JPS5840632A - 安定化電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、直列形の安定化電源装置における負荷底圧制
御用のトランジスタのバイアス印加手段の改良に係るも
のであり、その目的は、負荷端子間で得られる定電圧電
源より高い電圧源をトランスを用いない昇圧電源（以下
単に昇圧電源部と略す）から得るとともに、この昇圧電
源部の出力を前記負荷電圧制御用トランジスタのバイア
ス源として用いたものであり、従来の如き、電源トラン
スに別巻線を設け、この別巻線で発生する電圧を補助電
源として用いるといった外部回路での依存をなくしたも
のであり、更に前記電圧制御トランジスタ及びその定電
圧制御回路部と、昇圧電源部とを半導体集積化すること
ができるようにすることにより、より効果の大なる安定
化電源装置を提供しようとするものである。

従来例について、第１図を用いて説明する。

商用電源トランス１には、１次巻線２．２次巻線３、補
助巻線４の夫々の巻線があり、１次巻線２は、商用交流
電源６に、又２次巻線３には、全ｉ整流回路６及び平滑
コンデンサ７更には、負荷８への定電圧制御する制御用
トランジスタ９及び定（圧ダイオード１０が夫々接続さ
れている。一方補助巻線４には、ダイオード１１を介し
て平滑コンデンサ１２が接続され、この補助巻線４ダイ
オード１１、コンデンサ１２により発生する直流電圧は
、平滑コンデンサ７の電圧に重畳される如く接続される
。この部分を破線で示し、ブロックＡとし、本発明との
対比に用いることとする。この重畳された電圧源である
コンデンサ１２の電圧は、バイアス抵抗１３を介して、
前記制御トランジスタ９のベースに供給されている。

この様な、補助巻線４を用いた前記制御トランジスタ９
へのバイアス印加手段を採用することにより補助巻線に
よるバイアス印加でない手段例えば、第１図のバイアス
抵抗１３を制御トランジスタ９のコレクタ、ペース間に
用いる一般的な手段と比較し、負荷での定電圧特性、特
に重い負荷でのレギュレーションの改善、あるいは、入
力電圧特性特に減電圧特性の改善、といった効果が期待
できるものであり、総合的にみたとき、制御トランジス
タでの電力損失の低下、変換効率の向上といった省エネ
ルギー設計がはかれる。

しかしながら、この補助電源を得る手段として電源トラ
ンス１に別巻線を設ける必要があり、トランス仕様が複
雑となったり、トランス引出線が増加するといった細か
な点マの欠点があった。

この様な考え方でのバイアス印加の他の手段としては、
負荷側に変圧器を用いる様なもので、負荷からバイアス
電圧源を得る手段もあるが、いずれにしても上述同様の
欠点があった。

本発明は、上記欠点を解決したバイアス印加の手段を提
案するものであり、特に上記欠点である変圧器補助巻線
を用いることなく実現するものであり特に定電圧制御し
ようとする負荷側電圧あるいは入力側電圧を直接監視し
たバイアス電圧を得るとともに、これらバイアス電圧発
生部を主として半導体部品で構成することにより最終的
に、前記安定化電源部を含む半導体集積化が可能な方法
を提案しようとするものである。

以下本発明の実施例について第２図を用いて説明する。

第２図において第１図と同一部分については同一番号を
付しておく。Ａに対応するブロックはＡ′である。

このトランスレス昇圧電源部Ｎは、平滑コンデンサ７端
子間電圧を記号ｖ、ｇで示す印加電圧端子として、コレ
クタ抵抗１４が接続された、スイッチングトランジスタ
１６及び、ダイオード１６゜１７、コンデンサ１８．１
９から成る昇圧部、前記昇圧部の出力端子を０１又前記
スイツチングトランジスタ１６の入力端子ｉ等より構成
されている。

動作について簡単に説明する。

整流平滑された直流電源が印加されたトランスレス昇圧
電源部Ａ′は、全波整流回路６の一端を入力信号として
この端子ｌとｑとの間で得られる半波整流電圧である脈
流電圧を信号源としてスイッチングトランジスタ１６が
オンオフする。スイッチングトランジスタ１６のオン時
に、抵抗１４に発生する電圧がダイオード１６を介して
コンデンサ１８に図示極性で充電される。一方、スイッ
チングトランジスタ１６がオフとなると、前記コンデン
サ１８の充電電圧と直流電圧（スイッチングトランジス
タ１５のコレクタ、エミッタ間電圧）との和電圧がコン
デンサ１９に、ダイオード１７を介して充電される。こ
の時、コンデンサ１９にあられれる電圧とＱては、原則
的に、前記直流電圧より高く、しかも直流電圧の２倍以
下といった直となる。この昇圧された直流電圧は端子。

