JPH1141922A - スイッチング電源回路 - Google Patents
スイッチング電源回路Info
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- JPH1141922A JPH1141922A JP21006197A JP21006197A JPH1141922A JP H1141922 A JPH1141922 A JP H1141922A JP 21006197 A JP21006197 A JP 21006197A JP 21006197 A JP21006197 A JP 21006197A JP H1141922 A JPH1141922 A JP H1141922A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 回路に適用される入力電圧範囲の全域に渡っ
て安定した垂下特性が得られるスイッチング電源回路を
提供する。 【解決手段】 制御回路3のVF端子に接続した電圧検
出回路4に対し、制御回路3のOUT端子からスイッチ
ングトランジスタQ1を駆動するための駆動信号VOUT
と、補助巻線N3に接続された補助バイアス回路5から
入力電圧に応じた第1の電圧信号V5 を入力する。する
と、電圧検出回路4からVF端子に入力される第2の電
圧信号VVFは、入力電圧によって駆動信号VOUT のオン
デューティが変化しても補助バイアス回路5から提供さ
れる第1の電圧信号V5 により補正を受けるため、その
電圧レベルが大きく変化することが無くなる。
て安定した垂下特性が得られるスイッチング電源回路を
提供する。 【解決手段】 制御回路3のVF端子に接続した電圧検
出回路4に対し、制御回路3のOUT端子からスイッチ
ングトランジスタQ1を駆動するための駆動信号VOUT
と、補助巻線N3に接続された補助バイアス回路5から
入力電圧に応じた第1の電圧信号V5 を入力する。する
と、電圧検出回路4からVF端子に入力される第2の電
圧信号VVFは、入力電圧によって駆動信号VOUT のオン
デューティが変化しても補助バイアス回路5から提供さ
れる第1の電圧信号V5 により補正を受けるため、その
電圧レベルが大きく変化することが無くなる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチング電源
回路に設けられた制御回路の、過電流保護動作時におけ
る出力特性を改善するための技術に係るものである。
回路に設けられた制御回路の、過電流保護動作時におけ
る出力特性を改善するための技術に係るものである。
【0002】
【従来の技術】スイッチング電源回路には電流・電圧の
低下、回路の短絡等の異常事態に備えて様々な保護機能
が付加されている。この中で、過電流に対する保護機能
については回路を保護する目的のみならず、保護動作時
に現れる出力側の電流・電圧の垂下特性を利用してスイ
ッチング電源回路を定電流源にするなど、他の目的に積
極的に使用することも多い。このような過電流保護機能
を有した従来のスイッチング電源回路の一例を図4に示
した。図4に示すスイッチング電源回路は、入力端子1
a、1b間にトランスTの1次巻線N1、スイッチング
トランジスタQ1及び検出抵抗R1を直列に接続し、出
力端子2a、2b間にチョークコイルL、整流ダイオー
ドD1及び2次巻線N2の直列回路と平滑コンデンサC
1を並列に接続し、さらにチョークコイルLと整流ダイ
オードD1の接続点と出力端子2bとの間に転流ダイオ
ードD2を接続し、これによりフォワードコンバータを
形成している。なお、1次巻線N1に並列接続された抵
抗R2、コンデンサC2、ダイオードD3による回路は
スナバ回路である。
低下、回路の短絡等の異常事態に備えて様々な保護機能
が付加されている。この中で、過電流に対する保護機能
については回路を保護する目的のみならず、保護動作時
に現れる出力側の電流・電圧の垂下特性を利用してスイ
ッチング電源回路を定電流源にするなど、他の目的に積
極的に使用することも多い。このような過電流保護機能
を有した従来のスイッチング電源回路の一例を図4に示
した。図4に示すスイッチング電源回路は、入力端子1
a、1b間にトランスTの1次巻線N1、スイッチング
トランジスタQ1及び検出抵抗R1を直列に接続し、出
力端子2a、2b間にチョークコイルL、整流ダイオー
ドD1及び2次巻線N2の直列回路と平滑コンデンサC
1を並列に接続し、さらにチョークコイルLと整流ダイ
オードD1の接続点と出力端子2bとの間に転流ダイオ
ードD2を接続し、これによりフォワードコンバータを
形成している。なお、1次巻線N1に並列接続された抵
抗R2、コンデンサC2、ダイオードD3による回路は
スナバ回路である。
【0003】ここで、回路中に設けられた制御回路3の
信号出力端子(OUT端子)は抵抗R3を介してスイッ
チングトランジスタQ1のゲートに接続し、制御回路3
のグランド端子(GND端子)は低電位側の入力端子1
bに接続している。制御回路3の電源供給端子(VCC端
子)は抵抗R4を介して高電位側の入力端子1aに接続
し、さらにVCC端子と入力端子1bとの間に、ダイオー
ドD4と補助巻線N3の直列回路、コンデンサC3及び
