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JPH079588Y2 - Switching power supply - Google Patents

Switching power supply

Info

Publication number
JPH079588Y2
JPH079588Y2 JP8967990U JP8967990U JPH079588Y2 JP H079588 Y2 JPH079588 Y2 JP H079588Y2 JP 8967990 U JP8967990 U JP 8967990U JP 8967990 U JP8967990 U JP 8967990U JP H079588 Y2 JPH079588 Y2 JP H079588Y2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
output
circuit
switching
control signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP8967990U
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0447384U (en
Inventor
和之 岸本
幸夫 巽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tabuchi Electric Co Ltd
Original Assignee
Tabuchi Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tabuchi Electric Co Ltd filed Critical Tabuchi Electric Co Ltd
Priority to JP8967990U priority Critical patent/JPH079588Y2/en
Publication of JPH0447384U publication Critical patent/JPH0447384U/ja
Application granted granted Critical
Publication of JPH079588Y2 publication Critical patent/JPH079588Y2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Control Of Voltage And Current In General (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この考案は、直流安定化電源として使用されるスイッチ
ング電源装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention relates to a switching power supply device used as a stabilized DC power supply.

[従来の技術] この種のスイッチング電源装置としては、軽量、小型、
安価で、かつ高効率であるとの理由から、RCC(リンギ
ングチョークコンバータ)方式のものが従来から広く用
いられている。
[Prior Art] As a switching power supply device of this type, lightweight, small size,
The RCC (ringing choke converter) type has been widely used since it is inexpensive and highly efficient.

従来のRCC方式のスイッチング電源装置は、スイッチン
グ部を構成するスイッチングトランジスタを介して一次
側が直流電源に接続されたトランスの二次側に直流電圧
を取り出す出力回路と、その直流電圧を検出する出力検
出回路とを接続するとともに、上記出力検出回路のフォ
トトランジスタ(受光素子)からの検出信号を受けて出
力電圧の大きさに対応して、上記スイッチングトランジ
スタのベース電流をバイパスするバイパストランジスタ
を設けてなるリンギングチョークコンバータを主要構成
とする自励式のDC−DCコンバータ回路である。
A conventional RCC type switching power supply device is an output circuit that extracts a DC voltage to the secondary side of a transformer whose primary side is connected to a DC power supply via a switching transistor that forms a switching unit, and an output detection that detects the DC voltage. A bypass transistor is connected to the circuit and bypasses the base current of the switching transistor according to the magnitude of the output voltage in response to the detection signal from the phototransistor (light receiving element) of the output detection circuit. This is a self-excited DC-DC converter circuit that mainly consists of a ringing choke converter.

上記構成のRCC方式のスイッチング電源装置では、トラ
ンスの二次側に接続された出力回路から取り出される直
流電圧の大きさに応じて、フォトトランジスタおよびバ
イパストランジスタを動作させて、スイッチングトラン
ジスタのベース電流を調節してそのオン期間を可変し、
もって、出力直流電圧を負荷変動にかかわらず安定化す
るように動作する。
In the switching power supply device of the RCC method with the above configuration, the phototransistor and the bypass transistor are operated according to the magnitude of the DC voltage extracted from the output circuit connected to the secondary side of the transformer, and the base current of the switching transistor is changed. Adjust it to change its on period,
Therefore, it operates so as to stabilize the output DC voltage regardless of load fluctuations.

ところで、上記構成のスイッチング電源装置において
は、スイッチングトランジスタがオン状態からオフ状態
に切替わるとき、バイパストランジスタがスイッチング
トランジスタのベース電流を徐々に掃引することになる
ため、スイッチングトランジスタは速やかにターンオフ
しない。その結果、スイッチングロスが大きくて、効率
を向上させる上で大きな障害となっていた。
By the way, in the switching power supply device configured as described above, when the switching transistor is switched from the on state to the off state, the bypass transistor gradually sweeps the base current of the switching transistor, so that the switching transistor does not turn off promptly. As a result, switching loss is large, which has been a major obstacle to improving efficiency.

このようなスイッチング部でのスイッチングロスを低減
するために、本願出願人は、先に特開平2−131363号公
報に開示されているようなスイッチング電源装置を提案
している。
In order to reduce the switching loss in such a switching unit, the applicant of the present application has previously proposed a switching power supply device as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-131363.

第5図は本願出願人が先に提案したスイッチング電源装
置の回路構成図である。
FIG. 5 is a circuit configuration diagram of the switching power supply device previously proposed by the applicant of the present application.