がらバイアス抵抗を介して、制御トランジスタ９に印加
されている。この様にして得られた直流入力電圧より高
い昇圧電源をバイアス源とすると、入力電圧の低下した
減電圧特性においても制御トランジスタ９０制御極に充
分なバイアスが印加されているため、負荷端子での定電
圧特性保証範囲を拡大するのに役立つ。

前記スイッチングトランジスタ１５は、交流電源の％サ
イクルをオン、オフする周期で動作するものであり、従
って昇圧部での出力コンデンサ１９では、若干のリップ
ルがあられれるが、前記しているように、原則的に入力
直流電圧より高い値であり、又、バイアス抵抗１３を介
してのバイアス電流も、負荷電流に比しわずかなもので
あり、従って、出力コンデンサ１９、バイアス抵抗１３
を適当な時定数内に選定する事により、実用的にはあま
り問題とならない。

上記説明より明らかな様に、トランスレス昇圧電源部に
を用いることにより、常に入力直流電圧を直接監視しな
がら、且つ、入力直流電圧より高いバイアス電圧を制御
トランジスタ９に供給することが可能となり、従来の如
き変圧器での補助巻線電源を用いることによる問題点を
解決することができる。

第３図には、第２図に用いたトランスレス昇圧電源部Ａ
′を、負荷端子側に接続したものである。

この第３図では、制御トランジスタ９に、電源投入時の
起動用抵抗２ｏを接続する必要がある。又、この起動用
抵抗２０は、トランスレス昇圧電源部Ａ′での′電圧発
生後は、不要であり、従って破線で示すダイオード２１
を用いれば、トランスレス昇圧電源部Ａ′を含むバイア
ス印加系の消費電力をおさえるのに効果が帝る。

又、トランスレス昇圧庫彎部Ａ′への駆動入力側として
、入力直流電圧に含まれる脈流分−をコンデンサ２２で
検出する手段、又負荷として適当な発振源がある場合に
負荷端子１２　　より帰還する例を示している。

この様な第３図の如き、トランスレス昇圧電源部Ａ′を
負荷端子側に設は今効果としては、定電圧制御が行なわ
れている負荷側端子電圧を用いるといのことから、トラ
ンスレス昇圧電源部Ａ′での出力０は、入力電圧に依存
しにくいことにあり、従って、第２図に示す入力側電圧
を用いる手段より、トランスレス電圧電源部Ａ′での消
費電力が低くおさえられるという効果を有する。

第４図には、トランスレス昇圧電源部ル及び、駆動入力
信号部についての他の実施例を示すものであり、例えば
論理用ＩＣ，バイポーラ形インバータ、あるいは、ＣＭ
Ｏ８形インバータといった汎用的な論理ＩＣを用い、発
振回路２３と、出力バッファ、スイッチングとに用いて
いる。

第４図に示す様な論理ＩＣを用いることにより、全体的
構成の簡略化、あるいは、スイッチング部での消費電力
の低減（第２図に示すスイッチング素子１６、及び抵抗
１４は、２個の縦属トランジスタに置換されている、）
といった効果が期待できる。

又、第４図に示すごとき、昇圧部のコンデンサ謳は電源
Ｖに接続しても実用的には、第２図の如き電源ｑ側に接
続することとの差異はない。

一方、汎用論理ＩＣを用いた場合、実用的には、端子Ｖ
、ＣＩ’間の電圧は限定され高電圧には不向となるが、
この様な場合には、例えば第４図破線２６で示す様に、
直流入力電源又は、負荷端子電圧から適当な電圧分割手
段を用いる事により解決がはかれる。このことは、逆に
通常動作において、バイアス印加電圧源は、負荷端子電
圧より若干高ければ良いという本来の動作目的より、こ
の様な電圧分割手段を高電圧の場合のみならず、通常に
おいても積極的に利用し効率の向上をはかることができ
るということをも意味しているといえる。

