JPS61238117A

JPS61238117A - パルス発生回路

Info

Publication number: JPS61238117A
Application number: JP7978485A
Authority: JP
Inventors: Masao Mitsumune; 光宗　正雄
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1985-04-15
Filing date: 1985-04-15
Publication date: 1986-10-23

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】産業上の利用分野本発明は、スイッチング電源の起動回路等に好適な大電
流のパルス発生回路に関し、充放電用のコンデンサと負
荷との間にスイッチング素子を挿入すると共に、充放電
用コンデンサの充電時端子電圧及び放電時端子電圧を監
視して、スイッチング素子をオン、オフさせることによ
り、コンデンサ蓄積電荷をスイッチング素子を通して放
電させて大電流パルス出力を得ると同時に、電力ロスを
少なくして効率を上げ、不安定動作をなくシ、信頼性を
向上させるようにしたものである。

従来の技術第７図はスイッチング電源の一般的な回路構成を示す図
で、変換用変圧器Ｔｌの巻線Ｎ１に接続されたトランジ
スタまたは電界効果トランジスタ等のスイッチング素子
１を起動回路２によって起動させた後、変圧器Ｔ１の巻
線Ｎ３を利用した補助電源回路によりパルス幅制御回路
等で成る駆動制御回路３を動作させ、スイッチング素子
ｌをスイッチングさせるようになっている。つまり、起
動時には起動回路２によって起動をかけるが、定常状態
では、駆動制御回路３からの制御信号によって、スイッ
チング素子ｌをスイッチングさせる。

上述のスイッチング素子１のスイッチング動作により、
電源４から変換用変圧器Ｔ１の巻線Ｎ１を通して与えら
れる直流入力Ｖｉｎがスイッチングされ、そのスイッチ
ング出力が、変圧器ＴＩ　の巻線Ｎ１から巻線Ｎ２側に
伝送され、巻線Ｎ２偏に備えられたダイオードＤＩ　、
　Ｄ２　、チョークコイルＬ＋及びコンデンサＣ１によ
り直流変換され、直流出力ｖＯが得られる。

前記起動回路２はパルス発生回路として構成されている
。第８図は起動回路２の従来例であり、トランジスタＱ
１．抵抗Ｒ１及びツェナーダイオードＤ３等で構成され
た定電圧回路により、入力電圧を安定化し、コンデンサ
Ｃ２を充電すると同時に、タイマー回路５を動作させる
ようになっている。６は直流電源、ｖｌはその直流電圧
である。

タイマー回路５は一般には集積回路として商品化されて
いるものが多く用いられる。このタイマー回路５には時
定数設定用の抵抗ＲＯ及びＧ。

が接続されており、このタイマー回路５の出力によって
制御されるスイッチング素子Ｑ２が、負荷ＲＬに対して
直列に接続されている。

時定数設定用のコンデンサＣｏに抵抗Ｒｏを通して充電
電流１１が流れ、コンデンサＣＯの充電時端子電圧が所
定レベルに達すると、コンデンサＣＯに蓄積された電荷
がタイマー回路５を通って放電され、放電電流１２が流
れ、タイマー回路５から第９図に示すようなパルスＰ１
が発生する。

このパルスＰ１によってスイッチング素子Ｑ２がオンし
、コンデンサＣ２に蓄積されていた電荷がスイッチング
素子Ｑ２及び負荷ＲＬを通して放電され、負荷ＲＬに大
きな放電電流工２が供給される。スイッチング電源の場
合には、負荷ＲＬは変換用変圧器Ｔ１の巻線Ｎ１　に接
続されたメインのスイッチング素子１である。

発明が解決しようとする問題点しかしながら、従来のスイッチング電源の起動回路２は
、パルス発生回路として、集積回路で構成されたタイマ
ー回路５を用いていたので、必ず不安定動作領域を通過
し、その時に不都合な出力を発生してしまうと言う問題
点があった。

また、負荷ＲＬに放電電流Ｉ２を流すためのコンデンサ
Ｃ２とタイマー回路５の時定数設定用コンデンサＣｏと
が別々になっていて１時定数設定用コンデンサＣＯの放
電電流１２が負荷ＲＬに供給されることがないこと、放
電電流Ｉ２とは別に、タイマー回路５を動作させるため
の動作電流工０が必要であること等のため、電力消費の
無駄が大きく、効率が悪いという問題点があった。因に
、入力電圧Ｖｉｎが１３０ＶＤＣの一般的なスイッチン
グ電源では、タイマー回路５を動作させるために必要な
動作電流が約７ｍＡであり、約ＩＷの無駄な電力が必要
である。