同図において、10はリンギングチョークコンバータで、
図外の整流回路にて生成された直流電圧aが供給されて
いる。このリンギングチョークコンバータ10は、電界コ
ンデンサ11、スイッチングトランジスタ12(スイッチン
グ部)、コンバータトランス14、整流回路(出力回路)
15等から構成されており、直流電圧aが通電されると、
コンバータトランス14のN1巻線側の始動抵抗13、N2巻線
側のベース抵抗16を介して上記スイッチングトランス12
にベース電流が流れて、これが速やかにオン状態となる
が、スイッチングトランジスタ12の制御対称となる一次
側電流cは、コンバータトランス14のインダクタンスに
よって、瞬時には立ち上がらずランプ関数的に増加す
る。
In the figure, 10 is a ringing choke converter,
The DC voltage a generated by a rectifier circuit (not shown) is supplied. The ringing choke converter 10 includes an electric field capacitor 11, a switching transistor 12 (switching unit), a converter transformer 14, a rectifier circuit (output circuit).
It is composed of 15 etc., and when the DC voltage a is energized,
The switching transformer 12 is connected via the starting resistor 13 on the N1 winding side of the converter transformer 14 and the base resistor 16 on the N2 winding side.
Although a base current flows through the switch, it is quickly turned on, but the primary side current c that is the control symmetry of the switching transistor 12 does not rise instantaneously due to the inductance of the converter transformer 14 and increases like a ramp function.

そして、上記スイッチングトランジスタ12のオンと同時
にコンバータトランス14のN2巻線側に発生した正のベー
ス電流が流れる一方、一次側電流cが或る程度大きくな
ると、トランジスタの特性により、スイッチングトラン
ジスタ12がオン状態からオフ状態に切替わる。
At the same time that the switching transistor 12 is turned on, the positive base current generated on the N2 winding side of the converter transformer 14 flows, while when the primary side current c becomes large to some extent, the switching transistor 12 is turned on due to the characteristics of the transistor. Switch from state to off state.

上記スイッチングトランジスタ12がオフ状態になると、
コンバータトランス14に蓄積されたエネルギーが整流回
路15側に放出され、このエネルギー放出が終了したタイ
ミングで、スイッチングトランジスタ12が再び順バイア
ス状態となってオン状態に切替わり、以降、同様の動作
が繰り返されて、スイッチングトランジスタ12がスイッ
チングするようになっている。
When the switching transistor 12 is turned off,
The energy accumulated in the converter transformer 14 is released to the rectifier circuit 15 side, and at the timing when this energy release is completed, the switching transistor 12 is again in the forward bias state and switched to the on state, and thereafter, the same operation is repeated. Therefore, the switching transistor 12 is switched.

更に詳しく説明すると、スイッチングトランジスタ12
は、上記コンバータトランス14の一次側電流cを制御対
象とするスイッチング素子であって、後述するコントロ
ール回路50によってオン期間が規制されるものの、上記
同様の原理でスイッチングするようになっている。
More specifically, the switching transistor 12
Is a switching element for controlling the primary side current c of the converter transformer 14, and is controlled by the same principle as the above although the ON period is regulated by the control circuit 50 described later.

このスイッチング過程において、上記スイッチングトラ
ンジスタ12がオン状態となる半サイクルでは、一次側か
ら供給されたエネルギーをコンバータトランス14に貯え
る一方、オフ状態となる後の半サイクルでは、コンバー
タトランス14に蓄えられたエネルギーを整流回路15にお
ける電解コンデンサ152に転送させ、これにより、電解
コンデンサ152の両端に直流電圧bが発生するようにな
っている。
In this switching process, the energy supplied from the primary side is stored in the converter transformer 14 in the half cycle in which the switching transistor 12 is in the ON state, while it is stored in the converter transformer 14 in the subsequent half cycle in the OFF state. Energy is transferred to the electrolytic capacitor 152 in the rectifier circuit 15, whereby a DC voltage b is generated across the electrolytic capacitor 152.

また、上記コンバータトランス14の二次側におけるN3巻
線には、上述したように整流回路15が接続されていると
ともに、N2巻線には後述する一次側電流センシング回路
30が接続されている。このN2巻線に発生する二次側コイ
ル電圧eは、巻線比の関係から、N1巻線に通電されてい
る一次側電圧hの(N2/N1)倍となる。
The rectifier circuit 15 is connected to the N3 winding on the secondary side of the converter transformer 14 as described above, and the primary side current sensing circuit described later is connected to the N2 winding.
30 is connected. The secondary coil voltage e generated in the N2 winding is (N2 / N1) times the primary voltage h supplied to the N1 winding because of the winding ratio.

