JPH0245434B2 - Suitsuchingudengenkairo - Google Patents

Suitsuchingudengenkairo

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JPH0245434B2
JPH0245434B2 JP1693578A JP1693578A JPH0245434B2 JP H0245434 B2 JPH0245434 B2 JP H0245434B2 JP 1693578 A JP1693578 A JP 1693578A JP 1693578 A JP1693578 A JP 1693578A JP H0245434 B2 JPH0245434 B2 JP H0245434B2
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JP
Japan
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circuit
switching
output
reference pulse
supplied
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JP1693578A
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JPS54109123A (en
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Akio Koizumi
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Sony Corp
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Sony Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はインダクタンスが負荷の変化に応じて
切換わらないことによる制御能力が低下すること
を防止し、しかも任意の負荷に対して安定した直
流電圧を供給できるスイツチング電源回路に関す
るものである。
従来効率を低下することなく、しかも任意の負
荷に対して安定した直流電圧を供給できるスイツ
チング電源回路として第1図に示すようなものが
提案されている。
すなわち第1図において、1は商用交流電圧が
供給される電源プラグを示し、この電源プラグ1
からの商用交流電圧が電源スイツチ2を通じて整
流回路3に供給されて直流電圧に整流平滑され、
この直流電圧がトランス4の1次コイル4aおよ
び逆流防止用のダイオード5を介して第1のスイ
ツチング素子を構成するnpn形トランジスタ6に
供給されると共にこの1次コイル4aの中間タツ
プに得られる直流電圧が第2のスイツチング素子
を構成するnpn形トランジスタ7に供給される。
この場合1次コイル4aの一端と中間タツプとの
間のインダクタンス値をL1とし、1次コイル4
aの一端と他端との間のインダクタンス値をL2
とする。
またトランス4の2次コイル4bには交流電圧
が取り出され、これが整流回路8に供給されて直
流電圧に整流平滑され、この直流電圧が出力端子
9に取り出される。この出力端子9の電圧が電圧
検出回路10によりその電圧値が検出され、この
検出出力がフオトカプラ等の絶縁分離用のカプラ
11を通してスイツチング信号を発生するパルス
幅変調器12にその変調入力として供給されると
共にクロツクパルス発生器13よりのクロツクパ
ルスがこのパルス幅変調器12にそのキヤリアと
して供給され、このパルス幅変調器12の出力側
に得られるスイツチング信号のパルス幅は出力端
子9に得られる直流電圧が所望の一定値に安定す
るように変化され得る。
更に、20a及び20bは夫々第1及び第2の
基準パルス入力端子を示す。この第1の基準パル
ス入力端子20aに供給される第1の基準パルス
は第2a図Cに示す如くそのパルス幅aをトラン
ジスタ7の使用時に於いてパルス幅変調器12の
出力側のスイツチング信号のパルス幅が軽負荷と
なり、このパルス幅が最小となる値よりやや広く
選定したものであり、又第2の基準パルス入力端
子20bに供給される第2の基準パルスは第2b
図Cに示す如くそのパルス幅bを第1の基準パル
スのデユーテイレシオDaとし、この第2の基準