定電圧ダイオードDZ1を並列に接続している。そして
制御回路3のOUT端子と入力端子1bとの間に抵抗R
5とコンデンサC4の直列回路による電圧検出回路4を
接続し、その抵抗R5とコンデンサC4の接続点と制御
回路3の周波数制御端子(VF端子)を接続し、さらに
スイッチングトランジスタQ1と抵抗R1の接続点と過
電流検出端子(CLM端子)を接続している。
信号出力端子(OUT端子)は抵抗R3を介してスイッ
チングトランジスタQ1のゲートに接続し、制御回路3
のグランド端子(GND端子)は低電位側の入力端子1
bに接続している。制御回路3の電源供給端子(VCC端
子)は抵抗R4を介して高電位側の入力端子1aに接続
し、さらにVCC端子と入力端子1bとの間に、ダイオー
ドD4と補助巻線N3の直列回路、コンデンサC3及び
定電圧ダイオードDZ1を並列に接続している。そして
制御回路3のOUT端子と入力端子1bとの間に抵抗R
5とコンデンサC4の直列回路による電圧検出回路4を
接続し、その抵抗R5とコンデンサC4の接続点と制御
回路3の周波数制御端子(VF端子)を接続し、さらに
スイッチングトランジスタQ1と抵抗R1の接続点と過
電流検出端子(CLM端子)を接続している。
【0004】以上のような構成としたスイッチング電源
回路では、運転中に回路中を流れる電流が大きくなる
と、抵抗R1の端子間電圧が増大し、CLM端子に入力
される信号が大きくなる。すると制御回路3の内部では
保護回路が起動し、その過電流保護動作により回路中を
流れる電流を抑制するよう、OUT端子からスイッチン
グトランジスタQ1に供給される駆動信号のオンデュー
ティを低下させる。その結果、出力端子2a、2bを流
れる出力電流の増加が抑えられ、出力電流の値はほぼ一
定になる代わりに出力端子2a、2b間に現れる出力電
圧は低下するという、出力の定電流垂下特性が示現す
る。しかし、このCLM端子に入力される信号に応じて
駆動信号のオンデューティを下げるという動作のみで過
電流保護を行おうとすると、図5に示す線(イ)のよう
に、出力電圧が小さい所では出力電圧の低下に伴って出
力電流が急激に増加していくという現象が起こる。これ
は、制御回路3の内部に構成された論理回路の応答速度
や信号の位相回転などの要因により、駆動信号のオン期
間の実体時間を所定より短くすることができなくなり、
回路中を流れる電流の大きさとオンデューティのバラン
スが崩れるのが原因とされている。
回路では、運転中に回路中を流れる電流が大きくなる
と、抵抗R1の端子間電圧が増大し、CLM端子に入力
される信号が大きくなる。すると制御回路3の内部では
保護回路が起動し、その過電流保護動作により回路中を
流れる電流を抑制するよう、OUT端子からスイッチン
グトランジスタQ1に供給される駆動信号のオンデュー
ティを低下させる。その結果、出力端子2a、2bを流
れる出力電流の増加が抑えられ、出力電流の値はほぼ一
定になる代わりに出力端子2a、2b間に現れる出力電
圧は低下するという、出力の定電流垂下特性が示現す
る。しかし、このCLM端子に入力される信号に応じて
駆動信号のオンデューティを下げるという動作のみで過
電流保護を行おうとすると、図5に示す線(イ)のよう
に、出力電圧が小さい所では出力電圧の低下に伴って出
力電流が急激に増加していくという現象が起こる。これ
は、制御回路3の内部に構成された論理回路の応答速度
や信号の位相回転などの要因により、駆動信号のオン期
間の実体時間を所定より短くすることができなくなり、
回路中を流れる電流の大きさとオンデューティのバラン
スが崩れるのが原因とされている。
【0005】そこで図4に示すスイッチング電源回路で
は、特に、VF端子に入力される信号に応じてスイッチ
ング周波数を変化させる機能を有した制御回路3を使用
することとしている。このような制御回路3では、過電
流保護動作が行われている時、VF端子に入力される電
圧信号が所定の値(しきい値)よりも小さくなると、O
UT端子から出力される駆動信号のスイッチング周波数
を低下させるという動作が行われる。駆動信号のスイッ
チング周波数が低下すると、同じオンデューティであっ
てもオン期間の実体時間は長くなることから、オン期間
に短縮可能な時間的余裕ができ、出力電圧が小さい所で
も回路中を流れる電流の大きさとオンデューティのバラ
ンスを取ることが可能になる。従って、このような制御
回路3を使用したスイッチング電源回路によれば、図5
に示す線(ロ)のように、出力電圧が小さい所でも出力
電流が増加することのない好適な垂下特性を得ることが
できる。
は、特に、VF端子に入力される信号に応じてスイッチ
ング周波数を変化させる機能を有した制御回路3を使用
することとしている。このような制御回路3では、過電
流保護動作が行われている時、VF端子に入力される電
圧信号が所定の値(しきい値)よりも小さくなると、O
UT端子から出力される駆動信号のスイッチング周波数
を低下させるという動作が行われる。駆動信号のスイッ
チング周波数が低下すると、同じオンデューティであっ
てもオン期間の実体時間は長くなることから、オン期間
に短縮可能な時間的余裕ができ、出力電圧が小さい所で
も回路中を流れる電流の大きさとオンデューティのバラ
