JP3397996B2 - 電源回路 - Google Patents
電源回路Info
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電源回路に関し、更
に詳しく言えば、高周波のスイッチング電源回路の力率
の改善に関する。近年、スイッチング電源を利用した電
子機器の普及に伴い、電源ラインへの高周波電流が増加
し、他の電子機器に障害を起こしたり、送電系や配電系
に高調波障害を引き起こすため現在その規制が検討され
ており、それに対応すべく、さらなる力率の改善が要求
されてきている。
に詳しく言えば、高周波のスイッチング電源回路の力率
の改善に関する。近年、スイッチング電源を利用した電
子機器の普及に伴い、電源ラインへの高周波電流が増加
し、他の電子機器に障害を起こしたり、送電系や配電系
に高調波障害を引き起こすため現在その規制が検討され
ており、それに対応すべく、さらなる力率の改善が要求
されてきている。
【0002】
【従来の技術】以下で、従来例に係る電源回路について
図面を参照しながら説明する。従来の電源回路では、力
率を改善するためにいろいろの試みがなされている。通
常、交流電圧を整流回路で整流して出力し、同時にその
出力電圧を常時検出して出力電圧が一定になるようにす
る電源回路が一般的である。このような回路においては
自励発振、他励発振の2種類の回路がある。
図面を参照しながら説明する。従来の電源回路では、力
率を改善するためにいろいろの試みがなされている。通
常、交流電圧を整流回路で整流して出力し、同時にその
出力電圧を常時検出して出力電圧が一定になるようにす
る電源回路が一般的である。このような回路においては
自励発振、他励発振の2種類の回路がある。
【0003】直流電圧生成の際に基になる交流電圧は正
弦波形を描くように変化するが、交流電圧が低い期間で
は自励回路、他励回路の如何に関らず発振安定性が低
く、異常発振が生じてしまうという問題があるので、通
常は整流回路の出力にコンデンサを接続して整流波形を
平滑化して、このような異常発振を防止している。しか
し、このような平滑用のコンデンサを用いている回路に
おいては、その力率が約0.5〜0.6程度に低下して
しまうので、これを改善すべく、本発明の発明者などに
より、以下のような回路が提案されている。
弦波形を描くように変化するが、交流電圧が低い期間で
は自励回路、他励回路の如何に関らず発振安定性が低
く、異常発振が生じてしまうという問題があるので、通
常は整流回路の出力にコンデンサを接続して整流波形を
平滑化して、このような異常発振を防止している。しか
し、このような平滑用のコンデンサを用いている回路に
おいては、その力率が約0.5〜0.6程度に低下して
しまうので、これを改善すべく、本発明の発明者などに
より、以下のような回路が提案されている。
【0004】この電源回路は、図5に示すように、ブリ
ッジ回路1、フライバックコンバータ2、トランス3、
異常発振抑止回路4、ノイズ除去用コンデンサC1及び
スイッチングトランジスタTR1からなる回路である。
この回路によれば、平滑用コンデンサを除去して力率の
改善を図るとともに、異常発振抑止回路によって電圧が
低いときの異常発振が抑止されている。なお、図5にお
いて、ダイオードD1のアノード端子たる端子Aと、ト
ランジスタQ1のコレクタの端子Bとは接続されてお
り、トランジスタQ1のベース端子は一定電圧に接続さ
れている。
ッジ回路1、フライバックコンバータ2、トランス3、
異常発振抑止回路4、ノイズ除去用コンデンサC1及び
スイッチングトランジスタTR1からなる回路である。
この回路によれば、平滑用コンデンサを除去して力率の
改善を図るとともに、異常発振抑止回路によって電圧が
低いときの異常発振が抑止されている。なお、図5にお
いて、ダイオードD1のアノード端子たる端子Aと、ト
ランジスタQ1のコレクタの端子Bとは接続されてお
り、トランジスタQ1のベース端子は一定電圧に接続さ
れている。
【0005】上記回路によれば、まず交流電圧がブリッ
ジ回路1に入力され、全波整流されて異常発振抑止回路
4に出力され、同時にトランス3の1次コイル側に出力
される。トランス3の1次コイルには直列にフライバッ
クコンバータ2及びスイッチングトランジスタTR1が
接続されている。トランジスタQ2のコレクタは抵抗R
9,R6,R13を介してブリッジ回路1の一方の出力
側に接続されており、トランジスタQ2のベースは抵抗
R11を介してブリッジ回路1の他方の出力側に接続さ
れている。
ジ回路1に入力され、全波整流されて異常発振抑止回路
4に出力され、同時にトランス3の1次コイル側に出力
される。トランス3の1次コイルには直列にフライバッ
クコンバータ2及びスイッチングトランジスタTR1が
接続されている。トランジスタQ2のコレクタは抵抗R
9,R6,R13を介してブリッジ回路1の一方の出力
側に接続されており、トランジスタQ2のベースは抵抗
R11を介してブリッジ回路1の他方の出力側に接続さ
れている。
【0006】よってブリッジ回路1からの入力電圧が変
動すると、抵抗R11,R12の抵抗比で分割されたベ
ース電位が変動し、それによってトランジスタQ2がO
N/OFF動作する。すると、トランジスタQ2のON
/OFF動作に連動してトランジスタQ1がON/OF
F動作し、それに連動してスイッチングトランジスタT
