JPH0318272A - スイッチングレギュレータ回路 - 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） 本発明はスイッチングレギュレータ団路に関する。

（従来の技術） 安定化した電源電圧を生成するスイッチングレギュレー
タ回路の１つとして、従来、第５川に示ず回路が知られ
ている。

この図に示すスイッチングレギュレータ回路は電源トラ
ンスｌ０１と、この電源トランスｌｏｔの　次コーｒル
Ｉ　０　１　ａに接続される直流電圧源１０２と、この
直流電ＩＦ源＋０２の電流を断続して前記電源トランス
＋０１の　次コイルｌＯｌａに断続電流を供給するトラ
ンジスタｌＯ３と、前記電源トランスｌ０１の−二次コ
イルＩ０ｌｂに誘起された交流電Ｌ１：を両波整流ずる
ダイ才一ド１０４１　０　５と、このダイ才一ドによっ
て得られた脈流電圧を平滑するチョークコイル＋０６と
、このヂ→−クコイルＩ　Ｏ　（’３と協調動作して前
記脈流電１丁を史に゛ト滑させるコンデンサｌ０７とを
備えている。

この構成において、今、トランジスタ１０３を第６因に
示す如く所定周期で繰り返し才ン／オフさせると、電源
トランス＋０１の二次コイル１０ｌ　ｂには次式でｌ７
＜される誘導赳電圧Ｖｓが発生する。

？１　・直流電汗源＋０２の電肝 これによって、第７図に／：１＜ず如くチョークコイル
ｌＱ６を介して図示を省略した（出力端＋０８に接続さ
れる）負荷に次式で示される仰き１■．１１を持つ誘導
電流１ｇｔｌ：＋が流れる，，？！１し、Ｖ（１　：　
：］　ン’Ｖ＝’）”ｊ　ｌ　０　７ノ端ｒ一間電Ｉト
１、　：チョークコイル＋０６のインダクタンス １’ｏ＋ｉ：トランジスタ１０３のオン時間Ｔ　ｏ■　
：トランジスタ１０３のオフ時間そして、このときの出
力端子＋０８の出力電圧Ｖ（＋は次式で表される。

但し、Ｎｓ：’：．次コイル１０ｌｂの巻数Ｎ．．：　
　次コイルｌ　０　１　ａの巻数この（４）式から明ら
かなように、このスイッチングレギュレータ同路におい
ては、人力電圧■？が変化してもトランジスタ１０３の
オン時間゛■゛。、を変史すると出力電１’｛：ｖ　ｏ
を調整ずることができるから、出力電圧Ｖ。を検出して
これが一定となるようにｎｉｉ　記トランジスタ１０３
のＯＮ時間を制御すれば、出力′１・旧［■０を一走ｈ
’ｔに保持ずることができる十、電流電Ｉ−Ｅ制御にあ
たって損失が少なく極めて効率がよい安定化電源とする
ことができる。

しかしながらこのようなスイッチングレギュレータ同路
においては、出力端了１０８から出力されｆ〕イｊ：ｆ
に流れる’ｌ’ｕ流（出力′ｌ′ｌｉ流ｉｏ）が小さく
なり、第８図の点線にて示す如くこの平均出力電流１０
が出力？Ｒ　ｆｒＬピーク値１■の゛［分以下になると
（臨界電流以下になると）、該電流の平均出力電流以下
の部分においてヂ…１−クコイル１０６を流れる電流が
不連続になり、この期間における出力電ｆＥ　Ｖ　ｏが
上界し、結果的に平均出力電圧が上昇するという欠点が
あった。

従来から、出力７１１　ＦＩ−：安定化のために、曲記
スイッナングトランジスタによるＯＮ時間を制御する手
段が用いられているが、極めて負荷電流が小さいときに
は、１一連した電圧＋９１１を補償できない場合があっ
た。

？こでこのような不都合をなくすために、第９図に示す
如くコンデンサ１０７に対して卯列にダミー抵抗＋０９
を入れることも良＜１−Ｊわれでいるが、このような方
法では第１０図に示ず如くダミー電流Ｉ。が常時流れる
ので、抵抗＋　０　９において次式で示す電力ロスＦ）
Ｓが生じる。

ＰＲ　＝　ｒ　ｏ′−　＋＜　　　　　　　　　　　・
（５）イ１１シ、Ｒ：ダミー抵抗１０９の抵抗価また、
他の方法としてチョークコイル１０６のインピーダンス
を大きくして第１１図に示すように誘導電流１，＋　　
ｊ＊の傾き１■１。、＋，ｌｔを小さくするこども行わ
れている。

しかしながらこのような方法では、大きな植のチョーク
コイル１０６を必要とするため、ヂ…ノクコイル＋０６
が大きくなり過ぎて回路全体を小望化することができな
いという問題があった。

