JPS5935566A - Switching power source - Google Patents

Switching power source

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JPS5935566A
JPS5935566A JP14454782A JP14454782A JPS5935566A JP S5935566 A JPS5935566 A JP S5935566A JP 14454782 A JP14454782 A JP 14454782A JP 14454782 A JP14454782 A JP 14454782A JP S5935566 A JPS5935566 A JP S5935566A
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transistor
voltage
power supply
base
reverse bias
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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
    • H02M3/22Conversion 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

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Abstract

PURPOSE:To stabilize the reverse bias of a main transistor by inputting a pulse which alternately turns two transistors connected in series with a powe source ON and OFF, and employing a parallel circuit of a constant-voltage element and a condenser. CONSTITUTION:When the base of a transistor 19 is at a high level, a transistor 19 is conducted, while a transistor 20 is interrupted, a forward bias is applied to a main transistor 2, and a condenser 21 is simultaneously charged to a voltage which is determined by a constant-voltage element 22. When the base of the transistor 19 becomes low level, the transistor 19 is interrupted, while the transistor 20 is conducted, and a reverse bias can be applied to the transistor 2 at the voltage which is charged in the condenser 21. Since the reverse bias voltage is determined only by the element 22 when the capacity of the condenser 21 is larger than the prescribed value, no change occurs in the reverse bias voltage to the variation in the duty cycle of the input pulse.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、トランジスタを可聴周波数以上の繰り返し周
波数でスイッチ動作させることによシ、電力の伝達を行
うスイッチング電源装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a switching power supply device that transmits power by switching transistors at a repetition frequency higher than an audible frequency.

従来例の構成とその問題点 第1図は従来のスイッチング電源装置のパワ一段、ドラ
イブ段の回路の一例であシ、1はトランス、W はトラ
ンス1の一次巻線、W2はトランス1の二次巻線であり
、出力整流回路へ接続されている。2は主トランジスタ
であり、そのコレクタは一次巻線W1に接続されエミッ
タは接地されている。主トランジスタ2のべ〜スにエミ
ッタが接続されたNPN型のトランジスタ3のコレクタ
は抵抗4を介して正極性のバイアス電源5に接続されて
いる。主トランジスタ2のベースにエミッタが接続され
たPNP型のトランジスタ6のコレクタは負極性のバイ
アス電源7に接続されている。
Conventional configuration and its problems Figure 1 shows an example of the power stage and drive stage circuits of a conventional switching power supply. 1 is a transformer, W is the primary winding of the transformer 1, and W2 is the secondary winding of the transformer 1. It is the next winding and is connected to the output rectifier circuit. 2 is a main transistor whose collector is connected to the primary winding W1 and whose emitter is grounded. The collector of an NPN transistor 3 whose emitter is connected to the base of the main transistor 2 is connected to a positive bias power supply 5 via a resistor 4. The collector of a PNP type transistor 6 whose emitter is connected to the base of the main transistor 2 is connected to a bias power supply 7 of negative polarity.

トランジスタ3と6とのベースはともに抵抗8を介して
一次巻線VV1(!:ともに、入力電源端子9に接続さ
れ、かつエミッタがバイアス電源7に接続されたNPN
qのトランジスター0のコレクタに接続されている。ト
ランジスタ100ベースとエミッタとはトランジスター
0の保護用のダイオード11と抵抗12との連列回路に
よシ接続されている。またトランジスター0のベースは
コンデンサ13と抵抗14との直列回路を介して、電源
端子9に接続されている。コンデンサ13と抵抗14と
の接続点はエミッタが接地されたNPN型のトランジス
タ15のコレクタに接続されている。なお16は入力電
源端子である。
The bases of transistors 3 and 6 are both connected to the primary winding VV1 (!) through a resistor 8 to the input power supply terminal 9, and the emitters are connected to the bias power supply 7.
It is connected to the collector of transistor 0 of q. The base and emitter of the transistor 100 are connected by a series circuit of a diode 11 and a resistor 12 for protection of the transistor 0. Further, the base of the transistor 0 is connected to the power supply terminal 9 via a series circuit of a capacitor 13 and a resistor 14. A connection point between the capacitor 13 and the resistor 14 is connected to the collector of an NPN type transistor 15 whose emitter is grounded. Note that 16 is an input power supply terminal.

