JPH063989B2 - 定電圧供給回路 - Google Patents
定電圧供給回路Info
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- JPH063989B2 JPH063989B2 JP59099882A JP9988284A JPH063989B2 JP H063989 B2 JPH063989 B2 JP H063989B2 JP 59099882 A JP59099882 A JP 59099882A JP 9988284 A JP9988284 A JP 9988284A JP H063989 B2 JPH063989 B2 JP H063989B2
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- Japan
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- battery
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- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、電子機器、特に電池で駆動される電子機器の
定電圧供給回路に関する。
定電圧供給回路に関する。
電源として電池を使用する電子機器において、安定した
電圧で回路を駆動し、いかに電池の長寿命化を図るかは
大きな技術課題である。
電圧で回路を駆動し、いかに電池の長寿命化を図るかは
大きな技術課題である。
従来、電池で駆動される電子機器の電源回路は大きく分
類して二種類に分けられる。
類して二種類に分けられる。
第１図はその第一の例であり、二次側の出力がｎ個（ｎ
＝１，２……）のスイッチング・レギュレータ（１０
０）を示ししている。１０１は電源としての電池であ
り、その端子電圧はＶａである。電池１０１はスイッチ
ング・レギュレータ１００の電源を供給している。１０
２はスイッチング・トランジスタ１０３のベースに駆動
信号を供給するスイッチング・トランジスタ制御回路で
ある。スイッチング・トランジスタ１０３のエミッタは
接地され、コレクタはコンバータ・トランス１０４の一
次側巻線と接続され、その一次側巻線の反対側は電源電
池１０１の（＋）端子と接続されている。コンバータ・
トランス１０４の二次側からはｎ個の出力が取り出され
ている。それぞれの出力には１０５−１，１０５−２．
……１０５−ｎで示される整流用のダイオードと１０６
−１，１０６−２，……１０６−ｎで示されるリップル
フイルタ用のコンデンサが接続され、コンバータトラン
ス１０４の二次側巻線に出力される交流信号を整流し、
Vb1,Vb2，……Vbnの直流電圧出力を得る。スイッチング
・レギュレータ１００の二次側出力Vb1,Vb2，……Vbnに
は１０９−１，１０９−２，……１０９−ｎの負荷回路
が接続され、それぞれ負荷回路に電源を供給している。
なお、Vbn-1，Vbnはグランドに対して負方向の電圧レベ
ルを有している。
＝１，２……）のスイッチング・レギュレータ（１０
０）を示ししている。１０１は電源としての電池であ
り、その端子電圧はＶａである。電池１０１はスイッチ
ング・レギュレータ１００の電源を供給している。１０
２はスイッチング・トランジスタ１０３のベースに駆動
信号を供給するスイッチング・トランジスタ制御回路で
ある。スイッチング・トランジスタ１０３のエミッタは
接地され、コレクタはコンバータ・トランス１０４の一
次側巻線と接続され、その一次側巻線の反対側は電源電
池１０１の（＋）端子と接続されている。コンバータ・
トランス１０４の二次側からはｎ個の出力が取り出され
ている。それぞれの出力には１０５−１，１０５−２．
……１０５−ｎで示される整流用のダイオードと１０６
−１，１０６−２，……１０６−ｎで示されるリップル
フイルタ用のコンデンサが接続され、コンバータトラン
ス１０４の二次側巻線に出力される交流信号を整流し、
Vb1,Vb2，……Vbnの直流電圧出力を得る。スイッチング
・レギュレータ１００の二次側出力Vb1,Vb2，……Vbnに
は１０９−１，１０９−２，……１０９−ｎの負荷回路
が接続され、それぞれ負荷回路に電源を供給している。
なお、Vbn-1，Vbnはグランドに対して負方向の電圧レベ
ルを有している。
いま、スイッチング・レギュレータ１００の二次側出力
の中で、電圧Vbkを最も安定化させるために、Vbkを１０
７，１０８の抵抗で電圧分割して、スイッチング・トラ
ンジスタ制御回路１０２へ帰還している。したがって、
