JPS60204261A - 自励発振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はオンオフ式−石型トランジスタフンバータ又は
リンギングチョークコンパ−ｌ’とＵｎｉｎる直流−直
流笈候器等のための自励発揚器に関し。

更に詳細には、電力損失の少ない自励式のトランジスｐ
発珈ｌＰ！ｌ路に関する。

従来技術 従来の自動発振回路ン含むオンオフ型ＤＣ−ＤＣ変！ｌ
ｌＩ器？示す第１図に於いて、山は直流電源。

（２１は出カドランス、（３１はスイッチングトランジ
スタであり、これ等は直列に接続されている。即ちトラ
ンス＋２１の１次巻線＋４）の一端は直流電源ＩＩＩの
一端（正端子ンに接続され、その他端はスイッチングト
ランジスタ（３１のコレクタに接続され、スイッチング
トランジスタ（３）のエミッタは直流電源（１１の他端
（負端子〕に接続されて（゛る。トランス＋２１は２次
巻線（５〕の他に、３次巻線（６）も有し、２次巻線（
５）には整流ダイオード（７）とコンデンサ（８）とか
ら成る整流平渭回ｗＪ（９）が接続さｎ、この出力段に
負荷αＱが接続されている。３次善＃ｊｉ　ｔ６Ｊはペ
ースｆｌＡ動巻線であり、その一端（上端プが電流制限
抵抗けり及ヒ起動電流明止用ターイオート創シとバイパ
スコンテンサｕ梅との並列回８を介してスイッチングト
ランジスタｔａ＋のベースに接続され、その他端（下端
）がエミッタに接続されている。叫は起動抵抗であ’）
、を源１１１の一端とスイッチングトランジスタ（３（
のベースラインｕ４Ｉとの間に接続されている。（１６
１は電、圧制御用トランジスタであり、スイッチングト
ランジスタ（３；のベースとエミッタとの間に接続され
ている。斡ノは電圧制御回路であり、整流＋渭回路（９
７の出力ラインから検出した電圧と基３１！１ｔ＃Ｑａ
ｌの基選市、圧とを比較し１両者の差に対応する出力電
圧を送出する差動増鴨器←坤と、この差動増幅巻端の出
力に応じた発光状態となる発光素子端と。

この発光素子（至）の発光に対応してインピーダンスが
変化する受光素子から成る制御素子ｃ！１１と？含む。

なお、出力電圧制御素子１２１１は電圧ｔ）ｔｌＪ御用
トランジスタ（１６１のベースとグランドとの間に接続
されている。

次に、第１図の回路の製作な説明する。まずコンバータ
の亀源山ケ投入すると、起動抵抗ａ６１Ｙ通してスイッ
チングトランジスタ（３）のベース電流が流れ、このト
ランジスタ（３１がオンになり１発振を開始スる。そし
て、スイッチングトランジスタ（３）のオン期間に於い
ては１次巻線＋４７　Ｋ　′Ｉｔ源電圧電圧刀口され、
これに応じて３次巻線（６）にも電圧が得られ、スイッ
チングトランジスタ（３）にペース電流島が供給される
。こ几により、トランジスタ（３１の導通が維持され、
コレクタ電流Ｉ。は徐々に増大する。

この時、２次巻線（５）にダイオード（７）ヲオフにす
る向きの電圧が発生し、エネルギーの放出が阻止される
。しかる後、ｈＦＩｃ−ＩＢ（但しｈＦＥはトランジス
タ（３）の電流増幅率ンに達し、トランジスタ（３）が
飽和した時点でコレクタ電流Ｉ。の増大が不可能になり
、トランジスタ（３１が未飽和状態に移行する。

この結果、１次巻線（４）の電圧が低下し、ベース電流
も低下し、トランジスタ（３）は急激にオフに転換する
。そして、トランジスタ（３１のオン期間にトランス（
２）に蓄えられたエネルギーが、トランジスタ（３）の
オフの期間に整流ダイオード（７（を通して放出される
。トランス（２）のエネルギーの放出中は３次善ＩＩＭ
ｔ６７にトランジスタ（３）を逆バイアスする向きの電
圧が発生しているので、トランジスタ＋３１がオンにな
らないが、エネルギーの放出が終了すると。