トランジスタ15のベースにパルス(a)のヨウナハル
スを印加すると、トランジスタ15のベースがハイレベ
ルでは主トランジスタ2Viオンとなり、トランジスタ
15のベースがローの時は主トランジスタ2はオフとな
る。主トランジスタ2のベースに逆バイアスを印加する
ことにより、蓄積時間ターンオフ時間を短縮することが
でき、また主トランジスタ2のコレクタ、エミッタ間耐
圧を向上させることができ、スイッチング電源の性能が
著しく向上することは一般的に知られている。そこで第
1図のように主トランジスタ2のドライブ用のバイアス
電源として正極性のバイアス電源5の他に負極性のバイ
アス電源7を設置し、その正極性のバイアス電源5と負
極性のバイアス電源7との間にNPN型のトランジスタ
3とPNP型のトランジスタ6とをトーテムポール型に
配置し、トランジスタ16のベースに印加するノくルス
がローの時、トランジスタ2のベースに負電圧を印加す
ることにより主トランジスタ2に逆ノくイアスを印加す
ることができる。この回路の欠点としては、負極性のバ
イアス電源7が必要なことであシ、入力が正極性の電源
であるので負極性の電源を得るためには、トランス1に
負極性の電源用の巻線が余分に必要であり、また整流り
路も必要となる。
When the Jonahals pulse (a) is applied to the base of the transistor 15, the main transistor 2Vi is turned on when the base of the transistor 15 is at a high level, and the main transistor 2 is turned off when the base of the transistor 15 is at a low level. By applying a reverse bias to the base of the main transistor 2, the storage time and turn-off time can be shortened, and the withstand voltage between the collector and emitter of the main transistor 2 can be improved, which significantly improves the performance of the switching power supply. This is generally known. Therefore, as shown in FIG. 1, a negative polarity bias power supply 7 is installed in addition to the positive polarity bias power supply 5 as a bias power supply for driving the main transistor 2. An NPN type transistor 3 and a PNP type transistor 6 are arranged in a totem pole shape between the two transistors, and when the voltage applied to the base of the transistor 16 is low, a negative voltage is applied to the base of the transistor 2. Therefore, a reverse voltage can be applied to the main transistor 2. The disadvantage of this circuit is that it requires a bias power supply 7 with a negative polarity, and since the input is a power supply with a positive polarity, in order to obtain a power supply with a negative polarity, a negative polarity power supply winding must be added to the transformer 1. An extra line is required, and a rectification path is also required.

もうひとつの欠点は主トランジスタ2のドライブ回路(
トランジスタ3,6,10.抵抗4,8で構成される)
のコモンラインの電位と接地の電位え負極性のバイアス
電源7の電圧分だけ異なるためコンデンサ13.抵抗1
2.ダイオード11で構成されるレベルシフト回路が必
要となる。この場合のダイオード11は、コンデンサ1
3を使用することにより発生ず・ろ過大な逆電圧によ、
Iトランジスタ10が破壊するのを防止するものである
Another drawback is the drive circuit of main transistor 2 (
Transistors 3, 6, 10. (consists of resistors 4 and 8)
Since the potential of the common line and the potential of the ground differ by the voltage of the negative polarity bias power supply 7, the capacitor 13. resistance 1
2. A level shift circuit composed of a diode 11 is required. The diode 11 in this case is the capacitor 1
By using 3, there is no generation and filtration due to large reverse voltage.
This prevents the I transistor 10 from being destroyed.

以上のように従来のスイッチング電源装置は主トランジ
スタ2に逆バイアスを印加するために、必要な部品点数
が多なり、またトランス1の巻線W1またはW2の複雑
化によってコストアップおよび信頼性の低下を招くとい
う問題点があった。
As described above, in order to apply a reverse bias to the main transistor 2, the conventional switching power supply device requires a large number of parts, and the winding W1 or W2 of the transformer 1 becomes complicated, resulting in increased costs and decreased reliability. There was a problem in that it invited