上記のような構成のリンギングチョークコンバータ10の
出力段に接続され、直流電圧bを検出する出力検出回路
20は、抵抗21、抵抗22、シャントレギュレータ23、フォ
トダイオード(発光素子)24等からなる回路であって、
力流電圧bを抵抗21、抵抗22で分圧した分圧電圧をバイ
アス電圧とするシャントレギュレータ23によって電流制
御を行ない、その制御された電流によりフォトダイオー
ド24を動作させて、直流電圧bの大きさを検出するよう
な構成となっている。
An output detection circuit which is connected to the output stage of the ringing choke converter 10 having the above-mentioned configuration and detects the DC voltage b
20 is a circuit including a resistor 21, a resistor 22, a shunt regulator 23, a photodiode (light emitting element) 24, and the like,
The shunt regulator 23, which uses the divided voltage obtained by dividing the force current voltage b by the resistor 21 and the resistor 22 as the bias voltage, controls the current, and operates the photodiode 24 by the controlled current to increase the magnitude of the DC voltage b. It is configured to detect the height.

40は電圧制御信号生成回路で、この電圧制御信号生成回
路40は、上記出力検出回路20のフォトダイオード24から
検出信号を受けるフォトトランジスタ(受光素子)46を
有し、上記フォトダイオード24からの検出信号を受けて
上記直流出力電圧bに対応した電圧制御信号dを出力す
る。ただし、この電圧制御信号dは直流出力電圧bの下
降により上昇する信号となっており、抵抗42、43、44お
よびツェナダイオード45からなる基準電圧発生回路が生
成する基準電圧d1によって、その最大値が規制される。
Reference numeral 40 denotes a voltage control signal generation circuit. The voltage control signal generation circuit 40 has a phototransistor (light receiving element) 46 that receives a detection signal from the photodiode 24 of the output detection circuit 20, and the detection from the photodiode 24 is performed. Upon receiving the signal, the voltage control signal d corresponding to the DC output voltage b is output. However, this voltage control signal d is a signal that rises when the DC output voltage b falls, and its maximum value is increased by the reference voltage d1 generated by the reference voltage generation circuit including the resistors 42, 43, 44 and the Zener diode 45. Is regulated.

上記一次側電流センシング回路30は、抵抗311とコンデ
ンサ312とを有し二次側コイル電圧eを積分する積分回
路31と、トランジスタ321とダイオード322とを有しコン
デンサ312のチャージ電荷を放電するリセット回路32か
ら構成されており、一次側電流cと同一波形の等価信号
fを生成するようになっている。即ち、リンギングチョ
ークコンバータ10に流れる一次側電流cを直接検出する
のではなく、二次側コイル電圧eを入力として等価信号
fを作り出し、一次側電流cを間接的に検出するように
なっている。
The primary side current sensing circuit 30 includes a resistor 311 and a capacitor 312, an integrating circuit 31 for integrating the secondary side coil voltage e, a transistor 321 and a diode 322, and a reset for discharging the charge of the capacitor 312. The circuit 32 is configured to generate an equivalent signal f having the same waveform as the primary current c. That is, the primary side current c flowing through the ringing choke converter 10 is not directly detected, but an equivalent signal f is generated by using the secondary side coil voltage e as an input, and the primary side current c is indirectly detected. .

41はICコンパレータで、上記等価信号fと電圧制御信号
dとを電圧比較し、その電圧比較結果に基づいて上記ス
イッチングトランジスタ12を制御するためのバイパスト
ランジスタ51(スイッチング素子)を開閉するような構
成となっている。更に詳しく説明すると、コンパレータ
41のプラス側入力には、一次側電流センシング回路30の
出力段が接続されている一方、マイナス側入力には、出
力検出回路20の出力段であるフォトトランジスタ46の他
に、上記抵抗42〜44およびツェナダイオード45からなる
基準電圧発生回路が接続されている。
Reference numeral 41 denotes an IC comparator, which compares the equivalent signal f and the voltage control signal d in voltage and opens / closes a bypass transistor 51 (switching element) for controlling the switching transistor 12 based on the voltage comparison result. Has become. More specifically, the comparator
The positive side input of 41 is connected to the output stage of the primary side current sensing circuit 30, while the negative side input is connected to the resistor 42 to the phototransistor 46 which is the output stage of the output detection circuit 20. A reference voltage generation circuit composed of 44 and Zener diode 45 is connected.

また、上記コンパレータ41の出力信号であるコントロー
ル信号gは、コントロール回路50に導かれている。
The control signal g which is the output signal of the comparator 41 is guided to the control circuit 50.

