JPH0549259A - Switching power supply - Google Patents

Switching power supply

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JPH0549259A
JPH0549259A JP19663791A JP19663791A JPH0549259A JP H0549259 A JPH0549259 A JP H0549259A JP 19663791 A JP19663791 A JP 19663791A JP 19663791 A JP19663791 A JP 19663791A JP H0549259 A JPH0549259 A JP H0549259A
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JP
Japan
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power supply
voltage
transformer
control circuit
input
Prior art date
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Application number
JP19663791A
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Japanese (ja)
Inventor
Noriyuki Sakuma
則幸 佐久間
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
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  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

PURPOSE:To realize a switching power supply in which stabilized operation is realized even when DC input voltage drops. CONSTITUTION:In a switching power supply in which DC input voltage to the primary winding of a transformer 4 is turned ON/OFF through a switching element 6 and the voltage induced in the secondary winding of the transformer 4 is rectified/smoothed through a rectifying/smoothing circuit, the switching power supply comprises a control circuit 8 for turning the switching element 6 ON/OFF and a step-up type DC-DC converter 17 which steps up DC input voltage to the primary winding of the transformer 4 and feeds thus stepped up voltage, as power supply, to the control circuit 8.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はスイッチング電源に関す
るものであり、詳しくは、直流入力電圧範囲条件の緩和
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switching power supply, and more particularly to relaxation of DC input voltage range conditions.

【0002】[0002]

【従来の技術】自動車から容易に入手できる電源とし
て、エンジン始動用バッテリ―の直流12V出力があ
る。そこで、車載用の電子機器には、電源回路として例
えば図4に示すような直流12Vを入力とするスイッチ
ング電源が組み込まれることが多い。
2. Description of the Related Art As a power source that can be easily obtained from an automobile, there is a DC 12V output of a battery for starting an engine. Therefore, in-vehicle electronic devices often incorporate a switching power supply, for example, as shown in FIG.

【0003】図4において、1は入力フィルタであり、
その入力端子には入力電圧の逆接続保護のためのダイオ
―ド2が並列に接続されるとともに直流12Vの入力電
圧が加えられ、出力端子にはコンデンサ3が接続されて
いる。コンデンサ3のプラス端子はトランス4の1次巻
線5の一端に加えられ、マイナス端子は共通電位点に接
続されている。トランス4の1次巻線5の他端はFET
6を介して共通電位点に接続されている。7はシリ―ズ
レギュレ―タであり、コンデンサ3のプラス端子に接続
されている。このシリ―ズレギュレ―タ7は、FET6
をスイッチング駆動する制御回路8に電力を供給するも
のである。トランス4の2次巻線9の一端はダイオ―ド
10のアノ―ドに接続され、他端はダイオ―ド11のア
ノ―ドおよびコンデンサ13の一端に接続されている。
ダイオ―ド10のカソ―ドはチョ―クコイル12の一端
およびダイオ―ド11のカソ―ドに接続されている。チ
ョ―クコイル12の他端はコンデンサ13の他端に接続
されている。これらダイオ―ド10,11、チョ―クコ
イル12およびコンデンサ13は整流平滑回路を構成し
ている。なお、図4では整流平滑回路の出力電圧を制御
回路8に帰還し、出力電圧が所望の値になるようにFE
T6のオン,オフ周期を制御する帰還ル―プは省略して
いる。
In FIG. 4, 1 is an input filter,
A diode 2 for protecting the reverse connection of the input voltage is connected in parallel to the input terminal, an input voltage of DC 12V is applied to the input terminal, and a capacitor 3 is connected to the output terminal. The positive terminal of the capacitor 3 is added to one end of the primary winding 5 of the transformer 4, and the negative terminal is connected to the common potential point. The other end of the primary winding 5 of the transformer 4 is an FET
It is connected to the common potential point via 6. A series regulator 7 is connected to the positive terminal of the capacitor 3. This series regulator 7 is FET6
The electric power is supplied to the control circuit 8 for switching and driving. One end of the secondary winding 9 of the transformer 4 is connected to the anode of the diode 10, and the other end is connected to the anode of the diode 11 and one end of the capacitor 13.
The cathode of the diode 10 is connected to one end of the choke coil 12 and the cathode of the diode 11. The other end of the choke coil 12 is connected to the other end of the capacitor 13. These diodes 10, 11, choke coil 12 and capacitor 13 form a rectifying / smoothing circuit. In FIG. 4, the output voltage of the rectifying / smoothing circuit is fed back to the control circuit 8 so that the output voltage becomes a desired value.
The feedback loop for controlling the ON / OFF cycle of T6 is omitted.

