JPS6322146B2 - - Google Patents

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JPS6322146B2
JPS6322146B2 JP56119881A JP11988181A JPS6322146B2 JP S6322146 B2 JPS6322146 B2 JP S6322146B2 JP 56119881 A JP56119881 A JP 56119881A JP 11988181 A JP11988181 A JP 11988181A JP S6322146 B2 JPS6322146 B2 JP S6322146B2
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JP
Japan
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capacitor
voltage
resistor
connect
power supply
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JP56119881A
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Katsumi Tabuchi
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
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
    • H02M3/06Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は直流電源からスイツチングトランジス
タのオン時間とオフ時間との時比率を制御し、変
換トランスに備える2次巻線から所望の出力直流
電圧を得るスイツチング電源に係り、特に上記ス
イツチングトランジスタの動作を制御する制御回
路のバイアス電源に関するものである。
一般に良く知られているスイツチング電源の回
路構成図を第1図に示している。第1図におい
て、1は直流電源、2はNPNスイツチングトラ
ンジスタ、3は1次側と2次側との絶縁をかねた
変換トランス、4は変換トランス3の2次側に設
けられた整流・平滑回路で直流電圧Vputを出力す
る。5は出力直流電圧を安定化するために出力電
圧を検出し上記NPNスイツチングトランジスタ
2のオン時間とオフ時間との時比率を制御する制
御回路、6は制御回路5のバイアス電圧を供給す
るためのバイアス電源で直流電源1からそのエネ
ルギーをうける。
上記バイアス電源6の構成を簡単化するために
上記変換トランス3に出力巻線とは別にバイアス
用のバイアス巻線を設け、ダイオードとコンデン
サで整流・平滑し上記バイアス電源6とは別にバ
イアス電圧を発生させ、バイアス電源6のバイア
ス電圧によつて制御回路5が動作しスイツチング
トランジスタ2が働くと上記バイアス巻線からの
バイアス電圧で制御回路5が動作するように制御
回路のバイアスを切換える方法がすでに提案され
ている。
上記のように変換トランス3にバイアス巻線を
設けることによつてバイアス電源6は、スイツチ
ング電源の起動時にのみ制御回路5にエネルギー
を与えればよいから、バイアス電源6の構成は極
めて簡略化できる。
上記のように構成したスイツチング電源の回路
構成図を第2図に示す。第2図で第1図と同じも
のには同一の符号を記入しており、7がバイアス
巻線に設けたバイアス電源で、8は第1図のバイ
アス電源6と同じ機能であるが回路構成が大きく
異なるために符号を別に記入している。
第2図のバイアス電源8として、従来から種々
の方式が提案されており、その1例を第3図と第
4図に示す。
第3図は直流電源9の両端子間に抵抗10,ツ
エナーダイオード11,抵抗12,NPNトラン
ジスタ13とコンデンサ14とで構成され、コン
デンサ14にツエナーダイオード11によつて設
定された電圧が得られる定電圧発生回路を設けた
もので、変換トランス15に設けたバイアス巻線
にダイオード16とコンデンサ17を接続して整
流・平滑し、ダイオード18を介して上記コンデ
ンサ14に接続すると共にコンデンサ14の電圧
を制御回路19のバイアス電圧としたものであ
る。直流電源9から電圧が印加されNPNトラン
ジスタ13が導通しコンデンサ14の充電電圧が
制御回路19の動作電圧に達すると制御回路19
が動作を開始しバイアス巻線によつてコンデンサ
17を充電する。ツエナーダイオード11のツエ
ナー電圧よりもコンデンサ17の充電電圧が高く
なるとNPNトランジスタ13のエミツタ・ベー
スが逆バイアス状態となりオフ状態となつて、そ
れ以後はバイアス巻線から制御回路19にバイア
ス電圧を供給することとなる。
上記のバイアス電源は構成が簡単であるが、直
流電源9として200VACの商用電源から得る場合
では電圧値が280VDCと大きく上記NPNトランジ
スタ13は高耐圧のトランジスタが必要となり高
価格となること、さらにNPNトランジスタ13
から供給する電流は電源の起動時のみであるから