ンスを取ることが可能になる。従って、このような制御
回路3を使用したスイッチング電源回路によれば、図5
に示す線(ロ)のように、出力電圧が小さい所でも出力
電流が増加することのない好適な垂下特性を得ることが
できる。
【0006】ちなみに、このような機能を有した制御回
路3の例としては、スイッチングレギュレータコントロ
ール用IC、M51995AP(三菱電機製)等が存在
する。このようなコントロールICでは、具体的には、
VF端子に入力される電圧信号に応じて駆動信号のオフ
期間を延長し、実質的に駆動信号のスイッチング周波数
とオンデューティを低下させるという動作が行われる。
なお、この他にも、例えば、周波数制御端子に準じた所
定の端子に入力される電圧信号に応じて、スイッチング
周波数を分周する、あるいは信号出力を間欠にする、等
の手段により、実質的にスイッチング周波数を低下させ
るという機能を有した制御回路も存在する。とりあえず
ここでは、制御回路3に上記のようなコントロールIC
を使用した場合を想定して、以下に議論を展開する。
路3の例としては、スイッチングレギュレータコントロ
ール用IC、M51995AP(三菱電機製)等が存在
する。このようなコントロールICでは、具体的には、
VF端子に入力される電圧信号に応じて駆動信号のオフ
期間を延長し、実質的に駆動信号のスイッチング周波数
とオンデューティを低下させるという動作が行われる。
なお、この他にも、例えば、周波数制御端子に準じた所
定の端子に入力される電圧信号に応じて、スイッチング
周波数を分周する、あるいは信号出力を間欠にする、等
の手段により、実質的にスイッチング周波数を低下させ
るという機能を有した制御回路も存在する。とりあえず
ここでは、制御回路3に上記のようなコントロールIC
を使用した場合を想定して、以下に議論を展開する。
【0007】ところで、市場の国際化に伴い、スイッチ
ング電源回路に印加される入力電圧も多様化している。
入力電圧に対するスイッチング電源回路の汎用性を高め
る(ワイド入力対応)ために、スイッチング電源回路を
構成する素子、部品類には広範な電圧値に対応できるよ
うなものが使用され、また回路自体も広範な電圧値に対
応できるように構成される。その具体例として図4に示
す回路においては、コンデンサC3と定電圧ダイオード
DZ1の並列回路を補助巻線N3とダイオードD4の直
列回路に対して並列に接続している。これは、補助巻線
N3から制御回路3のVCC端子に供給される電圧を入力
電圧に関わりなくほぼ一定になるようにするためであ
り、以下のような意味を持つ。スイッチング素子に特別
なバイアスが必要である場合を除けば、一般的な制御回
路3では、OUT端子から出力される駆動信号のハイレ
ベルがほぼVCC端子に印加される電圧と同じとなるよ
う、回路が形成される。そのためスイッチングトランジ
スタQ1のゲート、ソース間にはVCC端子に印加される
電圧と同じ電圧が印加されることになる。
ング電源回路に印加される入力電圧も多様化している。
入力電圧に対するスイッチング電源回路の汎用性を高め
る(ワイド入力対応)ために、スイッチング電源回路を
構成する素子、部品類には広範な電圧値に対応できるよ
うなものが使用され、また回路自体も広範な電圧値に対
応できるように構成される。その具体例として図4に示
す回路においては、コンデンサC3と定電圧ダイオード
DZ1の並列回路を補助巻線N3とダイオードD4の直
列回路に対して並列に接続している。これは、補助巻線
N3から制御回路3のVCC端子に供給される電圧を入力
電圧に関わりなくほぼ一定になるようにするためであ
り、以下のような意味を持つ。スイッチング素子に特別
なバイアスが必要である場合を除けば、一般的な制御回
路3では、OUT端子から出力される駆動信号のハイレ
ベルがほぼVCC端子に印加される電圧と同じとなるよ
う、回路が形成される。そのためスイッチングトランジ
スタQ1のゲート、ソース間にはVCC端子に印加される
電圧と同じ電圧が印加されることになる。
【0008】ところが、制御回路3のVCC端子に供給す
る電圧の最大定格とスイッチングトランジスタQ1のゲ
ート、ソース間電圧の最大定格は必ずしも同じになると
は限らない。ある仕様の電源回路で、制御回路3の最大
供給電圧が35〔V〕であるのに対してスイッチングト
ランジスタQ1の最大ゲート、ソース間電圧が30
〔V〕であった場合、制御回路3のVCC端子に33
〔V〕の電圧が印加されると、制御回路3には問題無い
がスイッチングトランジスタQ1は破壊される恐れが出
てくる。電源回路がワイド入力対応型であれば入力電圧
によって補助巻線N3に現れる電圧が変化することは自
明であり、入力電圧が異なる場合でもVCC端子に供給さ
れる電圧は制御回路3とスイッチングトランジスタQ1
の双方に支障の無い値にする必要が有る。このために図
4の回路ではワイド入力対応の一環として、定電圧ダイ
オードDZ1によって電圧の安定化を図っているのであ
る。
る電圧の最大定格とスイッチングトランジスタQ1のゲ
ート、ソース間電圧の最大定格は必ずしも同じになると
は限らない。ある仕様の電源回路で、制御回路3の最大
供給電圧が35〔V〕であるのに対してスイッチングト
