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JP4812328B2 - Power circuit - Google Patents
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Description

この発明は、電源回路に関し、特にたとえば、トランスを用いることなく負出力電圧を発生する、電源回路に関する。   The present invention relates to a power supply circuit, and more particularly to a power supply circuit that generates a negative output voltage without using a transformer, for example.

従来この種の回路の一例が、特許文献1に開示されている。この従来技術は、スイッチング回路およびチャージポンプ回路によって負出力電圧を発生する。負出力電圧は、両回路に付随して設けられた定電流源,ツェナーダイオードおよびオペアンプによって安定化される。
特開2004−350390号公報〔H02M 3/115〕
Conventionally, an example of this type of circuit is disclosed in Patent Document 1. In this prior art, a negative output voltage is generated by a switching circuit and a charge pump circuit. The negative output voltage is stabilized by a constant current source, a Zener diode, and an operational amplifier provided in association with both circuits.
JP 2004-350390 A [H02M 3/115]

しかし、従来技術では、定電流源,ツェナーダイオードおよびオペアンプを用いて負出力電圧を安定化するので、製造コストが高くなる。     However, in the conventional technique, the negative output voltage is stabilized using a constant current source, a Zener diode, and an operational amplifier, so that the manufacturing cost increases.

それゆえに、この発明の主たる目的は、安定した負出力電圧が得られる、かつ製造コストがより低い、電源回路を提供することである。   Therefore, a main object of the present invention is to provide a power supply circuit which can obtain a stable negative output voltage and has a lower manufacturing cost.

請求項1の発明に従う電源回路は、基準電位と基準電位よりも高い特定電位との間で交互に変化する電圧が一方端に印加される第1コンデンサ(C3)、第1コンデンサの他方端に接続されるアノードを有する第1ダイオード(D3)、第1ダイオードのカソードと基準電位を有する基準電位面との間に介挿される第2コンデンサ(C4)、第1ダイオードのアノードに接続されるカソードを有する第2ダイオード(D2)、第2ダイオードのアノードと基準電位面との間に介挿される第3コンデンサ(C2)、第2ダイオードのアノードに接続される第1出力端子(T3)、第1ダイオードのカソードと基準電位面との間に介挿され、第1出力端子に印加される電位の上昇に伴って導通量が増大する第1トランジスタ(TR2)、特定電位が印加される第2出力端子(T2)、第2出力端子(T2)と第1トランジスタ(TR2)のベースとの間に介挿される第1抵抗(R1)、第1出力端子(T2)と第1トランジスタ(TR2)のベースとの間に介挿される第2抵抗(R2)、および、第2出力端子(T2)と基準電位面との間に介挿される第2トランジスタ(TR1)を備える。 The power supply circuit according to the first aspect of the present invention includes a first capacitor (C3) to which a voltage alternately changing between a reference potential and a specific potential higher than the reference potential is applied to one end, and the other end of the first capacitor. A first diode (D3) having an anode connected thereto, a second capacitor (C4) interposed between a cathode of the first diode and a reference potential surface having a reference potential, and a cathode connected to the anode of the first diode A second diode (D2) having a third capacitor (C2) interposed between the anode of the second diode and the reference potential plane, a first output terminal (T3) connected to the anode of the second diode, interposed between a cathode and a reference potential plane of the first diode, the first transistor motor conduction amount with a rise in potential applied to the first output terminal is increased (TR2), a specific potential is applied 2 output terminals (T2), 2nd output terminal The first resistor (R1) interposed between (T2) and the base of the first transistor (TR2), and the first resistor (R1) interposed between the first output terminal (T2) and the base of the first transistor (TR2). 2 resistors (R2) and a second transistor (TR1) interposed between the second output terminal (T2) and the reference potential surface.

