JPH0568367A - Switching regulator - Google Patents
Switching regulatorInfo
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- JPH0568367A JPH0568367A JP25835191A JP25835191A JPH0568367A JP H0568367 A JPH0568367 A JP H0568367A JP 25835191 A JP25835191 A JP 25835191A JP 25835191 A JP25835191 A JP 25835191A JP H0568367 A JPH0568367 A JP H0568367A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、スイッチングレギュレ
ータ、特に直流電源の出力をスイッチング素子を用いて
確実にスイッチング出力することができるスイッチング
レギュレータに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switching regulator, and more particularly to a switching regulator capable of reliably switching and outputting the output of a DC power supply using a switching element.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、スイッチングレギュレータは
各種分野において幅広く用いられており、例えばバッテ
リー等を電源として用いるOA機器等では、バッテリー
の直流電圧を任意の電圧に変換出力するために用いられ
ている。このようなスイッチングレギュレータには、高
い変換効率が求められ、これによりバッテリー電源の長
時間使用が可能となる。2. Description of the Related Art Conventionally, switching regulators have been widely used in various fields. For example, in OA equipment using a battery or the like as a power source, it is used to convert and output a DC voltage of the battery into an arbitrary voltage. .. Such a switching regulator is required to have high conversion efficiency, which allows the battery power source to be used for a long time.
【0003】このような用途に用いられるスイッチング
レギュレータの一つとして、例えば特開昭63−290
165号に係るFET自励発振コンバータに係る発明が
知られている。この従来技術では、直流電源と、スイッ
チング素子と、トランス補助巻線とを直列接続してい
る。そして、前記スイッチング素子として、FETを使
用し、しかも前記トランスの補助巻線を、コンデンサを
介して前記FETのゲート,ソース間に正帰還する位相
で接続することで、前記FETのゲートに加わる電圧の
スレッシュホールド電圧の通過時間を速くしている。As one of the switching regulators used for such a purpose, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-290 is known.
The invention relating to the FET self-excited oscillation converter according to No. 165 is known. In this conventional technique, a DC power supply, a switching element, and a transformer auxiliary winding are connected in series. A voltage is applied to the gate of the FET by using an FET as the switching element and connecting the auxiliary winding of the transformer in a positive feedback phase between the gate and the source of the FET via a capacitor. The passing time of the threshold voltage is shortened.
【0004】すなわち、前記自励発振コンバータでは、
コンデンサの充電電圧が上昇していくと、FETのゲー
トに加わる電圧も上昇していく。そして、そのゲート印
加電圧が、所定のスレッシュホールド電圧を上回ると、
FETがターンオンされるようになっている。このFE
Tのターンオン時に、トランスの主巻線に流れる負荷電
流により補助巻線に電圧が発生し、この補助巻線の電圧
がFETのゲート,ソース間に正帰還する位相で印加さ
れる。これにより、FETのオフからオンへの移行を加
速的に行うように形成したものである。That is, in the self-excited oscillation converter,
As the charging voltage of the capacitor increases, the voltage applied to the gate of the FET also increases. Then, when the gate applied voltage exceeds a predetermined threshold voltage,
The FET is turned on. This FE
When T is turned on, a voltage is generated in the auxiliary winding due to the load current flowing in the main winding of the transformer, and the voltage of this auxiliary winding is applied between the gate and source of the FET in a positive feedback phase. As a result, the FET is formed so as to accelerate the transition from OFF to ON.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の自
励発振コンバータでは、コンデンサの充電電圧が上昇し
ていき、FETのゲートに印加される電圧がスレッシュ
ホールド電圧を上回ったとき、FETをオン制御するよ
うにしている。As described above, in the conventional self-excited oscillation converter, when the charging voltage of the capacitor rises and the voltage applied to the gate of the FET exceeds the threshold voltage, the FET is turned off. I'm trying to control it on.
【0006】しかし、スレッシュホールド電圧付近での
FETのターンオン状態は極めて不安定なものであり、
このような不安定状態では、FETのドレイン・ソース
間の抵抗は比較的大きな値となる。そのため、FETが
スレッシュホールド電圧付近でターンオンされた後、補
助巻線の出力電圧で確実にオンされるまでの間、FET
に発生するスイッチング損失が大きく、これがコンバー
タの変換効率を低下させる大きな要因となるという問題
があった。However, the turn-on state of the FET in the vicinity of the threshold voltage is extremely unstable,
In such an unstable state, the resistance between the drain and source of the FET has a relatively large value. Therefore, after the FET is turned on near the threshold voltage, it is turned on by the output voltage of the auxiliary winding until it is turned on.
There is a problem in that the switching loss generated in the converter is large, and this is a major factor in reducing the conversion efficiency of the converter.
【0007】さらに、前記自励発振コンバータでは、コ
ンデンサの出力電圧がトランス補助巻線を介してFET
のゲートに印加されるようになっている。通常、FET
のターンオフ期間中には、トランス内にチャージされた
エネルギーにより、補助巻線からは逆極性の電圧が出力
されている。したがって、コンデンサの充電電圧が、F
ETのスレッシュホールド電圧と、この逆極性の電圧と
の合計値を上回った際に、FETがターンオンされるこ
とになる。Further, in the above self-excited oscillation converter, the output voltage of the capacitor is transferred to the FET via the transformer auxiliary winding.
Is applied to the gate of. Usually FET
During the turn-off period, the energy charged in the transformer outputs a voltage of opposite polarity from the auxiliary winding. Therefore, the charging voltage of the capacitor is F
When the total value of the threshold voltage of ET and the voltage of the opposite polarity is exceeded, the FET is turned on.
【0008】しかし、この自励発振コンバータでは、軽
負荷や無負荷となった場合には、トランスにチャージさ
れるエネルギーが小さなものとなるため、補助巻線から
出力される逆極性の電圧は短時間で消滅する。したがっ
て、この場合には、コンデンサの充電電圧が、FETの
スレッシュホールド電圧まで充電された時点でFETが
ターンオンされてしまうため、FETがターンオフされ
てからターンオンされるまでの時間が次第に短くなる。However, in this self-excited oscillation converter, when the load is light or no, the energy charged in the transformer becomes small, so that the reverse polarity voltage output from the auxiliary winding is short. Disappears in time. Therefore, in this case, the FET is turned on at the time when the charging voltage of the capacitor is charged to the threshold voltage of the FET, so that the time from the turning off of the FET to the turning on of the FET is gradually shortened.
【0009】このため、軽負荷あるいは無負荷運転して
いる場合には、コンバータの発振出力が次第に高周波側
へシフトして行き、ついには制御不能となってしまうと
いう問題があった。For this reason, there is a problem that when the load operation or the no-load operation is performed, the oscillation output of the converter gradually shifts to the high frequency side and finally becomes uncontrollable.
