JPS6359775A - 電源装置 - 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、放電灯点灯ｖｃ置などの電源に用いられるス
イッチング式の電源装置に関するものである。

［背景技術］ スイッチング大電源ｖ装置で、スイッチングを行なうバ
イポーラトランジスタは、一般にコレクタ・エミッタ間
電圧ｖｃｒ＝が入力電源゛重圧Ｖ９以」ニになる。特に
、インダクタ素子とコンデンサの共振を用いるような方
式の場合、入力電源電圧Ｖｓの数倍の電圧がコレクタ・
エミッタ間に印加されることになる。

入力電源電圧Ｖｓが、一般の商用交流電源（１００〜２
４０Ｖ）を整流して平滑したような場合は、入力電ｒｉ
、Ｍｌ圧Ｖｓは数１００■であり、コレクタ・エミッタ
間電圧ＶＣＥも相当高くなる。従って、該トランジスタ
の耐圧は十分高いものが必要であり、尚且つディレーテ
ィングを考えた場合、該トランジスタの選択は、実際の
コレクタ・エミッタ間電圧ＶＣＥより２割程度大きいコ
レクタ・エミッタ間耐圧ＶＣＥＯのものから行なうため
不利である。

また、別の観、慨からスイッチング電源装置を見ると、
２つのスイッチングトランジスタがある場合、一方がオ
ン時で他方がオフしていないと正しい動作が行なわれな
いのが一般的であるが、該トランジスタのオフ側がベー
ス制御の不完全さにより、オン側のトランジスタに流れ
る電流等により誤動作することがある。このような誤動
作が起これば、スイッチング電源装置は正しく動作せず
、甚だしい場合には該トランジスタの破壊も免れないこ
とになる。このベース制御の不完全さは特に他側式の場
合に問題となる。

以下、第５図の従来例により具体的に説明する。第５図
に示す従来例は、２つのスイッチングトランジスタＱ、
、Ｑ、を高速に交互にオンオフ動作させ、インダクタと
コンデンサで正弦波を発振させるプッシュプルインバー
タである。

スイッチング回路は、エミッタを共通接続した２つのス
イッチングトランジスタＱ＋ｔＱｚ、これらトランジス
タＱ、、Ｑ２をオンオフ制御するベース制御トランジス
タＱ、、Ｑい転流ダイオードＤ　＋　＝　Ｄ　２、抵抗
Ｒ，，Ｒ２、ベース限流抵抗Ｒ、、Ｒ、、ベース安定抵
抗Ｒ、＝　Ｒｓ等から構成されている。

抵抗Ｒ，，Ｒ，はトランジスタＱ、、Ｑ２のベースより
接地しである。また、トランジスタＱ、、Ｑ２の出力側
には共振用のコンデンサＣ及び発振トランスＭが設けら
れ、発振トランスＭの２次側に負荷３が接続しである。

また、入力直流電源Ｖｓｌが発振トランスＭの１次巻線
ｎ１の中間タップに接続され、トランジスタＱ、、Ｑ、
のエミッタにはベース電源Ｖ、、Ｖ２が夫々接続しであ
る。トランジスタＱ　＋ｔＱ２をオンオフ制御する制御
回路２は、発振器Ｏ８Ｃ・７リツプ７０ツブＦＦ、ナン
ドデートＧＩ。

６２等から構成されている。ナンドデートＧｌの出力は
抵抗Ｒ１を介してトランジスタＱ３のベースに入力され
、また、ナンドデートＧ２の出力は抵抗Ｒ２を介してト
ランジスタＱ４のベースに入力している。

以下、動作を説明する。第６図は第５図の動作波形図を
示し、同図（ａ）は発振器Ｏ８Ｃの出力波形、同図（ｂ
）は端子■の電圧波形、同図（ｅ）は端子■の電圧波形
、同図（ｄ）はトランジスタＱ、のコレクタ・エミッタ
間電圧ｖＣＥ　＋　、同図（ｅ）はトランジスタＱ、の
コレクタ電流ｒｅい同図（「）トランジスタＱ２のコレ
クタ・エミγり間電圧■ｃＥ２、同図（ｇ）はトランジ
スタＱ２のコレクタ電流Ｉｃ２、同図（１１）は発振ト
ランスＭの１次巻線ｎ、の両端電圧Ｖｎ１を夫々示すも
のである。

