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JP2006109598A - Switching power supply device - Google Patents

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JP2006109598A
JP2006109598A JP2004291874A JP2004291874A JP2006109598A JP 2006109598 A JP2006109598 A JP 2006109598A JP 2004291874 A JP2004291874 A JP 2004291874A JP 2004291874 A JP2004291874 A JP 2004291874A JP 2006109598 A JP2006109598 A JP 2006109598A
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power supply
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JP2004291874A
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Tokio Kawasaki
登軌雄 川崎
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Sharp Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a switching power supply device that can completely be stopped in operation while avoiding an erroneous operation and the breakage of the other component by a simple circuit constitution when the voltage of an AC input is lowered. <P>SOLUTION: There is arranged a line commutation type control circuit 12 that converts the AC input to the DC output of a desired voltage by switching, and stably outputs it. A first starting resistor R1 and a second starting resistor R2 as starting circuits that feed power necessary for starting the control circuit 12 to a power supply terminal VCC of the control circuit 12 are connected to the AC input. A diode D6 and a smoothing capacitor C4 that are sub-rectifying circuits are arranged that feed the power necessary for starting the control circuit 12 to the power supply terminal VCC by rectifying an AC on the basis of the AC input. There is arranged an input voltage detection circuit 2 that detects whether or not the voltage of the AC input is lowered to a prescribed value or lower. There is also arranged a switch circuit 1 that stops the supply of power to the control circuit 12 by a detection signal from the input voltage detection circuit 2. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、交流−直流コンバータであり、他励式で起動回路を有するスイッチング電源装置に関するものである。   The present invention relates to a switching power supply device that is an AC-DC converter and is separately excited and has a startup circuit.

従来から、スイッチング電源装置は、電圧変換効率を高めることができ、かつ小型化・軽量化が可能なものとして知られている。これは、スイッチング電源装置において、トランスの一次側の巻線を流れる電流を高周波数によってスイッチング(断接)することで、トランスの二次側に流れる交流を制御して所望する電圧に変換することから、上記トランスでの変換効率を向上でき、また上記トランスを小型化・軽量化できるからである。   2. Description of the Related Art Conventionally, switching power supply devices are known as devices that can increase voltage conversion efficiency and can be reduced in size and weight. This is because in a switching power supply device, the current flowing through the winding on the primary side of the transformer is switched (connected / disconnected) at a high frequency so that the alternating current flowing on the secondary side of the transformer is controlled and converted to a desired voltage. This is because the conversion efficiency of the transformer can be improved, and the transformer can be reduced in size and weight.

上記スイッチング電源装置には、上記スイッチングを制御するための制御IC(集積回路)を用いた他励式のスイッチング制御のものと、この制御ICを使用しない自励式のスイッチング制御のものとが知られている。   As the switching power supply device, there are known a type of separately-excited switching control using a control IC (integrated circuit) for controlling the switching and a type of self-excited switching control not using this control IC. Yes.

このような他励式のスイッチング制御を用いたスイッチング電源装置の第一従来例を図6に示す。上記スイッチング電源装置は、各入力端子P1、P2からの交流入力を整流回路(D1〜D4)で整流した直流を主スイッチング素子Q1で任意の周波数にてスイッチングした交流が、トランスT1の一次側主巻線N1に印加され、トランスT1の二次側巻線N2からの所望する電圧の交流を整流用ダイオードD6および平滑用コンデンサC5を介し直流に変換して各出力端子P3、P4から出力するものである。   FIG. 6 shows a first conventional example of a switching power supply using such separately excited switching control. In the switching power supply apparatus, an alternating current obtained by switching a direct current obtained by rectifying an alternating current input from each of the input terminals P1 and P2 by a rectifier circuit (D1 to D4) at an arbitrary frequency by the main switching element Q1 is a primary side main of the transformer T1. What is applied to the winding N1, converts the alternating current of the desired voltage from the secondary winding N2 of the transformer T1 into direct current through the rectifying diode D6 and the smoothing capacitor C5, and outputs it from the output terminals P3 and P4 It is.

このとき、二次側の直流電圧を検出する出力電圧検出回路21からフォトカプラPCを介してフィードバックされる出力電圧情報に応じて前記主スイッチング素子Q1を、例えばPWM(Pulse Width Modulation)制御する制御回路22が制御ICとして設けられていることで、前記直流出力の出力電圧を所望とする値に安定化できるようになっている。   At this time, for example, PWM (Pulse Width Modulation) control is performed on the main switching element Q1 according to the output voltage information fed back from the output voltage detection circuit 21 that detects the DC voltage on the secondary side via the photocoupler PC. Since the circuit 22 is provided as a control IC, the output voltage of the DC output can be stabilized to a desired value.

上記スイッチング電源装置においては、制御回路22に対する電源(補助電源)として、入力初期時には整流回路(D1〜D4)および平滑用コンデンサC3により整流した直流を各抵抗R1、R2による所定電圧の直流、出力安定時にはトランスT1の一次側副巻線N3からの交流を整流用ダイオードD6および平滑用コンデンサC5からなる副整流回路により整流した所定電圧の直流が制御回路22の電源端子に入力されて使用されている。各抵抗R1、R2については、耐圧を考慮して複数使用されている。   In the switching power supply device, as a power supply (auxiliary power supply) for the control circuit 22, a direct current rectified by the rectifier circuits (D1 to D4) and the smoothing capacitor C3 at the initial stage of input, a direct current of a predetermined voltage by the resistors R1 and R2, an output When stable, a direct current of a predetermined voltage obtained by rectifying the alternating current from the primary side auxiliary winding N3 of the transformer T1 by the auxiliary rectifier circuit including the rectifying diode D6 and the smoothing capacitor C5 is input to the power supply terminal of the control circuit 22 and used. Yes. A plurality of resistors R1 and R2 are used in consideration of withstand voltage.

ところが、第一従来例のスイッチング電源装置は、交流入力の電圧が低下すると、補助電源電圧も低下するため、制御回路22による主スイッチング素子Q1のスイッチング制御が不安定となって、定常時よりスイッチングロスが増大化し、また主スイッチング素子Q1が破壊される危険性も生じるという不都合を有している。   However, in the switching power supply device of the first conventional example, when the AC input voltage decreases, the auxiliary power supply voltage also decreases. Therefore, the switching control of the main switching element Q1 by the control circuit 22 becomes unstable, and switching is performed from the steady state. There is a disadvantage that the loss increases and the main switching element Q1 may be destroyed.

そこで、上記不都合を回避するために、低電圧シャットダウン機能が付加されているスイッチング電源回路が第二従来例として知られている。第二従来例のスイッチング電源回路においては、例えば図7に示すように、整流回路(D1〜D4)および平滑用コンデンサC3により整流した直流の電圧を検出する入力電圧検出回路41と、入力電圧検出回路41からの出力信号により、制御回路22への補助電源の直流をショートによりオフするためのスイッチ回路31とが設けられている。   Therefore, in order to avoid the above inconvenience, a switching power supply circuit to which a low voltage shutdown function is added is known as a second conventional example. In the switching power supply circuit of the second conventional example, as shown in FIG. 7, for example, an input voltage detection circuit 41 for detecting a DC voltage rectified by a rectifier circuit (D1 to D4) and a smoothing capacitor C3, and an input voltage detection A switch circuit 31 is provided for turning off the direct current of the auxiliary power supply to the control circuit 22 by a short circuit according to an output signal from the circuit 41.

入力電圧検出回路41は、各ツエナーダイオードZD1、ZD2と各抵抗R3、R4と
を互いにシリーズに接続して有している。ツエナーダイオードZD1の他の端子は、平滑用コンデンサC3とトランスT1の一次側主巻線N1との間に接続されている。抵抗R4の他の端子はアースされている。ツエナーダイオードZD2と抵抗R3との中点に一方の端子が接続されたダイオードD5を備えている。
The input voltage detection circuit 41 has Zener diodes ZD1, ZD2 and resistors R3, R4 connected in series with each other. The other terminal of the Zener diode ZD1 is connected between the smoothing capacitor C3 and the primary main winding N1 of the transformer T1. The other terminal of the resistor R4 is grounded. A diode D5 having one terminal connected to the midpoint between the Zener diode ZD2 and the resistor R3 is provided.

