JPH03212159A - スイッチングレギュレータ - Google Patents

スイッチングレギュレータ

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JPH03212159A
JPH03212159A JP353190A JP353190A JPH03212159A JP H03212159 A JPH03212159 A JP H03212159A JP 353190 A JP353190 A JP 353190A JP 353190 A JP353190 A JP 353190A JP H03212159 A JPH03212159 A JP H03212159A
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switching regulator
sawtooth wave
wave signal
comparator
capacitor
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JP353190A
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Yoshiyuki Hatamoto
義行 畑本
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Fujitsu Telecom Networks Ltd
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Fujitsu Telecom Networks Ltd
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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、複数個のスイッチングレギュレータ部から構
成され、位相差をもって同期運転させるスイッチングレ
ギュレータに関するものである。
大容量の安定化直流電源を構成する場合或いは高電圧の
安定化直流電源を構成する場合に、複数個のスイッチン
グレギュレータ部を同期運転させる構成が知られている
。このようなスイッチングレギュレータに於いては、直
流電源側から供給する電流のリップル成分が大きくなり
、又スイッチングノイズの伝播を防止する為゛に、直流
電源の入力側にコンデンサが設けられている。このコン
デンサの容量を低減し得るようにすることが要望されて
いる。
〔従来の技術〕
第6図は従来例の要部ブロック図であり、41はトラン
ス、42はトランス41の一次巻線に接続した電界効果
トランジスタやバイポーラトランジスタ等のスイッチン
グ素子、43は整流器やコンデンサ等を含む整流平滑回
路、44はスイッチング素子42をパルス幅制御する制
御回路、451.45−2はスイッチングレギュレータ
部、46.47は電源側のコンデンサ、48はインダク
タンス、49はバッテリ等の直流電源、50は制御回路
間を接続する制御線である。
スイッチングレギュレータ部45−1.45−2は、ト
ランス41の一次巻線に接続したスイッチング素子42
を制御回路44からパルス幅制御し、トランス41の二
次巻線に誘起した電圧を整流平滑回路43により整流し
て平滑化して直流出力電圧とし、この直流出力電圧を制
御回路44に於いて基準電圧と比較し、直流出力電圧が
設定値となるように、スイッチング素子42のオン期間
を制御する構成を有するものである。
このようなスイッチングレギュレータ部45−1.45
−2のそれぞれの直流出力を並列或いは直列にして負荷
に供給する場合、スイッチング素子42のオン、オフを
同期させる為に、制御回路44間を制御線50により接
続し、例えば、一方のスイッチングレギュレータ部45
−1の制御回路44に於ける端子CTの鋸歯状波信号を
、他方のスイッチングレギュレータ部45−2の制御回
路44の端子CTに供給し、同一の鋸歯状波信号を用い
てパルス幅制御を同期化するものである。
