JPS62163572A - Self-oscillating switching power unit - Google Patents

Self-oscillating switching power unit

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JPS62163572A
JPS62163572A JP544986A JP544986A JPS62163572A JP S62163572 A JPS62163572 A JP S62163572A JP 544986 A JP544986 A JP 544986A JP 544986 A JP544986 A JP 544986A JP S62163572 A JPS62163572 A JP S62163572A
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JP
Japan
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voltage
circuit
output
capacitor
resistor
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Application number
JP544986A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsumi Tabuchi
田淵 勝美
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS62163572A publication Critical patent/JPS62163572A/en
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Abstract

PURPOSE:To keep the output power constant by connecting a Zener diode in series to a resistance of the discharge circuit of a condenser and by varying the change rate of the time of discharge of the condenser against an input voltage. CONSTITUTION:A self-oscillating switching power unit is composed of rectification circuits 1 and 3, a bias circuit 2, a control circuit 4, a switching transformer S, a switching transistor Q1, a photocoupler P1, etc. A condenser C1 is charged and discharged with the voltage induced between a control winding S3 of the transformer S, varying the pulse width by this discharge time constant. On this occasion, a resistance R3, a Zener diode ZD1 inserted in series and a negative resistance element D2 provided side by side with it. Thus, when the input voltage varies, the change rate of the time of discharge of the condenser C1 agrees with this change and the pulse width varies, so that the maximum output power can be kept constant.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電子機器用電源、例えばパーソナルコンピュー
タ等の比較的安価な電子機器の電源に適した自励発振式
スイーl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 self-oscillation type switching power supply device suitable for use as a power supply for electronic equipment, for example, a relatively inexpensive power supply for electronic equipment such as a personal computer.

従来の技術 従来、この種の自励発振式スイーIチング電源装置は、
第6図に示すような構成であった。第6図において、1
は商用AC電圧WINを整流して直流電圧に変換する整
流回路である。Sはスイ・ソチングトランスで一次巻線
S1.直列に接続されるベース駆動巻線S2と制御巻線
33 、及び出力巻線S4を有する。
Conventional technology Conventionally, this type of self-oscillation type switching power supply device is
The configuration was as shown in FIG. In Figure 6, 1
is a rectifier circuit that rectifies the commercial AC voltage WIN and converts it into a DC voltage. S is a switching transformer with a primary winding S1. It has a base drive winding S2, a control winding 33, and an output winding S4 connected in series.

Qlはコレクタが一次巻線S1全介して整流回路1の正
電極に、エミッタが同負電極に接続され、オンオフをく
り返すスイッチングトランジスタである。R1は一次巻
線S1と整流回路1の接続点とスイッチングトランジス
タQ1のベースに直列に接続され起動電流を供給する抵
抗、2は同スイッチングトランジスタQ1のベースとペ
ース駆動巻線S2の一端に直列に接続されベース電流全
設定するバイアス回路である。Q2はコレクタ全スイツ
チングトランジスタQ1のベースに接続し、エミ・ツタ
を制御巻線S3の一端に接続された逆バイアス用トラン
ジスタ、Q3はエミッタをベース駆動巻線S2と制御巻
線S3の接続点に接続し、コレクタを抵抗R2を介して
逆バイアス用トランジスタQ2のベースに接続され、ベ
ースはコンデンサC1全介して同エミ+/夕に接続され
る制御用トランジスタD1はアノードを制御巻線S3と
逆バイアス用トランジスタQ2のエミッタの接続点に接
続し、カンード全コンデンサC1と制御用トランジスタ
Q3のベースの接続点に接続したダイオードで、コンデ
ンサC1の充電電流を流し放電電流をカットする。
Ql is a switching transistor whose collector is connected to the positive electrode of the rectifier circuit 1 through the entire primary winding S1, and whose emitter is connected to the negative electrode of the rectifier circuit 1, and which repeatedly turns on and off. R1 is a resistor connected in series to the connection point between the primary winding S1 and the rectifier circuit 1 and the base of the switching transistor Q1 to supply a starting current, and 2 is connected in series to the base of the switching transistor Q1 and one end of the pace drive winding S2. It is connected to a bias circuit that sets the entire base current. Q2 is a reverse bias transistor whose collector is connected to the base of the switching transistor Q1, and whose emitter is connected to one end of the control winding S3.Q3 is a reverse bias transistor whose emitter is connected to the base of the base drive winding S2 and the control winding S3. A control transistor D1 whose collector is connected to the base of the reverse bias transistor Q2 through a resistor R2, and whose base is connected to the same emitter through the capacitor C1 has an anode connected to the control winding S3. A diode connected to the connection point of the emitter of the reverse bias transistor Q2 and connected to the connection point of the cando full capacitor C1 and the base of the control transistor Q3 allows the charging current of the capacitor C1 to flow and cuts the discharging current.

