(57)【要約】【目的】安価でシンプルなオーディオ機器用として使用できるスイッチング電源装置を提供する。【構成】スイッチング電源装置１０は、制御回路５によって制御されたスイッチングパワートランジスタＱ１で直流入力電圧＋Ｂ１をスイッチングし、スイッチング出力Ｖ１を平滑回路２で平滑して直流出力電圧＋Ｂ２とする構成であり、特に、制御回路５は、同特性の２個のトランジスタを要素とする差動増幅器の一方のトランジスタＱ２のベースに前記直流出力電圧＋Ｂ２を抵抗器Ｒ３、Ｒ４で抵抗分割した電圧Ｖ２が入力され、他方のトランジスタＱ３のベースに前記差動増幅器の出力によって制御されるＱ１のスイッチング出力Ｖ１が抵抗器Ｒ１とコンデンサＣ２の直列接続を介して正帰還で供給されるとともに、前記他方のトランジスタＱ３のベースに所定の基準電圧Ｖｓが抵抗器Ｒ６を介して供給される構成である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御回路によって制御されたスイッチングパワートランジスタで直流入力電圧をスイッチングするとともにそのスイッチング出力を平滑回路で平滑して直流出力電圧とするスイッチング電源装置において、
前記制御回路は、同特性の２個のトランジスタを要素とする差動増幅器の一方のトランジスタのベースに、前記直流出力電圧を所定の比率で抵抗分割した電圧が入力され、他方のトランジスタのベースに、前記差動増幅器の出力によって制御されるスイッチングパワートランジスタのスイッチング出力が抵抗器のみ又は抵抗器とコンデンサとの直列接続を介して正帰還で供給されるとともに、前記他方のトランジスタのベースに所定の基準電圧が抵抗器を介して供給される構成であることを特徴とするスイッチング電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主としてオーディオ機器に用いられるスイッチング電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
オーディオ機器に用いられている従来のスイッチング電源装置（スイッチング・レギュレータとも称する。）は、直流入力電圧を入力してスイッチング動作するパワーデバイスとそれを制御する専用ＩＣとスイッチング出力を平滑する平滑回路等の周辺部品による構成又はスイッチング電源専用ＩＣと周辺部品のみによる構成が一般的である。
【０００３】
図４は上記従来のスイッチング電源装置２０の回路図例であり、直流入力電圧＋Ｂ１をエミッタに入力するスイッチングパワートランジスタＱｌがそのベース側に接続されたスイッチング電源装置専用の制御用集積回路ＩＣｌによってスイッチングモードで動作するように制御される。Ｑ１のコレクタ出力は、Ｑｌがオン時は平滑回路２におけるインダクタＬ１を介してコンデンサＣ１に充電され、Ｑｌのオフ時はインダクタＬ１に蓄積されたエネルギーがダイオードＤ１、インダクタＬ１、コンデンサＣｌのループで放出されてコンデンサＣ１を充電する。こうしてコンデンサＣ１の両端に直流出力電圧＋Ｂ２が出力される。また、コンデンサＣ１の両端の直流出力電圧＋Ｂ２は抵抗器Ｒ３、Ｒ４によってＩＣ１に帰還され、ＩＣ１はこれを内部の基準電圧と比較して同じになるようにＱｌのオン／オフの時間比率を制御する。直流入力電圧＋Ｂ１と直流出力電圧＋Ｂ２の比率は前記時間比率で決まる。
【０００４】
また、下記［非特許文献１］は半導体データブック（カタログ）であり、低消費電力スイッチング・レギュレータ用コントロールＩＣが記載されており、その応用回路例３として、図５に示されるような前記スイッチング電源装置２０と類似する電源装置専用の制御用集積回路ＩＣ２を用いたＳｔｅｐ−Ｄｏｗｎ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ３０の回路図が記載されている。
【０００５】
【非特許文献１】「新日本無線  ’９１半導体データブック  バイポーラＩＣ」頁４−７８
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のスイッチング電源装置２０やＳｔｅｐ−Ｄｏｗｎ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ３０はスイッチング電源装置専用の制御用集積回路ＩＣ１やＩＣ２を用いているために高価格となっていることは否めない。オーディオ機器のコスト低減のためには、可及的に安価な汎用のディスクリート部品のみでシンプルに構成されるスイッチング電源装置とすることが望ましい。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、安価な汎用のトランジスタ２個と若干の抵抗器、コンデンサ、ダイオードのディスクリート部品により制御回路及び周辺回路を構成してスイッチングパワートランジスタをスイッチング制御することにより、安価かつシンプルな回路構成でありながら、オーディオ機器用として十分な能力を有するスイッチング電源を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、制御回路５によって制御されたスイッチングパワートランジスタＱ１で直流入力電圧＋Ｂ１をスイッチングするとともにそのスイッチング出力Ｖ１を平滑回路２で平滑して直流出力電圧＋Ｂ２とするスイッチング電源装置１０において、前記制御回路５は、同特性の２個のトランジスタＱ２、Ｑ３を要素とする差動増幅器の一方のトランジスタＱ２のベースに、前記直流出力電圧＋Ｂ２を所定の比率で抵抗分割した電圧Ｖ２が入力され、他方のトランジスタＱ３のベースに、前記差動増幅器の出力によって制御されるスイッチングパワートランジスタＱ１のスイッチング出力Ｖ１が抵抗器Ｒ１のみ又は抵抗器Ｒ１とコンデンサＣ２との直列接続を介して正帰還で供給されるとともに、前記他方のトランジスタＱ３のベースに所定の基準電圧ＶＳが抵抗器Ｒ６を介して供給される構成であることを特徴とするスイッチング電源装置１０を提供することにより、上記課題を達成する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明に係るスイッチング電源装置の実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１は本発明に係るスイッチング電源装置の回路図例である。