又コンデンサ46.47とインダクタンス48七により
、スイッチングノイズが直流電源49側へ伝播すること
を防止し、且つコンデンサ46の充電電荷を、スイッチ
ングレギュレータ部45−1.45−2のスイッチング
素子42が同時にオンとなった時に放電して、トランス
41の一次巻線に供給することにより、直流電源49か
ら供給する電流の変化を抑制している。
又第7図は制御回路のブロック図であり、51は発振器
、52.53は比較器、54.55は誤差増幅器、56
はフリップフロップ、57はオア回路、58.59はノ
ア回路、60はインバータ、61.62はアンド回路、
63.64は出力トランジスタ、RTは抵抗Rを接続す
る端子、CTはコンデンサCを接続する端子、DTはデ
ッドタイム制御端子、+IN、−INは整流平滑出力電
圧を加える入力端子、FBはフィードバック端子、OC
は出力制御端子、CI、C2,El、E2は出力端子で
ある。
この制御回路は、2石式のスイッチングレギュレータに
も適用できる構成を有し、又図示を省略した基準電圧発
生回路等を含む場合もあり、通常は半導体集積回路化さ
れているものである。
発振器51は、端子CTに接続したコンデンサCに定電
流充電を行い、所定電圧となった時に急速放電を行わせ
、鋸歯状波信号を発生するものであり、端子RTに接続
する抵抗R(KΩ]と端子CTに接続するコンデンサC
〔μF〕とにより、発振器51の発振周波数fは、 f′、1.2/ (R−C)   (KHz)となる。
第6図に於いては、この端子CTのみを図示しており、
一方のスイッチングレギュレータ部45−1の制御回路
44は、端子CTに前述のコンデンサCを接続し、他方
のスイッチングレギュレータ部45−2の制御回路44
は、端子CTにコンデンサCを接続しないで、一方のス
イッチングレギュレータ部45−1の鋸歯状波信号を、
他方のスイッチングレギュレータ部45−2に供給して
、同期動作させるものである。
又比較器53は、端子CTに生じる鋸歯状波信号と、誤
差増幅器54.55の出力信号とのレベル比較を行って
、オア回路57、ノア回路58゜59を介して出カドラ
ンジスタロ3.64のオン期間を制御するものである。
又出力制御端子ocを“0゛とすると、出カドランジス
タロ3.64は同時にオン、オフ動作を行い、出力制御
端子OCを“1°“とすると、フリップフロップ56の
反転動作に対応して、出カドランジスタロ3.64は逆
相動作を行うことになる。1石式のスイッチングレギュ
レータの場合には、出カドランジスタロ3.64の何れ
一方の出力をスイッチング素子42に直接或いはトラン
ス等を介して加えることになる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
前述のように、複数のスイッチングレギュレータ部45
−1.45−2を同期運転する場合、同一の鋸歯状波信
号を基にパルス幅制御を行うものであり、スイッチング
素子42は同時にオン或いはオフとなるように同期化さ
れることになる。従って、並列接続されたトランス41
の一次巻線に直流電[49から電流を供給することにな
り、同期運転するスイッチングレギュレータ部の個数が
多くなる程、又安定化直流出力電圧を印加する負荷に供
給する電力が多くなる程、直流電源49から供給する電
流が大きくなり、その変化を吸収する為に、直流電源4
9の出力側のコンデンサ46の容量を大きくし、且つ許
容リップル電流値の大きい構成のものを使用しなければ
ならず、大型化すると共にコストアップの原因となる。
本発明は、直流電源49の出力側のコンデンサ46のリ
ップル電流値を抑制し、その容量を低減し得るようにす
ることを目的とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明のスイッチングレギュレータは、第1図を参照し
て説明すると、トランスlの一次巻線に接続したスイッ
チング素子2と、このトランス1の二次巻線に接続した
整流平滑回路3と、スイッチング素子2をパルス幅制御
する制御回路4とからなる複数のスイッチングレギュレ
ータ部5−1゜5−2.・・・5−nを備え、コンデン
