リンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路
【課題】１つの太陽電池セルの発生電圧を入力電圧として昇圧するリンギングチョーク方式のスイッチング電源回路を提供する。
【解決手段】トランジスタＴｒのＯＦＦ時にコンデンサＣｂの充電電圧がＯＮ閾値電圧を上回るとトランジスタＴｒがＯＮし、１次側の１次巻線Ｎｐに入力電圧Ｖｉｎが印加される。これにより１次側の２次巻線Ｎｂに電圧が発生し、この電圧と充電電圧との合成電圧によりトランジスタＴｒはＯＮし続ける。ＯＮし続けると、コンデンサＣｂの充電電圧が低下し、トランジスタＴｒはＯＦＦする。このとき、２次巻線Ｎｓに誘起電圧が発生する。
【解決手段】トランジスタＴｒのＯＦＦ時にコンデンサＣｂの充電電圧がＯＮ閾値電圧を上回るとトランジスタＴｒがＯＮし、１次側の１次巻線Ｎｐに入力電圧Ｖｉｎが印加される。これにより１次側の２次巻線Ｎｂに電圧が発生し、この電圧と充電電圧との合成電圧によりトランジスタＴｒはＯＮし続ける。ＯＮし続けると、コンデンサＣｂの充電電圧が低下し、トランジスタＴｒはＯＦＦする。このとき、２次巻線Ｎｓに誘起電圧が発生する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、直流低電圧を直流高電圧に電圧変換するリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路に関し、前記直流低電圧を発生する電力発生装置として、例えば１つの太陽電池セルに適用して好適なリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、外部クロックが不要でトランスとトランジスタとで自励発振動作を行わせるリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路が利用されている。
【０００３】
図７は、一般的なリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路２の回路図である。この昇圧型スイッチング電源回路２では、入力電圧Ｖｉｎを発生する電力発生装置４が、入力端子６、８間に接続され、出力電圧Ｖｏが発生する出力端子１２、１４間に負荷１０が接続される。
【０００４】
この昇圧型スイッチング電源回路２では、始動時に抵抗Ｒｇを通ってトランジスタＴｒのベースに電流Ｉｇが流れるとトランジスタＴｒがＯＮする。トランジスタＴｒがＯＮすると、１次側の第１巻線Ｎｐ間に入力電圧Ｖｉｎが印加される。
【０００５】
このときトランスＴを介し１次側の同極性の第２巻線Ｎｂに発生する誘起電圧Ｖｉｎ×Ｎｂ／Ｎｐ＝Ｖｎｂによる定電流Ｉｂ（Ｉｂ＝（Ｖｎｂ−ＶＢＥ）／Ｒｂ、ただしＶＢＥは、トランジスタＴｒのベースエミッタ間電圧）がトランジスタＴｒのベースに供給される。なお、このとき、２次側の巻線Ｎｓは逆極性となっておりダイオードＤが逆バイアスとなるので２次電流Ｉｓは流れない。
【０００６】
トランジスタＴｒがＯＮしていると１次電流（コレクタ電流）Ｉｃが直線的に増加するが、ベース電流Ｉｂが不足となる時点でトランジスタＴｒがＯＦＦになる。
【０００７】
トランジスタＴｒがＯＦＦになったとき、第１巻線Ｎｐに発生する逆起電力が巻線比（Ｎｓ／Ｎｐ）に応じた電圧で２次巻線Ｎｓに誘起し、ダイオードＤをＯＮさせ２次電流ＩｓによりコンデンサＣ２を充電するとともに、負荷１０に負荷電流Ｉｏ、電圧Ｖｏの電力が供給される。
【０００８】
２次巻線Ｎｓへの誘起電圧が低下しダイオードＤがＯＦＦになると、コンデンサＣ２から負荷に電力が供給されるとともに、２次巻線Ｎｓに発生する逆起電力が巻線比（Ｎｂ／Ｎｓ）に応じた電圧で１次巻線の第２巻線Ｎｂに誘起し、トランジスタＴｒがＯＮする。以下、トランジスタＴｒがＯＮ、ＯＦＦ動作を繰り返す。
【０００９】
図８は、図７に示す一般的なリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路２の１次電流Ｉｃ（１次側第１巻線Ｎｐに流れる電流）と、２次電流Ｉｓ（２次巻線Ｎｓに流れる電流）の各波形を示している。
【００１０】
スイッチング周期Ｔｓｗは、トランジスタＯＮ期間Ｔｒ＿ｏｎとトランジスタＯＦＦ期間Ｔｒ＿ｏｆｆとからなり、トランジスタＯＮ期間Ｔｒ＿ｏｎにトランスＴの第１巻線Ｎｐに１次電流Ｉｃが流れてリアクトルである第１巻線Ｎｐにエネルギが蓄積される。このトランジスタＯＮ期間Ｔｒ＿ｏｎと１次電流通電期間ＴＩｃ＿ｏｎとが等しい。
【００１１】
その一方、トランジスタＯＦＦ期間Ｔｒ＿ｏｆｆにトランスＴの２次巻線Ｎｓから２次電流Ｉｓが流れ出し、エネルギを放出しつくす。このトランジスタＯＦＦ期間Ｔｒ＿ｏｆｆと２次電流Ｉｓの通電期間（２次電流通電期間）ＴＩｓ＿ｏｎとが等しい。
【００１２】
ところで、リンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路２の電力発生装置４として、直流低電圧を発生する、例えば１つの太陽電池セルの利用を考えた場合、１つの太陽電池セルのＯＣＶ（開放回路電圧：Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）は、０．６［Ｖ］程度であり、トランジスタＴｒのＯＮ閾値電圧は、それより僅かに低い電圧である。
【００１３】
したがって、図７に示したリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路２の電力発生装置４として１つの太陽電池セルを接続した場合には、抵抗Ｒｇを通じてトランジスタＴｒに電流Ｉｇが流れ、トランジスタＴｒをＯＮしようとするが、太陽電池セルが電流Ｉｇを供給しているため、前記太陽電池セルの内部抵抗による電圧降下によりトランジスタＴｒのベース電圧がトランジスタＴｒのＯＮ閾値電圧を下回ることになりトランジスタＴｒをＯＮすることができないという不都合が発生する。
【００１４】
この問題を解決するために、トランジスタのＯＮ閾値電圧を低下させるＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）技術を採用することが考えられる（特許文献１）。
【００１５】
【特許文献１】特開２００５−１０２４４０号公報（［００３１］、［００３２］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、ＳＯＩ技術は、製造工程が複雑でありコストが高いという問題がある。
