JPH0445436Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、スイツチングレギユレータに関す
る。

〔考案の概要〕

この考案は、入力整流回路の出力電圧をスイツ
チングし、変換トランスの１次側に供給し、変換
トランスの２次側に設けられた出力整流回路から
所定の大きさの出力電圧を発生するスイツチング
レギユレータにおいて、入力整流回路への交流入
力の遮断時に、コントロール部回路の電源電圧を
入力整流回路の出力電圧と略々相似な波形で変化
させることにより重い負荷状態にも拘らず、コン
トロール部回路が定常状態と同様の安定化動作を
行うことにより生じる出力部のスイツチングトラ
ンジスタ等の素子の破壊を防止するようにしたも
のである。

〔従来の技術〕

第６図は、従来のスイツチングレギユレータの
構成を示す。４１Ａ，４１Ｂで夫々示す入力端子
に交流電源が電源スイツチ（図示せず）を介して
接続され、ダイオードブリツジ４３及びコンデン
サ４４からなる入力整流回路により交流電圧が整
流され、入力電圧が発生する。変換トランス４５
の１次コイルの一端に入力電圧が供給され、１次
コイルの他端に出力部５２例えばスイツチングト
ランジスタが接続される。変換トランス４５の２
次側には、ダイオード４７及びコンデンサ４８か
らなる出力整流回路が設けられ、出力端子４９に
出力電圧が発生する。

出力部５２に関連してコントロール部回路５３
が接続され、コントロール部回路５３から出力部
５２にPWM変調されたスイツチングパルスが供
給される。このコントロール部回路５３には、フ
オトカプラ等のカツプリング回路５４を介して出
力電圧が供給され、出力電圧が所定の電圧値とな
るように、スイツチングパルスのパルス幅が変調
される。

コントロール部回路５３の電源端子には、抵抗
５５及び平滑用のコンデンサ５６からなる時定数
回路を介して入力電圧が供給される。抵抗５５及
びコンデンサ５６の接続点と接地間にツエナーダ
イオード５７が挿入されている。この抵抗５５を
介して供給される入力電圧は、電源スイツチをオ
ンした時の初期の動作電源である。定常動作時に
は、変換トランス４５の２次側に設けられたダイ
オード５０及びコンデンサ５１からなる整流回路
で形成された電圧がコントロール部回路５３に動
作電源として供給される。

第７図は、従来のスイツチングレギユレータの
出力電圧６１の変化及びコントロール部回路５３
の電源電圧６２の変化を夫々示している。

最初に電源スイツチをオンした時点ｔ１では、
抵抗５５を介して入力電圧がコントロール部回路
５３に供給される。コントロール部回路５３が動
作を開始して、出力部５２にスイツチングパルス
が供給されると、時点ｔ２から出力電圧６１が立
ち上がり始める。スイツチングパルスは、例えば
出力電圧が低い場合に、デユーテイレシオが大き
くなるようにPWM変調される。電源投入直後の
初期状態では、負荷が重い状態であり、負荷電流
が多く流れる。この初期状態では、異常なスイツ
チング動作を回避するために、ｔ１〜ｔ３の区間
で、スイツチングパルスのデユーテイレシオが過
大とならないように抑制することが行われる。こ
の起動時の抑制機能は、コントロール部回路５３
が自分の電源電圧６２が充分に立ち上がつたこと
を検出した時点ｔ３において解除される。

また、第７図において、時点ｔ４で電源スイツ
チをオフにすると、入力電圧の供給が断たれ、出
力電圧６１が立ち下がり始める。一方、コントロ
ール部回路５３の電源電圧６２は、出力電圧６１
より小さく、また、コンデンサ５６のために、出
力電圧６１より遅れた時点ｔ５から立ち下がり始
める。

〔考案が解決しようとする問題点〕

従来のスイツチングレギユレータは、交流入力
を遮断した時に、出力電圧６１の立ち下がりに比
してコントロール部回路５３の電源電圧６２の立
ち下がりが遅れるために、交流入力を遮断した直
後に再び交流入力を印加する時に、出力部５２の
スイツチングトランジスタに負担がかかり、スイ
ツチングトランジスタが破壊されるおそれがあつ
た。