トランス＋２１の漏れインダクタンス等によるリンギン
グによってトランジスタ（３１が再びオンになる。

上述の如き発振状態において６例えば、出力電圧が基珈
電圧よりも高くなると、差動増ｌｌ１１ｉｉ器Ｈの出力
が大になり０発光素チーの発光の強さも大になる。この
結果、出力電圧制御素子回の抵抗値が低下し、電圧制御
用トランジスタ畑のベース電流が増大し、電圧制御用ト
ランジスタ（１６１に流れるバイパスｔ　流が増加する
。このため、スイッチングトランジスタ＋３１のベース
電流へが減少し、ｈゆ・■３で決定されるスイッチング
トランジスタ（３）のコレクタ電流■。のビークも低く
抑えられ、トランス（２）の蓄積エネルギーが小さくな
り、出力電圧Ｖ。が基準電圧に戻される。出力電圧Ｖ。

が基皐値よりも低い場合には上記と逆の動作となる。

ところで、スイッチングトランジスタ（３）のオン状態
からオフ状態への転換は、トランス（２）の３次巻線＋
６７の電圧変化に基づいてなされるので、スイッチング
タイムなあまり短か（することが出来ず。

スイッチング損失が太き（なった。また、何んらかの原
因でスイッチングトランジスタ（３］に必要以上に大き
いベース電流が流れ続けると、そのコレクタ電流も過大
になり、スイッチングトランジスタ（３）が破壊に至る
ことがある。

発明の目的 そこで１本発明の目的は、電力損失の低減が可能であり
且つトランジスタの破壊を防止することが出来る自励発
撮器を提供することにある。

発明の構成 上記目的を達成するための本願の第１番目の発明は、理
解を容易にするために実施例を示す図面の符号ン参照し
て説明すると、トランス（２）の１次巻線＋４１と、前
記１次巻線（４）に直列に接続されたスイッチングトラ
ンジスタ（３１と、前記１次巻！　＋４Ｊと前記スイッ
チングトランジスタ（３）とから成る直列回路に直流電
圧な供給する直流電源中と、前記トランス（２１の前記
１次巻線（４）に電磁結合された２次ｅ　線１５）と、
前記スイッチングトランジスタ＋３１のベースに接続さ
れた起動回路と、前記トランス（２１の前記１次巻線（
４〕及び前記２次巻線（５）に電磁結合された３次善＊
（６）Ｙ含んでおり且つ前記３次巻線（６）の誘起電圧
に基づくベース電流を供給するように前記スイッチング
トランジスタ（３）のベースに接続されているベース駆
動回路と、前記スイッチングトランジスタ（３１に流れ
る電流に対応した電圧を得るために前記スイッチングト
ランジスタ（３）のエミッタに直列に接続された電流検
出素子（２２１と、その一端が前記電流検出素子（２２
の一端に接続されているコンデンサのと、前記コンデン
サ（ハ）の他端と前記電流検出素子＋２２１の他端との
間に接続された抵抗シｊと、そのベースが前記抵抗〃の
一端に接続され。

そのエミッタが前記抵抗（ハ）の他端に接続されたオフ
制御１１　）ランジスタ（２４１ｋ　＋なくとも含み、
このオフ制御トランジスタ翻のコレクタ電流の増大に基
づい又前記スイッチングトランジスタ（３）をオフ制御
するように構成されたオフ制御回路と、がら成る自励発
蛋器に係わるものである。

上記発明によれば、スイッチングトランジスタ＋３＋の
コレクタ電流が増大し、オフ制御トランジスタ（２４１
のベース・エミッタ間にしきい値以上の電圧が目」加さ
れ且つそのコレクタ電流が増大すると。

スイッチングトランジスタ＋３１のベース電流のバイパ
ス量力増大し、スイッチングトランジスタ＋３１−！ｔ
ｉ急激にオフになる。従って、スイッチングタイムケ短
か（シ、効率な向上させることが出来る。複だ、スイッ
チングトランジスタ（３１に必要以上のべ−スミ流が流
れ、コレクタ電流が過大になろうとすると１本発明に基
づくオフ制御用トランジスタ（２４Ｉが自動的にオンに
なるので、スイッチングトランジスタ（３）の破壊を防
止することが出来る。