基準電位と基準電位よりも高い特定電位との間で交互に変化する電圧は、第1コンデンサの一方端に印加される。第1ダイオードのアノードはかかる第1コンデンサの他方端に接続され、第1ダイオードのカソードは第2コンデンサを介して基準電位を有する基準電位面に接続される。第1ダイオードのアノードはまた、第2ダイオードのカソードに接続される。第2ダイオードのアノードは、第3コンデンサを介して基準電位面と接続される。第1出力端子は、第2ダイオードのアノードに接続される。トランジスタは第1ダイオードのカソードと基準電位面との間に介挿され、トランジスタの導通量は第1出力端子に印加される電位の上昇に従って増大する。   A voltage that alternately changes between the reference potential and a specific potential higher than the reference potential is applied to one end of the first capacitor. The anode of the first diode is connected to the other end of the first capacitor, and the cathode of the first diode is connected to a reference potential surface having a reference potential via the second capacitor. The anode of the first diode is also connected to the cathode of the second diode. The anode of the second diode is connected to the reference potential plane through a third capacitor. The first output terminal is connected to the anode of the second diode. The transistor is interposed between the cathode of the first diode and the reference potential plane, and the amount of conduction of the transistor increases as the potential applied to the first output terminal increases.

第1コンデンサおよび第3コンデンサならびに第1ダイオードおよび第2ダイオードは、チャージポンプ回路を形成する。したがって、特定電位を“V1”と定義し、第1ダイオードおよび第2ダイオードの各々の端子電圧を“Vd”と定義し、第2コンデンサの端子電圧を“Vc4”と定義し、そして第1出力端子に印加される電位を“V2”と定義すると、V2=−V1+2Vd+Vc4(<0)の関係が成り立つ。   The first capacitor and the third capacitor, and the first diode and the second diode form a charge pump circuit. Therefore, the specific potential is defined as “V1”, the terminal voltages of the first diode and the second diode are defined as “Vd”, the terminal voltage of the second capacitor is defined as “Vc4”, and the first output When the potential applied to the terminal is defined as “V2”, the relationship V2 = −V1 + 2Vd + Vc4 (<0) is established.

第1出力端子に印加される電位V2が上昇すると、トランジスタの導通量が増大する。第2コンデンサに蓄積された電荷はトランジスタを経て基準電位面に流れ込み、これによって第2コンデンサの端子電圧Vc4が低下する。第1出力端子に印加される電位V2は、端子電圧Vc4の低下によって低下する。電位V2が低下すると、トランジスタの導通量が減少する。これによって、第2コンデンサの端子電圧Vc4が上昇し、負電位V2は上昇する。こうして、電位V2が安定する。   When the potential V2 applied to the first output terminal increases, the amount of conduction of the transistor increases. The electric charge accumulated in the second capacitor flows through the transistor to the reference potential surface, whereby the terminal voltage Vc4 of the second capacitor is lowered. The potential V2 applied to the first output terminal is lowered by the decrease in the terminal voltage Vc4. When the potential V2 decreases, the amount of conduction of the transistor decreases. As a result, the terminal voltage Vc4 of the second capacitor increases, and the negative potential V2 increases. Thus, the potential V2 is stabilized.

特定電位は第2出力端子に印加される。かかる第2出力端子とトランジスタのベースとの間に第1抵抗が介挿され、また第1出力端子とトランジスタのベースとの間には第2抵抗が介挿される。このため、第1抵抗および第2抵抗を適切に設定することで、所望の負出力電圧が得られる。   The specific potential is applied to the second output terminal. A first resistor is inserted between the second output terminal and the base of the transistor, and a second resistor is inserted between the first output terminal and the base of the transistor. Therefore, a desired negative output voltage can be obtained by appropriately setting the first resistor and the second resistor.

この発明によれば、安定した負出力電圧が得られる。トランジスタおよびコンデンサを用いて負出力電圧を安定化するので、定電流源,ツェナーダイオードおよびオペアンプを用いる場合と比べ、製造コストが低くなる。   According to the present invention, a stable negative output voltage can be obtained. Since the negative output voltage is stabilized using a transistor and a capacitor, the manufacturing cost is lower than when a constant current source, a Zener diode, and an operational amplifier are used.