スイッチ回路31は、抵抗R5と、スイッチとしてのトランジスタQ2とを有している。抵抗R5は、制御回路22の補助電源とトランジスタQ2のエミッタとの間に接続されている。トランジスタQ2のベースにはダイオードD5の他方の端子が接続されている。トランジスタQ2のコレクタはアースされている。   The switch circuit 31 includes a resistor R5 and a transistor Q2 as a switch. The resistor R5 is connected between the auxiliary power supply of the control circuit 22 and the emitter of the transistor Q2. The other terminal of the diode D5 is connected to the base of the transistor Q2. The collector of the transistor Q2 is grounded.

次に、第二従来例のスイッチング電源回路の動作について説明する。入力電圧検出回路41は、交流入力が整流回路(D1〜D4)のブリッジダイオードにて整流された後の直流に接続されている。交流入力の電圧が通常の動作状態の、例えば交流100V入力からオフ状態になると、入力電圧検出回路41での検出電圧は、電源入力電圧から零ボルトに向かって降下する途中、各ツエナーダイオードZD1、ZD2のツエナー電圧以下になり、各ツエナーダイオードZD1、ZD2の電流がゼロになりスイッチング用のダイオードD5のカソード側の電圧がアノード側より低くなってダイオードD5から各抵抗R3、R4を介してアースに電流が流れる。   Next, the operation of the switching power supply circuit of the second conventional example will be described. The input voltage detection circuit 41 is connected to the direct current after the alternating current input is rectified by the bridge diode of the rectifier circuit (D1 to D4). When the voltage of the AC input is in a normal operating state, for example, from an AC 100V input, the detected voltage in the input voltage detection circuit 41 is reduced from the power supply input voltage toward zero volts, and each Zener diode ZD1, It becomes less than the Zener voltage of ZD2, the current of each Zener diode ZD1, ZD2 becomes zero, the voltage on the cathode side of the switching diode D5 becomes lower than the anode side, and the diode D5 is connected to the ground via the resistors R3, R4. Current flows.

そして、トランジスタQ2のベース電圧がエミッタ電圧より低くなってトランジスタQ2がオンして抵抗R5とトランジスタQ2のエミッタ・コレクタを通してアースに電流が流れ、制御回路22の補助電源(VCC)の電圧がトランジスタQ1の飽和電圧の0.2V程度に下がり制御回路22は動作停止する。これにより、第二従来例のスイッチング電源回路は、低電圧シャットダウン機能を有している。   Then, the base voltage of the transistor Q2 becomes lower than the emitter voltage, the transistor Q2 is turned on, a current flows to the ground through the resistor R5 and the emitter / collector of the transistor Q2, and the voltage of the auxiliary power supply (VCC) of the control circuit 22 is changed to the transistor Q1. The saturation voltage is reduced to about 0.2 V, and the control circuit 22 stops operating. Thereby, the switching power supply circuit of the second conventional example has a low voltage shutdown function.

第三従来例として、特開平5−83933号公報に記載のスイッチング電源が挙げられる。第三従来例のスイッチング電源は、整流平滑回路の出力端子に一端を接続した第一の抵抗R1と、抵抗R1の他端に一端を接続した第2〜4の抵抗R2〜R4と、抵抗R2の他端に、カソードを接続した第一のツエナーダイオードZ1と、ベースをツエナーダイオードZ1のアノードにコレクタを抵抗R3の他端に接続した第一のNPNトランジスタQ1と、ベースをトランジスタQ1のコレクタに、コレクタを抵抗R4の他端に接続した第二のNPNトランジスタQ2と、トランジスタQ2のコレクタに一端を接続した第5の抵抗R5と、ベースを抵抗R5の他端にエミッタをスイッチング制御回路の基準電圧端子に接続した第一のPNPトランジスタQ3と、一端をトランジスタQ3のコレクタに他端をスイッチング制御回路のデッドタイム制御端子に接続した第6の抵抗R6とからなる交流電圧検出回路を設けたものである。
特開平5−83933号公報(公開日:1993年4月2日)
As a third conventional example, there is a switching power supply described in JP-A-5-83933. The switching power supply of the third conventional example includes a first resistor R1 having one end connected to the output terminal of the rectifying and smoothing circuit, second to fourth resistors R2 to R4 having one end connected to the other end of the resistor R1, and a resistor R2. A first Zener diode Z1 having a cathode connected to the other end, a first NPN transistor Q1 having a base connected to the anode of the Zener diode Z1 and a collector connected to the other end of the resistor R3, and a base to the collector of the transistor Q1. A second NPN transistor Q2 having a collector connected to the other end of the resistor R4, a fifth resistor R5 having one end connected to the collector of the transistor Q2, a base being the other end of the resistor R5, and an emitter being a reference of the switching control circuit The first PNP transistor Q3 connected to the voltage terminal, one end of the collector of the transistor Q3 and the other end of the dead terminal of the switching control circuit It is provided with a AC voltage detection circuit comprising a sixth resistor R6 Metropolitan connected to arm control terminal.
JP-A-5-83933 (publication date: April 2, 1993)

上記第二従来例のスイッチング電源回路の問題点を、その動作図である図8を用いて説明する。上記第二従来例のスイッチング電源回路では、入力電源オフ時(平滑用コンデンサC3の電圧が降下し始めたとき)、出力端子P3の電圧もオフするが、約3秒後に出力電圧にパルスが現れて、後段に接続される機器が誤動作する(例えば、音響機器の場合、ボツ音がスピーカから発生する)という問題点が生じている。   The problem of the switching power supply circuit of the second conventional example will be described with reference to FIG. In the switching power supply circuit of the second conventional example, when the input power is off (when the voltage of the smoothing capacitor C3 starts to drop), the voltage at the output terminal P3 is also turned off, but a pulse appears in the output voltage after about 3 seconds. As a result, there is a problem that a device connected to the subsequent stage malfunctions (for example, in the case of an audio device, a noise is generated from a speaker).

この問題点の動作メカニズムは、入力電源オフ後、出力電圧が降下して第二従来例のスイッチング電源回路におけるトランスT1の一次側副巻線N3に発生する電圧も同時に降下し、制御回路22のVCC電圧も降下して制御回路22が一旦動作停止する。次に、平滑用コンデンサC3に残っていた電気が各抵抗R1、R2を介して流れ込み、制御回路2
2のVCC電圧が動作図の図8のごとく上昇して、約3秒後に制御回路22が起動して出力に電圧が発生する。このとき、電源である交流入力はオフされたままであるため出力電圧はすぐに降下することになる。
The operation mechanism of this problem is that, after the input power is turned off, the output voltage drops and the voltage generated in the primary side secondary winding N3 of the transformer T1 in the switching power supply circuit of the second conventional example also drops at the same time. The VCC voltage also drops and the control circuit 22 temporarily stops operating. Next, the electricity remaining in the smoothing capacitor C3 flows through the resistors R1 and R2, and the control circuit 2
The VCC voltage of 2 rises as shown in FIG. 8 of the operation diagram, and after about 3 seconds, the control circuit 22 is activated and a voltage is generated at the output. At this time, since the AC input as the power source remains off, the output voltage immediately drops.

次に、上記第二従来例のスイッチング電源回路は、交流入力の電圧がオフ時に平滑用コンデンサC3の整流電圧が各ツエナーダイオードZD1、ZD2のツエナー電圧より降下したときに制御回路22がその動作を停止するので、出力負荷への電流が少ないと、平滑用コンデンサC3の電圧放電時間が長くなり、保持時間が長くなって、制御回路22が動作オフになるのが遅延することがある。   Next, in the switching power supply circuit of the second conventional example, when the rectified voltage of the smoothing capacitor C3 falls below the Zener voltage of each Zener diode ZD1, ZD2 when the AC input voltage is off, the control circuit 22 performs its operation. When the output load is small, the voltage discharge time of the smoothing capacitor C3 becomes long, the holding time becomes long, and the control circuit 22 may be delayed from being turned off.