【0010】本発明は、このような従来の課題に鑑みな
されたものであり、その目的は電力損失が小さく、かつ
安定して駆動することもできるスイッチングレギュレー
タを提供することにある。The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object thereof is to provide a switching regulator which has a small power loss and can be stably driven.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、トランスまたはチョークコイルを構成す
る主巻線と、前記主巻線に与えられる直流入力をスイッ
チングするスイッチング素子と、前記スイッチング素子
をオンオフ制御し、前記主巻線に流れる負荷電流を制御
する制御回路と、を含み、前記制御回路は、前記主巻線
の補助巻線と、所定の充電電流により正極性に充電さ
れ、その充電電圧を出力するキャパシタと、前記充電電
圧が所定基準値を上回るとオンし、前記スイッチング素
子がオフされるとオフ制御される制御用スイッチ回路部
と、前記負荷電流が所定値を上回ると前記スイッチング
素子をオフ制御するオフ制御部と、を含み、前記補助巻
線、キャパシタ及び制御用スイッチ回路部は、前記スイ
ッチング素子と直列に接続されたスイッチング素子制御
用の閉ループ回路を構成し、前記制御用スイッチ回路部
がオンすることにより前記キャパシタの充電電圧を用い
てスイッチング素子をオン制御し、スイッチング素子の
オン制御期間中は、前記補助巻線の出力電圧により前記
キャパシタを逆極性に充電し、前記オフ制御部によりス
イッチング素子をオフ制御する際には、前記逆極性の充
電電圧をスイッチング素子に逆バイアスすることを特徴
とする。In order to achieve the above object, the present invention provides a main winding that constitutes a transformer or a choke coil, a switching element that switches a DC input applied to the main winding, and the switching. A control circuit for controlling on / off of an element and controlling a load current flowing in the main winding, wherein the control circuit is charged in a positive polarity by an auxiliary winding of the main winding and a predetermined charging current; A capacitor that outputs the charging voltage, a control switch circuit unit that is turned on when the charging voltage exceeds a predetermined reference value, and is turned off when the switching element is turned off, and the load current exceeds a predetermined value. An OFF control unit for controlling OFF of the switching element, wherein the auxiliary winding, the capacitor and the control switch circuit unit are connected in series with the switching element. A continuous closed-loop circuit for controlling the switching element is constituted, and the switching element for control is turned on to control the switching element by using the charging voltage of the capacitor, and during the on-control period of the switching element, It is characterized in that the capacitor is charged with a reverse polarity by the output voltage of the auxiliary winding, and when the OFF control unit turns off the switching element, the charging voltage with the reverse polarity is reverse biased to the switching element.
【0012】[0012]
【作用】本発明のスイッチングレギュレータでは、この
キャパシタから出力される正極性の充電電圧が、スイッ
チング素子をターンオンするために必要なスレッシュホ
ールド電圧と、スイッチング素子がターンオフされてい
るときに補助巻線から出力される逆極性の電圧との合計
値に対して十分高い値に設定された基準値電圧を上回っ
た際、制御用スイッチ回路部がオンし、前記キャパシタ
の充電電圧をスイッチング素子に印加するように形成し
たことを特徴とする。これにより、スイッチング素子
は、補助巻線から出力される逆極性の電圧の影響を受け
ることなく、通常負荷の場合でも、軽負荷、無負荷の場
合でも、常に最適なタイミングでターンオンされ、主巻
線へ向け負荷電流を通電することになる。In the switching regulator of the present invention, the positive charging voltage output from the capacitor is the threshold voltage required to turn on the switching element and the auxiliary winding when the switching element is turned off. When the voltage exceeds a reference value voltage that is set to a sufficiently high value with respect to the total value of the output reverse polarity voltage, the control switch circuit unit is turned on and the charging voltage of the capacitor is applied to the switching element. It is characterized in that it is formed in. As a result, the switching element is not affected by the reverse polarity voltage output from the auxiliary winding and is always turned on at the optimum timing regardless of the normal load, light load, or no load, and the main winding The load current will be applied to the wires.
【0013】特に、本発明では、キャパシタの充電電圧
が、補助巻線の出力する逆極性の電圧と、スイッチング
素子のスレッシュホールド電圧との合計値より十分高く
なった時点でオンするよう構成されている。このため、
スイッチング素子は、そのスレッシュホールド電圧より
十分大きな電圧で確実にターンオンされ、これによりス
イッチング素子のターンオン時における電力損失を大幅
に低減し、電力変換効率のよいスイッチングレギュレー
タを形成することができる。In particular, the present invention is configured to turn on when the charging voltage of the capacitor becomes sufficiently higher than the total value of the reverse polarity voltage output from the auxiliary winding and the threshold voltage of the switching element. There is. For this reason,
The switching element is surely turned on with a voltage sufficiently higher than the threshold voltage, whereby the power loss at the time of turning on the switching element can be significantly reduced, and a switching regulator with high power conversion efficiency can be formed.
【0014】このようにして、スイッチング素子がター
ンオンすると、補助巻線からは正極性の電圧が出力され
スイッチング素子に印加されることになるため、これ
が、スイッチング素子のターンオン動作を加速するよう
に作用する。When the switching element is turned on in this way, a positive voltage is output from the auxiliary winding and applied to the switching element, which acts to accelerate the turn-on operation of the switching element. To do.
【0015】このようにして、スイッチング素子がオン
制御されている期間中は、前記補助巻線の出力する電圧
によりキャパシタは逆極性に充電される。Thus, while the switching element is on-controlled, the capacitor is charged in the opposite polarity by the voltage output from the auxiliary winding.
【0016】そして、前記負荷電流が所定基準値を上回
るようになると、オフ制御部がスイッチング素子をオフ
制御する。このとき、前記キャパシタに逆極性に充電さ
れた充電電圧は、スイッチング素子の入力容量をキャン
セルするよう逆向きにバイアスされることになるため、
スイッチング素子は、オフ制御部によるターンオフ制御
開始後、短時間の間に確実にオフされることになる。Then, when the load current exceeds a predetermined reference value, the off control unit turns off the switching element. At this time, since the charging voltage charged in the capacitor in the opposite polarity is biased in the opposite direction so as to cancel the input capacitance of the switching element,
The switching element is surely turned off within a short time after the turn-off control is started by the off control unit.
【0017】しかも、前記制御用スイッチ回路部は、ス
イッチング素子により負荷電流がターンオフされると自
動的にオフ制御される。これにより、キャパシタは、ス
イッチング素子がターンオフされた直後に、充電電流に
よる正極性の充電が開始され、その充電電圧が所定の基
準値に達すると同時に再度前記制御用スイッチ回路部が
オンするようになる。Moreover, the control switch circuit section is automatically turned off when the load current is turned off by the switching element. As a result, the capacitor starts charging of the positive polarity by the charging current immediately after the switching element is turned off, and when the charging voltage reaches a predetermined reference value, the control switch circuit unit is turned on again. Become.
【0018】このとき、従来のスイッチングレギュレー
タでは、キャパシタの充電電圧を、補助巻線を介して直
接スイッチング素子に印加していたため、補助巻線から
逆極性の電圧が出力される場合とそうでない場合とで
は、スイッチング素子がターンオフされてからターンオ
ンされるまでの時間に大きな変動が生じ、軽負荷,無負
荷時にはスイッチング素子が高周波発振してしまうとい
う問題があった。At this time, in the conventional switching regulator, since the charging voltage of the capacitor is directly applied to the switching element via the auxiliary winding, there is a case where a voltage of opposite polarity is output from the auxiliary winding and a case where it is not. In the above, there is a problem that a large variation occurs in the time from when the switching element is turned off to when it is turned on, and the switching element oscillates at high frequency under light load and no load.
【0019】しかし、本発明では、制御用スイッチ回路
部がオンするための基準値が、スイッチング素子のスレ
ッシュホールド電圧と、補助巻線の出力する逆極性の電
圧との合計値より大きな値に設定されている。したがっ
て、例えば定格負荷時の場合のように、スイッチング素
子をターンオフしてから比較的長い時間、補助巻線から
逆極性の電圧が出力される場合でも、また軽負荷の場合
の用に、補助巻線の出力する逆極性の電圧がスイッチン
グ素子がターンオフされてから短時間で消滅してしまう
ような場合でも、常に最適なタイミングでスイッチング
素子を確実にターンオンすることができる。However, in the present invention, the reference value for turning on the control switch circuit portion is set to a value larger than the total value of the threshold voltage of the switching element and the reverse polarity voltage output from the auxiliary winding. Has been done. Therefore, even when the voltage of opposite polarity is output from the auxiliary winding for a relatively long time after the switching element is turned off, as in the case of the rated load, or when the auxiliary winding is used for light load. Even when the reverse polarity voltage output from the line disappears in a short time after the switching element is turned off, the switching element can be surely turned on at the optimum timing.