ランジスタQ1の最大ゲート、ソース間電圧が30
〔V〕であった場合、制御回路3のVCC端子に33
〔V〕の電圧が印加されると、制御回路3には問題無い
がスイッチングトランジスタQ1は破壊される恐れが出
てくる。電源回路がワイド入力対応型であれば入力電圧
によって補助巻線N3に現れる電圧が変化することは自
明であり、入力電圧が異なる場合でもVCC端子に供給さ
れる電圧は制御回路3とスイッチングトランジスタQ1
の双方に支障の無い値にする必要が有る。このために図
4の回路ではワイド入力対応の一環として、定電圧ダイ
オードDZ1によって電圧の安定化を図っているのであ
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】図6には、同一の出力
電圧で入力電圧が低い時(低入力時)と高い時(高入力
時)における、図4に示す制御回路3のOUT端子に現
れる駆動信号とVF端子に入力される電圧信号の変化を
模型的に示した。一般に、「スイッチング素子のオンデ
ューティが同じであっても入力電圧が高くなるほどトラ
ンスの1次巻線から2次巻線への電力伝達量は大きくな
るため、出力電圧を一定にする制御回路の動作により、
スイッチング素子のオンデューティは入力電圧が低い時
よりも高い時の方が小さくなる」という現象が発生す
る。このため、図6の波形図を見て分かるように、低入
力時にOUT端子から出力される駆動信号VOUT1のオン
期間は広く、オンデューティは大きくなるのに対し、高
入力時の駆動信号VOUT2のオン期間は狭く、オンデュー
ティは小さくなる。
電圧で入力電圧が低い時(低入力時)と高い時(高入力
時)における、図4に示す制御回路3のOUT端子に現
れる駆動信号とVF端子に入力される電圧信号の変化を
模型的に示した。一般に、「スイッチング素子のオンデ
ューティが同じであっても入力電圧が高くなるほどトラ
ンスの1次巻線から2次巻線への電力伝達量は大きくな
るため、出力電圧を一定にする制御回路の動作により、
スイッチング素子のオンデューティは入力電圧が低い時
よりも高い時の方が小さくなる」という現象が発生す
る。このため、図6の波形図を見て分かるように、低入
力時にOUT端子から出力される駆動信号VOUT1のオン
期間は広く、オンデューティは大きくなるのに対し、高
入力時の駆動信号VOUT2のオン期間は狭く、オンデュー
ティは小さくなる。
【0010】ここで、図4に示す回路の構成では、電圧
検出回路4からVF端子に入力される電圧は、OUT端
子から出力される駆動信号VOUT のハイレベル値が定電
圧ダイオードDZ1により安定化されているため、ほぼ
駆動信号VOUT のオンデューティに応じた電圧となって
いる。その結果、低入力時と高入力時にそれぞれVF端
子に入力される電圧信号VVFを比較すると、オンデュー
ティの変化に伴って高入力時の電圧信号VVF2 の方が低
入力時の電圧信号VVF1 よりも低くなり、入力電圧によ
って電圧信号VVFが変化するという不都合を生じる。い
ま仮に、図4に示すスイッチング電源回路に回路の適用
範囲の最大値の入力電圧が印加された場合を想定する。
制御回路3が駆動信号VOUT のオフ期間延長の動作を開
始するしきい値電圧VTHに対して、VF端子に入力され
る電圧信号VVFは、通常、定格条件において最良な保護
動作が行われるような所定の電圧値に設定される。とこ
ろが、入力電圧によってVF端子の電圧信号VVFが変化
した結果、入力電圧の大きさや負荷状態によっては、図
6に示すように過電流状態でないにも係わらず、高入力
時の電圧信号VVF2 はしきい値電圧VTHよりも低くなっ
てしまうという事態が起こり得た。
検出回路4からVF端子に入力される電圧は、OUT端
子から出力される駆動信号VOUT のハイレベル値が定電
圧ダイオードDZ1により安定化されているため、ほぼ
駆動信号VOUT のオンデューティに応じた電圧となって
いる。その結果、低入力時と高入力時にそれぞれVF端
子に入力される電圧信号VVFを比較すると、オンデュー
ティの変化に伴って高入力時の電圧信号VVF2 の方が低
入力時の電圧信号VVF1 よりも低くなり、入力電圧によ
って電圧信号VVFが変化するという不都合を生じる。い
ま仮に、図4に示すスイッチング電源回路に回路の適用
範囲の最大値の入力電圧が印加された場合を想定する。
制御回路3が駆動信号VOUT のオフ期間延長の動作を開
始するしきい値電圧VTHに対して、VF端子に入力され
る電圧信号VVFは、通常、定格条件において最良な保護
動作が行われるような所定の電圧値に設定される。とこ
ろが、入力電圧によってVF端子の電圧信号VVFが変化
した結果、入力電圧の大きさや負荷状態によっては、図
6に示すように過電流状態でないにも係わらず、高入力
時の電圧信号VVF2 はしきい値電圧VTHよりも低くなっ
てしまうという事態が起こり得た。
【0011】このような場合に回路が過電流状態になる
と、点aにおいて過電流状態になった途端、過電流保護
動作とオフ期間延長動作が同時に起動してしまい、出力
電圧と電流は点bまで不連続に変化し、回路全体として
フの字型に近い特性となってしまう。なお、低入力時に
は、点cにおいて過電流状態になると先ず過電流保護機