パルスのデユーテイレシオDbとしたとき となる如く選定したものである。この場合この第
1及び第2の基準パルスはクロツクパルス発生器
13の第2a図A及び第2b図Aに示されるクロ
ツクパルスに同期する如くなす。この第1の基準
パルス入力端子20aに供給される第1の基準パ
ルスをナンド回路21の一方の入力端子に供給す
ると共にフリツプフロツプ回路17のQ出力端子
に得られる“0”又は“1”の信号をこのナンド
回路21の他方の入力端子に供給し、第2の基準
パルス入力端子20bに供給される第2の基準パ
ルスをナンド回路22の一方の入力端子に供給す
ると共にフリツプフロツプ回路17のQ出力端子
に得られる信号をインバータ回路23を通してナ
ンド回路22の他方の入力端子に供給し、之等ナ
ンド回路21及び22の夫々の出力信号をナンド
回路24の一方及び他方の入力端子に夫々供給す
る如くする。この場合、ナンド回路21,22,
及び24とインバータ回路23とは基準パルス選
択回路を構成しナンド回路24の出力側にはフリ
ツプフロツプ回路17のQ出力端子の出力信号が
“1”のとき第1の基準パルスが得られ、このQ
出力端子の出力信号が“0”のとき第2の基準パ
ルスが得られ、このナンド回路24の出力側に得
られる第1の基準パルス又は第2の基準パルスの
基準パルスを比較回路25の一方の入力端子に供
給し、パルス幅変調器12の出力信号であるスイ
ツチング信号を排他的論理和回路26の一方の入
力端子に供給すると共にフリツプフロツプ回路1
7のQ出力端子に得られる“0”又は“1”の信
号をこの排他的論理和回路26の他方の入力端子
に供給し、この排他的論理和回路26の出力信号
をこの比較回路25の他方の入力端子に供給す
る。この比較回路25は基準パルスの立下りのと
きに排他的論理和回路26の出力信号がハイレベ
ル信号“1”のときその出力側が“1”となる如
くなす。この比較回路25の出力信号をフリツプ
フロツプ回路17のD端子に供給する如くする。
今パルス幅変調器12の出力信号のスイツチン
グ信号のパルス幅が第2a図C′に示す如く第1の
基準パルスのパルス幅aより広く第2の基準パル
スのパルス幅bより狭く即ち、負荷が重い場合、
フリツプフロツプ回路17のQ出力端子の出力信
号が“1”のときはスイツチング信号はアンド回
路19を通してトランジスタ7のベースに供給さ
れ、このトランジスタ7を出力端子9の直流出力
電圧に応じてスイツチングし、この直流出力電圧
を一定とする。このときはナンド回路24の出力
側には第2a図Cに示すようにパルス幅aの第1
の基準パルスが得られる。次に出力端子9の負荷
が軽くなり、パルス幅変調器12のスイツチング
信号のパルス幅が第2a図Dに示す如く第1の基
準パルスのパルス幅aより狭くなつたときは、排
他的論理和回路26の出力信号は、フリツプフロ
ツプ回路17のQ出力が第2a図Bに示されるよ
うに“1”であるため、第2a図Eに示す出力が
得られ、比較回路25の一方の入力端子に供給さ
れる。この比較回路25の他方の入力端子には第
2a図Cに示される第1の基準パルスが供給され
ているため、比較回路25のアンド回路25a
(第2c図)の出力には第2a図Fに示される出
力が得られる。この出力(第2a図F)と上記排
他的論理和回路26の出力(第2a図E)が排他
的論理和回路25b(第2c図)に供給され、そ
の出力には第2a図Gに示される出力信号が得ら
れる。この出力信号はフリツプフロツプ回路25
c(第2c図)を反転し、そのQ出力端子の出力
信号(第2a図H)が上記フリツプフロツプ回路
17のD入力端子に供給され、クロツクパルス発
生回路13のクロツク信号に同期して、第2a図
Bに示すように、フリツプフロツプ回路17のQ
出力端子の出力信号を“0”、出力端子の出力
信号“1”とし、ナンド回路24の出力側に得ら
れる基準パルスを第2の基準パルスとし、パルス
幅変調器12よりのスイツチング信号をアンド回
路18を通してトランジスタ6のベースに供給
し、このトランジスタ6をスイツチングする。こ
の場合出力端子9に得られる直流出力電圧のレベ
ルに応じてパルス幅変調器12の出力側のスイツ
チング信号のパルス幅を変調しているので、この
出力端子9に得られる直流出力電圧を一定にする
ことがきる。又この場合、整流回路3からの入力
直流電圧Viはトランス4の1次コイル4aすな
わちインダクタンス値L2を有する1次コイル全
体に供給されるので、第2の基準パルスの周期を
