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JP3118424B2 - Self-excited switching power supply - Google Patents

Self-excited switching power supply

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Publication number
JP3118424B2
JP3118424B2 JP08263797A JP26379796A JP3118424B2 JP 3118424 B2 JP3118424 B2 JP 3118424B2 JP 08263797 A JP08263797 A JP 08263797A JP 26379796 A JP26379796 A JP 26379796A JP 3118424 B2 JP3118424 B2 JP 3118424B2
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JP
Japan
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switching transistor
transistor
switching
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self
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徹志 大竹
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Toko Inc
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、自励発振方式のス
イッチング電源において、電界効果型トランジスタ、具
体的にはMOSFETよりなるスイッチングトランジス
タを使用した、高変換効率の電源回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-efficiency power supply circuit using a field-effect transistor, specifically, a switching transistor formed of a MOSFET, in a self-excited oscillation type switching power supply.

【0002】[0002]

【従来の技術】スイッチング電源の駆動方式には、大別
すると自励発振方式と他励発振方式があり、前者の自励
発振方式は比較的小容量の電源装置に適用される。この
自励発振方式(以下、自励式という)のスイッチング電
源としては、その回路が図4に示すように構成されたも
のが存在する。図4において、1、2は高電位側の入力
端子及び出力端子を示し、低電位側の入力端子及び出力
端子は、共にアースに接続されることからアースと同一
とみなし、図示は省略してある。なおここでは、アース
は必ずしも接地されたものではなく、回路の基準電位点
を示すものとする。図4に示す回路の具体的な構成は以
下のようになっている。
2. Description of the Related Art The driving system of a switching power supply is roughly classified into a self-excited oscillation system and a separately excited oscillation system. The former self-excited oscillation system is applied to a power supply device having a relatively small capacity. As a self-excited oscillation type (hereinafter referred to as self-excited type) switching power supply, there is a switching power supply whose circuit is configured as shown in FIG. In FIG. 4, reference numerals 1 and 2 denote input terminals and output terminals on the high potential side, and both the input terminals and the output terminals on the low potential side are considered to be the same as the ground because both are connected to the ground. is there. Here, the ground is not necessarily grounded, but indicates a reference potential point of the circuit. The specific configuration of the circuit shown in FIG. 4 is as follows.

【0003】入力端子1とアースとの間にPNP型の第
1スイッチングトランジスタQ5とトランスTの1次巻
線N1を直列に接続し、トランスTの2次巻線N2の両
端をそれぞれ交流出力端子3a、3bに接続する。1次
巻線N1と第1スイッチングトランジスタQ5の接続点
(A)と直流出力端子2との間にダイオードD1を接続
し、直流出力端子2とアースとの間に平滑コンデンサC
3を接続する。この構成では、第1スイッチングトラン
ジスタQ5とトランスT(1次巻線N1、2次巻線N
2)が一石式のインバータ回路を形成し、同時に、第1
スイッチングトランジスタQ5、1次巻線N1、ダイオ
ードD1、平滑コンデンサC3が極性反転型直流コンバ
ータを形成することになる。
A first switching transistor Q5 of PNP type and a primary winding N1 of a transformer T are connected in series between an input terminal 1 and the ground, and both ends of a secondary winding N2 of the transformer T are connected to an AC output terminal. 3a and 3b. A diode D1 is connected between the connection point (A) between the primary winding N1 and the first switching transistor Q5 and the DC output terminal 2, and a smoothing capacitor C is connected between the DC output terminal 2 and the ground.
3 is connected. In this configuration, the first switching transistor Q5 and the transformer T (the primary winding N1, the secondary winding N
2) forms a single-type inverter circuit, and at the same time, the first
The switching transistor Q5, the primary winding N1, the diode D1, and the smoothing capacitor C3 form a polarity inversion type DC converter.

【0004】さらに入力端子1とアースとの間に、PN
P型の第2スイッチングトランジスタQ2と抵抗R9を
直列に接続し、第2スイッチングトランジスタQ2と抵
抗R9の接続点(B)に第1スイッチングトランジスタ
Q5のベースを接続する。第2スイッチングトランジス
タQ2のベースを抵抗R2とコンデンサC2の直列回路
を介して接続点(A)に接続し、第1スイッチングトラ
ンジスタQ5と第2スイッチングトランジスタQ2の互
いのベース間に抵抗R1を接続する。そして、抵抗R
3、R4、R5、定電圧ダイオードDZ、制御用トラン
ジスタQ3により形成される制御回路4を直流出力端子
2に対して設け、その制御信号を抵抗R6を介して抵抗
R2とコンデンサC2の接続点に印加するように構成す
る。このような構成とした回路の自励発振動作はおおむ
ね以下のようであった。
Further, a PN is connected between the input terminal 1 and the ground.
The P-type second switching transistor Q2 and the resistor R9 are connected in series, and the connection point (B) between the second switching transistor Q2 and the resistor R9 is connected to the base of the first switching transistor Q5. The base of the second switching transistor Q2 is connected to the connection point (A) via a series circuit of the resistor R2 and the capacitor C2, and the resistor R1 is connected between the bases of the first switching transistor Q5 and the second switching transistor Q2. . And the resistance R
3, a control circuit 4 formed by R4, R5, a constant voltage diode DZ, and a control transistor Q3 is provided for the DC output terminal 2, and the control signal is supplied to a connection point between the resistor R2 and the capacitor C2 via the resistor R6. It is configured to apply. The self-excited oscillation operation of the circuit having such a configuration was roughly as follows.