サ6を有する直流電源から各スイッチングレギュレータ
部5−1〜5−nのトランス1の一次巻線にスイッチン
グ素子2を介して電圧を印加し、複数個のスイッチング
レギュレータ部5−1〜5−nを同期運転するスイッチ
ングレギュレータに於いて、制御回路4間を位相遅れ同
期回路7を介して接続し、鋸歯状波信号のレベル識別に
より、スイッチングレギュレータ部5−1〜5−n対応
に鋸歯状波信号の立下りタイミングを相違させるもので
ある。
又この位相遅れ同期回路7を、マスタとしたスイッチン
グレギュレータ部の制御回路4に於ける鋸歯状波信号の
レベルと、スレーブとしたスイッチングレギュレータ部
対応の基準電圧と比較する比較器と、この比較器の出力
信号の立上りタイミングに於いてスレーブのスイッチン
グレギュレータ部の制御回路4に於ける鋸歯状波信号を
出力する為のコンデンサを強制的に放電させて、その鋸
歯状波信号を強制的に立下げる回路とから構成したもの
である。
又その位相遅れ同期回路7を、鋸歯状波信号の周期より
短い周期のパルスを出力する発振器と、各スイッチング
レギュレータ部に於ける鋸歯状波信号を出力する為のコ
ンデンサの端子電圧が、各スイッチングレギュレータ部
対応に設定した基準電圧より上昇した時にハイレベルの
信号を出力する第1の比較器と、この第1の比較器の出
力信号がハイレベルの時のみ、発振器からのパルスと前
記基準電圧とを比較して、鋸歯状波信号を出力する為の
コンデンサを強制的に放電させて、その鋸歯状波信号を
強制的に立下げる第2の比較器とから構成したものであ
る。
〔作用〕
複数個のスイッチングレギュレータ部5−1〜5−nの
制御回路4に於いては、位相遅れ同期回路7によりそれ
ぞれ位相差をもって同期化されるから、複数個のスイッ
チングレギュレータ部51〜5−nのスイッチング素子
2が同時にオンとはならないので、直流電源から供給さ
れるピーク電流は低減される。即ち、コンデンサ6のリ
ップル電流が低減されることになり、その容量を小さく
することが可能となる。
又マスタのスイッチングレギュレータ部の鋸歯状波信号
のレベルと、スレーブのスイッチングレギュレータ部対
応に設定した基準電圧とを比較して、スレーブのスイッ
チングレギュレータ部の鋸歯状波信号を出力する為のコ
ンデンサを強制放電させることにより、マスタのスイッ
チングレギュレータ部に対して所定の位相遅れで同期化
されることになり、それによって、スイッチング素子2
はそれぞれ位相差をもってオン又はオフの制御が行われ
る。
又位相遅れ制御回路を、発振器と第1と第2の比較器に
より構成した場合、各スイッチングレギュレータ部5−
1〜5−nの鋸歯状波信号は、第1の比較器により基準
電圧と比較されて、その基準電圧以上となると、第2の
比較器により発振器からのパルスと基準電圧とを比較す
るように動作し、そのパルスのタイミングで、鋸歯状波
信号を出力する為のコンデンサを強制的に放電させるか
ら、発振器のパルスのタイミングを基準として、所定数
のパルス毎に鋸歯状波信号を強制的に立下げ、且つスイ
ッチングレギュレータ部毎に異なる位相とすることがで
きる。
〔実施例] 以下図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明
する。
第2図は本発明の一実施例の要部回路図であり、2個の
スイッチングレギュレータ部を同期運転する場合の制御
回路11.12と位相遅れ同期回路との要部を示し、直
流電源の出力側のコンデンサ。
トランス、スインチング素子、整流平滑回路等は図示を
省略している。又位相遅れ同期回路は、比較器13.1
4と、基準電圧Vrl、Vr2と、微分回路を構成する
抵抗R3〜R5とコンデンサC3とからなる場合を示す
。又比較器14がスレーブとなるスイッチングレギュレ
ータ部に於けるコンデンサC2を強制放電させる回路を
構成している。
マスタとなる一方のスイッチングレギュレータ部の制御
回路11の端子CTに、コンデンサC1と比較器13の
一端子が接続され、端子RTに抵抗R1が接続され、端
子Gがアースに接続され、比較器13の十端子に基準電
圧Vrlが加えられている。又スレーブとなる他方のス
