JPH06351237A - スイッチングレギュレータ電源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ソフトスタート回路を具備したスイッチング
レギュレータ電源において、交流入力の電圧が変化して
も適正な時間でソフトスタートを実行する。 【構成】 ソフトスタート回路１８でコンデンサ１２に
直結された直流抵抗１６，１７の抵抗値を、外部から入
力された交流電圧の電圧値に対応して可変自在に設定す
る抵抗可変手段２６を設け、交流入力の高低で変化する
ソフトスタート回路１８のコンデンサ１２の充電速度を
抵抗可変手段２６が直流抵抗１６，１７の抵抗値の切替
えで相殺する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ソフトスタートで交流
入力を直流出力に変換するスイッチングレギュレータ電
源に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】スイッチングレギュレータ電源の一従来
例を図２及び図３に基づいて以下に説明する。まず、こ
のスイッチングレギュレータ電源１は、図２に例示する
ように、商用電源（図示せず）が接続される入力端子２
に、ノイズフィルタ３を介して第一整流回路である整流
ダイオード４が接続されており、この整流ダイオード４
の正負出力に一次コンデンサ５が接続されている。そし
て、この一次コンデンサ５を介した前記整流ダイオード
４の正負出力には、負側にスイッチング素子であるＦＥ
Ｔ(Field-Effect Transistor）６を介してトランス７が
接続されている。さらに、このトランス７の二次側には
第二整流回路である整流ダイオード８が接続されてお
り、この整流ダイオード８の正負の出力端子９にはコン
ピュータ等の外部機器（図示せず）が接続されるように
なっている。

【０００３】そして、このスイッチングレギュレータ電
源１では、前記ＦＥＴ６の制御入力端子にはスイッチン
グ素子の一部に相当するコントロールＩＣ(Integrated
Circuit)１０の制御出力端子が接続されており、このコ
ントロールＩＣ１０のグランド入力には前記整流ダイオ
ード４の負出力が接続されている。さらに、この整流ダ
イオード４の負出力には、並列接続された直流抵抗１１
とコンデンサ１２とが直流抵抗１３を介して直列に接続
されており、前記コンデンサ１２の両端が前記コントロ
ールＩＣ１０の基準電圧端子と制御入力端子とに接続さ
れている。このようにすることで、このスイッチングレ
ギュレータ電源１では、前記ＦＥＴ６と前記コントロー
ルＩＣ１０とからなるスイッチング素子のオン開始を、
オン状態が順次延長されるオンオフ動作に制御するソフ
トスタート回路１４が、前記直流抵抗１１，１３と前記
コンデンサ１２とで形成されている。

【０００４】このような構成において、このスイッチン
グレギュレータ電源１では、入力端子２に入力される交
流電圧を整流ダイオード４が直流電圧に変換すると、こ
の直流電圧が印加されるコントロールＩＣ１０がＦＥＴ
６を所定タイミングでスイッチングすることになる。す
ると、このＦＥＴ６は整流ダイオード４が変換した直流
電圧を所定のパルス幅の交流電圧に変換するので、この
交流電圧をトランス７が所定電圧まで変圧することにな
る。そこで、このトランス７が所定電圧に変圧した交流
電圧を整流ダイオード８が直流電圧に変換するので、こ
の整流ダイオード８の出力端子９には所定の直流電圧が
供給されることになる。

【０００５】そして、このスイッチングレギュレータ電
源１では、図３（ｂ）に例示するように、ＦＥＴ６とコ
ントロールＩＣ１０とからなるスイッチング素子のオン
開始を、オン状態が順次延長されるオンオフ動作にソフ
トスタート回路１４が制御することで、その起動時に直
流出力に発生しがちなオーバーシュートや突入電流を防
止するようになっている。

【０００６】より詳細には、このソフトスタート回路１
４は、起動時に整流ダイオード４が出力する直流電圧が
コントロールＩＣ１０に印加されると、このコントロー
ルＩＣ１０がコンデンサ１２に規定される直流電圧を印
加することになる。この時、この印加される直流電圧は
直流抵抗１３で規定されてコンデンサ１２に経時的に規
定されることになり、この経時的に変化する充電電圧を
ソフトスタート信号としてコントロールＩＣ１０が検知
することになる。