発振器ｏＳＣからは第６図（、）に示すようなパルスＶ
　ｏｓｃが出力され、このパルスＶ　ｏｓｃは７リツプ
７０ツブＦＦに入力され、更に、夫々ナンドデートＧ、
、Ｇ、から第６図（ｂ）（ｅ）に示すようなＶＴ、。

ＶＴ２なる信号に変換されて出力される。この信号ＶＴ
ｌ＋ＶＴ２が端子■、■を介してトランジスタＱ　ｉｔ
Ｑ、を交互にオンオフ動作せしめる。トランジスタＱ　
３１！　Ｍ　号Ｖ　Ｔ　ＩがＬレベルのときにオンし、
ベース電源■１より抵抗Ｒコを介してトランジスタＱ１
をドライブする。トランジスタＱ、がオンすると、入力
直流電源Ｖｓ、より発振トランスＭの１次巻線ｎｌを介
して電流が流れ、第６図（ｅ）に示すようにトランジス
タＱ１にコレクタ電流Ｉｃ１が流れ、コレクタ・エミッ
タ間電圧Ｖ　ＣＥ　ｌは発振トランスＭとコンデンサＣ
との共振で第６図（ｄ）に示すように脈流状になる９次
に、トランジスタＱ、は信号ＶＴ２がＬレベルのときに
オンし、トランジスタＱ２をオンせしめ、上記と同様に
トランジスタＱ２に第６図（ｇ）に示すようにコレクタ
電流Ｉｃ２が流れ、コレクタ・エミッタ間電圧ｖｅｔｏ
２は第６図（ｆ）に示すようになる。結局、発振トラン
スＭの１次巻線部には第６図（ｈ）に示すような略正弦
波の電圧Ｖｎ、が発生し、これを任意の比率で施された
２大巻ＩＩＡｎ　２より電圧変換し、負荷３に供給する
。ここで、発振トランスＭとコンデンサＣの共振周波数
と信号Ｖ　７　Ｈ、Ｖ　７２の周波数は等しいものとす
る。

このようにして、入力直流電源Ｖｓ、より任意の電圧を
負荷３に供給できるが、トランジスタＱ５．Ｑ２のコレ
クタ・エミッタ間電圧Ｖ　ＣＥｌ　Ｔ　Ｖ　ＣＦ　２は
、共振しているため入力直流電源Ｖｓｌの数倍となり、
トランジスタＱ、、Ｑ２のコレクタ・エミッタ間耐圧Ｖ
　ＣＥＯは相当高いものが必要となる。また、トランジ
スタＱ３．Ｑ、はオフすると、トランジスタＱ、、Ｑ、
は抵抗Ｒ，，Ｒ，によって誤動作防止としているが、共
振周波数と信号ＶＴＩＩＶＴ２の周波数がずれると、例
えば、トランジスタＱ、がオンの時、コレクタ・エミッ
タ間電圧Ｖ　ＣＥ　Ｉが反転してしまい、コレクタ電流
Ｉｃ＋が止まり、発振トランスＭの振動でトランジスタ
Ｑ２がわずかにオンする可能性もあるという問題があっ
た。

［発明の目的１ 本発明は、上述の点に鑑みて提供したものであって、ス
イッチングトランジスタに必要なコレクタ・エミッタ間
耐圧を下げ、且つ誤動作防止を行なうことを目的とした
電源装置を提供するものである。

［発明の開示１ （構成） 本発明は、２つ以上のスイッチングトランジスタのエミ
ッタが共通接続して接地され、これらスイッチングトラ
ンジスタのオンオフにより負荷に電源を供給するスイッ
チング回路と、このスイッチング回路のスイッチングト
ランジスタの内の１つをオンせしめた時に他のスイッチ
ングトランジスタをオフせしめる制御回路とを有する′
Ｉ＆源装置において、各スイッチングトランジスタのベ
ースをベース安定抵抗を介して接地し、各スイッチング
トランジスタの共通接続されたエミッタより、オンして
いるスイッチングトランジスタのコレクタ電流を流して
両端に生じた電圧降下によりオフしているスイッチング
トランジスタのベースを逆バイアスする抵抗を接地し、
該抵抗により各スイッチングトランジスタの共通接続さ
れたエミッタより、オンしているスイッチングトランジ
スタのコレクタ電流を流して両端に生じた電圧降下によ
りオフしているスイッチングトランジスタのベースを逆
バイアスするようにしたことを特徴とするものである。