第８図は、時点ｔ６で電源スイツチをオフして
交流入力を遮断し、その直後の時点ｔ７で再び交
流入力を印加した状態を示す。時点ｔ６から出力
電圧６１が下がり始める。しかし、コントロール
部回路５３の電源電圧６２は、遅れて下がり始め
るために、この電源電圧６２が殆ど低下していな
い通常と同様の状態の時点ｔ７において再び交流
入力が印加されることになる。つまり、出力電圧
６１が或る程度低下して重い負荷状態になつてい
るにも拘らず、コントロール部回路５３の電源電
圧６２が通常の値に維持されている。従来のスイ
ツチングレギユレータは、コントロール部回路５
３の電源電圧６２の値から起動時の抑制動作を行
つていたので、電源電圧６２が下がらないと、こ
の抑制動作がなされない。従つて、重い負荷状態
にも拘らず、通常と同様に、安定化動作がなさ
れ、スイツチングパルスのデユーテイレシオが過
大となり、出力部５２のスイツチングトランジス
タの損失がきわめて多くなり、スイツチングトラ
ンジスタが破壊されるおそれがあつた。

従つて、この考案の目的は、電源スイツチを短
時間の間にオン／オフすることにより、出力部の
スイツチングトランジスタ等の素子が破壊される
おそれを除去することができるスイツチングレギ
ユレータを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕 この考案は、入力整流回路３，４の出力電圧を
出力部１２によりスイツチングすると共に、変換
トランス５を介して出力整流回路７，８に伝送
し、出力整流回路７，８の出力電圧が所定の電圧
となるように出力部１２を制御するコントロール
部回路１３を設け、コントロール部回路１３に主
として電源投入時に電源を供給するために、入力
整流回路の出力端子とコントロール部回路１３の
電源端子との間に挿入された抵抗１５からなる第
１の電源供給路と、コントロール部回路１３に定
常時に電源を供給するために変換トランス５の出
力側の整流出力が抵抗１８を介してコントロール
部回路１３の電源端子に供給される第２の電源供
給路と、コントロール部回路１３の電源端子及び
接地間に挿入されたツエナーダイオード１７及び
コンデンサ１６とを備え、コントロール部回路１
３は、自己の電源電圧が立ち上がるまで、出力整
流回路の出力電圧を抑制する機能を有するスイツ
チングレギユレータにおいて、 入力整流回路３，４の出力端子と接地間に挿入
された第１及び第２の抵抗２０，２１の直列回路
と、 第１及び第２の抵抗２０，２１の接続点とその
ベースが接続され、そのコレクタが接地され、そ
のエミツタがコントロール部回路１３の電源端子
と接続されたトランジスタ１９と、 第１及び第２の抵抗２０，２１の接続点とトラ
ンジスタ１９のエミツタの間に、トランジスタ１
９のベース・エミツタ接合と逆方向に挿入された
ダイオード２３とからなることを特徴とするスイ
ツチングレギユレータである。

〔作用〕

電源遮断時に、トランジスタ１９のベース・エ
ミツタ接合が順バイアスされ、これがオンし、コ
ンデンサ１６の電荷がトランジスタ１９を介して
放電され、また、コントロール部回路１３の電源
端子が抵抗２０及び２１の接続点にトランジスタ
１９のベース・エミツタ接合を介して接続され
る。その結果、コントロール部回路１３の電源電
圧が入力整流回路３の出力電圧と略々相似な波形
で変化するので、入力整流回路への交流入力を遮
断して出力電圧が低下し始めるとコントロール部
回路１３の電源電圧が相似な形で低下する。そし
て、入力整流回路への交流入力を遮断の直後に再
び供給すると、出力電圧とコントロール部回路１
３の電源電圧が共に上昇を始める。このように、
電源電圧が通常の値より低下したことをコントロ
ール部回路１３が検知し、起動時の抑制機能が働
く。従つて、重い負荷状態にも拘らず、コントロ
ール部回路１３が定常状態と同様の安定化動作を
行うことが防止され、出力部１２のスイツチング
トランジスタが破壊されることが防止される。

〔実施例〕

以下、この考案の一実施例について図面を参照
して説明する。第１図は、この考案の一実施例を
示し、交流電源１が電源スイツチ２を介してダイ
オードブリツジ３に接続されている。ダイオード
ブリツジ３と平滑用コンデンサ４とにより入力整
流回路が構成される。

入力整流回路の出力電圧が変換トランス５の１
次コイル６Ａの一端に供給されている。１次コイ
ル６Ａの他端が出力部１２の出力端子例えばスイ
ツチングトランジスタのコレクタに接続される。
このスイツチングトランジスタのエミツタが接地
される。変換トランス５の２次コイル６Ｂにダイ
オード７及びコンデンサ８からなる出力整流回路
が接続され、出力端子９に出力電圧が取り出され
る。出力端子９には、負荷が接続される。また、
変換トランス５の２次コイル６Ｃにダイオード１
０及びコンデンサ１１からなる整流回路が接続さ
れ、コントロール部回路１３の定常時の電源電圧
が形成される。