本願の第２番目の発明は、上記第１養目の発明の発撮器
に、電流帰還用の変流器＆７１　’に付加したものでる
る。このように構成すれば、スイッチングトランジスタ
（３）のベース電流を３次巻線（６）から全部供給する
ことが不要になり、電流帰還によって必要分の入のベー
ス電流？供給することが可能になる。この結果、スイッ
チングトランジスタ（３）のオーバドライブが抑制され
、効率の向上が可能になる。また、３？’Ｃ巻線ｔ６７
　Ｋ基づいてベース電流の全部？供給して（・ないので
、入力電圧の増大に基づいて３次巻線（６）の亀５圧が
増大しても、スイッチングトランジスタ＋３１がオーバ
ドライブされることが抑制される。

実施例 次に１図面な参照して本発明の実施例に係わる自励発派
器を含む直流−直流変換器につ（・て述べる。但し１本
発明の実施例に係わる図面に於いて。

符号１１１〜＆ｌｌで示すものは、第１図で同て符号で
示すものと実質的に同一であるので、その説明馨省略す
る。また、以下に述べる複数の実施例を示す容重で共通
ずる部分には同−符号乞付し１重複説明はしない。

第２図に示す本発明の第１の実施例に係わる直流変換器
は、スイッチングトランジスタ（３）のエミッタに直列
に接続されている電流検出素子としての抵抗（２２１ヲ
有する。この電流検出抵抗（２２の一端はエミッタに接
続され、他端は共通接続ライン（グラントノに接続され
て（・る。なお、３次巻線１６Ｊの下端も共通接続ライ
ン（グラントノに接続されている。

（ハ）はコンデンサであり、この一端が抵抗ノの一端に
接続されている。（２）はオフ制御用トランジスタであ
り、そのベースはコンデンサのの他端に接続され、その
エミッタは抵抗＠の他端（グランド）に接続され、その
コレクタはスイッチングトランジスタ＋３１のベースに
接続されている６　１２５＋はバイアス設定用の抵抗で
あり、トランジスタＣ１４１のベース・エミッタ間に接
続されている。なお１巻線ｔ６Ｊに基づ（ベース電流へ
でスイッチングトランジスタ（３）が飽和動作（ｈよ・
ＩＢ）ｔＬ至るよりも前に。

オフ制御トランジスタＣＩ！４１に十分なオフ制御電流
が流れるように各部の定数が決定されている。

次に、第２図の回路の動作馨第３図及び第４図を参照し
て説明する。今、第３図に示す如く、比較的大きなコレ
クタ電流工。？流す場合には、制御トランジスタ叫によ
るバイパス電流は小に制御されている。コレクタ電流■
。が傾斜して増大すると。

電流検出抵抗（２２１の両端電圧ＶＲも＃４斜して増大
し。

抵抗（２５）の両端電圧も増大する。セして、ａ抗（ハ
）の両端の電圧が約帆８Ｖ以上になると、オフ制御トラ
ンジスタ（２４１がオンし、そのコレクタ電流工。□が
流れ始める。セし′ｃ、このコレクタ電流工。、４もス
イッチングトランジスタ（３）のコレクタ電流工。の増
大に応じて増大し、このオフ制御トランジスタシ４のコ
レクタ電流工。、４と電圧制御用トランジスタａす（Ｄ
ｙＬ／／夕亀流との電流のバイパス電Ｒ７６１スイツチ
ングトランジスタ（３）をオフにするレベルに達した点
で、スイッチングトランジスタ（３１がオフに運換する
。第３図の場合には、＊圧制御用トランジスタ叫による
バイパス電流値が小さいので、これをカバーするように
オフ制御トランジスターによるバイパス電流値が流れる
まで、スイッチングトランジスタ（３１のオンが継続ス
る。

