JPS63274367A - Switching power circuit - Google Patents
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- JPS63274367A JPS63274367A JP10918787A JP10918787A JPS63274367A JP S63274367 A JPS63274367 A JP S63274367A JP 10918787 A JP10918787 A JP 10918787A JP 10918787 A JP10918787 A JP 10918787A JP S63274367 A JPS63274367 A JP S63274367A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、安定化電源として使用されるスイッチング
電源回路に関し、特にスイッチングコンバータの出力電
圧を磁気増幅器とその制御回路の作用によって安定化す
るようにしたスイッチング電源回路に関する。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a switching power supply circuit used as a stabilized power supply, and particularly to a switching power supply circuit that stabilizes the output voltage of a switching converter by the action of a magnetic amplifier and its control circuit. This invention relates to a switching power supply circuit.
この発明は、スイッチングコンバータの2次側とそのパ
ルス状出力電圧を整流して出方する整流回路との間に磁
気増幅器を介挿し、該磁気増幅器に上記整流回路の出力
電圧に応じた制御電流を流して出力電圧を安定化する制
御回路を備えたスイッチング電源回路において、その制
御回路を上記出力電圧の基準電圧に対する誤差を検出す
る誤差増幅部と、該誤差増幅部によって検出される誤差
に応じて制御電流を出力する制御電流出力部とによって
構成し、誤差増幅部に帰還利得を決定する抵抗を、制御
電流出力部に出力電流を制限する抵抗をそれぞれ設けた
ことにより、磁気増幅器の優れた制御特性を充分に引き
出して、小型で安定度のよい高性能な安定化電源を提供
するものである。This invention includes a magnetic amplifier inserted between the secondary side of a switching converter and a rectifier circuit that rectifies and outputs a pulsed output voltage, and a control current that is applied to the magnetic amplifier according to the output voltage of the rectifier circuit. In a switching power supply circuit equipped with a control circuit that stabilizes the output voltage by flowing the output voltage, the control circuit is configured to include an error amplification section that detects an error of the output voltage with respect to a reference voltage, and a switching power supply circuit that responds to the error detected by the error amplification section. A control current output section that outputs a control current is provided in the error amplifier section, and a resistance that limits the output current is provided in the control current output section. The purpose is to provide a compact, highly stable, and high-performance regulated power source that fully brings out the control characteristics.
一般に、スイッチング電源回路は、′ドロッパ方式の安
定化電源回路と比べて小型軽量で高効率であり、広範囲
な入力電圧及び負荷の変動に対応できる点等で優れてい
る。In general, switching power supply circuits are superior to dropper-type stabilized power supply circuits in that they are smaller, lighter, more efficient, and can handle a wider range of input voltage and load fluctuations.
しかしながら1回路が複雑で価格が高い等の問題があり
、部品の集積化及びスイッチング周波数の高周波化によ
る部品の小型化により、コスト低減を計ることが要求さ
れている。However, there are problems such as the complexity of one circuit and the high cost, and there is a need to reduce costs by integrating components and miniaturizing components by increasing the switching frequency.
ところで、広範囲な入力電圧及び負荷の変動に対応でき
る電圧制御機能を有するスイッチング電源の回路方式と
しては、従来より他励式パルス幅制御(PWM)方式の
スイッチングコンバータを用いた回路と、自励式リンギ
ング・チョーク・コンバータ(RCC)方式の回路とが
主に用いられている。By the way, circuit systems for switching power supplies that have a voltage control function that can handle a wide range of input voltage and load fluctuations include circuits that use separately excited pulse width control (PWM) switching converters, and circuits that use self-excited ringing converters. A choke converter (RCC) type circuit is mainly used.
特に、一般の電子機器に組み込まれる小容量の電源には
、比較的回路構成が簡単で部品点数が少なく、安価な自
励式RCC方式のスイッチング電源回路が多用されてい
る。In particular, self-excited RCC type switching power supply circuits, which have a relatively simple circuit configuration, a small number of parts, and are inexpensive, are often used in small-capacity power supplies incorporated in general electronic devices.
このような方式のスイッチング電源回路の一例を第6図
によって簡単に説明すると、メイントランス1に帰還巻
線Lb、、Lb、を設け、抵抗R1とダイオードD□、
〜D14とツェナダイオードZDによってスイッチング
素子2のオン・オフを制御する自励発振の帰還回路(リ
ンギング・チョーク回路)を形成し、メイントランス1
の1次巻線り、に流れる電流を断続することにより2次
巻線L2に発生する電圧をダイオードD1とコンデンサ
C1によって整流・平滑して、略安定化した出力電圧V
outを負荷に供給するようになっている。なお、Rs
は入力電圧Vinが印加された時に起動パルスを与える
ための抵抗である。An example of a switching power supply circuit of this type will be briefly described with reference to FIG.