【０００７】すると、このコントロールＩＣ１０は、図
３（ａ），（ｂ）に例示するように、上述のようなソフ
トスタート信号が内蔵発信器（図示せず）の三角波に重
複するタイミングに従って矩形パルスからなる制御信号
をＦＥＴ６に出力するので、このＦＥＴ６はオン状態が
順次延長されるオンオフ動作でオン状態を開始すること
になる。

【０００８】このようにすることで、このソフトスター
ト回路１４は、上述のようなソフトスタートによって起
動時のＦＥＴ６に発生しがちな突入電流や外部出力に発
生しがちなオーバーシュートを軽減することができるの
で、ＦＥＴ６や出力端子９に接続された外部機器の破損
を防止することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述したスイッチング
レギュレータ電源１では、その起動時にソフトスタート
回路１４がオン状態が順次延長されるオンオフ動作でＦ
ＥＴ６のオン状態を開始することで、起動時の直流出力
に発生しがちなオーバーシュートやＦＥＴ６に発生しが
ちな突入電流を軽減するようになっている。

【００１０】ここで、上述したスイッチングレギュレー
タ電源１では、上述のように起動時にソフトスタート回
路１４のコンデンサ１２に経時的に充電する電圧の変化
に連動してコントロールＩＣ１０がＦＥＴ６をソフトス
タートするので、交流入力が高電圧であるとソフトスタ
ート回路１４のコンデンサ１２の充電速度が上昇してソ
フトスタートの所要時間が不当に短縮され、交流入力が
低電圧であるとソフトスタート回路１４のコンデンサ１
２の充電速度が低下してソフトスタートの所要時間が延
長されることになる。

【００１１】このため、このスイッチングレギュレータ
電源１では、例えば、使用場所の変更によって交流入力
の電圧が変化したような場合、ソフトスタートの所要時
間が不要に延長されて起動の応答性が低下することや、
ソフトスタートの所要時間が不当に短縮されて直流出力
のオーバーシュートやＦＥＴ６の突入電流が発生するよ
うなことがある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】外部から入力される交流
電圧を直流電圧に変換する第一整流回路と、この第一整
流回路が変換した直流電圧を所定のパルス幅の交流電圧
に変換するスイッチング素子と、このスイッチング素子
が変換した交流電圧を直流電圧に変換して外部に出力す
る第二整流回路と、前記第一整流回路に直列に接続され
た直流抵抗とコンデンサとを有して前記スイッチング素
子のオン開始をオン状態が順次延長されるオンオフ動作
に制御するソフトスタート回路とを具備したスイッチン
グレギュレータ電源において、外部から入力された交流
電圧の電圧値に対応して前記ソフトスタート回路の直流
抵抗の抵抗値を可変自在に設定する抵抗可変手段を設け
た。

【００１３】

【作用】外部から入力された交流電圧の電圧値に対応し
て抵抗可変手段がソフトスタート回路の直流抵抗の抵抗
値を可変自在に設定することにより、交流入力の高低で
変化するソフトスタート回路のコンデンサの充電速度を
抵抗可変手段が直流抵抗の抵抗値の切替えで相殺するの
で、使用場所の変更によって交流入力の電圧が変化する
ような場合でも常時適正な所要時間でソフトスタートを
実行することができる。

【００１４】

【実施例】本発明の一実施例を図１に基づいて説明す
る。なお、本実施例のスイッチングレギュレータ電源１
５に関しては、一従来例として前述したスイッチングレ
ギュレータ電源１と同一の部分は同一の名称と符号とを
流用して詳細な説明は省略する。

【００１５】まず、このスイッチングレギュレータ電源
１５は、一従来例として前述したスイッチングレギュレ
ータ電源１と同様に、商用電源（図示せず）が接続され
る入力端子２にノイズフィルタ３を介して接続された第
一整流回路である整流ダイオード４の正負出力に一次コ
ンデンサ５が接続されている。そして、この一次コンデ
ンサ５を介した整流ダイオード４の正負出力には、負側
にスイッチング素子であるＦＥＴ６を介してトランス７
が接続されており、このトランス７の二次側に接続され
た第二整流回路である整流ダイオード８の正負の出力端
子９にコンピュータ等の外部機器（図示せず）が接続さ
れるようになっている。

