JPH0898526A - 安定化電源回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 発振周波数の変動がなく、かつ入力電圧と出
力電流に制限がなく、幅広い周波数で使用できる安定化
電源回路を供給する。 【構成】 上記課題を解決するために本発明では、トラ
ンス30の１次側に電源50を備え、前記トランス30の２次
トランス32側に負荷43を備え、前記トランス30の１次ト
ランス31がトランジスタ15のコレクタに接続され、この
エミッタが３次トランス33に接続され、このベースが発
振制御回路20に接続されている安定化電源回路におい
て、前記３次トランス33の他端にトランジスタ23のベー
スが接続され、このトランジスタ23のコレクタがダイオ
ード21のカソードに接続され、このアノードが前記トラ
ンジスタ15のベースに接続され、前記トランジスタ23の
エミッタが前記電源50の−極に接続されている安定化電
源回路とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トランスの負帰還電圧
を使用して発振を行う回路で、入力電圧、出力電流の影
響による、発振周波数の変動がなく、安定した発振が維
持できる発振回路を有する安定化電源回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の安定化電源を示す図２において、
直流電源50に並列接続される電解コンデンサ52があり、
前記電源50の＋極側には抵抗11の一端が接続され、この
他端が直列接続のコンデンサ12と抵抗13を通ってトラン
ス30の３次トランス33の他端に接続されている。前記電
源50の＋極側の抵抗11が接続されている後段にはコンデ
ンサ14の一端とトランス30の１次トランス31の一端が接
続され、この１次トランス31の他端が前記コンデンサ14
の他端とトランジスタ15のコレクタに接続され、このエ
ミッタが前記トランス33の一端と前記電源50の−極側に
接続されている。前記トランジスタ15のベースは前記抵
抗11とコンデンサ12との接続部を通ってトランジスタ61
のコレクタに接続され、このエミッタが前記電源50の−
極側に、ベースが抵抗62を通って前記電源50の−極側に
接続され、またトランジスタ61のベースはツェナダイオ
ード63のアノードに、このカソードが後述のトランス30
の２次側に接続されている。前記トランス30の２次側と
なる２次トランス32の一端にはダイオード41のアノード
が接続され、このカソードは前記ツェナダイオード63と
負荷43の一端にそれぞれ接続され、前記負荷43の他端は
２次トランス32の他端に接続されている。前記２次側に
は負荷43に並列接続となるように電解コンデンサ42が設
けられている。

【０００３】前記トランジスタ61と抵抗62、ツェナダイ
オード63は、発振制御回路60を構成し、この発振制御回
路60は２次トランス32から出力される２次電圧の安定化
回路を兼ね、特に２次トランス32は、ツェナダイオード
63により電圧の安定化が行われている。

【０００４】上記構成の安定化電源回路は、以下の動作
を行っている。電源50が接続されると、抵抗11を通って
トランジスタ15のベースにベース電流を供給し、トラン
ジスタ15がオンすることによりコレクタ−エミッタ間に
コレクタ電流（Ic）が流れる。このIcがトランス30の１
次トランス31に流れ、トランジスタ15が完全オン状態に
なる。前記Icがトランス30の１次トランス31に流れる電
流を決定する。なお、前記「完全オン状態」とは、トラ
ンジスタ15が飽和状態にあるということである。

【０００５】前記トランジスタ15の飽和状態により、ト
ランス30の発生磁束が減少し始め、トランジスタ15がオ
フ状態になる。トランジスタ15がオフに向かうとトラン
ス30の３次トランス33に逆方向の電圧が発生し、トラン
ジスタ15は逆バイアスされ、オフ状態になり、即ち、ト
ランジスタ15のオフ状態が維持される。前記トランス30
の反転により、再度トランジスタ15がオン状態になり、
以後このオン−オフ状態（発振状態）が継続される。前
記においてオン−オフのタイミングは、コンデンサ12と
抵抗13の時定数により任意に決定できる。

