JPH069585Y2 - スイッチング電源 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、入力端から出力端に至る電力伝送ラインに直
列に挿入された三端子制御素子と、直流出力電圧が安定
化する方向に三端子制御素子を制御する制御回路と、入
力端に電源が投入されたとき動作を開始して三端子制御
素子の制御電極に起動信号を供給し、起動信号の供給時
から制御回路が動作を開始するまでの間、三端子制御素
子をオン状態に保つ起動回路とを備えることにより、安
定した制御動作が得られ、しかも、損失が少なく、高効
率のスイッチング電源が得られるようにしたものであ
る。

〈従来の技術〉 第２図はこの種のスイッチング電源の一般的な構成を示
すブロック図で、１及び２は入力端、３及び４は出力
端、５は三端子制御素子、６は制御回路、７は出力回路
である。三端子制御素子５はトランジスタ等によって構
成し、その主回路を、入力端子１から出力端子３に至る
電力伝送ラインに直列に接続してある。制御回路６は、
出力端３−４間に現われる直流出力電圧Ｖ_ｏを監視し、
直流出力電圧Ｖ_ｏが安定化する方向に、三端子制御素子
５を制御するもので、一般にはＩＣ回路によって構成さ
れ、三端子制御素子５よりは前段の入力端側から動作電
源を得ている。三端子制御素子５は制御回路６から与え
られる制御信号によって、スイッチング制御方式によっ
て制御される。三端子制御素子５の出力は出力回路７を
経て出力端３，４に供給され、出力端３−４間に直流出
力電圧Ｖ_ｏが得られる。三端子制御素子５がスイッチン
グ制御方式であるときは、出力回路７は整流平滑回路と
して構成される。

上記構成のスイッチング電源は、一般には、入力端１−
２間に入力される直流入力電圧Ｖ_ｉよりも、出力端３−
４間から取出される直流出力電圧Ｖ_ｏが低くなるステッ
プダウン方式のスイッチング電源となる。

〈考案が解決しようとする問題点〉 上述したように、従来のこの種のスイッチング電源で
は、制御回路６の動作電源を、三端子制御素子５よりは
前段の入力端側から取っていた。このため、次のような
問題点があった。

（イ）直流入力電圧Ｖ_ｉは不安定な場合が多い。直流入
力電圧Ｖ_ｉが安定であれば、三端子制御素子５や制御回
路６を備えて安定化する必要はない。このため、制御回
路６に不安定な動作電源が供給されることになり、制御
回路６による三端子制御素子５の制御動作が不安定にな
り、直流出力電圧Ｖ_ｏの安定化に悪影響を及ぼす。

（ロ）制御回路６はＩＣ回路で構成されていて、一般に
は定電流で動作する。一方、この種のスイッチング電源
では、直流入力電圧Ｖ_ｉが直流出力電圧Ｖ_ｏよりも高く
なるのが普通である。このため、制御回路６の動作電源
を、三端子制御素子５よりは前段の入力端側から取る従
来構成では、制御回路６での損失が増え、高効率のスイ
ッチング電源を実現することが困難である。

（ハ）ＩＣ回路で構成される制御回路６は、動作電源の
入力電圧範囲に制限がある。直流入力電圧Ｖ_ｉが入力電
圧範囲内にあればよいが、入力電圧範囲を超えた場合に
は、例えば第３図に示すように、電圧ドロッパ８を付加
する必要がある。このため、損失が増え、効率が低下す
る。

（ニ）制御回路６は定電流動作をするといっても、その
消費電流は、電源電圧が高くなるにつれて、若干、上昇
する傾向にある。このため、直流入力電圧Ｖ_ｉが高くな
るほど、損失が増え、効率が低下する。

〈問題点を解決するための手段〉 上述する従来の問題点を解決するため、本考案に係るス
イッチング電源は、主電極が入力端から出力端に至る電
力伝送ラインに直列に挿入された三端子制御素子と、前
記出力端に現われる直流出力電圧を監視し前記直流出力
電圧が安定化する方向に前記三端子制御素子を制御する
制御回路と、起動回路とを備えており、 前記制御回路は、動作電源を前記出力端側から得てお
り、 前記起動回路は、前記入力端側から動作電源が供給さ
れ、前記入力端に電源が投入されたとき動作を開始して
前記三端子制御素子の制御電極に起動信号を供給し、前
記起動信号の供給時から前記制御回路が動作を開始する
までの間、前記三端子制御素子をオン状態に保つこと を特徴とする。