【００１７】
この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、廉価なトランジスタを用いて１つの太陽電池セル等、低電圧を発生する電力発生装置であっても、スイッチングを安定して継続させることを可能とするリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
この発明に係るリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路は、電力発生装置で発生された電圧が入力電圧として印加される１次側に、第１巻線と第２巻線が設けられ、２次側に、負荷が接続される出力巻線が設けられたトランスと、前記入力電圧のホット側が一端側に接続される前記第１巻線の他端側にコレクタが接続され、エミッタが前記入力電圧のコールド側に接続されたトランジスタと、前記入力電圧のホット側と前記トランジスタのベース間に接続された抵抗と、一端側が前記エミッタに接続される前記第２巻線の他端側と、前記ベースとの間に接続されたコンデンサと、を備えることを特徴とする。
【００１９】
この発明では、トランジスタのベースに接続される１次側第２巻線のホット側と前記ベース間にコンデンサを接続し、該コンデンサを入力電圧のホット側と該コンデンサとの間に接続される抵抗により充電するという特徴的な構成を採用している。このように構成すれば、スイッチング周期毎にこのコンデンサが充電され、この充電電圧によりトランジスタをＯＮさせることができるので、この充電電圧がトランジスタのＯＮ閾値電圧より僅かでも高ければ、トランジスタを継続してＯＮさせることができる。
【００２０】
この発明によれば、前記電力発生装置の開放電圧が、前記トランジスタのＯＮ閾値電圧を下回らない電圧である場合には、トランジスタを継続して（連続して）ＯＮさせることができる。
【００２１】
なお、前記トランジスタは、前記抵抗を通じて充電される前記コンデンサの両端電圧が前記ＯＮ閾値電圧を上回るとＯＮするが、ＯＮすると前記１次側第１巻線間に前記入力電圧が印加され、前記１次側第１巻線間に前記入力電圧が印加されると、前記１次側第２巻線に電圧が誘起し、誘起した第２巻線間電圧が前記コンデンサの両端電圧に加算されて前記トランジスタがさらにＯＮ方向に動作する際の、前記第２巻線間電圧が前記ＯＮ閾値電圧を下回る電圧となるように前記トランスが製作されているように構成することで、トランスを含めたリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路の電力損失を抑制することができる。
【００２２】
前記電力発生装置が、１つの太陽電池セルであるとき、この発明を好適に適用することができる。
【発明の効果】
【００２３】
この発明によれば、１つの太陽電池セル等、低電圧を発生する電力発生装置であっても、廉価なトランジスタを用いて入力電圧よりも出力電圧を高くすることができるスイッチング動作を安定して継続させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に参照する図面において、上記図７、図８に示したものと対応するものには同一の符号を付ける。
【００２５】
図１は、この発明の一実施形態に係るリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路２０の回路図である。
【００２６】
この昇圧型スイッチング電源回路２０では、入力電圧Ｖｉｎを発生する電力発生装置４が１次側の入力端子６、８間に接続され、負荷１０が、出力電圧Ｖｏが発生する２次側の出力端子１２、１４間に接続される。
【００２７】
電力発生装置４として、この実施形態では１つの太陽電池セルを用いているが、電力発生装置４としては、１つの太陽電池セルに限定されることはない。
【００２８】
電力発生装置４が発生する１次電圧である入力電圧Ｖｉｎを２次電圧である出力電圧Ｖｏに変換するために、この実施形態に係るリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路２０は、基本的には、ＯＮ／ＯＦＦするトランジスタＴｒと、１個のトランスＴとを備える。
【００２９】
トランジスタＴｒとして、この実施形態ではバイポーラＮＰＮ型トランジスタを用いているが、バイポーラ型トランジスタに限定されることはない。
【００３０】
トランスＴのコア２２の１次側に第１巻線Ｎｐと第２巻線Ｎｂが巻かれ、トランスＴの２次側に出力巻線Ｎｓが巻かれている。
【００３１】
出力巻線Ｎｓには、ダイオードＤと平滑コンデンサＣ２とからな整流回路が接続されている。出力電圧Ｖｏは平滑コンデンサＣ２の両端電圧として得られる。
【００３２】
１次側の第１巻線Ｎｐの一端は、端子６を介して電力発生装置４のホット側（この実施形態では電流ソース側）に接続され、第１巻線Ｎｐの他端は、トランジスタＴｒのコレクタに接続されている。
【００３３】
トランジスタＴｒのベースと電力発生装置４のホット側との間に抵抗Ｒｇが接続されている。
【００３４】
トランジスタＴｒのエミッタは接地され、端子８を介して電力発生装置４のコールド側（この実施形態では電流シンク側）に接続されている。
【００３５】
１次側の第２巻線Ｎｂの一端は接地されている。１次側の第２巻線Ｎｂの他端と、トランジスタＴｒのベースと前記抵抗Ｒｇの接続点と、の間に抵抗ＲｂとコンデンサＣｂの直列回路が接続されている。
【００３６】
抵抗Ｒｂは、ダンピング抵抗（制動抵抗）であり、トランジスタＴｒのＯＮ及びＯＦＦ時に第２巻線Ｎｂのホット側に発生するスパイク電圧によりトランジスタＴｒのベースエミッタ間に過大な逆電圧がかからないような値（小抵抗値）に設定される。なお、抵抗Ｒｂは、小抵抗値であるので、以下の説明において、理解の容易化を考慮し、抵抗Ｒｂの両端に発生する電圧は０［Ｖ］として説明する。また、抵抗Ｒｂは、スパイク電圧を低減する目的で挿入されているので、スパイク電圧の周波数を低減するビーズコア等（スパイク電圧の周波数での抵抗成分が高く、直流では抵抗成分がゼロ値となる素子）に代替する（抵抗と併用する）ことも可能である。
【００３７】
図２は、この実施形態に係る１つの太陽電池セルである電力発生装置４の温度に対する開放電圧Ｖｏｃｖ［Ｖ］の変化特性と、トランジスタＴｒの温度に対するベースエミッタ間のＯＮ閾値電圧Ｖｔｈ［Ｖ］の変化特性を示している。電力発生装置４の開放電圧Ｖｏｃｖの特性は、日射量が５００［Ｗ／ｍ2］のときの開放電圧Ｖｏｃｖ２の特性と、日射量が１０００［Ｗ／ｍ2］のときの開放電圧Ｖｏｃｖ１の特性を示している。同一温度では、日射量が大きいときの方が開放電圧Ｖｏｃｖが高いことが分かる（Ｖｏｃｖ１＞Ｖｏｃｖ２）。