【0005】入力端子1に入力電圧が印加されると入力
端子1、第1スイッチングトランジスタQ5のエミッ
タ、ベース端子、抵抗R9の経路で電流が流れ、第1ス
イッチングトランジスタQ5は順方向バイアスを受けて
オン状態となる。この時、第2スイッチングトランジス
タQ2のベース、エミッタ間はターンオンするのに必要
な順方向バイアスを受けられずオフ状態となる。この第
1スイッチングトランジスタQ5がオン状態となること
でトランスTの1次巻線N1には直線的に増加する電流
が流れ始める。ここで、第1スイッチングトランジスタ
Q5のコレクタ電流の上限値(以下、コレクタ飽和電流
という)は、その時にベースに流れる電流の値によって
決まり、図4の構成の回路においては抵抗R9によって
ほぼ一定に設定されている。
When an input voltage is applied to the input terminal 1, a current flows through the path between the input terminal 1, the emitter and the base terminal of the first switching transistor Q5, and the resistor R9, and the first switching transistor Q5 receives a forward bias. It turns on. At this time, the portion between the base and the emitter of the second switching transistor Q2 cannot be subjected to a forward bias necessary for turning on, and is turned off. When the first switching transistor Q5 is turned on, a linearly increasing current starts flowing through the primary winding N1 of the transformer T. Here, the upper limit value of the collector current of the first switching transistor Q5 (hereinafter referred to as the collector saturation current) is determined by the value of the current flowing to the base at that time, and is set substantially constant by the resistor R9 in the circuit having the configuration of FIG. Have been.

【0006】1次巻線N1に流れる電流の値が第1スイ
ッチングトランジスタQ5のコレクタ飽和電流に達する
と、1次巻線N1に流れる電流は一定となり、その一瞬
には1次巻線N1の端子間に電位差がなくなる。この
時、第2スイッチングトランジスタQ2のベースから抵
抗R2、コンデンサC2、1次巻線N1の経路で電流が
流れ、第2スイッチングトランジスタQ2が導通する。
すると第1スイッチングトランジスタQ5のベース電流
が減少し、第1スイッチングトランジスタQ5はそのコ
レクタ電流の流量を小さく抑えるため、1次巻線N1に
はフライバック電圧が発生する。この1次巻線N1に発
生したフライバック電圧はコンデンサC2と抵抗R2を
介して第2スイッチングトランジスタQ2のベースに電
流を導き、第2スイッチングトランジスタQ2をオン状
態へと移行させる。
When the value of the current flowing through the primary winding N1 reaches the collector saturation current of the first switching transistor Q5, the current flowing through the primary winding N1 becomes constant. There is no potential difference between them. At this time, current flows from the base of the second switching transistor Q2 through the path of the resistor R2, the capacitor C2, and the primary winding N1, and the second switching transistor Q2 conducts.
Then, the base current of the first switching transistor Q5 decreases, and the first switching transistor Q5 suppresses the flow rate of the collector current thereof, so that a flyback voltage is generated in the primary winding N1. The flyback voltage generated in the primary winding N1 guides a current to the base of the second switching transistor Q2 via the capacitor C2 and the resistor R2, and turns on the second switching transistor Q2.

【0007】第2スイッチングトランジスタQ2がオン
状態となることで接続点(B)の電位がほぼ入力電圧ま
で上昇するため、第1スイッチングトランジスタQ5は
順方向バイアス状態が解除されてオフ状態となる。第2
スイッチングトランジスタQ2がオン状態にある間、第
2スイッチングトランジスタQ2のベースから抵抗R
2、コンデンサC2、1次巻線N1の経路で電流が流
れ、コンデンサC2には抵抗R2側を高電位とする充電
が行われる。このコンデンサC2の充電が進行すると第
2スイッチングトランジスタQ2のベース電流は減少
し、やがて第2スイッチングトランジスタQ2はオフ状
態へと移行する。第2スイッチングトランジスタQ2が
オフ状態となることにより第1スイッチングトランジス
タQ5のベースから抵抗R9に向かって電流が流れ、第
1スイッチングトランジスタQ5はオン状態へと移行す
る。以上のような動作を繰り返して自励発振動作が行わ
れる。
When the second switching transistor Q2 is turned on, the potential at the connection point (B) rises substantially to the input voltage, so that the first switching transistor Q5 is released from the forward bias state and turned off. Second
While the switching transistor Q2 is in the ON state, the resistor R is connected to the base of the second switching transistor Q2.
2. A current flows through the path of the capacitor C2 and the primary winding N1, and the capacitor C2 is charged so that the resistor R2 has a high potential. As the charging of the capacitor C2 progresses, the base current of the second switching transistor Q2 decreases, and the second switching transistor Q2 shifts to the off state soon. When the second switching transistor Q2 is turned off, a current flows from the base of the first switching transistor Q5 toward the resistor R9, and the first switching transistor Q5 shifts to the on state. The self-excited oscillation operation is performed by repeating the above operation.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】バイポーラトランジス
タとMOSFETを比較した時、MOSFETの方が消
費電力が少なくて済むため、効率向上のために電源回路
のスイッチングトランジスタにバイポーラトランジスタ
に代えてMOSFETを使用することがある。しかし、
MOSFETを使用するに当たっては、MOSFETを
駆動するのにおよそ3〔V〕以上の電圧が必要であり、
バイポーラトランジスタの駆動電圧(約0.7〔V〕)
よりもはるかに大きいということに注意を要する。図4
に示す回路では、回路の効率を向上させるためにPNP
型の第1スイッチングトランジスタQ5を単純にMOS
FETに置き換えると、この駆動電圧に起因して以下の
ような問題があった。
When a bipolar transistor and a MOSFET are compared, the power consumption of the MOSFET is smaller than that of the MOSFET. Therefore, in order to improve the efficiency, a MOSFET is used instead of the bipolar transistor as the switching transistor of the power supply circuit. Sometimes. But,
In using a MOSFET, a voltage of about 3 [V] or more is required to drive the MOSFET,
Driving voltage of bipolar transistor (about 0.7 [V])
Note that it is much larger than FIG.
In the circuit shown in FIG.
Type first switching transistor Q5 is simply MOS
When the FET is replaced with the FET, the following problems are caused due to the driving voltage.

