JPH09215323A - Switching power source apparatus - Google Patents

Switching power source apparatus

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JPH09215323A
JPH09215323A JP8019213A JP1921396A JPH09215323A JP H09215323 A JPH09215323 A JP H09215323A JP 8019213 A JP8019213 A JP 8019213A JP 1921396 A JP1921396 A JP 1921396A JP H09215323 A JPH09215323 A JP H09215323A
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JP
Japan
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power supply
voltage
transistor
switching
supply device
Prior art date
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Application number
JP8019213A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tokuyuki Henmi
徳幸 逸見
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH09215323A publication Critical patent/JPH09215323A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance power application coefficient of a voltage drop type or voltage booster type power source apparatus which requires a drive voltage higher than the input voltage Vi for the ON-OFF operation of a switching transistor 3. SOLUTION: When the power source apparatus is to be driven, a switching means 30 is turned ON to feed the power to a control means 10 from an auxiliary converter 20 and when the apparatus is driven, an input voltage Vi is superimposed to an operation voltage and is then fed to the control means 10 by making use of the charge pump effect of the capacitor 50 accompanied by the switching operation of a transistor 3 under the condition that the operation of the auxiliary converter 20 is stopped by turning off the switching means 30, using the auxiliary converter 20 for boosting the input voltage Vi of the power source apparatus to the voltage required for feeding the control means 10, the switch means 30 for controlling the feeding of this voltage to the control means 10, the means for giving an output voltage Vo as the operation voltage required for drive of the transistor 3 to the feeding point of the control means 10 and the capacitor connected between a current input side of a reactor 4 and the feeding point of the control means 10.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はいわゆる降圧形や昇
降圧形のスイッチング電源装置に関する。
The present invention relates to a step-down or step-up / step-down switching power supply.

【0002】[0002]

【従来の技術】上述の降圧形や昇降圧形のスイッチング
電源装置ではその入力側の電源電圧がスイッチングトラ
ンジスタに常に掛かった状態で動作することが多く、こ
のため起動時はもちろん起動後にもスイッチングトラン
ジスタが絶縁ゲート形の場合はゲートを,バイポーラ形
の場合はベースをそれぞれ駆動するために入力電圧より
若干でも高い電圧が必要になる。この電圧を装置内で作
るため従来から昇圧形のコンバータを組み込んで、入力
電圧をそれより高い電圧に変換してスイッチングトラン
ジスタの制御部に給電するのが通例である。
2. Description of the Related Art In the above-described step-down type or step-up / down type switching power supply device, the switching transistor often operates in a state in which the power supply voltage on the input side thereof is constantly applied to the switching transistor. A voltage higher than the input voltage is required to drive the gate in the case of the insulated gate type and the base in the case of the bipolar type. In order to generate this voltage in the device, it is customary to incorporate a boost converter to convert the input voltage into a higher voltage and supply the power to the control unit of the switching transistor.

【0003】図3にかかる従来技術によるスイッチング
電源装置を示す。図のスイッチング電源は直流の電源1
から入力電圧Viを受けてそれより低い一定値の出力電圧
Voを負荷2に出力する降圧形であり、入力電圧Viを受け
る図示の例では電界効果形であるスイッチングトランジ
スタ3によりリアクトル4に流す電流を所定の周期でオ
ンオフし,かつトランジスタ3のオフ状態ではフリーホ
イーリング電流をダイオード5を介してリアクトル4に
流しながら,リアクトル4の図では右側の電流流出側の
電圧をキャパシタ6により安定化して一定の出力電圧Vo
として取り出すように構成されている。
FIG. 3 shows a conventional switching power supply device. The switching power supply shown is a DC power supply 1.
Input voltage Vi received from the output voltage of a constant value lower than that
In the example shown in the figure, which is a step-down type that outputs Vo to the load 2, and receives the input voltage Vi, a field effect type switching transistor 3 turns on / off the current flowing in the reactor 4 in a predetermined cycle, and when the transistor 3 is in the off state. While flowing the freewheeling current through the diode 5 to the reactor 4, the voltage on the current outflow side on the right side in the diagram of the reactor 4 is stabilized by the capacitor 6 and a constant output voltage Vo
Is configured to be taken out as.

