JPH07241070A - スイッチング電源装置 - Google Patents

スイッチング電源装置

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JPH07241070A
JPH07241070A JP5270594A JP5270594A JPH07241070A JP H07241070 A JPH07241070 A JP H07241070A JP 5270594 A JP5270594 A JP 5270594A JP 5270594 A JP5270594 A JP 5270594A JP H07241070 A JPH07241070 A JP H07241070A
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JP
Japan
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transistor
switching
power supply
rectifying
base
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Pending
Application number
JP5270594A
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English (en)
Inventor
Tetsushi Otake
徹志 大竹
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Toko Inc
Original Assignee
Toko Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 整流素子にトランジスタを使用したスイッチ
ング電源装置において、スイッチング素子とトランジス
タ整流素子の動作のズレを縮小する。 【構成】 整流素子としてのトランジスタQ2の動作を
制御するためにトランジスタQ2のベースに駆動用トラ
ンジスタQ3の主電流路を接続し、スイッチングトラン
ジスタQ1の動作を制御する制御回路3からの出力信号
を、スイッチングトランジスタQ1とトランジスタQ2
に相補的な動作を行わせるよう、反転ドライバ5を介し
て駆動用トランジスタQ3のベースに供給する。 【効果】 スイッチング素子とトランジスタ整流素子の
動作タイミングのズレが縮小され、スイッチング周波数
を高くすることができる。スイッチング周波数を高くす
ることににより回路を構成する各素子を小さくでき、さ
らに高効率で小型のスイッチング電源装置とすることが
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、整流素子としてトラン
ジスタを使用することにより変換効率を改善したスイッ
チング電源装置において、スイッチング素子とトランジ
スタ整流素子の動作タイミングのズレを少なくしたスイ
ッチング電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】最近の電子機器は小型化、高機能化が進
み、それに伴って電子機器に搭載する電源装置は小型で
あることはもとより高効率であることが要求されてい
る。電源装置の高効率化の一手段としては、ダイオード
素子の順方向降下電圧よりもトランジスタ素子のコレク
タ、エミッタ間の飽和電圧の方が小さいことを利用し
て、整流素子にダイオード素子に代えてトランジスタ素
子を使用することが考えられている。そこで、本願の発
明者は、特願平5−307520号において図2に示す
ような、整流素子としてトランジスタ素子を使用したス
イッチング電源装置を提案した。
【0003】図2に示す回路は、チョークコイルL1と
スイッチングトランジスタQ1を入力端子1とアースの
間に直列に接続し、スイッチングトランジスタQ1のス
イッチング動作によってチョークコイルL1に発生する
フライバック電圧によるエネルギーを、整流素子として
のPNP型トランジスタによるトランジスタQ2と平滑
コンデンサC2によって整流平滑して出力端子2より安
定化した出力電圧を得るものである。ここで図2では、
整流素子としてのトランジスタQ2に整流動作を行わせ
るために、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Q
3のコレクタに接続し、さらに、駆動用トランジスタQ
3のエミッタをアースに接続すると共にベースをコンデ
ンサC5と抵抗R5の直列回路を介してチョークコイル
L1とスイッチングトランジスタQ1のコレクタとの接
続点に接続している。
【0004】これにより、スイッチングトランジスタQ
1がターンオフしてチョークコイルL1にフライバック
電圧が発生した時、そのチョークコイルL1とスイッチ
ングトランジスタQ1のコレクタとの接続点の電圧を制
御信号として駆動用トランジスタQ3がターンオンし、
トランジスタQ2は正バイアスを受けてオン状態とな
る。その結果、入力電圧VINにフライバック電圧が重畳
した高い電圧がトランジスタQ2を介して平滑コンデン
サC2を充電し、平滑コンデンサC2の両端に現れる電
圧が電源装置の出力電圧VO として負荷RLに供給され
る。また、スイッチングトランジスタQ1がターンオン
してチョークコイルL1とスイッチングトランジスタQ