【0009】すなわち、入力端子1に入力電圧が印加さ
れた直後においては、第2スイッチングトランジスタQ
2のエミッタ、ベース端子、抵抗R1、抵抗R9の経路
で電流路が形成される。するとMOSFET(Q5)の
ゲートには、ほぼ入力電圧を抵抗R1とR8で分圧した
大きさの電圧が印加されることになる。この抵抗R1、
R8による分圧電圧が最低の駆動電圧(いわゆる、ゲー
トしきい値電圧)より高い電圧差をMOSFET(Q
5)のゲート、ソース間に与えることができれば、MO
SFET(Q5)は導通し、図4に示す回路は自励発振
による動作を開始する。ところが、第1スイッチングト
ランジスタQ5にMOSFETを使用して図4の回路に
よる電源装置を実現すると、回路の仕様によって異なる
が、MOSFETの最低の駆動電圧、抵抗R1とR8の
分圧比から、入力電圧がおよそ8〔V〕以上なければ回
路が動作しないことになる。
That is, immediately after the input voltage is applied to the input terminal 1, the second switching transistor Q
A current path is formed by the path of the two emitters, the base terminal, the resistor R1, and the resistor R9. Then, a voltage substantially equal to the input voltage divided by the resistors R1 and R8 is applied to the gate of the MOSFET (Q5). This resistor R1,
A voltage difference in which the divided voltage by R8 is higher than the lowest drive voltage (so-called gate threshold voltage)
5) If it can be given between the gate and source, MO
The SFET (Q5) conducts, and the circuit shown in FIG. 4 starts operating by self-excited oscillation. However, when the power supply device of the circuit of FIG. 4 is realized by using a MOSFET as the first switching transistor Q5, the input voltage is determined from the minimum drive voltage of the MOSFET and the voltage division ratio of the resistors R1 and R8, although it depends on the specifications of the circuit. The circuit does not operate unless it is about 8 [V] or more.

【0010】電力供給源を電池、バッテリー類とした電
子機器では電源回路に供給される電圧が5〔V〕前後と
なることが多く、このような機器に対しては図4の回路
でMOSFETをスイッチングトランジスタに使用する
ことが不可能であった。従って本発明は、入力電圧が低
い場合でもMOSFETによるスイッチングトランジス
タを確実に起動・動作させることができ、広い範囲の入
力電圧に対して高い電力変換効率が得られるような自励
式スイッチング電源を得ることを目的とする。
In the case of an electronic device in which the power supply source is a battery or a battery, the voltage supplied to the power supply circuit is often about 5 [V]. For such a device, a MOSFET shown in FIG. It could not be used for switching transistors. Therefore, the present invention provides a self-excited switching power supply that can reliably start and operate a switching transistor using a MOSFET even when an input voltage is low, and that can obtain high power conversion efficiency over a wide range of input voltages. With the goal.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は、相補的な動作
をする第1と第2のスイッチングトランジスタを具備
し、第1のスイッチングトランジスタによって第1のス
イッチングトランジスタに直列接続されたインダクタン
ス部品に流れる電流をオン、オフし、インダクタンス部
品に現れる電圧を利用して所望の出力電圧を得るように
構成した自励発振方式のスイッチング電源装置におい
て、電界効果型トランジスタよりなる該第1のスイッチ
ングトランジスタ、第1のスイッチングトランジスタの
ゲートと第2のスイッチングトランジスタの主電流路の
接続点にその主電流路を接続した補助トランジスタ、第
1のスイッチングトランジスタと該インダクタンス部品
の接続点に発生する電圧信号を補助トランジスタの制御
端子に入力する容量素子、第1のスイッチングトランジ
スタのゲートと第2のスイッチングトランジスタの主電
流路の接続点と補助トランジスタの制御端子との間に接
続されたバイアス手段を具備することを特徴とする。
According to the present invention, there is provided an inductance component comprising first and second switching transistors which operate in a complementary manner and connected in series to the first switching transistor by the first switching transistor. A self-oscillation type switching power supply configured to turn on and off a flowing current and to obtain a desired output voltage by utilizing a voltage appearing in an inductance component, wherein the first switching transistor comprising a field effect transistor; An auxiliary transistor having its main current path connected to a connection point between the gate of the first switching transistor and the main current path of the second switching transistor, and a voltage signal generated at a connection point between the first switching transistor and the inductance component. Capacitive element input to the control terminal of the transistor , Characterized by comprising a connecting bias means between the gate and the control terminal of the main current path of the connection point with the auxiliary transistor of the second switching transistor of the first switching transistor.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】入力端子とアースとの間にMOS
FETを使用した第1スイッチングトランジスタとイン
ダクタンス部品を直列に接続し、入力端子と第1スイッ
チングトランジスタのゲートとの間に第2スイッチング
トランジスタを接続する。第2スイッチングトランジス
タの制御端子は第1の抵抗と第1のコンデンサの直列回
路を介して第1スイッチングトランジスタとインダクタ
ンス部品の接続点(A)に接続し、さらに第2スイッチ
ングトランジスタの制御端子と第1スイッチングトラン
ジスタのゲートとの間に第2の抵抗を接続する。第2ス
イッチングトランジスタの主電流路と第1スイッチング
トランジスタのゲートとの接続点(B)とアースとの間
に補助トランジスタを接続する。補助トランジスタの制
御端子と接続点(B)の間にバイアス手段としての第3
の抵抗を接続し、補助トランジスタの制御端子と接続点
(A)の間に容量素子として第2のコンデンサを接続す
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A MOS is provided between an input terminal and ground.
A first switching transistor using an FET and an inductance component are connected in series, and a second switching transistor is connected between an input terminal and a gate of the first switching transistor. The control terminal of the second switching transistor is connected to the connection point (A) between the first switching transistor and the inductance component through a series circuit of the first resistor and the first capacitor, and further connected to the control terminal of the second switching transistor and the second terminal. A second resistor is connected between the switching transistor and the gate of one switching transistor. An auxiliary transistor is connected between the connection point (B) between the main current path of the second switching transistor and the gate of the first switching transistor and ground. A third means as a bias means between the control terminal of the auxiliary transistor and the connection point (B).
And a second capacitor is connected as a capacitive element between the control terminal of the auxiliary transistor and the connection point (A).

