JPH0210668B2

JPH0210668B2 -

Info

Publication number: JPH0210668B2
Application number: JP15987884A
Authority: JP
Inventors: Hideki Sakuma
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 1984-07-30
Filing date: 1984-07-30
Publication date: 1990-03-09
Also published as: JPS6176063A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、チヨツパ回路とインバータ回路を組
合せた絶縁型スイツチングレギユレータに関する
ものである。

［従来の技術］従来この種スイツチングレギユレータは、第６
図ないし第９図に示すようなものが知られてい
た。これらのうち、第６図のものは、直流電源１
の両端間にトランス２の１次巻線３とスイツチン
グ用トランジスタ４の直列回路を結合し、また、
１次巻線３と並列に、ダンピング抵抗５とコンデ
ンサ６の直列回路を結合し、さらに、２次巻線７
に、整流ダイオード８と平滑用コンデンサ９を介
して負荷１０を結合してなるもので、いわゆる１
石オン／オフ型である。

第７図のものは、トランス２に磁気的に結合し
たリセツト巻線１１とダイオード１２との直列回
路を直流電源１の両端に結合し、また、２次側に
は、第１図の素子８，９の他にフライホイールダ
イオード１３とチヨークコイル１４を付加したも
ので、いわゆる１石オン／オフ型である。

第８図のものは、トランス２の１次巻線３に、
交互に開閉するトランジスタ１５，１６のコレク
タを結合し、またトランス２に巻回された補助巻
線１７に、ダイオード１８を介して前記トランジ
スタ１５，１６のベースとエミツタを結合し、電
源１とベース間に起動抵抗２３を結合し、また、
２次巻線７には、２個の整流ダイオード８，１
９、コンデンサ９を介してトランジスタ２０が結
合され、このトランジスタ２０のベースはツエナ
ーダイオード２１を介して接地され、エミツタ・
ベース間には抵抗２２が挿入され、エミツタはコ
ンデンサ３２を介して負荷１０に結合したもの
で、いわゆる１トランスインバータ直列レギユレ
ータをシリーズにつないだものである。

第９図のものは、第８図の回路において、直流
電源１とトランス２との間に、チヨツパ回路を構
成するスイツチングトランジスタ２４、フライホ
イールダイオード２７、インダクタ２８、コンデ
ンサ２９を挿入し、このトランジスタ２４のベー
スに、パルス巾制御回路（以下PWM）２５と発
振器２６が結合され、前記PWM２５には、抵抗
３０，３１の接続点が結合されて形成したもの
で、いわゆるチヨツパ型１トランスコンバータで
ある。

［発明が解決しようとする問題点］第６図に示したいわゆる１石オン／オフ型は、
トランジスタ４が１個だけあるため、トランス２
のコアの利用率が悪く、コア形状が大きいこと、
ダンピング抵抗５の発熱が大きく、小型のケース
内に収納すると、信頼性が低下すること、トラン
ス２に、絶縁空間距離が必要なため、小型化に限
度があることなどの欠点があつた。

第７図に示したものはオン／オフ型であるた
め、第６図のオン／オフ型に比しコア形状が半分
で済み小型になる利点を有するが、１石のため、
リセツト巻線１１が１次巻線３と略同等に必要
で、その分空間を要すること、２次側の整流回路
にチヨークコイル１４を必要とすること、トラン
ス２に、絶縁空間距離が必要なため小型化に限度
があることなどの欠点があつた。

第８図に示したいわゆる１トランスインバータ
による直列レギユレータは、複数の出力とする場
合、トランス２の２次側のレギユレータの数をそ
の分だけ増加しなければならず、極めて複雑かつ
高価になるという欠点があつた。

第９図に示したいわゆるチヨツパ型１トランス
コンバータは、複数の出力に簡単に対応できるこ
と、出力側にチヨークコイルを必要とせず、低コ
スト化が図れること、トランス２のコア利用率が
高いため小型化ができることなどの利点を有す
る。しかし、チヨツパとインバータとの周波数が
異なるためノイズが多いという欠点があつた。

本発明は以上のような諸問題点をすべて解決す
ることを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］直流電源に、チヨツパ回路と自励型インバータ
回路を順次結合し、インバータ回路のトランスに
よつて２次巻線に結合された負荷との絶縁をとる
ようにしたスイツチングレギユレータにおいて、
前記トランスに、インバータ回路からの出力の変
化を検出する制御巻線を巻回し、この制御巻線
を、波形整形回路、パルス巾変換回路、さらに駆
動回路を介して前記チヨツパ回路に結合してなる
ものである。