R1がOFF/ON動作する。
動すると、抵抗R11,R12の抵抗比で分割されたベ
ース電位が変動し、それによってトランジスタQ2がO
N/OFF動作する。すると、トランジスタQ2のON
/OFF動作に連動してトランジスタQ1がON/OF
F動作し、それに連動してスイッチングトランジスタT
R1がOFF/ON動作する。
【0007】このようにして、入力電圧が予め設定され
た所定の電圧以上になるとスイッチングトランジスタT
R1がOFFされて電圧が降下し、所定の電圧以下にな
るとスイッチングトランジスタTR1がONされて電圧
が上昇するというように、スイッチングトランジスタT
R1がON/OFF動作することで、基準電圧Vref
を一定に保持することができるので、所定の電圧付近で
安定化された電圧がトランス3の1次コイルに供給され
て、トランス3の2次コイル側に誘導起電力が生じ、ダ
イオードD10、コンデンサC10からなる整流回路を
介して生成される電源電圧Vout は安定化されることに
なる。
た所定の電圧以上になるとスイッチングトランジスタT
R1がOFFされて電圧が降下し、所定の電圧以下にな
るとスイッチングトランジスタTR1がONされて電圧
が上昇するというように、スイッチングトランジスタT
R1がON/OFF動作することで、基準電圧Vref
を一定に保持することができるので、所定の電圧付近で
安定化された電圧がトランス3の1次コイルに供給され
て、トランス3の2次コイル側に誘導起電力が生じ、ダ
イオードD10、コンデンサC10からなる整流回路を
介して生成される電源電圧Vout は安定化されることに
なる。
【0008】また、異常発振が生じがちであった入力電
圧が低く発振安定性の低い時間帯では、入力電圧の低下
に応じて異常発振抑止回路4の抵抗R1,R2の抵抗比
によって分割されたダイオードD1のカソード側の電位
が低下し、つれてダイオードD1のアノード側の端子A
の電位が低下する。この回路では、端子Aとトランジス
タQ1のエミッタに接続された端子Bとが接続されてい
るので端子Bの電位が低下し、スイッチングトランジス
タTR1のゲート電圧が低下するので、抵抗R1,R2
の抵抗値を適当に設定することにより、入力電圧がある
一定電圧以下になった場合にはフライバックコンバータ
2の動作制御に関わらず、スイッチングトランジスタT
R1が強制的にOFFされるようにすることができる。
圧が低く発振安定性の低い時間帯では、入力電圧の低下
に応じて異常発振抑止回路4の抵抗R1,R2の抵抗比
によって分割されたダイオードD1のカソード側の電位
が低下し、つれてダイオードD1のアノード側の端子A
の電位が低下する。この回路では、端子Aとトランジス
タQ1のエミッタに接続された端子Bとが接続されてい
るので端子Bの電位が低下し、スイッチングトランジス
タTR1のゲート電圧が低下するので、抵抗R1,R2
の抵抗値を適当に設定することにより、入力電圧がある
一定電圧以下になった場合にはフライバックコンバータ
2の動作制御に関わらず、スイッチングトランジスタT
R1が強制的にOFFされるようにすることができる。
【0009】以上のようにして、平滑用コンデンサを除
去したことにより力率を改善でき、なおかつ異常発振が
しばしば生じていた入力電圧の低い時点で、図6、図7
に示すようにスイッチングトランジスタTR1が強制的
にOFF動作されることでトランス3の1次コイルに電
圧が印加されないようにすることが容易にできるので、
平滑用コンデンサを単に除去していた回路において生じ
ていた異常発振を抑止することができるというものであ
る。
去したことにより力率を改善でき、なおかつ異常発振が
しばしば生じていた入力電圧の低い時点で、図6、図7
に示すようにスイッチングトランジスタTR1が強制的
にOFF動作されることでトランス3の1次コイルに電
圧が印加されないようにすることが容易にできるので、
平滑用コンデンサを単に除去していた回路において生じ
ていた異常発振を抑止することができるというものであ
る。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記回
路では、異常発振抑止のためにスイッチングトランジス
タTR1を強制的にOFFさせる期間(以下でOFF期
間と称する)を設定するにあたって、所定の一定電圧例
えば5V以下になったときにOFFするように設定して
いた。
路では、異常発振抑止のためにスイッチングトランジス
タTR1を強制的にOFFさせる期間(以下でOFF期
間と称する)を設定するにあたって、所定の一定電圧例
えば5V以下になったときにOFFするように設定して
いた。
【0011】この一定電圧は、入力電圧の大小に関らず
一定値に固定されているため、図8に示すように、入力
電圧の最大値が比較的小さい場合のOFF期間Δt1
と、入力電圧の最大値が比較的大きい場合のOFF期間
Δt2とを比較した場合にはΔt2の方が小さくなり、
入力電圧が大きくなると、相対的にOFF期間が短くな
ることがわかる。従って、入力電圧がかなり大きくなる
とOFF期間が極めて0に近くなり、異常発振抑止の目
的に対してほとんど意味をなさなくなり、異常発振が生
じてしまうことがあった。
一定値に固定されているため、図8に示すように、入力
電圧の最大値が比較的小さい場合のOFF期間Δt1
と、入力電圧の最大値が比較的大きい場合のOFF期間
Δt2とを比較した場合にはΔt2の方が小さくなり、
