JPH09163741A - 自励式スイッチング電源装置 - Google Patents

自励式スイッチング電源装置

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JPH09163741A
JPH09163741A JP31182795A JP31182795A JPH09163741A JP H09163741 A JPH09163741 A JP H09163741A JP 31182795 A JP31182795 A JP 31182795A JP 31182795 A JP31182795 A JP 31182795A JP H09163741 A JPH09163741 A JP H09163741A
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JP
Japan
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power supply
circuit
load
voltage
self
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JP31182795A
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Toyoyasu Kusaka
豊康 日下
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TEC CORP
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Abstract

(57)【要約】 【目的】軽負荷時の過電圧化を防止しつつ電力効率を高
くかつ小型化および低コスト化を図る。 【構成】2次直流電源回路30側の安定化回路40を形
成するホトダイオードDとともにホトカプラPC1を構
成しかつ1次直流電源回路10側の制御回路50を形成
するホトトランジスタTrに補償トランジスタQ3をダ
ーリントン接続し、2次直流電源回路30側の負荷変動
範囲内において2次直流電源電圧(Vd21)を一定化
可能に構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、スイッチング素子,電
圧制御素子,制御回路を含む1次直流電源回路と安定化
回路を含む2次直流電源回路とをトランスを介して接続
し、かつ安定化回路の出力信号に基き制御回路が電圧制
御素子の発振周波数を変化させつつスイッチング素子を
ON−OFF制御する自励式スイッチング電源装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】図2において、1次直流電源回路10と
2次直流電源回路30とは、1次巻線Np1,補助巻線
Np2および2次巻線Ns1を有するトランス20を介
して接続されている。1次直流電源回路10は、整流回
路11,平滑コンデンサC1,スイッチング素子(例え
ば、トランジスタ)Q1,制御回路(ダイオードD3,
抵抗R7,ホトトランジスタTr)50を含み、開閉ス
イッチ2,ノイズフィルタ3を介して交流電源(例え
ば、100V,50HZ)1に接続されている。
【0003】電圧制御素子Q2は、制御回路50により
発振周波数fが変化されかつスイッチング素子Q1の流
れ込み電流をコントロールして、スイッチング素子Q1
をON−OFF制御する。R4は、限流抵抗でありかつ
コンデンサC2を介し過電流保護回路を形成する。ま
た、スイッチング素子Q1の駆動制御電源は、起動時に
は起動抵抗R3を利用して起動電流の形で生成され、立
上り後は補助巻線Np2により誘起されかつダイオード
D1,コンデンサC3,抵抗R5を介して生成される。
なお、制御回路(D3,R7,Tr)50と並列接続さ
れた抵抗R8およびツェナーダイオードZD1は過負荷
保護回路を形成する。
【0004】2次直流電源回路30は、2次巻線Ns1
に接続されたダイオードD4,平滑コンデンサC5・C
6を含み、2次直流電源(電圧Vd2)を生成して負荷
100に供給する。安定化回路40は、2次直流電源電
圧Vd2を検出し、ホトカプラ(ダイオードD)PC1
を介して1次側の制御回路50(ホトトランジスタT
r)に電圧フィードバック信号(出力信号)を出力す
る。この安定化回路40は、分圧検出抵抗R10・R1
1と,直列接続された抵抗R9,ホトダイオードDおよ
びシャントレギュレータIC1とから形成されている。
【0005】かかる自励式(周波数変動型)のスイッチ
ング電源装置では、交流電源1が入力(印加)される
と、整流回路11から1次直流電源(電圧Vd1)が出
力される。すると、起動抵抗R3を介して起動電流が流
れ、スイッチング素子Q1が駆動される。1次巻線Np
1から2次巻線Ns1に巻線数比に応じた電力伝達能率
で電力エネルギーが供給され、2次直流電源電圧Vd2
が生成される。この段階になると、スイッチング素子Q
1の駆動電流は、補助巻線Np2から誘起されかつダイ
オードD1等を介して生成される。
【0006】2次直流電源回路30では、ダイオードD
4で整流しかつ平滑コンデンサC5・C6で平滑しつつ
生成した2次直流電源(Vd2)を負荷100に供給す
る、負荷100の軽重変動は、2次直流電源電圧Vd2
の変動として安定化回路40で検出される。これによる
