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JP3469128B2 - Switching power supply circuit and power supply device - Google Patents
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JP3469128B2 - Switching power supply circuit and power supply device - Google Patents

Switching power supply circuit and power supply device

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JP3469128B2
JP3469128B2 JP15408399A JP15408399A JP3469128B2 JP 3469128 B2 JP3469128 B2 JP 3469128B2 JP 15408399 A JP15408399 A JP 15408399A JP 15408399 A JP15408399 A JP 15408399A JP 3469128 B2 JP3469128 B2 JP 3469128B2
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switching element
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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、産業用や民生用の
電子機器に直流安定化電圧を供給するスイッチング電源
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 switching power supply circuit for supplying a regulated DC voltage to industrial and consumer electronic devices.

【0002】[0002]

【従来の技術】米国においてはパーソナルコンピュータ
の待機時の消費電力が30W以下となるよう1993年
にEnergy Star Computer Programの基準設定が設けら
れ、日本においては1995年にVTRの待機時の消費
電力を10%カットするよう規定されるなど、全世界的
に低消費電力化への動きを背景にして電子機器に用いら
れるスイッチング電源回路の省エネルギー化が求められ
ている。
2. Description of the Related Art In the United States, the standard setting of Energy Star Computer Program was established in 1993 so that the power consumption of a personal computer during standby is 30 W or less. In Japan, the power consumption during standby of a VTR was reduced in 1995. Energy saving of switching power supply circuits used for electronic devices is required against the backdrop of the trend toward lower power consumption worldwide such as regulation to cut 10%.

【0003】図6に従来のチョッパ型スイッチング電源
回路50の構成を示す。同図において、まず絶縁型トラ
ンスTによって降圧した交流電圧を全波整流平滑回路5
1に入力して整流および準平滑化する。次いで、整流さ
れた電圧を所定のデューティでON/OFFを繰り返す
スイッチング素子としてのNPN型トランジスタTR2
でスイッチングし、直流の入力電圧を一旦高周波のパル
スに変換する。そして、それを平滑用のチョークコイル
CH1とコンデンサCO1とで再度直流に変換して安定
化する。
FIG. 6 shows the configuration of a conventional chopper type switching power supply circuit 50. In the figure, first, the AC voltage stepped down by the insulating transformer T is converted into a full-wave rectifying / smoothing circuit 5.
Input to 1 for rectification and quasi-smoothing. Next, the NPN transistor TR2 as a switching element that repeats ON / OFF of the rectified voltage with a predetermined duty
The DC input voltage is once converted into a high frequency pulse by switching with. Then, the choke coil CH1 for smoothing and the capacitor CO1 convert it again to direct current and stabilize it.

【0004】トランジスタTR2がONの間は、チョー
クコイルCH1およびコンデンサCO1、さらに負荷に
対してエネルギーの供給が行われる。そして、チョーク
コイルCH1には電流が流れることによりエネルギーが
蓄えられる。トランジスタTR2がOFFになると、チ
ョークコイルCH1に蓄えられていたエネルギーがダイ
オードD2を通して放出され、コンデンサCO1および
負荷へのエネルギー供給が続けられる。このトランジス
タTR2のON/OFF周期およびデューティは制御部
52によって制御され、これにより出力電圧が安定化さ
れる。
While the transistor TR2 is ON, energy is supplied to the choke coil CH1, the capacitor CO1 and the load. Energy is stored in the choke coil CH1 by the current flowing therethrough. When the transistor TR2 is turned off, the energy stored in the choke coil CH1 is released through the diode D2, and the energy supply to the capacitor CO1 and the load is continued. The ON / OFF cycle and duty of the transistor TR2 are controlled by the controller 52, and the output voltage is stabilized by this.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記スイッ
チング電源回路50において絶縁型トランスTを介し、
全波整流平滑回路51で得られる整流の電圧値が大きい
期間でトランジスタTR2によりON/OFFすると、
図7に示すようにトランジスタTR2の消費電力はコレ
クタ電流Ic とコレクタ・エミッタ間電圧VCEとの積で
表されるため、スイッチング損失が大きくなる。また、
絶縁型トランスTを用いることによる電力損失もあり、
スイッチング電源回路50の待機時における低消費電力
化に限界が生じていた。
However, in the switching power supply circuit 50, the insulating transformer T is used,
When the transistor TR2 turns ON / OFF during the period when the rectification voltage value obtained by the full-wave rectification smoothing circuit 51 is large,
As shown in FIG. 7, the power consumption of the transistor TR2 is represented by the product of the collector current I c and the collector-emitter voltage V CE , so that the switching loss becomes large. Also,
There is also power loss due to the use of the insulation type transformer T,
There has been a limit in reducing the power consumption of the switching power supply circuit 50 during standby.