【0013】[0013]

【実施例】広い範囲の入力電圧に対して高い効率を得る
ことのできる、本発明による自励式スイッチング電源の
第1の実施例の回路を図1に示した。図1に示す回路の
構造は以下のようになっている。入力端子1とアースと
の間にPチャネルMOSFETによる第1スイッチング
トランジスタQ1とトランスTの1次巻線N1を直列に
接続し、入力端子1と第1スイッチングトランジスタQ
1のゲートとの間にPNP型の第2スイッチングトラン
ジスタQ2のエミッタ、コレクタ端子を接続する。第2
スイッチングトランジスタQ2のベースは抵抗R2とコ
ンデンサC2を介して第1スイッチングトランジスタQ
1のドレインと1次巻線N1の接続点(A)に接続し、
第2スイッチングトランジスタQ2のベースと第1スイ
ッチングトランジスタQ1のゲートとの間に抵抗R1を
接続する。
FIG. 1 shows a circuit of a first embodiment of a self-excited switching power supply according to the present invention capable of obtaining high efficiency over a wide range of input voltages. The structure of the circuit shown in FIG. 1 is as follows. A first switching transistor Q1 composed of a P-channel MOSFET and a primary winding N1 of a transformer T are connected in series between the input terminal 1 and the ground, and the input terminal 1 and the first switching transistor Q
The emitter and collector terminals of a PNP-type second switching transistor Q2 are connected to the first gate. Second
The base of the switching transistor Q2 is connected to the first switching transistor Q2 via a resistor R2 and a capacitor C2.
1 and the connection point (A) between the primary winding N1 and
A resistor R1 is connected between the base of the second switching transistor Q2 and the gate of the first switching transistor Q1.

【0014】第2スイッチングトランジスタQ2のコレ
クタと第1スイッチングトランジスタQ1のゲートの接
続点(B)とアースとの間にNPN型の補助トランジス
タQ4のコレクタ、エミッタ端子を接続する。補助トラ
ンジスタQ4のベースと接続点(B)との間に抵抗R7
を接続し、補助トランジスタQ4のベースと接続点
(A)との間にコンデンサC4を接続する。その他の回
路構成は図4の回路と同一になっている。このような構
成とした図1の回路の自励発振動作は以下のようにな
る。
The collector and emitter terminals of an NPN type auxiliary transistor Q4 are connected between the collector (B) of the collector of the second switching transistor Q2 and the gate of the first switching transistor Q1 and ground. A resistor R7 is connected between the base of the auxiliary transistor Q4 and the connection point (B).
And a capacitor C4 is connected between the base of the auxiliary transistor Q4 and the connection point (A). The other circuit configuration is the same as the circuit of FIG. The self-excited oscillation operation of the circuit of FIG. 1 having such a configuration is as follows.

