JPH05504251A - 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】 スイッチング電源回路 本発明は、請求項１の上位概念記載のスイッチング電源回路から出発している。

この形式のスイッチング電源回路では１次側のスイッチングトランジスタの導通 時間の制御によって２次側に発生される作動電圧の高さが安定化される。このた めに、２次側の作動電圧のその都度の高さに関する調整情報を１次側に伝送する ことが必要である。しかしこの伝送の際に１次側と２次側の間の電気的な分離を 維持していなければならない。それ故に、２次側から１次側への調整情報の伝送 に対して例えば絶縁トランスまたはホトカップラのような付加的な回路手段を設 けることが公知である。

本発明の課題は、回路技術的に間車な方法でかつ付加的な回路手段なしに、電気 的な分離を維持しつつ２次側から１次側への調整情報の伝送を実施可能にするこ とである。

この課題は本発明によれば請求項１の特徴部分に記載の構成によって解決される 。本発明の有利な実施例はその他の請求項に記載されている。

本発明では、本来電気的な分離のために必要とされる、電力を１次側から２次側 に伝送するトランスが付加的に、調整情報を２次側から１次側に伝送するために 利用される。情報の伝送は、１次巻線を流れる電流がパワースイッチによって遮 断されている、トランスの休止期間に行われる。その際情報と同時に伝送される かまたはトランスにフィードバックされるエネルギーは比較的僅かに保持される 。１次側への調整電圧は、逆方向電流の大きさ、ひいては２次側において発生さ れる作動電圧の高さに依存している電圧成分から取り出すことができる。有利に は休止期間における１次側の電圧は時間ウィンドウによって評価される。その場 合調整電圧はこの時間ウィンドウの電圧成分からのみ取り出される。同様逆方向 電流および２次側において発生される作動電圧に依存しているパルス側縁の勾配 または振幅から調整電圧を取り出すこともできる。情報伝送のためにトランスに 付加的な巻線は必要でない。

情報伝送のために、整流器回路を用いて作動電圧を発生するために用いられる２ 次巻線を使用することができる。その場合この２次巻線は、動作期間にエネルギ ーを整流器回路に供給しかつ休止期間に調整情報を１次側に伝送する。即ちエネ ルギー伝送および情報伝送は同じ巻線を介して行われるが、時間的にはずれてお りしかも反対方向において行われる。

従って、トランスにおけるパルス電圧の所定の成分を調整量に対する尺度とする ことが実現される。しかし調整量を取り出すためのこのパルス部分の評価に対し て種々の方法がある。

第１の解決法では、トランスにおけるパルス電圧は時間ウィンドウ期間に切換パ ルスによってキーイング操作される。切換パルスはスイッチング電源回路を制御 するプロセッサから到来する。プロセッサは、動作期間のどんな時間に調整情報 を含んでいる電圧成分が存在しているかの情報を含んでいる。その場合この電圧 成分は時間ウィンドウによってキーイング操作されかつ調整電圧を取り出すため に整流される。第２の解決法では、キーイングパルスはパルス電圧自体から取り 出される。微分素子によって個々のパルス側縁が評価される。その場合、時間ウ ィンドウの始めをマーキングするパルスが取り出される。それからこのパルスか らパルス形成器において、時間ウィンドウの持続時間にわたって延在する、所望 のキーイングパルスを発生することができる。

次に、上述の解決法に対する種々の実施例を図面を用いて説明する。

第１図は、第１の解決法を有するスイッチング電源回路の回路略図であり、 第２図は、第２の解決法の１回路例を示す回路略図であり、 第３図は、第１図および第２図における電圧および電流の経過を示す線図である 。

第１図において端子１に、電源交流電圧の整流によって取り出された正の作動電 圧＋Ｕｂが加わる。Ｕｂは、トランスＴｒの１次巻線Ｗ１を介してスイッチとし て動作するパワートランジスタＴ１に印加されている。トランジスタＴ１はプロ セッサＰによってパルス幅変調された電圧２によって制御される。複数の２次巻 線およびそれに接続されている整流器を介して、作動電圧Ｕ１．Ｕ２．Ｕ３．Ｕ ４．Ｕ５が発生される。

