JPH03178560A - リンギングチョークコンバータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ｆａｌ産業上の利用分野 この発明は、定電圧電源回路などに用いられるリンギン
グチョークコンバータに関する。

（ｂｌ従来の技術 トランスの一次ｔ＝線にスイッチングトランジスタを直
列接続するとともに、トランスの帰還巻線の起電圧をス
イッチングトランジスタのベースに正帰還させ、トラン
スの二次巻線から電圧を取り出すようにしたリンギング
チョークコンバータが、従来より比較的小容量のスイッ
チングレギュレータとして使用されている。

このようなリンギングチョークコンバータを直流定電圧
電源回路として用いる場合、スイッチングトランジスタ
のベース電流を制御する回路と、負荷供給電圧検出回路
および負荷供給電圧に応じてスイッチングトランジスタ
のベース電流を負帰還制御する回路が設けられる。

ところが上記定電圧化のための負帰還を行うフィードバ
ックループがオープン状態となった場合やその他の回路
部品の故障により、負荷供給電圧が異常上昇することが
あり、これを防止する過電圧保護回路が備えられている
。

第２図および第３図に従来の過電圧保護回路を備えたリ
ンギングチョークコンバータの回路例を示す。

第２図に示す例では、トランス１の一次巻線Ｎ１にスイ
ッチングトランジスタＱｌが接続され、トランスの帰還
巻線Ｎｂの一端が抵抗Ｒ２を介してスイッチングトラン
ジスタＱ１のベースに接続され、さらに入力電源ライン
とスイ・ンチングトランジスタＱ１のベース間に起動抵
抗Ｒ１が接続されている。トランスの二次巻線Ｎ２には
整流ダイオードＤｉおよび平滑コンデンサＣＩが接続さ
れている。このダイオードＤ１およびコンデンサＣ１に
より整流平滑された電圧が負荷に供給される。この負荷
電圧供給ライン間にツェナーダイオードＺＤ２、抵抗Ｒ
８，Ｒ９、コンデンサＣ４およびサイリスタＱ５からな
る過電圧保護回路が設けられている。この過電圧保護回
路は、定電圧化のためのフィードバックループ（不図示
）がオーブンした場合等、出力ライン間の電圧が一定値
（ツェナーダイオードＺＤ２のツェナー電圧〉を超えた
ときツェナーダイオードＺＤ２が導通し、・す・イリス
タＱ５のゲートにゲートトリガ電圧が与えられ、サイリ
スタＱ５がターンオンする。このことにより出力ライン
間がサイリスクＱ５により短絡され、負荷が過電圧から
保護される。

第３図に示す例では、スイッチングトランジスタＱ１の
ベース／エミッタ間にトランジスタＱ６が接続され、起
動抵抗ＲＩＯ，Ｒ１１の接続点とトランジスタＱ６のベ
ース間にフォトカプラの受光部ＰＣａと抵抗Ｒ１２およ
びコンデンサＣ５からなる回路が設けられ、さらに負荷
電圧供給ライン間にツェナーダイオードＺＤ２およびフ
ォトカプラの発光部ＰＣ１からなる回路が設けられてい
る。このように構成されているため、負荷供給重圧が一
定値（ツェナーダイオードＺＤ２のツェナー電圧にフォ
トカプラの発光部ＰＣＩの順方向降下電圧を加算した値
）を超えたときツェナーダイオードＺＤ２が導通し、フ
ォトカプラの発光部１）Ｃｌが発光する。これによりフ
ォトカプラの受光部である感光サイリスタＰＣａがター
ンオンしトランジスタＱ６をオンさせる。このことによ
りスイッチングトランジスタＱ１のベース電位が略接地
電位となり発振動作が停止される。このようにして負荷
が過電圧から保護される。

（Ｃ）発明が解決しようとする課題 上記従来の過電圧保護回路を備えたリンギングチョーク
コンバータは次に述べるような欠点があった。すなわち
第２図に示したように負荷供給電圧を出力する出力ライ
ン間を短絡することによって過電圧保護を行う回路では
、サイリスタＱ５がオン状態となっても発振状態がｗＥ
続するため、長時間放置するとスイッチングトランジス
タＱ１が過熱状態となってついには破壊に至る。

一方、第３図に示したように二次側の電圧（負荷供給電
圧）を検出して、フォトカプラを介してスイッチングト
ランジスタのベース電流を制御するようにした回路では
、フォトカプラなどのｋＢ　ｋ＆素子の他に多数の部品
が必要であり高価になる。