この発明の上述の目的,その他の目的,特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。   The above object, other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of embodiments with reference to the drawings.

図1を参照して、この実施例の電源回路10は、N型MOS−FETであるスイッチングトランジスタTR1(以下“トランジスタTR1”)を含む。トランジスタTR1のソースは基準電位面と接続され、トランジスタTR1のゲートはPWM制御回路20を介してオペアンプOP1の出力端と接続され、そしてトランジスタTR1のドレインはインダクタンスL1を介して入力端子T1と接続される。   Referring to FIG. 1, a power supply circuit 10 of this embodiment includes a switching transistor TR1 (hereinafter referred to as “transistor TR1”) which is an N-type MOS-FET. The source of the transistor TR1 is connected to the reference potential plane, the gate of the transistor TR1 is connected to the output terminal of the operational amplifier OP1 via the PWM control circuit 20, and the drain of the transistor TR1 is connected to the input terminal T1 via the inductance L1. The

トランジスタTR1のドレインはまた、整流ダイオードD1のアノードと接続され、整流ダイオードD1のカソードは平滑コンデンサC1の一方端と接続され、そして平滑コンデンサC1の他方端は基準電位面に接続される。平滑コンデンサC1の一方端には、出力端子T2が接続される。   The drain of the transistor TR1 is also connected to the anode of the rectifier diode D1, the cathode of the rectifier diode D1 is connected to one end of the smoothing capacitor C1, and the other end of the smoothing capacitor C1 is connected to the reference potential plane. An output terminal T2 is connected to one end of the smoothing capacitor C1.

整流ダイオードD1のカソードはまた、分圧抵抗R3およびR4を介してトランジスタTR1のソースおよび基準電位面の各々に接続される。抵抗R3と抵抗R4との接続点はオペアンプOP1の反転入力端(−)と接続され、オペアンプOP1の非反転入力端(+)は直流電源Eの正極と接続され、そして直流電源Eの負極はトランジスタTR1のソースおよび基準電位面の各々と接続される。   The cathode of rectifier diode D1 is also connected to each of the source of transistor TR1 and the reference potential plane via voltage dividing resistors R3 and R4. The connection point between the resistor R3 and the resistor R4 is connected to the inverting input terminal (−) of the operational amplifier OP1, the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier OP1 is connected to the positive electrode of the DC power supply E, and the negative electrode of the DC power supply E is The transistor TR1 is connected to the source and the reference potential plane.

整流ダイオードD1のアノードはまた、コンデンサC3の一方端と接続される。コンデンサC3の他方端は、ダイオードD2のカソードおよびダイオードD3のアノードの各々と接続される。ダイオードD3のカソードは、コンデンサC4の一方端およびトランジスタTR2のコレクタの各々と接続される。コンデンサC4の他方端は、トランジスタTR2のエミッタおよび基準電位面の各々と接続される。   The anode of the rectifier diode D1 is also connected to one end of the capacitor C3. The other end of capacitor C3 is connected to each of the cathode of diode D2 and the anode of diode D3. The cathode of diode D3 is connected to one end of capacitor C4 and each of the collector of transistor TR2. The other end of capacitor C4 is connected to each of the emitter of transistor TR2 and the reference potential plane.

ダイオードD2のアノードは、コンデンサC2の一方端および出力端子T3の各々と接続される。コンデンサC2の他方端は、コンデンサC1の他方端と接続される。コンデンサC2の一方端はまた、分圧抵抗R1およびR2を介して整流ダイオードD1のカソードと接続される。トランジスタTR2のベースには、抵抗R1と抵抗R2との接続点が接続される。   The anode of diode D2 is connected to one end of capacitor C2 and each of output terminal T3. The other end of the capacitor C2 is connected to the other end of the capacitor C1. One end of the capacitor C2 is also connected to the cathode of the rectifier diode D1 via the voltage dividing resistors R1 and R2. A connection point between the resistor R1 and the resistor R2 is connected to the base of the transistor TR2.

