(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランスの１次巻線の巻線端にそれぞれ第１のトランジスタと第２のトランジスタを接続し、２つのトランジスタの主電流路の共通接続点と１次巻線の所定の巻線位置との間に直流電流が供給され、自励発振動作により得られた交流出力を負荷に供給する自励式電源装置において、
発振兼出力となる第１のトランジスタと第２のトランジスタの制御端子に、ドライバ兼バファとなる第３のトランジスタと第４のトランジスタを介して第２のトランジスタと第１のトランジスタの主電流路の１次巻線の巻線端側に接続され、第３のトランジスタと第４のトランジスタの制御端子がそれぞれ分圧回路に接続されたことを特徴とする自励式電源装置。
【請求項２】
トランスの１次巻線の巻線端にそれぞれ第１のＭＯＳトランジスタと第２のＭＯＳトランジスタを接続し、２つのＭＯＳトランジスタの主電流路の共通接続点と１次巻線の所定の巻線位置との間に直流電流が供給され、自励発振動作により得られた交流出力を負荷に供給する自励式電源装置において、
発振兼出力となる第１のＭＯＳトランジスタと第２のＭＯＳトランジスタのゲートに、ドライバ兼バファとなる第３のＭＯＳトランジスタと第４のＭＯＳトランジスタを介して第２のＭＯＳトランジスタと第１のＭＯＳトランジスタの主電流路と１次巻線の巻線端間に接続され、第３のＭＯＳトランジスタと第４のＭＯＳトランジスタのゲートがそれぞれ分圧回路に接続されたことを特徴とする自励式電源装置。
【請求項３】
トランスの１次巻線に共振コンデンサを並列に接続されたことを特徴とする請求項１、請求項２記載の自励式電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自励式プッシュプル電源装置に係るもので、特に、その正帰還発振回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スイッチング電源の一種として自励式プッシュプル電源がある。図2はその自励式プッシュプル電源装置の1例を示す回路図である。入力電圧が印加される入力端子はチョークコイルを介してトランスの1次巻線T1の中間タップに接続され、トランスの1次巻線Ｔ1の両端はそれぞれトランジスタQ1、Q2の主電流路を介してアースに接続される。1次巻線T1に並列にコンデンサC０からなる容量性インピーダンスを接続してある。
【０００３】
また、1次巻線の両端は、トランジスタQ1の主電流路のドレイン側からトランジスタQ2のゲートに、トランジスタQ2の主電流路のドレイン側からトランジスタQ１のゲートに、それぞれ接続される。2次側は、2次巻線T2の両端に2つのダイオードによる整流回路とコンデンサによる平滑回路が接続され、出力端子から出力電圧が得られる。
【０００４】
この回路の動作について説明する。入力端子に外部より入力電圧VINが印加されると、トランジスタQ1とトランジスタQ2のいずれかが導通状態となる。トランジスタQ1、Q2のいずれかが導通することによりトランスの1次巻線T1に電流が流れ、1次巻線T1に電圧が現れる。1次巻線の端子間に容量性インピーダンスC0が接続されているので共振現象を生じ、1次巻線T1に現れる電圧はほぼ正弦波状に変化する。この正弦波状に変化する電圧の変化は、巻線間の磁気結合によって2次巻線T2にも誘起され、2次巻線T2に誘起された電圧は外部負荷への電圧供給に利用される。
【０００５】
また、1次巻線T1の端子間に発生した電圧は、帰還信号としてトランジスタQ1、トランジスタQ2のゲートに入力され、トランジスタQ1、トランジスタQ2は帰還信号に応じて動作を行なう。この1次巻線T1と容量性インピーダンスC0の並列回路およびトランジスタQ1、Q2の経路での信号還流によって、図２の回路は自励発振動作を行い、2次巻線T2からほぼ正弦波状に変化する交流電圧が継続的に得られることになる。
【０００６】
上記の回路の発振周波数ｆ0は一般に次式で与えられることが知られている。
【０００７】
【数１】
0003643537.tif 000002
【０００８】
しかし、実際には発振能動素子であるトランジスタQ1、Q2のゲート・ソース間入力容量、ドレイン・ゲート間帰還容量、ドレイン・ソース間出力容量によって大きく影響を受ける。特に、ドレイン・ゲート間帰還容量はトランジスタQ1、Q2の利得倍されるため、発振周波数ｆ0は大きな影響を受けて低下する。すなわち、それらの容量の影響を受けて発振周波数ｆ0がばらつくという問題がある。
【０００９】
また、入力電圧VINは、トランジスタQ1、Q2のゲートソース間耐電圧VGSによって制約を受け、VIN MAX＝VIN／QL＜VGS（QLは回路の動作Q）となり、VINを高くできない欠点を有している。一般には、上式からVIN MAXは6〜７Vである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、発振周波数が発振能動素子であるトランジスタの各種容量成分の影響を受けずにばらつきを小さくでき、かつ、入力電圧がトランジスタの耐電圧によって制約を受けないで高電圧まで使用できる電源装置を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、発振能動素子であるトランジスタの制御端子にドライバとバッファを兼ねる素子を接続し、それらの素子の制御端子に印加する電圧を任意に設定することによって、上記の課題を解決するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