また、−Ｓにフォトカプラは電気的特性上のばらつきが
大きく、過電圧保護の動作点がばらつくといった問題も
ある。

この発明の目的は、負荷に対する過電圧の供給を一次但
りで検出し、スイッチングトランジスタのベース電流な
どを制御して過電圧保護を行うようにして上記従来の問
題点を解泪したリンギングチョークコンバータを提供す
ることにある。

（ｄ）課題を解決するための手段 この発明は、トランスと、このトランスの一次巻線に流
れる電流を断続するスイッチングトランジスタを備え、
上記トランスの帰還巻線の電圧を上記スイッチングトラ
ンジスタへ正帰還させてｔ（るリンギングチョークコン
バータにおいて、スイッチングトランジスタがオフ状態
であるときに生じるトランスの帰還巻線の重圧が一定値
を超えたとき導通する一定電圧検出回路と、この一定電
圧検出回路が導通したときスイッチングトランジスタを
オフ状態に保つスイッチングトランジスタ制１ｆｆ１１
回路を設けたことを特徴とする（ｅ１作用 この発明のリンギングチョークコンパ”−夕においては
、一定電圧検出回路は、スイッチングトランジスタがオ
フ状態であるときに生じるトランスの帰還巻線の電圧が
一定値を超えたとき導通ずる。スイッチングトランジス
タがオフ状態であるときにトランスの帰還巻線に生じる
電圧ｖｂは次式％式％ ここでＶ２はトランスの二次巻線に生じる電圧（フライ
バンク電圧）、Ｎｂは帰還巻線の巻数、Ｎ２は二次巻線
の巻数である。

従ってスイッチングトランジスタがオフ状態であるとき
にトランスの帰還巻線に生じる電圧は二次巻線に生じる
電圧に比例し、上記一定電圧検出回路は帰還巻線の電圧
によって負荷供給電圧が一定値を超えたことを検出する
。

一方、スイッチングトランジスタ制御回路は上記一定電
圧検出回路が導通したときスイッチングトランジスタを
オフ状態に保つ。従って負荷供給電圧が一定値を超えた
ときスイッチングトランジスタがオフ状態に保たれて、
スイッチング動作が停止される。

（ｆ）実施例 この発明の実施例であるリンギングチョークコンバータ
の回路図を第１図に示す。

第１図に示すように、トランス１の一次巻線Ｎ１にスイ
ッチングトランジスタＱ１を直列に接続し、トランスの
帰還巻線Ｎｂに生じる電圧を抵抗Ｒ２を通してスイッチ
ングトランジスタＱ１のベースに帰還させている。また
トランス１の二次巻線Ｎ２には整流ダイオードＤ１およ
び平滑コンデンサＣＩを接続している。さらに、トラン
スの帰還巻線Ｎｂの出力ライン間にダイオードＤ２、ツ
ェナーダイオードＺＤＩおよび抵抗Ｒ３からなる一定電
圧検出回路２を設け、人力電源ライン間には、一定電圧
検出回路２の状態に応じてスイッチングトランジスタＱ
ｌを制御するスイッチングトランジスタ制御回路３を設
けている。このスイッチングトランジスタ制御回路３は
、後述する一定条件でターンオンするトライアックＱ４
、そのゲートに接続したサージ等による誤動作防止用コ
ンデンサＣ２、トライアックＱ４のオンによってオンす
るトランジスタＱ３およびＱ２、トランジスタＱ３のベ
ース電圧を定め、誤動作を防止する抵抗Ｒ７およびコン
デンサＣ３、さらにスイッチングトランジスタＱ１のベ
ースに起動電流を供給するとともにトランジスタＱ３お
よびトライアックＱ４に所定電圧／電流を供給する抵抗
Ｒ４，Ｒ５Ｒ６からなる。

第１図に示した回路の動作は次の通りである。

ｉ通常状態 先ず、抵抗Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６が起動抵抗として作用し、
これらの抵抗を通してスイッチングＩ・ランジスタＱ１
にベース電流が流れる。これによりスイッチングトラン
ジスタＱ１が導通状態となりトランスの一次巻線Ｎ１に
電圧が加わり、同時に帰還巻線Ｎｂにも電圧が発生する
。この電圧はスイ・ノチングトランジスタＱ１をさらに
導通させる正ＪＭＩＮの電圧となり、スイッチングトラ
ンジスタが急速にオンする。このとき、二次巻線Ｎ２の
電圧がダイオードＤ１に対し逆方向に加わるので、二次
巻線Ｎ２には電流は流れず、−次Ｓ線Ｎ１に流れる電流
はトランスの励磁電流だけとなる。