【0020】このように、本発明によれば、従来のよう
に負荷が変動した場合にスイッチング素子がオフされて
から次にオンされるまでの時間が大幅に変動することが
なく、安定したスイッチング動作を行うことができ、特
に軽負荷,無負荷時の場合に、従来のように発振周波数
が次第に高くなっていき、ついには制御不能になるとい
うような異常動作を発生することはない。As described above, according to the present invention, when the load fluctuates as in the prior art, the time from when the switching element is turned off to when it is turned on next does not fluctuate significantly, and stable switching is achieved. The operation can be performed, and particularly in the case of light load and no load, the oscillation frequency is gradually increased unlike the conventional case, and the abnormal operation such as the loss of control is not generated.
【0021】[0021]
【実施例】次に本発明の好適な実施例を図面に基づき詳
細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A preferred embodiment of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.
【0022】第1実施例 図1には、本発明に係るスイッチングレギュレータの好
適な第1実施例が示されている。 First Embodiment FIG. 1 shows a preferred first embodiment of the switching regulator according to the present invention.
【0023】実施例のスイッチングレギュレータ20
は、バッテリー10の出力電圧を降圧し負荷12に印加
するようになっている。Switching regulator 20 of the embodiment
Is configured to step down the output voltage of the battery 10 and apply it to the load 12.
【0024】本実施例において、このスイッチングレギ
ュレータ20は、スイッチング素子として用いられるF
ET22と、このFET22をオン/オフ制御する制御
回路30とを含む。In this embodiment, the switching regulator 20 is an F switch used as a switching element.
It includes an ET 22 and a control circuit 30 for on / off controlling the FET 22.
【0025】前記FET22は、そのドレイン側がバッ
テリー10のプラス側に接続され、そのソース側が、抵
抗23を介し、チョークコイルの主巻線24およびコン
デンサ26を用いて構成された平滑回路に接続されてい
る。なお前記平滑回路には、転流用ダイオード28が並
列接続されている。The FET 22 has its drain side connected to the plus side of the battery 10 and its source side connected to a smoothing circuit constituted by a main winding 24 of a choke coil and a capacitor 26 via a resistor 23. There is. A commutation diode 28 is connected in parallel to the smoothing circuit.
【0026】これにより、バッテリー10の直流出力
は、スイッチング素子22によりオン/オフ制御されて
チョークコイルの主巻線24に向け出力され、さらにこ
のチョークコイルの主巻線24,コンデンサ26で構成
される平滑回路で、降圧された直流電圧に変換され負荷
12に印加されることになる。As a result, the DC output of the battery 10 is controlled to be turned on / off by the switching element 22 and output to the main winding 24 of the choke coil, and further comprises the main winding 24 of the choke coil and the capacitor 26. Is converted into a reduced direct current voltage by the smoothing circuit and applied to the load 12.
【0027】次に、前記FET22をオン/オフ制御す
る制御回路30について説明する。Next, the control circuit 30 for controlling the ON / OFF of the FET 22 will be described.
【0028】実施例の制御回路30は、バッテリー10
の直流出力をダイオード32を介してコンデンサ34に
印加し、このコンデンサ34の充電電圧を、制御回路3
0の電源として用いるように構成されている。The control circuit 30 of the embodiment is the battery 10
Is applied to the capacitor 34 via the diode 32, and the charging voltage of the capacitor 34 is changed to the control circuit 3
It is configured to be used as a zero power source.
【0029】また、実施例の制御回路30は、定電流源
36,コンデンサ38,制御用スイッチ回路部40,チ
ョークコイルの補助巻線42,抵抗44,電圧検出部4
6を含む。The control circuit 30 of the embodiment includes a constant current source 36, a capacitor 38, a control switch circuit section 40, an auxiliary winding 42 of a choke coil, a resistor 44, and a voltage detecting section 4.
Including 6.
【0030】前記コンデンサ38,制御用スイッチ回路
部40,補助巻線42,抵抗44は、FET22のゲー
トおよびソース間に直列に接続され、スイッチング素子
制御用の閉ループ回路を構成する。The capacitor 38, the control switch circuit section 40, the auxiliary winding 42, and the resistor 44 are connected in series between the gate and source of the FET 22 to form a closed loop circuit for controlling the switching element.
【0031】また、前記定電流源36は、コンデンサ3
4の充電電圧を電源として、コンデンサ38を正極性に
充電する。そして、このコンデンサ38の充電電圧は、
前記電圧検出部46にて検出され、その検出電圧が、所
定基準値を上回った時、制御用スイッチ回路部40がオ
ン制御される。これにより、コンデンサ38の充電電圧
が、制御用スイッチ回路部40,補助巻線42,抵抗4
4を介してFET22のゲートに印加される。The constant current source 36 is the capacitor 3
The capacitor 38 is positively charged by using the charging voltage of No. 4 as a power source. The charging voltage of this capacitor 38 is
When the voltage detected by the voltage detection unit 46 exceeds a predetermined reference value, the control switch circuit unit 40 is turned on. As a result, the charging voltage of the capacitor 38 is controlled by the control switch circuit unit 40, the auxiliary winding 42, the resistor 4
4 is applied to the gate of the FET 22.
【0032】本実施例において、前記電圧検出部46の
基準値は、FET22を駆動するためのスレッシュホー
ルド電圧と、補助巻線42の出力する逆極性の電圧(F
ET22のターンオフ時に発生する電圧)との合計値よ
り十分高い値に設定されるため、この充電電圧の印加に
より、FET22は確実にターンオンされることにな
る。In the present embodiment, the reference value of the voltage detector 46 is the threshold voltage for driving the FET 22 and the reverse polarity voltage (F) output from the auxiliary winding 42.
It is set to a value sufficiently higher than the total value of (the voltage generated when the ET 22 is turned off) and the FET 22 is reliably turned on by the application of this charging voltage.
【0033】このようにして、FET22がターンオン
され、負荷電流IDが通電されると、この負荷電流によ
りチョークコイルの主巻線24および補助巻線42には
エネルギーがチャージされる。これと同時に、補助巻線
42からは、主巻線24との相互インピーダンスによ
り、正帰還の電圧信号が出力され、これによりFET2
2は加速的にオン制御されることになる。In this way, when the FET 22 is turned on and the load current ID is applied, the main winding 24 and the auxiliary winding 42 of the choke coil are charged with energy by this load current. At the same time, a positive feedback voltage signal is output from the auxiliary winding 42 due to the mutual impedance with the main winding 24.
2 will be on-controlled in an accelerated manner.
【0034】このようにして、FET22がオン制御さ
れている期間中において、抵抗44,FET22,抵抗
23を介して印加される補助巻線42の出力電圧によ
り、コンデンサ38は、定電流源36とは逆極性に充電
される。In this way, the capacitor 38 is connected to the constant current source 36 by the output voltage of the auxiliary winding 42 applied via the resistor 44, the FET 22 and the resistor 23 while the FET 22 is on-controlled. Is charged in the opposite polarity.
【0035】また、このようにFET22がオン制御さ
れると、この負荷電流ID には同時に増加していく。When the FET 22 is on-controlled in this way, the load current I D simultaneously increases.
【0036】本実施例では、このような負荷電流の増加
を、抵抗23の両端電圧として検出し、その検出電圧を
抵抗50を介してトランジスタ52のベースに印加して
いる。そして、この負荷電流が一定値になったとき、ト
ランジスタ52がオンしFET22のゲートをソース間
を短絡する。これにより、FET22は、強制的にター
ンオフされることになる。In the present embodiment, such an increase in load current is detected as the voltage across the resistor 23, and the detected voltage is applied to the base of the transistor 52 via the resistor 50. Then, when this load current becomes a constant value, the transistor 52 is turned on to short-circuit the gate and source of the FET 22. As a result, the FET 22 is forcibly turned off.
