JP4284772B2

JP4284772B2 - Switching power supply circuit

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Publication number: JP4284772B2
Application number: JP24778099A
Authority: JP
Inventors: 達也細谷; 映雄西田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1999-09-01
Filing date: 1999-09-01
Publication date: 2009-06-24
Anticipated expiration: 2019-09-01
Also published as: JP2001078445A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スイッチング電源回路、特に同時に制御可能な正と負の電圧を出力することのできるスイッチング電源回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のノート型パソコンや液晶テレビなどの普及にともなって、液晶ディスプレイのバックライト用の電源の需要が高まっている。そして、これらの電源に対する要求の１つとして、正と負の電圧が出力できるとともに、その電圧値を必要な量だけ同時に変更できるような機能が必要とされている。
【０００３】
図１２に、そのような機能を有する従来のスイッチング電源回路を示す。図１２において、スイッチング電源回路１は、直流電源Ｅと、それに接続された２つのＤＣ−ＤＣコンバータ２および３、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力に接続された第１の出力端子Ｐ１、ＤＣ−ＤＣコンバータ３の出力に接続された第２の出力端子Ｐ２、ＤＣ−ＤＣコンバータ２および３の両方に接続された外部信号端子Ｐｅから構成されている。ここで、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力は第１の出力端子Ｐ１に接続され、第１の出力電圧として正電圧が出力される。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ３の出力は第２の出力端子Ｐ２に接続され、第２の出力電圧として負電圧が出力される。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ２および３の出力の一端はそれぞれ接地されている。そして、ＤＣ−ＤＣコンバータ２および３に内蔵された制御回路（図示せず）は外部信号端子Ｐｅに接続されている。
【０００４】
このように構成されたスイッチング電源回路１において、ＤＣ−ＤＣコンバータ２は、外部信号端子Ｐｅから入力される信号にしたがって第１の出力電圧の値を変更することができる。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ３も、外部信号端子Ｐｅから入力される信号にしたがって第２の出力電圧の値を変更することができる。そして、外部信号端子ＰｅはＤＣ−ＤＣコンバータ２と３の両方の制御回路に接続されているため、外部からの１つの信号で、スイッチング電源回路１の２つの出力電圧の値を同時に変更することができる。
【０００５】
図１３に、同様の機能を有する従来の別のスイッチング電源回路を示す。図１３において、図１２と同一もしくは同等の部分には同じ記号を付す。
【０００６】
図１３において、スイッチング電源回路１０は、直流電源Ｅ、トランスＴ１、スイッチング素子であるＦＥＴＱ１、制御回路１１、ダイオードＤ１、コンデンサＣ１、電圧安定化回路１２、制御回路１３、第１の出力端子Ｐ１、ダイオードＤ２、コンデンサＣ２、第２の出力端子Ｐ２、外部信号端子Ｐｅから構成されている。ここで、トランスＴ１には入力側に巻線Ｎ１が、出力側に第１の巻線である巻線Ｎ２および第２の巻線である巻線Ｎ３が巻かれていて、巻線Ｎ２の巻始めと巻線Ｎ３の巻終わりが互いに接続されて接地されている。ここで、巻線Ｎ２と巻線Ｎ３は同じトランスＴ１に巻かれているため、互いに磁気的に結合している。また、巻線Ｎ１の巻始めと巻終わりの間にはＦＥＴＱ１と直流電源Ｅが直列に接続されている。ＦＥＴＱ１の制御端子であるゲートには制御回路１１が接続されている。制御回路１１はさらに直流電源Ｅの両端に接続されている。
【０００７】
また、巻線Ｎ２の巻終わりはダイオードＤ１のアノードに接続され、ダイオードＤ１のカソードは電圧安定化回路１２に接続されるとともに、コンデンサＣ１を介して接地されている。ここで、ダイオードＤ１とコンデンサＣ１は第１の整流回路である整流回路１４を構成している。また、電圧安定化回路１２は第１の出力端子Ｐ１に接続されている。そして、電圧安定化回路１２には制御回路１３が接続されている。
【０００８】
また、巻線Ｎ３の巻始めはダイオードＤ２のカソードに接続され、ダイオードＤ２のアノードは第２の出力端子Ｐ２に接続されるとともに、コンデンサＣ２を介して接地されている。また、ダイオードＤ２のアノードは制御回路１１にも接続されている。ここで、ダイオードＤ２とコンデンサＣ２は第２の整流回路である整流回路１５を構成している。
【０００９】
そして、外部信号端子Ｐｅは制御回路１１および１３に接続されている。
【００１０】
このように構成されたスイッチング電源回路１０において、制御回路１１はＦＥＴＱ１をオンオフ制御する。それによって直流電源Ｅの電圧がトランスＴ１の巻線Ｎ１に断続的に印加される。巻線Ｎ１に断続的に印加された電圧によって、巻線Ｎ２および巻線Ｎ３には電圧が発生する。すなわち、ＦＥＴＱ１がオンである期間に巻線Ｎ１にエネルギーを蓄え、ＦＥＴＱ１がオフである期間に巻線Ｎ２およびＮ３からエネルギーを取り出す構成となっている。
【００１１】
まず、巻線Ｎ２に発生した電圧は整流回路１４で整流、平滑化され、電圧安定化回路１２に入力される。電圧安定化回路１２において入力電圧が目的の電圧に安定化され、第１の出力電圧として第１の出力端子Ｐ１から出力される。このとき、ダイオードＤ１の向きから分かるように、第１の出力電圧は正電圧となる。
【００１２】
一方、巻線Ｎ３に発生した電圧は整流回路１５で整流、平滑化され、第２の出力端子Ｐ２から第２の出力電圧として出力される。このとき、ダイオードＤ２の向きから分かるように、第２の出力電圧は負電圧となる。なお、第２の出力電圧を目的の電圧に安定化させるために、整流回路１５の出力から制御回路１１に第２の出力電圧がフィードバックされている。
【００１３】
このように構成されたスイッチング電源回路１０において、制御回路１１は、外部信号端子Ｐｅから入力される信号にしたがってスイッチング素子Ｑ１のオンオフのデューティー比または発振周波数などを変更して、巻線Ｎ２や巻線Ｎ３から出力される電圧を制御することができる。そして、巻線Ｎ３から出力される電圧が変化することによって第２の出力端子Ｐ２から出力される第２の出力電圧を変更することができる。
【００１４】
また、外部信号端子Ｐｅから入力される信号は制御回路１３にも入力されている。制御回路１３は電圧安定化回路１２の安定化出力電圧を可変制御する。そのため、巻線Ｎ２から出力される電圧の変化に連動して電圧安定化回路７の安定化出力電圧が変化し、第１の出力端子Ｐ１から出力される第１の出力電圧も変化する。
【００１５】
このように、外部信号端子Ｐｅからの１つの信号にしたがって、第１の出力電圧と第２の出力電圧の２つの出力電圧を同時に変更することができる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スイッチング電源回路１においては２つのＤＣ−ＤＣコンバータを有しているため、全体としての部品点数が非常に多くなり大型化するため、スイッチング電源回路の小型軽量化や低コスト化の妨げになるという問題がある。
【００１７】
また、スイッチング電源回路１０においては、２つの出力電圧をそれぞれ独立に制御しているため、２つの出力電圧をうまく連動させるのが難しいという問題がある。さらに、外部から入力される信号を異なる２つの制御回路に入力して、それぞれ独立に制御する必要があるため、異なる２つの制御回路を構成する部品点数が多くなり、スイッチング電源回路の小型軽量化や低コスト化の妨げになるという問題もある。
【００１８】