【0015】入力端子1に入力電圧が印加されると、先
ず、第2スイッチングトランジスタQ2のエミッタ、ベ
ース端子、抵抗R1、R7、補助トランジスタQ4のベ
ース、エミッタ端子の経路で電流路が形成される。そし
て、補助トランジスタQ4が導通すると第1スイッチン
グトランジスタQ1のゲート電位が低下し、第1スイッ
チングトランジスタQ1は導通することになる。なおこ
の場合、補助トランジスタQ4に使用するトランジスタ
素子を第2スイッチングトランジスタQ2に使用するト
ランジスタ素子よりも大きな電流増幅率を有するものと
することで、第1スイッチングトランジスタQ1の動作
開始を確実に行わせることができるようになる。
When an input voltage is applied to the input terminal 1, first, a current path is formed by the path of the emitter and base terminals of the second switching transistor Q2, the resistors R1 and R7, and the base and emitter terminals of the auxiliary transistor Q4. . When the auxiliary transistor Q4 becomes conductive, the gate potential of the first switching transistor Q1 decreases, and the first switching transistor Q1 becomes conductive. In this case, by setting the transistor element used for the auxiliary transistor Q4 to have a larger current amplification factor than the transistor element used for the second switching transistor Q2, the operation of the first switching transistor Q1 can be reliably started. Will be able to do it.

【0016】第1スイッチングトランジスタQ1が導通
すると接続点(A)の電位が上昇し、抵抗R2、コンデ
ンサC2を介して接続点(A)にベースが接続されてい
る第2スイッチングトランジスタQ2はオフ状態へ、コ
ンデンサC4を介して接続点(A)にベースが接続され
ている補助トランジスタQ4はオン状態へと移行する。
その結果、第1スイッチングトランジスタQ1は完全な
オン状態となり、1次巻線N1には直線的に増加する電
流が流れる。
When the first switching transistor Q1 conducts, the potential at the connection point (A) rises, and the second switching transistor Q2 whose base is connected to the connection point (A) via the resistor R2 and the capacitor C2 is turned off. The auxiliary transistor Q4 whose base is connected to the connection point (A) via the capacitor C4 shifts to the ON state.
As a result, the first switching transistor Q1 is completely turned on, and a linearly increasing current flows through the primary winding N1.

【0017】1次巻線N1に流れる電流の値が第1スイ
ッチングトランジスタQ1のドレイン飽和電流に達する
と、1次巻線N1の端子間に電位差がなくなる。する
と、第2スイッチングトランジスタQ2のベースから抵
抗R2、コンデンサC2、1次巻線N1の経路で電流路
が形成されるため第2スイッチングトランジスタQ2は
導通し、同時に、コンデンサC4の充電電圧により補助
トランジスタQ4はコレクタ、エミッタ間に電気抵抗を
有する状態となる。この時、第1スイッチングトランジ
スタQ1のゲート電位は上昇し、第1スイッチングトラ
ンジスタQ1のドレイン電流が減少するため、1次巻線
N1にはフライバック電圧が発生することになる。1次
巻線N1に発生したフライバック電圧は、コンデンサC
2と抵抗R2を介して第2スイッチングトランジスタQ
2のベース電流を導き、同時にコンデンサC4を介して
補助トランジスタQ4に逆バイアスを与え、それぞれ第
2スイッチングトランジスタQ2をオン状態、補助トラ
ンジスタQ4をオフ状態へと移行させる。
When the value of the current flowing through the primary winding N1 reaches the drain saturation current of the first switching transistor Q1, there is no potential difference between the terminals of the primary winding N1. Then, a current path is formed from the base of the second switching transistor Q2 to the path of the resistor R2, the capacitor C2, and the primary winding N1, so that the second switching transistor Q2 conducts, and at the same time, the auxiliary transistor is charged by the charging voltage of the capacitor C4. Q4 has a state of having an electric resistance between the collector and the emitter. At this time, the gate potential of the first switching transistor Q1 increases, and the drain current of the first switching transistor Q1 decreases, so that a flyback voltage is generated in the primary winding N1. The flyback voltage generated in the primary winding N1 is equal to the value of the capacitor C
2 and the second switching transistor Q via the resistor R2.
2 and simultaneously applies a reverse bias to the auxiliary transistor Q4 via the capacitor C4 to turn on the second switching transistor Q2 and turn off the auxiliary transistor Q4, respectively.

【0018】この2つのトランジスタの動作によって第
1スイッチングトランジスタQ1はオフ状態となる。コ
ンデンサC2とコンデンサC4の、接続点(A)側を低
電位とする充電が進行すると、やがて第2スイッチング
トランジスタQ2はオフ状態、補助トランジスタQ4は
導通状態へと移行する。すると、第1スイッチングトラ
ンジスタQ1のゲート電位は低下し、第1スッチングト
ランジスタQ1が再び導通し、接続点(A)の電位が上
昇する。以後、上記動作を繰り返し、自励発振動作が継
続して行われる。
The operation of these two transistors turns off the first switching transistor Q1. As the charging of the capacitor C2 and the capacitor C4 with the connection point (A) side to a low potential progresses, the second switching transistor Q2 is turned off and the auxiliary transistor Q4 is turned on. Then, the gate potential of the first switching transistor Q1 decreases, the first switching transistor Q1 conducts again, and the potential at the connection point (A) increases. Thereafter, the above operation is repeated, and the self-excited oscillation operation is continuously performed.

