JPH0614251A - 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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JPH0614251A
JPH0614251A JP4125839A JP12583992A JPH0614251A JP H0614251 A JPH0614251 A JP H0614251A JP 4125839 A JP4125839 A JP 4125839A JP 12583992 A JP12583992 A JP 12583992A JP H0614251 A JPH0614251 A JP H0614251A
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JP
Japan
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circuit
pulse
power source
transformer
switching power
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Application number
JP4125839A
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English (en)
Inventor
Akira Tanaka
彰 田中
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 携帯用ビデオカメラシステムのCCD撮像素
子の駆動電源にチョッパースイッチング方式を採用し、
トランスレス、高速化を図り、電源の小型化と低価格化
を図る。 【構成】 パルス発生回路12とゲート回路13及びド
ライブ回路14からなるパルス発生用集積回路IC1
と、CCD用直流電圧を発生するチョッパー回路でスイ
ッチング電源回路を構成し、外部トリガー源として水平
帰線期間パルスH BLKを利用し、連続するパルスの周波
数に応じた直流電圧に変換する。このようにすれば、ト
ランスを用いる必要がないので、小型軽量化が図れ、ま
た水平帰線期間内でのみ、エネルギー変換を行っている
ので、モニター画像の固定パターンノイズを極めて少な
くすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はCCDビデオカメラシス
テム、たとえば監視用ビデオカメラ、携帯用ビデオカメ
ラ等に使用できるスイッチング電源回路に関し、特に映
像信号の水平帰線期間パルスを利用し、その水平帰線期
間内に発生する任意周期のパルス列をスイッチング電源
のエネルギーを得るトリガー源として用い、直流電源か
ら任意の直流電源電圧に変換するスイッチング電源回路
に関する。
【0002】
【従来の技術】ビデオカメラシステムのCCD(電荷結
合素子)を駆動する従来のスイッチング電源回路を図3
に示す。この回路は、いわゆるロイヤー回路と呼ばれる
スイッチング電源の基本的な回路であり、その安定した
発振動作、使用部品の少ないシンプルな回路として信頼
度も高く、現在のスイッチング電源回路は、この回路を
基に発展してきている。
【0003】スイッチング電源は、小型軽量に適すると
いう利点から用途が拡大しつつあるが、今日では、携帯
用ビデオカメラ、監視用カメラ等の電源として、これま
で以上に小型軽量化の要求が強い。小型軽量化を図るた
めには、スイッチング周波数を高くすればよいが、周辺
素子との関係から、現在、動作周波数の高速化が開発の
一つの要である。
【0004】可飽和トランスを用いるロイヤー回路はシ
ンプルではあるが、次の点が小型化を阻止している。一
つは、図3に示すトランスT1を磁気飽和させて使用す
るため、発振周波数を高くできない点である。たとえ
ば、5W以下の小電力型のものでも、発振周波数は高々
数10KHzに制約される。もう一つは周波数をより高く
する(1桁上げる)ために、図3に示すトランジスタQ
1とQ2のベース側に可飽和トランスを付加して使用す
る、ロイヤー回路を発展させたジャンセン回路等がある
が、トランスを付加するため、小型化を図る上で制約が
生じる。さらに、小型化をめざす携帯用CCDビデオカ
メラの駆動源に用いる場合、スイッチングのスパイクノ
イズが撮像時の画像に悪影響を及ぼすのを防止するため
に、電源に電磁シールドを施す必要があり、これが小型
化、低価格化を一層むずかしくする。
【0005】以下、図3に示す従来のスイッチング電源
回路の動作を説明する。図3において、Q1とQ2はNP
Nトランジスタ、T1は図4に示すようなヒステリシス
特性を持った可飽和トランスである。R1とR2は初期状
態を決めるための抵抗であり、このうち抵抗R1は起動
電流制限抵抗として機能し、抵抗R2はベース電流制限
抵抗として機能する。端子1,2には直流電源(図示せ
ず)が接続され、端子1には正極の電位が、端子2には
負極の電位が印加される。C1は側路コンデンサであ
る。
【0006】上記構成において、まず直流電源(VB
が端子1−2間に印加されると、抵抗R1を通じて、さ
らにトランスT1の巻線端6−7,6−8を通じてトラ
ンジスタQ1とQ2にベース電流iB1,iB2を流す。この
ベース電流iB1とiB2は、トランジスタQ1とQ2の入出
