JP3051675B2 - 自励式スイッチング電源装置 - Google Patents
自励式スイッチング電源装置Info
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- JP3051675B2 JP3051675B2 JP8160545A JP16054596A JP3051675B2 JP 3051675 B2 JP3051675 B2 JP 3051675B2 JP 8160545 A JP8160545 A JP 8160545A JP 16054596 A JP16054596 A JP 16054596A JP 3051675 B2 JP3051675 B2 JP 3051675B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、簡素な構成で安定
した低い出力電圧が得られる、自励発振方式のスイッチ
ング電源装置の回路技術に関する。
した低い出力電圧が得られる、自励発振方式のスイッチ
ング電源装置の回路技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】スイッチング電源の駆動方式には、大別
すると自励発振方式と他励発振方式があり、前者の自励
発振方式は比較的小容量の電源装置に適用される。この
自励発振方式（以下、自励式という）のスイッチング電
源装置としては、その回路が図４に示すように構成され
たものが存在する。図４において、１は高電位側の入力
端子を示し、２は逆極性の電位側の出力端子を示してお
り、基準電位側の入力端子及び出力端子は、共にアース
に接続されることからアースと同一とみなし、図示は省
略してある。
すると自励発振方式と他励発振方式があり、前者の自励
発振方式は比較的小容量の電源装置に適用される。この
自励発振方式（以下、自励式という）のスイッチング電
源装置としては、その回路が図４に示すように構成され
たものが存在する。図４において、１は高電位側の入力
端子を示し、２は逆極性の電位側の出力端子を示してお
り、基準電位側の入力端子及び出力端子は、共にアース
に接続されることからアースと同一とみなし、図示は省
略してある。
【０００３】入力端子１とアースとの間には第１スイッ
チングトランジスタＱ１とチョークコイルＬ１が直列に
接続され、第１スイッチングトランジスタＱ１とチョー
クコイルＬ１の接続点（以下、接続点（ａ）とする）と
出力端子２との間に整流ダイオードが接続されている。
出力端子２とアースとの間には平滑コンデンサＣ３が接
続され、この第１スイッチングトランジスタＱ１、チョ
ークコイルＬ１、整流ダイオードＤ１、平滑コンデンサ
Ｃ３により、一般には極性反転型コンバータとして知ら
れる電源装置を形成している。この回路には、さらに自
励発振のための以下の構成が設けられている。
チングトランジスタＱ１とチョークコイルＬ１が直列に
接続され、第１スイッチングトランジスタＱ１とチョー
クコイルＬ１の接続点（以下、接続点（ａ）とする）と
出力端子２との間に整流ダイオードが接続されている。
出力端子２とアースとの間には平滑コンデンサＣ３が接
続され、この第１スイッチングトランジスタＱ１、チョ
ークコイルＬ１、整流ダイオードＤ１、平滑コンデンサ
Ｃ３により、一般には極性反転型コンバータとして知ら
れる電源装置を形成している。この回路には、さらに自
励発振のための以下の構成が設けられている。
【０００４】入力端子１とアースとの間に第２スイッチ
ングトランジスタＱ２と抵抗Ｒ１が直列に接続される。
第２スイッチングトランジスタＱ２のコレクタは第１ス
イッチングトランジスタＱ１のベースに接続され、第２
スイッチングトランジスタＱ２のベースは第１スイッチ
ングトランジスタＱ１のエミッタにトリガ回路４を介し
て接続され、第２スイッチングトランジスタＱ２のベー
スはさらに第１スイッチングトランジスタＱ１のベース
に抵抗Ｒ２を介して接続されている。この接続構成によ
り第１スイッチングトランジスタＱ１と第２スイッチン
グトランジスタＱ２はマルチバイブレータを形成する。
なお、図４におけるトリガ回路４は抵抗Ｒ３とコンデン
サＣ２の直列回路によって構成される。
ングトランジスタＱ２と抵抗Ｒ１が直列に接続される。
第２スイッチングトランジスタＱ２のコレクタは第１ス
イッチングトランジスタＱ１のベースに接続され、第２
スイッチングトランジスタＱ２のベースは第１スイッチ
ングトランジスタＱ１のエミッタにトリガ回路４を介し
て接続され、第２スイッチングトランジスタＱ２のベー
スはさらに第１スイッチングトランジスタＱ１のベース
に抵抗Ｒ２を介して接続されている。この接続構成によ
り第１スイッチングトランジスタＱ１と第２スイッチン
グトランジスタＱ２はマルチバイブレータを形成する。
なお、図４におけるトリガ回路４は抵抗Ｒ３とコンデン
サＣ２の直列回路によって構成される。
【０００５】そして、出力端子２とアースとの間に抵抗
Ｒ６と抵抗Ｒ７の直列回路と定電圧ダイオードＤ２と抵
抗Ｒ５の直列回路が並列の状態でそれぞれ接続される。
抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ７の接続点にベースを接続し、定電圧
ダイオードＤ２と抵抗Ｒ５の接続点にエミッタを接続し
たトランジスタＱ３を設け、このトランジスタＱ３、抵
