JPH06506821A - 汎入力電圧用電源 - 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】 ｌ凡人力電圧用電源 発明の分野 本発明は低電圧の直流電源の分野に関する。詳細には、本発明は交流または直流 の広範囲な入力電圧に対応する低電圧の直流制御電源に関する。

発明の背景 固体デジタル電子デバイスか回路部品に対して損傷を与えることなしに適正に動 作することを保証するために、低電圧の直流制１ＩＩｉＥ源が必要であることは よく知られている。更に当業者には、交流または直流の広範囲な入力電圧に対し て調整された低い直流電圧を発生する電源を製造することか要求されていること は知られている。

発明の概要 本発明の目的は、直流から４００ヘルツの交流までの周波数を存するＩ２ないし ２４０ボルトの範囲の入力電圧で使用できる高効率の調整された低電圧直流電源 を提供することである。電源の効率は、高電圧の主要スイッチングトランジスタ ーを制御するために高電圧のＮチャネルＭＯ３ＦＥＴトランジスターを使用する ことによって改善することかできる。

本発明の第２の目的は、主要スイッチングトランジスターの帰還回路を改善する ことによって電源のスイッチングスルーレートを増大させることである。スイッ チングスルーレートの増大は負荷電流から取り出された電圧リプルを動的帰還回 路中へ供給することによって達成される。注入された電圧リプルと電圧分圧器回 路網は動的帰還回路のトランジスターと共同して、主要スイッチングトランジス ターを制御する帰還回路中のトランジスターのターンオンおよびターンオフの速 度を向」ニさせるように働く。

本発明の第３の目的は、回路中に電源投入時の流入クランピング機構を備えるこ とによって主要スイッチングトランジスターを保護することである。このことは 、動的帰還回路中にバイパスダイオードを置いてスイッチング電流を正常時のス イッチング電流の２倍に制限することによって行われる。

本発明のその他の特徴や利点については以下の詳細な説明、請求の範囲、および 図面を参照することによって当業者には明らかになろう。

図面の簡単な説明 第１図は汎入力電圧用電源回路の模式図である。

第２図は汎入力電圧用電源回路の第２の実施例の模式本発明の第１の実施例につ いて詳細に説明するに先だって、本発明か図面に示したり説明される詳細な構成 に限定されるものでないことを理解されたい。本発明は、その他の実施例を含む ことかでき、またここに現れていないその他の各種の形で実施され、実行され得 る。更に、ここにおいて説明の目的で使用される言い回しや術語は限定的に解釈 されるべきでないことを理解されたい。

好適実施例の説明 本発明の調整された電源は直流の１２−２４０ボルトまたは交流の２４−２４０ ボルトの範囲の入力電圧を受け入れることかでき、２つの調整された低電圧の直 流出力を供給することができる。第１の実施例は第１図に示され、第２の実施例 が第２図に示されている。入力電圧源■、か端子り、とＬ　、の間に供給される 。過渡サプレッサー回路１４かライン入力し、とＬ２の間に配置されて入力電圧 から伝搬してくるあらゆる過渡電圧スパイクを抑制するようになっている。この 過渡サプレッサー回路の直後に直流電圧整流器１８かあって、電源回路の残りの 部分に対する直流電圧を生成している。この電源の主要スイッチング要素は第１ の高電圧トランジスター２２である。第１の実施例では、この第１の高電圧トラ ンジスター２２のために６００ポルトのバイポーラ−トランジスターが使用され ている。この第１の高電圧トランジスター２２がターンオンすると、８．５ｍＨ のコイル２６を通って電流か流れ、より低い等価直列抵抗（ＥＳＲ）の３３０μ Ｆ電解蓄積コンデンサー３０が充電される。このコイル２６においてそのリアク タンスの両端間に印加されたライン電圧は、蓄積コンデンサー３０へ与えられた 電荷に対応する約８．２ボルト以外はすべて電圧降下する。蓄積コンデンサー３ ０上の電荷は、蓄積コンデンサー３０に並列接続された８、２ボルトのツェナー （Ｚｅｎｅｒ）ダイオード３４によって制御される。コイル２Ｇを通って電流が 流れると、それは磁界エネルギーとして蓄えられる。第１の高電圧トランジスタ ー２２がターンオフすると、フィル２６の磁界エネルギーは電流に変換されて、 接続された負荷へ供給され、自由導通のダイオード３８を通して蓄積コンデンサ ー３０へ供給される。蓄積コンデンサ−３０両端間の８．２ボルトの電荷は、出 力端子４２とアース端子４６との間に利用できる粗調整された直流出力を提供す る。この粗調整された直流出力は高度に調整されたあるいは低リプルの電圧を必 要としないデバイスに適した電源である。