以上のように構成された電源回路10において、インダクタンスL1,トランジスタTR1,整流ダイオードD1,平滑コンデンサC1,分圧抵抗R3およびR4,直流電源E,オペアンプOP1およびPWM制御回路20は、スイッチング回路を形成する。   In the power supply circuit 10 configured as described above, the inductance L1, transistor TR1, rectifier diode D1, smoothing capacitor C1, voltage dividing resistors R3 and R4, DC power supply E, operational amplifier OP1, and PWM control circuit 20 form a switching circuit. To do.

したがって、入力端子T1に電源電圧Vccを印加すると、出力端子T2には、一定かつ正の電圧V1(=E×(R3+R4)/R4)が発生する。   Therefore, when the power supply voltage Vcc is applied to the input terminal T1, a constant and positive voltage V1 (= E × (R3 + R4) / R4) is generated at the output terminal T2.

また、インダクタンスL1とトランジスタTR1のドレインとの接続点Aの電位は、トランジスタTR1がオンのとき“0”を示し、トランジスタTR1がオフのとき“V1”を示す。このため、コンデンサC2およびC3ならびにダイオードD2およびD3はチャージポンプ回路として機能し、出力端子T3には負の電圧V2が発生する。   The potential at the connection point A between the inductance L1 and the drain of the transistor TR1 indicates “0” when the transistor TR1 is on, and indicates “V1” when the transistor TR1 is off. Therefore, the capacitors C2 and C3 and the diodes D2 and D3 function as a charge pump circuit, and a negative voltage V2 is generated at the output terminal T3.

かかる負出力電圧V2と、前述の正出力電圧V1と、コンデンサC4の端子電圧Vc4と、ダイオードD2およびD3の各々の端子電圧Vdとの間には、関係式“V2=−V1+2Vd+Vc4”が成立する。   The relational expression “V2 = −V1 + 2Vd + Vc4” is established among the negative output voltage V2, the positive output voltage V1 described above, the terminal voltage Vc4 of the capacitor C4, and the terminal voltages Vd of the diodes D2 and D3. .

出力端子T3の電位V2が上昇すると、トランジスタTR2のべース電位Vbeも上昇し、その結果トランジスタTR2の導通量は増大する。コンデンサC4に蓄積された電荷はトランジスタTR2を経て基準電位面に流れ込み、これによってコンデンサC4の端子電圧Vc4が低下する。出力端子T3の電位V2は、上記の関係式からわかるように、端子電圧Vc4の低下によって低下する。   When the potential V2 of the output terminal T3 increases, the base potential Vbe of the transistor TR2 also increases, and as a result, the conduction amount of the transistor TR2 increases. The electric charge accumulated in the capacitor C4 flows into the reference potential surface through the transistor TR2, and thereby the terminal voltage Vc4 of the capacitor C4 decreases. As can be seen from the above relational expression, the potential V2 of the output terminal T3 decreases as the terminal voltage Vc4 decreases.

電位V2が低下すると、トランジスタTR2の導通量は減少する。これによってコンデンサC4の端子電圧Vc4が上昇し、電位V2も上昇する。こうして、電位V2が安定する。   When the potential V2 decreases, the conduction amount of the transistor TR2 decreases. As a result, the terminal voltage Vc4 of the capacitor C4 increases and the potential V2 also increases. Thus, the potential V2 is stabilized.

電源回路10の負出力特性すなわち出力端子T3における電圧−電流曲線を図2に示す。図2からわかるように、電源回路10では、トランスを用いた従来回路と比べ、負出力電圧の変動が小さく抑えられる。   FIG. 2 shows the negative output characteristics of the power supply circuit 10, that is, the voltage-current curve at the output terminal T3. As can be seen from FIG. 2, in the power supply circuit 10, fluctuations in the negative output voltage are suppressed to be smaller than in a conventional circuit using a transformer.

