JPH0258868B2 - - 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〕

トランスに１次、２次、及び３次巻線を設け、
１次巻線に直列に接続されたスイツチングトラン
ジスタを３次巻線の電圧でオン・オフ駆動し、２
次巻線の出力段に安定化出力電圧を得る一般に
RCCと呼ばれているオン・オフ形式のスイツチ
ングレギユレータは公知である。

この種のスイツチングレギユレータにおいて、
電源電圧が増大すれば、１次巻線の電圧、及び３
次巻線の電圧及び電流も増大する。定電圧特性を
維持するためには、３次巻線の電流の全部をスイ
ツチングトランジスタに供給せずに電圧制御トラ
ンジスタにバイパスさせなければならない。バイ
パス電流はスイツチングトランジスタの駆動に無
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、特願昭60−45187号、及び特願昭60−
221670号で、スイツチングトランジスタのオフ時
にトランスに得られ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、入力電圧が
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、上記出願では過電流保護が説明されて
いない。そこで、本発明の目的は、負荷短絡等の
過電流保護と入力電圧変動による効率低下の防止
との両方を共通の回路で行うことができる直流変
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、一対の直
流電源端子の一方にその一端が接続されたトラン
ス４の１次巻線５と、前記１次巻線５の他端にそ
のコレクタが接続され、前記一対の直流電源端子
の他方にそのエミツタが接続されたスイツチング
トランジスタ６と、前記１次巻線５に電磁結合さ
れた２次巻線７と、前記スイツチングトランジス
タ６のオフ時にオンになる極性を有して前記２次
巻線７に接続された整流用のダイオード８と、前
記ダイオード８の出力側の一対の出力ライン間に
接続された平滑用コンデンサ９と、前記１次巻線
５及び前記２次巻線７に電磁結合された３次巻線
１１と、前記スイツチングトランジスタ６にベー
ス電流を供給するためのベース駆動用コンデンサ
１６と、前記スイツチングトランジスタ６のオフ
期間に前記３次巻線１１の電圧で前記ベース駆動
用コンデンサ１６を充電する充電回路と、前記ス
イツチングトランジスタ６のオン期間に前記ベー
ス駆動用コンデンサ１６の放電電流を前記スイツ
チングトランジスタ６のベース電流として供給す
るように前記ベース駆動用コンデンサ１６を前記
スイツチングトランジスタ６のベース・エミツタ
間を選択的に接続する放電制御回路と、前記平滑
用コンデンサ９の出力電圧を一定にするように前
記スイツチングトランジスタ６のベース電流を制
御する定電圧制御回路２６とを有して直流−直流
変換するものであり、前記放電制御回路が、前記
ベース駆動用コンデンサ１６を前記スイツチング
トランジスタ６のベース・エミツタ間に選択的に
接続するための放電制御用トランジスタ２０と、
前記スイツチングトランジスタ６のオン期間にお
いて前記トランス４から得られる電圧が正常範囲
内の値を有する場合には前記放電制御用トランジ
スタ２０を前記トランス４の電圧に基づいてオン
制御し、前記トランス４から得られる電圧が前記
正常範囲よりも低い値を有する場合には前記放電
制御用トランジスタ２０をオフ制御する放電制御
用トランジスタ制御回路とから成ることを特徴と
するトランジスタ直流変換器に係わるものであ
る。

〔作用〕

上記発明においては、放電制御用トランジスタ
２０が、正常電圧範囲の場合にはオンになるの
で、ベース駆動用コンデンサ１６によつてスイツ
チングトランジスタ６のベース電流を供給するこ
とができる。ベース駆動用コンデンサ１６はオフ
期間の制御された電圧で充電されているため、電
源電圧の変動に無関係に損失の少ない状態でスイ
ツチングトランジスタ６を駆動することができ
る。一方、負荷が短絡すると、トランス４の電圧
が低下する。このため、放電制御用トランジスタ
２０がオフになり、ベース駆動用コンデンサ１６
からのベース電流の供給が停止する。この結果、
スイツチングトランジスタ６に過大な電流が流れ
ない。