第2図は第1図の回路から負極性のバイアス電源7を除
き、トランジスタ3および6のエミッタと主トランジス
タ2のベースとの間に、コンデンサ17と抵抗18との
並列回路を接続したものである。この回路は主トランジ
スタ2のドライブ用の、負極性のバイアス電流を必要と
しない、従来の逆バイアス印加法の一例であシ、コンデ
ンサ17は一般にスピードアップコンデンサと呼ばれて
いる。そして第3図(へ、 (E) 、 (C1は、第
2図の回路のコンデンサ17と抵抗18との時定数をパ
ルスの繰り返し周期よりも大きく設定した時の、主トラ
ンジスタ2のベースに印加されるベース、エミッタ間の
電圧■BEの波形を図示したものである。
In FIG. 2, the negative bias power supply 7 is removed from the circuit in FIG. 1, and a parallel circuit consisting of a capacitor 17 and a resistor 18 is connected between the emitters of transistors 3 and 6 and the base of main transistor 2. be. This circuit is an example of a conventional reverse bias application method that does not require a negative bias current for driving the main transistor 2, and the capacitor 17 is generally called a speed-up capacitor. 3(E), (C1 is the voltage applied to the base of the main transistor 2 when the time constant of the capacitor 17 and resistor 18 in the circuit of FIG. 2 is set larger than the pulse repetition period. This figure shows the waveform of the base-emitter voltage ■BE.

第3図(へは第2図の入力パルスGl)のデユティサイ
クルが小さい場合の電圧vBE波形であり、第3図(B
)は入力パルス(a)のデユティサイクルが大きい場合
の電圧vBE波形である。主トランジスタ2のベースに
印加される逆バイアスは、第3図(A)、(B)のよう
に入力パルス(a)のデユティサイクルに比例して変化
する。これはコンデンサ17に充電される電圧が、主ト
ランジスタ2のドライブ回路(トランジスタ3,6およ
び抵抗4によシなる回路)よシ供給されるパルス電流の
積分値に比例することに起因するためである。また、入
力パルス(尋のデユティサイクルが同じであっても、正
極性のバイアス電源6の電圧が変動すれば、主トランジ
スタ2のドライブ回路の出力電流も比例して変動し、逆
バイアス電圧は比例して変動してしまう。現実には正極
性のバイアス電源5が単独で設けであるのではなく入力
電源9を正極性のバイアス電源として使用したりトラン
ス1にバイアス用巻線(図示しない)を設け、それを整
流したものを正極性のバイアス電源として使用したシす
るので、入力電源9の電・圧が低下すれば、逆バイアス
電圧も第3図(りのように比例して低下してしまう。
Figure 3 (input pulse Gl in Figure 2) shows the voltage vBE waveform when the duty cycle is small;
) is the voltage vBE waveform when the input pulse (a) has a large duty cycle. The reverse bias applied to the base of the main transistor 2 changes in proportion to the duty cycle of the input pulse (a), as shown in FIGS. 3(A) and 3(B). This is because the voltage charged in the capacitor 17 is proportional to the integral value of the pulse current supplied by the drive circuit of the main transistor 2 (the circuit consisting of the transistors 3 and 6 and the resistor 4). be. Furthermore, even if the input pulse duty cycle is the same, if the voltage of the positive bias power supply 6 changes, the output current of the drive circuit of the main transistor 2 will also change proportionally, and the reverse bias voltage will change. In reality, the positive polarity bias power supply 5 is not provided alone, but the input power supply 9 is used as a positive polarity bias power supply, or the transformer 1 is equipped with a bias winding (not shown). Since the rectified voltage is used as a positive bias power supply, if the voltage of the input power supply 9 decreases, the reverse bias voltage will decrease proportionally as shown in Figure 3. I end up.

第4図(4,β)は第2図のコンデンサ17と抵抗18
との時定数をパルスのくシ返し周期よシ小さく設定した
場合の主トランジスタ2のベース、エミッタ間の電圧v
BEの波形を図示したものである。  ′この場合は入
力パルス(a)のデユティサイクルの逆バイアスのピー
ク値に対する影響がほとんどない。
Figure 4 (4, β) shows the capacitor 17 and resistor 18 in Figure 2.
Voltage v between the base and emitter of main transistor 2 when the time constant is set smaller than the pulse repeating period
It is a diagram illustrating the waveform of BE. 'In this case, the duty cycle of the input pulse (a) has almost no effect on the peak value of the reverse bias.

しかし逆バイアスのピーク値は次式で表わされるので正
極性のバイアス電源の電圧に比7例してし1う。
However, since the peak value of the reverse bias is expressed by the following equation, it can be compared to the voltage of the positive polarity bias power supply.

すなわち第3図(B)、(Qと同様にし入力電圧が低下
した場合、逆バイアス電圧のピーク値は集4図の(8)
から(B)へと変動してしまう。
In other words, if the input voltage decreases in the same way as in Figure 3 (B), (Q), the peak value of the reverse bias voltage will be (8) in Figure 4.
It changes from to (B).

