JPH09117134A - スイッチング電源 - Google Patents

スイッチング電源

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JPH09117134A
JPH09117134A JP7268787A JP26878795A JPH09117134A JP H09117134 A JPH09117134 A JP H09117134A JP 7268787 A JP7268787 A JP 7268787A JP 26878795 A JP26878795 A JP 26878795A JP H09117134 A JPH09117134 A JP H09117134A
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JP
Japan
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switching
power supply
terminal
load
feedback
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JP7268787A
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English (en)
Inventor
Masashi Ikenari
昌司 池成
Tomohiro Yamada
知弘 山田
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】軽負荷時もしく無負荷時におけるスイッチング
素子のスイッチング回数を減少させて、変換効率を改善
する。 【解決手段】トランスTの一次巻線N1側と帰還巻線N
3側にスイッチングトランジスタTr1とスイッチング
電源コントロール用集積回路1cが接続され、二次巻線
N2に負荷が接続され、二次巻線N2と帰還巻線N3に
定電圧制御回路4a、4bが接続され、集積回路1cの
発振定数端子Ct、Rtに抵抗R11などの発振定数を
切り替えるスイッチング周波数切替回路5が接続され
て、負荷電力の低減時または無負荷時にスイッチングト
ランジスタTr1のスイチング周波数を下げて、変換効
率を向上させたスイッチング電源。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチング素子
のスイッチング周波数を変えることにより、無負荷時あ
るいは軽負荷時における変換効率を向上させたスイッチ
ング電源に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のスイッチング電源回路について、
図5を参照して説明する。同図において、入力電圧Vi
nのプラス(+)端子とマイナス(−)端子との間に
は、トランスTの一次巻線N1、NPN型スイッチング
トランジスタTr1および電流検出抵抗R4が直列に接
続されている。このスイッチングトランジスタTr1に
対し、一次巻線N1はコレクタ負荷となり、電流検出抵
抗R4はエミッタ抵抗となる。帰還巻線N3の両端には
整流ダイオードD1と平滑コンデンサC1が直列に接続
され、平滑コンデンサC1の両端から直流電圧が取り出
される。これらの帰還巻線N3、整流ダイオードD1お
よび平滑コンデンサC1は、帰還直流電源3を構成す
る。
【0003】1cはスイッチング電源コントロール用集
積回路で、内部に数百kHzで発振する発振回路、発振
制御回路、過電流保護動作回路などを有し、外部に電源
電圧端子Vcc、発振制御端子Vcon 、グランド端子G
ND、電流制限端子CLM、フィードバック端子Fb、
発振コンデンサ端子Ct、発振抵抗端子Rtなどの端子
を有する。
【0004】集積回路1cの電源電圧端子Vccには、
入力電圧Vinのプラス(+)端子が起動抵抗R1と起
動抵抗R2との直列回路を介して接続されると共に、帰
還直流電源3のプラス(+)端子も接続されている。帰
還直流電源3のマイナス(−)端子には、スイッチング
トランジスタTr1のエミッタと、集積回路1cのグラ
ンド端子GNDとが直接接続され、そして、フィードバ
ック端子FbがフォトトランジスタPhを介し、発振コ
ンデンサ端子Ctが発振用コンデンサCoを介し、発振
抵抗端子Rtが発振用抵抗Roを介して、それぞれ接続
されている。前述のフィードバック端子Fbに接続され
たフォトトランジスタPhは、定電圧制御回路4aを構
成する。また、前述の発振コンデンサ端子Ctおよび発
振抵抗端子Rtは発振定数端子を構成する。また、入力
電圧Vinのマイナス(−)端子は、過電流保護用抵抗
R5を介して電流制限端子CLMに接続されている。そ
して、スイッチングトランジスタTr1のベースは、ベ
