JPH07143739A - Switching power supply device - Google Patents

Switching power supply device

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JPH07143739A
JPH07143739A JP5307520A JP30752093A JPH07143739A JP H07143739 A JPH07143739 A JP H07143739A JP 5307520 A JP5307520 A JP 5307520A JP 30752093 A JP30752093 A JP 30752093A JP H07143739 A JPH07143739 A JP H07143739A
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switching
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Abstract

PURPOSE:To obtain a switching power supply device having a high power conversion efficiency by further reducing loss generated in a transistor rectifying device. CONSTITUTION:A driving transistor Q3 is mounted between the base and the ground of a transistor Q2 as a rectifying device. A driving signal is inputted to the base of the driving transistor Q3 from the node of the transistor Q2 and a choke coil L1 generating flyback voltage, and the transistor Q2 is turned on-off in conformity with the on-off operation of the switching transistor Q1. Accordingly, when the transistor Q2 keeps an off state, the leakage of currents in the base direction from its collector can be prevented, and the loss of the transistor rectifying device is reduced, thus improving the power conversion efficiency of a switching power supply device.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、整流素子の導通時の損
失を少なくして電力変換効率を改善したスイッチング電
源装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switching power supply device in which the loss during conduction of a rectifying element is reduced and power conversion efficiency is improved.

【0002】[0002]

【従来の技術】交番する電流、電圧を直流変換するため
の整流素子としては、ダイオードが専ら用いられている
が、ダイオードで整流を行うのに際しては、ダイオード
に存在する順方向電圧VF と電流の積に相当する損失が
ダイオードに発生することを念頭に入れておかなければ
ならない。これに対して整流素子の損失をなるべく小さ
くするという目的からすれば、オン状態にあるトランジ
スタのコレクタ、エミッタ間の飽和電圧は、ダイオード
の順方向電圧VF よりも小さいため、発生する損失が少
なくて済むことが知られている。そこで、スイッチング
電源装置の電力変換効率を向上させる一手段として、整
流素子にダイオードの代わりにトランジスタを使用する
ことが考えられている。このようなトランジスタ整流素
子を使用したスイッチング電源装置として、本発明者は
特願平4−105807号において、図4に示すような
スイッチング電源装置を提案した。
2. Description of the Related Art A diode is exclusively used as a rectifying element for converting alternating current and voltage into direct current. When rectifying with a diode, a forward voltage V F and current existing in the diode are used. It must be borne in mind that the diode will have a loss corresponding to the product of If the purpose of which minimize the loss of the rectifying element hand, the collector of the transistor in the on state, the saturation voltage between the emitter is smaller than the forward voltage V F of the diode, little loss generated It is known to be completed. Therefore, as one means for improving the power conversion efficiency of the switching power supply device, it has been considered to use a transistor instead of a diode for the rectifying element. As a switching power supply device using such a transistor rectifying element, the present inventor has proposed a switching power supply device as shown in FIG. 4 in Japanese Patent Application No. 4-105807.

【0003】図4に示す回路の構成と動作の詳細な説明
は省略するが、トランジスタ整流素子としてのトランジ
スタQ2の動作は以下のようになっていた。すなわち、
スイッチングトランジスタQ1がターンオフすると入力
端子1、チョークコイルL1、スイッチングトランジス
タQ1のコレクタ、エミッタの経路で流れていた電流が
遮断される。これにより、チョークコイルL1にフライ
バック電圧が発生し、スイッチングトランジスタQ1の
コレクタの電圧は、入力電圧VINにフライバック電圧が
加わった電圧まで上昇する。このフライバック電圧と入
力電圧VINが合わさった電圧がトランジスタQ2のエミ
ッタに加わると、トランジスタQ2はエミッタ、ベース
間が順バイアスされてオン状態となる。トランジスタQ
2がオン状態となることで、前述したフライバック電圧
と入力電圧VINが合わさった高い電圧が出力端子2を介
して負荷RLに供給される。
Although a detailed description of the configuration and operation of the circuit shown in FIG. 4 is omitted, the operation of the transistor Q2 as a transistor rectifying element is as follows. That is,
When the switching transistor Q1 is turned off, the current flowing through the input terminal 1, the choke coil L1, the collector and the emitter of the switching transistor Q1 is cut off. As a result, a flyback voltage is generated in the choke coil L1, and the voltage of the collector of the switching transistor Q1 rises to the voltage obtained by adding the flyback voltage to the input voltage V IN . When a voltage obtained by combining the flyback voltage and the input voltage V IN is applied to the emitter of the transistor Q2, the transistor Q2 is forward-biased between the emitter and the base and is turned on. Transistor Q
When 2 is turned on, a high voltage obtained by combining the flyback voltage and the input voltage V IN described above is supplied to the load RL via the output terminal 2.

