JPH0720368B2 - Switching power supply - Google Patents
Switching power supplyInfo
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- JPH0720368B2 JPH0720368B2 JP6550789A JP6550789A JPH0720368B2 JP H0720368 B2 JPH0720368 B2 JP H0720368B2 JP 6550789 A JP6550789 A JP 6550789A JP 6550789 A JP6550789 A JP 6550789A JP H0720368 B2 JPH0720368 B2 JP H0720368B2
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Description
【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明は単一の入力直流電圧からステップダウンチョッ
パ式スイッチング電源回路より出力直流電圧を得るスイ
ッチング電源装置に関し、スイッチ素子の簡便な駆動回
路を実現するスイッチング電源装置に関する。The present invention relates to a switching power supply device which obtains an output DC voltage from a step-down chopper type switching power supply circuit from a single input DC voltage, and a simple drive circuit for a switch element. The present invention relates to a switching power supply device that realizes the above.
(ロ)従来の技術 ラップトップパソコンに代表されるバッテリー入力のポ
ータブルOA機器が増えてきている。これらのOA機器の電
源は入力が8〜16Vのバッテリーであり、出力は5V,±12
V,−5V,35V等の4〜6種類の直流電圧を得ており、変換
効率が良いことが条件となっている。従ってこれらの電
源には小型、高効率化を図るためスイッチング電源回路
が用いられている。(B) Conventional technology The number of portable OA devices with a battery input represented by laptop computers is increasing. The power supply for these OA equipment is a battery with an input of 8 to 16V, and an output of 5V, ± 12V.
4 to 6 kinds of DC voltage such as V, -5V, 35V are obtained, and the condition is that the conversion efficiency is good. Therefore, a switching power supply circuit is used for these power supplies in order to make them compact and highly efficient.
斯るスイッチング電源回路としては、マイコンやメモリ
ーを駆動する消費電流の多い5Vの電源についてはチョッ
パ式スイッチングレギュレータを用い、消費電流の少い
バッテリーより高い直流電圧(35V,±12V,−5V)の電源
についてはフライバック式スイッチングレギュレータを
用いている。第3図を参照して具体的なスイッチング電
源回路を説明する。As such a switching power supply circuit, a chopper type switching regulator is used for a 5V power supply that consumes a large amount of current to drive a microcomputer and memory, and a DC voltage (35V, ± 12V, -5V) higher than that of a battery that consumes less current is used. A flyback switching regulator is used for the power supply. A specific switching power supply circuit will be described with reference to FIG.
第3図の上側に示すものがチョッパ式スイッチングレギ
ュレータである。直列接続されたダイオードD1とコンデ
ンサC1はバッテリーからの直流電圧を充電して制御回路
へ供給し、制御回路IC1(集積回路で形成されている)
は出力電圧+5Vに対応してパルス幅変調された制御パル
スを出力し、コンプリメンタリートランジスタTr1,Tr2
は制御パルスによりMOSトランジスタで構成されたスイ
ッチング素子Tr3を断続するドライバー回路であり、ダ
イオードD2、チョークコイルL1およびコンデンサC2は平
滑回路を形成し、スイッチング素子Tr3の出力である断
続電圧を平滑して+5V電源を出力している。The one shown on the upper side of FIG. 3 is a chopper type switching regulator. The diode D1 and the capacitor C1 connected in series charge the DC voltage from the battery and supply it to the control circuit, and the control circuit IC1 (formed by an integrated circuit)
Outputs a control pulse whose pulse width is modulated corresponding to the output voltage + 5V, and is a complementary transistor Tr1, Tr2.
Is a driver circuit that connects and disconnects the switching element Tr3 composed of a MOS transistor by a control pulse, and the diode D2, the choke coil L1 and the capacitor C2 form a smoothing circuit to smooth the intermittent voltage that is the output of the switching element Tr3. Outputs + 5V power.
