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JP2011125074A - Switching power supply - Google Patents

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JP2011125074A
JP2011125074A JP2009278193A JP2009278193A JP2011125074A JP 2011125074 A JP2011125074 A JP 2011125074A JP 2009278193 A JP2009278193 A JP 2009278193A JP 2009278193 A JP2009278193 A JP 2009278193A JP 2011125074 A JP2011125074 A JP 2011125074A
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control circuit
voltage
resistor
constant current
power supply
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JP2009278193A
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Yasuhiro Shiozawa
泰浩 塩澤
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Yokogawa Electric Corp
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Yokogawa Electric Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To fix a starting time regardless of an input voltage and lessen a power loss after start by enabling start, even if the input voltage is a low voltage in the vicinity of the starting voltage of a control circuit. <P>SOLUTION: A switching power supply includes a transformer which transmits a power supplied to a primary winding to a secondary winding and a tertiary winding, a switching element which supplies an input voltage intermittently to the primary winding of the transformer, a control circuit which starts to control the switching action of the switching element by the starting voltage applied to a power terminal, a capacitor which is connected to the power terminal of the control circuit, a rectifying device which leads a power conducted to the tertiary winding to the power terminal of the control circuit, a constant current circuit which generates a constant current based on the input voltage and outputs it to the capacitor, and a constant current control circuit which stops the action of the constant current circuit after start of the control circuit. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、スイッチング電源に係り、特に、入力電圧が低電圧でも起動可能であり、入力電圧にかかわらず起動時間を一定とすることができるとともに、電力損失を小さくすることができるスイッチング電源に関する。   The present invention relates to a switching power supply, and more particularly to a switching power supply that can be started even when an input voltage is low, can have a constant start-up time regardless of the input voltage, and can reduce power loss.

スイッチング電源を動作させるためには、最初に制御回路ICに電源を供給して制御回路ICを起動させる必要がある。スイッチング電源の起動回路関連の従来の構成について、図3(a)の回路図を参照して説明する。   In order to operate the switching power supply, it is necessary to first start the control circuit IC by supplying power to the control circuit IC. A conventional configuration related to the starting circuit of the switching power supply will be described with reference to the circuit diagram of FIG.

スイッチング電源に入力電圧Vaが印加されると、起動用抵抗R1を介して接続されたコンデンサC1に電流が流れ込み、電荷が蓄積され、端子電圧が上昇していく。この端子電圧は、制御回路IC(U1)の電源端子Vccに印加されており、制御回路IC(U1)の起動電圧に達すると、制御回路IC(U1)が動作を開始して、トランジスタQsのオン/オフを制御することにより、スイッチング電源が起動する。   When the input voltage Va is applied to the switching power supply, a current flows into the capacitor C1 connected via the starting resistor R1, charges are accumulated, and the terminal voltage increases. This terminal voltage is applied to the power supply terminal Vcc of the control circuit IC (U1). When the starting voltage of the control circuit IC (U1) is reached, the control circuit IC (U1) starts operating, and the transistor Qs The switching power supply is started by controlling on / off.

制御回路IC(U1)が動作してスイッチング電源が起動した後は、トランスT1の3次巻線、ダイオードD1を介してコンデンサC1に電流が流れ込み、電力が供給される。このときも、入力電圧VaとコンデンサC1の端子電圧との差により、起動用抵抗R1を介してコンデンサC1に電流が流れ込む。このため、スイッチング電源の動作時に、起動用抵抗R1での電力損失が発生する。   After the control circuit IC (U1) operates and the switching power supply is activated, current flows into the capacitor C1 via the tertiary winding of the transformer T1 and the diode D1, and power is supplied. Also at this time, due to the difference between the input voltage Va and the terminal voltage of the capacitor C1, a current flows into the capacitor C1 via the starting resistor R1. For this reason, when the switching power supply operates, power loss occurs at the starting resistor R1.

この起動用抵抗R1での電力損失を低減するために、図3(b)に示すような回路構成とする場合がある。本図の例では、起動用抵抗R1とコンデンサC1との間に、電界効果トランジスタQ1と、これをオン/オフさせるための回路としてトリガ回路TRGおよび抵抗R4を追加する。   In order to reduce the power loss in the starting resistor R1, there is a case where a circuit configuration as shown in FIG. In the example of this figure, a field effect transistor Q1 and a trigger circuit TRG and a resistor R4 are added as a circuit for turning on / off the field effect transistor Q1 between the starting resistor R1 and the capacitor C1.