入力電圧が大きくなると、相対的にOFF期間が短くな
ることがわかる。従って、入力電圧がかなり大きくなる
とOFF期間が極めて0に近くなり、異常発振抑止の目
的に対してほとんど意味をなさなくなり、異常発振が生
じてしまうことがあった。
【0012】このため、入力電圧の幅が広い用途に用い
られる機器などには対応できず、汎用性が低いという問
題があった。
られる機器などには対応できず、汎用性が低いという問
題があった。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の欠点
に鑑み成されたもので、図1に示すように、交流電圧を
整流して第1,第2の出力端子より出力するブリッジ回
路と、前記第1の出力端子及び第2の出力端子の間に接
続し、前記ブリッジ回路の出力電圧に基づいて電源電圧
を生成する出力回路と、前記第1,第2の出力端子と前
記出力回路との間に接続され、ON/OFF動作するこ
とで前記ブリッジ回路の出力電圧の電圧値を制御するス
イッチング素子と、前記スイッチング素子のON/OF
F動作を制御する制御回路と、前記ブリッジ回路の出力
電圧が、該出力電圧の最大値に比して極めて小さいとき
に、前記制御回路に前記スイッチング素子のパルス幅を
強制的に減少させる命令を出力する、また前記制御回路
に前記スイッチング素子を強制的にオフする命令を出力
する異常発振抑止回路とを有することを特徴とする電源
回路により、上記課題を解決するものである。
に鑑み成されたもので、図1に示すように、交流電圧を
整流して第1,第2の出力端子より出力するブリッジ回
路と、前記第1の出力端子及び第2の出力端子の間に接
続し、前記ブリッジ回路の出力電圧に基づいて電源電圧
を生成する出力回路と、前記第1,第2の出力端子と前
記出力回路との間に接続され、ON/OFF動作するこ
とで前記ブリッジ回路の出力電圧の電圧値を制御するス
イッチング素子と、前記スイッチング素子のON/OF
F動作を制御する制御回路と、前記ブリッジ回路の出力
電圧が、該出力電圧の最大値に比して極めて小さいとき
に、前記制御回路に前記スイッチング素子のパルス幅を
強制的に減少させる命令を出力する、また前記制御回路
に前記スイッチング素子を強制的にオフする命令を出力
する異常発振抑止回路とを有することを特徴とする電源
回路により、上記課題を解決するものである。
【0014】
【発明の実施の形態】以下で、本発明の実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。図1は本実施形態に係
る電源回路の回路図であり、図2,図3,図4は本実施
形態に係る電源回路の動作を説明するグラフである。こ
の回路は、図1に示すように、ブリッジ回路11,制御
回路15,出力回路16,スイッチングトランジスタS
W11及び異常発振抑止回路17を有し、外部からパル
ス波を入力してスイッチングトランジスタSW11を駆
動することで安定化された電源電圧を供給する電源回路
である。
て図面を参照しながら説明する。図1は本実施形態に係
る電源回路の回路図であり、図2,図3,図4は本実施
形態に係る電源回路の動作を説明するグラフである。こ
の回路は、図1に示すように、ブリッジ回路11,制御
回路15,出力回路16,スイッチングトランジスタS
W11及び異常発振抑止回路17を有し、外部からパル
ス波を入力してスイッチングトランジスタSW11を駆
動することで安定化された電源電圧を供給する電源回路
である。
【0015】ブリッジ回路11は、自身に入力される交
流の入力電圧Vinを整流して第1,第2の出力端子Vo
1,Vo2より出力する回路である。出力回路16は、第
1の出力端子Vo1と第2の出力端子Vo2との間に接続さ
れたダイオードD0とコンデンサC10と、チョークコ
イルLを有し、後述の制御回路などによって安定化され
るブリッジ回路11の出力電圧を電源電圧Vout として
出力する回路である。なお、この回路内には、第1の出
力端子Vo1と第2の出力端子Vo2との間に直列接続する
第6,第7の抵抗R6,R7が設けられており、電源電
圧Vout がこれら第6,第7の抵抗R6,R7のブリー
ダー比で分割され、後述のエラーアンプ12に入力され
る。その詳細については後述する。
流の入力電圧Vinを整流して第1,第2の出力端子Vo
1,Vo2より出力する回路である。出力回路16は、第
1の出力端子Vo1と第2の出力端子Vo2との間に接続さ
れたダイオードD0とコンデンサC10と、チョークコ
イルLを有し、後述の制御回路などによって安定化され
るブリッジ回路11の出力電圧を電源電圧Vout として
出力する回路である。なお、この回路内には、第1の出
力端子Vo1と第2の出力端子Vo2との間に直列接続する
第6,第7の抵抗R6,R7が設けられており、電源電
圧Vout がこれら第6,第7の抵抗R6,R7のブリー
ダー比で分割され、後述のエラーアンプ12に入力され
る。その詳細については後述する。
【0016】スイッチングトランジスタSW11はスイ
ッチング素子の一例であって、出力回路16と第1,第
2の出力端子Vo1,Vo2の間に接続され、ON/OFF
動作して後述のチョークコイルLに充放電することで電
圧を上昇/下降させて電源電圧Vout を調整する素子で
ある。制御回路15は、電源電圧Vout を常時検出し、
この状態に基づいてスイッチングトランジスタSW11