【0004】図の中央部にブロックで示すスイッチング
電源装置の制御部10は通例のように出力電圧Voの実際値
を入力してそれを常に一定に保つようにスイッチングト
ランジスタ3をオンオフ制御するが、トランジスタ3に
は入力電圧Viが掛かっているのでそのゲートを駆動する
には入力電圧Viより高い電圧が必要になる。昇圧形の補
助コンバータ20は入力電圧Viをこの必要な電圧に変換す
るためのもので、入力電圧Viを受けるリアクトル21に流
れる電流をトランジスタ22によりオンオフさせながら,
リアクトル21の図の右端の脈動電圧をダイオード23を介
して取り出し,キャパシタ24により平滑化かつ安定化し
て制御部10に給電する。なお、起動時はキャパシタ24が
まず入力電圧Viにより充電され、次に制御部10がその充
電電圧を受けてトランジスタ22のオンオフ制御を開始
し、これにより補助コンバータ20が運転状態に入って制
御部10に対する給電電圧を確立する。
The control unit 10 of the switching power supply device, which is shown by a block in the center of the figure, inputs the actual value of the output voltage Vo as usual and controls the switching transistor 3 so as to keep it constant. Since the input voltage Vi is applied to the transistor 3, a voltage higher than the input voltage Vi is required to drive its gate. The step-up type auxiliary converter 20 is for converting the input voltage Vi into this necessary voltage. While turning on / off the current flowing in the reactor 21 receiving the input voltage Vi by the transistor 22,
The pulsating voltage at the right end of the reactor 21 in the figure is taken out via the diode 23, smoothed and stabilized by the capacitor 24, and fed to the control unit 10. At startup, the capacitor 24 is first charged by the input voltage Vi, and then the control unit 10 receives the charging voltage to start ON / OFF control of the transistor 22, which causes the auxiliary converter 20 to enter the operating state and the control unit. Establish supply voltage for 10.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述のように補助コン
バータ20を組み込む従来のスイッチング電源装置では、
制御部10に入力電圧Viよりも高い電圧を給電してスイッ
チングトランジスタ3を確実に開閉制御できるが、その
運転中を通じ必ず補助コンバータ20を動作させておく必
要があるのでその消費電力分だけスイッチング電源装置
全体の電力の利用効率が低下する問題がある。この効率
低下の割合は電源装置の出力容量が小さいほど著しくな
り、補助コンバータ20の消費電力を減少させると体格が
大きくなるので電源装置全体も大形化してしまう。かか
る事情から、本発明はスイッチングトランジスタの制御
に入力電圧より高電圧を要する電源装置の電力の利用効
率を向上させることを課題とする。
In the conventional switching power supply device incorporating the auxiliary converter 20 as described above,
A voltage higher than the input voltage Vi is supplied to the control unit 10 so that the switching transistor 3 can be surely controlled to be opened / closed. However, since the auxiliary converter 20 must be operated during the operation, the switching power supply is consumed by the consumed power. There is a problem that the utilization efficiency of electric power of the entire device is lowered. The rate of this efficiency decrease becomes more remarkable as the output capacity of the power supply device becomes smaller, and if the power consumption of the auxiliary converter 20 is reduced, the physical size becomes large, and the power supply device as a whole also becomes large. Under such circumstances, it is an object of the present invention to improve the power utilization efficiency of a power supply device that requires a higher voltage than an input voltage for controlling a switching transistor.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明によれば上記の課
題は、電源装置の入力電圧をトランジスタの制御部に対
する給電電圧に変換する昇圧形の補助コンバータと, こ
の給電電圧の制御部に対する供給を発停するスイッチ手
段と, 制御部の給電点にトランジスタの駆動に適する操
作電圧を付与する手段と, リアクトルの電流流入側と制
御部の給電点の間に接続されたキャパシタとを用い、装
置の起動時にスイッチ手段をオンさせて補助コンバータ
から制御部に給電し,起動後にはスイッチ手段をオフさ
せてこの給電を停止することによって解決される。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, the above-mentioned problems are solved by a boosting type auxiliary converter for converting an input voltage of a power supply device into a power supply voltage for a control section of a transistor, and a supply voltage of the power supply voltage for the control section. A switch device for starting and stopping, a device for applying an operating voltage suitable for driving a transistor to the power supply point of the control unit, and a capacitor connected between the current inflow side of the reactor and the power supply point of the control unit. The problem is solved by turning on the switch means at the time of starting and feeding power from the auxiliary converter to the control unit, and turning off the switch means after starting to stop the feeding.

【0007】本発明はスイッチング電源装置の起動時に
だけ昇圧形の補助コンバータによりスイッチングトラン
ジスタの制御部に給電し、起動後には入力電圧からいわ
ゆるチャージポンプ方式により給電電圧を作って制御部
に給電することにより所期の課題を解決するものであ
る。すなわち、上記の構成にいうスイッチ手段を介して
補助コンバータから制御部に給電するとともに、その給
電点に対して操作電圧を電圧付与手段により付与し, か
つこの給電点とリアクトルの電流流入側との間にキャパ
シタをチャージポンプ用に接続しておき、電源装置の起
動時にはスイッチ手段をオンさせて補助コンバータから
制御部に給電するが、起動後にはスイッチ手段をオフさ
せることにより電圧付与手段による操作電圧にスイッチ
ングトランジスタのオンオフ動作に伴うキャパシタのチ
ャージポンプ作用により入力電圧を重ね合わせた給電電
圧を制御部に給電するものである。
According to the present invention, the boosting auxiliary converter supplies power to the control part of the switching transistor only when the switching power supply device is started, and after the start, a power supply voltage is generated from the input voltage by a so-called charge pump system to supply power to the control part. Solves the intended problem. That is, while supplying power to the control unit from the auxiliary converter via the switch means having the above-mentioned configuration, the operating voltage is applied to the power supply point by the voltage applying means, and the power supply point and the current inflow side of the reactor are connected. A capacitor is connected in between for a charge pump, and when the power supply device is started up, the switch means is turned on to supply power from the auxiliary converter to the control section, but after the start-up, the switch means is turned off to operate voltage by the voltage application means. In addition, the charge pump action of the capacitor associated with the on / off operation of the switching transistor feeds the feed voltage obtained by superimposing the input voltage to the control unit.