【0004】図5は図4で用いられるシリ―ズレギュレ
―タ7の具体例図であり、トランジスタ14、ツェナ―
ダイオ―ド15、抵抗16などで構成されている。トラ
ンジスタ14のコレクタは電源ラインに接続され、エミ
ッタは電源供給対象に接続され、ベ―スはツェナ―ダイ
オ―ド15のカソ―ドに接続されている。ツェナ―ダイ
オ―ド15のアノ―ドは共通電位点に接続され、カソ―
ドは抵抗16を介して電源ラインに接続されている。
FIG. 5 is a diagram showing a specific example of the series regulator 7 used in FIG. 4, including a transistor 14 and a Zener.
It is composed of a diode 15, a resistor 16 and the like. The collector of the transistor 14 is connected to the power supply line, the emitter is connected to the power supply target, and the base is connected to the cathode of the Zener diode 15. The anode of Zener diode 15 is connected to the common potential point,
The gate is connected to the power supply line via the resistor 16.

【0005】ところで、このような車載用の電子機器に
組み込まれるスイッチング電源の入力電圧範囲は、定格
12Vに対して最低電圧が10V程度に設計されたもの
が多い。その理由として、 (1) 10V以下にすると電流容量が大きくなるため、部
品が大きくなる (2) 制御回路8の動作保証電圧が10V程度であり、1
0V以下になると制御回路8の動作の信頼性がなくなる ことなどがあげられる。
By the way, the input voltage range of the switching power supply incorporated in such an on-vehicle electronic device is often designed so that the minimum voltage is about 10V with respect to the rated voltage of 12V. The reasons are: (1) If the voltage is set to 10 V or less, the current capacity becomes large, and the size of the component becomes large. (2) The operation guarantee voltage of the control circuit 8 is about 10 V.
When the voltage becomes 0 V or less, the reliability of the operation of the control circuit 8 becomes unreliable.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、現実に自動車
のエンジン始動用バッテリ―で図4のスイッチング電源
を用いた車載用の電子機器を駆動した場合、エンジンを
始動させるときにバッテリ―の出力電圧6V程度まで低
下することがあり、電子機器の構成によってはリセット
されてしまうことがある。本発明は、このような従来の
問題点を解決するものであり、その目的は、直流入力電
圧が低下した場合でも安定した動作が得られるスイッチ
ング電源を実現することにある。
However, when the vehicle-mounted electronic device using the switching power supply shown in FIG. 4 is actually driven by the engine starting battery of the automobile, the output voltage of the battery is started when the engine is started. It may drop to about 6V and may be reset depending on the configuration of the electronic device. The present invention solves such conventional problems, and an object thereof is to realize a switching power supply that can obtain stable operation even when the DC input voltage decreases.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】このような目的を解決す
る本発明は、トランスの1次巻線に入力される直流入力
電圧をスイッチング素子でオン,オフし、トランスの2
次巻線に誘起される電圧を整流平滑回路で整流平滑する
スイッチング電源において、前記スイッチング素子をオ
ン,オフ駆動する制御回路と、前記トランスの1次巻線
に入力される直流入力電圧をステップアップして前記制
御回路に電源として供給するステップアップ型のDC−
DCコンバ―タ、とで構成されたことを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention which solves the above-mentioned problems is achieved by switching on and off a DC input voltage input to a primary winding of a transformer with a switching element.
In a switching power supply for rectifying and smoothing a voltage induced in a secondary winding by a rectifying and smoothing circuit, a control circuit for driving the switching element on and off and a DC input voltage input to a primary winding of the transformer are stepped up. And a step-up type DC-which supplies power to the control circuit.
It is characterized by being composed of a DC converter and.

