JP2000253660A - スイッチングレギュレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トランスの１次側と２次側とのＤＣ的な絶縁
構成を採用しながら、フィードバック制御系での電圧−
パルス幅変換およびパルス幅−電圧変換などを不要とし
て低コスト化および高精度化が図れるスイッチングレギ
ュレータを提供する。 【解決手段】 駆動パルス信号によりトランジスタ４を
オン，オフ作動させ、これによりトランス３の２次巻線
３ｂに交流電圧を生じさせ、その交流電圧を整流安定化
回路１０で整流して出力するとともに、その出力電圧の
レベルに応じたオン，オフデューティまたは周波数のパ
ルス信号を発生させ、そのパルス信号と発振器５から発
せられる所定周波数のパルス信号とによりトランジスタ
４に対する上記駆動パルス信号を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、直流電圧を交流
電圧に一旦変換し、その交流電圧を変圧し且つ整流して
出力するスイッチングレギュレータに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、スイッチングレギュレータは、
トランスの１次巻線をトランジスタやＦＥＴ等のスイッ
チング素子を介して直流電源に接続し、スイッチング素
子に駆動パルス信号を供給してスイッチング素子をオ
ン，オフ作動させることにより、トランスの２次巻線に
交流電圧を得る。そして、２次巻線に生じた交流電圧を
整流手段で整流し、出力する。

【０００３】整流手段の出力電圧は、“トランスの１次
巻線巻数”“トランスの２次巻線巻数”“駆動パルス信
号のオン，オフデューティ”により決定される。

【０００４】特に、他励式スイッチングレギュレータで
は、スイッチング素子駆動部、周波数設定部、誤差増幅
部、デューティ制御部により構成されたＴＬ４９４、Ｍ
Ｂ３７５９等のレギュレータ制御ＩＣを用いて出力電圧
を制御している。すなわち、出力電圧レベルに対応する
所定レベルのフィードバック電圧が誤差増幅部に入力さ
れ、その誤差増幅部の出力電圧レベルに応じてスイッチ
ング素子駆動部のオン，オフデューティが制御されるこ
とにより、出力電圧のレベルが調整される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】スイッチングレギュレ
ータによっては、たとえばレギュレータ制御ＩＣの動作
用電圧を得るために、フローティング（絶縁＝１次側の
グランドと２次側のグランドが互いに独立）出力の電源
が必要となる。このフローティング出力の電源を構成す
るためには、トランスの１次側と２次側とをＤＣ的（直
流的）に絶縁しなければならない。

【０００６】このようないわゆる絶縁出力型スイッチン
グレギュレータにおいては、一般的に『スイッチングレ
ギュレータ設計ノウハウ：１９８５年４月１０日初版、
１９９７年３月１日改訂第４版』にあるように、ＰＷＭ
変調した２次巻線電圧をフォトカプラおよびパルス幅電
圧変換を経てレギュレータ制御ＩＣの誤差増幅部に入力
することにより、スイッチング素子駆動部のオン，オフ
デューティを制御している。

【０００７】ただし、この方式では、フィードバック制
御を行なうためには、１次側と２次側がＤＣ的に絶縁さ
れていることから、電圧−パルス幅変換およびパルス幅
−電圧変換が必要となり、高コスト化と低精度化を招く
という問題がある。

【０００８】この発明は上記の事情を考慮したもので、
その目的とするところは、トランスの１次側と２次側と
のＤＣ的な絶縁構成を採用しながら、フィードバック制
御系での電圧−パルス幅変換およびパルス幅−電圧変換
などを不要として低コスト化および高精度化が図れるス
イッチングレギュレータを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明のス
イッチングレギュレータは、供給される駆動パルス信号
に応じてオン，オフ作動するスイッチング素子と、１次
巻線および２次巻線を有し１次巻線がスイッチング素子
を介して直流電源に接続されるトランスと、このトラン
スの２次巻線に生じる電圧を整流する整流手段と、所定
周波数のパルス信号を発する第１発振手段と、上記整流
手段で整流される電圧のレベルに応じたオン，オフデュ
ーティまたは周波数のパルス信号を発する第２発振手段
と、上記第１発振手段のパルス信号および上記第２発振
手段のパルス信号に応じて上記駆動パルス信号を生成す
る駆動パルス生成手段とを備え、整流手段で整流される
電圧を出力とする。

【００１０】すなわち、請求項１に係る発明では、駆動
パルス信号に応じてスイッチング素子がオン，オフ作動
し、トランスの２次巻線に交流電圧が生じる。この交流
電圧が整流手段で整流され、出力される。そして、この
出力電圧のレベルに応じたオン，オフデューティまたは
周波数のパルス信号が発せられ、そのパルス信号と所定
周波数のパルス信号とによりスイッチング素子に対する
駆動パルス信号が生成される。

