JPH07123704A - Switching power source circuit - Google Patents
Switching power source circuitInfo
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- JPH07123704A JPH07123704A JP5261113A JP26111393A JPH07123704A JP H07123704 A JPH07123704 A JP H07123704A JP 5261113 A JP5261113 A JP 5261113A JP 26111393 A JP26111393 A JP 26111393A JP H07123704 A JPH07123704 A JP H07123704A
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- Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、チョッパ方式のスイッ
チング電源回路に関するもので、特にDC−DCコンバ
ートする際の入出力電圧間の電圧差が小さいと共に電力
ロスの少ないスイッチング電源回路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a chopper type switching power supply circuit, and more particularly to a switching power supply circuit which has a small voltage difference between input and output voltages when DC-DC converting and has a small power loss.
【0002】[0002]
【従来の技術】図2は、自励式のスイッチング電源回路
を示すもので、入力端子(1)に印加される第1の直流
電圧VINは、ダーリントン構成のスイッチングトランジ
スタ(2)で導通又は遮断されて平滑回路(3)に印加
される。ダイオード(4)はフライホイールダイオード
である。トランジスタ(5)は、出力端子(6)の電圧
と基準電源(7)の基準電圧とを比較し、その結果に応
じてスイッチングトランジスタ(2)のオンオフ期間を
制御し、それに伴い、出力端子(6)の電圧値を変化さ
せる。スイッチングトランジスタ(2)のベース電流が
大きすぎると、ベース電荷蓄積効果により、スイッチン
グトランジスタ(2)のオフタイムが長くなり電力ロス
が生ずる。そこで、抵抗(8)及びダイオード(9)及
び(10)により前記ベース電流を制限している。又、
負荷変動により出力端子(6)の電圧が急に低下した場
合、平滑回路(3)からの電流供給は、その時定数の関
係から難しい。そこで、ダイオード(9)及び(10)
とトランジスタ(5)を介して電流を供給し、出力端子
(6)の電圧が所定値にクランプされるようになってい
る。2. Description of the Related Art FIG. 2 shows a self-excited switching power supply circuit. A first DC voltage V IN applied to an input terminal (1) is turned on or off by a switching transistor (2) having a Darlington configuration. And applied to the smoothing circuit (3). The diode (4) is a flywheel diode. The transistor (5) compares the voltage of the output terminal (6) with the reference voltage of the reference power supply (7) and controls the on / off period of the switching transistor (2) according to the result, and accordingly, the output terminal ( 6) Change the voltage value. When the base current of the switching transistor (2) is too large, the off time of the switching transistor (2) becomes long due to the base charge storage effect, resulting in power loss. Therefore, the base current is limited by the resistor (8) and the diodes (9) and (10). or,
When the voltage of the output terminal (6) suddenly drops due to load fluctuation, it is difficult to supply current from the smoothing circuit (3) due to its time constant. Therefore, the diodes (9) and (10)
A current is supplied through the transistor (5) and the voltage of the output terminal (6) is clamped to a predetermined value.
【0003】スイッチング電源の効率はスイッチング素
子におけるパワーロスによって決定される。このロスに
はスイッチング時のロスと定常ロスがあり、定常ロスは
スイッチングトランジスタ(2)のオン時の飽和電圧V
CE(sat)と電流の積に比例する。図2の場合の前記飽和
電圧は、トランジスタ(11)の電圧VBE(ベース・エ
ミッタ間立上がり電圧)とトランジスタ(12)の電圧
VCE(sat)(飽和時のコレクタ・エミッタ間電圧)との
和の電圧となる。通常この値は1V以上になり電流が1
A時、定常ロスは1Wという比較的大きな値になる。The efficiency of the switching power supply is determined by the power loss in the switching element. This loss includes a loss during switching and a steady loss, and the steady loss is the saturation voltage V when the switching transistor (2) is on.
It is proportional to the product of CE (sat) and current. The saturation voltage in the case of FIG. 2 is the voltage V BE (base-emitter rising voltage) of the transistor (11) and the voltage V CE (sat) (collector-emitter voltage at saturation) of the transistor (12). It becomes the sum voltage. Normally, this value is 1 V or more and the current is 1
At A, the steady loss has a relatively large value of 1 W.
