JPH0576175A - スイツチング電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スタンバイ電源部の負荷状態の変化に対して
スイッチング回路の周波数変化を比較的に小さく抑制す
る。 【構成】 可飽和リアクタトランス６の制御コイル１１
の端子電圧Ｖｃに応じて、制御回路４２の基準電圧Ｖｒ
ｅｆを変化させる電圧可変回路６８を設けている。例え
ば、負荷回路４０が軽負荷になった場合には、トランジ
スタ４４のベース電流が増加してトランジスタ４３のコ
レクタ電流、すなわち制御コイル１１に流れる制御電流
Ｉｃが増加する。このため、制御コイル１１の端子電圧
Ｖｃが上昇し、電圧可変回路６８を通じて基準電圧Ｖｒ
ｅｆが高くなり、トランジスタ４４のベース端子電圧が
高くなって、整流電圧Ｖｓが上がる。そうすると抵抗器
５３の端子間電圧が小さくなって制御電流Ｉｃが減少す
ることになり、スイッチング回路４のスイッチング周波
数の変化が抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、テレビジョン
受像機用の電源に適用して好適な共振周波数制御方式を
採用したスイッチング電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からテレビジョン受像機等のＡＶ
（audio-visual）機器においては、機器の小形軽量化を
達成するための手段として効率の比較的高いスイッチン
グ電源装置が採用されている。

【０００３】図２に従来のスイッチング電源装置の例と
して共振周波数制御方式のスイッチング電源装置の構成
を示す。図２において、５０〜６０Ｈｚで１００ＶのＡ
Ｃ電源１から出力される交流電圧は、整流回路２によっ
て直流電圧Ｖｄｃにされ、この直流電圧Ｖｄｃは直交型
可飽和リアクタトランス６およびスイッチング用トラン
ジスタ７，８を有するスイッチング回路４によって交流
電圧Ｖａｃに変換される。なお、スイッチング回路４は
自励発振回路である。また、可飽和リアクタトランス６
は、駆動コイル９，１０と制御コイル１１とコアとを有
する。

【０００４】スイッチング回路４の出力交流電圧Ｖａｃ
は直列共振用コンデンサ１５を通じて可飽和リアクタト
ランス１６を構成する１次コイル１７に供給される。な
お、可飽和リアクタトランス１６は、１次コイル１７の
他、２次コイル１８、制御コイル１９およびコアを有し
ている。

【０００５】２次コイル１８の出力は、ダイオードブリ
ッジ回路２０と平滑コンデンサ２１から構成される整流
回路２２に供給される。整流回路２２の出力である＋Ｂ
電圧（以下、必要に応じて整流出力Ｂまたは電圧Ｂとい
う）は、出力端子２３を通じて主電源部２５の主負荷回
路としての負荷回路２４に供給される。

【０００６】また、電圧Ｂはシャントレギュレータ（図
示しない）等を有する制御回路２７に供給される。制御
回路２７の出力は、可飽和リアクタトランス１６の制御
コイル１９に供給される。

【０００７】一方、スイッチング回路４の出力交流電圧
Ｖａｃは、共振用コンデンサ３１を通じて共振用トラン
ス３２の１次コイル３３に供給され、共振用トランス３
２の２次コイル３４に現れる２次側出力は、ダイオード
ブリッジ３５と平滑用コンデンサ３６とを有する整流回
路３７に供給される。

【０００８】整流回路３７の整流出力電圧Ｖｓは出力端
子３９を通じてスタンバイ電源部４１の補助負荷回路と
しての負荷回路４０に供給される。なお、スタンバイ電
源とは、主電源部２５の電源スイッチ（例えば、コンデ
ンサ１５と直列に配される）を切断した後も、一部の回
路に何らかの待機動作をさせるために電源を供給し続け
る電源である。例えば、テレビジョン受像機本体の主電
源スイッチのオン・オフをも操作するリモコン受信部
と、タイマーによる予約受信などが行われるＢＳチュー
ナおよびＢＳコンバータとに供給される電源である。