【0006】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたものであり、その目的は、待機時のさらなる低
消費電力化を図ることのできるスイッチング電源回路を
提供することにある。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a switching power supply circuit capable of further reducing power consumption during standby.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明のスイッチング電
源回路は、上記の課題を解決するために、整流電圧をス
イッチングするスイッチング素子と、上記スイッチング
の周期およびデューティを制御する制御手段とを有し、
上記スイッチング素子を介して負荷に電力を供給するス
イッチング電源回路において、上記整流電圧を検出する
整流電圧検出手段を有し、上記制御手段は、上記整流電
圧検出手段によって検出された上記整流電圧が所定値よ
りも低くなる部分的期間にのみ上記スイッチング素子が
ON状態となっても電力供給が可能な上記負荷が接続さ
れる状態で、上記部分的期間にのみ上記スイッチング素
子がON状態となるように上記スイッチングを制御する
ことを特徴としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The switching power supply of the present invention.
In order to solve the above problems, the source circuit has a switching element that switches a rectified voltage, and a control unit that controls the switching cycle and duty .
A switch that supplies power to the load through the switching element.
The switching power supply circuit has a rectified voltage detection means for detecting the rectified voltage, and the control means has the rectified voltage.
The rectified voltage detected by the pressure detection means is above a predetermined value.
The switching element is
The above load that can supply power even when it is in the ON state is connected.
In this state, the switching is controlled so that the switching element is turned on only during the partial period .

【0008】スイッチング素子に印加される整流電圧が
脈流などのように大きさが随時変化する場合、大きな電
圧値のときにスイッチング素子がスイッチングすると、
そのON期間にはスイッチング損失が大きくなる。上記
の発明によれば、整流電圧検出手段によって検出された
整流電圧が所定値よりも低い期間にのみスイッチング素
子がON状態となるように制御手段がスイッチングを制
御するので、スイッチング素子での消費電力はそれだけ
小さくなる。また、整流電圧の低い部分のみをスイッチ
ングするので、従来のように絶縁型トランスを用いて外
部電源からの電圧を降圧する必要がなく、トランスを用
いずに商用電源から直接電力供給を行うことができる
分、電力損失がなくなる。
When the rectified voltage applied to the switching element changes its magnitude at any time, such as a pulsating current, when the switching element switches at a large voltage value,
Switching loss increases during the ON period. According to the above invention, the control unit controls the switching so that the switching element is in the ON state only during the period when the rectified voltage detected by the rectified voltage detection unit is lower than the predetermined value. Becomes smaller that much. Also, because only the part with low rectified voltage is switched, it is not necessary to step down the voltage from the external power supply using an isolated transformer as in the past, and it is possible to supply power directly from a commercial power supply without using a transformer. There is no power loss as much as possible.

【0009】以上のことは、通常動作時および待機時の
両方について言えることであり、特に待機時には有効で
あってさらなる低消費電力化を図ることができる。
The above can be said both during normal operation and during standby, and is particularly effective during standby, and further lower power consumption can be achieved.

【0010】さらに本発明のスイッチング電源回路は、
上記の課題を解決するために、上記制御手段が、上記部
分的期間にのみ上記スイッチング素子がON状態となる
ように上記スイッチングを制御することにより、上記ス
イッチング素子の消費電力を低減することを特徴として
いる
Further, the switching power supply circuit of the present invention is
In order to solve the above problems, the control means is
The switching element is turned on only during the fractional period.
By controlling the switching so that
Characterized by reducing the power consumption of the switching element
There is .

【0011】さらに本発明のスイッチング電源回路は、
上記の課題を解決するために、上記スイッチング素子は
デプレッション型のMOSFETであることを特徴とし
ている。
Further, the switching power supply circuit of the present invention is
In order to solve the above problems, the switching element is a depletion type MOSFET.

【0012】上記の発明によれば、スイッチング素子を
デプレッション型のMOSFETとし、制御手段がMO
SFETのゲートに所定レベルの電圧を印加することに
よってスイッチングを制御する。この場合、MOSFE
Tはノーマリオンであるから、例えばMOSFETをN
チャンネル型とすれば、ソースから見たゲートの電圧が
負となるしきい値を境にON/OFFを決定することが
できる。従って、スイッチング素子の出力ラインから所
定の電圧降下を生成してゲートに印加するだけでスイッ
チングを行うことができ、スイッチング素子を容易に実
現することができる。
According to the above invention, the switching element is a depletion type MOSFET and the control means is an MO.
Switching is controlled by applying a voltage of a predetermined level to the gate of the SFET. In this case, MOSFE
Since T is normally on, a MOSFET is
If the channel type is used, ON / OFF can be determined with a threshold value at which the gate voltage seen from the source becomes negative. Therefore, switching can be performed simply by generating a predetermined voltage drop from the output line of the switching element and applying it to the gate, and the switching element can be easily realized.

【0013】さらに本発明のスイッチング電源回路は、
上記の課題を解決するために、上記スイッチング素子の
前段に出力側から入力側へ電流が逆流するのを防止する
逆流防止手段をさらに有していることを特徴としてい
る。
Further, the switching power supply circuit of the present invention is
In order to solve the above-mentioned problems, a backflow preventing means for preventing a backflow of a current from an output side to an input side is further provided in a preceding stage of the switching element.

【0014】上記の発明によれば、整流電圧が低いとき
にのみスイッチング素子がON状態になるので、出力側
の電圧、例えば平滑コンデンサの充電電圧の方が高くな
る場合に備えて、スイッチング素子の前段にダイオード
などの逆流防止手段を設ける。これにより、出力側から
入力側へ電流が逆流するのを防止し、安定した動作を実
現することができる。
According to the above invention, since the switching element is turned on only when the rectified voltage is low, the switching element of the switching element is provided in case the voltage on the output side, for example, the charging voltage of the smoothing capacitor becomes higher. A backflow prevention means such as a diode is provided in the preceding stage. This prevents current from flowing backward from the output side to the input side, and stable operation can be realized.

