JPH08191568A - スイッチング電源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ２次側出力電圧の定電圧特性が改善された補
助巻線電圧制御方式を用いたスイッチング電源を提供す
ることを目的にする。 【構成】 １次巻線と２次巻線及び補助巻線を備え前記
１次巻線に直列に接続されたスイッチング素子を制御回
路の出力によりオン・オフして前記補助巻線に電圧を誘
起させるようにした補助巻線電圧制御方式のスイッチン
グ電源において、前記補助巻線の出力と制御回路の電源
端との間に接続されたフォトトランジスタと、前記２次
巻線より得られる電圧に応じて前記フォトトランジスタ
に流れる電流を変化させるフォトダイオードとを具備
し、前記フォトトランジスタに流れる電流を前記制御回
路で検出して基準電圧との差により前記スイッチング素
子のオン・オフを制御することにより前記２次巻線の出
力電圧を定電圧に制御するように構成してなるものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、補助巻線電圧制御方式
を用いたスイッチング電源の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のスイッチング電源の一例を図５
に示す。図において、１０は電源電圧Ｖｉｎが入力され
る端子、２０は出力電圧Ｅｏが取り出される端子、３０
は１次巻線３１，２次巻線３２，及び補助巻線３３より
なるトランス、４０は制御回路である。トランス３０の
１次巻線３１にはこれに直列に例えばＦＥＴのような半
導体スイッチング素子５０が接続されている。このスイ
ッチング素子は制御回路４０の出力でオン・オフ制御さ
れる。１１は入力端子１０に接続された整流回路、１２
は平滑用コンデンサで、１次巻線３１とスイッチング素
子５０の直列回路には平滑用コンデンサ１２の出力が加
えられるようになっている。

【０００３】トランス３０の出力巻線３２は整流用ダイ
オード３２ａと平滑用コンデンサ３２ｂを介して出力端
子２０に接続されている。補助巻線３３は整流用ダイオ
ード３３ａと平滑用コンデンサ３３ｂを介して制御回路
４０の電源端Ａに接続されている。６０は起動用の抵抗
で、この抵抗は整流回路１１の出力端と制御回路４０の
電源端Ａとの間に接続されている。

【０００４】このような構成において、入力端子１０に
加えられる交流電圧Ｖｉｎは整流回路１１で全波整流さ
れたのちコンデンサ１２で平滑されて１次巻線３１とス
イッチング素子５０の直列回路に加えられると共に、起
動用抵抗６０を介して制御回路４０に電源電圧として加
えられ、これにより制御回路４０が起動する。スイッチ
ング素子５０は制御回路４０の出力によりオン・オフ制
御される。その結果、トランス３０の出力巻線３２には
制御回路４０の電源端Ａの電圧のＮ３／Ｎ２倍（Ｎ３は
出力巻線３２の巻数、Ｎ２は補助巻線３３の巻数）の電
圧が生じる。

【０００５】このような補助巻線電圧制御方式のスイッ
チング電源は従来より用いられているが、上記の回路で
は一定に保たれる電圧はＡ点の電位であり、出力端子２
０より取り出される電圧Ｅｏは負荷電流によって生じる
整流用ダイオード３２ａの順方向電圧降下，或いは出力
ラインの配線の抵抗によって生じる電圧降下が変動する
と、定電圧特性が維持できなくなるという問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来回路が
有する上記のような問題点を解決する為になされたもの
で、その目的は２次側出力電圧の定電圧特性が改善され
た補助巻線電圧制御方式を用いたスイッチング電源を提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は１次巻線と２次
巻線及び補助巻線を備え前記１次巻線に直列に接続され
たスイッチング素子を制御回路の出力によりオン・オフ
して前記補助巻線に電圧を誘起させるようにした補助巻
線電圧制御方式のスイッチング電源において、前記補助
巻線の出力と制御回路の電源端との間に接続されたフォ
トトランジスタと、前記２次巻線より得られる電圧に応
じて前記フォトトランジスタに流れる電流を変化させる
フォトダイオードとを具備し、前記フォトトランジスタ
に流れる電流を前記制御回路で検出して基準電圧との差
により前記スイッチング素子のオン・オフを制御するこ
とにより前記２次巻線の出力電圧を定電圧に制御するよ
うに構成してなるものである。

【０００８】

【作用】このような本発明では、出力電圧に応じてフォ
トトランジスタに流れる電流を制御回路で検出すること
により、負帰還が施される。

【０００９】

【実施例】以下、実施例として示した図１を用いて本発
明を詳細に説明する。なお、図１において図５と同一素
子は図５と同一符号を付してそれらの再説明は省略す
る。図１において、７１はツェナーダイオード、７２は
フォトトランジスタである。ツェナーダイオード７１は
電源端Ａと制御回路４０との間に接続され、このツェナ
ーダイオードに並列にフォトトランジスタ７２が接続さ
れている。ツェナーダイオード７１のアノード極とフォ
トトランジスタ７２のエミツタ極の接続点をＢとする
と、このＢ点はコンデンサ７３を介して一次側のＧＮＤ
に接続されている。７４は抵抗素子で、この抵抗素子の
一端はスイッチング素子５０に接続され、他端はコンデ
ンサ１２に接続されている。

