JPS59201675A - 直流安定化電源用発振周波数安定化方法 - Google Patents

直流安定化電源用発振周波数安定化方法

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JPS59201675A
JPS59201675A JP58071549A JP7154983A JPS59201675A JP S59201675 A JPS59201675 A JP S59201675A JP 58071549 A JP58071549 A JP 58071549A JP 7154983 A JP7154983 A JP 7154983A JP S59201675 A JPS59201675 A JP S59201675A
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switching
switching transistor
power supply
voltage
stabilized power
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JP58071549A
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沼田 邦夫
善章 西山
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NCR Corp
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    • 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
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/338Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a self-oscillating arrangement
    • H02M3/3385Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a self-oscillating arrangement with automatic control of output voltage or current

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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】 本発明はスイッチング方式の安定化電源に関する。さら
に詳しくは、自励式のスイッチング直流安定化電源の発
振周波数安定化方法に関する。
スイッチング方式の直流安定化電源には自励式と他励式
のものがある。他励式は通常、専用I O等を使用して
発振部を独立させているために発振周波数が安定してい
るが、発振部に電圧を印加するための別電源を必要とす
るほか、出方側にチョークコイルを必要とする。他方、
自励式においては自らが発振機能を有するために回路が
単純で部品点数が少なく、別電源及びチョークフィルを
必要としない回路榴成が可能である。
(以下余白) このような自励式スイッチング安定電源の従来技術とし
て、昭和55年7月■日本工業技術センター発行の「ス
イッチングレギュレータ設置i、実装、応用マニュアル
」に記載の一石式スイツチングレギュレータ及び第1図
に記載の自励式スイッチング直流安定化電源がある。こ
れらの従来技術は負荷が重くなるに従ってスイッチング
トランジスタ(第1図のQl)のオン期間及びオフ期間
が長くなり、結果として発振周期が長くなる。
このように従来技術の自励式スイッチング直流安定化電
源は、2次側の負荷変動に応じて発振周波数が大きく変
動するために工0.  トランジスタ、ダイオ」ド、キ
ャパシタ等の部品は変動幅の最大周波数に合せて高速の
ものを使用する必要がある。
また、電源から発生するスイッチングノイズの周波数帯
域が大きく、レベルも高いために過大なノイズフィルタ
を必要とする等の欠点を有していた。
本発明は上記従来技術の欠点に鑑みてなされたもので、
スイッチングトランジスタQ1のスイッチング周期中に
休止期間を設けることにより負荷変動があっても発振周
波数が安定であり、1次側回路の発生ノイズの少ない小
型で廉価な自励式スイッチング直流安定化電源の発振周
波数安定化方法を提供することを目的とする。
次に図面を用いて本発明を説明する。
第2図は本発明の実施例を示すオン・オフ方式の自励式
スイッチング直流安定化電源の回路図であり、第3図は
従来技術と第2図のスイッチングトランジスタQ1のコ
レタフ・エミッタ間の電圧を比較して示す波形図である
第1図及び第2図に共通のノイズフィルタ1は外部から
のサージノイズをDC出力に伝えない働きと、自らが発
生するスイッチングノイズを周辺に伝えないためのもの
であり、整流回路2は商用交流電圧を直流電圧に変換す
るものであるので入力が直流電圧の場合は必要ない。第
2図中、抵抗R1はスイッチングトランジスタQ1を導
通させるためのバイアス電流を与える抗抗である。この
電流はキャパシタC1の両端に電圧が印加されていれば
常時供給される。スイッチングトランジスタQ1はスイ
ッチング動作で使われるが、トランスTIの極性は、ス
イッチングトランジスタQ1がオンのとき2次側整流ダ
イオードORろがオフチョークコイルの役目を兼ねるの
で出力側にチョークコイルを必要としない。スイッチン
グトランジスタQ1のベースに接続されている抵抗R4
及びキャパシタC2は2次側ダイオードOR3がオン状
態からオフ状態に移る際に発生するキック電圧を吸収し
、スイッチングトランジスタQ1の休止期間を安定的に
保つためのキック電圧アブソー電流を規定する。ダイオ
ードOR2及びキャパシタCろはスイッチングトランジ
スタQ1のオンまたはオフの状態にかかわらず安定した
直流電圧をキャパシタC3の両端に発生させ、2次側の
り。
lJj 力のレベルに応じてコントロールトランジスタ
Q2にバイアス電流を供給するためのものである。
フォトカブラ3は2次側出力の安定化のためのフィード
バックの媒介である。ツェナーダイオードOR4のツェ
ナー電圧はDC出力レベルを決定し、抵抗R7はフォト
カブラ乙の発光ダイオード側電流を規制している。抵抗
R2はスイッチングトランジスタQ1に流れ得る最大電
流を規定して2次側D (l出力の最大電力を決定する
。抵抗R3はス・rンチングトランジスタQ1のベース
電流を規定する他、フォトカプラ乙のエミッタ電流値に
応じて抵抗R5の両端の電圧が変化し、最終的にスイッ
チングトランジスタQ1のオン時間をコントロールして