【００３８】
１つの太陽電池セルからなる電力発生装置４によりトランジスタＴｒをＯＮにするためには、その開放電圧Ｖｏｃｖが、トランジスタＴｒのＯＮ閾値電圧Ｖｔｈを下回らない電圧となっていることが必要である（Ｖｔｈ≦Ｖｏｃｖ）。
【００３９】
例えば、温度４０［℃］において、トランジスタＴｒのＯＮ閾値電圧Ｖｔｈは、約０．５［Ｖ］であり、開放電圧Ｖｏｃｖ１は、約０．５５［Ｖ］であると読み取れる。以下、この実施形態の理解を容易にするため、特に断らない限り、トランジスタＴｒのＯＮ閾値電圧Ｖｔｈは、Ｖｔｈ＝０．５［Ｖ］、電力発生装置４の開放電圧Ｖｏｃｖは、Ｖｏｃｖ＝０．５５［Ｖ］であるものとして説明する。
【００４０】
この実施形態に係るリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路２０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作について説明する。
【００４１】
図３に示すように、トランジスタＴｒがＯＦＦ、ダイオードＤがＯＦＦのときに、電力発生装置４から電流Ｉｇが流れ出し、抵抗Ｒｇ、コンデンサＣｂ、抵抗Ｒｂ、及び第２巻線Ｎｂの経路でコンデンサＣｂに徐々に充電される。なお、継続発振中（自励発振中）には、ダイオードＤがＯＦＦのときに、コンデンサＣ２から負荷電流Ｉｏが負荷１０に供給される。
【００４２】
１次側において、電力発生装置４からコンデンサＣｂに電流Ｉｇが流れることで、電力発生装置４の内部抵抗による電圧降下を原因として、入力電圧（電力発生装置４の発生電圧）Ｖｉｎが一旦低下するが、コンデンサＣｂが徐々に充電されるにつれて、充電電圧Ｖｃｂが増加することから入力電圧Ｖｉｎは開放電圧Ｖｏｃｖ＝０．５５［Ｖ］に近づいていく。
【００４３】
さらに、コンデンサＣｂが充電されるにつれ、トランジスタＴｒのベース電圧が、開放電圧Ｖｏｃｖ＝０．５５［Ｖ］に近づき、トランジスタＴｒのベースの電圧がＯＮ閾値電圧Ｖｔｈ＝０．５［Ｖ］に達したとき、トランジスタＴｒはＯＦＦからＯＮになる。
【００４４】
図４に示すように、トランジスタＴｒがＯＮになると、入力電圧Ｖｉｎが１次側の第１巻線Ｎｐ間に印加され、この第１巻線Ｎｐ（リアクトルと考えることができる。）にエネルギが蓄積される。
【００４５】
このとき、トランスＴを介して１次側の第２巻線Ｎｂに電圧Ｖｎｂ（Ｖｎｂ＝Ｖｉｎ×Ｎｂ／Ｎｐ）が発生するので、トランジスタＴｒのベースの電圧が急速に上昇する。
【００４６】
結果、トランジスタＴｒのベースの電圧は、充電電圧Ｖｃｂと電圧Ｖｎｂの合成電圧（Ｖｃｂ＋Ｖｎｂ）となり、トランジスタＴｒをさらにＯＮ方向にする。
【００４７】
トランジスタＴｒがＯＮし続けると、コンデンサＣｂの充電電荷がトランジスタＴｒをＯＮするために消費され、充電電圧Ｖｃｂが低下する。
【００４８】
充電電圧Ｖｃｂが低下して合成電圧（Ｖｃｂ＋Ｖｎｂ）がトランジスタＴｒのＯＮ閾値電圧Ｖｔｈを下回るとトランジスタＴｒはＯＦＦする。
【００４９】
図５に示すように、トランジスタＴｒがＯＦＦすると、１次側第１巻線Ｎｐに逆起電力Ｖｉｎ´が発生するとともに、２次側の巻線Ｎｓに巻線比（Ｎｓ／Ｎｐ）に応じた起電力による電圧Ｖｎｓが誘起する。
【００５０】
このとき、図５に示すように、ダイオードＤがＯＮし、２次側の巻線Ｎｓから２次電流Ｉｓが流れ出し、コンデンサＣ２を充電するとともに、負荷１０に電圧Ｖｏで負荷電流Ｉｏを供給する。
【００５１】
２次側の巻線Ｎｓ（リアクトルと考えることができる。）からエネルギが放出されると、図３を参照して説明した最初の動作にもどり、再びコンデンサＣｂが充電開始され、以降、同一の自励発振動作を繰り返す（継続する）。
【００５２】
図６は、この実施形態に係るリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路２０の１次電流Ｉｃ（１次側第１巻線Ｎｐに流れる電流）と、２次電流Ｉｓ（２次巻線Ｎｓに流れる電流）の各波形を示している。
【００５３】
スイッチング周期Ｔｓｗは、時点ｔ０〜ｔ１の間のトランジスタＯＮ期間Ｔｒ＿ｏｎと時点ｔ１〜ｔ３のトランジスタＯＦＦ期間Ｔｒ＿ｏｆｆとからなり、トランジスタＯＮ期間Ｔｒ＿ｏｎにトランスＴの第１巻線Ｎｐに１次電流Ｉｃが流れ、リアクトルである第１巻線Ｎｐにエネルギが蓄積される。そして、トランジスタＯＮ期間Ｔｒ＿ｏｎと１次電流通電期間ＴＩｃ＿ｏｎとが等しい。
【００５４】
その一方、トランジスタＯＦＦ期間Ｔｒ＿ｏｆｆの初期期間である時点ｔ１〜ｔ２の２次電流通電期間ＴＩｓ＿ｏｎにトランスＴの２次巻線Ｎｓから２次電流Ｉｓが流れ、エネルギを放出しつくす。
【００５５】
時点ｔ２〜ｔ３のコンデンサ充電期間Ｔｃｈの間でコンデンサＣｂに対し電流Ｉｇにより電荷が充電される。
【００５６】
このように、この実施形態では、図８に示した従来技術に比較して、トランジスタＯＦＦ期間Ｔｒ＿ｏｆｆと２次電流通電期間ＴＩｓ＿ｏｎとは等しくない。
【００５７】
以上説明したように、この実施形態に係るリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路２０は、１つの太陽電池セルの発生電圧を入力電圧Ｖｉｎとして昇圧するリンギングチョーク方式のスイッチング電源回路といえる。
【００５８】
このリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路２０は、基本的には、入力電圧Ｖｉｎを発生する電力発生装置４から電力が供給される１次側に第１巻線Ｎｐと第２巻線Ｎｂが設けられ、２次側に整流回路を介して負荷１０が接続される巻線Ｎｓが設けられたトランスＴと、入力電圧Ｖｉｎのホット側（電圧発生側）が一端側に接続される第１巻線Ｎｐの他端側にコレクタが接続され、エミッタが入力電圧Ｖｉｎのコールド側（接地側）に接続されたトランジスタＴｒと、入力電圧Ｖｉｎのホット側とトランジスタＴｒのベース間に接続された抵抗Ｒｇと、一端側がトランジスタＴｒの接地されているエミッタに接続される第２巻線Ｎｂの他端側とトランジスタＴｒのベースとの間に接続されたコンデンサＣｂと、を備える。
【００５９】
