JP2000262057A - 制御用補助電源の起動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】スイッチング・レギュレータの制御用補助電源
を起動する起動回路を、より単純な回路構成で実現し、
かつ、その電力損失を抑制する。 【解決手段】交流電源１１からの交流電圧は、整流器１
３および平滑コンデンサ１４により直流電圧に変換され
る。起動回路１９は、平滑コンデンサ１４に直列に接続
された起動電圧供給用コンデンサ１５を備え、この起動
電圧供給用コンデンサ１５のエネルギによって制御回路
１０を起動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術の分野】本発明は、スイッチング・
レギュレータの制御回路用の補助電源を起動する起動回
路の回路構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】スイッチング・レギュレータの入力電圧
は一般に高く、この入力電圧をそのまま制御回路に供給
することができない。この入力電圧をシリーズ・レギュ
レータで安定化することもできるが、この方式は、シリ
ーズ制御用トランジスタの電力損失が大きく、実用上の
難点がある。

【０００３】そこで、このような問題を解決するため、
図４(ａ)(ｂ)に示すような回路構成の起動回路が用いら
れている。

【０００４】図４(ａ)に示した起動回路４０によれば、
起動時に、抵抗Ｒ₂および起動用トランジスタＴｒ₁から
制御回路に電源が供給され、起動後には、変圧器Ｔの補
助巻線Ｎ_Aから制御回路に電源が供給される。変圧器Ｔ
の補助巻線Ｎ_Aから制御回路に供給される電圧が定電圧
ダイオードＤ_zの電圧よりも高くしてあれば、ダイオー
ドＤ₁に逆方向に電圧が加わり、起動用トランジスタＴ
ｒ₁がＯＦＦされる。したがって、抵抗Ｒ₂および起動用
トランジスタＴｒ₁には、起動の瞬間だけ電力が加わ
る。

【０００５】一方、図４(ｂ)に示した起動回路４１によ
れば、制御回路は、コンデンサＣ₁のエネルギによって
起動される。具体的には、コンデンサＣ₁が抵抗Ｒ₂を通
じて充電され、その充電電圧の上昇によってＰＵＴのア
ノード電圧が定電圧ダイオードＤ_z1の電圧を超えると、
ＰＵＴがＯＮされ、コンデンサＣ₁の充電電圧が起動用
トランジスタＴｒ₁を通じて制御回路に供給される。こ
のように、起動時に必要な電力がコンデンサＣ₁から瞬
時に供給されるため、抵抗Ｒ₂の抵抗値を、図４(ａ)の
起動回路４０の抵抗Ｒ₂よりも高くすることにより、起
動用トランジスタＴｒ₁や制御回路の破損時における安
全性の確保が図られている。ただし、一次遅れ要素の時
定数Ｃ₁Ｒ₂のために、電源投入から起動までの時間が長
くなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
２種類の起動回路４０,４１は、起動時に起動用トラン
ジスタＴｒ₁で電力損失を生じ、起動後にはツェナーダ
イオードＤ_z,Ｄ_z1で常時電力損失を生じる。また、起動
用トランジスタＴｒ₁が破損することも考えられる。さ
らに、その他にも、以下に示すように、それぞれが、改
善すべき欠点を有している。

【０００７】図４(ａ)の起動回路４０においては、起動
用トランジスタＴｒ₁や制御回路のＩＣの破損時に起動
抵抗Ｒ₁に負荷がかかる。したがって、このような電力
に耐える起動抵抗を選択しなければならない。

【０００８】一方、図４(ｂ)の起動回路４１は、その回
路構成が複雑である。また、前述したように、一次遅れ
要素の時定数Ｃ₁Ｒ₂によって、電源投入から起動までの
時間が長くなる。

【０００９】そこで、本発明は、回路構成が簡単で、し
かも、より電力損失が少ない、制御用補助電源の起動回
路を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、スイッチング・レギュレータの制御回路
の制御用補助電源を起動する、制御用補助電源の起動回
路であって、前記制御回路に起動電圧を供給する起動電
圧供給用コンデンサを備え、当該起動電圧供給用コンデ
ンサは、前記スイッチング・レギュレータの入力電源を
平滑化する平滑コンデンサに直列に接続されていること
を特徴とする、制御用補助電源の起動回路を提供する。
本起動回路によれば、平滑化コンデンサに起動電圧供給
用コンデンサが直列接続されているため、スイッチング
・レギュレータの入力電圧が高くても、起動電圧供給用
コンデンサおよび平滑化コンデンサの容量を調整するこ
とによって、制御回路に適当な起動電圧を供給すること
ができる。そして、本起動回路には、起動用トランジス
タ、起動抵抗およびツェナーダイオードが用いられてい
ないため、これらの素子による電力損失が生じることは
あり得ず、起動用トランジスタの破損を考慮する必要も
ない。当然、起動用トランジスタ破損防止用の抵抗を用
いる必要もなく、一次遅れ要素の時定数Ｃ₁Ｒ₂による起
動時間の遅延という問題も生じない。さらに、単純な回
路構成で実現可能という利点もある。