問題点を解決するための手段上述する問題点を解決するため１本発明の係るパルス発
生回路は、一方向に充電されるコンデンサと、このコン
デンサから負荷に至る回路ループ内に挿入され、オン動
作により前記コンデンサから前記負荷に対して放電路を
形成するスイッチング素子と、前記コンデンサの充電時
端子電圧があるレベルに達したときに前記スイッチング
素子をオンさせ、前記コンデンサの放電時端子電圧があ
るレベルに低下したときに前記スイッチング素子をオフ
させる駆動回路とを備えることを特徴とする。

作用上記構成のパルス発生回路によれば、コンデンサ蓄積電
荷をスイッチング素子を通して放電させて大電流パルス
を得ることができる。しかも、スイッチング素子をオン
、オフさせる駆動回路を、コンデンサの端子電圧によっ
て動作させ、電力ロスを減少させ、効率を上げると共に
、タイマー回路を用いた場合のような不安定動作をなく
シ、信頼性を向上させることができる。

実施例第１図は本発明に係るパルス発生回路の電気回路図であ
る０図において、６は直流電源、ＲＬは負荷である。負
荷ＲＬはスイッチング電源の変換用変圧器に接続された
スイッチング素子に該当する。Ｃ３は直流電源６から与
えられる直流電圧ｖｌにより、抵抗Ｒ２を通して、一方
向に充電されるコンデンサである。このコンデンサＣ３
は、抵抗Ｒ２を通して、直流電源６の電源ラインａ　−
５間に接続されている。

Ｑ３はそのオン動作によりコンデンサＣ３に蓄積された
電荷を負荷ＲＬに供給する放電路を形成するスイッチン
グ素子である。この実施例では。

スイッチング素子Ｑ３は、トランジスタで構成され、そ
のエミッタ及びコレクタがコンデンサＣ３及び負荷ＲＬ
を巡る回路ループに対して直列に入るように接続されて
いる。

Ｑ４はスイッチング素子Ｑ３を制御するトランジスタで
、コレクタを抵抗Ｒ３を通してスイッチング素子Ｑ３の
ベースに接続すると共に、エミッタを電源ラインｂに接
続しである。

２０１　は第１のツェナーダイオードで、トランジスタ
Ｑ４及びそのベース、エミッタ間に接続された抵抗Ｒ５
と共に、コンデンサＣ３の充電電圧が所定値に達したと
きに、スイッチング素子Ｑ３をオンさせる第１の駆動回
路を構成する。ツェナーダイオードＺＤ１　のカソード
はスイッチング素子Ｑ３のエミッタとコンデンサＣ３の
一端とに接続し、アノードはトランジスタＱ４のベース
に接続しである。

Ｚｎ２は第２のツェナーダイオードで、トランジスタＱ
ａ、抵抗Ｒ３〜Ｒ５と共に、スイッチング素子Ｑ３のオ
ン動作に伴う放電によりコンデンサＣ３の端子電圧が所
定値より低下したとき、スイッチング素子Ｑ３をオフさ
せる第２の駆動回路を構成する。ツェナーダイオード２
０２のツェナー電圧Ｖｚ２は、ツェナーダイオードＺＤ
＋　のツェナー電圧Ｖｚ１より低い値に選定されている
。また、ツェナーダイオードＺＤ２のカソードは抵抗Ｒ
４を通してスイッチング素子Ｑ３のコレクタに接続し、
アノードはトランジスタＱ４のベースに接続しである。

次に、第２図の波形図を参照して回路動作を説明する。

直流電源６を投入すると、その直流電圧Ｖｌが抵抗Ｒ２
を通してコンデンサＣ３に印加され、コンデンサＣ３に
充電電流工１が流れ、その端子電圧Ｖｃ３が第２図の波
形（イ）に従って上昇してゆく、コンデンサＣ３の端子
電圧Ｖｃ３は、ツェナーダイオード２０１　のカソード
とトランジスタＱ４のエミッタとの間に印加される。そ
して。

