JPH0619327Y2 - スイッチングレギュレ−タ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 技術分野 本考案はスイツチングレギユレータに関し、特に出力ト
ランジスタに過電流が流れるのを確実にかつ迅速に防止
することが出来るスイツチングレギユレータに関するも
のである。

背景技術 スイツチングレギユレータは、直流電源をスイツチング
することにより脈流とし、この脈流をトランスに供給し
て変圧した後に整流することによつて所望の直流電圧に
変換するものであつて、テレビジヨン受像機等の各種電
子回路装置に多用されている。

第１図はテレビジヨン受像機に用いられるスイツチング
レギユレータの一例を示す回路図である。同図に於いて
１は電源投入時にスイツチングレギユレータを自動的に
起動させる起動用トランジスタであつて、電源入力端２
ａ，２ｂ間に例えばＤＣ２４Ｖの電源が供給されると、
コンデンサ３と抵抗４の値によつて決まる断定時間にわ
たつてオンとなることにより、抵抗５および逆流防止用
のダイオード６を介してパルス幅可変出力回路７に電源
を供給する。パルス幅可変出力回路７はトランジスタ
８，９とコンデンサ１０，１１および抵抗１２〜１５と
によつてマルチバイブレータ回路を構成しており、コン
デンサ１０，１１と抵抗１３，１４の値によつて定まる
一定周期の短形波信号が出力される。そして、このマル
チバイブレータ回路の短形波出力信号は、ダイオード１
６および抵抗１７を介して電源を積分する抵抗１８とコ
ンデンサ１９の接続点に供給される。このため、積分回
路はトランジスタ８がオフとなる期間に於いて積分を行
ない、トランジスタ８がオンになると抵抗１７、ダイオ
ード１６およびトランジスタを介してコンデンサ１９の
充電電荷が急速に放電されることになる。従つて、抵抗
１８とコンデンサ１９による積分回路からは、トランジ
スタ８のオフ期間に於いて徐々にレベルが上昇し、トラ
ンジスタ８がオンになると急減するマルチバイブレータ
の発振周期に同期した鋸歯状の積分信号が発生されるこ
とになる。この積分信号は抵抗２０を介してトランジス
タ２１に供給されることにより、設定レベル以下の積分
信号が供給される期間に於いてのみオンとなつてパルス
信号Ａを発生する。そして、このパルス信号Ａのパルス
幅は後述するスイツチングレギユレータの出力レベル応
じて、積分回路を構成する抵抗１８とコンデンサ１９の
接続点Ｐの電位に応じて可変されることになり、接続点
Ｐの電位が高い場合には積分出力の立ち上がりが急峻と
なることからトランジスタ２１のオン期間が長くなると
パルス信号Ａのパルス幅が広いものとなる。また、接続
点Ｐの電位が低い場合には、積分出力の立ち上りが緩や
かとなることから、トランジスタ２１のオン期間が短か
くなつてパルス信号Ａのパルス幅が狭いものとなる。た
だし、起動開始時に於いてはスイツチングレギユレータ
の出力は零であることから、パルス幅可変出力回路７か
らは予め定められた幅のパルス信号Ａが発生されること
になり、このパルス信号Ａによつてトランジスタ２２が
オン・オフ動作を行なう。この様にしてトランジスタ２
２がパルス信号Ａによつて駆動されると、起動用トラン
ジスタ１から供給される起動電源が抵抗２３を介してパ
ルストランス２４の１次側にパルス信号Ａに応じて流さ
れることになり、その２次側出力によつて出力トランジ
スタ２５がオン・オフ駆動される。出力トランジスタ２
５がオン・オフ動作を行なうと、電源入力端２ａに供給
される電源が出力トランス２６の１次側に断続電流とし
て流れることになり、その２次側の両端間には１次電流
のオン期間、つまりパルス幅可変出力回路７から発生さ
れるパルス出力信号Ａのデユーテイーに対応したレベル
の交流が出力されることになり、この交流出力はダイオ
ード２７，２８に於いて整流された後にコンデンサ２９
によつて平滑されることにより、出力端３０ａ，３０ｃ
間に例えばＤＣ２２Ｖの電源として出力されることにな
る。従つて、ダイオード２７，２８およびコンデンサ２
９は出力トランス２６の出力を整流および平滑する整流
回路を構成していることになる。また、出力トランスの
２次側に於ける中間タツプの出力は、ダイオード３１に
よつて整流されることによりＤＣ１２Ｖの電源として出
力される。

