JPS6077674A - スイツチング電源回路 - 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】 テレビジョン受像器、ビデオテープレコーダ等の電子又
は都、気機器に適用しうるものである。

〔背景技術とその問題点〕

例えは自動車等の定行車上にテレビジョン受像器やビデ
オテープレコーダ等の電子機器を載置するような場合、
その電源供給源としては通常バッテリが用いら九る。バ
ッテリは一般に容Ｊトをそ扛はど大きくできないので、
電子様器に対づ−る電源回路としてはバッテリの出力を
効率良く利用できるようにすることによりバッテリに蓄
梢された′市気的エネルギーを無駄な（使用することか
望捷しい。また電子機器に供給するスイッチング電源の
出力紙圧の極性がバッテリ電りネの極性と一双しない場
合には機器に対して互いに極性の異なる２種類の′に諒
入力か供給されることになるので、その供給電碑ライン
が誤って短絡したような場合には回復不能の事故圧なる
おぞ扛があるので、このようなおそｎのある構成は採用
し難い。

かかる観点からみると、従来のスイッチング電源回路は
そｎぞれ次のような問題点がある。第１図は出カドラン
ス１を有する構成のもので、バッテリ２の正極側端がト
ランス１の１次巻線ＩＡを通じてスイッチングトランジ
スタ３に接続され、そのベースにパルス幅変調回路４か
らスイッチング制御信号Ｓ１が与えられることＫよりト
ランス１０２次巻ｉ１Ｂの非アース側端に交流出力ｓ２
が得られる。その交流出力Ｓ２はダイオード５及びコン
デンサ６でなる整流回路によって＠加出力Ｓ３に変換さ
れて出力端子７に送出されると共に、パルス幅変調回路
４にフィードバックされる。

第１図の構成によ扛は、出力端子７にダイオード５を１
１＠方向に辿じて直流出力Ｓ３を得るよう妃なされてい
るので、その極性はバッテリ２の出力電圧の極性と同じ
極性になる。しかしこの地合は交流出力Ｓ２を得るだめ
に出カドランス１を用いているので、その１次、２次巻
１．＝　１．　Ａ、１３間の結合度に基づいてバッテリ
から供給さハるエネルギーに対する出力端子７に送出さ
れるエネルギーの効率が劣化することを赴けえない欠点
がある。

この欠点を解決する方法として、第２図に示すようにバ
ッテリ２の正極側をアースに接続し、かつ負極側をスイ
ッチングトランジスタ３を通じて一端をアースに接続し
たチョーク８０他端に接続し、このチョーク８の他端を
ダイオード５を順方向に通じてコンデンサ６及び出力端
子７に接続した構成を用いることが考えら１七る。とこ
ろがこのようにするとスイッチングトランジスタ３がオ
ン動作したとき、チョークコイル８に蓄えらｎるエネル
ギーがトランジスタ３のオフ時にダイオード５を通じて
コンデンサ６に充′酊さｒしることになる。

従って第２図の構成によｔはダイオード５及びコンデン
サ６に供給されるエネルギーはチョークコイル８に蓄え
られたエネルギーであるので、第１図の場合のようにト
ランスを用いないようにでき、この分出力匁Ｉ率を高め
ることができる。しかし第２し＋０）場合は出力端子７
に送出される出力電圧の極性は正であシ、従ってバッテ
リ２から供給さｒＬる負の蜜、源とは逆積性になる欠点
がある。

このように従来の構成においては走行床上に載ＩＰＹす
る機器に対する電源回路としては今だ十分な１◇能を持
っているとは言い沓ない。

〔究明の目的〕

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、出カドラ
ンスを丼ｊいすにしかも出力電圧の極性かバッテリから
供給される電源供胎臨の伸性と一致するような直流出力
を得ることができるようにしたスイッチング電源回路を
＆案しようとするものである。

〔発明の概要〕

かかる目的を速成するため本発明に卦いては、直流電源
供給入力に鞄１リコンデンサ及び第１のスイッチングト
ランジスタでた７）第１の但夕ＩＪＮ路を接続して当該
第１のスイッチングトランジスタがオン動作した時第１
のコンデンサを充電し・この第１のコンデンサと並列に
第１のスイッチングトランジスタと共にオンオフ動作に
する第２σ）スイッチングトランジスタ及びチョークコ
イルでなる第２の直列回路を接続して当醪第２０）スイ
ッチングトランジスタがオン動作した時第１のコンデン
サからチョークコイルにＩＭ、　Ａｉを流してエネルギ
ーを蓄積し、このチョークコイルに３■夕１ｊにその両
端に接続した第１及び第２のダイオードを通して謳２の
コンデンサを接続して上記第１及び第２θラスイツチン
グトランジスタがオフになった時チョークコイルから第
２のコンデンサに光７ちＭ゛１び１を（ｌｌｔし、第２
のコンデンサの両ｙｉｉｉから唾Ｍｔ出力を送出するよ
うにし、かくしてトランス結合の回路を用いずに直流電
源供給入力と同じ極性をもつ＠ぴぐ出力を送出できるス
イッチング１ｂ：昨回路を人物づ−ろ。

