JPH0747992Y2 - スイッチングレギュレータ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案はスイッチングレギュレータに係り、例えば、テ
レビ受像機やVTR等の電子機器の電源装置に用いられるP
WM（パルス幅変調）方式のスイッチングレギュレータの
改良に関する。

［従来の技術］ 従来、電子機器において安定した直流電源を供給する電
源装置としてPWM方式のスイッチングレギュレータが採
用されている。

このスイッチングレギュレータは、例えば第３図に示す
ように、商用交流電源を整流する整流回路（図示せず）
をトランスＴの一次側巻線P1の一端および抵抗Ｒに接続
し、その一次側巻線P1の他端にはトランジスタ等のスイ
ッチング素子１を直列接続し、抵抗Ｒの他端にはそのス
イッチング素子１にPWM制御用の発振信号を出力する制
御回路３の電源供給点Ｂを接続し、一端をアースした制
御巻線P2の他端を整流用のダイオードD1を介して制御回
路３の電源供給点Ｂに接続するとともに、その電源供給
点Ｂとアース間に平滑用のコンデンサC1を接続し、更
に、トランスＴの出力巻線P3に整流用のダイオードD2と
平滑用のコンデンサC2を接続してなる構成を有してい
た。

なお、トランスＴの制御巻線P2および出力巻線P3は一次
側巻線P1に対して逆位相のフライバック電圧（交番電
圧）が誘起されるように巻かれている。

このようなスイッチングレギュレータは、整流回路から
直流電圧がＡ点すなわちトランスＴおよび抵抗Ｒに加え
られると、抵抗Ｒを介してコンデンサC1に充電電流が流
れてコンデンサC1の両端電圧、すなわち電源供給点Ｂの
電圧が上昇する。

この電源供給点Ｂの電圧が制御回路３の発振開始電圧に
達すると、制御回路３が起動して発振信号をスイッチン
グ素子１へ出力し、スイッチング素子１がドライブされ
てトランスＴに流れる電源電流をスイッチングして発振
する。

そのため、トランスＴの制御巻線P2および出力巻線P3に
フライバック電圧が誘起されるが、制御巻線P2に誘起さ
れたフライバック電圧がダイオードD1およびコンデンサ
C1で整流平滑されて電源供給点Ｂに印加され、制御回路
３の駆動電源となる。

しかも、この制御回路３は、制御巻線P2からの駆動電源
レベルが一定となるようにパルス幅を変化させた発振信
号をスイッチング素子１に出力し、常に出力巻線P3から
安定したフライバック電圧が出力されるようになってい
る。

第３図中の出力巻線P3に接続されたダイオードD2とコン
デンサC2の接続点Ｃには、図示を省略した例えばチョー
クコイル等を介して電子機器の負荷が接続される。

［考案が解決しようとする課題］ しかしながら、上述したスイッチングレギュレータで
は、トランスＴの出力巻線P3側、例えばコンデンサC2の
両端がショートするようにＣ点がアース側に短絡される
と、出力巻線P3のフライバック電圧が低下するとともに
これに比例して制御巻線P2のフライバック電圧も低下す
る。

他方、制御回路３は発振動作時に電流を消費するので、
第４図のように、制御巻線P2からのフライバック電圧の
低下に伴って電源供給点Ｂの電圧が低下し、発振開始電
圧から発振停止電圧まで下がると制御回路３の発振動作
が停止する。

すると、制御回路３の消費電流が減少し、再びＡ点から
抵抗Ｒを介してコンデンサC1に充電電流が流れて電源供
給点Ｂの電圧が上昇し、制御回路３の発振開始電圧まで
上昇すると、発振動作が開始される。

しかし、発振開始とともに制御回路３の消費電流が増大
するし、制御巻線P2のフライバック電圧レベルが低いの
で、電源供給点Ｂの電圧がすぐに低下して発振停止電圧
まで下がり、以後、このような発振と発振停止を繰返す
間欠発振状態となる。