【0019】この動作から分かるように、図1の回路で
は、起動時において抵抗R7が補助トランジスタQ4に
順方向バイアスを与え、補助トランジスタQ4を導通さ
せる。この補助トランジスタQ4は導通することによっ
て接続点(B)の電位を低下させるため、入力電圧が低
い時、例えば入力電圧が5〔V〕の時でもMOSFET
による第1スイッチングトランジスタQ1のゲート、ソ
ース間にMOSFETの最低の駆動電圧より大きな電圧
が与えられることになる。従って、MOSFETによる
スイッチングトランジスタを、入力電圧が低い時でも確
実に起動・動作させることが可能となる。
As can be seen from this operation, in the circuit of FIG. 1, at the time of start-up, the resistor R7 applies a forward bias to the auxiliary transistor Q4 to make the auxiliary transistor Q4 conductive. The auxiliary transistor Q4 conducts to lower the potential of the connection point (B) by conducting, so that even when the input voltage is low, for example, when the input voltage is 5 [V], the MOSFET is turned on.
As a result, a voltage higher than the lowest drive voltage of the MOSFET is applied between the gate and the source of the first switching transistor Q1. Therefore, it is possible to reliably start and operate the switching transistor including the MOSFET even when the input voltage is low.

【0020】また図1に示す回路では、補助トランジス
タQ4は、運転時において第2スイッチングトランジス
タQ2と相補的にオン、オフすることにより、第2スイ
ッチングトランジスタQ2がオン状態の時に第2スイッ
チングトランジスタQ2を流れる電流を遮断する。この
ため、第2スイッチングトランジスタQ2を流れる電流
によって生じる損失、具体的には図4の従来回路におけ
る抵抗R9の損失等が図1の回路では低減される。従っ
て、図1の本発明の回路によれば、図4の従来回路に比
べて高い電力変換効率が得られ、しかも広い範囲の入力
電圧に対して適用が可能となる。
In the circuit shown in FIG. 1, the auxiliary transistor Q4 is turned on and off complementarily with the second switching transistor Q2 during operation, so that the second switching transistor Q2 is turned on when the second switching transistor Q2 is on. Cut off the current flowing through. Therefore, the loss caused by the current flowing through the second switching transistor Q2, specifically, the loss of the resistor R9 in the conventional circuit of FIG. 4 is reduced in the circuit of FIG. Therefore, according to the circuit of the present invention shown in FIG. 1, higher power conversion efficiency can be obtained as compared with the conventional circuit shown in FIG. 4, and it can be applied to a wide range of input voltage.

【0021】図2には、本発明による自励式スイッチン
グ電源の第2の実施例を示した。図2の回路は、トラン
スTに設けた2次巻線N3から直流電圧を得るようにし
ており、直流出力に関して、入力側(1次側)と出力側
(2次側)を絶縁する必要がある仕様に対して適用され
る。なお、図2の回路は直流出力専用で、交流出力は行
わない場合の回路としている。一般に、入力側と出力側
を絶縁する場合は電源回路の出力容量が比較的大きくな
ることが多く、図2に示す回路では、接続点(A)に現
れる電圧によって補助トランジスタQ4が破損しないよ
うに、コンデンサC4に対して直列に抵抗R8を接続し
ている。直流出力をトランスTの2次巻線N3から得る
ようにし、さらに抵抗R8を接続したことの他は、図1
と図2の回路構成は同一であり、図2の回路の自励発振
動作は図1の回路の自励発振動作と同一となる。
FIG. 2 shows a second embodiment of the self-excited switching power supply according to the present invention. The circuit in FIG. 2 obtains a DC voltage from the secondary winding N3 provided in the transformer T, and it is necessary to insulate the input side (primary side) and the output side (secondary side) with respect to the DC output. Applies to certain specifications. The circuit shown in FIG. 2 is used only for DC output, and is a circuit in a case where AC output is not performed. In general, when the input side and the output side are insulated, the output capacitance of the power supply circuit often becomes relatively large. In the circuit shown in FIG. 2, the auxiliary transistor Q4 is not damaged by the voltage appearing at the connection point (A). , A resistor R8 is connected in series with the capacitor C4. 1 except that a DC output is obtained from the secondary winding N3 of the transformer T and that a resistor R8 is connected.
2 is the same as the circuit configuration of FIG. 2, and the self-excited oscillation operation of the circuit of FIG. 2 is the same as the self-excited oscillation operation of the circuit of FIG.

【0022】図3には、本発明による自励式スイッチン
グ電源の第3の実施例を示した。なお、図3において、
図1に示す回路の構成要素と同一の機能を果たす構成要
素には同一の符号を付与してある。図3の回路は、入力
端子1とアースとの間に直列接続したチョークコイルL
1とNチャネル型MOSFETによる第1スイッチング
トランジスタQ1、チョークコイルL1と第1スイッチ
ングトランジスタQ1の接続点(A)と直流出力端子2
の間に接続したダイオードD1、直流出力端子2とアー
スとの間に接続した平滑コンデンサC3により昇圧チョ
ッパ型直流コンバータを形成している。ここで、自励発
振を行わせるために、第1スイッチングトランジスタQ
1のゲートとアースとの間にNPN型の第2スイッチン
グトランジスタQ2のコレクタ、エミッタ端子を接続
し、第2スイッチングトランジスタQ2のベースをコン
デンサC2を介して接続点(A)に接続し、第1スイッ
チングトランジスタQ1のゲートと第2スイッチングト
ランジスタQ2のベースとの間に抵抗R1を接続してい
る。
FIG. 3 shows a third embodiment of the self-excited switching power supply according to the present invention. In FIG. 3,
Components that perform the same functions as the components of the circuit shown in FIG. 1 are given the same reference numerals. The circuit of FIG. 3 includes a choke coil L connected in series between the input terminal 1 and the ground.
1, a first switching transistor Q1 formed by an N-channel MOSFET, a connection point (A) between the choke coil L1 and the first switching transistor Q1, and a DC output terminal 2
And a smoothing capacitor C3 connected between the DC output terminal 2 and the ground, to form a step-up chopper type DC converter. Here, the first switching transistor Q
The collector and emitter terminals of an NPN-type second switching transistor Q2 are connected between the gate of the first switching transistor Q1 and the ground, the base of the second switching transistor Q2 is connected to a connection point (A) via a capacitor C2, The resistor R1 is connected between the gate of the switching transistor Q1 and the base of the second switching transistor Q2.