【0004】逆にスイッチングトランジスタQ1がター
ンオンすると、スイッチングトランジスタQ1のコレク
タの電圧及びトランジスタQ2のエミッタの電圧が低く
なり、トランジスタQ2はエミッタ、ベース間の順バイ
アスが解除されてオフ状態となる。このようにトランジ
スタQ2は、スイッチングトランジスタQ1がターンオ
フして、その出力であるコレクタの電圧が上昇すること
によりオン状態となり、逆に下がることによりオフ状態
となる。つまり、図4に示す回路においては、スイッチ
ングトランジスタQ1の出力がトランジスタQ2をオ
ン、オフする信号となっていた。
On the contrary, when the switching transistor Q1 is turned on, the voltage of the collector of the switching transistor Q1 and the voltage of the emitter of the transistor Q2 are lowered, and the forward bias between the emitter and the base of the transistor Q2 is released and the transistor Q2 is turned off. As described above, the transistor Q2 is turned on when the switching transistor Q1 is turned off and the output voltage of the collector is increased, and is turned off when the voltage is lowered. That is, in the circuit shown in FIG. 4, the output of the switching transistor Q1 is a signal for turning on and off the transistor Q2.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】整流素子としてダイオ
ードの代わりにトランジスタを使用することで、スイッ
チング電源装置の電力変換効率を向上させることが可能
となるが、トランジスタはダイオードと異なり、オン、
オフ制御を行う必要がある。ここで、トランジスタ整流
素子にPNP型のトランジスタを使用すれば、トランジ
スタ整流素子のベースに特別な駆動回路を設けずとも、
ベースとアース間に電流路を確保するだけで、スイッチ
ングトランジスタの動作に応じてオン、オフ動作を行わ
せることができる。そのため回路構成が簡単であり、コ
ストの上昇を抑えつつも高効率のスイッチング電源装置
を実現することができた。
By using a transistor instead of a diode as a rectifying element, it is possible to improve the power conversion efficiency of a switching power supply device. However, unlike a diode, a transistor is turned on.
It is necessary to perform off control. If a PNP type transistor is used for the transistor rectifying element, it is possible to provide a special driving circuit at the base of the transistor rectifying element.
Only by securing a current path between the base and the ground, it is possible to perform on / off operation according to the operation of the switching transistor. Therefore, the circuit configuration is simple, and it is possible to realize a highly efficient switching power supply device while suppressing an increase in cost.

【0006】しかしPNP型のトランジスタは、そのP
N接合の構造から、エミッタからベースの方向と、コレ
クタからベースの方向にダイオードを形成しているとも
考えられる。そのため、スイッチングトランジスタがオ
ン状態となり、トランジスタ整流素子のエミッタの電圧
が低下してトランジスタ整流素子がオフ状態となろうと
も、ベースとアース間に電流路を確保しただけの簡単な
回路構成では、トランジスタ整流素子のコレクタの電圧
がベースよりも高くなることによって、コレクタからベ
ースに向かって漏洩する電流が発生する。この漏洩電流
が流れることによりトランジスタ整流素子の損失が増加
し、ダイオードを整流素子として使用したスイッチング
電源よりは電力変換効率は高くとも、スイッチング電源
装置の電力変換効率を低下させる結果となった。従って
本発明は、PNP型のトランジスタ整流素子を用いたス
イッチング電源装置において、トランジスタ整流素子に
発生する損失をさらに減少させることにより、高い電力
変換効率を実現したスイッチング電源装置を得ることを
目的とする。
However, the PNP type transistor is
Due to the N-junction structure, it can be considered that diodes are formed in the direction from the emitter to the base and in the direction from the collector to the base. Therefore, even if the switching transistor turns on and the emitter rectifier element voltage drops and the transistor rectifier element turns off, a simple circuit configuration that only secures a current path between the base and ground When the collector voltage of the rectifying element becomes higher than the base voltage, a current leaking from the collector toward the base is generated. The leakage current increases the loss of the transistor rectifying element, and results in lowering the power conversion efficiency of the switching power supply device even though the power conversion efficiency is higher than that of the switching power supply using the diode as the rectifying element. Therefore, it is an object of the present invention to provide a switching power supply device using a PNP-type transistor rectifying device, which further realizes high power conversion efficiency by further reducing the loss generated in the transistor rectifying device. .

