JPH01170369A - スイッチングレギュレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明は、各種電子機器に使用される電圧安定化用の
スイッチングレギュレータに関する。

［従来の技術］ 各種電子機器において使用される安定化電源として、最
近スイッチングレギュレータが使用きれる。

このスイッチングレギュレータは、周知のように電源ト
ランスの１次側に設けられたスイッチング素子をスイッ
チングパルスで駆動するにあたり、このスイッチングパ
ルスのパルス幅を出力電圧に応じて制御することにより
、出力電圧の安定化を図ろうとするものである。

スイッチングレギュレータには、１次側の過電流状態を
検出したりする機能が付加され、スイッチングレギュレ
ータに対し安全対策を施している。

このような過電流保護機能を有するスイッチングレギュ
レータにおいては、過電流が検出されたときにパルス制
御を行なったり、あるいはスイッチングパルスの供給を
一時的に停止し、過電流状態から脱出したとき、再びパ
ルス幅制御して所定の安定化出力電圧を得るようにした
いわゆる過電流保護回路を有したスイッチングレギュレ
ータが知られている。

第３図はこのような過電流保護を行なうための制御回路
１０を有したスイッチングレギュレータ１の要部の系統
図である。

同図において、７はブリッジ整流回路で商用交流源（図
示しない）から商用交流電圧が入力される。このブリッ
ジ整流回路７は、平滑回路８を介して電源トランス２の
１次側のコイル２ａの一端に接続きれる。コイル２ａの
他端は、スイッチング素子（トランジスタ等で構成され
る。図はＭＯ８型ＦＥＴトラジスタ）２１のドレーンに
接続される。スイッチング素子２１のゲートは積分回路
９（この図のものでは、抵抗器２３ａとコンデンサ２３
ｂとからなる）に接ｖｅされ、さらに、制御回路１０内
のパルス幅判別回路１１に接続される。

制御回路１０は通常集積化されるものであって、実用の
集積回路としては、三菱製Ｍ５１９７７や松下製ＡＮ８
０９０等の市販品を使用することができる。パルス幅判
別回路１１は、アンド回路１２、タイマ回路１３、電源
のオン、オフ制御回路１４等に順次接続されたのち、Ｉ
Ｃの内部電源回路１５に接続される。また、スイッチン
グ素子２１のソースは、電流電圧変換手段として機能す
る抵抗器２２を介して接地され、ソース端子は、抵抗器
２４ａとノイズ吸収用コンデンサ２４ｂの接続点は、制
御回路１０内の過電流検出回路１６に接続され、ざらに
、アンド回路１２に接続される。

また、電源トランス２の２次側にはコイル２ｂが設けら
れている。２次側のコイル２ｂには、ダイオードの整流
回路３とコンデンサの平滑回路４が接続される。この整
流回路３には、出力電圧検出回路５を介在して負荷６が
接続される。出力電圧検出回路５は、電源トランス２の
１次側と２次側を光結合回路で絶縁接続した後、制御回
路１０内のパルス幅制御回路１７に接続される。パルス
幅制御回路１７には、パルス発振器１８が接続され、連
続したパルス信号が供給される。パルス発振器１８及び
過電流検出回路１６はＩＣの内部電源回路１５に接続さ
れ、ここから所定の直流電圧Ｖｃｃの供給を受けている
。

次に動作について説明する。図示しない商用交流電源か
ら入力された商用交流電圧は、ブリッジ整流回路７、平
滑回路８により、電源トランス２０１次側のコイル２ａ
を介在してスイッチング素子２１に直流電圧を供給する
。スイッチング素子２１には、制御回路ＶＯＵＴ端子か
ら第４図Ａに示すように連続したパルス信号（以下スイ
ッチングパルスと称す）が供給され、断続（スイッチン
グ）制御が行なわれる。これにより、電源トランス２０
２次側のコイル２ｂには、前述の断続制御に対応したパ
ルス電圧が発生する。このパルス電圧は、整流回路３と
平滑回路４に供給されて再び直流電圧に再生され、出力
電圧検出回路５及び負荷６に供給される。出力電圧検出
回路５は負荷６に供給される出力電圧の変動を示す出力
を光結合回路を通じて、電源トランス２の１次側に設け
た制御回路１０内のパルス幅制御回路１７に供給する。

また、パルス幅制御回路１７には、パルス発振器１８か
ら連続したパルス信号が供給きれており、このパルス信
号は出力電圧の変動に応じてパルス幅が制御される。こ
うしてパルス幅制御されたスイッチングパルスは、制御
回路１０のＶ　ＯＵＴ端子から出力されてスイッチング
素子２１に供給きれる。

