JP2003052172A - Self-excited switching power supply circuit - Google Patents
Self-excited switching power supply circuitInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、自励式スイッチン
グ電源回路に係るもので、そこに用いられるインダクタ
ンス素子(トランス)の磁気飽和を防止する回路を具え
た自励式スイッチング電源回路に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a self-excited switching power supply circuit, and more particularly to a self-excited switching power supply circuit having a circuit for preventing magnetic saturation of an inductance element (transformer) used therein.
【0002】[0002]
【従来の技術】自励式スイッチング電源回路にはいくつ
かのタイプがあるが、マルチバイブレータを用いて発振
させ、主スイッチング素子と補助スイッチング素子を交
互にオン、オフして動作させるものが一般的である。主
スイッチング素子のオン、オフによってトランス等のイ
ンダクタンス素子にエネルギーを蓄え、またインダクタ
ンス素子からエネルギーを出力させるものである。図2
は、比較的出力電力の大きい、そのような自励式スイッ
チング電源回路として提案されているものである。2. Description of the Related Art There are several types of self-excited switching power supply circuits, but in general, a multi-vibrator is used to oscillate and a main switching element and an auxiliary switching element are alternately turned on and off to operate. is there. Energy is stored in an inductance element such as a transformer when the main switching element is turned on and off, and energy is output from the inductance element. Figure 2
Has been proposed as such a self-excited switching power supply circuit having a relatively large output power.
【0003】図2に示した回路は、基本的には単安定マ
ルチバイブレータを応用したものであり、主スイッチン
グ素子Q1がオンの時にトランスTにエネルギーを蓄え、
主スイッチング素子Q1がオフの時にそのエネルギーをダ
イオードD1によって整流し、コンデンサC1によって平滑
して出力端子V0に直流電圧を出力する動作を行う。もち
ろん、出力端子3a〜3cから交流出力を得ることもでき
る。The circuit shown in FIG. 2 is basically an application of a monostable multivibrator, which stores energy in a transformer T when the main switching element Q 1 is on.
Main switching element Q 1 is rectified its energy by the diode D 1 in the off, performs smoothing to operation to output a DC voltage to the output terminal V 0 by the capacitor C 1. Of course, it is also possible to obtain an AC output from the output terminals 3a to 3c.
【0004】入力端子1と主スイッチング素子Q1の制御
端子が抵抗R1とインピーダンス変換回路5を介して接続
され、トランスTの1次巻線と補助スイッチング素子Q2
の制御端子が抵抗R3とコンデンサC2を介して接続され
て、単安定マルチバイブレータを構成している。なお、
この例では出力端子の電圧を検出し、基準電圧と比較し
た出力を抵抗R7を介して補助スイッチング素子Q2の制
御端子にフィードバックさせて制御する手段をとってい
る。The input terminal 1 and the control terminal of the main switching element Q 1 are connected via the resistor R 1 and the impedance conversion circuit 5, and the primary winding of the transformer T and the auxiliary switching element Q 2 are connected.
The control terminal of is connected via a resistor R 3 and a capacitor C 2 to form a monostable multivibrator. In addition,
In this example, the voltage at the output terminal is detected, and the output compared with the reference voltage is fed back to the control terminal of the auxiliary switching element Q 2 via the resistor R 7 to control the voltage.