R3はダイオードD1に並列に接続された抵抗で。R3 is a resistor connected in parallel with diode D1.

コンデンサC1の放電電流を流す。A discharge current of the capacitor C1 is caused to flow.

フォトカプラーP1で一次側と二次側を分離絶縁してお
り、−次側のトランジスタはコレクタをコンデンサC1
と制御用トランジスタQ3のベースの接続点に接続し、
エミッタを制御巻線S3と逆バイアス用トランジスタQ
2のエミッタの接続点に接続し、二次側の発光ダイオー
ドは制御回路4に接続される。3は出力整流回路で出力
巻線S4に接続され、DC出力を供給する。DC出力は
The primary side and the secondary side are isolated and insulated by the photocoupler P1, and the collector of the negative side transistor is connected to the capacitor C1.
and the connection point of the base of the control transistor Q3,
Emitter control winding S3 and reverse bias transistor Q
The light emitting diode on the secondary side is connected to the control circuit 4. 3 is an output rectifier circuit connected to the output winding S4 and supplies a DC output. DC output.

制御回路4に接続され出力電圧vOUTを検出し制御す
る。
It is connected to the control circuit 4 to detect and control the output voltage vOUT.

以上のように構成された従来の回路において。In the conventional circuit configured as described above.

以下その動作について説明する。The operation will be explained below.

まずAC入力に商用電圧”1xN(以下入力電圧と言う
)が印加されると整流回路1で直流電圧となり抵抗R1
を介してスイッチングトランジスタQ1のベースに電流
が流れて、同スイッチングトランジスタQ1はオンする
ため一次巻線S1に電圧が印加されることになシ、この
電圧に比例した誘起電圧がベース駆動巻線S2に発生し
バイアス回路2を介して同スイッチングトランジスタQ
1のベース電流IBがさらに増加されオン期間となる。
First, when a commercial voltage of 1xN (hereinafter referred to as input voltage) is applied to the AC input, it becomes a DC voltage in the rectifier circuit 1, and the resistor R1
A current flows through the base of the switching transistor Q1 to turn on the switching transistor Q1, so a voltage is applied to the primary winding S1, and an induced voltage proportional to this voltage is applied to the base drive winding S2. is generated in the same switching transistor Q via bias circuit 2.
The base current IB of 1 is further increased to become an on period.

オン期間ではスイッチングトランジスタQ1のコレクタ
電流ICが一次巻線S1のインダクタンスで決まる傾き
で直線的に増加し、スイッチングトランスSを励磁する
。一方、制御巻線S3にも入力電圧に比例する誘起電圧
が発生しておりコンデンサC1と抵抗R3を介して放電
電流が流れることによシ、コンデンサC1の両端電圧は
低下して制御用トランジスタQ3のエミッタ・ベース間
を順バイアスする電圧となる。この電圧によ)制御用ト
ランジスタQ3はオン状態となシ、抵抗R2を介して逆
バイアス用トランジスタQ2のベースへ制御巻線S3の
誘起電圧が印加され、逆バイアス用トランジスタQ2は
オン状態となり、スイッチングトランジスタQ1のベー
ス電流IBを急激に引き込み同スイッチングトランジス
タQ1のベースを逆バイアスしてオフさせる。オフ期間
TOFFでは、ベース駆動巻線S2に発生する誘起電圧
がスイッチングトランジスタQ1のベース’!バイアス
する方向に電圧を発生させると共に、スイッチングトラ
ンスSに蓄積された励磁エネルギーを出力巻線S4より
出力整流回路3を介してDC出力に放出する。励磁エネ
ルギーがなくなると、スイッチングトランスSのもれイ
ンダクタンスと分布容量により発生するリンギング電圧
によりベース駆動巻線S2には再びスイ・ソチングトラ
ンジスタQ1のベースを順バイアスする方向に誘起電圧
が発生するため同スイッチングトランジスタQ1はオン
する。
During the on period, the collector current IC of the switching transistor Q1 increases linearly with a slope determined by the inductance of the primary winding S1, and excites the switching transformer S. On the other hand, an induced voltage proportional to the input voltage is also generated in the control winding S3, and as a discharge current flows through the capacitor C1 and resistor R3, the voltage across the capacitor C1 decreases and the control transistor Q3 This is the voltage that forward biases between the emitter and base of. Due to this voltage, the control transistor Q3 is turned on, and the induced voltage of the control winding S3 is applied to the base of the reverse bias transistor Q2 via the resistor R2, and the reverse bias transistor Q2 is turned on. The base current IB of the switching transistor Q1 is rapidly drawn in, and the base of the switching transistor Q1 is reverse biased to turn it off. During the off period TOFF, the induced voltage generated in the base drive winding S2 reaches the base of the switching transistor Q1! A voltage is generated in the biasing direction, and the excitation energy accumulated in the switching transformer S is released from the output winding S4 to the DC output via the output rectifier circuit 3. When the excitation energy runs out, the ringing voltage generated by the leakage inductance and distributed capacitance of the switching transformer S generates an induced voltage in the base drive winding S2 in the direction of forward biasing the base of the switching transistor Q1 again. The switching transistor Q1 is turned on.