【００１１】請求項２に係る発明のスイッチングレギュ
レータは、請求項１に係る発明において、駆動パルス生
成手段が、第２発振手段の出力信号の交流成分のみ通し
て取込むための交流カップリングと、この交流カップリ
ングを通して取込まれた信号のレベルをシフトするレベ
ルシフト手段と、このレベルシフト手段を経た信号と第
１発振手段の出力信号との論理積をとる論理積手段とを
備える。この論理積手段の出力が駆動パルス信号とな
る。

【００１２】すなわち、請求項２に係る発明では、整流
手段の出力電圧のレベルに応じたオン，オフデューティ
または周波数のパルス信号が発せられ、そのパルス信号
の交流成分のみが交流カップリングを通して駆動パルス
生成手段に取込まれる。取込まれた信号はレベルがシフ
トされ、それと所定周波数のパルス信号との論理積がと
られて、スイッチング素子に対する駆動パルス信号が生
成される。

【００１３】請求項３に係る発明のスイッチングレギュ
レータは、請求項１または請求項２に係る発明におい
て、交流カップリングが、少なくともコンデンサを使用
している。

【００１４】請求項４に係る発明のスイッチングレギュ
レータは、請求項１、請求項２、請求項３のいずれかに
係る発明において、さらに、直流電源の電圧が基準電圧
以上か否かを監視する電圧監視手段と、この電圧監視手
段の監視結果が基準電圧以上の場合は第２発振手段から
駆動パルス生成手段への信号の取込みを許容し、監視結
果が基準電圧未満の場合は第２発振手段から駆動パルス
生成手段への信号の取込みを禁止する制御手段とを備え
る。

【００１５】すなわち、請求項４に係る発明では、直流
電源の電圧が基準電圧以上か否か監視され、基準電圧以
上の場合は第２発振手段から駆動パルス生成手段への信
号の取込みが許容され、基準電圧未満の場合は第２発振
手段から駆動パルス生成手段への信号の取込みが禁止さ
れる。

【００１６】請求項５に係る発明のスイッチングレギュ
レータは、供給される駆動パルス信号に応じてオン，オ
フ作動するスイッチング素子と、１次巻線および２次巻
線を有し１次巻線がスイッチング素子を介して直流電源
に接続されるトランスと、このトランスの２次巻線に生
じる電圧を整流する整流手段と、所定周波数のパルス信
号を発する第１発振手段と、上記トランスの２次巻線に
生じる電圧により動作し上記整流手段で整流される電圧
のレベルに応じたオン，オフデューティまたは周波数の
パルス信号を発する第２発振手段と、この第２発振手段
のパルス信号が発せられるまでは上記第１発振手段のパ
ルス信号を上記駆動パルス信号として出力し上記第２発
振手段のパルス信号が発せられた後はその第２発振手段
のパルス信号を上記駆動パルス信号として出力する駆動
パルス生成手段とを備え、整流手段で整流される電圧を
出力とする。

【００１７】すなわち、請求項５に係る発明では、まず
は第１発振手段から発せられる所定周波数のパルス信号
によりトランジスタがオン，オフ作動し、トランスの２
次巻線に電圧が生じ、それが整流されて出力される。ま
た、トランスの２次巻線に生じる電圧によって第２発振
手段が動作し、上記整流手段で整流された電圧のレベル
に応じたオン，オフデューティまたは周波数のパルス信
号が発せられる。以後、この第２発振手段から発せられ
るパルス信号により、トランジスタがオン，オフ作動す
る。

【００１８】請求項６に係る発明は、請求項５に係る発
明において、駆動パルス生成手段が、第２発振手段の出
力信号の交流成分のみ通して取込むための交流カップリ
ングと、この交流カップリングを通して取込まれた信号
のレベルをシフトするレベルシフト手段と、直流電源の
電圧の投入に応じてリセットされ前記レベルシフト手段
を経た信号の最初の立上がりに応じてセットされるフリ
ップフロップと、このフリップフロップがリセット状態
にあるとき第１発振手段の出力信号を駆動パルス信号と
して出力しフリップフロップがセットされたところで第
２発振手段の出力信号を駆動パルス信号として出力する
論理回路とを備える。

【００１９】すなわち、請求項６に係る発明では、整流
手段の出力電圧のレベルに応じたオン，オフデューティ
または周波数のパルス信号が発せられ、そのパルス信号
の交流成分のみが交流カップリングを通して駆動パルス
生成手段に取込まれる。取込まれた信号はレベルがシフ
トされる。このシフト後の信号の最初の立上がりに応じ
てフリップフロップがリセット状態からセット状態に切
換わる。フリップフロップがリセット状態にあるときに
は第１発振手段の出力信号が駆動パルス信号として出力
され、フリップフロップがセットされたところで第２発
振手段の出力信号を駆動パルス信号として出力される。

