JPS644307Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案はスイツチング電源の制御回路に関する
ものである。

従来技術 第１図はスイツチング電源の制御回路について
公知の基本的な構成を示す回路図である。このよ
うな制御回路の構成作用につき簡単に説明する
と、交流電源１から供給される電力を整流器２で
整流し、コンデンサ３で平滑してFET等のスイ
ツチング素子４と直列に接続したスイツチングト
ランス５の１次コイル５１に供給する。スイツチ
ング素子４はパルス幅制御回路８２で発生するゲ
ートドライブ用のパルス信号により、オン・オフ
を繰り返す。スイツチング素子４のオン・オフに
よりスイツチングトランス５の２次コイル５２に
発生したパルス電流は、ダイオード６１，６２と
リアクトル６３とコンデンサ６４とにより構成さ
れる整流フイルタ回路６により平滑されて負荷７
に供給される。８１は負荷７への印加電圧を一定
化するための定電圧制御回路であり、また８０
は、負荷７の短絡や過負荷からスイツチング電源
を保護するよう、電流検出抵抗８３を用いて成る
電流制限回路である。８５は電流制限回路８０の
制御用電源である。前記パルス幅制御回路８２
は、定電圧制御回路８１及び電流制限回路８０の
各出力信号に応じて、パルス信号のパルス幅が制
御され、これにより負荷７に供給する電圧、電流
が制御される。尚抵抗１０１、コンデンサ１０
２、ダイオード１０３で構成される回路は、スイ
ツチングトランス５の励磁エネルギー処理回路で
ある。ここで抵抗９１、ツエナーダイオード９２
は前記パルス幅制御回路８２へ電圧を供給するた
めの回路であつて、ツエナーダイオード９２で得
られる定電圧がパルス幅制御回路８２に供給され
るが、このような回路ではコンデンサ３の電圧に
比較してツエナーダイオード９２の電圧が低く、
このため抵抗９１における消費電力が大きい欠点
を有する。

このような欠点を解消する回路として次のよう
なものが知られている。第２図は特開昭55−
53182号公報、特開昭57−183268号公報に開示さ
れている回路である。この回路の構成、作用につ
き簡単に述べると、第２図中９０はパルス幅制御
回路８２に始動時に動作電圧を供給するための定
電圧回路、５３はスイツチングトランス５に設け
られた３次コイル、９は整流回路である。始動時
には整流器２、コンデンサ３より抵抗９６を介し
て得られたツエナーダイオード９２の電圧を、抵
抗９５を介してトランジスタ９３のベース電圧と
して供給してトランジスタ９３をオン状態とし、
これによりコンデンサ３の電圧を抵抗９１及びト
ランジスタ９３のコレクタ・エミツタ間の内部イ
ンピーダンスで降圧してパルス幅制御回路８２に
供給する。そしてパルス幅制御回路８２がパルス
信号を発生してスイツチング素子４が動作を開始
すると、３次コイル５３に電圧が発生し、この電
圧がダイオード９７で整流されコンデンサ９８で
平滑されてパルス幅制御回路８２に供給される。
コンデンサ９８の電圧が上昇するとコンデンサ９
８よりダイオード９４、抵抗９５を介してツエナ
ーダイオード９２に流れ、これによりトランジス
タ９３はオフ状態となり、パルス幅制御回路８２
には３次コイル５３よりの電力のみが供給される
ことになる。この例では整流フイルタ回路６の構
成がコンデンサインプツト型であるから、負荷７
の電圧を定電圧制御すればコンデンサ９８の電圧
も略定電圧となり、パルス幅制御回路８２には安
定した電圧が供給できる。ところでコンデンサイ
ンプツト型の整流フイルタ回路６は容量の大きい
スイツチング電源には経済的ではなく、容量の大
きいスイツチング電源を用いる場合には、第１図
に示すようにダイオード６１，６２及びリアクタ
ンス６３、並びにコンデンサ６４で構成される回
路（フオワードコンバータと呼ばれている）や、
スイツチング素子を複数個有するブリツジ構成回
路（図示せず）が有利であることが知られてい
る。しかしながらそのような整流フイルタ回路を
用いると、負荷７の電圧とコンデンサ９８の電圧
とは比例関係が無くなり、このため負荷７の電圧
を一定制御してもコンデンサ３の電圧変化や負荷
７の大きさによつてコンデンサ９８の電圧は大き
く変化し、この結果パルス幅制御回路８２に安定
した動作電圧を供給することが困難になる。

考案の目的 本考案はこのような事情のもとになされたもの
であり、パルス幅制御回路８２に常に安定した動
作電圧を供給することのでき、しかも経済的にも
有利なスイツチング電源の制御回路を提供しよう
とするものである。

