JPH0828967B2 - スイッチングレギュレータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ）産業上の利用分野 この発明は定電圧電源回路などに用いられるスイッチ
ングレギュレータに関する。

（ｂ）従来の技術 一般に、スイッチングレギュレータはトランスとトラ
ンスの一次巻線に流れる電流を断続するスイッチング素
子およびこのスイッチング素子を制御するスイッチング
制御回路などから構成されている。また、スイッチング
制御回路の電源を一次側から供給するタイプと二次側か
ら供給するタイプに大別できる。

一般に、スイッチング制御回路はパルス発生回路やパ
ルス幅制御回路などを含む専用のICが用いられ、そのス
イッチング制御回路に対する電源電圧は、スイッチング
レギュレータの入力電源電圧より低い。そのため、スイ
ッチング制御回路の電源を一次側から供給する場合に
は、スイッチング制御回路用の電源電圧を発生させるた
めの補助電源回路が設けられる。また、スイッチング制
御回路の電源を二次側から供給する場合には、スイッチ
ングレギュレータが起動しなげればスイッチング制御回
路に対して電源電圧が供給されないため、起動時にのみ
一次側からスイッチング制御回路に対して起動電圧を与
える起動回路が設けられる。

スイッチング制御回路の電源を二次側から供給するタ
イプのスイッチングレギュレータの一般的な構成を第５
図に示す。

第５図において、３はトランスであり、その一次巻線
N1にスイッチング素子Ｑが直列接続されている。起動回
路１は入力電源電圧が所定値に達したときダイオードを
介してスイッチング制御回路２へスイッチング制御回路
用の電源電圧を供給する。これによりスイッチング制御
回路２はスイッチング素子Ｑをオン／オフ制御する。Ｑ
がオン／オフすることによりトランス３の二次側の巻線
N2に起電圧が発生する。これとともにスイッチング制御
回路用電源回路４は二次側の他方の巻線N3の起電圧を整
流平滑および定電圧化してダイオードを介してスイッチ
ング制御回路２へ電源供給する。定常状態ではこのスイ
ッチング制御回路用電源回路４の出力電圧が起動回路１
の出力電圧より高く設定されているため、起動回路１は
起動時にのみ作動する。

このようにスイッチング制御回路２の電源を二次側か
ら供給するタイプのスイッチングレギュレータでは、起
動回路１を設けて、起動時にのみ一次側からスイッチン
グ制御回路２へ電源供給を行い、スイッチングレギュレ
ータの起動後はスイッチング制御回路用電源回路４がス
イッチング制御回路２へ常時電源供給を行うように構成
されている。

（ｃ）発明が解決しようとする課題 ところが、このような起動回路を有する従来のスイッ
チングレギュレータにおいては以下に述べるような問題
点があった。

第６図は第５図に示した入力電源電圧Vinの変化に対
する各部の電圧変化を示している。ここでV2はスイッチ
ング制御回路用電源回路４の出力電圧、V3は起動回路１
の出力電圧である。また、Vonはスイッチング制御回路
２の動作可能最低電圧を示している。起動回路１は基本
的に定電圧化回路であり、第６図に示すように入力電源
電圧Vinが所定値以上では一定電圧を出力する。起動回
路１の出力電圧V3がVonを越えたとき（正確にはダイオ
ードの電圧降下分加算した値を越えたとき）スイッチン
グ制御回路２が作動を始める。その後も入力電源電圧Vi
nが上昇したとすれば、スイッチング制御回路用電源回
路４の出力電圧V2が徐々に上昇し、所定値で定電圧化さ
れる。V2＞V3の条件ではスイッチング制御回路２がスイ
ッチング制御回路用電源回路４の出力電圧によって駆動
されるとともに起動回路１からは電源供給が行われな
い。