このように入力端子9の電圧の変動、入力/<ルス(a
)のデユティサイクルの変動により逆バイアス電圧が変
動してしまう。一般に主トランジスタ2のコレクタ開放
時のエミッタ、ベース間耐圧vEBOは比較的低い(s
V〜7V)ので、逆バイアス電圧が大きく変化する第2
図の回路では光分な逆ノくイアスが印加できないという
欠点があった。
In this way, the fluctuation of the voltage at the input terminal 9, the input/< Lus(a
) The reverse bias voltage fluctuates due to variations in the duty cycle. In general, the emitter-base breakdown voltage vEBO when the collector of the main transistor 2 is open is relatively low (s
V~7V), so the reverse bias voltage changes greatly.
The circuit shown in the figure had the disadvantage that it was not possible to apply an inverse force to the light component.

またスイッチング電源装置の要求としては入力パルスの
デユティサイクルが小さい時はどより蓄積時間を短くす
る必要があり、そのためにはより大きな逆バイアスを印
加する必要がある。それに対し第3図の動作では、入力
パルスのデユティサイクルが小さい時には、逆バイアス
はほとんど印加されない状態であり致命的な欠陥と言え
る。
Further, as a requirement of the switching power supply device, when the duty cycle of the input pulse is small, it is necessary to shorten the accumulation time, and for this purpose, it is necessary to apply a larger reverse bias. On the other hand, in the operation shown in FIG. 3, when the duty cycle of the input pulse is small, almost no reverse bias is applied, which can be said to be a fatal defect.

また第4図の動作では、主トランジスタ2がオフの状態
全ての領域にわたって逆バイアスがかかっておらず、オ
ンからオフに移る過渡期のみである。
In addition, in the operation shown in FIG. 4, the reverse bias is not applied over the entire range in which the main transistor 2 is off, but only during the transition period from on to off.

そのため主トランジスタ2のコレクタ;エミッタ間耐圧
は、ベース開放時のコレクタ、エミッタ間耐圧vcEo
で評価する必要がある。またトランジスタ6のコレクタ
、エミッタ間の電圧は0.7 V程度以下になるので、
トランジスタ6のコレクタエミッタ間はほぼ開放状態に
なるから、トランジスタ6のコレクタ、エミッタ間に抵
抗を挿入した場合を考えてもvCERで評価する必要が
ある。すなわちコレクタ、エミッタ間の耐圧から考えた
場合、第4図の動作は逆バイアスがかかつていないのと
同じである。
Therefore, the collector-emitter breakdown voltage of main transistor 2 is the collector-emitter breakdown voltage vcEo when the base is open.
need to be evaluated. Also, since the voltage between the collector and emitter of transistor 6 is about 0.7 V or less,
Since the collector and emitter of the transistor 6 are almost in an open state, even if a resistor is inserted between the collector and emitter of the transistor 6, it is necessary to evaluate it using vCER. That is, when considering the breakdown voltage between the collector and emitter, the operation shown in FIG. 4 is the same as if there was no reverse bias.

発明の目的 本発明は上記欠点に鑑み、従来よシ非常に少ない素子数
で、主トランジスタのベースに逆バイアスを与えること
ができ、かつ構成素子の多くがモノリシックIC化し易
いスイッチング電源装置を提供するものである。
OBJECTS OF THE INVENTION In view of the above-mentioned drawbacks, the present invention provides a switching power supply device that can apply a reverse bias to the base of the main transistor with a significantly smaller number of elements than in the past, and in which many of the constituent elements can be easily made into monolithic ICs. It is something.

発明の構成 上記目的を達成するために、本発明は2個のトランジス
タをコレクタまたはエミッタによって電源に直列接続し
、その2個のトランジスタのベースには、その2個のト
ランジスタを交互にオン。
Structure of the Invention In order to achieve the above object, the present invention connects two transistors in series to a power supply by their collectors or emitters, and connects the bases of the two transistors to the bases of the two transistors, which are turned on alternately.

オフさせるパルスを入力し、その2個のトランジスタの
接続点と主トランジスタのベースとの間には定電圧素子
とコンデンサとの並列回路を接続した構成としたもので
ある。
A pulse to turn it off is input, and a parallel circuit of a constant voltage element and a capacitor is connected between the connection point of the two transistors and the base of the main transistor.