通常状態での平均損失は少ないが負荷短絡などの
異常時にバイアス巻線からの電圧が低下した場合
には大きな損失を発生することとなり異常時の対
策を考慮すると複雑になつてしまう等の欠点を有
する。
第4図は直流電源20の両端子間にスイツチン
グトランジスタ21を駆動するための発振回路2
2を設けたもので、制御回路23のバイアス電源
としては変換トランス24に設けたバイアス電源
25のみとなつている。直流電源20が印加され
発振回路22が動作を開始すると、スイツチング
トランジスタ21は発振回路22の出力パルスに
よつてオン・オフ動作を行ないバイアス電源25
の電圧を上昇させる。バイアス電源25の電圧が
制御回路26の動作電圧に達すると制御回路26
が働き、スイツチングトランジスタ21は制御回
路26によつて制御されることになる。第4図の
方式で発振回路22は、発振時定数を設定する抵
抗とコンデンサとスイツチング素子などによつて
構成できるが、発振回路22と制御回路26との
駆動の切換えの問題、制御回路26が動作する以
前からスイツチングトランジスタ23を動作させ
るために電源のシステム上問題となる場合が発生
する。
本発明のスイツチング電源のバイアス電源は簡
単な回路構成でありながら上記従来の問題点を解
決したものである。本発明のバイアス電源の基本
構成は第2図の構成であり、直流電源1に設ける
バイアス電源8の回路構成を第5図に示す。第5
図において、直流電源27の両端子間に第1の抵
抗28と第2の抵抗29との直列回路を接続し、
第2の抵抗29の両端に第1のコンデンサ30を
接続すると共に第1の抵抗28と第2の抵抗29
との中点からスイツチング素子(例えばシリコン
双方向性スイツチング素子と呼ばれる半導体素
子)や抵抗などから構成されるスイツチ回路31
を介して制御回路32に接続し、変換トランス3
3のバイアス巻線に設けたバイアス電源34が制
御回路32のバイアスとなるように接続する。上
記構成において、直流電源27から電圧が印加さ
れると第1の抵抗28と第2の抵抗29とによつ
て分圧された電圧が第1のコンデンサ30に充電
され、第1のコンデンサ30の電圧がスイツチ回
路31に設定されたある電圧に達するとスイツチ
回路31が導通し第1のコンデンサ30に充電さ
れた電圧を制御回路32のバイアス電圧として印
加する。制御回路32は上記第1のコンデンサ3
0の電圧によつて制御動作を開始しスイツチング
トランジスタを駆動すると上記バイアス巻線に設
けたバイアス電源34の電圧を上昇させ第1のコ
ンデンサ30の電圧と並行して制御回路32のバ
イアスを供給する。バイアス電源34からの電圧
が十分に高くなつた時点で第1のコンデンサ30
の役割は完了することとなる。したがつて、第1
のコンデンサ30はバイアス電源34からの電圧
が制御回路32の動作に必要な値となるまでの制
御回路32に与えるエネルギーを蓄えておく必要
がある。そのエネルギーは第1のコンデンサ30
の容量値と充電電圧によつて調整することが可能
である。第1の抵抗28と第2の抵抗29とは直
流電源27の電圧を分圧しており、上記スイツチ
回路31が動作して制御回路32が働く時の直流
電源電圧を設定すると共に第1のコンデンサ30
とで第1のコンデンサ30の充電時間を適切な値
に設定する。スイツチ回路31が導通した時に直
流電源27から第1の抵抗28によつて流れる電
流値は数mA程度と極めて小さく第1の抵抗28
の損失は少ない。また、異常時にバイアス電源3
4の電圧が低下しても上述のごとくスイツチ回路
31からの電圧では制御回路32を動作させるこ
とはできない。
以上の説明のように本発明のバイアス電源を用
いたスイツチング電源では、従来例のように高耐
圧トランジスタを必要とすることなくまた、異常
時を考えてもその対策を必要としない。さらに、
制御回路が動作する前にスイツチングトランジス
タが動作することもない。
次に本発明の他の実施例を第6図に示す。
第6図で第5図と同じ機能を有するものには同
一符号を記入している。第6図において、第1の
抵抗28,第2の抵抗29と第1のコンデンサ3
0は上述の通りであり、変換トランス33のバイ
アス巻線から整流用ダイオード35を介して第1
のコンデンサ30を充電するように接続し、第1
のコンデンサ30の電圧をスイツチ回路31を介
して制御回路32に接続しており、一点破線で示
す部分の回路が上記のスイツチ回路31となる。
上記第1のコンデンサ30の正極性端子にPNP
トランジスタ36のエミツタを接続し、ベースを
第3の抵抗37とスイツチング素子38との直列
回路を介して第1のコンデンサ30の他端に接続
し、エミツタとベース間に第6の抵抗39を接続
し、そのコレクタを第4の抵抗40と第5の抵抗
41との直列回路を介してベースと同様に第1の
コンデンサ30の他端(アース端子)に接続し、
第4の抵抗40と第5の抵抗41との中点に
NPNトランジスタ42のベースを接続しコレク
タを第3の抵抗37とスイツチング素子38との
中点にエミツタをアース端子に接続する。上記ス
イツチング素子38は両端子間に加えられる電圧
がある設定された電圧値になると急激にそのイン
