JPH08317640A - スイッチング電源装置の出力電圧検出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な回路構成で、直流出力電圧の低電圧化
に対応できる直流電圧検出回路を得る。 【構成】 トランス１の二次巻線５に誘起される電圧
を、ダイオード32で整流した後、コンデンサ33で平滑す
る。これにより、ダイオード32とコンデンサ33だけで、
直流出力電圧Ｖｏよりも高いコンデンサ33の両端間電圧
Ｖｃが得られる。また、コンデンサ33の両端間電圧Ｖｃ
を、抵抗Ｒ３と直列回路16との両端に印加する。したが
って、直流出力電圧Ｖｏが低くても、出力電圧検出回路
31からの電圧検出信号に基づき、直流出力電圧Ｖｏを一
定に保つことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、直流出力電圧を安定化
させるための帰還回路として、シャントレギュレータと
フォトカプラとを備えたスイッチング電源装置の出力電
圧検出回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、出力電圧検出回路としてシャン
トレギュレータとフォトカプラとを組み合わせたスイッ
チング電源装置は、実開昭６２−１８５４９０号などに
開示されている。図４はこの種の電源装置の回路例を示
すものであり、同図において、１は一次側と二次側とを
絶縁するトランス、２はトランス１とともに電力変換部
たるインバータ部３を構成するスイッチング素子であ
り、スイッチング素子２をスイッチングすることによ
り、入力端子＋Ｖin，−Ｖin間に接続された直流電源Ｅ
から、直流入力電圧Ｖｉがトランス１の一次巻線４に断
続的に印加される。トランス１の二次巻線５に誘起され
た電圧は、整流平滑回路６を構成する整流ダイオード
７，８で整流された後、チョークコイル９と平滑コンデ
ンサ10とにより平滑され、出力端子＋Ｖout ，−Ｖout
間に直流出力電圧Ｖｏとして出力される。

【０００３】一方、前記直流出力電圧Ｖｏを安定化させ
るための帰還回路として、直流出力電圧Ｖｏの変動を検
出する出力電圧検出回路11と、スイッチング素子２への
パルス導通幅を制御する制御回路たる制御用ＩＣ12が各
々設けられる。出力電圧検出回路11は、出力端子＋Ｖou
t ，−Ｖout 間にフォトカプラ14の発光素子たる発光ダ
イオード14ａとシャントレギュレータ15との直列回路16
を抵抗Ｒ３とともに接続し、シャントレギュレータ15の
リファレンスに直流出力電圧Ｖｏを抵抗Ｒ１，Ｒ２で分
圧して印加するように構成される。また、電圧検出信号
を出力するフォトカプラ14の受光素子たるフォトトラン
ジスタ14ｂは、制御用ＩＣ12のフィードバック端子すな
わち入力端子に接続される。直流出力電圧Ｖｏは、抵抗
Ｒ１，Ｒ２により分圧されてシャントレギュレータ15の
リファレンスに印加され、この印加された電圧とシャン
トレギュレータ15の基準電圧との差異に応じて、シャン
トレギュレータ15のカソードに流れ込む電流値が変化
し、発光ダイオード14ａの発光量も変化する。制御用Ｉ
Ｃ12は、発光ダイオード14ａの発光量の変化に伴い、フ
ォトトランジスタ14ｂに流れ込む電流の変化を電圧検出
信号として入力し、この出力電圧検出回路11からの電圧
検出信号により、直流出力電圧Ｖｏを一定に保つように
スイッチング素子２のパルス導通幅を制御する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の出力電
圧検出回路11は、シャントレギュレータ15の内蔵する基
準電圧をＶref とすれば、直流出力電圧Ｖｏが次の数式
１で示される。