第3図の下側に示すものがフライバック式スイッチング
レギュレータである。制御回路IC2から出力される出力
電圧(例えば+12V)に対応してパルス幅変調された制
御パルスは、コンプリメンタリートランジスタTr4,Tr5
で形成されるドライバー回路に入力され、変圧器(フラ
イバックトランス)Tの1次巻線に直列に接続されたMO
Sトランジスタより成るスイッチング素子Tr6を断続し
て、変圧器Tの2次巻線より得られる交流電圧をダイオ
ーD3,D4,D5,D6およびコンデンサC3,C4,C5,C6で清流平滑
化されて複数の直流出力電圧35V,±12V,−5Vを得てい
る。The lower part of FIG. 3 is a flyback type switching regulator. The control pulse that is pulse width modulated corresponding to the output voltage (for example, + 12V) output from the control circuit IC2 is a complementary transistor Tr4, Tr5.
MO that is input to the driver circuit formed by and is connected in series to the primary winding of the transformer (flyback transformer) T.
Switching element Tr6 consisting of S-transistor is intermittently connected, and AC voltage obtained from the secondary winding of transformer T is cleaned and smoothed by diodes D3, D4, D5, D6 and capacitors C3, C4, C5, C6. The DC output voltage of 35V, ± 12V, −5V is obtained.
なおチョッパ式スイッチングレギュレータとしては特開
昭62−48260号公報(H02M 3/155)、フライバック式ス
イッチングレギュレータとしては特開昭62−64262号公
報(H02M 3/28)等が知られている。As a chopper type switching regulator, Japanese Patent Laid-Open No. 62-48260 (H02M 3/155) and as a flyback type switching regulator Japanese Patent Laid-Open No. 62-64262 (H02M 3/28) are known.
(ハ)発明が解決しようとする課題 しかしチョッパ式スイッチングレギュレータにおいて、
スイッチング素子Tr3として安価なNチャンネルMOSトラ
ンジスタを用いると、オン状態にするにはソースに比べ
てゲートを少くとも4V以上高い電圧でバイアスする必要
がある。このため効率良く動作させる場合にこの電圧を
発生するために別途補助電源回路を設けるか、チャージ
アップ回路を設けなくてはならない問題点を生じる。(C) Problems to be Solved by the Invention However, in the chopper type switching regulator,
When an inexpensive N-channel MOS transistor is used as the switching element Tr3, it is necessary to bias the gate at a voltage higher than the source by at least 4V or more to turn it on. For this reason, there arises a problem that an auxiliary power supply circuit must be provided separately or a charge-up circuit must be provided in order to generate this voltage when operating efficiently.
斯る問題点を解決するために本出願人は第4図に示す如
く、フライバック式スイッチングレギュレータの変圧器
の1次側に別巻線を設けて効率良く動作するための電圧
を発生させるスイッチング電源装置を提案した。In order to solve such a problem, the applicant of the present invention, as shown in FIG. 4, has a switching power supply for generating a voltage for operating efficiently by providing another winding on the primary side of a transformer of a flyback type switching regulator. Proposed a device.
(ハ)発明が解決しようとする課題 第4図に示した従来例では確かに効率の良いスイッチン
グ動作を行うことができるが、この場合、ステップダウ
ンチョッパ式スイッチングレギュレータとフライバック
式スイッチングレギュレータとの組合せが必要であり、
ステップダウンチョッパ式スイッチングレギュレータの
みの構成で効率よくスイッチング動作させるには上述し
た如く、別途補助電源回路、あるいはチャージアップ回
路を設けなければならないため問題点がある。(C) Problems to be Solved by the Invention Although the conventional example shown in FIG. 4 can certainly perform efficient switching operation, in this case, the step-down chopper type switching regulator and the flyback type switching regulator are combined. A combination is needed,
As described above, there is a problem that an auxiliary power supply circuit or a charge-up circuit must be separately provided in order to perform the switching operation efficiently with only the step-down chopper type switching regulator.
(ニ)課題を解決するための手段 本発明は上述した課題に鑑みて為されたものであり、入
力直流電圧ラインとドライブ回路間に定電圧回路を設
け、定電圧回路からの出力電圧をチャージアップするコ
ンデンサを設けて解決する。(D) Means for Solving the Problems The present invention has been made in view of the above problems, and a constant voltage circuit is provided between the input DC voltage line and the drive circuit, and the output voltage from the constant voltage circuit is charged. Set up a capacitor to solve the problem.