抗Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、定電圧ダイオードＤ２により制御
回路３が形成される。トランジスタＱ３のコレクタは制
御回路３の出力端として抵抗Ｒ４を介して第２スイッチ
ングトランジスタＱ２のべースに接続される。以上のよ
うな構成とした回路の自励発振動作の概略は以下のよう
であった。
Ｒ６と抵抗Ｒ７の直列回路と定電圧ダイオードＤ２と抵
抗Ｒ５の直列回路が並列の状態でそれぞれ接続される。
抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ７の接続点にベースを接続し、定電圧
ダイオードＤ２と抵抗Ｒ５の接続点にエミッタを接続し
たトランジスタＱ３を設け、このトランジスタＱ３、抵
抗Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、定電圧ダイオードＤ２により制御
回路３が形成される。トランジスタＱ３のコレクタは制
御回路３の出力端として抵抗Ｒ４を介して第２スイッチ
ングトランジスタＱ２のべースに接続される。以上のよ
うな構成とした回路の自励発振動作の概略は以下のよう
であった。
【０００６】入力端子１に入力電圧が印加されると第１
スイッチングトランジスタＱ１のベース、抵抗Ｒ１、ア
ースの経路で電流が流れ、第１スイッチングトランジス
タＱ１がオン状態となる。この時第２スイッチングトラ
ンジスタＱ２のベース、エミッタ間はターンオンするの
に必要な順方向バイアスを受けられずオフ状態となる。
この第１スイッチングトランジスタＱ１がオン状態とな
ることでチョークコイルＬ１には直線的に増加する電流
が流れ始め、同時にトリガ回路４のコンデンサＣ２には
接続点（ａ）側を高電位とする充電が行われる。
スイッチングトランジスタＱ１のベース、抵抗Ｒ１、ア
ースの経路で電流が流れ、第１スイッチングトランジス
タＱ１がオン状態となる。この時第２スイッチングトラ
ンジスタＱ２のベース、エミッタ間はターンオンするの
に必要な順方向バイアスを受けられずオフ状態となる。
この第１スイッチングトランジスタＱ１がオン状態とな
ることでチョークコイルＬ１には直線的に増加する電流
が流れ始め、同時にトリガ回路４のコンデンサＣ２には
接続点（ａ）側を高電位とする充電が行われる。
【０００７】ここで、第１スイッチングトランジスタＱ
１のコレクタ電流の上限値（以下、コレクタ飽和電流と
いう）は、その時にベースを流れる電流の値によって変
化するが、図４の構成の回路においては抵抗Ｒ１によっ
てほぼ一定に設定されている。チョークコイルＬ１に流
れる電流の値が第１スイッチングトランジスタＱ１のコ
レクタ飽和電流に達すると、チョークコイルＬ１に流れ
る電流は一定となり、その一瞬にはチョークコイルＬ１
の端子間に電位差がなくなる。この時、トリガ回路４の
コンデンサＣ２は放電を開始して第２スイッチングトラ
ンジスタＱ２のベース電流を導き、第２スイッチングト
ランジスタＱ２を導通させる。すると第１スイッチング
トランジスタＱ１のベース電流が減少し、第１スイッチ
ングトランジスタＱ１はそのコレクタ電流の流量を小さ
く抑えるため、チョークコイルＬ１にフライバック電圧
が発生する。
１のコレクタ電流の上限値（以下、コレクタ飽和電流と
いう）は、その時にベースを流れる電流の値によって変
化するが、図４の構成の回路においては抵抗Ｒ１によっ
てほぼ一定に設定されている。チョークコイルＬ１に流
れる電流の値が第１スイッチングトランジスタＱ１のコ
レクタ飽和電流に達すると、チョークコイルＬ１に流れ
る電流は一定となり、その一瞬にはチョークコイルＬ１
の端子間に電位差がなくなる。この時、トリガ回路４の
コンデンサＣ２は放電を開始して第２スイッチングトラ
ンジスタＱ２のベース電流を導き、第２スイッチングト
ランジスタＱ２を導通させる。すると第１スイッチング
トランジスタＱ１のベース電流が減少し、第１スイッチ
ングトランジスタＱ１はそのコレクタ電流の流量を小さ
く抑えるため、チョークコイルＬ１にフライバック電圧
が発生する。
【０００８】このチョークコイルＬ１に発生したフライ
バック電圧はトリガ回路４を介して第２スイッチングト
ランジスタＱ２のベースに印加され、第２スイッチング
トランジスタＱ２をオン状態へと導く。第２スイッチン
グトランジスタＱ２がオン状態となることで第１スイッ
チングトランジスタＱ１のベース電位が上昇し、順方向
バイアス状態が解除されて第１スイッチングトランジス
タＱ１はオフ状態となる。第２スイッチングトランジス
タＱ２がオン状態にある間、第２スイッチングトランジ
スタＱ２のベースにはトリガ回路４とチョークコイルＬ
１を通過する電流が流れ、トリガ回路４のコンデンサＣ
２は抵抗Ｒ３側を高電位とする充電が行われる。
バック電圧はトリガ回路４を介して第２スイッチングト
ランジスタＱ２のベースに印加され、第２スイッチング
トランジスタＱ２をオン状態へと導く。第２スイッチン
グトランジスタＱ２がオン状態となることで第１スイッ
チングトランジスタＱ１のベース電位が上昇し、順方向
バイアス状態が解除されて第１スイッチングトランジス
タＱ１はオフ状態となる。第２スイッチングトランジス
タＱ２がオン状態にある間、第２スイッチングトランジ
スタＱ２のベースにはトリガ回路４とチョークコイルＬ