~ D14 and the Zener diode ZD form a self-oscillation feedback circuit (ringing choke circuit) that controls on/off of the switching element 2, and the main transformer 1
By intermittent current flowing through the primary winding, the voltage generated in the secondary winding L2 is rectified and smoothed by the diode D1 and the capacitor C1, resulting in a substantially stabilized output voltage V.
out is supplied to the load. In addition, Rs.
is a resistor for applying a starting pulse when the input voltage Vin is applied.
この回路は、スイッチング素子2がONの時にメイント
ランス1に貯えたエネルギをOFFの時に負荷側へ伝送
するrON−OFF方式」(フライバック方式)であり
、スイッチング素子2が発振回路の一部となっており、
その中に出力制御のための帰還ループが形成されている
ので、他励式PWM方式に比べて回路が簡単であるが、
起動及び発振の安定化が難しい。This circuit is of the "rON-OFF type" (flyback type) in which the energy stored in the main transformer 1 when the switching element 2 is ON is transmitted to the load side when it is OFF, and the switching element 2 is part of the oscillation circuit. has become,
Since a feedback loop for output control is formed within it, the circuit is simpler than the separately excited PWM method.
Difficult to start up and stabilize oscillation.
そこで、第7図に示すようにメイン・トランス1の2次
側に磁気増幅器を設けて出力電圧の安定化を図ることに
より、スイッチングコンバータの負担を軽減することが
考えられている。Therefore, it has been considered to reduce the burden on the switching converter by providing a magnetic amplifier on the secondary side of the main transformer 1 to stabilize the output voltage, as shown in FIG.
そのスイッチング電源回路は、メイントランス1の2次
巻線L2に発生するパルス状の出力電圧を磁気増幅器(
マグアンプ素子)MAを介してからダイオードD1によ
って整流し、コンデンサC1によって平滑して直流出力
電圧V outを得る。The switching power supply circuit converts the pulsed output voltage generated in the secondary winding L2 of the main transformer 1 into a magnetic amplifier (
After passing through MA (magamp element) MA, it is rectified by a diode D1, and smoothed by a capacitor C1 to obtain a DC output voltage V out.
そして、メイントランス1が2次巻線L2に起電圧を発
生しない時に、制御回路3によって直流出力電圧Vou
tに応じた制御電流Isを磁気増幅器MAに矢示方向に
流して制御磁束を発生させ、次にメイントランス1が2
次巻線L2に起電圧を発生した時、磁気増幅器MAのB
−Hループ特性により出力側で電圧が立上るタイミング
を遅らせて、パルス状出力電圧をパルス幅制御する。When the main transformer 1 does not generate an electromotive voltage in the secondary winding L2, the control circuit 3 controls the DC output voltage Vou
A control current Is corresponding to t is passed through the magnetic amplifier MA in the direction of the arrow to generate a control magnetic flux, and then the main transformer 1
When an electromotive force is generated in the next winding L2, B of the magnetic amplifier MA
- The timing at which the voltage rises on the output side is delayed by the H loop characteristic, and the pulse width of the pulsed output voltage is controlled.
すなわち、出力電圧Voutが高くなると、磁気増幅器
MAを通したパルス電圧のパルス幅を第8図(b)に示
すように小さくするように制御して実効値を低下させ、
出力電圧Voutが低くなると、そのパルス幅を同図(
a)に示すように大きくするように制御して実効値を高
め、直流化した出力電圧V outが常に一定になるよ
うにする。That is, when the output voltage Vout becomes high, the pulse width of the pulse voltage passed through the magnetic amplifier MA is controlled to be small as shown in FIG. 8(b) to lower the effective value.
When the output voltage Vout decreases, its pulse width changes as shown in the figure (
As shown in a), the effective value is increased by controlling it to be large, so that the DC output voltage V out is always constant.
このようにすると、入力電圧及び負荷の変動に対するR
CC回路の負担を軽減し、比較的簡単な回路で安定した
出力電圧が得られるが、特にコアをアモルファス合金等
の非晶質金属材料によって形成した高性能な磁気増幅器
を使用すれば、スイッチング周波数の高周波化により一
部の小型化も可能になる。In this way, R
Although it is possible to reduce the load on the CC circuit and obtain a stable output voltage with a relatively simple circuit, it is possible to reduce the switching frequency by using a high-performance magnetic amplifier whose core is made of amorphous metal material such as an amorphous alloy. By increasing the frequency of , some miniaturization becomes possible.
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、このようなスイッチングコンバータと磁
気増幅器を組合せたスイッチング電源回路において、l
ilを気増幅器は単なる制御素子にすぎず、その特性を
充分に発揮させるためには、良好な特性を有する制御回
路を必要とする。また、電源の低価格化のためには制御
回路自体の低廉化も強く要求されている。[Problems to be solved by the invention] However, in a switching power supply circuit that combines such a switching converter and a magnetic amplifier,
The amplifier is nothing more than a control element, and requires a control circuit with good characteristics in order to make full use of its characteristics. Furthermore, in order to lower the cost of power supplies, there is a strong demand for lower cost of the control circuit itself.