起動時にはTRG回路をハイインピーダンス状態にしておく。この状態で、入力電圧Vaを印加すると、抵抗R4を介して電界効果トランジスタQ1のゲートに電圧が上昇するため、電界効果トランジスタQ1がオンする。すると、起動用抵抗R1と電界効果トランジスタQ1とを介してコンデンサC1に電流が流れ込み、端子電圧が上昇していく。この端子電圧が、制御回路IC(U1)の起動電圧に達すると、制御回路IC(U1)が動作を開始して、トランジスタQsのオン/オフを制御することにより、スイッチング電源が起動する。   At startup, the TRG circuit is kept in a high impedance state. In this state, when the input voltage Va is applied, the voltage rises to the gate of the field effect transistor Q1 via the resistor R4, so that the field effect transistor Q1 is turned on. Then, current flows into the capacitor C1 via the starting resistor R1 and the field effect transistor Q1, and the terminal voltage increases. When this terminal voltage reaches the starting voltage of the control circuit IC (U1), the control circuit IC (U1) starts operating, and the switching power supply is started by controlling on / off of the transistor Qs.

制御回路IC(U1)が動作してスイッチング電源が起動した後は、TRG回路をローインピーダンス状態に切り替える。すると、電界効果トランジスタQ1がオフとなり、起動用抵抗R1からコンデンサC1への電力供給経路が切断されるため、起動用抵抗R1での電力損失は発生しない。   After the control circuit IC (U1) operates and the switching power supply is activated, the TRG circuit is switched to the low impedance state. Then, the field effect transistor Q1 is turned off and the power supply path from the starting resistor R1 to the capacitor C1 is cut, so that no power loss occurs in the starting resistor R1.

特開2005−198408号公報JP 2005-198408 A

スイッチング電源が起動するまでの時間は、入力電圧Vaを印加してから、起動用抵抗R1からコンデンサC1に流れ込む電流により、コンデンサC1の端子電圧が制御回路IC(U1)の起動電圧に達するまでの時間となる。   The time until the switching power supply starts is from when the input voltage Va is applied until the terminal voltage of the capacitor C1 reaches the starting voltage of the control circuit IC (U1) due to the current flowing from the starting resistor R1 into the capacitor C1. It will be time.

ここで、入力電圧Vaの値が一定ではなく電圧範囲が広い場合は、低電圧の入力電圧Vaが印加された場合と、高電圧の入力電圧Vaが印加された場合とで、コンデンサC1に流れ込む電流に大きな差が生じるため、スイッチング電源の起動時間にも大きな差が発生することになる。   Here, when the value of the input voltage Va is not constant and the voltage range is wide, it flows into the capacitor C1 when the low voltage input voltage Va is applied and when the high voltage input voltage Va is applied. Since a large difference occurs in the current, a large difference also occurs in the starting time of the switching power supply.

また、図3(b)に示した起動用抵抗R1における損失低減のための構成において、スイッチング電源の起動時は、電界効果トランジスタQ1をオンにするため、電界効果トランジスタQ1のゲート端子に入力電圧Vaを印加するが、この電圧値は、電界効果トランジスタQ1のソース端子電圧値、すなわち、コンデンサC1の端子電圧と、電界効果トランジスタQ1のゲート閾値電圧との合計値よりも高くなければならない。   In the configuration for reducing the loss in the starting resistor R1 shown in FIG. 3B, the input voltage is applied to the gate terminal of the field effect transistor Q1 in order to turn on the field effect transistor Q1 when the switching power supply is started. Va is applied, but this voltage value must be higher than the source terminal voltage value of the field effect transistor Q1, that is, the total value of the terminal voltage of the capacitor C1 and the gate threshold voltage of the field effect transistor Q1.

仮に、電界効果トランジスタQ1のゲート閾値電圧を5Vとし、制御回路IC(U1)の起動電圧を18Vとすると、入力電圧Vaは、23V以上であることが必要とされ、この電圧より低いとスイッチング電源は起動しないことになる。   If the gate threshold voltage of the field effect transistor Q1 is 5V and the starting voltage of the control circuit IC (U1) is 18V, the input voltage Va is required to be 23V or higher. Will not start.