【0004】そこで、前記飽和電圧を小さくする方法と
して図3の回路が考えられる。このようにすれば、前記
飽和電圧は、トランジスタ(13)の電圧VCE(sat)の
みとなり、電力ロスを小さくできる。しかしながら、図
3では、点Aと入力端子(1)との間の電圧差が、2V
BEあるためベース電流制限用のダイオードが3個必要に
なる。すると、入力電圧に対する最大の出力電圧は、電
圧(3VBE+VCE(sat ))だけ低い値となり電圧ロスが
生じてしまう。図2の場合の前記電圧は、2VB E+V
CE(sat))となる。Therefore, the circuit of FIG. 3 can be considered as a method of reducing the saturation voltage. In this case, the saturation voltage is only the voltage V CE (sat) of the transistor (13), and the power loss can be reduced. However, in FIG. 3, the voltage difference between point A and the input terminal (1) is 2V.
Since there is a BE , three diodes for limiting the base current are required. Then, the maximum output voltage with respect to the input voltage becomes a value lower by the voltage (3V BE + V CE (sat ) ), resulting in voltage loss. In the case of FIG. 2, the voltage is 2V B E + V
CE (sat) ).
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】その為、電力ロスが少
ないと共に電圧ロス(入出力電圧間の電圧差)が小さい
スイッチング電源回路が希求されていた。Therefore, there has been a demand for a switching power supply circuit which has a small power loss and a small voltage loss (voltage difference between input and output voltages).
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は上述の点に鑑み
成されたもので、入力端子からの第1の直流電圧を伝達
及び遮断するスイッチングトランジスタと、該スイッチ
ングトランジスタの出力電圧を平滑する平滑回路と、該
平滑回路から平滑された第2の直流電圧が印加される出
力端子と、該出力端子の電圧と基準電圧とを比較し、そ
の比較結果に応じて前記スイッチングトランジスタのオ
ンオフ動作を制御するコンパレータと、該コンパレータ
の比較結果に応じて、前記出力端子の電圧が所定値以下
まで低下するのを防止するクランプ回路と、を有するこ
とを特徴とする。The present invention has been made in view of the above points, and a switching transistor that transmits and cuts off a first DC voltage from an input terminal and an output voltage of the switching transistor is smoothed. A smoothing circuit, an output terminal to which the second DC voltage smoothed by the smoothing circuit is applied, a voltage at the output terminal and a reference voltage are compared, and an ON / OFF operation of the switching transistor is performed according to the comparison result. It is characterized by including a comparator to be controlled, and a clamp circuit for preventing the voltage of the output terminal from dropping to a predetermined value or less according to the comparison result of the comparator.
【0007】[0007]
【作用】本発明に依れば、出力端子の電圧と基準電圧と
を比較し、その比較結果に応じてスイッチングトランジ
スタをオンオフ制御すると共にクランプ回路を動作させ
ている。According to the present invention, the voltage at the output terminal is compared with the reference voltage, the switching transistor is turned on / off according to the comparison result, and the clamp circuit is operated.
【0008】[0008]
【実施例】図1は、本発明のスイッチング電源回路を示
すもので、(14)は、入力端子からの第1の直流電圧
を伝達及び遮断するスイッチングトランジスタ、(1
5)は、該スイッチングトランジスタ(14)の出力電
圧を平滑する平滑回路、(16)は、該平滑回路(1
5)から平滑された第2の直流電圧が印加される出力端
子、(17)は、該出力端子(16)の電圧と基準電圧
(18)の基準電圧とを比較し、その比較結果に応じて
前記スイッチングトランジスタ(14)のオンオフ動作
を制御するコンパレータ、(19)は、該コンパレータ
(17)の比較結果に応じて、前記出力端子(16)の
電圧が所定値以下まで低下するのを防止するクランプ回
路である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a switching power supply circuit of the present invention, in which (14) is a switching transistor for transmitting and blocking a first DC voltage from an input terminal,
5) is a smoothing circuit that smoothes the output voltage of the switching transistor (14), and (16) is the smoothing circuit (1
The output terminal (17) to which the smoothed second DC voltage is applied from 5) compares the voltage of the output terminal (16) with the reference voltage of the reference voltage (18) and responds to the comparison result. A comparator (19) for controlling the on / off operation of the switching transistor (14) prevents the voltage of the output terminal (16) from dropping to a predetermined value or less in accordance with the comparison result of the comparator (17). It is a clamp circuit.