そこで、本発明においては、正と負の電圧を出力することができ、さらに、外部から入力される信号で一方の出力電圧を変化させることで、その電圧に応じて他方の出力電圧を任意の比率で変化させることができ、小型軽量化、低価格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を目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のスイッチング電源回路は、直流電源と、該直流電源に直列に接続されたスイッチング素子と、該スイッチング素子の制御端子に接続された第１の制御回路と、該第１の制御回路に接続された外部信号端子と、少なくとも第１および第２の巻線を有するとともに、全ての巻線の中の少なくとも１つの巻線が前記直流電源と前記スイッチング素子に直列に接続されたトランスと、前記第１の巻線に接続された第１の整流回路と、該第１の整流回路に接続されて第１の出力電圧を出力する可変インピーダンス回路と、該可変インピーダンス回路に接続されて前記可変インピーダンス回路のインピーダンス値を制御する第２の制御回路と、前記第２の巻線に接続されて第２の出力電圧を出力する第２の整流回路とを備え、
前記第１の巻線と前記第２の巻線が互いに逆の極性となるように接続されて接地され、
前記第１の整流回路と前記第２の整流回路により正と負の電圧を出力するように構成され、
前記第１の制御回路は、前記第２の出力電圧がフィードバックされ、前記スイッチング素子をオンオフ制御して前記第２の出力電圧を安定化し、
前記第２の制御回路は、前記第１および第２の出力電圧と接地電位が入力されて、これを所定電圧と比較して第１の出力電圧を安定化することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明のスイッチング電源回路は、前記スイッチング素子がオンの時に前記スイッチング素子に直列に接続された巻線にエネルギーを蓄え、前記スイッチング素子がオフの時に前記第１および第２の巻線からエネルギーを放出することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明のスイッチング電源回路は、前記第２の制御回路が第１、第２、第３の抵抗および電圧比較手段を有し、前記電圧比較手段の比較電圧入力端子が前記第１の抵抗を介して前記可変インピーダンス回路の出力に、前記第２の抵抗を介して前記第２の整流回路の出力に接続され、さらに前記第３の抵抗を介して接地されていることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明のスイッチング電源回路は、前記第２の制御回路が前記電圧比較手段としてシャントレギュレータを有することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明のスイッチング電源回路は、前記第２の制御回路が前記電圧比較手段としてオペアンプを有することを特徴とする。
【００２４】
また、本発明のスイッチング電源回路は、前記可変インピーダンス回路は、前記第１の出力電圧をＶ１、前記第２の出力電圧をＶ２、前記第１、第２、第３の抵抗の抵抗値をそれぞれｒ１、ｒ２、ｒ３、前記所定電圧をＶｒとしたとき、
Ｖ１＝−（ｒ１／ｒ２）Ｖ２＋（１＋ｒ１／ｒ２＋ｒ１／ｒ３）Ｖｒ
を満たすものであることを特徴とする、請求項３ないし５のいずれかに記載のスイッチング電源回路。
【００２５】
このように構成することにより、本発明のスイッチング電源回路は、２つの出力電圧を外部から入力される信号に連動して変化させることができる。また、スイッチング電源回路の小型軽量化、低価格化を図ることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明のスイッチング電源回路の一実施例を示す。図１において、図１３と同一もしくは同等の部分には同じ記号を付し、その説明を省略する。
【００２７】
図１において、スイッチング電源回路２０は、トランスＴ１に代えて２つの巻線を有するトランスＴ２を有している。トランスＴ２には第１の巻線である巻線Ｎ４と第２の巻線である巻線Ｎ５が巻かれており、互いに磁気的に結合している。巻線Ｎ４と巻線Ｎ５は互いに逆極性となっており、巻線Ｎ４の巻始めと巻線Ｎ５の巻終わりが互いに接続されて接地されている。巻線Ｎ５の巻始めはスイッチング素子であるＦＥＴＱ１に接続されている。巻線Ｎ４の巻終わりはダイオードＤ１のアノード、すなわち第１の整流回路である整流回路１４の入力に接続されている。そして、巻線Ｎ５の巻始めはダイオードＤ２のカソード、すなわち第２の整流回路である整流回路１５の入力に接続されている。
【００２８】
また、スイッチング電源回路２０は、制御回路１１に代えて第１の制御回路２１を、電圧安定化回路１２に代えて可変インピーダンス回路２２を、制御回路１３に代えて第２の制御回路２３を有している。ここで、第１の制御回路２１はスイッチング素子であるＦＥＴＱ１の制御端子であるゲートに接続されている。第１の制御回路２１はさらに直流電源Ｅの両端に接続されている。また、第１の整流回路である整流回路１４の出力は可変インピーダンス回路２２に接続され、可変インピーダンス回路２２の出力は第１の出力端子Ｐ１に接続されている。すなわち、可変インピーダンス回路２２の出力が第１の出力電圧となる。また、可変インピーダンス回路２２には第２の制御回路２３が接続されている。そして、外部信号端子Ｐｅは第１の制御回路２１にだけ接続されている。なお、従来のスイッチング電源回路１０の場合と同様に、第２の整流回路である整流回路１５の出力が第２の出力電圧となる。
【００２９】
このように、スイッチング電源回路２０においては、トランスＴ２に２つの巻線しか有していないため、２つ目の出力を入力側の巻線から取っている。
【００３０】
ここで、図２に、可変インピーダンス回路２２と第２の制御回路２３の回路図を示す。
【００３１】
まず、可変インピーダンス回路２２はトランジスタＱ２とコンデンサＣ３から構成されている。トランジスタＱ２のコレクタは整流回路１４に接続され、エミッタは第１の出力端子Ｐ１に接続されている。そして、コンデンサＣ３はトランジスタＱ２のエミッタと接地との間に接続されている。
【００３２】
一方、第２の制御回路２３は、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６とコンデンサＣ４とシャントレギュレータＳＲから構成されている。抵抗Ｒ４はトランジスタＱ２のベースとコレクタとの間に接続され、トランジスタＱ２のベースは抵抗Ｒ５と電圧比較手段であるシャントレギュレータＳＲを順に介して接地されている。抵抗Ｒ５とシャントレギュレータＳＲの接続点はコンデンサＣ４と抵抗Ｒ６を順に介してシャントレギュレータＳＲの比較電圧入力端子であるリファレンス端子に接続されている。また、トランジスタＱ２のエミッタ、すなわち可変インピーダンス回路２２の出力は第１の抵抗である抵抗Ｒ１を介してシャントレギュレータＳＲのリファレンス端子に接続されている。また、整流回路１５の出力は第２の抵抗である抵抗Ｒ２を介してシャントレギュレータＳＲのリファレンス端子に接続されている。そして、シャントレギュレータＳＲのリファレンス端子は第３の抵抗である抵抗Ｒ３を介して接地されている。以上をまとめれば、第２の制御回路２３の電圧比較手段であるシャントレギュレータＳＲの比較電圧入力端子であるリファレンス端子には第１および第２の出力電圧と接地電位が入力されていることになる。そして、この場合、シャントレギュレータＳＲの基準電圧が第２の制御回路２３における所定電圧となる。
【００３３】
図１に戻り、このように構成されたスイッチング電源回路２０において、第１の制御回路２１は、外部信号端子Ｐｅから入力される信号にしたがってスイッチング素子Ｑ１のオンオフのデューティー比または発振周波数などを制御して、巻線Ｎ４および巻線Ｎ５から出力される電圧を変更することができる。そして、巻線Ｎ５から出力される電圧が変化することによって整流回路１５から出力される第２の出力電圧を変更することができる。
【００３４】
一方、巻線Ｎ５から出力される電圧が変化すると同時に、巻線Ｎ４から出力される電圧も変化するため、整流回路１４から出力される直流電圧も変化する。このとき、第２の制御回路２３のシャントレギュレータＳＲのリファレンス端子には第１および第２の出力電圧と接地電位が入力されていて、その電圧を所定電圧と比較しながら可変インピーダンス回路２２のトランジスタＱ２のコレクタ−エミッタ間のインピーダンス（抵抗）値を制御する。ここで、整流回路１４から出力される直流電圧は、第２の出力電圧より高い電圧に設定されており、可変インピーダンス回路２２からは、第２の出力電圧に応じて変化した第１の出力電圧が出力される。
【００３５】
ここで、第１の出力電圧と第２の出力電圧の関係を説明する。まず、第１の出力電圧をＶ１、第２の出力電圧をＶ２、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の抵抗値をそれぞれｒ１、ｒ２、ｒ３、シャントレギュレータＳＲのリファレンス端子の電位をＶｒとすると、