【0037】このとき、コンデンサ38に逆バイアスさ
れた充電電圧は、抵抗23を介してFET22のソー
ス,ゲート間に印加され、FET22の入力容量に貯え
られた電荷を強制的に排出する。このため、トランジス
タ52がオンされると、FET22は短時間で確実にオ
フ制御されることになる。At this time, the charging voltage reversely biased to the capacitor 38 is applied between the source and the gate of the FET 22 via the resistor 23, and the charge stored in the input capacitance of the FET 22 is forcibly discharged. Therefore, when the transistor 52 is turned on, the FET 22 is surely turned off in a short time.
【0038】このようにして、FET22がターンオフ
されると、チョークコイルの主巻線24に流れる負荷電
流ID が遮断される。これにより、主巻線24には逆極
性の電圧が発生し、これと同時に補助巻線42からも逆
極性の電圧が出力される。In this way, when the FET 22 is turned off, the load current I D flowing through the main winding 24 of the choke coil is cut off. As a result, a voltage of opposite polarity is generated in the main winding 24, and at the same time, a voltage of opposite polarity is also output from the auxiliary winding 42.
【0039】この逆極性の電圧は、オフ制御回路部60
にて検出され、これにより制御用スイッチ回路部40は
オフ制御される。This reverse polarity voltage is applied to the off control circuit section 60.
The control switch circuit unit 40 is turned off.
【0040】このようにして、FET22がオフ制御さ
れると、その後コンデンサ38が定電流源36により正
極性に充電され、この充電電圧が電圧検出部46の基準
値に達すると、再度制御用スイッチ回路部40がオンさ
れることになる。In this way, when the FET 22 is controlled to be off, the capacitor 38 is charged to the positive polarity by the constant current source 36 after that, and when the charging voltage reaches the reference value of the voltage detecting section 46, the control switch is turned on again. The circuit section 40 is turned on.
【0041】このとき、電圧検出部46の基準値は、前
記したようにFET22のスレッシュホールド電圧と、
補助巻線42から出力される逆極性の電圧との合計値よ
り大きな値に設定されている。このため、補助巻線42
から逆極性の電圧が出力されていると否とにかかわら
ず、制御用スイッチ回路部40がオンすると、同時にF
ET22のゲートにはスレッシュホールド電圧より十分
大きな電圧が印加され、FET22は確実にターンオン
されることになる。At this time, the reference value of the voltage detecting section 46 is the threshold voltage of the FET 22 as described above.
It is set to a value larger than the total value of the reverse polarity voltage output from the auxiliary winding 42. Therefore, the auxiliary winding 42
When the control switch circuit unit 40 is turned on regardless of whether the reverse polarity voltage is output from
A voltage sufficiently higher than the threshold voltage is applied to the gate of the ET22, and the FET22 is surely turned on.
【0042】したがって、例えば負荷12が定格負荷の
場合で、補助巻線42から長時間逆極性の電圧が出力さ
れている場合でも、また負荷12が軽負荷の場合で、補
助巻線42から短時間しか逆極性の電圧が出力されない
場合でも、負荷12の状態に影響されることなく、常に
最適なタイミングでFET22をターンオン制御するこ
とができる。Therefore, for example, when the load 12 is the rated load and the voltage of opposite polarity is output from the auxiliary winding 42 for a long time, or when the load 12 is a light load, the auxiliary winding 42 is short-circuited. Even when the voltage of the opposite polarity is output only for the time, the FET 22 can always be turned on at the optimum timing without being affected by the state of the load 12.
【0043】このように、FET22がオフ制御されて
から、オン制御されるまでの時間は、負荷の影響を受け
ることなくほぼ一定の値となり、従来のように、軽負
荷,過負荷時に、FET22がオフされてからオンされ
るまでの時間が次第に短くなり、高周波発振に至るとい
うような異常動作を防止することができる。As described above, the time from when the FET 22 is off-controlled to when it is on-controlled becomes a substantially constant value without being affected by the load, and the FET 22 is light-loaded or overloaded as in the conventional case. The time from being turned off to being turned on is gradually shortened, and abnormal operation such as high frequency oscillation can be prevented.
【0044】また、実施例の制御回路30では、負荷1
2に印加する出力電圧を一定に制御するため、抵抗7
0,72,シャントレギュレータ74,フォトカプラを
形成する発光ダイオード76および受光トランジスタ7
8が設けられている。In the control circuit 30 of the embodiment, the load 1
In order to keep the output voltage applied to 2 constant,
0, 72, a shunt regulator 74, a light emitting diode 76 forming a photo coupler, and a light receiving transistor 7
8 are provided.
【0045】前記抵抗70,72は、出力電圧を分圧し
シャントレギュレータ74へ入力する。シャントレギュ
レータ74は、この分圧された電圧が、予め定められた
基準電圧を越えるとオンし、発光ダイオード76を通電
するよう構成されている。発光ダイオード76は、通電
されることにより光学的に接続されたフォトトランジス
タ78をオンするように構成されている。フォトトラン
ジスタ78は、その一端側がコンザンサ34のプラス側
に、他端側がトランジスタ52のベースに接続され、オ
ンされることによりトランジスタ52をオン制御し、こ
れにより前述したのと同様な動作によりFET22をオ
フ制御するよう構成されている。このようにして、実施
例のスイッチングレギュレータでは、出力電圧が予め定
められた一定電圧となるよう、FET22がスイッチン
グ制御されることになる。The resistors 70 and 72 divide the output voltage and input it to the shunt regulator 74. The shunt regulator 74 is configured to turn on when the divided voltage exceeds a predetermined reference voltage to energize the light emitting diode 76. The light emitting diode 76 is configured to turn on the phototransistor 78 which is optically connected by being energized. The phototransistor 78 has one end connected to the plus side of the consonator 34 and the other end connected to the base of the transistor 52, and is turned on to control the transistor 52 so that the FET 22 is turned on by the same operation as described above. It is configured to control off. Thus, in the switching regulator of the embodiment, the FET 22 is switching-controlled so that the output voltage becomes a predetermined constant voltage.
【0046】図2には、本実施例の具体的な回路構成が
示されている。FIG. 2 shows a specific circuit configuration of this embodiment.
【0047】本実施例の前記定電流源36は、ダイオー
ドD4,D5、抵抗R3,R4、トランジスタQ3を含
む。そして、コンデンサ34の両端電圧が変化しても、
抵抗R4の両端電圧が一定となるようにトランジスタQ
3が制御され、これによりコンデンサ38には常に一定
の電流が供給されることになる。The constant current source 36 of this embodiment includes diodes D4 and D5, resistors R3 and R4, and a transistor Q3. Then, even if the voltage across the capacitor 34 changes,
To ensure that the voltage across resistor R4 is constant, transistor Q
3 is controlled so that a constant current is always supplied to the capacitor 38.
【0048】また、前記制御用スイッチ回路部40は、
自己保持型に形成された一対のトランジスタQ4,Q5
と、トランジスタQ4,Q5の通電方向と逆方向に接続
されたダイオードD6,D10を含む。前記一対のトラ
ンジスタQ4,Q5は、サイリスタと同様に機能するよ
う接続されている。Further, the control switch circuit section 40 is
A pair of self-holding transistors Q4 and Q5
And diodes D6 and D10 connected in the opposite direction to the energization direction of the transistors Q4 and Q5. The pair of transistors Q4 and Q5 are connected so as to function like a thyristor.