【００１１】また、本起動回路の起動電圧供給用コンデ
ンサには保護素子を並列接続することが望ましい。例え
ば、保護素子としてツェナーダイオードを起動電圧供給
用コンデンサに並列接続すれば、制御回路に供給される
起動電圧を、確実に、所定値(ツェナーダイオードの電
圧)以下に制限することができる。また、保護素子とし
て抵抗またはダイオードを起動電圧供給用コンデンサに
並列接続すれば、この保護素子によって、電源ＯＦＦ時
における起動電圧供給用コンデンサの残存電荷を放電さ
せることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１により、本発明の実施の一形
態に係る、スイッチング・レギュレータの制御用補助電
源の起動回路の回路構成について説明する。

【００１３】スイッチ１２がＯＮされると、交流電源１
１からの交流電圧(実効値：Ｖ_in(ｒｍｓ))が、整流器１
３に供給され、この整流器１３において整流される。
尚、整流器１３による整流後の電圧Ｖ₀は、次式(１)に
よって表される。

【００１４】Ｖ₀≒Ｖ_in×√２ …(１) 整流器１３で整流された電圧Ｖ₀は、平滑コンデンサ１
４(容量:Ｃ₁(μＦ))に供給され、平滑コンデンサ１４が
充電される。この平滑コンデンサ１４の緩衝作用によっ
て、パワー部１７および負荷１８に供給される電圧が平
滑化される。

【００１５】本実施の形態に係る起動回路１９は、制御
回路１０に起動電圧Ｖ₁を供給する起動電圧供給用コン
デンサ１５(容量:Ｃ₂(μＦ))、起動電圧供給用コンデン
サ１５に並列に接続された保護素子１６を備えている。
このように、この起動回路１９は、起動用トランジス
タ、起動抵抗およびツェナーダイオードを備えていない
ため、回路構成も単純であり、これらの素子による電力
損失を生じることはありず、起動用トランジスタの破損
を考慮する必要もない。当然、起動用トランジスタ破損
防止用の抵抗(図４(ｂ)のＲ₂)を用いる必要もないた
め、一次遅れ要素の時定数による起動時間の遅延という
問題も生じない。

【００１６】さて、起動電圧供給用コンデンサ１５は、
平滑コンデンサ１４に直列接続されているため、制御回
路１０に供給される起動電圧Ｖ₁は、次式(２)によって
表される。

【００１７】Ｖ₁＝{Ｃ₁／(Ｃ₁＋Ｃ₂)}・Ｖ₀ …(２) この数式(２)から明らかなように、制御回路１０に供給
される起動電圧Ｖ₁は、整流器１３からの出力電圧Ｖ₀、
平滑コンデンサ１４の容量Ｃ₁および起動電圧供給用コ
ンデンサ１５の容量Ｃ₂によって定まる。したがって、
２つのコンデンサ１４,１５の容量Ｃ₁,Ｃ₂を調整するこ
とによって、制御回路１０に供給される起動電圧Ｖ₁を
適当な値に調整することができる。

【００１８】起動電圧Ｖ₁の印加によって制御回路１０
が起動されると、制御回路１０からパワー部１７に制御
信号Ｓが与えられる。パワー部１７は、入力電圧を変換
し、これを負荷１８に供給する一方で、制御回路からの
制御信号Ｓに応じて入力電圧の直流成分を取り出し、こ
れを、ダイオード２０を介して制御回路１０に供給す
る。起動後の制御回路１０は、この電圧によって駆動さ
れる。

【００１９】ところで、保護素子１６としては、例え
ば、ツェナーダイオードＤ_z、抵抗Ｒ、ダイオードＤ等
を用いることができる。保護素子１６としてツェナーダ
イオードＤ_zを用いた場合には、起動電圧供給用コンデ
ンサ１５に充電される電圧が保護素子１６によって一定
値に制限されるため、制御回路１０への過電圧の供給を
防止することができる。保護素子１６としてダイオード
Ｄまたは抵抗Ｒを用いた場合には、スイッチ１２がＯＦ
Ｆされたときに起動電圧供給用コンデンサ１５に残存し
ている電荷を保護素子１６によって放電させることがで
きる。ただし、保護素子１６として抵抗Ｒを用いた場合
には、抵抗Ｒで電気損失(Ｖ₁ ²／Ｒ)が生じ、保護素子１
６にダイオードＤを用いた場合よりも平滑コンデンサ１
４の放電時間がやや長くなる。