【0023】さらに、MOSFETの使用を可能とする
ために、第1スイッチングトランジスタQ1のゲートと
第2スイッチングトランジスタQ2のコレクタの接続点
(B)と入力端子1との間にPNP型の補助トランジス
タQ4のコレクタ、エミッタ端子を接続し、補助トラン
ジスタQ4のベースと接続点(A)の間にコンデンサC
4を接続し、補助トランジスタQ4のベースと接続点
(B)の間に抵抗R7を接続した構成となっている。こ
の図3の回路構成は、図1の回路の各素子の極性を反転
させたものと等価となっているため、図1と図3の回路
の動作は基本的に同一であり、その説明は省略する。
Further, in order to enable the use of a MOSFET, a PNP type auxiliary transistor Q4 is connected between a connection point (B) between the gate of the first switching transistor Q1 and the collector of the second switching transistor Q2 and the input terminal 1. Of the auxiliary transistor Q4 and a connection point (A) between the base of the auxiliary transistor Q4 and the connection point (A).
4 and a resistor R7 is connected between the base of the auxiliary transistor Q4 and the connection point (B). Since the circuit configuration of FIG. 3 is equivalent to a configuration in which the polarities of the respective elements of the circuit of FIG. 1 are inverted, the operations of the circuits of FIG. 1 and FIG. 3 are basically the same. Omitted.

【0024】以上に説明した図1、図2、図3の回路で
は、最適例としてコンデンサC4の一端を接続点(A)
に接続している。ここで、補助トランジスタQ4のベー
スにコンデンサC4を介して入力される信号とは、接続
点(A)に現れる電圧の交流成分であるという事を考慮
すると、このコンデンサC4の一端は第2スイッチング
トランジスタQ2のベース、あるいは抵抗R2とコンデ
ンサC2の接続点に接続しても良い。本発明は図1、図
2、図3の回路構成に限定されるものでなく、本発明の
要旨を損なわない範囲において種々の変形が可能であ
る。
In the circuits of FIGS. 1, 2 and 3 described above, one end of the capacitor C4 is connected to the connection point (A) as an optimum example.
Connected to Here, considering that the signal input to the base of the auxiliary transistor Q4 via the capacitor C4 is an AC component of a voltage appearing at the connection point (A), one end of the capacitor C4 is connected to the second switching transistor. It may be connected to the base of Q2 or the connection point between the resistor R2 and the capacitor C2. The present invention is not limited to the circuit configurations shown in FIGS. 1, 2 and 3, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上に述べたように本発明は、スイッチ
ングトランジスタとしてMOSFETを使用できるよう
にするために、第1のスイッチングトランジスタのゲー
トと第2のスイッチングトランジスタの主電流路の接続
点(B)にその主電流路を接続した補助トランジスタを
設け、接続点(B)と補助トランジスタの制御端子との
間にバイアス手段として抵抗素子を、第1のスイッチン
グトランジスタとインダクタンスの接続点(B)と補助
トランジスタの制御端子との間に容量素子を接続したも
のである。この本発明によれば、入力電圧が低くとも、
確実にMOSFETによるスイッチングトランジスタを
動作させることが可能となる。また、第2のスイッチン
グトランジスタに流れる電流によって発生する損失が、
補助トランジスタのオフ動作によって低減する。これに
より、広い範囲の入力電圧に対して、高い電力変換効率
を示す自励式スイッチング電源を得ることができる。
As described above, according to the present invention, the connection point (B) between the gate of the first switching transistor and the main current path of the second switching transistor is used so that the MOSFET can be used as the switching transistor. ) Is provided with an auxiliary transistor connected to the main current path, a resistance element is provided as a bias means between the connection point (B) and the control terminal of the auxiliary transistor, and a connection point (B) between the first switching transistor and the inductance. A capacitor is connected between the control terminal of the auxiliary transistor and the control terminal. According to this invention, even if the input voltage is low,
It is possible to reliably operate the switching transistor using the MOSFET. Further, a loss caused by a current flowing through the second switching transistor is:
It is reduced by the off operation of the auxiliary transistor. This makes it possible to obtain a self-excited switching power supply that exhibits high power conversion efficiency over a wide range of input voltages.

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

【図1】 本発明による自励式スイッチング電源の第1
の実施例の回路図。
FIG. 1 shows a first embodiment of a self-excited switching power supply according to the present invention.
FIG.

