(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチングトランジスタ（ＴＰ２１）とドライバ段（ＩＰ０１）と１次巻線（Ｗ１）及び２次巻線（Ｗ２）を有する絶縁変圧器（Ｔｒ１）と動作電圧（ＵＢ１）を提供するためのブリッジ整流器（ＤＰ０１〜ＤＰ０４）とを有し、前記スイッチングトランジスタ（ＴＰ２１）は前記ブリッジ整流器（ＤＰ０１〜ＤＰ０４）の正の端子と前記１次巻線（Ｗ１）との間に配置されているスイッチング形電源回路において、
前記スイッチングトランジスタ（ＴＰ２１）は、前記ドライバ段（ＩＰ０１）と前記スイッチングトランジスタ（ＴＰ２１）との間に配置される微分素子（ＲＰ２０，ＣＰ２０）によって駆動され、
前記１次巻線（Ｗ１）の低電位の端部（４）は、１次側で前記ドライバ段（ＩＰ０１）の動作のためのＤＣ給電電圧（ＵＢ２）を発生するために使用され、
直列接続された２つのツェナーダイオード（ＤＰ０６，ＤＰ０５）を有する直列回路のうち一方のツェナーダイオードが、該１次巻線（Ｗ１）と該スイッチングトランジスタ（ＴＰ２１）とに対して並列接続されており、かつ該直列回路は、直列接続された該２つのツェナーダイオード（ＤＰ０６，ＤＰ０５）の中間タップで、該１次巻線（Ｗ１）の低電位の端部（４）に接続されることにより、該ＤＣ給電電圧（ＵＢ２）および該動作電圧（ＵＢ１）が安定化されるように構成されていることを特徴とするスイッチング形電源回路。
【請求項２】
微分素子は直列接続された抵抗（ＲＰ２０）及びキャパシタ（ＣＰ２０）を含むことを特徴とする請求項１記載のスイッチング形電源回路。
【請求項３】
抵抗（ＲＰ２１）は動作電圧（ＵＢ１）とスイッチングトランジスタ（ＴＰ２１）のベースとの間に配置されることを特徴とする請求項１又は２記載のスイッチング形電源回路。
【請求項４】
ドライバ段（ＩＰ０１）はスイッチングトランジスタ（ＴＰ２１）を駆動するために方形波パルスを発生し、
微分素子の時定数は、前記スイッチングトランジスタ（ＴＰ２１）を制御するために前記方形波パルスの微分が正及び負のパルスを発生するように選択されることを特徴とする請求項１〜３のうちの１項記載のスイッチング形電源回路。
【請求項５】
動作電圧（ＵＢ１）に接続されるツェナーダイオード（ＤＰ０５）はドライバ段（ＩＰ０１）の始動電流を供給することにも使用されることを特徴とする請求項１記載のスイッチング形電源回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスイッチングトランジスタとドライバ段と１次巻線及び２次巻線を有する絶縁変圧器と動作電圧を提供するためのブリッジ整流器とを有し、スイッチングトランジスタはブリッジ整流器の正の端子と１次巻線との間に配置されているスイッチング形電源回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スイッチングトランジスタならびに１次巻線及び２次巻線を有する絶縁変圧器を含むスイッチング形電源回路は、とりわけ２次側の動作電圧を安定化するために調整情報が２次側から１次側に伝送されなければならない場合には、構成要素の比較的高い複雑性が必要とされる。この情報を伝送するための様々な実施形態が公知である。例えばフォトカプラを使用した実施形態が公知である。ドイツ特許第４００４７０７号明細書は次のような回路を開示している。すなわち、この回路ではトランジスタ段を介して絶縁変圧器の休止フェーズの間の僅かな時間間隔内に調整信号が逆伝送される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題はこのようなスイッチング形電源回路の構成要素の複雑性を低減することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、スイッチングトランジスタは、ドライバ段とスイッチングトランジスタとの間に配置される微分素子によって駆動され、