【0015】さらに本発明のスイッチング電源回路は、
上記の課題を解決するために、出力電圧を検出して、上
記制御手段の上記スイッチングの周期およびデューティ
の制御にフィードバックする出力電圧検出手段をさらに
有していることを特徴としている。
Further, the switching power supply circuit of the present invention is
In order to solve the above-mentioned problems, it is characterized by further comprising output voltage detection means for detecting an output voltage and feeding back the control to the control of the switching cycle and duty of the control means.

【0016】上記の発明によれば、出力電圧検出手段に
よって、スイッチング電源回路の出力電圧を検出すると
ともに、制御手段がその検出結果からスイッチングの周
期およびデューティを制御することができるように制御
手段にフィードバックする。従って、スイッチング電源
回路の電圧安定化を容易に図ることができる。
According to the above invention, the output voltage detecting means detects the output voltage of the switching power supply circuit , and the control means controls the switching cycle and duty from the detection result. provide feedback. Therefore, the switching power supply
The voltage of the circuit can be easily stabilized.

【0017】また、本発明の電源デバイスは、上記の課
題を解決するために、上記いずれかに記載した発明の
イッチング電源回路を1パッケージ化したことを特徴と
している。
Further, in order to solve the above-mentioned problems, the power supply device of the present invention is a switch of the invention described in any one of the above .
The feature is that the switching power supply circuit is integrated into one package.

【0018】上記の発明によれば、上記いずれかに記載
した発明のスイッチング電源回路が1パッケージで提供
されるので、実装しやすくなり、それを用いる電子機器
の小型化を図ることができる。
According to the above invention, since the switching power supply circuit according to any one of the above inventions is provided in one package, it is easy to mount and the electronic equipment using the same can be miniaturized.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】本発明の電源回路および電源デバ
イスの実施の一形態について図1ないし図5に基づいて
説明すれば、以下の通りである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of a power supply circuit and a power supply device of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0020】図1に本実施の形態のチョッパ型スイッチ
ング電源回路1を示す。スイッチング電源回路1はスイ
ッチング素子に印加される電圧が所定値よりも低い期間
にのみスイッチングを行うように制御するものであり、
整流回路2、整流電圧検出回路3、逆流防止回路4、ス
イッチング素子5、制御回路6、出力電圧検出回路7お
よび平滑回路8から構成される。
FIG. 1 shows a chopper type switching power supply circuit 1 of this embodiment. The switching power supply circuit 1 controls to perform switching only during a period when the voltage applied to the switching element is lower than a predetermined value.
The rectifier circuit 2, the rectified voltage detection circuit 3, the backflow prevention circuit 4, the switching element 5, the control circuit 6, the output voltage detection circuit 7, and the smoothing circuit 8.

【0021】整流回路2は、絶縁型トランスを介さずに
入力端子P1・P2に直接印加された商用交流電圧を整
流する。整流電圧検出手段としての整流電圧検出回路3
は、整流回路2から出力された整流電圧の大きさを検出
し、検出結果を制御回路6へ入力する。逆流防止手段と
しての逆流防止回路4は、スイッチング電源回路1の出
力側の電圧が入力側よりも高くなって電流が逆流するの
を防止する。スイッチング素子5は、制御回路6から出
力されるパルスの制御信号に基づいてスイッチングを行
い、整流電圧から高周波のパルスを生成して出力側に出
力する。
The rectifier circuit 2 rectifies the commercial AC voltage directly applied to the input terminals P1 and P2 without passing through the insulation type transformer. Rectified voltage detection circuit 3 as rectified voltage detection means
Detects the magnitude of the rectified voltage output from the rectifier circuit 2 and inputs the detection result to the control circuit 6. The backflow prevention circuit 4 as backflow prevention means prevents a current from flowing backward due to the voltage on the output side of the switching power supply circuit 1 becoming higher than that on the input side. The switching element 5 performs switching based on the pulse control signal output from the control circuit 6, generates a high frequency pulse from the rectified voltage, and outputs the high frequency pulse to the output side.

【0022】制御手段としての制御回路6は、整流電圧
検出回路3で検出された整流電圧が所定値よりも低くな
る期間にのみスイッチング素子5をスイッチングするよ
うに制御信号を出力する。また、出力電圧検出手段とし
ての出力電圧検出回路7は出力電圧を検出し、検出結果
を制御回路6に入力する。制御回路6は出力電圧検出回
路7から検出結果が入力されると、出力電圧の所定値か
らのずれ量を検知し、スイッチングの周期およびデュー
ティを調整して出力電圧を所定値に戻すために、制御信
号のパルス幅およびデューティを変更する。平滑回路8
はスイッチング素子5から出力された高周波のパルスを
平滑化し、直流安定化電圧として出力端子V1・V2か
ら負荷に出力する。
The control circuit 6 as a control means outputs a control signal so as to switch the switching element 5 only during a period when the rectified voltage detected by the rectified voltage detection circuit 3 becomes lower than a predetermined value. The output voltage detection circuit 7 as the output voltage detection means detects the output voltage and inputs the detection result to the control circuit 6. When the detection result is input from the output voltage detection circuit 7, the control circuit 6 detects the amount of deviation of the output voltage from a predetermined value, adjusts the switching cycle and duty, and returns the output voltage to the predetermined value. Change the pulse width and duty of the control signal. Smoothing circuit 8
Smoothes the high-frequency pulse output from the switching element 5 and outputs it as a DC stabilized voltage from the output terminals V1 and V2 to the load.

