JPH0556641A

JPH0556641A - スイツチング電源

Info

Publication number: JPH0556641A
Application number: JP21564091A
Authority: JP
Inventors: Bunji Mori; 文治森; Koichi Ueki; 浩一植木
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1991-08-28
Filing date: 1991-08-28
Publication date: 1993-03-05

Abstract

(57)【要約】【目的】主巻線と補助巻線とを備えた変成器の主巻線を
スイッチングトランジスタを介して直流電源に接続し、
駆動回路によりトランジスタをオン・オフさせて上記各
巻線２次側のいずれか１つから、一定制御された直流電
圧を出力させるようにしたスイッチング電源において、
該一定制御される直流電圧の出力端子間に接続され残り
の２次巻線から出力される直流電圧を所定値以上に維持
するためのダミー負荷が消費するエネルギーを減らす。【構成】ダミー負荷１４にスイッチング素子１５を直列
に接続し、一定直流電圧が供給される外部負荷１７の大
きさに応じてこのスイッチング素子１５をオンまたはオ
フする。スイッチング素子１５をトランジスタとし、外
部負荷１７がダミー負荷１４より大きいときはトランジ
スタ１５をオフしてダミー負荷１４を切り離す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ＩＣやマイコン等の
電源として、交流電源に接続されて安定した直流電圧を
出力するスイッチング電源の回路構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のスイッチング電源の回路構成例を
図２, 図４および図５に示す。交流を整流して得られる
直流電源１から直流電圧が印加されると、抵抗４, ５,
６を通して電流が流れ、抵抗５に生じた端子電圧により
スイッチングトランジスタ３がオンし、変成器８の主巻
線８１の１次側を通して電流が流れる。主巻線８１は１
次側と２次側との巻き方向により２次側に下向きの起電
力が生じ、この段階では主巻線８１, 補助巻線８２の２
次側には電流が流れない。しかし、補助巻線８２の１次
側に誘起された起電力により、抵抗４, ５, ６とともに
駆動回路を構成する１次側制御回路７内のコンデンサ２
４ (図４) が充電され、以後、このコンデンサ２４が、
以下に述べる補助巻線２次側の直流出力電圧一定制御の
ための直流電源として機能する。

【０００３】主巻線８１の１次側, スイッチングトラン
ジスタ３,抵抗６を介して流れる電流が、主巻線１次側
のインダクタンスと抵抗６とによる時定数に従って上昇
を続け、抵抗６の端子電圧が、図４に示すトランジスタ
１８をオンさせるに足る電圧に達すると、トランジスタ
１８がオンして抵抗５,６が短絡され、スイッチングト
ランジスタ３がオフし、変成器主巻線８１の１次側電流
が止まる。この時点から、この時点までに変成器に蓄え
られた電磁エネルギーの２次側への放出が始まり、つれ
て補助巻線８２の１次側の極性が反転し、これにより、
補助巻線８２の１次側→抵抗６→抵抗５→コンデンサ２
１→抵抗２２の向きに電流が流れ、コンデンサ２１の極
性が反転し、エネルギーの放出が終わった時点でスイッ
チングトランジスタ３のベースに正電位がかかり、スイ
ッチングトランジスタ３が再びオンをする。以後、上述
の現象が繰り返され、変成器８の各巻線２次側からダイ
オード９, １１を介して直流電圧が取り出される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、変成器８の
２次側に直流出力電圧が一定に維持される必要のある負
荷, 例えばマイコンが接続される場合には、２次巻線か
ら整流装置を介して出力される直流電圧を一定に制御す
るための回路が構成される。図中の符号１３が直流出力
電圧を検出するための回路であり、この回路の詳細を図
５に示す。誤差増幅器２６の一方の入力端子に、一定に
維持されるべき直流出力電圧に対応した基準電圧２７が
入力され、他方の端子に直流出力電圧の抵抗２８, ２９
により分圧された電圧が入力され、分圧された電圧が基
準電圧を上廻ったときにフォトカプラ２０が動作してト
ランジスタ１８ (図４) をオンさせ、抵抗５, ６を短絡
してスイッチングトランジスタ３をオフした後、直流出
力電圧Ｖ₀₁が所定値に戻リ、前記分圧電圧が基準電圧と
等しくなった時点でトランジスタ１８がオフされてスイ
ッチングトランジスタ３がオンとなり、以後再び変成器
２次側への出力が開始される。