〔実施例〕

次に、第１図〜第３図を参照して本発明の実施
例に係わる直流変換器を説明する。この直流変換
器はリンギングチヨークコンバータ（RCC）方
式であり、交流電源端子１，２に接続された直流
電源３の一端と他端との間には、トランス４の１
次巻線５を介してスイツチングトランジスタ６が
接続されている。トランス４の２次巻線７には、
整流用のダイオード８と平滑用のコンデンサ９と
から成る整流平滑回路１０が接続されている。ト
ランス４の３次巻線１１の一端は、ベース駆動用
の第１のコンデンサ１２と抵抗１３とを介してス
イツチングトランジスタ６のベースに接続され、
他端はエミツタに接続されている。起動抵抗１５
は電源３の一端とスイツチングトランジスタ６の
ベースとの間に接続されている。

１６は本発明に従つて設けられたベース駆動用
の第２のコンデンサである。この第２のコンデン
サ１６をスイツチングトランジスタ６のオフ期間
に３次巻線１１に得られる電圧で充電するための
充電回路として、コンデンサ１６の一端と３次巻
線１１の一端との間に逆流阻止用ダイオード１７
が接続され、且つ３次巻線１１の他端と第２のコ
ンデンサ１６の他端との間にダイオード１８が接
続されている。

スイツチングトランジスタ６のオン期間に第２
のコンデンサ１６の放電電流をスイツチングトラ
ンジスタ６のベース電流として流すために、第２
のコンデンサ１６の一端が放電制御用トランジス
タ２０と抵抗２１とを介してスイツチングトラン
ジスタ６のエミツタに接続され、第２のコンデン
サ１６の他端が抵抗１９を介してスイツチングト
ランジスタ６のベースに接続されている。

放電制御用トランジスタ２０をトランス４の電
圧が正常範囲以内（所定値以上）の時のみオン制
御するために、このベースと３次巻線１１の一端
との間に抵抗２２を介してツエナーダイオード２
３が接続されている。ツエナーダイオード２３は
放電制御用トランジスタ２０を選択的にオン制御
するための制御回路として働く。

スイツチングトランジスタ６のオン期間におけ
る電源電圧に対応したトランス電圧を得るために
４次巻線２４が設けられ、これがダイオード２５
を介して抵抗２１に並列に接続されている。な
お、第１のコンデンサ１２と抵抗１３との直列回
路は、ダイオード１７と第２のコンデンサ１６と
抵抗１９との直列回路に対して並列接続されてい
る。

２６は定電圧制御回路であり、スイツチングト
ランジスタ６のベース電流値を制御するために、
このベース・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２７と、このトランジス
タ２７に誤差信号を供給するためのトランジスタ
２８等を含む。更に詳しく説明すると、出力電圧
検出巻線としてトランス５次巻線２９が設けら
れ、この５次巻線２９にダイオード３０を介して
コンデンサ３１が接続されている。なお、５次巻
線２９及びダイオード３０の極性は、スイツチン
グトランジスタ６のオフ時にコンデンサ３１を充
電するように設定されている。従つて、コンデン
サ３１の電圧は出力電圧にほぼ比例する。抵抗３
２，３３はコンデンサ３１の両端間に接続され、
この電圧分割点がトランジスタ２８のベースに接
続されている。トランジスタ２８のエミツタは、
コンデンサ３１の両端面に接続された抵抗３４と
ツエナーダイオード３５との分圧点に接続されて
いる。従つて、トランジスタ２８はツエナーダイ
オード３５で与えられる定電圧と抵抗３２，３３
の分圧点に得られる出力電圧検出値とを比較し、
この誤差信号をバイパス用トランジスタ２７のベ
ースに与える。この結果、例えば出力電圧が高過
ぎる時には、バイパス用トランジスタ２７の抵抗
値が小になり、ベース電流のバイパス量が増大
し、スイツチングトランジスタ６のベース電流が
減少し、結局、スイツチングトランジスタ６のオ
ン期間が短かくなり、出力電圧が一定値に戻る。
出力電圧が低過ぎる場合には、この逆の動作にな
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１５を通してスイツチン
グトランジスタ６のベース電流が供給され、スイ
ツチングトランジスタ６がオンになる。しかる
後、スイツチングトランジスタ６が飽和してオフ
に転換すると、ダイオード８がオンになり、スイ
ツチングトランジスタ６のオン時にトランス４に
蓄えられたエネルギが放出され、この放出が終了
すると再びスイツチングトランジスタ６がオンに
なる。上述の如き発振動作と共に、電圧制御回路
２６による定電圧制御により、出力端子３６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６のオフ
期間には、３次巻線１１に電源電圧の変化に無関
係に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６のオン時の電圧と逆向
きの電圧であるので、ダイオード１８，１７がオ
ンになり、３次巻線１１、ダイオード１８、抵抗
１９、第２のコンデンサ１６、及びダイオード１
７から成る充電閉回路が形成され、コンデンサ１
６が定電圧充電される。このオフ時において、３
次巻線１１の電圧は放電制御用トランジスタ２０
を順バイアスする向きに発生するが、放電制御用
トランジスタ２０のベースが抵抗２２とツエナー
ダイオード２３とを介して３次巻線１１の上端に
接続されているため、ベース電流が流れず、放電
制御用トランジスタ２０はオフ状態に保たれる。