なお、発振停止電圧から発振開始電圧までの発振停止期
間t1は抵抗Ｒの抵抗値とコンデンサC1の容量値による時
定数によって決り、発振開始電圧から発振停止電圧まで
の発振期間t2はコンデンサC1の値および制御回路３の消
費電流によって決る。

このように、トランスＴの出力側がショートすると、ス
イッチング素子１の発振期間t2には過電流が出力巻線P3
に流れ、発振期間t2と発振停止期間t1の比によっては、
間欠発振状態であっても負荷側の構成部品、例えばダイ
オードD2やチョークコイル等が異常に発熱するおそれが
あり、極端な場合には負荷部品が損傷する心配がある。

本考案はこのような従来の欠点を解決するためになされ
たもので、トランスの負荷側がショート状態になって間
欠発振が生じても、負荷側の部品の異常な発熱を抑える
ことが可能で信頼性の高いスイッチングレギュレータの
提供を目的とする。

［課題を解決するための手段］ このような課題を解決するために本考案は、一次側巻
線、並びに出力用および制御用のフライバック電圧を出
力する二次側の出力巻線および制御巻線を有するトラン
スと、電源供給源からその一次側巻線に流れる電源電流
をスイッチングする無接点スイッチング素子と、このス
イッチング素子をスイッチング制御する発振信号を出力
する制御回路であって、起動時に電源供給源からの駆動
電圧の供給によって発振開始してその発振信号を出力
し、そのスイッチング素子のスイッチング動作時には制
御巻線に誘起されるフライバック電圧によってこの電圧
を一定に維持するような発振信号を出力する制御回路
と、を具備して構成されている。

しかも、本考案のスイッチングレギュレータは、制御巻
線のフライバック電圧レベルが低下して制御回路の発振
が停止したとき電源供給源から制御回路への駆動電圧の
供給を遅らせる遅延回路を有する点に特徴がある。

［作用］ 上述した手段を備えた本考案では、起動時に電源供給源
から制御回路に駆動電圧が供給されると発振を開始して
発振信号をスイッチング素子に出力し、このスイッチン
グ素子がトランスＴの一次側巻線に流れる電源電流をス
イッチング動作して出力巻線および制御巻線にフライバ
ック電圧が誘起され、このフライバック電圧を駆動電圧
として制御回路は発振信号をスイッチング素子に出力
し、出力電圧が出力巻線から得られる。

そして、トランスＴの出力巻線側の負荷がショートする
等したときには、出力巻線とともに制御巻線のフライバ
ック電圧も低下して制御回路の発振動作が停止した後、
起動時と同様に電源供給源から制御回路に駆動電圧が供
給されて発振が開始されるが、この駆動電圧は遅延回路
によって遅れて制御回路に印加され、制御回路の発振開
始が遅れ、発振動作期間までのインターバルが長くな
る。

［実施例］ 以下本考案の実施例を図面を参照して説明する。なお、
従来例と共通する部分には同一の符号を付す。

第１図は本考案に係るスイッチングレギュレータの一実
施例を示す回路図である。

図において、入力点であるＡ点には、商用交流電源５を
全波整流するブリッジ型の整流回路（電源供給源）７が
接続され、平滑コンデンサC3によって平滑された直流電
源が供給されており、このＡ点はトランスＴの一次側巻
線である一次側巻線P1の一端と抵抗Ｒに接続されてい
る。

抵抗Ｒの他端は順方向接続したダイオードD3を介して制
御回路３の電源供給点Ｂに接続されている。

この制御回路３は、発振信号のデューテー比を後述する
整流平滑されたフライバック電圧レベルで変化させると
ともに、フライバック電圧レベルが一定となるようにそ
のデューテー比を変化させた発振信号をスイッチング素
子１へ出力するものである。すなわち、制御回路３はPW
M制御用の回路である。

一次側巻線P1の他端は、例えばパワートランジスタ等か
らなるスイッチング素子１を介してアースされており、
このスイッチング素子１は制御回路３からの発振信号に
よってスイッチングして一次側巻線P1に流れる電源電流
をON/OFFするものである。

トランスＴは一次側巻線P1の他、この一次側巻線P1と逆
に巻かれ、一次側巻線P1に電流が流れた後、OFF期間に
プラスのフライバック電圧が発生するような出力巻線P3
および制御巻線P2を有している。