【0008】なお、上記のチャージポンプの動作を説明
すると次のとおりである。本発明が対象とする電源装置
では入力電圧を受けるスイッチング用のトランジスタに
よりリアクトルに流す電流を開閉し, トランジスタのオ
フ時にはダイオードを介してフリーホイーリング電流を
リアクトルに流すが、トランジスタがオフするとダイオ
ードが導通してリアクトルの電流流入側の電位が低下す
るので, キャパシタが給電点に付与されている操作電圧
によって充電され、トランジスタがオンするとダイオー
ドは非導通状態になってリアクトルの電流流入側の電位
がほぼ入力電圧まで上昇するので, キャパシタの充電電
圧が入力電圧分だけさらに持ち上げられないしはブース
トされて給電点に掛かる。本発明では電源装置の起動後
はかかるチャージポンプ作用により作った入力電圧より
も高い給電電圧を制御部に与えてスイッチングトランジ
スタをオンオフ制御させる。
The operation of the above charge pump will be described below. In the power supply device to which the present invention is applied, the switching transistor that receives the input voltage opens and closes the current that flows in the reactor.When the transistor is off, the freewheeling current flows through the diode to the reactor, but when the transistor is off, the diode Since the potential of the reactor on the current inflow side decreases, the capacitor is charged by the operating voltage applied to the feeding point, and when the transistor turns on, the diode becomes non-conductive and the potential on the current inflow side of the reactor changes. Since the voltage rises to almost the input voltage, the charging voltage of the capacitor cannot be further raised by the input voltage or is boosted to reach the feeding point. In the present invention, after the power supply device is activated, a power supply voltage higher than the input voltage created by the charge pump action is applied to the control unit to control the on / off of the switching transistor.

【0009】なお、本発明を構成するスイッチ手段には
通常の機械的なスイッチや電子的なスイッチを用いるの
が最も望ましいが、より簡単には補助コンバータによる
昇圧出力を制御部に与える方向にのみ導通するダイオー
ドをこのスイッチ手段として用いることができ、さらに
は補助コンバータにかかるダイオードが含まれている場
合はそれを利用することでもよい。スイッチ手段にかか
るダイオードを用いる場合は電源装置の起動後に補助コ
ンバータの動作を単に停止させるだけでそれを非導通,
すなわちオフ状態に置くことができる。
It is most preferable to use an ordinary mechanical switch or electronic switch as the switch means constituting the present invention, but more simply, only in the direction of giving a boosted output by the auxiliary converter to the control section. A diode that conducts can be used as this switch means, and may also be used if such a diode is included in the auxiliary converter. When using the diode for the switching means, it is possible to turn it off by simply stopping the operation of the auxiliary converter after starting the power supply.
That is, it can be placed in the off state.

【0010】また、制御部の給電点に付与する操作電圧
には電源装置の出力電圧を利用し、電圧付与手段にはこ
の操作電圧を給電点に付与する方向に導通するダイオー
ドを用いるのが本発明装置の回路構成を簡易化できる点
で有利であり、あるいは電圧付与手段として入力電圧か
ら操作電圧を作るいわゆるシリーズレギュレータ等の簡
単な安定化電源と,この操作電圧を制御部の給電点に付
与する方向に導通するダイオードとを設けるようにして
もよい。
Further, the output voltage of the power supply device is used as the operating voltage applied to the power feeding point of the control unit, and the voltage applying means is usually a diode conducting in the direction of applying the operating voltage to the power feeding point. It is advantageous in that the circuit configuration of the device of the invention can be simplified, or a simple stabilized power source such as a so-called series regulator that generates an operating voltage from an input voltage as a voltage applying means, and the operating voltage is applied to a feeding point of a control unit. You may make it provide with the diode which conducts in the direction.

【0011】電源装置の起動の完了はトランジスタのス
イッチング動作の開始と出力電圧の立ち上がりの少なく
とも一方から,もちろん望ましくは両者から検出するこ
とができ、本発明装置ではこの起動完了を確認した後に
前述のようにスイッチ手段をオフ状態にして補助コンバ
ータから制御部への給電を停止するが、それと同時に補
助コンバータの変換動作自体を停止させてしまうのが運
転時の消費電力を極力減少させる上で有利である。
Completion of the start-up of the power supply device can be detected from at least one of the start of the switching operation of the transistor and the rise of the output voltage, and preferably from both of them. As described above, the switch means is turned off to stop the power supply from the auxiliary converter to the control section, but at the same time, stopping the conversion operation itself of the auxiliary converter is advantageous in reducing the power consumption during operation as much as possible. is there.