（実施例１） 以下、本発明の一実施例を図面により説明する。一般に
トランジスタの耐圧は、ベースを開放した場合のコレク
タ・エミγり間の耐圧Ｖ　ＣＨＯが最も低く、コレクタ
・ベース間の耐圧Ｖ　ＣＲＯが最も高い。しかし、ベー
スの状態によってコレクタ・エミッタ間の耐圧はｖ　ｃ
ｎｏに近付けることができる。すなわち、ＶＣＢＯ＞　
ＶＣＥＺ＞　ＶＣＥＯとなるコレクタ・エミッタ闇耐圧
■。ｒ！ｚが存在する。従来の第５図では、抵抗Ｒｓ　
＝　ＲａによってトランジスタＱ、、Ｑ、のオフ時にベ
ース・エミッタ間を接続しているが、この時の耐圧ＶＣ
Ｆ、Ｒは抵抗Ｒｓ　−Ｒｓの抵抗値が十分小さければ高
くはなるが、実際上その抵抗値が小さいとベース電流を
供給する電圧の容量が大きくなってしまい、損失も増え
るので不可能である。従って、従来のｔｌＳ５図の■。

１２はＶｃＥＯより少しだけ高い値となる。

ところで、トランジスタがオフの時、ベースを逆方向に
バイアスすれば耐圧が高くなることは周知である。この
耐圧をＶ（ＪＮとする。ここで、このバイアスを行なう
電圧は、ＩＶ程度もあれば十分である。本発明は、オフ
側のスイッチングトランジスタが、オン側のスイッチン
グトランジスタのそれに流れる電流によって自動的に逆
バイアスされるようにしたものである。

以下、実施例により具体的に説明する。ｔｔＳ１図に具
体回路図を示す。第５図と本発明の第１図との相異点は
、図示の如くスイッチングトランジスタＱ、、Ｑ２の共
通接続したエミッタと接地間に抵抗Ｒｂを挿入接続した
点である。動作は従来例と全く同等であるが、トランジ
スタＱ、、Ｑ２のコレクタ電流Ｉｃ＋ｔ　Ｉ　ｅ２によ
って抵抗Ｒｂの両端に電圧Ｖｒｂが生ずる。今、仮にト
ランジスタＱコがオフすなわちトランジスタＱ、がオフ
の時を考える。

動作上トランジスタＱ２はオンし、コレクタ電流Ｉｃ２
が流れる。これにより、抵抗ＲｂにＶｒｂ’＝Ｉｃ２Ｘ
Ｒｂなる電圧が生じる。トランジスタＱ１は抵抗Ｒ９が
接続されただけに等しい状態であり、抵抗Ｒ６の両端は
同電位と考えられる。すなわち、抵抗Ｒｂの両端に生じ
た電圧ＶｒｂによってトランジスタＱ、のベースは負に
、エミッタは正になっており、結局、トランジスタＱ、
は逆バイアスされることとなり、耐圧はＶＣＥＮとなる
ため、トランジスタＱ、の耐圧による選択は従来例より
低いもので可能となる。また、トランジスタＱ２につい
ても同様なので、その説明は省略する。更に、トランジ
スタＱ、またはＱ２を逆バイアスしているため、オフし
ているトランジスタＱ、またはＱ２の誤動作も起こらな
い長所もある。ここで、抵抗Ｒｈは、電圧Ｖｒｂをかせ
ぐに十分な値で良いから、小さい抵抗値のもので可能で
ある０例えば、電圧Ｖｒｂに１■出すために、コレクタ
電流ｒｅがＩＡなら、Ｒｂ＝１Ωで十分となる。

（実施例２） ＠２図は他の実施例の具体回路図を示すものであり、ス
イッチング回路１はトランジスタＱ５〜Ｑいインダクタ
１、等から構成されている。トランジスタＱ５．Ｑ６は
高速でスイッチング動作し、トランジスタＱ、、Ｑ、は
低速でスイッチング動作をし、このトランジスタＱ、、
Ｑ、のエミッタは共通接続して抵抗Ｒｂを介して接地し
である。制御回路２は、トランジスタＱ、−Ｑ、、、発
振器ＯＳｃ、、ｏｓｃ２、インバータＧ　ｓ　ｒ　Ｇい
／アデートＧ５．Ｇ６、パルストランスＰＴ、、ＰＴ２
．７リツプ７０ツブＦＦい電圧比較器ＣＭＰ等から構成
されている。各端子■〜■を夫々接続するものである。

