JPH0250715B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ビデオ機器、オーデイオ機器等の直
流電源回路に使用するためのトランジスタ直流変
換器に関するものである。

〔従来の技術〕

第２図に示す如く、直流電源１にトランス２の
１次巻線３とスイツチングトランジスタ４との直
列回路を接続し、トランス２の２次巻線５にダイ
オード６とコンデンサ７とから成る整流回路を接
続し、更にベース駆動のためにトランス２に３次
巻線９を設け、この３次巻線９を抵抗１０を介し
てトランジスタ４のベースに接続し、更にトラン
ジスタ４のベースに電圧制御回路１１を接続し、
出力端子１２に定電圧を得るスイツチングレギユ
レータは公知である。なお、１４は商用交流電源
であり、整流回路から成る直流電源１に接続され
ている。１４は起動抵抗であり、直流電源１とト
ランジスタ４のベースとの間に接続されている。
電圧制御回路１１は、スイツチングトランジスタ
４のベース・エミツタ間に接続されたベース電流
バイパス用トランジスタ１５と、これを制御する
ためのダイオード１６、コンデンサ１７、及びツ
エナーダイオード１８とから成り、トランジスタ
４のオフ時の３次巻線９の電圧（出力電源に等
価）をコンデンサ１７に充電し、この電圧とツエ
ナーダイオード１８の基準電圧との比較に基づい
てトランジスタ１５を制御するように構成されて
いる。

上述のスイツチングレギユレータにおいて、直
流電力の供給を開始すると、起動抵抗１４を通つ
て起動電流が流れ、発振が開始する。トランジス
タ４のオン時には、１次巻線３に電源１の電圧が
印加され、３次巻線９にこれに応じた電圧が発生
し、この巻線９からトランジスタ４にベース電流
I_Bが供給される。しかる後、トランジスタ４のコ
レクタ電流が飽和すると、オフに転換し、このオ
フ期間にダイオード６がオンになり、トランス２
のエネルギが出力側に放出される。出力電圧の制
御は、３次巻線９の電流I₁の一部がトランジスタ
１５にバイパスさせることによつて行う。この種
の動作は公知であるので、説明を省略する。

ところで、この種の装置で電源１の電圧E_INが
増大すれば、１次巻線３の電圧、及び３次巻線９
の電圧及び電流も増大する。第２図のスイツチン
グレギユレータは電圧制御回路１１を有するの
で、３次巻線９の電流I₁の全部はトランジスタ４
に供給されず、電圧制御トランジスタ１５にバイ
パスされる。バイパス電流I₂はトランジスタ４の
駆動に無関係なものであるので、結局、電力損失
になる。この問題は、機器を接続する交流電源電
圧が例えば100Vから220Vに変わつた時に顕著に
なる。我が国の100Vの交流電源で使用する場合
と、外国の220Vの交流電源で使用する場合との
いずれにも対処することが出来るように、交流電
源電圧の変化に応じて電源回路の切換えを行うよ
うに構成することも考えられるが、回路構成が複
雑になり、且つ切換え操作が面倒になるばかりで
なく、切換えを忘れるおそれも生じる。このよう
な問題は、交流電源電圧が変化する場合に限ら
ず、直流電源電圧が何んらかの理由で変化するあ
らゆる場合に生じる。

上述の如き問題点を解決するために、本件出願
人は、特開昭60−45187号で、スイツチングトラ
ンジスタ４のオフ時に３次巻線９に誘起するほぼ
一定の電圧で充電されるコンデンサを設け、この
コンデンサの電荷でスイツチングトランジスタの
ベース電流を供給する方式を提案した。この方式
によれば、人力電圧が高い場合における効率を大
幅に向上させることができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上記出願において実施例として示され
ている回路は、コンデンサの放電回路を形成する
ためのスイツチ素子が３次巻線で順バイアスされ
るように構成されている。このため、３次巻線の
電圧に基づいて放電回路形成用スイツチ素子に比
較的大きな電流が流れる。