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本考案は、スイッチング
素子がターンオフした時にインダクタンス要素にフライ
バック電圧を発生させ、該フライバック電圧によるエネ
ルギーを整流平滑することにより所望の直流電力を得る
スイッチング電源装置において、整流素子にPNP型の
バイポーラトランジスタを使用し、該トランジスタ整流
素子のベースには該トランジスタ整流素子を動作させる
ためのNPN型のバイポーラトランジスタによる駆動用
トランジスタを設け、該駆動用トランジスタのベースに
対して該トランジスタ整流素子と前記インダクタンス要
素の接続点よりオン、オフ制御信号を供給することを特
徴とするスイッチング電源装置である。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention is a switching power supply device for obtaining a desired DC power by generating a flyback voltage in an inductance element when a switching element is turned off and rectifying and smoothing energy by the flyback voltage. In, a PNP type bipolar transistor is used as a rectifying element, a driving transistor of an NPN type bipolar transistor for operating the transistor rectifying element is provided at the base of the transistor rectifying element, and a base of the driving transistor is provided. On the other hand, an on / off control signal is supplied from a connection point between the transistor rectifying element and the inductance element.

【0008】[0008]

【実施例】トランジスタ整流素子の発生する損失を減少
させることにより高い電力変換効率を実現した、本発明
によるスイッチング電源装置の回路図を図1に示した。
なお、図1における図4と同一の構成要素には同一の符
号を付与してある。図1において、1、2はいずれも高
電位側の入力端子と出力端子を示しており、低電位側の
入、出力端子はアースと共通とした。入力端子1をチョ
ークコイルL1を介してNPN型のスイッチングトラン
ジスタQ1のコレクタに接続し、スイッチングトランジ
スタQ1のエミッタをアースと接続する。スイッチング
トランジスタQ1のコレクタとトランジスタ整流素子と
してのPNP型のトランジスタQ2のエミッタを接続
し、トランジスタQ2のコレクタを出力端子2と接続す
る。入力端子1及び出力端子2とアースの間に、それぞ
れコンデンサC1及びコンデンサC2を接続し、出力端
子2とアースの間には、さらに出力電圧分圧用の抵抗R
1と抵抗R2の直列回路を接続する。
FIG. 1 is a circuit diagram of a switching power supply device according to the present invention, which realizes high power conversion efficiency by reducing the loss generated by a transistor rectifying element.
The same components as those in FIG. 4 in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. In FIG. 1, reference numerals 1 and 2 respectively indicate an input terminal and an output terminal on the high potential side, and the input and output terminals on the low potential side are common to the ground. The input terminal 1 is connected to the collector of the NPN type switching transistor Q1 via the choke coil L1, and the emitter of the switching transistor Q1 is connected to the ground. The collector of the switching transistor Q1 is connected to the emitter of a PNP type transistor Q2 as a transistor rectifying element, and the collector of the transistor Q2 is connected to the output terminal 2. A capacitor C1 and a capacitor C2 are respectively connected between the input terminal 1 and the output terminal 2 and the ground, and a resistor R for dividing the output voltage is further connected between the output terminal 2 and the ground.
1 and the series circuit of the resistor R2 are connected.

【0009】抵抗R1と抵抗R2の接続点を制御回路3
の電圧検出端子(FB)に接続し、制御回路3のパルス
出力端子(PO)をスイッチングトランジスタQ1のベ
ースと接続する。トランジスタQ2のエミッタ、コレク
タ間に、エミッタにアノードを、コレクタにカソードを
接続するようにダイオードD1を設ける。トランジスタ
Q2のベースを抵抗R3とコンデンサC3の並列回路を
介してNPN型トランジスタによる駆動用トランジスタ
Q3のコレクタに接続し、駆動用トランジスタQ3のエ
ミッタをアースに接続する。トランジスタQ2のベース
をさらにダイオードD2のカソードに接続し、ダイオー
ドD2のアノードをアースに接続する。トランジスタQ
2のエミッタと駆動用トランジスタQ3のベースの間に
抵抗R4を接続し、さらに駆動用トランジスタQ3のベ
ース、エミッタ間に抵抗R5を接続する。
The connection point between the resistors R1 and R2 is connected to the control circuit 3
Of the control circuit 3 and the pulse output terminal (PO) of the control circuit 3 are connected to the base of the switching transistor Q1. A diode D1 is provided between the emitter and collector of the transistor Q2 so as to connect the anode to the emitter and the cathode to the collector. The base of the transistor Q2 is connected to the collector of the driving transistor Q3, which is an NPN transistor, through the parallel circuit of the resistor R3 and the capacitor C3, and the emitter of the driving transistor Q3 is connected to the ground. The base of the transistor Q2 is further connected to the cathode of the diode D2, and the anode of the diode D2 is connected to ground. Transistor Q
A resistor R4 is connected between the emitter of 2 and the base of the driving transistor Q3, and a resistor R5 is connected between the base and the emitter of the driving transistor Q3.