１次巻線の低電位の端部は、１次側でドライバ段の動作のための給電電圧を発生するために使用されることによって解決される。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明によれば、２次巻線は４つのダイオードの適当な回路によって同じ極性の２つの整流された電圧を発生するのに使用される。この回路によって、スイッチング形電源回路はフォワードコンバータ及びフライバックコンバータの両方として動作する。それゆえ、調整されるスイッチング形電源回路では一方の電圧のみが安定化されるのだが、両方の電圧を動作電圧として使用できる。他方の電圧は有利には２次側から１次側へ調整情報を伝送するために使用することができる。エラー増幅器として使用される、例えばタイプＴＬ４３１の可変ツェナーダイオードはとりわけこの目的に適っている。このツェナーダイオードは制御入力側を有する。この制御入力側は、適当な回路を用いてパッシブな抵抗回路網を介して、調整されるべき２次側電圧に接続されている。このツェナーダイオードのツェナー電圧の変化によって、このツェナーダイオードに接続された巻線には多かれ少なかれ強く負荷がかけられ、この結果この負荷が絶縁変圧器の１次側の補助巻線を介して取り出される。
【０００６】
有利には低電力消費を有する負荷に給電するのに使用される安定化された動作電圧点は、関連機器の動作を示すための直列接続された発光ダイオードに接続されている。この発光ダイオードは整流ダイオードに後置接続されかつ安定化キャパシタに前置接続されるので、この発光ダイオードはこのスイッチング形電源回路の脈動するスイッチング周波数で動作される。高いスイッチング周波数で使用された場合、この発光ダイオードは例えばほんの３ｍＷという非常に低い電力消費を有する。それゆえこの発光ダイオードに直列に接続する抵抗はまったく必要ない。
【０００７】
本発明の実施形態によれば、スイッチングトランジスタの制御入力側はドライバ段によって微分素子を介して駆動される。このスイッチングトランジスタは、入力側の動作電圧と絶縁変圧器の１次巻線との間に配置されている。この結果この制御入力側は直流的にデカップリングされるので、この制御入力側は抵抗を介して入力側の動作電圧の電位に接続される。
【０００８】
ドライバ段はスイッチングトランジスタを駆動するための方形波パルスを発生する。微分素子の時定数は、正のパルスエッジによってスイッチオフされ負のパルスエッジによってスイッチオンされるように選択される。このスイッチング形電源回路の出力電圧はこのパルス幅及び/又は周波数を変化させることによって調整される。
【０００９】
スイッチングトランジスタは絶縁変圧器の１次巻線に電流フロー方向に前置接続されているので、この１次巻線の低電位の端部は１次側の給電電圧を発生するために使用される。これは２つのツェナーダイオードを含む回路網によって安定化され同時にドライバ段の始動電流を供給する。
【００１０】
このスイッチング形電源回路は非常にコンパクトな構造を有し、その低電力消費のためにとりわけテレビジョンセット又はビデオレコーダに対する別個のスタンバイ電力供給部として使用するのが適当である。スタンバイモードにおいてこのスイッチング形電源回路は、例えばただ１つの赤外線受信器のみを駆動し、このためには負荷をふくめて１００ｍＷより少ない電力消費を必要とする。このスイッチング形電源回路は発光ダイオードを動作表示器として含み、この発光ダイオードは赤外線受信器に給電する電流路に直接接続される。
【００１１】
選択的に、このスイッチング形電源回路は有利には例えばさらに別の２次巻線を使用してより高い電力レベルを有する複数の電圧を発生するのに使用される。そしてこれらの電圧のうちの１つは同様に可変ツェナーダイオードによって安定化される。
【００１２】
有利な実施形態は従属請求項から得られる。
【００１３】
【実施例】
本発明の実施例を次に図面に基づいて詳しく説明する。
【００１４】
図のスイッチング形電源回路はブリッジ整流器を有する。このブリッジ整流器はＡＣ電圧ＶＡＣから入力側の動作電圧ＵＢ１を発生するための４つのダイオードＤＰ０１〜ＤＰ０４を有する。この動作電圧ＵＢ１は直列接続された２つのキャパシタＣＰ０５及びＣＰ０６に並列な直列接続された２つのツェナーダイオードＤＰ０５及びＤＰ０６によって安定化される。同時に給電電圧ＵＢ２はこれらの直列回路の相互に接続された中央タップを介して安定化される。２つのリアクタンス素子Ｃ１及びＣ２はブリッジ整流器に印加されるＡＣ電圧を著しく低減する。この実施例では動作電圧ＵＢ１は３６ボルト、給電電圧ＵＢ２は６ボルトである。