そこで、本発明の目的は、上記出願の発明を利
用し、極めて効率の良いトランジスタ直流変換器
を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するための本発明は、実施例を
示す図面の符号を参照して説明すると、直流電源
１に接続されたトランス１次巻線３とスイツチン
グトランジスタ４との直列回路と、前記１次巻線
３に電磁結合された２次巻線５と、前記２次巻線
５に接続され、前記スイツチングトランジスタ４
のオフ時にオンになるダイオード６を含んでいる
整流回路８と、前記１次巻線３及び前記２次巻線
５に電磁結合され且つ前記スイツチングトランジ
スタ４のベースとエミツタとの間に接続された３
次巻線９とを具備する直流変換器に於いて、前記
３次巻線９と前記スイツチングトランジスタ４と
の間に接続されたスイツチングトランジスタ駆動
用コンデンサ２０と、前記スイツチングトランジ
スタ４のオフ時に前記３次巻線９に誘起する電圧
でオンになる極性を有して前記３次巻線９の一端
と前記コンデンサ２０の一端との間に接続された
第１のダイオード１９と、前記スイツチングトラ
ンジスタ４のオフ時に前記３次巻線９に誘起する
電圧でオンになる極性を有して前記３次巻線９の
他端と前記コンデンサ２０の他端との間に接続さ
れた第２のダイオード２１と、前記コンデンサ２
０の一端と前記スイツチングトランジスタ４のエ
ミツタとの間に接続され、前記スイツチングトラ
ンジスタ４のオン時に前記コンデンサ２０の電圧
によつてエミツタ・コレクタ間に順方向電圧が印
加される向きを有している放電制御トランジスタ
２２と、前記スイツチングトランジスタ４のオフ
時には前記制御トランジスタ２２にオン駆動ベー
ス電流を供給せず、前記スイツチングトランジス
タ４のオン時には前記放電制御トランジスタ２２
にオン駆動ベース電流を供給するベース制御回路
とを備えていることを特徴とするトランジスタ直
流変換器に係わるものである。

〔作用〕

上記発明は前述の先願の発明を利用したもので
あるので、基本的動作は先願と同一である。しか
し、放電制御トランジスタ２２がコンデンサ２０
に対して順方向となり、３次巻線９に対して逆方
向になる様に接続されているため、スイツチング
トランジスタのオン時に３次巻線から放電制御ト
ランジスタ２２のコレクタ電流が供給されない。
従つて、オン時に３次巻線９に殆んど電流が流れ
ず、電力損失が大幅に少なくなる。

〔実施例〕

次に、第１図を参照して本発明の実施例に係わ
るスイツチングレギユレータについて述べる。但
し、符号１〜１８で示すものは第２図で同一符号
で示したものと実質的に同一であるので、その説
明を省略する。この実施例では、３次巻線９の一
端とスイツチングトランジスタ４のベースとの間
に第１のダイオード１９と抵抗１０とを介してコ
ンデンサ２０が接続されている。第１のダイオー
ド１９は３次巻線９の一端とコンデンサ２０の一
端（右端）との間に接続され、スイツチングトラ
ンジスタ４のオフ時に３次巻線９に誘起する電圧
でオンになる極性を有している。

コンデンサ２０の充電回路を構成するために、
３次巻線９の他端（下端）とコンデンサ２０の他
端（左端）との間に第２のダイオード２１が接続
されている。この第２のダイオード２１は、スイ
ツチングトランジスタ４のオフ時にオンになる極
性を有する。

コンデンサ２０の放電回路を形成するための放
電制御トランジスタ２２は、コンデンサ２０の一
端（右端）とスイツチングトランジスタ４のエミ
ツタとの間に接続され、スイツチングトランジス
タ４のオフ時の３次巻線９の電圧で逆バイアスさ
れる極性を有する。この放電制御トランジスタ２
２を、スイツチングトランジスタ４のオン時のみ
オン駆動させるために、このベースが抵抗２３を
介して３次巻線９の一端に接続されている。