ところが、従来は高性能を得るためにこの制御回路に高
価なIC(集積回路)を使用したり、低置な帰還増幅器
を用いたものでは、磁気増幅器の制御電流−制御磁束量
特性の直線部分を有効に使用することができず、磁気増
幅器に過大な制御電流を流して発熱させたり効率を低下
させてしまったりするという問題点があった。However, in the past, in order to obtain high performance, an expensive IC (integrated circuit) was used for this control circuit, or a low-mounted feedback amplifier was used. However, there was a problem in that the magnetic amplifier could not be used effectively and an excessive control current was passed through the magnetic amplifier, causing heat generation and reducing efficiency.
この発明は、このような問題を解決して、安価でしかも
磁気増幅器の優れた特性を充分に引出し。The present invention solves these problems and makes full use of the excellent characteristics of a magnetic amplifier at low cost.
高効率で高性能なスイッチング電源回路を提供すること
を目的とする。The purpose is to provide a highly efficient and high performance switching power supply circuit.
この発明は上記の目的を達成するため、上述のようなス
イッチング電源回路において、磁気増幅器に制御電流を
流す制御回路を、直流出力電圧の基準電圧に対する誤差
を検出する誤差増幅部と。In order to achieve the above object, the present invention includes a switching power supply circuit as described above, in which a control circuit that causes a control current to flow through a magnetic amplifier is replaced with an error amplification section that detects an error of a DC output voltage with respect to a reference voltage.
該誤差増幅部によって検出される誤差に応じた制御電流
を出力する制御電流出力部とによって携成し、その誤差
増幅部に帰還利得を決定する抵抗を。and a control current output section that outputs a control current according to the error detected by the error amplification section, and a resistor that determines a feedback gain in the error amplification section.
制御電流出力部に出力電流を制限する抵抗をそれぞれ設
けたものである。Each control current output section is provided with a resistor that limits the output current.
このように構成したスイッチング電源回路によれば、制
御回路による帰還利得を最も効率よく磁気増幅器を動作
させ得る範囲で制御電流を可変できるようにし、制御電
流出力部によって出力される制御電流の上限を磁気増幅
器が飽和しない最大値以内に制限することができる。According to the switching power supply circuit configured in this way, the control current can be varied within the range in which the feedback gain by the control circuit can operate the magnetic amplifier most efficiently, and the upper limit of the control current output by the control current output section can be set. It can be limited within the maximum value at which the magnetic amplifier does not saturate.
それによって、磁気増幅器の優れた特性を充分に引出し
て効率よく出力電圧を安定化することができ、さらにス
イッチング周波数を高周波化することも可能になる。As a result, it is possible to fully bring out the excellent characteristics of the magnetic amplifier and to efficiently stabilize the output voltage, and it is also possible to increase the switching frequency.
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.
第1図はこの発明の一実施例を示し、第7図のスイッチ
ング電源回路におけるスイッチングコンバータの2次側
に相当する部分のみの回路図であり、第7図と対応する
部分には同一の符号を付しである。なお、1次側は第7
図と同じRCC回路であるので、図示及びその説明を省
略する。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, and is a circuit diagram of only a portion corresponding to the secondary side of a switching converter in the switching power supply circuit of FIG. 7, and parts corresponding to those in FIG. 7 have the same reference symbols. It is attached. In addition, the primary side is the 7th
Since this is the same RCC circuit as shown in the figure, illustration and explanation thereof will be omitted.
この実施例における制御回路101よ、誤差増幅部11
と制御電流出力部12とからなる。In this embodiment, the control circuit 101 and the error amplification section 11
and a control current output section 12.
誤差増幅部11において、R1,R2は出力電圧検出用
の分圧抵抗であり、出力電圧Voutが所望の値の時に
A点の電圧VaがツェナダイオードZD1によって一定
にされたB点の基準電圧vbとトランジスタTr1のベ
ース・エミッタ間電圧との和より所定値だけ高くなるよ
うに、RoとR2の抵抗比を決定している。In the error amplification section 11, R1 and R2 are voltage dividing resistors for output voltage detection, and when the output voltage Vout is a desired value, the voltage Va at the point A is kept constant by the Zener diode ZD1, and the reference voltage vb at the point B is set. The resistance ratio of Ro and R2 is determined so that it is higher than the sum of the base-emitter voltage of the transistor Tr1 by a predetermined value.
そして、出力電圧V outの基準電圧に対する誤差に
相当するVa−Vbによって、トランジスタTrLが制
御電流出力部12のトランジスタTr。Then, due to Va-Vb corresponding to the error of the output voltage Vout with respect to the reference voltage, the transistor TrL becomes the transistor Tr of the control current output section 12.
のベース電流を制御する。control the base current of
ツェナダイオードZDよけ、抵抗R1によって所定の動
作電流が設定される。R6は帰還利得を決定する抵抗、
C2は系の周波数特性を改善するために接続したコンデ
ンサである。A predetermined operating current is set by the Zener diode ZD and resistor R1. R6 is a resistor that determines the feedback gain;
C2 is a capacitor connected to improve the frequency characteristics of the system.