【００１５】
動作電圧ＵＢ１はスイッチングトランジスタＴＰ２１のエミッタに接続される。このスイッチングトランジスタＴＰ２１のコレクタは絶縁変圧器Ｔｒ１の１次巻線Ｗ１に接続されている。この１次巻線Ｗ１の低電位の第２の接続端子４は、給電電圧ＵＢ２に接続されている。よって、この給電電圧ＵＢ２はツェナーダイオードＤＰ０５によって供給されるだけでなくスイッチングトランジスタＴＰ２１の動作によって１次巻線Ｗ１からも得られ、さらにツェナーダイオードＤＰ０６及びキャパシタＣＰ０６によって安定化される。この給電電圧ＵＢ２はドライバ段ＩＰ０１及びトランジスタ段ＴＰ３０に給電するのに使用される。
【００１６】
この実施例では、ドライバ段ＩＰ０１は相応に接続された演算増幅器の形の発振器である。この発振器は無安定マルチバイブレータとして動作し方形波信号を発生する。このドライバ段ＩＰ０１の出力側は微分素子を介してスイッチングトランジスタＴＰ２１の制御入力側に接続されている。この実施例では、この微分素子は抵抗ＲＰ２０とキャパシタＣＰ２０とによって形成される直列回路から成る。これら抵抗ＲＰ２０及びキャパシタＣＰ２０の値は発振器信号のスイッチングエッジを微分するように選択される。
【００１７】
スイッチングトランジスタＴＰ２１のエミッタ及びベースに並列に抵抗ＲＰ２１が接続されている。この抵抗ＲＰ２１はこのスイッチングトランジスタＴＰ２１のベース電位を動作電圧ＵＢ１にまでもたらすために使用される。この結果、このスイッチングトランジスタは駆動信号がない場合にはスイッチオフ状態になる。方形波パルスの微分によって結果的に適当な正及び負のパルスが得られる。これらの正及び負のパルスはスイッチングトランジスタＴＰ２１をオンオフするために交互に発生される。
【００１８】
絶縁変圧器Ｔｒ１は１次側補助巻線Ｗ３を有する。この１次側補助巻線Ｗ３は１つ又は複数の２次側出力電圧を安定化するための調整信号を供給するために使用される。この調整信号はトランジスタ段ＴＰ３０で増幅されさらに発振器ＩＰ０１に供給されてパルス幅及び/又は周波数を調整する。
【００１９】
このスイッチング形電源回路は例えば発振器周波数１００ｋＨｚで動作する。この発振器周波数は発振器ＩＰ０１によって制御される。選択的に、このスイッチング形電源回路を例えば４０〜１５０ｋＨｚの周波数範囲に亘って同期させてもよい。適当な構成要素の値によって微分素子は所望の発振周波数又は発振範囲に整合される。
【００２０】
次の値は図に示した駆動レベルに関連する構成要素に使用された。
【００２１】
ＲＰ２０：      ４.７ｋＯｈｍ
ＣＰ２０：      １００ｐＦ
ＲＰ２１：      ４７ｋＯｈｍ
スイッチングトランジスタはとりわけＭＯＳ電界効果トランジスタでもよい。そのハイインピーダンスゲート入力側のために、このＭＯＳ電界効果トランジスタは非常に低いスイッチング電流で制御されうる。
【００２２】
このスイッチング形電源回路の絶縁変圧器Ｔｒ１は１つの又は複数の２次巻線Ｗ２を給電電圧発生のために有する。この実施例では比較的小さい負荷ＩＥが、例えばテレビジョンセット又はビデオレコーダの赤外線受信器が、給電電圧ＵＳ１によって動作される。２次巻線Ｗ２は、同極性の２つの電圧が、この場合では２つの正の電圧ＵＳ１及びＵＳ２が発生されるように４つのダイオードＤＳ０１，ＤＳ０２，ＤＳ１０，ＤＳ２０に接続されている。すなわち、２次巻線Ｗ２の第１の接続端子５ではダイオードＤＳ１０が負荷ＩＳ１０に対して順方向に接続されダイオードＤＳ０１がアースＧＮＤＳに対して逆方向に接続されており、さらに２次巻線Ｗ２の第２の接続端子８ではダイオードＤＳ２０が負荷ＩＥに対して順方向に接続されダイオードＤＳ０２がアースＧＮＤＳに対して逆方向に接続されている。代わりに、２つの整流された負の電圧をこれらのダイオードＤＳ０１，ＤＳ０２，ＤＳ１０，ＤＳ２０の極性を逆にすることによって発生させることもできる。
【００２３】
絶縁変圧器Ｔｒ１はアースＧＮＤＳとアースＧＮＤＰとを直流的にデカップリングする。
【００２４】