【0010】以上のような構成の回路は、いわゆるチョ
ップアップ型のスイッチング電源装置を形成しており、
この回路の動作は以下のようになっている。制御回路3
からの信号によってスイッチングトランジスタQ1がタ
ーンオフすると、チョークコイルL1には、スイッチン
グトランジスタQ1がオン状態であった時に蓄えられた
エネルギーによってフライバック電圧が発生する。その
ため、スイッチングトランジスタQ1のコレクタ及び整
流素子としてのトランジスタQ2のエミッタには、入力
電圧VINにチョークコイルL1に発生したフライバック
電圧が重畳された高い電圧が加わることになる。トラン
ジスタQ2のエミッタに加わる入力電圧VINとフライバ
ック電圧が合わさった高い電圧は、抵抗R4を介して駆
動用トランジスタQ3のベースにも入力され、これによ
り駆動用トランジスタQ3はベース、エミッタ間が正バ
イアスを受けてターンオンする。駆動用トランジスタQ
3がオン状態となることにより、トランジスタQ2のエ
ミッタ、ベース間は正バイアスされてトランジスタQ2
はオン状態となる。
The circuit configured as described above forms a so-called chop-up type switching power supply device,
The operation of this circuit is as follows. Control circuit 3
When the switching transistor Q1 is turned off by the signal from, the flyback voltage is generated in the choke coil L1 by the energy stored when the switching transistor Q1 is in the on state. Therefore, a high voltage in which the flyback voltage generated in the choke coil L1 is superimposed on the input voltage V IN is applied to the collector of the switching transistor Q1 and the emitter of the transistor Q2 as a rectifying element. The high voltage obtained by combining the input voltage V IN applied to the emitter of the transistor Q2 and the flyback voltage is also input to the base of the driving transistor Q3 via the resistor R4, whereby the driving transistor Q3 is positive between the base and the emitter. Biased and turned on. Driving transistor Q
3 is turned on, the emitter and the base of the transistor Q2 are positively biased and the transistor Q2 is turned on.
Is turned on.

【0011】トランジスタQ2がオン状態になることに
よって、入力電圧VINとフライバック電圧が合わさった
高い電圧が負荷RLに供給されることになる。次にスイ
ッチングトランジスタQ1がターンオンすると、スイッ
チングトランジスタQ1のコレクタ及びトランジスタQ
2のエミッタの電圧は低下し、同時に駆動用トランジス
タQ3のベースの電圧も低下する。これにより駆動用ト
ランジスタQ3はターンオフすることになり、トランジ
スタQ2は駆動用トランジスタQ3のターンオフによっ
てエミッタ、ベース間の正バイアス状態が解除されてオ
フ状態となる。以上の動作において、トランジスタQ2
のオン、オフ動作は駆動用トランジスタQ3によって制
御されている。そのため、トランジスタQ2のエミッタ
の電圧が低下し、トランジスタQ2がオフ状態となって
も、コレクタ側が高電位、ベース側が低電位であること
による、コレクタ側からベース側への電流の漏洩が、駆
動用トランジスタQ3によって阻止されることになる。
従ってトランジスタQ2に発生する損失は減少すること
になり、高い電力変換効率のスイッチング電源装置が得
られることになる。
When the transistor Q2 is turned on, a high voltage obtained by combining the input voltage V IN and the flyback voltage is supplied to the load RL. Next, when the switching transistor Q1 is turned on, the collector of the switching transistor Q1 and the transistor Q1.
The voltage of the emitter of 2 decreases, and at the same time, the voltage of the base of the driving transistor Q3 also decreases. As a result, the driving transistor Q3 is turned off, and the transistor Q2 is turned off by releasing the driving transistor Q3 from the positive bias state between the emitter and the base. In the above operation, the transistor Q2
The on / off operation of is controlled by the driving transistor Q3. Therefore, even if the voltage of the emitter of the transistor Q2 drops and the transistor Q2 is turned off, the collector side has a high potential and the base side has a low potential. It will be blocked by transistor Q3.
Therefore, the loss generated in the transistor Q2 is reduced, and a switching power supply device with high power conversion efficiency can be obtained.