【0023】上記スイッチング電源回路1のより具体的
な構成の一例を図2に示す。同図において、整流回路2
はダイオードブリッジ全波整流回路2aからなり、入力
端子P1・P2に印加された商用交流電圧を全波整流す
る。整流電圧検出回路3は、ダイオードブリッジ全波整
流回路2aの直後で高電位側の電源ラインとアース側の
電源ラインとの間に直列に設けられた2つの分圧用の抵
抗R1・R2からなる。抵抗R1と抵抗R2との接続点
は後述するPWMコンパレータ6aに接続されており、
ダイオードブリッジ全波整流回路2aから出力された整
流電圧を分圧することにより該整流電圧を検出し、PW
Mコンパレータ6aに入力するようになっている。
FIG. 2 shows an example of a more specific structure of the switching power supply circuit 1. In the figure, the rectifier circuit 2
Is composed of a diode bridge full-wave rectifier circuit 2a, and full-wave rectifies the commercial AC voltage applied to the input terminals P1 and P2. The rectified voltage detection circuit 3 is composed of two resistors R1 and R2 for voltage division, which are provided in series immediately after the diode bridge full-wave rectification circuit 2a and between the high-potential-side power source line and the ground-side power source line. A connection point between the resistors R1 and R2 is connected to a PWM comparator 6a described later,
By detecting the rectified voltage by dividing the rectified voltage output from the diode bridge full-wave rectifier circuit 2a, the PW
It is adapted to be input to the M comparator 6a.

【0024】逆流防止回路4はダイオードD1からな
り、MOSトランジスタTR1の直前に設けられ、入力
側から出力側へ向かって順方向となるように接続され
る。このダイオードD1は、後述するように整流電圧が
低い期間にのみMOSトランジスタTR1がON状態と
なるように制御することに伴い、出力側の電圧となる平
滑コンデンサC1の充電電圧の方が入力側よりも高くな
る場合に備えるものであり、出力側から入力側へ電流が
逆流するのを防止し、スイッチング電源回路1の安定し
た動作を可能にする。
The backflow prevention circuit 4 comprises a diode D1, is provided immediately before the MOS transistor TR1, and is connected so as to be in the forward direction from the input side to the output side. This diode D1 is controlled so that the MOS transistor TR1 is turned on only during a period when the rectified voltage is low, as will be described later. In order to prevent the current from flowing backward from the output side to the input side, stable operation of the switching power supply circuit 1 is enabled.

【0025】スイッチング素子5はNチャンネル型かつ
デプレッション型のMOSトランジスタTR1からな
り、ドレインが入力側、ソースが出力側となるように接
続されている。また、ゲートには制御回路6の出力端子
が接続され、該出力端子の電圧に応じてスイッチング駆
動される。スイッチング素子5にデプレッション型のM
OSトランジスタTR1を用いることで、ソース(基
板)に対するゲートの電圧が0Vでもドレイン・ソース
間がON状態、すなわちノーマリオンとなるため、入力
側の整流電圧が出力側へ供給される。
The switching element 5 is composed of an N-channel type and depletion type MOS transistor TR1 and is connected so that the drain is on the input side and the source is on the output side. Further, the output terminal of the control circuit 6 is connected to the gate, and switching is driven according to the voltage of the output terminal. Depletion type M for switching element 5
By using the OS transistor TR1, the rectified voltage on the input side is supplied to the output side because the drain-source is in the ON state, that is, normally-on even when the gate voltage with respect to the source (substrate) is 0V.

【0026】従って、ソースから見たゲートの電圧が負
となるしきい値電圧を境にON/OFFを決定すること
ができ、後述のように高電位側の出力電源ラインから所
定の電圧降下を生成してゲートに印加するだけでスイッ
チングを行うことができる。また、ソース・ドレイン間
にはソースからドレインに向かって順方向となる寄生ダ
イオードD2が存在するが、ここを流れようとする逆流
電流は前述のダイオードD1によって阻止される。
Therefore, ON / OFF can be determined with the threshold voltage at which the gate voltage seen from the source becomes negative, and a predetermined voltage drop from the output power line on the high potential side as described later. Switching can be performed simply by generating and applying to the gate. In addition, a parasitic diode D2 exists in the forward direction from the source to the drain between the source and the drain, but the reverse current flowing therethrough is blocked by the diode D1.