電圧ＵＳ１は、安定化された出力電圧ＵＥを負荷ＩＥに供給するためにキャパシタＣＳ２０によって平滑化される。給電電圧ＵＳ２は可変ツェナーダイオードＩＳ１０のカソードに接続される。この可変ツェナーダイオードＩＳ１０のアノードはアース電位にある。Motorola社製のタイプＴＬ４３１ツェナーダイオードはとりわけこの可変ツェナーダイオードＩＳ１０として使用するのに適している。このツェナーダイオードＩＳ１０の制御電極は抵抗回路網ＲＳ１０，ＲＳ１１，ＲＳ１２及びＲＳ１３を介して安定化されるべき給電電圧に、この実施例では負荷ＩＥに印加される電圧ＵＥに接続されている。代わりに、例えば、さらに別の２次巻線又はさらに別のスイッチング形電源回路からの給電電圧がこの制御電極に接続されていてもよい。
【００２５】
有利には発光ダイオードＢＳ２０は動作状態を示すためにダイオードＤＳ２０とキャパシタＣＳ２０との間に順方向に配置される。なるほどこの発光ダイオードは負荷への電流路に接続されるが、この負荷は低電力しか消費しないので、これによってこの発光ダイオードＢＳ２０に過負荷がかかることはない。これにより直列抵抗の必要がまったくなくなる。この発光ダイオードＢＳ２０は、平滑化キャパシタＣＳ２０に前置接続されるので、電圧ＵＳ１によって動作される。この電圧ＵＳ１はこのスイッチング形電源回路の周波数で脈動する。この動作方法によって、この発光ダイオードＢＳ２０は非常に低い電力を、この実施例ではほんの約３ｍＷを必要とするにすぎない。
【００２６】
図のスイッチング形電源回路は、ここで使用されているダイオードＤＳ０１，ＤＳ０２，ＤＳ１０，ＤＳ２０から成る回路によって、オンフェーズで給電電圧ＵＳ１を発生し、オフフェーズで同じ極性の給電電圧ＵＳ２を発生する。従って、発振器ＩＰ１のデューティ比及び周波数が変化すれば、給電電圧ＵＳ１、ＵＳ２のうちの一方だけが安定化される。しかし、この場合、有利には第２の給電電圧ＵＳ２は２次側から１次側へ調整情報を伝送するのに使用される。
【００２７】
この場合、可変ツェナーダイオードＩＳ１０は複雑な回路を有するエラー増幅器の代わりをする。加えて、制御情報を伝送するためのさらに別の２次巻線又は付加的な構成要素例えばフォトカプラは全く必要ない。
【００２８】
抵抗回路網の抵抗ＲＳ１０〜ＲＳ１４はこの実施例では以下のような近似的な値を有する。この抵抗回路網を介して可変ツェナーダイオードＩＳ１０は安定化されるべき出力電圧ＵＥに接続されている。
【００２９】
ＲＳ１０：３３０ｋＯｈｍ
ＲＳ１１：０ｋＯｈｍ
ＲＳ１２：１００ｋＯｈｍ
ＲＳ１３：１００ｋＯｈｍ
ＲＳ１４：４．７ｋＯｈｍ
図の実施例は有利には２次側で低い電力レベルを発生させるために使用されかつ非常に高い効率を有する。変圧器Ｔｒ１はとりわけ低い動作電圧用にのみ構成されているので非常にコンパクトな構成を有することができる。それゆえ、このスイッチング形電源回路は特に娯楽用電子機器のための別個のスタンバイスイッチング形電源回路として使用するのに適している。選択的に、このスイッチング形電源回路はより高い電力レベル用に構成することもでき、この場合例えば自動車のバッテリに結合されるＤＣ−ＤＣ変換器として使用するのにも適している。このスイッチング形電源回路はツェナーダイオードＤＰ０５を介して簡単なやり方で始動される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によって構成されたスイッチング形電源回路の回路図である。
【符号の説明】
ＶＡＣ  ＡＣ電圧
Ｔｒ１  絶縁変圧器
Ｗ１  １次巻線
Ｗ２  ２次巻線
ＴＰ２１  スイッチングトランジスタ
ＤＰ０１〜ＤＰ０４  ダイオード
ＵＢ１  動作電圧
ＤＰ０５  ツェナーダイオード
ＤＰ０６  ツェナーダイオード
ＵＢ２  給電電圧
ＩＰ０１  ドライバ段
ＴＰ３０  トランジスタ段
ＲＰ２０  抵抗
ＣＰ２０  キャパシタ
Ｗ３  １次側補助巻線
ＤＳ０１〜ＤＳ２０  ダイオード
ＵＳ１  電圧
ＩＥ  負荷
ＵＳ２  給電電圧
ＵＥ  出力電圧
ＣＳ２０  キャパシタ
ＩＳ１０  可変ツェナーダイオード
ＢＳ２０  発光ダイオード
ＲＳ１０〜ＲＳ１４  抵抗
【図１】
0004028921.tif 000002