【０００５】

【数１】

【０００６】この出力電圧Ｖｏは、出力電圧検出回路11
内の抵抗Ｒ３と直列回路16との両端間に印加されるた
め、少なくともシャントレギュレータ15のカソード・ア
ノード間最小電圧ＶKAと、発光ダイオード14ａの順方向
電圧降下Ｖf と、抵抗Ｒ３の両端電圧ＶR3とを加えた電
圧値（ＶKA＋Ｖf ＋ＶR3）よりも、直流出力電圧Ｖｏが
大きくなるように設定しなければ、フォトカプラ14の発
光ダイオード14ａに流れ込む電流が零となって、出力電
圧検出回路11による制御を行なうことができない。一例
として、普及型の安価なシャントレギュレータ15を用い
た場合、このシャントレギュレータ15のカソード・アノ
ード間最小電圧ＶKAは２．５Ｖなので、ダイオード14の
順方向電圧降下Ｖf を１．２Ｖ、抵抗Ｒ３の両端電圧Ｖ
R3を０．５Ｖとすれば、制御可能な出力電圧Ｖｏの最低
値は４．２Ｖとなる。

【０００７】ところで、近年は直流出力電圧Ｖｏの低電
圧化に伴い、例えば、３．３Ｖあるいは２Ｖ程度の直流
出力電圧Ｖｏを有する電源装置が要望されている。しか
し、上記の普及型のシャントレギュレータ15を用いた場
合、シャントレギュレータ15のカソード・アノード間最
小電圧ＶKAが高く、図４の回路をそのまま適用すること
はできない。

【０００８】こうした問題点を解決するべく、特開平５
−２６０７４３号には、シャントレギュレータの基準電
圧よりも低い直流出力電圧を取り出せる出力電圧検出回
路が提案されている。これと略同一の回路を図５に示す
と、同図において、トランス１には別の補助巻線21が巻
回され、この補助巻線21に誘起された電圧が整流ダイオ
ード22および平滑コンデンサ23を介して整流平滑された
後、抵抗24とシャントレギュレータ25とからなる定電圧
回路により所定の直流出力電圧Ｖｏ´として出力され
る。この直流出力電圧Ｖｏ´は、直流電圧電圧Ｖｏの低
電圧ラインである一方の出力端子−Ｖout と、シャント
レギュレータ15のアノードに印加されているので、直列
回路16の両端間電圧は、トランス１の二次巻線５からの
直流出力電圧Ｖｏに加え、補助巻線21からの直流出力電
圧Ｖｏ´を加えたものとなる。したがって、上記の普及
型のシャントレギュレータ15を用いた場合でも、２．５
Ｖ程度の直流出力電圧Ｖｏ´が出力されれば、制御可能
な出力電圧Ｖｏの最低値は１．７Ｖとなり、直流出力電
圧Ｖｏの低電圧化に対応できる。

【０００９】しかし、図５のような回路構成の場合、所
定の直流出力電圧Ｖｏ´を得るために、トランス１に別
の補助巻線21を巻装しなければならず、既存の電源装置
に組み込むことはトランス１の再設計を余儀なくされる
という問題点がある。

【００１０】そこで、本発明は上記問題点に鑑み、トラ
ンスに別の巻線を設けなくても、簡単な回路構成で直流
出力電圧の低電圧化に対応できるスイッチング電源装置
の直流電圧検出回路を提供することをその目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載のスイッ
チング電源装置の出力電圧検出回路は、上記目的を達成
するために、トランスの二次巻線から整流平滑回路を介
して供給される直流出力電圧を安定化するための帰還回
路として、フォトカプラの発光素子とシャントレギュレ
ータとの直列回路を有し、前記シャントレギュレータの
リファレンスに前記直流出力電圧を抵抗で分圧して印加
することで、前記フォトカプラの受光素子から電圧検出
信号を出力する出力電圧検出回路を備えたスイッチング
電源装置において、前記トランスの二次巻線の一端にダ
イオードのアノードを接続するとともに、前記ダイオー
ドのカソードにコンデンサの一端と前記フォトカプラの
発光素子の一端とを接続して、前記コンデンサの端子間
電圧を前記直列回路に印加するように構成したものであ
る。

【００１２】また、請求項２に記載のスイッチング電源
装置の出力電圧検出回路は、前記請求項１の構成に加
え、前記コンデンサの他端を前記直流出力電圧の高電圧
ラインに接続したものである。