1のコレクタとの接続点の電位が低下した時には、駆動
用トランジスタQ3がターンオフし、トランジスタQ2
は正バイアス状態が解除されてオフ状態となる。その結
果、トランジスタQ2は平滑コンデンサC2に蓄えられ
たエネルギーがスイッチングトランジスタQ1のコレク
タに逆流するのを防止する。以上に述べたような動作に
よって、トランジスタQ2はスイッチングトランジスタ
Q1のスイッチング動作に同期して整流動作を行うこと
になる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図2に示すような整流
素子にトランジスタを使用したスイッチング電源装置で
は、スイッチング素子とトランジスタ整流素子には相補
的にオン、オフ動作を行わせることになる。ここで、ス
イッチング素子とトランジスタ整流素子のオン、オフの
動作タイミングは同時であるのが理想だが、実際にはス
イッチング素子の動作タイミングとトランジスタ整流素
子の動作タイミングには多少のズレが存在し、この動作
タイミングのズレは、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から得られる効率向上
の効果を減少させることになる。図2に示す回路では、
制御回路3より信号が出力された後、先ずスイッチング
トランジスタQ1が動作を行い、次いで駆動用トランジ
スタQ3が動作し、最終的に整流素子としてのトランジ
スタQ2が動作するようになっているため、スイッチン
グトランジスタQ1の動作タイミングとトランジスタQ
2の動作タイミングにズレが生じ易いといった欠点が存
在した。
【0006】スイッチング電源装置を小型化、高効率化
するのに際しては、そのスイッチング周波数を高くする
ことでインダクタンス、キャパシタンス等の素子の定数
を小さくする手段が良く用いられるが、図2に示す回路
においては、前記したようにスイッチングトランジスタ
Q1の動作タイミングとトランジスタQ2の動作タイミ
ングにズレが生じ易いため、スイッチング周波数をあま
り高くすることができなかった。そこで本発明は、整流
素子にトランジスタを使用して高効率化したスイッチン
グ電源装置において、スイッチング素子とトランジスタ
整流素子の動作のズレを少なくすることでスイッチング
周波数の高周波化を行い、スイッチング電源装置のさら
なる高効率化と小型化を行うものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、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出力電圧を得る
スイッチング電源装置において、整流素子にバイポーラ
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駆動
用トランジスタの主電流路を接続し、前記スイッチング
素子を駆動する信号を、さらに該スイッチング素子と該
トランジスタ整流素子が相補動作をするように変換して
該駆動用トランジスタのベースに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。
【0008】
【実施例】スイッチング素子とトランジスタ整流素子の
動作タイミングのズレを少なくした、本発明によるスイ
ッチング電源装置の回路を図1に示した。なお、図1に
おける図2と同一の構成要素に対しては同じ符号を付与
してある。図1においてその回路構成は以下の通りであ
る。ここで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型トランジスタによる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Q
1のエミッタをアースに接続する。チョークコイルL1
とスイッチングトランジスタQ1のコレクタとの接続点
を同期整流用のトランジスタ整流素子としてのPNP型
トランジスタによるトランジスタQ2のエミッタに接続
し、トランジスタQ2のコレクタは出力端子2に接続す
る。
【0009】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のベースをさらにコンデンサC4と抵
抗R4の直列回路を介してアースに接続する。入力端子
1とアースの間にはコンデンサC1を接続し、出力端子
2とアースの間にはコンデンサC2及び出力電圧分圧用
の抵抗R1と抵抗R2の直列回路を接続する。抵抗R1
と抵抗R2の接続点を制御回路3の電圧検出端子(F
B)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のベースと駆動用トラン
ジスタQ3のベースに、それぞれ非反転ドライバ4と反
転ドライバ5を介して接続する。なおEは外部の電圧
源、RLは負荷を示す。
【0010】以上のような構成とした回路の動作は以下
の通りである。先ず、制御回路3から出力される信号に
より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
りフライバック電圧が発生する。NPN型トランジスタ
によるスイッチングトランジスタQ1をオフ状態にする
制御回路3の出力信号はまた、反転ドライバ5の作用に
よりNPN型トランジスタによる駆動用トランジスタQ
3をオン状態とする。その結果、整流素子としてのトラ
ンジスタQ2は正バイアスを受けてオン状態となり、入