そこで、本発明は、入力電圧が制御回路部の起動電圧付近の低電圧でも起動可能であり、入力電圧にかかわらず起動時間を一定とすることができるとともに、起動後の電力損失を小さくすることができるスイッチング電源を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention can be started even when the input voltage is a low voltage near the start-up voltage of the control circuit section, and the start-up time can be made constant regardless of the input voltage, and the power loss after start-up can be reduced. An object of the present invention is to provide a switching power supply capable of

上記課題を解決するため、本発明のスイッチング電源は、1次巻線に供給される電力を2次巻線および3次巻線に伝達するトランスと、入力電圧を断続的に前記トランスの1次巻線に供給するスイッチング素子と、電源端子に起動電圧が印加されることで前記スイッチング素子のスイッチング動作の制御を開始する制御回路部と、前記制御回路部の電源端子に接続されたコンデンサと、前記3次巻線に伝達される電力を前記制御回路部の電源端子に導く整流素子と、前記入力電圧に基づいて定電流を生成し、前記コンデンサに出力する定電流回路部と、前記制御回路部の起動後に、前記定電流回路部の動作を停止させる定電流制御回路部とを備えたことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, a switching power supply according to the present invention includes a transformer that transmits power supplied to a primary winding to a secondary winding and a tertiary winding, and an input voltage that is intermittently applied to the primary of the transformer. A switching element to be supplied to the winding; a control circuit unit that starts controlling the switching operation of the switching element by applying a starting voltage to the power supply terminal; a capacitor connected to the power supply terminal of the control circuit part; A rectifying element that guides power transmitted to the tertiary winding to a power supply terminal of the control circuit unit; a constant current circuit unit that generates a constant current based on the input voltage and outputs the constant current to the capacitor; and the control circuit And a constant current control circuit unit for stopping the operation of the constant current circuit unit after the unit is activated.

本発明では、定電流回路部からの定電流により制御回路部の電源端子に接続されたコンデンサを充電するため、入力電圧にかかわらずスイッチング電源の起動時間を一定とすることができる。スイッチング電源の起動後は、定電流制御回路部により定電流回路部の動作が停止されるため、定電流回路部における電力損失を削減することができる。   In the present invention, since the capacitor connected to the power supply terminal of the control circuit unit is charged by the constant current from the constant current circuit unit, the startup time of the switching power supply can be made constant regardless of the input voltage. After the switching power supply is activated, the constant current control circuit unit stops the operation of the constant current circuit unit, so that power loss in the constant current circuit unit can be reduced.

より具体的には、前記定電流回路部は、起動用抵抗R1、抵抗R2、抵抗R3、pnpトランジスタQ2、pnpトランジスタQ3を備えており、前記入力電圧の入力端子に前記起動用抵抗R1と、前記抵抗R2と、前記pnpトランジスタQ3のエミッタとが接続され、前記起動用抵抗R1の他端に、前記pnpトランジスタQ2のエミッタと、前記pnpトランジスタQ3のベースとが接続され、前記抵抗R2の他端に、前記pnpトランジスタQ2のベースと、前記pnpトランジスタQ3のコレクタと、抵抗R3が接続され、前記pnpトランジスタQ2のコレクタは、前記制御回路部の電源端子に接続された構成とすることができる。   More specifically, the constant current circuit unit includes a starting resistor R1, a resistor R2, a resistor R3, a pnp transistor Q2, and a pnp transistor Q3, and the starting resistor R1 is connected to an input terminal of the input voltage. The resistor R2 and the emitter of the pnp transistor Q3 are connected. The other end of the starting resistor R1 is connected to the emitter of the pnp transistor Q2 and the base of the pnp transistor Q3. The base of the pnp transistor Q2, the collector of the pnp transistor Q3, and the resistor R3 are connected to the ends, and the collector of the pnp transistor Q2 can be connected to the power supply terminal of the control circuit unit. .

このように構成することで、入力電圧が、制御回路部の起動電圧+pnpトランジスタQ3のベース・エミッタ間電圧+pnpトランジスタQ2のコレクタ・エミッタ飽和電圧を満たせば、スイッチング電源を起動することができる。すなわち、入力電圧が制御回路部の起動電圧付近の低電圧でも起動可能となる。   With this configuration, the switching power supply can be activated if the input voltage satisfies the starting voltage of the control circuit section + the base-emitter voltage of the pnp transistor Q3 + the collector-emitter saturation voltage of the pnp transistor Q2. That is, it is possible to start even when the input voltage is a low voltage near the starting voltage of the control circuit unit.