【0008】[0008]

【作用】スイッチング素子の制御回路の電源は、トラン
スの1次巻線に入力される直流入力電圧を所定の電圧に
ステップアップするDC−DCコンバ―タを介して供給
される。これにより、トランスの1次巻線に入力される
直流入力電圧が低下してもスイッチング素子の制御回路
は安定に動作し、トランスの2次巻線に接続される整流
平滑回路から安定した直流電圧が出力される。
The power supply for the switching element control circuit is supplied through the DC-DC converter that steps up the DC input voltage input to the primary winding of the transformer to a predetermined voltage. As a result, even if the DC input voltage input to the primary winding of the transformer drops, the control circuit of the switching element operates stably, and a stable DC voltage is output from the rectifying / smoothing circuit connected to the secondary winding of the transformer. Is output.

【0009】[0009]

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図1は本発明の一実施例を示す回路図であり、図4
と同一部分には同一符号を付けている。図1において、
17はステップアップ型のDC−DCコンバ―タであ
り、シリ―ズレギュレ―タ7の出力電圧を所定の電圧に
ステップアップして制御回路8に供給するものである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention.
The same parts as those in FIG. In FIG.
A step-up type DC-DC converter 17 steps up the output voltage of the series regulator 7 to a predetermined voltage and supplies it to the control circuit 8.

【0010】図2は図1の具体例を示す回路図である。
図2において、入力フィルタ1は、入力端子T1,T2
間に接続されたコンデンサC1と、出力端子T3,T4
間に直列接続され中点が接地されたコンデンサC2,C
3の直列回路と、出力端子T3,T4間にコンデンサC
2,C3の直列回路と並列に接続されたコンデンサC4
と、入力端子T1と出力端子T3間に接続されたコイル
L1と、入力端子T2と出力端子T4間に接続されたコ
イルL2とで構成されている。シリ―ズレギュレ―タ7
を構成するツェナ―ダイオ―ドとしてはツェナ―電圧が
6Vのものを用い、トランス4の1次巻線5に入力され
る直流入力電圧が+12Vから+6Vの間で変化しても
+5Vに安定化された電圧を出力できるようにする。D
C−DCコンバ―タ17としては、シリ―ズレギュレ―
タ7の+5Vの出力電圧を+12Vにステップアップし
て制御回路8に供給するように構成された公知のものを
用いる。このようなDC−DCコンバ―タは電源ユニッ
トとして一体化して市販されているものを用いてもよい
し、個別部品で構成してもよい。制御回路8としては、
+12Vで動作可能な集積回路として構成された例えば
μPC494を用いる。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a specific example of FIG.
In FIG. 2, the input filter 1 includes input terminals T1 and T2.
The capacitor C1 connected between the output terminals T3 and T4
Capacitors C2 and C, which are connected in series between and have their midpoints grounded
Capacitor C between the series circuit of 3 and output terminals T3 and T4.
A capacitor C4 connected in parallel with the series circuit of C2 and C3.
And a coil L1 connected between the input terminal T1 and the output terminal T3, and a coil L2 connected between the input terminal T2 and the output terminal T4. Series Regulator 7
As the Zener diode that composes, a Zener voltage of 6V is used, and it stabilizes at + 5V even if the DC input voltage input to the primary winding 5 of the transformer 4 changes between + 12V and + 6V. The output voltage can be output. D
As the C-DC converter 17, a series regulator
A well-known one configured to step up the + 5V output voltage of the power supply 7 to + 12V and supply it to the control circuit 8 is used. As such a DC-DC converter, a commercially available one that is integrated as a power supply unit may be used, or may be composed of individual parts. As the control circuit 8,
For example, μPC494 configured as an integrated circuit capable of operating at + 12V is used.