のON/OFF動作を制御して、安定化された電源電圧
Vout を供給するための回路であって、エラーアンプ1
2,コンパレータ13及びドライブ回路14を有する。
ッチング素子の一例であって、出力回路16と第1,第
2の出力端子Vo1,Vo2の間に接続され、ON/OFF
動作して後述のチョークコイルLに充放電することで電
圧を上昇/下降させて電源電圧Vout を調整する素子で
ある。制御回路15は、電源電圧Vout を常時検出し、
この状態に基づいてスイッチングトランジスタSW11
のON/OFF動作を制御して、安定化された電源電圧
Vout を供給するための回路であって、エラーアンプ1
2,コンパレータ13及びドライブ回路14を有する。
【0017】エラーアンプ12は、所定の基準電圧Vre
f を非反転入力+に入力し、反転入力−に入力される電
圧V1と基準電圧Vref を比較して、基準電圧Vref が
電圧V1を上回ったときにハイレベル(以下“H”と記
す)を出力し、下回った時にローレベル(以下“L”と
記す)を出力する回路である。なお反転入力−に入力さ
れる電圧V1は基本的には上述の第6,第7の抵抗R
6,R7で分割される電源電圧Vout となるが、この反
転入力−には後述の異常発振抑止回路17も接続されて
いるので、異常発振抑止回路17の動作にも影響する。
f を非反転入力+に入力し、反転入力−に入力される電
圧V1と基準電圧Vref を比較して、基準電圧Vref が
電圧V1を上回ったときにハイレベル(以下“H”と記
す)を出力し、下回った時にローレベル(以下“L”と
記す)を出力する回路である。なお反転入力−に入力さ
れる電圧V1は基本的には上述の第6,第7の抵抗R
6,R7で分割される電源電圧Vout となるが、この反
転入力−には後述の異常発振抑止回路17も接続されて
いるので、異常発振抑止回路17の動作にも影響する。
【0018】コンパレータ13は、スイッチングトラン
ジスタSW11に流れる電流とエラーアンプ12の出力
を比較し、且つ基準となるパルス波と比較されて、ドラ
イブ回路14にPWM変調された矩形波を出力する回路
である。ドライブ回路14はコンパレータ13の出力で
ある矩形波に基づいて後述のスイッチングトランジスタ
SW11をON/OFFさせる回路である。
ジスタSW11に流れる電流とエラーアンプ12の出力
を比較し、且つ基準となるパルス波と比較されて、ドラ
イブ回路14にPWM変調された矩形波を出力する回路
である。ドライブ回路14はコンパレータ13の出力で
ある矩形波に基づいて後述のスイッチングトランジスタ
SW11をON/OFFさせる回路である。
【0019】異常発振抑止回路17は、ブリッジ回路1
1の出力である整流波形のレベルを常時検出して、電圧
レベルが低いときにはエラーアンプ12の出力を強制的
に引き下げる事でスイッチングトランジスタSW11の
パルス幅を強制的に減少させる命令を出力する、またス
イッチングトランジスタを強制的にOFFする命令を出
力する回路である。この回路では、入力電圧の最大値に
対しての比で強制的に前記命令に於ける電圧を決定して
いるので、入力電圧の最大値に応じて前記命令に於ける
電圧レベルが変動する。本実施形態では入力電圧の最大
値の1/5を下回ったときにスイッチングトランジスタ
SW11のパルス幅を強制的に減少させる命令を出力す
る、またスイッチングトランジスタを強制的にOFFす
る命令を出力させている。
1の出力である整流波形のレベルを常時検出して、電圧
レベルが低いときにはエラーアンプ12の出力を強制的
に引き下げる事でスイッチングトランジスタSW11の
パルス幅を強制的に減少させる命令を出力する、またス
イッチングトランジスタを強制的にOFFする命令を出
力する回路である。この回路では、入力電圧の最大値に
対しての比で強制的に前記命令に於ける電圧を決定して
いるので、入力電圧の最大値に応じて前記命令に於ける
電圧レベルが変動する。本実施形態では入力電圧の最大
値の1/5を下回ったときにスイッチングトランジスタ
SW11のパルス幅を強制的に減少させる命令を出力す
る、またスイッチングトランジスタを強制的にOFFす
る命令を出力させている。
【0020】この点が、本実施形態に係る電源回路がO
FF期間を設定する電圧を固定していた(例えば5V)
従来回路と最も異なる点である。この異常発振抑止回路
17は、図1に示すように、第1の出力端子Vo1及び第
2の出力端子Vo2の間に直列接続する第1,第2の抵抗
R1,R2と、第1の抵抗R1と並列に接続する第1の
コンデンサC1と、第1の抵抗R1と第2の抵抗R2と
の間にカソードが接続するダイオードと、ダイオードの
アノードと、第2の出力端子との間に接続する第2のコ
ンデンサC2と、エラーアンプの反転入力とダイオード
のアノードとの間に直列接続する第3の抵抗R3,第4
の抵抗R4及び第3のコンデンサC3とを有する。
FF期間を設定する電圧を固定していた(例えば5V)
従来回路と最も異なる点である。この異常発振抑止回路
17は、図1に示すように、第1の出力端子Vo1及び第
2の出力端子Vo2の間に直列接続する第1,第2の抵抗
R1,R2と、第1の抵抗R1と並列に接続する第1の
コンデンサC1と、第1の抵抗R1と第2の抵抗R2と
の間にカソードが接続するダイオードと、ダイオードの
アノードと、第2の出力端子との間に接続する第2のコ
ンデンサC2と、エラーアンプの反転入力とダイオード