【０００５】この場合、もしも、補助巻線２次側の直流
出力端子間に負荷１４が接続されていないと、この出力
端子間に接続される外部負荷が小さい場合、コンデンサ
１２の端子電圧が所定値となるまで放電するのに時間が
かかり、トランジスタ１８がオフされるまでの時間が伸
び、スイッチングトランジスタ３が再びオンとなるまで
の時間が伸びるので、出力２の電圧Ｖ₀₂が所定値を下廻
るようになる。この様子を図３に示す。図３において、
Ｉ_01(min)は、出力電圧Ｖ₀₂を最小必要電圧Ｖ _02(min)
に維持するために補助巻線８２から出力させるべき最小
負荷電流であり、負荷電流Ｉ₀₁がＩ_01(min)より小さい
と出力電圧Ｖ₀₂が最小必要電圧Ｖ_02(min ₎を下廻り、負
荷に必要なエネルギーを供給することができなくなる。
しかし、出力１の負荷電流が増えるとコンデンサ１２の
端子電圧降下速度が速くなるのでスイッチングトランジ
スタ３のオフ時間が短くなり、出力２の電圧Ｖ₀₂が上昇
し、負荷に必要なエネルギーを供給することができる。
従って、外部負荷が零の場合にも、主巻線２次側の外部
負荷への所定のエネルギー供給を可能にするために負荷
１４が必要となる。

【０００６】しかし、従来のスイッチング電源では、負
荷 (以下、ダミー負荷とも記す) １４が、出力電圧が一
定制御される変成器巻線２次側の直流電圧出力端子間に
常時接続されており、外部負荷が大きいときにもダミー
負荷に不必要に電流が流れ、加えてこの２次巻線以外の
２次巻線から出力される電圧が不必要に上昇するという
問題があった。

【０００７】この発明の目的は、直流出力電圧が一定制
御される２次巻線以外の２次巻線から整流装置を介して
出力される直流電圧が所定値を下廻ることのないように
消費されるエネルギーが、直流出力電圧が一定制御され
る２次巻線の外部負荷の大小にかかわらず可及的小とな
るスイッチング電源の回路構成を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、この発明においては、本発明が対象としたスイッチ
ング電源、すなわち、主巻線と補助巻線とを備え、スイ
ッチングトランジスタを介して主巻線の１次側が直流電
源に接続される変成器の各巻線２次側から、直流電源に
接続される駆動回路により前記スイッチングトランジス
タをオン・オフ動作させることによりそれぞれ整流装置
を介して直流電圧を出力させるようにするとともに、各
２次側巻線中にいずれか１つの巻線から整流装置を介し
て出力された直流電圧を一定になるように制御し、かつ
該直流電圧の出力端子間に接続される外部負荷が零のと
きにも該２次巻線以外の２次巻線から整流装置を介して
出力される直流電圧がそれぞれ所定の値を下廻らないよ
う、前記一定制御される直流電圧の出力端子間に負荷を
接続するようにしたスイッチング電源を、前記負荷がス
イッチング素子を直列に備えた回路構成とし、該スイッ
チング素子が該負荷と並列となる外部負荷の大きさに応
じてオン・オフ制御されるスイッチング電源とする。

【０００９】この場合、負荷に直列に接続されるスイッ
チング素子をトランジスタとするとともに、該トランジ
スタのオン・オフ動作が、外部負荷が前記負荷より小さ
いときにオンとなり、大きいときにオフとなるように行
われるようにすれば好適である。

【００１０】

【作用】ダミー負荷が接続される２次巻線以外の２次巻
線から整流装置を介して所定値を下廻らない直流電圧を
出力させ、かつ不必要に高い直流電圧を出力させないた
めには、ダミー負荷と外部負荷との合計が常に一定値を
保持するようにダミー負荷を制御するのが理想的であ
る。しかし、この場合には、ダミー負荷を多くの並列負
荷に分割するなど、経済的な困難を伴う。従って、ダミ
ー負荷にスイッチング素子を直列に接続し、このスイッ
チング素子を外部負荷の大きさに応じ、２次巻線からの
整流装置を介した直流電流が前述のＩ_01(min)を下廻ら
ないようにオン・オフ制御することにより、簡易にエネ
ルギーの無駄な消費を小さくすることができる。

【００１１】そして、この場合のオン, オフの切換え
を、外部負荷がダミー負荷より小さいときにオンとな
り、大きいときにオフとなるように行えば、この回路構
成でのエネルギー消費が最小となる。

