JPH0446563A - Switching power supply device - Google Patents

Switching power supply device

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JPH0446563A
JPH0446563A JP15354490A JP15354490A JPH0446563A JP H0446563 A JPH0446563 A JP H0446563A JP 15354490 A JP15354490 A JP 15354490A JP 15354490 A JP15354490 A JP 15354490A JP H0446563 A JPH0446563 A JP H0446563A
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JP
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time constant
voltage
constant circuit
variable capacitance
supply device
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Hiroshi Takemura
博 竹村
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To inhibit the variation of an overcurrent protection starting point due to the fluctuation of input voltage by using a variable capacitance diode in place of a capacitor constituting a time constant circuit. CONSTITUTION:A time constant circuit 10a is composed by using a resistor 12 and a variable capacitance diode 24 connected in series mutually. When input voltage Vi is increased, the voltage Vb of the bias winding 2c of a transformer 2 rises, and voltage Vc applied to the variable capacitance diode 24 also rises and the electrostatic capacity C2 of the diode 24 is reduced, thus lowering the time constant of the time constant circuit 10a. Consequently, a transistor 20 is turned ON earlier, and a MOSFET 6 is turned OFF earlier and a protective mode is acquired. Accordingly, the variation of an overcurrent protection starting point due to the increase of oscillation frequency can be inhibited.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、自動型でフライバックコンバータ方式・の
−(即ちRCC方式の)スイッチング電源装置に関し、
より具体的には、その過電流保護手段の改良に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an automatic type flyback converter type (that is, RCC type) switching power supply device.
More specifically, the present invention relates to improvements in overcurrent protection means.

〔背景となる技術〕[Background technology]

一般的なRCC方式のスイッチング電源装置は、そのス
イッチングトランジスタの最大コレクタ電流が増幅率h
FEに依存することで一応、過電流保護手段を有してい
るが、それだけでは、入力電圧が変動すると過電流保護
開始点がずれる(例えば入力電圧が大きくなると過電流
保護開始点が大きい方へずれる)という問題がある。
In a general RCC type switching power supply device, the maximum collector current of the switching transistor is the amplification factor h
By relying on FE, it has an overcurrent protection means, but if the input voltage fluctuates, the overcurrent protection starting point will shift (for example, if the input voltage increases, the overcurrent protection starting point will shift to the larger side). There is a problem with this (misalignment).

そこで、このような問題を簡単な回路で解消することが
できるスイッチング電源装置が、同一出願人によって別
途捷案されている。
Therefore, a switching power supply device that can solve this problem with a simple circuit has been devised by the same applicant.

第3図はその一例を示すものであり、トランス2の一次
巻線2aにスイッチング素子としてのMOS F−E 
T 6を直列接続し、かつトランス2のバイアス巻線2
cの出力をコンデンサ16および抵抗1日を介してMO
3F’ETのゲートに帰゛還するようにしている。
FIG. 3 shows an example of this, in which a MOS F-E as a switching element is connected to the primary winding 2a of the transformer 2.
T 6 are connected in series and bias winding 2 of transformer 2
The output of c is connected to MO via capacitor 16 and resistor 1.
I am trying to return to the gate of 3F'ET.

更に、互いに直列接続された抵抗1゛2およびコンデン
サ14から成る時定数回路10をトランス2のバイアス
巻線2Cの両端に接続し、かつMO3FET6のゲート
とソース間に制御素子としてのトランジスタ20を並列
接続し、上記コンデンサ14の電圧がこのトランジスタ
20のベースに印加されるようにしている。
Further, a time constant circuit 10 consisting of a resistor 12 and a capacitor 14 connected in series is connected across the bias winding 2C of the transformer 2, and a transistor 20 as a control element is connected in parallel between the gate and source of the MO3FET 6. The voltage of the capacitor 14 is applied to the base of the transistor 20.

動作を説明すると、入力電圧Viが印加されると、起動
抵抗8を通してMO3FET6にゲート電圧が印加され
、MO3FET6が導通状態になる。その結果、トラン
ス2の一次巻線2aに電圧が加わり、同時にバイアス巻
線2Cに電圧vbが発生する。これがコンデンサ16お
よび抵抗18を介してMO3FET6のゲートに印加さ
れ、MO3FET6は急速にオンする。このとき、トラ
ンス2の二次巻線2bの電圧はダイオード4に対して逆
方向に加わるので、二次巻線2bには電流が流れず、ト
ランス2にエネルギーが蓄積される。
To explain the operation, when the input voltage Vi is applied, the gate voltage is applied to the MO3FET 6 through the starting resistor 8, and the MO3FET 6 becomes conductive. As a result, a voltage is applied to the primary winding 2a of the transformer 2, and at the same time, a voltage vb is generated in the bias winding 2C. This is applied to the gate of MO3FET6 through capacitor 16 and resistor 18, and MO3FET6 is quickly turned on. At this time, the voltage across the secondary winding 2b of the transformer 2 is applied to the diode 4 in the opposite direction, so no current flows through the secondary winding 2b, and energy is stored in the transformer 2.