のアノードとの間に直列接続する第3の抵抗R3,第4
の抵抗R4及び第3のコンデンサC3とを有する。
【0021】以下で上記回路の動作について、ブリッジ
回路1の出力電圧が比較的高く発振安定性が良好な状
態,ブリッジ回路1の出力電圧が比較的低く発振安定性
が悪い状態の2つの場合に分けて説明する。 (1)発振安定性が良好な状態での動作 まず電源が投入されるとブリッジ回路11によって交流
の入力電圧Vinが整流され、第1,第2の出力端子Vo
1,Vo2より出力され、出力回路16によって電源電圧
Vout として出力される。
回路1の出力電圧が比較的高く発振安定性が良好な状
態,ブリッジ回路1の出力電圧が比較的低く発振安定性
が悪い状態の2つの場合に分けて説明する。 (1)発振安定性が良好な状態での動作 まず電源が投入されるとブリッジ回路11によって交流
の入力電圧Vinが整流され、第1,第2の出力端子Vo
1,Vo2より出力され、出力回路16によって電源電圧
Vout として出力される。
【0022】ブリッジ回路11の出力電圧は抵抗R6,
R7によって分割され、エラーアンプ12の負側入力−
に出力される。次にエラーアンプ12によってこの出力
電圧が基準電圧Vref と比較され、その比較結果がエラ
ーアンプ12より出力される。基準電圧Vref がV1を
上回れば“H”が出力され、下回れば“L”が出力され
る。
R7によって分割され、エラーアンプ12の負側入力−
に出力される。次にエラーアンプ12によってこの出力
電圧が基準電圧Vref と比較され、その比較結果がエラ
ーアンプ12より出力される。基準電圧Vref がV1を
上回れば“H”が出力され、下回れば“L”が出力され
る。
【0023】エラーアンプ12の出力はコンパレータ1
3の一入力に入力される。コンパレータ13の他方の端
子からはスイッチングトランジスタSW11に流れる電
流がコンパレータ13の他方の入力に出力され、且つ基
準となる三角波のパルス波が比較されて出力される。ド
ライブ回路14によってコンパレータ13のパルスに基
づいてスイッチングトランジスタSW11がON/OF
Fされる。
3の一入力に入力される。コンパレータ13の他方の端
子からはスイッチングトランジスタSW11に流れる電
流がコンパレータ13の他方の入力に出力され、且つ基
準となる三角波のパルス波が比較されて出力される。ド
ライブ回路14によってコンパレータ13のパルスに基
づいてスイッチングトランジスタSW11がON/OF
Fされる。
【0024】ここでスイッチングトランジスタSW11
がONするとそのドレインに電流ID が流れ、これによ
って出力回路のチョークコイルLに{(1/2)L}I
D×ID なるエネルギーEが蓄えられる。このONした
瞬間は図1のA点の電位Vaはほとんど0Vになってい
る。次いでスイッチングトランジスタSW11がOFF
すると電流ID は流れなくなり、チョークコイルLに蓄
えられていたエネルギーが放出されてA点の電位Vaが
上昇する。これがダイオードD0やコンデンサC10に
よって整流されて電源電圧Vout として出力されること
になる。A点の電位Vaの大小は、チョークコイルLに
蓄えられたエネルギーEの大小によって定まり、このエ
ネルギーの大小はスイッチングトランジスタSW11の
ON/OFFのデューティ比および電流によって規定さ
れる。また、スイッチングトランジスタSW11のON
/OFFのデューティ比はドライブ回路14の出力のパ
ルス幅によって定まる。
がONするとそのドレインに電流ID が流れ、これによ
って出力回路のチョークコイルLに{(1/2)L}I
D×ID なるエネルギーEが蓄えられる。このONした
瞬間は図1のA点の電位Vaはほとんど0Vになってい
る。次いでスイッチングトランジスタSW11がOFF
すると電流ID は流れなくなり、チョークコイルLに蓄
えられていたエネルギーが放出されてA点の電位Vaが
上昇する。これがダイオードD0やコンデンサC10に
よって整流されて電源電圧Vout として出力されること
になる。A点の電位Vaの大小は、チョークコイルLに
蓄えられたエネルギーEの大小によって定まり、このエ
ネルギーの大小はスイッチングトランジスタSW11の
ON/OFFのデューティ比および電流によって規定さ
れる。また、スイッチングトランジスタSW11のON
/OFFのデューティ比はドライブ回路14の出力のパ
ルス幅によって定まる。
【0025】従って、電源電圧Vout が所定の電圧より
低い場合にはスイッチングトランジスタSW11のON
している期間を長くしてチョークコイルLに蓄えるエネ
ルギーEを大きくして電源電圧Vout を上昇させる方向
に駆動し、逆に電源電圧Vout が所定の電圧より高い場
合にはスイッチングトランジスタSW11のONしてい
る期間を短くしてチョークコイルLに蓄えるエネルギー
Eを小さくさせ電源電圧Vout を下降させる方向に駆動
する。
低い場合にはスイッチングトランジスタSW11のON
している期間を長くしてチョークコイルLに蓄えるエネ
ルギーEを大きくして電源電圧Vout を上昇させる方向
に駆動し、逆に電源電圧Vout が所定の電圧より高い場
合にはスイッチングトランジスタSW11のONしてい
る期間を短くしてチョークコイルLに蓄えるエネルギー
Eを小さくさせ電源電圧Vout を下降させる方向に駆動
する。