端子電圧Ｖｃ３がツェナーダイオードＺＤ１のツェナー
電圧Ｖｚ１とトランジスタＱ４のベース、エミッタ間電
圧Ｖｂｅの和で与えられる電圧値ＶＨまで上昇すると、
ツェナーダイオード２０１が導通し、トランジスタＱ４
のベース、エミッタ間が順方向にバイアスされ、トラン
ジスタＱ４がオンになる。

トランジスタＱ４がオンになると、スイッチング素子Ｑ
３も同時にオンとなるので、コンデンサＣ３に蓄積され
た電荷がスイッチング素子Ｑ３を通って放電され、負荷
ＲＬに放電電流工２が流れる。負荷ＲＬをスイッチング
電源におけるメインのスイッチング素子とした場合には
、オン制御される。放電によってコンデンサＣ３の端子
電圧Ｖｃ３が低下し、ツェナーダイオードＺＤ、は直ち
にオフとなるが、抵抗Ｒ４及びツェナーダイオード２０
２　を介して、トランジスタＱ４にベース電流が供給さ
れるので、スイッチング素子Ｑ３及びトランジスタＱ４
はオン状態を保持する。

ここで、コンデンサＣ３に充電電流ＩＩ　を流す抵抗Ｒ
２の値を、コンデンサＣ３の両端から負荷ＲＬ側を見た
放電回路インピーダンスより充分に大きい値は選定しで
あるとすれば、充電電流ＩＩと放電電流Ｉ２との間には
、Ｉ！＜＜Ｉ２の関係が成立する。この条件の下では、
上述の放電作用により、コンデンサＣ３の蓄積電荷が減
少し、その端子電圧Ｖｃ３が第２図の（ロ）に示すよう
に低下してゆくので、負荷ＲＬに供給される出力電圧Ｖ
ｏ１も第２図の波形（ハ）のように低下して行く。そし
て、ツェナーダイオードＺＤ２の両端に印加される電圧
が、ツェナー電圧Ｖｚ２以下になる電圧ＶＬまで低下す
ると、ツェナーダイオードＺＤ２がオフとなるので、ト
ランジスタＱ４にベース電流を供給する回路がなくなり
、トランジスタＱ４がオフになり、これと同時に、スイ
ッチング素子Ｑ３もオフとなり、最初のサイクルに戻り
、同様の回路作用が繰返し行なわれ、第２図に示すよう
な大電流のパルスＰ１が得られる。負荷ＲＬはこのパル
スＰ１によって駆動される。

上述の実施例の場合は、コンデンサＣ３の端子電圧Ｖｃ
３を利用して、ツェナーダイオードＺＤ１、Ｚｎ２及び
トランジスタＱ４をオン、オフ動作させると共に、コン
デンサＣ３の充電電荷をスイッチング素子Ｑ３を通して
放電させて必要なパルスＰ１を得るものであるから、大
電流パルスＰ１を出力するにも拘わらず、消費電力が非
常に小さくなり、効率が高くなる。また、集積回路によ
るタイマー回路を用いた場合のような不安定動作をする
余地がなく、信頼性が高くなる。

第３図は本発明に係るパルス発生回路の別の実施例を示
す電気回路図である。図において、第１図と同一の参照
符号は同一性ある構成部分を示している。この実施例で
は、第１図に示したパルス発生回路を駆動回路として、
スイッチング素子Ｑ５を駆動し、スイッチング素子Ｑ５
により、コンデンサＣ３に蓄積された電荷を負荷ＲＬに
流すようになっている。即ち、トランジスタで構成され
るスイッチング素子Ｑ５のコレクタ及びエミッタを、コ
ンデンサＣ３の一端と負荷ＲＬとの間に接続すると共に
、スイッチング素子Ｑ５のベースをツェナーダイオード
ＺＤ２のカソードに接続しである。

上述の回路構成において、スイッチング素子Ｑ３のオン
、オフに追従してスイッチング素子Ｑ５がオン、オフし
、オフ時に蓄積された電荷が１次のオン時にスイッチン
グ素子Ｑ５を通して放電され、負荷ＲＬに放電電流工２
が流れる。負荷ＲＬに印加される電圧Ｖｏ２は、スイッ
チング素子Ｑ５及びトランジスタＱ４のベース、エミッ
タ間電圧を無視すれば、ツェナーダイオードＺＤ２のツ
ェナー電圧ＶＺ２に略等しくなる。