考案の概要 本考案の特徴とするところは、整流回路９の出
力端とツエナーダイオード９２のカソードとの間
に、平滑用コンデンサ９８の電圧安定化用のダイ
オードを設けて、コンデンサ９８の電圧を、ツエ
ナーダイオード９２及び前記ダイオードの電圧の
和に制限し、更に整流回路９の整流器の出力側に
コンデンサ９８の充電電流のピーク値を抑制する
ための抵抗を設けた点にある。

実施例 以下図面により本考案の実施例につき説明す
る。

第３図は本考案の一実施例を示す回路図であ
り、第２図と同符号のものは同一部分若しくは相
当部分を示す。この実施例の要部につき説明する
と、２０は第１の整流回路であつて、この整流回
路２０とパルス幅制御回路８２との間に、当該パ
ルス幅制御回路８２に始動時に動作電圧を供給す
るための定電圧回路９０が設けられ、この定電圧
回路９０は、抵抗９６及びツエナーダイオード９
２の直列回路と、抵抗９６及びツエナーダイオー
ド９２のカソードの接続点にベースが接続される
と共にエミツタが電源ライン１０Ａを介してパル
ス幅制御回路８２に接続された始動用のNPNト
ランジスタ９３とより成る。スイツチングトラン
ス５の３次コイル５３は整流器としてダイオード
９７及び抵抗９９を介してライン１０Ａに接続さ
れ、またライン１０Ａ及びアースライン１０Ｂの
間には、ダイオード９７と共に第２の整流回路９
を構成する平滑用コンデンサ９８が設けられてい
る。前記抵抗９９は、コンデンサ９８の充電電流
のピーク値を抑制するためのものである。コンデ
ンサ９８及び抵抗９９の接続点とツエナーダイオ
ード９２のカソードとの間には、ツエナーダイオ
ード９２のカソードにカソードが接続されるよ
う、コンデンサ９８の電圧安定化用のダイオード
９４が設けられている。

このような構成の実施例の動作につき説明する
と、交流電源１から供給される電圧を整流器２で
整流し、コンデンサ３で平滑して直流電圧とし、
この直流電圧を一次コイル５１及びスイツチング
素子４に印加する。一方この直流電圧を抵抗９６
により分圧し、ツエナーダイオード９２にて得ら
れた電圧をトランジスタ９３のベース・エミツタ
間に印加する。始動時には３次コイル５３には電
圧が発生していないのでトランジスタ９３はオン
状態となり、コンデンサ３の電圧をトランジスタ
９３のコレクタ・エミツタ間の内部インピーダン
スで降圧してパルス幅制御回路８２に供給する。
これによりパルス幅制御回路８２がゲートドライ
ブ用のパルス信号を発生するとスイツチング素子
４がオン・オフ動作をし、３次コイル５３に電圧
が発生する。この電圧がダイオード９７で整流さ
れ抵抗９９で降圧され、コンデンサ９８で平滑さ
れる。こうしてコンデンサ９８の電圧が上昇する
が、定常運転になつた後のコンデンサ９８の電圧
がツエナーダイオード９２の電圧を越えるように
設定することにより、トランジスタ９３はオフ状
態となつてパルス幅制御回路８２にはコンデンサ
９８で平滑された電圧が供給される。そしてダイ
オード９４が設けられているのでコンデンサ９８
の電圧が上昇した場合当該ダイオード９４を介し
てコンデンサ９８よりの電流がツエナーダイオー
ド９２に流れる。これによりパルス幅制御回路８
２にはツエナーダイオード９２の電圧とダイオー
ド９４の順方向ドロツプ電圧との和に等しい電圧
が供給される。一方スイツチングトランス５の２
次コイル５２に発生したパルス電流は整流回路６
により整流平滑されて負荷７に供給される。そし
て定電圧制御回路８１及び電流制限回路８０の各
出力信号に応じてパルス幅制御回路８２よりのパ
ルス信号のパルス幅が制御され、負荷７に供給す
る電圧、電流が制御される。

実験結果 第４図は、第２図に示す従来の回路と第３図に
示す本考案の回路とについて、コンデンサ３の電
圧変化に対してコンデンサ９８の電圧がどのよう
に変化するかを調べた実験結果を示すものであ
り、縦軸にコンデンサ９８の電圧を、横軸にコン
デンサ３の電圧を夫々とつたものである。同図に
て実線Ａは従来の回路に係る特性を示し、点線Ｂ
は本考案の回路に係る特性を示すものである。こ
の結果から本考案では従来のものに比べ、コンデ
ンサ３の電圧変化に対してコンデンサ３の電圧が
安定化しており、パルス幅制御回路８２の動作電
圧が安定していることがわかる。