電圧フィードバック信号は、ホトカプラ(D,Tr)P
C1を介して、1次側の制御回路50に出力される。
【0007】すると、電圧制御素子Q2が、スイッチン
グ素子Q1をON−OFF制御する。つまり、2次側
(30)の出力(負荷)電流Iを一定とすれば、1次側
(10)から2次側(30)に伝達供給される電力エネ
ルギー量を増減することができるから、2次直流電源電
圧Vd2を安定化できる。
【0008】そして、負荷100が軽い場合には、図3
(B)(b2)に示す如くスイッチング素子Q1に流れ
る電流Icが減少して発振周波数fが高くなる。一方、
負荷100が重くなると、図3(A)(a2)に示す如
くスイッチング素子Q1に流れる電流Icが増大し発振
周波数fは低くなる。電圧制御素子Q2によるスイッチ
ング素子15のON−OFFデューティーが一定のため
による。
【0009】また、ホトカプラPC1(D)に流れる電
流Iphは、発振周波数fが高くなると図3(B)(b
3)に示すように多く流れ、低くなると図3(A)(a
3)に示すように少くなる。なお、図3(A)(a
1),(B)(b1)に示すVceは、スイッチング素
子Q1に印加される電圧である。
【0010】ここに、発振周波数fの設定変動範囲は、
電力伝達効率や負荷100の運転態様等に照し、常用負
荷に照準を合せてセットされている。しかるに、負荷1
00の種類や運転態様は各種各様であるから、無負荷を
含む軽負荷が継続される場合も多い。
【0011】すなわち、発振周波数fがその限界近くま
で高まると、ホトカプラPC1(ホトダイオードD)に
流れる電流Iphも限界となってしまう。したがって、
ホトトランジスタTrを介して電圧制御素子Q2のベー
スに流し込む電流Iを十分に供給できなくなる。する
と、スイッチング素子Q1の間欠発振等による制御不安
定や制御不能の事態を招き、出力電圧(2次直流電源電
圧Vd2)が異常に高く跳ね上がり、各構成要素の耐電
圧上の問題が生ずる。また、バイポーラ型のスイッチン
グ素子Q1では、発振周波数fが応答速度の限界近くに
高まると、この点からも出力電圧が過電圧になる。
【0012】そこで従来は、負荷100の種類や運転態
様に応じて選択した抵抗値を持つダミー抵抗R12〜R
16を2次直流電源回路30に接続していた。つまり、
見掛け負荷(100)の下限を制限していたわけであ
る。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる自励式
スイッチング電源装置も例外でなく一層の電力効率の向
上,小型化および低コスト化はもとより安全性が強く要
請されている。したがって、ダミー抵抗R12〜R16
の電力損失が許され難くなって来た。また、ダミー抵抗
R12〜R16を接続することによる発熱状態が問題と
なるばかりか、一層の小型化および低コスト化の阻止事
由ともなって来た。
【0014】一方において、このダミー抵抗R12〜R
16を排除すると、スイッチング電源の一段の高周波化
によるトランス20等の小型化が困難になるという問題
もある。
【0015】本発明の目的は、軽負荷時の過電圧化を防
止しつつ電力効率が高くかつ小型で低コストの自励式ス
イッチング電源装置を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明は、スイッチング
素子,電圧制御素子,制御回路を含む1次直流電源回路
と安定化回路を含む2次直流電源回路とをトランスを介
して接続し、かつ安定化回路の出力信号に基き制御回路
が電圧制御素子の発振周波数を変化させつつスイッチン
グ素子をON−OFF制御する自励式スイッチング電源
装置において、前記安定化回路を形成するホトダイオー
ドとともにホトカプラを構成しかつ前記制御回路を形成
するホトトランジスタに補償トランジスタをダーリント
ン接続し、前記2次直流電源回路側の負荷変動範囲内に
おいて2次直流電源電圧を一定化可能に構成した、こと
を特徴とする。
【0017】かかる構成による発明では、軽負荷となっ
て制御回路を形成するホトトランジスタに流れる電流が
減少しても、ダーリントン接続された補償トランジスタ
によりその電流に比例的に増幅しつつ電圧制御素子Q2
に十分な電流を供給できる。すなわち、スイッチング素
子に流れる駆動電流を減衰できる。
【0018】かくして、1次側にして見ると、2次側の
負荷がそれほど軽くなっていない場合と同じである。し
たがって、2次直流電源電圧の急上昇を抑えられるとと
もに、安定制御を継続できかつ電圧一定化できる。ま
た、大きなダミー抵抗を一掃できるので、電力効率が向
上しかつ一層の小型化と低コスト化を図れる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。本自励式スイッチング電源装置は、
図1に示す如く、基本的構成が従来例(図2)の場合と
同様とされ、かつ1次側の制御回路50を形成するホト
トランジスタTrに補償トランジスタQ3をダーリント
ン接続した構成とされている。
【0020】なお、従来例(図2)の場合と共通する部
分には同一の符号を付し、それらの説明については簡略
化または省略する。
【0021】図1において、制御回路50を形成しかつ
ホトカプラPC1の一部を形成するホトトランジスタT
rには抵抗R12が直列接続され、かつこの制御回路
〔R7,PC1(Tr),R12〕には補償トランジス
タQ3が並列接続されるとともにそのベースがポイント