【0027】制御回路6はMOSトランジスタTR1の
スイッチングタイミングを制御するものであり、抵抗R
3とツェナーダイオードZD1との直列回路、PWMコ
ンパレータ6a、およびツェナーダイオードZD2と抵
抗R4・R5との直列回路からなる。抵抗R3とツェナ
ーダイオードZD1との直列回路はスイッチング電源回
路1の出力側で高電位側の電源ラインとアース側の電源
ラインとの間に挿入されている。抵抗R3とツェナーダ
イオードZD1との接続点はPWMコンパレータ6aの
非反転入力端子に接続されており、これによりスイッチ
ング電源回路1の出力電圧から定電圧を取り出してPW
Mコンパレータ6aの基準電圧としている。PWMコン
パレータ6aは、その反転入力端子が前記抵抗R1・R
2の接続点に接続されており、抵抗R1・R2で検出さ
れた整流電圧と上記基準電圧との大小比較を行って所定
の電圧を出力するようになっている。
The control circuit 6 controls the switching timing of the MOS transistor TR1 and includes a resistor R
3 and a Zener diode ZD1 in series, a PWM comparator 6a, and a Zener diode ZD2 and resistors R4 and R5 in series. A series circuit of the resistor R3 and the Zener diode ZD1 is inserted on the output side of the switching power supply circuit 1 between the power supply line on the high potential side and the power supply line on the ground side. The connection point between the resistor R3 and the Zener diode ZD1 is connected to the non-inverting input terminal of the PWM comparator 6a, whereby a constant voltage is extracted from the output voltage of the switching power supply circuit 1 and PW is set.
It is used as a reference voltage for the M comparator 6a. The inverting input terminal of the PWM comparator 6a has the resistors R1 and R
The rectified voltage detected by the resistors R1 and R2 is compared with the reference voltage to output a predetermined voltage.

【0028】ツェナーダイオードZD2と抵抗R4・R
5との直列回路は、高電位側の電源ラインの出力側、す
なわちMOSトランジスタTR1のソース側と、PWM
コンパレータ6aの出力端子との間に挿入されている。
ツェナーダイオードZD2は、MOSトランジスタTR
1のゲート保護用に設けられたものである。抵抗R4と
抵抗R5との接続点はMOSトランジスタTR1のゲー
トに接続されており、その電位は、前述したようにMO
SトランジスタTR1がデプレッション型であることか
ら、MOSトランジスタTR1のソースよりも抵抗R4
の電圧降下分だけ低くなる。
Zener diode ZD2 and resistors R4 and R
5 is connected in series with the output side of the power supply line on the high potential side, that is, the source side of the MOS transistor TR1 and the PWM.
It is inserted between the output terminal of the comparator 6a.
Zener diode ZD2 is a MOS transistor TR
It is provided to protect the gate of No. 1. The connection point between the resistor R4 and the resistor R5 is connected to the gate of the MOS transistor TR1 and its potential is MO as described above.
Since the S transistor TR1 is a depletion type, the resistance R4 is larger than the source of the MOS transistor TR1.
It becomes lower by the voltage drop of.

【0029】出力電圧検出回路7は、出力側の高電位側
の電源ラインとアース側の電源ラインとの間に直列接続
された抵抗R6および抵抗R7からなる。抵抗R6と抵
抗R7との接続点はPWMコンパレータ6aの反転入力
端子に接続されている。すなわち、PWMコンパレータ
6aの出力は、入力側の整流電圧検出回路3(抵抗R1
・R2)および出力側の出力電圧検出回路7の中点の電
位で制御されるようになっている。また、平滑回路8は
平滑コンデンサC1からなり、出力側の高電位側の電源
ラインとアース側の電源ラインとの間に接続され、スイ
ッチング電源回路1の出力電圧を平滑化して出力端子V
1・V2から出力する。
The output voltage detection circuit 7 is composed of a resistor R6 and a resistor R7 connected in series between the high potential side power source line on the output side and the ground side power source line. The connection point between the resistors R6 and R7 is connected to the inverting input terminal of the PWM comparator 6a. That is, the output of the PWM comparator 6a is the rectified voltage detection circuit 3 (resistor R1
R2) and the output side output voltage detection circuit 7 is controlled by the midpoint potential. The smoothing circuit 8 is composed of a smoothing capacitor C1 and is connected between the high-potential-side power source line on the output side and the ground-side power source line to smooth the output voltage of the switching power source circuit 1 and output terminal V.
Output from 1 ・ V2.

【0030】上記の構成のスイッチング電源回路1にお
いて、商用交流電圧が入力端子P1・P2間に印加され
ると、ダイオードブリッジ全波整流回路2aにより図3
(a)に示すような波形の電圧が得られる。この整流電
圧は分圧用の抵抗R1・R2によって検出され、PWM
コンパレータ6aの反転入力端子に入力される。整流電
圧が後述する所定値よりも高くなる期間は、反転入力端
子に入力される電圧が、非反転入力端子に入力される定
電圧よりも高くなるように定電圧の値が設定されてお
り、PWMコンパレータ6aは、抵抗R4と、抵抗R5
およびツェナーダイオードZD2とで生成する分圧によ
りMOSトランジスタTR1のソースに対するゲートの
電圧がしきい値よりも低い値となるように出力端子から
電圧を出力する。従って、この期間にはMOSトランジ
スタTR1はOFF状態を保つことになる。
In the switching power supply circuit 1 having the above configuration, when a commercial AC voltage is applied between the input terminals P1 and P2, the diode bridge full-wave rectifier circuit 2a is used.
A voltage having a waveform as shown in (a) is obtained. This rectified voltage is detected by resistors R1 and R2 for voltage division, and PWM
It is input to the inverting input terminal of the comparator 6a. The constant voltage value is set so that the voltage input to the inverting input terminal is higher than the constant voltage input to the non-inverting input terminal during the period when the rectified voltage is higher than a predetermined value described later. The PWM comparator 6a includes resistors R4 and R5.
And the voltage is output from the output terminal so that the voltage of the gate with respect to the source of the MOS transistor TR1 becomes a value lower than the threshold value by the voltage division generated by the Zener diode ZD2. Therefore, during this period, the MOS transistor TR1 remains in the OFF state.