従ってスイッチングトランジスタＱ１に流れる電流は時
間に比例して増水するが、そのベース電流がスイッチン
グトランジスタＱ１を飽和状態に保つことが不可能にな
ると、スイッチングトランジスタＱ１は飽和状態から外
れ、コレクターエミッタ間電圧が増大する。これにより
トランスの一次巻線Ｎ１の電圧が下がり、帰還巻線Ｎｂ
の電圧も下がる。この変化は正帰還されるので、スイッ
チングトランジスタＱ１は急速にオフする。トランスの
一次巻線電流がオフしたことによりトランスの磁界を同
一に保つ方向に、すなわちダイオードＤＩが導通ずる方
向に二次巻′ＫＦＡＮ２に電流が流れる。トランスに蓄
積されていたエネルギーが全て出力側へ移されると、ダ
イオードＤＩの電流がＯになり、ダイオードがオフする
。その後、再び抵抗Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６を通してスイソチ
ングトランジスタＱ１のベースに起動電流が流れ、上記
動作を繰り返す。

第１図においては定電圧化回路を省略したが、例えば負
荷供給電圧を検出して、その検出電圧に応じてスイッチ
ングトランジスタＱ１のベース電流を制御し、これによ
ってオンデユーテイ比を制御して出力電圧を安定化させ
ることができる。このような通常状態では、一定電圧検
出回路２におけるツェナーダイオードＺＤ１は導通する
ことがなく、トライアックＱ４も、トランジスタＱ３お
よびＱ２もすべてオフ状態を保つ。

ｉｉ過電圧保護状、態 何らかの原因で負荷供給電圧が一定電圧を超えたとき、
スイッチングトランジスタのオフ時にトランスの帰還巻
線Ｎｂに生じる電圧も上昇する。

この電圧がツェナーダイオードＺＤＩのツェナー電圧に
ダイオードＤ２の順方向降下電圧を加算した値より大き
くなれば、ツェナーダイオードＺＤ１が導通する。なお
、ダイオードＤ２は、スイッチングトランジスタのオン
時に生じる帰還巻線の電圧がツェナーダイオードＺＤ１
および抵抗Ｒ３に流れるのを防止する。

ツェナーダイオードＺＤＩが導通したことにより、抵抗
Ｒ３の降下電圧（負電圧）がトライアックＱ４のゲート
に与えられ、トライアックＱ４がターンオンする。トラ
イアックＱ４がターンオンすることにより、トランジス
タＱ３にベース電流が流れトランジスタＱ３がオンする
。これによりトランジスタＱ２にベース電流が流れ、ト
ランジスタＱ２もオンする。

その後、トランスの蓄積エネルギーが全て放出されて、
それぞれの巻線電圧がＯとなっても、スイッチングトラ
ンジスタＱ１のベース電流が殆どトランジスタＱ２側に
バイパスされてスイッチングトランジスタＱ１がオンさ
れない。トライア・ツクＱ４には抵抗Ｒ４，Ｒ５を通し
て保持電流が流れるため、トランジスタＱ３およびＱ２
もオン状態を保ち、スイッチングトランジスタＱ１の発
振動作が停止されたままとなる。

（ｇ）発明の効果 この発明によれば、過電圧保護時にスイッチングトラン
ジスタがオフ状態を保つため、スイッチングトランジス
タが過熱することはなく、過電圧保護状態のまま放置す
ることができる。また、負荷供給電圧を一次側で検出す
るようにしたため過電圧検出信号を与えるためのフォト
カプラなどの絶縁素子が不要となり、回路全体を廉価で
小型に構成することができる。さらに、フォトカブラの
電気的特性のばらつきによる問題も解消される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例であるリンギングチョークコ
ンバータの回路図である。第２図および第３図は従来の
リンギングチョークコンバータの回路図である。 １−トランス、 Ｎｌ−一次巻線、 Ｎ２−二次巻線、 Ｎｂ−帰還巻線、 ２−一定電圧検出回路、 ３−スイッチングトランジスタ制ｊ卸回路、Ｑｌ−スイ
ッチングトランジスタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）トランスと、このトランスの一次巻線に流れる電
   流を断続するスイッチングトランジスタを備え、上記ト
   ランスの帰還巻線の電圧を上記スイッチングトランジス
   タヘ正帰還させてなるリンギングチョークコンバータに
   おいて、 スイッチングトランジスタがオフ状態であるときに生じ
   るトランスの帰還巻線の電圧が一定値を超えたとき導通
   する一定電圧検出回路と、 この一定電圧検出回路が導通したときスイッチングトラ
   ンジスタをオフ状態に保つスイッチングトランジスタ制
   御回路を設けたことを特徴とするリンギングチョークコ
   ンバータ。