【0012】なお、本発明は降圧形ないし昇降圧形のス
イッチング電源装置にとくに適し、後者の場合には降圧
用のスイッチングトランジスタの制御用に補助コンバー
タとスイッチ手段と電圧付与手段とキャパシタを設ける
ようにする。また、本発明は降圧用のスイッチングトラ
ンジスタにnチャネル形の絶縁ゲートトランジスタやnp
n形のバイポーラトランジスタを用いる場合にとくに適
する。
The present invention is particularly suitable for a step-down or step-up / down type switching power supply device. In the latter case, an auxiliary converter, a switch means, a voltage applying means, and a capacitor are provided for controlling a switching transistor for step-down. To Further, the present invention uses an n-channel type insulated gate transistor or an np
It is particularly suitable when using n-type bipolar transistors.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、図を参照しながら本発明の
望ましい実施形態を説明する。図1と図2は本発明をそ
れぞれ降圧形と昇降圧形のスイッチング電源装置に適用
した実施例を回路図で示し、両図の図3との対応部分に
同じ符号が付されているので重複する部分に対する説明
は適宜省略することとする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2 are circuit diagrams showing embodiments in which the present invention is applied to a step-down type and a step-up / down type switching power supply device, respectively, and portions corresponding to those in FIG. The description of the part to be performed will be appropriately omitted.

【0014】図1の降圧形のスイッチング電源装置の主
回路は図3と同じであり、スイッチングトランジスタ3
とリアクトル4とダイオード5とキャパシタ6を含み、
入力電圧Viを受けるトランジスタ3によりリアクトル4
に流す電流を開閉し, トランジスタ3のオフ時にはリア
クトル4にフリーホイーリング電流をダイオード5を介
して流しながら, リアクトル4の電流流出側から出力電
圧Voを取り出すように構成されている。スイッチングト
ランジスタ3には図3と同じくnチャネル形の絶縁ゲー
トトランジスタが用いられている。
The main circuit of the step-down switching power supply device of FIG. 1 is the same as that of FIG.
Including a reactor 4, a diode 5 and a capacitor 6,
Transistor 3 that receives input voltage Vi causes reactor 4
The current flowing to the reactor 4 is opened and closed, and when the transistor 3 is off, the output voltage Vo is taken out from the current outflow side of the reactor 4 while allowing the freewheeling current to flow through the reactor 4 through the diode 5. As the switching transistor 3, an n-channel type insulated gate transistor is used as in FIG.

【0015】また、制御部10により出力電圧Voを一定に
保持するようトランジスタ3のオンオフを制御する点お
よび制御部10に対する給電用に昇圧形の補助コンバータ
3を用いて入力電圧Viをそれより高い給電電圧に変換す
る点も図3と同じであるが、本発明では補助コンバータ
3を主には電源装置の起動時にのみ用いる点が従来と異
なり、一点鎖線の枠で示すように図3の従来回路からキ
ャパシタ24を省略したより簡単な回路構成になってい
る。
Further, the input voltage Vi is set higher than that by using the step-up auxiliary converter 3 for controlling ON / OFF of the transistor 3 so as to keep the output voltage Vo constant by the control unit 10 and for supplying power to the control unit 10. The point of conversion to the power supply voltage is also the same as in FIG. 3, but the present invention differs from the prior art in that the auxiliary converter 3 is mainly used only when the power supply device is started up. It has a simpler circuit configuration in which the capacitor 24 is omitted from the circuit.

【0016】本発明で用いるスイッチ手段30は補助コン
バータ20により作られる給電電圧の制御部10に対する給
電を発停するもので、これにはふつうの機械的なスイッ
チやいわゆる電子スイッチを用いることでよいが、回路
を簡易化するため給電電圧を制御部10に与える方向にの
み導通するダイオードを用いてもよく、さらには補助コ
ンバータ20内のダイオード23にその役目を兼ねさせるこ
ともできる。スイッチ手段30にかかるダイオードを用い
る場合は電源装置の起動後にトランジスタ22をオフさせ
て補助コンバータ20の動作を停止させるのがよい。
The switch means 30 used in the present invention starts and stops the supply of the power supply voltage generated by the auxiliary converter 20 to the control unit 10. For this purpose, a normal mechanical switch or a so-called electronic switch may be used. However, in order to simplify the circuit, a diode that conducts only in the direction in which the power supply voltage is applied to the control unit 10 may be used, and the diode 23 in the auxiliary converter 20 may also serve as that. When the diode of the switch means 30 is used, it is preferable to turn off the transistor 22 and stop the operation of the auxiliary converter 20 after the power supply device is activated.

【0017】本発明では電源装置の起動後の制御部10に
対する給電のため電圧付与手段40とキャパシタ50が用い
られる。電圧付与手段40は制御部10への給電点に対しト
ランジスタ3のゲートの駆動に適する操作電圧を付与す
るものであるが、この図1の実施形態では操作電圧とし
て電源装置の出力電圧Voを利用するとともに電圧付与手
段40としてこの出力電圧Voを制御部10の給電点に付与す
る方向に導通するダイオードを用いる。キャパシタ50は
この操作電圧に対し入力電圧Viを重ね合わせるいわゆる
チャージポンプ用であって、リアクトル4の図では左側
の電流流入側と制御部10に対する給電点との間に接続さ
れる。
In the present invention, the voltage applying means 40 and the capacitor 50 are used for supplying power to the control unit 10 after the power supply device is activated. The voltage applying means 40 applies an operating voltage suitable for driving the gate of the transistor 3 to the feeding point to the control unit 10. In the embodiment of FIG. 1, the output voltage Vo of the power supply device is used as the operating voltage. In addition, as the voltage applying means 40, a diode is used which conducts in the direction of applying the output voltage Vo to the feeding point of the control unit 10. The capacitor 50 is for a so-called charge pump that superimposes the input voltage Vi on the operating voltage, and is connected between the current inflow side on the left side of the reactor 4 in the figure and the feeding point for the control unit 10.

