JPH048664Y2 - - Google Patents

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JPH048664Y2
JPH048664Y2 JP1984027482U JP2748284U JPH048664Y2 JP H048664 Y2 JPH048664 Y2 JP H048664Y2 JP 1984027482 U JP1984027482 U JP 1984027482U JP 2748284 U JP2748284 U JP 2748284U JP H048664 Y2 JPH048664 Y2 JP H048664Y2
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Description

【考案の詳細な説明】 (技術分野) 本考案は電子装置の電源に用いられる電源フイ
ルタに関する。
[Detailed Description of the Invention] (Technical Field) The present invention relates to a power filter used as a power source for electronic devices.

(背景技術) 従来、電子装置の電源としてはスイツチング形
の電源が多く用いられている。スイツチング電源
は、よく知られているように商用電源を一度直流
化し、それを電源として高周波パルス電源を作
り、高周波トランスで所望の電圧としたものを整
流及び平滑して所望の直流電源を得る方式であ
る。その際、出力電圧の安定化方式として、高周
波パルスのパルス幅や周波数を変化させる方式を
用いることによつて電力損失を極力少なくするこ
とができるため、一般的に言つてスイツチング電
源は従来のシリーズレギユレータ方式に比べ、小
形かつ高効率である。
(Background Art) Conventionally, switching type power supplies have often been used as power supplies for electronic devices. As is well known, a switching power supply is a method in which a commercial power source is converted to DC, which is used as a power source to create a high-frequency pulse power source, and then the desired voltage is rectified and smoothed using a high-frequency transformer to obtain the desired DC power source. It is. At that time, power loss can be minimized by using a method of varying the pulse width and frequency of high-frequency pulses as a method of stabilizing the output voltage, so generally speaking, switching power supplies are It is smaller and more efficient than the regulator system.

ここで、スイツチング電源の出力側の雑音は、
高周波パルスの立上り及び立下り部分に起因し、
周波数スペクトラムの広いスパイクパルス性雑
音、高周波パルスを整流及び平滑した後に残留す
る高周波リツプル及び商用電源直流化時に残留す
る低周波リツプルから成る。これらの雑音のう
ち、高周波リツプル及び低周波リツプルは、スイ
ツチング電源の高周波トランスの二次側に接続さ
れた電源フイルタにより除去される。
Here, the noise on the output side of the switching power supply is
Due to the rising and falling parts of the high frequency pulse,
It consists of spike-pulse noise with a wide frequency spectrum, high-frequency ripples that remain after rectifying and smoothing high-frequency pulses, and low-frequency ripples that remain when the commercial power supply is converted to DC. Among these noises, high frequency ripples and low frequency ripples are removed by a power filter connected to the secondary side of the high frequency transformer of the switching power supply.

第1図に従来の電源フイルタの回路図を示す。
この電源フイルタは大容量コンデンサC1,C2
び平滑チヨークコイルLから構成され、その特徴
は電力損失が平滑チヨークコイルLの直流抵抗成
分によるもののみであり、電力損失が少ないこと
にある。
FIG. 1 shows a circuit diagram of a conventional power supply filter.
This power supply filter is composed of large capacitance capacitors C 1 and C 2 and a smoothing choke coil L, and its feature is that the power loss is only due to the DC resistance component of the smoothing choke coil L, and the power loss is small.

しかしながら、大容量コンデンサC1,C2とし
て用いられるアルミ電解コンデンサは、高周波に
対してはインピーダンスが高いので高周波リツプ
ルに対しては効果が少ないこと、及び伝送されて
来る低周波リツプルの除去のためにはかなり大容
量でなければならないこと、更に平滑チヨークコ
イルLが高周波であつてもかなり大形かつ高価で
あることなどの問題点を有する。
However, the aluminum electrolytic capacitors used as large capacity capacitors C 1 and C 2 have a high impedance for high frequencies, so they are less effective against high frequency ripples, and they are used to remove transmitted low frequency ripples. However, there are problems in that the capacitance must be quite large, and that the smoothed York coil L is quite large and expensive even if it is used for high frequencies.