〔実施例〕

以下図面について本発明の一実施例’ｋ　ｙ＋＝述する
・第３図のスイッチング電源回路１１　＆’ｊ’、　’
ｒｆｉ、ひ、？ＩＬ帖源として商用を跡を接続し得ろ父
か１％弾伊沁用９１ｉ子１２とバッテリ１：（を接続し
得る直流電諒供私用端子１４とを有し、い３−れか一方
を供柑源として選択的に１史月］できるようになされて
いる。どちらの′電蝕を１す・用するかは選択スイッチ
１５を切換えることによってイ１なわｎる。すなわち選
択スイッチ１５を父流電源側弘廣ａ１に切換えたとき出
力端子１６に送出さｎる＠茄出力Ｓ１１を受けるパルス
１咄変調回路１７のドライブ出力８１２を交流亀、源仙
ｊ従点ａ１を通じ、さらにドライブトランス１８ヲ進じ
てスイッチングトランジスタ１９のベースに与える。

父流電源供給用蜘子１２に供給される父淵電源はダイオ
ードブリッチ印及びコンデンサ２１でなる整流１ｇｌ路
２２によってぼ流電茄出力Ｓ１３に亥換した後、出カド
ランスおの１次％線２３Ａを通じてスイッチングトラン
ジスタ１９に流すようになされている。

かくしてスイッチングトランジスタ１９のスイッチング
動作に応じて出カドランス乙の２次巻線２３Ｅ側に生ず
る５ｃｋ出力８１４は出カドランス乙の２次巻勝おり一
ダイオード５−コンデンサあ一アースーダイオード２４
−２次巻筋・Ｚ４Ｂのループ′７ａ／通じて直流電流を
流し、かくしてコンデンサ２ｂに充電された正極性の直
流出力８１１が出力端子１６に送出される。

これに対してバッテリ１３を用いてｉｋ流小出力８１１
得る場合には、選択スイッチ１５をＩｌｉ流電＃を側接
点ａ２側に切換える。このときパルス幅裳調回路１７の
ドライブ出力Ｓ１２は選択スイッチ１５を罪してドライ
ブ回路３１に与えられ、そのドライブ出力Ｓ２】によっ
てスイッチングトランジスタ３２及び３３をオン、オフ
制御する。第１のスイッチングトランジスタ３２は出カ
ドランス乙の２次Ｏ！ｌ＋巻線乙Ｂのコンデンザ局側端
とアースとの曲に接続さハ、また第２のスイッチングト
ランジスタ３３は＠流電伽俳鮒端子１４と２次巻勝２３
Ｂの他端との間に接続されている。トランジスタ３３の
コレクタ及び血流電源供給端子１４との接続端にはコン
デンサ詞の一端が接続さ２ｔかつ他端がトランジスタ３
２のコレクタ及び２次巻線２３　Ｂ　Ｏ）接続点に接続
されている。

以上のａ成において選択スイッチ１５がｉｎ流を海側接
点ａ２側に切換えらｎたとき、スイッチングトランジス
タ１９はオフ状態に維持さする。従って出カドランスｚ
３は１次巻線２３ＡＯＩｌｌから電源が供給されること
はなくかつ２次側巻線２３Ｂ１１Ｊｌから見て１次巻Ｉ
ｆＭ２：、３Ａが動作上側の回路から切離さ八ているの
で、チョークコイルとしての機能を呈するような状態に
なる。

このとき出カドランスＺつの２次側回路は等測的に第４
図に示すような回路構成をもつようになシ、トランジス
タ３２及び３３がオン動作したときまずバッテリ１；３
から供給される正の血流入力Ｓ２２がルー１に１で示す
ようにバッチ！７１３−＠流電酋供給端子１４−コンデ
ンサ３４−）ランジメタ３２−アースーバツテリエ３を
通じて流れ、こ扛によシコンデンサ３４に血流エネルギ
ーを充電する。この’１．（Ｍエネルギーはコンデンサ
３４−トランジスタ３３−２次巻線Ｚ（１３−コンデン
サ３４のループに２を通じて自流電流を流すことによシ
チョークコイルとして機能する２次善線７：３ＢＫ磁気
的なエネルギーを蓄積させる。