力特性の若干の差異により、コレクタ電流iC1,iC2
大小の差を生む。仮にトランジスタQ1のコレクタ電流
C1がトランジスタQ2のコレクタ電流iC2より大きい
とすると、トランジスタQ1の導通が強められコレクタ
電流iC1が流れ始める。トランスT1の巻線端3−4の
両端に直流電圧VBが印加されて、他の巻線端3−5,
6−7,6−8,9−10,9−11にも巻線比に応じ
た電圧が発生する。巻線端6−7に誘起電圧が発生する
と、トランジスタQ1のベース・エミッタ間電圧が増え
る。これによって、コレクタ電流iC1が増え、正帰還が
かかる。一方、巻線端6−8に発生する電圧はトランジ
スタQ2のベース・エミッタ間を逆バイアスするように
誘起するため、トランジスタQ2は遮断(OFF)す
る。
【0007】図4に示すようにトランスT1の巻線端3
−4間に電流が流れ増加していくと、図4に示すB−H
軌跡の中性点Oから矢印方向に磁界(H)が大きくな
り、磁束密度(B)が増大する。やがて磁心が飽和状態
に近づいて磁心が飽和(+Bm)すると、励磁電流が増
えても磁束密度に変化がないから、図3のトランスT1
の巻線端3−4間の誘起電圧が急激に減少し、トランジ
スタQ1のベース電流iB 1も急激に減少する。即ち、図
4のB−H軌跡は+Bmから矢印方向に沿って−Bmへ
の移行し、トランジスタQ1が遮断すると巻線に逆方向
の電圧が発生し、前記とは逆にトランジスタQ2が導通
(ON)する。このようにトランジスタQ1とQ2が交互
にON−OFFをくり返して回路が発振し、トランスT
1の2次巻線端9−10,9−11の出力電圧は矩形波
となる。
【0008】ダイオードD1とD2は前記の矩形波出力電
圧を半波整流し、コンデンサC2とC3はその整流波形を
平滑する。コイルL1とL2,コンデンサC4とC5は平滑
した直流電圧に脈流として残る高周波成分を平滑するフ
ィルタの役目を担う。出力端子12と13には整流され
た直流電圧の正極電圧と負極電圧が出力され、CCDビ
デオカメラ等の電源として利用される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】前記したように図3の
スイッチング電源回路では、小型化、低価格化がむずか
しい。その理由はトランスT1を用いることと、スイッ
チング方式にある。図3の方式は中、大電力出力を要求
される場合には適するが、小型化小電力型電源を要求さ
れるCCDビデオカメラ用駆動源としては適さない。
【0010】前記したように図3のスイッチング電源回
路のトランスT1の巻線端9−10,9−11間に出力
する矩形波の周期は、トランジスタQ1とQ2が交互にO
Nした状態から反転し、磁束密度が飽和するまでの時間
に比例する。飽和に要する時間は電源電圧の大きさに反
比例し、トランスT1のコア断面積、アンペアターンに
比例する。したがって、周波数を高めるためには、電源
電圧を大きくし、トランスT1のコアを小さくすれば良
いが、実際上は、コア材質の磁気特性、高周波特性と周
辺素子との関係等で、小型化を進めることは困難であ
る。また、またトランスT1のリーケージインダクタン
ス、配線インダクタンス等により、トランジスタQ1
2のスイッチング時にスパイク電圧が発生する。その
ため、他のシステムへの影響を考慮し、シールド等、ス
パイクノイズを取除く手段を講じなければならず、小型
化、低価格化が困難になる。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は従来の問題点を
解決するため、チョッパー回路を駆動するスイッチング
パルスを、外部から入来する水平帰線期間パルスをトリ
ガー源として取り込み、その水平帰線期間内で発生する
複数個のパルスをチョッパー回路のスイッチング源とし
てDC−DC変換を行い、スイッチングパルスの周波数
に応じた直流電圧を発生するものである。
【0012】
【作用】本発明によれば、極めて簡単な回路でスイッチ
ング電源を高周波化することができるため、使用部品を
小さく、且つ面実装化を可能ならしめ、小型化、低価格
化を実現できる。特に、本発明においては、CCDビデ
オカメラのCCD駆動電源に水平帰線期間内のパルスを
エネルギー変換に利用しているため、モニター画像に現
れる固定パターンノイズ(FPN)を減少させることが
できる。
【0013】
【実施例】図1は本発明にかかるスイッチング電源回路
の一実施例である。図1において、破線枠で示す部分が
チョッパー回路を駆動するパルス発生用集積回路IC1
である。1は集積回路IC1内のパルス発生回路の発振
周波数を設定するための入力端子で、外付けのコンデン
サC1と抵抗R1のCR時定数で任意に設定される。図2
aに示す連続した矩形波パルスが集積回路IC1のパル
ス発生回路12で生成され、ゲート回路13に入る。
【0014】2は外部トリガ信号を入力する端子で、C
CD撮像素子に利用する水平帰線期間パルスHBLKが端
子2と共通接地端子5との間に入力される。端子2に、
図2bに示す水平帰線期間パルスHBLKが入力される
と、水平帰線期間パルスHBLKのHレベル時にゲート回
路13が作動して図2aのパルスを取り込む。そして、
図2cに示すパルスがゲート回路13を経てドライブ回
路14に入力されると、ドライブ回路14の出力端子6
には電流増幅された図2cと同相のパルスが出力され
る。同じく、ドライブ回路14の出力端子7には電流増