第2図は従来の電源フイルタの別の回路図であ
る。この回路はいわゆるシリーズレギユレータ方
式と呼ばれるもので、商用電源をトランスで希望
値に近い電圧とし、それを整流及び平滑し、更に
直列挿入形の電圧安定化素子であるトランジスタ
Trを通して出力するものである。ベース電位VB
はツエナーダイオードZDで直流的に固定されて
いるので、コレクタ電位VCには関係なく、ベー
ス電位VBにほぼ等しいエミツタ電圧すなわち出
力電圧が得られる。尚、コレクタ電位VCはVC
ΔHVC+ΔLVCで表わされる。ただし、ΔHVCは高
周波リツプルを示し、ΔLVCは低周波リツプルを
示す。
FIG. 2 is another circuit diagram of a conventional power supply filter. This circuit is a so-called series regulator system, which converts the commercial power supply into a voltage close to the desired value using a transformer, rectifies and smoothes it, and then uses a series-inserted voltage stabilizing element (transistor).
It is output through a transistor. Base potential V B
Since is fixed in a direct current manner by the Zener diode ZD, an emitter voltage, that is, an output voltage, which is approximately equal to the base potential V B can be obtained, regardless of the collector potential V C. Note that the collector potential V C is V C +
It is expressed as Δ H V C + Δ L V C. However, Δ H V C indicates high frequency ripple, and Δ L V C indicates low frequency ripple.

前述したように、ベース電位VBは固定されて
いるのでエミツタ電位VEはVE〜VBであり、従つ
て高周波リツプルΔHVC及び低周波リツプルΔLVC
は遮断される。しかしながら、トランジスタTr
はコレクタ電流をIとするとI(VC−VE)の電力
損失を生じ、コレクタ電位VCの直流変動が大き
い場合、電力損失が極めて大きくなつてしまうと
いう問題点を有する。従つて、このような回路は
スイツチング電源の電源フイルタとしては効率の
点から不適である。
As mentioned above, since the base potential V B is fixed, the emitter potential V E is V E ~V B , and therefore the high frequency ripple Δ H V C and the low frequency ripple Δ L V C
is blocked. However, the transistor Tr
has the problem that, where I is the collector current, a power loss of I(V C -V E ) occurs, and when the DC fluctuation of the collector potential V C is large, the power loss becomes extremely large. Therefore, such a circuit is not suitable as a power filter for a switching power supply from the viewpoint of efficiency.

(考案の目的) 本考案はこのような従来の問題点に着目してな
されたもので、高周波リツプル及び低周波リツプ
ルを効率よく除去することができる電源フイルタ
を提供することを目的とし、その特徴は、直列挿
入形の電圧安定化素子と、該素子の電圧制御信号
を該素子に入力される信号の交流電圧成分に対し
て安定化させる交流電圧成分安定化手段とを有す
る電源フイルタにある。
(Purpose of the invention) The present invention was made by focusing on these conventional problems, and aims to provide a power supply filter that can efficiently remove high-frequency ripples and low-frequency ripples, and describes its characteristics. The present invention relates to a power filter having a series insertion type voltage stabilizing element and an AC voltage component stabilizing means for stabilizing a voltage control signal of the element with respect to an AC voltage component of a signal input to the element.

以下、本考案を一実施例に基づき図面を参照し
て詳細に説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on one embodiment with reference to the drawings.

