JPH0454719A - 周波数制御回路 - 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、入力電圧に対応して出力周波数が制御される
周波数制御回路に関するものである。

電圧によって周波数が制御される周波数制御回路は、電
圧制御発振器（ＶＣＯ）や電圧周波数変換器（ＶＦＯ又
はＶＦＣ）等の各種の構成が知られており、各種の制御
装置や電圧の測定装置等に適用されている。

又共振形コンバータは、トランスの二次側の整流平滑回
路からの出力直流電圧と設定基準電圧とを比較して誤差
信号を形成し、その誤差信号に従ってトランスの一次側
のスイッチング素子のスイッチング周波数を制御する構
成を有するもので、誤差信号に従った周波数の信号を出
力する周波数制御回路が用いられ、共振条件の制御によ
り出力直流電圧の安定化が図られている。又共振形コン
バータには、電圧共振形と電流共振形とがあり、又それ
らを複合した構成も知られている。

〔従来の技術〕

従来例の周波数制御回路は、既に各種の構成が提案され
ている。例えば、トランジスタ等のスイッチング素子を
制御する場合、第３図に示す構成が知られている。同図
に於いて、２１は電圧制御発振器（ＶＣＯ）や電圧周波
数変換器（ＶＦＣ）等の周波数発生部、２２は単安定マ
ルチバイブレータ、２３はドライバ、２４は電界効果ト
ランジスタ（ＦＥＴ）である。

周波数発生部２１は、入力電圧Ｖｉｎに対応した周波数
の信号を単安定マルチバイブレータ２２のトリガ信号と
するものであり、例えば、入力電圧Ｖｉｎを積分する積
分回路と、この積分回路のコンデンサの端子電圧と基準
電圧とを比較する比較器と、比較一致の時にコンデンサ
を放電させる放電回路とからなる電圧周波数変換器を用
いることができる。

単安定マルチバイブレーク２２は、周波数発生部２１か
らの信号をトリガ信号として、時定数に従った一定パル
ス幅のパルス信号を出力するものであり、この出力パル
スでトランジスタ２４をドライバ２３により駆動し、単
安定マルチバイブレータ２２により設定されたパルス幅
の期間だけオフとするものである。

又共振形コンバータは、例えば、第４図に示す構成を有
し、３１はトランス、３２はスイッチング・トランジス
タ、３３は整流ダイオード、３４はフライホイール・ダ
イオード、３５は平滑回路、３６は周波数制御回路、３
７は一次側の共振回路を構成するコンデンサ、３８は直
流電源、３９はスイッチング・トランジスタ３２のドレ
イン・ソース間の出力容量、４０は平滑コイル、４１は
平滑コンデンサ、４２は負荷を示す。

トランス３１の一次巻線の励磁インダクタンスと、コン
デンサ３７の容量及びスイッチング・トランジスタ３２
の出力容量とにより共振回路が構成される。又スイッチ
ング・トランジスタ３２のオン期間に、直流電源３日か
らトランス３１の一次巻線に電流が供給され、それによ
る二次巻線の誘起電圧が整流ダイオード３３により整流
され、整流出力電圧は平滑回路３５により平滑化されて
負荷４２に印加される。

この負荷４２に印加される出力直流電圧は、周波数制御
回路３６に於いて設定基準電圧と比較され、その誤差信
号に従った周波数の信号が出力されてスイッチング・ト
ランジスタ３２のスイッチング周波数が制御され、出力
直流電圧が安定化される。

第５図は第４図の共振形コンバータの動作説明図であり
、（ａ）は周波数制御回路３６からスイッチング・トラ
ンジスタ３２のゲートに加えられる電圧ｖｃｓ、（ｂ）
はスイッチング・トランジスタ３２のトレイン・ソース
間電圧■。８、（Ｃ）はドレイン電流Ｉｎ、（ｄ）は整
流ダイオード３３に印加される電圧Ｖａｔ、（ｅ）は整
流ダイオード３３を流れる電流ＩＤＩを示す。

スイッチング・トランジスタ３３のゲート・ソース間電
圧ＶＧＳがロニレベルとなると、スイッチング・トラン
ジスタ３２はオフとなり、トランス３１の一次側の共振
回路による正弦波の半波の共振電圧が、スイッチング・
トランジスタ３２に（ロ）に示すように印加され、整流
ダイオード３３には、フライホイール・ダイオード３４
を介して（ｄ）に示す正弦波の半波の電圧■１が印加さ
れる。又ゲート・ソース間電圧ｖｅｓがハイレベルとな
ると、スイッチング・トランジスタ３２はオンとなり、
（Ｃ）に示すドレイン電流１．が流れる。それにより、
整流ダイオード３３には（ｅ）に示す電流１．が流れる
。