P1に接続されている。つまり、ホトトランジスタTr
に補償トランジスタQ3がダーリントンに接続されてい
る。
【0022】2次直流電源回路30は、2出力型とさ
れ、2次直流電源電圧Vd21が+24V(熱的に+2
4V,2.0A〜スタンバイ状態として+24V,0
A)の第1回路は負荷100に電源供給するもので、ダ
イオードD4,平滑コンデンサC5・C6からなり、ま
た安定化回路40が設けられている。但し、従来例(図
2)の場合の多くのダミー抵抗R12〜R16は一掃さ
れている。
【0023】2次直流電源電圧Vd22が+5V(熱的
に+5V,3.0A〜スタンバイ状態として+5V,
0.1A)の第2回路は第1回路から引出され、平滑コ
ンデンサC7・C8およびチョッパー回路60から形成
され、負荷101に電源供給する。
【0024】ここに、熱的(定格の)出力電力は63W
で、軽負荷時にはスタンバイ状態と同じ0.5Wとな
る。したがって、負荷変動率が“0.8〜100”とな
り幅が広い。このために、軽負荷時には、発振周波数f
が極めて高くなる。
【0025】しかるに、2次直流電源回路30の負荷
(100)が小さくなって発振周波数fが高くなること
によって、ホトカプラPC1のホトダイオードDに流れ
る電流IphすなわちホトトランジスタTrに流れる電
流Iが少なくなっても、ポイントP1に確立された電圧
により補償トランジスタQ3が電圧制御素子Q2への供
給電流I1を電流Iに比例的に増大させる。
【0026】よって、電圧制御素子Q2が安定制御され
スイッチング素子Q1をON−OFF制御するので、2
次直流電源回路30側の負荷変動範囲内において出力電
圧(Vd2)の過電圧化を防止して電圧(Vd2)を安
定かつ一定化できる。なお、負荷(100)が大きくな
って発振周波数fが低くなった場合、電流Iphは図3
(A)(a3)に示すように極めて小さいので、補償ト
ランジスタQ3をダーリントン接続した弊害は全くな
い。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、安定化回路を形成する
ホトダイオードとともにホトカプラを構成しかつ制御回
路を形成するホトトランジスタに補償トランジスタをダ
ーリントン接続した構成とされているので、2次直流電
源回路側の負荷変動範囲内において2次直流電源電圧を
一定化できるとともに、軽負荷時の制御安定化を図りつ
つ電力効率が高くかつ小型で低コストの自励式スイッチ
ング電源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を説明するための回路図であ
る。
【図2】従来例を説明するための回路図である。
【図3】本発明および従来例における負荷の軽重との関
係でホトカプラに流れる電流および従来問題点を説明す
るための図である。
【符号の説明】 1 交流電源 2 開閉スイッチ 10 1次直流電源回路 11 整流回路 Vd1 1次直流電源電圧 R3 起動抵抗 Q1 スイッチング素子 Q2 電圧制御素子 20 トランス 30 2次直流電源回路 Vd21,Vd22 2次直流電源電圧 40 安定化回路 PC1 ホトカプラ D ホトダイオード Tr ホトトランジスタ IC1 シャントレギュレータ 50 制御回路 60 チョッパー回路 Q3 補償トランジスタ R12 抵抗 100,101 負荷

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スイッチング素子,電圧制御素子,制御
    回路を含む1次直流電源回路と安定化回路を含む2次直
    流電源回路とをトランスを介して接続し、かつ安定化回
    路の出力信号に基き制御回路が電圧制御素子の発振周波
    数を変化させつつスイッチング素子をON−OFF制御
    する自励式スイッチング電源装置において、 前記安定化回路を形成するホトダイオードとともにホト
    カプラを構成しかつ前記制御回路を形成するホトトラン
    ジスタに補償トランジスタをダーリントン接続し、前記
    2次直流電源回路側の負荷変動範囲内において2次直流
    電源電圧を一定化可能に構成した、ことを特徴とする自
    励式スイッチング電源装置。
JP31182795A 1995-11-30 1995-11-30 自励式スイッチング電源装置 Pending JPH09163741A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7215517B2 (en) 2002-05-08 2007-05-08 Seiko Epson Corporation Constant-voltage switching power supply provided with overvoltage output protecting circuit, and electronic apparatus provided with overvoltage protecting circuit
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CN110350802A (zh) * 2019-07-31 2019-10-18 福州福光百特自动化设备有限公司 一种双变压器自激振荡式半桥驱动倍压变换电路

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