JPH03230757A - 自励式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］ 本発明は効率の向上を図ることができるＲＣＣ方式等の
自励式スイッチングレギュレータに関する。

［従来の技術］ 従来のＲＣＣ方式のスイッチングレギュレータは第２図
に示すように、直流電源１の一端と他端との間に接続さ
れたトランス２の１次巻線３と、ここに断続的に電圧を
加えるためのスイッチング素子としての主トランジスタ
４とを有する。主トランジスタ４のコレクタは１次巻線
３を介して直流電源１の一端に接続され、エミッタは直
流電源ｌの他端に接続されている。トランス２の２次巻
線５は、ダイオード６と平滑用コンデンサ７とから成る
出力整流平滑口８８を介して出力端子９．１０に接続さ
れている。トランス２の３次巻線から成る駆動巻線１１
の一端はダイオード１２と抵抗１３とを介して主トラン
ジスタ４のベースに接続され、他端は主トランジスタ４
のエミッタに接続されている。なお、ダイオード１２に
は並列にコンデンサ１４が接続されている。主トランジ
スタ４のベースと駆動巻線１１の下端との間にはベース
電流バイパス用制御素子としてのトランジスタ１５が接
続されている。＄源１の一端と主トランジスタ４のベー
スとの間には起動用抵抗１６が接続されている。

ベース電流バイパス制御用トランジスタ１５を制御する
ための定電圧制御回路を構成するために、制御電源用巻
線１７が設けられている。この制御電源用巻線１７はト
ランス２に電磁結合され、その一端は駆動巻線１１の下
端に接続されている。

制御電源用巻線１７の他端（下端）はダイオード１８と
抵抗１９．２０を介してベース電流バイパス制御用トラ
ンジスタ１５のベースに接続されている。抵抗１９の出
力端と制御電源用巻線１７の上端との間には平滑用コン
デンサ２１が接続されている。ベース電流バイパス制御
用トランジスタ１５のベースとコレクタ（グランド）と
の間には、抵抗２２とフォトトランジスタ２３とコンデ
ンサ２４の直列回路が接続されている。コンデンサ２４
の下端と駆動巻線１１の上端との間には抵抗２５を介し
てダイオード２６が接続されている。バイパス制御用ト
ランジスタ１５のベースと′＠電源の一端との間にはバ
イアス用抵抗２７が接続されている。フォトトランジス
タ２３を制御するなめにここに光結合された発光ダイオ
ード２８は制御素子２９と抵抗３０を介して出力端子９
．１０間に接続されている。電流ｆｌｔｌＪｌｌ素子２
９を出力電圧で制御するために、出力端子９．１０間に
分圧用抵抗３１．３２が接続されている。

Ｕ動　作］ このスイッチングレギュレータの動作を説明する。まず
、起動抵抗１６を介して主トランジスタ４にベース電流
が流れ、これがオン状態になると、１次巻線３を通って
電流が流れ、駆動巻線１１に主トランジスタ４を正帰還
駆動するための電圧が発生し、主トランジスタ４のベー
ス電流が供給される。主トランジスタ４のコレクタを流
ＩＣは徐々に増大し、これがベース電流ＩＢと電流増幅
率ｈＦＥの積に等しくなると、コレクタ電流が一定にな
り、トランス２の磁束変化がなくなり、駆動巻線１１の
起電力もなくなり、ベース電流が減少し、主トランジス
タは急激にオフになる。オフ期間には、オン期間にトラ
ンス２に蓄えられたエネルギーがダイオード６を介して
放出される。このエネルギーの放出が終了すると、トラ
ンス２の巻線にリンギング電圧が生じ、主トランジスタ
４が再びオンになり、発振が継続する。