なお、３次巻線９の一端とスイツチングトラン
ジスタ４のベースとの間に接続されたコンデンサ
２４は起動を迅速に開始するためのものである。

〔動作〕

第１図の回路で、電源スイツチ（図示せず）が
オンになると、起動抵抗１４を通してスイツチン
グトランジスタ４のベース電流が供給され、スイ
ツチングトランジスタ４がオンになる。しかる
後、スイツチングトランジスタ４が飽和してオフ
に転換すると、ダイオード６がオンになり、スイ
ツチングトランジスタ４のオン時にトランス２に
蓄えられたエネルギが放出され、再びスイツチン
グトランジスタ４がオンになる。上述の如き発振
動作と共に、電圧制御回路１１による定電圧制御
により、出力端子１２に定電圧出力が得られる。

ところで、スイツチングトランジスタ４のオフ
期間には、３次巻線９に電源電圧E_INに無関係の
ほぼ一定の電圧が発生する。この電圧は、スイツ
チングトランジスタ４のオン時の電圧と逆向きの
電圧であるので、第２のダイオード２１がオンに
なり、３次巻線９、第２のダイオード２１、コン
デンサ２０、及び第１のダイオード１９から成る
閉回路が形成され、コンデンサ２０が定電圧充電
される。このオフ時において、３次巻線９の電圧
は放電制御トランジスタ２２を順バイアスする向
きに発生するが、放電制御トランジスタ２２のベ
ースが抵抗２３を介して３次巻線９の上端に接続
されているため、ベース電流が流れず、放電制御
トランジスタ２２は、オフ状態に保たれる。

コンデンサ２０が充電された後のスイツチング
トランジスタ４のオン時には、コンデンサ２０、
抵抗１０、スイツチングトランジスタ４、及び放
電制御トランジスタ２２から成る閉回路により、
コンデンサ２０の放電電流が流れ、スイツチング
トランジスタ４のベース電流が供給される。この
時、３次巻線９の電圧は、放電制御トランジスタ
２２のエミツタ・コレクタ間を逆バイアスする向
きであり且つ第１のダイオード１９が設けられて
いるので、３次巻線９を電源として放電制御トラ
ンジスタ２２のコレクタ電流は流れない。しか
し、３次巻線９から抵抗２３を介して放電制御ト
ランジスタ２２のベース電流は供給され、オン制
御される。この結果、コンデンサ２０の放電回路
が成立し、スイツチングトランジスタ４にベース
電流が供給される。

この回路で交流電源電圧が、例えば100Vから
220Vに変化した場合、スイツチングトランジス
タ４のオン時に３次巻線９の電圧も高くなるが、
第１のダイオード１９がオフになるため、３次巻
線９の電圧はスイツチングトランジスタ４の駆動
及びコンデンサ２０の充電に実質的に無関係にな
る。従つて、スイツチングトランジスタ４は交流
電源電圧が100Vの時と同様に制御され、出力端
子１２には入力電圧の変動に拘らず一定の電圧が
得られる。

上述から明らかな如く、第１図の回路では、定
電圧制御トランジスタ１５で入力電圧の変動を吸
収しないので、電力損失が小さくなる。また、定
電圧制御トランジスタ１５のダイナミツクレンジ
が狭くてもよい。また、出力端子１２が短絡する
と、コンデンサ２０の電圧が下るので、スイツチ
ングトランジスタ４のオン期間が短かくなり、フ
の字型垂下特性が得られる。更に、スイツチング
トランジスタ４のオン時には、３次巻線９が、放
電制御トランジスタ２２のベース電流の供給と、
コンデンサ２４を介して起動電流の供給を行うの
みであり、放電制御トランジスタ２２のコレクタ
電流は供給しないので、電力損失が大幅に少なく
なり、特に入力電圧が高い時の効率が大幅に向上
する。