(考案の構成及び作用) 第3図は本考案を説明するための参考図であ
る。同図において、Trは電圧安定素子を構成す
るトランジスタで、図示のごとくエミツタフオロ
ワとして用いられている。コレクタには例えばス
イツチング電源の高周波トランスの二次側に現わ
れる信号を整流及び平滑化した信号(リツプル成
分を含んでいる)が供給される。またエミツタは
負荷(図示しない)に接続される。トランジスタ
Trのコレクタ・ベース間には、抵抗、コイル又
はダイオードのうちのいずれか1つで構成される
素子Zが接続されている。またトランジスタTr
のベースにはコンデンサC6が接続されている。
従つて、前述した抵抗R1とツエナーダイオード
ZDを用いてベース電位を直流的に固定するのと
は異なりベース電圧(電圧制御信号)をコレクタ
に供給される信号のうち交流成分(リツプル成
分)に対してのみ安定化させることができる。
尚、コンデンサC5及びC7は平滑コンデンサであ
る。
(Structure and operation of the invention) FIG. 3 is a reference diagram for explaining the invention. In the figure, Tr is a transistor that constitutes a voltage stabilizing element, and is used as an emitter follower as shown. For example, a signal (containing ripple components) obtained by rectifying and smoothing a signal appearing on the secondary side of a high frequency transformer of a switching power supply is supplied to the collector. The emitter is also connected to a load (not shown). transistor
An element Z composed of any one of a resistor, a coil, or a diode is connected between the collector and base of the Tr. Also the transistor Tr
A capacitor C6 is connected to the base of.
Therefore, the previously mentioned resistor R 1 and the Zener diode
Unlike fixing the base potential DC-wise using a ZD, the base voltage (voltage control signal) can be stabilized only with respect to the AC component (ripple component) of the signal supplied to the collector.
Note that capacitors C5 and C7 are smoothing capacitors.

以上の構成において、本回路は直流的な入力変
動に対しては追従し、(VC−VE)の値をトランジ
スタTrのコレツクタ飽和電圧(〜0.4V)に近い
値にすることができ、コレクタ・エミツタ間の電
力損失を最小のまま、交流成分である高周波リツ
プルΔHVC及び低周波リツプルΔLVCを完全に遮断
することができる。一般に、スイツチング電源は
高周波トランスの一部側で出力電圧安定化機能を
果しているため、本回路のフイルタを用いても出
力電圧安定化は損なわれない。
With the above configuration, this circuit can follow DC input fluctuations and make the value of (V C - V E ) close to the collector saturation voltage (~0.4V) of the transistor Tr. High frequency ripple Δ H V C and low frequency ripple Δ L V C , which are alternating current components, can be completely blocked while minimizing power loss between the collector and emitter. Generally, a switching power supply performs the output voltage stabilization function on a part of the high frequency transformer, so even if the filter of this circuit is used, output voltage stabilization will not be impaired.

次に、本回路と第1図に示す電源フイルタとの
実験例を示す。第1図において、C1=C2
2200μF、L=240μHとしたとき、出力リツプル
は高周波リツプルΔHVC=100mVP-P、低周波リツ
プルΔLVC=40mVP-Pであるのに対し本考案の回
路ではC5=C6=220μF、C7=100μF、コレクタ・
ベース間に接続された抵抗値が75Ωのとき、高周
波リツプルΔHVC=2mVP-P、低周波リツプルΔL
VC=2mVP-Pであり、トランジスタのコレク
タ・エミツタ間のリツプル除去率は薬50dB以上
であつた。尚、トランジスタは2SC2334を用い
た。従つて、本回路によれば、コンデンサの容量
が従来の1/10であつても、リツプル除去の効果は
大であり、この結果電源装置全体のコストを下げ
ることができる。また本回路の損失は実測で1.3
×(出力電流)であつた。これは、前述したよう
に、トランジスタのコレクタ・エミツタ間の電圧
値がトランジスタのコレクタ飽和電圧に近い値に
設定されているためである。
Next, an experimental example using this circuit and the power filter shown in FIG. 1 will be shown. In Figure 1, C 1 =C 2 =
When 2200 μF and L = 240 μH, the output ripple is high frequency ripple Δ H V C = 100 mV PP and low frequency ripple Δ L V C = 40 mV PP , whereas in the circuit of the present invention, C 5 = C 6 = 220 μF, C 7 = 100μF, collector
When the resistance value connected between the bases is 75Ω, high frequency ripple Δ H V C = 2mV PP , low frequency ripple Δ L
V C =2 mV PP , and the ripple removal rate between the collector and emitter of the transistor was 50 dB or more. Note that 2SC2334 was used as the transistor. Therefore, according to this circuit, even if the capacitance of the capacitor is 1/10 that of the conventional capacitor, the ripple removal effect is large, and as a result, the cost of the entire power supply device can be reduced. Also, the actual loss of this circuit is 1.3
×(output current). This is because, as described above, the voltage value between the collector and emitter of the transistor is set to a value close to the collector saturation voltage of the transistor.