本発明によれば、入力電圧が制御回路部の起動電圧付近の低電圧でも起動可能であり、入力電圧にかかわらず起動時間を一定とすることができるとともに、起動後の電力損失を小さくすることができるスイッチング電源が提供される。   According to the present invention, the input voltage can be started even at a low voltage near the startup voltage of the control circuit unit, the startup time can be made constant regardless of the input voltage, and power loss after startup can be reduced. A switching power supply is provided.

本実施形態のスイッチング電源の起動回路関連の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure relevant to the starting circuit of the switching power supply of this embodiment. 本実施形態のスイッチング電源の起動回路関連の構成の別例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows another example of the structure relevant to the starting circuit of the switching power supply of this embodiment. スイッチング電源の起動回路関連の従来の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the conventional structure regarding the starting circuit of a switching power supply.

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、本実施形態のスイッチング電源の起動回路関連の構成を示す回路図である。本図に示すように、スイッチング電源は、pnpトランジスタQ2およびQ3、起動用抵抗R1、抵抗R2、抵抗R3により構成される起動用定電流回路10と、電界効果トランジスタQ1、npnトランジスタQ4、抵抗R4、抵抗R5、抵抗R6により構成される定電流制御回路20を備えている。その他の構成については従来と同様とすることができる。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration related to the startup circuit of the switching power supply according to the present embodiment. As shown in the figure, the switching power supply includes pnp transistors Q2 and Q3, a starting resistor R1, a resistor R2, and a resistor R3, a starting constant current circuit 10, a field effect transistor Q1, an npn transistor Q4, and a resistor R4. , A constant current control circuit 20 including a resistor R5 and a resistor R6. About another structure, it can be made the same as that of the past.

すなわち、1次巻線に供給される電力を2次巻線および3次巻線に伝達するトランスT1と、入力電圧Vaを断続的にトランスT1の1次巻線に供給するスイッチング素子である電界効果トランジスタQsと、電源端子Vccに起動電圧が印加されることで電界効果トランジスタQsのスイッチング動作の制御を開始する制御回路IC(U1)と、制御回路IC(U1)の電源端子Vccに一端が接続され、他端が接地されたコンデンサC1と、3次巻線に伝達される電力を制御回路IC(U1)の電源端子Vccに導く整流素子であるダイオードD1とを備えている。   That is, an electric field that is a transformer T1 that transmits power supplied to the primary winding to the secondary winding and the tertiary winding, and a switching element that intermittently supplies the input voltage Va to the primary winding of the transformer T1. The control circuit IC (U1) that starts control of the switching operation of the field effect transistor Qs by applying a starting voltage to the effect transistor Qs and the power supply terminal Vcc, and one end of the power supply terminal Vcc of the control circuit IC (U1) The capacitor C1 is connected and the other end is grounded, and the diode D1 is a rectifier that guides the power transmitted to the tertiary winding to the power supply terminal Vcc of the control circuit IC (U1).

なお、制御回路IC(U1)は、起動後に、例えば、5Vの基準電圧を出力するVref端子を備えているものとする。   Note that the control circuit IC (U1) includes a Vref terminal that outputs a reference voltage of, for example, 5 V after activation.

起動用定電流回路10は、入力電圧Vaに基づいて定電流を生成し、コンデンサC1に定電流を供給する動作を行ない、定電流制御回路20は、起動用定電流回路10の回路動作を停止させる動作を行なう。   The starting constant current circuit 10 generates a constant current based on the input voltage Va and performs an operation of supplying the constant current to the capacitor C1, and the constant current control circuit 20 stops the circuit operation of the starting constant current circuit 10. The operation to be performed is performed.

すなわち、スイッチング電源の起動時には、起動用定電流回路10によりコンデンサC1に定電流を供給することで、入力電圧Vaの値にかかわらず、起動時間を一定とし、スイッチング電源の起動後には、定電流制御回路20によって、起動用定電流回路10の回路動作を停止させることで、電力損失を低減するようにしている。   That is, when the switching power supply is started, a constant current is supplied to the capacitor C1 by the starting constant current circuit 10, so that the starting time is constant regardless of the value of the input voltage Va. The control circuit 20 stops the circuit operation of the starting constant current circuit 10 to reduce power loss.

