JPH0449850A - 自励式スイチッチング電源 - 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】 〔産業上の利用分野１ この発明は、直流電源を開閉して交番信号を形成し、該
交番信号を整流することによって所望の直流電源を得る
自励式スイッチング電源に関する［発明の概要１ 本発明の自励式スイッチング電源は、自己の発振周波数
を外部信号に同期する手段として、外部同期信号の交番
出力信号を比較する位相比較器と、該位相比較器の出力
を平滑する平滑手段を備え、該平滑手段の出力を自励式
スイッチング電源を構成している直交結合形の可飽和ト
ランスの励磁電流として供給するように構成することに
よって、スイッチングトランジスタのオン／オフ周期を
外部信号に同期させるようにしたものである。

［従来の技術］ 直流入力信号をスイッチングし、電源比カドランスを介
して所望の定電圧直流電圧に変換するスイッチング電源
回路は種々知られているが、近年、かかるスイッチング
電源として共振回路を設けて電流波形又は電圧波形を正
弦波状にし、電流又は電圧がゼロになる付近でスイッチ
ングを行うようにしたものが知られている。

かかるスイッチング電源回路は、例えば特開昭６１−９
４５６６号公報、特開昭６２−６４２６６号公報にみら
れるように、共振形とすることによって、ターンオン、
ターンオフ時に生じるスイッチングロスを軽減すると共
に、高効率による発熱の減少及び高周波化によって小型
軽量化がはかれるという点で注目されている。

第３図は直列共振型のスイッチング電源回路の一例を示
したもので、変形形のハーフブリッジ型の自励式コンバ
ータを形成している。

この回路は、発振用の第１のトランスＴ、（以下発振ト
ランスという）と、出力用の第２のトランスＴ２　（以
下用カドランスという）を備え、２つのスイッチングト
ランジスタＱ、、Ｑ２が交互に所定の期間だけ導通する
ように制御されている。

すなわち、スイッチングトランジスタＱ、が導通ずると
（＋）電源ＥＡからスイッチングトランジスタＱ１を介
して出カドランスＴ２の一次コイルＬ０．コンデンサＣ
８を及び発振トランスＴ１の帰還巻線Ｌ３に電流が流れ
、発振トランスのベース巻線コイルＬ２によりスイッチ
ングトランジスタＱ２はオフに制御される。次に、スイ
ッチングトランジスタＱ、のベース巻線コイルＬ、とコ
ンデンサＣ１、及び抵抗Ｒ１の時定数によってスイッチ
ングトランジスタＱ、がオフに反転し、さらに、発振ト
ランスＴ、のベース巻線コイルＬ２、コンデンサｃ２、
及び抵抗Ｒ２の時定数によってスイッチングトランジス
タＱ２がオンに転すると今まで、出カドランスＴ２の一
次コイルし。に流れていた電流は、コンデンサＣ８、ス
イッチングトランジスタＱ２による閉回路を流れ、上記
インピーダンス素子の共振によって正弦波状に変化する
電流となる。そして、この共振電流によって電流方向が
反転し、再びスイッチングトランジスタＱ、がオフに反
転し、その後、スイッチングトランジスタＱ２がオンに
反転する。

スイッチングトランジスタＱ３、及びＱ２は一般にＤ級
又はＥ級で動作するが、その導通期間はペース側に配置
されているインピーダンス素子によって設定され、又、
この導通期間と、スイッチング周期を所定の関係に定め
ることによって、出カドランスＴ２の２次側コイルにＬ
２１１　Ｌ２２高効率の電力を転送することができる。

なお、出カドランスＴ２に直交結合形可飽和トランスを
使用し、例えば２次コイルＬ　ｚ＋の交番信号を整流し
た出力電圧Ｅ、と基準電圧Ｅ２をエラーアンプで比較し
、その差電圧に対応する制御電流を制御コイルＬｃに供
給することによって、出力電圧Ｅ１又はＥ２の値を定電
圧化することができる。

Ｃ発明が解決しようとする問題点〕 ところで、上記したよりな自励式スイッチング電源回路
は、−射的に電気機器に採用されている時、例えば、テ
レビ受像機等で使用される場合は、スイッチングトラン
ジスタによって回路を開閉する際に生じる電源ノイズが
モニター画面に影響を与えないように、スイッチング周
期を成る特定の周波数Ｃ水平周波数信号等）に同期させ
ることが好ましい。

そのため、発振トランスＴ１に同期巻線ＬＢを設けて、
外部から同期信号ｓＨを供給することが考えられるが、
例えば、スイッチングトランジスタＱ、がオン、スイッ
チングトランジスタＱ２がオフの状態のときに、この同
期信号ｓＨによってスイッチングトランジスタＱ２がオ
ンとなるように強制的に駆動されると、スイッチング電
源の自励発振が乱れ、スイッチングトランジスタを焼損
するという危険性が生じる。