【００２０】請求項７に係る発明は、請求項５または請
求項６に係る発明において、交流カッップリングが、少
なくともコンデンサを使用している。

【００２１】

【発明の実施の形態】［１］以下、この発明の第１実施
例について図面を参照して説明する。

【００２２】まず、当該スイッチングレギュレータは、
高電圧が必要となるＥＬ，ＶＦＤ等の車載用ディスブレ
イに最適となるよう構築されたものである。車載用ディ
スブレイについては、インストゥルメントパネルやセン
ターコンソール等に設置されるが、これらの設置場所は
他のシステムが密集していることから、小型化および低
コスト化が必須条件となっている。表示性能を左右する
精度についても必須となっている。

【００２３】図１に示すように、外部直流電源（たとえ
ば車載バッテリ）１の正側端子（＋）に電源スイッチ２
を介してトランスの１次巻線３ａの一端が接続され、１
次巻線３ａの他端がスイッチング素子たとえばトランジ
スタ４のコレクタ・エミッタ間を介して直流電源１の負
側端子（−）に接続される。

【００２４】トランス３は、１次巻線３ａのほかに２次
巻線３ｂ，３ｃを有する。トランジスタ４のベースは、
後述する駆動パルス生成回路６０を介して第１発振手段
であるところの発振器５の出力端に接続される。発振器
５は、外部直流電源１の電圧が電源スイッチ２のオンに
よって投入されることで作動し、所定周波数の矩形波状
のパルス信号を発する。

【００２５】トランス３の２次巻線３ｂに、整流安定化
回路１０を介して当該スイッチングレギュレータの出力
端子Ｐ，Ｎが接続される。整流安定化回路１０は、ダイ
オード１１，１２からなる整流回路と、インダクタ１３
とコンデンサ１４からなる安定化回路とで構成され、直
流電圧Ｖｏを出力する。この整流安定化回路１０の出力
端に抵抗１５，１６の直列回路が接続され、その抵抗１
５，１６の相互接続点に生じる電圧（抵抗１５，１６の
分圧比によって定まる電圧）が後述の比較器３１の非反
転入力端（＋）に供給される。

【００２６】トランス３の２次巻線３ｃに、整流安定化
回路２０を介して発振器６の電源端子および比較器３１
の電源端子がそれぞれ接続される。整流安定化回路２０
は、ダイオード２１，２２からなる整流回路と、インダ
クタ２３とコンデンサ２４からなる安定化回路とで構成
され、発振器６および後述の比較回路３０、駆動パルス
生成回路６０、基準電圧回路７０、電圧監視制御回路８
０などを集積化したいわゆるレギュレータ制御ＩＣに対
する動作用の直流電圧（ＩＣ駆動用電圧）を出力する。

【００２７】なお、整流安定化回路１０，２０のそれぞ
れ負側出力端は共通接続された状態にある。

【００２８】発振器６は、整流安定化回路２０の出力電
圧により動作し、所定周波数の三角波信号を発する。こ
の三角波信号が比較回路３０における比較器３１の反転
入力端（−）に供給される。

【００２９】比較回路３０は、比較器３１、この比較器
３１の出力端に一端が接続された出力用抵抗３２、この
出力用抵抗３２の他端と整流安定化回路２０の正側出力
端との間に接続された抵抗３３からなる。抵抗３３は、
論理“１”レベル（高レベル）の設定用である。

【００３０】比較器３１は、整流安定化回路２０の出力
電圧により動作し、非反転入力端（＋）への入力電圧
（抵抗１５，１６の相互接続点に生じる電圧）のレベル
と反転入力端（−）への入力電圧（発振器６からの三角
波信号の電圧）のレベルとを比較し、この比較結果に応
じて出力電圧のレベルが変化する。このレベル変化に伴
い、出力用抵抗３２の他端側の電圧（つまり比較回路３
０の出力電圧）が高・低レベル変化する。

【００３１】この発振器６および比較回路３０により、
上記整流安定化回路１０の出力電圧に基づいて抵抗１
５，１６の相互接続点に生じる電圧のレベルに応じたオ
ン，オフデューティの矩形波状のパルス信号を発する第
２発振手段が構成される。

【００３２】なお、第２発振手段としては、抵抗１５，
１６の相互接続点に生じる電圧のレベルに応じた周波数
のパルス信号を発する構成としてもよい。

【００３３】比較回路３０の出力は、駆動パルス生成回
路６０に供給される。駆動パルス生成回路６０は、比較
回路３０の出力信号の交流成分のみ通して取込むための
交流カップリング４０と、この交流カップリング４０を
通して取込まれた信号のレベルをシフトするレベルシフ
ト回路５０と、このレベルシフト回路５０を経た信号と
上記発振器５の出力信号との論理積をとる論理積回路い
わゆるアンド回路６１と、このアンド回路６１の出力端
と上記トランジスタ４のベースとの接続間に挿接される
電流制限用抵抗６２とを備え、アンド回路６１の出力を
駆動パルス信号として出力する。