【０００９】電圧Ｖｓは、制御回路４２の動作により、
電圧が安定化される。制御回路４２は、トランジスタ４
３，４４および定電圧ダイオード４５を有している。定
電圧ダイオード４５に抵抗器４６を通じて電圧Ｖｓから
バイアス電流が供給され、その定電圧ダイオード４５の
端子電圧が抵抗器４７と抵抗器４８とで分圧され、基準
電圧Ｖｒｅｆが作られる。この基準電圧Ｖｒｅｆはトラ
ンジスタ４４のエミッタ端子に供給される。このトラン
ジスタ４４のベース端子には、電圧Ｖｓが抵抗器５１と
抵抗器５２とを通じて分圧されて供給される。トランジ
スタ４４のコレクタ端子は、抵抗器５３を通じて電圧Ｖ
ｓに接続されるとともに、エミッタ端子が電圧Ｖｓに接
続されたトランジスタ４３のベース端子に接続される。
トランジスタ４３のコレクタ端子は可飽和リアクタトラ
ンス５を構成する制御コイル１１に接続される。

【００１０】次に、上記のように構成される従来の技術
によるスイッチング電源装置の電圧Ｂと電圧Ｖｓの安定
化動作について説明する。

【００１１】電圧Ｂは、制御回路２７を構成する基準電
圧と比較され、その比較結果に応じた電流が制御コイル
１９に供給されることで、可飽和リアクタトランス１６
の１次側から２次側を見たインダクタンス値が変化され
てコンデンサ１５との直列共振周波数が可変される。こ
のようなフィードバック制御により、電圧Ｂが基準電圧
に対応した一定値に保持される。

【００１２】一方、電圧Ｖｓは、基準電圧Ｖｒｅｆと比
較され、その比較結果に応じた制御電流Ｉｃが可飽和リ
アクタトランス６の制御コイル１１に供給されること
で、駆動コイル９，１０のインダクタンス値が変化され
て、スイッチング回路４のスイッチング周波数が変化さ
れる。この場合、コンデンサ３１と共振用トランス３２
による直列共振周波数は、スイッチング周波数よりも低
い値に設定されているので、スイッチング周波数の増減
に反比例的に整流出力Ｖｓが変化するように制御され
る。コンデンサ３１と共振用トランス３２の１次側から
見たインダクタンスとの直列インピーダンスが周波数に
比例して増加する領域で動作させているからである。こ
のように制御されて電圧Ｖｓが基準電圧Ｖｒｅｆに対応
した一定値に保持される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図２に示す
従来の共振周波数制御方式を採用したスイッチング電源
装置において、スタンバイ電源部４１の負荷状態が機器
の状態、例えば、ＢＳ（衛星放送用）チューナ回路の有
無等に応じて変化した場合について考えると、補助負荷
回路としての負荷回路４０が比較的に軽負荷となったと
きには、上述したように、電圧Ｖｓが増加しようとする
ので、スイッチング回路４のスイッチング周波数が高く
なる。また、負荷回路４０が比較的に重負荷となったと
きには、電圧Ｖｓが減少しようとするので、スイッチン
グ周波数は低くなる。

【００１４】しかしながら、特に、スイッチング回路４
の周波数が高くなった場合には、スイッチング用トラン
ジスタ７，８に流れる電流が大きくなり、トランジスタ
７，８の発熱が大きくなるという問題がある。また、発
振用トランスとしての可飽和リアクタトランス６の巻線
に流れる電流が大きくなり、可飽和リアクタトランス６
の発熱も大きくなるという問題が発生する。その上、可
飽和リアクタトランス６から発生する漏洩磁束が大きく
なり、不要輻射としての雑音が大きくなりかつ、効率が
低くなるという問題も発生する。

【００１５】そこで、これらの問題を未然に防ぐため、
従来は、定格電流容量の比較的大きいトランジスタの採
用およびその放熱用フィンの大形化、可飽和リアクタト
ランス６の巻線を太くすること、可飽和リアクタトラン
ス６にシールド効果の高い磁気シールドケースを付ける
こと等の対策を行っていた。

【００１６】しかしながらこのような対策を行った場合
には、スイッチング回路４の構成が大形になり、結果と
して装置の小形軽量化が充分に達成できず、また装置コ
ストが高くなるという問題があった。

【００１７】本発明はこのような課題に鑑みてなされた
ものであり、補助負荷回路の負荷状態の変化に対してス
イッチング回路の周波数変化が比較的に小さいスイッチ
ング電源装置を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明スイッチング電源
装置は、例えば、図１に示すように、可飽和リアクタト
ランス６を有し、供給される直流Ｖｄｃを交流Ｖａｃに
変換するイッチング回路４と、このスイッチング回路４
の出力が１次側１７に供給される第１の共振用トランス
１６と、この第１の共振用トランス１６の２次側出力を
整流する第１の整流回路２２と、この第１の整流回路２
２の整流出力が供給される主負荷回路２４と、スイッチ
ング回路４の出力が１次側３３に供給される第２の共振
用トランス３２と、この第２の共振用トランス３２の２
次側出力を整流する第２の整流回路３７と、この第２の
整流回路３７の整流出力Ｖｓが供給される補助負荷回路
４０と、第２の整流回路３７の出力電圧Ｖｓを検出して
基準電圧Ｖｒｅｆと比較し、この比較結果に応じてスイ
ッチング回路４を構成する可飽和リアクタトランス６の
制御コイル１１に供給される電流を変化させてスイッチ
ング周波数を変化する制御回路４２と、制御コイル１１
の端子電圧Ｖｃに応じて、基準電圧Ｖｒｅｆを変化させ
る電圧可変回路６８とを備えるものである。