スイッチングトランジスタ（３１のコレクタ電流工。

のビークが第４因に示す如く小さい場合には、電圧制御
用トランジスタＱ６１によるバイパス電流が大になるよ
うに制御されている。この結果、オフ制御トランジスタ
（至）のコレクタ電流工。□によるバイパス電流が比較
的小さい状態で、スイッチングトランジスタ（３１Ｙオ
フにする条件が成立する。第４図に示す如く、スイッチ
ングトランジスタ（３；のオン期間が短い場合には、勿
論、出方電圧も低下する。

上述から明らかな如（１本実施例の面、流−直流変換器
においては、スイッチングトランジスタ（３）がオフ制
御トランジスｐ■のオンによってオフ制御されるので、
トランス（２１の３次巻線（６）の電圧でオフする場合
に比軟し、スイッチングオフ時間を短か（することが出
来る。筐た。何んらかの理由で糟圧制御用トランジスタ
ａ（へ）によるバイパス電流が零になり、スイッチング
トランジスタ（３１のコレクタ電流が必要以上に増大し
ようとした場合に。

オフ制御トランジスタ（至）でオフ制御されるので。

スイッチングトランジスタ（３１が破簸から防止される
。

第５図は本発明の第２の実施例に係わる直流−直流変Ｉ
＃器を示す。この実施例ではオフ制御トランジスタ■の
コレクタが電圧制御用トランジスタ叫のベースに接続さ
れ１いる。このＶＲＫ構成しても、オフ制御トランジス
タ（２４１のコレクタ電、流が増大すると、１！圧制御
用トランジスタ四のコレクタｔｉも増大し、スイッチン
グトランジスタ（３）のベース電流のバイパス量が増大
し、第２図の場合と同様にスイッチングトランジスタ（
３１はオフになる。

従って、第２図と同様な作用効果′Ｉｉ！：得ることが
出来る。

第６図は本発明の第３の実施例に係わる直流−直流変換
器を示す。この第６図の回路は、第２図の回ｗ５に単巻
ａ成の変流器ａ）を付加し、且つトリガ用コンデンサｃ
！６１を付〃口したものでめる０笈流器Ｑ７Ｉの１次巻
線（ハ）はスイッチングトランジスタ（３１のエミッタ
に直列に接続され、２次巻線（至）は逆流阻止用ダイオ
ード圓を介してスイッチングトランジスタ＋３１のベー
スとエミッタとの間に接続されている。。

トリガ回路を構成するコンデンサ（支））は、３次善＃
＋６）の一端とスイッチングトランジスタ（３１のベー
スとの間に直列に接続されている。このコンデンサ（ハ
）が設けられているため、スイッチングトランジスタ１
３１のオン期間に３次巻線＋６１に電圧が発生し続けて
も、この３次善＃（６）から継続してベース電流は供給
されス、スイッチングトランジスタ（３）のオン・トリ
ガ信号のみが供給される。

°　次に、第６図の回路の動作を第７図の波形図を８朋
して説明１−る。直流電源（１）を接続すると、起動抵
抗ｕ５１’ｔ　ｍつ℃スイッチングトランジスタ（３）
にベース電流が流れ１発伽が開始する。しかる後。

第７図の１１時点において、スイッチングトランジスタ
＋３１オンする向きの電圧が３次巻線（６）に発生スレ
ば、コンデンサ四ヶ通して第７図に示す微分ｔ　流より
＋　カスイツチングトランジスタ（３１のベース電流し
、スイッチングトランジスタ（３）が急速且つ確実にオ
ンになる。スイッチングトランジスタ（３１がオンにな
ると、コレクタ電流■。が流れ、これが第７図に示す如
く徐々に増大する。この結果、変流器−による電流帰還
でスイッチングトランジスタ（３１に電流ＩＢ、が供給
される。制御トランジスタ（１６Ｊ　［２４１に流れる
電流ヲ■Ｂ１とすれば、スイッチングトランジスタ（３
）のベース電流都は、ＩＢ＝都、＋ＩＢｆｆｉ　”Ｂｓ
となる。スイッチングトランジスタ（３）のコレクタ電
流■。が増大すれば、トランジスタ（至）のＶＢＩも増
大し、この■Ｂ８がＯ，Ｓ　Ｖになったときにトランジ
スタ圓がオンになり、第２図の場合と同様にスイッチン
グトランジスタ（３１がオフになる。