TP、負荷の大きさをRL、トランス4及びトラン
ジスタ6の効率をη1としたとき出力直流電圧V0
となり、また最大出力電力P01は P01=V0 2/RLη1=Vi2・Db2・TP・η1/2L2 …(1) となる。又この場合に於いて出力端子9の負荷が
重くなつたとき(負荷に流れる電流が大になつた
時)はそれだけ出力直流電圧が下がるので、パル
ス幅変調器12の出力信号のパルス幅が大となつ
て第2b図Dに示す如く第2の基準パルスのパル
ス幅bより大になつた時、上記排他的論理和回路
26には上記フリツプフロツプ回路17のQ出力
端子の“0”信号(第2b図B)が供給されてい
るので、パルス幅変調器12のスイツチング信号
がそのまま排他的論理和回路26の出力(第2b
図E)に得られ、比較回路25の一方の入力端子
に供給される。この比較回路25の他方の入力端
子には上記フリツプフロツプ回路17のQ出力が
“0”のため、上記入力端子20bに供給された
第2b図Cに示される第2の基準パルスが供給さ
れ、比較回路25のアンド回路25aの出力には
第2b図Fに示される出力が得られる。この出力
と上記排他的論理和回路26の出力(第2b図
E)とが排他的論理和回路25bに供給されて、
その出力には第2b図Gに示されるように“1”
となりフリツプフロツプ回路25cをそのQ出力
端子の出力信号(第2b図H)が上記フリツプフ
ロツプ回路17のD入力端子に供給され、クロツ
クパルス(第2b図A)に同期して上記フリツプ
フロツプ回路17は、第2b図Bに示すようには
反転し、Q出力端子を“1”とし、出力端子を
“0”としてスイツチング信号をアンド回路19
を通してトランジスタ7のベースに供給する。こ
のときトランジスタ7が動作するのでトランス4
の1次コイル4aの一端より中間タツプまでを使
用することになり、そのインダクタンス値はL1
である。すなわちこのときの最大出力電力P02
第1の基準パルスの周期を第2の基準パルスと同
様にTPとし、トランス4およびトランジスタ7
の効率をη2とすると、 P02=Vi2・Da2・TP・η2/2L1 …(2) となる。
従つて出力端子9の負荷が軽いときはトランジ
スタ6をスイツチングしてトランス4の1次コイ
ル4a全体のインダクタンス値L2を使用し、こ
の出力端子9の負荷が重いときは1次コイル4a
の一端より中間タツプまでのインダクタンス値
L2を使用して負荷の変動に対処しているので効
率の低下がなく、任意の負荷変動に対して十分安
定した直流電圧を得ることができる。
いま上述の重負荷の場合の(2)式と軽負荷の場合
の(1)式における直流出力電力と各基準パルスのデ
ユーテイレシオとの関係を示すと第3図Aおよび
Bのように表わすことができる。ここで、重負荷
時における第1の基準パルスのデユーテイレシオ
の最小値をDa1、その時要する電力をPs2とし、
軽負荷時における第2の基準パルスのデユーテイ
レシオの最大値をDb2、その時要する電力をPs1
とすると最も効率の良い制御能力が得られるの
は、効率η1、η2が等しいものと考えれば Ps1=Ps2 すなわち の場合である。
ところが上述のような構成を成す従来のスイツ
チング電源回路の場合効率η1とη2とが等しくない
時に切換わらないことがあり、制御能力が低下す
るという欠点があつた。
本発明はこのような従来の欠点を除去するため
に成されたものであつて、効率を低下させること
なく制御能力を向上できるスイツチング電源回路
を提供するものである。
以下に本発明の実施例を説明するが、その回路
構成及び動作は、第1図及び第2c図に示した従
来のスイツチング電源回路と同様なので、その説
明を省略し、従来回路と異なる部分を第3図を参
照して説明する。
第3図において重負荷時オン状態となるトラン
ジスタ7がトランジスタ6に切換わる際の第1の
基準パルスのデユーテイレシオをDa1、軽負荷時
オン状態となるトランジスタ6がトランジスタ7
に切換わる際の第2の基準パルスのデユーテイレ
シオをDb2と一定の値に設定し、トランジスタ7
がトランジスタ6に切換わる際の出力電力Ps2
トランジスタ6がトランジスタ7に切換わる際の
出力電力Ps1の関係がPs1>Ps2に成るように設定
するとトランジスタ7と6との間の切換わりには
第3図に鎖線で示したようなヒステリシスが生ず
る。この場合、負荷が軽くなつた時のパルス幅変
調器12のパルス幅Db1は負荷が重い時の電力
Ps2と同等のパルス幅で安定し、負荷が重くなつ
