JPH09117142A - スイッチング電源回路 - Google Patents

スイッチング電源回路

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JPH09117142A
JPH09117142A JP27260595A JP27260595A JPH09117142A JP H09117142 A JPH09117142 A JP H09117142A JP 27260595 A JP27260595 A JP 27260595A JP 27260595 A JP27260595 A JP 27260595A JP H09117142 A JPH09117142 A JP H09117142A
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JP
Japan
Prior art keywords
power supply
winding
voltage
primary side
feedback winding
Prior art date
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Application number
JP27260595A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Kato
裕之 加藤
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Azbil Corp
Original Assignee
Azbil Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 入力電源1がAC100VからAC200V
に変化した場合、2次側出力電圧Vo に変動が大きく生
じるという課題があった。 【解決手段】 メイントランジスタ16のコレクタを1
次側入力巻線4aの他端に、ベースを1次側帰還巻線4
cの一端に、エミッタをその1次側帰還巻線4cの他端
に接続すると共に、電流制限抵抗19をそのメイントラ
ンジスタ16のエミッタと入力電源1との間に接続し、
電流制限抵抗19に流れる電流が変動しても2次側出力
電圧Vo に影響を与えることなく、1次側帰還巻線4c
に設けられた回路素子による2次側出力電圧Vo の影響
を極力小さくする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、計測器等に用い
られ、商用入力電源の電圧の違いに拘らず定電圧を出力
する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】図3は従来のスイッチング電源回路を示
す回路図であり、図において、1は入力電源、2は整流
回路、3は平滑回路、4はコンバータトランスであり、
1次側入力巻線4a,2次側出力巻線4b及び1次側帰
還巻線4cから構成されている。5,8,17は抵抗
(17は電流制限抵抗)、6,10,13,15はコン
デンサ、7,9,11,14はダイオード、12はツェ
ナーダイオード、16,18はトランジスタ(16はス
イッチング電源のメイントランジスタ)である。
【0003】次に動作について説明する。図3に示した
スイッチング電源回路は、入力電源1として国内ではA
C100V、又、海外ではAC200V等の商用電源を
用い、2次側出力電圧Vo として上記入力電源1がAC
100V又はAC200Vに拘らず、予め定められたD
C定電圧を出力するものである。このようなスイッチン
グ電源回路は、メイントランジスタ16にオン・オフ期
間があり、オン時にコンデンサ13の充電電圧とオフ時
のツェナーダイオード12及びメイントランジスタ16
及び電流制限抵抗17の素子電圧とが比較され、前者が
後者より小さい関係になったらオフに移行する。オン時
にコンバータトランス4にエネルギを蓄積し、オフ時に
その蓄積されたエネルギを2次側出力電圧Vo として放
出することにより、その2次側出力電圧Vo を定電圧制
御するものである。
【0004】入力電源1の投入後の定常状態では、メイ
ントランジスタ16のオフ期間において、1次側帰還巻
線4cにはコイルの逆起電力である負の電圧が誘起され
るため、コンデンサ13,ダイオード11及び1次側帰
還巻線4cの系統によって、コンデンサ13に充電され
る。ここでこのコンデンサ13には、 VC1=VZD1 +Vbe+VR1 (1) 但し、VC1 :コンデンサ13の充電電圧 VZD1 :ツェナーダイオード12の電圧降下 Vbe :メイントランジスタ16のベース・エミッタ間
飽和電圧 VR1 :電流制限抵抗17の電圧降下 が充電される。
【0005】オフ期間におけるコンバータトランス4か
ら2次側出力へのエネルギの放出が完了すると、入力電
源1からの整流電圧の1次側入力巻線4aと1次側帰還
巻線4cとの巻線比分に応じた正の電圧がその1次側帰
還巻線4cに発生し、メイントランジスタ16にベース
電流を供給しそのメイントランジスタ16のオンを促進
する。ここで、メイントランジスタ16のオンが継続し
ており、コンデンサ13の充電電圧VC1<VZD1 +Vbe
+VR1の関係が成立している時にツェナーダイオード1
2がオンして、先のベース電流がツェナーダイオード1
2をバイパスする。これによって、メイントランジスタ