本実施例は、負荷３に低周波の矩形波を供給する回路で
あり、特に、負荷３が高圧放電灯（ＨＩＤ）である場合
には、ＨＩＤ固有の音響的共鳴現象を生じることなく、
小型軽量な点灯装置を形成することができるものである
。

以下、動作を説明する。尚、第３図は第２図における高
周波側の動作を示す波形で、第４図は第２図における低
周波側の動作を示す波形である。

発振器Ｏ３Ｃ，は第３図（、）に示すように数１０ｋＨ
２程度の高い周波数ｆ、のパルスを発生し、これを、７
リツプ７０ツブＦ　Ｆ　＋のセット入力ｙａＳに入力す
る。この信号により７リツプ７０ツブＦＦ１の出力端Ｑ
はＨレベルとなり（ｔＩＳ３図（Ｃ））、インバータＧ
、を介して反転されたＬレベルの信号がノアデー）Ｇｓ
、Ｇａに夫々入力される。一方、発振器０ＳＣ２は、１
０〜敗１００ｋＨｚの低い周波数ｒ、−で第４図（ａ）
に示す５０％デユーティサイクルのパルスを発生する。

今、発振器０ＳＣ２がＬレベルの時を考えると、ノアデ
ートＧ６の出力は常にＬレベルであり、他方の／アゲー
トＧ５は７リツプ７０ツブＦＦ、の出力ＩＱの状態に応
じて、Ｈ／　Ｌとなる。、７リツプ７０ツブＦＦ、の出
力端Ｑ　ｈｆＨレベルのとき、ノアデー）Ｇｓの出力も
＋（レベルとなり、トランジスタＱ１３がオンするため
、パルストランスＰＴ、に電流が流れ、滑子■、■間に
トランジスタＱ、をドライブする電圧が発生する。また
、発振器○Ｓ０２がＬレベルであるから、トランジスタ
Ｑ、。はオン、トランジスタＱＩ＋はインバータＧ、を
介するためオンするから、端子■がＬレベル、端子■が
Ｈレベルとなり、結局、トランジスタＱアがオフ、トラ
ンジスタＱ６はオンし、また、トランジスタＱ６も当然
オフする。

この状態でトランジスタＱ、がオンオフするため、入力
直流型１１ｉＶｓ＋、）ランノスタＱ６、イングクタＬ
１負荷３、トランジスタＱ８（常にオン）、ダイオード
Ｄ、によって所謂降圧チ！Ｉ−／バが構成される。トラ
ンジスタＱ、がオンすると、トランジスタＱ、とトラン
ジスタＱ、にはＶ　Ｓ＋　／　Ｌの傾斜をもつ電流Ｉｃ
＋が流れる。この電流Ｉｃ８は抵抗Ｒ１）によって電圧
Ｖｒｂに変換され、その結果、トランジスタＱ、は逆バ
イアスされ、先の実施例と同等、つまり耐圧が上がり、
誤動作防止という効果が得られる。

また、抵抗Ｒｈで検出される電圧Ｖｒｂを、比較器ＣＭ
Ｐ’ｔ’基準凍圧Ｖｒｅｆと比較し、第３図（ｂ）に示
すようにＶ　ｒｂ＞　Ｖ　ｒｅｆとなったときに、比較
器ＣＭＰの出力電圧Ｖ　ｃｔａｐをＨレベルとしく第３
図（ｃ）Ｌ　７リツプ７０ツブＦＦ、のリセット端子Ｒ
に印加する。従って、７リツプ７０ツブＦＦ、の出力端
ＱはＬレベルとなり、インバータＧ、とノアデートＧ、
を介するため、トランジスタＱ１３はオフするので、端
子■、■間に電圧が出ず、トランジスタＱ、はオフする
。第３図（ｅ）（±トランジスタ電流のコレクタ・エミ
ッタ間電圧ＶＣＥ７を示すものである。

次に、発振器０ＳＣ２の出力がＨレベルとなると、イン
バータＧ４により反転されてその出力はＬレベルとなる
ため、トランジスタＱ　ｚはオフとなり、端子■からは
Ｈレベルが出力される。＊た、トランジスタＱ　＋２が
オンして端子■はＬレベルとなる。また、ノアデー）Ｇ
ｓの出力はＬレベルとなる。従って、トランジスタＱ、
はオン、トランジスタＱ、はオフ、トランジスタＱ、は
オフとなり、トランジスタＱ６は上記と同様にオンオフ
動作をする。そのため、入力直流電源Ｖｓい　トランジ
スタＱ　５、負荷３、インダクタＬ、トランジスタＱア
、ダイオードＤ６によって降圧チョッパが構成される。