このように、トランジスタＴｒのベースに接続される１次側第２巻線Ｎｂと、前記ベースとの間にコンデンサＣｂを接続し、該コンデンサＣｂを入力電圧Ｖｉｎのホット側と該コンデンサＣｂとの間に接続される抵抗Ｒｇにより充電するという特徴的な構成を採用している。このように構成すれば、図６に示したスイッチング周期Ｔｓｗ毎に、コンデンサ充電期間ＴｃｈでこのコンデンサＣｂが充電され、充電電圧Ｖｃｂ（図３参照）によりトランジスタをＯＮさせることができるので、この充電電圧ＶｃｂがトランジスタＴｒのＯＮ閾値電圧Ｖｔｈより僅かでも高ければ、トランジスタＴｒを継続してＯＮさせることができる。
【００６０】
換言すれば、電力発生装置４の開放電圧Ｖｏｃｖが、トランジスタＴｒのＯＮ閾値電圧Ｖｔｈを下回らない電圧である場合に、トランジスタＴｒを継続してＯＮさせることができる。
【００６１】
すなわち、リンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路２０を自励発振させることができる。
【００６２】
なお、トランジスタＴｒは、抵抗Ｒｇを通じて充電されるコンデンサＣｂの両端電圧ＶｃｂがＯＮ閾値電圧Ｖｔｈを上回るとＯＮするが、ＯＮすると１次側第１巻線Ｎｐ間に入力電圧Ｖｉｎが印加され、１次側第１巻線Ｎｐ間に入力電圧Ｖｉｎが印加されると、１次側第２巻線Ｎｂに電圧Ｖｎｂが発生し、発生した第２巻線間電圧ＶｎｂがコンデンサＣｂの両端電圧Ｖｃｂに加算（Ｖｎｂ＋Ｖｃｂ）されてトランジスタＴｒがさらにＯＮ方向に動作する際の第２巻線間電圧ＶｎｂがＯＮ閾値電圧Ｖｔｈより小さくなるようにトランスＴを製作することで、トランスＴを含めたリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路２０の電力損失を抑制することができる。
【００６３】
電力発生装置４が、１つの太陽電池セルであると、この発明を好適に適用することができる。実際上、図１のリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路２０により太陽電池セルを使用し、−４０〜＋８０［℃］の範囲で動作を確認することができた。
【００６４】
このように、この発明によれば、１つの太陽電池セル等、低電圧を発生する電力発生装置４であっても、廉価なトランジスタＴｒを用いてスイッチングを安定して継続させることができる。
【００６５】
また、上述した実施形態においては、トランジスタＴｒとしてＮＰＮ型のバイポーラトランジスタを使用しているが、この明細書の記載内容に基づき、ＰＮＰ型のバイポーラトランジスタに変更すること、あるいは、電力発生装置４を太陽電池セルではなく燃料電池セルに変更すること、またはこれらの電力発生装置４が直列に接続されて使用される場合に、バイポーラトランジスタではなく、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴを用いること等、種々の構成を採り得る。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】この発明の一実施形態に係るリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路の回路図である。
【図２】この実施形態に係る１つの太陽電池セルである電力発生装置の温度に対する開放電圧の変化特性と、トランジスタの温度に対するＯＮ閾値電圧の変化特性を示す特性図である。
【図３】トランジスタがＯＦＦ時である充電時の説明図である。
【図４】トランジスタがＯＮされて１次側第１巻線に入力電圧が印加された状態の説明図である。
【図５】トランジスタがＯＦＦとなって、２次側巻線に誘起起電力が発生した状態を示す説明図である。
【図６】この実施形態に係るリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路の１次電流と２次電流の各波形図である。
【図７】一般的なリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路の回路図である。
【図８】図７に示す一般的なリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路の１次電流と２次電流の各波形図である。
【符号の説明】
【００６７】
２、２０…リンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路
４…電力発生装置 １０…負荷
Ｃｂ…コンデンサ Ｎｂ…１次側第２巻線
Ｎｐ…１次側第１巻線 Ｎｓ…２次側巻線（２次巻線、出力巻線）
Ｔ…トランス Ｔｒ…トランジスタ
Ｒｂ、Ｒｇ…抵抗 Ｖｉｎ…入力電圧
Ｖｏ…出力電圧
【技術分野】
【０００１】
この発明は、直流低電圧を直流高電圧に電圧変換するリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路に関し、前記直流低電圧を発生する電力発生装置として、例えば１つの太陽電池セルに適用して好適なリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、外部クロックが不要でトランスとトランジスタとで自励発振動作を行わせるリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路が利用されている。
【０００３】
図７は、一般的なリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路２の回路図である。この昇圧型スイッチング電源回路２では、入力電圧Ｖｉｎを発生する電力発生装置４が、入力端子６、８間に接続され、出力電圧Ｖｏが発生する出力端子１２、１４間に負荷１０が接続される。
【０００４】
この昇圧型スイッチング電源回路２では、始動時に抵抗Ｒｇを通ってトランジスタＴｒのベースに電流Ｉｇが流れるとトランジスタＴｒがＯＮする。トランジスタＴｒがＯＮすると、１次側の第１巻線Ｎｐ間に入力電圧Ｖｉｎが印加される。
【０００５】
このときトランスＴを介し１次側の同極性の第２巻線Ｎｂに発生する誘起電圧Ｖｉｎ×Ｎｂ／Ｎｐ＝Ｖｎｂによる定電流Ｉｂ（Ｉｂ＝（Ｖｎｂ−ＶＢＥ）／Ｒｂ、ただしＶＢＥは、トランジスタＴｒのベースエミッタ間電圧）がトランジスタＴｒのベースに供給される。なお、このとき、２次側の巻線Ｎｓは逆極性となっておりダイオードＤが逆バイアスとなるので２次電流Ｉｓは流れない。
【０００６】