さらに前記オフ期間では制御巻線S3の両端電圧は、ベ
ース駆動巻線S2との接続点を負電圧にする方向で誘起
電圧が発生しているため、ダイオードD1f介して制御
用トランジスタQ3のベースを逆バイアスするようにコ
ンデンサ01 ’を充電し制御用トランジスタQ3はオ
フする。コンデンサC1の充電電圧は、出力巻線S4と
制御巻線&の巻数比で決まる電圧、すなわち出力電圧”
OUTに比例した電圧となる。以下、前述の動作をくり
返して出力電圧を供給する。出力電圧が制御回路4で設
定された電圧になると、同制御回路4が動作してフォト
カプラーP1を能動状態にさせ、オフ期間に充電された
コンデンサC1の電荷をオン期間では抵抗Rs 、フォ
トカプラーP1の並列回路を通じ放電する。これにより
コンデンサC1の放電時間は、前述の抵抗R3だけによ
る放電時間よりもさらに早い時間で放電するためオン期
間は短かくなり時比率が変化して出力電圧は一定に保た
れる。すなわち、出力電圧は制御回路4VCより制御さ
れた状態となる。
Furthermore, during the off period, the voltage across the control winding S3 is such that an induced voltage is generated in the direction of making the connection point with the base drive winding S2 a negative voltage. The capacitor 01' is charged so as to be reverse biased, and the control transistor Q3 is turned off. The charging voltage of the capacitor C1 is determined by the turns ratio of the output winding S4 and the control winding &, that is, the output voltage.
The voltage is proportional to OUT. Thereafter, the above-described operation is repeated to supply the output voltage. When the output voltage reaches the voltage set by the control circuit 4, the control circuit 4 operates to activate the photocoupler P1, and transfers the electric charge of the capacitor C1 charged during the off period to the resistor Rs and the photocoupler during the on period. Discharge occurs through the parallel circuit of P1. As a result, the discharge time of the capacitor C1 is faster than the discharge time due to only the resistor R3 described above, so the on period is shortened, the duty ratio changes, and the output voltage is kept constant. That is, the output voltage is controlled by the control circuit 4VC.

第6図のaはスイッチングトランジスタQ1のコレクタ
・エミッタ間電圧vcx、bは同コレクタ電流I(H,
cは同ベース電流I、、dはコンデンサC1の両端電圧
vcj 、 eは逆バイアス用トランジスタQ2のベー
ス・エミッタ間電圧VBII2 k示している。第6図
のCに示す通シ、オン期間からオフ期間にいたるターン
オフ時にスイッチングトランジスタQ1のベース電流は
十分に逆バイアスされていることがわかる。
In FIG. 6, a is the collector-emitter voltage vcx of the switching transistor Q1, and b is the collector current I(H,
c represents the base current I, d represents the voltage across the capacitor C1, vcj, and e represents the base-emitter voltage VBII2k of the reverse bias transistor Q2. As shown in FIG. 6C, it can be seen that the base current of the switching transistor Q1 is sufficiently reverse biased during turn-off from the on period to the off period.