16へのベース電流が急激に不足方向へ移行するためメ
イントランジスタ16がオフに遷移する。
【0006】よって、上述した動作をまとめるとメイン
トランジスタ16がオフ時の1次側帰還巻線4cと2次
側出力巻線4bの電圧は、それら巻線比分に応じた電圧
となる。ゆえに、メイントランジスタ16のオフ時のコ
ンデンサ13の充電電圧は1次側帰還巻線4cの電圧に
依存しており、換言すれば2次側出力巻線4bの電圧及
び2次側出力電圧Vo にも依存していることになる。こ
れを数式で表せば、 VC1=(Vo +VD3)/NS ・NP −VD2 (2) 但し、VD3 :ダイオード9の順電圧降下 NS :2次側出力巻線4bの巻線数 NP :1次側帰還巻線4cの巻線数 VD2 :ダイオード11の順電圧降下 となる。式(2)を式(1)に代入すれば、 VZD1 +Vbe+VR1=(Vo +VD3)/NS ・NP −VD2 (3) ∴Vo =(VZD1 +Vbe+VR1+VD2)・NS /NP −VD3 (4) となる。
【0007】メイントランジスタ16のオン時には電流
制限抵抗17へはベース電流及びコレクタ電流が流れ、
電圧降下VR1が発生するが、そのベース電流及びコレク
タ電流は1次側帰還巻線4cの電圧、即ち、入力電源1
として用いられる商用電源に応じた1次側入力巻線4a
の電圧に依存しており、入力電源1として用いられる商
用電源(AC100V,AC200V)の変化により、
電流制限抵抗17の電圧降下の変動VR1を大きく変動さ
せ、上記式(4)から理解できるように、2次側出力電
圧Vo に変動が生じてしまう。又、上述のように、コン
デンサ13の充電電圧は2次側出力電圧Vo に依存して
いるので、コンバータトランス4の2次側の負荷変動等
により2次側出力電圧Vo に変動が生じた場合に、コン
デンサ13の充電電圧が変動してしまい、その影響によ
ってベース電流及びコレクタ電流を変動させて、更に、
2次側出力電圧Vo に変動が生じてしまう。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来のスイッチング電
源回路は以上のように構成されているので、入力電源1
として用いられる商用電源をAC100V及びAC20
0Vの両方に対応可能としており、この入力電源1が変
化した場合、及びコンバータトランス4の2次側の負荷
変動等により、電流制限抵抗17に流れる電流が大きく
変動し、電流制限抵抗17の電圧降下が大きく変動して
2次側出力電圧Vo に変動が生じるなどの課題があっ
た。
【0009】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、電流制限抵抗に流れる電流が変動
しても2次側出力電圧に影響を与えることなく、1次側
帰還巻線に設けられた回路素子による2次側出力電圧の
影響を極力小さくするスイッチング電源回路を得ること
を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明に係るスイッチ
ング電源回路は、1次側入力巻線の他端にコレクタが接
続され且つその1次側帰還巻線の一端にベースが接続さ
れると共にその1次側帰還巻線の他端にエミッタが接続
されたトランジスタと、このトランジスタのエミッタと
入力電源との間に接続された電流制限抵抗とを備えたも
のである。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態1.図1において、1は入力電源、2は整流
回路、3は平滑回路、4はコンバータトランスであり、
1次側入力巻線4a,2次側出力巻線4b及び1次側帰
還巻線4cから構成されている。5,8,19は抵抗
(19は電流制限抵抗)、6,10,13,15はコン
デンサ、7,9,11,14はダイオード、12はツェ
ナーダイオード、16,20はトランジスタ(16はス
イッチング電源のメイントランジスタ)である。尚、こ
の実施の形態における電流制限抵抗19は、コンデンサ
13が接続された1次側帰還巻線4cの一端と入力電源
1との間に接続されている。
【0012】次に動作について説明する。図1に示した
スイッチング電源回路は、入力電源1として国内ではA
C100V、又海外ではAC200V等の商用電源を用
い、2次側出力電圧Vo として上記入力電源1がAC1
00V又はAC200Vに拘らず、予め定められたDC
定電圧を出力するものである。このようなスイッチング
電源回路は、メイントランジスタ16にオン・オフ期間
があり、オン時にコンデンサ13の充電電圧とオフ時の
ツェナーダイオード12,およびメイントランジスタ1
6の素子電圧とが比較され、前者が後者より小さい関係
になったらオフに移行する。オン時にコンバータトラン
ス4にエネルギを蓄積し、オフ時にその蓄積されたエネ
ルギを2次側出力電圧Vo として放出することにより、
その2次側出力電圧Vo を定電圧制御するものである。
【0013】入力電源1の投入後の定常状態では、メイ
ントランジスタ16のオフ期間において、1次側帰還巻
線4cにはコイルの逆起電力である負の電圧が誘起され
るため、コンデンサ13,ダイオード11及び1次側帰
還巻線4cの系統によって、コンデンサ13に充電され
る。ここでこのコンデンサ13には、 VC1=VZD1 +Vbe (5) が充電される。
【0014】オフ期間におけるコンバータトランス4か
ら2次側出力へのエネルギの放出が完了すると、入力電