トランジスタＴｒがＯＮしていると１次電流（コレクタ電流）Ｉｃが直線的に増加するが、ベース電流Ｉｂが不足となる時点でトランジスタＴｒがＯＦＦになる。
【０００７】
トランジスタＴｒがＯＦＦになったとき、第１巻線Ｎｐに発生する逆起電力が巻線比（Ｎｓ／Ｎｐ）に応じた電圧で２次巻線Ｎｓに誘起し、ダイオードＤをＯＮさせ２次電流ＩｓによりコンデンサＣ２を充電するとともに、負荷１０に負荷電流Ｉｏ、電圧Ｖｏの電力が供給される。
【０００８】
２次巻線Ｎｓへの誘起電圧が低下しダイオードＤがＯＦＦになると、コンデンサＣ２から負荷に電力が供給されるとともに、２次巻線Ｎｓに発生する逆起電力が巻線比（Ｎｂ／Ｎｓ）に応じた電圧で１次巻線の第２巻線Ｎｂに誘起し、トランジスタＴｒがＯＮする。以下、トランジスタＴｒがＯＮ、ＯＦＦ動作を繰り返す。
【０００９】
図８は、図７に示す一般的なリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路２の１次電流Ｉｃ（１次側第１巻線Ｎｐに流れる電流）と、２次電流Ｉｓ（２次巻線Ｎｓに流れる電流）の各波形を示している。
【００１０】
スイッチング周期Ｔｓｗは、トランジスタＯＮ期間Ｔｒ＿ｏｎとトランジスタＯＦＦ期間Ｔｒ＿ｏｆｆとからなり、トランジスタＯＮ期間Ｔｒ＿ｏｎにトランスＴの第１巻線Ｎｐに１次電流Ｉｃが流れてリアクトルである第１巻線Ｎｐにエネルギが蓄積される。このトランジスタＯＮ期間Ｔｒ＿ｏｎと１次電流通電期間ＴＩｃ＿ｏｎとが等しい。
【００１１】
その一方、トランジスタＯＦＦ期間Ｔｒ＿ｏｆｆにトランスＴの２次巻線Ｎｓから２次電流Ｉｓが流れ出し、エネルギを放出しつくす。このトランジスタＯＦＦ期間Ｔｒ＿ｏｆｆと２次電流Ｉｓの通電期間（２次電流通電期間）ＴＩｓ＿ｏｎとが等しい。
【００１２】
ところで、リンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路２の電力発生装置４として、直流低電圧を発生する、例えば１つの太陽電池セルの利用を考えた場合、１つの太陽電池セルのＯＣＶ（開放回路電圧：Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）は、０．６［Ｖ］程度であり、トランジスタＴｒのＯＮ閾値電圧は、それより僅かに低い電圧である。
【００１３】
したがって、図７に示したリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路２の電力発生装置４として１つの太陽電池セルを接続した場合には、抵抗Ｒｇを通じてトランジスタＴｒに電流Ｉｇが流れ、トランジスタＴｒをＯＮしようとするが、太陽電池セルが電流Ｉｇを供給しているため、前記太陽電池セルの内部抵抗による電圧降下によりトランジスタＴｒのベース電圧がトランジスタＴｒのＯＮ閾値電圧を下回ることになりトランジスタＴｒをＯＮすることができないという不都合が発生する。
【００１４】
この問題を解決するために、トランジスタのＯＮ閾値電圧を低下させるＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）技術を採用することが考えられる（特許文献１）。
【００１５】
【特許文献１】特開２００５−１０２４４０号公報（［００３１］、［００３２］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、ＳＯＩ技術は、製造工程が複雑でありコストが高いという問題がある。
【００１７】
この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、廉価なトランジスタを用いて１つの太陽電池セル等、低電圧を発生する電力発生装置であっても、スイッチングを安定して継続させることを可能とするリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
この発明に係るリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路は、電力発生装置で発生された電圧が入力電圧として印加される１次側に、第１巻線と第２巻線が設けられ、２次側に、負荷が接続される出力巻線が設けられたトランスと、前記入力電圧のホット側が一端側に接続される前記第１巻線の他端側にコレクタが接続され、エミッタが前記入力電圧のコールド側に接続されたトランジスタと、前記入力電圧のホット側と前記トランジスタのベース間に接続された抵抗と、一端側が前記エミッタに接続される前記第２巻線の他端側と、前記ベースとの間に接続されたコンデンサと、を備えることを特徴とする。
【００１９】
この発明では、トランジスタのベースに接続される１次側第２巻線のホット側と前記ベース間にコンデンサを接続し、該コンデンサを入力電圧のホット側と該コンデンサとの間に接続される抵抗により充電するという特徴的な構成を採用している。このように構成すれば、スイッチング周期毎にこのコンデンサが充電され、この充電電圧によりトランジスタをＯＮさせることができるので、この充電電圧がトランジスタのＯＮ閾値電圧より僅かでも高ければ、トランジスタを継続してＯＮさせることができる。
【００２０】
この発明によれば、前記電力発生装置の開放電圧が、前記トランジスタのＯＮ閾値電圧を下回らない電圧である場合には、トランジスタを継続して（連続して）ＯＮさせることができる。
【００２１】
なお、前記トランジスタは、前記抵抗を通じて充電される前記コンデンサの両端電圧が前記ＯＮ閾値電圧を上回るとＯＮするが、ＯＮすると前記１次側第１巻線間に前記入力電圧が印加され、前記１次側第１巻線間に前記入力電圧が印加されると、前記１次側第２巻線に電圧が誘起し、誘起した第２巻線間電圧が前記コンデンサの両端電圧に加算されて前記トランジスタがさらにＯＮ方向に動作する際の、前記第２巻線間電圧が前記ＯＮ閾値電圧を下回る電圧となるように前記トランスが製作されているように構成することで、トランスを含めたリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路の電力損失を抑制することができる。
【００２２】
前記電力発生装置が、１つの太陽電池セルであるとき、この発明を好適に適用することができる。
【発明の効果】
【００２３】
この発明によれば、１つの太陽電池セル等、低電圧を発生する電力発生装置であっても、廉価なトランジスタを用いて入力電圧よりも出力電圧を高くすることができるスイッチング動作を安定して継続させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に参照する図面において、上記図７、図８に示したものと対応するものには同一の符号を付ける。