このように電源装置は、出力電圧がいつも安定に制御さ
れていることが必要であるが、出力の過電流や短絡によ
る異常時でも電源装置及びその負荷となるシステムにダ
メージがないように、過電流保護がなされて過大な出力
電流が流れないように垂下特性を持たす必要がある。
In this way, the output voltage of a power supply device needs to be controlled stably at all times, but even in the event of an abnormality due to an output overcurrent or short circuit, it is necessary to ensure that the power supply device and its load system are not damaged. It is necessary to have drooping characteristics to provide current protection and prevent excessive output current from flowing.

この従来例の自励発振式スイッチング電源装置において
もこのような過電流に対して保護機能を有している。す
なわち、出力が定電圧領域において(iフォトカプラー
P1の動作状態を変えることでコンデンサC1の放電時
定数を変えてオン期間全制御するが、フォトカプラーP
1 と並列に接続される抵抗R3によシ放電時定数の最
大値は制限を受ける。すなわち、出力が過電流となりフ
ォトカプラーP1の動作がオフしてもコンデンサC1の
放電は抵抗R3全通して行われるため放電時定数が抵抗
R3及びコンデンサC1及びオフ期間に充電されたコン
デンサC1の両端電圧で決定されるオン期間幅で固定さ
れるため、もはや出力電圧を一定に保つことはできなく
過電流領域となり出力電圧は低下し垂下特性を示すっ 以下は出力の過電流領域における垂下特性について述べ
る。
This conventional self-oscillation type switching power supply device also has a protection function against such overcurrent. In other words, when the output is in a constant voltage region (i. By changing the operating state of photocoupler P1, the discharge time constant of capacitor C1 is changed and the entire on period is controlled;
The maximum value of the discharge time constant is limited by the resistor R3 connected in parallel with 1. In other words, even if the output is overcurrent and the photocoupler P1 is turned off, the capacitor C1 is discharged through the resistor R3, so the discharge time constant is equal to the resistor R3, the capacitor C1, and both ends of the capacitor C1 charged during the off period. Since it is fixed at the on-period width determined by the voltage, it is no longer possible to keep the output voltage constant and it enters the overcurrent region, where the output voltage decreases and exhibits drooping characteristics.The following describes the drooping characteristics in the output overcurrent region. state

第7図aは過電流領域における制御部の等価回路。FIG. 7a shows an equivalent circuit of the control section in the overcurrent region.

bは出力特性を示している。第7図aの等価回路よりコ
ンデンサC1の放電時間すなわちオン期間ToNf:求
めると。
b shows the output characteristics. From the equivalent circuit of FIG. 7a, the discharge time of the capacitor C1, that is, the on-period ToNf: is determined.

となる。becomes.

尚、Voyyuオフ期間にコンデンサC1に充電された
出力電圧”OUTに比例する電圧であシ、To)lはT
ol1期間に制御巻線S3に誘起するAC入力電圧VX
Hに比例した電圧で、 VRX5は制御用トランジスタ
Q3のエミッタ・ペース間順方向スレッシュホールド電
圧である。又、カッコ内はさらにオン期間TONより出
力電流ranTを求めると、Ioot Cl−Vt* 
X TON y:、 K テ今、入力電圧WINすなわ
ち70)lが一定とすると出力電流I。。、ば、 VO
FFの値すなわち出力電圧voU丁のみで決定され、過
電流領域で同出力電圧か低下するに伴なって、出力電流
工。。、はKがVOFFに反比例して増加するが、TO
Nは関係式中のカッコ内がVOFFに反比例して増加す
ることで指数関数的に減少して、結果的に出力電流は急
激に減少して行くいわゆるフの字特性を示す出力特性と
なる。(コンデンサ01 、抵抗R3は回路定数であり
一定であるとする。) 次に入力電圧VINすなわちTo)lが変化する場合T
ONは、関係式中のカゾコ内の分子分母共にVOMによ
シ変化するためほぼ一定とし、又出力電流7012丁の
関係式中のKも分子分母共にTollにより変化するこ
とより同様に一定とすれば、結果的に出力電流r 01
17は入力電圧vX!lVc比例して変動することがわ
かり、出力特性は前述の7の字特性を入力電圧に比例し
て全体全シフトした特性すなわち第7図すに示す出力特
性となる。
Note that the voltage proportional to the output voltage "OUT" charged in the capacitor C1 during the Voyyu off period, To)l is T.
AC input voltage VX induced in control winding S3 during ol1 period
VRX5 is a voltage proportional to H, and is the forward threshold voltage between the emitter and pace of the control transistor Q3. Furthermore, the figure in parentheses is Ioot Cl-Vt* when the output current ranT is determined from the on-period TON.
X TON y:, K TENow, if the input voltage WIN or 70)l is constant, the output current I. . , ba, VO
It is determined only by the value of FF, that is, the output voltage, and as the same output voltage decreases in the overcurrent region, the output current decreases. . , K increases inversely with VOFF, but TO
N decreases exponentially as the value in parentheses in the relational expression increases in inverse proportion to VOFF, resulting in an output characteristic that shows a so-called foldback characteristic in which the output current rapidly decreases. (It is assumed that the capacitor 01 and the resistor R3 are circuit constants and are constant.) Next, when the input voltage VIN, that is, To)l changes, T
ON is almost constant because both the numerator and denominator in the relational expression change due to VOM, and K in the relational expression for the output current 7012 is also constant since both the numerator and denominator change due to Toll. As a result, the output current r 01
17 is the input voltage vX! It can be seen that the output characteristic varies in proportion to lVc, and the output characteristic becomes a characteristic obtained by completely shifting the above-mentioned figure-7 characteristic in proportion to the input voltage, that is, the output characteristic shown in FIG.