この状態に続いてトランジスタ３２及び３３がオフ動作
すると、２次巻線２：（Ｂ　Ｋ流几ていた′電流がδＷ
れない状態に切換わるのでその際２次巻ｉ！　２３　Ｂ
に蓄えられたエネルギーによってその両端電圧が反転す
ることにより２次巷１７２３Ｂ−ダイオード部一つ、デ
、す謳−アース−ダイオード２４−２次巻勝２３Ｂのル
ープに３を通じて面流電γＡＣか茄れ、かくしてコンデ
ンサ２６に正の直流光電電圧が得られ、これか出力Ｓ１
１として出力端子１（ｉＫ送出される。

この状態から再度トランジスタ３２及び３：つがオン動
作すると、上述の場合と同様にまずループに１を迎じて
コンデンサ讃に対して充電１ｈ　ｍかか１ね、その光寛
亀圧によってループに２を通じて２次巻軟２３Ｂに血流
電流が流れる。従って２次巻約２３　Ｂの両端電圧が角
度反転することによりダイオードＵ及び石がオフ動作し
て２次巷約乙Ｂに対するエネルギーの蓄積が行なわれる
。以１同様にしてトランジスタ３２及び３３がオフ動作
したときコンデンサ２６に正の細流電圧か形成され、こ
几か出力端子１６に送出される。

従って第３図の構成によ八ばＥ自ｒ篭び；、惧此洛子１
４にバッテリ１３を接続した場合に、出力端子１６にバ
ッテリ１３から供給さ扛る直流人力ｓ２２の極性（この
実施例の場合正極性）と同じ極性の直流出力８１１が得
られることになる。さらにこれに加えて出カドランス邪
の２次巻ｍ２３Ｂをチョークコイルとして機能させるこ
とにょシ直流入カ８２２から血流出力８１．１を得るだ
めにトランス結合を用いないようにできるので、この発
効率を高めることができる。

第５図は第２の実施例を示すもので、第３図との対応部
分には同一符号を付して示すように、第３図においてコ
ンデンサあによって形成さ几る充電電圧を２つのコンデ
ンサ３４Ａ及び３４Ｂによって形成させようとするもの
である。すなわち第５図の場合第３図のコンデンサあに
換えて次の構成を用いる。直流電源供給端子１４とトラ
ンジスタ３２との間にコンデンサ３４Ａとコンデンサ３
４Ｂとを逆方向のダイオード４１を通じて互いに接続し
てなる直列回路を接続し、そのダイオード４１及びコン
デンサ３４Ｂの接続点に直流電源供給端子１４にアノー
ドを接続してなるダイオード４２０カソードを接続し、
さらにダイオード４１及びコンデンサ３４　Ａ　Ｏ）接
続中点にカソードをトランジスタ３２のコレクタに接続
してなるダイオード４３のアノードを接続ずろ。

第５図の構成において、トランジスタ３２及び３３がオ
ン動作したときバッテリ１３から供給される直流人力８
２２はバッテリ１３−直流′ル、碗供給端子１４−コン
デンサ３４Ａ−ダイオード４３−トランジスタ３２−ア
ース−バッテリ１３のループＫｌｌを進じてコンデンサ
３４Ａに対する充電電流を流し、かつバッテリ１３−直
流電源供給端子１４−ダイオード４２−コンデンサ３４
Ｂ−トランジスタ３２−アース−バッテリ１３のルー１
に１２を通じてコンデンサ３４Ｂに対する充電電流を流
す。かくしてコンデンサ３４Ａ及び３４Ｂに形成された
充電電圧はダイオード４１を通じて直列に積上げら扛た
状態になり、その和の電圧に基づいて、コンデンサ３４
Ｂ−ダイオード４】−ダイオード３４Ａ−１−ランラス
タ３３−２次巻線ス３Ｂ−コンデンサ３４Ｂのルー１に
１３を迎じてトランス乙の２次巻線乙Ｂに対する電流が
茄される。

こりようにすれはトランジスタ３２及びあがオンとなっ
たときバッテリ１３からコンデンサ廻流される電流が２
つのループＫｌｌ及びに１２′？：通じて流入すること
になるので、コンデンサ３４Ａ及び３４Ｂに対する充電
電圧が第３図の場合のようにコンデンサが１つの場合と
比較して格段的に速くなる。従ってスイッチング電源回
路１１全体としての効率をこの分一段と高めることがで
きる。

