JPH04138058A - 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】 （ａ）産業上の利用分野 この発明は定電圧電源回路などとして用いられるスイッ
チングレギュレータに関する。

（ｂ）従来の技術 電子機器の装置内に組み込まれ、商用電源を入力電源と
して一定の直流電圧を発生する定電圧電源回路として、
−１にトランスにより入出力間を絶縁したスイッチング
レギュレータが用いられている。

このように定電圧電源回路として用いられるスイッチン
グレギュレータにおいては、何らかの原因で負荷が短絡
された場合など、負荷に流れる電流が一定値を越えたと
き、出力電圧を低下させる過電流保護回路が組み込まれ
ている。過電流の検出方法としては、−次側のスイッチ
ングトランジスタに流れる電流をカレントトランスによ
り検出する方法と、二次側の出力電流を低抵抗で電圧降
下させてその降下電圧を検出する方法とがあり、検出し
た電流値が一定値を越えたときスイッチニゲトランジス
タをオフさセるか、そのオンデユーテイ比を低下させる
ことによって出力電圧を低］させている。

ところで過電流検出方法として、上記低抵抗イ用いる方
法は、その抵抗の電圧降下により出力１圧の安定性が低
下する問題があり、カレントトランスによる方法が多く
用いられている。

このような過電流保護回路を備えた従来の一３的なスイ
ッチングレギュレータの構成例を第２しに示す。

第２図においてＤｌおよびＣ１は入力される世用交流電
源を整流するダイオードブリッジおよ０平滑用コンデン
サである。トランス１の一次巻線Ｎ１には直列にスイッ
チングトランジスタＱ１よよびカレントトランスＣＴの
一次巻線が接続されている。同図において２はスイッチ
ング制御回髭を構成するスイッチング制御回路用ＩＣで
あり、駆動回路３はスイッチング制御回路２の出力信号
によりスイッチングトランジスタＱ１を駆動する、これ
によりトランスの一次巻線Ｎ１に流れる電流°が断続さ
れて二次巻線Ｎ２に起電圧が発生する、ダイオードＤ２
およびコンデンサＣ２はこれを整流平滑して負荷へ直流
電圧を供給する。抵抗分圧回路Ｒ１，Ｒ２は負荷供給電
圧に比例する電圧をシャントレギュレータＳＲの参照電
圧として与える。これによりシャントレギュレータＳＲ
は負荷供給電圧に応じてフォトカブラの発光ダイオード
Ｐｃｔを駆動する。スイッチング制御回路２は端子ＲＥ
Ｆから基準電圧を出力し、端子Ｅｌからエラー信号を入
力するため、上記フォトカブラを介して基準電圧に対す
る負荷供給電圧の誤差がフィードバックされて負荷供給
電圧が安定化される。

また、抵抗Ｒ４の両端にはスイッチニゲトランジスタＱ
１のドレイン電流に略比例した電圧が発生し、ダイオー
ドＤ３およびコンデンサｃ３によりその電圧が整流平滑
されて、コンデンサｃ３の両端に、スイッチングトラン
ジスタに流れる平均電流の大きさに相当する電圧信号が
発生する。この電圧信号がツェナーダイオードＺＤのツ
ェナー電圧を超えたとき、ツェナーダイオードＺＤが導
通し、トランジスタＱ２にベース電流が流れる。

このことによりスイッチング制御回路２のデッドバンド
制御端子ＤＢが略基準電圧（ＲＥＦ端子の電圧）まで上
昇し、スイッチングトランジスタＱ１がオフ状態に保た
れ、このことにより過電流保護がなされる。

（Ｃ１発明が解決しようとする課題 ところが、このようなカレントトランス方式では、あ（
までもスイッチングトランジスタに流れる電流を検出す
るのであって、負荷供給電流を直接検出するものではな
い、したがってスイッチングレギュレータに対する入力
電源電圧が変動する場合、負荷供給電圧が一定であって
も入力電源電圧の変動に応じてスイッチングトランジス
タに流れる平均電流は変化する０例えば負荷供給電流が
一定であれば、入力電源電圧が低い程、スイッチングト
ランジスタのオンデユーテイ比が大きくなり、スイッチ
ングトランジスタに流れる平均電流も増大する。逆に、
入力電源電圧が高くなる程、オンデユーテイ比が小さく
なりスイッチングトランジスタに流れる平均電流も低下
する。従って入力電源電圧が低ければ設定した値より低
い負荷供給電流が流れた時点で過電流保護が働き、逆に
入力電源電圧が高ければ設定値より大きな負荷供給電流
が流れた時点で初めて過電流保護が働くことになる。