【0005】上記のインピーダンス変換回路は、ベース
同士の接続点が上記補助スイッチング素子Q2の主電流路
の一端に接続され、エミッタ同士の接続点が上記主スイ
ッチング素子Q1の制御端子に接続された、極性の異なる
2つのトランジスタQ4、Q5の相補接続回路で構成されて
いる。インピーダンス変換回路のNPNトランジスタQ4の
コレクタは入力端子1に、PNPトランジスタQ5のコレク
タはGNDに接続されている。これによって、主スイッチ
ング素子の入力容量と補助スイッチング素子を切り離す
ことができ、入力容量の大きなトランジスタを使用した
場合にも補助スイッチング素子Q2がその影響を受けるこ
とがなく、安定した自励発振動作を行うことが可能とな
る。In the above impedance conversion circuit, the connection point between the bases is connected to one end of the main current path of the auxiliary switching element Q 2 , and the connection point between the emitters is connected to the control terminal of the main switching element Q 1. Different polarity
It is composed of a complementary connection circuit of two transistors Q 4 and Q 5 . The collector of the NPN transistor Q 4 of the impedance conversion circuit is connected to the input terminal 1, and the collector of the PNP transistor Q 5 is connected to GND. As a result, the input capacitance of the main switching element and the auxiliary switching element can be separated, and the auxiliary switching element Q 2 is not affected even when a transistor with a large input capacitance is used, and stable self-excited oscillation operation is possible. It becomes possible to do.
【0006】主スイッチング素子Q1(トランジスタ)に
はバイポーラ型のトランジスタを用いることもあるが、
この例のようにMOSFETが用いられた場合には特に次のよ
うな問題が生じ易くなる。すなわち、主スイッチング素
子Q1がオン時にトランスに流入する電流を制限するの
は、入力端子1からGNDにいたるまでの抵抗で、配線に
よる抵抗、トランスTの内部抵抗、主スイッチング素子Q
1の内部抵抗があり、電力変換効率を高めるためにはこ
れらを極力小さくする必要がある。A bipolar type transistor may be used as the main switching element Q 1 (transistor).
When the MOSFET is used as in this example, the following problems are likely to occur. That is, it is the resistance from the input terminal 1 to GND that limits the current that flows into the transformer when the main switching element Q 1 is on. The resistance due to the wiring, the internal resistance of the transformer T, the main switching element Q
There is an internal resistance of 1 , and it is necessary to make them as small as possible in order to improve power conversion efficiency.
【0007】上記の回路構成の要求から、入力端子1か
ら入力電力が投入され、回路が定常動作を行うまでの過
渡状態においては、トランスTには相当量の電流が流入
し(仕様によって異なるが倍以上)、トランスが磁気飽
和を起こし、場合によってはスイッチング素子が破壊さ
れるという問題を有している。トランスが単巻のインダ
クタンス素子であっても同様である。Due to the above demands of the circuit configuration, in a transient state in which the input power is supplied from the input terminal 1 and the circuit performs a steady operation, a considerable amount of current flows into the transformer T (depending on the specification, However, there is a problem that the transformer causes magnetic saturation, and in some cases, the switching element is destroyed. The same applies when the transformer is a single-winding inductance element.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、スイッチン
グ電源の動作開始時に流入する過大過渡電流を制限して
インダクタンス素子(トランス)の磁気飽和を防止し、
それによってスイッチング素子(トランジスタ)の破壊
のない、信頼性の高い自励スイッチング電源を提供する
ものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention limits the excessive transient current flowing at the start of operation of a switching power supply to prevent magnetic saturation of an inductance element (transformer),
As a result, a highly reliable self-excited switching power supply that does not damage the switching element (transistor) is provided.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、過大過渡電流
を検出する手段を付加し、これによって主スイッチング
素子を遮断することによって、上記の課題を解決するも
のである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above problems by adding means for detecting an excessive transient current and thereby shutting off the main switching element.