【００３４】交流カップリング４０は、コンデンサ４１
および抵抗４２を有する。比較回路３０の出力端にコン
デンサ４１の一端が接続され、コンデンサ４１の他端が
レベルシフト回路５０の入力端に接続されるとともに、
コンデンサ４１の他端に抵抗４２を介して直流電圧Ｖｓ
（整流安定化回路２０から得ている）が印可される構成
となっている。すなわち、比較回路３０の出力信号の交
流成分のみがコンデンサ４１を通して取込まれ、この取
込まれる信号が抵抗４２からの印可電圧を中心にして上
下に振れる矩形波となる。この矩形波信号がレベルシフ
ト回路５０に供給される。

【００３５】レベルシフト回路５０は、比較器５１、抵
抗５２、抵抗５３を有する。比較器５１の反転入力端
（−）に交流カップリング４０の出力信号が入力され、
比較器５１の非反転入力端（＋）に抵抗５２を介して直
流電圧Ｖｓが入力される構成となっている。さらに、比
較器５１の出力端に抵抗５３を介して直流電圧Ｖｓが印
加される構成となっている。抵抗５３は、論理“１”レ
ベル（高レベル）の設定用である。すなわち、レベルシ
フト回路５０により、交流カップリング４０の出力信号
のレベルがシフトされるとともに、同出力信号の位相が
反転された形となる（逆位相の波形）。

【００３６】また、外部直流電源１に電源スイッチ２を
介して基準電圧回路７０が接続される。基準電圧回路７
０は、電源電圧を抵抗７１を介してツェナーダイオード
７２に印可し、ツェナーダイオード７２に生じる電圧を
基準電圧として出力する。すなわち、電源電圧がツェナ
ーダイオード７２によって決定されるツェナーレベル未
満の状態にあれば電源電圧がそのまま基準電圧として出
力され、電源電圧がツェナーレベル以上になるとツェナ
ーレベルの電圧が基準電圧として出力される。

【００３７】この出力電圧が電圧監視制御回路８０に供
給される。電圧監視制御回路８０は、電源電圧を抵抗８
１，８２の直列回路に印可し、抵抗８１，８２の相互接
続点に生じる電圧と上記基準電圧回路７０の基準電圧と
を比較器８３で比較するもので、比較器８３の出力端を
上記交流カップリング４０の出力端に接続してなる。す
なわち、電圧監視制御回路８０は、直流電源の電圧が基
準電圧（ツェナーレベル）以上か否かを監視する電圧監
視手段と、この電圧監視手段の監視結果が基準電圧以上
（比較器８３の出力が論理“１”レベル）の場合は比較
回路３０から駆動パルス生成回路６０への信号の取込み
を許容し、監視結果が基準電圧未満の場合（比較器８３
の出力が論理“０”レベル）は比較回路３０から駆動パ
ルス生成回路６０への信号の取込みを禁止する制御手段
とを兼ね備えている。

【００３８】つぎに、上記の構成の作用を説明する。

【００３９】電源スイッチ２がオンされることにより、
外部直流電源（ＤＣ１２Ｖ）１の電源電圧が投入され、
当該スイッチングレギュレータが作動を開始する。

【００４０】まず、発振器５が発振を開始し、この発振
器５から発せられるパルス信号が駆動パルス生成回路６
０におけるアンド回路６１の一方の入力端に供給され
る。アンド回路６１の他方の入力端に供給される信号と
の論理積に基づき、アンド回路６１から駆動パルス信号
が出力され、それが抵抗６２を介してトランジスタ４の
ベースに供給される。トランジスタ４は、供給される駆
動パルス信号に応じてオン，オフ作動し、そのオン時に
トランス３の１次巻線３ａに電流が流れる。

【００４１】この１次側の駆動により、トランス３の２
次巻線３ｂ，３ｃには、それぞれ“１次巻線巻数”“２
次巻線巻数” “駆動パルス信号の周波数” “駆動パル
ス信号のオン，オフデューティ”により決定される電圧
が生じる。２次巻線３ｂには、例えば数十Ｖから数百Ｖ
の交流電圧が生じる。２次巻線３ｃには、レギュレータ
制御ＩＣの駆動に適したレベルの交流電圧が生じる。

【００４２】２次巻線３ｂに生じる交流電圧は、整流安
定化回路１０で整流および安定化され、直流電圧Ｖｏと
して端子Ｐ，Ｎから外部出力される。２次巻線３ｃに生
じる交流電圧は、整流安定化回路２０で整流および安定
化され、レギュレータ制御ＩＣ駆動用の直流電圧として
出力される。