【0049】また、前記電圧検出部46は、コンデンサ
34の両端電圧を基準電圧として分圧出力する抵抗R
5,ツェナーダイオードZ2の直列回路を用いて形成さ
れている。したがって、ツェナーダイオードZ2のアノ
ード側からは、常に一定の基準電圧が出力され、これが
抵抗R7を介してトランジスタQ4のベースに印加され
ている。したがって、トランジスタQ4は、コンデンサ
38の充電電圧が、ツェナーダイオードZ2の基準電圧
を上回るとオンし、トランジスタQ5と共にオン状態を
保持することになる。Further, the voltage detecting section 46 divides the voltage across the capacitor 34 into a reference voltage and outputs the divided voltage as a resistor R.
5, a Zener diode Z2 is formed in series. Therefore, a constant reference voltage is always output from the anode side of the Zener diode Z2, and this is applied to the base of the transistor Q4 via the resistor R7. Therefore, the transistor Q4 turns on when the charging voltage of the capacitor 38 exceeds the reference voltage of the Zener diode Z2, and maintains the on state together with the transistor Q5.
【0050】なお、本実施例において、ツェナーダイオ
ードZ2により設定された基準電圧は、FET22をオ
ン起動するためのスレッシュホールド電圧と、補助巻線
42の出力する逆極性の電圧との合計値より十分大きな
電圧に設定されている。In this embodiment, the reference voltage set by the Zener diode Z2 is more than the sum of the threshold voltage for turning on the FET 22 and the reverse polarity voltage output from the auxiliary winding 42. It is set to a large voltage.
【0051】また、実施例の制御回路30には、軽負荷
時においても、制御用スイッチ回路部40を確実にオフ
制御するためのオフ制御回路部60が設けられている。Further, the control circuit 30 of the embodiment is provided with an OFF control circuit section 60 for surely performing OFF control of the control switch circuit section 40 even under a light load.
【0052】このオフ制御回路部60は、抵抗R8,R
9、コンデンサC4、ダイオードD7,D8を含む。そ
して、FET22がオン制御され補助巻線42から正極
性の電圧が出力されると、電流IC ONが流れ、コンデ
ンサCを充電する。The off control circuit section 60 includes resistors R8 and R8.
9. The capacitor C4 and the diodes D7 and D8 are included. When the FET 22 is turned on and a positive voltage is output from the auxiliary winding 42, a current I CON flows and charges the capacitor C.
【0053】そして、FET22がターンオフし、負荷
電流が遮断されると、補助巻線42から逆極性の電圧が
出力され、制御回路部60にはIC OFFの電流が流
れ、コンデンサC4 が逆極性に充電される。このとき、
トランジスタQ5にも逆電圧がバイアスされ、I
C OFFの電流の一部が流れるため、トランジスタQ5
は強制的にオフ制御される。このようにして、トランジ
スタQ5がオフ制御されると、トランジスタQ4も同時
にオフ制御され、制御用スイッチ回路部40はオフ状態
に設定される。When the FET 22 is turned off and the load current is cut off, a voltage of reverse polarity is output from the auxiliary winding 42, a current I C OFF flows through the control circuit section 60, and the capacitor C 4 is reversed. Charged to polarity. At this time,
The reverse voltage is also biased to the transistor Q5, and I
Since part of the C OFF current flows, transistor Q5
Is forcibly turned off. In this way, when the transistor Q5 is turned off, the transistor Q4 is also turned off at the same time, and the control switch circuit unit 40 is set to the off state.
【0054】このようにして、FET22がターンオフ
すると、実施例の制御用スイッチ回路部40はオン状態
からオフ状態に強制的に制御されることになる。In this way, when the FET 22 is turned off, the control switch circuit section 40 of the embodiment is forcibly controlled from the on state to the off state.
【0055】ところで、過負荷時には、チョークコイル
の主巻線24にチャージされるエネルギーが小さいた
め、補助巻線42から出力される逆極性の電圧のエネル
ギーも小さい。このような場合でも、コンデンサC4 の
充電電圧が、トランジスタQ5に逆極性の電圧として印
加されるため、制御用スイッチ回路部40は、過負荷時
においても確実にオフ制御されることになる。At the time of overload, since the energy charged in the main winding 24 of the choke coil is small, the energy of the reverse polarity voltage output from the auxiliary winding 42 is also small. Even in such a case, the charging voltage of the capacitor C 4 is applied to the transistor Q5 as a voltage of the opposite polarity, so that the control switch circuit unit 40 can be surely off-controlled even during overload.
【0056】また、FET22のゲート,ソース間に
は、ダイオードD2及びツェナーダイオードZ1からな
る直列回路が並列に接続され、FET22のゲート,ソ
ース間に加わる電圧をクランプするよう構成されてい
る。これにより、補助巻線42の出力する電圧が、ダイ
オードD2及びツェナーダイオードZ1の直列回路にク
ランプされる電圧より高い場合には、残りの電圧はコン
デンサー38に逆極性で充電され、FET22のターン
オフ時における動作に利用されることになる。A series circuit composed of a diode D2 and a Zener diode Z1 is connected in parallel between the gate and source of the FET 22 so as to clamp the voltage applied between the gate and source of the FET 22. As a result, when the voltage output from the auxiliary winding 42 is higher than the voltage clamped in the series circuit of the diode D2 and the Zener diode Z1, the remaining voltage is charged in the capacitor 38 with the opposite polarity, and when the FET 22 is turned off. Will be used for the operation.
【0057】なお、FET22の内部に、保護用のツェ
ナーダイオードが内蔵されている場合には、図2に示す
ようなダイオードZ2及びツェナーダイオードZ1を使
用しなくてもよい。When a protective Zener diode is built in the FET 22, the diode Z2 and Zener diode Z1 as shown in FIG. 2 may not be used.
【0058】また、前記定電流源36において、ダイオ
ードD4,D5は、1個のツェナーダイオードに置き換
えてもよい。また、本具体例のように、定電流源36を
用いることなく、単に抵抗を介してコンデンサ38に充
電電流を供給してもよい。この場合には、入力電圧によ
ってオフ時間が変動することを考慮する必要がある。Further, in the constant current source 36, the diodes D4 and D5 may be replaced with one Zener diode. Further, as in this specific example, the charging current may be supplied to the capacitor 38 simply via a resistor without using the constant current source 36. In this case, it is necessary to consider that the off time varies depending on the input voltage.
【0059】また、前記実施例では、制御用スイッチ回
路部40として一組のトランジスタQ4,Q5を用いた
が、必要に応じてPUT(プログラマブル・ユニジャン
クション・トランジスタ)あるいはサイリスタ等を用い
てもよい。In the above embodiment, a pair of transistors Q4 and Q5 is used as the control switch circuit section 40, but a PUT (programmable unijunction transistor) or a thyristor may be used if necessary. ..
【0060】次に本実施例の作用を、図1に示す回路に
基づき説明する。Next, the operation of this embodiment will be described based on the circuit shown in FIG.
【0061】まず、本実施例のスイッチングレギュレー
タ20を動作させると、バッテリー10の出力電圧がダ
イオード32を介してコンデンサ34に充電される。First, when the switching regulator 20 of this embodiment is operated, the output voltage of the battery 10 is charged in the capacitor 34 via the diode 32.
【0062】制御回路30は、このようにして充電され
るコンデンサ34を電源として、FET22のスイッチ
ング制御を次のようにして行う。The control circuit 30 uses the capacitor 34 thus charged as a power source to control the switching of the FET 22 as follows.
【0063】まず、コンデンサ34が充電されると、定
電流源36が作動し、コンデンサ38を正極性に充電し
ていく。First, when the capacitor 34 is charged, the constant current source 36 operates to charge the capacitor 38 in the positive polarity.