【0011】図3は図2のFET6を駆動するための周
辺回路図である。制御回路8の制御信号の出力端子はト
ランジスタQ1,Q2のベ―スに接続されるとともに、
抵抗R1を介して共通電位点に接続されている。トラン
ジスタQ1のコレクタは+12Vの電源ラインに接続さ
れ、トランジスタQ2のコレクタは共通電位点に接続さ
れている。トランジスタQ1,Q2のエミッタは共通に
接続され、その接続点は抵抗R2を介してFET6のゲ
―トに接続されている。そして、抵抗R2とFET6の
ゲ―トの接続点は抵抗R3を介して共通電位点に接続さ
れている。
FIG. 3 is a peripheral circuit diagram for driving the FET 6 of FIG. The control signal output terminal of the control circuit 8 is connected to the bases of the transistors Q1 and Q2, and
It is connected to a common potential point via a resistor R1. The collector of the transistor Q1 is connected to the + 12V power supply line, and the collector of the transistor Q2 is connected to the common potential point. The emitters of the transistors Q1 and Q2 are commonly connected, and the connection point is connected to the gate of the FET 6 via the resistor R2. The connection point between the resistor R2 and the gate of the FET6 is connected to the common potential point via the resistor R3.

【0012】図2の動作を説明する。入力フィルタ1に
前述のようなエンジン起動用のバッテリから入力される
直流電圧が+5V付近まで上昇すると、シリ―ズレギュ
レ―タ7は+5Vに安定化された電圧のDC−DCコン
バ―タ17への供給を開始する。そして、DC−DCコ
ンバ―タ17は制御回路8に+12Vの電源供給を開始
する。+12Vの電源が供給されることにより制御回路
8内部では発振が始まり、FET6はオン,オフ駆動さ
れる。FET6がオン,オフ駆動されることによりトラ
ンス4の2次巻線9には電圧が誘起され、整流平滑回路
から所定の直流電圧が出力される。ここで、シリ―ズレ
ギュレ―タ7から+5Vの安定化電圧が出力されている
間は制御回路8には+12Vの電源が供給されるので、
例えばエンジンの始動によってバッテリ―の出力電圧が
6V程度まで低下してもFET6のスイッチング動作が
停止することはなく、整流平滑回路から所定の直流電圧
が安定に出力され続ける。
The operation of FIG. 2 will be described. When the DC voltage input from the engine starting battery to the input filter 1 rises to around + 5V, the series regulator 7 supplies the DC-DC converter 17 with a voltage stabilized at + 5V. Start supply. Then, the DC-DC converter 17 starts supplying + 12V power to the control circuit 8. When the + 12V power is supplied, oscillation starts inside the control circuit 8 and the FET 6 is driven on and off. A voltage is induced in the secondary winding 9 of the transformer 4 by driving the FET 6 on and off, and a predetermined DC voltage is output from the rectifying and smoothing circuit. Here, since + 12V power is supplied to the control circuit 8 while the regulated voltage of + 5V is being output from the series regulator 7,
For example, the switching operation of the FET 6 does not stop even if the output voltage of the battery drops to about 6V due to the start of the engine, and a predetermined DC voltage is continuously output from the rectifying / smoothing circuit.

【0013】なお、上記実施例ではフォワ―ド型の方式
について説明したが、本発明の技術思想は、フライバッ
ク式,プッシュプル式,ハ―フブリッジ式,フルブリッ
ジ式などの各種のスイッチング電源に適用できるもので
ある。
Although the forward type has been described in the above embodiment, the technical idea of the present invention is to apply it to various switching power supplies such as flyback type, push-pull type, half bridge type and full bridge type. It is applicable.