【0026】このような動作を常時繰り返して行うこと
によって、所定の電圧で安定化された電源電圧Vout が
出力されることになる。 (2)発振安定性が低下した状態での動作 ブリッジ回路の出力電圧が低下すると、発振安定性が低
下して異常発振を起こす可能性があるので、それに対応
する措置をとる必要がある。本実施形態ではこれに対応
すべく異常発振抑止回路17を設けている。以下でその
場合について説明する。
によって、所定の電圧で安定化された電源電圧Vout が
出力されることになる。 (2)発振安定性が低下した状態での動作 ブリッジ回路の出力電圧が低下すると、発振安定性が低
下して異常発振を起こす可能性があるので、それに対応
する措置をとる必要がある。本実施形態ではこれに対応
すべく異常発振抑止回路17を設けている。以下でその
場合について説明する。
【0027】この場合には、ブリッジ回路11の出力電
圧が極めて小さくなる(ピーク電圧Vpの1/5程度)
ので、第1,第2の抵抗R1,R2及び第1,第2のコ
ンデンサC1,C2によって分割されたダイオードD1
のカソード側の電位が低下し、つれてダイオードD1の
アノード側の端子の電位が低下する。この回路では、ア
ノードとエラーアンプ12の出力が、第3の抵抗R3を
介して接続されているので、電源電圧Vout のレベルに
関らずエラーアンプ12の出力の電位V1が低下し、エ
ラーアンプ12の出力が常に“L”となる。このことに
よって、コンパレータの入力がこの場合に“L”となる
のでこの期間におけるかぎりドライブ回路14はスイッ
チングトランジスタSW11のパルス幅を強制的に減少
させ、またスイッチングトランジスタSW11を強制的
にOFFさせる命令を出力し、この期間中この状態を維
持する。
圧が極めて小さくなる(ピーク電圧Vpの1/5程度)
ので、第1,第2の抵抗R1,R2及び第1,第2のコ
ンデンサC1,C2によって分割されたダイオードD1
のカソード側の電位が低下し、つれてダイオードD1の
アノード側の端子の電位が低下する。この回路では、ア
ノードとエラーアンプ12の出力が、第3の抵抗R3を
介して接続されているので、電源電圧Vout のレベルに
関らずエラーアンプ12の出力の電位V1が低下し、エ
ラーアンプ12の出力が常に“L”となる。このことに
よって、コンパレータの入力がこの場合に“L”となる
のでこの期間におけるかぎりドライブ回路14はスイッ
チングトランジスタSW11のパルス幅を強制的に減少
させ、またスイッチングトランジスタSW11を強制的
にOFFさせる命令を出力し、この期間中この状態を維
持する。
【0028】なお、発信器を持っているか、いないかの
違いこそあれ、従来回路においても異常発振抑止回路は
設けられていたが、従来の異常発振抑止回路は強制的に
OFFさせる閾値となる電圧を固定にしていたので汎用
性が乏しかったが、本実施形態の回路では従来のように
単に第1,第2の抵抗R1,R2の分割比でOFFすべ
き電圧を決定しているのではなく、これらに第1,第2
のコンデンサC1,C2を並列に接続することによっ
て、入力電圧の交流成分が第3の抵抗R3に生じ、入力
電圧が変化してもその分交流成分が変化する事で入力電
圧の最大値に対する一定の比例関係が保たれ、入力電圧
がどのようなレベルのものであったとしても、例えば入
力電圧の最大値Vpの1/5程度にこの電圧をとり、こ
れ以下に電圧が低下した時には強制的に前記スイッチン
グトランジスタSW11のパルス幅を減少させるか、ま
たSW11を強制的にOFFさせることが可能になる。
違いこそあれ、従来回路においても異常発振抑止回路は
設けられていたが、従来の異常発振抑止回路は強制的に
OFFさせる閾値となる電圧を固定にしていたので汎用
性が乏しかったが、本実施形態の回路では従来のように
単に第1,第2の抵抗R1,R2の分割比でOFFすべ
き電圧を決定しているのではなく、これらに第1,第2
のコンデンサC1,C2を並列に接続することによっ
て、入力電圧の交流成分が第3の抵抗R3に生じ、入力
電圧が変化してもその分交流成分が変化する事で入力電
圧の最大値に対する一定の比例関係が保たれ、入力電圧
がどのようなレベルのものであったとしても、例えば入
力電圧の最大値Vpの1/5程度にこの電圧をとり、こ
れ以下に電圧が低下した時には強制的に前記スイッチン
グトランジスタSW11のパルス幅を減少させるか、ま
たSW11を強制的にOFFさせることが可能になる。
【0029】このようにすることによって、図2,図3
に示すように、入力電圧の最大値Vpが大きい場合(図
2)のOFF期間Δt11と、入力電圧の最大値Vpが
大きい場合(図3)のOFF期間Δt12とを、ほぼ等
しくとることができるので、入力電圧の最大値Vpのい
かんに関らず、異常発振の抑止を安定に保つことができ
るので、広い入力電圧範囲に適用できる。
に示すように、入力電圧の最大値Vpが大きい場合(図
2)のOFF期間Δt11と、入力電圧の最大値Vpが
大きい場合(図3)のOFF期間Δt12とを、ほぼ等
しくとることができるので、入力電圧の最大値Vpのい
かんに関らず、異常発振の抑止を安定に保つことができ
るので、広い入力電圧範囲に適用できる。
【0030】また、この入力電圧の最大値Vpとの比率
については本実施形態では1/5としているが、本発明
はこれに限らず、例えば最大値の1/6,1/4以下に
低下した時にOFFするように設定しても、同様の効果