第６図はさらに他の実施例で、この場＠第３図及び第４
図に対応させてその要部だけを同一符号を付して示すよ
うに、コンデンサあ及びスイッチングトランジスタ３２
のコレクタ間にチョークコイル５１を介挿し、これによ
り）ランジスタ３２がオンしたとぎループＫｌ（第４図
）を通じてコンデンサ３４に充電電流を流す際に、その
電流ピーク値をコイル５１によって抑制できるようにな
されている。

なおこのときコイル５１に蓄えられたエネルギーはコイ
ル５１のトランジスタ３２．１ｉｌｌ端がらダイオード
５２を通じてコンデンサ３４の端子１４側端に放出させ
るようになされている。

第６図のように構成す几ば、トランジスタ３２０オン動
作時にこのトランジスタ３２に過大なビーク電流を流さ
ないようにできるので例えばこのスイッチング電源回路
な携帯用ビデオテープレコーダなどのような携帯用機器
に適用した場合などのように比較的電流許容値が小さい
トランジスタを用いた場合にもこれを有効に保除するこ
とができる。

第７図は第６図について上述したチョークコイルを第５
図の構成に適用した場合の実施例を示したものである。

すなわち抛５図に対応させてその要部だけを第７図に示
すようにトランジスタ３２かオン動作したとぎＶＣ第１
のルーツ■（１１をガｊＪじて茄れる電流に対してコン
デンサ３４　Ａ及びタ゛イオード４３間にチョークコイ
ル５２を介挿すると、ｌ（に、コイル５２のダイオード
４３側端をダイオード５３を通じてコンデンサ３４Ａの
細路に接続することにより、トランジスタ３２に対する
ビーク′屯流をコイル５：１ＶＬＣよって抑制すると共
にトランジスタ３２リオフ時にコイル５２に蓄積さルた
エネルギーなダイオード５３を通じて放出するようにな
されている。これに加えてトランジスタ３２がオン動作
したときコンデンサ；３４Ｂを通じてループに、１２を
辿って茄れる充電電流に対してダイオード４２及びコン
デンサ３４Ｂ間にチョークコイルＭを介挿すると共にそ
のエネルギーをコイル５４のダイオード４２＠端からダ
イオード５５を通じてコンデンサ３４Ｂの他端に放出さ
せるようになされている。

第７図の構成によ几ば第６図について上述したと同様の
効果を得ることができる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によｊ、ばバッテリから供給される
＠流入力に基づいて直流出力を得るにつき、トランス結
合の回路を用いずｔＣスイッチング電源回路を構成し得
ることによシこの発効率を改善できると共に、直流出力
の極性を血流入力の極性と同じ極性にすることができる
。従ってスイッチング重分回路を疋行車に載置された機
器に助層するための最適条件を十分に商足させうるスイ
ッチング電源回路を容易にうろことかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来巧えら」するスイッチング電源
回路を示す路線的接続図、第３図ヲ工本発明によるスイ
ッチング電源回路の一笑袖例を示′１−陥線的接続図、
第４図はその等価回路な示す接続図、第５図〜第７図は
本発明の他の実施例を示ｊ−線的接続図である。 １１・・・スイッチング′電源回路、１２・・・又浦篭
υＩｔ糺用端子、ＩＡ・・・バッテリ、１４・・・１貝
茄′市Ｗ供絽用端ゴー、１５・・・選択スイッチ、１６
・・出力序子、１ト−／くルス鳴変調回路、３２　、３
３・・・スイッチングトランジスタ。 出願人代理人　１）辺　恵　水

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 直流電源供給端子に第１のコンデンサ及び第１のスイッ
   チングトランジスタでなる第１の直列回路を接続して当
   該県１のスイッチングトランジスタがオン動作した時上
   記第１のコンデンサを充電し、上記第１のコンデンサと
   並列に上記第１のスイッチングトランジスタと共にオン
   オフ動作する第２のスイッチングトランジスタ及びチョ
   ークコイルでなる第２の直列回路を接続して当該県２の
   スイッチングトランジスタがオン動作した時上記第１の
   コンデンサから上記チョークコイルに電流を流してエネ
   ルギーを蓄積し、土泥チョークコイルに１列にその両端
   に接続した第１及び第２のダイオードを通じて第２のコ
   ンデンサを接続して上記第１及び第２のスイッチングト
   ランジスタかオフになった時上記チョークコイルから上
   記第２のコンデンサに充電ＮＲを流し、上記第２のコン
   デンサの両端から直流出力を送出することを特許とする
   スイッチング堵、源回路。