ース抵抗R3を介して集積回路1cの発振制御端子Vco
n に接続されている。
【0005】一方、トランスTの二次巻線N2の出力
は、整流ダイオードD2と平滑コンデンサC2により整
流平滑されて二次直流電源2を構成する。この二次直流
電源2のプラス(+)端子とマイナス(−)端子との間
には、抵抗R6、順方向のフォトダイオードPdおよび
逆方向のシャントレギュレータShの直列回路と、分割
抵抗R7および分割抵抗R8の直列回路とがそれぞれ接
続されている。なお、フォトダイオードPdはフォトト
ランジスタPtとフォトカップルしている。また、シャ
ントレギュレータShの基準電圧端子が分割抵抗R7と
分割抵抗R8の接続点に接続されている。これらの二つ
の直列回路は定電圧制御回路4bを構成する。そして、
この定電圧制御回路4bは、前述の定電圧制御回路4a
と共同して、二次直流電源2のプラス(+)端子から出
力される負荷電圧Voを定電圧に保持する作用を営む。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
スィチング電源回路においては、そのスイチング周波数
は、発振用コンデンサCoおよび発振用抵抗Roによっ
てのみ決まるため、負荷電力、入力電圧に係わらず一定
となる。したがって、このような周波数一定の従来のス
ィチング電源回路は、図4に示すように、変換効率が軽
負荷時に悪くなるという欠点を有している。これは軽負
荷時には、スイッチング電源回路を構成する各素子のロ
スは大きく減少するのに対し、スイッチングトランジス
タTr1のスイッチングロスの減少比が低いためであ
る。
【0007】したがって、本発明は、軽負荷時もしくは
無負荷時におけるスイッチング素子のスイッチング周波
数を減少させて、変換効率を改善したスイッチング電源
を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、一次巻線、二次巻線および帰還巻線を有
するトランスと、前記二次巻線の出力を整流平滑した二
次直流電源と、この二次直流電源に接続され、帰還制御
回路により出力電圧を一定に保持する定電圧制御回路
と、前記帰還巻線の出力を整流平滑した帰還直流電源
と、少なくとも電源電圧端子、グランド端子、発振制御
端子、電流制限端子、フィードバック端子、発振定数端
子を有するスイッチング電源コントロール用集積回路
と、この集積回路の前記電源電圧端子と入力電圧端子と
の間に接続された起動抵抗と、前記集積回路の前記電源
電圧端子に接続された帰還直流電源と、前記一次巻線を
介して前記入力電圧端子に接続され、前記集積回路の発
振制御端子電圧により発振周波数を制御されるスイッチ
ング素子と、前記発振定数端子に接続され、負荷電力の
低減時もしくは無負荷時に、前記スイッチング素子の発
振周波数を低減させるスイッチング周波数切替回路と、
よりなることを特徴とする。
【0009】また、本発明は、前記スイッチング周波数
切替回路が、負荷電力の低減もしくは無負荷を検知する
ツェーナーダイオードと、このツェーナーダイオードの
不導通によりオフするトランジスタとよりなることを特
徴とする。
【0010】本発明は、上記のような構成において、ス
イッチングコントロール用集積回路の発振定数端子に接
続された外部抵抗、コンデンサなどの発振定数を、負荷
軽減時あるいは無負荷時に、スイッチング周波数切替回
路により切り替えることにより、スイッチング素子のス
イチング周波数を下げ、スイッチングロスを低減させ
て、変換効率を向上させる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例回路につ
いて図面を参照して説明する。本実施例回路は図5に示
した従来回路を全部用いて、これに改良した回路を付加
するので、図5において行った回路説明並びに回路記号
及び番号をそのまま援用することにする。
【0012】図1において、帰還直流電源3のプラス
(+)端子とマイナス(−)端子との間に、ツエナーダ
イオードDz、抵抗R9および抵抗R10よりなる直列
回路を接続する。また、発振抵抗端子Rtと帰還直流電
源3のマイナス(−)端子との間に、コレクタ負荷抵抗
R11とトランジスタTr2との直列回路を接続する。
そして、トランジスタTr2のベースを抵抗R9と抵抗
R10との接続点に接続する。これらのツエナーダイオ
ードDz、トランジスタTr2などを含む点線で囲った
部分は、スイッチング周波数切替回路5を構成する。
【0013】本実施例回路は以上のような構成よりなる
が、つぎに動作について説明する。入力電圧Vinが印
加されると、起動抵抗R1、R2を介してコンデンサC
1に充電電流が流れ、電源電圧端子Vccの電圧も上昇
して集積回路1cが動作する。集積回路1cが動作する