ところが、ここでもしVinが低下して第６図中Vin1〜V
in2の範囲を維持したとすれば、V2＜V3となるため、起
動回路１からスイッチング制御回路２へ連続的に電源供
給が行われることとなる。起動回路１は短時間にのみ電
源供給を行う能力があるだけで、このような状態が続く
と起動回路１の回路構成部品（抵抗など）が焼損するお
それがあった。また、このような状態では規定の出力電
圧が得られないため、負荷回路が異常動作するおそれも
あった。

この発明の目的は、一旦起動した後はスイッチング制
御回路がスイチング制御回路用電源回路によって直ちに
駆動されるようにして、起動回路によるスイッチング制
御回路の駆動時間を最小時間に止めるようにしたスイッ
チングレギュレータを提供することにある。

（ｄ）課題を解決するための手段 この発明は、入力電源電圧を定電圧化してスイッチン
グ制御回路へ起動電圧を供給する起動回路と、トランス
の出力巻線の起電圧を整流平滑してスイッチング制御回
路へ電源供給するスイッチング制御回路用電源回路を備
えたスイッチングレギュレータにおいて、 スイッチング制御回路の動作時に、スイッチング制御
回路用電源回路の出力電圧が起動回路の出力電圧より高
くなる入力電源電圧の条件でのみ、起動回路の出力電圧
がスイッチング制御回路の動作可能最底電圧を上回るよ
うに、起動回路の入力部に降圧回路を設けたことを特徴
としている。

（ｅ）作用 この発明のスイッチングレギュレータの構成を第１図
に示す。また、入力電源電圧Vinの変化に伴う各部の電
圧の変化を第２図に示す。

第５図に示した従来のスイッチングレギュレータの構
成と異なる点は、起動回路１の入力部に抵抗R1およびR2
からなる降圧回路を設けたことである。

起動回路１は抵抗R1,R2の分圧出力を定電圧化してス
イッチング制御回路２へ電源供給を行うため、入力電源
電圧Vinの上昇に伴い起動回路１の出力電圧V3は徐々に
上昇する。第２図に示すようにV3がVon（スイッチング
制御回路２の動作開始最低電圧）を越えたとき（正確に
はVonにダイオードの降下電圧分加算した値を越えたと
き）スイッチング制御回路２が作動を開始する。このと
き、すでに入力電源電圧Vinは定格電圧付近まで達して
いるため、スイッチング制御回路２の作動開始後速やか
にスイッチング制御回路用電源回路４の出力電圧V2が所
定の定電圧まで達し、V2＞V3となって起動回路１が作動
を停止する。その後、もし、スイッチングレギュレータ
の入力電源電圧Vinが低下しても、スイッチング制御回
路用電源回路の出力電圧V2がVonを下回らない範囲であ
れば、スイッチング制御回路はV2によって動作する。Vi
nがさらに低下して、スイッチング制御回路用電源回路
４の出力電圧V2がVonを下回れば、その時点で起動回路
の出力電圧V3はVonを下回っていることになるため、ス
イッチング制御回路はV2によってもV3によっても動作せ
ず、スイッチングレギュレータは停止することになる。
したがって、起動回路１の出力電圧V3のみによってスイ
ッチング制御回路が動作するのは、V3が上昇してV3がVo
nに達したときだけであり、起動回路によるスイッチン
グ制御回路の駆動時間は最小時間に止まる。このように
起動回路１は起動時にのみ作動し、スイッチング制御回
路４が作動しているにもかかわらず、起動回路１からス
イッチング制御回路２へ電流供給がなされるといった異
常状態が起こらない。このため入力電源電圧の低下時で
も前述の不都合が生じない。

（ｆ）実施例 第３図はこの発明の実施例であるスイッチングレギュ
レータの回路図、第４図はその入力電源電圧Vinの変化
に伴う各部の電圧変化を示している。

第３図において抵抗R1,R2は降圧回路、ZDはR1,R2とと
もに定電圧化回路を構成するツェナーダイオードであ
る。入力電源ラインとスイッチング制御回路２の電源端
子間には抵抗R3,トランジスタQ2,ダイオードD1およびコ
ンデンサが接続され、トランジスタQ2のベースとツェナ
ーダイオードZDのカソードとが接続されて、起動回路が
構成されている。

