JPH0376110B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、π型フイルタによる平滑回路を二次
側に設けたフライバツク型のスイツチングレギユ
レータに関する。

（従来技術） 従来、この種のフライバツク型スイツチングレ
ギユレータとしては、例えば第３図に示すものが
ある。

第３図において、１は入力直流電源であり、絶
縁トランス３の一次巻線３ａに直流電圧を入力す
る。２は出力電圧を一定電圧に制御する制御回路
であり、絶縁トランス３の一次巻線３ａと直列接
続したスイツチング素子としてのトランジスタ４
をパルス幅制御する。絶縁トランス３の二次巻線
３ｂには整流用のダイオード５が直列接続され、
更にコンデンサ６，８とチヨークコイル７を備え
たπ型フイルタでなる平滑回路を設け、出力電圧
９に含まれるリツプル電圧を低減させている。

一方、制御回路２による出力電圧の安定化制御
のため出力段トランジスタのコレクタから出力を
取り出して所謂オープンコレクタ型の誤差増幅器
１３が設けられる。誤差増幅器１３の反転入力端
子には出力電圧９が印加され、また非反転入力端
子には基準電圧源１４の基準電圧が印加されてい
る。誤差増幅器１３の出力にはフオトカプラ１０
に設けた発光ダイオード１２のカソード側が接続
され、発光ダイオード１２のアノード側は抵抗１
５を介して平滑回路の出力段に接続され、出力電
圧９による電源供給を受けている。

更に、フオトカプラ１０に設けたフオトトラン
ジスタ１１の出力は制御回路２に与えられてい
る。

この第３図に示すフライバツク型スイツチング
レギユレータの動作は、出力電圧９が基準電圧源
１４の基準電圧より高くなると、誤差増幅器１３
の出力が下がり、フオトプラ１０の発光ダイオー
ド１２を発光してフオトトランジスタ１１をオン
し、フオトトランジスタ１１のオンによる信号を
受けた制御回路２が出力電圧を下げるようにトラ
ンジスタ４をオンするパルス幅を狭めるように制
御することで出力電圧を定電圧化する。

逆に出力電圧９が基準電圧源１４の基準電圧よ
り低くなると、誤差増幅器１３の出力が上がつて
出力段トランジスタがオープンコレクタ状態に近
づき、フオトプラ１０の発光ダイオード１２の発
光を停止してフオトトランジスタ１１をオフし、
フオトトランジスタ１１のオフによる信号を受け
た制御回路２が出力電圧を上げるようにトランジ
スタ４をオンするパルス幅を広げるように制御す
ることで出力電圧を定電圧化する。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来のスイツチング
レギユレータにあつては、二次側に設けた平滑回
路のコンデンサ６，８として一般に電解コンデン
サを使用しており、電解コンデンサは他の回路素
子に比べ寿命が比較的短いため、大きなリツプル
電圧を受けている入力側のコンデンサ６側から使
用中に寿命が切れて所謂容量抜けの状態になる。

このようにコンデンサ６の容量抜けが起きる
と、リツプル電圧の平滑機能が失われてコンデン
サ６の両端に過大なリツプル電圧が発生し、絶縁
トランス３の各巻線が全て過大なリツプル電圧を
受けた状態でそのまま動作し続けるため、絶縁ト
ランス３の各巻線に接続している回路部品を破壊
させてしまうという問題があつた。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、このような従来の問題点に鑑みてな
されたもので、二次側のπ型フイルタでなる平滑
回路に設けたコンデンサが容量抜けを起こしても
絶縁トランスの各巻線に接続している回路部品を
破壊しないようにしたスイツチングレギユレータ
を提供することを目的とする。

この目的を達成するため本発明にあつては、絶
縁トランス３と；該絶縁トランス３の一次巻線に
直列接続されたスイツチング素子４と；前記絶縁
トランス３の二次巻線に整流用のダイオード５を
介して接続され２つのコンデンサ６，８とチヨー
クコイル７によりπ型フイルタを構成した平滑回
路と；該平滑回路からの出力電圧と基準電圧との
差に応じた反転出力を生ずる出力段トランジスタ
のコレクタから出力を取り出した誤差増幅器１３
と；該誤差増幅器１３の出力端子にカソード側を
接続すると共に前記平滑回路の出力側にアノード
側を接続して前記誤差増幅器１３の反転出力によ
り発光される発光素子１２と該発光素子１２の出
力光を受光する受光素子１とを備えたフオトカプ
ラ１０と；該フオトカプラ１０の受光出力が得ら
れたときに出力電圧を下げるように前記スイツチ
ング素子４を制御することで出力電圧を一定電圧
に制御する制御回路２と；を備えたスイツチング
レギユレータに於いて、前記チヨークコイル７の
両端に発生する交流電圧により前記フオトカプラ
１０の発光素子１２に発光電流を流す回路を接続
するようにしたものである。