【００４３】なお、レギュレータ制御ＩＣの駆動用電圧
を直流電圧Ｖｏとは独立して２次巻線３ｃから取り出し
ているが、出力電圧Ｖｏからシリーズレギュレータやツ
ェナーダイオード等を用いて作ってもよい。

【００４４】このレギュレータ制御ＩＣの駆動用電圧に
より、発振器６が発振を開始し、発振器６から三角波信
号（のこぎり波信号とも称す）が発せられる。

【００４５】なお、発振器６の発振周波数は発振器５の
発振周波数に対し、低く設定しており、少なくとも約１
／２以下である。ここでは、発振器５の発振周波数を２
０ＫＨｚとし、発振器６の発振周波数を１００ＫＨｚと
している。これらの発振周波数は可聴域以外の周波数を
用いる。発振器５のパルス信号のオン，オフデューティ
は、ほぼ７０〜９０％としている。これにより、直流電
圧Ｖｏが最大となるようにしている。

【００４６】発振器５および発振器６は、例えば、オペ
アンプ、またはコンパレータ、またはマルチバイブレー
タ等で構成される。これらは、レギュレータ制御ＩＣに
内蔵されたものを用いてもよい。

【００４７】直流電圧Ｖｏは抵抗１５，１６で分圧さ
れ、この分圧電圧と発振器６から発せられる三角波信号
とが比較回路３０で比較される。上記分圧電圧が大きけ
れば比較回路３０から出力されるパルス信号のオン，オ
フデューティが大きくなり、分圧電圧が小さくなれば比
較回路３０から出力されるパルス信号のオン，オフデュ
ーティが小さくなる。この比較回路３０から出力される
パルス信号は駆動パルス生成回路６０の交流カップリン
グ４０を通して同駆動パルス生成回路６０に取込まれ
る。取込まれた信号は抵抗４２を介して印加されている
電圧Ｖｓを中心に振れる矩形波信号となり、その矩形波
信号がレベルシフト回路５０に入力される。レベルシフ
ト回路５０では、入力された矩形波信号がレベルシフト
されるとともに、逆位相の波形に変換される。

【００４８】このレベルシフト回路５０を経た信号がア
ンド回路６１の他方の入力端に供給される。これによ
り、トランジスタ４のベースには、発振器５からのパル
ス信号とレベルシフト回路５０を経た信号との論理積に
より合成された形の駆動パルス信号が入力されることに
なる。

【００４９】一方、電源スイッチ２のオンに際し、外部
直流電源１から供給される電源電圧のレベルが徐々に立
ち上がっていくが、この電源電圧のレベル変化が電圧監
視制御回路８０で監視される。同時に、電源電圧に基づ
き、基準電圧回路７０で基準電圧が作られる。

【００５０】すなわち、基準電圧回路７０では、電源電
圧が抵抗７１を介してツェナーダイオード７２に印可さ
れ、ツェナーダイオード７２に生じる電圧が基準電圧と
して出力される。この場合、電源電圧がツェナーダイオ
ード７２によって決定されるツェナーレベル未満の状態
にあれば電源電圧がそのまま基準電圧として出力され、
電源電圧がツェナーレベル以上になるとツェナーレベル
の電圧が基準電圧として出力される。

【００５１】電圧監視制御回路８０では、電源電圧が抵
抗８１，８２の直列回路に印可され、抵抗８１，８２の
相互接続点に生じる電圧と基準電圧回路７０の基準電圧
とが比較器８３で比較される。電源電圧が基準電圧未満
の場合は、比較器８３の出力が論理“０”レベルの状態
となり、比較回路３０から駆動パルス生成回路６０への
矩形波信号の取込みが禁止される。電源電圧が基準電圧
以上になると、比較器８３の出力が論理“１”レベルと
なり、比較回路３０から駆動パルス生成回路６０への矩
形波信号の取込みが許容される。

【００５２】したがって、図２に示すように、電源電圧
が基準電圧未満の場合は発振器５のパルス信号がそのま
ま駆動パルス信号としてアンド回路６１から出力され、
電源電圧が基準電圧以上になると、抵抗１５，１６から
のフィードバック制御系の信号が有効となり、その信号
と発振器５のパルス信号との論理積による駆動パルス信
号がアンド回路６１から出力される。この駆動パルス信
号によりトランジスタ４が駆動される。

【００５３】例えば、ツェナー電圧レベルを４Ｖ相当と
し、抵抗８１，８２の抵抗値比を１：１とした場合に
は、電源電圧が８Ｖ以上になって初めてフィードバック
制御系の信号が有効となる（絶縁出力のフィードバック
制御系が成立する）。