１を通過する電流が流れ、トリガ回路４のコンデンサＣ
２は抵抗Ｒ３側を高電位とする充電が行われる。
【０００９】このコンデンサＣ２の充電が進行すると第
２スイッチングトランジスタＱ２のベース電流は減少
し、やがて第２スイッチングトランジスタＱ２はオフ状
態へと移行する。第２スイッチングトランジスタＱ２が
オフ状態となることにより第１スイッチングトランジス
タＱ１のベースにはベースから抵抗Ｒ１、アースの経路
で再び電流が流れ、第１スイッチングトランジスタＱ１
はオン状態へと移行する。以上のような動作を繰り返し
て自励発振動作が行われる。
２スイッチングトランジスタＱ２のベース電流は減少
し、やがて第２スイッチングトランジスタＱ２はオフ状
態へと移行する。第２スイッチングトランジスタＱ２が
オフ状態となることにより第１スイッチングトランジス
タＱ１のベースにはベースから抵抗Ｒ１、アースの経路
で再び電流が流れ、第１スイッチングトランジスタＱ１
はオン状態へと移行する。以上のような動作を繰り返し
て自励発振動作が行われる。
【００１０】そして図４に示す回路の定電圧制御動作は
以下のようにして行われる。第１スイッチングトランジ
スタＱ１のオン、オフ動作によってチョークコイルＬ１
の両端に誘起電圧とフライバック電圧が交互に現れる。
このフライバック電圧は整流ダイオードＤ１と平滑コン
デンサＣ３によって整流・平滑され、その結果、平滑コ
ンデンサＣ３の両端に現れる直流電圧が出力電圧として
出力端子２から外部に供給される。ここで出力電圧は抵
抗Ｒ６、Ｒ７によって分圧され、その分圧電圧はトラン
ジスタＱ３のベースに印加される。トランジスタＱ３
は、ベースに印加された分圧電圧とエミッタに供給され
る定電圧ダイオードＤ２による基準電圧との差分に応じ
てそのコレクタに流入する電流を変化させる。
以下のようにして行われる。第１スイッチングトランジ
スタＱ１のオン、オフ動作によってチョークコイルＬ１
の両端に誘起電圧とフライバック電圧が交互に現れる。
このフライバック電圧は整流ダイオードＤ１と平滑コン
デンサＣ３によって整流・平滑され、その結果、平滑コ
ンデンサＣ３の両端に現れる直流電圧が出力電圧として
出力端子２から外部に供給される。ここで出力電圧は抵
抗Ｒ６、Ｒ７によって分圧され、その分圧電圧はトラン
ジスタＱ３のベースに印加される。トランジスタＱ３
は、ベースに印加された分圧電圧とエミッタに供給され
る定電圧ダイオードＤ２による基準電圧との差分に応じ
てそのコレクタに流入する電流を変化させる。
【００１１】このトランジスタＱ３のコレクタ電流が変
化することによって第２スイッチングトランジスタＱ２
のベース電流が変化し、その結果、第２スイッチングト
ランジスタＱ２のオンデューティが変化する。第１スイ
ッチングトランジスタＱ１と第２スイッチングトランジ
スタＱ２はマルチバイブレータを形成し、その２つのト
ランジスタの動作は相補的であるため、第２スイッチン
グトランジスタＱ２のオンデューティの変化は第１スイ
ッチングトランジスタＱ１のオンデューティの変化をも
たらす。
化することによって第２スイッチングトランジスタＱ２
のベース電流が変化し、その結果、第２スイッチングト
ランジスタＱ２のオンデューティが変化する。第１スイ
ッチングトランジスタＱ１と第２スイッチングトランジ
スタＱ２はマルチバイブレータを形成し、その２つのト
ランジスタの動作は相補的であるため、第２スイッチン
グトランジスタＱ２のオンデューティの変化は第１スイ
ッチングトランジスタＱ１のオンデューティの変化をも
たらす。
【００１２】例えばここで、出力電圧（絶対値）が設定
値よりも大きくなろうとすると、トランジスタＱ３のベ
ースに入力される分圧電圧はエミッタに提供される基準
電圧より大きくなり、トランジスタＱ３はより多くの電
流をコレクタに導く。すると第２スイッチングトランジ
スタＱ２のベース電流が大きくなるため第２スイッチン
グトランジスタＱ２のオン期間が長くなる。第２スイッ
チングトランジスタＱ２のオン期間が長くなることはす
なわち第１スイッチングトランジスタＱ１のオフ期間が
長くなることであり、第１スイッチングトランジスタＱ
１のオンデューティが小さくなり、その結果、出力電圧
の増加が抑えられる。出力電圧が設定値よりも小さくな
ろうとすると前記動作とは逆の動作が起こり、出力電圧
の低下が防止される。このような動作により出力電圧の
定電圧制御が行われる。
値よりも大きくなろうとすると、トランジスタＱ３のベ
ースに入力される分圧電圧はエミッタに提供される基準
電圧より大きくなり、トランジスタＱ３はより多くの電
流をコレクタに導く。すると第２スイッチングトランジ
スタＱ２のベース電流が大きくなるため第２スイッチン
グトランジスタＱ２のオン期間が長くなる。第２スイッ
チングトランジスタＱ２のオン期間が長くなることはす
なわち第１スイッチングトランジスタＱ１のオフ期間が
長くなることであり、第１スイッチングトランジスタＱ
１のオンデューティが小さくなり、その結果、出力電圧
の増加が抑えられる。出力電圧が設定値よりも小さくな
ろうとすると前記動作とは逆の動作が起こり、出力電圧
の低下が防止される。このような動作により出力電圧の
定電圧制御が行われる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】図４に示す回路におい
て、出力電圧は定電圧ダイオードＤ２の基準電圧値と、