〈作用〉 制御回路の動作電源を出力端側から得ることにより、制
御回路に対して安定な動作電源を供給できる。このた
め、制御回路による三端子制御素子の制御動作が安定化
され、直流出力電圧が高度に安定化される。

また、入力端から出力端に至る電力伝送ラインに直列に
三端子制御素子を挿入する回路構成では、前述したよう
に、スイッチング制御方式及び連続制御方式の何れの方
式を取る場合でも、一般には、直流出力電圧は直流入力
電圧よりも低くなる。従って、制御回路の動作電源を出
力端側から得ることにより、制御回路に対して、直流入
力電圧よりも低い直流出力電圧を供給し、制御回路の損
失を減少させ、効率を向上させることができる。

しかも、制御回路に対して、直流入力電圧よりも低い直
流出力電圧を供給するので、直流入力電圧がＩＣ回路で
なる制御回路の入力電圧範囲を超えた場合でも、電圧ド
ロッパ等を付加する必要がなくなり、効率が向上する。

起動回路は、入力端側から動作電源が供給され、入力端
に電源が投入されたとき動作を開始して三端子制御素子
の制御電極に起動信号を供給し、起動信号の供給時から
制御回路が動作を開始するまでの間、三端子制御素子を
オン状態に保つから、制御回路の動作電源を出力端側か
ら得なければならない回路構成において、制御回路の起
動に必要な直流電源を、出力端側に確実に生じさせ、制
御回路及びスイッチング電源全体を確実に起動させるこ
とができる。

〈実施例〉 第１図は本考案に係るスイッチング電源の電気回路図で
ある。図において、第２図及び第３図と同一の参照符号
は同一性ある構成部分を示している。図示するように、
本考案においても、従来と同様に、入力端１，２から出
力端３，４に至る電力伝送ラインに直列に三端子制御素
子５の主回路を接続し、出力端３−４間に現われる直流
出力電圧Ｖ_ｏを、制御回路６によって監視し、制御回路
６からの制御信号によって、直流出力電圧Ｖ_ｏが安定化
する方向に三端子制御素子５を制御する。三端子制御素
子５はバイポーラトランジスタまたは電界効果トランジ
スタ等によって構成し、スイッチング制御方式によって
動作させる。

従来と異なって、制御回路６の動作電源を、出力端３，
４側から得るようにしたことである。この実施例では、
出力端３−４間に現われる直流出力電圧Ｖ_ｏを制御回路
６の動作電源として用いている。

直流出力電圧Ｖ_ｏは三端子制御素子５及び制御回路６に
よる安定化制御を受けた後の電圧であり、その値はある
一定の値で安定している。従って、この直流出力電圧Ｖ
_ｏを制御回路６の動作電源として用いることにより、制
御回路６に対して安定な動作電源を供給し、制御回路６
による三端子制御素子５の制御動作を安定化し、安定し
た直流出力電圧Ｖ_ｏを得ることができる。

また、入力端１，２から出力端３，４に至る電力伝送ラ
インに直列に三端子制御素子５を挿入する回路構成の場
合、一般には、直流出力電圧Ｖ_ｏは直流入力電圧Ｖ_ｉよ
りも低くなるステップダウン方式のスイッチング電源と
なる。従って、制御回路６の動作電源を出力端３−４側
から得ることにより、制御回路６に対して、直流入力電
圧Ｖ_ｉよりも低い直流出力電圧Ｖ_ｏを供給し、制御回路
６の損失を減少させ、効率を向上させることができる。

しかも、制御回路６に対して、直流入力電圧Ｖ_ｉよりも
低い直流出力電圧Ｖ_ｏを供給するので、直流入力電圧Ｖ
_ｉが制御回路６の入力電圧範囲を超えた場合でも、電圧
ドロッパ等を付加する必要がなくなり、効率が向上す
る。

９は起動時に三端子制御素子５を導通させる起動回路で
ある。起動回路９によって三端子制御素子５が導通する
と、そのときに出力端３，４側に現われる電圧が制御回
路６に供給され、制御回路６が動作を開始する。制御回
路６の動作開始により制御回路６から三端子制御素子５
に制御信号が送られ、定常動作に入る。

三端子制御素子５はトランジスタ５１によって構成し、
トランジスタ５１のエミッタ及びコレクタを入力端１か
ら出力端３に至る電力伝送ラインに直列に接続してあ
る。５２はトランジスタ５１のエミッタとベースとの間
に接続された抵抗である。