このコントロール回路50は、上記コンパレータ41によっ
て生成されたコントロール信号gに応じて動作するバイ
パストランジスタ51を主構成とするスイッチング回路で
あって、コンバータトランス14のN2巻線、ベース抵抗16
を介して流れるベース電源kをバイパスさせ、これでス
イッチングトランジスタ12のオン時間を可変にするよう
に構成されている。なお、上記コントロール信号gは、
抵抗52、ダイオード53を介して二次側電圧eでプルアッ
プされており、ダイオード53は、トランジスタ51が逆バ
イアス状態にある時の保護用ダイオードである。
The control circuit 50 is a switching circuit mainly composed of a bypass transistor 51 that operates according to the control signal g generated by the comparator 41, and includes a N2 winding of the converter transformer 14 and a base resistor 16
The base power supply k that flows through the circuit is bypassed, and the on-time of the switching transistor 12 is made variable by this. The control signal g is
It is pulled up by the secondary voltage e via the resistor 52 and the diode 53, and the diode 53 is a protection diode when the transistor 51 is in the reverse bias state.

次に、上記のように構成されたスイッチング電源装置の
動作について第6図のタイミングチャートを参照して説
明する。
Next, the operation of the switching power supply device configured as described above will be described with reference to the timing chart of FIG.

まず、期間T0では、負荷の大きさに見合った正常レベル
の一次側電流cが流れており、電圧制御信号dよりも等
価信号fの方が大きくなったタイミングで、コンパレー
タ41により生成されるコントロール信号gがアクティブ
となり、バイパストランジスタ51がオンして、スイッチ
ングトランジスタ12のオン期間が規制されることによっ
て、一次側電流cの最大レベルが規制され、これにより
直流出力電圧bが一定レベルに安定化される。
First, in the period T0, the normal-side primary current c commensurate with the size of the load is flowing, and the control signal generated by the comparator 41 is generated at the timing when the equivalent signal f becomes larger than the voltage control signal d. The signal g becomes active, the bypass transistor 51 is turned on, and the ON period of the switching transistor 12 is regulated, whereby the maximum level of the primary side current c is regulated, whereby the DC output voltage b is stabilized at a constant level. To be done.

また、期間T1において、負荷状態が変化してほぼ短絡に
近い形になって、直流出力電圧bがほぼ零近くとなり一
次側電流cが異常に大きくなったとすると、直流出力電
圧bの低下とともに電圧制御信号dが上昇しようとする
が、その最大値が基準電圧d1に規制されて飽和する一
方、上記等価信号fは益々大きくなる。この等価信号f
が基準電圧d1よりも大きくなったタイミング、即ち、時
間t1において、コントロール信号gがアクティブとなっ
て、スイッチングトランジスタ12が強制的にオフ状態に
される。言い換えると、負荷側の短絡により直流出力電
圧bが低下して一次側電流cが大きくなっても、電圧制
御信号dの最大レベルは基準電圧d1の大きさに見合った
値でリミットされ、これによって過電流からスイッチン
グトランジスタ12等が保護されることになる。即ち、ツ
ェナーダイオード45、抵抗43、44等からなる基準電圧発
生回路は、一次側電流cの許容最大レベルを決定するに
必要な回路となっている。
Further, in the period T1, if the load state changes and becomes a form close to a short circuit, the DC output voltage b becomes nearly zero, and the primary side current c becomes abnormally large, the voltage decreases as the DC output voltage b decreases. Although the control signal d tends to rise, its maximum value is regulated by the reference voltage d1 and saturated, while the equivalent signal f becomes even larger. This equivalent signal f
The control signal g becomes active and the switching transistor 12 is forcibly turned off at the timing when the voltage becomes higher than the reference voltage d1, that is, at time t1. In other words, the maximum level of the voltage control signal d is limited to a value commensurate with the magnitude of the reference voltage d1 even if the DC output voltage b decreases and the primary current c increases due to a short circuit on the load side. The switching transistor 12 and the like are protected from overcurrent. That is, the reference voltage generating circuit including the Zener diode 45, the resistors 43 and 44, etc. is a circuit necessary for determining the maximum allowable level of the primary side current c.

その後、期間T2において負荷状態が元にもどると、期間
T0と同様の制御が行われるが、期間T3にかけて負荷状態
が軽くなったとすると、直流出力電圧bが上がり、これ
に応じて電圧制御信号dが低下し、言い換えると、コン
パレータ41において等価信号fに対するしきい値がかな
り低下し、スイッチングトランジスタ12のオン時間が短
くなる。これは直流出力電圧bを低下させる方向であ
り、その結果として、負荷状態が変動しても直流電圧b
が速やかに元にもどされることになる。
After that, when the load condition is restored in period T2,
The same control as that of T0 is performed, but if the load state becomes lighter over the period T3, the DC output voltage b rises and the voltage control signal d drops accordingly. In other words, the comparator 41 compares the equivalent signal f with the output voltage b. The threshold value is considerably lowered, and the on time of the switching transistor 12 is shortened. This tends to reduce the DC output voltage b, and as a result, even if the load condition changes, the DC voltage b
Will be promptly restored.