抵抗Ｒ６とＲ７の接続点に現れる電圧とによって決定さ
れる。いま図４の回路で得られる出力電圧の範囲を考え
た時、その下限の電圧値は、定電圧ダイオードＤ２のツ
ェナー電圧ＶZ2とトランジスタＱ３のベース、エミッタ
間電圧ＶBE3 を合わせた電圧（ＶZ2＋ＶBE3 ）となる。
ところで市場に存在する定電圧ダイオード素子は通常、
そのツェナー電圧がおよそ３〔Ｖ〕以上となる。そのた
め図４に示す回路の出力電圧の下限値は、せいぜい３
〔Ｖ〕が限度であり、それ以下の電圧を得ることは困難
であった。
て、出力電圧は定電圧ダイオードＤ２の基準電圧値と、
抵抗Ｒ６とＲ７の接続点に現れる電圧とによって決定さ
れる。いま図４の回路で得られる出力電圧の範囲を考え
た時、その下限の電圧値は、定電圧ダイオードＤ２のツ
ェナー電圧ＶZ2とトランジスタＱ３のベース、エミッタ
間電圧ＶBE3 を合わせた電圧（ＶZ2＋ＶBE3 ）となる。
ところで市場に存在する定電圧ダイオード素子は通常、
そのツェナー電圧がおよそ３〔Ｖ〕以上となる。そのた
め図４に示す回路の出力電圧の下限値は、せいぜい３
〔Ｖ〕が限度であり、それ以下の電圧を得ることは困難
であった。
【００１４】なお、稀にツェナー電圧が２〔Ｖ〕程度の
製品が存在するが、このような定電圧ダイオード素子は
ツェナー電圧の高いそれよりも特性の温度依存性が大き
い欠点がある。そのためツェナー電圧が２〔Ｖ〕程度の
定電圧ダイオード素子を図４の回路に組み込むと、２
〔Ｖ〕程度の低い出力電圧を得ることが可能となる反
面、出力電圧が周囲温度によって大きく変動する問題が
ある。そこで本発明は、簡素な構成で安定した低い出力
電圧を得ることのできる、自励式スイッチング電源装置
を提供することを目的とする。
製品が存在するが、このような定電圧ダイオード素子は
ツェナー電圧の高いそれよりも特性の温度依存性が大き
い欠点がある。そのためツェナー電圧が２〔Ｖ〕程度の
定電圧ダイオード素子を図４の回路に組み込むと、２
〔Ｖ〕程度の低い出力電圧を得ることが可能となる反
面、出力電圧が周囲温度によって大きく変動する問題が
ある。そこで本発明は、簡素な構成で安定した低い出力
電圧を得ることのできる、自励式スイッチング電源装置
を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、入力端子と基
準電位点との間に第１のスイッチングトランジスタとチ
ョークコイルを直列に接続し、第１のスイッチングトラ
ンジスタによって電流を断続した時にチョークコイルに
発生する電圧を整流・平滑し、入力電圧とは逆極性の出
力電圧を得る、極性反転型の自励式スイッチング電源装
置において、第１のスイッチングトランジスタのエミッ
タ、ベース端子に対してそのエミッタ、コレクタ端子を
それぞれ接続し、そのベースは第１の抵抗を介して第１
のスイッチングトランジスタのベースに接続した、第１
のスイッチングトランジスタと共にマルチバイブレータ
を形成する第２のスイッチングトランジスタ、第２のス
イッチングトランジスタのベースと第１のスイッチング
トランジスタのコレクタとの間に接続したトリガ回路、
電源装置の入力端子と出力端子の間に接続した第２の抵
抗と定電圧発生手段の直列回路、第２の抵抗と定電圧発
生手段の接続点にベースを接続し、基準電位点にエミッ
タを接続し、第１のスイッチングトランジスタのベース
に第３の抵抗を介してコレクタを接続した制御用トラン
ジスタ、を具備することを特徴とする。
準電位点との間に第１のスイッチングトランジスタとチ
ョークコイルを直列に接続し、第１のスイッチングトラ
ンジスタによって電流を断続した時にチョークコイルに
発生する電圧を整流・平滑し、入力電圧とは逆極性の出
力電圧を得る、極性反転型の自励式スイッチング電源装
置において、第１のスイッチングトランジスタのエミッ
タ、ベース端子に対してそのエミッタ、コレクタ端子を
それぞれ接続し、そのベースは第１の抵抗を介して第１
のスイッチングトランジスタのベースに接続した、第１
のスイッチングトランジスタと共にマルチバイブレータ
を形成する第２のスイッチングトランジスタ、第２のス
イッチングトランジスタのベースと第１のスイッチング
トランジスタのコレクタとの間に接続したトリガ回路、
電源装置の入力端子と出力端子の間に接続した第２の抵
抗と定電圧発生手段の直列回路、第２の抵抗と定電圧発
生手段の接続点にベースを接続し、基準電位点にエミッ
タを接続し、第１のスイッチングトランジスタのベース
に第３の抵抗を介してコレクタを接続した制御用トラン
ジスタ、を具備することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】第１のスイッチングトランジスタ
と共にマルチバイブレータを構成する第２のスイッチン
グトランジスタを設け、第２のスイッチングトランジス
タのベースと第１のスイッチングトランジスタのコレク
タとの間にトリガ回路を接続する。電源装置の入力端子
と極性反転側の出力端子との間にバイアス用の抵抗と定
電圧発生手段の直列回路を接続する。第２のスイッチン
グトランジスタのコレクタと基準電位点との間に電流制
限用の抵抗と制御用トランジスタの直列回路を接続し、
制御用トランジスタのベースをバイアス用の抵抗と定電
圧発生手段の接続点に接続する。ここで定電圧発生手段