【００２５】
図１は、この発明の一実施形態に係るリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路２０の回路図である。
【００２６】
この昇圧型スイッチング電源回路２０では、入力電圧Ｖｉｎを発生する電力発生装置４が１次側の入力端子６、８間に接続され、負荷１０が、出力電圧Ｖｏが発生する２次側の出力端子１２、１４間に接続される。
【００２７】
電力発生装置４として、この実施形態では１つの太陽電池セルを用いているが、電力発生装置４としては、１つの太陽電池セルに限定されることはない。
【００２８】
電力発生装置４が発生する１次電圧である入力電圧Ｖｉｎを２次電圧である出力電圧Ｖｏに変換するために、この実施形態に係るリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路２０は、基本的には、ＯＮ／ＯＦＦするトランジスタＴｒと、１個のトランスＴとを備える。
【００２９】
トランジスタＴｒとして、この実施形態ではバイポーラＮＰＮ型トランジスタを用いているが、バイポーラ型トランジスタに限定されることはない。
【００３０】
トランスＴのコア２２の１次側に第１巻線Ｎｐと第２巻線Ｎｂが巻かれ、トランスＴの２次側に出力巻線Ｎｓが巻かれている。
【００３１】
出力巻線Ｎｓには、ダイオードＤと平滑コンデンサＣ２とからな整流回路が接続されている。出力電圧Ｖｏは平滑コンデンサＣ２の両端電圧として得られる。
【００３２】
１次側の第１巻線Ｎｐの一端は、端子６を介して電力発生装置４のホット側（この実施形態では電流ソース側）に接続され、第１巻線Ｎｐの他端は、トランジスタＴｒのコレクタに接続されている。
【００３３】
トランジスタＴｒのベースと電力発生装置４のホット側との間に抵抗Ｒｇが接続されている。
【００３４】
トランジスタＴｒのエミッタは接地され、端子８を介して電力発生装置４のコールド側（この実施形態では電流シンク側）に接続されている。
【００３５】
１次側の第２巻線Ｎｂの一端は接地されている。１次側の第２巻線Ｎｂの他端と、トランジスタＴｒのベースと前記抵抗Ｒｇの接続点と、の間に抵抗ＲｂとコンデンサＣｂの直列回路が接続されている。
【００３６】
抵抗Ｒｂは、ダンピング抵抗（制動抵抗）であり、トランジスタＴｒのＯＮ及びＯＦＦ時に第２巻線Ｎｂのホット側に発生するスパイク電圧によりトランジスタＴｒのベースエミッタ間に過大な逆電圧がかからないような値（小抵抗値）に設定される。なお、抵抗Ｒｂは、小抵抗値であるので、以下の説明において、理解の容易化を考慮し、抵抗Ｒｂの両端に発生する電圧は０［Ｖ］として説明する。また、抵抗Ｒｂは、スパイク電圧を低減する目的で挿入されているので、スパイク電圧の周波数を低減するビーズコア等（スパイク電圧の周波数での抵抗成分が高く、直流では抵抗成分がゼロ値となる素子）に代替する（抵抗と併用する）ことも可能である。
【００３７】
図２は、この実施形態に係る１つの太陽電池セルである電力発生装置４の温度に対する開放電圧Ｖｏｃｖ［Ｖ］の変化特性と、トランジスタＴｒの温度に対するベースエミッタ間のＯＮ閾値電圧Ｖｔｈ［Ｖ］の変化特性を示している。電力発生装置４の開放電圧Ｖｏｃｖの特性は、日射量が５００［Ｗ／ｍ2］のときの開放電圧Ｖｏｃｖ２の特性と、日射量が１０００［Ｗ／ｍ2］のときの開放電圧Ｖｏｃｖ１の特性を示している。同一温度では、日射量が大きいときの方が開放電圧Ｖｏｃｖが高いことが分かる（Ｖｏｃｖ１＞Ｖｏｃｖ２）。
【００３８】
１つの太陽電池セルからなる電力発生装置４によりトランジスタＴｒをＯＮにするためには、その開放電圧Ｖｏｃｖが、トランジスタＴｒのＯＮ閾値電圧Ｖｔｈを下回らない電圧となっていることが必要である（Ｖｔｈ≦Ｖｏｃｖ）。
【００３９】
例えば、温度４０［℃］において、トランジスタＴｒのＯＮ閾値電圧Ｖｔｈは、約０．５［Ｖ］であり、開放電圧Ｖｏｃｖ１は、約０．５５［Ｖ］であると読み取れる。以下、この実施形態の理解を容易にするため、特に断らない限り、トランジスタＴｒのＯＮ閾値電圧Ｖｔｈは、Ｖｔｈ＝０．５［Ｖ］、電力発生装置４の開放電圧Ｖｏｃｖは、Ｖｏｃｖ＝０．５５［Ｖ］であるものとして説明する。
【００４０】
この実施形態に係るリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路２０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作について説明する。
【００４１】
図３に示すように、トランジスタＴｒがＯＦＦ、ダイオードＤがＯＦＦのときに、電力発生装置４から電流Ｉｇが流れ出し、抵抗Ｒｇ、コンデンサＣｂ、抵抗Ｒｂ、及び第２巻線Ｎｂの経路でコンデンサＣｂに徐々に充電される。なお、継続発振中（自励発振中）には、ダイオードＤがＯＦＦのときに、コンデンサＣ２から負荷電流Ｉｏが負荷１０に供給される。
【００４２】
１次側において、電力発生装置４からコンデンサＣｂに電流Ｉｇが流れることで、電力発生装置４の内部抵抗による電圧降下を原因として、入力電圧（電力発生装置４の発生電圧）Ｖｉｎが一旦低下するが、コンデンサＣｂが徐々に充電されるにつれて、充電電圧Ｖｃｂが増加することから入力電圧Ｖｉｎは開放電圧Ｖｏｃｖ＝０．５５［Ｖ］に近づいていく。
【００４３】
さらに、コンデンサＣｂが充電されるにつれ、トランジスタＴｒのベース電圧が、開放電圧Ｖｏｃｖ＝０．５５［Ｖ］に近づき、トランジスタＴｒのベースの電圧がＯＮ閾値電圧Ｖｔｈ＝０．５［Ｖ］に達したとき、トランジスタＴｒはＯＦＦからＯＮになる。
【００４４】
図４に示すように、トランジスタＴｒがＯＮになると、入力電圧Ｖｉｎが１次側の第１巻線Ｎｐ間に印加され、この第１巻線Ｎｐ（リアクトルと考えることができる。）にエネルギが蓄積される。
【００４５】
このとき、トランスＴを介して１次側の第２巻線Ｎｂに電圧Ｖｎｂ（Ｖｎｂ＝Ｖｉｎ×Ｎｂ／Ｎｐ）が発生するので、トランジスタＴｒのベースの電圧が急速に上昇する。
【００４６】
結果、トランジスタＴｒのベースの電圧は、充電電圧Ｖｃｂと電圧Ｖｎｂの合成電圧（Ｖｃｂ＋Ｖｎｂ）となり、トランジスタＴｒをさらにＯＮ方向にする。
【００４７】
トランジスタＴｒがＯＮし続けると、コンデンサＣｂの充電電荷がトランジスタＴｒをＯＮするために消費され、充電電圧Ｖｃｂが低下する。