【００１９】

【作用】本発明スイッチング電源装置によれば、スイッ
チング回路４を構成する可飽和リアクタトランス６の制
御コイル１１の端子電圧Ｖｃに応じて、補助負荷回路４
０の制御回路４２の基準電圧Ｖｒｅｆを変化させる電圧
可変回路６８を設けたので、補助負荷回路４０の負荷状
態が変化した場合には、補助負荷回路４０に電流を供給
する整流電圧Ｖｓが変化するようになり、スイッチング
周波数の変化を小さくすることができる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明スイッチング電源装置の一実施
例について図面を参照して説明する。なお、以下に参照
する図面において、上述の図２に示したものと対応する
ものには同一の符号を付けてその詳細な説明は省略す
る。

【００２１】図１は、本発明スイッチング電源装置の一
実施例の構成を示している。図１において、５０〜６０
Ｈｚで１００ＶのＡＣ電源１から出力される交流電圧
は、整流回路２によって直流電圧Ｖｄｃにされ、この直
流電圧Ｖｄｃは直交型可飽和リアクタトランス６および
スイッチング用トランジスタ７，８を有するスイッチン
グ回路４によって交流電圧Ｖａｃに変換される。なお、
スイッチング回路４は自励発振回路である。また、可飽
和リアクタトランス６は、駆動コイル９，１０と制御コ
イル１１とコアとを有する。

【００２２】スイッチング回路４の出力交流電圧Ｖａｃ
は直列共振用コンデンサ１５を通じて第１の共振用トラ
ンスとしての可飽和リアクタトランス１６を構成する１
次コイル１７に供給される。なお、可飽和リアクタトラ
ンス１６は、１次コイル１７の他、２次コイル１８、制
御コイル１９およびコアを有している。

【００２３】２次コイル１８の出力は、ダイオードブリ
ッジ回路２０と平滑コンデンサ２１から構成される第１
の整流回路としての整流回路２２に供給される。整流回
路２２の出力である＋Ｂ電圧（以下、電圧Ｂという）
は、出力端子２３を通じて主電源部２５の主負荷回路と
しての負荷回路２４に供給される。

【００２４】また、電圧Ｂは分圧抵抗を通じてシャント
レギュレータ６１を有する制御回路２７に供給される。
制御回路２７の出力トランジスタ６２のコレクタ出力
は、可飽和リアクタトランス１６の制御コイル１９に供
給される。制御回路２７は以下のように動作する。

【００２５】入力直流電圧Ｖｄｃが変化するかまたは負
荷回路２４の負荷が機器の動作状態等に応じて変動し
て、例えば、入力直流電圧Ｖｄｃが増加するかあるい
は、負荷が軽くなって、電圧Ｂが高くなった場合には、
シャントレギュレータ６１のゲート電圧が高くなり、カ
ソード電圧が低くなる。したがって、トランジスタ６２
のベース電圧が低くなり、制御コイル１９に流れる電流
が小さくなる。これによって１次コイル１７のインダク
タンス値が大きくなり、１次コイル１７に流れる電流が
小さくなり、２次コイル１８に流れる電流が小さくな
る。このため整流出力電圧Ｂが低くなる。

【００２６】このようなフィードバック動作により出力
電圧Ｂは、シャントレギュレータ６１を構成する基準電
圧に対応した一定電圧値に保持される。なお、制御回路
２７を構成する直流電源６３は、ＡＣ電源１に直接接続
される図示しない電源トランス、整流回路および３端子
レギュレータ等を利用して形成される電源である。

【００２７】一方、スイッチング回路４の出力交流電圧
Ｖａｃは、共振用コンデンサ３１を通じて第２の共振用
トランスとしての共振用トランス３２の１次コイル３３
に供給される。共振用トランス３２の２次コイル３４に
現れる２次側出力は、ダイオードブリッジ３５と平滑用
コンデンサ３６とを有する第２の整流回路としての整流
回路３７に供給される。