制御回路６はＩＣ回路で構成され、出力端３側に現われ
る直流出力電圧Ｖ_ｏを動作電源として利用するようにな
っている。制御回路６には、直流出力電圧Ｖ_ｏを抵抗６
１，６２によって分圧した電圧信号が入力されており、
この電圧信号に基づいて、直流出力電圧Ｖ_ｏが一定とな
るように、トランジスタ５１を制御する。制御回路６に
よるトランジスタ５１の制御はスイッチング制御方式と
し、その時比率を制御することにより、直流出力電圧Ｖ
_ｏを安定化する。トランジスタ５１のスイッチング動作
により、そのコレクタ側に得られるスイッチング出力
は、ダイオード７１、チョークコイル７２及びコンデン
サ７３でなる出力回路７によって直流に変換され、出力
端３に直流出力電圧Ｖ_ｏが得られる。

起動回路９は、トランジスタ９１、抵抗９２，９３によ
って構成されている。１０は起動後に起動回路９を停止
させる停止回路であって、起動回路９を構成するトラン
ジスタ９１のベースにコレクタを接続したトランジスタ
１０１、直流出力電圧Ｖ_ｏを分割してトランジスタ１０
１のベースに与える抵抗１０２，１０３を備えて構成さ
れている。

起動時に、入力端１とアースとの間に直流入力電圧Ｖ_ｉ
が印加されると、抵抗９２を通して、トランジスタ９１
のベースがドライブされ、トランジスタ９１が導通す
る。トランジスタ９１が導通すると、三端子制御素子５
を構成するトランジスタ５１が導通し、出力回路７を経
て、出力端３側に電圧が現われる。この電圧は制御回路
６の動作電源となり、制御回路６が動作を開始する。制
御回路６の動作開始により、三端子制御素子５を構成す
るトランジスタ５１が制御回路６からの制御信号を受け
て動作を開始し、定常動作状態に入る。

起動から定常動作に至る過程において、直流出力電圧Ｖ
_ｏがあるレベルに達すると、停止回路１０のトランジス
タ１０１が導通する。トランジスタ１０１が導通する
と、起動回路９のトランジスタ９１がオフとなるので、
起動回路９は回路オープンとなる。起動回路９は第２図
の点線で示すように、三端子制御素子５を構成するトラ
ンジスタ５１のベース側とアースとの間に抵抗９４を接
続して構成することもできる。

〈考案の効果〉 以上述べたように本考案によれば、次のような効果が得
られる。

（ａ）制御回路の動作電源を出力端側から得ることによ
り、制御回路に対して安定な動作電源を供給し、制御回
路による三端子制御素子の制御動作を安定化し、安定し
た直流出力電圧が得られるようにしたスイッチング電源
を提供できる。

（ｂ）制御回路の損失を減少させ、効率を向上させたス
テップダウン方式のスイッチング電源を提供できる。

（ｃ）直流入力電圧が制御回路の入力電圧範囲を超えた
場合でも、電圧ドロッパ等を付加する必要がなく、高効
率のスイッチング電源を提供できる。

（ｄ）起動回路は入力端側から動作電源が供給され入力
端に電源が投入されたとき動作を開始して三端子制御素
子の制御電極に起動信号を供給し、起動信号の供給時か
ら制御回路が動作を開始するまでの間、三端子制御素子
をオン状態に保つから、制御回路の動作電源を出力端側
から得なければならない回路構成において、制御回路の
起動に必要な直流電源を、出力端側に確実に生じさせ、
制御回路及びスイッチング電源全体を確実に起動させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るスイッチング電源の電気回路図、
第２図は従来のスイッチング電源のブロック図、第３図
は別の従来例におけるブロック図である。 １，２……入力端、３，４……出力端、５……三端子制
御素子、６……制御回路、９……起動回路

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】主電極が入力端から出力端に至る電力伝送
   ラインに直列に挿入された三端子制御素子と、前記出力
   端に現われる直流出力電圧を監視し前記直流出力電圧が
   安定化する方向に前記三端子制御素子を制御する制御回
   路と、起動回路とを備えるスイッチング電源であって、 前記制御回路は、動作電源を前記出力端側から得てお
   り、 前記起動回路は、前記入力端側から動作電源が供給さ
   れ、前記入力端に電源が投入されたとき動作を開始して
   前記三端子制御素子の制御電極に起動信号を供給し、前
   記起動信号の供給時から前記制御回路が動作を開始する
   までの間、前記三端子制御素子をオン状態に保つこと を特徴とするスイッチング電源。
2. 【請求項２】前記直流出力電圧は、前記入力端に与えら
   れる直流入力電圧よりも低いことを特徴とする実用新案
   登録請求の範囲第１項に記載のスイッチング電源。