Ｖ１＝−（ｒ１／ｒ２）×Ｖ２＋（１＋ｒ１／ｒ２＋ｒ１／ｒ３）×Ｖｒ
の関係が成り立つようにシャントレギュレータＳＲが動作して、トランジスタＱ２が作用する。このため第１の出力電圧Ｖ１は、外部信号端子Ｐｅに入力される信号に応じて変化する第２の出力電圧Ｖ２に応じて、傾き−ｒ１／ｒ２で変化し、（１＋ｒ１／ｒ２＋ｒ１／ｒ３）×Ｖｒを加えた値となる。したがって、ｒ１／ｒ２で変化率を決定し、ｒ１／ｒ３でＶ１の値を決定することが可能となる。さらに、例えばｒ１＝ｒ２とすると、
Ｖ１＝−Ｖ２＋（２＋ｒ１／ｒ３）×Ｖｒ
となるため、第１の出力電圧Ｖ１と第２の出力電圧Ｖ２は、図３に示すように、外部信号端子Ｐｅに入力される信号に対して、（２＋ｒ１／ｒ３）×Ｖｒ／２を中心として上下に同じ比率で変化させることができ、同じ比率の任意の電圧を決定することができる。
【００３６】
さらに、可変インピーダンス回路２２のトランジスタＱ２の損失について説明する。巻線Ｎ４と巻線Ｎ５の巻数をそれぞれｎ４、ｎ５とし、整流平滑回路１４の出力電圧をＶ３とすると、
Ｖ３＝−（ｎ４／ｎ５）×Ｖ２
の関係が成り立つ。また、トランジスタＱ２のコレクタ−エミッタ間の電圧をＶｃｅとすると、
Ｖｃｅ＝Ｖ３−Ｖ１
の関係が成り立つ。したがって、以下の関係式が成り立つ。
Ｖｃｅ＝−（ｎ４／ｎ５−ｒ１／ｒ２）×Ｖ２−（１＋ｒ１／ｒ２＋ｒ１／ｒ３）×Ｖｒ
ここで、トランジスタＱ２のコレクタ−エミッタ間のインピーダンス値を制御して出力電圧Ｖ１を安定化させるためには、Ｖｃｅ＞０が必要条件となるが、上式でＶ２の変動範囲内において、最小必要値のＶｃｅが得られるように巻き数ｎ４およびｎ５を選択すれば、Ｖ２の変動範囲内においてＶｃｅを小さくすることができる。トランジスタＱ２での主な損失Ｐ_Q2は、出力電流をＩ１とすると、
Ｐ_Q2＝Ｖｃｅ×Ｉ１
で表されることから、Ｉ１が一定の場合、Ｖｃｅを小さくすれば損失Ｐ_Q2を低減できることが分かる。
【００３７】
すなわち、本発明のスイッチング電源回路では、出力電圧Ｖ２に応じて整流平滑回路１４の出力電圧Ｖ３も変化することから、Ｖｃｅを小さくするように巻き数ｎ４、ｎ５を選べば、可変インピーダンス回路２２の入力電圧が一定となる構成の回路と比較して可変インピーダンス回路２２の損失を低減できる。
【００３８】
図４に、外部信号端子Ｐｅに入力される信号と、第１の出力電圧Ｖ１、電圧Ｖ３、電圧Ｖｃｅ、および、可変インピーダンス回路２２の入力電圧が一定の場合の入力電圧Ｖ４、このときのトランジスタＱ２のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ’の関係を示す。図４に示すように、特に第１の出力電圧Ｖ１が小さい場合に可変インピーダンス回路２２の入力電圧が一定でない方がトランジスタＱ２のコレクタ−エミッタ間電圧が小さく、損失を大幅に少なくできることが分かる。
【００３９】
以上説明したように、スイッチング電源回路２０においては、外部信号端子Ｐｅから入力される信号にしたがって第２の出力電圧を変更することができ、さらに第２の出力電圧の変化によって第１の出力電圧を変更することができる。すなわち、外部から入力される信号を一方の制御回路に入力して一方の出力電圧を制御するだけで他方の出力電圧を制御し、連動して変化させることができる。また、外部から入力される信号を第１の制御回路２１にのみ入力する構成としているため、制御回路の構成が比較的簡単になり、部品点数が少なくて済み、また、可変インピーダンス回路の損失を低減できることから、スイッチング電源回路の高効率化、小型軽量化、低コスト化を図ることができる。さらに、巻線が２つで済むためトランスを小型化することができ、この点においてもスイッチング電源回路の小型軽量化や低コスト化を図ることができる。
【００４０】
図５に、本発明のスイッチング電源回路の別の実施例を示す。図５において、図１および図１３と同一もしくは同等の部分には同じ記号を付し、その説明を省略する。
【００４１】
図５において、スイッチング電源回路３０は、図１３のスイッチング電源回路１０をベースとして、制御回路１１に代えて第１の制御回路２１を、電圧安定化回路１２に代えて可変インピーダンス回路２２を、制御回路１３に代えて第２の制御回路２３を有している。ここで、第１の制御回路２１はスイッチング素子であるＦＥＴＱ１の制御端子であるゲートに接続されている。第１の制御回路２１はさらに直流電源Ｅの両端に接続されている。また、第１の整流回路である整流回路１４の出力は可変インピーダンス回路２２に接続され、可変インピーダンス回路２２の出力は第１の出力端子Ｐ１に接続されている。すなわち、可変インピーダンス回路２２の出力が第１の出力電圧となる。また、可変インピーダンス回路２２には第２の制御回路２３が接続されている。そして、外部信号端子Ｐｅは第１の制御回路２１にだけ接続されている。なお、スイッチング電源回路１０の場合と同様に、第２の整流回路である整流回路１５の出力が第２の出力電圧となる。
【００４２】
このように構成されたスイッチング電源回路３０においても、整流回路１５の入力側の接続点が異なっている点を除いてはスイッチング電源回路２０と同じであるため、同様の出力を得ることができる。また、２つの出力電圧を外部から入力される信号で連動して変化させることができる。また、スイッチング電源回路の小型軽量化や低コスト化を図ることができる。
【００４３】
図６に、本発明のスイッチング電源回路のさらに別の実施例を示す。図６において、図５と同一もしくは同等の部分には同じ記号を付し、その説明を省略する。
【００４４】
図６において、スイッチング電源回路４０は、第２の制御回路２３に代えて第２の制御回路４１を有している。
【００４５】
ここで、図７に、可変インピーダンス回路２２と第２の制御回路４１の回路図を示す。第２の制御回路４１においては、シャントレギュレータＳＲの一端が抵抗Ｒ５に接続されるとともに、他端が整流回路１５の出力に接続されている。この点が第２の制御回路２３と異なる点である。
【００４６】
このように第２の制御回路４１を構成することにより、スイッチング電源回路４０においては、シャントレギュレータＳＲの比較電圧入力端子であるリファレンス端子の電位を負電位にすることができ、第１の出力電圧と第２の出力電圧の中心値を負電位にすることが可能になる。
【００４７】
なお、これ以外の点に関してはスイッチング電源回路３０の場合と同じであり、同様の作用効果を奏するものである。
【００４８】
図８に、本発明のスイッチング電源回路のさらに別の実施例を示す。図８において、図１と同一もしくは同等の部分には同じ記号を付し、その説明を省略する。
【００４９】
図８において、スイッチング電源５０は、第２の制御回路２３に代えて第２の制御回路５１を有している。
【００５０】
ここで、図９に、可変インピーダンス回路２２と第２の制御回路５１の回路図を示す。図９において、図２と同一もしくは同等の部分には同じ記号を付し、その説明を省略する。
【００５１】
図９において、第２の制御回路５１はシャントレギュレータＳＲに代えて電圧比較手段であるオペアンプＱ３を有している。ここで、オペアンプＱ３の非反転入力端子は基準電源Ｅ２を介して接地されている。この基準電源Ｅ２の電圧が第２の制御回路５１の所定電圧になる。また、オペアンプＱ３の反転入力端子と出力はコンデンサＣ５と抵抗Ｒ７を直列に介して接続されている。また、オペアンプＱ３の出力は抵抗Ｒ２を介してトランジスタＱ２のベースに接続されている。また、トランジスタＱ２のエミッタ、すなわち可変インピーダンス回路２２の出力は第１の抵抗である抵抗Ｒ１を介してオペアンプＱ３の反転入力端子に接続されている。また、整流回路１５の出力は第２の抵抗である抵抗Ｒ２を介してオペアンプＱ３の反転入力端子に接続されている。そして、オペアンプＱ３の反転入力端子は第３の抵抗である抵抗Ｒ３を介して接地されている。すなわち、第２の制御回路５１においてはオペアンプＱ３が電圧比較手段であり、その反転入力端子が比較電圧入力端子となり、第１および第２の出力電圧と接地電位が入力されていることになる。
【００５２】
このように構成された第２の制御回路５１においては、第２の制御回路２３と同様に動作する。そのため、スイッチング電源回路５０においても、外部信号端子Ｐｅに入力される信号に応じて、基準電源Ｅ２の電圧を中心として第１および第２の出力電圧が上下にｒ１／ｒ２対１の比率で変化することになる。
【００５３】
このように、スイッチング電源回路５０においては、２つの出力電圧を外部から入力される信号で連動して変化させることができる。また、外部から入力される信号を第１の制御回路２１にのみ入力する構成としているため、制御回路の構成が比較的簡単になり、部品点数が少なくて済み、スイッチング電源回路の小型軽量化や低コスト化を図ることができる。