【０００６】また、前記発振制御回路60は、３次トラン
ス33の反転電圧によりトランジスタ15のベース電流を制
御している。発振制御回路60は２次トランス32の出力状
態を安定化するためのもので出力状態が大きくなれば１
次トランス31の電圧も大きくなり、３次トランス31の反
転電圧が増加する。トランジスタ15のベース電流は、２
次トランス32から出力される電圧をツェナダイオード63
に印加し、トランジスタ61をオンさせ、増加する反転電
圧を制御することにより安定した発振を維持している。

【０００７】２次トランス32の出力電圧が上昇するとツ
ェナダイオード63のツェナ電流が増加し、トランジスタ
61をオンさせ、トランジスタ15のベース電流を制御して
いる。即ち、出力電圧はツェナダイオード63によって決
定される。このとき入力電圧が小さいときは前記トラン
ジスタ15のエミッタ−コレクタ間の電圧波形のデューテ
ィ比が大きくなり、出力電流が大きいと発振周波数が低
くなる。前記において発振周波数が低いとは、スイッチ
ング周期が長くなることを意味する。

【０００８】前記２次側に高電圧を発生させる回路図を
図３に示す。図３において、前記図２で説明したものと
同一、若しくは相当分については説明を省略する。図３
において、耐電圧の都合上、高電圧部の出力に直接ツェ
ナダイオードを設けることができないので、４次トラン
ス34を設け、この一方にはダイオード44のアノードを設
け、前記ツェナダイオード63のカソードにダイオード44
のカソードを接続し、４次トランス34の他方とダイオー
ド44のカソードとの間に電解コンデンサ45を設け、これ
と並列にダミー抵抗46が設けられている。

【０００９】また、図２の回路構成においては、負荷43
が重いときツェナダイオード63の消費電力が大きくなる
ことがあり、この対策として以下の図４に示す回路構成
で制御を行っている。図４では、図２の発振制御部60を
フォトカプラ73のスイッチ部（トランジスタ部）を備え
る発振制御回路70とし、２次トランス32側に前記フォト
カプラ73の発光部（ＬＥＤ）とツェナダイオード86を設
けた電圧検出回路80を備えている以外は前記図２の回路
図と同一若しくは相当分を示すので説明は省略する。図
４において、発振回路70は、３次トランス33の反転によ
り、トランジスタ15のベース電流を制御している。本回
路においてダイオード71とコンデンサ72は、トランジス
タ15のベース電流を制御するフォトカプラ73の電源を作
り出している。コンデンサ72には、３次トランス33の反
転電圧が充電される。出力電圧が上昇すると、フォトカ
プラ73のＬＥＤ側の光量が増加し、これに従ってトラン
ジスタ部のコレクタ電流が増加する。この結果トランジ
スタ15のベース電流を減少させるといった制御を行って
いる。また図２ではツェナダイオード63によって出力を
安定化していたが、図４では２次トランス32側に設けた
電圧検出回路80によってこの動作を行っている。この電
圧検出回路80は２次トランス32の発生電圧を抵抗82、84
と半固定抵抗83を使ってツェナダイオード86により出力
電圧を検出している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記構成の発振制御回
路60では、電源50の一定範囲内の電圧変化は発振制御回
路60により補正され、負荷43の両端には安定した電圧が
供給されている。しかし負荷43の両端電圧を安定させる
ために２次側の電圧を利用してトランジスタ15のベース
電流を制御し、出力電圧を安定化しているため出力の電
流が多い場合や出力電圧が高電圧の場合では、図３と４
に示すような回路となるため、部品点数が増加し、回路
設計が煩雑になり製品としての形状が大きくなってい
た。

【００１１】また、近年通信機器の発達により電源回路
の発振周波数が周辺機器に悪影響を及ぼすことがあり、
これにより前記の如く入力電圧の変動と出力電流の変動
に対して、常に発振周波数と前記トランジスタ15のエミ
ッタ−コレクタ間のデューティ比が変化するといった定
電圧制御を行っていたが発振周波数が不安定で、この安
定化が課題になっていた。