出力電圧を一定にするための制御は、主トランジスタ４
のベース電流を制御用トランジスタ１５にバイパスさせ
ることによって行う、バイパス量を大きくしてベース電
流を小さくすれば、主トランジスタの最大コレクタ電流
及びオン時間幅が小さくなり、出力電圧は低下する。逆
にバイパス量を小さくすれば、出力電圧は上昇する。制
御用トランジスタ１５の制御はフォトトランジスタ２３
によって行われる。フォトトランジスタ２３の抵抗値は
、出力電圧が高くなると低下する。これによって、抵抗
２２とフォトトランジスタ２３とコンデンサ２４とから
成る回路を通って流れる制御用トランジスタ１５のベー
ス電流が増大し、制御用トランジスタ１５を流れるバイ
パス電流（コレクタ電流）が増大し、主トランジスタ４
のベース電流が減少し、出力電圧が低下する。なお、コ
ンデンサ２４は主トランジスタ４のオフ期間に駆動巻線
１１に発生する電圧によって充電される。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、電源１の電圧（入力電圧）が変動すると駆動
巻線１１の電圧も変動する。また、従来回路では出力端
子９．１０に接続される負荷（図示せず）が変動しても
主トランジスタ４のベース電流は一定に保たれている。

このため、駆動巻線１１から供給する電流が過剰になっ
たり、逆に不足したりし、安定した制御特性が得られな
い、また、駆動巻線１１から供給する電流が常に一定で
あるということは、必要以上の電流によって抵抗１３や
バイパス用トランジスタ１５で不要な電力損失が生じる
ことを意味し、効率低下の要因となる。

そこで、本発明の目的は、効率向上及び制御特性の向上
を図ることができる自励式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の本発明は、直流電源の一端と
他端との間に接続されたトランスの１次巻線と、コレク
タが前記１次巻線を介して前記直流電源の一端に＃枕さ
れ、エミッタが前記直流電源の他端に接続された主トラ
ンジスタと、前記１次巻線に結合された出力整流平滑回
路と、前記１次巻線に電磁結合され且つ一端が前記主ト
ランジスタのベースに結合され、他端が前記主トランジ
スタのエミッタに接続された駆動巻線と、前記トランジ
スタのベースとエミッタとの間に接続された電圧制御用
素子とから成る自励式スイッチングレギュレータにおい
て、前記駆動巻線の一端と前記主トランジスタのベース
との間に接続された電流制御用素子と、前記駆動巻線を
通って電流が前記出力整流平滑回路の出力電圧又はこれ
に対応する電圧に対して逆比例的に変化するように前記
電流制御用素子を制御する制御回路とを設けたことを特
徴とする自励式スイッチングレギュレータに係わるもの
である。

［作　用］ 本発明において、軽負荷になると、例えば実施例のトラ
ンジスタ３３のような電流制御用素子によって電流が制
限される。これにより、例えば実施例のトランジスタ１
５から成るバイパス用制御素子等における電力損失が小
さくなる。また、最適な駆動電流によって安定した制御
特性を得ることができる。

［実施例］ 次に、第１図を参照して本発明の実施例に係わるＲＣＣ
方式のスイッチングレギュレータを説明する。但し、第
１図において第２図と共通する部分には同一の符号を付
してその説明を省略する。

第１図の回路は、第２図の回路に、電流制御用素子とし
て高い電流増幅率を有するＮＰＮ型トランジスタ３３と
、これを制御するための抵抗３４とダイオード３５と抵
抗３６とから成る回路を付加することによって形成され
ている。電流制御用トランジスタ３３は駆動巻線１１の
上端と主トランジスタ４のベースとの間に直列に接続さ
れている。コンデンサ１４はダイオード１２とトランジ
スタ３３との直列回路に対して並列に接続されている。

を流制御用トランジスタ３３のベースとバイパス制御用
トランジスタ１５のベースとの間にはダイオード３５を
介して抵抗３４が接続されている。また、コンデンサ２
１の下端が抵抗３６を介して電流制御用トランジスタ３
３のベースに接続されている。