制御電流出力部12は、ベースをトランジスタTr、の
コレクタ・エミッタ間及びツェナダイオードZD□を介
して接地したトランジスタTr2と、そのエミッタと出
力電圧V outの正側(ダイオードD2による整流回
路の出力側)のF点との間に接続した出力電流制限用の
抵抗R4と、コレクタと磁気増幅器MAの出力側のE点
との間に接続したダイオードD3とによって構成されて
いる。The control current output section 12 includes a transistor Tr2 whose base is grounded between the collector and emitter of the transistor Tr and via a Zener diode ZD□, and the positive side of the output voltage V out (the output side of the rectifier circuit using the diode D2). ) and a diode D3 connected between the collector and point E on the output side of the magnetic amplifier MA.
そして、誤差増幅器11のトランジスタTr工によって
この制御電流出力部12のトランジスタTr、のベース
電流が制御され、出力電圧Voutに応じた制御電流I
sを出力して、ダイオードD、を介して磁気増幅器MA
に矢示方向にその制御電流を流す(メイントランス1の
2次巻線L2に起電力が発生しない時)。Then, the base current of the transistor Tr of the control current output section 12 is controlled by the transistor Tr of the error amplifier 11, and the control current I according to the output voltage Vout is controlled.
s to the magnetic amplifier MA through the diode D.
The control current is caused to flow in the direction of the arrow (when no electromotive force is generated in the secondary winding L2 of the main transformer 1).
そのため、所望の出力電圧Voutが得られている状態
でもこの制御回路10によって磁気増幅器MAに所定の
制御電流Isを流して、制御範囲の中心付近で動作する
ようにし、それより出力電圧V o u tが高くなっ
た時には制*g流Isが増加して磁気増幅器MAのりア
クタンスを増し、出力電圧Voutが低くなった時には
制御電流Isが減少して磁気増幅器MAのりアクタンス
を減少させるように動作する。Therefore, even when the desired output voltage Vout is obtained, the control circuit 10 causes the magnetic amplifier MA to flow a predetermined control current Is to operate near the center of the control range, and then the output voltage Vout When t becomes high, the control current Is increases to increase the actance of the magnetic amplifier MA, and when the output voltage Vout becomes low, the control current Is decreases to reduce the actance of the magnetic amplifier MA. .
一般に、負帰還制御の場合、帰還利得を増すに従って制
御の精度は向上するが系が不安定になりがちであること
が知られており、帰還利得は出力電圧精度に対して適切
に設定する必要がある。Generally, in the case of negative feedback control, control accuracy improves as the feedback gain is increased, but it is known that the system tends to become unstable, so the feedback gain must be set appropriately for the output voltage accuracy. There is.
この実施例では、抵抗R6が誤差増幅部11の帰還利得
を決定し、抵抗R4が制御電流出力部12の帰還利得を
決定する役目をなし、両者によって帰還系全体の利得を
適切な値に決定する。In this embodiment, the resistor R6 serves to determine the feedback gain of the error amplification section 11, and the resistor R4 serves to determine the feedback gain of the control current output section 12, and both determine the gain of the entire feedback system to an appropriate value. do.
また、種々の実験の結果、磁気増幅器の使用に際して、
大きな制御電流を流して磁気増幅器の制御能力の最大状
態で使用することは、磁気増幅器の発熱が多くなり、磁
束量の低下を招いて制御力を失なう結果となることが判
った。In addition, as a result of various experiments, when using a magnetic amplifier,
It has been found that if a large control current is applied and the magnetic amplifier is used at its maximum control capability, the magnetic amplifier generates more heat, resulting in a decrease in the amount of magnetic flux and a loss of control power.
そのため、磁気増幅器の動作点を第2図に示す制御電流
−制御磁束量特性曲線における最大制御電流I sma
xの1/2位の制御電流位置で使用するのが望ましく、
制御電流Isがある適当な値、例えばI smaxを越
えないように設定すべきである。Therefore, the operating point of the magnetic amplifier is determined by the maximum control current Isma in the control current-control magnetic flux characteristic curve shown in FIG.
It is desirable to use the control current at a position of 1/2 of x.
The control current Is should be set so as not to exceed a certain appropriate value, for example Ismax.
そこで、この実施例では制御電流出力部12のトランジ
スタTr、のエミッタ回路に挿入した抵抗R4によって
、出力電流すなわち制御電流Isを制限する機能を有し
ており、制御電流Isは実際には断続的に流れ、第2図
のI smaxは直流値であることを考慮しても、制御
電流Isが(’II s m a xを越えないように
、抵抗R4の最小値が規定される。Therefore, in this embodiment, the resistor R4 inserted in the emitter circuit of the transistor Tr of the control current output section 12 has a function of limiting the output current, that is, the control current Is, and the control current Is is actually intermittent. Even considering that Ismax in FIG. 2 is a DC value, the minimum value of the resistor R4 is defined so that the control current Is does not exceed ('IIsmax).