このような遅延に起因する問題としては、以下の2点が挙げられる。一般的にツエナーダイオードZD1とツエナーダイオードZD2のツエナー電圧は上限で36V程度であるために、平滑用コンデンサC3の電圧が72V以下になったときに、上記動作が発生する場合(電源である交流入力の電圧に換算すると約50V)では、交流入力の定格電圧が100Vのとき、交流入力の電圧が50Vに降下しないと動作しないことになる。この場合、50V動作時のトランジスタQ1やヒューズを流れる電流は電圧の降下に反比例して増加するためにヒューズが切れたりトランジスタQ1が破壊されたりするという問題を生じることがある。   The following two points can be cited as problems caused by such a delay. In general, the upper limit of the Zener voltage of the Zener diode ZD1 and the Zener diode ZD2 is about 36V. Therefore, when the above-described operation occurs when the voltage of the smoothing capacitor C3 becomes 72V or less (AC input as a power source). When the rated voltage of the AC input is 100V, the AC input voltage does not drop to 50V, so that the operation does not work. In this case, the current flowing through the transistor Q1 and the fuse during 50 V operation increases in inverse proportion to the voltage drop, so that there is a problem that the fuse is blown or the transistor Q1 is destroyed.

さらに、トランスT1の一次側副巻線N3の端子に発生する電圧の出力インピーダンスは低いため、制御回路22のVCC端子に共に接続されているトランジスタQ2に流れ込む電流が大きくなり、トランジスタQ2が破壊されるという問題を生じることもある。   Furthermore, since the output impedance of the voltage generated at the terminal of the primary side auxiliary winding N3 of the transformer T1 is low, the current flowing into the transistor Q2 connected to the VCC terminal of the control circuit 22 increases, and the transistor Q2 is destroyed. May cause problems.

これらのような交流入力の電圧低下(オフ)時における、平滑用コンデンサC3による制御回路22の動作停止の遅延に起因する各トランジスタQ1、Q2の破壊の恐れという問題は、前記第三従来例のスイッチング電源においても同様に生じるものである。   The problem that the transistors Q1 and Q2 may be destroyed due to the delay of the operation stop of the control circuit 22 by the smoothing capacitor C3 when the voltage of the AC input is lowered (off) is a problem of the third conventional example. This also occurs in a switching power supply.

本発明に係るスイッチング電源装置は、上記課題を解決するために、交流入力を、他励式の制御回路によるスイッチングによって所望する電圧の直流出力に変換し安定に出力するスイッチング電源装置において、前記制御回路の起動時に必要な電力を制御回路の電源端子に供給する起動回路と、前記制御回路の動作時に必要な電力を、上記交流入力に基づく交流の整流により前記電源端子に供給する副整流回路と、前記交流入力の電圧が所定値以下に低下したか否かを検出する入力電圧検出回路と、前記入力電圧検出回路からの検出信号により制御回路への電力の供給を停止させるスイッチ回路と、を備え、前記起動回路は、前記交流入力に接続されていることを特徴としている。   In order to solve the above problems, a switching power supply according to the present invention converts an AC input into a DC output of a desired voltage by switching using a separately excited control circuit, and stably outputs the DC voltage. A startup circuit that supplies power necessary for startup of the control circuit to a power supply terminal of the control circuit, a sub-rectifier circuit that supplies power required for operation of the control circuit to the power supply terminal by AC rectification based on the AC input, An input voltage detection circuit that detects whether or not the voltage of the AC input has dropped below a predetermined value; and a switch circuit that stops the supply of power to the control circuit by a detection signal from the input voltage detection circuit. The activation circuit is connected to the AC input.

上記構成によれば、制御回路の電源端子に対し、起動回路と副整流回路とを接続したから、起動回路に交流入力が接続されて入力されても、上記交流が副整流回路にてある程度整流されて制御回路の電源端子に入力できて、上記制御回路を上記交流入力によって起動できると共に、スイッチングが安定した通常の制御回路の動作時には、副整流回路から制御回路に供給される電力により上記制御回路を動作できる。   According to the above configuration, since the start circuit and the sub rectifier circuit are connected to the power supply terminal of the control circuit, even if an AC input is connected to the start circuit and input, the AC is rectified to some extent by the sub rectifier circuit. The control circuit can be activated by the AC input and can be activated by the AC input, and when the normal control circuit with stable switching is operated, the control is performed by the power supplied from the sub-rectifier circuit to the control circuit. The circuit can be operated.

このため、上記構成は、起動回路を交流入力に接続したから、従来のような、交流入力を整流した直流を起動回路に接続した場合の上記整流のための平滑用コンデンサが起動回路に対し直接に接続されることが回避されるので、上記平滑用コンデンサに起因する従来の問題点を防止できて、交流入力の電圧が低下、例えばシャットオフしたときでも、入力電圧検出回路およびスイッチ回路により上記制御回路の動作停止を迅速に遅延を抑制して実行できると共に、後段に接続される電気機器への誤動作の発生を低減できる。   For this reason, in the above configuration, since the starting circuit is connected to the AC input, the smoothing capacitor for rectification when the direct current obtained by rectifying the AC input is connected to the starting circuit as in the prior art is directly connected to the starting circuit. Therefore, even when the voltage of the AC input is lowered, for example, when shut off, the input voltage detection circuit and the switch circuit are used to prevent the above-described problem caused by the smoothing capacitor. Stopping the operation of the control circuit can be executed quickly while suppressing the delay, and the occurrence of malfunctions in the electrical equipment connected to the subsequent stage can be reduced.

この結果、上記構成は、交流入力の電圧が低下、例えばシャットオフしたときに、迅速に遅延を抑制して上記制御回路の動作を停止できて、その停止の遅延に起因する、スイッチングのための、例えば主スイッチング素子としてのトランジスタの破壊や、スイッチ回路でのスイッチ素子としてのトランジスタの破壊を回避できると共に、後段に接続される電気機器での誤動作を防止できる。   As a result, when the voltage of the AC input is lowered, for example, when shut off, the above configuration can quickly suppress the delay and stop the operation of the control circuit, and the switching can be caused by the delay of the stop. For example, destruction of a transistor as a main switching element and destruction of a transistor as a switching element in a switch circuit can be avoided, and malfunction in an electrical device connected to a subsequent stage can be prevented.

上記スイッチング電源装置においては、前記起動回路は、複数の抵抗を介して前記交流入力に接続され、前記入力電圧検出回路は、前記複数の抵抗により分圧された電圧を検出するようになっていてもよい。   In the switching power supply device, the starting circuit is connected to the AC input via a plurality of resistors, and the input voltage detection circuit detects a voltage divided by the plurality of resistors. Also good.

上記スイッチング電源装置では、前記入力電圧検出回路は、前記交流入力の電圧が所定値以上か否かを検出するためのツエナーダイオードを少なくとも1個有していてもよい。   In the switching power supply device, the input voltage detection circuit may include at least one Zener diode for detecting whether or not the voltage of the AC input is equal to or higher than a predetermined value.

上記スイッチング電源装置においては、前記入力電圧検出回路は、前記ツエナーダイオードのバイアス抵抗を少なくとも1個有していてもよい。   In the switching power supply device, the input voltage detection circuit may include at least one bias resistor of the Zener diode.

上記スイッチング電源装置では、前記スイッチ回路は、前記制御回路の電源端子をアースにショートさせるスイッチ素子としてのトランジスタを有していてもよい。   In the switching power supply device, the switch circuit may include a transistor as a switch element that short-circuits a power supply terminal of the control circuit to the ground.

上記スイッチング電源装置においては、前記入力電圧検出回路は、前記トランジスタの保護用のダイオードを、前記トランジスタとの間に備えていてもよい。   In the switching power supply device, the input voltage detection circuit may include a diode for protecting the transistor between the transistor and the transistor.

上記スイッチング電源装置では、前記入力電圧検出回路は、前記トランジスタの制御端子に対する印加電圧を分圧により低減するように、複数のバイアス抵抗を有していてもよい。   In the switching power supply device, the input voltage detection circuit may have a plurality of bias resistors so as to reduce the voltage applied to the control terminal of the transistor by voltage division.

上記スイッチング電源装置においては、前記スイッチ回路は、前記トランジスタへの過電流防止のための電流制限用抵抗を備えていてもよい。   In the switching power supply device, the switch circuit may include a current limiting resistor for preventing overcurrent to the transistor.