【００１１】
図２は実際のＭＤ／ＣＤステレオシステムに適用した本発明に係るスイッチング電源装置の回路図である。
【００１２】
図３は本発明に係るスイッチング電源装置の安定状態における各部の動作電圧波形を示す図である。
【００１３】
図１の回路図に示されるように、スイッチング電源装置１０は、破線枠内の制御回路５によって制御されたスイッチングパワートランジスタＱ１で直流入力電圧＋Ｂ１をスイッチングするとともにそのスイッチング出力Ｖ１を平滑回路２（インダクタＬ１とコンデンサＣ１及びダイオードＤ１のループで構成）で平滑して直流出力電圧＋Ｂ２とするスイッチング電源装置１０であって、特に、前記制御回路５は、同特性の２個のトランジスタＱ２、Ｑ３を要素とする差動増幅器の一方のトランジスタＱ２のベースに、前記直流出力電圧＋Ｂ２を直列接続の抵抗器Ｒ３、Ｒ４で所定の比率で抵抗分割した電圧Ｖ２が入力され、他方のトランジスタＱ３のベースに、前記差動増幅器の出力によって制御されるスイッチングパワートランジスタＱ１のスイッチング出力Ｖ１が抵抗器Ｒ１とコンデンサＣ２の直列接続（又は抵抗器Ｒ１のみ）を介して正帰還で供給されるとともに、前記他方のトランジスタＱ３のベースにツェナーダイオードＤｚによる所定の基準電圧ＶＳが抵抗器Ｒ６を介して供給される構成となっている。
【００１４】
上記スイッチング電源装置１０の特徴は、スイッチングパワートランジスタＱ１のスイッチング出力Ｖ１が抵抗器Ｒ１とコンデンサＣ２の直列接続（又は抵抗器Ｒ１のみ）を介して正帰還ループを構成している点にある。この正帰還ループによりスイッチングパワートランジスタＱｌがオンかオフかのスイッチングモードの動作となる。そしてツェナーダイオードＤｚによって基準電圧Ｖｓが設定されており、同等特性のトランジスタＱ３、Ｑ４による差動増幅器は、この基準電圧Ｖｓと抵抗器Ｒ３とＲ４の接続点の電圧Ｖ２が同じになるようにスイッチングパワートランジスタＱ１を制御するのである。
【００１５】
なお、本発明の実施の形態の例においては、前提として使用される各素子は全て安価なディスクリート部品で構成されており、因に、図４の従来のスイッチング電源装置２０の回路における制御用集積回路ＩＣ１に相当するのがトランジスタＱ２、Ｑ３、抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、コンデンサＣ２、ツェナーダイオードＤｚである。
【００１６】
次に、図１で示した上記スイッチング電源装置１０における直流入力電圧＋Ｂ１が２０Ｖ、直流出力電圧＋Ｂ２が１３．８Ｖ、基準電圧Ｖｓが６．２Ｖの場合の安定状態におけるＡ点、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点、Ｅ点で示される各部の動作波形を図２に示す。図３における符号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの動作波形は図１の同じ符号の箇所に対応している。
【００１７】
図１及び図２から明らかなように本発明に係るスイッチング電源装置１０は、極めて低コストでシンプルな回路構成であるにも拘わらず、良好に制御されたスイッチング動作を実現しており、オーディオ機器の電源装置として十分に使用できることが判る。
【００１８】
なお、実際のＭＤ／ＣＤステレオシステムの電源部に適用した本発明に係るスイッチング電源装置１１の具体的な適用回路を図３に示す。破線枠で囲まれた部分が本発明のスイッチング電源装置１１であり、各素子の値を付記してある。上記スイッチング電源装置１１は直流入力電圧＋Ｂ１が＋２５Ｖ〜＋３８Ｖで、直流出力電圧＋Ｂ２が＋１１Ｖ／０．４Ａである。そして別回路で＋９．６Ｖ／０．４Ａと＋５Ｖ／０．１２５Ａの直流電源を提供している。
【００１９】
【発明の効果】
本発明に係るスイッチング電源装置は上記のように構成されているため、オーディオ機器用として十分な性能を有する直流電源を極めて安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスイッチング電源装置の回路図である。
【図２】本発明に係るスイッチング電源装置の各部の電圧波形の実測図である。
【図３】実際のＭＤ／ＣＤステレオシステムに適用した本発明に係るスイッチング電源装置の具体的な適用回路を示す回路図である。
【図４】従来のスイッチング電源装置の回路図である。
【図５】非特許文献１に記載された従来のスイッチング電源装置（Ｓｔｅｐ−Ｄｏｗｎ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ）の回路図である。
【符号の説明】
２      平滑回路
５      制御回路
１０、１１、２０  スイッチング電源装置
３０      Ｓｔｅｐ−Ｄｏｗｎ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ
＋Ｂ１      直流入力電圧
＋Ｂ２      直流出力電圧
Ｑｌ      スイッチングパワートランジスタ
Ｑ２、Ｑ３      トランジスタ
ＩＣｌ、ＩＣ２  スイッチング電源装置専用の制御用集積回路
Ｌ１      インダクタ
Ｃ１、Ｃ２      コンデンサ
Ｄ１      ダイオード
Ｄｚ      ツェナーダイオード
Ｒ１、Ｒ２、・・抵抗器
Ｖ１      スイッチング出力
Ｖ２      抵抗分割した電圧
Ｖｓ      基準電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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