は、第１の例としては定電圧ダイオードより構成し、第
２の例としてはシャントレギュレータ及びシャントレギ
ュレータのカソード、リファレンス間、アノード、リフ
ァレンス間にそれぞれ接続された複数の抵抗により構成
し、第３の例としてはカソード、リファレンス間を短絡
したシャントレギュレータにより構成する。
と共にマルチバイブレータを構成する第２のスイッチン
グトランジスタを設け、第２のスイッチングトランジス
タのベースと第１のスイッチングトランジスタのコレク
タとの間にトリガ回路を接続する。電源装置の入力端子
と極性反転側の出力端子との間にバイアス用の抵抗と定
電圧発生手段の直列回路を接続する。第２のスイッチン
グトランジスタのコレクタと基準電位点との間に電流制
限用の抵抗と制御用トランジスタの直列回路を接続し、
制御用トランジスタのベースをバイアス用の抵抗と定電
圧発生手段の接続点に接続する。ここで定電圧発生手段
は、第１の例としては定電圧ダイオードより構成し、第
２の例としてはシャントレギュレータ及びシャントレギ
ュレータのカソード、リファレンス間、アノード、リフ
ァレンス間にそれぞれ接続された複数の抵抗により構成
し、第３の例としてはカソード、リファレンス間を短絡
したシャントレギュレータにより構成する。
【００１７】
【実施例】低くかつ安定した出力電圧が得られる本発明
の自励式スイッチング電源装置の回路を図１に示した。
図１において、第１スイッチングトランジスタＱ１、チ
ョークコイルＬ１、整流ダイオードＤ１及び平滑コンデ
ンサＣ３は極性反転型コンバータ回路を形成し、自励発
振のための第２スイッチングトランジスタＱ２、トリガ
回路４、抵抗Ｒ２は図４の従来の回路と同一の接続構成
となっている。
の自励式スイッチング電源装置の回路を図１に示した。
図１において、第１スイッチングトランジスタＱ１、チ
ョークコイルＬ１、整流ダイオードＤ１及び平滑コンデ
ンサＣ３は極性反転型コンバータ回路を形成し、自励発
振のための第２スイッチングトランジスタＱ２、トリガ
回路４、抵抗Ｒ２は図４の従来の回路と同一の接続構成
となっている。
【００１８】図１の回路でその構成が図４の回路と異な
っているのは、電源装置の制御機能部分であり、以下の
ような接続構成としている。すなわち、入力端子１と出
力端子２の間に抵抗Ｒ８と定電圧発生手段５ａを直列に
接続し、さらにＮＰＮ型トランジスタによる制御用トラ
ンジスタＱ４を設け、制御用トランジスタＱ４のベース
を抵抗Ｒ８と定電圧発生手段５ａの接続点に接続し、エ
ミッタをアースに接続し、コレクタを抵抗Ｒ１を介して
第１スイッチングトランジスタＱ１のベースと第２スイ
ッチングトランジスタＱ２のコレクタの接続点に接続す
る。ここで定電圧発生手段５ａは、カソードを抵抗Ｒ８
に接続し、アノードを出力端子２に接続した定電圧ダイ
オードＤ３よりなっている。
っているのは、電源装置の制御機能部分であり、以下の
ような接続構成としている。すなわち、入力端子１と出
力端子２の間に抵抗Ｒ８と定電圧発生手段５ａを直列に
接続し、さらにＮＰＮ型トランジスタによる制御用トラ
ンジスタＱ４を設け、制御用トランジスタＱ４のベース
を抵抗Ｒ８と定電圧発生手段５ａの接続点に接続し、エ
ミッタをアースに接続し、コレクタを抵抗Ｒ１を介して
第１スイッチングトランジスタＱ１のベースと第２スイ
ッチングトランジスタＱ２のコレクタの接続点に接続す
る。ここで定電圧発生手段５ａは、カソードを抵抗Ｒ８
に接続し、アノードを出力端子２に接続した定電圧ダイ
オードＤ３よりなっている。
【００１９】このような構成とした図１の回路では、そ
の自励発振動作は実質的に図４の回路と同じになるが、
出力電圧の定電圧制御動作は以下のようになる。出力端
子２に現れる出力電圧はアースに対して負の電圧値であ
り、定電圧発生手段５ａと抵抗Ｒ８の接続点には出力電
圧よりも所定の電圧だけ正の方向に高い検出電圧が得ら
れる。ここで図１の回路では、所定の電圧とは定電圧ダ
イオードＤ２のツェナー電圧となる。この検出電圧は制
御用トランジスタＱ４のベースへ印加され、制御用トラ
ンジスタＱ４のコレクタ電流は検出電圧に応じた値とな
る。制御用トランジスタＱ４のコレクタ電流は第１スイ
ッチングトランジスタＱ１のベース電流の大きさを決定
し、出力電圧に応じたオンデューティで第１スイッチン
グトランジスタＱ１にオンオフ動作を行わせる。
の自励発振動作は実質的に図４の回路と同じになるが、
出力電圧の定電圧制御動作は以下のようになる。出力端
子２に現れる出力電圧はアースに対して負の電圧値であ
り、定電圧発生手段５ａと抵抗Ｒ８の接続点には出力電
圧よりも所定の電圧だけ正の方向に高い検出電圧が得ら
れる。ここで図１の回路では、所定の電圧とは定電圧ダ
イオードＤ２のツェナー電圧となる。この検出電圧は制
御用トランジスタＱ４のベースへ印加され、制御用トラ
ンジスタＱ４のコレクタ電流は検出電圧に応じた値とな
る。制御用トランジスタＱ４のコレクタ電流は第１スイ
ッチングトランジスタＱ１のベース電流の大きさを決定
し、出力電圧に応じたオンデューティで第１スイッチン
グトランジスタＱ１にオンオフ動作を行わせる。
【００２０】ここで出力電圧（絶対値）が設定値よりも
大きくなろうとすると検出電圧は低下するため、制御用
トランジスタＱ４のベースに流れる電流は減少し、制御
用トランジスタＱ４はそのコレクタに導く電流を小さく
制限する。すると第１スイッチングトランジスタＱ１の
ベース電流は小さくなり、第１スイッチングトランジス
タＱ１のコレクタ飽和電流が低下するため、チョークコ
イルＬ１に流れる電流が第１スイッチングトランジスタ
Ｑ１のコレクタ飽和電流に達するまでの時間が短くな
る。このことはすなわち、第１スイッチングトランジス
タＱ１のオン期間を短くし、第１スイッチングトランジ
スタＱ１のオンデューティを小さくすることになる。そ
の結果、入力側から出力側へ供給されるエネルギー量が
小さくなり、出力電圧の増加が抑えられる。出力電圧が
設定値よりも小さくなろうとすると、前記動作とは逆の
動作が起こり出力電圧の減少が防止される。このような
動作により出力電圧の定電圧制御が行われる。
大きくなろうとすると検出電圧は低下するため、制御用
トランジスタＱ４のベースに流れる電流は減少し、制御
用トランジスタＱ４はそのコレクタに導く電流を小さく
制限する。すると第１スイッチングトランジスタＱ１の
ベース電流は小さくなり、第１スイッチングトランジス
タＱ１のコレクタ飽和電流が低下するため、チョークコ
イルＬ１に流れる電流が第１スイッチングトランジスタ
Ｑ１のコレクタ飽和電流に達するまでの時間が短くな
る。このことはすなわち、第１スイッチングトランジス
タＱ１のオン期間を短くし、第１スイッチングトランジ
スタＱ１のオンデューティを小さくすることになる。そ
の結果、入力側から出力側へ供給されるエネルギー量が
小さくなり、出力電圧の増加が抑えられる。出力電圧が
設定値よりも小さくなろうとすると、前記動作とは逆の
動作が起こり出力電圧の減少が防止される。このような
動作により出力電圧の定電圧制御が行われる。
【００２１】この図１の回路において、定電圧発生手段
５ａを構成する定電圧ダイオードＤ３のツェナー電圧を
ＶZ3、制御用トランジスタＱ４のベース、エミッタ間電
圧をＶBE4 とした時、この図１に示す回路の出力電圧の
設定値ＶOSは（ＶZ3−ＶBE4）となる。これから分かる
ように、図１の回路は図４の従来の回路よりも制御用ト
ランジスタＱ４のベース、エミッタ間電圧の分だけ低い
出力電圧を得ることが可能となる。また、ある所定の低
い出力電圧を得るのに際しては、例えばツェナー電圧が
１ランク高くても温度特性の良い定電圧ダイオード素子
を使用することができるため、電源装置の出力電圧が周
囲温度によって大きく変動することが防止でき、出力電
圧の安定度を向上させることも可能となる。
５ａを構成する定電圧ダイオードＤ３のツェナー電圧を
ＶZ3、制御用トランジスタＱ４のベース、エミッタ間電
圧をＶBE4 とした時、この図１に示す回路の出力電圧の
設定値ＶOSは（ＶZ3−ＶBE4）となる。これから分かる
ように、図１の回路は図４の従来の回路よりも制御用ト
ランジスタＱ４のベース、エミッタ間電圧の分だけ低い
出力電圧を得ることが可能となる。また、ある所定の低
い出力電圧を得るのに際しては、例えばツェナー電圧が
１ランク高くても温度特性の良い定電圧ダイオード素子
を使用することができるため、電源装置の出力電圧が周
囲温度によって大きく変動することが防止でき、出力電
圧の安定度を向上させることも可能となる。
【００２２】そして制御用トランジスタＱ４は出力電圧
に応じて必要最小限の第１スイッチングトランジスタＱ
１のベース電流を流すため、第２スイッチングトランジ
スタＱ２がオン状態の時に第２スイッチングトランジス
タＱ２から抵抗Ｒ１に流入する電流が小さく抑えられ、
従来の回路に比べて抵抗Ｒ１に発生する損失が低減され
る利点もある。なお図１においては、トリガ回路４を抵
抗Ｒ３とコンデンサＣ２の直列回路により構成している
が、場合によっては抵抗Ｒ３は回路から除かれる場合が
ある。また、図１の定電圧発生手段５ａは定電圧ダイオ
ードＤ３によって構成しているが、図２あるいは図３に
示す定電圧発生手段５ｂ、５ｃを図１の定電圧発生手段
５ａに置き換えても良い。
に応じて必要最小限の第１スイッチングトランジスタＱ
１のベース電流を流すため、第２スイッチングトランジ
スタＱ２がオン状態の時に第２スイッチングトランジス
タＱ２から抵抗Ｒ１に流入する電流が小さく抑えられ、
従来の回路に比べて抵抗Ｒ１に発生する損失が低減され
る利点もある。なお図１においては、トリガ回路４を抵
抗Ｒ３とコンデンサＣ２の直列回路により構成している
が、場合によっては抵抗Ｒ３は回路から除かれる場合が
ある。また、図１の定電圧発生手段５ａは定電圧ダイオ
ードＤ３によって構成しているが、図２あるいは図３に
示す定電圧発生手段５ｂ、５ｃを図１の定電圧発生手段
５ａに置き換えても良い。
【００２３】図２に示す定電圧発生手段５ｂは、抵抗Ｒ
８側にカソードを、出力端子２側にアノードを配置した
シャントレギュレータＳＲと、カソード、リファレンス
間およびアノード、リファレンス間にそれぞれ接続した
抵抗Ｒ９、Ｒ１０とから構成されている。この構成によ
れば、制御用トランジスタＱ４のベースには出力電圧よ
りもシャントレギュレータＳＲによって設定される電圧
だけ高い検出電圧が印加されるようになる。当然、この
時の出力電圧の値はシャントレギュレータＳＲの設定電
圧値から制御用トランジスタＱ４のベース、エミッタ間
電圧を差し引いたものとなる。このシャントレギュレー
タＳＲの設定電圧値は抵抗Ｒ９、Ｒ１０の抵抗比を調節
することによって変化させることができ、電源装置の出