一方、この抵抗R4の最大値は自由に設定可能であるが
、制御機能を考慮すれば制御電流値が(1/ 2) I
smax程度までとなるように規制する必要がある。On the other hand, the maximum value of this resistor R4 can be set freely, but if the control function is taken into consideration, the control current value will be (1/2) I
It is necessary to regulate it to about smax.
したがって、R1の設定範囲は(2Vout/ I s
max)≧R4≧(Vout/ fTr smax)と
するのが望ましい。Therefore, the setting range of R1 is (2Vout/Is
max)≧R4≧(Vout/fTr smax).
ここで、I smaxが約30mAであり、所望の出力
電圧Voutが16Vである場合、抵抗R4の抵抗値を
例えば1にΩとする。Here, when I smax is about 30 mA and the desired output voltage Vout is 16 V, the resistance value of the resistor R4 is set to, for example, 1Ω.
さらに、上記設定範囲では抵抗R4の抵抗値を通常数百
オーム以上の値に設定することが可能であるから、制御
電流出力部12の入力インピーダンスは数十キロオーム
以上と高くなり、帰還系の利得は抵抗R6に殆ど依存す
ることになる。Furthermore, in the above setting range, it is possible to set the resistance value of the resistor R4 to a value of several hundred ohms or more, so the input impedance of the control current output section 12 becomes as high as several tens of kilohms or more, and the gain of the feedback system increases. depends mostly on the resistor R6.
この実施例では、抵抗Rsの抵抗値を例えば1.5にΩ
とし、その場合の誤差増幅部11の利得は約100とな
る。In this embodiment, the resistance value of the resistor Rs is set to 1.5Ω, for example.
In this case, the gain of the error amplifying section 11 is approximately 100.
また、制御電流出力部12の入力インピーダンスが高い
ことを利用して、コンデンサCの容量により帰還の周波
数特性を自由に設定することができる。Further, by utilizing the high input impedance of the control current output section 12, the feedback frequency characteristics can be freely set by the capacitance of the capacitor C.
次に、第3図によってこの発明の他の実施例を説明する
。この実施例もスイッチングコンバータの2次側は第1
図の実施例と略同様であるのでその説明を省略が、平滑
回路にチョークコイルCHを介挿するとともに、そのオ
フ時のサージ電流を吸収するためのダイオードD2を接
続している。Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment as well, the secondary side of the switching converter is the first
Since it is substantially the same as the embodiment shown in the figure, a description thereof will be omitted, but a choke coil CH is inserted in the smoothing circuit, and a diode D2 is connected to absorb the surge current when the smoothing circuit is turned off.
このスイッチング電源回路は、スイッチングコンバータ
を非晶質金属材料からなるコアを使用した可飽和リアク
トルを用いて自励発振させるように構成している。This switching power supply circuit is configured to cause a switching converter to self-oscillate using a saturable reactor having a core made of an amorphous metal material.
すなわち、メイントランス1′の1次巻線L□の一端を
MOS−FETによるスイッチング素子5のソース・ド
レイン間を介して接地し、AC30〜270■の商用電
源からの交流を全波整流回路4で整流し、コンデンサC
7により平滑した入力電圧Vinに応じて1次巻線L□
に流れる電流をスイッチング素子5によって断続するこ
とにより、2次巻II LzにON−〇N方式で起電圧
を発生させるようにしている。That is, one end of the primary winding L□ of the main transformer 1' is grounded through the source and drain of the switching element 5 made of MOS-FET, and the alternating current from the commercial power supply of AC30 to 270 cm is passed through the full-wave rectifier circuit 4. rectify with capacitor C
The primary winding L□ according to the input voltage Vin smoothed by
By switching on and off the current flowing through the secondary winding II Lz by the switching element 5, an electromotive voltage is generated in the secondary winding II Lz in an ON-〇N manner.
そして、このメイントランス1′には帰還巻線Lbを設
けており、それをダイオードD4と結合コンデンサC,
,C4及び結合抵抗R1を介して(電流の向きにより定
数を変えてON時間変化のリニアリティをよくする)可
飽和トランス6の1次巻線に接続してループ回路とし、
その可飽和トランス6の2次巻線の一端を接地し、他端
を結合コンデンサC9を介してスイッチング素子5のゲ
ートに接続して、自励発振の帰還回路を形成している。This main transformer 1' is provided with a feedback winding Lb, which is connected to a diode D4 and a coupling capacitor C,
, C4 and a coupling resistor R1 (change the constant depending on the direction of the current to improve the linearity of ON time change) to the primary winding of the saturable transformer 6 to form a loop circuit,
One end of the secondary winding of the saturable transformer 6 is grounded, and the other end is connected to the gate of the switching element 5 via a coupling capacitor C9 to form a self-oscillation feedback circuit.