また第１図に示す従来の回路と第４図に示す本
考案の回路とについて、電力の消費を比較してみ
ると、例えばコンデンサ３の電圧が150V、パル
ス幅制御回路８２の動作電圧が15Vのとき、第１
図の回路では、ツエナーダイオード９２の電流が
零とすると、抵抗９１にて150−15＝135（Ｖ）に
相当する電力が消費されるのに対し、第４図の回
路では、３次コイル５３の発生電圧を低くするこ
とが可能であるから例えばコンデンサ９８の電圧
が15Vになるように３次コイルを選定すれば、電
力損失はダイオード９７及び抵抗９９のドロツプ
電圧に対応する損失と３次コイル５３の発生電圧
に対応する損失となり、第１図の回路における電
力損失に対して相当小さくなる。

考案の効果 本考案によれば、第２の整流回路９の出力端と
定電圧回路９０を構成するツエナーダイオード９
２との間に、コンデンサ９８の電圧安定化用のダ
イオード９４を設け、コンデンサ９８の電圧が上
昇したときにここよりの電流をダイオード９４を
介してツエナーダイオード９２に流すようにして
いるため、コンデンサ９８の電圧はツエナーダイ
オード９２の電圧及びダイオード９４の順方向ド
ロツプ電圧の和に制限されるので、第５図の結果
からも明らかなようにパルス幅制御回路８２に安
定した動作電圧を供給できる。しかも整流回路９
の出力端と、整流器としてのダイオード９７との
間には、コンデンサ９８の充電電流のピーク値を
抑制するための抵抗９９を設けているため、パル
ス幅制御回路８２に過剰な電圧が供給されること
がない。また先に述べた如く電力損失も小さいの
で経済的にも有利である。

以上において定常運転時におけるコンデンサ９
８の電圧がツエナーダイオード９２の電圧よりも
若干低くなるように予め抵抗９９や３次コイル５
３の巻数を選んでおけば、トランジスタ９３より
の電流とコンデンサ９８よりの電流とを加えた電
流がパルス幅制御回路８２に供給されることにな
る。このようにすれば定電圧回路９０及び整流回
路９が並列運転されることになり、始動から定常
運転に至る間に制御電源の切換えモードが入らな
いので、パルス幅制御回路８２は切換えモード時
の電圧変動による影響を受けることがないという
利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は各々スイツチング電源の制
御回路を示す回路図、第３図は本考案の一実施例
に係るスイツチング電源の制御回路を示す回路
図、第４図は、パルス幅制御回路の動作電圧の変
化を、従来のものと本考案のものとについて比較
した結果を示すグラフである。 ２０……第１の整流回路、４……スイツチング
素子、５……スイツチングコイル、６……整流フ
イルタ回路、７……負荷、８１……定電圧制御回
路、８２……パルス幅制御回路、９……第２の整
流回路、９０……定電圧回路、９２……ツエナー
ダイオード、９３……始動用トランジスタ、９７
……整流器としてのダイオード、９８……平滑用
コンデンサ、９９……抵抗、９４……平滑用コン
デンサの電圧安定化用のダイオード、１０Ａ……
電源ライン。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 交流電圧を第１の整流回路にて整流平滑した直
   流電圧をスイツチングトランス及びスイツチング
   素子の直列回路に供給し、スイツチング素子のス
   イツチングにより発生するスイツチングトランス
   の２次側の電圧を整流平滑して負荷に供給し、負
   荷電圧に対応して、パルス幅制御回路により発生
   するスイツチング素子のゲートドライブ用のパル
   ス信号を制御するスイツチング電源の制御回路に
   おいて、前記第１の整流回路とパルス幅制御回路
   の電源ラインとの間に、始動用トランジスタ及び
   これにベース電流を供給するためのツエナーダイ
   オードを備えた定電圧回路を設け、前記スイツチ
   ングトランスに３次コイルを設けると共に、この
   ３次コイルを、整流器及び平滑用コンデンサより
   成る第２の整流回路を介して前記電源ラインに接
   続し、前記整流器の出力側には平滑用コンデンサ
   の充電電流のピーク値を抑制するための抵抗を設
   け、前記第２の整流回路の出力端と前記ツエナー
   ダイオードのカソードとの間には、当該整流回路
   の出力端にアノードが接続されるよう、平滑用コ
   ンデンサの電圧安定化用のダイオードを設けて成
   り、始動時には始動用トランジスタをオンさせて
   第１の整流回路よりの直流電圧をパルス幅制御回
   路に動作電圧として供給し、スイツチング素子が
   スイツチング動作を開始した後は、第２の整流回
   路よりの電圧をパルス幅制御回路に動作電圧とし
   て供給すると共に、平滑用コンデンサの電圧を前
   記ツエナーダイオード及び前記ダイオードの電圧
   の和に制限することを特徴とするスイツチング電
   源の制御回路。