JPH07274496A

JPH07274496A - スイッチング電源回路

Info

Publication number: JPH07274496A
Application number: JP7963394A
Authority: JP
Inventors: Sueyuki Yahagi; 末行矢作
Original assignee: Yutaka Electric Mfg Co Ltd
Current assignee: Yutaka Electric Mfg Co Ltd
Priority date: 1994-03-25
Filing date: 1994-03-25
Publication date: 1995-10-20
Anticipated expiration: 2016-03-05
Also published as: JP3139699B2

Abstract

(57)【要約】【目的】主出力回路の出力電圧を外部から低下させて
も、内部の回路に必要な電圧を維持することのできるも
のを簡単な回路構成で得ることを目的とするものであ
る。【構成】交流入力電源１０を高周波スイッチングし、
インバータトランス１４で電力変換して２次側の主出力
回路１９および／または１以上の副出力回路２０に安定
した出力電圧を得るようにした複合出力のスイッチング
電源回路において、並列制御回路５４を主出力回路１９
に接続することにより、主出力回路１９の出力電圧を外
部からの制御信号で低下させたことにより、基準電圧以
下になると、並列制御回路５４にダミー電流が流れ、主
出力回路１９の出力電圧を増加してスイッチング素子１
３の時比率を高めるように動作し、インバータトランス
１４におけるタップ電圧を高くするように作用し、副出
力回路２０の３端子レギュレータ２４などへの入力電圧
が高くなり、常に安定した出力電圧が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主出力回路の出力電圧
を外部からの制御信号で可変して低下させた場合、イン
バータトランスのタップ電圧が低下しないように動作す
るアクティブダミー回路としての並列制御回路を付加し
たスイッチング電源回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の例えば複合出力のスイッチング電
源回路は、図５に示すように、交流入力電源１０の入力
電圧を全波整流器１１で整流してコンデンサ１２で平滑
した後、１次回路２２のスイッチング素子１３で高周波
スイッチングし、インバータトランス１４で電力変換し
て第１の２次巻線１７、第２の２次巻線１８を介して２
次側に伝達し、これを主出力回路１９、副出力回路２０
で再度整流、平滑して出力するものである。

【０００３】スイッチング素子１３による出力電圧の安
定化のための制御をするには、主出力回路１９の可変す
る出力電圧を検出回路２１で検出し、これを１次回路２
２のＰＷＭ制御用ＩＣ２３に帰還して、スイッチング素
子１３の時比率制御を行ない、主出力回路１９の出力電
圧を可変して、設定された電圧で安定化するようにして
いる。

【０００４】他方、副出力回路２０は、一般的にマイコ
ン用の電源として５Ｖを用いる例が多く、出力電流が少
ないことから、３端子レギュレータ２４などにより常に
安定した固定電圧を出力している。ここで用いられる３
端子レギュレータ２４は、出力電圧を安定化するために
出力電圧より２〜３Ｖ高い入力電圧が必要であり、最低
入出力間電圧差と呼ばれている。

【０００５】複合出力のスイッチング電源では、主出力
回路１９の出力電圧を外部信号などで可変した結果、そ
の出力電圧が低下しても、固定した電圧を出力すべき副
出力回路２０は、その入力電圧が低下して３端子レギュ
レータ２４の最低入出力間電圧差が不足し出力電圧が低
下するようなことのないように、インバータトランス１
４の副出力回路２０のタップ電圧を高くして、副出力回
路２０の３端子レギュレータ２４の入力電圧を維持する
ように対応していた。

【０００６】なお、図５において、外部制御信号入力回
路４３が前述した主出力回路１９の出力電圧を外部信号
で可変する回路の一例を示すもので、本出願人が先に提
案したものである（特願平５−３１９０７９）。この外
部制御信号入力回路４３は、制御信号入力端子５２、５
３に例えば直線的に変化する制御信号を入力すると、抵
抗５０、４９で分圧されてトランジスタ４７に印加さ
れ、出力電圧を決定する電圧源が、ツェナーダイオード
からなる基準電圧源４２の存在にも拘らず、直線的に変
化して出力電圧も直線的に連続可変するようにしたもの
である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の回
路では、副出力回路２０のタップ電圧を主出力回路１９
の最低電圧と最低電流で決まるスイッチング素子１３の
時比率の時に、副出力回路２０の入力電圧を規定値以上
に高くする必要がある。例えば、図４において、主出力
回路１９の最低電圧と最低電流で決まるスイッチング素
子１３の時比率に近づいて、副出力回路２０の入力電圧
Ｖｉが特性線Ａのように、直線的に変化して０に近づく
方向に低下した場合において、副出力回路２０の出力電
圧Ｖｏが特性線Ｂのように、５Ｖであれば、最低入出力
間電圧差Ｖｉ−Ｖｏを２Ｖとすると、副出力回路２０の
最小の入力電圧Ｖｉとして合計の７Ｖが必要となる。も
し、主出力回路１９の出力電圧を外部からの制御信号で
可変して低下すると、ある電圧以下で副出力回路２０の
入力電圧Ｖｉが７Ｖ以下になり、出力電圧Ｖｏも特性線
Ｃのように、５Ｖ以下に低下してしまう。