た時(出力電流が大の時)のパルス幅変調器12
のパルス幅Da2は負荷が軽い時の電力Ps1と同等
のパルス幅で安定する。従つてトランジスタ7と
6の切換え動作はこのヒステリシスに沿つて行わ
れ、もつて制御動作は中断されることなく円滑に
行われることが分る。
この場合 Ps1>Ps2 の関係よりトランス4の1次コイル4a全体のイ
ンダクタンス値L2の値を以下のように設定すれ
ば良い。
D2b2・η1/L2>D2b2・η2/L1 すなわち L2<D2b2・η1/D2a1・η2L1 ……(3) また、上記第2の基準パルスのパルス幅を設定
することによりヒステリシスを持たせても良い。
以上の説明から明らかなように本発明に係るス
イツチング電源回路によれば、単にトランス4の
1次コイル4aの全体のインダクタンス値を(3)式
で満足するように設定してトランジスタ7および
6の切換え動作にヒステリシスをもたせるように
することによつて、両トランジスタの切換えを円
滑に行うことができ、もつて効率を低下すること
なく制御能率を増大させると共に任意の負荷に対
して安定した直流電圧を供給することができ、特
にIC化を行う場合有用である。
なお上述の実施例ではトランス4の1次コイル
4aに2個の活性端子がある場合に付いて説明し
たがこれに限定されることなく、1次コイル4a
にn個の端子がある場合もこれらの端子にそれぞ
れ接続されたトランジスタQ1〜Qoの切換え時各
トランジスタに対応してそれぞれ設けられたコイ
ルのインダクタンス値L1〜Loが次式 L(n+1)<D2b(n+1)・η(o)/D2a(o)・η(
n+1)Lo…(4) で満足するように設定されることによつて上述と
同様の効果が得られることは云うまでもない。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のスイツチング電源回路の一例を
示す構成図、第2a図〜第2c図は第1図の動作
を説明するための図、第3図は本発明の基本原理
を説明するための略線図である。 3及び8は夫々整流回路、4はトランス、6及
び7は夫々トランジスタ、9は出力端子、10は
電圧検出回路、12はパルス幅変調器、17はフ
リツプフロツプ回路、18及び19は夫々アンド
回路、20a及び20bは夫々基準パルス入力端
子、21,22及び24は夫々ナンド回路、23
はインバータ回路、25は比較回路である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 直流入力電源に夫々所定のインダクタンス値
    を有するコイルを介して接続された第1及び第2
    のスイツチング素子と、該第1及び第2のスイツ
    チング素子の出力側に設けられた整流回路と、該
    整流回路の直流出力電圧に応じたパルス幅のスイ
    ツチング信号を発生するパルス幅変調器と、所定
    のパルス幅を有する第1の基準パルスが供給され
    る第1の基準パルス入力端子と、上記第1の基準
    パルスのパルス幅より広い第2の基準パルスが供
    給される第2の基準パルス入力端子と、上記スイ
    ツチング素子のいずれの制御電極に上記スイツチ
    ング信号が供給されるかに応じて、上記第1及び
    第2の基準パルスの内の1つの基準パルスを選択
    する基準パルス選択回路と、該基準パルス選択回
    路により選択された基準パルス及び上記パルス幅
    変調器よりのスイツチング信号を比較する比較回
    路と、該比較回路の出力信号により上記第1及び
    第2のスイツチング素子のいずれの制御電極に上
    記スイツチング信号を供給するかを切換える切換
    回路とを設け、上記第1のスイツチング素子と上
    記第2のスイツチング素子との切換えにヒステリ
    シスを持たせたことを特徴とするスイツチング電
    源回路。
JP1693578A 1978-02-16 1978-02-16 Suitsuchingudengenkairo Expired - Lifetime JPH0245434B2 (ja)

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JPS54109123A JPS54109123A (en) 1979-08-27
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