すなわち、トランスの１次巻線の巻線端にそれぞれ第１のトランジスタと第２のトランジスタを接続し、２つのトランジスタの主電流路の共通接続点と１次巻線の所定の巻線位置との間に直流電流が供給され、自励発振動作により得られた交流出力を負荷に供給する自励式電源装置において、発振兼出力素子である第１のトランジスタと第２のトランジスタの制御端子に、ドライバとバッファとなる第３のトランジスタと第４のトランジスタを介して第２のトランジスタと第１のトランジスタの主電流路の１次巻線の巻線端側に接続され、第３のトランジスタと第４のトランジスタの制御端子がそれぞれ分圧回路に接続されたことに特徴を有するものである。１次巻線と並列に共振コンデンサを接続してもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明による自励式プッシュプル電源装置は、発振兼出力素子（Q1、Q2）の制御端子（ゲート）にドライバ兼バッファとなるトランジスタ（Q3、Q4）が接続され、これらのバッファ（トランジスタ）を介して正帰還をかけて回路を発振させる。また、ドライバ兼バッファとなるトランジスタ（Q3、Q4）の制御端子（ゲート）に印加する電圧を分圧回路によって任意に設定できるようにして、最大入力電圧（VIN）に自由度を持たせるようにしたものである。
【００１４】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。図１は本発明の実施例を示す回路図で、基本的な回路構成は図2によって説明した前記の例と同じである。本発明においては、トランジスタQ1のゲートを直接反対側の主電流路に接続するのではなく、ドライバ用トランジスタQ3を介して接続している。トランジスタQ2も同様にドライバ用トランジスタＱ4を介して接続している。トランジスタQ3とトランジスタQ４はドレイン側が1次巻線に巻線端に、ソース側がトランジスタQ1とトランジスタQ2のゲートに接続されている。
【００１５】
トランジスタQ3とトランジスタQ4のゲートにはそれぞれ、巻線端に接続された抵抗R3、抵抗R4が接続されるとともに、抵抗R5、抵抗R6を介して接地されている。この抵抗R3〜R6の値を選択することによってトランジスタQ3とトランジスタQ4のゲートに印加する電圧を設定しそれらのトランジスタの動作を制御することができる。
【００１６】
ドライバとして用いるトランジスタQ3、Q4がバッファとしての役割を担うため、前記のトランジスタQ1、Q2の各種容量の影響をほとんど受けない。発振周波数はトランスの1次インダクタンスL0と共振容量C０でほぼ決定されるので、トランジスタQ1、Q2の各種容量の影響を受ける発振周波数のばらつきはほぼ皆無となる。
【００１７】
また、トランジスタQ3、Q4に接続される抵抗R3、R4、R5、R6の値を適切に選定することにより、入力電圧VINの最大値はトランジスタQ3、Q4のドレイン・ソース間耐圧VDS／QLまで高くすることができる。例えば、VDS耐圧が100Vの素子を用いれば、上記の式から約25Vまでの範囲で使用することができる。
【００１８】
なお、上記の例では2次巻線に整流ダイオードを接続して出力電圧VOを直流としているが、整流ダイオードを用いずに出力電圧VOを交流としてもよい。また、共振コンデンサC０を用いて発振波形を正弦波状としたが、C０を外して発振波形を矩形波として用いることもできる。あるいは、共振容量を２次側に付加する回路や、１次側、２次側の双方に付加する回路構成としてもよい。さらに、図３に示したように、Ｐ型ＭＯＳを使用してマイナス入力電圧に対応した回路構成も可能となるし、ドライバとなるトランジスタをバイポーラ素子としてもよい。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、ドライバとしてトランジスタ素子を利用したので、これらの素子がバッファ（容量隔離）として作用し、発振能動素子の各容量成分が発振周波数に影響を及ぼさなくなる。したがって、それらの容量のばらつきに起因する発振周波数のばらつきをなくすことができる。
【００２０】
また、ドライバのトランジスタが入力電圧の最大値を向上させるため、それらの素子の、例えばドレイン・ソース間の、電圧を選択することによってほぼ任意の入力電圧で回路を動作させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による自励式電源回路の１例の回路図
【図２】  従来の自励式電源回路の例を示す回路図
【図３】  本発明の他の実施例を示す回路図
【符号の説明】
T1：1次巻線
T2：2次巻線
C０：共振容量
Q1、Q2：発振出力用トランジスタ
Q3、Q4：ドライバ兼バッファ用トランジスタ
【図１】
0003643537.tif 000003
【図２】
0003643537.tif 000004
【図３】
0003643537.tif 000005