【００１３】

【作用】請求項１の構成により、トランスの二次巻線に
誘起される電圧をダイオードで整流した後、コンデンサ
で平滑しているので、いちいちトランスに別の巻線を設
けなくても、ダイオードとコンデンサのみの構成で、直
流出力電圧よりも高いコンデンサの両端間電圧を簡単に
得ることができる。しかも、このコンデンサの両端間電
圧は、そのまま直列回路の両端に印加されるので、直流
出力電圧が低くても、出力電圧検出回路からの電圧検出
信号に基づき、直流出力電圧を一定に保つフィードバッ
ク制御を行なうことができる。

【００１４】また、請求項２の構成により、帰還回路に
よるフィードバック制御の影響を受けた直流出力電圧
が、コンデンサの端子間電圧とともに直列回路に印加さ
れるので、直流出力電圧の変動に応じて直列回路に流れ
込む電流も同時に変化し、出力電圧検出回路の応答性を
一層向上できる。

【００１５】

【実施例】以下、添付図面に基づき、本発明の各実施例
を詳述する。なお、以下の各実施例に関し、前記従来例
で示した図４および図５と同一部分には同一符号を付
し、その共通する部分の詳細な説明は重複するため省略
する。

【００１６】図１は、本発明の第１実施例を示すもので
ある。同図において、出力電圧検出回路31は、トランス
３の二次巻線５の一端であるドット側端子にダイオード
32のアノードを接続するとともに、ダイオード32のカソ
ードにコンデンサ33の一端を接続し、このコンデンサ33
の他端を直列回路16の他端であるシャントレギュレータ
15のアノードに接続した補助電源回路34を備えている。
コンデンサ33の一端は、フォトカプラ14の発光ダイオー
ド14ａの一端であるアノードに抵抗Ｒ３を介して接続さ
れ、これにより、直流出力電圧Ｖｏよりも高いコンデン
サ33の端子間電圧Ｖｃを、抵抗Ｒ３を含む直列回路16に
印加するように構成している。この出力電圧検出回路31
の相違点以外は、前記図４と全く同一の構成となってい
る。

【００１７】次に、上記構成につき、その作用を説明す
る。スイッチング素子２をスイッチングすることによ
り、入力端子＋Ｖin，−Ｖin間の直流入力電圧Ｖｉがト
ランス１の一次巻線４に断続的に印加される。このと
き、トランス１の二次巻線５に誘起された電圧は、整流
ダイオード７，８で整流された後、チョークコイル９と
平滑コンデンサ10とにより平滑され、出力端子＋Ｖout
，−Ｖout 間に直流出力電圧Ｖｏとして出力される。

【００１８】一方、出力電圧検出回路31の補助電源回路
34は、トランス１の二次巻線５に発生するパルス波状の
誘起電圧をダイオード32で整流した後、コンデンサ33で
平滑する。これにより、コンデンサ33は、直流出力電圧
Ｖｏよりも高い両端間電圧Ｖｃが得られる。コンデンサ
33の両端間電圧Ｖｃは、抵抗Ｒ３と直列回路16との両端
にそのまま印加されるので、このコンデンサ33の両端間
電圧Ｖｃを、シャントレギュレータ15のカソード・アノ
ード間最小電圧ＶKAと、発光ダイオード14ａの順方向電
圧降下Ｖf と、抵抗Ｒ３の両端電圧ＶR3とを加えた電圧
値よりも高く設定すれば、出力電圧Ｖｏが３Ｖ以下の低
電圧出力であっても、抵抗Ｒ１，Ｒ２により分圧された
電圧が、シャントレギュレータ15の基準電圧Ｖref を越
えている限り、発光ダイオード14ａの両端間には十分な
電位差が生じ、シャントレギュレータ15のカソードに流
れ込む電流に応じて、発光ダイオード14ａの発光量も変
化する。これにより、制御用ＩＣ12は、フォトトランジ
スタ14ｂからの電圧検出信号に基づき、直流出力電圧Ｖ
ｏを一定に保つようにスイッチング素子２のパルス導通
幅を制御することができる。