を奏する。この比を調整するには、第1,第2の抵抗R
1,R2の抵抗値や、第1のコンデンサC1の容量値を
調整することで対応する事ができる。
については本実施形態では1/5としているが、本発明
はこれに限らず、例えば最大値の1/6,1/4以下に
低下した時にOFFするように設定しても、同様の効果
を奏する。この比を調整するには、第1,第2の抵抗R
1,R2の抵抗値や、第1のコンデンサC1の容量値を
調整することで対応する事ができる。
【0031】さらに、本実施形態に係る回路において、
C3、C4、R4、R8は、エラーアンプの位相補正と
して働く。加えて、C3、R4は、エラーアンプにとっ
て積分回路として動作する場所に接続されているため、
C3の容量が大きいほどエラーアンプ出力波形が緩やか
になるため、図4のc,dの波形に示すようにスイッチ
ングトランジスタSW11のドレインに流れるピーク電
流ID の波形を鈍らせる事ができ、また、第4の抵抗R
4の抵抗値、第4のコンデンサC4の容量値を調整する
事によって、図4のeに示す電流ID の立ち下がり波形
を調整する事ができる。力率を改善するには、入力電圧
の波形とこのピーク電流ID の波形とがオーバーラップ
している部分を増すようにすればよく、力率改善には電
流ID の波形も影響するので、上記の値を適切に調整す
る事により、さらに力率を改善する事も可能である。
C3、C4、R4、R8は、エラーアンプの位相補正と
して働く。加えて、C3、R4は、エラーアンプにとっ
て積分回路として動作する場所に接続されているため、
C3の容量が大きいほどエラーアンプ出力波形が緩やか
になるため、図4のc,dの波形に示すようにスイッチ
ングトランジスタSW11のドレインに流れるピーク電
流ID の波形を鈍らせる事ができ、また、第4の抵抗R
4の抵抗値、第4のコンデンサC4の容量値を調整する
事によって、図4のeに示す電流ID の立ち下がり波形
を調整する事ができる。力率を改善するには、入力電圧
の波形とこのピーク電流ID の波形とがオーバーラップ
している部分を増すようにすればよく、力率改善には電
流ID の波形も影響するので、上記の値を適切に調整す
る事により、さらに力率を改善する事も可能である。
【0032】また、本実施形態においてスイッチング素
子の一例としてnチャネルのMOS型トランジスタを用
いているが、本発明はこれに限らず、例えばpチャネル
のMOS型トランジスタや、バイポーラトランジスタな
どでも同様の効果を奏する。
子の一例としてnチャネルのMOS型トランジスタを用
いているが、本発明はこれに限らず、例えばpチャネル
のMOS型トランジスタや、バイポーラトランジスタな
どでも同様の効果を奏する。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る電源
回路によれば、入力電圧の発振安定性の低い期間すなわ
ち入力電圧が相対的に低い期間には、異常発振抑止回路
によってスイッチング素子のパルス幅を強制的に減少さ
せる命令を出力する、またはスイッチング素子を強制的
にオフする命令を出力し、なおかつその強制的にOFF
させる期間を決定する為の閾値電圧を、該出力電圧の最
大値に比して極めて小さいとき例えば最大値の1/5程
度になった場合にしているので、この閾値電圧を一定値
で固定していた従来と異なり、かかる閾値電圧は入力電
圧のレベルに応じて変動するので、入力電圧の最大値の
レベルの変動に応じて広汎な入力電圧に対応する事がで
きるので、汎用性が向上する。
回路によれば、入力電圧の発振安定性の低い期間すなわ
ち入力電圧が相対的に低い期間には、異常発振抑止回路
によってスイッチング素子のパルス幅を強制的に減少さ
せる命令を出力する、またはスイッチング素子を強制的
にオフする命令を出力し、なおかつその強制的にOFF
させる期間を決定する為の閾値電圧を、該出力電圧の最
大値に比して極めて小さいとき例えば最大値の1/5程
度になった場合にしているので、この閾値電圧を一定値
で固定していた従来と異なり、かかる閾値電圧は入力電
圧のレベルに応じて変動するので、入力電圧の最大値の
レベルの変動に応じて広汎な入力電圧に対応する事がで
きるので、汎用性が向上する。
【図1】本発明の実施形態に係る電源回路の回路図であ
る。
る。
【図2】本発明の実施形態に係る電源回路の動作を説明
する第1の図である。
する第1の図である。
【図3】本発明の実施形態に係る電源回路の動作を説明
する第2の図である。
する第2の図である。
【図4】本発明の実施形態に係る電源回路の動作を説明
する第3の図である。
する第3の図である。
【図5】従来例に係る電源回路の回路図である。
【図6】従来例に係る電源回路の動作を説明する第1の
グラフである。
グラフである。
【図7】従来例に係る電源回路の動作を説明する第2の
グラフである。
グラフである。
【図8】従来例に係る電源回路の問題点を説明するグラ
フである。
フである。
11 ブリッジ回路
12 エラーアンプ
13 コンパレータ
14 ドライブ回路
15 制御回路
16 出力回路
17 異常発振抑止回路
SW11 スイッチングトランジスタ(スイッチン
グ素子) L チョークコイル Vo1 第1の出力端子 Vo2 第2の出力端子
グ素子) L チョークコイル Vo1 第1の出力端子 Vo2 第2の出力端子
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