コンデンサ１６が充電された後のスイツチング
トランジスタ６のオン時には、コンデンサ１６、
抵抗１９、スイツチングトランジスタ６、抵抗２
１及び放電制御用トランジスタ２０から成る放電
閉回路により、コンデンサ１６の放電電流が流
れ、スイツチングトランジスタ６のベース電流が
供給される。この時、３次巻線１１の電圧は、ツ
エナーダイオード２３と抵抗２２を介して放電制
御用トランジスタ２０のベースに印加される。

第２図は正常入力電圧時のスイツチングトラン
ジスタ６のベース電流１_Bの波形を示す。t₁でオ
ン期間になると、３次巻線１１に上向きの電圧が
発生し、第１のコンデンサ１２と抵抗１３とから
成る第１のベース電流供給回路で瞬間的に大きな
ベース電流が供給されると共に、放電制御用トラ
ンジスタ２０がオンになるので、第２のコンデン
サ１６の放電回路から成る第２のベース電流供給
回路でもベース電流が供給される。t₁から少し過
ぎると、第１のコンデンサ１２を通してのベース
電流の供給が低下するが、第２のコンデンサ１６
によるベース電流の供給は継続される。

ところで、第２のコンデンサ１６の放電回路に
抵抗２１が接続され、ここに４次巻線２４の電圧
が印加されている。このため、電源電圧が高くな
ると、第２のコンデンサ１６の放電回路の抵抗が
大きくなり、第２のコンデンサ１６から供給され
る電流が減少する。これにより、過剰な駆動電流
の供給が制御され、効率が良くなる。なお、第１
のコンデンサ１２を通る電流は、電源電圧の増大
に応じて大きくなるが、瞬間的であるので、電力
損失にさほど影響しない。

出力端子３６が短絡状態になると、トランス４
の各巻線の電圧が、大幅に低下する。この結果、
オン期間における３次巻線１１の電圧でツエナー
ダイオード２３をオンにすることが不可能にな
り、放電制御用トランジスタ２０がオンになら
ず、第２のコンデンサ１６の放電回路が形成され
ない。これにより、スイツチングトランジスタ６
のベース電流は、第１のコンデンサ１２と抵抗１
３とを介して第３図に示す如く供給されるのみに
なり、大幅に低下し、スイツチングトランジスタ
６のコレクタ電流が抑制される。

なお、直流電源３の電圧が０〜60Vの範囲の場
合には、スイツチングトランジスタ６のオン期間
にツエナーダイオード２３がオフに保たれるた
め、第１のコンデンサ１２を介してベース電流が
供給されるのみである。電源電圧が60Vを越える
と、ツエナーダイオード２３がオンになり、第２
のコンデンサ１６によるベース電流の供給が可能
になる。この実施例の直流変換器は100〜220Vで
使用されるので、負荷短絡等の異常が生じない限
り、第２のコンデンサ１６でベース電流が供給さ
れる。