以上は、一般のスイッチングレギュレータの動作である
が、この制御回路中では、負荷に安定化した電圧を供給
しているときに負荷が短絡することによる重負荷状態、
または、それに近い過負荷状態のときに負荷への給電を
停止してスイッチングレギュレータ装置の保護を行なう
目的で以下に述べるタイマ式保護回路を設けている。即
ち、スイッチング素子２１のソース・接地間には、電流
電圧変換手段として機能する抵抗器２２が接続されてお
り、ソース端子（接続点ａ）には抵抗器２２に流れる電
流ｉに基づきコイル２ａに流れる電流状態が電圧の変動
分として現れる。そして、このソース電圧は、抵抗器２
４ａとノイズ吸収用のコンデンサ２４ｂを介して制御回
路１０の過電流検出回路１６に供給され、ここで、過電
流状態か否かが検出される。ところで、過電流状態が、
検出される場合について説明を加えると、例えば容量性
負荷の場合、電源投入時に過電流状態になる。また、モ
ータのような負荷は、正常動作中に瞬時に過電流状態と
なることを繰り返すことがある。また、スイッチング素
子２１のゲートには抵抗器２３ａとコンデンサ２３ｂと
からなる積分回路９が接続されており、ゲートに供給き
れるスイッチングパルスを積分し、スイッチングパルス
のパルス幅に応じた直流レベルの積分出力をパルス幅判
別回路１１に供給する。第４図Ｂは、第４図Ａに示すス
イッチングパルスを積分回路９で積分して得られる正負
荷状態（破線で示す）と過負荷状態（実線で示す）の積
分出力を示す。きてパルス幅判別回路１１では、断続制
御中におけるスイッチング素子２１の導通期間が許容範
囲以下であるか否かを積分出力の直流レベルから判別す
る。しかしながら負荷の種類によっては、正常動作中に
一時的に軽負荷状態になることがあり、この場合、スイ
ッチングパルスのパルス幅が狭くなるために積分出力の
直流レベルが許容範囲以下となる場合がある。

負荷を接続せず電源を投入した場合（無負荷）も同様に
積分出力の直流レベルが許容範囲以下となる。そこで、
この制御回路１０では、過電流検出回路１６から過電流
状態であることを示す検出出力とパルス幅判別回路１１
から断続制御中におけるスイッチング素子２１の導通期
間が許容範囲以下であることを示す判別出力の双方がア
ンド回路１２に供給されたときのみタイマ回路１３を駆
動する。駆動されたタイマ回路１３は、一定時間だけタ
イマ制御出力を電源のオン、オフ制御回路１４に供給し
て内部電源回路１５の動作を一定時間停止させる。これ
により、パルス発振器１８には、内部電源回路１５から
の給電が一定時間停止きれ、発振を停止する。したがっ
て、上述した重負荷状態（または、それに近い過負荷状
態）のときには、負荷への給電は一定時間の間を限って
瞬時に停止される。以下、同様の動作を繰り返す。した
がって、負荷の短絡等により重負荷状態が継続するとき
には、負荷への給電は停止したままとなり、過負荷状態
が一時的なものであれば、過負荷状態が解消されれば再
び負荷への給電が行なわれる。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、この種のスイッチングレギュレータにおいて
は、負荷の種類によっては、正常動作中に一時的に若干
負荷が過大になっても直ぐに負荷が軽くなる場合、タイ
マ式保護回路がその都度動作しないようにタイマ式保護
回路の感度を下げたい場合がある。しかしながら、この
スイッチングレギュレータでは、上述したように抵抗器
とコンデンサとから積分回路を構成しているため、充電
経路が放電経路を共用し、積分出力の直流レベルが正常
動作時のスイッチングパルスのパルス幅に制限きれる。

その結果、正負荷状態か過負荷状態かの判断の基準とな
る積分出力の直流レベルが極めて限定された範囲にある
ため、正負荷状態における積分出力の直流レベルが大き
く設定できず、タイマ式保護回路の感度を自由に下げる
ことができないという問題があった。

［問題点を解決するための手段］ そこでこの発明では、上述したタイマ式保護回路を有す
るスイッチングレギュレータにおいて、スイッチングパ
ルスを積分する積分回路の充電経路と放電経路を異なら
せるように構成したことを特徴とする。

［作　用］ 積分回路の充電経路と放電経路を異ならせたので、正負
荷状態における積分出力の直流レベルを正常動作時のス
イッチングパルスのパルス幅に制限きれず自由に設定で
きる。