イッチングレギュレータ部の制御回路12の端子CTに
、コンデンサC2と比較器14の出力端子とが接続され
、端子RTに抵抗R2が接続され、端子Gがアースに接
続されている。
比較器13は、制御回路11の端子CTの鋸歯状波信号
のレベルが上昇して基準電圧Vrlより高くなると、“
0”°の出力信号となり、反対に基準電圧Vrlより低
くなると、パ1”の出力信号となる。又比較器14の十
端子には、抵抗R4゜R5により+Vの電圧が分圧され
て加えられ、且つ比較器13の出力信号が、コンデンサ
C3を含む微分回路により微分されて加えられるもので
、その十端子の電圧が、基準電圧Vr2より低くなると
、比較器14の出力信号は“0”となり、制御回路12
の端子CTに接続されたコンデンサC2の充電電荷が比
較器14に流入し、鋸歯状波信号は強制的に立下げられ
る。
第3図は本発明の一実施例の動作説明図であり、(a)
は制御回路11の端子CTの鋸歯状波信号、■)は比較
器13の出力信号、(C)は微分出力信号、(d)は制
御回路12の端子CTの鋸歯状波信号のそれぞれ一例を
示す。
制御回路11の端子CTに接続され、定電流充電される
コンデンサC1の端子電圧の鋸歯状波信号のレベルが、
(a)に示すように次第に上昇して基準電圧Vrlを越
えると、比較器13の出力信号は(b)に示すように“
0゛となり、反対に基準電圧Vrlより低下すると°“
I 11となる。この場合の基準電圧Vrlを鋸歯状波
信号のピークレベルの1/2とすれば、比較器13の出
力信号はデユーティ50%の信号となる。
又比較器13の出力信号は、コンデンサc3を含む微分
回路により微分され、(C)に示す信号となって比較器
14の+端子に加えられる。この微分出力信号と基準電
圧Vr2とが比較器14に於いて比較され、比較器13
の出力信号の立下り時点の微分出力信号が基準電圧Vr
2より低くなるから、比較器14の出力信号は“O”と
なる。それにより、コンデンサC2の充電電荷は比較器
14に流入して放電し、制御回路12の端子CTの鋸歯
状波信号は(d)に示すものとなる。即ち、制御回路1
1に於ける鋸歯状波信号(a)と、制御回路12に於け
る鋸歯状波信号(d)とは180°の位相差を有するも
のとなる。
従って、一方と他方とのスイッチングレギュレータ部に
於けるスイッチング素子のパルス幅制御によるオン、オ
フのタイミングは、180”ずれたものとなり、一方と
他方とのスイッチングレギュレータ部に対して共通の直
流電源側のコンデンサ6(第1図参照)のリップル電流
を低減することができる。それにより、コンデンサ6の
容量を小さくすることができる。
更に多数のスイッチングレギュレータ部を同期運転する
場合に、比較器13の十端子に加える基準電圧Vrlを
、スイッチングレギュレータ部対応に異なる値に設定す
ることにより、それぞれ異なる位相で鋸歯状波信号を発
生させることが可能となり、それによって、各スイッチ
ングレギュレータ部のスイッチング素子のオン、オフの
タイミングをずらすことができるので、スイッチングレ
ギュレータとしての出力容量を増大した場合でも、直流
電源側のコンデンサのリップル電流を低減することがで
きる。
第4図は本発明の他の実施例の要部回路図であり、21
.22はスイッチングレギュレータ部の制御回路、23
〜26は比較器、27は発振器、R11−Rl4は抵抗
、C1l、C12はコンデンサ、Vrll、Vr12は
基準電圧であり、位相遅れ同期回路が、第1の比較器2
3.25と第2の比較器24.26と発振器27等によ
り構成された場合を示す。
発振器27は、スイッチングレギュレータを構成するス
イッチングレギュレータ部の個数に対応した周波数のパ
ルス信号を出力するものであり、例えば、2個のスイッ
チングレギュレータ部を同期運転する場合、鋸歯状波信
号の周波数の2倍の周波数のパルス信号を出力するもの
である。
又 複数個のスイッチングレギュレータ部対応の制御回
路21.22のそれぞれの端子CTにコンデンサC1l
、C12、端子RTに抵抗R11゜R12が接続され、
端子Gがアースに接続されている。第1の比較器23.
