JPH06276733A - 安定化電源用起動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】安定化電源の起動時に入力電圧側から電圧調整
回路に給電する給電抵抗内の安定化電源の運転中に発生
する電力損失を減少させる。 【構成】電圧調整回路10に入力電圧Viを起動用電圧まで
下げて給電電圧Vcとして与える給電抵抗20と、この給電
路内に挿入されたスイッチ回路30と、安定化電源の起動
後にその補助出力電圧Vaの立ち上がったとき給電切換信
号CSを発する手段を設け、起動時にはスイッチ回路30を
オンさせて入力電圧Vi側から電圧調整回路10に給電し、
給電切換信号CSに応じてスイッチ回路30をオフさせてこ
の給電を断つことにより、安定化電源の運転中に給電抵
抗20に流れる電流をほぼ皆無にして給電抵抗20内の電力
損失を減少させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスイッチング電源等の安
定化電源であって出力電圧を一定に制御する電圧調整回
路が補助出力電圧により給電される場合の起動回路に関
する。

【０００２】

【従来の技術】安定化電源にはふつう電圧調整回路を組
み込んでこれを安定に動作させるため安定化電源に補助
出力を設けてその定電圧を電圧調整回路に給電するのが
有利であるが、安定化電源の起動時にはこの補助出力の
電圧がまだ立ち上がらないので別途に起動用電圧を電圧
調整回路に与える必要がある。以下、この起動用電圧を
給電する要領の従来例を図４を参照して簡単に説明す
る。

【０００３】図４の安定化電源はスイッチング電源であ
って、図の例ではフライバック形の変圧器１の入力電圧
Viを受ける一次コイル２の電流を通例のようにスイッチ
ングトランジスタ４で断続しながら、二次コイル３の交
流電圧をダイオード５により整流しキャパシタ６で安定
化して出力電圧Voとして出力する。電圧調整回路10はス
イッチングトランジスタ４の開閉状態をスイッチングパ
ルスSPで制御しながら出力電圧Voを一定に保つ例えばＣ
ＭＯＳ集積回路であり、これにふつう十数Ｖの電圧Vcを
給電するため変圧器１に補助コイル７を設けてその誘起
交流電圧をダイオード８で整流しキャパシタ９で平滑化
して補助出力電圧Vaを作る。

【０００４】この従来例では入力電圧Vi用の端子と電圧
調整回路10への給電点の間に図示のように給電抵抗20を
接続して起動用電圧を与える。電圧調整回路10に適する
給電電圧Vcは入力電圧Viを電圧調整回路10の消費電流に
よる給電抵抗20の電圧降下分だけ下げることによって作
られる。安定化電源が起動して補助出力電圧Vaが立ち上
がった後は、電圧調整回路10が消費する電流は主には補
助出力電圧Va側から,ただしその一部は入力電圧Vi側か
ら給電抵抗20を介して供給される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、給電抵抗20を
用いる上述の起動回路では安定化電源の運転中を通じて
給電抵抗20内にジュール損が発生して安定化電源の電力
変換効率が低下し、かつ給電電圧Vcの安定性があまりよ
くない問題がある。すなわち、前述のように電圧調整回
路10の消費電流の一部が給電抵抗20を介し供給され、こ
の抵抗20内の電力損失Ｌはその抵抗値をＲとし入力電圧
Viと供給電圧Vcの差をdV＝Vi−VcとするとＬ＝dV² ／Ｒ
となり、抵抗値Ｒはかなり大きいのでdVが小さければあ
まり問題はないが、入力電圧Viが例えば商用交流電圧の
整流電圧であってdVが100V以上にもなると損失Ｌが無視
できない程度に大きくなる。