第4図に、本考案の一実施例を示す。本考案の
特徴は前述した回路に対し、コレクタに抵抗Rを
接続したことにある。これは次の理由による。す
なわち、トランジスタは一般に飽和時にはVBEO
VCEOであり、基本的なリツプルフイルタ回路では
IO(VR+VBEO)のコレクタ損失に耐えるトランジ
スタを用いなければならない。また、このトラン
ジスタが動作した時、コレクタ・エミツタ間電圧
VCEはコレクタ・エミツタ飽和電圧VCEOが低くて
もVR+VBEより小さくなれないし、VCE=VR
VBEであるからトランジスタの損失はIO(VR
VBEO)であつてこれはトランジスタ飽和時の損失
IAO・VCEOより大きい。ただし、VRはトランジス
タのコレクタに接続された抵抗Rによる電圧降下
分、IOは最大コレクタ電流値である。トランジス
タの最大許容コレクタ損失はVCEO・IOなので、IO
(VBEO−VCEO)分はトランジスタで消費させる必
要はない。このため、第4図に示す実施例ではコ
レクタに直列に抵抗Rを接続し、IO(VBEO−VCEO
分だけこの抵抗Rで消費させる。従つて、第4図
に示すトランジスタのコレクタ損失を第3図で用
いるトランジスタよりも小さくでき、この結果安
価なトランジスタを用いることができる。具体的
にはVBEO=0.7、VCEO=0.4Vの一般的なトランジ
スタを用い、コレクタ電流IO=1Aとすると、従
来例ではVBEO×IO=0.7×1=0.7Wをトランジス
タが消費しなければならない。これに対して本実
施例により、トランジスタのコレクタに抵抗R=
0.3Ωを挿入するとこの抵抗Rにより0.3Ω×1A=
0.3Vの電圧降下が生じ、VCEはVCEO=0.4Vまで減
少する。このときVBEは0.7Vのままである。従つ
て、全損失は0.7Wで変わらないがトランジスタ
の損失は0.4Wとなり、小さなトランジスタを用
いることができる。その他の特徴は、第3図に示
す回路と同様である。
FIG. 4 shows an embodiment of the present invention. The feature of the present invention is that a resistor R is connected to the collector of the circuit described above. This is due to the following reason. In other words, in general, when a transistor is saturated, V BEO >
V CEO , and in a basic ripple filter circuit
A transistor that can withstand collector loss of I O (V R +V BEO ) must be used. Also, when this transistor operates, the voltage between the collector and emitter is
V CE cannot become smaller than V R +V BE even if the collector-emitter saturation voltage V CEO is low, and V CE = V R +
Since V BE, the transistor loss is I O (V R +
V BEO ), which is the loss at transistor saturation.
I AO・V Bigger than CEO . However, V R is the voltage drop caused by the resistor R connected to the collector of the transistor, and I O is the maximum collector current value. The maximum allowable collector loss of a transistor is V CEO・I O , so I O
(V BEO − V CEO ) need not be consumed by the transistor. For this reason, in the embodiment shown in FIG. 4, a resistor R is connected in series to the collector, and I O (V BEO −V CEO )
This amount is consumed by this resistance R. Therefore, the collector loss of the transistor shown in FIG. 4 can be made smaller than that of the transistor used in FIG. 3, and as a result, an inexpensive transistor can be used. Specifically, if a general transistor with V BEO = 0.7 and V CEO = 0.4 V is used, and the collector current I O = 1 A, in the conventional example, the transistor consumes V BEO × I O = 0.7 × 1 = 0.7 W. Must. On the other hand, according to this embodiment, the resistor R=
If you insert 0.3Ω, this resistance R will result in 0.3Ω×1A=
A voltage drop of 0.3V occurs and V CE decreases to V CEO = 0.4V. At this time, V BE remains at 0.7V. Therefore, the total loss remains unchanged at 0.7W, but the transistor loss becomes 0.4W, allowing the use of smaller transistors. Other features are similar to the circuit shown in FIG.