ここで、上記スイッチングトランジスタ12のオン・オフ
を行なうコンパレータ41の制御動作について詳しく説明
する。
Here, the control operation of the comparator 41 that turns on and off the switching transistor 12 will be described in detail.

このコンパレータ41は、一次側電流センシング回路30か
ら出力される等価信号fと、二次側の出力電圧bの変動
に応じて変化する電圧制御信号dとを比較して、f>d
のとき、コンパレータ41がハイレベルのコントロール信
号gを出力してバイパストランジスタ51をオンし、スイ
ッチングトランジスタ12をオフして出力電圧bを低下さ
せるように働き、f<dのとき、コンパレータ41がロー
レベルのコントロール信号gを出力してバイパストラン
ジスタ51をオフし、スイッチングトランジスタ12をオン
状態に維持して出力電圧bを上昇させるように働く。
The comparator 41 compares the equivalent signal f output from the primary side current sensing circuit 30 with the voltage control signal d that changes according to the fluctuation of the output voltage b on the secondary side, and f> d
At the time of, the comparator 41 outputs a high-level control signal g to turn on the bypass transistor 51 and turn off the switching transistor 12 to reduce the output voltage b. When f <d, the comparator 41 goes low. A level control signal g is output to turn off the bypass transistor 51, maintain the switching transistor 12 in the on state, and increase the output voltage b.

そして、上記等価信号fの波形は、積分回路31に印加さ
れる矩形波の二次側コイル電圧eが抵抗311、ダイオー
ド322を通ってコンデンサに充電され、その後のトラン
ジスタ321の動作にともない、第7図のような三角波と
なり、出力側の負荷が軽くなったり、無負荷のとき、ト
ランジスタ321のオンによりほぼ0Vとなる。一方、電圧
制御信号dは出力側の負荷の低下、つまり、出力電圧b
の上昇にともない0Vに近づくものの、フォトトランジス
タ46の飽和電圧(0.6〜0.7V)以下に下げることができ
ず、その飽和電圧以下のレベルの等価信号fはコンパレ
ータ41の可制御範囲に入らないため、このコンパレータ
41による制御を受けることができなくなり、その結果、
第3図の出力特性の点線Xで示すように、出力電圧bが
設定値よりも上昇してしまう。
Then, the waveform of the above-mentioned equivalent signal f shows that the rectangular side secondary coil voltage e applied to the integrating circuit 31 charges the capacitor through the resistor 311 and the diode 322, and the subsequent operation of the transistor 321 causes A triangular wave as shown in Fig. 7 is obtained, and when the load on the output side becomes light or there is no load, the voltage becomes almost 0 V when the transistor 321 is turned on. On the other hand, the voltage control signal d indicates that the load on the output side is reduced, that is, the output voltage b.
Although it approaches 0V with the rise of, the voltage cannot be lowered to the saturation voltage (0.6 to 0.7V) of the phototransistor 46 or less, and the equivalent signal f of the level below the saturation voltage does not fall within the controllable range of the comparator 41. , This comparator
You lose control of 41, and as a result
As indicated by the dotted line X in the output characteristic of FIG. 3, the output voltage b rises above the set value.

[考案が解決しようとする課題] 以上のように、本願出願人が先に提案したスイッチング
電源装置による場合は、スイッチングトランジスタ12の
スイッチング動作を、コンパレータ41およびコントロー
ル回路50を通じて制御することにより、スイッチングト
ランジスタ12のターンオフを速やかにして、スイッチン
グロスの低減を図ることができるものの、出力側の負荷
が所定以上に軽くなったとき、出力電圧の上昇をまねく
ことになり、出力電圧を設定値に制御可能な負荷範囲が
第3図中のAの範囲に制限されるという問題があり、ま
た、そのための対策として二次側にダミー負荷等を必要
とし、かつ素子の定格を上げる必要があった。
[Problems to be Solved by the Invention] As described above, in the case of the switching power supply device previously proposed by the applicant of the present application, switching operation is performed by controlling the switching operation of the switching transistor 12 through the comparator 41 and the control circuit 50. Although it is possible to speed up the turn-off of the transistor 12 and reduce the switching loss, when the load on the output side becomes lighter than a predetermined value, the output voltage rises and the output voltage is controlled to the set value. There is a problem that the possible load range is limited to the range of A in FIG. 3, and as a countermeasure for that, a dummy load or the like is required on the secondary side, and it is necessary to increase the rating of the element.