１次巻線Ｗ１に並列に、′スナバ回路とも称されるＲＣＤ減衰素子３が接続され ている。この減衰素子は、トランジスタＴＩにおける電圧のパルスピークおよび 剥縁峻度を制限するために用いられる。

作動電圧Ｕ５を発生するダイオードＤ１に並列に、Ｄｌとは逆方向の極性でトラ ンジスタＴ２が接続されており、このトランジスタのペースは比較回路Ｖによっ て制御される。この作用を第３図と関連して説明する。時点ｔｌ−ｔ２において 電流１１が１次巻線Ｗ１およびトランジスタＴ１を通って流れる。時点ｔ２−ｔ ３において劃１ＤがダイオードＤＩを通って充電コンデンサ４を充電するために 流れる。時点ｔ３においてトランジスタＴ２は導通状態になりかつ所ｙＩ逆方向 電流ｉＴ２を充電コンデンサ４からトランスＴｒに戻し供給する。その際伝送さ れるエネルギーは比較的僅かである。逆方向電流ｉＴ２によってパルス電圧ＵＳ において時点ｔ４−４５の電圧Ｕ２が生じる。０２の振幅はｉＴ２に依存してい る。比較回路Ｖにおいて作動電圧Ｕ５がツェナーダイオード５における一定の基 準電圧Ｒｅｆ、と比較される。この比較結果に依存してトランジスタＴ２は導通 制御され、その結果１Ｔ２およびＵ２もＵＳに依存している。

このようにして調整情報を含んでいる電圧Ｕ２は、ＵＳとは逆相である、１次巻 線Ｗ２における電圧ＵＰにおいても現れる。プロセッサＰにおいて、トランジス タＴ１を周期的に導通制御しかつ遮断する電圧ＵＢからパルス形成器６において キーイングパルスＵＴが取り出される。このキーイングパルスＵＴはスイッチ７ を時間ウィンドウのように操作するので、ＵＰから成分Ｕ２のみが評価される。

時間選択的にキーイング操作された電圧Ｕ２から整流器８によってコンデンサ１ ５において調整電圧Ｕｒｌが取り出される。従ってこの調整電圧は、ＵＳの、目 標電圧からのその都度の偏差に対する尺度である。Ｕｒｌは比較段９において電 圧［１０の基準電圧と比較される。これにより得られる調整電圧Ｕｒ２はパルス 幅変調器１１を、作動電圧Ｕｌ−Ｕ５が安定化される方向に調整されるように、 制御する。即ち調整電圧に対する判断基準は時間ウィンドウｔ４−ｔ５期間のＵ ＳまたはＵＰの電圧成分の振幅である。時間ウィンドウｔ４−ｔ５は、トランジ スタＴＩの導通時間の約１０−２０％である。キーイングパルスＵＴは時間間隔 ｔ４−ｔ５にわたって延在していなければならない。キーイングパルスは第３図 によれば比較的長く、即ちｔ２−ｔ５にわたって示されている。その理由はこの パルスは回路からより良好に導出されるからである。ｔ２−ｔ４のＵＰからの成 分もスイッチ７によって導通接続される。しかしこの負の成分はダイオード８の 作用によって抑圧されるので、最終的にｔ４−ｔ５の電圧Ｕ２のみがダイオード ８を介してＵｒｌの形成のために引き続き伝送される。

回路は更に次の利点を有している　一般に充電コンデンサ４に並列に更に、′ブ リーダとも称されかつコンデンサに対する放電路を成している分路抵抗が必要で ある。第１図の回路ではこの分路抵抗は比較的高オーミックに形成することがで きるので、この抵抗では比較的に電力損失が僅かである。この分路抵抗は要求次 第で、トランジスタＴ２の作用によって完全に省略することもできる。