モトローラ社のＬＭ２９３１Ｚ−５，０のようなドロップアウト電圧の小さい調 整器５ｏによって、より高精度で低リプルの直流５ボルト出力が端子５４とアー ス端子４６との間に供給される。この直流５ポル１−の出力はデジタル電子デバ イス用である。

第１の高電圧トランジスター２２のオン・オフ切り替えは第２の高電圧トランジ スター５８によって制御される。第１の実施例では、この第２の高電圧トランジ スター５８は同じ用途に使用されるバイポーラ−トランジスターよりも更に効率 的に駆動できる５５０ボルトのＮチャネルＭＯ３ＦＥＴ）ランシスターである。

第１の高電圧トランジスター２２は、負荷デバイスの実効電流に相対的な、コイ ル２６から流れる電流の値に応答してターンオンおよびオフされる。この特定の 実施例では、第１の高電圧ｌ・ランシスター２２はコイル２６の電流か実効負荷 電流よりも約３０ｍＡ小さくなるとターンオンし、またコイル２６の電流か実効 負荷電流よりも約３０ｍＡ大きくなるとターンオフする。動的な帰還回路６２は 負荷を検出して、第２の高電圧トランジスター５８のスイッチングを制御し、そ れによって第２の高電圧トランジスター５８か第１の高電圧Ｆ・ランシスター２ ２のスイッチングを制御する。動的帰還回路６２は６，８Ωの電流検出抵抗６６ と、１にΩの抵抗８２て構成される分圧器回路網７０とを含む。これらの抵抗の 抵抗値は最終的に第１の高電圧トランジスター２２のスイッチング動作を制御す る。動的帰還回路６２はまた、第１の低電圧バイポーラ−１ヘランジスタ−８６ 、第２の低電圧ＮチャネルＭＯ３ＦＥＴ）ランシスター９０、第３の低電圧バイ ポーラ−トランジスター９４、および第４の低電圧バイポーラ−１−ランシスタ ー９８を含む。これらの第１．第３、および第４の低電圧トランジスター８６． ９４、および９８はそれぞれバイポーラ−トランジスターである。第２の低電圧 トランジスター９０はＮチャネルＭＯ３ＦＥＴ１−ランシスターであって、第２ の高電圧トランジスター５８の最大ゲート電圧しきい値よりも低い最大ゲート電 圧しきい値を有−するべきである。電流検出抵抗６６は第１の高電圧トランジス ター２２によって負荷または蓄積コンデンサー３０へ供給される電流を検出し、 電圧リプルに変換して帰還回路６２中へ注入する。この電圧リプルは第１の低電 圧トランジスター８６のスイッチングスルーレートを増大させる。トランジスタ ー９０．９４、および９８はスイッチング相の間共同して働き、最終的には第１ の高電圧ｌ・ランシスター２２のスイッチング速度を増大させる。

バイパスダイオード１０２は電源投入時の第１の高電圧トランジスター２２への 流入電流を制限するための手段を提供する。バイパスダイオード１０２は、流入 電流が電流検出抵抗６６からツェナーダイオード３４を迂回して、直接、動的帰 還回路６２へ流れることを許容する。

バイパスダイオード１０２の定格は１００ボルトであって、流入電流を２２５ｍ Ａまたは正常時のスイッチング電流の約２倍に制限する。

第２図に示された第２の実施例において、第１の高電圧バイポーラ−トランジス ター２２は高電圧ＰチャネルＭＯ８ＦＥＴ）ランシスター１０６で置き換えられ 、またツェナーダイオード１１０が高電圧ＭＯ８ＦＥＴトランジスター１０６の ゲートとソース間につながれている。

ＭＯＳＦＥＴ）ランシスター１０６は電源のスイッチング速度を、バ・イボ−ラ ードランシスターでは約４００ｎｓであったものをＭＯＳＦＥＴ＋−ランシスタ ーによって約２５０ｎｓにまで増大させる。