【００１２】

【実施例】図１に本発明によるスイッチング電源の回路
構成の一実施例を示す。図において、図２と同一回路要
素には同一符号を付して説明を省略する。ダミー負荷を
構成する抵抗１４は、外部負荷としてのマイコン１７が
必要とする一定入力電圧下でマイコン１７が運転待機状
態にあるときに主巻線８１の２次側に必要最小直流電圧
Ｖ_02(min)( 図３ )を出力させる電流Ｉ_01(min)が流れ
る大きさに設定されている。この抵抗１４にはトランジ
スタ１５が直列に接続され、トランジスタ１５のベース
が抵抗１６を介してマイコン１７のＳＴＢ (スタンドバ
イ) 端子に接続されている。この端子を介してマイコン
１７からオンまたはオフ信号がトランジスタ１５のベー
スに送られる。

【００１３】この信号は、次表：

【表１】に示すように、マイコン１７への出力直流電流Ｉ₀₁がＩ
_01(min)より小さい間はトランジスタ１５をオンさせる
に十分な信号Ｈが出力され、マイコンが運転に入ってＩ
₀₁がＩ_01(min)より大きくなると、トランジスタ１５を
オフさせる低い電圧信号Ｌが出力される。これにより、
主巻線８１の２次側には、ダイオード９により整流さ
れ、コンデンサ１０により平滑化された，常に所定値を
下廻ることのない直流電圧Ｖ₀₂が出力される。

【００１４】なお、以上の実施例では、トランジスタ１
５をオン・オフさせる信号が外部負荷から与えられるも
のとしたが、外部負荷への出力電流Ｉ₀₁のみから、本実
施例と同様の信号をトランジスタ１５に与える回路構成
も、もちろん可能である。

【００１５】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明において
は、本発明が対象とする，

【課題を解決するための手段】の項に記載した回路構成
を有するスイッチング電源を、ダミー負荷にスイッチン
グ素子が直列に接続された回路構成とし、ダミー負荷と
並列となる外部負荷の大きさに応じてスイッチング素子
をオン・オフ制御するようにしたので、簡単な回路構成
でエネルギーの無駄な消費を小さくすることができ、よ
り出力効率の高いスイッチング電源を得ることができ
る。また、このスイッチング素子をトランジスタとし、
このトランジスタのオン・オフ制御を、外部負荷がダミ
ー負荷より小さいときにオンとなり、大きいときにオフ
となるように行うことにより、この回路構成での出力効
率を最大とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるスイッチング電源の回
路構成図

【図２】スイッチング電源の従来例による回路構成図

【図３】本発明が対象とするスイッチング電源の特性を
示す線図

【図４】図１もしくは図２における１次制御回路７の回
路構成を示す回路図

【図５】図１もしくは図２における出力電圧検出回路１
３の回路構成を示す回路図

【符号の説明】

１直流電源３スイッチングトランジスタ４抵抗５抵抗６抵抗７１次制御回路８変成器９ダイオード（整流装置）１１ダイオード（整流装置）１３出力電圧検出装置１４抵抗（負荷）１５トランジスタ（スイッチング素子）１７マイコン（外部負荷）８１主巻線８２補助巻線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主巻線と補助巻線とを備え、スイッチング
トランジスタを介して主巻線の１次側が直流電源に接続
される変成器の各巻線２次側から、直流電源に接続され
る駆動回路により前記スイッチングトランジスタをオン
・オフ動作させることによりそれぞれ整流装置を介して
直流電圧を出力させるようにするとともに、各２次側巻
線中いずれか１つの巻線から整流装置を介して出力され
た直流電圧を一定になるように制御し、かつ該直流電圧
の出力端子間に接続される外部負荷が零のときにも該２
次巻線以外の２次巻線から整流装置を介して出力される
直流電圧がそれぞれ所定の値を下廻らないよう、前記一
定制御される直流電圧の出力端子間に負荷を接続するよ
うにしたスイッチング電源において、前記負荷がスイッ
チング素子を直列に備え、該スイッチング素子が該負荷
と並列となる外部負荷の大きさに応じてオン・オフ制御
されることを特徴とするスイッチング電源。
【請求項２】請求項第１項に記載のスイッチング電源に
おいて、負荷に直列に接続されるスイッチング素子をト
ランジスタとするとともに、該トランジスタのオン・オ
フ動作が、外部負荷が前記負荷より小さいときにオンと
なり、大きいときにオフとなるように行われることを特
徴とするスイッチング電源。