【００１２】安定化電源の発振周波数は数キロヘルツか
ら数百キロヘルツで使用されることが多く、この周波数
帯域で設計された安定化電源の周波数は、入力電圧や出
力電流の影響で大きく変動するので、回路設計時におい
ては、発振周波数の変動具合を考慮しなくてはならず、
設計に煩雑さが生じ、設計には多くの時間が必要となっ
ていた。

【００１３】さらに前記回路では、入力電圧と出力電流
に制限があり、種々の状態において回路の流用性がな
く、限られた条件においての安定化電源回路となってい
た。

【００１４】本発明は、上記課題を鑑みてなされたもの
で、発振周波数の変動がなく、かつ入力電圧と出力電流
に制限がなく、幅広い周波数で使用できる安定化電源回
路を供給することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明では、トランス30の１次側に電源50を備え、前
記トランス30の２次トランス32側に負荷43を備え、前記
トランス30の１次トランス31がトランジスタ15のコレク
タに接続され、このエミッタが３次トランス33に接続さ
れ、このベースが発振制御回路20に接続されている安定
化電源回路において、前記３次トランス33の他端にトラ
ンジスタ23のベースが接続され、このトランジスタ23の
コレクタがダイオード21のカソードに接続され、このア
ノードが前記トランジスタ15のベースに接続され、前記
トランジスタ23のエミッタが前記電源50の−極に接続さ
れている安定化電源回路とする。

【００１６】

【作用】上記構成により、入力電圧や出力電流の影響に
よる発振周波数の変動がなく、安定した発振が維持でき
る。また入力電圧と出力電流に制限が無く、回路の流用
性が高く、あらゆる条件において使用できる安定化電源
回路となる。

【００１７】

【実施例】本発明のトランジスタを使用する安定化電源
回路の実施例を図１に示す。図１において、直流電源50
に並列接続される電解コンデンサ52があり、前記電源50
の＋極側には抵抗11の一端が接続され、この他端が直列
接続のコンデンサ12と抵抗13を通ってトランス30の３次
トランス33の他端に接続されている。前記電源50の＋極
側の抵抗11が接続されている後段にはコンデンサ14の一
端とトランス30の１次トランス31の一端が接続され、こ
の１次トランス31の他端が前記コンデンサ14の他端とト
ランジスタ15のコレクタに接続され、このエミッタが前
記トランス33の一端と前記電源50の−極側に接続されい
る。前記トランジスタ15のベースは前記抵抗11とコンデ
ンサ12との接続部を通ってダイオード21のアノードに接
続され、このカソードが抵抗22を通ってトランジスタ23
のコレクタに接続され、このエミッタが前記電源50の−
極に、ベースが直列接続のコンデンサ26と抵抗27を通っ
て前記抵抗13と３次トランス33との接続部に接続されて
いる。前記電解コンデンサ52と抵抗11との接続部には抵
抗24の一端が接続され、この他端が前記トランジスタ23
のベースとコンデンサ26との接続部を通って抵抗25の一
端に接続され、この他端が前記トランジスタ23のエミッ
タを通って前記電源50の−極にそれぞれ接続されてい
る。前記トランス30の２次側となる２次トランス32の一
端にはダイオード41のアノードが接続され、このカソー
ドは負荷43の一端に接続され、前記負荷43の他端は２次
トランス32の他端に接続され、前記２次側には、負荷43
に並列接続となるように電解コンデンサ42が設けられて
いる。

【００１８】前記ダイオード21と抵抗22、トランジスタ
23、抵抗24、25、コンデンサ26、抵抗27は発振制御回路
20を構成し、この発振制御回路20は２次トランス32から
出力される２次電圧の安定化回路を兼ねている。

【００１９】上記構成の安定化電源回路は以下の動作に
より発振を行っている。直流電源50が接続されると、抵
抗11を通ってトランジスタ1５のベースにベース電流を
供給し、トランジスタ15がオンすることによりコレクタ
−エミッタ間にコレクタ電流（Ic）が流れる。このIcが
トランス30の１次トランス31に流れ、トランジスタ15が
完全オン状態になる。前記「完全オン状態」とは、トラ
ンジスタ15が飽和状態にあるということである。前記ト
ランジスタ15の飽和状態により、トランス30の発生磁束
が減少し始め、トランジスタ15がオフ状態になる。トラ
ンス30の発生磁束は反転することにより、トランス30の
反転電圧が発生する。即ち、トランジスタ15のオフ状態
が維持される。前記トランス30の反転により、再度トラ
ンジスタ15がオン状態になり、以後このオン−オフ状態
（発振状態）が継続される。前記においてオン−オフの
タイミングは、コンデンサ12と抵抗13の時定数により任
意に決定できる。