コントロール部回路１３は、例えばフオトカプ
ラ等のカツプリング回路１４を介して供給される
出力電圧と基準電圧とを比較する比較回路と、比
較回路からの誤差電圧に応じてスイツチングパル
スのデユーテイレシオを変化させるPWM変調回
路と、自分の電源電圧が所定レベルに立ち上がる
迄の初期状態では、デユーテイレシオを所定の最
大値に制限する抑制回路とにより構成されてい
る。このコントロール部回路１３からのスイツチ
ングパルスが出力部１２のスイツチングトランジ
スタのベースに供給される。

入力整流回路の出力端子と接地間に電流制限用
の抵抗１５及び平滑用のコンデンサ１６の直列回
路が挿入され、両者の接続点がコントロール部回
路１３の電源端子に接続される。また、この電源
端子と接地間にツエナーダイオード１７が挿入さ
れる。電源スイツチ２のオン時には、抵抗１５を
介してコントロール部回路１３に電源電圧が供給
される。これにより、コントロール部回路１３が
動作を開始し、出力部１２にスイツチングパルス
が供給されると、出力電圧が発生する。定常状態
では、ダイオード１０及びコンデンサ１１により
形成された出力電圧が抵抗１８を介してコントロ
ール部回路１３に動作電源として供給される。

コントロール部回路１３の電源端子がPNP型
トランジスタ１９のエミツタに接続される。入力
整流回路の出力端子と接地間に抵抗２０と抵抗２
１との直列回路が挿入される。この抵抗２０と抵
抗２１との接続点がトランジスタ１９のベースに
接続される。トランジスタ１９のコレクタが抵抗
２２を介して接地される。更に、トランジスタ１
９のベース・エミツタ間にベース・エミツタ接合
と逆極性にダイオード２３が挿入される。このダ
イオード２３は、逆耐圧保護用のものである。

上述のこの考案の一実施例の動作について以下
に説明する。第２図は、電源スイツチ２を時点ｔ
４でオフした時の入力整流回路の整流出力３１及
びコントロール部回路１３の電源電圧３２のそれ
ぞれの変化を示す。整流出力３１は、時点ｔ４か
ら下降し始める。電源電圧３２は、時点ｔ４から
微小な時間τだけ遅れて下降し始める。この遅れ
時間τは、後述するように、スイツチングレギユ
レータの異常動作が問題とならない程度の長さで
ある。

また、第３図は、時点ｔ６において、電源スイ
ツチ２をオフとし、その直後の時点ｔ７に再び電
源スイツチ２をオンとした時の電圧変化を示して
いる。時点ｔ６から整流出力３１が下降し始める
のに対し、τ遅れて電源電圧３２が下降し始め
る。また、時点ｔ７から整流出力３１及び電源電
圧３２が共に立ち上がり始める。このように、コ
ントロール部回路１３の電源電圧３２が整流出力
３１と相似な関係で変化するので、コントロール
部回路１３の初期状態の抑制回路が機能し、出力
部１２に供給されるスイツチングパルスのデユー
テイレシオが過大になることが防止される。そし
て、電源電圧３２が所定の電圧まで立ち上がつた
時点ｔ８から、初期状態の抑制機能が解除され
る。

上述の一実施例において、従来のスイツチング
レギユレータと異なる点は、トランジスタ１９、
抵抗２０，２１，２２及びダイオード２３を設け
たことである。

理解を容易とするため、トランジスタ１９のエ
ミツタとコントロール部回路１３の電源端子とを
切り離したと仮定する。この場合、トランジスタ
１９のベース電圧は、第４図に示す整流出力３３
が抵抗２０及び２１で分割された電圧となるの
で、第４図において、破線３４で示すように、整
流出力３３の立ち上がりと相似を形で上昇する。

ところが、実際には、トランジスタ１９のエミ
ツタが抵抗１５及びコンデンサ１６の接続点と接
続されており、この接続点即ちコントロール部回
路１３の電源電圧の立ち上がりは、時間遅れを有
している。従つて、第４図に示すコントロール部
回路１３の電源電圧３６より、抵抗２０及び抵抗
２１の接続点の電圧の立ち上がりが早く、ダイオ
ード２３を介して電流が流れる。その結果、実際
の抵抗２０及び抵抗２１の接続点の電圧は、第４
図において、破線３５で示すように、電源電圧３
６に対してダイオード２３の順方向電圧降下を加
算したものになる。言い換えると、抵抗２０及び
抵抗２１の接続点の電圧は、ツエナーダイオード
１７により決定される電圧にダイオード２３の順
方向電圧降下を加算した値以上の必要がある。こ
の場合、ダイオード２３によつて、トランジスタ
１９のベース・エミツタ間の逆耐圧電圧を接続点
の電圧が超えることが防止される。