【0018】本発明では以上のように構成されたスイッ
チング電源装置の起動時にスイッチ手段30をオンさせて
昇圧形の補助コンバータ20の方から制御部10に給電する
が、起動後はスイッチ手段30をオフさせてこの給電を停
止し, そのかわりに電圧付与手段40とキャパシタ50に制
御部10への給電電圧を作らせる。起動の完了はトランジ
スタ3のスイッチング開始や出力電圧Voの立ち上がりか
ら検出できるが、図の例ではリアクトル4の電流流入側
の電位および出力電圧Voを制御部10に与えて、前者の脈
動からスイッチング動作の開始を検出し、かつ後者が充
分立ち上がったことを確認した上でスイッチ手段30をオ
フさせる。
In the present invention, the switch means 30 is turned on at the time of starting the switching power supply device configured as described above, and power is supplied to the control unit 10 from the step-up type auxiliary converter 20. This power supply is stopped by turning it off, and instead, the voltage applying means 40 and the capacitor 50 are made to generate the power supply voltage to the control unit 10. The completion of the start can be detected from the start of switching of the transistor 3 and the rise of the output voltage Vo, but in the example shown in the figure, the potential of the current inflow side of the reactor 4 and the output voltage Vo are given to the control unit 10 to perform the switching operation from the former pulsation. Is detected, and after confirming that the latter has risen sufficiently, the switch means 30 is turned off.

【0019】トランジスタ3がスイッチングを開始する
と、そのオフ状態ではフリーホイーリング電流をリアク
トル4に流すようにダイオード5が導通してリアクトル
4の電流流入側の電位が下がるので, キャパシタ50が制
御部10の給電点に付与されている操作電圧により充電さ
れ、次にトランジスタ3がオンするとリアクトル4の電
流流入側の電位がほぼ入力電圧Viまで上昇しかつダイオ
ード5が非導通状態になるので, いわゆるチャージポン
プ作用によってキャパシタ50の充電電圧が入力電圧Viだ
けさらに持ち上げられ、これが入力電圧Viより高い起動
後の給電電圧として制御部10の給電点に与えられる。
When the transistor 3 starts switching, in its off state, the diode 5 conducts so that a freewheeling current flows through the reactor 4, and the potential on the current inflow side of the reactor 4 decreases, so that the capacitor 50 causes the control unit 10 to operate. When the transistor 3 is turned on next, the potential on the current inflow side of the reactor 4 rises to almost the input voltage Vi and the diode 5 becomes non-conducting state. Due to the pumping action, the charging voltage of the capacitor 50 is further raised by the input voltage Vi, and this is given to the feeding point of the control unit 10 as the feeding voltage after activation which is higher than the input voltage Vi.

【0020】電源装置の起動後はスイッチ手段30をオフ
させて制御部10に対する給電を補助コンバータ10側から
上述の電圧付与手段40とキャパシタ50による給電電圧に
切り換えるが、それと同時に補助コンバータ10内のトラ
ンジスタ22をオフ状態にして変換動作を停止させること
により電源装置の正規の運転中は補助コンバータ10が電
力を全く消費しないようにするのがよい。なお、この図
1の実施形態では起動完了を前述のトランジスタ3のス
イッチング動作と出力電圧Voの立ち上がりから検出して
いるので、電源装置の運転中に入力電圧Viが不測の原因
で異常低下して出力電圧Voを所定値に保つようにトラン
ジスタ3が 100%オンの状態になると、それが起動時と
見做されるので補助コンバータ20が変換動作を再開し,
スイッチ手段30もオン状態になる。これにより、入力電
圧Viの異常低下時にも電源装置の正常な運転を継続する
ことができる。
After the power supply device is activated, the switch means 30 is turned off to switch the power supply to the control unit 10 from the auxiliary converter 10 side to the above-mentioned voltage supply means 40 and the power supply voltage by the capacitor 50. It is preferable that the auxiliary converter 10 consumes no electric power during normal operation of the power supply device by turning off the transistor 22 to stop the conversion operation. In the embodiment shown in FIG. 1, the completion of startup is detected from the switching operation of the transistor 3 and the rise of the output voltage Vo, so that the input voltage Vi is abnormally lowered due to an unexpected cause during the operation of the power supply device. When the transistor 3 is turned on 100% so as to keep the output voltage Vo at a predetermined value, it is considered as the start-up time, so the auxiliary converter 20 restarts the conversion operation,
The switch means 30 is also turned on. As a result, the normal operation of the power supply device can be continued even when the input voltage Vi drops abnormally.