【０００６】また、電圧調整回路10に対する給電電圧Vc
が給電抵抗Ｒを介して入力電圧Viと回路的に繋がってい
るので、入力電圧Viにふらつきがあると給電電圧Vcがそ
れに影響されて変動しやすく、入力電圧Viが変動しやす
い商用交流電圧の整流電圧である場合にこの傾向がとく
に著しい。本発明の目的は、このような問題点を解決し
て、安定化電源用起動回路の内部電力損失を減少させ、
電圧調整回路に対する給電電圧の安定性を向上すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による起動回路で
は、前述のように出力電圧を制御する電圧調整回路に補
助出力電圧が給電される安定化電源を起動させるために
その入力電圧を起動用電圧まで下げて電圧調整回路に給
電する給電抵抗と, それを介する起動用電圧の給電路に
挿入されたスイッチ回路と, 起動後の補助出力電圧の立
ち上がり時点で給電切換信号を発生する手段を設け、安
定化電源の起動時にスイッチ回路をオンさせて起動用電
圧を電圧調整回路に給電し、給電切換信号に応じスイッ
チ手段をオフさせて起動用電圧の給電を断った状態で安
定化電源を運転することによって上述の目的を達成す
る。

【０００８】上記構成にいうスイッチ回路の給電路を開
閉するトランジスタとしてはディプリーション形の電界
効果トランジスタを用いるのが回路構成を簡単化するた
めに有利である。また、スイッチ回路は給電抵抗に対し
入力電圧側に挿入して給電用電圧の供給中はその給電路
開閉用トランジスタを入力電圧側の電位で動作させ、か
つスイッチ回路内に接地トランジスタを設けてこれを給
電切換信号に応じオン動作させることにより、オフ動作
により起動用電圧の給電を遮断した後の給電路開閉用ト
ランジスタを接地電位側で動作させるのがスイッチ回路
の動作を確実にする上で望ましい。さらに、このスイッ
チ回路には給電抵抗に対して直列に接続されたバイアス
用の抵抗を設け、安定化電源の起動後には補助出力電圧
によって給電抵抗を介しこの抵抗に流れる電流による電
圧降下をバイアス電圧に利用して給電路開閉用トランジ
スタをオフ動作させてその状態に保つのがスイッチ回路
の構成を簡単化しその動作を確実にする等の点で有利で
ある。

【０００９】なお、前述の構成にいう給電切換信号の発
生手段には、補助出力電圧を受けてその確立を検出する
電圧検出手段を用いてもよいが、より簡単には安定化電
源の起動開始後に所定の短時間が経過した時点で給電切
換信号を発するタイマ手段を用いることができる。ま
た、安定化電源の電圧調整回路は集積回路に纏められる
のがふつうであるから、この給電切換信号の発生手段,
さらには上述のスイッチ回路を含めて本発明の保護回路
を電圧調整回路用の集積回路装置内に組み込んでしまう
のが有利である。この際、給電抵抗は高抵抗なのでＭＯ
Ｓトランジスタのゲート用の多結晶シリコンを利用して
作り込むのがよい。

【００１０】

【作用】本発明の起動回路は、給電抵抗を介する起動用
電圧の給電路にスイッチ回路を挿入して起動時にはもち
ろんこれをオンさせ、補助出力電圧の立ち上がり時点で
給電切換信号を発生させてスイッチ回路をこれに応じて
オフさせることにより、安定化電源の起動後には電圧調
整回路に対して専ら補助出力電圧を給電してこの給電電
圧を入力電圧から完全に切り離し、これにより入力電圧
から給電抵抗への電流流入を断ってそれによる電力損失
をなくすとともに、安定化電源の運転中に電圧調整回路
への給電電圧が入力電圧側に生じやすいふらつきの悪影
響を受けるおそれをなくしたものである。

【００１１】なお、本発明回路では起動後の電圧調整回
路に対し補助出力電圧が給電されている状態で入力電圧
側からの起動用電圧の給電がスイッチ回路のオフ動作に
より断たれるので、給電を入力電圧側から補助出力電圧
側に切り換える場合のようにたとえ僅かでも給電が中断
することがなく、安定化電源の負荷の短絡等の原因で補
助出力電圧が急に喪失ないし低下した場合でもスイッチ
回路をオン状態に戻すことにより安定化電源の運転に必
須な電圧調整回路の動作をなんらの中断もなく継続させ
ることができる。