従って、−次側電圧共振形として動作し、スイッチング
・トランジスタ３２のオフ幅を一定とし、オン幅を可変
してスイッチング周波数を制御し、出力直流電圧を安定
化することになり、出力直流電圧が設定基準電圧より上
昇すると、周波数制御回路３６は、スイッチング・トラ
ンジスタ３２のスイッチング周波数を上昇させるように
動作し、反対に出力直流電圧が設定基準電圧より低下す
ると、周波数制御回路３６は、スイッチング・トランジ
スタ３２のスイッチング周波数を低下させるように動作
する。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述の第３図に示す従来例の周波数制御回路は、単安定
マルチバイブレータ２２を用いていることにより、トラ
ンジスタ２４のオフ幅を一定としてスイッチング制御す
ることができるから、電圧共振形のコンバータの周波数
制御回路として適用可能となる。又単安定マルチバイブ
レータ２２の出力信号を反転すれば、トランジスタ２４
０オン幅を一定としてスイッチング制御することができ
るから、電流共振形′のコンバータの周波数制御回路と
して適用可能となる。

しかし、一定のオフ幅又はオン幅を確保し、且つ最低限
のオン幅又はオフ幅を確保するには、周波数発生部２１
に於ける時定数回路の時定数を、単安定マルチバイブレ
ータ２２の出力パルス幅に比較して大きくする必要があ
り、従って、周波数発生部２１の制約が大きい欠点があ
った。

本発明は、簡単な構成により、最低限のオン幅又はオフ
幅を容易に確保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〕

本発明の周波数制御回路は、時定数回路のコンデンサに
一定時間幅の放電時間後に、充電を開始させるものであ
り、第１図を参照して説明する。

端子８からの入力電圧Ｖｉｎを基準電源７の基準電圧′
と比較して誤差信号を出力する誤差増幅器１と、抵抗２
とコンデンサ３とからなる時定数回路のコンデンサ３を
電圧ＶＣＣにより充電した充電電圧と、誤差増幅器ｌの
出力誤差信号とを比較する比較器４と、この比較器４の
比較出力信号により一定パルス幅のパルス信号を出力す
る単安定マルチバイブレータ５と、この単安定マルチバ
イブレータ５の出力パルスのパルス幅の期間中に、時定
数回路のコンデンサ３の放電を行わせるダイオード６と
を備えたものである。

〔作用〕

時定数回路のコンデンサ３は、抵抗２を介して電圧ＶＣ
Ｃにより充電され、コンデンサ３の充電電圧は指数関数
的に上昇する。又入力電圧Ｖｉｎと基準電源７０基準電
圧と誤差増幅器１により比較され、その差の誤差信号と
コンデンサ３の充電電圧とが比較器４により比較される
。コンデンサ３の充電電圧が上昇して誤差信号を超える
と、比較器４の出力信号は反転する。この比較器４の出
力信号の反転により単安定マルチバイブレータ５はトリ
ガされて一定パルス幅のパルス信号が出力される。そし
て、この一定パルス幅の期間中に、ダイオード６を介し
てコンデンサ３が放電されるから、コンデンサ３の充電
電圧は誤差信号に比較して低くなり、比較器４の出力信
号は元の状態に戻ることなる。そして、一定のパルス幅
の期間が経過すると、抵抗２を介してコンデンサ３の充
電が再開され、前述の動作を繰り返すことになる。

従って、入力電圧Ｖｉｎに対応した周波数のパルス信号
が出力されることになり、且つ時定数回路のコンデンサ
３は、一定パルス幅の期間が経過した後に、充電が開始
されるから、コンバータに適用した時に、一定のオフ幅
又はオン幅を確保できると共に、最低限のオン幅又はオ
フ幅を確実に確保できることになる。

〔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１図は本発明の実施例のブロック図であり、電界効果
トランジスタ（ＦＥＴ）１２に一定のオフ幅を与えてス
イッチング制御を行う場合を示し、１は誤差増幅器、２
は抵抗、３はコンデンサ、４は比較器、５は単安定マル
チバイブレータ、６はダイオード、７は基準電源、８は
入力端子、９はドライバ、１０．１１は反転駆動素子で
ある。入力電圧Ｖｉｎは、例えば、共振形コンバータの
出力直流電圧とし、電界効果トランジスタ１２を共振形
コンバータのトランスの一次側のスイッチング・トラン
ジスタとすることができるものである。

ドライバ９は、電界効果トランジスタ１２を駆動する為
の反転駆動素子１０と、ダイオード６を介してコンデン
サ３の放電を行わせる為の反転駆動素子１１とを備えた
場合を示すが、１個の反転駆動素子により構成すること
も可能である。

第２図は本発明の実施例の動作説明図であり、（萄は入
力電圧Ｖｉｎ、（ｂ）は比較器４に入力される誤差信号
ａとコンデンサ３の充電電圧ｂ、（Ｃ）は比較器４の出
力信号Ｃ，（ロ）は単安定マルチバイブレータ５の出力
パルス信号ｄ、（ｅ）はドライバ９の出力信号ｅを示す
。

端子８に加えられた入力電圧Ｖｉｎは、誤差増幅器１の
一端子に加えられ、又基準電源７から予め設定された基
準電圧が誤差増幅器１の子端子に加えられる。この入力
電圧Ｖｉｎが（ａ）に示す場合、誤差増幅器１の出力信
号ａは（ロ）の曲線ａに示すものとなり、比較器４の子
端子に加えられる。