いる。抵抗R6はスイッチングトランジスタQ1のスイ
ッチング周波数をコントロールする。すなわち、抵抗R
6の値が大きければ周波数は小さくなり、値が小さけれ
ば周波数は大きくなる。
次に全体の動作を説明する。AC入力として商用電源を
入力するとキャパシタc1に直流電圧が発生し、その電
圧はスイッチングトランジスタ。
1のフレフタ・エミッタ間に印加される。同時に抵抗R
1を介してスイッチングトランジスタQ1に微少のベー
ス電流が供給されるとスイッチングトランジスタQ1は
オンし始めてキャパシタC1の両端の電圧はトランスT
1の巻iN1に印加され、同時に巻線Nろに誘起した電
圧は抵抗B5を介してスイッチング1ランジスタQ1に
ベース電流を供給してスイッチングトランジスタQ1は
完全にオン状態となる。このとき2次側ダイオードOR
3は逆バイアスがかかつているために2次側には電流は
流れず、1次側電流は時間に比例して増加していく。抵
抗R2の両端の電圧がトランジスタQ2及びQ3のベー
ス・エミッタ電圧の和に達した時点でトランジスタQ2
がオンしてスイッチングトランジスタQ1のベース電流
を引き法くことによりスイッチングトランジスタQ1は
完全にオフ状態となる。スイッチングトランジスタQ1
がオフとなることにより2次側ダイ副−FOR3は順バ
イアスされ、トランスT1の巻線Nlに蓄積されたエネ
ルギーはDC出力側に放出される。
放出が完全に終わると再びダイオードOR5はオフとな
り、始めの状態に戻って同様のことが繰り返えされる。
2次側の電圧が次第に上昇してツェナダイオードC! 
R4のツエ゛す電圧以上になるとフォトカプラ乙に電流
が流れ始め、抵抗R乙にフォトカプラ乙のエミッタ電流
に応じた電圧が生じる。ところで、スイッチングトラン
ジスタQ1がメンして抵抗R2に流れる電流が増加して
いき、抵抗R2の電圧降下及び前記フォトカプラ3のエ
ミッタ電流によって生じた抵抗R3の両端の電圧の和が
一定値以上になると、トランジスタQ2がオンしてスイ
ッチングトランジスタQ1がオフする。このようにして
2次側のDCi出力レベルに応じて抵抗R3の両端の電
圧を変化させスイッチングトランジスタQ1のオン時間
が制御されることとなる。
つまり、DC出力の負荷が重くなる(2次側電流が増加
)とスイッチングトランジスタQ1のメン時間が長くな
り、負荷が軽くなるとオン時間が短かくなる。
また、フォトカプラ乙のフメトトランジスタ側はキャパ
ンタC3によって常にコレクタ電圧か加えられているた
め、エミッタ電流はDo出力レベルに応して持続する。
従ってD O出力の負荷が軽ければ、フ暑+トランジス
クのエミッタ電流は長く持続してトランジスタQ3、Q
2をオンさせ続け、スイッチングトランジスタQ1及び
2次側ダイオードCR5の両方ともオンしない休止期間
ができる。この休」二期間をスイッチングトランジスタ
Q1のコレクタ・エミッタ間の電圧波形として従来技術
と比較し7て第6図に示す。図中、30が休止期間であ
り、ハイレベル及び休止期間60のスイッチングトラン
ジスタQ1はオフ、ローレベルの時オンであり、2次側
ダイオードOR3はVOEがハイレベルの時オンでロー
レベル及び休止期間中休止期間60は負荷が重IJれば
短く、負荷が軽ければ長くなり、スイッチングトランジ
スタQ1のメン時間と反対の関係にあり、全体として負
荷が重くなっても軽くなっても周波数は一定である。
上述の如く、本発明は自励式スイッチング直流安定化電
源において休止期間を設は発振周波数を一定にすること
により、変動する最大周波数に合せた高速の付属部品を
必要とせず、1次側回路の発生ノイズを低減させること
ができる。また、スイッチングトランジスタQ1及び2
次側グイメートOR乙のスイッチング損失を低減させる
ことにより、発熱を押えて装置の信頼性を向上させると
いう効果もある。
さらに、高速の付属部品を必要としないので廉価な直流
安定化電源を提供することができ、また小型化すること
も可能である。
尚、本実施例においては、1次側回路と2次側回路を電
気的に絶縁する必要がある場合としてDC出力レベルの
フィードバック用にフ第1・カブラ3を用いたが、絶縁
の必要がない場合はトランジスタを使用することも可能
である。また、スイッチングトランジスタQ1の制御に
2個のトランジスタQ2及びQ6を用いているが、1個
のトランジスタで制御することもできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来技術の自励式スイッチング直流安定化電源
装置を示す回路図、第2図は本発明による自励式スイッ
チング直流安定化電源を示す回路図、第6図は従来技術
と第2図のメイントランジスタ乙のコレクタ エミッタ
間の電圧を比較して示す波形図である。 トノイズフィルタ、2・・・整流回路、3・・・7オト
カフラ、30・・・休止期間、Ql・・スイッチングト
ランジスタ、Q2〜Q4・・・トランジスタ、Rl〜R
8・・・抵抗、OR1〜OR3、OR5・・・ダイオー
ド、OR4・・・ツェナダイオード、q1〜c5・・・
キヤパシタ、T1、T2・・・トランス、N1〜N3・
・巻線 出願代理人 斉 藤  勲

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 自励式スイッチング直流安定化電源において、該電源の
    スイッチングトランジスタのスイッチング周期中に休止
    期間を設け、前記電源のDC出力に基づく帰還信号を前
    記電源のDC入力側に帰還するようになし、前記帰還信
    号により負荷変動及び入力電圧変動による前記スイッチ
    ングトランジスタのオン期間及びDC出力側整流ダイオ
    ードの順バイアス期間の変動を前記休止期間中に吸収し
    て前記スイッチングトランジスタの発振周波数を安定化
    するようにしたことを特徴とする発振周波数安定化方法
JP58071549A 1983-04-25 1983-04-25 直流安定化電源用発振周波数安定化方法 Pending JPS59201675A (ja)

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PCT/US1984/000622 WO1984004431A1 (en) 1983-04-25 1984-04-24 Voltage converter
EP84901901A EP0140962B1 (en) 1983-04-25 1984-04-24 Voltage converter
CA000452604A CA1205131A (en) 1983-04-25 1984-04-24 Switching regulator
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