ピーダンスが低下し、両端子間の電圧が上記設定
電圧より低くなつても低インピーダンスを保持す
るヒステリシス特性を有する素子(回路も含む)
であればよく、ゲート端子を有するシリコン双方
向性スイツチング素子ではそのゲート機能を使用
しないが、シリコン制御整流素子(サイリスタと
呼ばれるもの)のゲート端子を利用して上記動作
を行なわせる場合はゲートを使用する。
第1のコンデンサ30の充電電圧がスイツチン
グ素子38のオン電圧に達するとPNPトランジ
スタ36のベースに電流が急速に流れエミツタ・
コレクタ間がオン状態になつて第1のコンデンサ
30の電圧を制御回路32に印加する。先に説明
したように第1のコンデンサ30の電圧によつて
スイツチングトランジスタがオン・オフ動作を行
なうと変換トランス33のバイアス巻線にパルス
電圧が発生し整流ダイオード35によつて第1の
コンデンサ30を充電する。バイアス巻線からの
電圧が十分大きくなると第1のコンデンサ30は
整流用ダイオード35の平滑用コンデンサとして
の役割に変わる。上記NPNトランジスタ42は
制御回路32のバイアス電圧を第4の抵抗40と
第5の抵抗41とで検出し、スイツチング素子3
8がオンとなつてバイアス電圧が発生するとオン
状態となつてスイツチング素子38を短絡してオ
フにすると同時にPNPトランジスタ36のベー
ス電流をスイツチング素子38に変わつて流すと
ともに、バイアス電圧がある程度低下した時にバ
イアス電圧を止めて制御回路32の低バイアス時
の誤動作を防止している。上記バイアスの停止電
圧はトランジスタ42のベース・エミツタ間電圧
と第4の抵抗40と第5の抵抗41によつて設定
されるが、第5の抵抗42のかわりに抵抗とツエ
ナーダイオードの直列回路を使用することも可能
である。
第7図に本発明のさらに他の実施例を示す。
第7図で第5図と同じ機能を有するものには同
一符号を記入している。第7図において、第1の
抵抗28と第2の抵抗29と第1のコンデンサ3
0は第5図で説明した通りであり、変換トランス
33のバイアス巻線に整流用ダイオード43と平
滑用の第2のコンデンサ44とからなるバイアス
電源34を接続し、第2のコンデンサ44のアー
ス端子を第1のコンデンサ30のアース端子に接
続し、第1のコンデンサ30の正極性端子にスイ
ツチング素子45の陽極の一端T1を接続し、も
う一方の陽極の端子T2をダイオード46を介し
て上記第2のコンデンサ44の正極性端子に第2
のコンデンサ44からスイツチング素子45の方
向に導通するように接続し、スイツチング素子4
5のゲート端子Gと陽極端子T1間に第7の抵抗
47を接続する。一点破線で示す部分の回路が第
5図でのスイツチ回路31に相当する。スイツチ
ング素子45とダイオード46との中点から制御
回路32のバイアス電圧を供給するが、スイツチ
ング素子45の陽極端子T1からも制御回路32
の一部のバイアス電圧として印加する。制御回路
32の一部とは、スイツチング素子45の陽極端
子T2からのバイアス電圧が印加される前までは
高インピーダンスであり、バイアス電圧が印加さ
れると低インピーダンスとなる部分で制御回路3
2の出力部などがそれに相当する。第1のコンデ
ンサ30の充電電圧がスイツチング素子45のオ
ン電圧に達すると第1のコンデンサ30の電圧を
制御回路32に印加する。ダイオード46はスイ
ツチング素子45がオンした時に第2のコンデン
サ44の方向に電流が流れないようにして第1の
コンデンサ30のエネルギーをすべて制御回路3
2に供給する。先の説明と同様に第2のコンデン
サ44の充電電圧が高くなると第2のコンデンサ
44から制御回路32にバイアス電圧を与えるこ
ととなる。スイツチング素子45がオンになると
制御回路32が動作し第1のコンデンサ30の電
圧は第2のコンデンサ44の電圧より低くなる
が、第7の抵抗47の働きによつてスイツチング
素子45のゲート作用で陽極端子T2からT1の方
向にスイツチング素子45がオンとなつて制御回
路32の一部にバイアス電圧を与える。上記のよ
うにスイツチング素子45の導通方向を切り換え
る理由は直流電源27の電源スイツチの再投入で
必らずスイツチング素子45が一度オフ状態にな
つてからオン状態にするためである。
以上の説明ではバイアス電源にスイツチ回路を
有するものとしてその動作を述べたが、制御回路
の中にスイツチ回路と同様な働きを持たせること
が可能なことは明らかである。
以上のように本発明のスイツチング電源は構成
されるため、バイアス電源として高耐圧のトラン
ジスタを必要とすることもなく、異常時を考えて
もその対策を必要とすることもなく、さらに制御
回路が動作する前にスイツチングトランジスタが
動作することもなく、品質的に著しく安定したも
のとすることができ、当然のことながらバイアス
電源の構成の簡素化も計れるといつた効果をも
ち、工業的価値の大なるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は一般に良く知られているスイツチング
電源の回路構成図、第2図はバイアス巻線からの
バイアス電源を有する場合の回路構成図、第3図
と第4図はバイアス電源の従来例を示す回路構成