【0012】ここで、トランジスタQ2のベースに接続
される抵抗R3とコンデンサC3の並列回路は、トラン
ジスタQ2のベース電流を制限する機能を果たし、トラ
ンジスタQ2のベースとアースの間に存在すれば、駆動
用トランジスタQ3のコレクタ側でなくエミッタ側に設
けても構わない。また、ダイオードD2は、トランジス
タQ2がターンオフする時に、ベース領域に蓄積された
電荷の放電路を形成するものである。図1に示す回路に
おいては、ダイオードD2のカソードはトランジスタQ
2のベースに直接接続しているが駆動用トランジスタQ
3のコレクタに接続しても効果は同じであり、駆動用ト
ランジスタQ3のコレクタ、エミッタ間に対して並列の
電流路を構成するように設ければ良い。ただし、このダ
イオードD2は場合によっては回路から除かれることも
ある。さらに、ダイオードD1は、スイッチングトラン
ジスタQ1がターンオフしてからトランジスタQ2がタ
ーンオンするまでのわずかな期間だけ導通状態となり、
この期間だけ入力電圧VINとフライバック電圧が合わさ
った高い電圧を負荷RLへ供給し、スイッチングトラン
ジスタQ1及びトランジスタQ2を高電圧から保護する
働きをする。しかし、スイッチング電源装置の仕様によ
っては除かれる場合もある。
Here, the parallel circuit of the resistor R3 and the capacitor C3 connected to the base of the transistor Q2 has a function of limiting the base current of the transistor Q2, and if it exists between the base of the transistor Q2 and the ground, it is driven. The transistor Q3 may be provided on the emitter side instead of the collector side. Further, the diode D2 forms a discharge path of the charge accumulated in the base region when the transistor Q2 is turned off. In the circuit shown in FIG. 1, the cathode of the diode D2 is the transistor Q.
Drive transistor Q directly connected to base 2
Even if it is connected to the collector of No. 3, the effect is the same, and it may be provided so as to form a parallel current path between the collector and the emitter of the driving transistor Q3. However, this diode D2 may be removed from the circuit in some cases. Furthermore, the diode D1 becomes conductive only for a short period of time after the switching transistor Q1 is turned off until the transistor Q2 is turned on.
Only during this period, a high voltage obtained by combining the input voltage V IN and the flyback voltage is supplied to the load RL, and the switching transistor Q1 and the transistor Q2 function to be protected from the high voltage. However, it may be excluded depending on the specifications of the switching power supply device.

【0013】図2には本発明の別の実施例の回路を示し
た。図2における図1の実施例と異なる点は、トランジ
スタQ2のエミッタと駆動用トランジスタQ3のベース
の間に、抵抗R4にコンデンサC4を加えたR−C直列
回路を接続したことと、駆動用トランジスタQ3のベー
ス、エミッタ間に、抵抗R5に代えてベースとカソード
を接続するようにダイオードD3接続したこと、そし
て、トランジスタQ2のコレクタ、エミッタ間に接続し
ていたダイオードD1を除いたことの3点である。その
他の回路構成については同一である。このような回路構
成とした場合、このスイッチング電源装置は昇降圧型の
コンバータとして機能する。
FIG. 2 shows a circuit of another embodiment of the present invention. 2 is different from the embodiment of FIG. 1 in that an RC series circuit in which a capacitor C4 is added to a resistor R4 is connected between the emitter of the transistor Q2 and the base of the driving transistor Q3, and Three points: diode D3 is connected between the base and emitter of Q3 so that the base and cathode are connected instead of resistor R5, and diode D1 connected between the collector and emitter of transistor Q2 is removed. Is. The other circuit configurations are the same. With such a circuit configuration, the switching power supply device functions as a buck-boost converter.

【0014】先ず、必要とする出力電圧VO に対して入
力電圧VINが低い場合の回路の動作は、以下のとおりで
ある。制御回路3からの信号によってスイッチングトラ
ンジスタQ1がターンオフすると、チョークコイルL1
にフライバック電圧が発生する。このフライバック電圧
は入力電圧VINに重畳され、重畳されたことによる高い
電圧がスイッチングトランジスタQ1のコレクタ、トラ
ンジスタQ2のエミッタ、及び抵抗R4とコンデンサC
3の直列回路を介して駆動用トランジスタQ3のベース
に加わることになる。これにより駆動用トランジスタQ
3は、ベース、エミッタ間が正バイアスを受けることに
なり、ターンオンする。
First, the operation of the circuit when the input voltage V IN is lower than the required output voltage V O is as follows. When the switching transistor Q1 is turned off by the signal from the control circuit 3, the choke coil L1
A flyback voltage is generated at. This flyback voltage is superimposed on the input voltage V IN, and the high voltage resulting from the superposition is the collector of the switching transistor Q1, the emitter of the transistor Q2, the resistor R4 and the capacitor C.
It will be added to the base of the driving transistor Q3 through the series circuit of 3. As a result, the driving transistor Q
In No. 3, the base and the emitter are positively biased and turned on.

