JPS5864516A - スイツチング電源装置 - Google Patents

スイツチング電源装置

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JPS5864516A
JPS5864516A JP16480481A JP16480481A JPS5864516A JP S5864516 A JPS5864516 A JP S5864516A JP 16480481 A JP16480481 A JP 16480481A JP 16480481 A JP16480481 A JP 16480481A JP S5864516 A JPS5864516 A JP S5864516A
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circuit
voltage
power supply
pulse width
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JP16480481A
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JPS6226265B2 (ja
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Takanori Kudo
孝則 工藤
Masafumi Nakamura
政富美 中村
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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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、電子複写機用の高圧電源などとして利用され
るスイッチング電源装置に係り、電源電圧投入時あるい
は、出力リモート○N10 F F制御等による電源出
力立ち上がり過渡時に発生する電源出力オーバーシュー
トを抑制するものに関するものである。
一般にスイッチング電源装置の出力の制御を行なう場合
、トランジスタ、サイリスタあるいはIC等の制御素子
を中心に構成された制御回路により行なっている。その
際、誤差増幅回路を含めた制御回路系の動作時間遅れに
より電源出力にオーバーシュートが発生する。このオー
バーシュートハ、外部に接続される電子機器等に種々の
悪影響を与えることがある。特に高電圧出力に々るほど
、その影響度は大きくなり場合によっては、電子機器等
に損害を−りえることがある。
例えば、複写機用帯電器に使用される高圧電源装置は、
このオーバーシーートが大きいと、帯電器とドラムの間
でアーク放電を起こし高価なドラムに損傷を力え、使用
不可能となることもある。
特に複写機用高圧電源装置においては、システム上、あ
る程度速い立ち上がり特性が要求され、かつ、オーバー
シーートを小さく抑制しなければならないという2つの
相反する特性が要求される。
このオーバーシュートを抑制する方法としては、まず制
御回路系の動作時間遅れを短くすることであるが、実際
には、特に高圧電源装置の場合、非常に困難である。
複写機用高圧電源装置の場合、高電圧発生のため、高圧
トランスを使用するが、このスイッチング周波数が比較
的高く、高電圧であるため高圧トランスの線輪あるいは
、その他高圧回路配線等による分布容量のため膨大な漏
洩電流が発生する。
更には、高電圧であるためにノイズが発生する。
これらが誤差増幅回路に入ってし捷うと、誤動作が起こ
る。そのため、誤動作防止を目的として、制御回路系内
に抵抗器、コンデンサ等のフィルターを挿入する。これ
によって制御回路系内の伝達速度がかなり遅れることに
々る。更には、個々の回路伝達遅れ、高圧トランスにお
ける伝達遅れが発生する。又、伝達おくれによる発振を
防止するために位相補償回路を必要としさらに大きな伝
達遅れが発生する。したがって複写機用高圧電源装置の
場合、本質的に制御回路系にかなり大きな動作時間遅れ
が生じる。
次に考えられる方法として、第1図に示すソフトスター
ト回路があり、多くのスイッチング電源装置に採用され
ている。ここで、第1図について説明する。4は、1を
基準入力、2,3を比較入力とするパルス幅変調回路で
ある。基準人力1には、三角波、ランプ波、鋸歯状波等
が使われる。
パルス幅変調回路4では、基準人力1と比較人力2およ
び3の入力比較が行なわれパルス幅変調が行なわれ、比
較人力2,3に応じたパルス幅出力が得られる。この出
力は、高周波電圧変換回路6に入力される。これは普通
スイッチング回路とトランスと整流回路で構成されるが
、チョッパ一方式の場合トランスの代りにチョークが使
用され整流回路は必要がない。又交流出力を必要とする
場合は整流回路は必要としない。高周波電圧変換回路5
より得られた出力は装置の出力として出力端子6より取
り出される。7は出力検出回路であり、この出力は誤差
増幅回路8に入力され、基準電圧6、。