ここで、ダイオード３１を介して出力される１２Ｖの出
力電源は、ダイオード３２を介してパルス幅可変出力回
路７およびパルストランス２４に電源として供給される
ことになる。従つて、起動用トランジスタ１は、スイツ
チングレギユレータの出力が電源としてパルス幅可変出
力回路７およびパルストランス２４に供給されるまでの
短時間にわたつてのみこれらの回路に起動時の電源を供
給すれば良いことになり、そのオン期間の設定はコンデ
ンサ３と抵抗４の値によつて決定される。

一方、スイッチングレギユレータの＋２２Ｖ出力は、抵
抗３３、可変抵抗器３４および抵抗３５によつて分圧さ
れ、その分圧出力は可変抵抗器３４の摺動片からエラー
アンプを構成するトランジスタ３６に供給されることに
より、このトランジスタ３６の出力が抵抗３７を介して
接続点Ｐに供給される。そして、この接続点Ｐの電位は
トランジスタ３６により出力電圧に反比例して制御され
ることにより、フイードバツク制御されて出力電圧が一
定化される。

次に負荷が増大すると、電源入力端２ａ−出力トランス
２６の１次側−出力トランジスタ２５−微少抵抗３８−
電源入力端２ｂを介してコンデンサ４０ａ，４０ｂによ
つて平均化された過電流が流れることから、微少抵抗３
８の両端電位をベース入力とするリミツター用のトラン
ジスタ３９がオンとなる。ここで、トランジスタ３９が
オンになると、接続点Ｐがアースに落されることから、
トランジスタ２１がオン状態を続けることになり、これ
に伴なつてパルス信号Ａは“Ｈ”状態を保持し続けるこ
とになる。この結果、パルストランス２４にはパルス信
号が流れなくなることから、出力トランジスタ２５のオ
ン・オフ動作が中止されて出力の発生が阻止されること
から、過負荷に対する保護が行なわれることになる。な
お、４０ａ，４０ｂは電源端入力端２ａとアース間に接
続された平滑用のコンデンサである。

しかしながら、上記構成によるスイツチングレギユレー
タに於いては、出力トランジスタに流れる電流の平均値
によつてリミツター用のトランジスタ３９を制御してい
るが、出力トランジスタに流れる電流波形が変化するこ
とから、すなわち、パルス幅制御しているため、オン・
オフの時間の割合が変化することから、平均値とピーク
値との関係が一定とならなくなつてしまう。この結果、
平均電流が設定値以下であつても、電流波形によつては
出力トランジスタに設定値を越えるピーク電流が流れる
場合が生じ、これによつて出力トランジスタが破損する
問題を有している。

考案の開示 従つて、本考案による目的は、スイツチングレギユレー
タの出力トランジスタに過電流が流れることを確実に防
止し、かつ外来ノイズ等による所定時間内の過電流には
保護動作が動作しないようにすることである。

この様な目的を達成するために本考案は、出力トランジ
スタに流れる電流波形に対する設定値以上のピーク部分
に於ける電流の平均値を用いてリミツター用のトランジ
スタを制御するものである。

よつて、この様に構成されたスイツチングレギユレータ
に於いては、出力トランジスタに流れる電流の波形形状
による影響が極めて少なくなることから、出力トランジ
スタに対する過電流保護が確実に行なえることになる。

考案を実施するための最良な形態 第２図は本考案によるスイツチングレギユレータの一実
施例を示す回路図であつて、第１図と同一部分は同一記
号を用いて示してある。同図に於いて４１は出力トラン
ジスタ２５とアース間に設けられた例えば0.1Ω程度の
微少値を有する電流検出用の抵抗、４２，４３は抵抗４
１の両端電圧を分圧する抵抗、４４は分圧信号をレベル
シフトするダイオード、４５はダイオード４４の出力信
号を平滑するコンデンサ、４６は抵抗４７を介してパル
ス幅可変出力回路７の接続点Ｐとアース間に接続された
リミツター用のトランジスタであつて、抵抗４８を介し
て供給されるコンデンサ４５による平滑信号をベース入
力としている。

この様に構成されたスイツチングレギユレータに於い
て、出力トランジスタ２５がスイツチング制御される
と、出力トランス２６の１次側に鋸歯状の電流が流れる
ことによりその２次側に巻数比に応じて変圧された出力
が発生され、この２次側出力がダイオード２７，２８お
よびコンデンサ２９により整流・平滑されて所望電圧の
直流電源として電源出力端３０ａ，３０ｃから図示しな
い電子機器に供給されることになる。また、この電源出
力は、抵抗３３、可変抵抗３４および抵抗３５に於いて
分圧された後に、エラーアンプを構成されるトランジス
タ３６を介してパルス幅可変出力回路７の接続点Ｐに供
給されて、出力トランジスタ２５をスイツチング制御す
るパルス信号Ａのパルス幅が可変されることにより、出
力電圧一定化のためのフイードバツク制御が行なわれ
る。