【００５４】このように、トランス３の１次側と２次側
とのＤＣ的な絶縁構成を採用してレギュレータ制御ＩＣ
のための動作用電圧を確実に得ながらも、フィードバッ
ク制御系（抵抗１５，１６からアンド回路６１にかけて
の系統）での電圧−パルス幅変換およびパルス幅−電圧
変換を要することなく、あるいはフィードバック制御系
での電圧一周波数（またはデューティ）変換および周波
数（またはデューティ）一電圧変換を要することなく、
高精度のスイッチングレギュレータ出力を容易に得るこ
とができる。電圧−パルス幅変換およびパルス幅−電圧
変換、あるいは電圧一周波数（またはデューティ）変換
および周波数（またはデューティ）一電圧変換などが不
要であるから、低コスト化および小形化も図れる。

【００５５】また、通常、２次側の電源にてレギュレー
タ制御ＩＣを駆動する場合には補助電源（２次側電圧を
得るには最初に何かがトランスの１次側を駆動する必要
があり、その駆動のための電源を補助電源という）が必
要となるが、本実施例によると２次巻線３ｃからレギュ
レータ制御ＩＣの動作用電圧を得ているので、そのよう
な補助電源は不要である。この点でも低コスト化および
小形化が図れる。

【００５６】なお、上記実施例では、フィードバック制
御系を交流カップリング４０により構成しているが、交
流カップリング４０に代えてフォトカプラを用いるよう
にしても同様に実施可能である。

【００５７】また、上記実施例では、フォワード型スイ
ッチングレギュレータへの適用について説明したが、フ
ライバック型スイッチングレギュレータやセンタタップ
型レギュレータに適用することももちろん可能である。

【００５８】［２］次に、この発明の第２実施例につい
て説明する。

【００５９】図３に示すように、駆動パルス生成回路６
０において、発振器５から発せられるパルス信号がオア
回路６３の一方の入力端に供給され、そのオア回路６３
の出力がアンド回路６１の一方の入力端に供給される。
さらに、レベルシフト回路５０の出力信号がオア回路６
４の一方の入力端に供給され、そのオア回路６４の出力
がアンド回路６１の他方の入力端に供給される。

【００６０】さらに、レベルシフト回路５０の出力信号
がＤ型フリップフロップ９０のＤ入力端に入力され、こ
のＤ型フリップフロップ９０のＱ出力が、上記オア回路
６３の他方の入力端に入力されるとともに、上記オア回
路６４の他方の入力端に反転入力される。

【００６１】Ｄ型フリップフロップ９０は、電源スイッ
チ２がオンされて電源電圧が投入されることにより動作
用電圧Ｖｄを受けて作動し、その際に図示しないリセッ
ト手段によりリセットされてＱ出力が論理“０”レベル
となる。さらに、Ｄ型フリップフロップ９０は、レベル
シフト回路５０からＤ入力端に入力される矩形波信号の
最初の立上がりエッジに応じてセットされ、Ｑ出力が論
理“１”レベルとなる。

【００６２】他の構成は第１実施例とほぼ同じである。

【００６３】作用を説明する。

【００６４】電源スイッチ２のオンに基づく電源電圧の
投入により、発振器５が発振を開始する。この発振器５
から発せられるパルス信号はオア回路６３を介してアン
ド回路６１の一方の入力端に供給される。

【００６５】この電源電圧の投入時、Ｄ型フリップフロ
ップがリセットされ、Ｄ型フリップフロップのＱ出力が
論理“０”レベルとなる。この論理“０”出力により、
オア回路６４の出力が論理“１”レベルとなり、アンド
回路６１のアンドが成立する。これにより、発振器５の
パルス信号がアンド回路６１から駆動パルス信号として
有効出力され、トランジスタ４が駆動される。

【００６６】この１次側の駆動により、トランス３の２
次巻線３ｂ，３ｃには、それぞれ“１次巻線巻数”“２
次巻線巻数” “駆動パルス信号の周波数” “駆動パル
ス信号のオン，オフデューティ”により決定される電圧
が生じる。２次巻線３ｂには、例えば数十Ｖから数百Ｖ
の交流電圧が生じる。２次巻線３ｃには、レギュレータ
制御ＩＣの駆動に適したレベルの交流電圧が生じる。

【００６７】２次巻線３ｂに生じる交流電圧は、整流安
定化回路１０で整流および安定化され、直流電圧Ｖｏと
して端子Ｐ，Ｎから外部出力される。２次巻線３ｃに生
じる交流電圧は、整流安定化回路２０で整流および安定
化され、レギュレータ制御ＩＣ駆動用の直流電圧として
出力される。