（発明の１１的） 本発明は１−．記の′Ｈ情に鑑みてなされたものであっ
て、同路が人望化するのを防ロー．しながら出力電流が
小さくなった場合にも電力ロスを生ずることなく出力電
厘の安定化を因ったスイッチングレギュレータ回路を提
供することを目的としている。

（発明の概装） −Ｌ記の１・１的を達成する為、本発明によるスイッチ
ングレギュレータＭ路においては以ドの如き構成をとる
，，即ち、電源トランスの−次側電流を断続してｌ！’
Ｉ　＋ｉＬ！　”ｌ’ｌｉ源トランスの−．次側に重圧
を誘赳させてこの徂圧を整流するか又は直接に直流電流
を断続するとともにその出力を整流した後、チョクコイ
ルで゛１′．滑して出力電圧を生成し、且つその電圧が
一定となるよう＋ｉｉｊ記断続タイミングを制御するス
イッチングレギュレータ回路においで、前記出力電月１
の電流値が所定値以ドになったときこれを検出する電流
検出部と、この電流検出部によってｎｉｉ記出力電珪の
電流値が所定値以Ｆになったことが検知されたとき前記
一次側電流の断続周波数を高くずる　次電流周波数制御
部とを備えたことを特徴としている。

（発明の実施例） 以下、本発明を図面に示した実施例に基づいて詳細に説
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回路の
・実施例を示ずブロック図である．，この図に示すスイ
ッヂングレギュレー夕回路は電源トランスｌと、この電
源トランス１の一次コイルｌａに接続される直流電圧源
２と、この直流゛屯１ｆ源２の電流を断続（チョッピン
グ）して萌ｊＬ！電源トランス１の一次コイルｌａに断
統電流を供給ずるトランジスタ３と、前記電源トランス
１の−二次コイルＩｂに誘起された交流電圧を整流する
ダイオード４と、このダイ才一ド４によって得られた脈
流電圧を平滑するチョークコイル６とを備えている。

更に、このスイッチングレギュレータ同路は前記チョー
クコイル６と臨調動作して前記脈流電圧を更に平滑する
コンデンサ７と、前記ヂョークコイル６の逆起電流ルー
トとなるダイ才一ド５と、出力電Ｆ１−．の値を検知し
て電圧制御信号を発生ずる出力電圧検出部ｌＯと、出力
電流の値が所定値以下になったときこれを検知して周波
数切換信号を発生する電流検出部１ｌと、これら出力電
圧検出部１０、電流検出部ｌ１の各出力に乱づいて前記
トランジスタ３を制御するパルス信号コントロール部１
２とを備えている。

１ｊ’ｌ　＋！ピ屯流検出部１１は第２図に示ず如く電
流検出川トランス１５の　次コイル１５ａが＋ｉｉｊ記
電源トランス１の二次コイル１ｂに直列に介挿され、こ
の電流トランス１５の二次コイル＋５ｂに並列に接続さ
れる電流電ＬＬ変換用の抵抗１６と、この抵抗１６の両
端間に発生した電圧を整流するダイオード１７と、この
ダイ才一ド１７によって整流された電圧を平均化するコ
ンデンサ１８と、電流値制限用の抵抗１９と、この抵抗
１９を介して供給される電汀が所定の値以下になったと
きオフずるトランジスタ２０と、このトランジスタ２０
によって才ン／才フ制御されるトランジスタ２１と、該
トランジスタ２１のベースにバイアス電ＩＦを９ 印加ずる抵抗２２とを備えている。

また、パルス幅コントロール部１２は図示を省略した発
振同路に付加された２つの抵抗２３、２４の直列回路と
、これら抵抗２３、２４と脇調動作して共振同路を構成
するコンデンサ２５とを備えている。

なお、図示を省略した発振回路は例えば旭安定マルチバ
イブレー夕等にて構成される。

この場合、これら抵抗２３、２４のイ直は例えば同じ値
になるように設定されている。

次に、第３図及び第４図に示す波形図を参照しながらこ
の実施例の動作を説明ずる。

今、出力端子８から出力されている出力電｝Ｆ．Ｖ［］
のイ直が設定｛１＋Ｉから外れると、出力’ｌｌｉ　７
−Ｅ検出部１０はこれを検出して前記出力電圧Ｖ（ｌの
値を元に戻すのに必要な電圧制御指令を発生しこれをパ
ルス信号コントロール部ｌ２に供給する。

これによって、パルス｛７号：コントロール部１２は第
３図（ａ）、（ｂ）に示す如くトランジスタ３の１周期
中におけるオン時間１’。８の比率を制御１０ して出力電圧Ｖｏの値を設定値に戻す。

尚、このパルス幅を制御することによって、出力電圧Ｖ
。を一定値に保つ機能は、従来一般のものと同じである
，，従って、出力電圧検出部１０及びバルス幅制御回路
部分についての許細な説明は省略する。