第５図は、通常動作状態から、時点ｔ６におい
て、電源スイツチ２をオフにする場合を示してい
る。入力整流回路の整流出力３７は、時点ｔ６か
ら低下し始める。第５図における破線は、トラン
ジスタ１９のエミツタがコントロール部回路１３
の電源端子と切り離されていると仮定した時の抵
抗２０及び抵抗２１の接続点の電圧３８の変化を
示している。この仮定のもとでは、整流出力３７
と相似な形で接続点の電圧が低下する。また、一
点鎖線４０は、従来のスイツチングレギユレータ
の電源電圧の低下を示している。

この仮想的な電圧３８のレベルがコントロール
部回路１３の電源電圧３９のレベル（これは、ト
ランジスタ１９のエミツタ電位でもある。）より
も低下し、両者の差がトランジスタ１９をオンさ
せることができるようになつた時点ｔ９から、ト
ランジスタ１９のコレクタ電流が流れる。このト
ランジスタ１９を通じてコンデンサ１６に蓄積さ
れていた負荷が放電されると共に、抵抗１５或い
は抵抗１８を通じて流入する電流が、トランジス
タ１９を通じてバイパスされる。この結果、第５
図において、実線で示すように、電源電圧３９が
整流出力３７と略々相似な形で低下する。

時点ｔ６から時点ｔ９までの遅れ時間τは、極
めて短い時間であるので、この時間内の出力端子
９の出力電圧の立ち下がりが小さく、重負荷とな
り得ず、不都合は生じない。また、トランジスタ
１９のエミツタ抵抗２２は、トランジスタ１９を
過電流から保護するためのもので、トランジスタ
１９の電流容量が充分であれば、非常に小さくで
き、場合によつては、必要のないものである。

なお、この考案は、コントロール部回路１３が
PWM変調するものに限らず、周波数等を変化さ
せて安定化を行う構成の場合にも適用することが
できる。

〔考案の効果〕

この考案に依れば、電源スイツチを短時間の間
に、オン／オフした過渡状態において、コントロ
ール部回路の動作電源の立ち下がりが出力電圧よ
り遅く立ち下がることによる出力部のスイツチン
グトランジスタの破損等の異常動作を回避するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例の接続図、第２
図、第３図、第４図及び第５図の夫々はこの考案
の一実施例の動作説明に用いる電圧変化を示すグ
ラフ、第６図は従来のスイツチングレギユレータ
の接続図、第７図及び第８図は従来のスイツチン
グレギユレータの動作説明に用いる電圧変化を示
すグラフである。 図面における主要な符号の説明、２……電源ス
イツチ、５……変換トランス、９……出力端子、
１２……出力部、１３……コントロール部回路、
１９……トランジスタ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 入力整流回路の出力電圧を出力部によりスイツ
   チングすると共に、変換トランスを介して出力整
   流回路に伝送し、上記出力整流回路の出力電圧が
   所定の電圧となるように上記出力部を制御するコ
   ントロール部回路を設け、上記コントロール部回
   路に主として電源投入時に電源を供給するため
   に、上記入力整流回路の出力端子と上記コントロ
   ール部回路の電源端子との間に挿入された抵抗か
   らなる第１の電源供給路と、上記コントロール部
   回路に定常時に電源を供給するために上記変換ト
   ランスの出力側の整流出力が抵抗を介して上記コ
   ントロール部回路の電源端子に供給される第２の
   電源供給路と、上記コントロール部回路の電源端
   子及び接地間に挿入されたツエナーダイオード及
   びコンデンサとを備え、上記コントロール部回路
   は、自己の電源電圧が立ち上がるまで、上記出力
   整流回路の出力電圧を抑制する機能を有するスイ
   ツチングレギユレータにおいて、 上記入力整流回路の出力端子と接地間に挿入さ
   れた第１及び第２の抵抗の直列回路と、 上記第１及び第２の抵抗の接続点とそのベース
   が接続され、そのコレクタが接地され、そのエミ
   ツタが上記コントロール部回路の電源端子と接続
   されたトランジスタと、 上記第１及び第２の抵抗の接続点と上記トラン
   ジスタのエミツタの間に、上記トランジスタのベ
   ース・エミツタ接合と逆方向に挿入されたダイオ
   ードとからなることを特徴とするスイツチングレ
   ギユレータ。