と比較、増幅され、その出力は比較入力3に加えられパ
ルス幅変調回路4に印加される。9はソフトスタート回
路である。
パルス幅変調回路4には2つの方式がある。比較人力2
,3の電圧が基準人力1よりも高い場合に出力パルスが
高レベルになる回路構成の場合には比較人力2,3の電
圧が高い程出カッくルス幅は広くなる方式となり、これ
を甲の方式と呼ぶ。又前記とは逆に、比較入力孔 3の
電圧が基準入力1よりも低い場合に出力パルスが高レベ
ルと々る回路構成の場合には比較人力2,3の電圧が低
い程、出力パルス幅が広くなる方式となり、これを乙の
方式と呼ぶ。比較入力2,3の優先レベルに関しては甲
、乙の方式にかかわらず、出カッくルス幅が狭くなる方
のレベルを優先する方式の構成となっている。
第1図の回路においてソフトスタート回路9がない場合
今、電源が投入されたとする。甲の方式であるためパル
ス幅変調回路4の入力である誤差増幅回路8出力は電源
投入時には、寸だ出力が発生していないので出力パルス
幅最大モード(最大電圧)で待機をしている。すなわち
、この状態では制御回路系は無制御の状態にある。した
がって出力は最大出力まで出ようとする。しかし、出力
端子6に出力が発生すると出力検出回路7が出力を検出
し、さらに誤差増幅回路8が動作を開始し出力を安定状
態に制御する。この過程において、前述のように出力検
出回路7.誤差増幅回路8等に動作時間遅れが生じる。
この遅れにより出力端子6に非常に大きなオーバーシー
−トが発生する。
これを抑制するためソフトスタート回路9が使用されて
いる。その−例を図中第1図、第2図に示す。このソフ
トスタート回路9は、電源投入と同時に充電用コンデン
サ1oを一度放電用スイッチ(トランジスタ等の能動素
子によるもの)11で放電する。次に放電用スイッチ1
1は開放され、コンデンサ10は充電用抵抗器12を通
じて、両者の時定数で徐々に充電される。このコンデン
サ10の充電々圧がソフトスタート回路9の出力として
使用される。電源投入時および出力のりモ−7゜ ト○N/○FF制御(ソフトスタート回路9の放電用ス
イッチ11の0N10FFにより行なう)のoN時には
比較入力であるソフトスタート回路9の出力2が作動し
、この場合比較人力3よりも比較人力2の電圧が優先と
なりパルス幅変調回路4の出力パルス幅は徐々に広げら
れ、出力端子6のオーバーシュートを小さく制御するこ
とができる。
しかし、ソフトスタート回路9の出力の立ち上がり時間
は、出力端子6の立ち上がり時間の要求によって決定さ
れるため制御回路系の動作時間遅れとは無関係である。
制御回路系の動作時間遅れが一定の場合ソフトスタート
回路9の出力の立ち上がり時間が速いほど大きなオーバ
ーシュートが発生することになる。このことは、第2図
に示すように、誤差増幅回路8の出力3は電源投入と同
時に最大電圧となる。ソフトスタート回路9の出力2の
上昇とともに出力端子6の出力が上昇し、ある出力設定
値まで達すると、誤差増幅回路8が作動し、その出力3
を設定制御値まで下げようと働く。この時の所要時間t
dが制御回路系の動作時間遅れとなる。この時間内に増
加する出力電圧の上昇量に」:リオーバーシュート量が
決定される。
本発明は以上のような従来の欠点を除去し、電源電圧投
入時あるいはリモート○N/○FF制御などによる電源
出力立ち上がり過渡期に発生するオーバーシュートを抑
制するスイッチング電源装置を提供することを目的とす
るものである。
以下、本発明の実施例を図面第3図〜第7図により説明
する。
まず、第3図、第5図に示す実施例について説明する。
全体の回路構成は第1図と全く同じである。
異なる点は、誤差増幅回路8の出力3とソフトスタート
回路9の出力2の間にトランジスタ13のエミッタおよ
びベースを接続し、そのコレクタを第3図のように回路
中層低電位あるいは、第6図のように回路中の最高電位
14に接続する。第3図は甲方式のパルス幅変調回路で
あり、比較入力2〜3間には、PNP トランジスタ1
3が接続され、第5図は乙方式のそれであり、比較入力
2〜3間には、NPN)ランジスタ13が接続される。
/中− 以下第3図に示す回路の動作について第4図を用いて説
明を加える。今電源電圧が投入されたとする。ソフトス
タート回路9のコンデンサ10は抵抗器12を通して充
電され、パルス幅変調回路4の入力として加えられる。
電源投入時点で出力端子6に出力は出ておらず、そのた
め、誤差増幅回路8の出力3は最大出力電圧で待機しよ
うとする。しかし、比較人力2と3がトランジスタ13
のベース、エミッタで接続されているため、比較人力3
はソフトスタート回路9の出力よりもトランジスタ13
のベース、エミッタ間電圧(約0.7■)分高い電位に
固定される。ソフトスタート回路9の出力2の上昇とと
もに出力端子6の出力も上昇する。出力端子6の出力が
出力設定値まで上昇すると出力検出回路アが信号を検出
し、誤差増幅回路8を作動させ、その出力3を設定制御
値捷で下げ、出力端子6の出力を下げようとする。この
時、誤差増幅回路8のスルーレートが第2図と同じであ