これと共に、時定数回路10を構成するコンデンサ14
には抵抗12を通して充電電流が流れ、トランジスタ2
00ベース電位が徐々に上昇する。
Along with this, a capacitor 14 constituting the time constant circuit 10
A charging current flows through the resistor 12, and the transistor 2
00 base potential gradually rises.

コンデンサ14の電圧が所定値に達してトランジスタ2
0が導通し始めると、MO3FET6のゲート電圧が低
下してMO3FET6がオン状態を保てなくなり、−次
巻線2aの電圧が低下し、バイアス巻線2cの電圧vb
も低下する。これは正帰還であるため、MOS F E
T 6は象、速にオフする。MO3FET6がオフする
ことにより、トランス2の蓄積エネルギーが二次巻線2
bからダイオード4を通して出力側へ供給される。
When the voltage of capacitor 14 reaches a predetermined value, transistor 2
0 begins to conduct, the gate voltage of MO3FET6 decreases and MO3FET6 is no longer able to maintain the on state, the voltage of the negative winding 2a decreases, and the bias winding 2c voltage vb
also decreases. Since this is positive feedback, MOS F E
T6 goes off very quickly. By turning off MO3FET6, the energy stored in the transformer 2 is transferred to the secondary winding 2.
b is supplied to the output side through the diode 4.

その後、バイアス巻線2Cの電圧vbが0となれば、起
動抵抗8からの電圧により再びMO3FET6がオン状
態となり、上記のような動作が繰り返される。
Thereafter, when the voltage vb of the bias winding 2C becomes 0, the MO3FET 6 is turned on again by the voltage from the starting resistor 8, and the above operation is repeated.

このようなRCC方式においては、良く知られているよ
うに二次側の出力がMO3FET6のオン期間に比例す
るという基本的な関係がある。このスイッチング電源装
置では、これを逆に利用することによって、過電流保護
を行わせている。即ち、MO3FET6のオン期間(こ
れはオフ状態のトランジスタ20をオンさせるまでの時
間でもある)は、コンデンサ14の電圧が立ち上がるス
ピード、即ち時定数回路10の時定数T (−R・C1
、ここでR1は抵抗12の抵抗値、C1はコンデンサ1
4の静電容量)によって規定されるため、この時定数T
によってMO3FET6のオン期間の上限を決めておけ
ば、二次側には設定値以上の電流は出力されない(即ち
過電流保護をする)。例えば、時定数Tを小さくすれば
トランジスタ20が早(オンし、MO3FET6が早く
オフする。従って、より小さい負荷電流にて保護モード
に入ることになる。
In such an RCC system, as is well known, there is a basic relationship in which the output on the secondary side is proportional to the ON period of MO3FET6. In this switching power supply device, overcurrent protection is performed by using this inversely. That is, the ON period of the MO3FET 6 (this is also the time until the transistor 20 in the OFF state is turned on) is determined by the speed at which the voltage of the capacitor 14 rises, that is, the time constant T (-R・C1
, where R1 is the resistance value of resistor 12, C1 is capacitor 1
4), this time constant T
If the upper limit of the ON period of the MO3FET 6 is determined by , a current exceeding the set value will not be output to the secondary side (that is, overcurrent protection is provided). For example, if the time constant T is made smaller, the transistor 20 turns on sooner and the MO3FET 6 turns off sooner. Therefore, the protection mode is entered with a smaller load current.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

上記のようなスイッチング電源装置においては、基本的
には時定数回路10の時定数Tによって過電流保護開始
点が決まるので、入力電圧Viの変動による過電流保護
開始点の変動を抑えることができる。
In the switching power supply device as described above, the overcurrent protection starting point is basically determined by the time constant T of the time constant circuit 10, so it is possible to suppress fluctuations in the overcurrent protection starting point due to fluctuations in the input voltage Vi. .