［作用］チヨツパ回路がオンになると、インバータ回路
を構成するいずれか一方のトランジスタがオン
し、このトランジスタに電流が流れる。この電流
が流れ、トランスが飽和すると、この一方のトラ
ンジスタはオフし、他方のトランジスタをオンす
る。このようにして２個のトランジスタは交互に
オン、オフする。このときのオン、オフの時間
は、インバータ回路の出力に対応しているので、
このオン、オフの検出波形を基準波形と比較し、
パルス巾変換してこのパルス巾変換された信号が
駆動回路を介してチヨツパ回路へ送られてチヨツ
パ回路の開閉時間を制御する。

［実施例］以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。なお、第６図ないし第９図と同一部分につい
ては同一符号を付す。

第１図は、本発明の基本原理を示すブロツク図
である。この図において、１は直流電源で、この
直流電源１にはチヨツパ回路３３と自励型インバ
ータ回路３４が順次結合されている。このインバ
ータ回路３４のインバータトランス２には、制御
巻線３５が結合され、この制御巻線３５は、波形
整形回路３６を介してパルス巾変換回路３７の一
方の入力側に結合され、他方の入力側には基準電
圧回路３８が結合されている。このパルス巾変換
回路３７は、駆動回路３９を介して前記チヨツパ
回路３３に結合されている。

前記インバータトランス２の２次巻線７には整
流用ダイオード８，１９、平滑用コンデンサ９を
介して負荷１０に結合されている。

第２図は、第１図の具体的電気回路を示すもの
である。この第２図において、前記チヨツパ回路
３３は、スイツチングトランジスタ２４、フライ
ホイールダイオード２７、インダクタ２８および
平滑コンデンサ２９で構成されている。前記イン
バータ回路３４は、２個のスイツチングトランジ
スタ１５，１６をプツシユプル型に結合したもの
で、その他インバータトランス２と起動抵抗２３
を具備し、また、インバータトランス２は、１次
巻線３、２次巻線７、ベース巻線１７および制御
巻線３５を具備している。この制御巻線３５は３
角波などの比較電圧波形を成形するためのダイオ
ード４０とコンデンサ４１からなる波形整形回路
３６を介してオペアンプからなるパルス巾変換回
路３７の負側入力端子に結合され、また前記基準
電圧回路としてのツエナーダイオード３８のカソ
ート側が正側入力端子に結合されている。このパ
ルス巾変換回路３７の出力側は、駆動回路として
のトランジスタ３９のベースに結合され、このト
ランジスタ３９のコレクタは抵抗４２を介して前
記スイツチングトランジスタ２４のベースに結合
され、エミツタは直流電源１の負側へ結合されて
いる。なお、４３はパルス巾変換回路３７を駆動
するためのドロツパ抵抗である。

つぎに本発明の作用を説明する。

直流電源１の投入により、抵抗４３とツエナー
ダイオード３８によつて一定の基準電圧Vzが得
られ、この電圧によつてパルス巾変換回路３７の
正入力側が固定される。この時点ではインバータ
回路３４は発振していないので、パルス巾変換回
路３７の負入力側は0Vであり、したがつて、こ
のパルス巾変換回路３７の出力があらわれて駆動
回路としてのトランジスタ３９をオンし、このト
ランジスタ３９のオンで、チヨツパ回路３３のト
ランジスタ２４もオンする。このトランジスタ２
４のオンにより、起動抵抗２３、ベース巻線１７
を介してトランジスタ１５，１６のベースに電流
が流れる。いずれか一方がオンすると、他のベー
ス巻線は逆電圧となつてオフする。いわゆるロイ
ヤー回路を代表するプツシユプルインバータ回路
として動作する。

ここで、例えばトランジスタ１５が最初にオン
したものとすると、ベース巻線１７はこのトラン
ジスタ１５が飽和するように電流を流し、トラン
ス２が飽和するまで電流が流れる（第４図ａ，
ｆ）。

トランス２が飽和すると、トランジスタ１５の
コレクタ電流が減少し始め、ベース巻線１７に逆
電圧が発生し、他方のトランジスタ１６をオンに
する。（第４図ｂ，ｆ）。このようにしてトランス
２の飽和を利用してトランジスタ１５，１６を交
互にオン、オフする。

トランジスタ１５，１６のオン、オフによりト
ランス２の２次巻線７には、高周波パルスが発生
し、これを整流平滑化して直流の出力電圧Eoを
得る。

ここで、制御巻線３５には、第３図の実線A₁
とか点線A₂のように入力変動、負荷変動に応じ
て変化するパルスが得られるので、このパルスに
よつてチヨツパ回路３３を制御することにより一
定の出力電圧Eoが得られる。これを第３図によ
りさらに詳しく説明する。