25は、端子CTの鋸歯状波信号と基準電圧Vrll、
Vr12とを比較し、鋸歯状波信号のレベルが高い場合
に“1”の出力信号となり、又鋸歯状波信号のレベルが
低い場合に“O”の出力信号となる。
又第2の比較器24.26は、一端子に第1の比較器2
3.25の出力信号と、抵抗R13,R14を介して発
振器27からのパルス信号とが加えられ、十端子に基準
電圧Vrll、Vr12が加えられる。従って、第1の
比較器23.25の出力信号が“0”であると、抵抗R
13,R14を介してパルス信号が加えられても、第2
の比較器24.26の一端子はローレベルのままとなり
、基準電圧Vrll、Vr12より低いので、出力信号
は°″l”となる。しかし、第1の比較器2325の出
力信号が“°1゛となると、抵抗R13R14を介して
加えられるパルス信号が基準電圧Vrll、Vr12に
より高くなるから、第2の比較器24.26の出力信号
は°“0°゛となり、コンデンサC1l、CI2の充電
電荷は第2の比較器24.26に流入し、鋸歯状波信号
は強制的に立下げられる。
第5図は本発明の他の実施例の動作説明図であり、(a
)は発振器27からのパルス信号、(b)は制御回路2
1の鋸歯状波信号、(C)は制御回路22の鋸歯状波信
号の一例を示す。
(a) ニ示すバ)LiスPOが抵抗R13,R14を
介して比較器24.26の一端子に加えられた時、制御
回路21の鋸歯状波信号は(b)、制御回路22の鋸歯
状波信号は(C)に示すレベルであると共に、基準電圧
がVrll、Vr12のレベルであるとすると、比較器
25の出力信号は“0゛であるから、比較器26の出力
信号は“′1”のままとなるが、比較器23の出力信号
は1″となるから、比較器24の出力信号は0”となる
。従って、制御回路21の端子CTに接続されたコンデ
ンサC1lは強制放電され、鋸歯状波信号は立下げられ
る。
次のパルスP1の時は、制御回路21の鋸歯状波信号は
基準電圧Vrllより低いレベルであるから、比較器2
3の出力信号は0”となり、従って、比較器24の出力
信号は°′1”のままとなる。しかし、制御回路22の
鋸歯状波信号は基準電圧Vr12より高いレベルとなる
から、比較器25の出力信号は“1パとなり、比較器2
6の出力信号は′°0”となって、端子CTに接続され
たコンデンサC12は強制放電され、鋸歯状波信号は立
下げられる。以下パルスP2.P3.  ・・・に従っ
て同様な動作が繰り返され、制御回路21゜22の鋸歯
状波信号は、180°の位相差で発生されるものとなり
、この鋸歯状波信号を基にパルス幅制御が行われるから
、直流電源の出力側のコンデンサのリップル電流を抑制
することができ、そのコンデンサの容量を低減すること
ができる。
又3個のスイッチングレギュレータ部を同期運転する場
合は、例えば、発振器27からのパルスの周波数を鋸歯
状波信号の周波数の3倍とし、各スイッチングレギュレ
ータ部は、2個おきのパルス信号に同期した鋸歯状波信
号を発生するように、基準電圧を設定する。その場合は
、各スイッチングレギュレータ部の制御回路の鋸歯状波
信号は、120°の位相差を有するものとなる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明は、スイッチングレギュレ
ータ部5−1〜5−nの制御回路4間に位相遅れ同期回
路7を接続し、鋸歯状波信号のレベル比較により、各ス
イッチングレギュレータ部5−1〜5−nに於ける鋸歯
状波信号の位相を異ならせて、パルス幅制御によるスイ
ッチング素子2のオン又はオフが、全スイッチングレギ
ュレータ部5−1〜5−nに於いて同一タイミングとな
ならないように制御するものであり、従って、直流電源
の出力側のコンデンサ6のリップル電流を抑制し、その
容量を低減し得るようにすることが可能となり、小型化
並びにコストダウンを図ることができる。
又位相遅れ同期回路7を、マスタのスイッチングレギュ
レータ部の鋸歯状波信号のレベルと基準電圧とを比較す
る比較器13と、スレーブのスイッチングレギュレータ
部の鋸歯状波信号を出力する為のコンデンサC2を強制
放電させる回路として比較器14とにより構成したこと
により、マスタのスイッチングレギュレータ部の鋸歯状
波信号のレベルと比較する基準電圧Vrlを、スレーブ
のスイッチングレギュレータ部対応に選定することによ
り、マスタのスイッチングレギュレータ部の鋸歯状波信
号の基準として、スレーブのスイッチングレギュレータ
部の鋸歯状波信号の位相をそれぞれ相違させて、パルス
幅制御によるスイッチング素子を、スイッチングレギュ
レータ部対応に異なるタイミングで容易に制御できるこ
とになり、直流電源の出力側のコンデンサ6の容量を低
減することができる。
又位相遅れ同期回路7を、発振器27と、第1の比較器
23.25と、第2の比較器24.26等により構成し
、発振器27からのパルス信号のスイッチングレギュレ
ータ部の個数おきに、各スイッチングレギュレータ部の