しかし、より厳密に見ると、自動型であるため、入力電
圧Viが変動、例えば上昇すると、発振周波数が上昇し
て出力を多く出せる方向に働(ため、この点から見れば
依然として過電流保護開始点が変動することになり、こ
のような点になお改善の余地があると言える。
However, if we look at it more precisely, since it is an automatic type, when the input voltage Vi fluctuates, for example increases, the oscillation frequency increases and works in the direction of producing more output (so from this point of view, overcurrent protection still starts). The points fluctuate, and it can be said that there is still room for improvement in these points.

そこでこの発明は、上記のようなスイッチング電源装置
を更に改良して、入力電圧の変動による過電流保護開始
点の変動をより確実に抑えることができるようにするこ
とを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, it is an object of the present invention to further improve the switching power supply device as described above so as to be able to more reliably suppress fluctuations in the overcurrent protection starting point due to fluctuations in input voltage.

〔目的達成のための手段〕[Means to achieve the purpose]

上記目的を達成するため、この発明のスイッチング電源
装置は、前述したような時定数回路を構成するコンデン
サの代わりに、可変容量ダイオードを用いたことを特徴
とする。
In order to achieve the above object, the switching power supply device of the present invention is characterized in that a variable capacitance diode is used instead of the capacitor constituting the time constant circuit as described above.

〔作用] 可変容量ダイオードは、−船内に、それに印加される逆
電圧が増大すると静電容量が低下するという特性を有し
ている。
[Function] A variable capacitance diode has a characteristic that its capacitance decreases as the reverse voltage applied to it increases.

従って、このような可変容量ダイオードと抵抗とを用い
て前述したような時定数回路を構成すると、入力電圧が
例えば上昇すると、可変容量ダイオードに印加される逆
電圧も上昇してその静電容量が小さくなるため、時定数
回路の時定数が小さくなる。その結果、制御素子がより
早くオンし、スイッチング素子がより早くオフして保護
モードに入るようになり、これによって入力電圧の変動
による過電流保護開始点の変動をより確実に抑えること
ができるようになる。
Therefore, when a time constant circuit as described above is constructed using such a variable capacitance diode and a resistor, when the input voltage increases, for example, the reverse voltage applied to the variable capacitance diode also increases and its capacitance increases. Therefore, the time constant of the time constant circuit becomes smaller. As a result, the control element turns on sooner and the switching element turns off sooner to enter protection mode, thereby making it possible to more reliably suppress fluctuations in the overcurrent protection starting point due to input voltage fluctuations. become.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は、この発明の一実施例に係るスイッチング電源
装置を示す回路図である。第3図の例と同等部分には同
一符号を付し、以下においては当該先行例との相違点を
主に説明する。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a switching power supply device according to an embodiment of the present invention. Components equivalent to those in the example of FIG. 3 are given the same reference numerals, and the differences from the previous example will be mainly explained below.

この実施例においては、前記時定数回路10に対応する
時定数回路10aを、互いに直列接続された抵抗12お
よび可変容量ダイオード24を用いて構成している。即
ち、先行例のコンデンサ14の代わりに可変容量ダイオ
ード24を用いている。
In this embodiment, a time constant circuit 10a corresponding to the time constant circuit 10 is constructed using a resistor 12 and a variable capacitance diode 24 that are connected in series with each other. That is, a variable capacitance diode 24 is used instead of the capacitor 14 of the prior example.

可変容量ダイオード24は、例えば第2図に示すように
、それに逆方…農こ印加される電圧Vcが増大すると、
その静電容量C2が低下する。
For example, as shown in FIG. 2, the variable capacitance diode 24 has the opposite effect when the applied voltage Vc increases.
Its capacitance C2 decreases.

従って、入力電圧Viが変動した場合、例えば入力電圧
Viが上昇した場合、トランス2のバイアス巻線2cの
電圧vbが高くなり、可変容量ダイオード24に印加さ
れる電圧Vcも高くなってその静電容量C2が小さくな
るため、時定数回路10aの時定数T (=R,・C2
)が小さくなる。
Therefore, when the input voltage Vi fluctuates, for example when the input voltage Vi increases, the voltage vb of the bias winding 2c of the transformer 2 increases, and the voltage Vc applied to the variable capacitance diode 24 also increases, causing the electrostatic Since the capacitance C2 becomes smaller, the time constant T (=R, ・C2
) becomes smaller.