本図の例において、起動用定電流回路10は、入力電圧Vaの入力端子に起動用抵抗R1と、抵抗R2と、pnpトランジスタQ3のエミッタが接続されている。また、起動用抵抗R1の他端に、pnpトランジスタQ2のエミッタと、pnpトランジスタQ3のベースが接続され、抵抗R2の他端に、pnpトランジスタQ2のベースと、pnpトランジスタQ3のコレクタと、抵抗R3が接続されている。pnpトランジスタQ2のコレクタは、制御回路IC(U1)の電源端子Vccに接続されている。ただし、起動用定電流回路10は、他の回路により構成してもよい。   In the example of this figure, the starting constant current circuit 10 has a starting resistor R1, a resistor R2, and an emitter of a pnp transistor Q3 connected to the input terminal of the input voltage Va. The other end of the starting resistor R1 is connected to the emitter of the pnp transistor Q2 and the base of the pnp transistor Q3. The other end of the resistor R2 is connected to the base of the pnp transistor Q2, the collector of the pnp transistor Q3, and the resistor R3. Is connected. The collector of the pnp transistor Q2 is connected to the power supply terminal Vcc of the control circuit IC (U1). However, the starting constant current circuit 10 may be constituted by other circuits.

定電流制御回路20は、入力電圧Vaの入力端子に抵抗R4が接続されている。抵抗R4は、起動用抵抗R1と異なり、十分大きくすることができる。また、電界効果トランジスタQ1は、定電流制御回路20の抵抗R3に流れる電流を制御するスイッチとして機能し、ゲートに抵抗R4の他端が接続されている。   In the constant current control circuit 20, a resistor R4 is connected to the input terminal of the input voltage Va. Unlike the starting resistor R1, the resistor R4 can be made sufficiently large. The field effect transistor Q1 functions as a switch for controlling the current flowing through the resistor R3 of the constant current control circuit 20, and the other end of the resistor R4 is connected to the gate.

電界効果トランジスタQ1のゲートは、さらに、npnトランジスタQ4のコレクタに接続されている。npnトランジスタQ4のベースは、抵抗R5を介して制御回路IC(U1)のVref端子に接続されるとともに、抵抗R6を介してエミッタに接続されるとともに接地されている。ただし、定電流制御回路20は、他の回路により構成してもよい。   The gate of field effect transistor Q1 is further connected to the collector of npn transistor Q4. The base of the npn transistor Q4 is connected to the Vref terminal of the control circuit IC (U1) via the resistor R5, is connected to the emitter via the resistor R6, and is grounded. However, the constant current control circuit 20 may be configured by other circuits.

次に、本実施形態のスイッチング電源の動作について説明する。入力電圧Vaが印加されると、抵抗R4を介して電界効果トランジスタQ1のゲート電圧が上昇し、電界効果トランジスタQ1がオンすることにより、抵抗R2、抵抗R3に電流が流れ始める。   Next, the operation of the switching power supply according to this embodiment will be described. When the input voltage Va is applied, the gate voltage of the field effect transistor Q1 rises through the resistor R4, and the field effect transistor Q1 is turned on, whereby a current starts to flow through the resistors R2 and R3.

抵抗R2の電圧降下により、pnpトランジスタQ2のエミッタ・ベース間電圧が0.6〜0.7Vになると、pnpトランジスタQ2が導通する。すると、起動用抵抗R1、pnpトランジスタQ2を経由して電流がコンデンサC1に流れ込み、コンデンサC1の端子電圧が上昇する。   When the emitter-base voltage of the pnp transistor Q2 becomes 0.6 to 0.7 V due to the voltage drop of the resistor R2, the pnp transistor Q2 becomes conductive. Then, current flows into the capacitor C1 via the starting resistor R1 and the pnp transistor Q2, and the terminal voltage of the capacitor C1 increases.

一方、起動用抵抗R1に流れる電流が増加して、起動用抵抗R1の電圧降下により、pnpトランジスタQ3のエミッタ・ベース間電圧が0.6〜0.7Vになると、pnpトランジスタQ3が導通する。これにより、抵抗R2の電圧降下が減少し、pnpトランジスタQ2のベース電流が減少することになり、起動用抵抗R1、pnpトランジスタQ2を経由してコンデンサC1に流れ込む電流が抑制される。   On the other hand, when the current flowing through the starting resistor R1 increases and the emitter-base voltage of the pnp transistor Q3 becomes 0.6 to 0.7 V due to the voltage drop of the starting resistor R1, the pnp transistor Q3 becomes conductive. As a result, the voltage drop of the resistor R2 decreases, the base current of the pnp transistor Q2 decreases, and the current flowing into the capacitor C1 via the starting resistor R1 and the pnp transistor Q2 is suppressed.