【００６８】このレギュレータ制御ＩＣの駆動用電圧に
より、発振器６が発振を開始し、発振器６から三角波信
号（のこぎり波信号とも称す）が発せられる。

【００６９】直流電圧Ｖｏは抵抗１５，１６で分圧さ
れ、この分圧電圧と発振器６から発せられる三角波信号
とが比較器３１で比較される。上記分圧電圧が大きけれ
ば比較器３１から出力されるパルス信号のオン，オフデ
ューティが大きくなり、分圧電圧が小さくなれば比較器
３１から出力されるパルス信号のオン，オフデューティ
が小さくなる。この比較器３１から出力されるパルス信
号は駆動パルス生成回路６０の交流カップリング４０を
通して同駆動パルス生成回路６０に取込まれる。取込ま
れた信号は抵抗４２を介して印加されている電圧Ｖｓを
中心に振れる矩形波信号となり、その矩形波信号がレベ
ルシフト回路５０に入力される。レベルシフト回路５０
では、入力された矩形波信号がレベルシフトされるとと
もに、逆位相の波形に変換される。

【００７０】このレベルシフト回路５０を経た信号がオ
ア回路６４を介してアンド回路６１の他方の入力端に供
給される。

【００７１】ここで、レベルシフト回路５０を経た矩形
波信号の最初の立上がりエッジに応じてＤ型フリップフ
ロップ９０がセットされ、そのＱ出力が論理“１”レベ
ルとなる。この論理“１”出力はオア回路６３に供給さ
れ、これによりオア回路６３の出力が発振器５からのパ
ルス信号にかかわらず論理“１”となってアンド回路６
１の一方の入力端に供給される。

【００７２】また、レベルシフト回路５０を経た矩形波
信号はオア回路６４への入力に際して位相が反転された
状態となり、それがオア回路６４を介してアンド回路６
１の他方の入力端に供給される。

【００７３】この結果、レベルシフト回路５０を経た矩
形波信号の逆位相の信号が駆動パルス信号としてアンド
回路６１から有効出力され、トランジスタ４が駆動され
る。

【００７４】すなわち、図４に示すように、電源電圧の
投入時に先ずは発振器５のパルス信号がそのまま駆動パ
ルス信号としてアンド回路６１から出力され、この出力
によるトランジスタ駆動の後、抵抗１５，１６からのフ
ィードバック制御系の信号が有効となり、その信号と発
振器５のパルス信号との論理積による駆動パルス信号が
アンド回路６１から出力され、トランジスタ駆動が継続
される。

【００７５】このように、トランス３の１次側と２次側
とのＤＣ的な絶縁構成を採用してレギュレータ制御ＩＣ
のための動作用電圧を確実に得ながらも、フィードバッ
ク制御系（抵抗１５，１６からアンド回路６１にかけて
の系統）での電圧−パルス幅変換およびパルス幅−電圧
変換を要することなく、あるいはフィードバック制御系
での電圧一周波数（またはデューティ）変換および周波
数（またはデューティ）一電圧変換を要することなく、
高精度のスイッチングレギュレータ出力を容易に得るこ
とができる。電圧−パルス幅変換およびパルス幅−電圧
変換、あるいは電圧一周波数（またはデューティ）変換
および周波数（またはデューティ）一電圧変換などが不
要であるから、低コスト化および小形化も図れる。

【００７６】また、通常、２次側の電源にてレギュレー
タ制御ＩＣを駆動する場合には補助電源（２次側電圧を
得るには最初に何かがトランスの１次側を駆動する必要
があり、その駆動のための電源を補助電源という）が必
要となるが、本実施例によると２次巻線３ｃからレギュ
レータ制御ＩＣの動作用電圧を得ているので、そのよう
な補助電源は不要である。この点でも低コスト化および
小形化が図れる。

【００７７】なお、上記実施例において、電源電圧投入
時の初期駆動の後、Ｄ型フリップフロップ９０のＱ出力
を用いて発振器５の発振を停止させる構成としてもよ
い。この場合、不用な発振信号を除去することが可能と
なるため、放射ノイズを低減できるという効果を奏す
る。

【００７８】また、上記実施例において、オア回路およ
びアンド回路などの論理回路構成をナンド回路やノット
回路を用いた論理回路構成に置き換えても同様に実施で
きることはいうまでもない。

【００７９】さらに、上記実施例では、フィードバック
制御系を交流カップリング４０により構成しているが、
交流カップリング４０に代えてフォトカプラを用いるよ
うにしても同様に実施可能である。

【００８０】また、上記実施例では、フォワード型スイ
ッチングレギュレータへの適用について説明したが、フ
ライバック型スイッチングレギュレータやセンタタップ
型レギュレータに適用することももちろん可能である。

【００８１】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、駆
動パルス信号によりスイッチング素子をオン，オフ作動
させ、これによりトランスの２次巻線に交流電圧を生じ
させ、その交流電圧を整流手段で整流して出力するとと
もに、その出力電圧のレベルに応じたオン，オフデュー
ティまたは周波数のパルス信号を発生させ、そのパルス
信号と発振手段から発せられる所定周波数のパルス信号
とによりスイッチング素子に対する上記駆動パルス信号
を生成する構成としたので、トランスの１次側と２次側
とのＤＣ的な絶縁構成を採用しながら、フィードバック
制御系での電圧−パルス幅変換およびパルス幅−電圧変
換などを不要として低コスト化および高精度化が図れる
スイッチングレギュレータを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の構成を示すブロック図。