ると仮定すると、誤差増幅回路8の出力3がレフトスタ
ート回路9の出力2:l + [)ランジ10゜ スタ13のベース、エミッタ間電圧(約○、yV)]の
電位であるため、比較人力3の出力レベル変化値が非常
に小さくなる。したがって動作時間遅れUははるかに短
くなる。
第4図においても電圧の変化する方向が第3図と全く逆
であるが同様のことが言える。
次に第6図、第7図に第3図、第4図のトランジスタ1
30代わりに電界効果型トランジスタ(MOSFETを
含む)15を使った回路を示す。
トランジスタ13のコレクタ、ベース、エミッタに対応
するのが電界効果型トランジスタ15のドレイン、ゲー
ト、ソースである。丑だ電界効果型トランジスタ15で
は、ドレインとソースが同一構造となっているため、入
れ替えが可能である。
電界効果型トランジスタ15では、デプレッション型ト
エンハンスメント型のものがあり、後者のエンハンスメ
ント型電界効果型トランジスタは、そのままトランジス
タの代わりとして置き変えが可能であるが、デプレッシ
ョン型電界効果型トランジスタでは、レベルが異なるた
め、ソフトスタ11 18ゞ 一ト回路9の出力および誤差増幅回路8の出力のレベル
シフトを行なう必要がある。そうすることによりエンハ
ンスメント型電界効果型トランジスタと同様に使用する
ことが可能である。
以上本発明の採用によりスイッチング電源装置の出力オ
ーバーシュートは大幅に改善され、比較的速い立ち上が
り特性が要求される場合でも、従来のものに比較し、出
力オーバーシーートを大幅に小さく抑制することができ
る。そのため、スイッチング電源装置に外部接続される
電子機器等に与える影響は大幅に軽減され、電子機器等
に与える損傷を小さくすることができる。特に制御系の
伝達遅れが非常に犬きくなる高圧出力の場合、著しい効
果を発揮する。
本発明の実施に当っては通常のスイッチング電源装置に
トランジスタ又は電界効果型トランジスタを1個追加す
るだけで著しい効果が得られるので、効果に対して必要
なコストは非常に低く、スイッチング電源装置のコスト
に比較すればほぼ無視できるコストとなる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のスイッチング電源装置のブロック図、第
2図は同第1図の各部の動作電圧を示す電圧波形図、第
3図は本発明のスイッチング電源装置の一実施例を示す
ブロック図、第4図は同第3図の動作電圧を示す電圧波
形図、第6図〜第7図は他の実施例を示すブロック図で
ある。 1   基準入力、2,3 ・・・比較入力、4・ パ
ルス幅変調回路、6 ・・・高周波電圧変換回路、6・
・・・・出力端子、7・ ・・・出力検出回路、8 ・
・・誤差増幅回路、9・・ ・・ソフトスタート回路、
1o・ ・ コンデンサ、11・・・・放電用スイッチ
、12・  抵抗器、13・・・ トランジスタ、16
・・・・・・電界効果型トランジスタ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 誤差増幅回路出力とソフトスタート回路出力の2出力を
    入力とするパルス幅変調回路、そして、そのパルス出力
    に応じてスイッチング動作を行ない所定の出力を得る高
    周波電圧変換回路、その出力の情報を検出する出力検出
    回路、検出電圧と基準電圧の差を増幅する誤差増幅回路
    を有し、出力の情報をパルス幅変調回路に帰還すること
    により安定化を割り、上記誤差増幅回路出力とソフトス
    タート回路出力に各々トランジスタのエミッタとベース
    、または電界効果型トランジスタのソース又はドレイン
    とゲートを接続したことを特徴とするスイッチング電源
    装置。
JP16480481A 1981-10-14 1981-10-14 スイツチング電源装置 Granted JPS5864516A (ja)

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JPS6226265B2 JPS6226265B2 (ja) 1987-06-08

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59195985U (ja) * 1983-06-03 1984-12-26 澤藤電機株式会社 高電圧電源のソフトスタ−ト回路
US6348833B1 (en) 1998-08-04 2002-02-19 Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho Soft starting reference voltage circuit
KR20150108269A (ko) * 2014-03-17 2015-09-25 엘에스산전 주식회사 Dc-dc 컨버터의 구동 장치 및 그 동작 방법

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