すると、起動用抵抗R1の電圧降下が減少し、pnpトランジスタQ3のベース電流が減少する。これにより、再度、抵抗R2の電圧降下が大きくなるため、pnpトランジスタQ2のベース電流が増加し、起動用抵抗R1、pnpトランジスタQ2を経由してコンデンサC1に流れ込む電流が増加する。   Then, the voltage drop of the starting resistor R1 decreases, and the base current of the pnp transistor Q3 decreases. As a result, the voltage drop of the resistor R2 becomes large again, so that the base current of the pnp transistor Q2 increases and the current flowing into the capacitor C1 via the starting resistor R1 and the pnp transistor Q2 increases.

このような動作を繰り返すことにより、起動用抵抗R1、pnpトランジスタQ2を流れる電流は、
Icnt=(Q3のベース・エミッタ間電圧)/起動用抵抗R1
で表わされる定電流Icntとなる。
By repeating such an operation, the current flowing through the starting resistor R1 and the pnp transistor Q2 is
Icnt = (base-emitter voltage of Q3) / starting resistor R1
The constant current Icnt is expressed as follows.

この値は、入力電圧Vaとは無関係で一定である。スイッチング電源の起動時において、コンデンサC1は、この定電流Icntで充電されるため、端子電圧が、制御回路IC(U1)の起動電圧に達するまでの時間は一定となる。すなわち、入力電圧Vaにかかわらず、スイッチング電源の起動時間を一定にすることができる。   This value is independent of the input voltage Va and is constant. Since the capacitor C1 is charged with the constant current Icnt when the switching power supply is activated, the time until the terminal voltage reaches the activation voltage of the control circuit IC (U1) is constant. That is, the startup time of the switching power supply can be made constant regardless of the input voltage Va.

制御回路IC(U1)が動作を開始すると、Vref端子から電圧が出力され、npnトランジスタQ4がオンになる。これにより、電界効果トランジスタQ1のゲート電圧が低下するため、電界効果トランジスタQ1がオフとなる。したがって、抵抗R2、抵抗R3を流れる電流が遮断され、pnpトランジスタQ2がオフする。これにより、起動用抵抗R1、pnpトランジスタQ2を経由してコンデンサC1に流れ込む電流が流れなくなるため、起動用抵抗R1における電力損失をなくすことができる。   When the control circuit IC (U1) starts operating, a voltage is output from the Vref terminal, and the npn transistor Q4 is turned on. As a result, the gate voltage of the field effect transistor Q1 is lowered, so that the field effect transistor Q1 is turned off. Therefore, the current flowing through the resistors R2 and R3 is cut off, and the pnp transistor Q2 is turned off. As a result, no current flows into the capacitor C1 via the starting resistor R1 and the pnp transistor Q2, so that power loss in the starting resistor R1 can be eliminated.

スイッチング電源の起動用定電流回路10において、pnpトランジスタQ2のコレクタ・エミッタ間電圧および起動用抵抗R1にかかる電圧をVbとすると、電界効果トランジスタQ1がオン状態であれば、電圧Vbが、
Vb>(pnpトランジスタQ3のベース・エミッタ間電圧)+(pnpトランジスタQ2のコレクタ・エミッタ飽和電圧)
を満たしていれば、起動用定電流回路10は定電流動作を行なうことができる。
In the starting constant current circuit 10 of the switching power supply, assuming that the collector-emitter voltage of the pnp transistor Q2 and the voltage applied to the starting resistor R1 are Vb, if the field effect transistor Q1 is on, the voltage Vb is
Vb> (base-emitter voltage of pnp transistor Q3) + (collector-emitter saturation voltage of pnp transistor Q2)
Is satisfied, the starting constant current circuit 10 can perform a constant current operation.

すなわち、入力電圧Vaの値が、以下に示すVth以上であれば、起動用定電流回路10は定電流動作を行なうことができ、スイッチング電源が動作を開始することができることになる。
Vth=(制御回路IC(U1)の起動電圧)+(pnpトランジスタQ3のベース・エミッタ間電圧)+(pnpトランジスタQ2のコレクタ・エミッタ飽和電圧)
例えば、制御回路IC(U1)の起動電圧を18Vとし、pnpトランジスタQ3のベース・エミッタ間電圧を0.6Vとし、pnpトランジスタQ2のコレクタ・エミッタ飽和電圧を0.4Vとすれば、入力電圧Vaが19V以上であれば、定電流動作が行なわれ、スイッチング電源が動作を開始することができることになる。
That is, if the value of the input voltage Va is equal to or higher than Vth shown below, the starting constant current circuit 10 can perform a constant current operation, and the switching power supply can start the operation.
Vth = (start-up voltage of control circuit IC (U1)) + (base-emitter voltage of pnp transistor Q3) + (collector-emitter saturation voltage of pnp transistor Q2)
For example, if the starting voltage of the control circuit IC (U1) is 18 V, the base-emitter voltage of the pnp transistor Q3 is 0.6 V, and the collector-emitter saturation voltage of the pnp transistor Q2 is 0.4 V, the input voltage Va If the voltage is 19 V or higher, a constant current operation is performed, and the switching power supply can start operation.