【0064】そして、コンデンサ38の充電電圧が、F
ET22を起動するためのスレッシュホールド電圧と、
補助巻線42に発生する逆極性の電圧との合計値を十分
に上回ると、電圧検出部46はこれを検出し、制御用ス
イッチ回路部40がオンする。これにより、補助巻線4
2から逆極性の電圧が出力されていると否とにかかわら
ず、FET22のゲートには、スレッシュホールド電圧
より十分大きな電圧が印加され、FET22が確実にタ
ーンオンされることになる。The charging voltage of the capacitor 38 is F
A threshold voltage for starting the ET22,
When the total value of the reverse polarity voltage generated in the auxiliary winding 42 is sufficiently exceeded, the voltage detection unit 46 detects this and the control switch circuit unit 40 is turned on. As a result, the auxiliary winding 4
Regardless of whether or not the voltage of 2 is output from the opposite polarity, a voltage sufficiently higher than the threshold voltage is applied to the gate of the FET 22, and the FET 22 is reliably turned on.
【0065】したがって、従来のようにコンデンサ38
の充電電圧が、そのままFET22のゲートに印加され
る場合に比べ、FET22の起動時における電力損失を
大幅に低減することができる。Therefore, as in the conventional case, the capacitor 38
The power loss at the time of starting the FET 22 can be significantly reduced as compared with the case where the charging voltage of 6 is directly applied to the gate of the FET 22.
【0066】すなわち、従来のように、コンデンサ38
の充電電圧をそのままFET22のゲートに印加する
と、充電電圧が上昇し、FET22のゲートに加わる電
圧がスレッシュホールド電圧に達した時点でFET22
がターンオンされる。しかし、スレッシュホールド電圧
付近におけるFET22のターンオンは極めて不安定な
状態であり、その電力損失も大きいため、従来のスイッ
チングレギュレータでは、FET22のターンオン動作
時における電力損失が増大することが避けられなかっ
た。That is, as in the conventional case, the capacitor 38
When the charging voltage of is directly applied to the gate of the FET 22, the charging voltage rises, and when the voltage applied to the gate of the FET 22 reaches the threshold voltage, the FET 22
Is turned on. However, the turn-on of the FET 22 in the vicinity of the threshold voltage is in an extremely unstable state, and the power loss thereof is also large. Therefore, in the conventional switching regulator, the power loss at the turn-on operation of the FET 22 is unavoidably increased.
【0067】これに対し、本実施例では、FET22の
ゲートに加わる電圧が、スレッシュホールド電圧を十分
に上回わるようになった時点で制御用スイッチ回路部4
0がオンし、コンデンサ38の充電電圧をFET22に
印加するように構成されている。したがって、FET2
2は、最初から電力損失の小さな状態で確実にターンオ
ンされることになる。On the other hand, in this embodiment, when the voltage applied to the gate of the FET 22 becomes sufficiently higher than the threshold voltage, the control switch circuit unit 4 is activated.
0 is turned on, and the charging voltage of the capacitor 38 is applied to the FET 22. Therefore, FET2
The 2 will be reliably turned on from the beginning with little power loss.
【0068】このようにして、FET22がオン制御さ
れると、バッテリ10から出力される負荷電流ID が、
抵抗23,チョークコイル24を介して負荷12へ向け
供給される。このようにして、チョークコイルの主巻線
24に負荷電流ID が流れると、当該チョークコイルに
磁気エネルギーがチャージされ、これと同時に、補助巻
線42からは正極性の電圧が発生し、この出力電圧がF
ET22を加速的にターンオンする正帰還作用が働く。When the FET 22 is on-controlled in this way, the load current I D output from the battery 10 becomes
It is supplied to the load 12 via the resistor 23 and the choke coil 24. In this way, when the load current ID flows in the main winding 24 of the choke coil, the choke coil is charged with magnetic energy, and at the same time, a positive voltage is generated from the auxiliary winding 42. Output voltage is F
A positive feedback action that turns on the ET22 in an accelerated manner works.
【0069】このようにして、FET22がオン制御さ
れている状態では、補助巻線42から出力される電圧が
コンデンサ38を逆極性に充電するように作用する。In this way, when the FET 22 is on-controlled, the voltage output from the auxiliary winding 42 acts so as to charge the capacitor 38 in the opposite polarity.
【0070】そして、負荷電流ID が次第に増大し、こ
れが一定値を上回るとトランジスタ52がオンしFET
22をオフ制御する。このとき、逆極性に充電されたコ
ンデンサ38は、FET22のソース,ゲート間にその
入力容量を打ち消す電流を流す電源として機能するた
め、トランジスタ52がオンしてから極めて短時間で、
FET22は確実にターンオフされる。Then, the load current I D gradually increases, and when it exceeds a certain value, the transistor 52 turns on and the FET
22 is turned off. At this time, the capacitor 38 charged in the opposite polarity functions as a power supply for flowing a current that cancels the input capacitance between the source and the gate of the FET 22, and therefore, in a very short time after the transistor 52 is turned on,
The FET 22 is surely turned off.
【0071】このようにして、FET22がターンオフ
され、負荷電流IDが遮断されると、補助巻線42から
逆極性の電圧が出力され、これにより、オフ制御回路部
60は制御用スイッチ回路部40をオフ状態に制御す
る。In this way, when the FET 22 is turned off and the load current I D is cut off, a voltage of opposite polarity is output from the auxiliary winding 42, whereby the off control circuit section 60 causes the control switch circuit section. 40 is turned off.
【0072】そして、定電流源36によるコンデンサ3
8の充電が開始され、この充電電圧が所定の基準値を上
回ると、制御用スイッチ回路部40がオンし、FET2
2をオン制御する。Then, the capacitor 3 by the constant current source 36
When the charging of No. 8 is started and this charging voltage exceeds a predetermined reference value, the control switch circuit unit 40 is turned on and the FET2
2 is turned on.
【0073】このとき、前記基準値は、FET22をタ
ーンオンするためのスレッシュホールド電圧と、補助巻
線42から出力される逆極性の電圧との合計値より十分
大きな値に設定されているため、FET22がオフされ
てから、コンデンサ38が所定の基準電圧まで充電され
るまでの時間は、負荷状態とは無関係にほぼ一定とな
る。したがって、軽負荷時,無負荷時,過負荷時などに
おいても、FET22のスイッチング制御を安定して行
うことができ、従来のように軽負荷時や過負荷時におい
て、スイッチングの周波数が高周波側へシフトし制御不
能になるというような事態の発生を確実に防止すること
ができる。At this time, the reference value is set to a value that is sufficiently larger than the total value of the threshold voltage for turning on the FET 22 and the voltage of the opposite polarity output from the auxiliary winding 42. The time from when is turned off until the capacitor 38 is charged to a predetermined reference voltage is substantially constant regardless of the load state. Therefore, the switching control of the FET 22 can be stably performed even under light load, no load, overload, and the like, and the switching frequency shifts to the high frequency side during light load or overload as in the conventional case. It is possible to reliably prevent the occurrence of a situation such as shifting and loss of control.
【0074】このように、本実施例のスイッチングレギ
ュレータによれば、FET22のゲートに、スレッシュ
ホールド電圧より十分大きな電圧を印加しこれを確実に
ターンオンすることができるため、バッテリー10の出
力を効率よく負荷12用の直流電圧に変換することが可
能となり、例えばバッテリー駆動型のOA機器に用いら
れる電源回路として極めて好適なものとなる。これに加
えて、本実施例のスイッチングレギュレータによれば、
負荷12が、軽負荷,無負荷あるいは過負荷となったよ
うな場合でも、これに影響を受けることなくFET22
を安定した周波数でオン/オフ駆動することができるた
め、従来のスイッチングレギュレータの用に、軽負荷,
無負荷時において、FET22をオン/オフする発振周
波数が上昇し、制御不能になるという異常事態の発生を
確実に防止することができる。As described above, according to the switching regulator of this embodiment, a voltage sufficiently higher than the threshold voltage can be applied to the gate of the FET 22 to turn it on reliably, so that the output of the battery 10 can be efficiently output. It becomes possible to convert into a DC voltage for the load 12, which makes it extremely suitable as a power supply circuit used in, for example, a battery-driven OA device. In addition to this, according to the switching regulator of the present embodiment,
Even if the load 12 is lightly loaded, unloaded, or overloaded, the FET 22 is not affected by this.