と、スイッチングトランジスタTr1が導通して、トラ
ンスTの一次巻線N1に電流が流れ、二次巻線N2およ
び帰還巻線N3にも電圧が誘起する。帰還巻線N3の誘
起電圧は帰還直流電源3から直流として出力され、以後
電源電圧端子Vccに供給される。同様に、二次巻線の
誘起電圧は二次直流電源2から直流として出力され、定
電圧制御回路4bおよび負荷に負荷電圧Voとして供給
される。この負荷電圧Voは、シャントレギュレータS
h、フォトダイオードPdおよびフォトトランジスタP
tの連動した動作および発振制御端子Vcon によるスイ
ッチングトランジスタTr1のデューティ制御により定
電圧に保持される。また、一次巻線N1、スイッチング
トランジスタTr1および電流検出抵抗R4を通る過電
流は、過電流保護用抵抗R5を介して電流制限端子CL
Mにより検出され、かつ、発振制御端子Vcon によるス
イッチングトランジスタTr1によりデューティ制御さ
れて保護される。
【0014】一方、図2に示すように、負荷電力が軽減
して、帰還直流電源3の端子電圧が同様に低減してツエ
ナーダイオードDzのツェナー電圧Vz以下になると、
ツエナーダイオードDzが不導通となり、このツエナー
ダイオードDzを通る直列回路に電流が流れなくなっ
て、抵抗R10により与えられるベースバイアス電圧が
トランジスタTr2にかからなくなる。すると、トラン
ジスタTr2は不導通となって、コレクタ負荷抵抗R1
1と発振抵抗Roとの並列合成抵抗が発振抵抗Roのみ
となって大きくなり、図3に示すように、集積回路1c
の制御によりスイッチングトランジスタTr1のスイチ
ング周波数が、f2からf1に低下する。そして、図4
に破線で示すように、ツェナーダイオードDzの不動作
に入る負荷電力P1で、スイチング周波数が前記図3に
示すように低下して、変換効率が上昇し、従来例の実線
から改善されることになる。
【0015】
【発明の効果】本発明は、上記のような構成において、
スイッチングコントロール用集積回路の発振定数端子に
接続した外部抵抗、コンデンサなどの発振定数を、負荷
軽減時あるいは無負荷時に、スイッチング周波数切替回
路により切り替えることにより、スイッチング素子のス
イチング周波数を下げ、スイッチングロスを低減させ
て、変換効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のスイッチング電源回路の一実施例の
回路図
【図2】 負荷電力に対する帰還直流電源の端子電圧特
性図
【図3】 負荷電力に対するスイッチングトランジスタ
のスイチング周波数特性図
【図4】 負荷電力に対する変換効率特性図
【図5】 従来のスイッチング電源回路図
【符号の説明】
1c スイッチング電源コントロール用集積
回路 2 二次直流電源 3 帰還直流電源 4a、4b 定電圧制御回路 5 スイッチング周波数切替回路 Tr1 スイッチングトランジスタ Tr2 トランジスタ Ro〜R11 抵抗 Co〜C2 コンデンサ D1、D2 ダイオード Dz ツェナーダイオード Sh シャントレギュレータ T トランス N1 一次巻線 N2 二次巻線 N3 帰還巻線

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一次巻線、二次巻線および帰還巻線を有
    するトランスと、前記二次巻線の出力を整流平滑した二
    次直流電源と、この二次直流電源に接続され、帰還制御
    回路により出力電圧を一定に保持する定電圧制御回路
    と、前記帰還巻線の出力を整流平滑した帰還直流電源
    と、少なくとも電源電圧端子、グランド端子、発振制御
    端子、電流制限端子、フィードバック端子、発振定数端
    子を有するスイッチング電源コントロール用集積回路
    と、この集積回路の前記電源電圧端子と入力電圧端子と
    の間に接続された起動抵抗と、前記集積回路の前記電源
    電圧端子に接続された帰還直流電源と、前記一次巻線を
    介して前記入力電圧端子に接続され、前記集積回路の発
    振制御端子電圧により発振周波数を制御されるスイッチ
    ング素子と、前記発振定数端子に接続され、負荷電力の
    低減時もしくは無負荷時に、前記スイッチング素子の発
    振周波数を低減させるスイッチング周波数切替回路と、
    よりなるスイッチング電源。
  2. 【請求項2】 前記スイッチング周波数切替回路が、負
    荷電力の低減もしくは無負荷を検知するツェーナーダイ
    オードと、このツェーナーダイオードの不導通によりオ
    フするトランジスタとよりなる請求項1記載のスイッチ
    ング電源。
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