なお、コンデンサ（１３１ｃｌ！６１の電荷は、抵抗Ｕ
υ、３次巻線次善＋、トランジスタｔａ＋から戟る回路
で放出される。

第６図の回路によれば、第２図と同様な作用効果が得ら
れる他に１次の作用効果も得られる。

（２）　コレクタ電流Ｉ。の所望のピーク値馨得ること
が出来る一定ベース電流を３次巻線１６１から常に供給
することが不要であり、トランジスタ（３１ヲオンにす
るトリガを流を流１−のみでよい。従って。

抵抗Ｕυ等による電力損失が小になる。

（Ｂｌ　スイッチングトランジスタ（３１のベース電流
ＩＢは、変流器ガＩＫよる電流帰還で供給されるため。

第７図に示す如（ベース電流■３は一定にならない。

従って、コレクタ電流Ｉ。の所望のピーク値？得るため
に必要なベース電流がピーク値以外の期間において流れ
なくなり、オン期間における電力損失が小さくなる。な
お、変流器１２”ｌ）とトランジスタ（３１のベースと
の間にはダイオード団が挿入されているのみでおり、こ
こでの電力損失は小さい。

第８図は本発明の語４゛の実施例に係わる直流−直流変
換器馨示す。この実施例では、オフ制御トランジスタ（
２４１が電圧制御用トランジスタ叫のベースに接続され
ている。この様に構成しても纂６図の一路と同様な作用
効果が得られる。

第９図は本発明の第５の実施例に係わる直流−直流変換
器馨示１゛。この実施例では、第６図の電圧制御用トラ
ンジスタ叫に相当する機能ンオフ制御トランジスタ（至
）に与えている。即ち、制御素子のがオフ制御トランジ
スタｃ１４Ｉのベースに接続されている。この＋１Ｒｖ
ｃ構成しても、オフ制御トランジスタ＠のコレクタ電流
が増大すると、スイッチングトランジスタ（３）がオフ
になる。