上記スイッチング電源装置では、前記起動回路の複数の抵抗は、第一の起動抵抗と第二の起動抵抗とを互いにシリーズに接続して有し、Vinが交流入力の電圧を示し、Vzd1がツエナーダイオードのツエナー電圧を示し、kが前記制御回路の動作を停止する、交流入力の電圧の低下率の設定値を示し、第一の起動抵抗と第二の起動抵抗との比(R1/R2)が、下記の式(1)に
R1/R2=((Vin×√2×k)/Vzd1)−1 …式(1)
設定されていてもよい。
In the switching power supply device, the plurality of resistors of the starting circuit have a first starting resistor and a second starting resistor connected in series with each other, Vin indicates an AC input voltage, and Vzd1 indicates a Zener diode. Z indicates the set value of the rate of decrease of the AC input voltage at which the operation of the control circuit is stopped, and the ratio (R1 / R2) of the first starting resistance to the second starting resistance is In the following formula (1), R1 / R2 = ((Vin × √2 × k) / Vzd1) −1 Formula (1)
It may be set.

本発明に係るスイッチング電源装置は、以上のように、交流入力に接続されて、制御回路の起動時に必要な電力を前記制御回路の電源端子に供給する起動回路と、前記制御回路の動作時に必要な電力を、上記交流入力に基づく交流の整流により前記電源端子に供給する副整流回路と、前記交流入力の電圧値を検出するようになっている入力電圧検出回路と、前記入力電圧検出回路からの検出信号により、スイッチングを制御する制御回路への電力の供給を停止させるスイッチ回路とを備えている構成である。   As described above, the switching power supply device according to the present invention is connected to the AC input and supplies power necessary for starting the control circuit to the power supply terminal of the control circuit, and is necessary for the operation of the control circuit. A sub-rectifier circuit that supplies power to the power supply terminal by AC rectification based on the AC input, an input voltage detection circuit configured to detect a voltage value of the AC input, and the input voltage detection circuit. And a switch circuit that stops the supply of power to the control circuit that controls the switching according to the detection signal.

それゆえ、上記構成は、制御回路への起動時の電力を供給する起動回路を上記電力の電源としての交流入力に接続したので、従来のような、起動回路を交流入力を整流した後の直流に接続したことによる、上記整流のための平滑用コンデンサの影響を排除できる。   Therefore, in the above configuration, since the startup circuit that supplies power at the time of startup to the control circuit is connected to the AC input as the power source of the power, the DC circuit after the startup circuit is rectified from the AC input as in the prior art It is possible to eliminate the influence of the smoothing capacitor for rectification due to the connection to.

したがって、上記構成は、上記平滑用コンデンサに起因する従来の問題点を防止できて
、交流入力の電圧が低下、例えばシャットオフしたときでも、入力電圧検出回路およびスイッチ回路により上記制御回路の動作停止を迅速に遅延を抑制して実行できると共に、後段に接続される電気機器への誤動作の発生を低減できるという効果を奏する。
Therefore, the above configuration can prevent the conventional problems caused by the smoothing capacitor, and even when the AC input voltage is lowered, for example, shut off, the operation of the control circuit is stopped by the input voltage detection circuit and the switch circuit. Can be executed quickly while suppressing the delay, and the occurrence of malfunctions in the electrical equipment connected to the subsequent stage can be reduced.

本発明に係るスイッチング電源装置の実施の各形態について図1ないし図5に基づいて説明すると以下の通りである。   Embodiments of the switching power supply device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5 as follows.

(実施の第一形態)
本発明に係る実施の第一形態のスイッチング電源装置には、図1に示すように、例えば100V、60Hzの商用の交流電源である交流入力が入力される各入力端子P1、P2と、各入力端子P1、P2からの交流がヒューズを介して入力されるラインフィルタL1と、ラインフィルタL1の前後にそれぞれ設けられたノイズ除去用の各ラインコンデンサC1、C2とが設けられている。なお、上記商用の交流電源の電圧としては、他に、117V、200V、220Vまたは230Vなどが挙げられる。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the switching power supply device according to the first embodiment of the present invention has input terminals P1 and P2 to which an AC input, which is a commercial AC power supply of, for example, 100 V and 60 Hz, is input. A line filter L1 to which alternating current from the terminals P1 and P2 is input via a fuse, and line capacitors C1 and C2 for noise removal provided respectively before and after the line filter L1 are provided. Other examples of the voltage of the commercial AC power supply include 117V, 200V, 220V, and 230V.

上記スイッチング電源装置では、ラインフィルタL1からのノイズが除去された交流入力が入力される、ホイーストンブリッジ型に組み合わされた各ダイオードD1〜D4と、各ダイオードD1〜D4からのリップル成分を備えた直流をさらに整流して、上記交流入力から、後述の主スイッチング素子であるFETQ1およびトランスT1への直流入力を出力するための平滑用コンデンサC3とが設けられている。上記各ダイオードD1〜D4と平滑用コンデンサC3とから第一主整流回路が形成されている。   The switching power supply device includes the diodes D1 to D4 combined in a Wheatstone bridge type to which an AC input from which noise from the line filter L1 is removed is input, and ripple components from the diodes D1 to D4. A smoothing capacitor C3 is provided for further rectifying the direct current and outputting a direct current input to an FET Q1 and a transformer T1, which will be described later, from the alternating current input. A first main rectifier circuit is formed by the diodes D1 to D4 and the smoothing capacitor C3.

また、上記スイッチング電源装置においては、平滑用コンデンサC3からの直流入力が入力される一次側主巻線N1と一次側主巻線N1とは極性が逆方向となる二次側巻線N2と、補助電源用の一次側副巻線N3とを有するトランスT1が設けられている。一次側副巻線N3は、上記トランスT1において、一次側主巻線N1と極性が順方向にて形成されている。   In the switching power supply device, the primary side main winding N1 to which the DC input from the smoothing capacitor C3 is input and the primary side main winding N1 have a secondary side winding N2 having a reverse polarity, A transformer T1 having a primary side auxiliary winding N3 for auxiliary power is provided. In the transformer T1, the primary side auxiliary winding N3 is formed in the forward direction with the primary side main winding N1.

さらに、トランスT1の一次側主巻線N1に接続されて、上記一次側主巻線N1に流れる電流をスイッチング(断接)する電界効果型トランジスタであるFET(主スイッチング素子)Q1が、直流入力から負荷へ印加される負荷電圧を所望値に設定するために所定の周波数の交流に変換するように設けられている。本実施の形態では、上記FETQ1は、N型であるが必要に応じてP型も使用可能であり、さらに、スイッチング機能を有していれば、他のタイプの、例えばバイポーラトランジスタも使用可能である。   Further, a FET (main switching element) Q1, which is a field effect transistor that is connected to the primary main winding N1 of the transformer T1 and switches (disconnects) the current flowing through the primary main winding N1, is connected to the DC input. In order to set the load voltage applied to the load to a desired value, it is provided so as to convert it into alternating current of a predetermined frequency. In the present embodiment, the FET Q1 is an N type, but a P type can be used if necessary. Further, other types of transistors such as bipolar transistors can be used as long as they have a switching function. is there.

よって、FETQ1のドレインは、一次側主巻線N1のアース側に接続され、FETQ1のソースが各ダイオードD1〜D4のアース側に接続され、FETQ1のゲート(制御端子)が後述する制御回路12の出力端子OUTに接続されている。   Therefore, the drain of the FET Q1 is connected to the ground side of the primary main winding N1, the source of the FET Q1 is connected to the ground side of each of the diodes D1 to D4, and the gate (control terminal) of the FET Q1 is the control circuit 12 described later. It is connected to the output terminal OUT.

一方、上記トランスT1の二次側巻線N2には、二次側巻線N2から出力される、昇圧または降圧されて電圧が所望値に調整された交流出力を整流して直流出力として出力するための整流用ダイオードD6および平滑用コンデンサC5と、上記直流出力を外部に取り出すための各出力端子P3、P4とが設けられている。整流用ダイオードD6および平滑用コンデンサC5により、第二主整流回路が形成されている。   On the other hand, the secondary side winding N2 of the transformer T1 rectifies the AC output, which is output from the secondary side winding N2, and whose voltage is adjusted to a desired value by being stepped up or down, and outputs it as a DC output. There are provided a rectifying diode D6 and a smoothing capacitor C5, and output terminals P3 and P4 for taking out the DC output to the outside. The rectifying diode D6 and the smoothing capacitor C5 form a second main rectifier circuit.