【００１９】本実施例の出力電圧検出回路31は、トラン
ス１の二次巻線５に誘起される電圧をダイオード32で整
流した後、コンデンサ33で平滑しているので、いちいち
トランス１に別の巻線を設けなくても、ダイオード32と
コンデンサ33のみの構成で、直流出力電圧Ｖｏよりも高
いコンデンサ33の両端間電圧Ｖｃを簡単に得ることがで
きる。しかも、このコンデンサ33の両端間電圧Ｖｃは、
そのまま抵抗Ｒ３と直列回路16との両端に印加されるの
で、直流出力電圧Ｖｏが低くても、出力電圧検出回路31
からの電圧検出信号に基づき、直流出力電圧Ｖｏを一定
に保つフィードバック制御を行なうことが可能となる。

【００２０】つまり、トランス１の二次巻線５のドット
側端子にダイオード32のアノードを接続するとともに、
このダイオード32のカソードにコンデンサ33の一端と、
抵抗Ｒ３を介してフォトカプラ14の発光ダイオード14ａ
のアノードとを各々接続し、コンデンサ33の端子間電圧
Ｖｃを直列回路16に印加するように出力電圧検出回路31
を構成すれば、トランス１に別の巻線を設けなくても、
ダイオード32とコンデンサ33とからなる簡単な回路構成
を追加するだけで、直流出力電圧Ｖｏの低電圧化に対応
することが可能となる。

【００２１】なお、本実施例では、ダイオード32のカソ
ードと発光ダイオード14ａのアノードとの間に抵抗Ｒ３
を接続しているが、この抵抗Ｒ３を発光ダイオード14ａ
のカソードとシャントレギュレータ15のカソード間に接
続した構成でも、同一の作用，効果を奏する。要は、ダ
イオード32のカソードが、直接あるいは抵抗Ｒ３を介し
て発光ダイオード14ａの一端に接続され、コンデンサ33
の端子間電圧Ｖｃが直列回路16に印加されていればよ
い。

【００２２】次に、本発明の第２実施例を図２に基づき
説明する。同図においては、コンデンサ33の他端を、シ
ャントレギュレータ15のアノードではなく、直流出力電
圧Ｖｏの高電圧ラインである出力端子＋Ｖout に接続し
た点が第１実施例の図１と異なる。この場合、抵抗Ｒ３
および直列回路16の両端に、トランス１の二次巻線５か
らの直流出力電圧Ｖｏと、コンデンサ33の端子間電圧Ｖ
ｃが共に印加されるので、前記第１実施例と同様に、ト
ランス１に別の巻線を設けなくても、ダイオード32とコ
ンデンサ33とからなる簡単な回路構成を追加するだけ
で、直流出力電圧Ｖｏの低電圧化に対応することが可能
となる。

【００２３】しかも、本実施例で重要な点は、帰還回路
によるフィードバック制御の影響を受けた直流出力電圧
Ｖｏが、コンデンサ33の端子間電圧Ｖｃとともに直列回
路16に印加されるので、直流出力電圧Ｖｏの変動に応じ
て直列回路16に流れ込む電流も同時に変化し、出力電圧
検出回路31の応答性を一層向上させることが可能とな
る。

【００２４】なお、上記第１実施例および第２実施例
は、フォワード型コンバータを例にして説明したが、フ
ライバック型や部分共振型コンバータなどの各種タイプ
のコンバータにも本発明を適用できる。例えば、本発明
をプッシュプル型コンバータに適用した例を図３に第３
実施例として開示すると、同図において、インバータ部
３はトランス１と、このトランスの一次巻線４の各端部
に接続する一対のスイッチング素子２，２Ａとにより構
成され、一次巻線４のセンタータップとスイッチング素
子２，２Ａの接続点との間に直流電源Ｅが接続される。
各スイッチング素子２，２Ａには、出力電圧検出回路31
からの電圧検出信号に基づき、適当なデッドタイムを持
つ駆動信号が交互に供給される。これにより、直流出力
電圧Ｖｏを一定に保つフィードバック制御が行なわれ
る。

【００２５】一方、出力電圧検出回路31は、トランス１
の二次巻線５の一端および他端に各々電流制限用の抵抗
41，41Ａの一端を接続し、この抵抗41，41Ａの他端にダ
イオード32，32Ａを接続する。また、各ダイオード32，
32のカソードをコンデンサ33の一端に接続し、このコン
デンサ33の両端間電圧Ｖｃを抵抗Ｒ３と直列回路16との
両端間に印加して構成される。