この発明の目的は、二次側の出力電流が流れるラインに
電流検出用抵抗を設けることなく、しかも入力電源電圧
の変動に関わらず、設定した値以上の出力電流が流れた
ときのみに確実にｉｒ４電流保護が１肋くようにしたス
イッチングレギュレータを提供することにある。

（ｄ１課題を解決するための手段 この発明は、トランスと、このトランスの一次Ｓ線に流
れる電流を断続するスイッチングトランジスタと、上記
トランスの二次巻線の出力電圧を整流平滑する整流平滑
回路と、上記スイッチングトランジスタのオンデユーテ
イ比を制御して出力電圧を安定化さセるスイッチング制
御回路と、スイッチングトランジスタに流れる電流の大
きさを電圧信号として検出する電流検出回路と、上記電
圧信号が設定値を越えたときスイッチングトランジスタ
をオフ又はオンデユーテイ比を小さくする過電流保護回
路を備えたスイッチングレギュレータにおいて、 入力電源に略比例する電圧を上記電圧信号に重畳して過
電流保護回路が作動する点を補正する過電流保護点補正
回路を設けたことを特徴とする。

（ｅ）作用 上記構成において電流検出回路は、スイッチングトラン
ジスタに流れる電流の大きさを電圧信号として検出し、
過電流保護回路は、電流検出回路により得られた電圧信
号が設定値を越えたとき過電流保護を行うが、上記電圧
信号には、過電流保護点補正回路によって入力電源電圧
に略比例する電圧が重畳される。従って入力電源電圧が
低ければ上記電圧信号に対する重畳骨は小さく、逆に、
入力電源電圧が高ければ上記電圧信号に対する重畳骨は
大きくなる。このことにより、入力電源電圧の変動によ
るスイッチングトランジスタに流れる電流の大きさの変
化が補償され、入力電源電圧の変動に関わらず負荷供給
電流が一定値を超えたときにのみ確実に電流保護が働く
ことになる。

（ｆ）実施例 この発明の実施例であるスイッチングレギュレータの回
路図を第１図に示す。

第１図においてトランスｌの一次巻線Ｎ１には、直列に
スイッチングトランジスタＱ１およびカレントトランス
の一次巻線が接続され、ダイオードブリッジＤＩおよび
コンデンサＣＩにより整流平滑された入力電源電圧が与
えられる。スイッチング制御回路２および駆動回路３に
よりスイッチングトランジスタＱ１のオンオフ制御が行
われ、これによりトランスの一次巻線Ｎ１の電流が断続
される。トランスの二次−１＆？ＩＮ２の起電圧はダイ
オードＤ２およびコンデンサＣ２により整流平滑されて
直流電圧が出力される。この出力ラインには抵抗分圧回
路Ｒ１，Ｒ２、電流制限抵抗Ｒ３、フォトカプラＰＣＩ
およびシャントレギュレータＳＲが設けられていて、シ
ャントレギュレータＳＲは抵抗Ｒ１，Ｒ２による分圧値
を参照してフォトカプラＰＣＩを駆動する。一方スイツ
チング制御回路２の基準電圧出力端子ＲＥＦとエラーイ
ンプット端子８１間にはフォトカプラＰＣ２が接続され
、Ｅｌ端子とＧＮＤ端子間に抵抗Ｒ９が接続されている
ため、負荷に対する出力電圧に応じてエラー信号の電圧
がフィードバックされて出力電圧が定電圧化される。

カレントトランスＣＴの二次側には抵抗Ｒ４が接続され
、スイッチングトランジスタＱ１に流れるドレイン電流
に略比例した電圧信号をＲ４の両端に発生する。ダイオ
ードＤ３およびコンデンサＣ３はこれを整流平滑する。