スイッチング素子Ｑ５の放電作用により、コンデンサＣ
３の端子電圧Ｖｃ３は低下するが、スイッチング素子Ｑ
５のベースがツェナーダイオードＺＤ２によって定電圧
化されている。このため、スイッチング素子Ｑ５がコン
デンサＣ３の端子電圧Ｖｃ３に対して一種の定電圧回路
として動作し、スイッチング素子Ｑ５のコレクタで見た
電圧ＶＯ２は、コンデンサＣ３の端子電圧Ｖｃ３の低下
にも拘わらず、一定の値に保持され、第４図に示すよう
に、一定電圧Ｖｏ２のパルスＰ２が得られる。

第５図は本発明に係るパルス発生回路の更に別の実施例
における電気回路図である。この実施例では、第１図に
示したパルス発生回路を基本とし、その入力側に、トラ
ンジスタＱ６　、抵抗Ｒ６、ツェナーダイオード２１１
３及び充電用の抵抗Ｒ２より構成される定電流回路を付
加し、トランジスタＱ６及び抵抗Ｒ２を通して、コンデ
ンサＣ３に一定の充電電流工１を流して充電するように
なっている。充電電流工１は、Ｉ　１＝　（ＶＺ３−Ｖｂｅ６）　／　Ｒ２の一定値に
なり、コンデンサＣ３の充電時端子電圧Ｖｃ３を、スイ
ッチング素子Ｑ３をオンさせる電圧ＶＨまで上昇させる
時間を一定化できる。

第６図は本発明に係るパルス発生回路の更に別の実施例
における電気回路図を示している。この実施例では、ス
イッチング素子Ｑ３がオンとなる電圧ＶＨ及びオフとな
る電圧ＶＬを、抵抗Ｒ７〜Ｒ９の分割比によって定める
ようにしたもので、抵抗Ｒ７、Ｒｅの直列回路を電源ラ
インミーｂ間に接続すると共に、抵抗Ｒ７及び抵抗Ｒ８
の接続点をスイッチング素子Ｑ３のベースに接続し、更
に、スイッチング素子Ｑ３のベースと電源ラインｂとの
間に、抵抗Ｒ９及びトランジスタＱ４を接続した構成と
なっている。Ｒ１はトランジスタＱ４のベースとスイッ
チング素子Ｑ３の出力端（コレクタ）との間に接続され
た抵抗である。

スイッチング素子Ｑ３がオフであるときは、コンデンサ
Ｃ３に抵抗Ｒ２を通して充電電流Ｉ＋が流れ、コンデン
サＣ３の充電時端子電圧Ｖりが上昇して行く。この充電
時端子電圧Ｖｃ３はスイッチング素子Ｑ３のエミッタＥ
３に印加される。

一方、スイッチング素子Ｑ３のベースには電源電圧Ｖｌ
　を抵抗Ｒ７と抵抗Ｒ８とによって分圧した電圧ｖｂｌ
が加わっているから、スイッチング素子Ｑ３ノエミッタ
、ベース間には、充電時端子電圧Ｖｃ３と分圧電圧Ｖｂ
ｌとの差電圧が印加される。

そして、充電時端子電圧Ｖｃ３の上昇により、差電圧が
スイッチング素子Ｑ３のエミッタ、ベース間オン電圧Ｖ
ｅｂ３Ｅ達すると、スイッチング素子Ｑ３がオンとなり
、負荷ＲＬに放電電流工２が流れる。

このときの充電時端子電圧ＶＣ３は、第１図〜第４図で
説明した電圧ＶＨに対応する。

上述の放電作用により、コンデンサＣ３の端子電圧Ｖｃ
３が低下してゆき、ある電圧ＶＬでスイッチング素子Ｑ
３がオンからオフに移行するのであるが、スイッチング
素子Ｑ３がオンになったときに、トランジスタＱ４がオ
ンとなり、抵抗Ｒ８に対して抵抗Ｒ９が並列に接続され
た回路となり、スイッチング素子Ｑ３のベース電圧が、
オフ時の電圧■ｂ１から電圧Ｖｂ２に低下している。こ
のため、スイッチング素子Ｑ３がオンからオフに移行す
る場合のコンデンサＣ３の端子電圧が、オフからオンに
移行する場合の電圧ＶＨよりも低い電圧ＶＬとなり、第
２図で示したようなパルスＰ１が得られる。