出力過電流保護ポイントは、出力が定電圧領域から過電
流領域となるポイントであり、出力電圧”011丁がほ
ぼ一定であるとするとAC入力電圧WXNにより変化す
ると共に、抵抗R3により設定される。さらに出力特性
の過電流垂下特性はおもに出力電圧vO■丁の変化が影
響していることがわかる。
The output overcurrent protection point is the point at which the output changes from the constant voltage region to the overcurrent region, and if the output voltage "011" is approximately constant, it changes depending on the AC input voltage WXN and is set by the resistor R3. Furthermore, it can be seen that the overcurrent drooping characteristic of the output characteristic is mainly influenced by the change in the output voltage vO.

発明が解決しようとする問題点 このような従来の構成では、出力特性の過電流保護ポイ
ント、すなわち定電圧領域がAC入力電圧VINによシ
大きく変化するため、出力として必要な定電圧領域より
も十分大きな過電流保護ポイン)k設定する必要があり
、過電流時の出力電力が大きくなるためスイッチングト
ランジスタQ1やスイッチングトランスS及び出力整流
回路3が大容量となシ大型化し、コストアップになると
いう問題があっ几。本発明はこのような問題点を解決す
るもので、過電流保護ポイントのムC入力電圧に対する
変化At小さくすることを目的とするものである。
Problems to be Solved by the Invention In such a conventional configuration, the overcurrent protection point of the output characteristics, that is, the constant voltage region, changes greatly depending on the AC input voltage VIN, so it It is necessary to set a sufficiently large overcurrent protection point), and the output power at the time of overcurrent increases, so the switching transistor Q1, switching transformer S, and output rectifier circuit 3 have large capacities, which increases the size and cost. There's a problem. The present invention is intended to solve these problems, and aims to reduce the change At of the overcurrent protection point with respect to the input voltage.

問題点を解決するための手段 この問題点を解決するために本発明は、−次巻線、出力
巻線、ベース駆動巻線、制御巻線を備えたス・fツチン
グトランスと、少なくとも抵抗とダイオードの並列回路
とコンデンサとを直列接続した回路を前記制御巻線間に
接続し、前記制御巻線間に誘起する電圧によυ前記コン
デンサが前記抵抗及びダイオードで充放電されており、
前記コンデンサの放電時間、すなわち少なくとも前記抵
抗とコンデンサで構成される放電回路の放電時定数によ
りパルス幅を可変するようにし、前記放電回路の抵抗と
直列に少なくともツェナーダイオードと負性抵抗素子で
構成される回路を接続することで、入力電圧に対する前
記コンデンサの放電時間の変化率を可変できるようにし
たものである。
Means for Solving the Problem In order to solve this problem, the present invention provides a switching transformer having a secondary winding, an output winding, a base drive winding, a control winding, and at least a resistor. A circuit in which a parallel circuit of a diode and a capacitor are connected in series is connected between the control windings, and the capacitor is charged and discharged by the voltage induced between the control windings through the resistor and the diode,
The pulse width is varied according to the discharge time of the capacitor, that is, the discharge time constant of a discharge circuit composed of at least the resistor and the capacitor, and the discharge circuit is composed of at least a Zener diode and a negative resistance element in series with the resistor. The rate of change in the discharging time of the capacitor with respect to the input voltage can be varied by connecting a circuit that has the following characteristics.