また、トランジスタTR2のベース電圧Vbeは、分圧抵抗R1およびR2の接続点の電位(R2×V1+R1×V2)/(R1+R2)と等しい。このため、所定のベース電圧Vbeに対して分圧抵抗R1およびR2を適切に設定すれば、所望の負出力電圧が得られる。   The base voltage Vbe of the transistor TR2 is equal to the potential (R2 × V1 + R1 × V2) / (R1 + R2) at the connection point of the voltage dividing resistors R1 and R2. Therefore, a desired negative output voltage can be obtained by appropriately setting the voltage dividing resistors R1 and R2 with respect to the predetermined base voltage Vbe.

この実施例によれば、安定した負出力電圧が得られる。トランジスタTR2およびコンデンサC4を用いて負出力電圧を安定化するので、定電流源,ツェナーダイオードおよびオペアンプを用いる場合と比べ、製造コストが低くなる。   According to this embodiment, a stable negative output voltage can be obtained. Since the negative output voltage is stabilized by using the transistor TR2 and the capacitor C4, the manufacturing cost is lower than in the case of using a constant current source, a Zener diode, and an operational amplifier.

この発明の一実施例の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of one Example of this invention. 図1実施例の負出力特性を示すグラフ図である。It is a graph which shows the negative output characteristic of FIG. 1 Example.

符号の説明Explanation of symbols

10…電源回路
12…スイッチング回路
14…チャージポンプ回路
D1〜D3…ダイオード
C1〜C4…コンデンサ
R1〜R4…抵抗
T1…入力端子
T2,T3…出力端子
TR1,TR2…トランジスタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Power supply circuit 12 ... Switching circuit 14 ... Charge pump circuit D1-D3 ... Diode C1-C4 ... Capacitor R1-R4 ... Resistance T1 ... Input terminal T2, T3 ... Output terminal TR1, TR2 ... Transistor

Claims (1)

基準電位と前記基準電位よりも高い特定電位との間で交互に変化する電圧が一方端に印加される第1コンデンサ、
前記第1コンデンサの他方端に接続されるアノードを有する第1ダイオード、
前記第1ダイオードのカソードと前記基準電位を有する基準電位面との間に介挿される第2コンデンサ、
前記第1ダイオードのアノードに接続されるカソードを有する第2ダイオード、
前記第2ダイオードのアノードと前記基準電位面との間に介挿される第3コンデンサ、
前記第2ダイオードのアノードに接続される第1出力端子
記第1ダイオードのカソードと前記基準電位面との間に介挿され、前記第1出力端子に印加される電位の上昇に伴って導通量が増大する第1トランジスタ
前記特定電位が印加される第2出力端子、
前記第2出力端子と前記第1トランジスタのベースとの間に介挿される第1抵抗、
前記第1出力端子と前記第1トランジスタのベースとの間に介挿される第2抵抗、および、
前記第2出力端子と前記基準電位面との間に介挿される第2トランジスタを備える電源回路。
A first capacitor to which a voltage alternately changing between a reference potential and a specific potential higher than the reference potential is applied to one end;
A first diode having an anode connected to the other end of the first capacitor;
A second capacitor interposed between a cathode of the first diode and a reference potential surface having the reference potential;
A second diode having a cathode connected to the anode of the first diode;
A third capacitor interposed between the anode of the second diode and the reference potential plane;
A first output terminal connected to the anode of the second diode ;
Before SL interposed between the cathode and the reference potential plane of the first diode, a first transistor conduction amount with a rise in potential applied to the first output terminal is increased,
A second output terminal to which the specific potential is applied;
A first resistor interposed between the second output terminal and a base of the first transistor;
A second resistor interposed between the first output terminal and the base of the first transistor; and
A power supply circuit comprising a second transistor interposed between the second output terminal and the reference potential plane.
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