トランス３の一次巻線N1にはスイッチング素子Q1が接
続されていて、スイッチング制御回路２がスイッチング
素子Q1をオン／オフ制御することによってN1に流れる電
流を断続する。トランジスタ３の二次側の一方の巻線N2
には整流ダイオードD3、フライホイールダイオードD4、
チョークコイルＬおよび平滑コンデンサC1が接続されて
いる。また、二次側の他方の巻線N3には整流ダイオード
D2、平滑コンデンサC2およびこの整流平滑出力を安定化
するシリーズレギュレータ５が接続されている。このD
2,C2および５がスイッチング制御回路用電源回路を構成
している。

以上に示したスイッチングレギュレータの動作は次の
通りである。

先ず入力電源電圧Vinが徐々に上昇した場合を考え
る。Vinが徐々に上昇すれば、ツェナーダイオードZDの
カソード電圧V3が第４図に示すように徐々に上昇し、こ
れとともにスイッチング制御回路２の電源電圧V1も上昇
する。入力電源電圧VinがVaに達してV1がスイッチング
制御回路２の動作開始最低電圧Vonに達したとき、第４
図中で示すようにスイッチング制御回路２が初めて動
作を開始する。これによりスイッチング制御回路用電源
回路のコンデンサ電圧V2′が立ち上がる。一方、ZDのカ
ソード電圧V3はツェナー電圧Vzを越えることはない。こ
れによりV1＞V3となってスイッチング制御回路２はV2′
側から電源供給が行われるとともに、トランジスタQ2が
オフする。

その後、入力電源電圧Vinが低下すれば、第４図中
に示すように低下し、入力電源電圧VinがVbに達してV1
＜Vonとなると、スイッチング制御回路の動作が停止
し、V2′も０となる。このとき再びV3＞V1となるが、こ
のときすでにスイッチング制御回路２が停止しているた
め、トランジスタQ2および抵抗R3には大電流が流れず
（10mA以下）、抵抗R3破損のおそれがない。

このように入力電源電圧Vinが定格電圧を下回る電圧
であっても、起動回路からスイッチング制御回路２へ電
源供給が持続されることがない。

（ｇ）発明の効果 以上のようにこの発明によれば、スイッチング制御回
路が起動回路によって作動し、一旦スイッチングレギュ
レータが起動を開始すれば直ちにスイッチング制御回路
用電源回路によってスイッチング制御回路に電源供給が
なされるようになるため、起動回路は起動時の短時間の
み作動することになる。このため、起動後に入力電源電
圧が低下するような場合でも起動回路の構成部品の焼損
などが防止されて、安全性の高いスイッチングレギュレ
ータが構成される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成を示す回路図、第２図はその入
力電源電圧の変動に対する各部の電圧変化の関係を示す
図である。第３図はこの発明の実施例であるスイッチン
グレギュレータの回路図、第４図はその入力電源電圧の
変動に対する各部の電圧変化を示す図である。第５図は
従来のスイッチングレギュレータの構成を示す図、第６
図はその入力電源電圧の変化に対する各部の電圧変化を
示す図である。 R1,R2……降圧回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力電源電圧を定電圧化してスイッチング
   制御回路へ起動電圧を供給する起動回路と、トランスの
   出力巻線の起電圧を整流平滑してスイッチング制御回路
   へ電源供給するスイッチング制御回路用電源回路を備え
   たスイッチングレギュレータにおいて、 スイッチング制御回路の動作時に、スイッチング制御回
   路用電源回路の出力電圧が起動回路の出力電圧より高く
   なる入力電源電圧の条件でのみ、起動回路の出力電圧が
   スイッチング制御回路の動作可能最低電圧を上回るよう
   に、起動回路の入力部に降圧回路を設けたことを特徴と
   するスイッチングレギュレータ。