【図2】 本発明による自励式スイッチング電源の第2
の実施例の回路図。
FIG. 2 shows a second embodiment of the self-excited switching power supply according to the present invention.
FIG.

【図3】 本発明による自励式スイッチング電源の第3
の実施例の回路図。
FIG. 3 shows a third embodiment of the self-excited switching power supply according to the present invention.
FIG.

【図4】 従来の自励式スイッチング電源の回路図。FIG. 4 is a circuit diagram of a conventional self-excited switching power supply.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 入力端子 2 直流出力端子 3a、3b 交流出力端子 4 制御回路 C2 コンデンサ C3 平滑コンデンサ C4 容量素子としてのコンデンサ D1 ダイオード DZ 定電圧ダイオード L1 チョークコイル N1 1次巻線 N2 2次巻線 Q1 MOSFETを使用した第1スイッチング
トランジスタ Q2 第2スイッチングトランジスタ Q4 補助トランジスタ Q5 バイポーラトランジスタを使用した第1ス
イッチングトランジスタ R7 バイアス手段としての抵抗 T トランス (A) 接続点 (B) 接続点
1 Input terminal 2 DC output terminal 3a, 3b AC output terminal 4 Control circuit C2 Capacitor C3 Smoothing capacitor C4 Capacitor as capacitance element D1 Diode DZ Constant voltage diode L1 Choke coil N1 Primary winding N2 Secondary winding Q1 Use MOSFET First switching transistor Q2 Second switching transistor Q4 Auxiliary transistor Q5 First switching transistor using bipolar transistor R7 Resistance as bias means T Transformer (A) Connection point (B) Connection point

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 3/338 H02M 3/28 H02M 7/48 H02M 7/5383 H03K 17/732 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H02M 3/338 H02M 3/28 H02M 7/48 H02M 7/5383 H03K 17/732

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 相補的な動作をする第1と第2のスイッ
チングトランジスタを具備し、該第1のスイッチングト
ランジスタによって該第1のスイッチングトランジスタ
に直列接続されたインダクタンス部品に流れる電流をオ
ン、オフし、該インダクタンス部品に現れる電圧を利用
して所望の出力電圧を得るように構成した自励発振方式
のスイッチング電源装置において、 電界効果型トランジスタよりなる該第1のスイッチング
トランジスタ、 該第1のスイッチングトランジスタのゲートと該第2の
スイッチングトランジスタの主電流路の接続点にその主
電流路を接続した補助トランジスタ、 該第1のスイッチングトランジスタと該インダクタンス
部品の接続点に発生する電圧信号を該補助トランジスタ
の制御端子に入力する容量素子、 該第1のスイッチングトランジスタのゲートと該第2の
スイッチングトランジスタの主電流路の接続点と該補助
トランジスタの制御端子との間に接続されたバイアス手
段、 を具備することを特徴とする自励式スイッチング電源。
A first switching transistor that operates in a complementary manner, and turns on and off a current flowing through an inductance component connected in series to the first switching transistor by the first switching transistor. A self-oscillation type switching power supply device configured to obtain a desired output voltage by utilizing a voltage appearing in the inductance component, wherein the first switching transistor comprising a field effect transistor; An auxiliary transistor having a main current path connected to a connection point between a gate of the transistor and the main current path of the second switching transistor; a voltage signal generated at a connection point between the first switching transistor and the inductance component; A capacitive element input to a control terminal of Self-excited switching power supply, characterized in that it comprises a connected biasing means, between the control terminal of the connection point and the auxiliary transistor of the main current path of the gate and the second switching transistor of the switching transistor.
【請求項2】 相補的な動作をする第1と第2のスイッ
チングトランジスタを具備し、該第1のスイッチングト
ランジスタによって該第1のスイッチングトランジスタ
に直列接続されたインダクタンス部品に流れる電流をオ
ン、オフし、該インダクタンス部品に現れる電圧を利用
して所望の出力電圧を得るように構成した自励発振方式
のスイッチング電源装置において、 電界効果型トランジスタよりなる該第1のスイッチング
トランジスタ、 該第1のスイッチングトランジスタのゲートと該第2の
スイッチングトランジスタの主電流路の接続点にその主
電流路を接続した補助トランジスタ、 該第1のスイッチングトランジスタと該インダクタンス
部品の接続点と該補助トランジスタの制御端子との間に
接続された容量素子、 該第1のスイッチングトランジスタのゲートと該第2の
スイッチングトランジスタの主電流路の接続点と該補助
トランジスタの制御端子との間に接続された抵抗素子、 を具備することを特徴とする自励式スイッチング電源。
2. A semiconductor device comprising: first and second switching transistors operating in a complementary manner; and turning on and off a current flowing through an inductance component connected in series to the first switching transistor by the first switching transistor. A self-oscillation type switching power supply device configured to obtain a desired output voltage by utilizing a voltage appearing in the inductance component, wherein the first switching transistor comprising a field effect transistor; An auxiliary transistor having its main current path connected to a connection point between the gate of the transistor and the main current path of the second switching transistor; and a connection point between the connection point between the first switching transistor and the inductance component and a control terminal of the auxiliary transistor. A capacitor connected between the first switch and the first switch; Self-excited switching power supply, characterized in that it comprises a resistive element, connected between the control terminal of the main current path of the connection point between the auxiliary transistor gate and the second switching transistor of the ring transistor.
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