JPH02159974A - スイツチングレギユレータ - 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〕 本発明は、電源回路などとして用いて好適なスイッチン
グレギュレータに関する。

〔従来の技術〕

従来、電源回路の定電圧化をはかるために、スイッチン
グレギュレータによるものが知られている。これは、変
成器の一次巻線に直列にスイッチングトランジスタを設
け、このスイッチングトランジスタのオン、オフによっ
て変成器の二次側に電圧を誘起させ、この誘起電圧を整
流、平滑して出力直流電圧を得るものであって、スイッ
チングトランジスタのオン５オフ期間の比率によって出
力電圧の大きさが決まる。

かかるスイッチングレギュレータでは、スイッチングト
ランジスタのオン、オフ切換えの不安定性による出力電
圧の上昇を除くために、たとえば、長谷用彰著「現場技
術者実戦シリーズ■　スイッチング・レギュレータ設計
ノウハウ」　第３版昭和６１年８月１日　ＣＱ出版■発
行　ＰＰ、３８−３９に記載されるように、変成器に電
圧検出巻線を設け、これに誘起される電圧によってスイ
ッチングトランジスタのベース電流を大きく変化させ、
スイッチングトランジスタがオフになるのを速めて出力
電圧が上昇するのを防止するようにし−ている。しかも
、これだけでは安定度が充分でないため、フォトカブラ
や変圧器を用い、変成器の二次側で得られる出力電圧を
基準電圧と比較し、これらの差分電圧を制御電圧とし、
フォトカブラや変圧器を介して制御トランジスタを制御
するようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の技術では、変成器の二次側から一次側を帰還
制御しているため、安定度が向上するものであるが、構
成部品が多く、高価なフォトカブラや変圧器が必要とな
り、装置全体が大形化するという問題があった。

本発明の目的は、かかる問題点を解消し、部品点数を削
減し、安定度を高めることができて小形で安価なスイッ
チングレギュレータを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、本発明は、変成器に設けら
れた電圧検出巻線が、該変圧器の一次巻線と直列接続さ
れたスイッチングトランジスタのオフ時、コンデンサと
基準電圧発生器とで第１のループを形成し、該スイッチ
ングトランジスタのオン時、ダイオードと第２のループ
を形成し、該スイッチングトランジスタのベースにコレ
クタが接続された制御トランジスタのベースが該コンデ
ンサと該基準電圧発生器との接続点に接続されるように
構成する。

〔作用〕

スイッチングトランジスタがオフのときには、上記第１
のループが形成されることにより、上記コンデンサは電
圧検出巻線の誘起電圧によって充電される。この充電電
圧が制御トランジスタのベースに印加されるが、このベ
ースは逆バイアスされており、制御トランジスタはオフ
状態にある。

次に、スイッチングトランジスタがオンすると、電圧検
出巻線の誘起電圧の向きが逆転し、上記第２のループが
形成されるが、上記ダイオードの印加電圧とコンデンサ
の充電電圧との加算電圧とが制御トランジスタのベース
に印加される。ここで、電圧検出巻線の誘起電圧は変成
器の二次側の出力電圧に比例しており、この出力電圧が
高くて電圧検出巻線の誘起電圧が上記基準電圧発生器か
らの基準電圧よりも高いときには、上記の加算電圧によ
って制御トランジスタはオンし、これによってスイッチ
ングトランジスタのベース電流が制御トランジスタのコ
レクタ電流分減少する。このために、スイッチングトラ
ンジスタのオン期間が短くなり、上記出力電圧は低下す
る。

このようにして、この出力電圧は、電圧検出巻線の誘起
電圧が基準電圧発生器からの基準電圧と等しくなるよう
に、安定化される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面によって説明する。