制御巻線３５によつて得られた第３図の実線
A₁のようなパルスは波形整形回路３６によつて
a₁のような３角波となる。

今、入力電源１の電圧Eiが上昇したものとする
と、制御巻線３５に生じたパルスも第３図の点線
A₂のように上昇し、したがつて３角波の波高値
もa₂のように上昇する。そのためツエナー電圧
Vzとの交点も点X₁から点X₂のように変化する。
つまり、入力電圧Eiの上昇に伴い、パルス巾変換
回路３７の出力パルス巾はW₁からW₂へと逆に狭
くなるから、トランジスタ３９のオン期間も、さ
らにトランジスタ２４のオン期間も狭くなる。し
たがつて、チヨツパ回路３３の出力電圧は低下
し、出力電圧Eoは一定に保たれる。逆に入力電
圧Eiが下降したときは、パルス巾は広くなりチヨ
ツパ回路３３の出力を上昇し、出力電圧Eoを一
定に保つ。

つぎに、第５図は本発明の他の実施例を示すも
のである。すなわち、第２図の例では、チヨツパ
回路３３のトランジスタ２４としてPNP型を用
いたが、第５図の例ではNPN型のトランジスタ
２４を用いている。この場合、エミツタ・ベース
間に抵抗４４が挿入され、また、ツエナーダイオ
ード３８による基準電圧Vzは、パルス巾変換回
路３７の負入力側に供給し、比較すべき電圧を正
入力側に供給する。このような構成における作用
は第２図の場合と略同様である。

［発明の効果］本発明は上述のように構成したので以下のよう
な効果を有する。

(1) インバータ回路の自励発振を利用してチヨツ
パ回路の発振器とすることにより同一周波数と
なり、ノイズの発生を防止できる。

(2) チヨツパ回路の発振器が不要なため低コスト
化が可能である。

(3) 例えばテレビ受像機の場合、チヨツパ回路の
発振器として、従来はフライバツクトランスの
パルスを用いていたため、全体のシステムが複
雑となつていたが、本発明では、電源部分だけ
でシステムをまとめることができ小型化が可能
である。

(4) インバータトランスの飽和を用いているた
め、またはトランジスタのベース電流の駆動方
法でコアを不飽和で用いても反転可能にしてい
るため、トランスの絶縁に必らずしもEIの鉄
心を用いることなく、例えばリングコアを用い
ることもでき、絶縁が小型な形状で可能とな
る。

(5) 出力が多系統であつても、整流回路だけ結合
すればよいから回路構成が簡単で安価に提供で
き、かつ故障も少ない。

(6) チヨツパ回路を制御する回路を、トランスに
巻回された制御巻線と、ダイオードとコンデン
サからなる波形整形回路と、オペレーシヨナル
アンプからなるパルス幅変換回路と、駆動回路
とで形成したので、チヨツパ回路を制御する回
路の構成を簡単にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるスイツチングレギユレー
タの実施例を示すブロツク図、第２図は本発明の
具体的電気回路図、第３図はパルス巾変換時の波
形の説明図、第４図は各部の波形図、第５図は本
発明の他の例の具体的電気回路図、第６図、第７
図、第８図および第９図はそれぞれ従来のスイツ
チングレギユレータの異なる例の電気回路図であ
る。１……直流電源、２……インバータトランス、
３……１次巻線、７……２次巻線、８，１９……
整流用ダイオード、９……平滑用コンデンサ、１
０……負荷、２４……スイツチングトランジス
タ、２７……フライホイールダイオード、２８…
…インダクタ、２９……平滑用コンデンサ、３３
……チヨツパ回路、３４……自励インバータ回
路、３５……制御巻線、３６……波形整形回路、
３７……パルス巾変換回路、３８……基準電圧回
路（ツエナーダイオード）、３９……駆動回路
（トランジスタ）、４０……ダイオード、４１……
コンデンサ。

Claims

【特許請求の範囲】

１直流電源に、チヨツパ回路と自励型インバー
タ回路を順次結合し、インバータ回路のトランス
によつて２次巻線に結合された負荷との絶縁をと
るようにしたスイツチングレギユレータにおい
て、前記トランスの２次巻線と前記負荷とを結合
する整流回路と、前記トランスに巻回され前記イ
ンバータ回路の出力パルスの変化を検出する制御
巻線と、ダイオードとコンデンサからなり前記制
御巻線で検出したパルスを三角波に波形整形する
波形整形回路と、オペレーシヨナルアンプからな
り前記波形整形回路の出力を基準電圧と比較して
所定のパルス幅に制御されたパルス信号を出力す
るパルス幅変換回路と、このパルス幅変換回路の
出力するパルス信号により前記チヨツパ回路の開
閉時間を制御する駆動回路とを具備してなること
を特徴とするスイツチングレギユレータ。