例えば電池電圧Vaの変動、あるいは負荷変動によってVb
kの電圧レベルが変動しようとすると、そのVbkの変動が
抵抗１０７，１０８で分圧されてスイッチング・トラン
ジスタ制御回路１０２へ帰還され、Vbkの変動に応じて
スイッチング・トランジスタ１０３のベース駆動信号Ｐ
ＷＭ（パルス幅変調）方式等の方法で制御する。そし
て、そのベース駆動信号をスイッチング・トランジスタ
１０３で増幅して、コンバータ・トランス１０４を駆動
し、トランスの二次側で整流して安定な直流電圧出力を
得る。このスイッチング・レギュレータ方式では、第４
図に示すように、そのうち一つの出力電圧Vbkについて
みると、後述するシリーズ・レギュレータの二次側出力
電圧Vcに比較して電池電圧Vaがより低電圧レベルまで安
定に出力される。これは１０２のスイッチング・トラン
ジスタ制御回路の低電源電圧動作を補償することで可能
である。これに対してシリーズ・レギュレータ方式で
は、後述するようにVcは常にVcVaとなるため、Vaが低
電圧となるとVcもVaに追従して下降していくポイントが
早い。
の中で、電圧Vbkを最も安定化させるために、Vbkを１０
７，１０８の抵抗で電圧分割して、スイッチング・トラ
ンジスタ制御回路１０２へ帰還している。したがって、
例えば電池電圧Vaの変動、あるいは負荷変動によってVb
kの電圧レベルが変動しようとすると、そのVbkの変動が
抵抗１０７，１０８で分圧されてスイッチング・トラン
ジスタ制御回路１０２へ帰還され、Vbkの変動に応じて
スイッチング・トランジスタ１０３のベース駆動信号Ｐ
ＷＭ（パルス幅変調）方式等の方法で制御する。そし
て、そのベース駆動信号をスイッチング・トランジスタ
１０３で増幅して、コンバータ・トランス１０４を駆動
し、トランスの二次側で整流して安定な直流電圧出力を
得る。このスイッチング・レギュレータ方式では、第４
図に示すように、そのうち一つの出力電圧Vbkについて
みると、後述するシリーズ・レギュレータの二次側出力
電圧Vcに比較して電池電圧Vaがより低電圧レベルまで安
定に出力される。これは１０２のスイッチング・トラン
ジスタ制御回路の低電源電圧動作を補償することで可能
である。これに対してシリーズ・レギュレータ方式で
は、後述するようにVcは常にVcVaとなるため、Vaが低
電圧となるとVcもVaに追従して下降していくポイントが
早い。
このように、スイッチング・レギュレータ方式では電池
電圧がかなり低い領域まで、二次側出力電圧を定電圧化
することが可能である。ところがスイッチング・トラン
ジスタ制御回路１０２やスイッチング・トランジスタ１
０３での無効損失、及びトランスのコア損失により、一
次側電力から二次側電力への電力変換効率が悪くなる。
特にレギュレータの二次側を複数個出力させた場合は、
さらに効率が悪化する。すなわち、スイッチング・レギ
ュレータ方式の定電圧回路の欠点、特に複数個の二次側
出力を有する場合の欠点は、電力変換効率が低いことに
ある。
電圧がかなり低い領域まで、二次側出力電圧を定電圧化
することが可能である。ところがスイッチング・トラン
ジスタ制御回路１０２やスイッチング・トランジスタ１
０３での無効損失、及びトランスのコア損失により、一
次側電力から二次側電力への電力変換効率が悪くなる。
特にレギュレータの二次側を複数個出力させた場合は、
さらに効率が悪化する。すなわち、スイッチング・レギ
ュレータ方式の定電圧回路の欠点、特に複数個の二次側
出力を有する場合の欠点は、電力変換効率が低いことに
ある。
次に第二の例について、第２図をもとに説明する。第２
図はシリーズ・レギュレータ方式の一例である。２０１
は電源としての電池であり、その端子電圧はVaである。
２００はシリーズ・レギュレータ回路である。２０３は
参照電圧を発生するツエナー・ダイオードであり、抵抗
２０２により電池から電流を供給されている。２０３の
カソード端子は差動増幅器２０４の反転入力端子と接続
されている。２０８は負荷２０７に電流を供給するＰＮ
Ｐトランジスタで、そのエミッタは電池２０１と、その
ベースは差動増幅器２０４の出力端子と接続され、コレ
クタから定電圧Vcを出力する。レギュレータの出力Vcに
は抵抗２０５と２０６が接続され、２０６の片側は接地
されている。２０５と２０６の接続点は差動増幅器２０
４の非反転入力端子と接続されている。２０７はシリー
ズ・レギュレータ２００から電源供給をうける負荷回路
である。
図はシリーズ・レギュレータ方式の一例である。２０１
は電源としての電池であり、その端子電圧はVaである。
２００はシリーズ・レギュレータ回路である。２０３は
参照電圧を発生するツエナー・ダイオードであり、抵抗
２０２により電池から電流を供給されている。２０３の
カソード端子は差動増幅器２０４の反転入力端子と接続
されている。２０８は負荷２０７に電流を供給するＰＮ
Ｐトランジスタで、そのエミッタは電池２０１と、その
ベースは差動増幅器２０４の出力端子と接続され、コレ
クタから定電圧Vcを出力する。レギュレータの出力Vcに
は抵抗２０５と２０６が接続され、２０６の片側は接地
されている。２０５と２０６の接続点は差動増幅器２０
４の非反転入力端子と接続されている。２０７はシリー
ズ・レギュレータ２００から電源供給をうける負荷回路
である。
差動増幅器２０４では、ツエナー・ダイオード２０３で
発生する参照電圧と、Vcを２０５と２０６で電圧分割さ
れた電圧値とを比較増幅して、２０８のベース電圧を制
御して、２０８のコレクターエミッタ間電圧VbEを制御
する。
発生する参照電圧と、Vcを２０５と２０６で電圧分割さ
れた電圧値とを比較増幅して、２０８のベース電圧を制
御して、２０８のコレクターエミッタ間電圧VbEを制御
する。
このシリーズ・レギュレータ方式では、回路構成が比較
的簡単であり、電力無効損失も少ないが、電池電圧が低
下してくると第４図に示すように、Vc＝Va＋VCE・sat（V
CE・sat＝コレクターエミッタ間飽和電圧。約0.2V）Va
となって、Vcも低下してくる。
的簡単であり、電力無効損失も少ないが、電池電圧が低
下してくると第４図に示すように、Vc＝Va＋VCE・sat（V
CE・sat＝コレクターエミッタ間飽和電圧。約0.2V）Va
となって、Vcも低下してくる。
このようにスイッチング・レギュレータ方式、シリーズ
・レギュレータ方式のいずれの場合も一長一短があり、
電池使用の電子機器の定電圧供給回路としては不適であ
る。
・レギュレータ方式のいずれの場合も一長一短があり、
電池使用の電子機器の定電圧供給回路としては不適であ
る。
したがって、本発明の目的は電池電圧が低下しても安定
な二次側定電圧を供給し、電力損失の少ない定電圧供給
回路を提供することにある。
な二次側定電圧を供給し、電力損失の少ない定電圧供給
回路を提供することにある。
本発明は、電源電池からの電圧を受け安定な出力電圧を
発生する定電圧供給回路において、スイッチング・レギ
ュレータと、シリーズ・レギュレータと、スイッチング
手段とからなり、前記スイッチング手段は、前記電源電
池からの電圧が所定値より高い時は、前記シリーズ・レ
ギュレータより発生した電圧を前記出力電圧として選択
し、前記電源電池からの電圧が前記所定値より低くなっ
た時は、前記スイッチング・レギュレータより発生した
電圧を前記出力電圧として選択することを特徴とし、両
レギュレータの長所をうまく取り合わせることにより、
出力電圧が安定していて電力損失の少ない定電圧供給回
路を実現している。
発生する定電圧供給回路において、スイッチング・レギ
ュレータと、シリーズ・レギュレータと、スイッチング
手段とからなり、前記スイッチング手段は、前記電源電
池からの電圧が所定値より高い時は、前記シリーズ・レ
ギュレータより発生した電圧を前記出力電圧として選択
し、前記電源電池からの電圧が前記所定値より低くなっ
た時は、前記スイッチング・レギュレータより発生した
電圧を前記出力電圧として選択することを特徴とし、両
レギュレータの長所をうまく取り合わせることにより、
出力電圧が安定していて電力損失の少ない定電圧供給回
路を実現している。
次に、本発明に基く一実施例を第３図により説明する。
１００は第１図のスイッチング・レギュレータ２００と
同一の構成である。３０１は電源としての電池であり、
１００と２００の各レギュレータに電源を供給する。ス
イッチング・レギュレータ１００の複数出力の中で、Vb
kはダイオード３０２のアノードと接続され、シリーズ
・レギュレータ２００の出力Vcはダイオード３０３のア
ノードと接続されている。ここで、電池電圧Vaが充分高
い電圧の時にはVc＞Vbkとする。ダイオード３０２と３
０３のカソードは共通に接続され、負荷回路３０４に電
源を供給している。３０４に供給される電圧をVdとす
る。
１００は第１図のスイッチング・レギュレータ２００と
同一の構成である。３０１は電源としての電池であり、
１００と２００の各レギュレータに電源を供給する。ス
イッチング・レギュレータ１００の複数出力の中で、Vb
kはダイオード３０２のアノードと接続され、シリーズ
・レギュレータ２００の出力Vcはダイオード３０３のア
ノードと接続されている。ここで、電池電圧Vaが充分高
い電圧の時にはVc＞Vbkとする。ダイオード３０２と３
０３のカソードは共通に接続され、負荷回路３０４に電
源を供給している。３０４に供給される電圧をVdとす
る。
回路の動作を第５図，第６図から説明する。仮にスイッ
チング・レギュレータ１００の電力変換効率をVa＝５Ｖ
で５０％とし、負荷回路３０４の消費電流を２０mAとす
る。VcはVaが充分高い電圧の時に５Ｖとなるように設定
されていて、Vbkはそれよりわずかに低い電圧に設定す
る。３０２，３０３のダイオードの順方向降下電圧分は
無視する。
チング・レギュレータ１００の電力変換効率をVa＝５Ｖ
で５０％とし、負荷回路３０４の消費電流を２０mAとす
る。VcはVaが充分高い電圧の時に５Ｖとなるように設定
されていて、Vbkはそれよりわずかに低い電圧に設定す
る。３０２，３０３のダイオードの順方向降下電圧分は
無視する。
第５図は横軸に電池出力電圧Vaをとり、縦軸には電池の
出力電力をとる。（ただしスイッチング・レギュレータ
１００については、電圧Vbkの端についてのみ一次側電
力に変換している。） 第６図は横軸に電池出力電圧Vaをとり、縦軸にはレギュ
レータの出力電圧をとる。
出力電力をとる。（ただしスイッチング・レギュレータ
１００については、電圧Vbkの端についてのみ一次側電
力に変換している。） 第６図は横軸に電池出力電圧Vaをとり、縦軸にはレギュ
レータの出力電圧をとる。
VaがVa５Ｖの間はVc＞Vbkのため、ダイオード３０３
が導通し、ダイオード３０２は非導通となる。したがっ
て、負荷回路３０４による回路の消費電力は第５図のPc
となり、スイッチング・レギュレータ１００で負荷回路
３０４に電圧を供給する場合に比較して、第５図の斜線
部分だけ電力を削減できる。（スイッチング・レギュレ
ータは電池電圧に寄らず、ほぼ一定の一次側入力電力と
なるため）また、VdはVcと同電圧となる。
が導通し、ダイオード３０２は非導通となる。したがっ
て、負荷回路３０４による回路の消費電力は第５図のPc
となり、スイッチング・レギュレータ１００で負荷回路
３０４に電圧を供給する場合に比較して、第５図の斜線
部分だけ電力を削減できる。（スイッチング・レギュレ
ータは電池電圧に寄らず、ほぼ一定の一次側入力電力と
なるため）また、VdはVcと同電圧となる。
（第６図参照） 次にVaがVa＜５Ｖのときは、Vaの降下に対応してVc，Vd
が降下し、第６図のＸ点を通過した時にダイオード３０
２が導通し、ダイオード３０３が非導通となるため、Vd
はVd＝Vbkで定電圧化される。また、負荷回路３０４は
スイッチング・レギュレータ１００で駆動されるため、
負荷回路３０４による電池からの出力電力は第５図のよ
うにPbとなる。
が降下し、第６図のＸ点を通過した時にダイオード３０
２が導通し、ダイオード３０３が非導通となるため、Vd
はVd＝Vbkで定電圧化される。また、負荷回路３０４は
スイッチング・レギュレータ１００で駆動されるため、
負荷回路３０４による電池からの出力電力は第５図のよ
うにPbとなる。
以上のように、本発明は、電源電池からの電圧が所定値
より高い時はシリーズ・レギュレータより発生した電圧
が出力電圧となるので、電力無効損失が少なくすみ、電
源電池からの電圧が所定値より低くなりシリーズ・レギ
ュレータでは、定電圧化ができなくなった時はスイッチ
ング・レギュレータより発生した電圧が出力電圧とな
り、出力電圧を一定に保つことができるので、電力損失
が少ないが、電源電池電圧が低下してくると出力電圧も
低下してしまうシリーズ・レギュレータと、電源電池電
圧が低下しても安定した出力電圧を得ることができるス
イッチング・レギュレータとの、それぞれの利点を組み
合せ且つ、欠点を打ち消し合うことができるので、従来
のスイッチング・レギュレータやシリーズ・レギュレー
タ単独の定電圧供給回路に比較して、低消費電力で低電
池電圧まで安定に定電圧を供給可能な定電圧供給回路を
構成できる。なお、レギュレータをスイッチングするダ
イオード３０２，３０３の代わりにトランジスタ等でス
イッチング回路を構成することも可能である。
より高い時はシリーズ・レギュレータより発生した電圧
が出力電圧となるので、電力無効損失が少なくすみ、電
源電池からの電圧が所定値より低くなりシリーズ・レギ
ュレータでは、定電圧化ができなくなった時はスイッチ
ング・レギュレータより発生した電圧が出力電圧とな
り、出力電圧を一定に保つことができるので、電力損失
が少ないが、電源電池電圧が低下してくると出力電圧も
低下してしまうシリーズ・レギュレータと、電源電池電
圧が低下しても安定した出力電圧を得ることができるス
イッチング・レギュレータとの、それぞれの利点を組み
合せ且つ、欠点を打ち消し合うことができるので、従来
のスイッチング・レギュレータやシリーズ・レギュレー
タ単独の定電圧供給回路に比較して、低消費電力で低電
池電圧まで安定に定電圧を供給可能な定電圧供給回路を
構成できる。なお、レギュレータをスイッチングするダ
イオード３０２，３０３の代わりにトランジスタ等でス
イッチング回路を構成することも可能である。
第１図……スイッチング・レギュレータ方式の定電圧供
給回路。 第２図……シリーズ・レギュレータ方式の定電圧供給回
路 第３図……本発明による定電圧供給回路例 第４図……スイッチング・レギュレータ，シリーズ・レ
ギュレータの各定電圧供給回路における出力電圧の電池
電圧による変化のグラフ 第５図……本発明回路例における電池出力電力の電源電
圧による変化のグラフ 第６図……本発明回路例におけるレギュレータ出力電圧
の電池電圧による変化のグラフ
給回路。 第２図……シリーズ・レギュレータ方式の定電圧供給回
路 第３図……本発明による定電圧供給回路例 第４図……スイッチング・レギュレータ，シリーズ・レ
ギュレータの各定電圧供給回路における出力電圧の電池
電圧による変化のグラフ 第５図……本発明回路例における電池出力電力の電源電
圧による変化のグラフ 第６図……本発明回路例におけるレギュレータ出力電圧
の電池電圧による変化のグラフ
Claims (1)
- 【請求項１】電源電池からの電圧を受け安定な出力電圧
を発生する定電圧供給回路において、スイッチング・レ
ギュレータと、シリーズ・レギュレータと、スイッチン
グ手段とからなり、前記スイッチング手段は、前記電源
電池からの電圧が所定値より高い時は、前記シリーズ・
レギュレータより発生した電圧を前記出力電圧として選
択し、前記電源電池からの電圧が前記所定値より低くな
った時は、前記スイッチング・レギュレータより発生し
た電圧を前記出力電圧として選択することを特徴とする
定電圧供給回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59099882A JPH063989B2 (ja) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | 定電圧供給回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59099882A JPH063989B2 (ja) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | 定電圧供給回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60245463A JPS60245463A (ja) | 1985-12-05 |
| JPH063989B2 true JPH063989B2 (ja) | 1994-01-12 |
Family
ID=14259167
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59099882A Expired - Lifetime JPH063989B2 (ja) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | 定電圧供給回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH063989B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003052130A (ja) | 2001-08-07 | 2003-02-21 | Yazaki Corp | 充電制御装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5637108U (ja) * | 1979-08-31 | 1981-04-09 | ||
| JPS58159662A (ja) * | 1982-03-16 | 1983-09-22 | Nec Corp | スイツチングレギユレ−タ |
-
1984
- 1984-05-18 JP JP59099882A patent/JPH063989B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60245463A (ja) | 1985-12-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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