【0021】図2の実施形態ではスイッチング電源装置
が出力電圧Voを入力電圧Viの昇圧や降圧により作る昇降
圧形であり、その主回路は入力電圧Viを受けるスイッチ
ングトランジスタ3により図1と同様にリアクトル4に
流す電流を開閉するが、このリアクトル電流を別のスイ
ッチングトランジスタ7により開閉できるようにし、リ
アクトル4の電流流出側から出力電圧Voをダイオード8
を介して取り出しかつキャパシタ6で安定化するように
構成される。この電源装置は通常はその動作を降圧と昇
圧に切り換えて使用され、降圧動作時にはトランジスタ
7のオフ状態で降圧用のトランジスタ3をオンオフさ
せ、昇圧動作時にはトランジスタ3をオン状態に保って
昇圧用のトランジスタ7をオンオフさせる。なお、ダイ
オード5は降圧動作時の電流のフリーホイーリング用で
ある。
In the embodiment shown in FIG. 2, the switching power supply device is a step-up / down type which produces the output voltage Vo by stepping up or stepping down the input voltage Vi, and its main circuit is similar to that shown in FIG. 1 by the switching transistor 3 receiving the input voltage Vi. The current flowing through the reactor 4 is opened and closed, but this reactor current can be opened and closed by another switching transistor 7, and the output voltage Vo is supplied from the current outflow side of the reactor 4 to the diode 8
Is taken out and stabilized by the capacitor 6. This power supply device is normally used by switching its operation between step-down and step-up. During step-down operation, the transistor 3 for step-down is turned on and off with the transistor 7 in the off state, and during step-up operation, the transistor 3 is kept in the on state for step-up. The transistor 7 is turned on and off. The diode 5 is for freewheeling the current during the step-down operation.

【0022】この昇降圧形の電源装置では降圧用のトラ
ンジスタ3の開閉操作に必要な入力電圧Viよりも高い電
圧を制御部10に給電するために補助コンバータ20とスイ
ッチ手段30と電圧付与手段40とキャパシタ50が用いられ
る。補助コンバータ20はこの図2ではブロックにより簡
略に示されており、スイッチ手段30とキャパシタ50は図
1と同じであるが、図示の実施形態では電圧付与手段40
として入力電圧Viから操作電圧を作る例えばシリーズレ
ギュレータである簡単な安定化電源41と, この操作電圧
を制御部10の給電点に付与するダイオード42とが用いら
れる。
In this step-up / down power supply device, the auxiliary converter 20, the switch means 30, and the voltage applying means 40 are supplied to supply the control unit 10 with a voltage higher than the input voltage Vi required for opening and closing the step-down transistor 3. And a capacitor 50 is used. The auxiliary converter 20 is shown schematically by blocks in this FIG. 2, the switch means 30 and the capacitor 50 being the same as in FIG. 1, but in the embodiment shown the voltage applying means 40.
A simple stabilized power supply 41, which is, for example, a series regulator that generates an operating voltage from the input voltage Vi, and a diode 42 that applies this operating voltage to the power feeding point of the control unit 10 are used as the power source.

【0023】昇圧用のトランジスタ7は例えば図示のよ
うにnチャネル形であり,接地側に接続されるのでその
操作のために入力電圧Viより高い電圧は不要である。な
お、このトランジスタ7をオンオフさせる昇圧動作時に
は前述のように降圧用トランジスタ3を常にオン状態に
保つのが通例であるが、本発明ではトランジスタ3をト
ランジスタ7よりも低い周波数,例えば数〜10分の1の
周波数でスイッチング動作させることによりスイッチ手
段30とキャパシタ50に制御部10用の給電電圧を作らせて
補助コンバータ20の消費電力を削減することができる。
The boosting transistor 7 is of an n-channel type as shown in the drawing, for example, and is connected to the ground side, so that a voltage higher than the input voltage Vi is unnecessary for its operation. It is customary to always keep the step-down transistor 3 in the ON state as described above during the step-up operation for turning the transistor 7 on and off. However, in the present invention, the transistor 3 has a frequency lower than that of the transistor 7, for example, several to 10 minutes. It is possible to reduce the power consumption of the auxiliary converter 20 by causing the switch means 30 and the capacitor 50 to generate the power supply voltage for the control unit 10 by performing the switching operation at the frequency of 1.

【0024】なお、以上に説明した図1と図2のいずれ
の実施形態でもスイッチングトランジスタ3をnチャネ
ル形の絶縁ゲートトランジスタとしたが、本発明はもち
ろんnpn形のバイポーラトランジスタをこれに用いる場
合にも適用できる。
Although the switching transistor 3 is an n-channel type insulated gate transistor in both the embodiments shown in FIGS. 1 and 2, the present invention is not limited to the case where an npn type bipolar transistor is used. Can also be applied.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上のとおり本発明のスイッチング電源
装置では、入力電圧を制御部に対する給電電圧に変換す
る昇圧形の補助コンバータと, この給電電圧の制御部に
対する供給を発停するスイッチ手段と, 制御部の給電点
にトランジスタの駆動に適する操作電圧を付与する手段
と, リアクトルの電流流入側と制御部の給電点との間に
接続されたキャパシタとを用い、装置の起動時にスイッ
チ手段をオンさせて補助コンバータから制御部に給電
し,起動後にスイッチ手段をオフさせてこの給電を停め
るようにしたので、電源装置の起動時には補助コンバー
タから制御部に給電するが、起動後は電圧付与手段とキ
ャパシタにスイッチングトランジスタのオンオフに伴う
チャージポンプ作用を利用して入力電圧より高い給電電
圧を作らせて制御部に給電することにより、補助コンバ
ータの消費電力を削減して電源装置の電力利用効率を高
めることができる。
As described above, in the switching power supply device of the present invention, a step-up type auxiliary converter for converting an input voltage into a power supply voltage for the control section, a switch means for starting and stopping the supply of the power supply voltage to the control section, The switch means is turned on at the time of starting the device by using a means for applying an operating voltage suitable for driving the transistor to the feeding point of the control section and a capacitor connected between the current inflow side of the reactor and the feeding point of the control section. Then, the auxiliary converter supplies power to the control unit, and after the start-up, the switch means is turned off to stop the power supply. Therefore, when the power supply device is started up, the auxiliary converter supplies power to the control unit. Use the charge pump action that accompanies the switching transistor on / off to make the capacitor generate a power supply voltage higher than the input voltage, and By electricity, and reduce the power consumption of the auxiliary converter can be enhanced power efficiency of the power supply.