【００４８】
充電電圧Ｖｃｂが低下して合成電圧（Ｖｃｂ＋Ｖｎｂ）がトランジスタＴｒのＯＮ閾値電圧Ｖｔｈを下回るとトランジスタＴｒはＯＦＦする。
【００４９】
図５に示すように、トランジスタＴｒがＯＦＦすると、１次側第１巻線Ｎｐに逆起電力Ｖｉｎ´が発生するとともに、２次側の巻線Ｎｓに巻線比（Ｎｓ／Ｎｐ）に応じた起電力による電圧Ｖｎｓが誘起する。
【００５０】
このとき、図５に示すように、ダイオードＤがＯＮし、２次側の巻線Ｎｓから２次電流Ｉｓが流れ出し、コンデンサＣ２を充電するとともに、負荷１０に電圧Ｖｏで負荷電流Ｉｏを供給する。
【００５１】
２次側の巻線Ｎｓ（リアクトルと考えることができる。）からエネルギが放出されると、図３を参照して説明した最初の動作にもどり、再びコンデンサＣｂが充電開始され、以降、同一の自励発振動作を繰り返す（継続する）。
【００５２】
図６は、この実施形態に係るリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路２０の１次電流Ｉｃ（１次側第１巻線Ｎｐに流れる電流）と、２次電流Ｉｓ（２次巻線Ｎｓに流れる電流）の各波形を示している。
【００５３】
スイッチング周期Ｔｓｗは、時点ｔ０〜ｔ１の間のトランジスタＯＮ期間Ｔｒ＿ｏｎと時点ｔ１〜ｔ３のトランジスタＯＦＦ期間Ｔｒ＿ｏｆｆとからなり、トランジスタＯＮ期間Ｔｒ＿ｏｎにトランスＴの第１巻線Ｎｐに１次電流Ｉｃが流れ、リアクトルである第１巻線Ｎｐにエネルギが蓄積される。そして、トランジスタＯＮ期間Ｔｒ＿ｏｎと１次電流通電期間ＴＩｃ＿ｏｎとが等しい。
【００５４】
その一方、トランジスタＯＦＦ期間Ｔｒ＿ｏｆｆの初期期間である時点ｔ１〜ｔ２の２次電流通電期間ＴＩｓ＿ｏｎにトランスＴの２次巻線Ｎｓから２次電流Ｉｓが流れ、エネルギを放出しつくす。
【００５５】
時点ｔ２〜ｔ３のコンデンサ充電期間Ｔｃｈの間でコンデンサＣｂに対し電流Ｉｇにより電荷が充電される。
【００５６】
このように、この実施形態では、図８に示した従来技術に比較して、トランジスタＯＦＦ期間Ｔｒ＿ｏｆｆと２次電流通電期間ＴＩｓ＿ｏｎとは等しくない。
【００５７】
以上説明したように、この実施形態に係るリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路２０は、１つの太陽電池セルの発生電圧を入力電圧Ｖｉｎとして昇圧するリンギングチョーク方式のスイッチング電源回路といえる。
【００５８】
このリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路２０は、基本的には、入力電圧Ｖｉｎを発生する電力発生装置４から電力が供給される１次側に第１巻線Ｎｐと第２巻線Ｎｂが設けられ、２次側に整流回路を介して負荷１０が接続される巻線Ｎｓが設けられたトランスＴと、入力電圧Ｖｉｎのホット側（電圧発生側）が一端側に接続される第１巻線Ｎｐの他端側にコレクタが接続され、エミッタが入力電圧Ｖｉｎのコールド側（接地側）に接続されたトランジスタＴｒと、入力電圧Ｖｉｎのホット側とトランジスタＴｒのベース間に接続された抵抗Ｒｇと、一端側がトランジスタＴｒの接地されているエミッタに接続される第２巻線Ｎｂの他端側とトランジスタＴｒのベースとの間に接続されたコンデンサＣｂと、を備える。
【００５９】
このように、トランジスタＴｒのベースに接続される１次側第２巻線Ｎｂと、前記ベースとの間にコンデンサＣｂを接続し、該コンデンサＣｂを入力電圧Ｖｉｎのホット側と該コンデンサＣｂとの間に接続される抵抗Ｒｇにより充電するという特徴的な構成を採用している。このように構成すれば、図６に示したスイッチング周期Ｔｓｗ毎に、コンデンサ充電期間ＴｃｈでこのコンデンサＣｂが充電され、充電電圧Ｖｃｂ（図３参照）によりトランジスタをＯＮさせることができるので、この充電電圧ＶｃｂがトランジスタＴｒのＯＮ閾値電圧Ｖｔｈより僅かでも高ければ、トランジスタＴｒを継続してＯＮさせることができる。
【００６０】
換言すれば、電力発生装置４の開放電圧Ｖｏｃｖが、トランジスタＴｒのＯＮ閾値電圧Ｖｔｈを下回らない電圧である場合に、トランジスタＴｒを継続してＯＮさせることができる。
【００６１】
すなわち、リンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路２０を自励発振させることができる。
【００６２】
なお、トランジスタＴｒは、抵抗Ｒｇを通じて充電されるコンデンサＣｂの両端電圧ＶｃｂがＯＮ閾値電圧Ｖｔｈを上回るとＯＮするが、ＯＮすると１次側第１巻線Ｎｐ間に入力電圧Ｖｉｎが印加され、１次側第１巻線Ｎｐ間に入力電圧Ｖｉｎが印加されると、１次側第２巻線Ｎｂに電圧Ｖｎｂが発生し、発生した第２巻線間電圧ＶｎｂがコンデンサＣｂの両端電圧Ｖｃｂに加算（Ｖｎｂ＋Ｖｃｂ）されてトランジスタＴｒがさらにＯＮ方向に動作する際の第２巻線間電圧ＶｎｂがＯＮ閾値電圧Ｖｔｈより小さくなるようにトランスＴを製作することで、トランスＴを含めたリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路２０の電力損失を抑制することができる。
【００６３】
電力発生装置４が、１つの太陽電池セルであると、この発明を好適に適用することができる。実際上、図１のリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路２０により太陽電池セルを使用し、−４０〜＋８０［℃］の範囲で動作を確認することができた。
【００６４】
このように、この発明によれば、１つの太陽電池セル等、低電圧を発生する電力発生装置４であっても、廉価なトランジスタＴｒを用いてスイッチングを安定して継続させることができる。
【００６５】
また、上述した実施形態においては、トランジスタＴｒとしてＮＰＮ型のバイポーラトランジスタを使用しているが、この明細書の記載内容に基づき、ＰＮＰ型のバイポーラトランジスタに変更すること、あるいは、電力発生装置４を太陽電池セルではなく燃料電池セルに変更すること、またはこれらの電力発生装置４が直列に接続されて使用される場合に、バイポーラトランジスタではなく、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴを用いること等、種々の構成を採り得る。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】この発明の一実施形態に係るリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路の回路図である。