Can be driven on / off at a stable frequency.
It is possible to reliably prevent the occurrence of an abnormal situation in which the oscillation frequency for turning on / off the FET 22 increases and the control becomes impossible under no load.
【0075】図3〜図7には、本実施例のスイッチング
レギュレータの実験データが示され、この実験では、図
2に示す回路において、制御用スイッチ回路部40を設
けた場合と設けない場合とでは、その特性がどのように
変化するかについてのデータを求めた。なお、制御用ス
イッチ回路部40を用いない場合のデータ測定は、図2
に示す回路から、制御用スイッチ回路部40,電圧検出
部46及びオフ制御回路部60を除いた回路を用いて行
った。3 to 7 show experimental data of the switching regulator of this embodiment. In this experiment, in the circuit shown in FIG. 2, the control switch circuit unit 40 was provided and the control switch circuit unit 40 was not provided. Then, we asked for data on how the characteristics change. In addition, the data measurement when the control switch circuit unit 40 is not used is shown in FIG.
The circuit shown in (1) except for the control switch circuit section 40, the voltage detection section 46, and the off control circuit section 60 was used.
【0076】ここにおいて、図3〜図6では、負荷の状
態を変え、FET22のドレイン,ソース電圧VDS(F
ET22のオン/オフ状態を表す)と、FET22のド
レイン電流ID (負荷電流を表す)の測定を行った。Here, in FIGS. 3 to 6, the state of the load is changed and the drain and source voltages V DS (F
The on / off state of the ET22) and the drain current I D (representing the load current) of the FET 22 were measured.
【0077】まず、図3は、負荷12として100%定
格負荷を接続した場合のデータである。この場合には、
同図(A)に示すよう、制御用スイッチ回路部40を用
いない場合でも、同図(B)に示すよう制御用スイッチ
回路部40を用いた場合でも、FET22は確実にかつ
安定してスイッチング動作を行うことが確認された。First, FIG. 3 shows data when a 100% rated load is connected as the load 12. In this case,
The FET 22 reliably and stably switches whether the control switch circuit unit 40 is not used as shown in FIG. 7A or the control switch circuit unit 40 is used as shown in FIG. It was confirmed to operate.
【0078】これに対し、図4,図5は、負荷12とし
て10%定格負荷を用いた場合と、負荷12を無負荷状
態とした場合の測定データである。On the other hand, FIGS. 4 and 5 show measured data when the 10% rated load is used as the load 12 and when the load 12 is unloaded.
【0079】同図(A)に示すよう、制御用スイッチ回
路部40を用いない場合には、負荷12が軽負荷になる
に従いFET22の発振周波数が次第に高くなり、つい
には制御不能になることが確認された。As shown in FIG. 9A, when the control switch circuit section 40 is not used, the oscillation frequency of the FET 22 gradually increases as the load 12 becomes lighter, and eventually the control becomes uncontrollable. confirmed.
【0080】これに対し、同図(B)に示すよう、制御
用スイッチ回路部40を用いた場合には、負荷12が軽
負荷,無負荷の場合でも、FET22は確実にスイッチ
ング制御され、しかもその発振周波数は安定したものと
なることが確認された。On the other hand, as shown in FIG. 7B, when the control switch circuit section 40 is used, the FET 22 is reliably switching-controlled even when the load 12 is light or no load. It was confirmed that the oscillation frequency became stable.
【0081】また、図6は、負荷12を完全短絡した場
合の測定データである。同図(A)に示すよう、制御用
スイッチ回路部40を用いない場合には、矢印100で
示す異常動作が確認された。すなわち、FET22がオ
フしている状態でも、FET22に負荷電流ID が流れ
る異常動作が発生し、これがFET22の熱破壊の原因
となり、しかも電力損失の原因となる。FIG. 6 shows measurement data when the load 12 is completely short-circuited. As shown in FIG. 7A, when the control switch circuit unit 40 is not used, abnormal operation indicated by arrow 100 was confirmed. That is, even when the FET 22 is off, an abnormal operation occurs in which the load current I D flows through the FET 22, which causes thermal destruction of the FET 22 and also causes power loss.
【0082】これに対し、同図(B)に示すよう、制御
用スイッチ回路部40を用いた場合には、このような異
常動作はまったく発生せず、FET22は安定した周波
数で確実にスイッチング制御されることが確認された。On the other hand, as shown in FIG. 6B, when the control switch circuit section 40 is used, such an abnormal operation does not occur at all, and the FET 22 reliably performs switching control at a stable frequency. It was confirmed to be done.
【0083】これら図3〜図6に示す実験データから明
らかなように、本実施例のスイッチングレギュレータ2
0によれば、いかなる負荷条件のもとにおいても安定し
た発振周波数を確保することができ、しかもFET22
を確実にターンオン,ターンオフできることが確認され
る。As is clear from the experimental data shown in FIGS. 3 to 6, the switching regulator 2 of the present embodiment.
According to 0, a stable oscillation frequency can be secured under any load condition, and the FET 22
It is confirmed that the can be turned on and off surely.
【0084】また、図7は、負荷率を変化させた場合
に、スイッチングレギュレータ20の変換効率がどの様
に変化するかの測定データである。Further, FIG. 7 is measurement data showing how the conversion efficiency of the switching regulator 20 changes when the load factor is changed.
【0085】同図に示すよう、制御用スイッチ回路部4
0がない場合には、負荷率の上昇と共に効率が低下して
いくが、本実施例のように、制御用スイッチ回路部40
を用いた場合には、効率がほとんど一定であり、しかも
100%定格負荷の場合では効率が7%改良されたこと
が確認された。このことは、本実施例のスイッチングレ
ギュレータ20を用いれば、より出力容量の大きな電源
回路も実現可能であることを意味している。As shown in the figure, the control switch circuit section 4
If there is no 0, the efficiency decreases as the load factor increases, but as in this embodiment, the control switch circuit unit 40
It was confirmed that the efficiency was almost constant in the case of using, and the efficiency was improved by 7% in the case of 100% rated load. This means that a power supply circuit having a larger output capacity can be realized by using the switching regulator 20 of this embodiment.
【0086】なお、本発明は、前記実施例に限定される
ものではなく、本発明の要旨の範囲内で各種の変形実施
が可能である。The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention.
【0087】例えば、本実施例のスイッチングレギュレ
ータは、DC−DCコンバータとしても用いることがで
きる。For example, the switching regulator of this embodiment can also be used as a DC-DC converter.
【0088】例えば、図8に示すように、FET22の
負荷回路をトランス80の一次巻線80aに接続し、そ
の二次巻線80bから負荷電流を出力するよう形成して
もよい。この場合には、二次巻線80bの出力は、ダイ
オード82,84からなる整流回路を介してチョークコ
イルの主巻線24に向け出力されるよう形成すればよ
い。For example, as shown in FIG. 8, the load circuit of the FET 22 may be connected to the primary winding 80a of the transformer 80 and the load current may be output from the secondary winding 80b. In this case, the output of the secondary winding 80b may be formed so as to be output to the main winding 24 of the choke coil via the rectifying circuit including the diodes 82 and 84.
【0089】これにより、負荷の状態に影響を受けるこ
となく、発振動作が安定した、高効率のDC−DCコン
バータを形成することができる。As a result, it is possible to form a highly efficient DC-DC converter whose oscillation operation is stable without being affected by the load condition.