【0026】なお、スイッチ手段に機械的や電子的なス
イッチを用いる本発明の実施形態は電源装置の起動後に
補助コンバータを制御部から最も確実に切り離し得る利
点があり、このスイッチ手段に補助コンバータから制御
部に給電する方向に導通するダイオードを用いる実施形
態,さらには補助コンバータ内のダイオードをそれに利
用する実施形態は、電源装置の回路構成を簡易化できる
利点がある。
The embodiment of the present invention in which the switch means is a mechanical or electronic switch has the advantage that the auxiliary converter can be most reliably disconnected from the control unit after the power supply device is activated. The embodiment in which the diode that conducts in the direction of supplying power to the control unit is used, and further, the embodiment in which the diode in the auxiliary converter is used has the advantage that the circuit configuration of the power supply device can be simplified.

【0027】制御部の給電点に付与する操作電圧として
電源装置の出力電圧を利用する実施形態は操作電圧を作
る際の電力消費がない利点があり、電圧付与手段として
この操作電圧を給電点に付与する方向に導通するダイオ
ードを用いる実施形態は回路構成が簡単になる利点があ
る。また、この電圧付与手段として入力電圧から操作電
圧を作る安定化電源と,操作電圧を制御部の給電点に付
与する方向に導通するダイオードを用いる実施形態はス
イッチングトランジスタの操作に必要な電圧をとくに正
確に設定したい場合に有利である。
The embodiment in which the output voltage of the power supply device is used as the operating voltage applied to the feeding point of the control section has an advantage that no power is consumed when the operating voltage is generated, and this operating voltage is applied to the feeding point as voltage applying means. The embodiment using the diode conducting in the applying direction has an advantage that the circuit configuration is simple. Further, in the embodiment using a stabilized power supply that generates an operating voltage from the input voltage as the voltage applying means and a diode that conducts in the direction of applying the operating voltage to the power feeding point of the control unit, the voltage required for operating the switching transistor is This is advantageous when you want to set it accurately.

【0028】電源装置の起動完了をスイッチングトラン
ジスタの動作開始と出力電圧の立ち上がりの双方から検
出する実施形態は、起動完了の正確な検出により制御部
から補助コンバータを最適なタイミングで切り離せる利
点のほか,入力電圧が不測の原因により異常低下した際
に補助コンバータから制御部への給電を再開して電源装
置の運転を継続できる利点を有する。起動完了後にスイ
ッチ手段をオフすると同時に補助コンバータの動作も停
止させる実施形態は、電源装置の正常運転時の消費電力
を極力減少させる上で有利である。
The embodiment in which the completion of the startup of the power supply device is detected from both the start of the operation of the switching transistor and the rise of the output voltage has the advantage that the auxiliary converter can be disconnected from the control unit at the optimum timing by the accurate detection of the completion of the startup. When the input voltage is abnormally lowered due to an unexpected cause, there is an advantage that the power supply from the auxiliary converter to the control unit can be restarted and the operation of the power supply device can be continued. The embodiment in which the switch means is turned off after the start-up is completed and the operation of the auxiliary converter is stopped at the same time is advantageous in reducing the power consumption during the normal operation of the power supply device as much as possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明を降圧形のスイッチング電源装置に適用
した場合の具体回路を例示する回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram illustrating a specific circuit when the present invention is applied to a step-down type switching power supply device.

【図2】本発明を昇降圧形のスイッチング電源装置に適
用した場合の具体回路例を示す回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a specific circuit example when the present invention is applied to a step-up / down type switching power supply device.