【0009】出力端子(16)に発生する出力電圧は、
差動増幅器で構成されたコンパレータ(17)の基準電
圧と比較される。即ち、前記出力電圧が前記基準電圧に
対して低いと、トランジスタ(20)に流れる電流が増
加し、スイッチングトランジスタ(14)のベース電流
が増加するので、スイッチングトランジスタ(14)が
オンする。すると、平滑回路(15)の出力電圧が上昇
する。逆に、出力端子(16)の出力電圧が前記基準電
圧に対して高いと、スイッチングトランジスタ(14)
のベース電流が減少し、スイッチングトランジスタ(1
4)がオフする。そこで、差動増幅器の動作電流源(2
1)の電流値をスイッチングトランジスタ(14)の最
大ベース電流値にする。このようにすれば、前記ベース
電流を制限する格別な手段(ダイオード)を必要とせず
にスイッチングトランジスタ(14)のオフタイムを短
くできる。The output voltage generated at the output terminal (16) is
It is compared with a reference voltage of a comparator (17) composed of a differential amplifier. That is, when the output voltage is lower than the reference voltage, the current flowing through the transistor (20) increases and the base current of the switching transistor (14) increases, so that the switching transistor (14) is turned on. Then, the output voltage of the smoothing circuit (15) rises. On the contrary, when the output voltage of the output terminal (16) is higher than the reference voltage, the switching transistor (14)
The base current of the switching transistor (1
4) turns off. Therefore, the operating current source (2
The current value of 1) is set to the maximum base current value of the switching transistor (14). By doing so, the off time of the switching transistor (14) can be shortened without requiring any special means (diode) for limiting the base current.
【0010】コンパレータ(17)を構成するトランジ
スタ(22)のベース電圧は、最大でトランジスタ(2
0)のコレクタ電圧まで上げることができる。(トラン
ジスタの飽和動作より)トランジスタ(20)のコレタ
ク電圧は、入力電圧から電圧2VBEを引いた電圧である
ので、図1のコンパレータ(17)側における電圧ロス
は、2VBEとなる。The base voltage of the transistor (22) which constitutes the comparator (17) is maximum at the transistor (2).
It is possible to raise it to the collector voltage of 0). Since the collector voltage of the transistor (20) is the voltage obtained by subtracting the voltage 2V BE from the input voltage (from the saturation operation of the transistor), the voltage loss on the side of the comparator (17) in FIG. 1 is 2 V BE .
【0011】又、図1の電力ロスは、スイッチングトラ
ンジスタ(14)の飽和電圧VCE(s at)のみで定まるこ
とになる。次に負荷変動が発生し、出力電圧が急激に低
下したとする。すると、コンパレータ(17)のトラン
ジスタ(23)に流れる電流が増加し、クランプ回路
(19)のトランジスタ(24)及び(25)をオンさ
せる。その為、トランジスタ(25)のエミッタから負
荷(26)に対して電流が供給され、出力端子(16)
の電圧は、クランプされる。この時の値は、入力電圧か
らトランジスタ(24)の飽和電圧VCE(sat)とトラン
ジスタ(25)の立ち上がり電圧VBEを引いた値とな
り、前述の電圧ロス(2VBE)より小さいので、結局、
図1の電圧ロスは2VBEとなる。The power loss in FIG. 1 is determined only by the saturation voltage V CE (s at) of the switching transistor (14). Next, it is assumed that a load fluctuation occurs and the output voltage drops sharply. Then, the current flowing through the transistor (23) of the comparator (17) increases, and the transistors (24) and (25) of the clamp circuit (19) are turned on. Therefore, current is supplied from the emitter of the transistor (25) to the load (26), and the output terminal (16)
Is clamped. The value at this time is a value obtained by subtracting the saturation voltage V CE (sat) of the transistor (24) and the rising voltage V BE of the transistor (25) from the input voltage, which is smaller than the above-mentioned voltage loss (2V BE ), so ,
The voltage loss in Fig. 1 is 2V BE .