幅された図2cと逆相の図2dに示すパルスが出力され
る。
【0015】集積回路IC1の4は正極電源入力端子
で、正極電源入力端子10と負極電源入力端子11に印
加された同電位のDC電源電圧が端子4−5間に印加さ
れる。集積回路IC1の3は基準電圧源の設定端子であ
り、外部抵抗R2によって基準電圧が定まる。C2は高周
波成分を側路するコンデンサである。
【0016】ところで、ドライブ回路14の出力端子6
と7に出力される図2c,dのスイッチングパルスは、
トランジスタQ1,Q2で構成されるチョッパー回路を駆
動するために生成されたものである。トランジスタQ1
とQ2は図2c,dのパルスをトリガー源にスイッチン
グ動作を行う。ダイオードD1とD2はトランジスタ
1,Q2の負荷インダクタL1,L2に蓄えられるスイッ
チングエネルギを整流し、直流変換する。トランジスタ
1とQ2のベースに接続された抵抗R3,R4はベース電
流制限抵抗である。負荷インダクタL1とL2に直列に接
続された抵抗R5とR6はコレクタ電流制限抵抗である。
【0017】ところで、トランジスタQ1のベースに水
平帰線期間パルスHBLKに同期した図2cに示すパルス
が入来すると、トランジスタQ1はパルス列のHレベル
のときにON状態、LレベルのときにOFF状態とな
る。
【0018】トランジスタQ1がスイッチングする瞬
間、すなわちトランジスタQ1がONからOFFに切り
換わるとき、瞬時にコイルインダクタL1に蓄えられた
電磁エネルギーをダイオードD1を通じて正極方向に整
流する。コンデンサC3は正極に整流された脈流電圧を
直流電圧に平滑する。コイルインダクタL3とコンデン
サC4はコンデンサC3に残留する高周波成分の脈流を取
り除くためのローパスフィルタの役目を担い、CCD駆
動に必要な正極の完全な直流電圧を端子8から出力す
る。
【0019】同様に、トランジスタQ2も直流電圧を得
る機能としてはトランジスタQ1と同様であるが、トラ
ンジスタQ1と異なる点は、CCD駆動に必要な負極電
圧を得るために設けてある点である。トランジスタQ2
のベースに図2dのパルス信号が入来すると、トランジ
スタQ2はパルス列のLレベル時にON状態、Hレベル
時にOFF状態となる。トランジスタQ2がスイッチン
グする瞬間、すなわちトランジスタQ2がONからOF
Fに切り換わる瞬間、瞬時にコイルインダクタL2に蓄
えられた電磁エネルギーをダイオードD2を通じて負極
方向に整流する。以下、コンデンサC5と負荷インダク
タL4とコンデンサC6が前記コンデンサC3と負荷イン
ダクタL3とコンデンサC4と同様の機能を果たし、出力
端子9にはこれらの素子C5とL4とC6のフィルタ作用
によって得られた負極直流電圧が出力される。なお、コ
ンデンサC7は供給電源端ラインの側路用である。
【0020】
【発明の効果】本発明は、CCD素子駆動用電源として
水平帰線期間パルスを利用し、その水平帰線期間内に発
生させた任意の高周波パルス列を直流変換するものであ
るから、CCDカメラの撮像時における固定パターンノ
イズを抑え、同時にスイッチング動作の高速化、機器の
小型化と面実装化を図り、コストの低減を図ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のスイッチング電源回路を示
す回路図
【図2】本発明の一実施例におけるスイッチング電源回
路の駆動パルスを示す波形図
【図3】従来のスイッチング電源回路を示す回路図
【図4】従来のスイッチング電源回路のトランスのヒス
テリシスを示す特性図
【符号の説明】
IC1 パルス発生用集積回路 Q1 NPNトランジスタ Q2 PNPトランジスタ D1,D2 ダイオード L1,L2,L3,L4 インダクタ 1 パルス周期設定端子 2 外部トリガーパルス入力端子 8 正極直流出力端子 9 負極直流出力端子 10 供給電源正極端子 11 供給電源負極端子 12 パルス発生回路 13 ゲート回路 14 ドライブ回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】連続するパルスを、映像信号の水平帰線期
    間パルスに同期して取り込み、上記パルスと同相および
    逆相の出力パルスを発生するパルス発生手段と、上記出
    力パルスによって駆動され、上記出力パルスの周波数に
    応じた直流電圧を発生するチョッパー回路とを備えたス
    イッチング電源回路。
  2. 【請求項2】パルス発生手段を単一の半導体集積回路で
    構成した請求項1記載のスイッチング電源回路。
JP4125839A 1992-05-19 1992-05-19 スイッチング電源回路 Pending JPH0614251A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001086159A1 (fr) * 2000-05-08 2001-11-15 Tokyo Denki University Dispositif de levitation magnetique sans capteur
WO2005112243A1 (ja) * 2004-05-17 2005-11-24 Fidelix Y.K. スイッチング電源装置

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