出力巻線P3の一端にはダイオードD2が順方向接続されて
おり、ダイオードD2のカソード側と出力巻線P3の他端間
には平滑用のコンデンサC2が接続されており、ダイオー
ドD2とコンデンサC2との接続点Ｃには負荷部品が接続さ
れる。

トランスＴの制御巻線P2は制御用のフライバック電圧を
誘起するものであり、一端をアースするとともに他端に
は順方向接続したダイオードD1を介して制御回路３の電
源供給点Ｂに接続されており、この電源供給点Ｂとアー
ス間には平滑用のコンデンサC1が接続されており、誘起
されたフライバック電圧が整流平滑されて制御回路３に
供給されるようになっている。

抵抗ＲとダイオードD3の接続点には、抵抗R1を介してベ
ース接地されたNPN型トランジスタＱのコレクタが接続
され、順方向接続されたダイオードD4を介してエミッタ
が制御巻線P2の他端とダイオードD1の接続点に接続され
ている。

このトランジスタＱのエミッタとアース間にはコンデン
サC4が接続されており、これらによって遅延回路９が形
成されている。この遅延回路９の動作については後述す
る。

次に、本考案に係るスイッチングレギュレータの動作を
説明する。

整流回路７にて全波整流されコンデンサC3で平滑された
直流電圧が、Ａ点を介してトランスＴの一次側巻線P1お
よび抵抗Ｒに加えられると、抵抗ＲおよびダイオードD3
を介してコンデンサC1に充電電流が流れ、制御回路３の
電源供給点Ｂの電圧が上昇する。

第２図に示すように、電源供給点Ｂの電圧が発振開始電
圧に達すると、制御回路３が発振開始して発振信号をス
イッチング素子１に出力する。

スイッチング素子１はその発振信号でトランスＴに流れ
る電流をスイッチングして発振する。

そのため、トランスＴの制御巻線P2にフライバック電圧
が誘起され、このフライバック電圧がダイオードD1およ
びコンデンサC1で整流平滑されて電源供給点Ｂに印加さ
れ、制御回路３は制御巻線P2からのフライバック電圧に
よって発振動作するとともにフライバック電圧レベルが
一定となるようにパルス幅を変化させた発振信号をスイ
ッチング素子１に出力し、常に出力巻線P3から安定した
出力電圧が出力される。

従って、ダイオードD2およびコンデンサC2によって整流
平滑された安定した直流電圧が負荷に供給される。

また、制御巻線P2のホワード期間には、コンデンサC4側
からダイオードD4に流れる電流により、コンデンサC4の
両端には負の電圧が発生し、この負電圧によってトラン
ジスタＱがON動作し、抵抗Ｒを流れる電流がトランジス
タＱを通ってコンデンサC4に流れる。

ここで、何等かの理由により、トランスＴの出力側のＣ
点がアース側とショートされると、出力巻線P3のフライ
バック電圧が低下するとともにこれに比例して制御巻線
P2のフライバック電圧も低下する。

制御巻線P2からのフライバック電圧が低下しても、トラ
ンジスタＱがON動作しているからダイオードD1から駆動
電流が供給されず、第２図のように、電源供給点Ｂの電
圧が発振停止電圧まで下がって制御回路３の発振動作が
停止する。

そして、この発振停止時には、まだトランジスタＱがON
状態であるから、Ａ点から抵抗Ｒを流れる電流はトラン
ジスタＱを通ってコンデンサC4に流れ、このコンデンサ
C4の端子電圧を上昇させる。

この端子電圧がトランジスタＱをOFFさせる電圧、トラ
ンジスタによって異なるが例えば−0.7V程度まで上昇す
ると、トランジスタがOFFとなり、Ａ点から抵抗Ｒを流
れる電流がダイオードD3を介してコンデンサC1に流れ、
電源供給点Ｂの電圧が上昇する。