H02M 3/00 - 3/44
H02M 7/00 - 7/40
H02J 1/00 - 1/16
Claims (3)
- 【請求項1】 交流電圧を整流して第1、第2の出力端
子より出力するブリッジ回路と、 前記第1の出力端子及び第2の出力端子の間に接続し、
前記ブリッジ回路の出力電圧に基づいて電源電圧を生成
する出力回路と、 前記第1、第2の出力端子と前記出力回路との間に接続
され、ON/OFF動作することで前記ブリッジ回路の
出力電圧の電圧値を制御するスイッチング素子と、 前記スイッチング素子のON/OFF動作を制御する制
御回路と、入力電圧が変化したときの交流分を前記制御回路に加
え、入力電圧がどのようなレベルにあっても前記ブリッ
ジ回路の出力電圧が 、 該出力電圧の最大値に比して極め
て小さいときにでも、電源電圧が高くブリッジ回路の出
力電圧が高いときと同様に前記制御回路に前記スイッチ
ング素子のパルス幅を強制的に減少させる命令を出力す
るか、また前記制御回路に前記スイッチング素子を強制
的にオフする命令を出力する異常発振抑止回路とを有す
ることを特徴とする電源回路。 - 【請求項2】 前記制御回路は、反転入力と非反転入力
とを有し、前記反転入力には前記電源電圧を入力し、前
記非反転入力には一定に基準電圧を入力し、前記非反転
入力の電位が前記反転入力の電位を上回ったときにハイ
レベルの信号を出力し、前記非反転入力の電位が前記反
転入力の電位を下回ったときにローレベルの信号を出力
するエラーアンプと、 前記エラーアンプの出力と前記スイッチング素子に流れ
る電流を比較し、且つ基準となる外部から入力されるパ
ルス波を比較して前記エラーアンプの出力が下回ったと
きに、リセット信号を出力し、ドライブ回路にPWM変
調された矩形波を出力するコンパレータと、 前記コンパレータの出力をPWM変調して、この変調波
形に基づいて前記スイッチング素子をON/OFF動作
させるドライブ回路とを有する回路であって、 かつ前記異常発振抑止回路は、 前記第1の出力端子及び第2の出力端子の間に直列接続
する第1、第2の抵抗と、 前記第1の抵抗と並列に接続する第1のコンデンサと、 前記第1の抵抗と前記第2の抵抗との間にカソードが接
続する第1のダイオードと、 前記第1のダイオードのアノードと、前記第2の出力端
子との間に接続する第2のコンデンサと、 前記エラーアンプの反転入力と前記ダイオードのアノー
ドとの間に直列接続する第3の抵抗、第4の抵抗及び第
3のコンデンサとを有する回路であって、 前記出力回路は、 前記スイッチング素子の一端と前記第1の出力端子との
間に接続し、前記スイッチング素子のON/OFF状態
に対応して充放電するチョークコイルと、 前記チョークコイルに一端が接続する第2のダイオード
と、 前記第2のダイオードの他端と前記第2の出力端子との
間に接続する出力用コンデンサとを有する回路であるこ
とを特徴とする請求項1記載の電源回路。 - 【請求項3】 前記出力電圧が、該出力電圧の最大値に
比して極めて小さいときとは、前記出力電圧の最大値の
約1/5以下に前記出力電圧が低下したときであること
を特徴とする請求項1記載の電源回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32034796A JP3397996B2 (ja) | 1996-11-29 | 1996-11-29 | 電源回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32034796A JP3397996B2 (ja) | 1996-11-29 | 1996-11-29 | 電源回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10164828A JPH10164828A (ja) | 1998-06-19 |
JP3397996B2 true JP3397996B2 (ja) | 2003-04-21 |
Family
ID=18120467
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP32034796A Expired - Fee Related JP3397996B2 (ja) | 1996-11-29 | 1996-11-29 | 電源回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3397996B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100520721B1 (ko) * | 1999-12-14 | 2005-10-11 | 가부시키가이샤 다키온 | 전원장치 및 led 램프장치 |
JP4694044B2 (ja) * | 2001-06-08 | 2011-06-01 | 三洋電機株式会社 | スイッチング電源用集積回路 |
-
1996
- 1996-11-29 JP JP32034796A patent/JP3397996B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH10164828A (ja) | 1998-06-19 |
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