第１図は本発明によるスイッチングレギュレータの一実
施例を示す回路図である。

同図において、整流・平滑回路の出力端子Ａ。

８間には、変成器Ｔ１の一次巻線Ｌ３とスイッチングト
ランジスタＱ１とが直列接続されている。

この変成器Ｔ１の二次巻線Ｌ２には、そこに誘起される
二次側電圧■、を整流、平滑するためのダイオードＤ３
とコンデンサが接続されている。変成器Ｔ１には電圧検
出巻線Ｌ１も設けられ、スイッチングトランジスタＱ１
のベースと端子Ｂとの間にコンデンサＣ２，抵抗Ｒ２お
よび電圧検出巻線Ｌ１が直列に接続されている。また、
スイッチングトランジスタＱ１のベースは、抵抗Ｒ３を
介し、端子Ａにも接続されている。

電圧検出巻線Ｌｌの抵抗Ｒ２に接続された端子は、また
、抵抗Ｒ１を介し、コンデンサＣｔとダイオードＤ２の
アノードとに接続されている。コンデンサＣ１は、他方
では定電圧ダイオードＤｚを介してダイオードＤ１のカ
ソードに接続され、このダイオードＤ１のアノードは、
ダイオードＤ２のカソードとともに、電圧検出巻線Ｌ　
１の他方の端子、したがって、端子Ｂに接続されている
。

トランジスタＱ２はスイッチングトランジスタＱｌのベ
ース電流ｉｍを制御する制御トランジスタであって、そ
のコレクタはスイッチングトランジスタＱｌのベースに
、そのエミッタは端子Ｂに、また、そのベースはコンデ
ンサＣ１と定電圧ダイ′オードＤｚとの接続点に夫々接
続されている。

次に、この実施例の動作を説明する。

いま、スイッチングトランジスタＱ１がオフすると、変
成器Ｔ１に蓄えられているエネルギーにより、二次巻線
Ｌ２に電圧■、が誘起され、ダイオードＤ３が導通し、
この電圧Ｖ、が出力電圧■。

となる。これととも、電圧検出巻線Ｌｌにも電圧■、に
比例した電圧■、が誘起され、これによってダイオード
Ｄｉが導通してｉ、で示すループが形成される。ここで
、ダイオードＤ１．定電圧ダイオードＤｚに印加される
電圧を夫々Ｖ、、Ｖ。

とすると、このときのコンデンサＣ１の充電電圧ＶＣは
、 Ｖ、＝Ｖ、−（Ｖえ＋Ｖ４）　−・−−−−−・−（１
）となる。これが制御トランジスタＱ２のベースに印加
される電圧となるが、この電圧では制御トランジスタＱ
２はそのベースが逆バイアスされてオフ状態にある。ま
た、スイッチングトランジスタＱ１はそのベースが抵抗
Ｒ２，コンデンサＣ２を介して電圧検出巻線Ｌ１の誘起
電圧ｖ１．ｌで逆バイアスされてオフ状態に保持される
。

その後、変成器ＴＩに蓄えられているエネルギーが負荷
（図示せず）によって消費されていき、これとともに電
圧Ｖｓ、Ｖｓは０（ｖ）に移行していくが、電圧ｖ、４
の零ボルトへの移行とともにスイッチングトランジスタ
Ｑ１はそのベースの逆バイアス状態が解除され、端子Ａ
から抵抗Ｒ３を介してベース電流１．が流れてオン状態
に移行する。このスイッチングトランジスタＱ１のオン
とともに変成器Ｔ１の一次巻線Ｌ３に電流が流れ、これ
によって電圧検出巻線Ｌ１に誘起される電圧■ｏの向き
は上記の場合と逆となり、ダイオードＤ２がオンして１
２で示すループが形成されるとともに、電圧検出巻線Ｌ
１から抵抗Ｒ２，コンデンサＣ２を介してスイッチング
トランジスタＱ１のベースに電流１３がベース電流とし
て流れ込み、これによってスイッチングトランジスタＱ
１は急速にオン状態となる。

１２のループが形成されることにより、ダイオードＤ２
には電圧Ｖ、が印加されていてそのアノード電位が■、
である。ここで、ダイオードＤ１は逆バイアスされ、か
つコンデンサＣ１には電圧■、が充電されており、この
コンデンサの制御トランジスタＱ２のベース側端子の電
位がダイオードＤ２側端子の電位よりもＶ、だけ高いか
ら、制御トランジスタＱ２のベース電圧は（Ｖ、＋Ｖ、
ｔ　）となり、制御トランジスタＱ２はオン状態となる
。