(ホ)作用 この様に本発明に依れば、単一の入力直流電圧により定
電圧回路とチャージアップ回路とを設けることで入力直
流電圧より高い一定電圧を作り、入力直流電圧の変動に
対してもスイッチング素子を安定した効率の良い状態で
ドライブすることができる。(E) Action As described above, according to the present invention, a constant voltage circuit and a charge-up circuit are provided by a single input DC voltage to create a constant voltage higher than the input DC voltage, and to prevent fluctuations in the input DC voltage. However, the switching element can be driven in a stable and efficient state.
(ヘ)実施例 本発明に依るスイッチング電源装置を第1図及び第2図
を参照して詳述する。(F) Embodiment A switching power supply device according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.
第1図に示す如く、本発明のスイッチング電源装置は直
流電圧が印加される入力端子と、入力端子から印加され
た直流電圧をオン・オフするスイッチング素子Tr3と、
スイッチング素子Tr3を駆動させるドライブ回路と、ド
ライブ回路に所定のパルス信号を印加する制御回路と、
直流電圧ラインとドライブ回路間に接続された定電圧回
路と、ドライブ回路とスイッチング素子Tr3の一端間に
接続されたコンデンサC1とから構成されている。As shown in FIG. 1, the switching power supply device of the present invention includes an input terminal to which a DC voltage is applied, a switching element Tr3 for turning on / off the DC voltage applied from the input terminal,
A drive circuit that drives the switching element Tr3, a control circuit that applies a predetermined pulse signal to the drive circuit,
It is composed of a constant voltage circuit connected between the DC voltage line and the drive circuit, and a capacitor C1 connected between one end of the drive circuit and the switching element Tr3.
本発明の特徴とするところは、ドライブ回路と直流電圧
ライン間に定電圧回路を接続し、更にドライブ回路とス
イッチング素子Tr3の一端間に定電圧回路から印加され
る所定の電圧をチャージするコンデンサC1を接続すると
ころにある。A feature of the present invention is that a constant voltage circuit is connected between the drive circuit and the DC voltage line, and a capacitor C1 that charges a predetermined voltage applied from the constant voltage circuit between one end of the drive circuit and the switching element Tr3. Is to connect.
斯る構成では定電圧回路から印加される直流出力電圧は
ダイオードD1を介してコンデンサC1に充電され、スイッ
チング素子Tr3の出力である断続電圧に重畳されてドラ
イブ回路に供給される。即ち、定電圧回路から出力され
る一定電圧をダイオードD1を介してコンデンサC1に充電
しスイッチング素子Tr3がオンしたときの断続電圧(入
力直流電圧と等しい)とコンデンサC1に充電された一定
電圧とを重畳させて、入力直流電圧より高い直流電圧は
ドライブ回路のNPNトランジスタTr1のコレクタに印加さ
れ、ドライブ回路のNPNトランジスタTr1のオン時にスイ
ッチング素子Tr3のゲートに印加されることになる。In such a configuration, the DC output voltage applied from the constant voltage circuit is charged in the capacitor C1 via the diode D1, superimposed on the intermittent voltage which is the output of the switching element Tr3, and supplied to the drive circuit. That is, the constant voltage output from the constant voltage circuit is charged to the capacitor C1 via the diode D1 and the intermittent voltage (equal to the input DC voltage) when the switching element Tr3 is turned on and the constant voltage charged to the capacitor C1. A DC voltage higher than the input DC voltage is superimposed and applied to the collector of the NPN transistor Tr1 of the drive circuit, and is applied to the gate of the switching element Tr3 when the NPN transistor Tr1 of the drive circuit is turned on.