【0015】駆動用トランジスタQ3がオン状態となる
ことにより、トランジスタQ2もまたエミッタ、ベース
間が正バイアスされてオン状態となり、入力電圧VIN
フライバック電圧が合わさった高い電圧が負荷RLに供
給されることになる。やがてスイッチングトランジスタ
Q1がターンオンすると、スイッチングトランジスタQ
1のコレクタ、トランジスタQ2のエミッタの電圧が低
下し、同時に駆動用トランジスタQ3のベースの電圧も
低下する。これにより駆動用トランジスタQ3はターン
オフすることになり、トランジスタQ2は駆動用トラン
ジスタQ3のターンオフによって、エミッタ、ベース間
の正バイアス状態が解除されてオフ状態となる。このよ
うに、必要とする出力電圧VO に対して入力電圧VIN
低い場合の動作は、図1に示す回路の動作と同じにな
り、回路の動作としては昇圧コンバータとして機能す
る。
When the driving transistor Q3 is turned on, the transistor Q2 is also positively biased between the emitter and the base to be turned on, and a high voltage obtained by combining the input voltage V IN and the flyback voltage is supplied to the load RL. Will be done. When the switching transistor Q1 turns on, the switching transistor Q1
The voltage of the collector of 1 and the voltage of the emitter of the transistor Q2 decrease, and at the same time, the voltage of the base of the driving transistor Q3 also decreases. As a result, the driving transistor Q3 is turned off, and the transistor Q2 is turned off by releasing the driving transistor Q3 from the positive bias state between the emitter and the base. In this way, the operation when the input voltage V IN is lower than the required output voltage V O is the same as the operation of the circuit shown in FIG. 1, and the circuit operates as a boost converter.

【0016】次に必要とする出力電圧VO に対して入力
電圧VINが高い場合の動作は、以下のとおりである。出
力電圧VO が高くなれば、制御回路3はスイッチングト
ランジスタQ1のオン期間を短くすることになるが、ス
イッチング動作を停止することは無い。従って入力電圧
INが出力電圧VO より高い場合には、スイッチングト
ランジスタQ1はオン期間が非常に短いスイッチング動
作を継続することになる。ここで、コンデンサC4の存
在によって、駆動用トランジスタQ3のベースに直流成
分の電圧が加わるのが防止されており、スイッチングト
ランジスタQ1のオン、オフ動作による脈動成分のみが
駆動用トランジスタQ3のベースに印加されることにな
る。そのため、駆動用トランジスタQ3はスイッチング
トランジスタQ1のスイッチング動作に応じてトランジ
スタQ2のベース電流を制御することになる。これによ
りトランジスタQ2はシリーズレギュレータに似た動作
を行う。
The operation when the input voltage V IN is higher than the output voltage V O required next is as follows. When the output voltage V O increases, the control circuit 3 shortens the ON period of the switching transistor Q1 but does not stop the switching operation. Therefore, when the input voltage V IN is higher than the output voltage V O , the switching transistor Q1 continues the switching operation with a very short ON period. Here, the presence of the capacitor C4 prevents the voltage of the DC component from being applied to the base of the driving transistor Q3, and only the pulsating component due to the ON / OFF operation of the switching transistor Q1 is applied to the base of the driving transistor Q3. Will be done. Therefore, the driving transistor Q3 controls the base current of the transistor Q2 according to the switching operation of the switching transistor Q1. This causes the transistor Q2 to operate like a series regulator.