【0010】すなわち、主スイッチング素子と補助スイ
ッチング素子とでマルチバイブレータを構成し、インダ
クタンス素子に接続された主スイッチング素子をオン、
オフしてそのインダクタンス素子に誘起される電圧を整
流し、平滑して直流出力を得る自励式スイッチング電源
回路において、上記補助スイッチング素子の主電流路と
上記主スイッチング素子の制御端子との間にインピーダ
ンス変換回路が接続され、入力端子から主スイッチング
素子を経由する電流路中に入力電流を検出する手段を具
え、入力電流が所定の値を超えたときにその手段の出力
によって上記インピーダンス回路を介して主スイッチン
グ素子をオフさせ、インダクタンス素子への電流の流入
を一時的に遮断し、所定の入力電流を超えた電流の流入
を防止することに特徴を有するものである。That is, the main switching element and the auxiliary switching element constitute a multivibrator, and the main switching element connected to the inductance element is turned on,
In a self-excited switching power supply circuit that is turned off to rectify the voltage induced in the inductance element and smoothes it to obtain a DC output, the impedance between the main current path of the auxiliary switching element and the control terminal of the main switching element. A conversion circuit is connected, and means for detecting an input current in a current path from the input terminal through the main switching element is provided, and when the input current exceeds a predetermined value, the output of the means causes the impedance circuit to pass through the impedance circuit. It is characterized in that the main switching element is turned off, the current flowing into the inductance element is temporarily blocked, and the current exceeding the predetermined input current is prevented.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】入力電流を検出する手段として
は、電流検出抵抗あるいはカレントトランスを用い、こ
れらを入力端子からインダクタンス素子とスイッチング
素子を経てGNDに至る間に配置し、その検出信号をイン
ピーダンス変換回路の入力側に入力し、インピーダンス
変換回路にスイッチング信号のオン、オフ機能を持たせ
るようにしたものである。これによって、一時的に主ス
イッチング素子のオン、オフ制御を行うことができる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION As means for detecting an input current, a current detection resistor or a current transformer is used, and these are arranged between an input terminal, an inductance element and a switching element, and reach GND, and the detection signal is impedance. It is input to the input side of the conversion circuit so that the impedance conversion circuit has a switching signal ON / OFF function. As a result, the ON / OFF control of the main switching element can be performed temporarily.
【0012】[0012]
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例につ
いて説明する。図1は、本発明の実施例を示すもので、
構成要素で共通なものは図2と同じ符号を付してあり。
入力端子1と主スイッチング素子Q1の制御端子が抵抗R1
とインピーダンス変換回路5を介して接続され、トラン
スTの1次巻線と補助スイッチング素子Q2の制御端子が
抵抗R3とコンデンサC2を介して接続されて、単安定マ
ルチバイブレータを構成しているのは図2の従来の回路
と同じである。インピーダンス変換回路5の接続と動作
も同様である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
Common components are given the same reference numerals as in FIG.
The input terminal 1 and the control terminal of the main switching element Q 1 are resistors R 1
Is connected via the impedance conversion circuit 5, and the primary winding of the transformer T and the control terminal of the auxiliary switching element Q 2 are connected via the resistor R 3 and the capacitor C 2 to form a monostable multivibrator. 2 is the same as the conventional circuit shown in FIG. The connection and operation of the impedance conversion circuit 5 are also the same.
【0013】図1に示した例では、従来の図2に示した
回路に次のような素子を付加している。主スイッチング
素子Q1とGND間に電流検出抵抗RSを接続し、主スイッチ
ング素子Q1のソースと電流検出抵抗RSの接続点とNPNト
ランジスタQ6のベースが抵抗R 9を介して接続されてい
る。トランジスタQ6のコレクタはインピーダンス変換回
路5のトランジスタQ4、Q5の制御端子に接続され、その
エミッタはGNDに接続される。なお、トランジスタQ6とG
ND間に接続されたコンデンサC3は抵抗R9とともに時定数
を設定するためのコンデンサである。In the example shown in FIG. 1, the conventional one shown in FIG.
The following elements are added to the circuit. Main switching
Element Q1Current detection resistor R between GND and GNDSConnect the main switch
Element Q1Source and current sense resistor RSConnection point and NPN
Langista Q6The base is resistance R 9Connected through
It Transistor Q6The collector of the impedance conversion times
Transistor Q in path 5Four, QFiveConnected to the control terminal of
The emitter is connected to GND. The transistor Q6And G
Capacitor C connected between ND3Is resistance R9With time constant
Is a capacitor for setting.
【0014】次に、この回路動作について説明する。入
力端子1に入力電圧VINを印加すると、トランスTの1次
巻線、主スイッチング素子Q1を介して、微小抵抗RS、GN
Dの経路で電流が流れる。微小抵抗(電流検出抵抗)RS
には、RS×IIN≡VSの電圧降下を発生する。Next, the operation of this circuit will be described. When the input voltage V IN is applied to the input terminal 1, the small resistance R S , GN passes through the primary winding of the transformer T and the main switching element Q 1.