【００１６】そして、このスイッチングレギュレータ電
源１５では、一従来例として前述したスイッチングレギ
ュレータ電源１と同様に、ＦＥＴ６の制御入力端子にス
イッチング素子の一部であるコントロールＩＣ１０の制
御出力端子が接続されており、このコントロールＩＣ１
０のグランド入力に接続された整流ダイオード４の負出
力には、コントロールＩＣ１０の基準電圧端子と制御入
力端子とに並列接続された直流抵抗１１とコンデンサ１
２とが、二個の直流抵抗１６，１７を介して直列に接続
されている。

【００１７】このようにすることで、このスイッチング
レギュレータ電源１５では、ＦＥＴ６とコントロールＩ
Ｃ１０とからなるスイッチング素子のオン開始を、オン
状態が順次延長されるオンオフ動作に制御するソフトス
タート回路１８が、直流抵抗１１，１７とコンデンサ１
２及び選択的に使用する直流抵抗１６で形成されてい
る。

【００１８】さらに、このスイッチングレギュレータ電
源１５では、整流ダイオード４の負出力が前記直流抵抗
１６，１７の中間にスイッチングトランジスタ１９を介
して接続されており、このスイッチングトランジスタ１
９のベース端子に接続されたダイオード２０には、整流
ダイオード４の正負出力が直流抵抗２１とスイッチング
トランジスタ２２とを各々介して接続されている。そし
て、このスイッチングトランジスタ２２のベース端子に
はツェナーダイオード２３が接続されており、このツェ
ナーダイオード２３には、抵抗値が所定の配分となる二
個の直流抵抗２４，２５を各々介して整流ダイオード４
の正負出力が接続されている。

【００１９】このようにすることで、このスイッチング
レギュレータ電源１５では、外部から入力された交流電
圧の電圧値に対応して前記ソフトスタート回路１８の直
流抵抗１６，１７の抵抗値を可変自在に設定する抵抗可
変手段２６が、前記スイッチングトランジスタ１９，２
２やダイオード２０，２３や前記直流抵抗２１，２４，
２５等で形成されている。

【００２０】このような構成において、このスイッチン
グレギュレータ電源１５では、一従来例として前述した
スイッチングレギュレータ電源１と同様に、入力端子２
の交流電圧を整流ダイオード４が変換した直流電圧を、
コントロールＩＣ１０が所定タイミングでスイッチング
するＦＥＴ６が所定のパルス幅の交流電圧に変換するの
で、この交流電圧をトランス７が所定電圧まで変圧する
と、この交流電圧を整流ダイオード８が所定の直流電圧
に変換して出力端子９に供給するようになっている。

【００２１】そして、このスイッチングレギュレータ電
源１５では、一従来例として前述したスイッチングレギ
ュレータ電源１と同様に、ＦＥＴ６とコントロールＩＣ
１０とからなるスイッチング素子のオン開始を、オン状
態が順次延長されるオンオフ動作にソフトスタート回路
１８が制御することで、その起動時に直流出力に発生し
がちなオーバーシュートやＦＥＴ６に発生しがちな突入
電流などを防止するようになっている。

【００２２】さらに、このスイッチングレギュレータ電
源１５では、整流ダイオード４の負出力とソフトスター
ト回路１８の直流抵抗１７とを直流抵抗１６で接続する
経路と直結する経路とを抵抗可変手段２６が選択的に切
替えることで、ここではソフトスタート回路１８の抵抗
値を二段階に可変して交流入力の電圧変化によるソフト
スタートの所要時間の変動に対処するようになってい
る。

【００２３】そこで、このスイッチングレギュレータ電
源１５の抵抗可変手段２６の処理動作を、ここではソフ
トスタート回路１８の処理動作と共に以下に詳述する。
まず、このスイッチングレギュレータ電源１５では、例
えば、その入力端子２にＡＣ(Alternating Current）10
0(Ｖ）の商用電源とＡＣ120(Ｖ）の商用電源との一方を
選択的に接続するならば、入力端子２の交流入力が約Ａ
Ｃ115(Ｖ）以上以下でスイッチングトランジスタ２２が
オンオフするように、直流抵抗２４，２５の抵抗比率や
ツェナーダイオード２３の降伏電圧を予め設定してお
く。