その結果、トランジスタ20がより早くオンし、MOS
FET6がより早くオフして保護モードに入るようにな
る。これで、前述した発振周波数の上昇による過電流保
護開始点の変動を抑えることができる。入力電圧Viが
下降した場合も、上記とは逆の作用により、過電流保護
開始点の変動を抑えることができる。その結果、入力電
圧Viの変動による過電流保護開始点の変動をより確実
に抑えることができるようになり、保護の信頼性が一層
向上する。
As a result, transistor 20 turns on sooner and MOS
FET6 turns off sooner and enters protection mode. This makes it possible to suppress the fluctuation of the overcurrent protection starting point due to the increase in the oscillation frequency described above. Even when the input voltage Vi decreases, fluctuations in the overcurrent protection starting point can be suppressed by the opposite effect to the above. As a result, fluctuations in the overcurrent protection starting point due to fluctuations in the input voltage Vi can be suppressed more reliably, and the reliability of protection is further improved.

なお、上記時定数回路10aには、例えばこの実施例の
ように、フォトカプラ26等を含み、トランス2の二次
側の出力電圧を安定化させるフィードバック制御用の回
路が組み合わされるが、この回路はここで問題としてい
る過電流保護とは切り離して考えることができるので、
その詳細な説明は省略する。
Note that the time constant circuit 10a is combined with a feedback control circuit that includes a photocoupler 26 and the like and stabilizes the output voltage on the secondary side of the transformer 2, as in this embodiment, for example. can be considered separately from the overcurrent protection that is the issue here, so
A detailed explanation thereof will be omitted.

また、スイッチング素子にMOSFET6の代わりにト
ランジスタを用いても良いし、制御素子にトランジスタ
20の代わりにFETを用いても良いのは勿論である。
Furthermore, it goes without saying that a transistor may be used in place of the MOSFET 6 as a switching element, and an FET may be used in place of the transistor 20 as a control element.

また、入力電圧Viは、例えば商用型tA(交流)を整
流ダイオードによって整流したものである。
Further, the input voltage Vi is, for example, a commercial type tA (alternating current) rectified by a rectifier diode.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のようにこの発明によれば、スイッチング素子のオ
ン期間の上限を規定する時定数回路を、互いに直列接続
された抵抗および可変容量ダイオードを用いで構成した
ので、先行例の場合に比べて、入力電圧の変動による過
電流保護開始点の変動をより確実に抑えることができる
ようになり、その結果保護の信頼性が一層向上する。
As described above, according to the present invention, the time constant circuit that defines the upper limit of the on-period of the switching element is configured using a resistor and a variable capacitance diode that are connected in series with each other. It becomes possible to more reliably suppress fluctuations in the overcurrent protection starting point due to fluctuations in input voltage, and as a result, the reliability of protection is further improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、この発明の一実施例に係るスイッチング電源
装置を示す回路図である。第2図は、可変容量ダイオー
ドの特性の一例を示す図である。 第3図は、この発明の背景となるスイッチング電源装置
の一例を示す回路図である。 2・・・ トランス、6・・・MOSFET (スイッ
チング素子)、10a・・・時定数回路、12・・・抵
抗、20・・・ トランジスタ(制御素子)、2406
.可変容量ダイオード。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a switching power supply device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing an example of characteristics of a variable capacitance diode. FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of a switching power supply device which is the background of the present invention. 2... Transformer, 6... MOSFET (switching element), 10a... Time constant circuit, 12... Resistor, 20... Transistor (control element), 2406
.. Variable capacitance diode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)トランスの一次巻線にスイッチング素子を直列接
続し、同トランスのバイアス巻線の出力をこのスイッチ
ング素子の制御電極に帰還させるものであって、スイッ
チング素子の制御回路に、スイッチング素子のオン期間
の上限を規定する時定数回路と、この時定数回路の出力
によってスイッチング素子を強制的にオフさせる制御素
子とを設けたスイッチング電源装置において、前記時定
数回路を、互いに直列接続された抵抗および可変容量ダ
イオードを用いて構成したことを特徴とするスイッチン
グ電源装置。
(1) A switching element is connected in series to the primary winding of a transformer, and the output of the bias winding of the transformer is fed back to the control electrode of this switching element. In a switching power supply device that includes a time constant circuit that defines the upper limit of a period, and a control element that forcibly turns off a switching element using the output of this time constant circuit, the time constant circuit is connected to a resistor and a resistor that are connected in series with each other. A switching power supply device characterized in that it is configured using a variable capacitance diode.
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