変形例 本発明は上述の実施例に駆足されるものでな（。

例えば１次の変形例が可能なものである。

（ａｌ　ｇ流器（２７１？スイッチングトランジスタ［
３１のコレクタ側に接続してもよい。

（ｂｌ　制＃素子のなフォトトランジスタとゼすに。

別の受光素子又はバイポーラトランジスタ叉はＦＥＴと
してもよい。

（ｃｌ　＠、圧制御な帰還制御せずに、関ループ制御す
る場合にも遇用可能である。この場合には、制御素子Ｑ
Ｄｔ可変抵抗器としてもよい。

（ｄｉ　第６図、第８図及び第９図の回路で、コンデン
サ防）ン投げないで、オン全期間に低いレベルの一定電
流を３次巻線（６）から供給するようにしてもよい。

（ｅｌ　起動抵抗叫を電源（１）とは別の電源又は信号
源に接続し又もよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の直流−直流変換器を示す回路図。 第２図は本発明の第１の実ｖｒｉＪ例に係わる直流−直
流変換器ン示す回路図、第３図及び第４図は第２図の各
部の状態馨示す波形図、第５図は本発明の第２の実施例
の直流−直流変換器を示す回路図。 第６図は本発明の第３の実施例の直流−血流変換器馨示
づ一回路図、第７図は第６図の各部の波形図。 第８図及び第９図は本発明の第４及び第５の実施例の直
流−直流変換器を示す回路図である。 （１１・・・電源、（２）・・・トランス、（３１・・
・スイッチングトランジスタ、（４ｊ・・・１次巻線、
（５］・・・２次巻線、（６）・・・３次巻線、（２り
・・・電流検出素子、（２３）・・・コンデンサ、（至
）・・・オフ制御用トランジスタ、（２Ｇ）・・・トリ
ガ用コンデンサ、１２７）・・・変流器、困・・・１次
巻線、１２９）・・・２次巻線。 代理人　高野則次 第４図 第５図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）トランス（２）の１次巻線（４）と。 前記１次巻線（４）に直列に接続されたスイッチングト
   ランジスタ（３）と。 前記１次巻線（４）と前記スイッチングトランジスタ（
   ３１とから成る直列回路に直流電圧を供給する直流電源
   １１１と。 前記トランス（２〕の前記１次巻線（４）に電脩結合さ
   れた２次巻線（５）と。 前記スイッチングトランジスタ（３１のベースＫｍ続さ
   ｊ、た起動回路と。 前記トランス＋２１の前記１次巻線１４Ｊ及び前記２次
   巻ｉ　１５１に１１磁結合された３次巻線（６）を含ん
   でおり且つ前記３次巻＃！　＋６１の訪起電圧に基つく
   ベース電流を供給するように前記スイッチングトランジ
   スタ（３）のベースに接続されているベース駆動回路と
   。 前記スイッチングトランジスタ（３１に流れる電流に対
   応した電圧を得るたぬに前記スイッチングトランジスタ
   （３）のエミッタに直列に接続された電、流検出素子（
   ２２１と。 その一端が前記笛、流検出素子α２）の−踊に接続され
   ているコンデンサ【乙 前記コンデンサ（２３１の他端と前記電流検出素子−の
   他端との間に接続された抵抗陽）と。 そのベースが前記抵抗Ｒ５１の一端に接続され、そのエ
   ミッタが前記抵抗□□□の他ｌＳに接続されたオフ制御
   トランジスタ関ヲ少な（とも含み、このオフ制御トラン
   ジスタＵ小のコレクタ電流の増大に基づイテ前記スイッ
   チングトランジスタ［３１’にオフ制御するように構成
   されたオフ制御回路と。 から成る自励発揚器。 （２ｊトランス１２１の１次巻線（４）と。 前記置次巻線（４）に直列に接続されたスイッチングト
   ランジスタ（３）と。 前記１次’Ｉ　＃！　１４Ｊと前記スイッチングトラン
   ジスタ（３１とから成る直列回路に直流電圧を供給する
   直流電源；１）と。 前記トランス（２）の前記１次巻線１４Ｊに電磁結合さ
   れた２次巻線（５）と。 前記スイッチングトランジスタ＋３＋のベースに接続さ
   れた起動回路と。 前記トランス＋２７の前記１次巻線（４）及び前記２次
   且つ前記３次巻Ｍ　ｆ６Ｊの誘起電圧に基づいて少なく
   とも前記スイッチングトランジスタ（３１のオン開始時
   にベース電流を供給するように前記スイッチングトラン
   ジスタ（３）のベースに接続さＴ１５ているベース駆動
   回路と。 前記スイッチングトランジスタ（３１に流れる電流に対
   応した電圧？得るために前記スイッチングトランジスタ
   （３）のエミッタに直列に接続された電流検出素子（２
   ２１と。 その一端が前記電流検出系子Ｑ２１の一端に接続されて
   いるコンデンサのと。 前記コンデンサーの他端と前記を流検出索子（２２１の
   他端との間に接続された抵抗（ハ）と。 そのベースが前記抵抗囚の一端に接続され、そのｘｉ７
   タが前記抵抗Ｑ５１の他端に接続されたオフ制御トラン
   ジスタ■を少なくとも含み、このオフ制御トランジスタ
   １２４＋のコレクタ電流の増大に基づいて前記スイッチ
   ングトランジスタ（３）をオフ制御するように構成され
   たオフ匍」御回路と。 前記スイッチングトランジスタ（３）のエミッタ又はフ
   レフタに直列に接続された変流器ガＪの１取巻ＩＩｍの
   と。 前記変流器シフＩの１次巻線のの電流に対応した電流ヲ
   前記スイッチングトランジスタ＋３１のベースに供給す
   るように前記スイッチングトランジスタ（３）のベース
   とエミッタとの間に接続された前記変流器−の２次巻線
   口と。 から成る自励発揚器。 （３）　前記ベース駆動回路は、前記トランス＋２１の
   ３次巻線（６）の出力に基づいて微分電流な前記スイッ
   チングトランジスタ（３１のベースに供給１−るための
   コンデンサ３６１を含む回路でるる喝許肋求の範囲第２
   項記載の自励発揚器。