【００２４】つまり、このスイッチングレギュレータ電
源１５では、交流入力がＡＣ100(Ｖ）の場合、整流ダイ
オード４の直流出力がＤＣ(Direct Current)141(Ｖ）程
度となるので、この直流電圧の直流抵抗２４，２５によ
る分圧よりもツェナーダイオード２３の降伏電圧とスイ
ッチングトランジスタ２２のベース電圧との合成電圧が
高く設定されている。

【００２５】そこで、この状態ではツェナーダイオード
２３に直流電流が通電されないので、スイッチングトラ
ンジスタ２２はオフ状態を維持することになり、このス
イッチングトランジスタ２２に直流電力が通電されない
ので、スイッチングトランジスタ１９のベース端子には
直流抵抗２１を介して直流電圧が印加されることにな
る。すると、このスイッチングトランジスタ１９はオン
状態となって整流ダイオード４の負出力とソフトスター
ト回路１８の直流抵抗１７とを直結することになるの
で、このソフトスタート回路１８は直流抵抗１６を内包
することなく直流抵抗１１，１７とコンデンサ１２とで
形成されることになる。

【００２６】そこで、このソフトスタート回路１８は、
コンデンサ１２に直結されている直流抵抗１７は二個の
直流抵抗１６，１７が直結されている場合に比較して抵
抗値が低いので、相対的にコンデンサ１２の充電速度が
上昇して特性的に図３に例示したソフトスタート信号の
経時的な傾斜が急激となる。一方、このソフトスタート
回路１８に整流ダイオード４から印加される直流電圧は
ＤＣ141(Ｖ）程度と低電圧であるので、相対的にコンデ
ンサ１２の充電速度は低下することになり、上述のよう
な要因の相殺によってソフトスタート回路１８は適正な
速度でＦＥＴ６のソフトスタートを制御することにな
る。

【００２７】一方、このスイッチングレギュレータ電源
１５では、交流入力がＡＣ120(Ｖ）の場合、整流ダイオ
ード４の直流出力がＤＣ170(Ｖ）程度となるので、この
直流電圧の直流抵抗２４，２５による分圧よりもツェナ
ーダイオード２３の降伏電圧とスイッチングトランジス
タ２２のベース電圧との合成電圧が低く設定されてい
る。そこで、この状態でツェナーダイオード２３に直流
電流が通電されるので、スイッチングトランジスタ２２
はオン状態となり、このスイッチングトランジスタ２２
に直流電力が通電されるのでスイッチングトランジスタ
１９のベース端子には直流電圧が印加されないことにな
る。すると、このスイッチングトランジスタ１９はオフ
状態となって整流ダイオード４の負出力がソフトスター
ト回路１８の直流抵抗１７に直流抵抗１６を介して接続
されることになるので、このソフトスタート回路１８は
直流抵抗１１，１６，１７とコンデンサ１２とで形成さ
れることになる。

【００２８】そこで、このソフトスタート回路１８は、
コンデンサ１２に直結されている直流抵抗１６，１７は
一個の直流抵抗１７のみが直結されている場合に比較し
て抵抗値が高いので、相対的にコンデンサ１２の充電速
度が低下して特性的に図３に例示したソフトスタート信
号の経時的な傾斜が緩慢となる。一方、このソフトスタ
ート回路１８に整流ダイオード４から印加される直流電
圧はＤＣ170(Ｖ）程度と高電圧であるので、コンデンサ
１２の充電速度は上昇することになり、上述のような要
因の相殺によってソフトスタート回路１８は適正な速度
でＦＥＴ６のソフトスタートを制御することになる。

【００２９】このようにすることで、スイッチングレギ
ュレータ電源１５では、ソフトスタート回路１８は、上
述のように起動時にソフトスタート回路１８のコンデン
サ１２に経時的に充電する電圧の変化に連動してコント
ロールＩＣ１０がＦＥＴ６をソフトスタートする際、交
流入力の高低で変化するソフトスタート回路１８のコン
デンサ１２の充電速度を抵抗可変手段２６が直流抵抗１
６，１７の抵抗値の切替えで相殺することができる。