このように、本実施形態のスイッチング電源によれば、入力電圧が制御回路部の起動電圧付近の低電圧でも起動可能であり、入力電圧にかかわらず起動時間を一定とすることができるとともに、起動後の電力損失を小さくすることができる。   As described above, according to the switching power supply of the present embodiment, the input voltage can be started even at a low voltage near the start-up voltage of the control circuit unit, and the start-up time can be made constant regardless of the input voltage. Later power loss can be reduced.

次に、本実施形態のスイッチング電源の別構成について、図2の回路図を参照して説明する。本別例は、制御回路IC(U1)が、基準電圧を出力するVref端子を備えていない場合に効果的に適用することができる。   Next, another configuration of the switching power supply according to the present embodiment will be described with reference to the circuit diagram of FIG. This example can be effectively applied when the control circuit IC (U1) does not include the Vref terminal that outputs the reference voltage.

本別例では、定電流制御回路20に代えて、ツェナーダイオードZD1を備えた定電流制御回路30を用いている。   In this example, a constant current control circuit 30 including a Zener diode ZD1 is used instead of the constant current control circuit 20.

すなわち、3次巻線の出力にダイオードD2とコンデンサC2を追加し、ダイオードD2のカソードをツェナーダイオードZD1のカソードに接続する。そして、ツェナーダイオードZD1のアノードを、抵抗R5を介してnpnトランジスタQ4のベースに接続する。他の構成は、上記の実施形態と同様である。   That is, a diode D2 and a capacitor C2 are added to the output of the tertiary winding, and the cathode of the diode D2 is connected to the cathode of the Zener diode ZD1. Then, the anode of the Zener diode ZD1 is connected to the base of the npn transistor Q4 via the resistor R5. Other configurations are the same as those in the above embodiment.

本構成により、制御回路IC(U1)が、基準電圧を出力するVref端子を備えていない場合にも、スイッチング電源の起動後に、起動用定電流回路10の動作を停止させることができるようになる。   With this configuration, even when the control circuit IC (U1) does not include the Vref terminal for outputting the reference voltage, the operation of the starting constant current circuit 10 can be stopped after the switching power supply is started. .

すなわち、スイッチング電源が起動して、3次巻線に電力が伝達されると、コンデンサC2を充電し、その端子電圧が、ツェナーダイオードZD1のツェナー電圧以上になると、npnトランジスタQ4がオンになる。   That is, when the switching power supply is activated and power is transmitted to the tertiary winding, the capacitor C2 is charged. When the terminal voltage becomes equal to or higher than the Zener voltage of the Zener diode ZD1, the npn transistor Q4 is turned on.

これにより、電界効果トランジスタQ1のゲート電圧が低下するため、電界効果トランジスタQ1がオフとなる。したがって、抵抗R2、抵抗R3を流れる電流が遮断され、pnpトランジスタQ2がオフする。   As a result, the gate voltage of the field effect transistor Q1 is lowered, so that the field effect transistor Q1 is turned off. Therefore, the current flowing through the resistors R2 and R3 is cut off, and the pnp transistor Q2 is turned off.

これにより、起動用抵抗R1、pnpトランジスタQ2を経由してコンデンサC1に流れ込む電流が流れなくなるため、起動用抵抗R1における電力損失をなくすことができる。   As a result, no current flows into the capacitor C1 via the starting resistor R1 and the pnp transistor Q2, so that power loss in the starting resistor R1 can be eliminated.

また、本別例では、スイッチング電源が起動して即座に起動用定電流回路10の動作を停止させるのではなく、コンデンサC2の端子電圧がツェナーダイオードZD1のツェナー電圧まで上昇してから起動用定電流回路10の動作を停止させるようにしている。このため、起動用定電流回路10の動作の停止タイミングを調整することができる。   In this example, the operation of the constant current circuit for start 10 is not stopped immediately after the switching power supply is started, but the start constant is increased after the terminal voltage of the capacitor C2 rises to the Zener voltage of the Zener diode ZD1. The operation of the current circuit 10 is stopped. For this reason, the stop timing of the operation of the starting constant current circuit 10 can be adjusted.