また抵抗Ｒ６はコンデンサＣ３とともに時定数回路とし
て作用し、抵抗Ｒ６の両端に、スイッチングトランジス
タに流れる電流の略平均値に対応する電圧を発生させる
、また、トランスの一次Ｓ＆５１の一端が接続される入
力電源ラインとダイオードＤ３のカソード間に抵抗Ｒ５
が接続されているため、この抵抗Ｒ５を介して抵抗Ｒ６
に電流が流れ、抵抗Ｒ６の両端にはＲ５，Ｒ６による分
圧電圧が重畳されることになる。この抵抗Ｒ６両端の電
圧がツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧を越えたと
き、抵抗Ｒ７を通してツェナーダイオードＺＤに電流が
流れるとともに、トランジスタＱ２にベース電流が流れ
トランジスタＱ２がオンする。このことによりスイッチ
ング制御回路３のデッドバンド端子ＤＢの電位が端子Ｒ
ＥＦより出力される基準電位付近まで上昇し、スイッチ
ング制御回路２は、スイッチングトランジスタをオフ状
態に保つ、尚、コンデンサＣ４はノイズ等によりＱ２が
誤動作するのを防止する。

第１図に示した回路において、出力電圧は一定であるた
め、出力電流が過電流保護点に達する時のスイッチング
トランジスタＱｌに流れる平均電流は入力電源電圧に応
じて変化する。しかし、第１図に示したように、抵抗Ｒ
６の両端に発生する、スイッチングトランジスタＱ１の
平均電流に相当する電圧と入力電源電圧に略比例する電
圧の重畳値が略一定となるように抵抗Ｒ５，Ｒ６の分圧
比を定めれば、入力電源電圧に関わらず、出力電流が一
定値を越えた時過電流保護を働かせることができる０例
えば、入力電源電圧がＡＣ３０〜１３０Ｖの範囲で変動
すると、過電流保護作動点が従来回路では約２Ａ変動し
ていたのに対し、この実施例では０．３Ａ以下の変動に
抑えることができた。

なお、上記実施例では、スイッチングトランジスタに流
れる電流の大きさを電圧信号として検出する電流検出回
路を、スイッチングトランジスタに接続したカレントト
ランスと、カレントトランスの二次側を整流平滑する回
路とから構成したが、スイッチングトランジスタに直列
に低抵抗の抵抗を接続し、その抵抗の降下電圧を検出し
てもよい。

また、上記実施例ではスイッチング制御ｎ用ＩＣのプン
トバンド端子の電位を制御して過電流保護時にスイッチ
ングトランジスタの動作を完全に停止さ・ヒる例であっ
たが、スイッチング制御用ＩＣの電源を直接オフするこ
とによって、その動作を停止させるようにしてもよい、
また、過電流保護時にスイッチングトランジスタのデユ
ーティ比を小さくして自動復帰垂下型特性を持たせても
よい（幻発明の効果 この発明によれば、商用交流電源を入力電源とする場合
など、人力電源電圧が一定でない場合でも、出力電流が
一定値を越えたときにのみ確実に過電流保護を働かセる
ことができる。しかも二次側の出力電流ラインに電流検
出抵抗を設けないため、出力電圧の安定性も維持するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例であるスイッチングレギュレ
ータの回路図である。第２図は従来のスイッチングレギ
ュレータの回路図である。 Ｑｌ−スイッチングトランジスタ、 ＣＴ−カレントトランス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）トランスと、このトランスの一次巻線に流れる電
   流を断続するスイッチングトランジスタと、上記トラン
   スの二次巻線の出力電圧を整流平滑する整流平滑回路と
   、上記スイッチングトランジスタのオンデューティ比を
   制御して出力電圧を安定化させるスイッチング制御回路
   と、スイッチングトランジスタに流れる電流の大きさを
   電圧信号として検出する電流検出回路と、上記電圧信号
   が設定値を越えたときスイッチングトランジスタをオフ
   又はそのオンデューティ比を小さくする過電流保護回路
   を備えたスイッチングレギュレータにおいて、 入力電源電圧に略比例する電圧を上記電圧信号に重畳し
   て過電流保護回路が作動する点を補正する過電流保護点
   補正回路を設けたことを特徴とするスイッチングレギュ
   レータ。