作用 この構成により、入力電圧の変化に対し、上記コンデン
サの放電時間の変化率を一致させることでパルス幅を可
変し、最大出力電力を一定に保つことを可能とすること
となる。
Effect: With this configuration, it is possible to vary the pulse width and keep the maximum output power constant by matching the rate of change in the discharge time of the capacitor with respect to changes in the input voltage.

実施例 第1図は本発明の一実施例にょる自励発振式スイッチン
グ電源装置の回路構成図であシ、第1図において第6図
と同一のものは同符号を付し、その構成の説明を省略す
る。第1図において、1及び3は整流回路、2はバイア
ス回路、4は制御回路、Sはスイッチングトランス、Q
lはスイッチングトランジスタ、C2は逆バイアス用ト
ランジスタ、C3は制御用トランジスタ、R1及びR2
゜R3は抵抗、 C1はコンデンサ、  DIはダイオ
ード、Plはフォトカプラーで、以上は第6図の構成と
同じものである。
Embodiment FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a self-excited oscillation type switching power supply according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the same parts as in FIG. The explanation will be omitted. In Figure 1, 1 and 3 are rectifier circuits, 2 is a bias circuit, 4 is a control circuit, S is a switching transformer, and Q
l is a switching transistor, C2 is a reverse bias transistor, C3 is a control transistor, R1 and R2
゜R3 is a resistor, C1 is a capacitor, DI is a diode, Pl is a photocoupler, and the above structure is the same as that shown in FIG. 6.

ZDlはカンードを抵抗R3に接続し、アノードを制御
巻線S3とダイオードD1の接続点に接続し、抵抗R3
に直列に挿入されたツェナーダイオード。
ZDl has a cand connected to the resistor R3, an anode connected to the connection point of the control winding S3 and the diode D1, and a resistor R3.
Zener diode inserted in series with.

D2は上記ツェナーダイオードと並列に接続された負性
抵抗素子(例えばラムダ字形負性抵抗素子と呼ばれてい
るもの)で、第2図にその電圧−電流特性を示している
D2 is a negative resistance element (for example, what is called a lambda-shaped negative resistance element) connected in parallel with the Zener diode, and FIG. 2 shows its voltage-current characteristics.

以上のように構成された回路について、以下その動作に
ついて説明する。尚、出力特性の定電圧領域における動
作説明は、従来例と同じため省略し過電流領域の動作の
み第3図を使用して説明する。
The operation of the circuit configured as described above will be explained below. The explanation of the operation in the constant voltage region of the output characteristics will be omitted since it is the same as the conventional example, and only the operation in the overcurrent region will be explained using FIG.

第3図aは過電流領域における制御部の等価回路、bは
出力特性を示している。ここで、入力電圧VXXが十分
高く、上記ツェナーダイオードが導通し、かつ負性抵抗
素子D2はその両端電圧が高くオフ状態にある場合につ
いて説明する。
FIG. 3a shows an equivalent circuit of the control section in the overcurrent region, and FIG. 3b shows the output characteristics. Here, a case will be described in which the input voltage VXX is sufficiently high, the Zener diode is conductive, and the negative resistance element D2 has a high voltage across it and is in an off state.

第3図乙の等価回路よりオン期間Tou ’fr求める
ととなる。尚、VHはツェナーダイオードZDIによる
ツェナー電圧である。さらに出力電流IO2丁は、工o
IJr ” vIN X TON X Kでツェナーダ
イオードZDiは、入力電圧に比例して変化する制御巻
線S3の誘起電圧VOHに対して常に一定電圧VZiと
なるため、抵抗R3に加わる電圧V’s VI VRs
 = VON  Vz+ +VOFF (!:すり、ツ
ェナー電圧Vz+ を適当に選択することで入力電圧の
変化に対するVH5の変化の割合、すなわちコンデンサ
C1の放電電流VR3/R5の変化の割合企設定するこ
とが可能であシ、入力電圧vXNによるオン期間TOH
の変化kVXNの変化にできる限り等しくすることで、
入力電圧に対する出力電流の過電流保護ポイントの変化
を小さくすることが可能となる。
The on-period Tou'fr can be calculated from the equivalent circuit shown in Figure 3B. Note that VH is a Zener voltage caused by a Zener diode ZDI. Furthermore, the output current IO2 is
IJr ” vIN X TON
= VON Vz+ +VOFF (!: By appropriately selecting the Zener voltage Vz+, it is possible to set the rate of change in VH5 with respect to change in input voltage, that is, the rate of change in discharge current VR3/R5 of capacitor C1. On-period TOH due to input voltage vXN
By making the change in kVXN as equal as possible to the change in
It is possible to reduce the change in the overcurrent protection point of the output current with respect to the input voltage.