制御回路が同期して鋸歯状波信号を発生させることがで
きるから、パルス幅制御によるスイッチング素子2を、
スイッチングレギュレータ部対応に異なるタイミングで
容易に制御することができることになる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理説明図、第2図は本発明の一実施
例の要部回路図、−第3図は本発明の一実施例の動作説
明図、第4図は本発明の他の実施例の要部回路図、第5
図は本発明の他の実施例の動作説明図、第6図は従来例
の要部ブロック図、第7図は制御回路のブロック図であ
る。 lはトランス、2はスイッチング素子、3は整流平滑回
路、4は制御回路、5−1.5−2゜・・はスイッチン
グレギュレータ部、6はコンデンサである。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)、トランス(1)の一次巻線に接続したスイッチ
    ング素子(2)と、該トランス(1)の二次巻線に接続
    した整流平滑回路(3)と、前記スイッチング素子(2
    )をパルス幅制御して前記整流平滑回路(3)の出力直
    流電圧を安定化させる制御回路(4)とからなる複数個
    のスイッチングレギュレータ部(5−1〜5−n)を備
    え、且つ入力側にコンデンサ(6)を備えた直流電源か
    ら前記複数個のスイッチングレギュレータ部(5−1〜
    5−n)の各トランス(1)の一次巻線に前記スイッチ
    ング素子(2)を介して電圧を印加し、前記複数個のス
    イッチングレギュレータ部(5−1〜5−n)を同期運
    転するスイッチングレギュレータに於いて、 前記複数個のスイッチングレギュレータ部(5−1〜5
    −n)の前記制御回路(4)に於けるパルス幅制御の為
    の鋸歯状波信号のレベル識別により、前記各スイッチン
    グレギュレータ部(5−1〜5−n)対応の前記鋸歯状
    波信号の立下りタイミングをそれぞれ相違させる制御を
    行う位相遅れ同期回路(7)を、前記各スイッチングレ
    ギュレータ部(5−1〜5−n)対応の制御回路(4)
    間に接続した ことを特徴とするスイッチングレギュレータ。
  2. (2)、前記位相遅れ同期回路(7)は、前記複数個の
    スイッチングレギュレータ部(5−1〜5−n)の中の
    一つをマスタとし、他をスレーブとして、マスタのスイ
    ッチングレギュレータ部(5−1)の制御回路(4)に
    於ける鋸歯状波信号のレベルと、スレーブのスイッチン
    グレギュレータ部(5−2〜5−n)対応の基準電圧と
    を比較する比較器と、 前記鋸歯状波信号のレベルが前記基準電圧を越えた時の
    前記比較器の出力信号により、スイッチングレギュレー
    タ部(5−2〜5−n)の制御回路(4)に於ける鋸歯
    状波信号を出力する為のコンデンサを強制的に放電させ
    て、該鋸歯状波信号を強制的に立下げる回路とから構成
    した ことを特徴とする請求項1記載のスイッチングレギュレ
    ータ。
  3. (3)、前記位相遅れ同期回路(7)は、前記鋸歯状波
    信号の周期より短い周期のパルスを出力する発振器と、 前記各スイッチングレギュレータ部(5−1〜5−n)
    に於ける鋸歯状波信号を出力する為のコンデンサの端子
    電圧が、各スイッチングレギュレータ部(5−1〜5−
    n)対応に設定した基準電圧より上昇した時にハイレベ
    ルの信号を出力する第1の比較器と、 該第1の比較器の出力信号がハイレベル時のみ前記発振
    器からのパルスと前記基準電圧とを比較して、前記コン
    デンサを強制的に放電させて、鋸歯状波信号を強制的に
    立下げる第2の比較器とから構成した ことを特徴とする請求項1記載のスイッチングレギュレ
    ータ。
JP353190A 1990-01-12 1990-01-12 スイッチングレギュレータ Pending JPH03212159A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008099401A (ja) * 2006-10-10 2008-04-24 Nissan Motor Co Ltd 電力変換装置
JP2015128340A (ja) * 2013-12-27 2015-07-09 株式会社オートネットワーク技術研究所 降圧装置及び昇圧装置

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JP2008099401A (ja) * 2006-10-10 2008-04-24 Nissan Motor Co Ltd 電力変換装置
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