【００５４】
なお、上記の各実施例においては、第１の出力電圧を正電圧、第２の出力電圧を負電圧とし、負電圧の方を第１の制御回路にフィードバックする構成としたが、正電圧の方を第２の出力電圧として第１の制御回路にフィードバックし、負電圧の方を第１の出力電圧として正電圧の値を元に制御する構成であっても構わない。そこで、図１０に、本発明のスイッチング電源回路のさらに別の実施例を示す。図１０において、図８と同一もしくは同等の部分には同じ記号を付し、その説明を省略する。
【００５５】
図１０において、スイッチング電源回路６０は、可変インピーダンス回路２２および第２の制御回路２３に代えて可変インピーダンス回路６１および第２の制御回路６２を有している。ここで、ダイオードＤ２のアノード、すなわち整流回路１５の出力が可変インピーダンス回路６１に接続され、可変インピーダンス回路６１の出力は第２の出力端子Ｐ２に接続されている。また、可変インピーダンス回路６１には第２の制御回路６２が接続されている。一方、ダイオードＤ１のカソード、すなわち整流回路１４の出力が第１の出力端子Ｐ１に接続されている。さらに、整流回路１４の出力が第１の制御回路２１に接続されている。
【００５６】
すなわち、スイッチング電源回路６０においては、整流回路１５が第１の整流回路となり、可変インピーダンス回路６１の出力が第１の出力電圧となって第２の出力端子Ｐ２から出力されている。また、整流回路１４が第２の整流回路となり、整流回路１４の出力が第２の出力電圧となって第１の出力端子Ｐ１から出力されている。なお、２つの整流回路１４および１５のダイオードの向きは変わっていないため、第１の出力電圧が負電圧となり、第２の出力電圧が正電圧となる。
【００５７】
ここで、図１１に、可変インピーダンス回路６１と第２の制御回路６２の回路図を示す。
【００５８】
まず、可変インピーダンス回路６１はトランジスタＱ４とコンデンサＣ６から構成されている。ここで、トランジスタＱ４のエミッタは整流回路１５に接続され、コレクタは第２の出力端子Ｐ２に接続されている。そして、コンデンサＣ６はトランジスタＱ４のコレクタと接地との間に接続されている。
【００５９】
一方、第２の制御回路６２は、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ８、Ｒ９とトランジスタＱ５とオペアンプＱ６と基準電源Ｅ３から構成されている。ここで、電圧比較手段であるオペアンプＱ６の非反転入力端子は基準電源Ｅ３を介して接地されている。この、基準電源Ｅ３の電圧が制御回路６２の所定電圧になる。また、トランジスタＱ４のコレクタ、すなわち可変インピーダンス回路６１の出力は第１の抵抗である抵抗Ｒ１を介してオペアンプＱ６の比較電圧入力端子である反転入力端子に接続されている。また、整流回路１４の出力も第２の抵抗である抵抗Ｒ２を介してオペアンプＱ６の反転入力端子に接続されている。そして、オペアンプＱ６の反転入力端子は、第３の抵抗である抵抗Ｒ３を介して接地されている。すなわち、第２の制御回路６２には第１および第２の出力電圧と接地電位が入力されていることになる。さらに、オペアンプＱ６の出力は抵抗Ｒ９を介してトランジスタＱ５のベースに接続されている。トランジスタＱ５のエミッタは整流回路１４の出力に接続され、コレクタは抵抗Ｒ８を介して可変インピーダンス回路６１のトランジスタＱ４のベースに接続されている。
【００６０】
このように構成された可変インピーダンス回路６１および第２の制御回路６２においても、図８における可変インピーダンス回路２２および第２の制御回路５１と同様に機能する。そのため、スイッチング電源回路６０においては、ある基準電源Ｅ３の電圧を中心として第１および第２の出力電圧を外部信号に応じて上下に変化させることができる。
【００６１】
このように、スイッチング電源回路６０においては、２つの出力電圧を外部から入力される信号に連動して変化させることができる。また、外部から入力される信号を第１の制御回路にのみ入力する構成としているため、制御回路の構成が比較的簡単になり、部品点数が少なくて済み、スイッチング電源回路の小型軽量化や低コスト化を図ることができる。
【００６２】
【発明の効果】
本発明のスイッチング電源回路によれば、第１および第２の巻線を互いに磁気的に結合し、第２の巻線に接続された第２の整流回路から出力される第２の出力電圧をスイッチング素子をオンオフ制御する第１の制御回路にフィードバックして第２の出力電圧を安定化し、第１の巻線に接続された第１の整流回路の出力を可変インピーダンス回路を介して第１の出力電圧として出力するとともに、可変インピーダンス回路を制御する第２の制御回路に第１および第２の出力電圧と接地電位を入力し、これを所定電圧と比較して第１の出力電圧を安定化することによって、正と負の出力電圧を出力し、さらに外部から入力される信号によって連動して変化させることができる。また、外部から入力される信号を第１の制御回路のみに入力し、これに伴い第１の出力電圧を任意の比率で変化させることができるため、制御回路の構成が簡単になり、部品点数が少なくて済み、スイッチング電源回路の小型軽量化や低価格化を図ることができる。また、可変インピーダンス回路の入力電圧（第１の整流回路の出力電圧）が第２の出力電圧に連動して変化する構成となっているため、可変インピーダンス回路の損失を低減し、高効率化を図ることができる。
【００６３】
なお、上記のスイッチング電源回路３０，４０、５０においては、直流電源に接続された巻線とは異なる巻線を第１および第２の巻線としたものについて、可変インピーダンス回路や第２の制御回路のバリエーションの説明を行ったが、スイッチング電源回路２０のような直流電源に接続された巻線を出力用の巻線としても用いる回路においても適用可能で、同様の作用効果を奏するものである。
【００６４】
さらに、上記の各実施例においては、スイッチング素子がオンの時に巻線に蓄えられたエネルギーをスイッチング素子がオフの時に放出するフライバック方式のスイッチング電源回路について説明したが、スイッチング素子がオンの時にエネルギーを放出するフォワード方式のスイッチング電源回路において適用しても構わないもので、同様の作用効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスイッチング電源回路の一実施例を示す概略回路図である。
【図２】図１のスイッチング電源回路の、可変インピーダンス回路と第２の制御回路を示す回路図である。
【図３】図１のスイッチング電源回路の、外部信号端子に入力される信号と第１の出力電圧および第２の出力電圧との関係を示す図である。
【図４】図１のスイッチング電源回路の、外部信号端子に入力される信号と可変インピーダンス回路の入出力電圧との関係を示す図である。
【図５】本発明のスイッチング電源回路の別の実施例を示す概略回路図である。
【図６】本発明のスイッチング電源回路のさらに別の実施例を示す概略回路図である。
【図７】図６のスイッチング電源回路の、可変インピーダンス回路と第２の制御回路を示す回路図である。
【図８】本発明のスイッチング電源回路のさらに別の実施例を示す概略回路図である。
【図９】図８のスイッチング電源回路の、可変インピーダンス回路と第２の制御回路を示す回路図である。
【図１０】本発明のスイッチング電源回路のさらに別の実施例を示す概略回路図である。
【図１１】図１０のスイッチング電源回路の、可変インピーダンス回路と第２の制御回路を示す回路図である。
【図１２】従来のスイッチング電源回路を示すブロック図である。
【図１３】従来の別のスイッチング電源回路を示す概略回路図である。
【符号の説明】
１４、１５…整流回路
２０、３０、４０、５０、６０…スイッチング電源回路
２１…第１の制御回路
２２、６１…可変インピーダンス回路
２３、４１、５１、６２…第２の制御回路
Ｅ…直流電源
Ｑ１…ＦＥＴ
Ｔ１、Ｔ２…トランス
Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４、Ｎ５…巻線
Ｐ１…第１の出力端子
Ｐ２…第２の出力端子
Ｐｅ…外部信号端子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a switching power supply circuit, and more particularly to a switching power supply circuit capable of outputting positive and negative voltages that can be controlled simultaneously.