【００２０】また、前記発振制御回路20は、トランス30
の３次トランス33の反転電圧によりトランジスタ15のベ
ース電流を制御している。発振制御回路20はトランス30
の２次トランス32の出力状態を安定化するためのもので
出力状態が大きくなればトランス30の１次トランス32の
電圧も大きくなり、３次トランス33の反転電圧の増加に
伴ってトランジスタ15のベース電流を制御している。こ
の発振制御回路20において、２次トランス32から出力さ
れる電圧の変化と直流電源50の変動に伴って３次トラン
ス33の反転電圧が変動し、この変動する反転電圧が抵抗
13とコンデンサ12を通ってトランジスタ15のベースに流
れる。このようにトランジスタ15のベース電流を変動さ
せることにより出力状態が変化しても発振制御回路20の
電圧安定制御によって２次トランス32からの出力電圧は
安定な状態に維持できる。

【００２１】また、前記発振制御回路20は、以下の動
作、作用も行っている。例えば反転電圧が上昇した場合
では、３次トランス33からの電圧を基に抵抗27とコンデ
ンサ26を通って抵抗24と25で決められたバイアス電圧に
達したときにトランジスタ23がオンし、前記トランジス
タ15のベースの余分な電流はダイオード21と抵抗22を通
って直流電源50の−極に流される。従って常にトランジ
スタ15のベースには一定の電流が流れることにより、出
力電圧は安定な状態が維持できる。

【００２２】逆に反転電圧が下降した場合には、トラン
ジスタ23をオンさせるのに必要なバイアス電圧に達しな
いので、トランジスタ23は常にオフ状態であり、常にト
ランジスタ15のベースに電流を供給できる。即ち、トラ
ンジスタ23をオンさせるのに必要なバイアス電圧が必要
である。

【００２３】出力電圧と出力電流の変動においては、３
次トランス33からの電圧によって制御を行っているた
め、回路変更なしで設計を行うことができる。

【００２４】

【発明の効果】従来回路設計を行うときに発振周波数の
変動状態を考慮しなくてはならなかったものが、発振制
御回路20を設けることによって、発振周波数が安定し、
かつ設計時の煩雑さも解消でき、設計時間の短縮と作業
性を向上できる。

【００２５】また、回路形状においては、従来では限ら
れた条件下の安定化電源回路であるために図３若しくは
４に示す回路となり、部品点数が増加し、形状も大きく
なっていたが、本発明の回路構成では、流用性が高い回
路構成であるために、様々の方面への利用が１つの回路
で可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例とする安定化電源回路の回路図
である

【図２】従来の安定化電源回路を示す回路図である

【図３】従来の２次側に高圧を発生させる回路図であ
る。

【図４】従来の負荷が重い場合の回路図である。

【符号の説明】

図において同一符号は同一、または相当部分を示す。 １５、２３ トランジスタ ２０、６０ 発振制御回路 ３０ トランス ３１ １次トランス ３２ ２次トランス ３３ ３次トランス ４３ 負荷 ５０ 直流電源

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トランスの１次側に電源を備え、前記ト
   ランスの２次トランス側に負荷を備え、前記トランスの
   １次トランスがトランジスタのコレクタに接続され、こ
   のエミッタが３次トランスに接続され、このベースが発
   振制御回路に接続されている安定化電源回路において、
   前記３次トランスの他端にトランジスタのベースが接続
   され、このトランジスタのコレクタがダイオードのカソ
   ードに接続され、このアノードが前記トランジスタのベ
   ースに接続され、前記トランジスタのエミッタが前記電
   源の−極に接続されている安定化電源回路。