【０００８】この電圧の低下による問題点を解決しよう
として、タップ電圧、すなわち副出力回路２０の入力電
圧Ｖｉを図４の特性線ａのように上げると、副出力回路
２０の出力電圧Ｖｏを特性線ｂのように主出力回路１９
の出力電圧のより小さい範囲まで伸ばすことができる。
しかし、前記タップ電圧を上げすぎると、主出力回路１
９の最高電圧と最高電流で決まるスイッチング素子１３
の時比率の時は、副出力回路２０の出力電圧Ｖｏの安定
化を行なう３端子レギュレータ２４の入力電圧が高くな
るため、副出力回路２０の３端子レギュレータ２４での
発熱などにより大きな損失が生じ、複合出力のスイッチ
ング電源の総合的な変換効率が悪くなる場合が多かっ
た。

【０００９】本発明は、主出力回路の出力電圧を外部か
ら低下させても、内部の回路に必要な電圧を維持するこ
とのできるものを簡単な回路構成で得ることを目的とす
るものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、交流入力電源
１０を１次回路２２のスイッチング素子１３により高周
波スイッチングし、インバータトランス１４で電力変換
して２次側の主出力回路１９と１以上の副出力回路２０
とに安定した出力電圧を得るようにした複合出力のスイ
ッチング電源回路において、前記主出力回路１９の出力
電圧を外部からの制御信号で可変して低下させたとき、
前記出力電圧の低下を検出して主出力回路１９のダミー
電流を増加させるための並列制御回路５４を、前記主出
力回路１９に接続してなることを特徴とするスイッチン
グ電源回路である。

【００１１】

【作用】主出力回路１９の出力電圧が、基準電圧以下に
なると、並列制御回路５４に、主出力回路１９のダミー
電流が流れ、主出力回路１９の出力電圧を増加してスイ
ッチング素子１３の時比率を高めるように動作する。す
ると、インバータトランス１４におけるタップ電圧を高
くするように作用し、副出力回路２０の３端子レギュレ
ータ２４などへの入力電圧が高くなり、常に安定した出
力電圧が得られる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図１において、交流入力電源１０、全波整流器１
１、コンデンサ１２、１次回路２２、主出力回路１９、
副出力回路２０および主出力回路１９の検出回路２１に
ついては、従来回路と変わるところはない。本発明で
は、前記主出力回路１９に、並列制御回路５４を並列に
結合してアクティブダミー回路として動作させ、出力電
圧が低下したとき、逆に主出力回路１９の出力電流を増
し、スイッチング素子１３の時比率を高くして、結果的
に出力電力を増加することにより、副出力回路２０の３
端子レギュレータ２４の入力電圧を高め、出力電圧を安
定化しようとするものである。

【００１３】さらに詳しく説明すると、前記１次回路２
２は、例えば、ＰＷＭ制御用ＩＣ２３を使用した他励方
式の場合であり、インバータトランス１４の１次巻線１
５に接続されたスイッチング素子１３と、このスイッチ
ング素子１３のパルス幅制御するＰＷＭ制御用ＩＣ２３
と、出力電圧信号を帰還する絶縁手段としてのホトカプ
ラ４４の受光素子４６と、電源供給用の補助巻線１６な
どからなる。

【００１４】前記主出力回路１９は、インバータトラン
ス１４の第１の２次巻線１７に接続されたダイオード３
１、出力電圧の検出回路２１およびコンデンサ３２から
なり、この主出力回路１９に、本発明によるアクティブ
ダミー回路としての並列制御回路５４が並列に結合され
ている。

【００１５】前記検出回路２１は、出力電圧検出用の抵
抗３５、３６、基準電圧を設定するツェナーダイオード
４２、トランジスタ３８、絶縁手段としてのホトカプラ
４４の発光素子４５、抵抗４０、４１、ツェナーダイオ
ード４２、抵抗３６、３７、３９からなる。