[0002]
[Prior art]
With the recent spread of notebook computers and liquid crystal televisions, the demand for power supplies for backlights of liquid crystal displays is increasing. As one of the requirements for these power supplies, there is a need for a function capable of outputting positive and negative voltages and simultaneously changing the voltage value by a necessary amount.
[0003]
FIG. 12 shows a conventional switching power supply circuit having such a function. In FIG. 12, the switching power supply circuit 1 includes a DC power supply E, two DC-DC converters 2 and 3 connected thereto, a first output terminal P1 connected to the output of the DC-DC converter 2, and a DC-DC A second output terminal P2 connected to the output of the converter 3 and an external signal terminal Pe connected to both the DC-DC converters 2 and 3 are configured. Here, the output of the DC-DC converter 2 is connected to the first output terminal P1, and a positive voltage is output as the first output voltage. The output of the DC-DC converter 3 is connected to the second output terminal P2, and a negative voltage is output as the second output voltage. Further, one ends of the outputs of the DC-DC converters 2 and 3 are grounded. A control circuit (not shown) built in the DC-DC converters 2 and 3 is connected to the external signal terminal Pe.
[0004]
In the switching power supply circuit 1 configured as described above, the DC-DC converter 2 can change the value of the first output voltage in accordance with a signal input from the external signal terminal Pe. The DC-DC converter 3 can also change the value of the second output voltage in accordance with the signal input from the external signal terminal Pe. Since the external signal terminal Pe is connected to both control circuits of the DC-DC converters 2 and 3, the values of the two output voltages of the switching power supply circuit 1 can be simultaneously changed by one signal from the outside. Can do.
[0005]
FIG. 13 shows another conventional switching power supply circuit having the same function. In FIG. 13, the same or equivalent parts as in FIG.
[0006]
In FIG. 13, a switching power supply circuit 10 includes a DC power supply E, a transformer T1, a switching element FETQ1, a control circuit 11, a diode D1, a capacitor C1, a voltage stabilizing circuit 12, a control circuit 13, a first output terminal P1, It comprises a diode D2, a capacitor C2, a second output terminal P2, and an external signal terminal Pe. Here, a winding N1 is wound on the input side of the transformer T1, and a winding N2 that is a first winding and a winding N3 that is a second winding are wound on the output side. The beginning and the end of winding N3 are connected to each other and grounded. Here, since the winding N2 and the winding N3 are wound around the same transformer T1, they are magnetically coupled to each other. An FET Q1 and a DC power source E are connected in series between the winding start and winding end of the winding N1. A control circuit 11 is connected to a gate which is a control terminal of the FET Q1. The control circuit 11 is further connected to both ends of the DC power supply E.
[0007]
The winding end of the winding N2 is connected to the anode of the diode D1, and the cathode of the diode D1 is connected to the voltage stabilizing circuit 12 and grounded via the capacitor C1. Here, the diode D1 and the capacitor C1 constitute a rectifier circuit 14 which is a first rectifier circuit. The voltage stabilization circuit 12 is connected to the first output terminal P1. A control circuit 13 is connected to the voltage stabilization circuit 12.
[0008]
The winding start of the winding N3 is connected to the cathode of the diode D2, and the anode of the diode D2 is connected to the second output terminal P2 and grounded via the capacitor C2. The anode of the diode D2 is also connected to the control circuit 11. Here, the diode D2 and the capacitor C2 constitute a rectifier circuit 15 which is a second rectifier circuit.
[0009]
The external signal terminal Pe is connected to the control circuits 11 and 13.
[0010]
In the switching power supply circuit 10 configured as described above, the control circuit 11 performs on / off control of the FET Q1. Thereby, the voltage of the DC power supply E is intermittently applied to the winding N1 of the transformer T1. A voltage is generated in the winding N2 and the winding N3 by the voltage intermittently applied to the winding N1. That is, energy is stored in the winding N1 while the FET Q1 is on, and energy is extracted from the windings N2 and N3 while the FET Q1 is off.
[0011]
First, the voltage generated in the winding N <b> 2 is rectified and smoothed by the rectifier circuit 14 and input to the voltage stabilization circuit 12. In the voltage stabilization circuit 12, the input voltage is stabilized to the target voltage and is output from the first output terminal P1 as the first output voltage. At this time, as can be seen from the direction of the diode D1, the first output voltage is a positive voltage.
[0012]
On the other hand, the voltage generated in the winding N3 is rectified and smoothed by the rectifier circuit 15, and is output from the second output terminal P2 as the second output voltage. At this time, as can be seen from the direction of the diode D2, the second output voltage is a negative voltage. Note that the second output voltage is fed back from the output of the rectifier circuit 15 to the control circuit 11 in order to stabilize the second output voltage to the target voltage.
[0013]
In the switching power supply circuit 10 configured as described above, the control circuit 11 changes the ON / OFF duty ratio or the oscillation frequency of the switching element Q1 in accordance with the signal input from the external signal terminal Pe to change the winding N2 and the winding. The voltage output from the line N3 can be controlled. And the 2nd output voltage output from the 2nd output terminal P2 can be changed by the voltage output from the coil | winding N3 changing.
[0014]
A signal input from the external signal terminal Pe is also input to the control circuit 13. The control circuit 13 variably controls the stabilized output voltage of the voltage stabilizing circuit 12. Therefore, the stabilized output voltage of the voltage stabilizing circuit 7 changes in conjunction with the change in the voltage output from the winding N2, and the first output voltage output from the first output terminal P1 also changes.
[0015]
In this way, the two output voltages of the first output voltage and the second output voltage can be changed simultaneously according to one signal from the external signal terminal Pe.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the switching power supply circuit 1 has two DC-DC converters, the number of parts as a whole is very large and the size of the switching power supply circuit is increased. There is a problem of becoming.
[0017]
Further, since the switching power supply circuit 10 controls the two output voltages independently, there is a problem that it is difficult to link the two output voltages well. Furthermore, since it is necessary to input externally input signals to two different control circuits and control them independently, the number of parts constituting the two different control circuits is increased, and the switching power supply circuit is reduced in size and weight. There is also a problem that hinders cost reduction.
[0018]
Therefore, in the present invention, positive and negative voltages can be output, and further, by changing one output voltage by a signal input from the outside, the other output voltage can be arbitrarily set according to the voltage. It is an object of the present invention to provide a switching power supply circuit that can be changed in proportion and can be reduced in size, weight, and cost.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a switching power supply circuit of the present invention includes a DC power supply, a switching element connected in series to the DC power supply, a first control circuit connected to a control terminal of the switching element, The external signal terminal connected to the first control circuit and at least first and second windings, and at least one of all windings is in series with the DC power source and the switching element. A transformer connected to the first winding, a first rectifier circuit connected to the first winding, a variable impedance circuit connected to the first rectifier circuit and outputting a first output voltage, and the variable impedance A second control circuit connected to the circuit for controlling the impedance value of the variable impedance circuit; a second rectifier circuit connected to the second winding for outputting a second output voltage; Provided,
The first winding and the second winding are connected so as to have opposite polarities, and are grounded,
The first rectifier circuit and the second rectifier circuit are configured to output positive and negative voltages,
In the first control circuit, the second output voltage is fed back, the switching element is turned on / off to stabilize the second output voltage,
The second control circuit is characterized in that the first and second output voltages and the ground potential are inputted and compared with a predetermined voltage to stabilize the first output voltage.
