JPH08126316A - 補助電源回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フォワード形スイッチングレギュレータの入
力電圧が高くなった場合に、主スイッチの駆動用補助電
源回路の電力損失が増大するのを防止する。 【構成】 フォワード形スイッチングレギュレータの主
トランス１２に設けられた第１の補助巻線５及び第２の
補助巻線９と、主スイッチ２がオンの期間に第１の補助
巻線５に発生する電圧を整流及び平滑する第１の整流平
滑回路２１と、主スイッチ２がオフの期間に第２の補助
巻線９に発生する電圧を整流及び平滑する第２の整流平
滑回路２２と、第１の整流平滑回路２１の出力電圧を安
定化するシリーズレギュレータ８とを備え、シリーズレ
ギュレータ８の出力電圧と第２の整流平滑回路２２の出
力電圧とを並列に加えると共に、第２の整流平滑回路２
２の出力電圧を負荷が大きい状態でシリーズレギュレー
タ８の出力電圧より高く設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はスイッチングレギュレ
ータの補助電源回路に関し、特にフォワード形スイッチ
ングレギュレータの補助電源回路における電力損失の低
減に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】スイッチングレギュレータでは主スイッ
チのドライブ回路用に１２Ｖ〜１５Ｖの直流電圧を必要
とし、ほとんどの場合この電圧はスイッチングレギュレ
ータの入力電圧とは異なるため、局部的に作り出す必要
がある。この直流電圧は通常、主トランスに設けられた
補助巻線と、この補助巻線に主スイッチがオンの期間に
発生する電圧を整流及び平滑する整流平滑回路と、この
整流平滑回路の出力電圧を安定化するシリーズレギュレ
ータである三端子レギュレータとにより構成される補助
電源回路により作り出されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の補
助電源回路では、スイッチングレギュレータの入力電圧
が高くなると補助巻線に発生する電圧も上昇する。従っ
て、その電圧を整流及び平滑して得た電圧も上昇する。
その結果三端子レギュレータの電力損失が増大し、ひい
ては補助電源回路の電力損失が増大すると言う課題があ
った。

【０００４】この発明は、かかる課題を解決するために
なされたもので、入力電圧が高くなった場合に電力損失
が増大するのを防止した補助電源回路を得ることを目的
とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明に係る補助電源
回路は、負荷に安定化出力電圧を供給するフォワード形
スイッチングレギュレータの主スイッチの駆動信号を出
力するドライブ回路に電源を供給する補助電源回路にお
いて、スイッチングレギュレータの主トランスに設けら
れた第１の補助巻線及び第２の補助巻線と、主スイッチ
がオンの期間に第１の補助巻線に発生する電圧を整流及
び平滑する第１の整流平滑回路と、主スイッチがオフの
期間に第２の補助巻線に発生する電圧を整流及び平滑す
る第２の整流平滑回路と、第１の整流平滑回路の出力電
圧を安定化するシリーズレギュレータとを備え、シリー
ズレギュレータの出力電圧と第２の整流平滑回路の出力
電圧とを並列に加えると共に、第２の整流平滑回路の出
力電圧を負荷が大きい状態でシリーズレギュレータの出
力電圧より高く設定するものである。

【０００６】

【作用】この発明においては、主スイッチがオンの期間
に第１の補助巻線に発生する電圧を整流及び平滑する第
１の整流平滑回路、第１の整流平滑回路の出力電圧を安
定化するシリーズレギュレータ及び主スイッチがオフの
期間に第２の補助巻線に発生する電圧を整流及び平滑す
る第２の整流平滑回路を有し、シリーズレギュレータの
出力電圧と第２の整流平滑回路の出力電圧とを並列に加
えると共に、第２の整流平滑回路の出力電圧を負荷が大
きい状態でシリーズレギュレータの出力電圧より高く設
定するから、該状態ではシリーズレギュレータの入力側
から出力側への電流が遮断され、第２の補助巻線側から
主スイッチのドライブ回路の電源が供給される。

【０００７】

【実施例】図１はこの発明の一実施例を示す回路図で、
一般的なパルス幅変調方式の一石フォワード形スイッチ
ングレギュレータに実施した例である。図１において、
電源１の負極はグランドと、正極は主トランス１２の巻
線４のホット側（図中に黒丸印で示した側）とそれぞれ
接続されている。巻線４のコールド側は主スイッチ２の
ドレインと接続されている。主スイッチ２のソースはグ
ランドと、ゲートはドライブ回路３の出力端子、つまり
パルス幅変調されたゲート駆動パルスの出力端子３ｂと
それぞれ接続されている。第１の補助巻線５のコールド
側はグランドと、ホット側はダイオード６のアノードと
それぞれ接続されている。なお、このダイオード６は主
スイッチ２がオンの期間に第１の補助巻線５に発生する
電圧を整流する。また、ダイオード６のカソードはシリ
ーズレギュレータである三端子レギュレータ８の入力端
子８ａ及びコンデンサ７の一端とそれぞれ接続されてい
る。コンデンサ７の他端はグランドに接続されている。
三端子レギュレータ８の出力端子８ｂはドライブ回路３
の電源入力端子３ａ、コンデンサ１１の一端、ダイオー
ド１０のカソードとそれぞれ接続されている。コンデン
サ１１の他端はグランドに接続されている。

【０００８】第２の補助巻線９のホット側はグランド
と、コールド側はダイオード１０のアノードとそれぞれ
接続されている。なお、このダイオード１０は主スイッ
チ２がオフの期間に第２の補助巻線９に発生する電圧を
整流する。巻線１３のコールド側はグランドと、ホット
側はダイオード１４のアノードとそれぞれ接続されてい
る。ダイオード１４のカソードにはダイオード１５のカ
ソード、チョークコイル１６の一端がそれぞれ接続され
ている。ダイオード１５のアノードはグランドに接続さ
れている。チョークコイル１６の他の一端にはコンデン
サ１７及び負荷１８の一端がそれぞれ接続され、コンデ
ンサ１７、負荷１８の他の一端はそれぞれグランドに接
続されている。なお、この実施例では、ダイオード６及
びコンデンサ７により第１の整流平滑回路２１が構成さ
れ、ダイオード１０及びコンデンサ１１より第２の整流
平滑回路２２が構成されている。また、第１の補助巻線
５、第１の整流平滑回路２１、三端子レギュレータ８、
第２の補助巻線９及び第２の整流平滑回路２２により補
助電源回路が構成されている。

【０００９】次に、動作について説明する。ドライブ回
路３は負荷１８の大小に応じてパルス幅変調された適当
なデューティー比のゲート駆動パルスを出力し、主スイ
ッチ２がオン−オフして、負荷１８に安定化された所望
の直流電圧が印加されているものとする。この状態にお
いて、主スイッチ２のオン期間に第１の補助巻線５に得
られる電圧はダイオード６及びコンデンサ７からなる第
１の整流平滑回路２１で整流及び平滑され、１５Ｖ以上
の直流電圧が得られる。この直流電圧は三端子レギュレ
ータ８に入力され、その出力端子８ｂから例えば１２Ｖ
の直流電圧が得られる。また、主スイッチ２がオフして
いる期間に第２の補助巻線９に発生する電圧、即ち主ス
イッチ２がオンの期間に主トランス１２に蓄えられたエ
ネルギーを電源１に戻す主トランス１２のリセット期間
に第２の補助巻線９に発生する電圧は、ダイオード１０
及びコンデンサ１１からなる第２の整流平滑回路２２に
より整流及び平滑され、所定の直流電圧が得られる。そ
して、三端子レギュレータ８の出力電圧１２Ｖと第２の
整流平滑回路２２の出力電圧は、並列に加えられてドラ
イブ回路３の電源入力端子３ａに印加されている。そこ
で、第２の補助巻線９の巻数を適当に選択して、第２の
補助巻線９と第２の整流平滑回路２２との組合わせで得
られる電圧を三端子レギュレータ８の出力電圧１２Ｖよ
りも若干高く設定することにより、つまり三端子レギュ
レータ８やドライプ回路３に悪影響を与えない範囲で高
く設定することにより、三端子レギュレータ８からの出
力電流は遮断され、主トランス１２のリセット期間に第
２の補助巻線９に発生する電圧を整流及び平滑した電圧
が、ドライブ回路３に印加される。また、三端子レギュ
レータ８の出力電流は遮断されるので、電力損失は無く
なる。

【００１０】次に、第２の補助巻線９と第２の整流平滑
回路２２との組合わせで得られる電圧を三端子レギュレ
ータ８の出力電圧よりも若干高く設定することにより、
三端子レギュレータ８の出力電流が遮断される理由につ
いて、図２に示すシリーズレギュレータの原理を用いて
説明する。誤差増幅器ＩＣ１の利得は非常に大きいの
で、正及び負入力の電圧はほぼ等しい。 負入力＝Ｖout ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２） 正入力＝Ｖz （ツェナー電圧） よって Ｖout ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）＝Ｖz 従って Ｖout ＝（１＋Ｒ１／Ｒ２）Ｖz …（１） この（１）式とＶin＞Ｖout の条件下で一定出力が得ら
れる。一方、Ｖout 端子に外部より（１）式で与えられ
る出力電圧以上の電圧が印加されると、負入力端子電圧
は正入力端子電圧以上の電圧になるから、ＩＣ１の出力
は“Ｌｏｗ”状態となる。従って、トランジスタＱ１は
カットオフとなって、入力側から出力側への電流は遮断
される。

【００１１】以上の説明は、負荷１８が大きく、第２の
補助巻線９に発生する電圧が設定した通り得られる場合
である。所で、リセット期間に第２の補助巻線９に発生
する電圧は、入力電圧である電源１の電圧の大小にかか
わらず、ほぼ一定の電圧が生じるが、負荷１８が無負荷
の場合または小さい場合には、主トランス１２に蓄えら
れるエネルギーが小となり電圧が低くなる。例えば、全
負荷の１０％以上の負荷があれば、設定どおりの電圧が
得られるが、５％程度になると設定どおりの電圧が得ら
れないという現象が生ずる。従って、第２の整流平滑回
路２２から１２Ｖ以上の出力電圧が得られない状態が生
ずる。この場合は、第１の整流平滑回路２１の出力電圧
が三端子レギュレータ８を介してドライブ回路３の電源
入力端子３ａに印加される。なお、第１の補助巻線５は
無負荷の状態でも、全負荷の状態でも充分な電圧が得ら
れるように設定してある。負荷が大きく、第２の補助巻
線９に発生する電圧が所定の値の場合は、上述のように
第２の整流平滑回路２２の出力電圧が三端子レギュレー
タ８の出力電圧より高くなり、第２の補助巻線９側から
ドライブ回路３の電源が供給される。なお、この明細書
で「負荷が大きい」とは、上述のように、例えば全負荷
の１０％以上の負荷があり、第２の補助巻線９から設定
どおりの電圧が得られ、第２の整流平滑回路２２から１
２Ｖ以上の電圧が得られる負荷の状態を言うものとす
る。第２の補助巻線９側から電源が供給されるか、第１
の補助巻線側５から電源が供給されるかは、第２の整流
平滑回路２２の出力電圧が、三端子レギュレータ８の出
力電圧１２Ｖより高いか低いかにより自動的に切換わ
る。第２の補助巻線９側から電源が供給されているとき
は、三端子レギュレータ８の入力側から出力側への電流
は遮断されているので、電力損失は発生しない。従っ
て、従来例に比し電力損失を低減することができる。ま
た、主トランス１２のリセット期間にエネルギーを電源
１に戻すだけでなく、その一部をドライブ回路３の駆動
用補助電源の電力として有効に利用できるから、効率を
高めることができる。

【００１２】

【発明の効果】この発明は以上説明したとおり、主スイ
ッチがオンの期間に第１の補助巻線に発生する電圧を整
流及び平滑する第１の整流平滑回路、第１の整流平滑回
路の出力電圧を安定化するシリーズレギュレータ及び主
スイッチがオフの期間に第２の補助巻線に発生する電圧
を整流及び平滑する第２の整流平滑回路を有し、シリー
ズレギュレータの出力電圧と第２の整流平滑回路の出力
電圧とを並列に加えると共に、第２の整流平滑回路の出
力電圧を負荷が大きい状態でシリーズレギュレータの出
力電圧より高く設定するから、該状態ではシリーズレギ
ュレータの入力側から出力側への電流が遮断され、第２
の補助巻線側から主スイッチのドライブ回路の電源が供
給される。従って、スイッチングレギュレータの入力電
圧の上昇に伴う電力損失の増大が防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す回路図である。

【図２】シリーズレギュレータの原理を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

２ 主スイッチ ３ ドライブ回路 ５ 第１の補助巻線 ８ シリーズレギュレータ ９ 第２の補助巻線 １２ 主トランス ２１ 第１の整流平滑回路 ２２ 第２の整流平滑回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 負荷に安定化出力電圧を供給するフォワ
   ード形スイッチングレギュレータの主スイッチの駆動信
   号を出力するドライブ回路に電源を供給する補助電源回
   路において、 前記スイッチングレギュレータの主トランスに設けられ
   た第１の補助巻線及び第２の補助巻線と、 前記主スイッチがオンの期間に前記第１の補助巻線に発
   生する電圧を整流及び平滑する第１の整流平滑回路と、 前記主スイッチがオフの期間に前記第２の補助巻線に発
   生する電圧を整流及び平滑する第２の整流平滑回路と、 前記第１の整流平滑回路の出力電圧を安定化するシリー
   ズレギュレータとを備え、 前記シリーズレギュレータの出力電圧と前記第２の整流
   平滑回路の出力電圧とを並列に加えると共に、前記第２
   の整流平滑回路の出力電圧を前記負荷が大きい状態で前
   記シリーズレギュレータの出力電圧より高く設定するこ
   とを特徴とする補助電源回路。