この考案は上記実情に鑑みてなされたもので、出力側の
負荷が無負荷になるまで、ダミー負荷等を要することな
く、出力電圧を所定値に安定良く制御してダイナミック
レンジを拡大することができるスイッチング電源装置を
提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to stably control the output voltage to a predetermined value and expand the dynamic range until the load on the output side becomes unloaded without requiring a dummy load or the like. An object of the present invention is to provide a switching power supply device that can be used.

[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するために、この考案に係るスイッチン
グ電源装置は、スイッチング部と、このスイッチング部
を介して一次側が直流電源に接続されたトランスと、こ
のトランスの二次側から直流出力を取り出す出力回路
と、上記直流出力を検出する出力検出回路と、受光素子
を有し、上記出力検出回路の発光素子からの検出信号を
受けて、出力電圧に対応した電圧制御信号を出力する電
圧制御信号生成回路と、上記トランスの一次側または二
次側コイル電圧に基づいて一次側電流と同一波形である
等価信号を生成する一次側電流センシング回路と、上記
電圧制御信号と上記等価信号とを比較するコンパレータ
と、上記スイッチング部を制御するスイッチング素子を
有しており、上記コンパレータの比較結果に基づいて上
記スイッチング素子を開閉することにより上記スイッチ
ング部のオン時間を可変にするコントロール回路と、上
記上記電圧制御信号のレベルを上記受光素子の飽和電圧
にほぼ等しいレベルだけ下降させるバイアス手段とを具
備してなるものである。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, a switching power supply device according to the present invention includes a switching unit, a transformer whose primary side is connected to a DC power supply through the switching unit, and An output circuit for extracting a DC output from the secondary side, an output detection circuit for detecting the DC output, and a light receiving element, and receiving a detection signal from the light emitting element of the output detection circuit, a voltage corresponding to the output voltage. A voltage control signal generation circuit that outputs a control signal, a primary side current sensing circuit that generates an equivalent signal having the same waveform as the primary side current based on the primary side or secondary side coil voltage of the transformer, and the voltage control signal And a comparator for comparing the equivalent signal, and has a switching element for controlling the switching unit, the comparison result of the comparator And a bias circuit that lowers the level of the voltage control signal by a level substantially equal to the saturation voltage of the light receiving element. It will be done.

[作用] この考案によれば、一次側電流センシング回路で生成さ
れる等価信号をコンパレータの一方に入力するととも
に、出力電圧に対応して出力される電圧制御信号をコン
パレータの他方に入力して、これら両信号を比較し、そ
の比較結果に基づくスイッチング素子の開閉によりスイ
ッチング部のオン時間を可変することで、出力回路から
取り出される直流出力が負荷変動にかかわらず設定値に
制御される。ここで、上記電圧制御信号生成回路におけ
る受光素子とグランド間にバイアス手段を付加して、上
記電圧制御信号のレベルを上記受光素子の飽和電圧にほ
ぼ等しいレベルだけ下降させることにより、出力側の負
荷が軽くなったり、無負荷になったときであっても、上
記コンパレータを十分に制御して出力電圧の上昇を招く
ことなく、直流出力を所定値に安定よく制御することが
できる。
[Operation] According to this invention, the equivalent signal generated by the primary side current sensing circuit is input to one of the comparators, and the voltage control signal output corresponding to the output voltage is input to the other of the comparators. By comparing these two signals and changing the ON time of the switching unit by opening and closing the switching element based on the comparison result, the DC output taken out from the output circuit is controlled to the set value regardless of the load fluctuation. Here, a bias means is added between the light receiving element and the ground in the voltage control signal generating circuit, and the level of the voltage control signal is lowered by a level approximately equal to the saturation voltage of the light receiving element, thereby reducing the load on the output side. Even when the load becomes lighter or there is no load, the DC output can be stably controlled to a predetermined value without sufficiently increasing the output voltage by controlling the comparator.

[実施例] 以下、この考案の一実施例を図面に基づいて説明する。[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図はこの考案に係るスイッチング電源装置の回路構
成図であり、同図において、第5図に示した従来例と相
違する点は、電圧制御信号生成回路40におけるフォトト
ランジスタ(受光素子)46とグランドとの間に負電圧バ
イアス回路(バイアス手段)60を付加して、上記電圧制
御信号dのレベルを電圧制御信号生成回路40におけるフ
ォトトランジスタ(受光素子)46の飽和電圧(通常0.6
〜0.7V)にほぼ等しいレベルだけ下降させるように構成
した点である。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a switching power supply device according to the present invention. In FIG. 1, the point different from the conventional example shown in FIG. 5 is that a phototransistor (light receiving element) 46 in a voltage control signal generation circuit 40. A negative voltage bias circuit (bias means) 60 is added between the ground and the ground to adjust the level of the voltage control signal d to the saturation voltage (usually 0.6) of the phototransistor (light receiving element) 46 in the voltage control signal generation circuit 40.
~ 0.7V) is a point that is configured to drop by a level approximately equal to.