【００２０】

【実施例】以下、上記実施の形態の具体的な実施例につ
いて説明する。

【００２１】本実施例では、図２に示すように、整流器
１３および保護素子１６として、それぞれ、ダイオード
ブリッジおよびダイオードを用いている。また、パワー
部２２を、トランス２２、トランジスタ２１およびダイ
オード２３によって構成している。さらに、平滑コンデ
ンサ１４および起動電圧供給用コンデンサ１５には、そ
れぞれ、交流電源から供給される交流電圧等に応じて定
めた適当な容量Ｃ₁,Ｃ₂のコンデンサを用いている。

【００２２】スイッチ１２がＯＮされると、交流電源１
１からの交流電圧がダイオードブリッジ１３によって両
波整流される。そして、前述したように、ダイオードブ
リッジ１３からの出力電圧Ｖ₀によって平滑コンデンサ
１４および起動電圧供給用コンデンサ１５が充電され、
数式(２)により表される起動電圧Ｖ₁によって制御回路
１０が起動される。起動後の制御回路１０は、トランジ
スタ２１にベース電圧Ｓ(周波数５０ｋＨｚ〜数１００
ｋＨｚ程度のパルス信号)を与えることによって、トラ
ンス２２を駆動する。これにより、トランス２２の２次
巻線からの電圧が、ダイオード２３を介して負荷(不図
示)に供給される一方で、トランス２２の補助巻線Ｎ_Aか
らの電圧が、ダイオード２０を介して制御回路１０に供
給される。起動後の制御回路１０は、この補助巻線Ｎ_A
からの電圧によって駆動される。

【００２３】なお、スイッチ１２がＯＦＦされると、ダ
イオード１６によって起動電圧供給用コンデンサ１５の
残存電荷が放電される。

【００２４】ところで、図２の回路構成で適当な起動電
圧を得ようとすると、起動電圧供給用コンデンサ１５の
容量が大きくなりすぎることがある。例えば、整流後の
電圧１４０Ｖから起動電圧１５Ｖを得る必要がある場
合、容量２４０μＦの平滑コンデンサ１４に対して、容
量２０００μＦの起動電圧供給用コンデンサ１５が必要
となる。

【００２５】そこで、このような場合には、図３に示す
ように、起動電圧供給用コンデンサ１５に適当な容量Ｃ
₃のコンデンサ３０を並列接続することが望ましい。た
だし、この構成においては、起動時にのみコンデンサ１
５を機能させるため、起動後にトランスの補助巻線Ｎ_A
からの電力がコンデンサ３０と制御回路１０とにだけ供
給されるように、トランスの補助巻線Ｎ_Aからコンデン
サ１５への電力供給を妨げるダイオード３１を設ける必
要がある。

【００２６】図３の回路構成による起動電圧Ｖ₁は、次
式(３)によって表される。

【００２７】Ｖ₁＝｛Ｃ₁／(Ｃ₁＋Ｃ₂＋Ｃ₃)｝・Ｖ₀(３) この数式(３)と前述の数式(２)とを比較することによ
り、図３の回路構成によれば、図２の回路構成よりも小
さな容量の起動電圧供給用コンデンサ１５を用いても、
図２の回路構成と同程度の起動電力Ｖ₁を得ることがで
きることが判る。したがって、起動電圧供給用コンデン
サ１５の容量を抑制することができる。

【００２８】また、図３の構成では、保護素子１６とし
てツェナーダイオードを用いることによって、制御回路
１０への過電圧の供給の防止を図ることがさらに望まし
い。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、スイッチング・レギュ
レータの制御回路の制御用補助電源を起動する起動回路
を、より単純で、かつ、より電力損失が小さい回路構成
で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係る制御用補助電源の
起動回路の回路構成図である。

【図２】本発明の実施の一形態に係る制御用補助電源の
起動回路の回路構成図である。

【図３】本発明の実施の一形態に係る制御用補助電源の
起動回路の回路構成図である。

【図４】従来の制御用補助電源の起動回路の回路構成図
である。

【符号の説明】

１０…制御回路 １１…交流電源 １２…スイッチ １３…整流器 １４…平滑コンデンサ １５…起動電圧供給用コンデンサ １６…保護素子 １７…パワー部 １８…負荷 １９…起動回路 ２０…ダイオード ２１…トランジスタ ２２…トランス ２３…ダイオード ３０…コンデンサ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スイッチング・レギュレータの制御回路の
   補助電源を起動する、制御用補助電源の起動回路であっ
   て、前記制御回路に起動電圧を供給する起動電圧供給用
   コンデンサを備え、 当該起動電圧供給用コンデンサは、前記スイッチング・
   レギュレータの入力電源を平滑化する平滑コンデンサに
   直列に接続されていることを特徴とする、制御用補助電
   源の起動回路。
2. 【請求項２】請求項１記載の制御用補助電源の起動回路
   であって、前記電圧供給用コンデンサに並列に接続され
   た保護素子を備えることを特徴とする、制御用補助電源
   の起動回路。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の制御用補助電源の
   起動回路を備えることを特徴とする、スイッチング・レ
   ギュレータ。