The current flows through the D route. Micro resistance (current detection resistance) R S
Generates a voltage drop of R S × I IN ≡V S.
【0015】この電圧降下VSがスイッチング信号制御ト
ランジスタQ6の順方向ベース−エミッタ降下電圧VBE6を
超えると、トランジスタQ6はオンし、インピーダンス変
換回路5に入力されるスイッチング信号をバイパスする
ので、主スイッチング素子Q1はオフし、トランスTに流
入する電流は遮断される。[0015] The voltage drop V S is the forward base of the switching signal controlling the transistor Q 6 - exceeds the emitter voltage drop V BE6, the transistor Q 6 is turned on, so bypassing the switching signal input to the impedance conversion circuit 5 , The main switching element Q 1 is turned off, and the current flowing into the transformer T is cut off.
【0016】時間が経過し、検出抵抗RSに降下する電圧
VSが、VS<VBE6となるとトランジスタQ6はオフし、スイ
ッチング信号が主スイッチング素子Q1をオンして、トラ
ンスTに電流が流入し、定常動作にはいる。このような
動作によって、過大過渡電流流入時の動作を制御するこ
とができる。The voltage that drops on the detection resistor R S over time
When V S becomes V S <V BE6 , the transistor Q 6 is turned off, the switching signal turns on the main switching element Q 1 , a current flows into the transformer T, and normal operation starts. By such an operation, the operation when the excessive transient current flows can be controlled.
【0017】本発明は、上記の回路構成以外の回路にお
いても適用できる。例えば、トランジスタQ1〜Q6はそれ
ぞれ他の形式の素子(バイポーラあるいはMOSFET)でも
よい。トランジスタQ6のベース−エミッタ間にはVSが印
加されないとオンしない程度の微小電圧をバイアスとし
て印加して、トランジスタQ6のオン、オフのレベルコン
トロールを行うこともできる。検出抵抗RSの代りにカレ
ントトランス等の他の電流検出手段を用いてもよい。こ
の場合には、1次電流が検出できる位置であればどこに
配置してもよい。トランスを単巻としてもよい。全素子
に相補型のものを用いれば、マイナス極性出力を得るこ
とができるので、マイナス出力回路を構成することもで
きる。The present invention can be applied to circuits other than the above circuit configuration. For example, the transistors Q 1 to Q 6 are may be each other types of devices (bipolar or MOSFET). It is also possible to control the on / off level of the transistor Q 6 by applying a minute voltage between the base and the emitter of the transistor Q 6 that does not turn on unless V S is applied, as a bias. Other current detection means such as a current transformer may be used instead of the detection resistor R S. In this case, it may be arranged at any position where the primary current can be detected. The transformer may be a single roll. If a complementary type is used for all the elements, a negative polarity output can be obtained, so that a negative output circuit can be configured.
【0018】[0018]
【発明の効果】本発明によれば、入力電流検出回路と入
力電流制限回路を構成することができ、スイッチング信
号をインピーダンス変換回路の入力側で制御できるよう
にしたので、入力電圧投入時の過渡動作時における過大
入力電流を制限できる。従来に比べて約1/2程度に抑
えることができた。According to the present invention, since the input current detecting circuit and the input current limiting circuit can be configured and the switching signal can be controlled at the input side of the impedance conversion circuit, the transient at the time of input of the input voltage is achieved. It is possible to limit excessive input current during operation. It could be reduced to about half that of the conventional one.
【図1】 本発明の実施例を示す回路図FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention.
【図2】 従来の自励式スイッチング電源回路を示す回
路図FIG. 2 is a circuit diagram showing a conventional self-excited switching power supply circuit.