上記負電圧バイアス回路60は、抵抗611、ダイオード61
2,613およびコンデンサ614により構成されており、フォ
トトランジスタ46を負電位へとバイアスしている。な
お、その他の構成は第5図に示した従来例と同一のた
め、該当部分に同一の符号を付して、それらの説明を省
略する。
The negative voltage bias circuit 60 includes a resistor 611 and a diode 61.
It is composed of 2,613 and a capacitor 614, and biases the phototransistor 46 to a negative potential. Since the other configurations are the same as those of the conventional example shown in FIG. 5, the same reference numerals are given to the corresponding portions, and the description thereof will be omitted.

次に、上記構成のスイッチング電源装置の動作について
説明する。なお、出力側の負荷が所定値以上の場合にお
ける動作は従来例と同様であるため、説明を省略し、こ
こでは、出力側の負荷が所定値以下の場合において、付
加された負電圧バイアス回路60およびコンパレータ41の
制御動作についてのみ説明する。
Next, the operation of the switching power supply device having the above configuration will be described. The operation when the load on the output side is equal to or greater than the predetermined value is the same as that of the conventional example, and therefore the description is omitted. Here, when the load on the output side is equal to or less than the predetermined value, the added negative voltage bias circuit is added. Only the control operation of 60 and the comparator 41 will be described.

すなわち、コンバータトランス14のN2巻線から負電圧バ
イアス回路60に第2図eで示すような矩形波の二次側コ
イル電圧が印加されると、この矩形波の二次側コイル電
圧eは抵抗611により制限されて第2図iで示すような
電圧波形となる。つぎに、これがダイオード612を通過
して第2図jで示すように、その負電位のみが整流され
たのち、コンデンサ614により平滑され第2図mのよう
な連続した負電位となる。なお、ここで、ダイオード61
3により、第2図nで示すように、過大な負電位がカッ
トされ、これにより、上記の負電位jがグランド電位
(0V)よりもダイオード613の順電圧−Vf分だけ低い負
バイアスにコントロールされ、常に安定した負電位のバ
イアス電圧を作る。
That is, when the rectangular coil secondary side coil voltage as shown in FIG. 2e is applied from the N2 winding of the converter transformer 14 to the negative voltage bias circuit 60, the rectangular wave secondary side coil voltage e is The voltage waveform is limited by 611 and becomes a voltage waveform as shown in FIG. Next, after passing through the diode 612 and rectifying only its negative potential as shown in FIG. 2j, it is smoothed by the capacitor 614 and becomes a continuous negative potential as shown in FIG. 2m. In addition, here, the diode 61
As shown in FIG. 2n, the excessive negative potential is cut off by 3, so that the negative potential j is controlled to a negative bias lower than the ground potential (0V) by the forward voltage −Vf of the diode 613. And always creates a stable negative potential bias voltage.

上記のような負電位のバイアス電圧をフォトトランジス
タ46に印加しておくことにより、上記コンパレータ41に
入力される上記電圧制御信号dのレベルが、第3図のよ
うに、フォトトランジスタ46の飽和電圧にほぼ等しいレ
ベルΔLだけ下降されて、コンパレータ41による可制御
範囲VLに入ることになる。
By applying the bias voltage of the negative potential as described above to the phototransistor 46, the level of the voltage control signal d input to the comparator 41 is set to the saturation voltage of the phototransistor 46 as shown in FIG. Is lowered by a level ΔL substantially equal to

その結果、出力側の負荷が所定値以下から無負荷に至る
までの間においても、第4図の出力特性図の実線Yで示
すように、直流出力電圧bを上昇させることなく、所定
値に安定良く制御することが可能となる。つまり、スイ
ッチング電源装置を直流安定化電源として使用できる負
荷範囲の拡大を図ることができる。
As a result, even when the load on the output side is from a predetermined value or less to no load, as shown by the solid line Y in the output characteristic diagram of FIG. 4, the DC output voltage b is increased to the predetermined value without increasing. It is possible to perform stable and good control. That is, it is possible to expand the load range in which the switching power supply device can be used as a stabilized DC power supply.