又、図示していない他の実施例とみては、電源装置とし
て、図示の正極性電源のみならず、負極性電源で−あっ
ても全く同様に実施可能であり・又、直列形電源装置と
してのトランジスタ１６の定電圧制御手段としても、図
示された、単一定電圧ダイオードを用いるもの以外の、
例えば、ブリッジ検出増幅、差動増幅、といった種々の
ものでも適用可能である。又交流電源として商用電源の
みならず高周波電源、スイッチング電源等であっても同
様の事が実施可能である。

又、実施例に記載の組合せにも多くのものがあるが、い
ずれにしても、本発明の特徴とする直流入力電源と負荷
との間に直列接続され、負荷への端子電圧を定電圧制御
するトランジスタを有する直列形安定化電源装置におい
て、前記トランジスタの制御極へのバイアス印加として
、負荷端子間電圧より高い電圧を、前記負荷端子間電圧
の重畳。

非重畳をとわず発生するトランスレス昇圧電源部の電圧
を用いることを目的とするものでちり従ってこの目的達
成のための組合せは多数あることは理解できよう。

以上のように本発明によれば従来の如き変圧器に補助巻
線を用いた補助電源を用いる手段に比較しトランスレス
昇圧電源部を用いることにより、その昇圧電源発生源は
、直列形安定化電源の入力直流電源又は負荷端子電圧、
に直接関係した電圧を昇圧する方法であるため、構造的
に集中化しやすく又、多くの半導体部品で構成されるこ
とから、半導体集積化をも可能としより実用価値を高め
られる可能性をも含めたものであり、工業的に大なるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例における安定化電源装置の回路図、第２
図、第３図、第４図はそれぞれ本発明の実施例における
安定化電源装置の回路図である。 ５・・・・・・交流電源、１・・・・・・電源トランス
、６・・・・・・整流回路、７・・・・・・平滑コンデ
ンサ、１６■・・０トランジスタ、１８，１９・争・・
・−コンデンサ、１６，１７・・・・・・ダイオード、
９・・・・・・制御トランジスタ、１ｏ・・・ａｓｓツ
ェナーダイオード、８・・・・・・負荷。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）直流電源と負荷との間に直列接続され前記負荷へ
   の電圧供給を定電圧制御する第１のトランジスタと、前
   記負荷端子間電圧より絶対値の高い電圧を前記第１のト
   ランジスタの制御極ヘバイアス供給するバイアス印加回
   路とより成り、前記バイアス印加回路として、少なくと
   も１つ以上のスイッチング素子と複数個のダイオード及
   びコンデンサとより成るトランスレス昇圧電源部と、前
   記スイッチング素子駆動入力信号部とを備えたことを特
   徴とする安定化電源装置。 （２）トランスレス昇圧電源部として、前記スイッチン
   グ素子に直列接続された抵抗と、前記スイッチング素子
   導通時に第１のダイオードを介して充電される第１のコ
   ンデンサと、前記スイッチング素子の遮断時に、前記第
   １のコンデンサ及び第２のダイオードを介して充電され
   る第２のコンデンサとを備えたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の安定化電源装置。 （３）トランスレス昇圧電源部として、前記スイッチン
   グ素子に直列接続された前記スイッチング素子と反転動
   作をなす第２のスイッチング素子と、前記スイッチング
   素子導通時に第１のダイオードを介して充電される第１
   のコンデンサと、前記スイッチング素子の遮断時に前記
   第１のコンデンサ源装置。 （４）トランスレス昇圧電源部に印加する電圧として、
   前述直流電源又は負荷電圧の全部もしくは分割電圧を供
   給することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の安
   定化電源装置。 （６）スイッチング素子駆動入力信号として、前記直流
   電源端子側から得られる脈流分を用いたことを特徴とす
   る請求の範囲第１項記載の安定化電源装置。 （６）スイッチング素子駆動入力信号として、前記直流
   電源端子側から得られる脈流外の周波数成分より高い周
   波数を発生する発振源を用いたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の安定化電源装置。 （７）スイッチング素子駆動入力信号に、負荷側で発生
   する信号源の一部を帰還して成ることを特徴とする特許
   請求の範囲第４項または第６項記載の安定化電源装置。 （８）負荷への電圧供給を定電圧制御する第１のトラン
   ジスタを含む定電圧制御部と、前述トランスレス昇圧電
   源部に含まれる少なくとも半導体部品とを同一チップ内
   に集積したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の安定化電源装置。