[0020]
The switching power supply circuit according to the present invention stores energy in a winding connected in series to the switching element when the switching element is on, and from the first and second windings when the switching element is off. It is characterized by releasing energy.
[0021]
In the switching power supply circuit of the present invention, the second control circuit includes first, second, and third resistors and voltage comparison means, and the comparison voltage input terminal of the voltage comparison means is the first resistance. Is connected to the output of the variable impedance circuit via the second resistor, is connected to the output of the second rectifier circuit via the second resistor, and is further grounded via the third resistor.
[0022]
The switching power supply circuit of the present invention is characterized in that the second control circuit includes a shunt regulator as the voltage comparison means.
[0023]
The switching power supply circuit of the present invention is characterized in that the second control circuit has an operational amplifier as the voltage comparison means.
[0024]
In the switching power supply circuit according to the present invention, the variable impedance circuit may be configured such that the first output voltage is V1, the second output voltage is V2, and the resistance values of the first, second, and third resistors are respectively r1, r2, r3, when the predetermined voltage is Vr,
V1 = − (r1 / r2) V2 + (1 + r1 / r2 + r1 / r3) Vr
The switching power supply circuit according to claim 3, wherein:
[0025]
With this configuration, the switching power supply circuit of the present invention can change the two output voltages in conjunction with signals input from the outside. In addition, the switching power supply circuit can be reduced in size, weight, and cost.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows an embodiment of the switching power supply circuit of the present invention. In FIG. 1, parts that are the same as or equivalent to those in FIG.
[0027]
In FIG. 1, the switching power supply circuit 20 has a transformer T2 having two windings instead of the transformer T1. A winding N4 as a first winding and a winding N5 as a second winding are wound around the transformer T2, and are magnetically coupled to each other. The winding N4 and the winding N5 have opposite polarities, and the winding start of the winding N4 and the winding end of the winding N5 are connected to each other and grounded. The winding start of winding N5 is connected to FET Q1 which is a switching element. The winding end of the winding N4 is connected to the anode of the diode D1, that is, the input of the rectifier circuit 14 which is the first rectifier circuit. The winding start of the winding N5 is connected to the cathode of the diode D2, that is, the input of the rectifier circuit 15 which is the second rectifier circuit.
[0028]
The switching power supply circuit 20 has a first control circuit 21 instead of the control circuit 11, a variable impedance circuit 22 instead of the voltage stabilization circuit 12, and a second control circuit 23 instead of the control circuit 13. is doing. Here, the first control circuit 21 is connected to a gate which is a control terminal of the FET Q1 which is a switching element. The first control circuit 21 is further connected to both ends of the DC power supply E. The output of the rectifier circuit 14 as the first rectifier circuit is connected to the variable impedance circuit 22, and the output of the variable impedance circuit 22 is connected to the first output terminal P1. That is, the output of the variable impedance circuit 22 becomes the first output voltage. A second control circuit 23 is connected to the variable impedance circuit 22. The external signal terminal Pe is connected only to the first control circuit 21. As in the case of the conventional switching power supply circuit 10, the output of the rectifier circuit 15 that is the second rectifier circuit becomes the second output voltage.
[0029]
Thus, since the switching power supply circuit 20 has only two windings in the transformer T2, the second output is taken from the input-side winding.
[0030]
Here, FIG. 2 shows a circuit diagram of the variable impedance circuit 22 and the second control circuit 23.
[0031]
First, the variable impedance circuit 22 includes a transistor Q2 and a capacitor C3. The collector of the transistor Q2 is connected to the rectifier circuit 14, and the emitter is connected to the first output terminal P1. The capacitor C3 is connected between the emitter of the transistor Q2 and the ground.
[0032]
On the other hand, the second control circuit 23 includes resistors R1, R2, R3, R4, R5, R6, a capacitor C4, and a shunt regulator SR. The resistor R4 is connected between the base and collector of the transistor Q2, and the base of the transistor Q2 is grounded through the resistor R5 and a shunt regulator SR which is a voltage comparison means in this order. A connection point between the resistor R5 and the shunt regulator SR is connected to a reference terminal which is a comparison voltage input terminal of the shunt regulator SR through a capacitor C4 and a resistor R6 in order. The emitter of the transistor Q2, that is, the output of the variable impedance circuit 22, is connected to the reference terminal of the shunt regulator SR via a resistor R1 that is a first resistor. The output of the rectifier circuit 15 is connected to the reference terminal of the shunt regulator SR via a resistor R2 that is a second resistor. The reference terminal of the shunt regulator SR is grounded via a resistor R3 that is a third resistor. In summary, the first and second output voltages and the ground potential are input to the reference terminal that is the comparison voltage input terminal of the shunt regulator SR that is the voltage comparison means of the second control circuit 23. . In this case, the reference voltage of the shunt regulator SR becomes a predetermined voltage in the second control circuit 23.
[0033]
Returning to FIG. 1, in the switching power supply circuit 20 configured in this way, the first control circuit 21 controls the on / off duty ratio or the oscillation frequency of the switching element Q1 according to the signal input from the external signal terminal Pe. Thus, the voltage output from the winding N4 and the winding N5 can be changed. And the 2nd output voltage output from the rectifier circuit 15 can be changed by the voltage output from the coil | winding N5 changing.
[0034]
On the other hand, since the voltage output from the winding N5 changes, the voltage output from the winding N4 also changes, so the DC voltage output from the rectifier circuit 14 also changes. At this time, the first and second output voltages and the ground potential are inputted to the reference terminal of the shunt regulator SR of the second control circuit 23, and the transistor of the variable impedance circuit 22 is compared with the predetermined voltage. The impedance (resistance) value between the collector and emitter of Q2 is controlled. Here, the DC voltage output from the rectifier circuit 14 is set to a voltage higher than the second output voltage, and the variable impedance circuit 22 outputs the first output voltage that changes according to the second output voltage. Is output.
[0035]
Here, the relationship between the first output voltage and the second output voltage will be described. First, assuming that the first output voltage is V1, the second output voltage is V2, the resistance values of the resistors R1, R2, and R3 are r1, r2, and r3, respectively, and the reference terminal potential of the shunt regulator SR is Vr.
V1 = − (r1 / r2) × V2 + (1 + r1 / r2 + r1 / r3) × Vr
The shunt regulator SR operates so that the above relationship is established, and the transistor Q2 acts. Therefore, the first output voltage V1 changes with a slope −r1 / r2 according to the second output voltage V2 that changes according to the signal input to the external signal terminal Pe, and (1 + r1 / r2 + r1 / r3). XVr is added. Therefore, the rate of change can be determined by r1 / r2, and the value of V1 can be determined by r1 / r3. Further, for example, when r1 = r2,
V1 = −V2 + (2 + r1 / r3) × Vr
Therefore, as shown in FIG. 3, the first output voltage V1 and the second output voltage V2 are centered on (2 + r1 / r3) × Vr / 2 with respect to the signal input to the external signal terminal Pe. Can be changed at the same ratio up and down, and an arbitrary voltage having the same ratio can be determined.
[0036]
Further, the loss of the transistor Q2 of the variable impedance circuit 22 will be described. If the number of turns of the winding N4 and the winding N5 is n4 and n5, respectively, and the output voltage of the rectifying and smoothing circuit 14 is V3,
V3 = − (n4 / n5) × V2
The relationship holds. If the voltage between the collector and emitter of the transistor Q2 is Vce,
Vce = V3-V1
The relationship holds. Therefore, the following relational expression holds.