【００１６】また、ツェナーダイオード４２と並列に結
合された外部制御信号入力回路４３は、前述のように、
本出願人が先に提案した回路で、トランジスタ４７のエ
ミッタとコレクタに、出力電圧の最大値を制限するため
のツェナーダイオード４２のカソードとアノードを接続
し、前記トランジスタ４７のベースと制御信号入力端子
５２との間に、抵抗４８、５０を接続し、この抵抗４
８、５０の接続点と前記制御信号入力端子５３との間
に、抵抗４９とコンデンサ５１を互いに並列にして接続
してなるものである。抵抗４９と５０は、制御電圧を分
圧するものであり、また、コンデンサ５１は、制御電圧
に混入する雑音を除去するために挿入されたものであ
る。

【００１７】前記本発明によるアクティブダミー回路と
しての並列制御回路５４は、トランジスタ５５、５６、
ツェナーダイオード６１および抵抗５７、５８、５９、
６０により構成されている。

【００１８】前記副出力回路２０は、インバータトラン
ス１４の第２の２次巻線１８に接続されたダイオード２
５、抵抗２６、コンデンサ２７、３端子レギュレータ２
４、コンデンサ２８および副出力端子２９、３０からな
る。

【００１９】以上のような構成における作用を説明す
る。出力電圧の安定化のための作用は前述のとおりであ
る。ここで、主出力回路１９の出力電圧が、ツェナーダ
イオード６１の閾値電圧以下になると、トランジスタ５
６がオフし、これに代ってトランジスタ５５が抵抗５８
で順バイアスされてオンする。

【００２０】トランジスタ５５は、抵抗５７と直列に接
続され、主出力回路１９に対して並列に配置されている
ので、主出力回路１９の出力電圧と抵抗５７の抵抗値で
決まる電流を、主出力回路１９のダミー電流として流
し、主出力回路１９の出力電圧を増加してスイッチング
素子１３の時比率を高めるように動作する。すると、イ
ンバータトランス１４における副出力回路２０の第２の
２次巻線１８のタップ電圧を高くするように作用し、副
出力回路２０の３端子レギュレータ２４への入力電圧が
高くなり、常に安定した出力電圧が得られる。

【００２１】すなわち、図３において、主出力回路１９
の出力電圧の低下したことに伴い、副出力回路２０のタ
ップ電圧Ｖｉが低下しても、主出力回路１９の出力電圧
がツェナーダイオード６１の閾値電圧点Ｄに達すると、
並列制御回路５４がダミー電流を流して、主出力回路１
９の出力電圧の低下する傾きが緩和されるようにスイッ
チング素子１３の時比率を制御する。したがって、主出
力回路１９の出力電圧を外部からの制御信号で低下して
も、副出力回路２０の入力電圧Ｖｉの低下が緩和され、
副出力回路２０の出力電圧Ｖｏは特性線Ｂのように一定
値を保持する。

【００２２】なお、主出力回路１９の出力電圧の低下に
伴う副出力回路２０のタップ電圧Ｖｉの低下の傾きが、
図３の鎖線特性Ａ’のように特性線Ａより小さい場合に
は、ツェナーダイオード６１の閾値電圧点をＤ’のよう
にやや高く設定すればよい。

【００２３】前記ツェナーダイオード６１は、アクティ
ブダミー回路としての並列制御回路５４の動作点電圧を
精度よく設定する場合には必要であるが、比較的ラフな
設定の場合にはツェナーダイオード６１を削除して抵抗
５９、６０で主出力回路１９の出力電圧を分圧した電圧
をトランジスタ６１に印加する。そして、この電圧が、
トランジスタ５６のベース電極とエミッタ電極間の電圧
（Ｖｂｅ＝０．７Ｖ）以下になると、トランジスタ５６
がオフしてトランジスタ５５が抵抗５８で順バイアスさ
れてオンする。その後の動作は、ツェナーダイオード６
１がある場合と同様である。

【００２４】図１に示す本発明の第１実施例では、１次
回路２２は、ＰＷＭ制御用ＩＣ２３を使用した他励方式
の場合について説明したが、本発明は、この例に限られ
るものではなく、図２に示すように、１次巻線１５に接
続されたスイッチング素子１３のベースに、補助巻線１
６の一端からコンデンサ６３、抵抗６４、ダイオード６
５を介して接続するとともに、抵抗６２と受光素子４６
を接続した、いわゆるリンギングチョークコンバータの
ような自励方式であっても応用することができる。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、交流入力電源１０を高周波ス
イッチングし、インバータトランス１４で電力変換して
２次側の主出力回路１９および／または１以上の副出力
回路２０とに安定した出力電圧を得るようにしたスイッ
チング電源回路において、主出力回路１９の出力電圧を
外部からの制御信号で可変して低下させたとき、出力電
圧の低下を検出して主出力回路１９のダミー電流を増加
させるための並列制御回路５４を、前記主出力回路１９
に接続したので、並列制御回路５４に主出力回路１９の
ダミー電流として流し、主出力回路１９の出力電圧を増
加してスイッチング素子１３の時比率を高めるように動
作して、インバータトランス１４におけるタップ電圧を
高くするように作用し、副出力回路２０の３端子レギュ
レータ２４などへの入力電圧が高くなり、常に安定した
出力電圧が得られる。