さらに、各出力端子P3、P4に対しパラレルに接続された出力電圧検出回路11が上記直流出力の電圧を検出して、トランスT1の一次側にフィードバックするために設けられている。さらに、上記トランスT1の二次側巻線N2では、出力電圧検出回路11にて検出された出力電圧値(出力電圧情報)を、非接触な光学的に一次側に伝達するためのフ
ォトカプラPCの発光部PCaが取り付けられている。
Further, an output voltage detection circuit 11 connected in parallel to the output terminals P3 and P4 is provided for detecting the voltage of the DC output and feeding it back to the primary side of the transformer T1. Further, in the secondary side winding N2 of the transformer T1, a photocoupler PC for optically transmitting the output voltage value (output voltage information) detected by the output voltage detection circuit 11 to the primary side in a non-contact manner. The light emitting part PCa is attached.

前記制御回路12は、フォトカプラPCの受光部PCbからの、出力電圧値を示す検知信号がフィードバック端子FBに入力されて、その検知信号に基づきFETQ1のゲートへの制御信号(スイッチングパルス信号)つまりFETQ1のスイッチング動作すなわちスイッチング周波数やスイッチングパルス信号のデューティー比を変える、例えばPWM制御できるようになっている制御ICである。   The control circuit 12 receives a detection signal indicating an output voltage value from the light receiving unit PCb of the photocoupler PC, and inputs a control signal (switching pulse signal) to the gate of the FET Q1 based on the detection signal. This is a control IC that can change the switching operation of the FET Q1, that is, the switching frequency and the duty ratio of the switching pulse signal, for example, PWM control.

制御回路12には、前述の出力端子OUTとフィードバック端子FBとの他に、少なくとも、電源端子VCCとが設けられている。電源端子VCCは、制御回路12を駆動するための電源電圧(12V〜25Vで、本実施の形態では20Vに設定)を印加するためのものである。   The control circuit 12 is provided with at least a power supply terminal VCC in addition to the output terminal OUT and the feedback terminal FB. The power supply terminal VCC is for applying a power supply voltage (12 V to 25 V, set to 20 V in the present embodiment) for driving the control circuit 12.

トランスT1の一次側副巻線N3には、制御回路12の電源端子VCCに所定電圧の直流を補助電源として供給できるように、整流用ダイオードD6と平滑用コンデンサC4とが設けられている。平滑用コンデンサC4は、整流用および起動時の各起動抵抗R1、R2からの起動電流蓄積用コンデンサである。整流用ダイオードD6と平滑用コンデンサC4とにより副整流回路が形成されている。   The primary side sub-winding N3 of the transformer T1 is provided with a rectifying diode D6 and a smoothing capacitor C4 so that a direct current of a predetermined voltage can be supplied to the power supply terminal VCC of the control circuit 12 as an auxiliary power supply. The smoothing capacitor C4 is a capacitor for accumulating starting current from the starting resistors R1 and R2 for rectification and starting. A sub-rectifier circuit is formed by the rectifier diode D6 and the smoothing capacitor C4.

平滑用コンデンサC4の容量は、商用の交流入力周波数よりかなり大きな周波数を有する高周波交流を整流するために、前記の平滑用コンデンサC3の容量と比べて小さく、例えば1/10以下であるので、平滑用コンデンサC3に起因する従来の問題は、平滑用コンデンサC4の容量では生じない。   The capacity of the smoothing capacitor C4 is smaller than the capacity of the smoothing capacitor C3, for example, 1/10 or less, in order to rectify high-frequency alternating current having a frequency significantly higher than the commercial alternating-current input frequency. The conventional problem caused by the capacitor C3 does not occur with the capacity of the smoothing capacitor C4.

そして、本発明のスイッチング電源装置では、制御回路12の電源端子VCCには、制御回路12の起動時における電力供給のために、各ダイオードD1〜D4への交流入力が各起動抵抗R1、R2を介して入力されている。上記交流入力は、制御回路12の電源端子VCCでは、前記副整流回路により若干整流されて擬似直流となっている。このため、リップルを含むが制御回路12の起動には不都合の無い擬似直流が、制御回路12の起動時に電源端子VCCに対し入力されるようになっている。   In the switching power supply device of the present invention, the AC input to each of the diodes D1 to D4 is connected to each of the starting resistors R1 and R2 at the power supply terminal VCC of the control circuit 12 in order to supply power when the control circuit 12 is started. Is entered through. The AC input is slightly rectified by the sub-rectifier circuit at the power supply terminal VCC of the control circuit 12 and becomes pseudo DC. For this reason, a pseudo direct current that includes ripples but is inconvenient for starting the control circuit 12 is input to the power supply terminal VCC when the control circuit 12 is started.

さらに、上記スイッチング電源装置においては、制御回路12に対し、前記交流入力の電圧をモニターするための入力電圧検出回路2と、その入力電圧検出回路2からの検出信号により電源端子VCCをアースへのショートによりゼロ電位として、上記電源端子VCCへの電力供給を停止するためのスイッチ回路1とが設けられている。   Further, in the above switching power supply device, the control circuit 12 is connected to the input voltage detection circuit 2 for monitoring the voltage of the AC input, and the power supply terminal VCC is grounded by the detection signal from the input voltage detection circuit 2. There is provided a switch circuit 1 for stopping the power supply to the power supply terminal VCC at a zero potential due to a short circuit.

よって、上記電源端子VCCをスイッチ回路1によりアースにショートさせることで、制御回路12の出力端子OUTからのFETQ1への制御信号の出力を迅速に停止することが可能となる。   Therefore, the output of the control signal from the output terminal OUT of the control circuit 12 to the FET Q1 can be quickly stopped by shorting the power supply terminal VCC to the ground by the switch circuit 1.

入力電圧検出回路2は、電圧を検出するためのツエナーダイオードZD1のアノード端子と第一のバイアス抵抗R3とを互いにシリーズに接続して有し、かつ、ツエナーダイオードZD1と第一のバイアス抵抗R3との接続点に対し、カソード端子が接続されたダイオードD5を備えている。ダイオードD5は、後述のトランジスタQ2の耐電圧保護用である。   The input voltage detection circuit 2 has the anode terminal of the Zener diode ZD1 for detecting the voltage and the first bias resistor R3 connected in series with each other, and the Zener diode ZD1 and the first bias resistor R3. A diode D5 having a cathode terminal connected to the connection point is provided. The diode D5 is for withstand voltage protection of a transistor Q2 described later.

入力電圧検出回路2においては、ツエナーダイオードZD1のカソード端子が、各起動抵抗R1、R2の間の接続点に接続されている。つまり、ツエナーダイオードZD1に対しては、交流入力を各起動抵抗R1、R2により分圧し、前記副整流回路により整流された擬似直流が印加されることになる。第一のバイアス抵抗R3の他の端子はトランスT1
の一次側副巻線N3のマイナス側に接続されている。
In the input voltage detection circuit 2, the cathode terminal of the Zener diode ZD1 is connected to a connection point between the starting resistors R1 and R2. That is, to the Zener diode ZD1, the pseudo DC that is rectified by the sub-rectifier circuit after the AC input is divided by the starting resistors R1 and R2 is applied. The other terminal of the first bias resistor R3 is a transformer T1.
Is connected to the negative side of the primary side auxiliary winding N3.

スイッチ回路1は、ダイオードD5のアノード端子が、ベース(制御端子)に接続されたトランジスタQ2と、トランジスタQ2のエミッタに接続された抵抗R5とを備えている。抵抗R5は、トランジスタQ2の電流制限用抵抗である。トランジスタQ2のコレクタは、トランスT1の一次側副巻線N3のマイナス側に接続されており、抵抗R5の他の端子は、制御回路12の電源端子VCCに接続されている。なお、本実施の形態では、トランジスタQ2にN型トランジスタを用いた例を挙げたが、スイッチ機能を有していれば、P型トランジスタ、N型やP型のFETを用いることも可能である。   The switch circuit 1 includes a transistor Q2 in which an anode terminal of the diode D5 is connected to a base (control terminal), and a resistor R5 connected to the emitter of the transistor Q2. The resistor R5 is a current limiting resistor for the transistor Q2. The collector of the transistor Q2 is connected to the negative side of the primary side auxiliary winding N3 of the transformer T1, and the other terminal of the resistor R5 is connected to the power supply terminal VCC of the control circuit 12. In this embodiment, an example in which an N-type transistor is used as the transistor Q2 has been described. However, a P-type transistor, an N-type, or a P-type FET can be used as long as it has a switching function. .