【0017】従って、必要とする出力電圧VO に対して
入力電圧VINが高い場合には降圧コンバータとして機能
し、全体としては昇降圧型のスイッチング電源となる。
以上に述べたことから、図2に示す本発明の実施例は、
必要とする出力電圧V O に対して入力電圧VINが低い場
合には、図1に示す実施例と同様に、整流素子としての
トランジスタQ2の損失を減少させることができ、高い
電力変換効率のスイッチング電源装置とすることができ
る。また、一部の回路構成要素を交換するだけで昇圧型
のスイッチング電源装置を昇降圧型のスイッチング電源
装置とすることができ、簡単に、広い入力電圧に対応で
きるスイッチング電源とすることができる。
Therefore, the required output voltage VOAgainst
Input voltage VINFunctions as a step-down converter when the voltage is high
However, it is a step-up / down type switching power supply as a whole.
From the above, the embodiment of the present invention shown in FIG.
Required output voltage V OInput voltage VINWhere is low
In this case, as in the embodiment shown in FIG.
It is possible to reduce the loss of the transistor Q2, which is high.
Can be a switching power supply with power conversion efficiency
It In addition, it is a boost type by exchanging some circuit components.
Buck-boost type switching power supply
It can be a device and can easily handle a wide input voltage.
Can be a switching power supply.

【0018】図3には、本発明のさらに別の実施例を示
した。図3の回路は、図2の回路におけるダイオードD
2に代えて、コンデンサC5と抵抗R6の直列回路をト
ランジスタQ2のベースとアース間に設けている。その
他の回路構成は図2の回路と同一である。周知のよう
に、トランジスタ素子のターンオンにはわずかな遅れ時
間が存在する。同様に、駆動用トランジスタQ3のター
ンオンに遅れ時間が存在するため、スイッチングトラン
ジスタQ1がターンオフしてからトランジスタQ2がオ
ン状態となるまでの時間差が大きくなってしまうことに
なる。この時間差が大きくなると、スイッチングトラン
ジスタQ1のコレクタ、エミッタ間に入力電圧VINとフ
ライバック電圧が合わさった高い電圧が加わるため、ス
イッチングトランジスタQ1の損失及び電圧負荷が大き
くなる。
FIG. 3 shows another embodiment of the present invention. The circuit of FIG. 3 corresponds to the diode D in the circuit of FIG.
Instead of 2, a series circuit of a capacitor C5 and a resistor R6 is provided between the base of the transistor Q2 and the ground. The other circuit configuration is the same as the circuit of FIG. As is well known, there is a slight delay time in turning on a transistor element. Similarly, since there is a delay time in turning on the driving transistor Q3, the time difference from the turning off of the switching transistor Q1 to the turning on of the transistor Q2 becomes large. When this time difference becomes large, a high voltage, which is the sum of the input voltage V IN and the flyback voltage, is applied between the collector and the emitter of the switching transistor Q1, and the loss and voltage load of the switching transistor Q1 increase.

【0019】そこで、図3に示す回路ではトランジスタ
Q2のベースに、コンデンサC5と抵抗R6の直列回路
を設けた。こうすることにより、トランジスタQ2のエ
ミッタの電圧が上昇した時、駆動用トランジスタQ3が
オフ状態であってもトランジスタQ2のベースが正バイ
アスされる。従って、スイッチングトランジスタQ1が
ターンオフしてからトランジスタQ2がオン状態になる
までの時間差を縮小し、スイッチングトランジスタQ1
の損失を少なくしてスイッチング電源装置の電力変換効
率を向上させることができる。図3に示す実施例におい
て、コンデンサC5と抵抗R6の直列回路の一端をトラ
ンジスタQ2のベースに接続しているが、その一端を駆
動用トランジスタQ3のコレクタに接続しても良い。ま
た、図1に示す実施例において、図3に示す回路のよう
に、ダイオードD2の代わりにコンデンサC5と抵抗R
6の直列回路を接続しても、同じ効果が得られるのは言
うまでもない。
Therefore, in the circuit shown in FIG. 3, a series circuit of a capacitor C5 and a resistor R6 is provided at the base of the transistor Q2. By doing so, when the voltage of the emitter of the transistor Q2 rises, the base of the transistor Q2 is positively biased even if the driving transistor Q3 is in the off state. Therefore, the time difference from the turning-off of the switching transistor Q1 to the turning-on of the transistor Q2 is reduced, and the switching transistor Q1
It is possible to improve the power conversion efficiency of the switching power supply device by reducing the power loss. In the embodiment shown in FIG. 3, one end of the series circuit of the capacitor C5 and the resistor R6 is connected to the base of the transistor Q2, but it may be connected to the collector of the driving transistor Q3. Further, in the embodiment shown in FIG. 1, as in the circuit shown in FIG. 3, instead of the diode D2, a capacitor C5 and a resistor R5 are provided.
It goes without saying that the same effect can be obtained by connecting the series circuits of No. 6 together.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上に述べたように本発明によるスイッ
チング電源装置は、整流素子にPNP型のトランジスタ
を使用し、そのトランジスタ整流素子は、トランジスタ
整流素子とチョークコイルの接続点から制御信号を受け
取る駆動用トランジスタによって、オン、オフ制御され
ることを特徴としている。これにより整流素子としての
トランジスタの損失を減少させることができ、高い電力
変換効率のスイッチング電源装置を得ることができる。
さらに回路の一部を変更することにより、容易に高効率
の昇降圧型のスイッチング電源装置とすることができ
る。
As described above, the switching power supply device according to the present invention uses a PNP type transistor for the rectifying element, and the transistor rectifying element receives the control signal from the connection point of the transistor rectifying element and the choke coil. It is characterized by being turned on and off by a driving transistor. Thereby, the loss of the transistor as the rectifying element can be reduced, and the switching power supply device with high power conversion efficiency can be obtained.
Further, by changing a part of the circuit, a highly efficient step-up / down type switching power supply device can be easily obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明によるスイッチング電源装置の実施例
の回路図。
FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of a switching power supply device according to the present invention.