能が起動して出力電圧を下げ、次に点dにおいてオフ期
間の延長動作が起動し、望ましい形の垂下特性が得られ
ることになる。従って図4に示す回路では、高入力時に
は垂下特性が得られないために必要な大きさの電流を供
給することができなくなり、誘導性あるいは容量性の負
荷の始動に支障を生じたり、本回路が充電器用電源には
使用できない場合が発生するなど、入力電圧によって使
用条件が制限されるという問題が有った。そこで本発明
は、適用される入力電圧の全範囲において安定した垂下
特性が得られるスイッチング電源回路を提供することを
目的とする。
と、点aにおいて過電流状態になった途端、過電流保護
動作とオフ期間延長動作が同時に起動してしまい、出力
電圧と電流は点bまで不連続に変化し、回路全体として
フの字型に近い特性となってしまう。なお、低入力時に
は、点cにおいて過電流状態になると先ず過電流保護機
能が起動して出力電圧を下げ、次に点dにおいてオフ期
間の延長動作が起動し、望ましい形の垂下特性が得られ
ることになる。従って図4に示す回路では、高入力時に
は垂下特性が得られないために必要な大きさの電流を供
給することができなくなり、誘導性あるいは容量性の負
荷の始動に支障を生じたり、本回路が充電器用電源には
使用できない場合が発生するなど、入力電圧によって使
用条件が制限されるという問題が有った。そこで本発明
は、適用される入力電圧の全範囲において安定した垂下
特性が得られるスイッチング電源回路を提供することを
目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明のスイッチング電
源回路は、インダクタンス部品の所定の巻線にスイッチ
ング素子を接続し、スイッチング素子にオン、オフ動作
を行わせた時にインダクタンス部品の所定の巻線に発生
する電圧より所望の出力電圧を得る、ワイド入力対応型
のスイッチング電源回路において、過電流検出端子に入
力される信号に応じて過電流保護動作を行い、また過電
流保護動作時に周波数制御端子に入力される信号に応じ
てスイッチング素子のスイッチング周波数を変更する機
能を有する保護回路が内部に構成された、該スイッチン
グ素子を駆動するための制御回路と、入力電圧に応じて
第1の電圧信号を出力する補助バイアス回路と、スイッ
チング素子を駆動するための駆動信号と第1の電圧信号
を受け、第2の電圧信号を出力する電圧検出回路とを具
備し、第2の電圧信号を周波数制御端子に入力するよう
にしたことを特徴とする。
源回路は、インダクタンス部品の所定の巻線にスイッチ
ング素子を接続し、スイッチング素子にオン、オフ動作
を行わせた時にインダクタンス部品の所定の巻線に発生
する電圧より所望の出力電圧を得る、ワイド入力対応型
のスイッチング電源回路において、過電流検出端子に入
力される信号に応じて過電流保護動作を行い、また過電
流保護動作時に周波数制御端子に入力される信号に応じ
てスイッチング素子のスイッチング周波数を変更する機
能を有する保護回路が内部に構成された、該スイッチン
グ素子を駆動するための制御回路と、入力電圧に応じて
第1の電圧信号を出力する補助バイアス回路と、スイッ
チング素子を駆動するための駆動信号と第1の電圧信号
を受け、第2の電圧信号を出力する電圧検出回路とを具
備し、第2の電圧信号を周波数制御端子に入力するよう
にしたことを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】過電流保護動作時において駆動信
号のスイッチング周波数を変化させる機能を有した制御
回路をスイッチング電源回路に使用する。スイッチング
素子を駆動するための駆動信号を出力する制御回路のO
UT端子と基準電位点との間に電圧検出回路を設置す
る。スイッチング素子の所定の動作期間に、電源回路に
印加された入力電圧に相当する電圧が得られる回路位
置、具体的にはトランスの補助巻線に補助バイアス回路
を接続する。このOUT端子に発生した駆動信号と補助
バイアス回路に発生した入力電圧に相当する第1の電圧
信号を電圧検出回路に入力し、この電圧検出回路に発生
した第2の電圧信号を、制御回路のVF端子に入力す
る。
号のスイッチング周波数を変化させる機能を有した制御
回路をスイッチング電源回路に使用する。スイッチング
素子を駆動するための駆動信号を出力する制御回路のO
UT端子と基準電位点との間に電圧検出回路を設置す
る。スイッチング素子の所定の動作期間に、電源回路に
印加された入力電圧に相当する電圧が得られる回路位
置、具体的にはトランスの補助巻線に補助バイアス回路
を接続する。このOUT端子に発生した駆動信号と補助
バイアス回路に発生した入力電圧に相当する第1の電圧
信号を電圧検出回路に入力し、この電圧検出回路に発生
した第2の電圧信号を、制御回路のVF端子に入力す
る。
【0014】
【実施例】適用される入力電圧の全範囲において出力電
圧と電流に垂下特性が得られる、本発明によるスイッチ
ング電源回路の回路図を図1に示した。なお図1におい
て図4に示されたのと同じ構成要素に対しては同一の符
号を付与してある。図1に示す回路では、補助巻線N3
の端子間に整流用のダイオードD5と分圧用の抵抗R
6、R7を直列に接続し、この抵抗R6とR7の接続点