また、スイッチング素子5のゲートとアース間にツェナ
ダイオードZD、を、プラス側電源線との間に起動パル
スを得るための抵抗Rsを接続し。Further, a Zener diode ZD is connected between the gate of the switching element 5 and the ground, and a resistor Rs for obtaining a starting pulse is connected between the positive power supply line and the switching element 5.
メイントランス1′の1次巻線L1に並列に残留エネル
ギ放出用のコンデンサC1を接続している。A capacitor C1 for releasing residual energy is connected in parallel to the primary winding L1 of the main transformer 1'.
第4図はこの可飽和トランス6のB −Hループ特性の
模式図(ヒステリシス特性)を示す。FIG. 4 shows a schematic diagram of the B-H loop characteristics (hysteresis characteristics) of this saturable transformer 6.
この可飽和トランス6の1次側電流工、により励磁磁界
Hが発生し、その磁束φの変化によって2次側に電圧■
2が発生する(V、ccdφ/dt)。The primary side current of this saturable transformer 6 generates an excitation magnetic field H, and due to the change in the magnetic flux φ, a voltage of
2 is generated (V, ccdφ/dt).
そして、その可飽和コアが飽和状態になると、磁束φの
変化がなくなるので2次側の電圧v2はOになる。When the saturable core becomes saturated, the magnetic flux φ does not change, so the voltage v2 on the secondary side becomes O.
そこで、第3図の実施例において入力電圧Vinが印加
されると、抵抗Rsを通じてスイッチング素子5のゲー
トに起動トリガが与えられ、このスイッチング素子5が
ON状態になり、メイントランス1′の1大巻#IL1
に電流が流れて2次巻線L2に起電圧が発生する。Therefore, in the embodiment shown in FIG. 3, when the input voltage Vin is applied, a starting trigger is applied to the gate of the switching element 5 through the resistor Rs, and this switching element 5 is turned on, and one of the main transformers of the main transformer 1' is turned on. Volume #IL1
A current flows to generate an electromotive voltage in the secondary winding L2.
同時に、このメイントランス1′の帰還巻線Lbにも起
電圧が発生し、結合コンデンサC3゜C4及びダイオー
ドD4と結合抵抗R1を通して可飽和トランス6の1次
側にその起電圧に応じた電流が流れる。それにより、前
述のように2次側に電圧v2が発生し、それが結合コン
デンサC9を通してスイッチング素子5のゲートに印加
されるので、スイッチング素子5はON状態を維持する
。At the same time, an electromotive voltage is generated in the feedback winding Lb of the main transformer 1', and a current corresponding to the electromotive voltage is generated on the primary side of the saturable transformer 6 through the coupling capacitor C3, the diode D4, and the coupling resistor R1. flows. As a result, the voltage v2 is generated on the secondary side as described above and is applied to the gate of the switching element 5 through the coupling capacitor C9, so that the switching element 5 maintains the ON state.
その後、可飽和トランス6のコアが飽和状態になると、
その2次側電圧が0になり、コンデンサC6の電荷が放
出されてスイッチング素子5のゲート電位が低下し、こ
れをOFF状態にする。After that, when the core of the saturable transformer 6 becomes saturated,
The secondary voltage becomes 0, the charge in the capacitor C6 is discharged, and the gate potential of the switching element 5 decreases, turning it off.
すると、メイントランス1′の残留エネルギによりその
帰還巻線Lbには逆電圧が発生し、結合コンデンサC1
を通して可飽和トランス6の可飽和コアを逆方向に磁化
し、それによって2次側に発生する電圧でコンデンサC
6を前と逆方向にチャージする。この間スイッチング素
子5はOFF状態のままになっている。Then, due to the residual energy of the main transformer 1', a reverse voltage is generated in the feedback winding Lb, and the coupling capacitor C1
The saturable core of the saturable transformer 6 is magnetized in the opposite direction through the capacitor C, and the voltage generated on the secondary side thereby
Charge 6 in the opposite direction. During this time, the switching element 5 remains in the OFF state.
コンデンサC8にチャージされた電圧がツェナダイオー
ドZD1のツェナ電圧を越えると、その瞬間に電流が流
れ、これをトリガとして帰還ループ内のインダクタンス
、キャパシタンス及び抵抗分による共振のリンギング電
圧が発生し゛、それが、スイッチング素子5を再点弧す
るトリガパルスとなって、スイッチング素子5が再びO
N状態になる。 以後、同様な発振動作が繰り返えされ
る。When the voltage charged in the capacitor C8 exceeds the zener voltage of the zener diode ZD1, a current flows at that moment, and this triggers a resonant ringing voltage due to the inductance, capacitance, and resistance in the feedback loop. , becomes a trigger pulse to re-ignite the switching element 5, and the switching element 5 is turned on again.
It becomes N state. Thereafter, similar oscillation operations are repeated.