これは、前記オン期間TOHの関係式中でカッコ内のV
ONの変化に対する分子の変化割合と分母の変化割合を
ツ・エナーダイオード電圧VZiにより変化させること
である。この場合、分子の変化割合は分母の変化割合に
比較して大きく変化するようになるため、オン期間TO
Nは変化量が大きくなるばかりでなく、出力電流工。U
Tの関係式中のVr)lの変化に対して打ち消すように
変化するため、同出力電流はほぼ入力電圧に対して一定
となることがわかる。(ただし、関係式中のKはvia
に比例するように比較的小さな変化をする。) 第3図すはツェナーダイオードZD1により補正した場
合の出力特性を示しているが、AC入力電圧に対する出
力特性の過電流保護ポイントの変化が小さくなっている
ことがわかる。すなわち、入力電圧に対して出力電力が
ほぼ一定となる。
This is the V in parentheses in the relational expression for the on-period TOH.
The purpose is to change the rate of change in the numerator and the rate of change in the denominator with respect to the change in ON using the energizer diode voltage VZi. In this case, the rate of change in the numerator changes significantly compared to the rate of change in the denominator, so the on-period TO
N not only increases the amount of change, but also increases the output current. U
It can be seen that the output current is approximately constant with respect to the input voltage because it changes so as to cancel out the change in Vr)l in the relational expression of T. (However, K in the relational expression is via
Make a relatively small change in proportion to . ) Figure 3 shows the output characteristics when corrected by the Zener diode ZD1, and it can be seen that the change in the overcurrent protection point of the output characteristics with respect to the AC input voltage is small. That is, the output power is approximately constant with respect to the input voltage.

以上説明したように、入力電圧WINが十分高い場合に
はツェナーダイオードVZIの働きにより本発明の目的
全達成することができるが、入力電圧WINが低下しツ
ェナーダイオードVZjに電流が流れなくなるとその機
能をうしなうと共に、第1図でトランジスタQ3が、駆
動されなくなり従来の基本動作をもうしなうこととなる
。本発明ではツェナーダイオードZD1と並列に負性抵
抗素子D2を接続しているため、入力電圧WINが低下
すると負性抵抗素子D2が導通し上記の問題点を解決で
きるものである。抵抗R3、ツェナーダイオードZDi
と負性抵抗素子D2によるコンデンサC1の放電電流特
性を第4図に示している。
As explained above, when the input voltage WIN is sufficiently high, all of the objectives of the present invention can be achieved by the function of the Zener diode VZI, but when the input voltage WIN decreases and current no longer flows through the Zener diode VZj, its function is impaired. At the same time, transistor Q3 in FIG. 1 is no longer driven and no longer performs the conventional basic operation. In the present invention, the negative resistance element D2 is connected in parallel with the Zener diode ZD1, so that when the input voltage WIN decreases, the negative resistance element D2 becomes conductive and the above problem can be solved. Resistor R3, Zener diode ZDi
FIG. 4 shows the discharge current characteristics of the capacitor C1 due to the negative resistance element D2.

発明の効果 以上のように本発明によれば、前記コンデンサの放電回
路の抵抗と直列にツェナーダイオードを接続することで
、入力電圧に対する前記コンデンサの放電時間の変化率
を可変できることにより、入力電圧に対するパルス幅の
変化を一致させて出力電力を一定にすることが可能とな
ると共に、ツェナーダイオードと並列に負性抵抗素子を
接続することにより、低入力電圧時の動作を確保できる
ためスイッチングトランジスタ等のパワーデバイスに必
要以上に大きな容量を必要とせず、その実用的効果は大
なるものである。尚、上記ツェナーダイオード、負性抵
抗素子やその他の素子を組み合せて同等の特性を有する
回路を接続すれば本発明と同等の効果が得られることは
明らかである。
Effects of the Invention As described above, according to the present invention, by connecting a Zener diode in series with the resistor of the discharge circuit of the capacitor, the rate of change of the discharge time of the capacitor with respect to the input voltage can be varied. It is possible to keep the output power constant by matching changes in pulse width, and by connecting a negative resistance element in parallel with the Zener diode, operation at low input voltages can be ensured, making it possible to use switching transistors, etc. The power device does not require an unnecessarily large capacity, and its practical effects are great. It is clear that the same effect as the present invention can be obtained by combining the Zener diode, negative resistance element, and other elements and connecting a circuit having the same characteristics.