[考案の効果] 以上のように、この考案によれば、スイッチング部のス
イッチング動作をコンパレータおよびコントロール回路
を通じて制御することにより、スイッチング部のターン
オフを速やかにして、スイッチングロスの低減を図り、
全体の効率を向上させ得るのはもとより、わずかな点数
の微少電力部品から構成することができるバイアス手段
を付加するのみで、出力側の負荷が無負荷になるまで出
力電圧を設定値に安定良く制御することができ、負荷範
囲の広い仕様の電源に対しても、ダミー負荷等を要する
ことなく、有効に使用することができ、ダイナミックレ
ンジの拡大を図り得る。
[Effect of the Invention] As described above, according to the present invention, the switching operation of the switching unit is controlled through the comparator and the control circuit, thereby quickly turning off the switching unit and reducing the switching loss.
Not only can the overall efficiency be improved, but the output voltage can be stabilized at the set value until the load on the output side becomes unloaded simply by adding biasing means that can be configured from minute power components with few points. The power supply can be controlled and can be effectively used even for a power supply having a wide load range without requiring a dummy load or the like, and the dynamic range can be expanded.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの考案に係るスイッチング電源装置の一実施
例を示す回路構成図、第2図および第3図は主要部の動
作を説明するための信号波形図、第4図は出力特性図、
第5図は従来のスイッチング電源装置の回路構成図、第
6図は従来のスイッチング電源装置の動作を説明する信
号波形を示すタイミングチヤート、第7図は従来例の動
作を説明する主要部の信号波形図である。 12…スイッチングトランジスタ(スイッチング部)、14
…トランス、15…整流回路(出力回路)、20…出力検出
回路、24…フォトダイオード(発光素子)、30…一次側
電流センシング回路、40…電圧制御信号生成回路、41…
コンパレータ、46…フォトトランジスタ(受光素子)、
50…コントロール回路、60…負電圧バイアス回路(バイ
アス手段)、611…抵抗、612,613…ダイオード、a,b…
直流電圧、d…電圧制御信号、f…等価信号、g…コン
トロール信号。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing an embodiment of a switching power supply device according to the present invention, FIGS. 2 and 3 are signal waveform diagrams for explaining the operation of the main part, FIG. 4 is an output characteristic diagram,
FIG. 5 is a circuit configuration diagram of a conventional switching power supply device, FIG. 6 is a timing chart showing a signal waveform for explaining the operation of the conventional switching power supply device, and FIG. 7 is a signal of a main part for explaining the operation of the conventional example. It is a waveform diagram. 12 ... Switching transistor (switching part), 14
... Transformer, 15 ... Rectifier circuit (output circuit), 20 ... Output detection circuit, 24 ... Photodiode (light emitting element), 30 ... Primary side current sensing circuit, 40 ... Voltage control signal generation circuit, 41 ...
Comparator, 46 ... Phototransistor (light receiving element),
50 ... Control circuit, 60 ... Negative voltage bias circuit (biasing means), 611 ... Resistor, 612,613 ... Diode, a, b ...
DC voltage, d ... Voltage control signal, f ... Equivalent signal, g ... Control signal.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】スイッチング部と、このスイッチング部を
介して一次側が直流電源に接続されたトランスと、この
トランスの二次側から直流出力を取り出す出力回路と、
上記直流出力を検出する出力検出回路と、受光素子を有
し、上記出力検出回路の発光素子からの検出信号を受け
て、出力電圧に対応した電圧制御信号を出力する電圧制
御信号生成回路と、上記トランスの一次側または二次側
コイル電圧に基づいて一次側電流と同一波形である等価
信号を生成する一次側電流センシング回路と、上記電圧
制御信号と上記等価信号とを比較するコンパレータと、
上記スイッチング部を制御するスイッチング素子を有し
ており、上記コンパレータの比較結果に基づいて上記ス
イッチング素子を開閉することにより上記スイッチング
部のオン時間を可変にするコントロール回路と、上記電
圧制御信号のレベルを上記受光素子の飽和電圧にほぼ等
しいレベルだけ下降させるバイアス手段とを具備してな
るスイッチング電源装置。
1. A switching unit, a transformer whose primary side is connected to a DC power source via the switching unit, and an output circuit for extracting a DC output from the secondary side of the transformer.
An output detection circuit that detects the DC output, a voltage control signal generation circuit that has a light receiving element, receives a detection signal from the light emitting element of the output detection circuit, and outputs a voltage control signal corresponding to the output voltage, A primary side current sensing circuit that generates an equivalent signal having the same waveform as the primary side current based on the primary side or secondary side coil voltage of the transformer, a comparator that compares the voltage control signal and the equivalent signal,
A control circuit that has a switching element that controls the switching section, and that opens and closes the switching element based on the comparison result of the comparator to change the ON time of the switching section, and the level of the voltage control signal. And a bias means for lowering the voltage by a level substantially equal to the saturation voltage of the light receiving element.
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