【0012】従って、図1の回路に依れば、電力ロスが
トランジスタ1個の飽和電圧VCE(s at))で決まると共
に電圧ロスを2VBEとすることができる。ところで、図
1のスイッチング電源回路は、高効率の増幅回路に用い
て好適である。例えば、増幅器の最終出力レベルに追従
させてその電源電圧を変化させ、電力効率を上昇させる
ものであるならば、前記最終出力レベルに応じた信号を
図1の入力端子(1)に印加すると共に、基準電源(1
8)の替わりにコンパレータ(17)に印加すれば良
い。そうすれば、最適電源電圧レベルと最適クランプレ
ベルを常に得ることができる。Therefore, according to the circuit of FIG. 1, the power loss is determined by the saturation voltage V CE (s at) of one transistor and the voltage loss can be 2V BE . By the way, the switching power supply circuit of FIG. 1 is suitable for use in a highly efficient amplifier circuit. For example, if the power supply voltage is changed by following the final output level of the amplifier to increase the power efficiency, a signal corresponding to the final output level is applied to the input terminal (1) of FIG. , Reference power source (1
It may be applied to the comparator (17) instead of 8). Then, the optimum power supply voltage level and the optimum clamp level can always be obtained.
【0013】[0013]
【発明の効果】以上述べた如く、本発明に依れば電力ロ
スが少ないと共に電圧ロスも少ないスイッチング電源回
路が得られる。As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a switching power supply circuit with a small power loss and a small voltage loss.
【図1】本発明のスイッチング電源回路を示す回路図で
ある。FIG. 1 is a circuit diagram showing a switching power supply circuit of the present invention.
【図2】従来のスイッチング電源回路を示す回路図であ
る。FIG. 2 is a circuit diagram showing a conventional switching power supply circuit.
【図3】従来のスイッチング電源回路を示す回路図であ
る。FIG. 3 is a circuit diagram showing a conventional switching power supply circuit.
(14) スイッチングトランジスタ (15) 平滑回路 (17) コンパレータ (19) クランプ回路 (14) Switching transistor (15) Smoothing circuit (17) Comparator (19) Clamp circuit
Claims (2)
び遮断するスイッチングトランジスタと、 該スイッチングトランジスタの出力電圧を平滑する平滑
回路と、 該平滑回路から平滑された第2の直流電圧が印加される
出力端子と、 該出力端子の電圧と基準電圧とを比較し、その比較結果
に応じて前記スイッチングトランジスタのオンオフ動作
を制御するコンパレータと、 該コンパレータの比較結果に応じて、前記出力端子の電
圧が所定値以下まで低下するのを防止するクランプ回路
と、 を有することを特徴とするスイッチング電源回路。1. A switching transistor for transmitting and blocking a first DC voltage from an input terminal, a smoothing circuit for smoothing an output voltage of the switching transistor, and a smoothed second DC voltage applied from the smoothing circuit. The output terminal, a comparator for comparing the voltage of the output terminal with a reference voltage, and controlling the on / off operation of the switching transistor according to the comparison result, and the output terminal for the output terminal according to the comparison result of the comparator. A switching power supply circuit comprising: a clamp circuit that prevents the voltage from dropping to a predetermined value or lower.
を前記スイッチングトランジスタのベースに供給する差
動増幅回路で構成されることを特徴とする請求項1記載
のスイッチング電源回路。2. The switching power supply circuit according to claim 1, wherein the comparator is composed of a differential amplifier circuit which supplies a current of an operating current source to a base of the switching transistor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5261113A JPH07123704A (en) | 1993-10-19 | 1993-10-19 | Switching power source circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5261113A JPH07123704A (en) | 1993-10-19 | 1993-10-19 | Switching power source circuit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07123704A true JPH07123704A (en) | 1995-05-12 |
Family
ID=17357275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5261113A Pending JPH07123704A (en) | 1993-10-19 | 1993-10-19 | Switching power source circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07123704A (en) |
-
1993
- 1993-10-19 JP JP5261113A patent/JPH07123704A/en active Pending
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