図、第5図は本発明のスイツチング電源に用いる
バイアス電源の一実施例を示す回路構成図、第6
図と第7図は本発明の他のバイアス電源の実施例
を示す回路構成図である。 1……直流電源、2……スイツチングトランジ
スタ、3……変換トランス、4……整流・平滑回
回、5……制御回路、6,7,8……バイアス電
源、27……直流電源、28……第1の抵抗、2
9……第2の抵抗、30……第1のコンデンサ、
31……スイツチ回路、32……制御回路、33
……変換トランス、34……バイアス電源、35
……整流用ダイオード、36……トランジスタ、
37……第3の抵抗、38……スイツチング素
子、39……第6の抵抗、40……第4の抵抗、
41……第5の抵抗、42……トランジスタ、4
3……整流用ダイオード、44……平滑用の第2
のコンデンサ、45……スイツチング素子、46
……ダイオード、47……第7の抵抗。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 直流電源からスイツチングトランジスタのオ
    ン時間とオフ時間との時比率を制御し、変換トラ
    ンスに備える2次巻線から所望の出力直流電圧を
    得るようにするとともに、上記変換トランスの1
    次側に上記スイツチングトランジスタを制御する
    制御回路を構成し、上記変換トランスに上記制御
    回路のバイアス電圧を供給するためのバイアス巻
    線を設け、上記直流電源を第1の抵抗と第2の抵
    抗とで分圧し第2の抵抗の両端子間に第1のコン
    デンサを接続するとともに、起動電圧と停止電圧
    にヒステリシス特性を有するスイツチ回路を介し
    て上記制御回路に接続し、第1のコンデンサの充
    電電圧が設定されたある起動電圧に達すると上記
    制御回路が動作し上記スイツチングトランジスタ
    がオン,オフ動作を行ない上記変換トランスに備
    えられた2次巻線やバイアス巻線に電圧を発生さ
    せるが、上記バイアス巻線からのバイアス電圧が
    上記制御回路の動作に必要な停止電圧の値となる
    までに必要とするエネルギーを上記第1のコンデ
    ンサに蓄えていることを特徴とするスイツチング
    電源。 2 第1のコンデンサを充電するように変換トラ
    ンスに備えたバイアス巻線をダイオードを介して
    接続するとともに、上記第1のコンデンサの一端
    (正極性端子)にPNPトランジスタのエミツタを
    接続し、そのベースを第3の抵抗とスイツチング
    素子の直列回路を介して上記第1のコンデンサの
    他端に接続し、エミツタとベース間に第6の抵抗
    を接続し、そのコレクタを第4の抵抗と第5の抵
    抗の直列回路を介してベースと同様に第1のコン
    デンサのアース端子に接続し、上記第4の抵抗と
    第5の抵抗の中点端子にNPNトランジスタのベ
    ースを接続し、そのコレクタとエミツタを上記ス
    イツチング素子の両端子間に接続し、上記PNP
    トランジスタのコレクタ端子から上記制御回路の
    バイアス電圧を供給するよう構成したことを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載のスイツチング
    電源。 3 変換トランスに備えたバイアス巻線をダイオ
    ードを介して第2のコンデンサを充電するように
    接続し、上記第2のコンデンサのアース端子を上
    記第1のコンデンサのアース端子に接続し、上記
    第1のコンデンサの正極性端にスイツチング素子
    の陽極の一端T1を接続し、もう一方の陽極端子
    T2をダイオードを介して上記第2のコンデンサ
    の正極性端子に第2のコンデンサからスイツチン
    グ素子の方向に導通するように接続し、上記スイ
    ツチング素子のゲートと陽極のT1端子間に第7
    の抵抗を接続し、スイツチング素子の陽極のT1
    とT2端子から上記制御回路のバイアス電圧を供
    給するよう構成したことを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載のスイツチング電源。
JP11988181A 1981-07-29 1981-07-29 スイッチング電源 Granted JPS5819924A (ja)

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JPH061977B2 (ja) * 1987-09-25 1994-01-05 日本電気株式会社 スイッチング電源の起動回路

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JPS52147753A (en) * 1976-06-04 1977-12-08 Fuji Electric Co Ltd Switching type dc stabilized power supply

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