（作用） このような構成を備えた本発明のスイツチング
レギユレータにあつては、π型フイルタを構成す
る平滑回路に設けているコンデンサ、特にダイオ
ード５による整流出力を受ける入力側に設けたコ
ンデンサ６が寿命に達して容量抜けを起こすと、
コンデンサ６による平滑機能が失われることでチ
ヨークコイル７の両端に過大なリツプル電圧（交
流電圧）が発生する。このチヨークコイル７に発
生した過大なリツプル電圧は例えばダイオード１
６で整流されてフオトカプラ１０の発光素子（発
光ダイオード）１２に順方向電流を流して発光さ
せることとなり、フオトカプラ１０からの受光出
力を受けて制御回路２が出力電圧を下げるように
動作する。

またダイオード１６で整流された直流電流が発
光素子１２に流れることで、出力電圧９は基準電
圧１４より下つてしまう。このため誤差増幅器１
３の出力は上昇してその出力段トランジスタはオ
ープンコレクタ状態又はオープンコレクタに近い
状態にあり、発光素子１２を流れる電流が誤差増
幅器１４の出力（電流の吸い込み）により妨げら
れず、発光素子１２の発光駆動を維持する。

従つて、平滑回路のコンデンサ６が容量抜けを
起こしても、自動的に出力電圧９が下げられるこ
とから、絶縁トランス３の各巻線に接続している
回路部品に過大な電圧が加わつて破壊してしまう
ことを確実に防止できる。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示した回路ブロツ
ク図である。

第１図において、１は入力電圧源、２は出力電
圧を定電圧化するためにスイツチング素子として
のトランジスタ４のパルス幅制御を行う制御回
路、３は絶縁トランス、５は絶縁トランス３の二
次巻線に接続されて交流出力を半波整流するダイ
オード、６，８は平滑用コンデンサであり、チヨ
ークコイル７とによつてπ型フイルタによる平滑
回路を構成している。

一方、１３は出力段トランジスタのコレクタか
ら出力を取り出したオープンコレクタ型の誤差増
幅器であり、平滑回路から得られた出力電圧９を
反転入力端子に接続すると共に、非反転入力端子
に基準電圧源１４を接続し、出力電圧と基準電圧
の差に応じた反転出力を生ずる。

このオープンコレクタ型の誤差増幅器１３とし
ては、例えば第２図に示す回路を用いることがで
きる。第２図において、トランジスタT_r1のベー
スに対する入力Ｘが図１の平滑回路から得られた
出力電圧であり、また第１図の基準電圧源１４が
ツエナーダイオードD_zで実現され、抵抗r_sを介し
て加わる電源電圧V_ccから基準電圧V_REFを作り出
してトランジスタTr1のエミツタに印加してい
る。出力VoutはトランジスタT_r1のコレクタから
取り出されている。

入力電圧Ｘが基準電圧V_REFを越えてトランジス
タT_r1をオンし、一方、入力電圧Ｘが基準電圧
V_REF以下に下がると、トランジスタT_r1はオフ又
はオフに近い状態となり、出力端子はオープンコ
レクタ状態又はオープンコレクタに近い状態に置
かれることになる。

誤差増幅器１３の出力には発光ダイオード１２
とフオトトランジスタ１１を備えたフオトカプラ
１０が接続される。フオトカプラ１０の発光ダイ
オード１２はカソード側を誤差増幅器１３の出力
に接続し、アノード側は抵抗１５を介して平滑回
路の出力側、即ちチヨークコイル７とコンデンサ
８の接続点側に接続している。フオトカプラ１０
に設けたフオトトランジスタ１１の出力は制御回
路２に与えられている。

このような回路構成は従来のフライバツク型ス
イツチングレギユレータと同じであるが、これに
加えて本発明にあつては、平滑回路に設けたチヨ
ークコイル７の入力側、即ち整流用のダイオード
５側と誤差増幅器１３に出力を接続したフオトカ
プラ１０における発光ダイオード１２のカソード
側との間を信号線接続し、この信号線路にダイオ
ード１６を設け、コンデンサ６の容量抜けに起因
してチヨークコイル７の両端に発生した交流電圧
を整流して電流経路１７で示すように発光ダイオ
ード１２に順方向電流を流すようにしている。

即ち、本発明にあつては、π型フイルタで構成
される平滑回路に設けたチヨークコイル７の両端
に抵抗１５、フオトカプラ１０の発光ダイオード
１２、及びダイオード１６の直列接続で成るルー
プ回路を設けるようにしている。

次に第１図の実施例の動作を説明する。

絶縁トランス３の右側に設けた平滑回路におけ
るコンデンサ６，８としては、電解コンデンサを
使用していることから他の回路素子に比べコンデ
ンサ６，８の寿命が短く、特にダイオード５の半
波整流出力を平滑しているコンデンサ６が大きな
リツプル電圧を受けていることから、最初に寿命
に達し使用中に容量抜けを起こす。

このようにコンデンサ６が容量抜けを起こす
と、コンデンサ６による平滑機能が失われてその
両端に過大なリツプル電圧が発生する。このとき
チヨークコイル７の両端にもコンデンサ６の平滑
機能が失われることで過大な交流電圧が発生す
る。