これにより、制御トランジスタＱ２に電流が流れ、その
コレクタ電流をｉ、とすると、スイッチングトランジス
タＱｌのベース電流ｉ、は、ｉＢ　＝　（ｉｌ　＋ｉ４
）　　ｌｃ　　・−・−・・−・・−（２）となる。

ここで、制御トランジスタＱ２の電流増幅率をＨｆａｒ
　ベース・エミッタ間入力インピーダンスをＨｉａとす
ると、制御トランジスタＱ２のコレクタ電流ｉｃは、 で表されるから、上記式（１）を変形して式（３）に代
入すると、 となる。

式（２）、　（４）から、Ｖ、＞Ｖ、のときには、スイ
ッチングトランジスタＱ１のベース電流ｉＩｌがＮ：＋
　＋ｊａ　）よりもｉ、たけ小さくなり、このために、
スイッチングトランジスタＱ１のオン期間が短くなって
変成器ＴＩに蓄積されるエネルギーが少なくなり、この
結果、二次巻線Ｌ２の誘起電圧Ｖ、が低くなって出力電
圧■。が低くなる。

逆にＶ。〈■、のときには、制御トランジスタＱ２のコ
レクタ電流りは零となり、スイッチングトランジスタＱ
１のベース電流１．は大きくてこのスイッチングトラン
ジスタＱ１のオン期間は長くなり、出力電圧Ｖ。は高く
なる。

以上のようにして、この実施例では、■イー■□−〇と
なるようにスイッチングトランジスタＱ１のベース電流
ｉ、が制御され、しかも、電圧（ＶＭ　−Ｖ＋ｔ　）　
ハＨｒ、／Ｈｔ、倍ニ増１１ｉｉｉサレｒ制御がなされ
るので、出力電圧Ｖ。は高い精度で安定−化する。たと
えば、ｉｓ　＋ｉ４＝１６ｍＡのときＶ、−Ｖ、−０，
１（Ｖ）とし、）Ｉ、、＝１００゜Ｈ！、＝７００（Ω
）とすると、ｉｃ＝１４ｍＡであるから、ｉ！ｌを２ｍ
Ａまで小さくすることができ、スイッチングトランジス
タＱ１を充分に高利得で制御することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、構成部品点数を
削減して高価なフォトカプラなどを必要とせず、非常に
高い精度で出力電圧を安定化させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるスイッチングレギュレータの一実
施例を示す回路図である。 ＴＩ−・−・変成器、Ｌ　１−−−−−−一電圧検出巻
線、Ｌ２・−・−二次巻線、Ｌ３−・−・・−−一次巻
線、Ｑｌ−・−・・・スイッチングトランジスタ、Ｑ２
・−・−・制御トランジスタ、Ｄ　１　、　　Ｄ　２−
−−−−−−ダイオード、Ｄ　ｚ　・−−−一定電圧ダ
イオード、Ｃ１，Ｃ２−・−・コンデンサ、Ｒ１゜Ｒ２
，Ｒ３・・−・・抵抗。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、変成器の一次巻線にスイッチングトランジスタを直
   列に接続し、該スイッチングトランジスタのオン、オフ
   によつて該変成器の二次側から所定の出力電圧を得るよ
   うにしたスイッチングレギュレータにおいて、該変成器
   に電圧検出巻線を設けるとともに、該スイッチングトラ
   ンジスタのオフ時該電圧検出巻線とコンデンサ、基準電
   圧発生器とで第１のループを形成し、該スイッチングト
   ランジスタのオン時該電圧検出巻線とダイオードとで第
   ２のループを形成し、コレクタが該スイッチングトラン
   ジスタのベースに接続された制御トランジスタのベース
   を該コンデンサと該基準電圧発生器との接続点に接続し
   たことを特徴とするスイッチングレギュレータ。