10…起動用定電流回路、20…定電流制御回路、30…定電流制御回路、C1…コンデンサ、C2…コンデンサ、D1…ダイオード、D2…ダイオード、U1…制御回路IC、Q1…電界効果トランジスタ、Q2…pnpトランジスタ、Q3…pnpトランジスタ、Q4…npnトランジスタ、Qs…電界効果トランジスタ、R1…起動用抵抗、R2…抵抗、R3…抵抗、R4…抵抗、R5…抵抗、R6…抵抗、T1…トランス、TRG…トリガ回路、ZD1…ツェナーダイオード DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Constant current circuit for starting, 20 ... Constant current control circuit, 30 ... Constant current control circuit, C1 ... Capacitor, C2 ... Capacitor, D1 ... Diode, D2 ... Diode, U1 ... Control circuit IC, Q1 ... Field effect transistor, Q2 ... pnp transistor, Q3 ... pnp transistor, Q4 ... npn transistor, Qs ... field effect transistor, R1 ... starting resistor, R2 ... resistor, R3 ... resistor, R4 ... resistor, R5 ... resistor, R6 ... resistor, T1 ... transformer , TRG: trigger circuit, ZD1: Zener diode

Claims (2)

1次巻線に供給される電力を2次巻線および3次巻線に伝達するトランスと、
入力電圧を断続的に前記トランスの1次巻線に供給するスイッチング素子と、
電源端子に起動電圧が印加されることで前記スイッチング素子のスイッチング動作の制御を開始する制御回路部と、
前記制御回路部の電源端子に接続されたコンデンサと、
前記3次巻線に伝達される電力を前記制御回路部の電源端子に導く整流素子と、
前記入力電圧に基づいて定電流を生成し、前記コンデンサに出力する定電流回路部と、
前記制御回路部の起動後に、前記定電流回路部の動作を停止させる定電流制御回路部とを備えたことを特徴とするスイッチング電源。
A transformer for transmitting power supplied to the primary winding to the secondary winding and the tertiary winding;
A switching element for intermittently supplying an input voltage to the primary winding of the transformer;
A control circuit unit that starts controlling the switching operation of the switching element by applying a starting voltage to the power supply terminal;
A capacitor connected to a power supply terminal of the control circuit unit;
A rectifying element for guiding the power transmitted to the tertiary winding to the power supply terminal of the control circuit unit;
A constant current circuit unit that generates a constant current based on the input voltage and outputs the constant current to the capacitor;
A switching power supply comprising: a constant current control circuit unit that stops the operation of the constant current circuit unit after the control circuit unit is activated.
前記定電流回路部は、起動用抵抗R1、抵抗R2、抵抗R3、pnpトランジスタQ2、pnpトランジスタQ3を備えており、
前記入力電圧の入力端子に前記起動用抵抗R1と、前記抵抗R2と、前記pnpトランジスタQ3のエミッタとが接続され、
前記起動用抵抗R1の他端に、前記pnpトランジスタQ2のエミッタと、前記pnpトランジスタQ3のベースとが接続され、
前記抵抗R2の他端に、前記pnpトランジスタQ2のベースと、前記pnpトランジスタQ3のコレクタと、抵抗R3が接続され、
前記pnpトランジスタQ2のコレクタは、前記制御回路部の電源端子に接続されていることを特徴とする請求項1に記載のスイッチング電源。
The constant current circuit unit includes a starting resistor R1, a resistor R2, a resistor R3, a pnp transistor Q2, and a pnp transistor Q3.
The starting resistor R1, the resistor R2, and the emitter of the pnp transistor Q3 are connected to the input terminal of the input voltage,
The other end of the starting resistor R1 is connected to the emitter of the pnp transistor Q2 and the base of the pnp transistor Q3.
The other end of the resistor R2 is connected to the base of the pnp transistor Q2, the collector of the pnp transistor Q3, and the resistor R3.
The switching power supply according to claim 1, wherein a collector of the pnp transistor Q2 is connected to a power supply terminal of the control circuit section.
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JP2016146696A (en) * 2015-02-06 2016-08-12 ローム株式会社 Switching power supply

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