【００２６】インバータトランス１４におけるタップ電
圧を上げる必要がないので、主出力回路１９の最高電圧
と最高電流で決まるスイッチング素子１３の時比率の時
であっても、３端子レギュレータ２４などでの発熱によ
る損失が生じることがなく、スイッチング電源の総合的
な変換効率が良好になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるスイッチング電源回路の第１実施
例を示す電気回路図である。

【図２】本発明によるスイッチング電源回路の第２実施
例を示す電気回路図である。

【図３】本発明のスイッチング電源回路による特性線を
示す図である。

【図４】従来のスイッチング電源回路による特性線を示
す図である。

【図５】従来のスイッチング電源回路を示す電気回路図
である。

【符号の説明】

１０…交流入力電源、１１…全波整流器、１２…コンデ
ンサ、１３…スイッチング素子、１４…インバータトラ
ンス、１５…１次巻線、１６…補助巻線、１７…第１の
２次巻線、１８…第２の２次巻線、１９…主出力回路、
２０…副出力回路、２１…検出回路、２２…１次回路、
２３…ＰＷＭ制御用ＩＣ、２４…３端子レギュレータ、
２５…ダイオード、２６…抵抗、２７、２８…コンデン
サ、２９、３０…副出力端子、３１…ダイオード、３２
…コンデンサ、３３、３４…主出力端子、３５、３６、
３７…抵抗、３８…トランジスタ、３９、４０、４１…
抵抗、４２…ツェナーダイオード、４３…外部制御信号
入力回路、４４…絶縁手段としてのホトカプラ、４５…
発光素子、４６…受光素子、４７…トランジスタ、４
８、４９、５０…抵抗、５１…コンデンサ、５２、５３
…制御信号入力端子、５４…アクティブダミー回路とし
ての並列制御回路、５５、５６…トランジスタ、５７、
５８、５９、６０…抵抗、６１…ツェナーダイオード、
６２…抵抗、６３…コンデンサ、６４…抵抗、６５…ダ
イオード。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流入力電源１０を高周波スイッチング
し、インバータトランス１４で電力変換して２次側の主
出力回路１９に安定した出力電圧を得るようにしたスイ
ッチング電源回路において、前記主出力回路１９の出力
電圧を外部からの制御信号で可変して低下させたとき、
前記出力電圧の低下を検出して主出力回路１９のダミー
電流を増加させる並列制御回路５４を、前記主出力回路
１９に接続してなることを特徴とするスイッチング電源
回路。
【請求項２】交流入力電源１０を１次回路２２のスイ
ッチング素子１３により高周波スイッチングし、インバ
ータトランス１４で電力変換して２次側の主出力回路１
９と１以上の副出力回路２０とに安定した出力電圧を得
るようにした複合出力のスイッチング電源回路におい
て、前記主出力回路１９の出力電圧を外部からの制御信
号で可変して低下させたとき、前記出力電圧の低下を検
出して主出力回路１９のダミー電流を増加させるための
並列制御回路５４を、前記主出力回路１９に接続してな
ることを特徴とするスイッチング電源回路。
【請求項３】１次回路２２は、そのスイッチング素子
１３がＰＷＭ制御用ＩＣ２３により高周波スイッチング
する他励方式からなる請求項２記載のスイッチング電源
回路。
【請求項４】１次回路２２は、そのスイッチング素子
１３が自励方式で高周波スイッチングするリンギングチ
ョークコンバータからなる請求項２記載のスイッチング
電源回路。
【請求項５】並列制御回路５４は、主出力回路１９の
出力電圧が一定値以下になるのを検出するツェナーダイ
オード６１と、このツェナーダイオード６１のオフ時に
オフするトランジスタ５６と、このトランジスタ５６の
オフ時にオンして主出力回路１９の出力電圧と抵抗５７
で決まる電流を、主出力回路１９のダミー電流として流
すトランジスタ５５とを具備してなり、アクティブダミ
ー回路として作用せしめてなる請求項１または２記載の
スイッチング電源回路。