ｒ問題点を解決するための手段］ 本発明は、かかる問題点にかんがみてなされたもので、
外部から供給される同期信号と自励しているスイッチン
グ電源のスイッチング周期を比較する位相比較手段と、
この位相比較手段の出力を平滑する平滑手段を設け、こ
の平滑手段の出力によって発振トランスの透磁率をコン
トロールするように構成したものである。

［作用１ スイッチングトランジスタによって自励発振するスイッ
チング電源に直交結合型のトランスを使用し、この直交
結合型のトランスの透磁率（磁気飽和特性）を外部から
供給されている同期信号によってコントロールできるた
め、自励発振の動作が乱れることなく、スイッチング電
源に同期をかけることができる。

［実施例］ 第１図は、本発明の一実施例を示すスイッチング電源の
回路図を示したもので、第３図と同一部分は同一記号と
されている。

しかしながら、本発明のスイッチング電源では発振トラ
ンスとして直交結合型のトランスＴ１が採用されている
。

この直交結合型のトランスＴ１は、例えば第２図に示す
ように立体的なコアー構造を備えており、通常の結合コ
イル（Ｌｌ、Ｌｚ　・Ｌｃ）巻線の磁束Φ１，２に対し
て、直交する方向の磁束Φ。

が発生するような制御巻線ＬＣＤが巻回されている。

したがって、この制御巻線Ｌ　ｃｏに供給する制御電流
の値によってファーの透磁率が可変され、結果的に結合
コイルのインダクタンスを可変できるように設計されて
いる。

１１はかかる直交結合形トランスＴ　Ｉ＋によって自励
発振しているスイッチング電圧の発振出力をコンデンサ
Ｃを介して一方の入力端子に供給し、他方の入力端子に
は同期信号が供給されている位相比較回路である。

又、１２はこの位相比較回路１１の位相差出力を平滑す
るローパスフィルタを示し、１３は前記直交結合形トラ
ンスＴ１．の制御巻線Ｌｃｏに制御電流を供給するドラ
イブ回路を示す。

なお、出カドランスＴ２の出力側については、本発明と
直接関連していないので、その詳細な説明を省略する。

本発明のスイッチング電源は上記したような構成とされ
ているので、自励発振後に外部同期信号Ｓ　ｎが供給さ
れると、自己の発振周波数とこの外部同期信号の位相差
が位相比較回路１１において検出され、この位相差情報
がローパスフィルタ１２を介してドライブ回路１３に供
給される。

ここで直交結合形トランスＴ　Ｉ　Ｉの制御巻線Ｌ　ｃ
。

に流れる電流が零のときの発振周波数（基本周波数）が
外部から加えられる同期信号の周波数より若干低い値と
なるように選んでおき、かつ、位相比較回路１１に入力
されている発振周波数の信号Ｓｏが同期信号ＳＨより低
い周波数のとき、位相比較回路の出力、すなわち、ロー
パスフィルタ１２の出力が高（なるように設計すること
により、この制御ループは負帰還回路となる。

そして、このときに制御巻線Ｌｃｏに流れる制御電流に
よって発振周波数が同期信号３．４の周期に円滑に引き
込まれるように制御される。

なお、発振周波数ｆ。に対して外部同期信号ＳＮの周波
数がその２倍、又は３倍のときでも、同期関係に引き込
むことが可能である。

又、本発明はハーフブリッジ方式以外の例えば、フルブ
リッジ方式、チョッパ一方式の電源等にも広く応用する
ことができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の自励形スイッチング電源
は、発振出力と外部からの同期信号の位相差を検出する
手段と、この位相差によって透磁率が効果的に変化する
ような発振トランスによって自励周波数が外部信号に引
き込まれるようにしているので、自励形スイッチング電
源のスイッチング周期を円滑に機器の同期信号と一致さ
せることができるようになり、スイッチング電源ノイズ
の影響を低減させることができる。

又、回路構成が簡単であるにもかかわらず、弓き込みが
安定に行われ、スイッチング電源の信頼性を高くするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すスイッチング電源の回
路図、 第２図は直交結合形トランスの原理図、第３図は従来の
スイッチング電源の回路図、１１は位相比較回路、１２
は平滑回路、１３はドライブ回路、Ｌ、ｃｏは制御巻線
、Ｔ　ｌ　＋は直交結合形トランス、Ｑ、Ｑはスイッチ
ングトランジスタを示す。 Ｌｃ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. スイッチングトランジスタによって、直流電源を開閉す
   る自励式スイッチング電源回路において、該スイッチン
   グ電源回路から出力される交番信号と外部同期信号を比
   較する位相比較手段と、該位相比較手段の検出信号を平
   滑する平滑手段を備え、前記平滑手段の出力が前記自励
   式スイッチング電源を構成する直交結合形トランスの励
   磁電流として供給されていることを特徴とする自励式ス
   イッチング電源。