このように構成したことにょシ、コンデンサの容量があ
る程度大きな場合、定電圧素子によって定まる電圧によ
ってコンデンサは充電され、そのコンデンサによって主
トランジスタの逆バイアスが印加される。その結果主ト
ランジスタの逆バイアスは定電圧素子のみによって定ま
り、入力パルスのデユティサイクルの変動には影響を受
けない。
With this configuration, if the capacitance of the capacitor is large to some extent, the capacitor is charged by the voltage determined by the constant voltage element, and a reverse bias is applied to the main transistor by the capacitor. As a result, the reverse bias of the main transistor is determined only by the constant voltage element and is not affected by variations in the duty cycle of the input pulse.

また同様の理由で、主トランジスタの逆バイアスは入力
電源の電圧変動に対しても、影響を受けないので、定電
圧素子の選択によって主トランジスタのエミッタベース
間耐圧にほぼ等しい逆バイアスを印加することができ、
従来のスイッチング電源装置より簡単な回路で主トラン
ジスタのベースに最良の逆バイアス電圧を常に印加する
ことができ、最良の条件のもとて主トランジスタを可聴
周波数以上の繰り返し周波数でスイッチ動作させること
ができる。
For the same reason, the reverse bias of the main transistor is not affected by voltage fluctuations of the input power supply, so by selecting a constant voltage element it is possible to apply a reverse bias approximately equal to the emitter-base breakdown voltage of the main transistor. is possible,
It is possible to always apply the best reverse bias voltage to the base of the main transistor with a simpler circuit than conventional switching power supplies, and under the best conditions the main transistor can be switched at a repetition frequency higher than the audio frequency. can.

実施例の説明 以下本発明の一実施例におけるスイッチング電源装置に
ついて図面とともに説明する。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS A switching power supply device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第5図は本発明の一実施例におけるスイッチング電源装
置要部の電気回路図であシ、図において1は一次巻@’
VV1と二次巻aW2とを有するトランス、2は主トラ
ンジスタ、5は正極性のバイアス電源である。19はコ
レクタがノくイアスミ源5に接続されたNPN型のトラ
ンジスタ、2oはコレクタがトランジスタ19のエミッ
タに接続され、エミッタが主トランジスタ2のエミッタ
とともに入力電圧の電源端子16に接続されたNPN型
のトランジスタであるそしてトランジスタ19のエミッ
タおよびトランジスタ2oのコレクタと、主トランジス
タ2のベースとの間にはコンデンサ21と定電圧素子2
2との並列回路が接続しである。
FIG. 5 is an electrical circuit diagram of the main parts of a switching power supply device in an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is the primary winding @'
A transformer has VV1 and a secondary winding aW2, 2 is a main transistor, and 5 is a positive bias power supply. 19 is an NPN type transistor whose collector is open and connected to the insulator source 5; 2o is an NPN type transistor whose collector is connected to the emitter of the transistor 19, and whose emitter is connected to the input voltage power supply terminal 16 together with the emitter of the main transistor 2; A capacitor 21 and a constant voltage element 2 are connected between the emitter of the transistor 19, the collector of the transistor 2o, and the base of the main transistor 2.
A parallel circuit with 2 is connected.

トランジスタ19のベースには、ノ(ルス(a)のよう
なパルスを印加し、トランジスタ200ベースには、パ
ルス(埒のようにパルス(a)が7・イのときにはロー
、ローのときにはノ・イになるような逆のノくルスを印
加する。その結果、トランジスタ19のベースがハイレ
ベルの時にはトランジスタ19がオン、トランジスタ2
0がオフで主トランジスタ2には順バイアスが印加され
同時にコンデンサ21には定電圧素子22で決まる電圧
まで充電が行わレル。トランジスタ19のベースがロー
レベルになるとトランジスタ19はオフ、トランジスタ
20はオンで、主トランジスタ2にはコンデンサ21に
充電された電圧だけ逆バイアスを印加することができる
。主トランジスタ2のベース電圧波形を第6図((ハ)
、倶)に示す。第6図に)は入カッζルス(a)。
A pulse such as NO (a) is applied to the base of the transistor 19, and a pulse (a) is applied to the base of the transistor 200, and when the pulse (a) is 7. As a result, when the base of transistor 19 is at high level, transistor 19 is on, and transistor 2 is on.
0 is off, a forward bias is applied to the main transistor 2, and at the same time, the capacitor 21 is charged to a voltage determined by the constant voltage element 22. When the base of the transistor 19 becomes low level, the transistor 19 is turned off and the transistor 20 is turned on, so that a reverse bias equal to the voltage charged in the capacitor 21 can be applied to the main transistor 2. Figure 6 shows the base voltage waveform of main transistor 2 ((c)
, 倶). In Figure 6) is the input curve ζrus (a).