このようにコンデンサ６の両端に発生した過大
な交流電圧は、本発明によつて新たに追加したダ
イオード１６によつて整流され、点線で示す電流
経路１７に直流電流を流す。この電流経路１７に
はフオトカプラ１０の発光ダイオード１２が設け
られているため、フオトカプラ１０の発光ダイオ
ード１２が発光してフオトトランジスタ１１をオ
ンし、フオトトランジスタ１１のオンによる信号
を受けた制御回路２は出力電圧９を下げるように
トランジスタ４をオンするパルス幅を狭めるよう
に制御する。

このときダイオード１６で整流された直流電流
が発光素子１２に流れることで、出力電圧９は基
準電圧１４より下り、誤差増幅器１３の出力は上
昇してその出力段トランジスタに相当する第２図
のトランジスタT_r1はオープンコレクタ状態又は
オープンコレクタに近い状態にあり、発光素子１
２を流れる電流が誤差増幅器１４の出力（電流の
吸い込み）により妨げられず、発光素子１２の発
光駆動を維持する。

従つて、コンデンサ６の容量抜けで発生した過
大な異常電圧を自動的に低く抑えることができ、
絶縁トランス３の各巻線に接続している回路部品
が大きな電力損失による発熱を受けて破壊されて
しまうことを確実に防止できる。

一方、コンデンサ６，８が正常に機能する通常
の動作時にあつては、チヨークコイル７の両端に
発生する交流電圧はコンデンサ６の平滑機能によ
りダイオード１６と発光ダイオード１２の閾値電
圧の合計電圧より充分に低いため、電流経路１７
で示す電流は流れず、本発明によつて回路を追加
していても通常動作に影響を及ぼすことはない。

尚、第１図の実施例にあつては、電流経路１７
を与えるループ回路に電流制限用の抵抗１５を設
けているが、抵抗１５を設けずにダイオード１６
と発光ダイオード１２とによつてループ回路を構
成するようにしてもよい。

また、第１図の実施例にあつては、誤差増幅器
１３の出力を伝送するフオトカプラ１０の発光素
子１２を利用してコンデンサ６が容量抜けを起こ
したことを検知して制御回路２によつて出力電圧
を下げる回路を構成しているが、この誤差増幅器
３による伝送系統から独立してダイオード１６と
他のフオトカプラの発光素子をチヨークコイル７
の両端に直列接続する回路を設けるようにしても
よい。

更に第１図の実施例にあつては、チヨークコイ
ル７に発生した交流電圧を整流して発光ダイオー
ド１２に順方向電流を流すダイオード１６を設け
ているが、ダイオード１６の代りに抵抗を用いて
もよい。この場合、抵抗は発光ダイオード１２に
発光電流を流すと共に（交流駆動）、誤差増幅器
１３の出力バイアスを行なう。

（発明の効果） 以上説明してきたように本発明によれば、絶縁
トランスの二次側に設けたπ型フイルタで構成さ
れた平滑回路に設けている電解コンデンサの容量
が極端に低下して、所謂容量抜けを起こしたとき
には、出力電圧を下げるように電圧制御が行われ
るため、容量抜けにより生ずる異常電圧（リツプ
ル電圧）が低く抑えられ、絶縁トランスの各巻線
に接続された回路部品の破壊を確実に防止するこ
とができる。

また、電解コンデンサの容量抜けで出力電圧が
低下するため早く故障に気が付くことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示した回路ブロツ
クズ、第２図は第１図に用いる誤差増幅器の一例
を示した回路図、第３図は従来例を示した回路ブ
ロツク図である。 １：入力電圧源、２：制御回路、３：絶縁トラ
ンス、４：トランジスタ、５：整流用のダイオー
ド、６，８：コンデンサ（電解コンデンサ）、
７：チヨークコイル、１０：フオトカプラ、１
１：フオトトランジスタ、１２：発光ダイオード
（LED）、１３：誤差増幅器、１４：基準電圧源、
１５：抵抗、１６：ダイオード、１７：電流経
路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 絶縁トランスと； 該絶縁トランスの一次巻線に直列接続されたス
   イツチング素子と； 前記絶縁トランスの二次巻線に整流用のダイオ
   ードを介して接続され２つのコンデンサとチヨー
   クコイルによりπ型フイルタを構成した平滑回路
   と； 該平滑回路からの出力電圧と基準電圧との差に
   応じた反転出力を生ずる出力段トランジスタのコ
   レクタから出力を取り出した誤差増幅器と； 該誤差増幅器の出力端子にカソード側を接続す
   ると共に前記平滑回路の出力側にアノード側を接
   続して前記誤差増幅器の反転出力により発光され
   る発光素子と該発光素子の出力光を受光する受光
   素子とを備えたフオトカプラと； 該フオトカプラの受光出力が得られたときに出
   力電圧を下げるように前記スイツチング素子を制
   御することで出力電圧を一定電圧に制御する制御
   回路と； を備えたスイツチングレギユレータに於いて、 前記チヨークコイルの両端に発生した交流電圧
   により前記フオトカプラの発光素子に発光電流を
   流す回路を接続したことを特徴とするスイツチン
   グレギユレータ。