以上、本考案を実施例に基づき説明した。電圧
安定化素子としてはトランジスタ(バイポーラト
ランジスタ)に限定されるものではなく、電界効
果トランジスタ、三端子レギユレータ又はダーリ
ントン接続されたトランジスタであつてもよい。
The present invention has been described above based on examples. The voltage stabilizing element is not limited to a transistor (bipolar transistor), but may be a field effect transistor, a three-terminal regulator, or a Darlington-connected transistor.

(考案の効果) 以上説明したように、本考案によれば、高周波
リツプル及び低周波リツプルを効率よく除去する
ことができる電源フイルタを提供することができ
る。本考案はスイツチング電源等に用いれば、オ
ーデイオ機器や精密測定器などに適した小型、高
効率及び低雑音の電源を提供することができる。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, it is possible to provide a power filter that can efficiently remove high frequency ripples and low frequency ripples. If the present invention is used in a switching power supply or the like, it can provide a compact, high-efficiency, and low-noise power supply suitable for audio equipment, precision measuring instruments, and the like.

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

第1図は従来の電源フイルタの一構成例、第2
図は従来の電源フイルタの別の構成例、第3図は
本考案を説明するための参考図、及び第4図は本
考案による電源フイルタの一実施例の回路図であ
る。 Tr……トランジスタ、C1〜C7……コンデンサ、
R,R1……抵抗、L……平滑チヨークコイル、
ZD……ツエナーダイオード、Z……素子。
Figure 1 shows an example of the configuration of a conventional power filter;
3 is a reference diagram for explaining the present invention, and FIG. 4 is a circuit diagram of an embodiment of the power filter according to the present invention. Tr...transistor, C1 to C7 ...capacitor,
R, R 1 ...Resistance, L...Smooth York coil,
ZD...Zener diode, Z...element.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】 トランジスタのコレクタに直列に抵抗が接続さ
れ、当該抵抗の一端と前記トランジスタのベース
との間に、抵抗、コイル又はダイオードのいずれ
か一つで構成される素子を接続し、前記トランジ
スタのベースにコンデンサが接続され、 前記抵抗値Rと最大コレクタ電流IOとの積が前
記トランジスタのベース・エミツタ電圧VBEから
コレクタ・エミツタ電圧VCEを減算した値に等し
く設定されることを特徴とする電源フイルタ。
[Claims for Utility Model Registration] A resistor is connected in series to the collector of a transistor, and an element consisting of one of a resistor, a coil, or a diode is connected between one end of the resistor and the base of the transistor. and a capacitor is connected to the base of the transistor, and the product of the resistance value R and the maximum collector current I O is set equal to the value obtained by subtracting the collector-emitter voltage V CE from the base-emitter voltage V BE of the transistor. A power filter characterized by:
JP2748284U 1984-02-29 1984-02-29 power filter Granted JPS60142523U (en)

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JP2748284U JPS60142523U (en) 1984-02-29 1984-02-29 power filter

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JP2748284U JPS60142523U (en) 1984-02-29 1984-02-29 power filter

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JPS60142523U (en) 1985-09-20

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