【0090】また、前記各実施例では、補助巻線42と
して、チョークコイルの補助巻線を用いる場合を例にと
り説明したが、本発明はこれに限らず、トランスの補助
巻線を用いる構成としてもよい。In each of the above embodiments, the case where the auxiliary winding of the choke coil is used as the auxiliary winding 42 has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and the auxiliary winding of the transformer may be used. Good.
【0091】図9には、このような実施例が示されてい
る。FIG. 9 shows such an embodiment.
【0092】本実施例のDC−DCコンバータは、トラ
ンス80に補助巻線80cを設け、この補助巻線80c
を図1に示す補助巻線42として用いたことを特徴とす
るものである。In the DC-DC converter of this embodiment, the transformer 80 is provided with the auxiliary winding 80c, and the auxiliary winding 80c is provided.
Is used as the auxiliary winding 42 shown in FIG.
【0093】以上の構成とすることによっても、安定し
た発振動作を行い、しかも高効率のDC−DCコンバー
タを得ることができる。With the above structure, it is possible to obtain a highly efficient DC-DC converter which performs stable oscillation operation.
【0094】また、前記実施例では、スイッチング素子
としてFET22を用いる場合を例にとり説明したが、
本発明はこれに限らず、例えばバイポーラ型のトランジ
スタをスイッチング素子として用いることもできる。In the above embodiment, the case where the FET 22 is used as the switching element has been described as an example.
The present invention is not limited to this, and for example, a bipolar transistor can be used as a switching element.
【0095】また、前記図8,図9に示す実施例では、
フォワード方式のコンバータを例にとり説明したが、本
発明はこれに限らず、フライバック方式のコンバータに
も適用できる。In the embodiment shown in FIGS. 8 and 9,
Although the forward type converter has been described as an example, the present invention is not limited to this and can be applied to a flyback type converter.
【0096】[0096]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電力損失が小さく、しかも負荷の影響を受けることなく
安定して動作することのできるスイッチングレギュレー
タを得ることができる。As described above, according to the present invention,
It is possible to obtain a switching regulator that has a small power loss and can operate stably without being affected by a load.
【図1】本発明のスイッチングレギュレータの好適な第
1実施例を示すブロック回路図である。FIG. 1 is a block circuit diagram showing a first preferred embodiment of a switching regulator of the present invention.
【図2】図1に示すスイッチングレギュレータの具体的
な構成を示す電気回路図である。FIG. 2 is an electric circuit diagram showing a specific configuration of the switching regulator shown in FIG.
【図3】定格負荷時におけるスイッチング動作の測定デ
ータである。FIG. 3 is measurement data of switching operation at a rated load.
【図4】10%負荷時におけるスイッチング動作の測定
データである。FIG. 4 is measurement data of switching operation at 10% load.
【図5】無負荷時におけるスイッチング動作の測定デー
タである。FIG. 5 is measurement data of switching operation under no load.
【図6】完全短絡時におけるスイッチング動作の測定デ
ータである。FIG. 6 is measurement data of switching operation at the time of complete short circuit.
【図7】負荷率と効率との関係を示す特性図である。FIG. 7 is a characteristic diagram showing a relationship between a load factor and efficiency.
【図8】本発明が適用されたDC−DCコンバータの回
路図である。FIG. 8 is a circuit diagram of a DC-DC converter to which the present invention is applied.
【図9】図7に示すDC−DCコンバータの変形例の説
明図である。9 is an explanatory diagram of a modified example of the DC-DC converter shown in FIG.
10 バッテリー 12 負荷 20 スイッチングレギュレータ 22 FET 24 主巻線 26 コンデンサ 30 制御回路 34 コンデンサ 36 定電流源 38 コンデンサ 40 制御用スイッチ回路部 42 補助巻線 44 抵抗 46 電圧検出部 50 抵抗 52 トランジスタ
IK01240110 Battery 12 Load 20 Switching Regulator 22 FET 24 Main Winding 26 Capacitor 30 Control Circuit 34 Capacitor 36 Constant Current Source 38 Capacitor 40 Control Switch Circuit Section 42 Auxiliary Winding 44 Resistance 46 Voltage Detection Section 50 Resistance 52 Transistor
IK012401
Claims (3)
る主巻線と、 前記主巻線に与えられる直流入力をスイッチングするス
イッチング素子と、 前記スイッチング素子をオンオフ制御し、前記主巻線に
流れる負荷電流を制御する制御回路と、 を含み、 前記制御回路は、 前記主巻線の補助巻線と、 所定の充電電流により正極性に充電され、その充電電圧
を出力するキャパシタと、 前記充電電圧が所定基準値を上回るとオンし、前記スイ
ッチング素子がオフされるとオフ制御される制御用スイ
ッチ回路部と、 前記負荷電流が所定値を上回ると前記スイッチング素子
をオフ制御するオフ制御部と、 を含み、前記補助巻線、キャパシタ及び制御用スイッチ
回路部は、前記スイッチング素子と直列に接続されたス
イッチング素子制御用の閉ループ回路を構成し、前記制
御用スイッチ回路部がオンすることにより前記キャパシ
タの充電電圧を用いてスイッチング素子をオン制御し、
スイッチング素子のオン制御期間中は、前記補助巻線の
出力電圧により前記キャパシタを逆極性に充電し、前記
オフ制御部によりスイッチング素子をオフ制御する際に
は、前記逆極性の充電電圧をスイッチング素子に逆バイ
アスすることを特徴とするスイッチングレギュレータ。1. A main winding forming a transformer or a choke coil, a switching element for switching a DC input applied to the main winding, an ON / OFF control of the switching element, and a load current flowing in the main winding. And a control circuit for controlling the auxiliary winding of the main winding, a capacitor that is positively charged by a predetermined charging current and outputs the charging voltage, and the charging voltage is a predetermined reference. A control switch circuit unit that is turned on when the value exceeds a value and is turned off when the switching element is turned off; and an off control unit that turns off the switching element when the load current exceeds a predetermined value, The auxiliary winding, the capacitor, and the control switch circuit unit include a closed loop circuit for controlling a switching element connected in series with the switching element. And a switching element for controlling the switching element is turned on by using the charging voltage of the capacitor when the control switch circuit section is turned on.
During the ON control period of the switching element, the capacitor is charged in the opposite polarity by the output voltage of the auxiliary winding, and when the OFF control unit turns OFF the switching element, the charging voltage of the opposite polarity is applied to the switching element. A switching regulator characterized by reverse biasing.
ュホールド電圧及び前記補助巻線から出力される逆極性
の電圧の合計値より十分大きな値に基準値を設定したこ
とを特徴とするスイッチングレギュレータ。2. The control switch circuit unit according to claim 1, wherein the control switch circuit unit has a value sufficiently larger than a total value of a threshold voltage for turning on the switching element and a reverse polarity voltage output from the auxiliary winding. A switching regulator characterized by setting a reference value.
とするスイッチングレギュレータ。3. The switching regulator according to claim 1, wherein an FET is used as the switching element.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03258351A JP3113710B2 (en) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | Switching regulator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03258351A JP3113710B2 (en) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | Switching regulator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0568367A true JPH0568367A (en) | 1993-03-19 |
| JP3113710B2 JP3113710B2 (en) | 2000-12-04 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP (1) | JP3113710B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015091206A (en) * | 2013-11-07 | 2015-05-11 | ローム株式会社 | Isolated switching power supply |
-
1991
- 1991-09-09 JP JP03258351A patent/JP3113710B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015091206A (en) * | 2013-11-07 | 2015-05-11 | ローム株式会社 | Isolated switching power supply |
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| Publication number | Publication date |
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| JP3113710B2 (en) | 2000-12-04 |
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