【００２６】本実施例では、各スイッチング素子２，２
Ａのスイッチングに伴いトランス１の二次巻線５に誘起
される電圧を、ダイオード32，32Ａで整流し、直流出力
電圧Ｖｏよりも高いコンデンサ33の両端間電圧Ｖｃを得
るようにしている。この一対のスイッチング素子２，２
Ａを用いたプッシュプル型コンバータの場合、前記第１
および第２実施例のようなフォワード型コンバータに比
べてレギュレーションが良好であり、出力電圧検出回路
31は安定したコンデンサ33の両端間電圧Ｖｃを得ること
ができる。

【００２７】本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、本発明の要旨の範囲において種々の変形実施が可
能である。例えば、スイッチング素子はトランジスタに
代わりＭＯＳ型ＦＥＴを用いてもよい。

【００２８】

【発明の効果】請求項１に記載のスイッチング電源装置
の出力電圧検出回路は、トランスの二次巻線から整流平
滑回路を介して供給される直流出力電圧を安定化するた
めの帰還回路として、フォトカプラの発光素子とシャン
トレギュレータとの直列回路を有し、前記シャントレギ
ュレータのリファレンスに前記直流出力電圧を抵抗で分
圧して印加することで、前記フォトカプラの受光素子か
ら電圧検出信号を出力する出力電圧検出回路を備えたス
イッチング電源装置において、前記トランスの二次巻線
の一端にダイオードのアノードを接続するとともに、前
記ダイオードのカソードにコンデンサの一端と前記フォ
トカプラの発光素子の一端とを接続して、前記コンデン
サの端子間電圧を前記直列回路に印加するように構成し
たものであるから、トランスに別の巻線を設けなくて
も、簡単な回路構成で直流出力電圧の低電圧化に対応す
ることが可能となる。

【００２９】また、請求項２に記載のスイッチング電源
装置の出力電圧検出回路は、前記請求項１の構成に加
え、前記コンデンサの他端を前記直流出力電圧の高電圧
ラインに接続したものであるから、トランスに別の巻線
を設けなくても、簡単な回路構成で直流出力電圧の低電
圧化に対応することが可能となり、しかも、出力電圧検
出回路の応答性を一層向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すスイッチング電源装
置の回路図である。

【図２】本発明の第２実施例を示すスイッチング電源装
置の回路図である。

【図３】本発明の第３実施例を示すスイッチング電源装
置の回路図である。

【図４】従来例を示すスイッチング電源装置の回路図で
ある。

【図５】別の従来例を示すスイッチング電源装置の回路
図である。

【符号の説明】

１ トランス ５ 二次巻線 ６ 整流平滑回路 14 フォトカプラ 14ａ 発光ダイオード（発光素子） 14ｂ フォトトランジスタ（受光素子） 15 シャントレギュレータ 16 直列回路 31 出力電圧検出回路 32，32Ａ ダイオード 33 コンデンサ Ｒ１，Ｒ２ 抵抗

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トランスの二次巻線から整流平滑回路を
   介して供給される直流出力電圧を安定化するための帰還
   回路として、フォトカプラの発光素子とシャントレギュ
   レータとの直列回路を有し、前記シャントレギュレータ
   のリファレンスに前記直流出力電圧を抵抗で分圧して印
   加することで、前記フォトカプラの受光素子から電圧検
   出信号を出力する出力電圧検出回路を備えたスイッチン
   グ電源装置において、前記トランスの二次巻線の一端に
   ダイオードのアノードを接続するとともに、前記ダイオ
   ードのカソードにコンデンサの一端と前記フォトカプラ
   の発光素子の一端とを接続して、前記コンデンサの端子
   間電圧を前記直列回路に印加するように構成したことを
   特徴とするスイッチング電源装置の出力電圧検出回路。
2. 【請求項２】 前記コンデンサの他端を前記直流出力電
   圧の高電圧ラインに接続したことを特徴とする請求項１
   記載のスイッチング電源装置の出力電圧検出回路。