以下の電源動作についての説明は第１の高電圧トランシスター２２かちょうとタ ーンオフした時点から始まる。

コイル２６は負荷および蓄積コンデンサー３０に対して電流の供給を開始する。

コイル２６によって供給される電流か負荷電流よりも実効値て約３０ｍＡ低下し た時点で、第１の低電圧１−ランシスター８６のベース電圧は０．６ポルト以下 に低下し、それはターンオフを開始する。

第１の低電圧トランジスター８６かターンオフすると、第２の低電圧トランジス ター９０のゲート電圧は増大し、それをターンオンし始める。第２の低電圧トラ ンジスター９０かターンオンすると、電圧分圧抵抗７８と８２はトランジスター ８６のベース電圧を低下させ、それを急峻にターンオフする。′：Ｒ１の低電圧 トランジスター８６かそれのコレクター電圧はバーンオフすると、電圧は増大し 、第２の高電圧トランジスター５８のゲート電圧を増大させ、それをターンオン し、更に第１の高電圧トランジスター２２もターンオンさせる。この時点で、第 ２の高電圧トランジスター５８は第１の高電圧トランジスター２２に対して一定 のベース電流制御を与え、第４の低電圧トランジスター９８は第２の高電圧トラ ンジスター５８のゲートに対して分岐路として作用し、第１の高電圧トランジス ター２２に対して一定のベース駆動を与える。第３の低電Ｅ（ｌトランジスター ９４がターンオンし、分圧器回路網７０に対して付加的な電圧分割抵抗７４を加 え、更に第１の低電圧トランジスター８６のベース電圧を低電させる。検出抵抗 ６６によって生成されるリプル電圧か増大するにつれて、第１の低電圧ｌ・ラン シスター８６のベース電圧も増大し、第１の低電圧トランジスター８６をターン オンさせるのに上針な値までに達する。

第１の低電圧トランジスター８６かターンオンすると、第２の高電圧トランジス ター５８のゲート電圧は低下し２、それによって第３および第４の低電圧トラン ジスター９４および９８はそれぞれ直ちにターンオフされる。第３の低電圧トラ ンジスター９４がターンオフすると、分圧器抵抗７４は電圧分圧器回路網７０か ら除去され、第１の低電圧トランジスター８６のベース電圧は急激に増大する。

この急激なベース電流の増大によって第１の低電圧トランジスターは急峻にター ンオンされる。第１の低電圧トランジスター８６かターンオンすると、第２の高 電圧トランジスターのゲート電圧は急峻に低下し、それはターンオフされ、また 第１の高電圧トランジスター２２もターンオフされる。

帰還トランジスター８６．９０、および９４と電圧分圧器回路網７０との組み合 わせは動的帰還回路６２中にヒステリシスをもたらす。動的帰還回路６２中のヒ ステリシスは電源をターンオフさせるために必要な電圧を、電源をターンオンさ せるために必要な電圧よりも高いレベルにまで上昇させる。このヒステリシスま たはターンオ）電圧の上昇は電源におけるスイッチング雑音耐性を増大させる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）交流または直流の源電圧へつながれた汎入力電圧用直流電源であって： （ａ）汎用の交流または直流の電圧入力を受信するための一対の入力端子、 （ｂ）前記入力端子両端間につながれて汎入力源電圧からの過渡電圧スパイクを 抑制するための過渡サプレッサー手段、 （ｃ）前記電源回路へ直流電圧を供給するための直流電圧整流手段、 （ｄ）電源の主要なスイッチングを提供するための第１の高電圧トランジスター 、 （ｅ）前記第１の高電圧トランジスターを制御するための第２の高電圧トランジ スター、 （ｆ）前記第１の高電圧トランジスターがターンオフされた時に、負荷に対して 電流を供給するための電流蓄積手段、 （ｇ）電源投入時の大きな電流のために前記第１の高電圧トランジスターが損傷 を受けるのを阻止するための流入クランピング手段、 （ｈ）前記第１の高電圧トランジスターのスイッチング速度を増大させるように 相互作用するための動的帰還回路、 （ｉ）高度に調整された電圧や低リプルの電圧を必要としないデバイス用の第１ の低電圧出力、（ｊ）高度に調整された、低リプルの電圧を必要とするデバイス 用の第２の低電圧出力、 を含む電源。