本発明は上述の実施例に限定されるものでな
く、変形が可能なものである。例えば、第３図に
示す如く、定電圧制御トランジスタ１５の制御を
行うために、出力端子１２の電圧を検出し、この
電圧を一定するための制御信号を定電圧制御回路
２７で形成してもよい。また、第１図の回路で定
電圧制御トランジスタ１５を省き、ツエナーダイ
オード１８のカソードをスイツチングトランジス
タ４のベースに接続してもよい。また、定電圧制
御回路１１を設けない場合にも適用可能である。
また、第３図に示す如く、４次巻線２６をトラン
ス２に設け、スイツチングトランジスタ４のオン
時における４次巻線２６の電圧で放電制御トラン
ジスタ２２のベース電流を供給するようにしても
よい。また、抵抗１０及び２３に並列にスピード
アツプ用コンデンサを接続してもよい。また、コ
ンデンサ２０を３次巻線９の下端のラインに直列
に接続してもよい。また、起動抵抗１４で起動電
流を流す代りに、起動パルスを供給するようにし
てもよい。

〔発明の効果〕

上述から明らかな如く、本発明によれば、コン
デンサとこの充放電制御回路とから成る簡単な回
路構成によつて、入力電源電圧の変動に対応する
出力電圧の変動を防止することが出来る。また、
入力電源電圧が高い場合における効率の低下を抑
えることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係わるスイツチング
レギユレータを示す回路図、第２図は従来のスイ
ツチングレギユレータを示す回路図、第３図は変
形例のスイツチングレギユレータの一部を示す回
路図である。 １……電源、２……トランス、３……１次巻
線、４……スイツチングトランジスタ、５……２
次巻線、８……整流回路、９……３次巻線、１９
……第１のダイオード、２０……コンデンサ、２
１……第２のダイオード、２２……放電制御トラ
ンジスタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 直流電源１に接続されたトランス１次巻線３
   とスイツチングトランジスタ４との直列回路と、
   前記１次巻線３に電磁結合された２次巻線５と、
   前記２次巻線５に接続され、前記スイツチングト
   ランジスタ４のオフ時にオンになるダイオード６
   を含んでいる整流回路８と、前記１次巻線３及び
   前記２次巻線５に電磁結合され且つ前記スイツチ
   ングトランジスタ４のベースとエミツタとの間に
   接続された３次巻線９とを具備する直流変換器に
   於いて、 前記３次巻線９と前記スイツチングトランジス
   タ４との間に接続されたスイツチングトランジス
   タ駆動用コンデンサ２０と、 前記スイツチングトランジスタ４のオフ時に前
   記３次巻線９に誘起する電圧でオンになる極性を
   有して前記３次巻線９の一端と前記コンデンサ２
   ０の一端との間に接続された第１のダイオード１
   ９と、 前記スイツチングトランジスタ４のオフ時に前
   記３次巻線１９に誘起する電圧でオンになる極性
   を有して前記３次巻線９の他端と前記コンデンサ
   ２０の他端との間に接続された第２のダイオード
   ２１と、 前記コンデンサ２０の一端と前記スイツチング
   トランジスタ４のエミツタとの間に接続され、前
   記スイツチングトランジスタ４のオン時に前記コ
   ンデンサ２０の電圧によつてエミツタ・コレクタ
   間に順方向電圧が印加される向きを有している放
   電制御トランジスタ２２と、 前記スイツチングトランジスタ４のオフ時には
   前記制御トランジスタ２２にオン駆動ベース電流
   を供給せず、前記スイツチングトランジスタ４の
   オン時には前記放電制御トランジスタ２２にオン
   駆動ベース電流を供給するベース制御回路と を備えていることを特徴とするトランジスタ直流
   変換器。