【００２８】整流回路３７の整流出力電圧Ｖｓは出力端
子３９を通じてスタンバイ電源部４１の補助負荷回路と
しての負荷回路４０に供給される。

【００２９】電圧Ｖｓは、制御回路４２の動作により、
電圧が安定化される。制御回路４２は、トランジスタ４
３，４４および定電圧ダイオード４５を有している。定
電圧ダイオード４５に抵抗器４６を通じて電圧Ｖｓから
バイアス電流が供給され、その定電圧ダイオード４５の
電圧が抵抗器４７と抵抗器４８とで分圧され、基準電圧
Ｖｒｅｆが作られる。この基準電圧Ｖｒｅｆはトランジ
スタ４４のエミッタ端子に供給される。このトランジス
タ４４のベース端子には、電圧Ｖｓが抵抗器５１と抵抗
器５２とを通じて分圧されて供給される。トランジスタ
４４のコレクタ端子は、抵抗器５３を通じて電圧Ｖｓに
接続されるとともに、エミッタ端子が電圧Ｖｓに接続さ
れたトランジスタ４３のベース端子に接続される。トラ
ンジスタ４３のコレクタ出力電流は、制御電流Ｉｃとし
て可飽和リアクタトランス５を構成する制御コイル１１
に供給される。

【００３０】この場合、制御コイル１１は一端が接地さ
れているので、制御電流Ｉｃが供給される他端には、端
子電圧Ｖｃが発生する。制御コイル１１の端子電圧Ｖｃ
が発生する点と抵抗器４７と抵抗器４８の接続点の間に
は、抵抗器６５と抵抗器６６とが接続される。抵抗器６
５と抵抗器６６との接続点から接地に対して発振防止用
のコンデンサ６７が接続される。ここで、抵抗器６５と
抵抗器６６とは、制御コイル１１の端子電圧Ｖｃに応じ
て基準電圧Ｖｒｅｆを変化させる電圧可変回路６８を構
成する。

【００３１】次に、電圧Ｖｓの安定化動作について説明
する。

【００３２】スタンバイ電源部４１の負荷回路４０が、
例えば、軽くなると（負荷電流Ｉｓが小さくなると）、
電圧Ｖｓが上がる。したがって、トランジスタ４４のベ
ース端子電圧が上がり、トランジスタ４３のコレクタ電
流が増加する。このコレクタ電流の増加により、制御電
流Ｉｃが増加する。制御電流Ｉｃの増加により、可飽和
リアクタトランス６を構成する駆動コイル９，１０のイ
ンダクタンス値が減少して、スイッチング回路４のスイ
ッチング周波数が増加する。

【００３３】この場合、コンデンサ３１と共振用トラン
ス３２による直列共振周波数は、スイッチング周波数よ
りも低い値に設定されているので、スイッチング周波数
の増減に反比例的に整流出力Ｖｓが変化するように制御
される。コンデンサ３１と共振用トランス３２の１次側
から見たインダクタンスとの直列インピーダンスが周波
数に比例して増加する領域で動作させているからであ
る。

【００３４】したがって、スイッチング回路４のスイッ
チング周波数が増加すると、共振用トランス３２の１次
コイル３３に流れる電流が減少することから、２次コイ
ル３４に供給される電力が減少し、整流電圧Ｖｓが下が
る方向に制御される。

【００３５】ここで、トランジスタ４３のコレクタ電流
が増加した場合には、増加したコレクタ電流の一部が抵
抗器６５，６６側にも分流するので、基準電圧Ｖｒｅｆ
が上がることになる。これは、端子電圧Ｖｃの増加に応
じて基準電圧Ｖｒｅｆが変化すると考えることもでき
る。

【００３６】基準電圧Ｖｒｅｆが上がると電圧Ｖｓは抵
抗器５１と抵抗器５２との比に関連して上がることにな
る。電圧Ｖｓが上がった場合には、トランジスタ４４の
ベース電流が減少するので、トランジスタ４３のコレク
タ電流が減少し、結果として制御コイル１１に供給され
る制御電流Ｉｃの増加が抑制され、スイッチング回路４
におけるスイッチング周波数の増加が抑制されることに
なる。