Q1:主スイッチングトランジスタ Q2:補助スイッチングトランジスタ T:トランス RS:検出抵抗Q 1 : Main switching transistor Q 2 : Auxiliary switching transistor T: Transformer R S : Detection resistor
Claims (3)
素子とでマルチバイブレータを構成し、インダクタンス
素子に接続された主スイッチング素子をオン、オフして
そのインダクタンス素子に誘起される電圧を整流し、平
滑して直流出力を得る自励式スイッチング電源回路にお
いて、 上記補助スイッチング素子の主電流路と上記主スイッチ
ング素子の制御端子との間にインピーダンス変換回路が
接続され、 入力電流を検出する手段を具え、入力電流が所定の値を
超えたときにその手段の出力によって上記インピーダン
ス回路を介して主スイッチング素子をオフさせ、インダ
クタンス素子への電流の流入を一時的に遮断し、所定の
入力電流を超えた電流の流入を防止することを特徴とす
る自励式スイッチング電源回路。1. A multivibrator comprising a main switching element and an auxiliary switching element, wherein a main switching element connected to an inductance element is turned on and off to rectify and smooth a voltage induced in the inductance element. In a self-excited switching power supply circuit that obtains a DC output, an impedance conversion circuit is connected between the main current path of the auxiliary switching element and the control terminal of the main switching element, and means for detecting the input current is provided. When the value exceeds a predetermined value, the main switching element is turned off via the impedance circuit by the output of the means, the current inflow to the inductance element is temporarily cut off, and the current inflow exceeding the predetermined input current flows. A self-excited switching power supply circuit characterized by preventing
素子とでマルチバイブレータを構成し、トランスの1次
巻線に接続された主スイッチング素子をオン、オフして
そのトランスの2次巻線に誘起される電圧を整流し、平
滑して直流出力を得る自励式スイッチング電源回路にお
いて、 上記補助スイッチング素子の主電流路と上記主スイッチ
ング素子の制御端子との間にインピーダンス変換回路が
接続され、 入力電流を検出する手段を具え、入力電流が所定の値を
超えたときにその手段の出力によって上記インピーダン
ス回路を介して主スイッチング素子をオフさせ、トラン
スへの電流の流入を一時的に遮断し、所定の入力電流を
超えた電流の流入を防止することを特徴とする自励式ス
イッチング電源回路。2. A main switching element and an auxiliary switching element constitute a multivibrator, and a main switching element connected to a primary winding of a transformer is turned on / off to be induced in a secondary winding of the transformer. In a self-excited switching power supply circuit that rectifies and smoothes a voltage to obtain a DC output, an impedance conversion circuit is connected between the main current path of the auxiliary switching element and the control terminal of the main switching element to detect the input current. When the input current exceeds a predetermined value, the output of the means turns off the main switching element via the impedance circuit, temporarily interrupts the inflow of current to the transformer, and outputs the predetermined input. A self-excited switching power supply circuit characterized by preventing the inflow of current exceeding the current.
同士の接続点が上記補助スイッチング素子の主電流路の
一端に接続され、エミッタ同士の接続点が上記主スイッ
チング素子の制御端子に接続された、極性の異なる2つ
のトランジスタの相補接続回路である、請求項1または
請求項2記載の自励式スイッチング電源装置。3. The polarity of the impedance conversion circuit, wherein a connection point between bases is connected to one end of a main current path of the auxiliary switching element, and a connection point between emitters is connected to a control terminal of the main switching element. 3. The self-excited switching power supply device according to claim 1 or 2, which is a complementary connection circuit of two transistors different from each other.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001235985A JP2003052172A (en) | 2001-08-03 | 2001-08-03 | Self-excited switching power supply circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2001235985A JP2003052172A (en) | 2001-08-03 | 2001-08-03 | Self-excited switching power supply circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003052172A true JP2003052172A (en) | 2003-02-21 |
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ID=19067338
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JP (1) | JP2003052172A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014515252A (en) * | 2011-04-28 | 2014-06-26 | 日本テキサス・インスツルメンツ株式会社 | Power conversion system and method |
-
2001
- 2001-08-03 JP JP2001235985A patent/JP2003052172A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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