〔変形例〕

本発明は上述の実施例に限定されるものでな
く、例えば次の変形例が可能なものである。

(A) 第４図に示す如く、第１図の定電圧制御回路
２６の代りに、出力端子３６の電圧と基準電圧
との誤差信号を形成する制御回路３７を設け、
誤差出力でバイパス用トランジスタ２７を制御
するようにしてもよい。

(B) 第５図に示す如く、電圧制御回路２６をダイ
オード３８と、コンデンサ３９とツエナーダイ
オード４０とバイパス用トランジスタ２７とで
構成してもよい。

(C) 第６図に示す如く、３次巻線１１とは別に充
電用巻線４１をトランス４に設け、これをダイ
オード４２を介して第２のコンデンサ１６に接
続し、オフ期間の電圧で充電するようにしても
よい。

〔発明の効果〕

上述から明らかな如く、負荷短絡等でトランス
の電圧が低下すると、放電制御用トランジスタが
オフ制御されるので、スイツチングトランジスタ
のベース電流が抑制される。このため、負荷短絡
等による過電流の抑制が放電制御用トランジスタ
を共用して行われ、回路構成が簡単になる。また
電力損失が少なくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係わる直流変換器の
回路図、第２図はトランスの電圧が正常の時のス
イツチングトランジスタのベース電流の波形図、
第３図はトランスの電圧が低い時のスイツチング
トランジスタのベース電流の波形図、第４図、第
５図及び第６図は変形例の直流変換器の１部を
夫々示す回路図である。 ５……１次巻線、６……スイツチングトランジ
スタ、１１……３次巻線、１２……第１のコンデ
ンサ、１６……第２のコンデンサ、２０……放電
制御用トランジスタ、２３……ツエナーダイオー
ド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一対の直流電源端子の一方にその一端が接続
   されたトランス４の１次巻線５と、 前記１次巻線５の他端にそのコレクタが接続さ
   れ、前記一対の直流電源端子の他方にそのエミツ
   タが接続されたスイツチングトランジスタ６と、 前記１次巻線５に電磁結合された２次巻線７
   と、 前記スイツチングトランジスタ６のオフ時にオ
   ンになる極性を有して前記２次巻線７に接続され
   た整流用のダイオード８と、 前記ダイオード８の出力側の一対の出力ライン
   間に接続された平滑用コンデンサ９と、 前記１次巻線５及び前記２次巻線７に電磁結合
   された３次巻線１１と、 前記スイツチングトランジスタ６にベース電流
   を供給するためのベース駆動用コンデンサ１６
   と、 前記スイツチングトランジスタ６のオフ期間に
   前記３次巻線１１の電圧で前記ベース駆動用コン
   デンサ１６を充電する充電回路と、 前記スイツチングトランジスタ６のオン期間に
   前記ベース駆動用コンデンサ１６の放電電流を前
   記スイツチングトランジスタ６のベース電流とし
   て供給するように前記ベース駆動用コンデンサ１
   ６を前記スイツチングトランジスタ６のベース・
   エミツタ間を選択的に接続する放電制御回路と、 前記平滑用コンデンサ９の出力電圧を一定にす
   るように前記スイツチングトランジスタ６のベー
   ス電流を制御する定電圧制御回路２６と を有して直流−直流変換するものであり、 前記放電制御回路が、 前記ベース駆動用コンデンサ１６を前記スイツ
   チングトランジスタ６のベース・エミツタ間に選
   択的に接続するための放電制御用トランジスタ２
   ０と、 前記スイツチングトランジスタ６のオン期間に
   おいて前記トランス４から得られる電圧が正常範
   囲内の値を有する場合には前記放電制御用トラン
   ジスタ２０を前記トランス４の電圧に基づいてオ
   ン制御し、前記トランス４から得られる電圧が前
   記正常範囲よりも低い値を有する場合には前記放
   電制御用トランジスタ２０をオフ制御する放電制
   御用トランジスタ制御回路と から成ることを特徴とするトランジスタ直流変換
   器。