【００３７】スイッチング周波数増加の抑制効果につい
て具体的な数値を説明すると、電圧Ｖｓ＝７Ｖ，スイッ
チング周波数１４０ｋＨｚ程度で動作していて、負荷回
路４０が軽負荷になった場合、図２例の従来の技術にお
いては、電圧Ｖｓ＝７Ｖ一定であるが、スイッチング周
波数は２００ｋＨｚ程度に上昇する。これに対して、図
１例によれば、電圧Ｖｓは、Ｖｓ≒７．５Ｖに変化する
が、スイッチング周波数は１８０ｋＨｚ程度に抑制され
る。

【００３８】このように上述の実施例によれば、電圧可
変回路６８が、スイッチング回路４を構成する可飽和リ
アクタトランス６の制御コイル１１の端子電圧Ｖｃに応
じて、補助負荷回路４０の制御回路４２の基準電圧Ｖｒ
ｅｆを変化させるように動作するので、補助負荷回路４
０の負荷状態が変化した場合には、補助負荷回路４０に
電流を供給する整流電圧Ｖｓが変化するようになり、ス
イッチング周波数の変化を比較的に小さくする抑制する
ことができる。

【００３９】このため、従来の技術の項で説明した不都
合、すなわち、スイッチング周波数が高くなることに対
応したトランジスタ７，８の発熱、不要輻射としての雑
音、効率の低下等が抑制されるので、定格電流の比較的
大きいトランジスタを採用する必要がなくなり、また、
その放熱用フィンを大形にする必要がなくなる。そのう
え、発振用トランスとしての可飽和リアクタトランス６
の巻線を太くする必要がなくなり、したがって、発振用
トランスにシールド効果の高い磁気シールドケースを付
ける必要がなくなる等の種々の効果が得られる。したが
って、スイッチング回路４の構成が比較的に小形にな
り、結果として装置の小形軽量化が図られ、また装置コ
ストを低減することができるという効果が得られる。

【００４０】その上、不要輻射の低減により、不要輻射
対策用の図示しないラインフィルタ、フェライトビーズ
等のインダクタンス値を低減することができるので、一
層の小形・低コスト化が図れる。また、スイッチング回
路４のスイッチング周波数の変化が少ないので、設計調
整時における共振電源方式に特有の共振点のチューニン
グが容易となり、設計開発時間が短縮されるという効果
も得られる。

【００４１】しかも、スイッチング周波数の変化を抑制
することができることから、スイッチング回路４の動作
自体も一層安定化する。

【００４２】なお、負荷回路４０の負荷変動による電圧
Ｖｓの僅かな変化は、負荷回路４０側で対応することが
可能である。一層の安定化が必要であれば、その部分だ
けを３端子レギュレータＩＣ等により安定化を図っても
よい。

【００４３】また、本発明は上述の実施例に限らず、種
々の構成を採り得ることはもちろんである。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明スイッチン
グ電源装置によれば、電圧可変回路により、スイッチン
グ回路を構成する可飽和リアクタトランスの制御コイル
の端子電圧に応じて、補助負荷回路の制御回路の基準電
圧を変化させるようにしている。このため、補助負荷回
路の負荷状態が変化した場合には、補助負荷回路に電流
を供給する整流電圧が変化するようになり、スイッチン
グ周波数の変化を小さくすることができるという効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるスイッチング電源装置の一実施例
の構成を示す回路図である。

【図２】従来の技術によるスイッチング電源装置の構成
を示す回路図である。

【符号の説明】

４ スイッチング回路 １１ 制御コイル １６ 可飽和リアクタトランス ２２ 整流回路 ２４，４０ 負荷回路 ６８ 電圧可変回路 Ｖｃ 端子電圧 Ｖｓ 整流電圧 Ｖｒｅｆ 基準電圧

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可飽和リアクタトランスを有し、供給さ
   れる直流を交流に変換するイッチング回路と、 このスイッチング回路の出力が１次側に供給される第１
   の共振用トランスと、 この第１の共振用トランスの２次側出力を整流する第１
   の整流回路と、 この第１の整流回路の整流出力が供給される主負荷回路
   と、 上記スイッチング回路の出力が１次側に供給される第２
   の共振用トランスと、 この第２の共振用トランスの２次側出力を整流する第２
   の整流回路と、 この第２の整流回路の整流出力が供給される補助負荷回
   路と、 上記第２の整流回路の出力電圧を検出して基準電圧と比
   較し、この比較結果に応じて上記スイッチング回路を構
   成する可飽和リアクタトランスの制御コイルに供給され
   る電流を変化させてスイッチング周波数を変化する制御
   回路と、 上記制御コイルの端子電圧に応じて、上記基準電圧を変
   化させる電圧可変回路とを備えるスイッチング電源装
   置。