【0031】一方、整流電圧が所定値以下に低くなる期
間は、PWMコンパレータ6aの反転入力端子に入力さ
れる電圧が、非反転入力端子に入力される定電圧以下に
低くなる。このときPWMコンパレータ6aは、MOS
トランジスタTR1のゲートがソースに対してしきい値
以上の電圧となるような電圧と、しきい値より低い電圧
となるような電圧とを、抵抗R6と抵抗R7との接続点
の電位を基に定められたデューティで交互に出力する。
従って、この期間にはMOSトランジスタTR1はON
状態とOFF状態とを繰り返すスイッチングを行うこと
になる。
On the other hand, while the rectified voltage is lower than the predetermined value, the voltage input to the inverting input terminal of the PWM comparator 6a is lower than the constant voltage input to the non-inverting input terminal. At this time, the PWM comparator 6a is
A voltage that causes the gate of the transistor TR1 to have a voltage higher than the threshold value with respect to the source and a voltage that has a voltage lower than the threshold value based on the potential at the connection point of the resistors R6 and R7 Outputs alternately at a specified duty.
Therefore, the MOS transistor TR1 is turned on during this period.
Switching is repeatedly performed between the state and the OFF state.

【0032】以上の動作におけるMOSトランジスタT
R1のドレイン・ソース間電圧VDSとドレイン電流ID
との関係を表す波形図例を図4に示す。整流電圧が所定
値以下となる期間にのみ所定の回数だけ(この場合は2
回)スイッチングを行うようにしたので、ドレイン・ソ
ース間電圧VDSが低い期間にドレイン電流ID が流れ、
電流と電圧との積で表されるスイッチング損失は極めて
小さくなる。また、整流電圧の低い期間でのみスイッチ
ングを行うようにしているので、従来のように絶縁型ト
ランスを用いて外部電源からの電圧を降圧する必要がな
く、トランスを用いずに商用電源から直接電力供給を行
うことができる分、トランスによる電力損失がなくな
る。以上のことは、通常動作時および待機時の両方につ
いて言えることであり、特に待機時のさらなる低消費電
力化を図る上で有効である。
The MOS transistor T in the above operation
R1 drain-source voltage V DS and drain current I D
FIG. 4 shows an example of a waveform diagram showing the relationship with. Only a predetermined number of times (2 in this case
Since the switching is performed, the drain current I D flows while the drain-source voltage V DS is low,
The switching loss represented by the product of current and voltage is extremely small. In addition, since switching is performed only during the period when the rectified voltage is low, it is not necessary to step down the voltage from the external power source using an insulation type transformer as in the past, and the power is directly supplied from the commercial power source without using a transformer. Since the power can be supplied, there is no power loss due to the transformer. The above can be said for both the normal operation and the standby state, and is particularly effective for further reducing the power consumption during the standby state.

【0033】上述のようにスイッチングにより高周波に
変換された電圧は、平滑コンデンサC1によって図3
(c)に示すような直流安定化電圧VO に平滑化され、
出力端子V1・V2から出力される。
The voltage converted to a high frequency by switching as described above is converted by the smoothing capacitor C1 in FIG.
Smoothed to a DC stabilized voltage V O as shown in (c),
It is output from the output terminals V1 and V2.

【0034】また、スイッチング電源回路1は、図1の
一点鎖線で囲んだ部分を1パッケージに封止することが
できる。図5にそのパッケージ形態であるIC(電源デ
バイス)10の外観を示す。リード端子は4本あり、入
力端子P1・P2および出力端子V1・V2に相当す
る。平滑コンデンサC1は出力端子V1・V2間に外部
から取り付けられる。樹脂部分には放熱板に取り付ける
ためのビス留め孔が設けられている。このようにスイッ
チング電源回路1を1パッケージ化することにより、電
子機器のプリント基板に他の素子と同時に実装すること
が容易になるとともに、電子機器の小型化を図ることが
できる。
In the switching power supply circuit 1, the portion surrounded by the one-dot chain line in FIG. 1 can be sealed in one package. FIG. 5 shows the appearance of an IC (power supply device) 10 which is the package form. There are four lead terminals, which correspond to the input terminals P1 and P2 and the output terminals V1 and V2. The smoothing capacitor C1 is externally attached between the output terminals V1 and V2. The resin portion is provided with a screw fastening hole for attaching to the heat sink. By thus packaging the switching power supply circuit 1 in one package, it becomes easy to mount the switching power supply circuit 1 on the printed circuit board of the electronic device at the same time as other elements, and the size of the electronic device can be reduced.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明の電源回路は、以上のように、
流電圧をスイッチングするスイッチング素子と、上記ス
イッチングの周期およびデューティを制御する制御手段
とを有し、上記スイッチング素子を介して負荷に電力を
供給するスイッチング電源回路において、上記整流電圧
を検出する整流電圧検出手段を有し、上記制御手段は、
上記整流電圧検出手段によって検出された上記整流電圧
が所定値よりも低くなる部分的期間にのみ上記スイッチ
ング素子がON状態となっても電力供給が可能な上記負
荷が接続される状態で、上記部分的期間にのみ上記スイ
ッチング素子がON状態となるように上記スイッチング
を制御する構成である。
As described above, the power supply circuit of the present invention can be adjusted.
A switching element that switches the current
Control means for controlling the cycle and duty of the itching
And has a power supply to the load through the switching element.
In the switching power supply circuit to be supplied, the rectified voltage
Has a rectified voltage detection means for detecting, the control means,
The rectified voltage detected by the rectified voltage detection means
Switch only during a partial period when
Even if the switching element is in the ON state, the negative power can be supplied.
With the load connected, the switch is only for the partial period.
The above switching so that the switching element is turned on.
Is a configuration for controlling the .