一方、電流検出用の抵抗４１は、出力トランジスタ２５
とアース間に接続されていることから、出力トランジス
タ２５に流れる電流そのもの、つまりコンデンサ４０
ａ，４０ｂによつて平滑される以前の電流を検出するこ
とになる。このために、抵抗４１の両端には、出力トラ
ンジスタ２５に流れる電流値に応じた鋸歯状の電流検出
信号Ｂが第３図(a)に示す様に発生されることになる。
そして、この電流検出信号は、抵抗４２，４３に於いて
分圧されることにより第３図(b)に示す信号Ｃとなる。
次にこの信号Ｃはダイオード４４に供給されることによ
り、第３図(b)に点線で示すVD分がレベルシフトされて
第３図(c)に示す様にピーク部分のみが信号Ｄとして出
力される。この信号Ｄは、コンデンサ４５に於いて平滑
平均化されることにより、第３図(d)に示す信号Ｅとな
る。この様にして取り出された信号Ｅは、出力トランジ
スタ２５に流れる電流波形のピーク部分を注目して取り
出したものであるために、鋸歯状の波形形状による影響
は少なく、ピーク値に対する影響を最も強く受ける信号
となる。そして、出力トランジスタ２５に過電流が流れ
て出力信号Ｅが予め設定された基準値を越えると、トラ
ンジスタ４６がオンとなることによつて、パルス幅可変
制御回路７に於ける接続点Ｐを抵抗４７を介してアース
に落すことになる。この結果、トランジスタ２１がオン
状態を続けることから、パルス幅可変出力回路７の動作
が強制的に停止されることにより、出力トランジスタ２
５がオフとなつて過電流による破損が防止されることに
なる。

なお、上記実施例に於いては、リミツター用のトランジ
スタ４６がパルス幅可変出力回路７の接続点Ｐを制御し
た場合について説明したが、出力トランジスタ２５の動
作を強制的にオフ制御することが出来る部分であればい
かなる部分を制御しても良いことは言うまでもない。

以上説明した様に、本考案によるスイツチングレギユレ
ータは、出力トランジスタに流れる電流をダイレクトに
検出し、この電流検出信号のピーク部分を取り出して平
滑し平均化した信号を用いて、出力トランジスタを強制
的にオフさせるものであるために、電流波形の影響を受
けずに出力トランジスタを流れるピーク電流に応じて過
電流に対する出力トランジスタの保護が確実に行える優
れた効果を有する。

また、外来ノイズ等により発生した単なる誤動作による
電流検出信号の一サンクル分の異常には応答しないの
で、必要なときにだけ動作する効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のスイツチングレギユレータの一例を示す
回路図、第２図は本考案によるスイツチングレギユレー
タの一実施例を示す回路図、第３図(a)〜(d)は第２図に
示す回路の動作を説明するための各部波形図である。 １……起動トランジスタ、３，１０，１１，１９，２
９，４０ａ，４０ｂ，４５……コンデンサ、４，５，１
２，１３，１４，１５，１７，１８，２０，２３，３
３，３５，３７，４１，４２，４３，４７，４８……抵
抗、６，１６，２７，２８，３１，３２，４１，４４…
…ダイオード、８，９，２１，２２，２５，３６，３
９，４６……トランジスタ、２４……パルストランス、
２６……出力トランス。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】外部制御によりパルス幅が可変されるパル
   ス信号を出力するパルス幅可変出力回路と、このパルス
   幅可変出力回路から発生されるパルス信号に応じて開閉
   することにより出力トランスに断続電流を供給する出力
   トランジスタと、前記出力トランスの出力を整流平滑す
   ることにより目的とする電圧の直流電源を出力する整流
   回路と、前記直流電源出力の電圧に応じて前記パルス幅
   可変出力回路を制御することによつて発生されるパルス
   信号のパルス幅を制御するエラーアンプと、前記出力ト
   ランジスタを直接流れる電流を検出するためにこの出力
   トランジスタに対して直列に接続された微小抵抗と、前
   記出力トランジスタを強制的にオフさせるトランジスタ
   を備えたスイッチングレギュレータにおいて、前記微小
   抵抗の両端間に発生される電流検出信号のピーク部をレ
   ベルシフトによって取り出すダイオードと、このダイオ
   ードの出力信号を平滑して平均化するコンデンサと、こ
   のコンデンサによる平滑信号レベルが設定値を越えた時
   に前記トランジスタがオンとなって、前記出力トランジ
   スタを強制的にオフにすることを特徴とするスイッチン
   グレギュレータ。