その上、各起動抵抗R1、R2の各抵抗値の設定は、以下の式(1)にて設定することが好ましい。このような設定は、後述する実施の他の形態でも同様に好ましい。Vinは、各入力端子P1、P2に印加する交流入力の電圧を示し、Vzd1は、ツエナーダイオードZD1のツエナー電圧を示す。   Moreover, it is preferable to set the resistance values of the starting resistors R1 and R2 by the following equation (1). Such setting is also preferable in other embodiments described later. Vin represents the voltage of the AC input applied to the input terminals P1 and P2, and Vzd1 represents the Zener voltage of the Zener diode ZD1.

R1/R2=((Vin×√2×k)/Vzd1)−1 …式(1)
R1とR2の接続点の電圧(Vr2)は((R2/R1+R2)*(Vin*0.7*
√2)となり、トランジスタQ2がオンして制御回路12が停止するときのVr2の電圧はVzd1のツエナー電圧と等しくなることから、式(1)を導き出すことができる。
R1 / R2 = ((Vin × √2 × k) / Vzd1) −1 Formula (1)
The voltage (Vr2) at the connection point between R1 and R2 is ((R2 / R1 + R2) * (Vin * 0.7 *
Since the voltage of Vr2 when the transistor Q2 is turned on and the control circuit 12 is stopped is equal to the Zener voltage of Vzd1, Equation (1) can be derived.

kは、交流入力電圧オフ時より、所定値、例えば70%に降下したときに制御回路12への電力供給を停止させてFETQ1の動作を停止させる係数で、この値kを変えることで動作停止する電圧を任意の値に設定できる。上記所定値が70%のときは、k=0.7となる。   k is a coefficient for stopping the power supply to the control circuit 12 and stopping the operation of the FET Q1 when it drops to a predetermined value, for example, 70% from the time when the AC input voltage is off, and the operation is stopped by changing this value k. Can be set to any value. When the predetermined value is 70%, k = 0.7.

次に、本実施の第一形態の作用・効果について説明する。本実施の形態は、制御回路12の電源端子VCCに対し、平滑用コンデンサC3を迂回して得られた、交流入力の電源の入力電圧検出信号によりショートさせるためのスイッチ回路1および入力電圧検出回路2と、各起動抵抗R1、R2の接続点から入力電圧検出回路2に接続して、さらに好ましくは式(1)の如く各起動抵抗R1、R2の比を設定して組み合わせることである。   Next, the operation and effect of the first embodiment will be described. In the present embodiment, the switch circuit 1 and the input voltage detection circuit for short-circuiting the power supply terminal VCC of the control circuit 12 by the input voltage detection signal of the AC input power supply obtained by bypassing the smoothing capacitor C3 2 is connected to the input voltage detection circuit 2 from the connection point of each of the starting resistors R1 and R2, and more preferably, the ratio of the starting resistors R1 and R2 is set and combined as shown in Equation (1).

本実施の形態では、上記のように各起動抵抗R1、R2を設定することで交流入力電圧に対して約70%(R1とR2の比を変えることで、約70%の値は任意の値に調整可能となった)となると、FETQ1の動作を強制的に停止させることができて、平滑用コンデンサC3に起因する、従来の問題点を回避することが可能となる。すなわち、本実施の形態では、交流入力電源電圧に関係なくR1とR2の比を調整することにより、任意の交流入力の電源電圧の低下で制御回路12を迅速に遅延無く動作停止する回路構成が可能となり、さらに安全に、FETQ1などの部品を破壊することなく動作停止させることができる。   In the present embodiment, by setting the starting resistors R1 and R2 as described above, the AC input voltage is about 70% (by changing the ratio of R1 and R2, the value of about 70% is an arbitrary value. Therefore, the operation of the FET Q1 can be forcibly stopped, and the conventional problem caused by the smoothing capacitor C3 can be avoided. In other words, in the present embodiment, a circuit configuration that quickly stops the operation of the control circuit 12 without delay when the power supply voltage of an arbitrary AC input is lowered by adjusting the ratio of R1 and R2 regardless of the AC input power supply voltage. It is possible to stop the operation without destroying the parts such as the FET Q1.

また、入力電圧検出回路2への電圧値の検出のために入力される電圧を、制御回路12への起動用電源と兼用することにより、回路構成の簡便化を図りながら、各起動抵抗R1、R2による分圧電圧を用いることで、入力電圧検出回路2への入力電圧が従来に比較して低くできるため、入力電圧検出回路2の構成を簡素化することが可能となる。   In addition, by using the voltage input to detect the voltage value to the input voltage detection circuit 2 also as the power supply for starting to the control circuit 12, each starting resistor R1, By using the divided voltage by R2, the input voltage to the input voltage detection circuit 2 can be lowered as compared with the conventional case, so that the configuration of the input voltage detection circuit 2 can be simplified.

また、入力電圧検出回路2への入力電圧が従来に比較して低くできるため、トランジスタQ2は小型品で耐圧、電流とも低い定格値の素子が使用可能となった。また、トランジスタQ2の破壊の心配が無くなり安全に動作するようになった。   In addition, since the input voltage to the input voltage detection circuit 2 can be made lower than before, the transistor Q2 is a small product, and an element having a rated value with low withstand voltage and current can be used. Also, the transistor Q2 can be safely operated without worrying about the destruction of the transistor Q2.

入力電圧検出回路2の回路は、従来のスイッチング電源回路の入力電圧検出回路41の
回路よりツエナーダイオードZD2と抵抗R4とを省くことができる。これは入力電圧検出回路2への入力電圧が、従来のスイッチング電源回路より低く設定することが可能となったためである。これにより、本実施の形態においては、一般的な1/2ワット抵抗の消費電力が少なくなり1個で実現できるようになった。また、ツエナーダイオードも1個で式(1)のとおり可能となる。
The circuit of the input voltage detection circuit 2 can omit the Zener diode ZD2 and the resistor R4 from the circuit of the input voltage detection circuit 41 of the conventional switching power supply circuit. This is because the input voltage to the input voltage detection circuit 2 can be set lower than that of the conventional switching power supply circuit. As a result, in the present embodiment, the power consumption of a general ½ watt resistor is reduced and can be realized by one. Further, a single Zener diode can be used as shown in Equation (1).

(実施の第二形態)
本実施の第二形態では、図2に示すように、図1に示す入力電圧検出回路2に対し、ツエナーダイオードZD1と、第一のバイアス抵抗R3およびダイオードD5との間に、第二のバイアス抵抗R7をシリーズに追加した入力電圧検出回路3が設けられている。これは、ダイオードD5のカソード電圧が第一のバイアス抵抗R3と第二のバイアス抵抗R7とにより分圧されて低く設定することが可能となり、耐圧の低いダイオードD5が使用できるようになり、低コスト化が可能となる。例えば、従来は500V耐圧品のダイオードD5を使用していたが、本実施の形態では、一般的な50Vの耐圧品のダイオードD5が使用できた結果、安価で小型部品が使用できるようになった。
(Second embodiment)
In the second embodiment, as shown in FIG. 2, a second bias is provided between the Zener diode ZD1, the first bias resistor R3, and the diode D5 with respect to the input voltage detection circuit 2 shown in FIG. An input voltage detection circuit 3 in which a resistor R7 is added to the series is provided. This is because the cathode voltage of the diode D5 is divided by the first bias resistor R3 and the second bias resistor R7 and can be set low, and the diode D5 having a low withstand voltage can be used, resulting in low cost. Can be realized. For example, a 500V withstand voltage diode D5 has been used in the past, but in this embodiment, a general 50V withstand voltage diode D5 can be used. As a result, inexpensive and small parts can be used. .