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

第1図は本発明の自励発振式スイ・ソチング電源装置の
一実施例における回路構成図、第2図は本発明の実施例
に採用した負性抵抗素子の代表特性図、第3図a、bは
本発明の制御部等価回路図及び出力特性図、第4図は制
御部の放電電流特性図、第6図は従来の回路構成図、第
6図は従来の回路構成による各動作波形図、第7図a、
bは従来の制御部等価回路図及び出力特性図である。 1・・・・・・整流回路、S・・・・スイッチングトラ
ンス、Sl  ・・・・−次巻線、32・・・・・・ベ
ース駆動巻線、S3・・・制御巻線、34 ・・・・・
・出力巻線、Ql ・・・・・・スイッチングトランジ
スタ、2・・・・・バイアス回路、Q2・・・・・・逆
バイアストランジスタ、Q3・・・・・・制御用トラン
ジスタ、Dl ・・・・・ダイオード、D2・・・・・
・負性抵抗素子、Pl ・・・・・フォトカプラー、3
・・曲出力整流回路、4・・・・・・制御回路、 Zt
N・・・・・・ツェナーダイオード。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名/−
−一竪派回跡 第 2 図 宅ル(り 第3図 工our  (A) 第4図 琶氏(V、) 第5図 第6図 の 第7図
Fig. 1 is a circuit configuration diagram of an embodiment of the self-oscillation type switching power supply device of the present invention, Fig. 2 is a typical characteristic diagram of the negative resistance element adopted in the embodiment of the present invention, and Fig. 3a , b is an equivalent circuit diagram and output characteristic diagram of the control section of the present invention, FIG. 4 is a discharge current characteristic diagram of the control section, FIG. 6 is a conventional circuit configuration diagram, and FIG. 6 is each operating waveform according to the conventional circuit configuration. Figure 7a,
b is an equivalent circuit diagram and an output characteristic diagram of a conventional control section. 1... Rectifier circuit, S... Switching transformer, Sl...-Next winding, 32... Base drive winding, S3... Control winding, 34.・・・・・・
・Output winding, Ql... Switching transistor, 2... Bias circuit, Q2... Reverse bias transistor, Q3... Control transistor, Dl... ...Diode, D2...
・Negative resistance element, Pl...Photocoupler, 3
... Song output rectifier circuit, 4... Control circuit, Zt
N... Zener diode. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person/-
- Ichitateha Kaito No. 2 Figure 3 Our (A) Figure 4 Waji (V,) Figure 5 Figure 6 Figure 7

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 一次巻線、出力巻線、ベース駆動巻線、制御巻線を備え
たスイッチングトランスと、少なくとも抵抗とダイオー
ドの並列回路とコンデンサとを直列接続した回路を前記
制御巻線間に接続し、前記制御巻線間に誘起する電圧に
より前記コンデンサが前記抵抗及びダイオードで充放電
されており、前記コンデンサの放電時間、すなわち少な
くとも前記抵抗とコンデンサで構成される放電回路の放
電時定数によりパルス幅を可変するようにし、前記放電
回路の抵抗と直列に少なくともツェナーダイオードと負
性抵抗素子で構成される回路を接続することを特徴とす
る自励発振式スイッチング電源装置。
A switching transformer including a primary winding, an output winding, a base drive winding, and a control winding, and a circuit in which at least a parallel circuit of a resistor and a diode and a capacitor are connected in series are connected between the control windings, The capacitor is charged and discharged by the resistor and the diode due to the voltage induced between the windings, and the pulse width is varied depending on the discharge time of the capacitor, that is, the discharge time constant of a discharge circuit composed of at least the resistor and the capacitor. A self-excited oscillation type switching power supply device, characterized in that a circuit including at least a Zener diode and a negative resistance element is connected in series with the resistor of the discharge circuit.
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