Vce =-(n4 / n5-r1 / r2) * V2- (1 + r1 / r2 + r1 / r3) * Vr
Here, in order to stabilize the output voltage V1 by controlling the impedance value between the collector and the emitter of the transistor Q2, Vce> 0 is a necessary condition, but the minimum requirement is within the fluctuation range of V2 in the above equation. If the winding numbers n4 and n5 are selected so that the value Vce can be obtained, Vce can be reduced within the fluctuation range of V2. Major loss P in transistor Q2 _Q2 If the output current is I1,
P _Q2 = Vce x I1
Therefore, if I1 is constant, the loss P _Q2 It can be seen that can be reduced.
[0037]
That is, in the switching power supply circuit of the present invention, the output voltage V3 of the rectifying / smoothing circuit 14 also changes in accordance with the output voltage V2. Therefore, if the number of turns n4 and n5 is selected so as to reduce Vce, the variable impedance circuit 22 The loss of the variable impedance circuit 22 can be reduced as compared with a circuit having a configuration in which the input voltage is constant.
[0038]
FIG. 4 shows the signal input to the external signal terminal Pe, the first output voltage V1, the voltage V3, the voltage Vce, and the input voltage V4 when the input voltage of the variable impedance circuit 22 is constant, the transistor at this time The relationship between the collector-emitter voltage Vce ′ of Q2 is shown. As shown in FIG. 4, it can be seen that the collector-emitter voltage of the transistor Q2 is smaller and the loss can be greatly reduced when the input voltage of the variable impedance circuit 22 is not constant, particularly when the first output voltage V1 is small.
[0039]
As described above, in the switching power supply circuit 20, the second output voltage can be changed according to the signal input from the external signal terminal Pe, and the first output voltage is changed by the change in the second output voltage. Can be changed. That is, it is possible to control and change the output voltage of the other by merely inputting an externally input signal to one of the control circuits and controlling one of the output voltages. In addition, since a signal input from the outside is input only to the first control circuit 21, the configuration of the control circuit is relatively simple, the number of parts is small, and the loss of the variable impedance circuit is reduced. Since it can be reduced, the switching power supply circuit can be highly efficient, reduced in size and weight, and reduced in cost. Further, since only two windings are required, the transformer can be reduced in size, and in this respect also, the switching power supply circuit can be reduced in size and weight, and the cost can be reduced.
[0040]
FIG. 5 shows another embodiment of the switching power supply circuit of the present invention. In FIG. 5, the same or equivalent parts as those in FIGS. 1 and 13 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0041]
5, the switching power supply circuit 30 controls the first control circuit 21 instead of the control circuit 11 and the variable impedance circuit 22 instead of the voltage stabilization circuit 12 based on the switching power supply circuit 10 of FIG. A second control circuit 23 is provided instead of the circuit 13. Here, the first control circuit 21 is connected to a gate which is a control terminal of the FET Q1 which is a switching element. The first control circuit 21 is further connected to both ends of the DC power supply E. The output of the rectifier circuit 14 as the first rectifier circuit is connected to the variable impedance circuit 22, and the output of the variable impedance circuit 22 is connected to the first output terminal P1. That is, the output of the variable impedance circuit 22 becomes the first output voltage. A second control circuit 23 is connected to the variable impedance circuit 22. The external signal terminal Pe is connected only to the first control circuit 21. As in the case of the switching power supply circuit 10, the output of the rectifier circuit 15 that is the second rectifier circuit becomes the second output voltage.
[0042]
Since the switching power supply circuit 30 configured in this way is the same as the switching power supply circuit 20 except that the connection point on the input side of the rectifier circuit 15 is different, a similar output can be obtained. In addition, the two output voltages can be changed in conjunction with an externally input signal. In addition, the switching power supply circuit can be reduced in size and weight and cost can be reduced.
[0043]
FIG. 6 shows still another embodiment of the switching power supply circuit of the present invention. In FIG. 6, the same or equivalent parts as in FIG.
[0044]
In FIG. 6, the switching power supply circuit 40 includes a second control circuit 41 instead of the second control circuit 23.
[0045]
Here, FIG. 7 shows a circuit diagram of the variable impedance circuit 22 and the second control circuit 41. In the second control circuit 41, one end of the shunt regulator SR is connected to the resistor R5, and the other end is connected to the output of the rectifier circuit 15. This point is different from the second control circuit 23.
[0046]
By configuring the second control circuit 41 in this way, in the switching power supply circuit 40, the potential of the reference terminal, which is the comparison voltage input terminal of the shunt regulator SR, can be set to a negative potential, and the first output voltage The center value of the second output voltage can be set to a negative potential.
[0047]
The points other than this are the same as in the case of the switching power supply circuit 30 and have the same operational effects.
[0048]
FIG. 8 shows still another embodiment of the switching power supply circuit of the present invention. 8, parts that are the same as or equivalent to those in FIG. 1 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
[0049]
In FIG. 8, the switching power supply 50 includes a second control circuit 51 instead of the second control circuit 23.
[0050]
Here, FIG. 9 shows a circuit diagram of the variable impedance circuit 22 and the second control circuit 51. 9, parts that are the same as or equivalent to those in FIG. 2 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
[0051]
In FIG. 9, the second control circuit 51 has an operational amplifier Q3 which is a voltage comparison means instead of the shunt regulator SR. Here, the non-inverting input terminal of the operational amplifier Q3 is grounded via the reference power supply E2. The voltage of the reference power supply E2 becomes the predetermined voltage of the second control circuit 51. Further, the inverting input terminal and the output of the operational amplifier Q3 are connected through a capacitor C5 and a resistor R7 in series. The output of the operational amplifier Q3 is connected to the base of the transistor Q2 via the resistor R2. The emitter of the transistor Q2, that is, the output of the variable impedance circuit 22, is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier Q3 via the resistor R1 that is the first resistor. The output of the rectifier circuit 15 is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier Q3 via a resistor R2 that is a second resistor. The inverting input terminal of the operational amplifier Q3 is grounded via a resistor R3 that is a third resistor. That is, in the second control circuit 51, the operational amplifier Q3 is a voltage comparison means, its inverting input terminal is a comparison voltage input terminal, and the first and second output voltages and the ground potential are input.
[0052]
The second control circuit 51 configured as described above operates in the same manner as the second control circuit 23. Therefore, also in the switching power supply circuit 50, the first and second output voltages change up and down at a ratio of r1 / r2 to 1 around the voltage of the reference power supply E2 according to the signal input to the external signal terminal Pe. Will do.
[0053]
Thus, in the switching power supply circuit 50, the two output voltages can be changed in conjunction with signals input from the outside. In addition, since the signal input from the outside is input only to the first control circuit 21, the configuration of the control circuit becomes relatively simple, the number of parts can be reduced, and the switching power supply circuit can be reduced in size and weight. Cost reduction can be achieved.
[0054]
In each of the above embodiments, the first output voltage is a positive voltage, the second output voltage is a negative voltage, and the negative voltage is fed back to the first control circuit. A configuration may be adopted in which one is fed back to the first control circuit as the second output voltage, and the negative voltage is used as the first output voltage to control based on the value of the positive voltage. FIG. 10 shows still another embodiment of the switching power supply circuit of the present invention. 10, parts that are the same as or equivalent to those in FIG. 8 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
[0055]
In FIG. 10, the switching power supply circuit 60 includes a variable impedance circuit 61 and a second control circuit 62 instead of the variable impedance circuit 22 and the second control circuit 23. Here, the anode of the diode D2, that is, the output of the rectifier circuit 15 is connected to the variable impedance circuit 61, and the output of the variable impedance circuit 61 is connected to the second output terminal P2. In addition, a second control circuit 62 is connected to the variable impedance circuit 61. On the other hand, the cathode of the diode D1, that is, the output of the rectifier circuit 14 is connected to the first output terminal P1. Further, the output of the rectifier circuit 14 is connected to the first control circuit 21.
[0056]
That is, in the switching power supply circuit 60, the rectifier circuit 15 serves as the first rectifier circuit, and the output of the variable impedance circuit 61 serves as the first output voltage and is output from the second output terminal P2. Further, the rectifier circuit 14 serves as a second rectifier circuit, and the output of the rectifier circuit 14 serves as a second output voltage and is output from the first output terminal P1. Since the directions of the diodes of the two rectifier circuits 14 and 15 are not changed, the first output voltage is a negative voltage and the second output voltage is a positive voltage.