(分圧点)を定電圧ダイオードDZ2を介して電圧検出
回路4の抵抗R5とコンデンサC4の接続点に接続して
おり、このダイオードD5、抵抗R6、R7及び定電圧
ダイオードDZ2により補助バイアス回路5を形成して
いる。この補助バイアス回路5以外の回路構成について
は、図1の回路と図4の回路でほぼ同一である。
圧と電流に垂下特性が得られる、本発明によるスイッチ
ング電源回路の回路図を図1に示した。なお図1におい
て図4に示されたのと同じ構成要素に対しては同一の符
号を付与してある。図1に示す回路では、補助巻線N3
の端子間に整流用のダイオードD5と分圧用の抵抗R
6、R7を直列に接続し、この抵抗R6とR7の接続点
(分圧点)を定電圧ダイオードDZ2を介して電圧検出
回路4の抵抗R5とコンデンサC4の接続点に接続して
おり、このダイオードD5、抵抗R6、R7及び定電圧
ダイオードDZ2により補助バイアス回路5を形成して
いる。この補助バイアス回路5以外の回路構成について
は、図1の回路と図4の回路でほぼ同一である。
【0015】このような構成とした図1の回路における
補助バイアス回路5は、ダイオードD5の整流方向と補
助巻線N3の極性方向との関係で、スイッチングトラン
ジスタQ1がオン状態の時に補助巻線N3に発生する入
力電圧に応じた(比例した)電圧を検出する。ここで、
この入力電圧に応じた電圧は抵抗R6、R7で分圧さ
れ、さらに定電圧ダイオードDZ2でレベルシフトされ
た後に電圧検出回路4に入力される。この動作の結果、
補助バイアス回路5は、入力電圧が所定の電圧値以上の
時に、その入力電圧値に応じた電圧信号を電圧検出回路
4に供給することになる。この補助バイアス回路5の作
用によって、図1に示す制御回路3のOUT端子に現れ
る駆動信号とVF端子に入力される電圧信号の変化は図
2に示すようになる。
補助バイアス回路5は、ダイオードD5の整流方向と補
助巻線N3の極性方向との関係で、スイッチングトラン
ジスタQ1がオン状態の時に補助巻線N3に発生する入
力電圧に応じた(比例した)電圧を検出する。ここで、
この入力電圧に応じた電圧は抵抗R6、R7で分圧さ
れ、さらに定電圧ダイオードDZ2でレベルシフトされ
た後に電圧検出回路4に入力される。この動作の結果、
補助バイアス回路5は、入力電圧が所定の電圧値以上の
時に、その入力電圧値に応じた電圧信号を電圧検出回路
4に供給することになる。この補助バイアス回路5の作
用によって、図1に示す制御回路3のOUT端子に現れ
る駆動信号とVF端子に入力される電圧信号の変化は図
2に示すようになる。
【0016】図2において、入力電圧がトランスTの1
次巻線N1と補助巻線N3の巻数比、抵抗R6とR7の
分圧比及び定電圧ダイオードDZ2のツェナー電圧で定
まる所定の電圧値以下の低入力時には、定電圧ダイオー
ドDZ2のツェナー電圧以下の電圧信号の阻止作用によ
って補助バイアス回路5から電圧検出回路4に電圧信号
は供給されない。そのため図1の回路は図4の回路と同
じ動作を行うことになり、各信号VOUT1、VVF1 は同じ
波形となる。一方、入力電圧が前記所定の電圧値以上の
高入力である時については、補助バイアス回路5から電
圧検出回路4に、入力電圧の大きさに応じた電圧信号V
5 が供給されるようになる。この電圧信号V5 はスイッ
チングトランジスタQ1がオン状態の時に発生するため
に制御回路3のOUT端子から出力される駆動信号V
OUT2と同期した信号となる。このため電圧検出回路4の
中では、受信した駆動信号VOUT2のハイレベルがさらに
電圧信号V5 の分だけ高くなるようバイアスされた形と
なる。従って、電圧検出回路4からVF端子に供給され
る電圧信号VVF2は、駆動信号VOUT2だけが供給された
時よりも電圧レベルが高くなり、従来のように低入力時
の電圧信号VVF1 よりも大幅に低下するということが無
くなる。
次巻線N1と補助巻線N3の巻数比、抵抗R6とR7の
分圧比及び定電圧ダイオードDZ2のツェナー電圧で定
まる所定の電圧値以下の低入力時には、定電圧ダイオー
ドDZ2のツェナー電圧以下の電圧信号の阻止作用によ
って補助バイアス回路5から電圧検出回路4に電圧信号
は供給されない。そのため図1の回路は図4の回路と同
じ動作を行うことになり、各信号VOUT1、VVF1 は同じ
波形となる。一方、入力電圧が前記所定の電圧値以上の
高入力である時については、補助バイアス回路5から電
圧検出回路4に、入力電圧の大きさに応じた電圧信号V
5 が供給されるようになる。この電圧信号V5 はスイッ
チングトランジスタQ1がオン状態の時に発生するため
に制御回路3のOUT端子から出力される駆動信号V
OUT2と同期した信号となる。このため電圧検出回路4の
中では、受信した駆動信号VOUT2のハイレベルがさらに
電圧信号V5 の分だけ高くなるようバイアスされた形と
なる。従って、電圧検出回路4からVF端子に供給され
る電圧信号VVF2は、駆動信号VOUT2だけが供給された
時よりも電圧レベルが高くなり、従来のように低入力時
の電圧信号VVF1 よりも大幅に低下するということが無
くなる。
【0017】このように、仮令入力電圧によって駆動信
号VOUT のオンデューティが変化することになっても、
VF端子に入力される電圧信号VVFの電圧レベルは補助
バイアス回路5からの電圧V5 によって入力電圧に応じ
た補正を受けることになる。従って、高い入力電圧を印
加すると電圧信号VVFが低下してしまうという現象が防
止され、図1に示す回路の出力特性は、図3に示すよう
に、低入力時、高入力時共に好適な垂下特性を示現する
ことになる。このように入力電圧の適用範囲全域に渡っ
て垂下特性が得られれば、図1に示すスイッチング電源
回路は誘導性、容量性の負荷の起動に問題を生じること
もなく、また充電器用電源回路に適用することも可能
で、使用条件の制限が少なく、汎用性の高い定電流電源
回路として使用することができる。
号VOUT のオンデューティが変化することになっても、
VF端子に入力される電圧信号VVFの電圧レベルは補助
バイアス回路5からの電圧V5 によって入力電圧に応じ
た補正を受けることになる。従って、高い入力電圧を印
加すると電圧信号VVFが低下してしまうという現象が防
止され、図1に示す回路の出力特性は、図3に示すよう
に、低入力時、高入力時共に好適な垂下特性を示現する
ことになる。このように入力電圧の適用範囲全域に渡っ
て垂下特性が得られれば、図1に示すスイッチング電源
回路は誘導性、容量性の負荷の起動に問題を生じること
もなく、また充電器用電源回路に適用することも可能
で、使用条件の制限が少なく、汎用性の高い定電流電源
回路として使用することができる。
【0018】なお、本発明は実施例の回路に限定される
ものでは無く、本発明の要旨を損なわない範囲での回路
の変更が可能であり、例えば図1の回路では補助巻線N
3に補助バイアス回路5を接続し、補助巻線N3を制御
回路3のVCC端子への電源供給用と、補助バイアス回路
5への入力電圧に相当する電圧信号の供給用で併用して
いるが、補助巻線をさらに増やし、電源供給用と信号供
給用で巻線を分けても構わない。ここで、トランスの巻
線から入力電圧に相当する電圧を得なければならないも
のでは無く、他の方法によって入力電圧に相当する電圧
を得ても良い。また、図1のスイッチング電源回路はフ
ォワード・コンバータの構成となっているが、フライバ
ック型や他の方式の回路構成についても本発明が適用で
きることは言うまでもない。さらに、上記説明において
は、制御回路3として市販のコントロールICを使用し
た場合を例示したが、これに限定されるものではなく、
所定の端子と、そこに入力される信号に応じてスイッチ
ング周波数を変化させる機能とを有した制御回路であれ
ば本発明を適用することができる。
ものでは無く、本発明の要旨を損なわない範囲での回路
の変更が可能であり、例えば図1の回路では補助巻線N
3に補助バイアス回路5を接続し、補助巻線N3を制御
回路3のVCC端子への電源供給用と、補助バイアス回路
5への入力電圧に相当する電圧信号の供給用で併用して
いるが、補助巻線をさらに増やし、電源供給用と信号供
給用で巻線を分けても構わない。ここで、トランスの巻
線から入力電圧に相当する電圧を得なければならないも
のでは無く、他の方法によって入力電圧に相当する電圧
を得ても良い。また、図1のスイッチング電源回路はフ
ォワード・コンバータの構成となっているが、フライバ
ック型や他の方式の回路構成についても本発明が適用で
きることは言うまでもない。さらに、上記説明において
は、制御回路3として市販のコントロールICを使用し
た場合を例示したが、これに限定されるものではなく、
所定の端子と、そこに入力される信号に応じてスイッチ
ング周波数を変化させる機能とを有した制御回路であれ
ば本発明を適用することができる。
【0019】
【発明の効果】以上に述べたように本発明によるスイッ
チング電源回路は、制御回路の周波数制御端子に接続し
た電圧検出回路に対し、制御回路からスイッチング素子
に供給される駆動信号の他に補助バイアス回路からの入
力電圧に応じた第1の電圧信号を入力するようにしたこ
とを特徴としている。この本発明によれば、制御回路の
周波数制御端子に入力される第2の電圧信号の電圧レベ
ルが入力電圧に応じて補正されるために、高入力時に第
2の電圧信号の電圧レベルが低下してスイッチング電源
回路の出力特性がフの字形になることが防止される。そ
して、スイッチング電源回路の出力特性が高入力時でも
安定した垂下特性を示現するようになり、入力電圧によ
って使用条件が制限されることが無くなる。従って本発
明によれば、適用される入力電圧の全範囲において安定
した垂下特性が得られるスイッチング電源回路を提供す
ることが可能となる。
チング電源回路は、制御回路の周波数制御端子に接続し
た電圧検出回路に対し、制御回路からスイッチング素子
に供給される駆動信号の他に補助バイアス回路からの入
力電圧に応じた第1の電圧信号を入力するようにしたこ
とを特徴としている。この本発明によれば、制御回路の
周波数制御端子に入力される第2の電圧信号の電圧レベ
ルが入力電圧に応じて補正されるために、高入力時に第
2の電圧信号の電圧レベルが低下してスイッチング電源
回路の出力特性がフの字形になることが防止される。そ
して、スイッチング電源回路の出力特性が高入力時でも
安定した垂下特性を示現するようになり、入力電圧によ
って使用条件が制限されることが無くなる。従って本発
明によれば、適用される入力電圧の全範囲において安定
した垂下特性が得られるスイッチング電源回路を提供す
ることが可能となる。
【図1】 本発明の実施例によるスイッチング電源回路
の回路図。
の回路図。
【図2】 図1に示す回路に発生する各電圧信号の波形
図。
図。
【図3】 図1に示す回路の出力特性。
【図4】 従来のスイッチング電源回路の回路図。
【図5】 オフ期間の延長機能の有無の差を説明する出
力特性。
力特性。
【図6】 図4に示す回路に発生する各電圧信号の波形
図。
図。
【図7】 図4に示す回路の出力特性。
1a、1b 入力端子 2a、2b 出力端子 3 制御回路 4 電圧検出回路 5 補助バイアス回路 T トランス N3 補助巻線 OUT (駆動)信号出力端子 CLM 過電流検出端子 VF VF端子 VOUT 駆動信号 VVT 制御回路のVT端子に入力される電圧信号
(第2の電圧信号) V5 補助バイアス回路から出力される電圧信号
(第1の電圧信号)
(第2の電圧信号) V5 補助バイアス回路から出力される電圧信号
(第1の電圧信号)
Claims (5)
- 【請求項1】 インダクタンス部品の所定の巻線にスイ
ッチング素子を接続し、該スイッチング素子にオン、オ
フ動作を行わせた時に該インダクタンス部品の所定の巻
線に発生する電圧より所望の出力電圧を得る、ワイド入
力対応型のスイッチング電源回路において、 過電流検出端子に入力される信号に応じて過電流保護動
作を行い、また過電流保護動作時に周波数制御端子に入
力される信号に応じてスイッチング素子のスイッチング
周波数を変更する機能を有する保護回路が内部に構成さ
れた、該スイッチング素子を駆動するための制御回路、 入力電圧に応じて第1の電圧信号を出力する補助バイア
ス回路及び、 該スイッチング素子を駆動するための駆動信号と該第1
の電圧信号を受け、第2の電圧信号を出力する電圧検出
回路、を具備し、 該第2の電圧信号を該周波数制御端子に入力するように
したことを特徴とするスイッチング電源回路。 - 【請求項2】 前記電圧検出回路が、前記スイッチング
素子の制御端子と回路の基準電位点との間に接続された
抵抗とコンデンサの直列回路より成り、該抵抗と該コン
デンサとの接続点より前記第2の電圧信号を得ることを
特徴とする、請求項1に記載したスイッチング電源回
路。 - 【請求項3】 前記補助バイアス回路が、前記インダク
タンス部品の補助巻線に接続された整流素子と複数の分
圧抵抗を具備し、前記スイッチング素子のオン期間に該
補助巻線に発生した電圧を前記第1の電圧信号として出
力することを特徴とする、請求項1あるいは請求項2に
記載したスイッチング電源回路。 - 【請求項4】 前記補助バイアス回路にさらに電圧レベ
ルシフト手段を設け、入力電圧が所定の値より大きい場
合のみ前記第1の電圧信号が出力されるようにしたこと
を特徴とする、請求項3に記載したスイッチング電源回
路。 - 【請求項5】 前記電圧レベルシフト手段が定電圧ダイ
オードより成ることを特徴とする、請求項4に記載した
スイッチング電源回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21006197A JPH1141922A (ja) | 1997-07-18 | 1997-07-18 | スイッチング電源回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21006197A JPH1141922A (ja) | 1997-07-18 | 1997-07-18 | スイッチング電源回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1141922A true JPH1141922A (ja) | 1999-02-12 |
Family
ID=16583176
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21006197A Pending JPH1141922A (ja) | 1997-07-18 | 1997-07-18 | スイッチング電源回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1141922A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016226112A (ja) * | 2015-05-28 | 2016-12-28 | 三菱電機株式会社 | 電力変換回路およびそれを用いたスイッチング電源装置 |
-
1997
- 1997-07-18 JP JP21006197A patent/JPH1141922A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016226112A (ja) * | 2015-05-28 | 2016-12-28 | 三菱電機株式会社 | 電力変換回路およびそれを用いたスイッチング電源装置 |
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