本出願人が提案(特願昭63−264557号)した発明ではフ
ライバック式スイッチングレギュレータとの組合せでな
いとスイッチング素子を効率よく動作させられないが
(変圧器の巻線を利用)、本発明では巻線からの補助電
圧を必要とせずステップダウンチョッパ式レギュレータ
単独で単一の入力直流電圧でスイッチング素子Tr3を効
率よくスイッチング動作させることができる。In the invention proposed by the applicant (Japanese Patent Application No. 63-264557), the switching element cannot be operated efficiently (using the winding of the transformer) unless it is combined with a flyback type switching regulator. The step-down chopper type regulator alone can efficiently operate the switching element Tr3 with a single input DC voltage without requiring an auxiliary voltage from the winding.
第2図は第1図の各部の波形を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the waveform of each part of FIG.
(a)はスイッチング素子Tr3の出力波形を示してい
る。(A) shows the output waveform of the switching element Tr3.
波高値は入力値流電圧に等しく、スイッチング素子Tr3
のオン・オフ動作により断続波形を形成している。The peak value is equal to the input value current voltage, and the switching element Tr3
An intermittent waveform is formed by the on / off operation of.
(b)は定電圧回路の出力波形を示しており、入力直流
電圧変動に影響されない一定電圧を出力している。(B) shows the output waveform of the constant voltage circuit, which outputs a constant voltage that is not affected by fluctuations in the input DC voltage.
(c)はドライブ回路のNPNトランジスタTr1のコレクタ
に印加される電圧波形を示している。(C) shows a voltage waveform applied to the collector of the NPN transistor Tr1 of the drive circuit.
今、スイッチング素子Tr3がオフ状態となったとき、
(a)点のスイッチング素子Tr3の出力電位はGNDレベル
となり、このとき(b)点に示す電圧がダイオードD1を
介してコンデンサC1に充電される。スイッチング素子Tr
3がオン状態となったとき(a)点のスイッチング素子T
r3の出力電位は入力直流電圧に等しいレベルとなり、コ
ンデンサC1に充電された電位を重畳し、(c)点の波形
となり、斜線部に示す部分が定電圧チャージアップ回路
により得られる電圧であり、入力直流電圧に重畳される
ことでスイッチング素子Tr3のゲートを効率良くドライ
ブする電位を形成する。尚、ダイオードD1は重畳電圧が
逆流するのを防止している。Now, when the switching element Tr3 is turned off,
The output potential of the switching element Tr3 at the point (a) becomes the GND level, and at this time, the voltage shown at the point (b) is charged in the capacitor C1 via the diode D1. Switching element Tr
Switching element T at point (a) when 3 is turned on
The output potential of r3 becomes equal to the input DC voltage, the potential charged in the capacitor C1 is superimposed, the waveform at point (c) appears, and the shaded area is the voltage obtained by the constant voltage charge-up circuit. By being superimposed on the input DC voltage, a potential that efficiently drives the gate of the switching element Tr3 is formed. The diode D1 prevents the superimposed voltage from flowing backward.
本実施例ではスイッチング素子Tr3としてNチャンネルM
OSトランジスタを用いたが、NPNトランジスタを用いて
もエミッタに対してベースの電位を少くとも0.6〜1V以
上高くする必要があり、本発明を用いて同様の効果を得
ることができる。尚、トランジスタTr4及びTr5は制御回
路の耐圧を補償するために接続されたプリドライバ回路
である。In this embodiment, N channel M is used as the switching element Tr3.
Although the OS transistor is used, even if the NPN transistor is used, it is necessary to raise the potential of the base to the emitter by at least 0.6 to 1 V or more, and the same effect can be obtained by using the present invention. The transistors Tr4 and Tr5 are pre-driver circuits connected to compensate the withstand voltage of the control circuit.