【００１２】

【実施例】以下、図を参照して本発明の実施例を説明す
る。図１は本発明の最適実施例による起動回路およびそ
れを組み込んだ安定化電源の回路図であり、図２と図３
は本発明のそれぞれ異なる実施例を示す要部の回路図で
ある。これらの図４と対応する部分には同じ符号が付さ
れているので重複部分に対する説明は適宜省略すること
とする。なお、これらの実施例ではスイッチング電源に
ついて説明するが、本発明はもちろん他の安定化電源に
も適用できる。

【００１３】図１のスイッチング電源の起動回路を除く
構成は図４と同じであり、その入力電圧Viは例えば商用
周波の100V交流電圧から全波整流回路40で作った百数十
Ｖの直流電圧である。電圧調整回路10はスイッチング電
源の出力側の分圧器11による出力電圧Voの実際値voを受
け、スイッチングパルスSPを出力電圧Voを所定の値に保
つように制御するデューティ比でスイッチングトランジ
スタ４に与える例えば十数Ｖの給電電圧Vcで動作するＣ
ＭＯＳ集積回路である。

【００１４】この実施例の起動回路を構成する給電抵抗
20は電圧調整回路10の給電電圧Vc用端子に接続され、図
で一点鎖線で囲んで示すスイッチ回路30はこの給電抵抗
20の入力電圧Vi側に接続される。給電抵抗10は入力電圧
Viを給電電圧Vcに下げるため例えば 100ｋΩ程度の高抵
抗とされる。スイッチ回路30はこの給電抵抗10と入力電
圧Viの間に接続されたこの実施例ではディプリーション
形のｎチャネルＭＯＳトランジスタである給電路開閉用
のトランジスタ31と, そのゲート・ソース間に並列接続
された抵抗33およびツェナーダイオード35と, トランジ
スタ31のゲート接地用のトランジスタ37とからなる。ま
た、その接地トランジスタ37をオン動作させるための給
電切換信号CSの発生手段はこの実施例では電圧調整回路
10に組み込まれた例えばごく簡単なタイマ手段である。

【００１５】スイッチング電源の起動時にスイッチ回路
30の接地トランジスタ37はオフしており、給電路開閉用
トランジスタ31のゲートは抵抗33によりソースと同じ電
位なのでこのディプリーション形トランジスタ31はオン
しており、入力電圧Vi側から給電抵抗20を介し給電電圧
Vcが電圧調整回路10に与えられる。この給電下の電圧調
整回路10の動作によりスイッチング電源の出力電圧Voと
補助出力電圧Vaが立ち上がる時点で例えば上述の電圧調
整回路10内のタイマ手段から給電切換信号CSが発せられ
ると、スイッチ回路30の接地トランジスタ37がオンし給
電路開閉トランジスタ31のゲートを接地するので、この
ディプリーション形のトランジスタ31はゲート・ソース
間に抵抗33による逆バイアスが掛かってオフし、これ以
降は電圧調整回路10への給電が専ら補助出力電圧Va側か
ら行なわれ、スイッチング電源の運転中を通じてこの状
態が維持される。

【００１６】この運転状態では補助出力電圧Va側から給
電抵抗20に起動時と逆方向に電流が流れ、この電流によ
る抵抗33の電圧降下により給電路開閉トランジスタ31を
オフ状態に保持するゲートバイアスが作られる。補助出
力電圧Vaは入力電圧Vaと給電電圧Vcの差より１桁近く低
くかつ給電抵抗20に抵抗33が直列に入っているので、本
発明の起動回路では給電抵抗20内の電力損失が従来と比
べて無視できる程度に減少する。抵抗33には例えば給電
抵抗20と同じ程度の 100ｋΩの高抵抗を用いるのがよ
い。なお、ツェナーダイオード35は接地トランジスタ37
がオンした時等にトランジスタ31のゲートの絶縁破壊を
防止する役目を果たす。

【００１７】図２の実施例では保護回路に関連する要部
のみを示す。この実施例のスイッチ回路30を給電抵抗20
と入力電圧Viの間に挿入する点は前と同じであるが、給
電路開閉トランジスタ32にエンハンスメント形のものを
用いる点が異なる。起動時にこのトランジスタ32をオン
させるゲートバイアスはそのドレインとゲートの間に接
続された高抵抗34とツェナーダイオード35と接地抵抗36
との直列回路によって作られ、ツェナーダイオード35と
接地抵抗36との相互接続点とトランジスタ32のソースの
間に抵抗33を接続し、かつ接地抵抗36に対して並列に給
電切換信号CSをゲートに受ける接地トランジスタ37を接
続する。さらにこの図２の例では、給電切換信号CSの発
生手段として補助出力電圧Vaを受ける電圧検出器50を用
い、かつ補助出力電圧Vaを電圧調整回路10に与える給電
トランジスタ51を設けて給電切換信号CSによりオン動作
させる。

【００１８】この実施例では、安定化電源の起動時にス
イッチ回路30内の給電路開閉トランジスタ32はツェナー
ダイオード35による正のバイアスによってオン状態にあ
り、入力電圧Vi側から給電抵抗20を介し電圧調整回路10
に給電電圧Vcが与えられる。補助出力電圧Vaが立ち上が
り電圧検出器50から給電切換信号CSが発せられると、給
電スイッチ51がオンして補助出力電圧Vaが電圧調整回路
10に給電され、これと同時に接地スイッチ37がオンする
ので抵抗33に逆のバイアスが発生し、ツェナーダイオー
ド35による正のバイアスを打ち消して給電路開閉トラン
ジスタ32をオフさせる。安定化電源の運転中は給電電圧
Vc側から給電抵抗20と抵抗33とに流れる電流による逆バ
イアスによりトランジスタ32のオフ状態が保たれる。

【００１９】次の図３にも回路の要部のみが示されてい
る。この実施例では入力電圧Va側の給電抵抗20と電圧調
整回路10側の給電抵抗21の２個が用いられ、それら相互
間に挿入されたスイッチ回路30では図２の接地抵抗36が
省かれ、抵抗33と接地トランジスタ37の相互接続点が直
接接地され、かつ接地トランジスタ37がツェナーダイオ
ード35と並列に接続される。起動時にエンハンスメント
形の給電路開閉トランジスタ32はツェナーダイオード35
による正のバイアスでオンしており、給電切換信号CSに
よる接地トランジスタ37のオン動作と同時にこのトラン
ジスタ32がオフ動作し、電圧調整回路10に対して補助出
力電圧Vaが給電されている安定化電源の運転中を通じて
もちろんこの状態が維持される。

【００２０】この図３の実施例では給電抵抗20を高抵抗
にし、給電抵抗21と抵抗33とをそれより低いめの同程度
の抵抗とするのがよい。これによって、図１や図２の実
施例ではスイッチ回路30内の給電路開閉トランジスタ31
や32が接地トランジスタ37のオフ状態では入力電圧Vi側
の電位で動作し, 接地トランジスタ37のオン後に接地電
位側で動作するのに対し、図３の実施例では給電路開閉
トランジスタ31を常に接地電位側で動作させることがで
きる。さらに、接地トランジスタ37のオン後の抵抗33に
補助出力電圧Va側から流れる電流により逆バイアスが生
じるので給電路開閉トランジスタ32をオフ状態に確実に
保持できる。

【００２１】以上説明した実施例からわかるように本発
明はその要旨内で種々の態様ないし回路構成で実施をす
ることができる。なお、いずれの実施例においても本発
明の起動回路は簡単な回路構成なので電圧調整回路10用
の集積回路装置に容易に組み込むことができ、この際に
給電抵抗20等を含む高抵抗類はＭＯＳトランジスタのゲ
ート用多結晶シリコン膜を利用して作り込むのがよい。

【００２２】

【発明の効果】以上のとおり本発明の起動回路では、安
定化電源の入力電圧を起動用電圧まで下げて電圧調整回
路に給電する給電抵抗と、起動用電圧の給電路内に挿入
されたスイッチ回路と、起動後の補助出力電圧の立ち上
がり時点で給電切換信号を発生する手段を設け、安定化
電源の起動時にスイッチ回路をオンさせて起動用電圧を
電圧調整回路に給電し、給電切換信号に応じてスイッチ
手段をオフさせて起動用電圧の給電を遮断した状態で安
定化電源を運転することによって次の効果を得ることが
できる。

【００２３】(a) 安定化電源の起動後には電圧調整回路
に専ら補助出力電圧を給電しそれを入力電圧から完全に
切り離すので、入力電圧から給電抵抗への電流流入をな
くし給電抵抗内の電力損失を無視できる程度に減少させ
ることにより、安定化電源の電力変換効率を改善するこ
とができる。 (b) 安定化電源の運転中に電圧調整回路の給電電圧が入
力電圧の影響を受けるおそれがなくなり、入力電圧側に
変動ないしふらつきがあっても電圧調整回路に対する給
電電圧を安定化させてその動作信頼性を上げ、安定化電
源の出力電圧の安定性を向上することができる。

【００２４】(c) 安定化電源の起動後の電圧調整回路に
対し補助出力電圧が給電されている状態で入力電圧側か
らの給電をスイッチ回路のオフ動作によって遮断するの
で、入力電圧側から補助出力電圧側に給電を切り換える
際にたとえ短時間でも給電が中断することがない。 (d) 安定化電源の運転中に負荷短絡等の原因で補助出力
電圧が急に喪失ないし低下した場合でも、スイッチ回路
を容易にオン状態に戻して入力電圧側から電圧調整回路
に給電できるので、安定化電源の運転の異常時にも電圧
調整回路を中断なく動作させることができる。

【００２５】なお、本発明の起動回路は簡単な回路構成
なので電圧調整回路とともに安定化電源用の集積回路装
置に容易に組み込むことができ、本発明の実施により安
定化電源の構成を複雑化させることなく性能と信頼性を
高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の最適実施例による起動回路とそれを組
み込んだ安定化電源の回路図である。

【図２】本発明の異なる実施例による起動回路を示す要
部回路図である。

【図３】本発明のさらに異なる実施例による起動回路を
示す要部回路図である。

【図４】従来の保護回路を組み込んた安定化電源の回路
図である。

【符号の説明】 10 電圧調整回路 20 給電抵抗 21 給電抵抗 30 スイッチ回路 31 ディプリーション形の給電路開閉トランジスタ 32 エンハンスメント形の給電路開閉トランジスタ 33 給電抵抗に直列接続される抵抗 37 接地トランジスタ 50 給電切換信号発生手段としての電圧検出器 CS 給電切換信号 Va 安定化電源の補助出力電圧 Vc 電圧調整回路に対する給電電圧 Vi 安定化電源の入力電圧 Vo 安定化電源の出力電圧

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】出力電圧を制御する電圧調整回路に補助出
   力電圧が給電される安定化電源を起動させる回路であっ
   て、安定化電源の入力電圧を起動用電圧まで下げて電圧
   調整回路に給電する給電抵抗と、起動用電圧の給電路内
   に挿入されたスイッチ回路と、起動後の補助出力電圧の
   立ち上がり時点で給電切換信号を発生する手段を設け、
   安定化電源の起動時にスイッチ回路をオンさせて起動用
   電圧を電圧調整回路に給電し、給電切換信号に応じてス
   イッチ手段をオフさせて起動用電圧の給電を遮断した状
   態で安定化電源を運転するようにしたことを特徴とする
   安定化電源用起動回路。
2. 【請求項２】請求項１に記載の回路において、スイッチ
   回路の給電路開閉用トランジスタとしてディプリーショ
   ン形の電界効果トランジスタを用いることを特徴とする
   安定化電源用起動回路。
3. 【請求項３】請求項１に記載の回路において、スイッチ
   回路内に給電抵抗に直列に接続された抵抗を設け、安定
   化電源の起動後に補助出力電圧によって給電抵抗を介し
   てこの抵抗に流れる電流による電圧降下によりスイッチ
   回路の給電路開閉用トランジスタをオフ状態に保つよう
   にしたことを特徴とする安定化電源用起動回路。