源1からの整流電圧の1次側入力巻線4aと1次側帰還
巻線4cとの巻線比分に応じた正の電圧がその1次側帰
還巻線4cに発生し、メイントランジスタ16にベース
電流を供給しそのメイントランジスタ16のオンを促進
する。ここで、メイントランジスタ16のオンが継続し
ており、コンデンサ13の充電電圧VC1<VZD1 +Vbe
の関係が成立している時にツェナーダイオード12がオ
ンして、先のベース電流がツェナーダイオード12をバ
イパスする。これによって、メイントランジスタ16へ
のベース電流が急激に不足方向へ移行するためメイント
ランジスタ16がオフに遷移する。
【0015】よって、上述した動作をまとめるとメイン
トランジスタ16がオフ時の1次側帰還巻線4cと2次
側出力巻線4bの電圧は、それら巻線比分に応じた電圧
となる。ゆえに、メイントランジスタ16のオフ時のコ
ンデンサ13の充電電圧は1次側帰還巻線4cの電圧に
依存しており、換言すれば2次側出力巻線4bの電圧及
び2次側出力電圧Vo にも依存していることになる。こ
れを数式で表せば、上記式(2)となる。式(5)を式
(2)に代入すれば、 VZD1 +Vbe=(Vo +VD3)/NS ・NP −VD2 (6) ∴Vo =(VZD1 +Vbe+VD2)・NS /NP −VD3 (7) となる。
【0016】ここで、従来技術では、入力電源1が変化
した場合、及びコンバータトランス4の2次側の負荷変
動等により、電流制限抵抗17に流れる電流が大きく変
動し、電流制限抵抗17の電圧降下が大きく変動して2
次側出力電圧Vo に変動が生じたが、上記式(7)で
は、上記式(4)に存在していた電流制限抵抗の電圧降
下VR1が消去されている。従って、従来技術のスイッチ
ング電源回路の2次側出力電圧Vo の変動の原因として
電流制限抵抗17の電圧降下VR1の変動δVR1があった
が、この実施の形態では電流制限抵抗19の電圧降下V
R1の変動δVR1を無視できるので、入力電源1を変化さ
せても1次側帰還巻線4cに設けられた回路素子による
2次側出力電圧Vo への影響を極力小さくすることがで
きる。尚、上記式(7)において、VZD1 ,Vbe
D2,VD3も流れる電流の変動によって変動するが、V
R1が電流制限抵抗19に流れる電流に対して線形に変動
するのに対して、それらVZD1 ,Vbe,VD2,VD3は流
れる電流に対して線形に変動することなく、変化率は小
さく、電流制限抵抗17の電圧降下VR1の変動δVR1
対して無視できる(δVR1 >> δVZD1 ,δVbe
δVD2,δVD3)。
【0017】図2は従来とこの実施の形態による実験結
果を示す表図である。この表図に示されているように、
AC100V及びAC200Vで比較した場合、従来の
回路ではδVo =8.35−8.15=0.20Vの変
動があるのに対して、実施の形態の回路ではδVo
8.50−8.40=0.10Vの変動であり、2次側
出力電圧Vo の変動が従来に対して1/2になったこと
が理解できる。尚、小型・単純機能の簡単操作・簡単制
御を特徴とする計測及び制御系では、入力電源の電圧変
動による2次側出力電圧Vo の変動を自動的に補償する
ことが必要となるが、この実施の形態では容易に達成す
ることができる効果がある。
【0018】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、トラ
ンジスタのコレクタを1次側入力巻線の他端に、ベース
を1次側帰還巻線の一端に、エミッタをその1次側帰還
巻線の他端に接続すると共に、電流制限抵抗をそのトラ
ンジスタのエミッタと入力電源との間に接続するように
構成したので、電流制限抵抗に流れる電流が変動しても
2次側出力電圧に影響を与えることなく、1次側帰還巻
線に設けられた回路素子による2次側出力電圧の影響を
極力小さくするスイッチング電源回路が得られる効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の一形態によるスイッチング電
源回路を示す回路図である。
【図2】従来と実施の一形態による実験結果を示す表図
である。
【図3】従来のスイッチング電源回路を示す回路図であ
る。
【符号の説明】
1 入力電源 4 コンバータトランス(トランス) 4a 1次側入力巻線 4b 2次側出力巻線 4c 1次側帰還巻線 16 メイントランジスタ(トランジスタ) 19 電流制限抵抗

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力電源に一端が接続された1次側入力
    巻線,定電圧を出力する2次側出力巻線,及びその1次
    側入力巻線より入力された電圧に応じた帰還電圧を検出
    する1次側帰還巻線から成るトランスと、上記1次側入
    力巻線の他端にコレクタが接続され且つ上記1次側帰還
    巻線の一端にベースが接続されると共にその1次側帰還
    巻線の他端にエミッタが接続されたトランジスタと、こ
    のトランジスタのエミッタと上記入力電源との間に接続
    された電流制限抵抗とを備えたスイッチング電源回路。
JP27260595A 1995-10-20 1995-10-20 スイッチング電源回路 Pending JPH09117142A (ja)

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