【図２】第１実施例の作用を説明するための信号波形
図。

【図３】第２実施例の構成を示すブロック図。

【図４】第２実施例の作用を説明するための信号波形
図。

【符号の説明】

１…外部直流電源 ２…電源スイッチ ３…トランス ４…トランジスタ（スイッチング素子） ５…発振器（第１発振手段） ６…発振器 １０，２０…整流安定化回路（整流手段） ３０…比較回路 ４０…交流カップリング ５０…レベルシフト回路 ６０…駆動パルス生成回路 ７０…基準電圧回路 ８０…電圧監視制御回路（監視手段、制御手段）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 供給される駆動パルス信号に応じてオ
   ン，オフ作動するスイッチング素子と、 １次巻線および２次巻線を有し、１次巻線がスイッチン
   グ素子を介して直流電源に接続されるトランスと、 このトランスの２次巻線に生じる電圧を整流する整流手
   段と、 所定周波数のパルス信号を発する第１発振手段と、 前記整流手段で整流される電圧のレベルに応じたオン，
   オフデューティまたは周波数のパルス信号を発する第２
   発振手段と、 前記第１発振手段のパルス信号および前記第２発振手段
   のパルス信号に応じて前記駆動パルス信号を生成する駆
   動パルス生成手段と、 を具備し、前記整流手段で整流される電圧を出力とする
   ことを特徴とするスイッチングレギュレータ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のスイッチングレギュレ
   ータにおいて、 前記駆動パルス生成手段は、第２発振手段の出力信号の
   交流成分のみ通して取込むための交流カップリングと、
   この交流カップリングを通して取込まれた信号のレベル
   をシフトするレベルシフト手段と、このレベルシフト手
   段を経た信号と前記第１発振手段の出力信号との論理積
   をとる論理積手段とを備え、この論理積手段の出力を駆
   動パルス信号とすることを特徴とするスイッチングレギ
   ュレータ。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載のスイッ
   チングレギュレータにおいて、 前記交流カッップリングは、少なくともコンデンサを使
   用することを特徴とするスイッチングレギュレータ。
4. 【請求項４】 請求項１、請求項２、請求項３のいずれ
   かに記載のスイッチングレギュレータにおいて、 前記直流電源の電圧が基準電圧以上か否かを監視する電
   圧監視手段と、 この電圧監視手段の監視結果が基準電圧以上の場合は前
   記第２発振手段から前記駆動パルス生成手段への信号の
   取込みを許容し、監視結果が基準電圧未満の場合は前記
   第２発振手段から前記駆動パルス生成手段への信号の取
   込みを禁止する制御手段と、 をさらに具備したことを特徴とするスイッチングレギュ
   レータ。
5. 【請求項５】 供給される駆動パルス信号に応じてオ
   ン，オフ作動するスイッチング素子と、 １次巻線および２次巻線を有し、１次巻線がスイッチン
   グ素子を介して直流電源に接続されるトランスと、 このトランスの２次巻線に生じる電圧を整流する整流手
   段と、 所定周波数のパルス信号を発する第１発振手段と、 前記トランスの２次巻線に生じる電圧により動作し、前
   記整流手段で整流される電圧のレベルに応じたオン，オ
   フデューティまたは周波数のパルス信号を発する第２発
   振手段と、 この第２発振手段のパルス信号が発せられるまでは前記
   第１発振手段のパルス信号を前記駆動パルス信号として
   出力し、前記第２発振手段のパルス信号が発せられた後
   はその第２発振手段のパルス信号を前記駆動パルス信号
   として出力する駆動パルス生成手段と、 を具備し、前記整流手段で整流される電圧を出力とする
   ことを特徴とするスイッチングレギュレータ。
6. 【請求項６】 請求項５に記載のスイッチングレギュレ
   ータにおいて、 前記駆動パルス生成手段は、第２発振手段の出力信号の
   交流成分のみ通して取込むための交流カップリングと、
   この交流カップリングを通して取込まれた信号のレベル
   をシフトするレベルシフト手段と、前記直流電源の電圧
   の投入に応じてリセットされ前記レベルシフト手段を経
   た信号の最初の立上がりに応じてセットされるフリップ
   フロップと、このフリップフロップがリセット状態にあ
   るとき前記第１発振手段の出力信号を駆動パルス信号と
   して出力し前記フリップフロップがセットされたところ
   で第２発振手段の出力信号を駆動パルス信号として出力
   する論理回路とを備えることを特徴とするスイッチング
   レギュレータ。
7. 【請求項７】 請求項５または請求項６に記載のスイッ
   チングレギュレータにおいて、 前記交流カッップリングは、少なくともコンデンサを使
   用することを特徴とするスイッチングレギュレータ。