［実　施　例］ 第１図、第２図は、本発明の好適な実施例を示す回路図
であり、各図とも第３図と略同様の構成となっており、
符号３０．４０で示す積分回路の構成が異なるのみであ
るので、ここでは、第３図で説明したものについては省
略する。なお、各図に付した符号は、同じものを示して
いる。

第１図における積分回路３０では、スイッチング素子２
１のゲートに抵抗器３１及び抵抗器３３が接続きれ、抵
抗器３１はざらにダイオード３２のアノードに接続され
る。そして、ダイオード３２のカソードは抵抗器３３に
接続され、その接続点はコンデンサ３４に接続きれると
ともにパルス幅判別回路１１に接続きれる。

次に積分回路３０の動作について説明する。コンデンサ
３４は、抵抗器３３を流れる電流と抵抗器３１及びダイ
オード３２を流れる電流により充電され、抵抗器３３を
介してのみ放電される。この積分回路３０では、コンデ
ンサ３４の充電経路と放電経路が異なるため抵抗器３３
、抵抗器３１及びダイオード３２で設定される充電時定
数を抵抗器３３で設定される放電時定数によらず自由に
設定できる。そのため、スイッチング素子２１のゲート
から供給されるスイッチングパルスを積分するに当たり
、正負荷状態における積分出力の直流レベルをかなり自
由に太き（設定できる。

また、第２図における積分回路４０では、スイッチング
素子２１のゲートに抵抗器４１及び抵抗器４３が接続さ
れ、抵抗器４１はざらにダイオード４２のアノードに接
続される。また、抵抗器４３はざらにダイオード４４の
カソードに接続される。

そして、ダイオード４２のカソードはダイオード４４の
アノードに接続され、その接続点はコンデンサ４５に接
続きれるとともにパルス幅判別回路１１に接続きれる。

次に積分回路４０の動作について説明する。コンデンサ
４５は、抵抗器４１及びダイオード４２を流れる電流に
よってのみ充電され、ダイオード４４及び抵抗器４３を
介してのみ放電される。この積分回路４０でも、コンデ
ンサ４５の充電経路と放電経路が異なるため抵抗器４１
及びダイオード４２で設定される充電時定数を抵抗器４
３及びダイオード４４で設定される放電時定数を別々に
自由に設定できる。この場合も同様に、スイッチング素
子２１のゲートから供給されるスイッチングパルスを積
分するに当たり、正負荷状態における積分出力の直流レ
ベルをかなり自由に大きく設定できる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、タイマ式保護回
路を有するスイッチングレギュレータにおいて、積分回
路の充電経路と放電経路を異ならせたので、正負荷状態
における積分出力の直流レベルを正常動作時のスイッチ
ングパルスのパルス輻に制限きれずに自由に大きく設定
でき、タイマ式保護回路の感度を自由に下げることがで
とる。

したがって、負荷の種類によって、正常動作中に一時的
に若干負荷が過大となっても直ぐに負荷が下がる場合に
は、タイマ式保護回路がその都度動作しないようにする
ことが可能となる等優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好適な第１実施例の回路図、第２図は
本発明の好適な第２実施例の回路図、第３図は従来例の
回路図、第４９図は第３図の動作を説明する波形図であ
る。 ２・φ・電源トランス ２ａ・・・１次側のコイル ６・・・負荷 １１・・・パルス幅判別手段 １２．１３．１４・・・保護回路 １６．２２・・・′過電流検出手段 ２１・・・スイッチング素子 ３０．４０・・・積分回路 特許出願人　日本ケミコン株式会社 第１図 第２図 第３図 □０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流電圧を電源トランスの１次側のコイルに印加
   し、該１次側のコイルに接続されたスイッチング素子を
   スイッチングパルスで断続制御することにより、前期電
   源トランスの２次側から負荷へ供給する直流電圧を得る
   構成を採り、 前期スイッチング素子に流れる電流を電圧に変換し、こ
   れに基づいて１次側の過電流を検出するようにした過電
   流検出手段が設けられると共に、前期スイッチングパル
   スを積分して得られる直流レベルに基づいて断続制御中
   における前期スイッチング素子の導通期間が許容範囲以
   下か否かを判別するパルス幅判別手段が設けられ、前記
   過電流検出手段が１次側の過電流を検出したときに前期
   パルス幅判別手段が断続制御中における前期スイッチン
   グ素子の導通期間が許容範囲以下と判別したときには前
   期スイッチング素子の断続制御を一定時間停止する保護
   回路を有するスイッチングレギュレータであって、 前期スイッチングパルスを積分する積分回路の充電経路
   と放電経路を異ならせたことを特徴とするスイッチング
   レギュレータ。