(実施の第三形態)
本実施の第三形態においては、図3に示すように、図1に示す入力電圧検出回路2に対し、ダイオードD5を省いた入力電圧検出回路4が設けられている。ところで、従来のスイッチング電源回路では、ダイオードD5を省くと、トランジスタQ2のベース電圧が高すぎて一般部品ではそこまで耐圧の耐えられるものはなかった。本実施の形態では、ダイオードD5を省いても、入力電圧検出回路4への入力電圧を低く設定されているので、トランジスタQ2において、ベース電圧の耐圧の高いものを採用する必要があるが、一般部品を用いることが可能となった。
(Third embodiment)
In the third embodiment, as shown in FIG. 3, an input voltage detection circuit 4 in which the diode D5 is omitted is provided for the input voltage detection circuit 2 shown in FIG. By the way, in the conventional switching power supply circuit, when the diode D5 is omitted, the base voltage of the transistor Q2 is too high, and there is no general component that can withstand the breakdown voltage. In this embodiment, since the input voltage to the input voltage detection circuit 4 is set low even if the diode D5 is omitted, it is necessary to employ a transistor Q2 having a high base voltage withstand voltage. It became possible to use parts.

本実施の形態は、制御回路12との組み合せによるスイッチング電源装置において、本実施の第一形態よりダイオードD5を省いた回路で従来のスイッチング電源装置の回路よりトランジスタQ2のベース電圧が低くなるので耐圧の高いもの(約100V)を採用することにより可能となった。ただし、従来のスイッチング電源回路ではトランジスタQ2のベース電圧は約330Vになるので高すぎて一般部品ではそこまでの耐圧に耐えられるものはなかった。特殊部品はあるが部品価格が10倍程度高く、形状寸法も大きくなる。   In the present embodiment, the switching power supply in combination with the control circuit 12 is a circuit in which the diode D5 is omitted from the first embodiment, and the base voltage of the transistor Q2 is lower than that in the circuit of the conventional switching power supply device. It became possible by adopting a high one (about 100V). However, in the conventional switching power supply circuit, since the base voltage of the transistor Q2 is about 330V, it is too high, and there is no general component that can withstand such a withstand voltage. Although there are special parts, the part price is about 10 times higher and the shape dimensions are larger.

(実施の第四形態)
本実施の第四形態においては、図4に示すように、図3に示す入力電圧検出回路4に対し、トランジスタQ2への接続点と、第一のバイアス抵抗R3およびダイオードD5との間に、第二のバイアス抵抗R7を追加した入力電圧検出回路5が設けられている。本実施の形態では、トランジスタQ2のベース電圧が第二のバイアス抵抗R7と第一のバイアス抵抗R3とで分割されて低くなり、トランジスタQ2に対し、耐電圧の低く、安価な部品が採用できるようになった。
(Fourth embodiment)
In the fourth embodiment, as shown in FIG. 4, with respect to the input voltage detection circuit 4 shown in FIG. 3, between the connection point to the transistor Q2, the first bias resistor R3 and the diode D5, An input voltage detection circuit 5 to which a second bias resistor R7 is added is provided. In the present embodiment, the base voltage of the transistor Q2 is divided and lowered by the second bias resistor R7 and the first bias resistor R3, so that a low withstand voltage and inexpensive component can be adopted for the transistor Q2. Became.

すなわち、本実施の形態は、図2に示す入力電圧検出回路3においてダイオードD5を省き、第二のバイアス抵抗R7を追加した入力電圧検出回路5を制御回路12と組み合せたもので、トランジスタQ2のベース電圧の耐圧が80V程度の比較的低いトランジスタを採用することが可能となった。   That is, this embodiment is a combination of the input voltage detection circuit 5 with the second bias resistor R7 added to the control circuit 12 in the input voltage detection circuit 3 shown in FIG. A relatively low transistor having a base voltage withstand voltage of about 80 V can be employed.

上記の実施の第一ないし第四の各形態に記載の何れの回路においても、交流入力である電源オフ後の直流出力の電圧に、動作図である図5に示すように、スパイクノイズの発生が防止されている。このように交流入力電源電圧が任意の電圧降下時(たとえば70%に降下した時)において、制御回路12を強制的に動作停止させることが上記スパイクノイズの発生を防止しながら可能となり、誤動作や他の部品が破壊やダメージを受けることを
回避して、制御回路12およびFETQ1の動作を安全に停止することができる。
In any of the circuits described in the first to fourth embodiments, spike noise is generated in the DC output voltage after the power is turned off, which is an AC input, as shown in FIG. Is prevented. In this way, when the AC input power supply voltage drops arbitrarily (for example, when it drops to 70%), it is possible to forcibly stop the operation of the control circuit 12 while preventing the occurrence of the spike noise. It is possible to safely stop the operation of the control circuit 12 and the FET Q1 by avoiding other parts from being damaged or damaged.

本発明のスイッチング電源装置は、交流入力を整流して直流入力として出力する第一整流回路と、前記第一整流回路からの整流した直流入力をスイッチングしてスイッチング交流を出力する主スイッチング素子と、前記スイッチング交流の電圧を調節した交流出力を出力するトランスと、前記トランスの二次側からの電圧調整された交流出力を整流した直流出力を出力する第二整流回路と、前記直流出力の電圧を検出する出力電圧検出回路と、出力電圧検出回路からフィードバックされる出力電圧情報に応じて前記スイッチングを制御するための制御信号を出力し、前記直流出力の電圧を所望とする値に安定化して出力するための、他励式の制御回路と、起動時に、制御回路の起動に必要な電力を制御回路の電源端子に供給するための起動回路と、作動時に、制御回路の動作に必要な電力を上記スイッチング交流が入力されているトランスからの3次巻線からの交流を整流して制御回路の電源端子に供給するための第三整流回路(副整流回路)と、前記交流入力の電圧が所定値以下に低下したか否かを検出する入力電圧検出回路と、前記入力電圧検出回路からの検出信号により制御回路への電力の供給を停止させる停止手段(スイッチ回路)と、を備え、前記起動回路は、複数の抵抗を介して前記交流入力に接続され、前記入力電圧検出回路は、前記複数の抵抗により分圧された電圧を検出するものであってもよい。   The switching power supply device of the present invention includes a first rectifier circuit that rectifies an AC input and outputs it as a DC input, a main switching element that outputs a switching AC by switching the rectified DC input from the first rectifier circuit, A transformer that outputs an AC output in which the voltage of the switching AC is adjusted, a second rectifier circuit that outputs a DC output obtained by rectifying a voltage-adjusted AC output from the secondary side of the transformer, and a voltage of the DC output. An output voltage detection circuit to detect, and a control signal for controlling the switching according to output voltage information fed back from the output voltage detection circuit is output, and the DC output voltage is stabilized and output to a desired value. A separate excitation type control circuit and a start-up circuit for supplying power necessary for starting the control circuit to the power supply terminal of the control circuit at the time of start-up And a third rectifier circuit for rectifying the alternating current from the tertiary winding from the transformer to which the switching alternating current is input and supplying the electric power necessary for the operation of the control circuit to the power supply terminal of the control circuit during operation (Sub-rectifier circuit), an input voltage detection circuit that detects whether or not the voltage of the AC input has dropped below a predetermined value, and the supply of power to the control circuit is stopped by a detection signal from the input voltage detection circuit Stop means (switch circuit) for causing the start circuit to be connected to the AC input via a plurality of resistors, and the input voltage detection circuit detects a voltage divided by the plurality of resistors. It may be a thing.

なお、上記実施の各形態では、トランスT1を用いたスイッチング電源装置を示したが、本発明のスイッチング電源装置においては、トランスT1を省くことも可能である。この場合でも、制御回路12の電源端子VCCへの補助電源には、スイッチングにより得られた交流を、必要に応じて分圧し、副整流回路にて整流して使用すればよい。   In each of the above embodiments, the switching power supply device using the transformer T1 is shown. However, in the switching power supply device of the present invention, the transformer T1 can be omitted. Even in this case, the auxiliary power to the power supply terminal VCC of the control circuit 12 may be used by dividing the alternating current obtained by switching as necessary and rectifying it by the sub-rectifier circuit.