この時の発振のON時間(スイッチング素子5がONに
なってメイントランス1′の1次巻線L1に電流を流す
時間)は、可飽和トランス6のコアを飽和に至らしめる
までの時間であるから、結合抵抗R1,結合コンデンサ
C,,C4を適当な値に設定すると、メイントランス1
′の帰還巻線Lbの起電圧の大きさにより変化する。The ON time of oscillation at this time (the time during which the switching element 5 is turned on and current flows through the primary winding L1 of the main transformer 1') is the time until the core of the saturable transformer 6 reaches saturation. From this, if the coupling resistor R1 and coupling capacitors C, C4 are set to appropriate values, the main transformer 1
' varies depending on the magnitude of the electromotive voltage of the feedback winding Lb.
すなわち、入力電圧が上昇するか又は負荷が軽減すると
、この帰還巻線Lbの起電圧が上昇し、可飽和トランス
6の励磁電流も増大して可飽和コアの飽和が早まり、O
N時間が短縮されてメイントランス1′の2次側に伝送
されるエネルギが減少する。That is, when the input voltage increases or the load decreases, the electromotive voltage of this feedback winding Lb increases, the exciting current of the saturable transformer 6 also increases, and the saturable core saturates faster, causing O
N time is shortened and the energy transmitted to the secondary side of the main transformer 1' is reduced.
逆に、入力電圧が低下するか又は負荷が増大すると、メ
イントランス1′の帰還巻線Lbの起電圧が低下し、O
N時間が延びでメイントランス1′の2次側に伝送され
るエネルギが増大する。Conversely, when the input voltage decreases or the load increases, the electromotive force in the feedback winding Lb of the main transformer 1' decreases, and O
As the N time increases, the energy transmitted to the secondary side of the main transformer 1' increases.
OFF時間(スイッチング素子5がOFFになっている
時間)の方は、入力電圧や負荷の変動も幾分影響するが
、主としてメイントランス1′の残留エネルギの放出ル
ートにより決まるため、略一定である。The OFF time (the time during which the switching element 5 is OFF) is influenced somewhat by fluctuations in the input voltage and load, but it is determined mainly by the release route of the residual energy of the main transformer 1', so it remains approximately constant. .
したがって、このON時間とOFF時間は、入力電圧が
高く負荷が軽い時には第5図(a)に示すようにONデ
ユーティが小さくなり、入力電圧が低く負荷が重い時に
は同図(b)に示すようにONデユーティが大きくなる
。なお、この図から判るようにONデユーティが大きく
なると発振周波数が低くなる。Therefore, when the input voltage is high and the load is light, the ON duty is small as shown in Figure 5 (a), and when the input voltage is low and the load is heavy, the ON time and OFF time are as shown in Figure 5 (b). The ON duty increases. As can be seen from this figure, as the ON duty increases, the oscillation frequency decreases.
このように、この実施例によれば、メイントランス1′
の1次側コンバータ部で大きな入力変動及び負荷変動を
吸収し、2次側においてはさらに、その出力電圧を磁気
増幅器MAの作用によって安走化している。Thus, according to this embodiment, the main transformer 1'
The primary side converter absorbs large input fluctuations and load fluctuations, and on the secondary side, the output voltage is further stabilized by the action of the magnetic amplifier MA.
また、この実施例では、可飽和トランス6及びマグアン
プ素子MAに高周波特性の優れた非晶質合金コアを用い
、スイッチング素子5に高速動作が可能なMOS−FE
Tを用いることにより、スイッチング周波数の高周波化
が可能で、300KHz以上でも安定に動作する。Further, in this embodiment, an amorphous alloy core with excellent high frequency characteristics is used for the saturable transformer 6 and the mag-amp element MA, and a MOS-FE capable of high-speed operation is used for the switching element 5.
By using T, it is possible to increase the switching frequency, and it operates stably even at 300 KHz or higher.
なお、それほどスイッチング周波数を高くする必要がな
い場合には、スイッチング素子としてバイポーラトラン
ジスタ等を使用することもできる。Note that if the switching frequency does not need to be so high, a bipolar transistor or the like may be used as the switching element.
以上、この発明をRCC方式及び可飽和トランスを用い
た自励式スイッチングコンバータによるスイッチング電
源回路に適用した実施例について説明したが、これに限
るものではなく、他の自励式あるいは他励式スイッチン
グコンバータを使用するスイッチング電源回路にも同様
に適用し得ることは勿論である。The embodiments in which the present invention is applied to a switching power supply circuit using a self-excited switching converter using an RCC method and a saturable transformer have been described above, but the present invention is not limited to this, and other self-excited or separately excited switching converters may be used. Of course, the present invention can also be similarly applied to switching power supply circuits.