このようにして、第４図（ｃ）に示すように負荷３には
、低周波の矩形波電圧■Ｌが″印加される。尚、第４図
（ａ）は発振器０８Ｃ２の出力波形、同図（ｂ）は負荷
３に流れる電流、同図（ｄ）はトランジスタＱ、のコレ
クタ・エミッタ間電圧Ｖｃｒｙ８、同図（ｅ）はトラン
ジスタＱ７のコレクタ・エミッタ間電圧ＶＣＥ７を夫々
示すものである。

本実施例では、先の実施例と同様に低い抵抗値の抵抗Ｒ
ｂによって、トランジスタＱ、、Ｑ、のオフしている方
のトランジスタが逆バイアスされ、コレクタ・エミッタ
開電圧ＶＣＨの耐圧が高くなり、また、誤動作を防止す
ることができるものである。

また、トランジスタＱ、、Ｑ、がオフのとき、トランジ
スタＱ　＋　＋　ｔ　Ｑ　Ｉ　２によってベース・エミ
ッタ間が短絡されるため、先の実施例よりも逆バイアス
効果が高くなるという本案の好適例である。更に、抵抗
Ｒｂはトランジスタ電流を検出し、制御を行なうために
も用いることができるので、抵抗Ｒｈの効果は更に大き
くなるものである。

［発明の効果］ 本発明は上述のように、２つ以上のスイッチングトラン
ジスタのエミッタが共通接続して接地され、これらスイ
ッチングトランジスタのオンオフにより負荷に電源を供
給するスイッチング回路と、このスイッチング回路のス
イッチングトランジスタの内の１つをオンせしめた時に
他のスイッチングトランジスタをオフせしめる制御回路
とを有する電源装置において、各スイッチングトランジ
スタのベースをベース安定抵抗を介して接地し、各スイ
ッチングトランジスタの共通接続されたエミッタより、
オンしているスイッチングトランジスタのコレクタ川流
を流して両端に生じた電圧降下によりオフしているスイ
ッチングトランジスタのベースを逆バイアスする抵抗を
接地するようにしたものであるから、各スイッチングト
ランジスタの共通接続したエミッタから抵抗を接地する
ことで、スイッチングトランジスタがオフのとき、他の
オンしているスイッチングトランジスタに流れるコレク
タ電流によって該抵抗に生ずる電圧降下が、オフ側のス
イッチングトランジスタをベース安定抵抗を介して逆バ
イアスにするため、該スイッチングトランジスタのコレ
クタ・エミッタ間耐圧が上昇する効果を奏し、また、該
スイッチングトランジスタは逆バイアスされているので
、誤動作らしないという効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の具体回路図、第２図は同上
の他の実施例の具体回路図、第３図及び第４図は同上の
動作説明図、＋５５図は従来例の具体回路図、第６図は
同上の動作説明図である。 １はスイッチング回路、２は制御回路、３は負荷、Ｑ　
＋ｔＱ　２はスイッチングトランジスタ、ＲＳ　ＩＦ５
はベース安定抵抗、Ｒｂは抵抗である。 代理人　弁理士　石　１）艮　七 竿３図 第４図 逮１ 第５図 第６図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）２つ以上のスイッチングトランジスタのエミッタ
   が共通接続して接地され、これらスイッチングトランジ
   スタのオンオフにより負荷に電源を供給するスイッチン
   グ回路と、このスイッチング回路のスイッチングトラン
   ジスタの内の１つをオンせしめた時に他のスイッチング
   トランジスタをオフせしめる制御回路とを有する電源装
   置において、各スイッチングトランジスタのベースをベ
   ース安定抵抗を介して接地し、各スイッチングトランジ
   スタの共通接続されたエミッタより、オンしているスイ
   ッチングトランジスタのコレクタ電流を流して両端に生
   じた電圧降下によりオフしているスイッチングトランジ
   スタのベースを逆バイアスする抵抗を接地して成ること
   を特徴とする電源装置。
2. （２）スイッチングトランジスタをオフさせるために、
   該スイッチングトランジスタのベースと上記抵抗を介し
   て接続されているエミッタとを別に設けたトランジスタ
   などのスイッチ手段で短絡するようにしたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の電源装置。
3. （３）オンしているスイッチングトランジスタのコレク
   タ電流を上記抵抗により検出し、この検出した信号によ
   り該スイッチングトランジスタをオフ制御するようにし
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電源装
   置。