第２図にはキーイングパルスＵＴを発生するための別の実施例が示されている。

電圧ＵＰから微分素子１２によって電圧ＵＰ’　が取り出される。微分素子１３ によってＴＩのベースにおける電圧ＵＢから電圧ＵＢ′が取り出される。ＵＰ’ 　およおびＵＢ’　は加算段１４において加算され、これにより電圧Ｕｄｌが生 じる。

℃１およびｔ５における負のパルスＵＰ′およびｔｌおよびｔ５における正のパ ルスＵＢ’は加算されかつ相互に部分的に相殺され、一方し４におけるＵＰ’の 負のパルスはそのままである。ダイオードＤ１６によって電圧Ｕｄｌから、時点 ｔ４における負のピークしか有していない電圧Ｕｄ２が取り出される。この電圧 Ｕｄ２はパルス形成器または単安定マルチパイプレーク回路において時間ウィン ドウｔ４−ｔ５の期間のキーイングパルスＵＴを発生するために使用することが できる。

Ｆｉｇ、　１ Ｆｉｇ、２ １　：　１　：　１ ｔ１　↑２　↑３ｊｔｈｔＳ 要　約　書 課題は、簡単な方法で付加的なトランスなしで、発生された作動電圧の高さに関 する情報をトランス（Ｔｒ）の２次側から１次側に伝送することである。２次側 におけるスイッチ（Ｔ２）によって短時間、逆方向電流（ｉＴ２）の形でエネル ギーが２次側がらトランス（Ｔｒ）に戻される。この逆方向電流によって１次側 に発生される電圧（Ｕ２）から、調整に対する量（Ｕｒ）が取り出される。例え ば、テレビジョン受信機またはビデオレコーダ用のスイッチング電源回路として 使用される。

国際調査報告 国際調査報告 ＥＰ　９１００２２７ Ｓ＾　４４２１３

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．ダイオード（Ｄ１）を介して充電電流（ｉＤ）を作動電圧（Ｕ５）を出力す る充電コンデンサ（４）に供給する２次巻線を有するトランス（Ｔｒ）を備え、 前記２次側の作動電圧（Ｕ５）に依存して１次側のスイッチングトランジスタ（ Ｔ１）の導通時間を調整するための調整電圧（Ｕｒ）が取り出されるスイッチン グ電源回路において、 前記ダイオード（Ｄ１）に並列に、前記充電電圧（ｉＤ）の減衰後、前記スイッ チングトランジスタ（Ｔ１）の投入接続持続時間の一部期間中、前記作動電圧（ Ｕ５）に依存して導通制御されかつ前記充電電流（ｉＤ）とは反対方向に流れる 逆方向電流（ｉＴ２）によって前記充電コンデンサ（４）からエネルギーを前記 トランス（Ｔｒ）に戻すトランジスタ（Ｔ２）が設けられており、かつ前記１次 側において前記逆方向電流（ｉＴ２）によって誘起される電圧（Ｕ２）から前記 調整電圧（Ｕｒ）が取り出される ことを特徴とするスイッチング電源回路。
2. ２．トランジスタ（Ｔ２）は、作動電圧（Ｕ５）を基準電圧（Ｒｅｆ．）と比較 する比較回路（Ｖ）によって制御される 請求項１記載のスイッチング電源回路。
3. ３．１次巻線（Ｗ２）は、時間ウィンドウ（ｔ４−ｔ５）の期間に切換パルス（ ＵＴ）によって操作されるスイッチ（７）を介して、調整電圧（Ｕｒ１）を発生 する整流器（８）に接続されている請求項１記載のスイッチング電源回路。
4. ４．切換パルス（ＵＴ）はスイッチング電源回路を制御するプロセッサ（Ｐ）か ら導出されかつ動作周期内の所定の時間位置を有している 請求項２記載のスイッチング電源回路。
5. ５．切換パルス（ＵＴ）は、トランス（Ｔｒ）の１次巻線または２次巻線におけ る電圧のパルス側縁から導出される（第２図） 請求項２記載のスイッチング電源回路。
6. ６．前記一部期間とは約１０−２０％である請求項１記載のスイッチング電源回 路。