力電圧VINにフライバック電圧が重畳した高い電圧がト
ランジスタQ2を介して平滑コンデンサC2を充電し、
平滑コンデンサC2の両端に現れる電圧が電源装置の出
力電圧VO として負荷RLに供給される。
【0011】次に、制御回路3から出力される信号によ
り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のコレクタの電位は低下
し、チョークコイルL1に電流が流れてエネルギーが蓄
えられる。駆動用トランジスタQ3は反転ドライバ5を
介して制御回路3からの出力信号を受けるためにオフ状
態となり、その結果、トランジスタQ2は正バイアスが
解除されてオフ状態となり、平滑コンデンサC2に蓄え
られたエネルギーがスイッチングトランジスタQ1のコ
レクタへ逆流するのを防止する。以上の説明から分かる
ように、図1に示す回路と図2に示す回路は、駆動用ト
ランジスタQ3のベースに加える信号の発生源が異なる
ものである
【0012】図2の回路では、駆動用トランジスタQ3
の制御信号をスイッチングトランジスタQ1のコレクタ
とチョークコイルL1との接続点より得ていたため、ス
イッチングトランジスタQ1、駆動用トランジスタQ
3、トランジスタQ2の動作が時間的に直列となり、ス
イッチングトランジスタQ1とトランジスタQ2の動作
タイミングにズレが生じ易かった。しかし本発明の図1
の回路では、駆動用トランジスタQ3の制御信号をスイ
ッチングトランジスタQ1と同じ制御回路3のパルス出
力端子(PO)より、反転ドライバ5を介して得るよう
にしたため、スイッチングトランジスタQ1と駆動用ト
ランジスタQ3の動作が時間的に並列になり、その分、
スイッチングトランジスタQ1とトランジスタQ2の動
作タイミングのズレは縮小される。従って、スイッチン
グトランジスタQ1とトランジスタQ2の相補的な同期
動作を高いスイッチング周波数まで維持することができ
るようになる。
【0013】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明は、整流素
子にトランジスタを使用したスイッチング電源装置にお
いて、スイッチング素子の動作を制御する制御回路から
の出力信号を、さらにスイッチング素子とトランジスタ
整流素子が相補的な動作となるように変換して、トラン
ジスタ整流素子を駆動するための駆動用トランジスタに
供給するようにしたものである。これにより、スイッチ
ング素子とトランジスタ整流素子の動作タイミングのズ
レが縮小され、スイッチング周波数を高くすることがで
きる。そして、スイッチング周波数を高くすることによ
り回路を構成する各素子の定数を小さくすることができ
るので、さらに高効率で小型のスイッチング電源装置と
することができる。
【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実施例
の回路図。
【図2】 特願平5−307520号にて提案したスイ
ッチング電源装置の回路図。
【符号の説明】
1 入力端子 2 出力端子 3 制御回路 4 非反転ドライバ 5 反転ドライバ 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

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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
    により所望の出力電圧を得るスイッチング電源装置にお
    いて、整流素子に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駆動用トランジスタの主電流路
    を接続し、前記スイッチング素子を駆動する信号を、さ
    らに該スイッチング素子と該トランジスタ整流素子が相
    補動作をするように変換して該駆動用トランジスタのベ
    ースに供給することを特徴とするスイッチング電源装
    置。
  2. 【請求項2】 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
    により所望の出力電圧を得るスイッチング電源装置にお
    いて、該スイッチング素子にNPN型のバイポーラトラ
    ンジスタを使用し、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
    の主電流路を接続し、該駆動用トランジスタのベースに
    対して前記スイッチング素子を駆動する信号とは位相が
    反転した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。
  3. 【請求項3】 前記駆動用トランジスタのベースに供給
    する信号は、前記スイッチング素子を駆動するための制
    御回路から出力された、該スイッチング素子のベースに
    加えられる信号を反転ドライバを介して得ることを特徴
    とする特許請求の範囲第2項に記載のスイッチング電源
    装置。
JP5270594A 1994-02-25 1994-02-25 スイッチング電源装置 Pending JPH07241070A (ja)

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