(ト)発明の効果) 本発明に依れば定電圧回路とダイオードD1とコンデンサ
C1で構成される定電圧チャージアップ回路で入力直流電
圧より高い電圧を得てステップダウンチョッパ式スイッ
チングレギュレータのスイッチング素子Tr3のゲートに
印加しているので入力直流電圧の変動影響を受けること
無くNチャンネルMOS型電解効果トランジスタをスイッ
チング素子Tr3として利用でき、極めて高効率をステッ
プダウンチョッパ式レギュレータ単独で、スイッチング
素子ゲートドライブのための別電源を設けることなく単
一の入力電源で実現できる利点を有する。(G) Effect of the Invention According to the present invention, a constant voltage circuit, a diode D1 and a capacitor
The constant voltage charge-up circuit composed of C1 obtains a voltage higher than the input DC voltage and applies it to the gate of the switching element Tr3 of the step-down chopper type switching regulator. Since a MOS field effect transistor can be used as the switching element Tr3, extremely high efficiency can be realized by a single step-down chopper type regulator alone without a separate power source for the switching element gate drive.
また本発明では単一の入力電圧で高効率回路が達成され
るため、別電源のための整流平滑回路が省略でき、入力
系統の簡素化を図ることができるため、小型化を求めら
れるOA機器には最適なスイッチング電源装置を実現でき
る。Further, according to the present invention, since a high efficiency circuit can be achieved with a single input voltage, a rectifying / smoothing circuit for another power supply can be omitted and the input system can be simplified, so that an OA device that is required to be downsized. The optimal switching power supply can be realized.
第1図は本発明に依るスイッチング電源装置を説明する
回路図、第2図は本発明の動作を説明する波形図、第3
図及び第4図は従来のスイッチング電源装置を説明する
回路図である。 Tr1,Tr2はドライブ回路、Tr3はスイッチング素子、Tr4,
Tr5はプリドライバ回路である。FIG. 1 is a circuit diagram for explaining a switching power supply device according to the present invention, FIG. 2 is a waveform diagram for explaining the operation of the present invention, and FIG.
FIG. 4 and FIG. 4 are circuit diagrams for explaining a conventional switching power supply device. Tr1, Tr2 are drive circuits, Tr3 is a switching element, Tr4,
Tr5 is a pre-driver circuit.
Claims (2)
スイッチング素子と、 前記スイッチング素子を駆動させるドライブ回路と、 前記ドライブ回路に所定のパルス信号を印加する制御回
路と、 前記スイッチング素子で断続して得た直流電圧を平滑化
する平滑回路と、 を備えたステップダウンチョッパ式スイッチング電源装
置において、 前記入力端子と前記ドライブ回路間に定電圧回路を設
け、 前記定電圧回路側の前記ドライブ回路端と前記平滑回路
側の前記スイッチング素子端との間に、前記定電圧回路
から印加される電圧をチャージするコンデンサを設けた
ことを特徴とするスイッチング電源装置。1. An input terminal to which a DC voltage is applied, a switching element for turning on / off the DC voltage applied from the input terminal, a drive circuit for driving the switching element, and a predetermined pulse for the drive circuit. In a step-down chopper type switching power supply device comprising a control circuit for applying a signal, and a smoothing circuit for smoothing a DC voltage intermittently obtained by the switching element, a constant voltage between the input terminal and the drive circuit. A circuit is provided, and a capacitor for charging a voltage applied from the constant voltage circuit is provided between the drive circuit end on the constant voltage circuit side and the switching element end on the smoothing circuit side. Switching power supply.
MOSトランジスタを用いたことを特徴とする請求項1記
載のスイッチング電源装置。2. An N channel as the switching element
2. The switching power supply device according to claim 1, wherein a MOS transistor is used.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6550789A JPH0720368B2 (en) | 1989-03-16 | 1989-03-16 | Switching power supply |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6550789A JPH0720368B2 (en) | 1989-03-16 | 1989-03-16 | Switching power supply |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02246771A JPH02246771A (en) | 1990-10-02 |
| JPH0720368B2 true JPH0720368B2 (en) | 1995-03-06 |
Family
ID=13289050
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6550789A Expired - Lifetime JPH0720368B2 (en) | 1989-03-16 | 1989-03-16 | Switching power supply |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0720368B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001037212A (en) | 1999-07-14 | 2001-02-09 | Nec Corp | Low voltage input dc-dc converter |
-
1989
- 1989-03-16 JP JP6550789A patent/JPH0720368B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02246771A (en) | 1990-10-02 |
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