発明の効果以上述べたように、本発明は、充放電用のコンデンサと
負荷との間にスイッチング素子を挿入し、このスイッチ
ング素子を、コンデンサ端子電圧を利用した駆動回路に
よってオン、オフさせることにより、コンデンサ蓄積電
荷をスイッチング素子を通して放電させて大電流パルス
を得ると同時に、電力ロスをなくして効率を上げ、さら
に、不安定動作をなくし、信頼性を向上させたパルス発
生回路を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るパルス発生回路の電気回路図、第
２図は同じくその動作を説明するための波形図、第３図
は本発明に係るパルス発生回路の別の実施例における電
気回路図、第４図は同じくその動作を説明するための波
形図、第５図は本発明に係るパルス発生回路の別の実施
例における電気回路図、第６図は同じく更に別の実施例
における電気回路図、第７図はパルス発生回路を起動回
路として用いたスイッチング電源の電気回路図。第８図は従来のパルス発生回路の電気回路図、第９図は
その出力パルスを示す図である。Ｑ３〜Ｑ６　・・・スイッチング素子Ｃ３・・・充放電用のコンデンサＲ２・・・充電用の抵抗ＺＤ＋　、　Ｚｎ２　　・・・ツェナーダイオード第１
図り第２図第３図す第４図第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一方向に充電されるコンデンサと、このコンデン
サから負荷に至る回路ループ内に挿入され、オン動作に
より前記コンデンサから前記負荷に対して放電路を形成
するスイッチング素子と、前記コンデンサの充電時端子
電圧があるレベルに達したときに前記スイッチング素子
をオンさせ、前記コンデンサの放電時端子電圧があるレ
ベルに低下したときに前記スイッチング素子をオフさせ
る駆動回路とを備えることを特徴とするパルス発生回路
。
（２）前記駆動回路は、前記コンデンサの充電端子電圧
を基準電圧と比較して前記スイッチング素子をオンさせ
る第１の駆動回路と、前記スイッチング素子のオン動作
により低下する前記コンデンサの端子電圧を基準電圧と
比較して前記スイッチング素子をオフさせる第２の駆動
回路とを備えてなることを特徴とする特許請求の範囲第
１項に記載のパルス発生回路。
（３）前記駆動回路は、前記基準電圧を前記コンデンサ
の端子電圧を利用して作り出すことを特徴とする特許請
求の範囲第１項または第２項に記載のパルス発生回路。
（４）前記第１の駆動回路は、前記コンデンサの充電端
子電圧が印加されモの印加電圧が所定値に達したときに
導通する第１のツェナーダイオードと、この第１のツェ
ナーダイオードの導通によりオンとなり、そのオン動作
により前記スイッチング素子をオンさせるトランジスタ
とを備えることを特徴とする特許請求の範囲第２項また
は第３項に記載のパルス発生回路。
（５）前記第２の駆動回路は、前記スイッチング素子の
出力端を通して前記コンデンサの端子電圧が印加されそ
の印加電圧が所定値まで低下したときにオフとなる第２
のツェナーダイオードと、この第２のツェナーダイオー
ドのオフ動作によりオフとなり、そのオフ動作により前
記スイッチング素子をオフさせるトランジスタとを備え
ることを特徴とする特許請求の範囲第２項、第３項また
は第４項に記載のパルス発生回路。
（６）前記第１の駆動回路は電源電圧を分圧して前記ス
イッチング素子の制御入力端子に供給する抵抗回路でな
り、前記第２の駆動回路は前記スイッチング素子のオン
動作によりオンとなるトランジスタと、このトランジス
タのオン動作により前記抵抗回路の抵抗の一つと並列に
接続されて前記スイッチング素子の制御入力端子の電圧
を低下させる抵抗回路とでなることを特徴とする特許請
求の範囲第２項に記載のパルス発生回路。
（７）前記スイッチング素子は、出力パルス電圧を一定
化させる定電圧回路を構成することを特徴とする特許請
求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項、第５項また
は第６項に記載のパルス発生回路。
（８）前記コンデンサは、定電流回路を通して充電され
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項、第
３項、第４項、第５項、第６項または第７項に記載のパ
ルス発生回路。
（９）前記負荷は、スイッチング電源において変換用変
圧器の巻線に接続されて直流入力をスイッチングするス
イッチング素子であることを特徴とする特許請求の範囲
第１項、第２項、第３項、第４項、第５項、第６項、第
７項または第８項に記載のパルス発生回路。