(1))のデユティサイクルが小さい場合、第6図CB
)は入力パルス(a) 、 (b)のデユティサイクル
が大きい場合の波形を示す。本実施例の回路では、逆ノ
(イアスミ圧はコンデンサ21の容量がある程度以上太
きければ定電圧素子のみにより決定されるので、入力パ
ルス←)、(埒のデユティサイクルの変動に対して第6
図のように逆バイアス電圧に変動がない。
If the duty cycle of (1)) is small, Fig. 6 CB
) shows waveforms when the input pulses (a) and (b) have large duty cycles. In the circuit of this embodiment, if the capacitance of the capacitor 21 is larger than a certain value, the input pulse ← is determined only by the constant voltage element, so the input pulse ←) 6
As shown in the figure, there is no change in the reverse bias voltage.

また入力電源の電圧変動に対しても影響がないので、常
に主トランジスタ2のコレクタ開放時のエミッタベース
間耐圧vEBoぎりぎりまで逆)くイアス印加すること
ができる。また主トランジスタ2のコレクタ、エミッタ
間の耐圧はベースに逆ノ(イアスを印加した場合のコレ
クタ、エミッタ間耐圧vcEXとなり、同時に安全動作
領域も広くなる。
In addition, since there is no effect on voltage fluctuations of the input power source, it is possible to always apply a negative voltage up to the emitter-base breakdown voltage vEBo when the collector of the main transistor 2 is open. Further, the breakdown voltage between the collector and emitter of the main transistor 2 is the breakdown voltage between the collector and emitter when an inverse voltage (Ias) is applied to the base, and at the same time, the safe operation area is widened.

トランジスタによっては逆バイアスをかけ過ぎると安全
動作領域が狭くなるものもあるが、本実施例の場合、定
電圧素子の電圧を選択することにより最良の条件にする
ことができる。
For some transistors, if the reverse bias is applied too much, the safe operation region becomes narrower, but in the case of this embodiment, the best conditions can be achieved by selecting the voltage of the constant voltage element.

このように本実施例は従来の回路に比べて非常に少ない
部品点数で、安価に、在トランジスタのターンオフ特性
、コレクタエミッタ耐圧、安全動作領域において、トラ
ンジスタ発揮でき得る最高に近い性能を引き出すことが
できる。
In this way, this embodiment uses a much smaller number of parts than conventional circuits, and can bring out near the best performance that a transistor can exhibit in terms of turn-off characteristics, collector-emitter breakdown voltage, and safe operation area at a low cost. can.

第7図は本発明の一実施例に′おけるスイッチング電源
装置の電気回路図であり、発振器24から送られたパル
スは、パルス幅変調器23によりパルスのオン、オフ間
隔が定められて、電流制限用抵抗4とともに入力電源の
電源端子9に直列接続されたトランジスタ19.20は
交互にオン、オフする。27は主トランジスタ2のコレ
クタ、エミッタ間逆電圧保護ダイオードであり、28は
スナバ−用コンデンサ、29はスナバ−用抵抗である。
FIG. 7 is an electrical circuit diagram of a switching power supply according to an embodiment of the present invention, in which the pulses sent from the oscillator 24 have pulse on/off intervals determined by the pulse width modulator 23, and the pulses are current. Transistors 19 and 20 connected in series with the limiting resistor 4 and the power supply terminal 9 of the input power source are alternately turned on and off. 27 is a reverse voltage protection diode between the collector and emitter of the main transistor 2, 28 is a snubber capacitor, and 29 is a snubber resistor.

そして出力電圧は2次側整流ダイオード30およびフィ
ルターコンデンサ31を介して出力)端子36と36と
から出力される。抵抗32と33とは出力電圧分圧用の
抵抗であり、抵抗32と33とによって分圧された出力
電圧は、基準電源26の電圧と誤差増幅器25によって
比較される。そして出力端子36と36とから常に一定
の出力電圧が出力されるように誤差増幅器25はパルス
幅変調器23かも送られるパルスを補正する構成である
The output voltage is then output from output terminals 36 and 36 via a secondary rectifier diode 30 and a filter capacitor 31. The resistors 32 and 33 are output voltage dividing resistors, and the output voltage divided by the resistors 32 and 33 is compared with the voltage of the reference power supply 26 by the error amplifier 25. The error amplifier 25 also corrects the pulses sent to the pulse width modulator 23 so that a constant output voltage is always output from the output terminals 36 and 36.