【図3】従来技術によるスイッチング電源装置の例をそ
れが降圧形の場合について示す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of a conventional switching power supply device when it is a step-down type.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 降圧用のスイッチングトランジスタ 4 リアクトル 5 フリーホイーリング用のダイオード 8 昇圧用のスイッチングトランジスタ 10 制御部 20 補助コンバータ 30 スイッチ手段 40 電圧付与手段としてのダイオード 41 電圧付与手段としての安定化電源 50 キャパシタ Vi スイッチング電源装置の入力電圧 Vo スイッチング電源装置の出力電圧 3 Switching transistor for step-down 4 Reactor 5 Diode for free wheeling 8 Switching transistor for step-up 10 Control unit 20 Auxiliary converter 30 Switch means 40 Diode as voltage applying means 41 Stabilized power supply as voltage applying means 50 Capacitor Vi switching Power supply input voltage Vo Switching power supply output voltage

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】スイッチング用のトランジスタによりリア
クトルに流す電流をオンオフしかつトランジスタのオフ
時にダイオードを介してフリーホイーリング電流をリア
クトルに流しながらリアクトルの電流流出側から出力電
圧を取り出すスイッチング電源装置であって、電源装置
の入力電圧をトランジスタの制御部に対する給電電圧に
変換する昇圧形の補助コンバータと、当該給電電圧の制
御部に対する供給を発停するスイッチ手段と、制御部の
給電点にトランジスタの駆動に適する操作電圧を付与す
る手段と、リアクトルの電流流入側と制御部の給電点の
間に接続されたキャパシタとを備え、装置の起動時にス
イッチ手段をオンさせて補助コンバータから制御部に給
電し,起動後にスイッチ手段をオフさせて給電を停止す
るようにしたことを特徴とするスイッチング電源装置。
1. A switching power supply device for turning on / off a current flowing through a reactor by a switching transistor and taking out an output voltage from a current outflow side of the reactor while flowing a freewheeling current through the diode through the diode when the transistor is off. A boosting auxiliary converter that converts the input voltage of the power supply device into a power supply voltage for the control unit of the transistor, switch means for starting and stopping the supply of the power supply voltage to the control unit, and driving the transistor at the power supply point of the control unit. A means for applying a suitable operating voltage and a capacitor connected between the current inflow side of the reactor and the feeding point of the control unit, and when the device is started, the switch unit is turned on to feed power from the auxiliary converter to the control unit. , The power supply was stopped by turning off the switch means after starting. Switching power supply device according to claim.
【請求項2】請求項1に記載の装置において、装置が入
力電圧の降圧により出力電圧を作る降圧形であることを
特徴とするスイッチング電源装置。
2. The switching power supply device according to claim 1, wherein the device is of a step-down type which produces an output voltage by stepping down an input voltage.
【請求項3】請求項1に記載の装置において、装置が出
力電圧を入力電圧の昇圧と降圧により作る昇降圧形であ
り、降圧用のトランジスタに対して補助コンバータとス
イッチ手段と電圧付与手段とキャパシタとを設けるよう
にしたことを特徴とするスイッチング電源装置。
3. The device according to claim 1, wherein the device is a step-up / down type that produces an output voltage by stepping up and stepping down an input voltage, and an auxiliary converter, a switch means, and a voltage applying means for a step-down transistor. A switching power supply device characterized in that a capacitor is provided.
【請求項4】請求項1に記載の装置において、スイッチ
ングトランジスタとしてnチャネル形絶縁ゲートトラン
ジスタを用いるようにしたことを特徴とするスイッチン
グ電源装置。
4. A switching power supply device according to claim 1, wherein an n-channel insulated gate transistor is used as the switching transistor.
【請求項5】請求項1に記載の装置において、スイッチ
ングトランジスタとして npn形バイポーラトランジスタ
が用いられることを特徴とするスイッチング電源装置。
5. The switching power supply device according to claim 1, wherein an npn-type bipolar transistor is used as the switching transistor.
【請求項6】請求項1に記載の装置において、トランジ
スタの駆動用の操作電圧として電源装置の出力電圧を利
用して、電圧付与手段としてこの操作電圧を制御部の給
電点に付与する方向に導通するダイオードを用いるよう
にしたことを特徴とするスイッチング電源装置。
6. The device according to claim 1, wherein an output voltage of a power supply device is used as an operating voltage for driving a transistor, and the operating voltage is applied as a voltage applying means to a feeding point of a control unit. A switching power supply device characterized in that a conducting diode is used.
【請求項7】請求項1に記載の装置において、電圧付与
手段が入力電圧から操作電圧を作る安定化電源およびこ
の操作電圧を制御部の給電点に対し付与するダイオード
から構成されることを特徴とするスイッチング電源装
置。
7. The device according to claim 1, wherein the voltage applying means comprises a stabilized power source for generating an operating voltage from the input voltage and a diode for applying the operating voltage to the feeding point of the control section. Switching power supply.
【請求項8】請求項1に記載の装置において、起動の完
了をトランジスタのスイッチング動作の開始と出力電圧
の立ち上がりの少なくとも一方から検出してスイッチ手
段をオフさせて補助コンバータから制御部への給電を停
止するようにしたことを特徴とするスイッチング電源装
置。
8. The power supply from the auxiliary converter to the control unit according to claim 1, wherein completion of startup is detected from at least one of start of switching operation of transistor and rising of output voltage to turn off switch means. A switching power supply device characterized in that the power supply is stopped.
【請求項9】請求項1に記載の装置において、電源装置
の起動後にスイッチ手段をオフするとともに補助コンバ
ータの変換動作を停止するようにしたことを特徴とする
スイッチング電源装置。
9. The switching power supply device according to claim 1, wherein the switch means is turned off and the conversion operation of the auxiliary converter is stopped after the power supply device is activated.
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