力電圧を可変にすることができる。
８側にカソードを、出力端子２側にアノードを配置した
シャントレギュレータＳＲと、カソード、リファレンス
間およびアノード、リファレンス間にそれぞれ接続した
抵抗Ｒ９、Ｒ１０とから構成されている。この構成によ
れば、制御用トランジスタＱ４のベースには出力電圧よ
りもシャントレギュレータＳＲによって設定される電圧
だけ高い検出電圧が印加されるようになる。当然、この
時の出力電圧の値はシャントレギュレータＳＲの設定電
圧値から制御用トランジスタＱ４のベース、エミッタ間
電圧を差し引いたものとなる。このシャントレギュレー
タＳＲの設定電圧値は抵抗Ｒ９、Ｒ１０の抵抗比を調節
することによって変化させることができ、電源装置の出
力電圧を可変にすることができる。
【００２４】図３に示す定電圧発生手段５ｃは、カソー
ド、リファレンス間を短絡したシャントレギュレータＳ
Ｒより構成されている。これは図２の抵抗Ｒ９の抵抗値
を零とし、抵抗Ｒ１０の抵抗値を無限大にしたものとし
て理解され、この場合、シャントレギュレータＳＲの設
定電圧値はシャントレギュレータＳＲに内蔵された基準
電圧源の基準電圧と同じ値となる。このシャントレギュ
レータＳＲの基準電圧は温度依存性が非常に低いため、
電源装置の出力電圧を周囲温度に対して安定化すること
ができる。またシャントレギュレータＳＲの基準電圧
は、一般に２．５〔Ｖ〕かあるいは１．２５〔Ｖ〕であ
るので、非常に低い出力電圧を得ることができる利点が
ある。
ド、リファレンス間を短絡したシャントレギュレータＳ
Ｒより構成されている。これは図２の抵抗Ｒ９の抵抗値
を零とし、抵抗Ｒ１０の抵抗値を無限大にしたものとし
て理解され、この場合、シャントレギュレータＳＲの設
定電圧値はシャントレギュレータＳＲに内蔵された基準
電圧源の基準電圧と同じ値となる。このシャントレギュ
レータＳＲの基準電圧は温度依存性が非常に低いため、
電源装置の出力電圧を周囲温度に対して安定化すること
ができる。またシャントレギュレータＳＲの基準電圧
は、一般に２．５〔Ｖ〕かあるいは１．２５〔Ｖ〕であ
るので、非常に低い出力電圧を得ることができる利点が
ある。
【００２５】
【発明の効果】以上に述べたように本発明は、電源装置
の入力端子１と極性反転側の出力端子２との間に抵抗Ｒ
８と定電圧発生手段５ａの直列回路を接続し、第２スイ
ッチングトランジスタＱ２のコレクタと基準電位点（ア
ース）との間に抵抗Ｒ１と制御用トランジスタＱ４の直
列回路を接続し、制御用トランジスタＱ４のベースを抵
抗Ｒ８と定電圧発生手段５ａの接続点に接続する構成を
特徴としている。この構成により、電源装置の出力電圧
は定電圧発生手段の設定電圧値から制御用トランジスタ
のベース、エミッタ間電圧を差し引いたものとなり、従
来よりも低い出力電圧を得ることができるようになる。
の入力端子１と極性反転側の出力端子２との間に抵抗Ｒ
８と定電圧発生手段５ａの直列回路を接続し、第２スイ
ッチングトランジスタＱ２のコレクタと基準電位点（ア
ース）との間に抵抗Ｒ１と制御用トランジスタＱ４の直
列回路を接続し、制御用トランジスタＱ４のベースを抵
抗Ｒ８と定電圧発生手段５ａの接続点に接続する構成を
特徴としている。この構成により、電源装置の出力電圧
は定電圧発生手段の設定電圧値から制御用トランジスタ
のベース、エミッタ間電圧を差し引いたものとなり、従
来よりも低い出力電圧を得ることができるようになる。
【００２６】また所定の低い出力電圧を得るのに際し、
たとえツェナー電圧が１ランク高くなっても温度特性の
良い定電圧発生手段としての定電圧ダイオード素子を使
用することができ、電源装置の出力電圧の安定度を向上
することができる。さらに、制御用トランジスタの動作
によって抵抗（Ｒ１）に流れる電流は、第１スイッチン
グトランジスタの動作にとって必要最小限の値となるた
め抵抗（Ｒ１）に発生する損失が低減され、電源装置の
効率が向上する。従って、安定した低い出力電圧が得ら
れ、しかも電源の効率が高い自励式スイッチング電源装
置を提供することができる。
たとえツェナー電圧が１ランク高くなっても温度特性の
良い定電圧発生手段としての定電圧ダイオード素子を使
用することができ、電源装置の出力電圧の安定度を向上
することができる。さらに、制御用トランジスタの動作
によって抵抗（Ｒ１）に流れる電流は、第１スイッチン
グトランジスタの動作にとって必要最小限の値となるた
め抵抗（Ｒ１）に発生する損失が低減され、電源装置の
効率が向上する。従って、安定した低い出力電圧が得ら
れ、しかも電源の効率が高い自励式スイッチング電源装
置を提供することができる。
【図１】 本発明による自励式スイッチング電源装置の
実施例の回路図。
実施例の回路図。
【図２】 定電圧発生手段の第２の構成例を示す図。
【図３】 定電圧発生手段の第３の構成例を示す図。
【図４】 従来の自励式スイッチング電源装置の回路
図。
図。
１ 入力端子 ２ 出力端子（極性反転側） ３ 制御回路 ４ トリガ回路 ５ａ 定電圧発生手段 ５ｂ、５ｃ シャントレギュレータを使用した定電圧発
生手段 Ｃ２ トリガ用のコンデンサ Ｃ３ 平滑コンデンサ Ｄ１ 整流ダイオード Ｄ２ 定電圧ダイオード Ｄ３ 定電圧ダイオード Ｌ１ チョークコイル Ｑ１ 第１スイッチングトランジスタ Ｑ２ 第２スイッチングトランジスタ Ｑ４ 制御用トランジスタ ＳＲ シャントレギュレータ