電源供給点Ｂの電圧が発振開始電圧に達すると、制御回
路３が再び発振を開始してスイッチング素子１を発振動
作させる。

すなわち、トランジスタＱ、ダイオードD4およびコンデ
ンサC4からなる遅延回路９により、抵抗Ｒを介して電源
供給点Ｂに供給される制御回路３の駆動電圧の供給が遅
れる。

しかし、発振開始する一方、コンデンサC4が再び充電さ
れてトランジスタＱがONするものの、制御回路３の消費
電流が増大するとともに制御巻線P2のフライバック電圧
が低いので、電源供給点Ｂの電圧がすぐに低下して発振
停止電圧まで下がり、以後、第２図のような間欠発振を
繰返す。

このように本考案のスイッチングレギュレータでは、負
荷側をショートすると従来例と同様に間欠発振するが、
発振期間t2が変化しない反面、制御回路３が発振停止し
てから電源供給点Ｂの電圧が上昇し出すまでに遅延回路
９のトランジスタＱのON状態期間を生じ、発振停止期間
t1が長くなる。

従って、発振期間t2間のインターバルが長くなって負荷
部品の平均損失が低減され、異常な発熱を抑えることが
できる。

本考案において、上述した遅延回路９の構成は任意であ
り、要は制御巻線P2のフライバック電圧が所定レベルよ
り低下したとき電源供給源から制御回路３への駆動電圧
の供給を遅らせる遅延機能を有する回路であればよい。

［考案の効果］ 以上説明したように本考案は、一次側巻線並びに二次側
の出力巻線および制御巻線を有するトランスと、電源供
給源からその一次側巻線に流れる電源電流をスイッチン
グするスイッチング素子と、このスイッチング素子をス
イッチング制御する制御回路を有し、この制御回路が起
動時に電源供給源からの駆動電圧の供給によって発振開
始して発振信号を出力するとともに、その後は制御巻線
に誘起されるフライバック電圧によって発振信号を出力
するように形成されたスイッチングレギュレータにおい
て、その制御巻線のフライバック電圧レベルが低下した
とき電源供給源から制御回路への駆動電圧の供給を遅ら
せる遅延回路を備えたので、負荷側がショート状態にな
って間欠発振状態が生じても、発振停止から発振開始ま
での発振停止期間を長く延ばすことができる。

そのため、従来の構成に比べて発振期間が同じでも、負
荷側の部品の平均損失が低減され、負荷部品の異常な発
熱を抑えることが可能となり、信頼性が高まる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るスイッチングレギュレータの一実
施例を示す回路図、第２図は第１図のスイッチングレギ
ュレータの動作を説明する波形図、第３図は従来のスイ
ッチングレギュレータを示す回路図、第４図は第３図の
スイッチングレギュレータの動作を示す波形図である。 １……スイッチング素子、３……制御回路、５……電源
供給源（商用交流電源）、７……整流回路、９……遅延
回路、C1〜C4……コンデンサ、D1〜D4……ダイオード、
P1……一次側巻線、P2……制御巻線、P3……出力巻線、
Ｑ……トランジスタ、Ｒ……抵抗、Ｔ……トランス。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】一次側巻線、並びに出力用および制御用の
   フライバック電圧を出力する二次側の出力巻線および制
   御巻線を有するトランスと、 電源供給源から前記一次側巻線に流れる電源電流をスイ
   ッチングする無接点スイッチング素子と、 このスイッチング素子をスイッチング制御する発振信号
   を出力する制御回路であって、起動時に前記電源供給源
   からの駆動電圧によって発振開始して前記発振信号を出
   力し、前記スイッチング素子のスイッチング動作時には
   前記制御巻線に誘起されるフライバック電圧によってこ
   の電圧を一定に維持するような前記発振信号を出力する
   制御回路と、 を具備し、前記スイッチング素子のスイッチング動作に
   よって前記出力巻線から出力電圧を得るスイッチングレ
   ギュレータにおいて、 前記制御巻線のフライバック電圧レベルが低下して前記
   制御回路の発振が停止したとき前記電源供給源から前記
   制御回路への駆動電圧の供給を遅らせる遅延回路を有す
   ることを特徴とするスイッチングレギュレータ。