第１図のスイッチングレギュレータの基本動作は第２図
と同一である。この実施例ではフォトトランジスタ２３
による定電圧制御が行われると共に、負荷に対応した電
流制御が行われる。即ち、電流制御用トランジスタ３３
のベース電流は、はぼ一定に充電されているコンデンサ
２１と抵抗３６と電流制御用トランジスタ３３のベース
・エミッタ間と抵抗１３と主トランジスタ４のベース・
エミッタ間及びバイパス制御用トランジスタ１５のエミ
ッタ・コレクタ間とがら成る回路で流れる。

電流制御用トランジスタ３３のベース電位は、抵抗３６
と抵抗３４との分圧回路によって与えられる。抵抗３４
の左端即ちバイパス制御用トランジスタ１５のベース電
位はフォトトランジスタ２３によって制御されている。

軽負荷になって出力電圧が高くなると、フォトトランジ
スタ２３の抵抗が小さくなり、バイパス制御用トランジ
スタ１５のベース電位が低くなる。これと共に、電流制
御用トランジスタ３３のベース電位が下り、このベース
電流も低下し、このコレクタ電流も低下する。

このため、ベース電流制限用抵抗１３を通って流れる電
流が小さくなる。

逆に、重負荷のために出力電圧が低下すると、フォトト
ランジスタ２３の抵抗値が大きくなり、抵抗３４の左端
の電位が高くなり、抵抗３４．３６で分圧されて与えら
れる電流制御用トランジスタ３３のベース電位が高くな
り、このトランジスタ３３を通って流れる電流が大きく
なる。

上述から明らかなように、本実施例によれば、負荷の変
動に対応した駆動電流の供給が可能になり、抵抗１３及
びバイパス制御用トランジスタ１５における電力損失を
低減することができる。

また、主トランジスタ４及び制御用トランジスタ１５に
対して最適な駆動電流が供給され、安定した制御特性が
得られる。

［変形例］ 本発明は上述の実施例に限定されるものでなく、変形可
能なものである６例えば、フォトトランジスタ２３を２
つの制御用トランジスタ１５．３３の制御に兼用せずに
、トランジスタ１５を制御するための定電圧制御回路と
トランジスタ３３を制御するための電流制御回路とを独
立に設けてもよい また、１次側と２次側の絶縁が不要な場合には、フォト
トランジスタ２３を普通のトランジスタに１き換えた構
成にすることができる。

［発明の効果コ 上述のように本発明によれば損失の低減が可能になり且
つ安定した制御特性を得ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の実施例に係わるスイッチングレギュレ
ータを示す回路図、 第２図は従来のスイッチングレギュレータを示す回路図
である。 １・・・電源、２・・・トランス、３・・・１次巻線、
４・・・主トランジスタ、５・・・２次巻線、８・・・
出力整流平滑回路、１１・・・駆動巻線、１３・・・電
流制限用抵抗、１５・・・バイパス制御用トランジスタ
、３３・・・電流１１Ｊ１１用トランジスタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］直流電源の一端と他端との間に接続されたトラン
   スの１次巻線と、 コレクタが前記１次巻線を介して前記直流電源の一端に
   接続され、エミッタが前記直流電源の他端に接続された
   主トランジスタと、 前記１次巻線に結合された出力整流平滑回路と、前記１
   次巻線に電磁結合され且つ一端が前記主トランジスタの
   ベースに結合され、他端が前記主トランジスタのエミッ
   タに接続された駆動巻線と、前記トランジスタのベース
   とエミッタとの間に接続された電圧制御用素子と から成る自励式スイッチングレギュレータにおいて、 前記駆動巻線の一端と前記主トランジスタのベースとの
   間に接続された電流制御用素子と、前記駆動巻線を通っ
   て流れる電流が前記出力整流平滑回路の出力電圧又はこ
   れに対応する電圧に対して逆比例的に変化するように前
   記電流制御用素子を制御する制御回路と を設けたことを特徴とする自励式スイッチングレギュレ
   ータ。