【0036】それゆえ、整流電圧が所定値よりも低い期
間にのみスイッチング素子がON状態となるようにスイ
ッチングを制御するので、スイッチング素子での消費電
力がそれだけ小さくなる。また、絶縁型トランスを用い
て外部電源からの電圧を降圧する必要がなく、トランス
を省くことでその電力損失がなくなる。以上のことは、
通常動作時および待機時の両方について言えることであ
り、特に待機時には有効であってさらなる低消費電力化
を図ることができるという効果を奏する。
Therefore, since the switching is controlled so that the switching element is turned on only during the period when the rectified voltage is lower than the predetermined value, the power consumption of the switching element is reduced accordingly. Further, it is not necessary to step down the voltage from the external power source by using the insulation type transformer, and the power loss is eliminated by omitting the transformer. The above is
This is true both during normal operation and during standby, and is particularly effective during standby and has the effect of further reducing power consumption.

【0037】さらに本発明のスイッチング電源回路は、
以上のように、上記スイッチング素子はデプレッション
型のMOSFETである構成である。
Further, the switching power supply circuit of the present invention is
As described above, the switching element is a depletion type MOSFET.

【0038】それゆえ、ソースから見たゲートの電圧が
負となるしきい値を境にON/OFFを決定することが
でき、スイッチング素子の出力ラインから所定の電圧降
下を生成してゲートに印加するだけでスイッチングを行
うことが可能である。従って、スイッチング素子を容易
に実現することができるという効果を奏する。
Therefore, ON / OFF can be determined with a threshold value at which the gate voltage seen from the source becomes negative, and a predetermined voltage drop is generated from the output line of the switching element and applied to the gate. Switching can be performed simply by Therefore, there is an effect that the switching element can be easily realized.

【0039】さらに本発明のスイッチング電源回路は、
以上のように、上記スイッチング素子の前段に出力側か
ら入力側へ電流が逆流するのを防止する逆流防止手段を
さらに有している構成である。
Further, the switching power supply circuit of the present invention is
As described above, the configuration further includes a backflow preventing unit that prevents a current from flowing back from the output side to the input side before the switching element.

【0040】それゆえ、出力側の電圧が入力側よりも高
くなったとしても、出力側から入力側へ電流が逆流する
のを防止し、安定した動作を実現することができるとい
う効果を奏する。
Therefore, even if the voltage on the output side becomes higher than that on the input side, the current can be prevented from flowing backward from the output side to the input side, and stable operation can be realized.

【0041】さらに本発明のスイッチング電源回路は、
以上のように、出力電圧を検出して、上記制御手段の上
記スイッチングの周期およびデューティの制御にフィー
ドバックする出力電圧検出手段をさらに有している構成
である。
Further, the switching power supply circuit of the present invention is
As described above, the output voltage detecting means for detecting the output voltage and feeding back to the control of the switching cycle and the duty of the control means is further provided.

【0042】それゆえ、検出した出力電圧に基づいてス
イッチングの周期およびデューティを制御するので、
イッチング電源回路の電圧安定化を容易に図ることがで
きるという効果を奏する。
[0042] Therefore, since the control period and duty of the switching based on the detected output voltage, scan
It is possible to easily stabilize the voltage of the switching power supply circuit .

【0043】また、本発明の電源デバイスは、以上のよ
うに、上記いずれかに記載した発明のスイッチング電源
回路を1パッケージ化した構成である。
Further, as described above, the power supply device of the present invention is the switching power supply of the invention described in any of the above.
It is a configuration in which the circuit is packaged.

【0044】それゆえ、スイッチング電源回路が1パッ
ケージで提供されるので、実装しやすくなり、それを用
いる電子機器の小型化を図ることができるという効果を
奏する。
Therefore, since the switching power supply circuit is provided in one package, it is easy to mount and the electronic device using the switching power supply circuit can be miniaturized.

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

【図1】本発明の実施の一形態における電源回路の構成
を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a power supply circuit according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の電源回路の構成を具体的に示す回路図で
ある。
FIG. 2 is a circuit diagram specifically showing the configuration of the power supply circuit shown in FIG.

【図3】(a)ないし(c)は図2の電源回路中におけ
る電圧波形を示す波形図である。
3 (a) to 3 (c) are waveform diagrams showing voltage waveforms in the power supply circuit of FIG.

【図4】図2の電源回路のスイッチング素子における電
力損失を説明する波形図である。
FIG. 4 is a waveform diagram illustrating power loss in a switching element of the power supply circuit of FIG.

【図5】本発明の実施の一形態における電源デバイスの
外観を示す平面図である。
FIG. 5 is a plan view showing the outer appearance of the power supply device according to the embodiment of the present invention.