【図２】この実施形態に係る１つの太陽電池セルである電力発生装置の温度に対する開放電圧の変化特性と、トランジスタの温度に対するＯＮ閾値電圧の変化特性を示す特性図である。
【図３】トランジスタがＯＦＦ時である充電時の説明図である。
【図４】トランジスタがＯＮされて１次側第１巻線に入力電圧が印加された状態の説明図である。
【図５】トランジスタがＯＦＦとなって、２次側巻線に誘起起電力が発生した状態を示す説明図である。
【図６】この実施形態に係るリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路の１次電流と２次電流の各波形図である。
【図７】一般的なリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路の回路図である。
【図８】図７に示す一般的なリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路の１次電流と２次電流の各波形図である。
【符号の説明】
【００６７】
２、２０…リンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路
４…電力発生装置 １０…負荷
Ｃｂ…コンデンサ Ｎｂ…１次側第２巻線
Ｎｐ…１次側第１巻線 Ｎｓ…２次側巻線（２次巻線、出力巻線）
Ｔ…トランス Ｔｒ…トランジスタ
Ｒｂ、Ｒｇ…抵抗 Ｖｉｎ…入力電圧
Ｖｏ…出力電圧
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力発生装置で発生された電圧が入力電圧として印加される１次側に、第１巻線と第２巻線が設けられ、２次側に、負荷が接続される出力巻線が設けられたトランスと、
前記入力電圧のホット側が一端側に接続される前記第１巻線の他端側にコレクタが接続され、エミッタが前記入力電圧のコールド側に接続されたトランジスタと、
前記入力電圧のホット側と前記トランジスタのベース間に接続された抵抗と、
一端側が前記エミッタに接続される前記第２巻線の他端側と、前記ベースとの間に接続されたコンデンサと、
を備えることを特徴とするリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路。
【請求項２】
請求項１記載の昇圧型スイッチング電源回路において、
前記電力発生装置の開放電圧が、前記トランジスタのＯＮ閾値電圧を下回らない電圧である
ことを特徴とするリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路。
【請求項３】
請求項１又は２記載の昇圧型スイッチング電源回路において、
前記トランジスタは、前記抵抗を通じて充電される前記コンデンサの両端電圧が前記ＯＮ閾値電圧を上回るとＯＮするが、ＯＮすると前記１次側第１巻線間に前記入力電圧が印加され、前記１次側第１巻線間に前記入力電圧が印加されると、前記１次側第２巻線に電圧が誘起し、誘起した第２巻線間電圧が前記コンデンサの両端電圧に加算されて前記トランジスタがさらにＯＮ方向に動作する際の、前記第２巻線間電圧が前記ＯＮ閾値電圧を下回る電圧となるように前記トランスが製作されている
ことを特徴とするリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の昇圧型スイッチング電源回路において、
前記電力発生装置が、１つの太陽電池セルである
ことを特徴とするリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路。
【請求項１】
電力発生装置で発生された電圧が入力電圧として印加される１次側に、第１巻線と第２巻線が設けられ、２次側に、負荷が接続される出力巻線が設けられたトランスと、
前記入力電圧のホット側が一端側に接続される前記第１巻線の他端側にコレクタが接続され、エミッタが前記入力電圧のコールド側に接続されたトランジスタと、
前記入力電圧のホット側と前記トランジスタのベース間に接続された抵抗と、
一端側が前記エミッタに接続される前記第２巻線の他端側と、前記ベースとの間に接続されたコンデンサと、
を備えることを特徴とするリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路。
【請求項２】
請求項１記載の昇圧型スイッチング電源回路において、
前記電力発生装置の開放電圧が、前記トランジスタのＯＮ閾値電圧を下回らない電圧である
ことを特徴とするリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路。
【請求項３】
請求項１又は２記載の昇圧型スイッチング電源回路において、
前記トランジスタは、前記抵抗を通じて充電される前記コンデンサの両端電圧が前記ＯＮ閾値電圧を上回るとＯＮするが、ＯＮすると前記１次側第１巻線間に前記入力電圧が印加され、前記１次側第１巻線間に前記入力電圧が印加されると、前記１次側第２巻線に電圧が誘起し、誘起した第２巻線間電圧が前記コンデンサの両端電圧に加算されて前記トランジスタがさらにＯＮ方向に動作する際の、前記第２巻線間電圧が前記ＯＮ閾値電圧を下回る電圧となるように前記トランスが製作されている
ことを特徴とするリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の昇圧型スイッチング電源回路において、
前記電力発生装置が、１つの太陽電池セルである
ことを特徴とするリンギングチョーク方式の昇圧型スイッチング電源回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−１９４９７６（Ｐ２００９−１９４９７６Ａ）
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１３９４（Ｐ２００８−３１３９４）
【出願日】平成２０年２月１３日（２００８．２．１３）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月１３日（２００８．２．１３）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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