【００１０】８０は出力電圧Ｅｏを検出する出力電圧検
出回路で、抵抗８１〜８４、コンデンサ８５，８６、シ
ャントレギュレータ８７及び前記フォトトランジスタ７
２と対になってフォトカプラを構成するフォトダイオー
ド８８よりなっている。抵抗８１と８２が直列に、また
フォトダイオード８８とシャントレギュレータ８７とが
直列に夫々接続され、各直列回路は出力電圧Ｅｏを取り
出す端子２０とコモン間に接続されている。抵抗８１と
８２の接続点は抵抗８３とコンデンサ８５の直列回路を
介してシャントレギュレータ８７とフォトダイオード８
８の接続点に接続されている。

【００１１】次に、このような構成の本発明に係わるス
イッチングレギュレータの動作を説明する。入力端子１
０に交流電圧Ｖｉｎが加えられるとその交流電圧は整流
回路１１で全波整流される。入力交流Ｖｉｎの上昇に伴
なって起動抵抗６０に電流が流れ、これにより制御回路
４０の電源端であるＡ点の電圧が上昇する。Ａ点の電圧
が制御回路４０の（起動電圧＋ツェナー電圧）に達する
と制御回路４０の出力によりスイッチング素子５０が駆
動される。ここで、フォトカプラを構成するフォトトラ
ンジスタ７２は制御回路４０に電流を十分流せるように
設定してあるので、起動後はツェナーダイオード７１は
カットオフされ、制御回路４０の電流はフォトトランジ
スタ７２を通して供給される。

【００１２】定常状態においては、Ａ点の電圧（Ｂ点の
電圧＋フォトトランジスタ７２のＶCE）のＮ３／Ｎ２倍
の電圧がトランス３０の２次巻線３２に誘起する。ここ
で、出力電圧検出回路８０は出力電圧Ｅｏを検出する
が、出力電圧Ｅｏと検出回路８０の抵抗８１（Ｒ１）と
８２（Ｒ２）の接続点に生じる基準電圧Ｖｒｅｆとは Ｅｏ＝Ｖｒｅｆ・（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２ …（１） の関係が成り立つようになっている。このような状態か
ら出力電圧ＥｏがΔＥｏだけ上昇したとすると、シャン
トレギュレータ８６は（１）式が成立するようにそのカ
ソード極はフォトダイオード８７を介して電流ΔＩ_Fを
吸い込む。この為、フォトダイオード８７と対になって
フォトカプラを構成する前記フォトトランジスタ７２の
コレクタ電流もΔＩｃ増加し、このコレクタ電流は制御
回路４０に流れ込む。

【００１３】制御回路４０はフォトトランジスタ７２の
コレクタ電流を検出する抵抗と、この抵抗に生じる電圧
降下を基準電圧と比較する誤差増幅器とよりなるもの
で、誤差増幅器の出力が小さくなるようにスイッチング
素子５０のゲートをオン・オフすることによりＢ点の電
圧が下がり、これによりコンバータは常に（１）式が成
立するように負帰還が行われるように動作する。なお、
実施例の制御回路４０ではトランス３０の１次巻線３１
に流れる電流のピーク値が内蔵の誤差増幅器の出力と等
しくなるようにスイッチング素子５０のオン期間を制御
するようになっている。

【００１４】制御回路４０としては特に構成を限定する
ものではないが、電源端子Ｂに流れ込む電流を検出する
抵抗と基準電圧源及び検出電圧と基準電圧源の出力とを
比較する誤差増幅器を備えていればよい。図２はこの制
御回路の一例を示すものである。制御ＩＣとしてモトロ
ーラ社のＵＣ３８４２が用いられており、基準電圧源及
び誤差増幅器はこのＩＣに内蔵されている。

【００１５】図１の回路はフライバック型のスイッチン
グ電源に本発明を適用した実施例であるが、これを公知
のフォワード型コンバータに実施した本発明を図３に示
す。なお、図３においてコンバータ方式が図１と異なる
以外は図１と全く同じであるので、その動作についての
説明は省略する。

【００１６】図４は電圧制御方式の制御回路を示すもの
で、この制御回路は富士電機社製のＦＡ７６１０Ｐを用
いたものである。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、２次側出力電圧を検出
しフォトカプラを介して負帰還するように構成したの
で、負荷電流によって生じる整流用ダイオードの順方向
電圧降下，或いは出力ラインの配線の抵抗によって生じ
る電圧降下等に影響されない定電圧特性を持つ補助巻線
電圧制御方式を用いたスイッチング電源を得ることがで
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるスイッチング電源の一実施例を
示した回路構成図である。

【図２】本発明に用いられる制御回路の一例の構成図で
ある。

【図３】本発明に係わるスイッチング電源の他の実施例
を示した回路構成図である。

【図４】本発明に用いられる制御回路の一例の構成図で
ある。

【図５】従来のスイッチング電源の回路構成図である。

【符号の説明】

３０ トランス ３１ １次巻線 ３２ ２次巻線 ４０ 制御回路 ５０ スイッチング素子 ６０ 検出抵抗 ７２ フォトトランジスタ ８８ フォトダイオード

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１次巻線と２次巻線及び補助巻線を備え前
   記１次巻線に直列に接続されたスイッチング素子を制御
   回路の出力によりオン・オフして前記補助巻線に電圧を
   誘起させるようにした補助巻線電圧制御方式のスイッチ
   ング電源において、 前記補助巻線の出力と制御回路の電源端との間に接続さ
   れたフォトトランジスタと、前記２次巻線より得られる
   電圧に応じて前記フォトトランジスタに流れる電流を変
   化させるフォトダイオードとを具備し、前記フォトトラ
   ンジスタに流れる電流を前記制御回路で検出して基準電
   圧との差により前記スイッチング素子のオン・オフを制
   御することにより前記２次巻線の出力電圧を定電圧に制
   御するように構成してなるスイッチング電源。