抗R2を介して電流が供給
されることになる。よって、抵抗R2の消費電力、特に
直流出力の無負荷時の電力損失が大きく、例えば数Wに
達するものもあり、電源装置全体としての効率を悪化さ
せている。又、このために抵抗R2は大電力用の抵抗、
例えば10Wの抵抗を使用しなければならず、電源装置
の小型化に支障をきたすことになる。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、上記起動時用の補助電源回路を、例えば
NPNトランジスタ、定電圧ダイオード、抵抗によるド
ロッパ型レギュレータで構成し、トランジスタQ2のス
イッチングが定常動作をしているときは電力供給を停止
する開閉手段を有するようにしたものである。
【0009】
【作用】本発明によれば、直流入力電圧の投入時及び直
流出力の無負荷時は、開閉手段は導通状態となって起動
時用の補助電源回路からPWM制御回路に電力を供給す
る。トランジスタのスイッチングの定常動作時は、開閉
手段は遮断状態となって起動時用の補助電源回路からの
電力供給を停止し、トランスの補助巻き線による定常動
作時用の補助電源回路のみからPWM制御回路に電力を
供給する。
【0010】
【実施例】以下本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。従来例を示す図2と同様の部分には、同一の符号が
付してある。
【0011】図1は本発明の一実施例を示すスイッチン
グ電源回路の回路図である。この回路で図2と異なるの
は、抵抗R2に代えて、トランジスタQ1と定電圧ダイ
オードD1と抵抗R1とによりドロッパ型レギュレータ
を構成し、起動時用の補助電源回路4aとしていること
である。
【0012】トランジスタQ1のベースは定電圧ダイオ
ードD1でクランプしている。電圧レギュレータ6の出
力電圧がない場合、トランジスタQ1のエミッタ電圧V
E は、定電圧ダイオードD1のツェナ電圧をVZ 、トラ
ンジスタQ1のベース―エミッタ間電圧をVBEとする
と、 VE =VZ −VBE となる。ここで、トランスT1の補助巻き線5に電圧レ
ギュレータ6が定電圧を発生するのに十分な交流が出力
されるとき、電圧レギュレータ6を通してダイオードD
3のカソードに出力される電圧を、上記式のトランジス
タQ1のエミッタ電圧VE より高く設定しておく。
【0013】交流入力電圧の投入時、すなわち直流入力
電圧の投入時は、トランジスタQ2が定常のスイッチン
グ動作をしておらず、トランスT1の補助巻き線5から
電圧レギュレータ6を通してダイオードD3のカソード
に出力される電圧が小さいので、トランジスタQ1のベ
ース―エミッタ間は順バイアスとなってトランジスタQ
1はオンする。よって、起動時用の補助電源回路4aか
らPWM制御回路3へ電力が供給される。
【0014】トランジスタQ2のスイッチングが定常状
態になると、トランスT1の補助巻き線5から十分大き
い交流が出力されるため、電圧レギュレータ6を通して
ダイオードD3のカソードに出力される電圧は、電圧レ
ギュレータ6によってあらかじめ決められた定電圧とな
る。この電圧は上記のようにトランジスタQ1のエミッ
タ電圧VE より高くなるので、トランジスタQ1のベー
ス―エミッタ間は逆バイアスとなってトランジスタQ1
はオフする。よって、トランジスタQ2のスイッチング
の定常動作時におけるPMW制御回路3への電力供給
は、定常動作時用の補助電源回路7のみからとなる。
【0015】更に、直流出力の無負荷時においてはトラ
ンジスタQ2のスイッチングが不連続になって定常のス
イッチング動作を行わないので、トランスT1の補助巻
き線5から電圧レギュレータ6を通してダイオードD3
に出力される電圧は、トランジスタQ1のエミッタ電圧
VE よりも低くなる。よって、トランジスタQ1のベー
ス―エミッタ間は順バイアスとなってトランジスタQ1
はオンし、起動時用の補助電源回路4aからPWM制御
回路3へ電力が供給される。すなわち、起動時用の補助
電源回路4aは、トランジスタQ2のスイッチング状態
に応じて導通/遮断動作する開閉手段としての働きを持
つことになる。
【0016】トランジスタQ1がオフしている場合、起
動時用の補助電源回路の損失は、抵抗R1と定電圧ダイ
オードD1とを流れるわずかな電流によるものであり、
従来の図2抵抗R2による損失と比べて、例えばその損
失が数10mWと大幅に減らすことができる。
【0017】
【発明の効果】以上の説明のように本発明によれば、直
流入力電圧の投入時及び直流出力の無負荷時は、ドロッ
パ型レギュレータ等による起動時用の補助電源回路から
PWM制御回路に電力を供給し、トランジスタのスイッ
チングの定常動作時は、定常動作時用の補助電源回路の
みからPWM制御回路に電力を供給するようにしたの
で、起動時用の補助電源回路における抵抗による電力損
失を従来に比べて大幅に減らし、電源装置全体としての
効率を向上させることができる。又、大電力用の抵抗を
必要としないので、電源装置が小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すスイッチング電源回路
の回路図である。
【図2】従来例のスイッチング電源回路の回路図であ
る。
【符号の説明】
1 整流回路 2 整流平滑回路 3 PWM制御回路 4a 起動時用の補助電源回路 5 トランス補助巻き線 6 電圧レギュレータ 7 定常動作時用の補助電源回路 Q1 レギュレータ用トランジスタ Q2 スイッチングトランジスタ D1 定電圧ダイオード R1 レギュレータ用抵抗 T1 トランス

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流入力電圧をスイッチングするトラン
    ジスタと、前記直流入力電圧をスイッチングすることに
    より発生した交流を直流出力電圧に整流する整流平滑回
    路と、前記トランジスタのオン/オフする時間を変える
    ことにより前記直流出力電圧が一定になるように制御す
    る制御回路と、前記直流入力電圧の投入時に前記制御回
    路に電力を供給する起動時用の補助電源回路と、前記ト
    ランジスタのスイッチングの定常動作時に前記制御回路
    に電力を供給する定常動作時用の補助電源回路とを有す
    るスイッチング電源回路において、 前記起動時用の補助電源回路は、前記トランジスタのス
    イッチングの定常動作時に電力供給を停止する開閉手段
    を有することを特徴とするスイッチング電源回路。
JP4173654A 1992-06-09 1992-06-09 スイッチング電源回路 Pending JPH05344726A (ja)

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