【図2】 本発明によるスイッチング電源装置の別の実
施例の回路図。
FIG. 2 is a circuit diagram of another embodiment of the switching power supply device according to the present invention.

【図3】 本発明によるスイッチング電源装置のさらに
別の実施例の回路図。
FIG. 3 is a circuit diagram of still another embodiment of the switching power supply device according to the present invention.

【図4】 特願平4−105807号にて提案したスイ
ッチング電源装置の回路図。
FIG. 4 is a circuit diagram of a switching power supply device proposed in Japanese Patent Application No. 4-105807.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 入力端子 2 出力端子 3 制御回路 Q1 スイッチングトランジスタ Q2 整流素子としてのトランジスタ Q3 駆動用トランジスタ 1 Input Terminal 2 Output Terminal 3 Control Circuit Q1 Switching Transistor Q2 Transistor as Rectifier Q3 Driving Transistor

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 スイッチング素子がターンオフした時に
インダクタンス要素にフライバック電圧を発生させ、該
フライバック電圧によるエネルギーを整流平滑すること
により所望の直流電力を得るスイッチング電源装置にお
いて、整流素子にPNP型のバイポーラトランジスタを
使用し、該トランジスタ整流素子のベースには該トラン
ジスタ整流素子を動作させるためのNPN型のバイポー
ラトランジスタによる駆動用トランジスタを接続し、該
駆動用トランジスタのベースに対して該トランジスタ整
流素子と前記インダクタンス要素の接続点よりオン、オ
フ制御信号を供給することを特徴とするスイッチング電
源装置。
1. A switching power supply device for generating a desired DC power by generating a flyback voltage in an inductance element when a switching element is turned off and rectifying and smoothing energy due to the flyback voltage. A bipolar transistor is used, a driving transistor of an NPN type bipolar transistor for operating the transistor rectifying element is connected to the base of the transistor rectifying element, and the transistor rectifying element is connected to the base of the driving transistor. A switching power supply device, wherein an on / off control signal is supplied from a connection point of the inductance element.
【請求項2】 前記駆動用トランジスタのベース、エミ
ッタ間にエミッタからベースの方向を順方向としたダイ
オード素子を設け、さらに前記オン、オフ信号は容量素
子を介して該駆動用トランジスタのベースに供給される
ことを特徴とする請求項1に記載したスイッチング電源
装置。
2. A diode element whose forward direction is from the emitter to the base is provided between the base and the emitter of the driving transistor, and the on / off signals are supplied to the base of the driving transistor through a capacitive element. The switching power supply device according to claim 1, wherein the switching power supply device is provided.
【請求項3】 前記トランジスタ整流素子のベースに、
抵抗とコンデンサの直列回路もしくはコンデンサによ
る、前記駆動用トランジスタの主電流路に並列する電流
路を設けたことを特徴とする、請求項1、請求項2に記
載したスイッチング電源装置。
3. The base of the transistor rectifying element,
The switching power supply device according to claim 1 or 2, wherein a current path parallel to the main current path of the driving transistor is provided by a series circuit of a resistor and a capacitor or a capacitor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100539292B1 (en) * 1998-12-03 2006-03-23 현대 이미지퀘스트(주) An circuit for control power of mode off for use in monitor system
JP2013523064A (en) * 2010-03-12 2013-06-13 フリースケール セミコンダクター インコーポレイテッド DC-DC converter with switch control and method of operation

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