本発明のスイッチング電源装置は、交流入力の電圧値の低下時(例えばシャットオフ時)においても、簡便な回路構成により、誤動作や他の部品に対する破壊やダメージを与えることなく、安全に動作停止することができることによって、オーディオや照明やパソコンなどの電気装置および電子装置の電源として好適に利用できる。   The switching power supply device of the present invention safely stops operation without malfunction or damage to other parts or damage due to a simple circuit configuration even when the voltage value of the AC input decreases (for example, at shut-off). Therefore, it can be suitably used as a power source for audio devices, lighting devices, electric devices such as personal computers, and electronic devices.

本発明に係るスイッチング電源装置の実施の第一形態を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a first embodiment of a switching power supply device according to the present invention. 本発明に係るスイッチング電源装置の実施の第二形態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows 2nd Embodiment of the switching power supply device which concerns on this invention. 本発明に係るスイッチング電源装置の実施の第三形態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the 3rd embodiment of the switching power supply device which concerns on this invention. 本発明に係るスイッチング電源装置の実施の第四形態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the 4th form of implementation of the switching power supply device which concerns on this invention. 上記実施の第一ないし第四の各形態において、交流入力電源オフ後の直流出力の電圧にスパイクノイズが発生しなくなることを示すグラフである。It is a graph which shows that spike noise does not generate | occur | produce in the voltage of the DC output after AC input power supply OFF in each said 1st thru | or 4th form of implementation. 第一従来例のスイッチング電源装置の回路図である。It is a circuit diagram of the switching power supply device of the first conventional example. 第二従来例のスイッチング電源装置の回路図である。It is a circuit diagram of the switching power supply device of a 2nd prior art example. 上記第二従来例において、交流入力電源オフ後の直流出力の電圧にスパイクノイズが発生することを示すグラフである。In the said 2nd prior art example, it is a graph which shows that spike noise generate | occur | produces in the voltage of the DC output after AC input power supply OFF.

符号の説明Explanation of symbols

P1、P2:商用電源の入力端子
HS1:ヒューズ
L1:ラインフィルタ
C1、C2:ラインコンデンサ
D1、D2、D3、D4:整流用ダイオード
C3:平滑用コンデンサ(整流コンデンサ)
R1、R2:起動抵抗
ZD1、ZD2:電圧検出用ツエナーダイオード
R3、R4:ZD1、ZD2のバイアス抵抗
D5:Q2の耐圧保護用ダイオード
Q2:スイッチトランジスタ
R5:Q2の電流制限用抵抗
PC:フォトカプラ
C4:整流用及び起動時の起動抵抗からの起動電流蓄積用コンデンサ
D6:補助電源整流用ダイオード
N3:補助電源用コイル
N1:1次コイル
Q1:主スイッチング用素子(FET)
N2:2次巻線
D6:出力電圧整流用ダイオード
C5:出力電圧整流用コンデンサ
P3、P4:直流出力の電圧端子

P1, P2: commercial power supply input terminal HS1: fuse L1: line filter C1, C2: line capacitors D1, D2, D3, D4: rectifier diode C3: smoothing capacitor (rectifier capacitor)
R1, R2: Starting resistors ZD1, ZD2: Voltage detecting Zener diode R3, R4: ZD1, ZD2 bias resistor D5: Q2 withstand voltage protection diode Q2: Switch transistor R5: Q2 current limiting resistor PC: Photocoupler C4 : Capacitor D6 for starting current accumulation from starting resistor for rectification and startup D3: Diode for auxiliary power supply rectification N3: Coil for auxiliary power supply N1: Primary coil Q1: Element for main switching (FET)
N2: Secondary winding D6: Output voltage rectifier diode C5: Output voltage rectifier capacitor P3, P4: DC output voltage terminal

Claims (9)

交流入力を、他励式の制御回路によるスイッチングによって所望する電圧の直流出力に変換し安定に出力するスイッチング電源装置において、
前記制御回路の起動時に必要な電力を制御回路の電源端子に供給する起動回路と、
前記制御回路の動作時に必要な電力を、上記交流入力に基づく交流の整流により前記電源端子に供給する副整流回路と、
前記交流入力の電圧が所定値以下に低下したか否かを検出する入力電圧検出回路と、
前記入力電圧検出回路からの検出信号により制御回路への電力の供給を停止させるスイッチ回路と、を備え、
前記起動回路は、前記交流入力に接続されていることを特徴とするスイッチング電源装置。
In a switching power supply device that converts an AC input into a DC output of a desired voltage by switching by a separately excited control circuit and outputs it stably,
An activation circuit for supplying power necessary for activation of the control circuit to a power supply terminal of the control circuit;
A sub-rectifier circuit that supplies power necessary for operation of the control circuit to the power supply terminal by AC rectification based on the AC input;
An input voltage detection circuit for detecting whether or not the voltage of the AC input has dropped below a predetermined value;
A switch circuit that stops the supply of power to the control circuit by a detection signal from the input voltage detection circuit,
The switching power supply device, wherein the starting circuit is connected to the AC input.
前記起動回路は、複数の抵抗を介して前記交流入力に接続され、
前記入力電圧検出回路は、前記複数の抵抗により分圧された電圧を検出するようになっている請求項1記載のスイッチング電源装置。
The activation circuit is connected to the AC input via a plurality of resistors,
The switching power supply device according to claim 1, wherein the input voltage detection circuit detects a voltage divided by the plurality of resistors.
前記入力電圧検出回路は、前記交流入力の電圧が所定値以上か否かを検出するためのツエナーダイオードを少なくとも1個有している請求項1または2記載のスイッチング電源装置。   The switching power supply device according to claim 1, wherein the input voltage detection circuit has at least one Zener diode for detecting whether or not the voltage of the AC input is equal to or higher than a predetermined value. 前記入力電圧検出回路は、前記ツエナーダイオードのバイアス抵抗を少なくとも1個有している請求項3記載のスイッチング電源装置。   The switching power supply device according to claim 3, wherein the input voltage detection circuit includes at least one bias resistor of the Zener diode. 前記スイッチ回路は、前記制御回路の電源端子をアースにショートさせるためのスイッチ素子としてのトランジスタを有している請求項1ないし4の何れか1項に記載のスイッチング電源装置。   The switching power supply device according to any one of claims 1 to 4, wherein the switch circuit includes a transistor as a switch element for short-circuiting a power supply terminal of the control circuit to ground. 前記入力電圧検出回路は、前記トランジスタの保護用のダイオードを、前記トランジスタとの間に備えている請求項5記載のスイッチング電源装置。   The switching power supply device according to claim 5, wherein the input voltage detection circuit includes a diode for protecting the transistor between the transistor and the transistor. 前記入力電圧検出回路は、前記トランジスタの制御端子に対する印加電圧を分圧により低減するように、複数のバイアス抵抗を有している請求項5または6記載のスイッチング電源装置。   The switching power supply device according to claim 5 or 6, wherein the input voltage detection circuit has a plurality of bias resistors so as to reduce an applied voltage to the control terminal of the transistor by voltage division. 前記スイッチ回路は、前記トランジスタへの過電流防止のための電流制限用抵抗を備えている請求項5ないし7の何れか1項に記載のスイッチング電源装置。   The switching power supply device according to any one of claims 5 to 7, wherein the switch circuit includes a current limiting resistor for preventing an overcurrent to the transistor. 前記起動回路は、前記交流入力との間に接続される、互いにシリーズに接続した第一の起動抵抗および第二の起動抵抗を有し、
Vinが交流入力の電圧を示し、Vzd1がツエナーダイオードのツエナー電圧を示し、kが前記制御回路の動作を停止する、交流入力の電圧の低下率の設定値を示し、第一の起動抵抗と第二の起動抵抗との比(R1/R2)が、下記の式(1)に
R1/R2=((Vin×√2×k)/Vzd1)−1 …式(1)
設定されていることを特徴とする請求項1ないし8の何れか1項に記載のスイッチング電源装置。

The starting circuit has a first starting resistor and a second starting resistor connected in series with each other, connected between the AC input,
Vin represents the voltage of the AC input, Vzd1 represents the Zener voltage of the Zener diode, k represents the setting value of the rate of decrease of the voltage of the AC input, which stops the operation of the control circuit, The ratio (R1 / R2) to the second starting resistance is expressed by the following equation (1): R1 / R2 = ((Vin × √2 × k) / Vzd1) −1 Equation (1)
The switching power supply device according to claim 1, wherein the switching power supply device is set.

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