【００３０】このため、このスイッチングレギュレータ
電源１５では、例えば、使用場所の変更によって交流入
力の電圧が変化するような場合でも、常時適正な所要時
間でソフトスタートを実行することができるので、ソフ
トスタートの所要時間が不要に延長されて起動の応答性
が低下するようなことがなく、ソフトスタートの所要時
間が不当に短縮されて直流出力にオーバーシュートが発
生することやＦＥＴ６に突入電流が発生することなども
防止できる。

【００３１】なお、本実施例のスイッチングレギュレー
タ電源１５では、ソフトスタート回路１８の一個の直流
抵抗１６と並列な短絡経路を抵抗可変手段２６がスイッ
チングトランジスタ１９でスイッチングすることで、ソ
フトスタート回路１８の抵抗値を二段階に切替えること
を例示したが、本発明は上記実施例に限定されるもので
はない。

【００３２】例えば、直列に接続した複数の直流抵抗を
ソフトスタート回路に設け、このソフトスタート回路の
複数の直流抵抗の各々に抵抗可変手段のスイッチング自
在な短絡経路を並列に接続すること（図示せず）や、ソ
フトスタート回路に直流抵抗として設けた可変抵抗器を
ＣＰＵ(Central Processing Unit）等からなる抵抗可変
手段のサーボモータなどで駆動すること（図示せず）
や、ソフトスタート回路に直流抵抗として設けたサーミ
スタを抵抗可変手段のヒータで加熱すること（図示せ
ず）なども実施可能である。

【００３３】

【発明の効果】本発明は上述のように、外部から入力さ
れる交流電圧を直流電圧に変換する第一整流回路と、こ
の第一整流回路が変換した直流電圧を所定のパルス幅の
交流電圧に変換するスイッチング素子と、このスイッチ
ング素子が変換した交流電圧を直流電圧に変換して外部
に出力する第二整流回路と、前記第一整流回路に直列に
接続された直流抵抗とコンデンサとを有して前記スイッ
チング素子のオン開始をオン状態が順次延長されるオン
オフ動作に制御するソフトスタート回路とを具備したス
イッチングレギュレータ電源において、外部から入力さ
れた交流電圧の電圧値に対応して前記ソフトスタート回
路の直流抵抗の抵抗値を可変自在に設定する抵抗可変手
段を設けたことにより、交流入力の高低で変化するソフ
トスタート回路のコンデンサの充電速度を抵抗可変手段
が直流抵抗の抵抗値の切替えで相殺することで、使用場
所の変更によって交流入力の電圧が変化するような場合
でも、常時適正な所要時間でソフトスタートを実行する
ことができるので、ソフトスタートの所要時間が不要に
延長されて起動の応答性が低下するようなことがなく、
ソフトスタートの所要時間が不当に短縮されてオーバー
シュートや突入電流が発生するようなことも防止できる
等の効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のスイッチングレギュレータ
電源を例示する回路図である。

【図２】一従来例のスイッチングレギュレータ電源を例
示する回路図である。

【図３】スイッチングレギュレータ電源のソフトスター
トの動作特性を例示し、（ａ）はソフトスタート信号と
発信三角波との関係を例示するタイムチャート、（ｂ）
は制御信号の波形を例示するタイムチャートである。

【符号の説明】

４ 第一整流回路 ６，１０ スイッチング素子 ８ 第二整流回路 １２ コンデンサ １５ スイッチングレギュレータ電源 １６，１７ 直流抵抗 １８ ソフトスタート回路 ２６ 抵抗可変手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部から入力される交流電圧を直流電圧
   に変換する第一整流回路と、この第一整流回路が変換し
   た直流電圧を所定のパルス幅の交流電圧に変換するスイ
   ッチング素子と、このスイッチング素子が変換した交流
   電圧を直流電圧に変換して外部に出力する第二整流回路
   と、前記第一整流回路に直列に接続された直流抵抗とコ
   ンデンサとを有して前記スイッチング素子のオン開始を
   オン状態が順次延長されるオンオフ動作に制御するソフ
   トスタート回路とを具備したスイッチングレギュレータ
   電源において、外部から入力された交流電圧の電圧値に
   対応して前記ソフトスタート回路の直流抵抗の抵抗値を
   可変自在に設定する抵抗可変手段を設けたことを特徴と
   するスイッチングレギュレータ電源。