第7図に示す回路は一般的なフライバック型のスイッチ
ング電源回路であシ、この場合主トランジスタ2のドラ
イブ用の正極性バイアス電源として入力電源を便用して
いるが、第6図の説明と同様の理由で主トランジスタ2
への逆バイアス′岨圧は、入力電源の変動に影響されな
い。
The circuit shown in FIG. 7 is a general flyback type switching power supply circuit, and in this case, the input power supply is conveniently used as a positive polarity bias power supply for driving the main transistor 2. Main transistor 2 for the same reason as
The reverse bias voltage is not affected by variations in the input power supply.

第8図は本発明の他の実施例におけるスイッチング′電
源装置の回路図で、第7図のスイッチング電源装置と異
なり、トランス1にバイアス用巻線W3を巻回し、その
出力をダイオード37で整流し主トランジスタ2のドラ
イブ用の正憾性バイアス電源としている。その結果第7
図のスイッチング電源回路に比べて、抵抗4の消費電力
を落とすことができる。なお、抵抗38は起動電流を流
すための抵抗である。
FIG. 8 is a circuit diagram of a switching power supply according to another embodiment of the present invention. Unlike the switching power supply shown in FIG. It is used as a positive bias power supply for driving the main transistor 2. As a result, the seventh
The power consumption of the resistor 4 can be reduced compared to the switching power supply circuit shown in the figure. Note that the resistor 38 is a resistor for flowing a starting current.

第9図はコレクタ電流帰還ベースドライブ方式に応用し
た例であり、主トランジスタ2のコレクタ電流をカレン
トトランス43を介して流すと吉により、コレクタ電流
に比例した電流源を得、その電流をダイオード37で整
流し、主トランジスタ2のドライブ用の正極性のバイア
ス電源としている。この回路であると、主トランジスタ
2には必要以上のベース電流が流れないようにすること
が可能であり、スイッチングロスを少なくすることがで
き、スイッチングスピードを上げることができる。なお
りレントトランス43は主トランジスタ2のエミッタに
設けた場合も、言うまでもなく同様の効果を有する。
FIG. 9 shows an example in which the collector current feedback base drive method is applied. By passing the collector current of the main transistor 2 through the current transformer 43, a current source proportional to the collector current is obtained, and the current is transferred to the diode 37. The power is rectified by the power supply and used as a positive bias power supply for driving the main transistor 2. With this circuit, it is possible to prevent more base current than necessary from flowing through the main transistor 2, reducing switching loss and increasing switching speed. Needless to say, even when the current transformer 43 is provided at the emitter of the main transistor 2, similar effects can be obtained.

第1o図はチョッパ型スイッチング電源に応用した例で
あり、40はチョークインダクター、41はフライホイ
ールダイオード、42はフィルタコンデンサである。こ
の場合主トランジスタ2.トランジスタ19,20ばと
もにPINP型であるが、トランジスタ19.20はN
PIN型でも構成可能である。
FIG. 1o shows an example of application to a chopper type switching power supply, in which 40 is a choke inductor, 41 is a flywheel diode, and 42 is a filter capacitor. In this case main transistor 2. Both transistors 19 and 20 are PINP type, but transistors 19 and 20 are N
It can also be configured as a PIN type.

なお第1図に示す従来のスイッチング電源装置は、パワ
一段以外をモノリシックIC化する場合コモンラインの
電位がドライブ段とそれより前段では岑なるため、破線
14て示した部分より前段しかIC化不可能である。と
ころが本考案の礪合第7図〜第10図の破、、腺34で
示す部分がモノリシックIC化可能である。
Note that in the conventional switching power supply shown in FIG. 1, when stages other than the first power stage are implemented as monolithic ICs, the potential of the common line is lower in the drive stage and the stages preceding it, so only the stage before the part indicated by the broken line 14 is implemented as an IC. It is possible. However, in the present invention, the portion shown by gland 34 in FIGS. 7 to 10 can be made into a monolithic IC.