【図6】従来の電源回路の構成を示す回路ブロック図で
ある。
FIG. 6 is a circuit block diagram showing a configuration of a conventional power supply circuit.

【図7】図6の電源回路のスイッチング素子における電
力損失を説明する波形図である。
7 is a waveform diagram illustrating power loss in a switching element of the power supply circuit in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 スイッチング電源回路(電源回路) 2 整流回路 2a ダイオードブリッジ全波整流回路 3 整流電圧検出回路(整流電圧検出手段) 4 逆流防止回路(逆流防止手段) 5 スイッチング素子 6 制御回路(制御手段) 6a PWMコンパレータ(制御手段) 7 出力電圧検出回路(出力電圧検出手段) 8 平滑回路 10 IC(電源デバイス) C1 平滑コンデンサ D1 ダイオード(逆流防止手段) R1 抵抗(整流電圧検出手段) R2 抵抗(整流電圧検出手段) R3 抵抗(制御手段) R4 抵抗(制御手段) R5 抵抗(制御手段) TR1 MOSトランジスタ(スイッチング素子) ZD1 ツェナーダイオード(制御手段) ZD2 ツェナーダイオード(制御手段) 1 Switching power supply circuit (power supply circuit) 2 rectifier circuit 2a diode bridge full wave rectifier circuit 3 Rectified voltage detection circuit (rectified voltage detection means) 4 Backflow prevention circuit (backflow prevention means) 5 switching elements 6 Control circuit (control means) 6a PWM comparator (control means) 7 Output voltage detection circuit (output voltage detection means) 8 smoothing circuit 10 IC (power supply device) C1 smoothing capacitor D1 diode (backflow prevention means) R1 resistance (rectified voltage detection means) R2 resistance (rectified voltage detection means) R3 resistance (control means) R4 resistance (control means) R5 resistance (control means) TR1 MOS transistor (switching element) ZD1 Zener diode (control means) ZD2 Zener diode (control means)

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−41825(JP,A) 特開 平9−261963(JP,A) 特開 平9−65647(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 3/155 Continuation of the front page (56) Reference JP-A-11-41825 (JP, A) JP-A-9-261963 (JP, A) JP-A-9-65647 (JP, A) (58) Fields investigated (Int .Cl. 7 , DB name) H02M 3/155

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】整流電圧をスイッチングするスイッチング
素子と、上記スイッチングの周期およびデューティを制
御する制御手段とを有し、上記スイッチング素子を介し
て負荷に電力を供給するスイッチング電源回路におい
て、 上記整流電圧を検出する整流電圧検出手段を有し、 上記制御手段は、上記整流電圧検出手段によって検出さ
れた上記整流電圧が所定値よりも低くなる部分的期間に
のみ上記スイッチング素子がON状態となっても電力供
給が可能な上記負荷が接続される状態で、上記部分的期
間にのみ上記スイッチング素子がON状態となるように
上記スイッチングを制御することを特徴とするスイッチ
ング電源回路
1. A switching element for switching a rectified voltage, and a control means for controlling a switching cycle and a duty of the switching element.
In the switching power supply circuit for supplying power to the load, the rectified voltage detection means for detecting the rectified voltage is provided , and the control means is detected by the rectified voltage detection means.
During the partial period when the rectified voltage is lower than the specified value.
Even if the above switching element is in the ON state, power is supplied.
With the load that can be supplied connected, the partial period
A switch characterized by controlling the switching so that the switching element is turned on only during the period
Power supply circuit .
【請求項2】上記制御手段が、上記部分的期間にのみ上
記スイッチング素子がON状態となるように上記スイッ
チングを制御することにより、 上記スイッチング素子の消費電力を低減することを特徴
とする請求項1に記載のスイッチング電源回路
2. The control means is activated only during the partial period.
Switch so that the switching element is turned on.
The power consumption of the switching element is reduced by controlling the switching
The switching power supply circuit according to claim 1 .
【請求項3】上記スイッチング素子はデプレッション型
のMOSFETであることを特徴とする請求項1または
2に記載のスイッチング電源回路。
3. The depletion type switching element
2. The MOSFET according to claim 1 or 2.
2. The switching power supply circuit described in 2.
【請求項4】上記スイッチング素子の前段に出力側から
入力側へ電流が逆流するのを防止する逆流防止手段をさ
らに有していることを特徴とする請求項1ないし3のい
ずれかに記載のスイッチング電源回路
4. From the output side to the preceding stage of the switching element
Backflow prevention means to prevent current from flowing back to the input side.
4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that
A switching power supply circuit according to any one of the above .
【請求項5】出力電圧を検出して、上記制御手段の上記
スイッチングの期間およびデューティの制御にフィード
バックする出力電圧検出手段をさらに有していることを
特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のスイッ
チング電源回路
5. An output voltage is detected to detect the output voltage of the control means.
Feed for control of switching period and duty
To further have an output voltage detection means for backing up
The switch according to any one of claims 1 to 4, characterized in that
Power supply circuit .
【請求項6】請求項1ないし5のいずれかに記載のスイ
ッチング電源回路を1パッケージ化したことを特徴とす
る電源デバイス。
6. A switch according to any one of claims 1 to 5.
The feature is that the power supply circuit for switching
Power supply device.
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