以上説明したように、この発明によるスイッチング電源
回路は、スイッチングコンバータの2次側出力電圧を安
定化する磁気増幅器の制御回路に高価な集積回路を用い
ることなく、簡単な回路で帰還利得及び最大制御電流を
自由に設定することができ、磁気増幅器の優れた制御特
性を充分に引出して、負荷変動等による出力電圧の変動
に効率よく対処して安定化することができ、性能及び信
頼性を高めることができる。As explained above, the switching power supply circuit according to the present invention can control feedback gain and maximum control using a simple circuit without using an expensive integrated circuit for the control circuit of a magnetic amplifier that stabilizes the secondary output voltage of a switching converter. The current can be set freely and the excellent control characteristics of the magnetic amplifier can be fully utilized to efficiently cope with and stabilize output voltage fluctuations due to load fluctuations, improving performance and reliability. be able to.
さらに、スイッチング周波数の高周波化も容易であり、
それによって一層の小型化、低価格を計ることも可能に
なる。Furthermore, it is easy to increase the switching frequency,
This also makes it possible to achieve further miniaturization and lower costs.
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示すスイッチング電源回
路の要部回路図、
第2図は磁気増幅器の制御電流−制御磁束量の特性曲線
図。
第3図はこの発明の他の実施例を示す回路図。
第4図は可飽和トランスのB−Hループの特性の模式図
、
第5図は第3図の実施例におけるスイッチング動作の説
明図、
第6図及び第7図はそれぞれ従来の自励式リンギング・
チョーク・コンバータ(RCC)方式のスイッチング電
源回路の異なる例を示す回路図、
第8図は第7図における磁気増幅器MAの作用を説明す
るための波形図である。
1.1′・・・メイントランス
2.5・・・スイッチング素子
4・・・全波整流回路 6・・・可飽和ト□ランス
10・・・制御回路 11・・・誤差増幅部12
・・・制御電流出力部
MA・・・磁気増幅器BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a circuit diagram of a main part of a switching power supply circuit showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a characteristic curve diagram of control current versus control magnetic flux amount of a magnetic amplifier. FIG. 3 is a circuit diagram showing another embodiment of the invention. Fig. 4 is a schematic diagram of the characteristics of the B-H loop of the saturable transformer, Fig. 5 is an explanatory diagram of the switching operation in the embodiment of Fig. 3, and Figs. 6 and 7 are respectively the conventional self-excited ringing
A circuit diagram showing a different example of a choke converter (RCC) type switching power supply circuit. FIG. 8 is a waveform diagram for explaining the action of the magnetic amplifier MA in FIG. 7. 1.1'...Main transformer 2.5...Switching element 4...Full wave rectifier circuit 6...Saturable transformer 10...Control circuit 11...Error amplification section 12
...Control current output section MA...Magnetic amplifier
Claims (1)
力電圧を整流して出力する整流回路との間に磁気増幅器
を介挿し、該磁気増幅器に前記整流回路の出力電圧に応
じた制御電流を流して出力電圧を安定化する制御回路を
備えたスイッチング電源回路において、 前記制御回路が、前記出力電圧の基準電圧に対する誤差
を検出する誤差増幅部と、該誤差増幅部によつて検出さ
れる誤差に応じた制御電流を出力する制御電流出力部と
からなり、前記誤差増幅部に帰還利得を決定する抵抗を
、前記制御電流出力部に出力電流を制限する抵抗をそれ
ぞれ設けたことを特徴とするスイッチング電源回路。[Scope of Claims] 1. A magnetic amplifier is inserted between the secondary side of the switching converter and a rectifier circuit that rectifies and outputs the pulsed output voltage, and the magnetic amplifier is provided with an output voltage corresponding to the output voltage of the rectifier circuit. In a switching power supply circuit including a control circuit that stabilizes an output voltage by flowing a control current, the control circuit includes an error amplification section that detects an error of the output voltage with respect to a reference voltage, and an error amplification section that detects an error of the output voltage with respect to a reference voltage. and a control current output section that outputs a control current according to the error that is detected, and the error amplification section is provided with a resistor that determines a feedback gain, and the control current output section is provided with a resistor that limits the output current. Features a switching power supply circuit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10918787A JPS63274367A (en) | 1987-05-02 | 1987-05-02 | Switching power circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10918787A JPS63274367A (en) | 1987-05-02 | 1987-05-02 | Switching power circuit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63274367A true JPS63274367A (en) | 1988-11-11 |
Family
ID=14503842
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10918787A Pending JPS63274367A (en) | 1987-05-02 | 1987-05-02 | Switching power circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63274367A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0241654A (en) * | 1988-07-29 | 1990-02-09 | Yokogawa Electric Corp | Ringing choke converter power equipment |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6192171A (en) * | 1984-10-12 | 1986-05-10 | Densetsu Kiki Kogyo Kk | Converter output circuit |
-
1987
- 1987-05-02 JP JP10918787A patent/JPS63274367A/en active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6192171A (en) * | 1984-10-12 | 1986-05-10 | Densetsu Kiki Kogyo Kk | Converter output circuit |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0241654A (en) * | 1988-07-29 | 1990-02-09 | Yokogawa Electric Corp | Ringing choke converter power equipment |
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