発明の効果 以上のように本発明は、2個のトランジスタをコレクタ
またはエミッタによって電源に直列接続し、その2個の
トランジスタのベースには、その2個のトランジスタを
交互にオン、オフさせるパルスを入力し、その2個のト
ランジスタの接続点と主トランジスタのベースとの間に
は、定電圧素子とコンデンサとの並列回路を接続するこ
とにより従来ドライブ段のIC化が不可能であっ庭のに
対してドライブ段をも含めてワンチップIC化が可能で
あり、部品数の少ない簡単な構成の逆バイアス回路とあ
いまって、小型、軽量で高効率のスイッチング電源を安
価に供給することができる。
Effects of the Invention As described above, the present invention connects two transistors in series to a power supply through their collectors or emitters, and applies pulses to the bases of the two transistors to turn the two transistors on and off alternately. By connecting a parallel circuit consisting of a constant voltage element and a capacitor between the connection point of the two transistors and the base of the main transistor, it is possible to convert the drive stage into an IC, which was previously impossible. On the other hand, it is possible to form a single-chip IC including the drive stage, and in combination with a simple reverse bias circuit with a small number of parts, it is possible to supply a small, lightweight, and highly efficient switching power supply at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来のスイッチング電源装置の電気回路図、第
2図は同装置の要部の電気回路図、第3図、第4図は同
装置の動作を説明する波形図、第6図は本発明の第1の
実施例におけるスイッチング電源装置の要部の電気回路
図、第6図は同装置の動作を説明する波形高、第7図/
/i、同装置の電気回路図、第8図は本発明の第2の潰
施例におけるスイッチング電源装置の電気回路図、第9
図は本発明の第3の実施例におけるスイッチング電源装
置の電気回路図、第10図は本発明の第4の実施例にお
けるスイッチング電源装置の電気回路図である。 2・・・・・主トランジスタ、19.20・・団・トラ
ンジスタ、21・・・・・・コンデ/す、22・・・・
・定電圧素子。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが1名wJ
 Z 図 1 第3図 第 4 図 第6図
Fig. 1 is an electrical circuit diagram of a conventional switching power supply device, Fig. 2 is an electrical circuit diagram of the main parts of the device, Figs. 3 and 4 are waveform diagrams explaining the operation of the device, and Fig. 6 is FIG. 6 is an electric circuit diagram of the main parts of the switching power supply device according to the first embodiment of the present invention, and FIG.
/i, an electric circuit diagram of the same device; FIG. 8 is an electric circuit diagram of a switching power supply device in a second embodiment of the present invention;
The figure is an electric circuit diagram of a switching power supply device according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 10 is an electric circuit diagram of a switching power supply device according to a fourth embodiment of the present invention. 2... Main transistor, 19.20... Group transistor, 21... Conde/su, 22...
- Constant voltage element. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao (1 person wJ)
Z Figure 1 Figure 3 Figure 4 Figure 6

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 第1のトランジスタのコレクタ、エミッタと第2のトラ
ンジスタのコレクタ、エミッタとを電源に直列接続し、
前記第1のトランジスタと第2のトランジスタとのベー
スには前記第1のトランジスタと第2のトランジスタと
が交互にオン、オフするようにパルスを入力し、前記第
1のトランジスタと第2のトランジスタとの接続点と主
トランジスタのベースとの間に定電圧素子とコンデンサ
との並列回路を接続したスイッチング電源装置。
Connecting the collector and emitter of the first transistor and the collector and emitter of the second transistor in series to a power supply,
A pulse is input to the bases of the first transistor and the second transistor so that the first transistor and the second transistor are turned on and off alternately, and the first transistor and the second transistor are turned on and off alternately. A switching power supply device in which a parallel circuit of a constant voltage element and a capacitor is connected between the connection point and the base of the main transistor.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4682081A (en) * 1985-11-04 1987-07-21 Tomar Electronics, Inc. Single-ended, self-oscillating DC-DC converter for intermittently energized load having VBE responsive current limit circuit
US7212752B2 (en) * 2004-08-05 2007-05-01 Konica Minolta Business Technologies, Inc. Image forming apparatus and a developing apparatus having a unit for determining a mixture ratio of two types of magnetic toner based on magnetic permeability and amount

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4682081A (en) * 1985-11-04 1987-07-21 Tomar Electronics, Inc. Single-ended, self-oscillating DC-DC converter for intermittently energized load having VBE responsive current limit circuit
US7212752B2 (en) * 2004-08-05 2007-05-01 Konica Minolta Business Technologies, Inc. Image forming apparatus and a developing apparatus having a unit for determining a mixture ratio of two types of magnetic toner based on magnetic permeability and amount

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