[0057]
Here, FIG. 11 shows a circuit diagram of the variable impedance circuit 61 and the second control circuit 62.
[0058]
First, the variable impedance circuit 61 includes a transistor Q4 and a capacitor C6. Here, the emitter of the transistor Q4 is connected to the rectifier circuit 15, and the collector is connected to the second output terminal P2. The capacitor C6 is connected between the collector of the transistor Q4 and the ground.
[0059]
On the other hand, the second control circuit 62 includes resistors R1, R2, R3, R8, and R9, a transistor Q5, an operational amplifier Q6, and a reference power supply E3. Here, the non-inverting input terminal of the operational amplifier Q6, which is a voltage comparison means, is grounded via the reference power supply E3. The voltage of the reference power supply E3 becomes the predetermined voltage of the control circuit 62. Further, the collector of the transistor Q4, that is, the output of the variable impedance circuit 61 is connected to the inverting input terminal which is the comparison voltage input terminal of the operational amplifier Q6 via the resistor R1 which is the first resistor. The output of the rectifier circuit 14 is also connected to the inverting input terminal of the operational amplifier Q6 via a resistor R2 that is a second resistor. The inverting input terminal of the operational amplifier Q6 is grounded via a resistor R3 that is a third resistor. That is, the first and second output voltages and the ground potential are input to the second control circuit 62. Further, the output of the operational amplifier Q6 is connected to the base of the transistor Q5 via the resistor R9. The emitter of the transistor Q5 is connected to the output of the rectifier circuit 14, and the collector is connected to the base of the transistor Q4 of the variable impedance circuit 61 via the resistor R8.
[0060]
The variable impedance circuit 61 and the second control circuit 62 configured in this manner also function in the same manner as the variable impedance circuit 22 and the second control circuit 51 in FIG. Therefore, in the switching power supply circuit 60, the first and second output voltages can be changed up and down according to the external signal with the voltage of a certain reference power supply E3 as the center.
[0061]
Thus, in the switching power supply circuit 60, the two output voltages can be changed in conjunction with a signal input from the outside. In addition, since a signal input from the outside is input only to the first control circuit, the configuration of the control circuit becomes relatively simple, the number of parts is reduced, and the switching power supply circuit is reduced in size and weight. Cost can be reduced.
[0062]
【The invention's effect】
According to the switching power supply circuit of the present invention, the first and second windings are magnetically coupled to each other, and the second output voltage output from the second rectifier circuit connected to the second winding is obtained. The second output voltage is stabilized by feeding back to the first control circuit that controls on / off of the switching element, and the output of the first rectifier circuit connected to the first winding is supplied to the first control circuit via the variable impedance circuit. The first output voltage and the ground potential are input to the second control circuit that controls the variable impedance circuit, and the first output voltage is compared with a predetermined voltage to stabilize the first output voltage. By doing so, it is possible to output positive and negative output voltages, and to change them in conjunction with an externally input signal. In addition, since a signal input from the outside can be input only to the first control circuit and the first output voltage can be changed at an arbitrary ratio accordingly, the configuration of the control circuit is simplified, and the number of parts is reduced. Therefore, the switching power supply circuit can be reduced in size, weight, and cost. In addition, since the input voltage of the variable impedance circuit (the output voltage of the first rectifier circuit) changes in conjunction with the second output voltage, the loss of the variable impedance circuit is reduced and the efficiency is increased. Can be planned.
[0063]
In the switching power supply circuits 30, 40, and 50 described above, the variable impedance circuit and the second control are used for the first and second windings different from the winding connected to the DC power supply. Although the circuit variations have been described, the present invention can be applied to a circuit that uses a winding connected to a DC power source such as the switching power supply circuit 20 as an output winding, and has the same effect. .
[0064]
Further, in each of the above-described embodiments, the flyback type switching power supply circuit that releases the energy stored in the winding when the switching element is on when the switching element is off has been described, but when the switching element is on, The present invention may be applied to a forward-type switching power supply circuit that releases energy, and has the same effect.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic circuit diagram showing an embodiment of a switching power supply circuit according to the present invention.
2 is a circuit diagram showing a variable impedance circuit and a second control circuit of the switching power supply circuit of FIG. 1; FIG.
3 is a diagram illustrating a relationship between a signal input to an external signal terminal, a first output voltage, and a second output voltage in the switching power supply circuit of FIG. 1;
4 is a diagram illustrating a relationship between a signal input to an external signal terminal and an input / output voltage of a variable impedance circuit in the switching power supply circuit of FIG. 1;
FIG. 5 is a schematic circuit diagram showing another embodiment of the switching power supply circuit of the present invention.
FIG. 6 is a schematic circuit diagram showing still another embodiment of the switching power supply circuit according to the present invention.
7 is a circuit diagram showing a variable impedance circuit and a second control circuit of the switching power supply circuit of FIG. 6. FIG.
FIG. 8 is a schematic circuit diagram showing still another embodiment of the switching power supply circuit according to the present invention.
9 is a circuit diagram showing a variable impedance circuit and a second control circuit of the switching power supply circuit of FIG. 8;
FIG. 10 is a schematic circuit diagram showing still another embodiment of the switching power supply circuit according to the present invention.
11 is a circuit diagram showing a variable impedance circuit and a second control circuit of the switching power supply circuit of FIG.
FIG. 12 is a block diagram showing a conventional switching power supply circuit.
FIG. 13 is a schematic circuit diagram showing another conventional switching power supply circuit.
[Explanation of symbols]
14, 15 ... Rectifier circuit
20, 30, 40, 50, 60 ... switching power supply circuit
21: First control circuit
22, 61 ... Variable impedance circuit
23, 41, 51, 62 ... second control circuit
E ... DC power supply
Q1 ... FET
T1, T2 ... Trans
N1, N2, N3, N4, N5 ... Winding
P1: First output terminal
P2: Second output terminal
Pe: External signal terminal

Claims

A DC power supply, a switching element connected in series to the DC power supply, a first control circuit connected to a control terminal of the switching element, an external signal terminal connected to the first control circuit, and The first and second windings are included, and at least one of the windings is connected to the DC power source and the switching element in series with the transformer and the first winding. A first rectifier circuit; a variable impedance circuit connected to the first rectifier circuit for outputting a first output voltage; and a first impedance circuit connected to the variable impedance circuit for controlling an impedance value of the variable impedance circuit. 2 and a second rectifier circuit connected to the second winding and outputting a second output voltage,
The first winding and the second winding are connected so as to have opposite polarities, and are grounded,
The first rectifier circuit and the second rectifier circuit are configured to output positive and negative voltages,
In the first control circuit, the second output voltage is fed back, the switching element is turned on / off to stabilize the second output voltage,
The second control circuit receives the first and second output voltages and a ground potential, compares them with a predetermined voltage, and stabilizes the first output voltage. .

Energy is stored in a winding connected in series to the switching element when the switching element is on, and energy is released from the first and second windings when the switching element is off, The switching power supply circuit according to claim 1.

The second control circuit has first, second, and third resistors and voltage comparison means, and the comparison voltage input terminal of the voltage comparison means is connected to the output of the variable impedance circuit via the first resistance. 3. The switching power supply according to claim 1, wherein the switching power supply is connected to the output of the second rectifier circuit via the second resistor and further grounded via the third resistor. circuit.

4. The switching power supply circuit according to claim 3, wherein the second control circuit includes a shunt regulator as the voltage comparison means.

4. The switching power supply circuit according to claim 3, wherein the second control circuit includes an operational amplifier as the voltage comparison means.

The variable impedance circuit is configured such that the first output voltage is V1, the second output voltage is V2, the resistance values of the first, second, and third resistors are r1, r2, and r3, respectively, and the predetermined voltage is When Vr
V1 = − (r1 / r2) V2 + (1 + r1 / r2 + r1 / r3) Vr
The switching power supply circuit according to claim 3, wherein: