JPH072009B2 - Switching regulator - Google Patents

Switching regulator

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JPH072009B2
JPH072009B2 JP60291552A JP29155285A JPH072009B2 JP H072009 B2 JPH072009 B2 JP H072009B2 JP 60291552 A JP60291552 A JP 60291552A JP 29155285 A JP29155285 A JP 29155285A JP H072009 B2 JPH072009 B2 JP H072009B2
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winding
current
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Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は制御領域外における過電流保護機能を具えた自
励型でオン・オフ式のスイッチングレギュレータに係る
ものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a self-excited on / off type switching regulator having an overcurrent protection function outside a control region.

〔従来技術とその問題点〕 スイッチングレギュレータの構成は大別して自励型と他
励型に分けられる。他励型は設計の自由度が大きく、あ
らゆる仕様に対応できるが高価である。他方、自励型は
設計の自由度が制限されるが価格を安くする場合に適し
ている。第5図は本発明と同じ発明者により特願昭60-2
44997号として出願された技術内容を用いたオン・オン
式のスイッチングレギュレータの回路図である。
[Prior Art and Problems Thereof] Switching regulators are roughly classified into a self-excited type and a separately excited type. The separately excited type has a large degree of freedom in design and can meet all specifications, but is expensive. On the other hand, the self-excited type has a limited degree of freedom in design but is suitable for reducing the price. FIG. 5 shows a Japanese Patent Application No. 60-2 filed by the same inventor as the present invention.
It is a circuit diagram of an on-on type switching regulator using the technical content filed as No. 44997.

ブロッキング発振回路はコレクタ巻線L1、2次巻線L2、
ベース巻線L3を有するトランスT1と、コレクタ巻線L1に
接続し、ベース・エミッタ間とベース巻線L3で閉回路を
構成するように接続された発振トランジスタQ1からな
る。トランジスタQ1のエミッタはベース巻線L3の一端に
接続するが、ベースは並列接続しているダイオードD1と
抵抗R2の直列回路、ダイオードD2と抵抗R3の直列回路を
経てベース巻線L3の他端に接続する。この2個の直列回
路は1つの電圧降下用回路Rを構成しており、微小電圧
域で順方向、逆方向のいずれの電流も阻止し、2次巻線
L2に接続するチョークコイルLが完全に励磁エネルギー
を放出するまでトランジスタQ1の「オフ」状態を継続す
る。D3は整流ダイオード、D4はフライホイールダイオー
ド、C1は平滑コンデンサであり、チョークコイルLと共
にトランスT2の2次側で整流平滑回路を構成している。
E1は直流源、1Aと1Bは直流出力の得られる出力端であ
る。
The blocking oscillator circuit is the collector winding L1, the secondary winding L2,
It comprises a transformer T1 having a base winding L3, and an oscillating transistor Q1 connected to the collector winding L1 and connected between the base and the emitter and the base winding L3 so as to form a closed circuit. The emitter of the transistor Q1 is connected to one end of the base winding L3, but the base is connected to the other end of the base winding L3 via the series circuit of the diode D1 and the resistor R2 and the series circuit of the diode D2 and the resistor R3 which are connected in parallel. Connecting. These two series circuits constitute one voltage drop circuit R, which blocks both forward and reverse currents in a minute voltage range and prevents the secondary winding.
The transistor Q1 remains in the "off" state until the choke coil L connected to L2 has completely discharged the excitation energy. D3 is a rectifying diode, D4 is a flywheel diode, and C1 is a smoothing capacitor. Together with the choke coil L, the secondary side of the transformer T2 constitutes a rectifying and smoothing circuit.
E1 is a DC source, and 1A and 1B are output terminals from which a DC output can be obtained.

このような構成は、トランジスタQ1が「オン」している
時、チョークコイルLの磁気飽和による過大なサージ電
流がトランジスタQ1のコレクタ・エミッタ間に流れるこ
とを防ぎ、その破損を防止できるので、自励型でオン・
オン式のスイッチングレギュレータの実用性を高めるこ
とができる。
Such a configuration can prevent an excessive surge current due to magnetic saturation of the choke coil L from flowing between the collector and the emitter of the transistor Q1 when the transistor Q1 is “on”, and can prevent the damage. Energized and on
The practicality of the on-type switching regulator can be improved.

またトランジスタQ1のエミッタは、コレクタ電流を検出
する抵抗R1を介して接地している。直流源E2、抵抗R6と
可変抵抗VRは、トランジスタQ1を「オフ」させると共
に、その「オン」時間を制御するトランジスタQ2とトラ
ンジスタQ3のベースバイアス回路を構成する。抵抗R1は
コレクタ電流を電圧として検出して、基準電圧となるト
ランジスタQ2のベース・エミッタ間電圧VBE2と比較し、
検出したコレクタ電流に相当する電圧が、電圧VBE2とそ
のベース電圧の和を越えた時にトランジスタQ2、トラン
ジスタQ3を順次「オン」させて、トランジスタQ1を「オ
フ」する。可変抵抗VRにより抵抗R1で発生する電圧を0
から電圧VBE2の範囲で変化させて、トランジスタQ1の
「オン」時間を制御できるように構成されている。制御
範囲を越えた過負荷の状態では、可変抵抗VRが最大にな
り、トランジスタQ2のベース電圧が接地電位に等しくな
り、抵抗R1で検出される電圧は電圧VBE2になってトラン
ジスタQ1は「オフ」している。その場合、「オン」時間
は一定で、「オフ」時間は出力電圧で規定される。
The emitter of the transistor Q1 is grounded via the resistor R1 that detects the collector current. The DC source E2, the resistor R6, and the variable resistor VR form a base bias circuit of the transistor Q2 and the transistor Q3 that controls the "on" time of the transistor Q1 while "turning it off". The resistor R1 detects the collector current as a voltage and compares it with the base-emitter voltage V BE2 of the transistor Q2 that serves as a reference voltage.
When the voltage corresponding to the detected collector current exceeds the sum of the voltage V BE2 and its base voltage, the transistors Q2 and Q3 are sequentially turned on and the transistor Q1 is turned off. The voltage generated by the resistor R1 is set to 0 by the variable resistor VR.
Is configured to control the "on" time of transistor Q1 by varying from to a voltage V BE2 . In the overload condition beyond the control range, the variable resistor VR becomes maximum, the base voltage of the transistor Q2 becomes equal to the ground potential, the voltage detected by the resistor R1 becomes the voltage V BE2 , and the transistor Q1 turns off. "is doing. In that case, the "on" time is constant and the "off" time is defined by the output voltage.

そしてトランジスタQ1のhfe等の特性によって、動作が
影響されないブロッキング発振回路を構成している。
The characteristics of the transistor Q1 such as h fe constitute a blocking oscillator circuit whose operation is not affected.

しかしこのような自励型でオン・オン式のスイッチング
レギュレータは、制御範囲を越えて負荷が重くなっても
第6図の出力電圧V0と出力電流I0の関係の特性図に示す
ように、出力電流I0は依然増加する。
However, such a self-excited ON / ON type switching regulator has a characteristic as shown in the characteristic diagram of the relationship between the output voltage V 0 and the output current I 0 in FIG. 6 even if the load exceeds the control range and the load becomes heavy. , The output current I 0 still increases.

これはチョークコイルLの電流の波形が連続する三角波
であり、その平均値である出力電流I0は三角波の最大値
の1/2として(1)式で表されることによる。
This is because the waveform of the current of the choke coil L is a continuous triangular wave, and the average value of the output current I 0 is represented by the equation (1) as 1/2 of the maximum value of the triangular wave.

I0={(V2−V0)TON/L}/2 (1) (1)式において、V2は2次巻線L2の電圧、Lはチョー
クコイルLのインダクタンス、TONはトランジスタQ1の
「オン」時間である。
I 0 = {(V 2 −V 0 ) T ON / L} / 2 (1) In the formula (1), V 2 is the voltage of the secondary winding L 2, L is the inductance of the choke coil L, and T ON is the transistor. This is the "on" time of Q1.

従って過負荷時には発振トランジスタQ1の発熱量が多く
なり、依然として電流容量にかなりのゆとりを持たせて
信頼性を確保する必要がある。
Therefore, at the time of overload, the amount of heat generated by the oscillating transistor Q1 increases, and it is still necessary to allow the current capacity to have a considerable margin to ensure reliability.

〔目的〕〔Purpose〕

本発明の目的は、自励型でオン・オン式のスイッチング
レギュレータにおいて、カレントトランスを用いて発振
トランジスタのコレクタ電流を検出して該トランジスタ
を「オフ」することにより、負荷が制御領域外まで重く
なっても出力電流の増加を生じないようにすることにあ
る。
An object of the present invention is to provide a self-excited, on-on type switching regulator in which a current transformer is used to detect the collector current of an oscillating transistor to “off” the transistor so that the load is heavy outside the control range. Even so, it is to prevent the output current from increasing.

〔問題点を解決するための技術手段〕[Technical means for solving problems]

本発明はコレクタ巻線、ベース巻線、2次巻線を有する
トランスとトランジスタを用いてブロッキング発振回路
を構成し、2次巻線に整流ダイオード、フライホイール
ダイオード、チョークコイル、平滑コンデンサからなる
整流平滑回路を接続してあるオン・オン式のスイッチン
グレギュレータにおいて、前記ベース巻線とトランジス
タのベース・エミッタ間で構成される閉回路内には、チ
ョークコイルの励磁エネルギーの放出されるまでの間該
トランジスタの「オフ」状態を継続する電圧降下用回路
を接続すると共に、該トランジスタのコレクタ電流を電
圧に変換し、この正側の電圧が基準電圧を越えた時、該
トランジスタを「オフ」させるためのカレントトランス
を有することを特徴とする。
The present invention configures a blocking oscillator circuit using a transformer having a collector winding, a base winding, a secondary winding, and a transistor, and a rectifying diode, a flywheel diode, a choke coil, and a smoothing capacitor are rectified in the secondary winding. In an on-on type switching regulator to which a smoothing circuit is connected, a closed circuit formed between the base winding and the base-emitter of a transistor is provided with a circuit until the excitation energy of the choke coil is released. To connect a voltage drop circuit for continuing the "off" state of the transistor, convert the collector current of the transistor into a voltage, and turn the transistor "off" when the voltage on the positive side exceeds a reference voltage. It has a current transformer of.

〔実施例〕〔Example〕

以下本発明のスイッチングレギュレータの実施例を示す
第1図の回路図、第1図における発振トランジスタQ1の
コレクタ電流Ic、カレントトランスT2により検出される
コレクタ電流Icに相当する電圧VT2の状態を示す特性図
である第2図、発振トランジスタQ1のコレクタ電流Ic
コレクタ電圧Vc、トランスT1の磁束ΦT1、チョークコイ
ルLの磁束ΦLの状態を示す特性図である第3図を参照
しながら説明する。なお第1図において、第5図と同一
部分は同一符号を付与してある。
A circuit diagram of FIG. 1 showing an embodiment of a switching regulator of the present invention, a state of a voltage V T2 corresponding to a collector current I c of an oscillating transistor Q1 and a collector current I c detected by a current transformer T2 in FIG. 2 is a characteristic diagram showing the collector current I c of the oscillating transistor Q1,
This will be described with reference to FIG. 3, which is a characteristic diagram showing the states of the collector voltage V c , the magnetic flux Φ T1 of the transformer T1, and the magnetic flux Φ L of the choke coil L. In FIG. 1, the same parts as those in FIG. 5 are designated by the same reference numerals.

ブロッキング発振回路はコレクタ巻線L1、2次巻線L2、
ベース巻線L3を有するトランスT1と、コレクタ巻線L1に
接続し、ベース・エミッタ間とベース巻線L3で閉回路を
構成するように接続された発振トランジスタQ1により主
に構成される。トランジスタQ1のエミッタはベース巻線
L3の一端に接続し、ベースは並列接続しているダイオー
ドD1と抵抗R2の直列回路、ダイオードD2と抵抗R3の直列
回路を経てベース巻線L3の他端に接続する。これらのダ
イオードD1、抵抗R2、ダイオードD2、抵抗R3は1つの電
圧降下用回路Rを構成しており、微小電圧域で順方向、
逆方向のいずれの電流も阻止する。
The blocking oscillator circuit is the collector winding L1, the secondary winding L2,
It is mainly composed of a transformer T1 having a base winding L3 and an oscillating transistor Q1 which is connected to the collector winding L1 and is connected between the base and the emitter and the base winding L3 so as to form a closed circuit. The emitter of transistor Q1 is the base winding
The base is connected to one end of L3, and the base is connected to the other end of the base winding L3 through a series circuit of a diode D1 and a resistor R2 and a series circuit of a diode D2 and a resistor R3 which are connected in parallel. The diode D1, the resistor R2, the diode D2, and the resistor R3 constitute one voltage drop circuit R, and the forward direction in the minute voltage range,
It blocks any current in the opposite direction.

またトランジスタQ1のベースは抵抗R4、カレントトラン
スT2の1次巻線L11を経て直流源E1の陽極に接続する。
1次巻線L11はコレクタ巻線L1の一端に接続し、2次巻
線L22の一端はトランジスタQ4のエミッタとコレクタを
経てトランジスタQ5のベースに接続し、他端はベース巻
線L3の一端に接続する。2次巻線L22の両端間には抵抗R
5を接続してある。トランジスタQ5のコレクタは、トラ
ンジスタQ1のベースに接続すると共にエミッタはバイア
ス用の直流源E2の陰極に接続する。直流源E2の陽極はベ
ース巻線L3の一端に接続する。
The base of the transistor Q1 is connected to the anode of the DC source E1 via the resistor R4 and the primary winding L11 of the current transformer T2.
The primary winding L11 is connected to one end of the collector winding L1, one end of the secondary winding L22 is connected to the base of the transistor Q5 via the emitter and collector of the transistor Q4, and the other end is connected to one end of the base winding L3. Connecting. A resistor R is placed between both ends of the secondary winding L22.
5 is connected. The collector of the transistor Q5 is connected to the base of the transistor Q1 and the emitter is connected to the cathode of the bias DC source E2. The anode of the DC source E2 is connected to one end of the base winding L3.

トランジスタQ4のベースは、直流源E2の陽極と陰極間に
ある抵抗R6と可変抵抗VRの直列回路の接続点に接続す
る。直流源E1の陰極、直流源E2の陽極は接地される。ト
ランスT1の2次巻線L2には第5図と同様の整流平滑回路
が接続する。
The base of the transistor Q4 is connected to the connection point of the series circuit of the resistor R6 and the variable resistor VR between the anode and cathode of the DC source E2. The cathode of the DC source E1 and the anode of the DC source E2 are grounded. A rectifying / smoothing circuit similar to that shown in FIG. 5 is connected to the secondary winding L2 of the transformer T1.

電圧降下用回路Rのベース巻線L3からトランジスタQ1の
ベース方向の両端の電圧VRNBは、ほぼ次の(2)式のよ
うにして設定される。
The voltage V RNB across the base winding L3 of the voltage drop circuit R in the base direction of the transistor Q1 is set by the following equation (2).

整流ダイオードD3が導通するための順方向電圧V3、フラ
イホイールダイオードD4が導通するための順方向電圧
V4、トランジスタQ1が「オン」するためのベース・エミ
ッタ間電圧VBE1、ベース巻線L3の巻数N3、2次巻線L2の
巻数N2とすると、 VRNB>{(V3−V4)N3/N2}−VBE1 (2) (2)式での右辺の第1項の(V3−V4)N3/N2は、チョ
ークコイルLとフライホイールダイオードD4を電流が流
れている時に、ベース巻線L3に生ずる誘起電圧である。
Forward voltage V 3 for rectifying diode D3 to conduct, forward voltage for flywheel diode D4 to conduct
V 4, when the transistor Q1 is the number of turns N 2 turns N 3, 2 winding L2 'on' to the base-emitter voltage V BE1 for the base winding L3, V RNB> {(V 3 -V 4 ) N 3 / N 2 } -V BE1 (2) The (V 3 −V 4 ) N 3 / N 2 of the first term on the right side of the equation (2) is the current flowing through the choke coil L and the flywheel diode D 4. Is an induced voltage generated in the base winding L3 when the current flows.

また、電圧降下用回路RのトランジスタQ1のベースから
ベース巻線L3方向の両端の電圧VRBNは、(3)式と
(5)式のようにして設定される。
Further, the voltage V RBN across the base of the transistor Q1 of the voltage drop circuit R in the direction of the base winding L3 is set by the equations (3) and (5).

(4)式は(3)式から得られる。Equation (4) is obtained from equation (3).

VBE1<VBE1−{(V3−V4)N3/N2} (3) VBE1>{(V3−V4)N3/N2}+VRBN (4) VRBN>VBE1 (5) 次にこのように構成されたスイッチングレギュレータの
動作を説明するが、最初に発振状態における発振トラン
ジスタQ1が「オフ」状態から「オン」状態になる場合の
長所について横軸に共通の時間tをとってある第3図を
参照しながら説明する。
V BE1 <V BE1 − {(V 3 −V 4 ) N 3 / N 2 } (3) V BE1 > {(V 3 −V 4 ) N 3 / N 2 } + V RBN (4) V RBN > V BE1 (5) Next, the operation of the switching regulator configured as described above will be explained. First, regarding the advantage when the oscillation transistor Q1 in the oscillation state changes from the “off” state to the “on” state, the time common to the horizontal axis is shown. Description will be given with reference to FIG.

まず抵抗R4を通って流れるわずかのベース電流により、
コレクタ電流Icが流れる。ベース巻線L3にはコレクタ巻
線L1との相互インダクタンスにより誘起電圧を生じ、ベ
ース電位を順方向にバイアスする。従ってコレクタ電流
Icは以前より増加する。増加したコレクタ電流Icはベー
ス巻線L3の誘起電圧を増加し、ベース電流は大きくな
り、コレクタ電流Icをさらに増大させる。このような再
生作用によりトランジスタQ1が時刻t1で「オン」状態に
入り、コレクタ電流Icは増加の一途をたどる。やがて抵
抗R5の両端で検出されたコレクタ電流Icに相当する電圧
が、トランジスタQ4、トランジスタQ5を順次「オン」さ
せて、トランジスタQ1のベース電流をトランジスタQ5が
バイパスするためにコレクタ電流Icの増加は止まり、磁
束ΦT1の変化がなくなるために今度はベース巻線L3の誘
起電圧が減少し始める。ベース電流が減少すると、コレ
クタ電流Icも減少し、前とは逆方向の再生作用によりト
ランジスタQ1は時刻t2で急激に「オフ」する。
First, due to the small base current flowing through the resistor R4,
The collector current I c flows. An induced voltage is generated in the base winding L3 by mutual inductance with the collector winding L1, and the base potential is biased in the forward direction. Therefore collector current
I c increases from before. Increased collector current I c increases the induced voltage of the base winding L3, the base current increases, further increasing the collector current I c. Such a regenerative action enters the "on" state the transistor Q1 is at time t 1, the collector current I c is ever-increasing. A voltage corresponding to eventually resistor R5 collector current I c detected in both ends of, the transistors Q4, and was sequentially "on" transistor Q5, the base current of the transistor Q1 transistor Q5 is the collector current I c to bypass The increase stops and the induced voltage in the base winding L3 starts to decrease this time because the change of the magnetic flux Φ T1 disappears. When the base current decreases, also the collector current I c decreases, before and by reverse regenerative action transistor Q1 rapidly "off" at time t 2.

トランジスタQ1が「オフ」する時刻t2の直前までコレク
タ巻線L1には励磁電流が流れ、磁束ΦT1が蓄積されてい
るので、急に「オフ」する逆バイアスされる。
The flow exciting current to the collector winding L1 immediately before the time t 2 when the transistor Q1 is "off", the magnetic flux [Phi T1 is accumulated, it is reverse biased abruptly "off".

そして磁束ΦT1が消滅する時刻t3までこの逆バイアスの
状態は継続する。
The reverse bias state continues until time t 3 when the magnetic flux Φ T1 disappears.

なお2次巻線L2にはトランジスタQ1が「オン」している
時、整流ダイオードD3、チョークコイルLを経て平滑コ
ンデンサC1を充電する電流が流れる。この間、チョーク
コイルLには磁束ΦLが励磁エネルギーとして蓄積され
て行く。
A current for charging the smoothing capacitor C1 flows through the secondary winding L2 through the rectifier diode D3 and the choke coil L when the transistor Q1 is "on". During this time, the magnetic flux Φ L is accumulated in the choke coil L as excitation energy.

そして時刻t3以後は、チョークコイルLから平滑コンデ
ンサC1、フライホイールダイオードD4のループによって
電流が持続する。平滑コンデンサC1は、直流出力を出力
端1A、1Bから連続して負荷に供給している。
The time t 3 after that, the choke coil L and a smoothing capacitor C1, current is sustained by the loop of the flywheel diode D4. The smoothing capacitor C1 continuously supplies the DC output from the output terminals 1A and 1B to the load.

ところでブロッキング発振回路はトランスT1の磁束ΦT1
が消滅する時刻t3まで時刻t1以前と同様の状態になり、
トランジスタQ1は「オン」しようとするが依然として
「オフ」状態が継続する。これはチョークコイルLが完
全に励磁エネルギーを放出するまではフライホイールダ
イオードD4を経て電流が流れ、ベース巻線L3には(2)
式の右辺の第1項の電圧が生じ、さらに前記の電圧降下
用回路Rが存在することによる。
By the way, the blocking oscillator circuit is the magnetic flux Φ T1 of the transformer T1.
Until time t 3 disappears, the same state as before time t 1
Transistor Q1 attempts to "turn on" but still remains "off". This is because current flows through the flywheel diode D4 until the choke coil L completely discharges the excitation energy, and the base winding L3 has (2)
This is because the voltage of the first term on the right side of the equation is generated, and further, the voltage drop circuit R is present.

即ち、(2)式を変形した次の(6)式が満たされてお
り、トランジスタQ1のベースには電圧VBE1以上の電圧が
供給されないことによる。
That is, the following expression (6) obtained by modifying the expression (2) is satisfied, and the base of the transistor Q1 is not supplied with a voltage equal to or higher than the voltage V BE1 .

VBE1>{(V3−V4)N3/N2}−VRNB (6) ここで、ベース巻線L3のドットのある側が低い電位とな
っている。
V BE1 > {(V 3 −V 4 ) N 3 / N 2 } −V RNB (6) Here, the dot side of the base winding L3 has a low potential.

そして、前記したように(3)式、(4)式によってト
ランジスタQ1のベースからベース巻線L3方向の電圧降下
用回路Rの電圧VRBNを設定してある。
Then, as described above, the voltage V RBN of the voltage drop circuit R in the direction from the base of the transistor Q1 to the base winding L3 is set by the expressions (3) and (4).

従って、抵抗R4から流れる起動用電流はダイオードD1、
抵抗R2、ベースL3と流れ、トランジスタQ1のベースに流
れ込むこともできない。
Therefore, the starting current flowing from the resistor R4 is the diode D1,
It cannot flow into the base of the transistor Q1 as well as the resistance R2 and the base L3.

電圧降下用回路Rはこのように作用し、トランジスタQ1
の「オフ」状態が継続する。
The voltage drop circuit R acts in this way, and the transistor Q1
The "off" state of continues.

そしてチョークコイルLの励磁エネルギーが完全に放出
され、ベース巻線L3に生ずる(2)式の右辺の第1項の
電圧、(3)式の右辺の第2項の電圧がなくなる時、前
記したように(5)式が成立する。
Then, when the exciting energy of the choke coil L is completely released and the voltage of the first term on the right side of the equation (2) and the voltage of the second term on the right side of the equation (3) disappear in the base winding L3, the above-mentioned is performed. Thus, the equation (5) is established.

このことにより、時刻t4で(3)式は成立しなくなり、
トランジスタQ1のベースに抵抗R4より電圧が加えられ、
トランジスタQ1は「オン」する。
As a result, equation (3) no longer holds at time t 4 ,
A voltage is applied from the resistor R4 to the base of the transistor Q1,
Transistor Q1 turns "on".

次に、発振トランジスタQ1が「オン」状態から「オフ」
状態になる場合の長所について第2図を参照しながら説
明する。
Next, the oscillating transistor Q1 goes from the "on" state to the "off" state.
Advantages in the case of the state will be described with reference to FIG.

トランジスタQ4では、ベース・エミッタ間電圧VBE4を基
準電圧として、カレントトランスT2の2次巻線L22で検
出されるトランジスタQ1のコレクタ電流Icに相当する電
圧VT2が比較され、トランジスタQ4、トランジスタQ5を
順次「オン」することにより、トランジスタQ1を「オ
フ」させる。そして、トランジスタQ1のhfe等の特性に
影響されない安定な「オン」時間TONを得ている。出力
端1A、1Bの直流出力の制御は、基準電圧を変化させるこ
とにより容易に行える。
In the transistor Q4, the voltage V T2 corresponding to the collector current I c of the transistor Q1 detected in the secondary winding L22 of the current transformer T2 is compared with the base-emitter voltage V BE4 as a reference voltage, and the transistor Q4 and the transistor Q4 are compared. The transistor Q1 is turned off by sequentially turning on Q5. Then, a stable “on” time T ON is obtained which is not affected by the characteristics of the transistor Q1 such as h fe . The DC output of the output terminals 1A and 1B can be easily controlled by changing the reference voltage.

ところで第3図に対応する時刻に同一符号を付与し、ト
ランジスタQ1のデューテイ比Dが50%の場合を示してあ
る第2図からも明らかなように、トランスT2の2次巻線
L22の電圧VT2はコレクタ電流Icと同様に変化するが、直
流分は除去されており、交流分だけが抵抗R5の両端に検
出される。
By the way, the same reference numerals are given to the times corresponding to FIG. 3, and the duty ratio D of the transistor Q1 is 50%. As is apparent from FIG. 2, the secondary winding of the transformer T2 is shown.
The voltage V T2 of L22 changes similarly to the collector current I c , but the direct current component is removed and only the alternating current component is detected across the resistor R5.

トランジスタQ4では電圧VBE4と電圧VT2の正側が比較さ
れ、電圧VT2が電圧VBE4を越えた時トランジスタQ1は
「オフ」される。「オン」する時刻は前記したようにチ
ョークコイルLの磁束ΦLの放出速度で決定される。こ
のため、「オフ」時間は出力電圧で変化する。
Transistor Q4 compares the positive sides of voltage V BE4 and voltage V T2 , and transistor Q1 is "off" when voltage V T2 exceeds voltage V BE4 . The time of turning "on" is determined by the discharge speed of the magnetic flux ΦL of the choke coil L as described above. Therefore, the "off" time varies with the output voltage.

そして電圧VT2の正側の振幅をA1、負側の振幅をA2とす
ると、(7)式が成立する。
Then, assuming that the amplitude of the voltage V T2 on the positive side is A 1 and the amplitude of the negative side is A 2 , the equation (7) is established.

なお(7)式でA1+A2=Ap、D=t2/t4であり、Dはデ
ューテイ比である。
In the equation (7), A 1 + A 2 = A p and D = t 2 / t 4 , and D is the duty ratio.

さらに(7)式から(8)式が成立する。Further, the expression (8) is established from the expression (7).

Ap=(ApD/2)+A1=A1/(1−D/2) (8) (8)式において、Apは抵抗でコレクタ電流Icを検出す
る場合の振幅に相当し、A1は本発明におけるカレントト
ランスT2で検出され比較される振幅である。振幅Apと振
幅A1の関係は、デューテイ比Dによって変化する。例え
ば第2図のようにデューテイ比Dが50%の場合、Ap=4
A1/3となり、A1の値はApの75%になる。またデューテイ
比Dが0の場合、Apの100%になる。
A p = (A p D / 2) + A 1 = A 1 / (1-D / 2) (8) In the formula (8), A p corresponds to the amplitude when the collector current I c is detected by the resistor. , A 1 is the amplitude detected and compared by the current transformer T 2 in the present invention. The relationship between the amplitude A p and the amplitude A 1 changes depending on the duty ratio D. For example, when the duty ratio D is 50% as shown in FIG. 2, A p = 4
A 1/3, and the value of A 1 is 75% of A p. When the duty ratio D is 0, it becomes 100% of A p .

従って制御領域内における通常の負荷の時にデューテイ
比Dを50%程度に設計しておくと、過負荷状態の制御領
域外では出力電圧の低下により、ヂューテイ比Dは0に
近づく。そして制御領域内で振幅Apの75%を基準電圧と
比較していたものが、制御領域外でデューテイ比Dが小
さくなり0に近づくと、振幅Apのほぼ100%と比較する
ことになる。この比較すべき値が急激に増すことによ
り、速やかに出力電流I0の増加を止めることができる。
そして第4図の特性図に示すような、いわゆる垂下特性
による過電流保護機能を発揮できる。
Therefore, if the duty ratio D is designed to be about 50% when the load is normal in the control region, the duty ratio D approaches 0 due to a decrease in the output voltage outside the control region in the overloaded state. In the control region, 75% of the amplitude A p is compared with the reference voltage, but when the duty ratio D becomes small outside the control region and approaches 0, it is compared with almost 100% of the amplitude A p. . By rapidly increasing the value to be compared, it is possible to quickly stop the increase of the output current I 0 .
Then, an overcurrent protection function by so-called drooping characteristics as shown in the characteristic diagram of FIG. 4 can be exhibited.

〔効果〕 以上述べたように本発明のスイッチングレギュレータ
は、発振トランジスタが「オン」している時の過大なサ
ージ電流を防止できると共に、「オフ」する時のコレク
タ電流をカレントトランスで検出し比較することによ
り、制御領域外まで負荷が重くなりデューテイ比が小さ
くなる場合には、抵抗を用いるよりも前記したような過
電流保護機能により出力電流の増加を速やかに止めるこ
とができる。
[Effect] As described above, the switching regulator of the present invention can prevent an excessive surge current when the oscillating transistor is "on", and detect the collector current when the transistor is "off" with a current transformer for comparison. By doing so, when the load becomes heavy outside the control region and the duty ratio becomes small, the increase of the output current can be stopped more quickly by the overcurrent protection function as described above than by using the resistor.

このようにして電流容量の小さな発振トランジスタを用
いて構成できる自励型でオン・オン式のスイッチングレ
ギュレータを得ることができ、その実用性をいっそう高
めることができる。
In this way, it is possible to obtain a self-excited, on-on type switching regulator that can be configured by using an oscillating transistor having a small current capacity, and further improve its practicality.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明のスイッチングレギュレータの実施例を
示す回路図、第2図と第3図と第4図は第1図のスイッ
チングレギュレータの特性図、第5図は従来のスイッチ
ングレギュレータの回路図、第6図は第5図のスイッチ
ングレギュレータの特性図である。 T:…トランス、T2:カレントトランス、L11:1次巻線、L2
2:2次巻線、L:チョークコイル、Q1:発振トランジスタ、
D3:整流ダイオード、D4:フライホイールダイオード、R:
電圧降下用回路
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a switching regulator of the present invention, FIGS. 2, 3, and 4 are characteristic diagrams of the switching regulator of FIG. 1, and FIG. 5 is a circuit diagram of a conventional switching regulator. , FIG. 6 is a characteristic diagram of the switching regulator of FIG. T: ... transformer, T2: current transformer, L11: primary winding, L2
2: Secondary winding, L: Choke coil, Q1: Oscillation transistor,
D3: Rectifying diode, D4: Flywheel diode, R:
Voltage drop circuit

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】コレクタ巻線、ベース巻線、2次巻線を有
するトランスとトランジスタを用いてブロッキング発振
回路を構成し、2次巻線に整流ダイオード、フライホイ
ールダイオード、チョークコイル、平滑コンデンサから
なる整流平滑回路を接続してあるオン・オン式のスイッ
チングレギュレータにおいて、前記ベース巻線とトラン
ジスタのベース・エミッタ間で構成される閉回路内に、
ベース巻線からトランジスタのベース方向の両端電圧を
VRNB、トランジスタのベースからベース巻線方向の両端
電圧をVRBNとした時、 VRNB>{(V3−V4)N3/N2}−VBE1 VRBN<VBE1−{(V3−V4)N3/N2}VRBN−VBE1 の条件に従ってチョークコイルの励磁エネルギーの放出
されるまでの間該トランジスタの「オフ」状態を継続す
る電圧降下用回路を接続すると共に、該トランジスタの
コレクタ電流を電圧に変換し、この正側の電圧が基準電
圧を越えた時、該トランジスタを「オフ」させるための
カレントトランスを有することを特徴とするスイッチン
グレギュレータ。 (但し、V3は整流ダイオードの順方向電圧、V4はフライ
ホイールダイオードの順方向電圧、VBE1はトランジスタ
のベース・エミッタ間電圧、N3とN2は夫々ベース巻線と
トランスの2次巻線の巻数である。)
1. A blocking oscillation circuit is constructed using a transformer having a collector winding, a base winding, a secondary winding, and a transistor, and a rectifying diode, a flywheel diode, a choke coil, and a smoothing capacitor are provided in the secondary winding. In an on-on type switching regulator in which a rectifying and smoothing circuit is connected, in a closed circuit formed between the base winding and the base-emitter of a transistor,
The voltage across the base winding in the direction of the base of the transistor
V RNB , where V RBN is the voltage across the transistor from the base to the base winding direction, V RNB > {(V 3 −V 4 ) N 3 / N 2 } −V BE1 V RBN <V BE1 − {(V 3 −V 4 ) N 3 / N 2 } V RBN −V BE1 In accordance with the condition of connecting the voltage drop circuit that keeps the “off” state of the transistor until the excitation energy of the choke coil is released, and A switching regulator having a current transformer for converting a collector current of the transistor into a voltage and turning the transistor "off" when the voltage on the positive side exceeds a reference voltage. (However, V 3 is the forward voltage of the rectifier diode, V 4 is the forward voltage of the flywheel diode, V BE1 is the base-emitter voltage of the transistor, and N 3 and N 2 are the secondary windings of the base winding and the transformer, respectively. It is the number of turns of the winding.)
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