生手段 Ｃ２ トリガ用のコンデンサ Ｃ３ 平滑コンデンサ Ｄ１ 整流ダイオード Ｄ２ 定電圧ダイオード Ｄ３ 定電圧ダイオード Ｌ１ チョークコイル Ｑ１ 第１スイッチングトランジスタ Ｑ２ 第２スイッチングトランジスタ Ｑ４ 制御用トランジスタ ＳＲ シャントレギュレータ
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02M 3/155
Claims (3)
- 【請求項１】 入力端子と基準電位点との間に第１のス
イッチングトランジスタとチョークコイルを直列に接続
し、該第１のスイッチングトランジスタによって電流を
断続した時に該チョークコイルに発生する電圧を整流・
平滑し、入力電圧とは逆極性の出力電圧を得る、極性反
転型の自励式スイッチング電源装置において、 該第１のスイッチングトランジスタのエミッタ、ベース
端子に対してそのエミッタ、コレクタ端子をそれぞれ接
続し、そのベースは第１の抵抗を介して該第１のスイッ
チングトランジスタのベースに接続した、該第１のスイ
ッチングトランジスタと共にマルチバイブレータを形成
する第２のスイッチングトランジスタ、該第２のスイッ
チングトランジスタのベースと該第１のスイッチングト
ランジスタのコレクタとの間に接続したトリガ回路、 電源装置の入力端子と出力端子の間に接続した第２の抵
抗と定電圧発生手段の直列回路、 該第２の抵抗と該定電圧発生手段の接続点にベースを接
続し、該基準電位点にエミッタを接続し、第１のスイッ
チングトランジスタのベースと第２スイッチングトラン
ジスタコレクタの接続点に第３の抵抗を介してコレクタ
を接続した制御用トランジスタ、を具備することを特徴
とする自励式スイッチング電源装置。 - 【請求項２】 前記定電圧発生手段が、 カソードを該第２の抵抗に接続し、アノードを該出力端
子に接続したシャントレギュレータ、 該シャントレギュレータのカソード、リファレンス間及
びアノード、リファレンス間にそれぞれ接続された第４
と第５の抵抗を具備することを特徴とする、請求項１に
記載した自励式スイッチング電源装置。 - 【請求項３】 前記定電圧発生手段が、 カソードを該第２の抵抗に接続し、アノードを該出力端
子に接続し、カソード、リファレンス間を短絡したシャ
ントレギュレータ、を具備することを特徴とする、請求
項１に記載した自励式スイッチング電源装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8160545A JP3051675B2 (ja) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | 自励式スイッチング電源装置 |
| US08/864,830 US5796241A (en) | 1996-05-31 | 1997-05-29 | Self-excited oscillation type power supply device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8160545A JP3051675B2 (ja) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | 自励式スイッチング電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09322530A JPH09322530A (ja) | 1997-12-12 |
| JP3051675B2 true JP3051675B2 (ja) | 2000-06-12 |
Family
ID=15717310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8160545A Expired - Fee Related JP3051675B2 (ja) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | 自励式スイッチング電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3051675B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210012369A (ko) * | 2019-07-25 | 2021-02-03 | 엘에스일렉트릭(주) | 과전류 보호회로 및 이를 사용하는 전력변환장치 |
| RU2754356C1 (ru) * | 2020-12-14 | 2021-09-01 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Мультивибратор |
-
1996
- 1996-05-31 JP JP8160545A patent/JP3051675B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09322530A (ja) | 1997-12-12 |
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Legal Events
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