本発明の特徴は次の動作である。即ち、出力電流の値が
予め決められている値よりも小さくなると、゛１゛ハ流
検出部Ｉ１のＩＪ流トランス１５の一次コイル１５ｂに
誘起される電流の値が減少しこれに対比・シてコンデン
サ１８の電ＩＦが低−トしてトランシスター９がオフし
，これによって、抵抗２２によってプルアップされてい
るトランジスタ２１がオンしてパルス｛４　Ｙｊコント
ロール部１２内にある抵抗２３と、抵抗２４の接続点１
）を接地させ、この結果、これら抵抗２３．２４と、コ
ンデンサ２５とによって構成される共振回路の共振周波
数が２倍になってトランジスタ３のスイッチング周波数
が２　｛ｒ’になり、電源トランス１の−二次コイルｌ
１ノに講起される電流の周波数が第４図（ａ）に示１ ず状態から第４図（ｂ）に示ず状態に変化する点である
。

？れによって、出力電流のビークイ直１■１・を約゛Ｉ
４分にして臨界電流価を半分にすることができ．　ｆ’
＋荷電流が極端に少なくなっても出力電圧Ｖ（１のト界
や、変動を防１トずることができる．，このようにこの
実施例においては、出力゛１゛ｕ流ｉｎが所定｛ｉ１ｉ
以−トになったとき、これを検知してトランジスタ３の
スイッチング＋．１．１ｍ数を＋Ｙ’：ｉめるようにし
ているので、ダミー抵抗専を用いることなく出力電流１
ｏのイ〆１が小さくなったとき出力１′ＩＪ．ＦＬＶｏ
の上界や、変動を防１１二ずることができる。

これによって，同路が大型化するのを防＋Ｌ　Ｌ，なが
ら出力電流ｉ　ｏが小さくなった場合にも電力ロスが発
生ずるのを防Ｉ１二ずることができるなお、以卜述べた
実施例では１′■源トランスを用いた場合を示したが、
スイッチングレギュレータの面！ｉｉなものはこの電源
トランスを省餡し、断続した１α流電流なｉｉ’ｊ接に
整流’Ｐ　？Ｉｔ　ｌｉｉｌ路に供給ずる方式もあり、
この場合にも本発明が適川できること１２ いつまでもない （発明の効果） 以下説明したように本発明によれば、回路が大塾化する
のを防止しながら出力電流が小さくなった場合にも電力
ロスの発生を件うことなく出力電圧を・定に保持するこ
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ッチングレギコレータ同路の
・実施例を示すブロック図，第２図は第１図に小す電流
検出部の詳細な回路図、第３図（ａ）、（ｂ）は各々同
実施例の動作例を説明するための波形図、第４図（ａ）
、（ｂ）は各々同実施例の動作例を説明するための波形
図、第５図は従来から知られているスイッチングレギュ
レータ同路の−例を示すブロック図、第６図は第５図に
示すスイッチングレギュレータ回路の動作例を説明する
ための波形図、第７図は第５図に示すスイッチングレギ
ュレータ回路の動作例を説明するための波形図、第８図
は第５図に示ずスイッチングレギュレータ１り１路の動
作例を説明するための波形１　３ ？、第９図は従来から■知られているスイッチングレギ
ュレータ回路の他の一例を示すブロック図、第１０図は
第９図に示すスイッチングレギュレータ回路の動作例を
説明するための波形図、第１１図は従来から知られてい
るスイッチングレギュレータ回路の他の−・例を説明す
るための波形図である。 ｌ・・・電源トランス、２・・・直流電圧源、３・・・
トランジスタ、６・・・チ…１−クコイル、ｌ１・・・
電流検出部１２・・・一次電流周波数制御部（バルス信
弓コントロール部）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）供給された直流電流を断続するスイッチング手段
   と、この断続された電流を整流平滑して出力する手段と
   、該出力の電圧を検出するとともに、該電圧を一定に保
   つよう前記スイッチング手段を制御する手段を備えたス
   イッチングレギュレータ回路において、 前記出力電圧の電流値が所定値以下になったときこれを
   検出する電流検出部と、この電流検出部によって前記出
   力電圧の電流値が所定値以下になったことが検知された
   とき前記一次側電流の断続周波数を高くする一次電流周
   波数制御部とを備えたことを特徴とするスイッチングレ
   ギュレータ回路。
2. （２）電源トランスの一次側電流を断続して前記電源ト
   ランスの二次側に電圧を誘起させてこの電圧を整流する
   とともに、チョークコイルで平滑して出力電圧を生成し
   、且つその出力電圧が一定となるように前記断続タイミ
   ングを制御するスイッチングレギュレータ回路において
   、 前記出力電圧の電流値が所定値以下になったときこれを
   検出する電流検出部と、この電流検出部によって前記出
   力電圧の電流値が所定値以下になったことが検知された
   とき前記一次側電流の断続周波数を高くする一次電流周
   波数制御部とを備えたことを特徴とするスイッチングレ
   ギュレータ回路。