又時定数回路のコンデンサ３は、抵抗２を介して電圧ｖ
ｅｃにより充電され、その充電電圧すは、ら）の曲線す
に示すものとなり、比較器４の一端子に加えられる。こ
の充電電圧すが上昇して誤差信号ａと一致すると、比較
器４の出力信号Ｃは（Ｃ）に示すように反転する。

単安定マルチバイブレーク５は、比較器４の出力信号Ｃ
の立下りでトリガされて、一定パルス幅ｔ１のパルス信
号ｄを（６）に示すように出力することになる。このパ
ルス信号ｄの立上りにより、反転駆動素子１１の出力信
号はローレベルとなり、コンデンサ３の充電電圧すはダ
イオード６を介して放電されて急速に低下する。そして
、パルス信号ｄのパルス幅ｔ、の期間中は放電状態とな
り、コンデンサ３の充電電圧すはほぼ零となる。一定パ
ルス幅ｔｌの期間が経過すると、パルス信号ｄは立下り
、それによって反転駆動素子１１の出力信号はハイレベ
ルとなるから、ダイオード６は逆バイアス状態となり、
コンデンサ６の充電が再開されて充電電圧すは上昇する
。そして、誤差信号ａと一致すると、前述と同様に比較
器４の出力信号Ｃにより単安定マルチバイブレーク５か
ら一定パルスｌ１ｔｌのパルス信号ｄが出力されて、コ
ンデンサ３の放電が行われる。

従って、コンデンサ３の充電が開始されて、その充電電
圧すが誤差信号ａと一致するまでの時間ｔ２をおいて次
のパルス信号ｄが出力されることになり、周期’ｒ　（
＝ｔ＋　＋ｔ４　）は、誤差信号ａに従って変化するも
のとなる。

この場合、時定数回路のコンデンサ３は、単安定マルチ
バイブレータ５からのパルス信号ｄが出力されている期
間中は、充電が行われないので、パルス信号６間に休止
期間ｔ、を確保することができる。従って、ドライバ９
の反転駆動素子１０の出力信号ｅにより電界効果トラン
ジスタ１２を駆動した時、時定数回路の時定数を特に大
きくしなくても、一定のオフ幅ｔ、を確保し、且つ最低
限のオン幅ｔｇを確保して、電界効果トランジスタ１２
のスイッチング制御を行うことができる。

従って、電圧共振形のコンバータの周波数制御回路とし
て適用することができる。

又ドライバ９の反転駆動素子１０を非反転駆動素子とす
れば、電界効果トランジスタ１２を一定のオン幅として
駆動することができるから、電流共振形のコンバータの
周波数制御回路として適用することができる。

又本発明は、前述の実施例にのみ限定されるものではな
く、種々付加変更することができるものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、時定数回路のコンデン
サ３を抵抗２を介して充電し、その充電電圧すと誤差信
号ａとを比較器４により比較し、その比較出力信号Ｃに
より単安定マルチバイブレーク５をトリガし、一定パル
ス幅ｔｌのパルス信号ｄを出力させ、そのパルス信号ｄ
の一定パルス幅１１の期間中は、ダイオード６を介して
時定数回路のコンデンサ３の放電を継続させるものであ
り、出力信号によりスイッチング制御を行わせる場合、
単安定マルチバイブレータ５により、一定のオン幅又は
オフ幅を確保し、且つコンデンサ３の充電開始を、その
一定時間ｔ１の経過後に開始させることにより、最低限
のオフ幅又はオン幅を確保することが可能となるから、
共振形コンバータの周波数変換回路に適用することがで
きるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のブロック図、第２図は本発明
の実施例の動作説明図、第３図は従来例のブロック図、
第４図は共振形コンバータの要部回路図、第５図は共振
形コンバータの動作説明図である。 １は誤差増幅器、２は抵抗、３はコンデンサ、４は比較
器、５は単安定マルチバイブレータ、６はダイオード、
７は基準電源、８は端子、９はドライバである。 特許出願人　　富士通電装株式会社 代理人弁理士　　　相　谷　昭　司 代理人弁理士　　　渡　邊　弘　− フ タ 従来例のブロック図 第３図 本発明の実施例のブロック図 第１図 本発明の実施例の動作説明図 第２図 共振型コンバータの要部回路図 第４図 共振型コンバータの動作説明図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 入力電圧を基準電圧と比較して誤差信号を出力する誤差
   増幅器（１）と、 抵抗（２）とコンデンサ（３）とからなる時定数回路の
   該コンデンサ（３）の充電電圧と、前記誤差増幅器（１
   ）の出力誤差信号とを比較する比較器（４）と、 該比較器（４）の比較出力信号により一定パルス幅のパ
   ルス信号を出力する単安定マルチバイブレータ（５）と
   、 該単安定マルチバイブレータ（５）の出力パルスのパル
   ス幅の期間中に、前記時定数回路のコンデンサ（３）の
   放電を行わせるダイオード（６）と を備えたことを特徴とする周波数制御回路。