【0014】また、上記実施例はスイッチング動作をト
ランスの1次側で制御するプライマリ―コントロ―ル方
式であるが、DC−DCコンバ―タの入力側と出力側が
電気的に絶縁されていて耐圧が十分であれば、スイッチ
ング動作をトランスの2次側で制御するセカンダリ―コ
ントロ―ル方式にも有効である。
Further, the above embodiment is a primary control system in which the switching operation is controlled by the primary side of the transformer, but the input side and the output side of the DC-DC converter are electrically insulated from each other and the withstand voltage is increased. Is sufficient, it is also effective for the secondary control method in which the switching operation is controlled by the secondary side of the transformer.

【0015】また、上記実施例はスイッチング素子とし
てFETを用いているが、例えば通常のトランジスタで
あってもよい。
Further, although the FET is used as the switching element in the above-mentioned embodiment, for example, an ordinary transistor may be used.

【0016】また、上記実施例はシリ―ズレギュレ―タ
とDC−DCコンバ―タが個別に構成されたものとして
いるが、両者が一体化されたものでもよい。
Further, in the above embodiment, the series regulator and the DC-DC converter are separately constructed, but they may be integrated.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
FETなどのスイッチング素子のオン,オフ動作を制御
する制御回路に電源を供給する系統にステップアップ型
のDC−DCコンバ―タを設けているので、安定動作可
能な直流入力電圧範囲を拡大できる。従って、本発明の
スイッチング電源を例えば自動車のエンジン始動用バッ
テリ―を駆動電源とする車載用の電子機器の電源回路と
して組み込むことにより、エンジン始動時においてバッ
テリ出力電圧の低下があってもその影響を受けることな
く安定に動作させることが可能になる。
As described above, according to the present invention,
Since the step-up type DC-DC converter is provided in the system for supplying power to the control circuit for controlling the on / off operation of the switching element such as FET, the range of stable DC input voltage can be expanded. Therefore, by incorporating the switching power supply of the present invention, for example, as a power supply circuit of an on-vehicle electronic device that uses an engine starting battery of an automobile as a driving power supply, even if the battery output voltage is lowered at the time of engine starting, the effect thereof is reduced. It is possible to operate stably without receiving.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】図1の具体例を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing a specific example of FIG.

【図3】図2のFET6を駆動するための周辺回路図で
ある。
FIG. 3 is a peripheral circuit diagram for driving the FET 6 of FIG.

【図4】従来の一例を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing a conventional example.

【図5】図4で用いるシリ―ズレギュレ―タの具体例図
である。
5 is a diagram showing a specific example of a series regulator used in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 入力フィルタ 4 トランス 6 スイッチング素子(FET) 8 制御回路 17 DC−DCコンバ―タ(ステップアップ型) 1 Input Filter 4 Transformer 6 Switching Element (FET) 8 Control Circuit 17 DC-DC Converter (Step-up Type)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 トランスの1次巻線に入力される直流入
力電圧をスイッチング素子でオン,オフし、トランスの
2次巻線に誘起される電圧を整流平滑回路で整流平滑す
るスイッチング電源において、 前記スイッチング素子をオン,オフ駆動する制御回路
と、 前記トランスの1次巻線に入力される直流入力電圧をス
テップアップして前記制御回路に電源として供給するス
テップアップ型のDC−DCコンバ―タ、 とで構成されたことを特徴とするスイッチング電源。
1. A switching power supply in which a DC input voltage input to a primary winding of a transformer is turned on and off by a switching element and a voltage induced in a secondary winding of the transformer is rectified and smoothed by a rectifying and smoothing circuit, A control circuit for driving the switching element on and off, and a step-up type DC-DC converter for stepping up a DC input voltage input to the primary winding of the transformer and supplying it as a power source to the control circuit. A switching power supply characterized by comprising:
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008032425A1 (en) * 2006-09-15 2008-03-20 Mitsubishi Electric Corporation Dc/dc power converting apparatus

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