JPS5840202B2 - スイツチングレギユレ−タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はスイッチングレギュレータに関する。

一般に、スイッチングレギュレータは、過電流出力及び
過電圧出力に対する保護機能を有し、電源装置に接続さ
れた負荷の保護及び電源装置自体の保護を行っている。

この様なスイッチングレギュレータの例としては、第１
図に示す様に、交流入力電圧を整流及び平滑回路を通し
て変換した直流電圧を、出力可変インバータによって再
度交流電圧に変換し、このインバータ出力を絶縁トラン
スにより昇圧（又は降圧）した後、整流及びｐ波回路を
通して直流出力電圧に変換する。

可変インバータは、ドライブ回路を通してパルス幅変換
回路から供給されるパルス電圧に応じてＯＮ、ＯＦＦ動
作を繰返す。

パルス幅変換回路は、過電流検出増幅器から供給される
過電流信号電圧及び誤差電圧増幅器から供給される誤差
電圧に応シテハルス発生器から供給されるパルスのパル
ス幅を制御し、上記過電流信号電圧を基準電圧以下とす
る様に、又、直流出力電圧と基型圧との誤差が常に零に
なる様に、出力可変インバータのＯＮ。

ＯＦＦの動作時間比率を変化させる。

誤差電圧増幅器はスイッチングレギュレータの直流出力
電圧を人力とし、又、過電流検出増幅器は通常整流及び
ろ波回路のＯボルトラインに接続した抵抗器の電圧差を
入力とする。

上述の様にしてスイッチングレギュレータの出力は安定
化され且つ過電流、過電圧から保護される。

従来、整流及びろ波回路ＲＦを第２図に示す如く構成し
た場合、負荷ＬＤが短絡すると平滑コンデンサＣ８が回
路から除かれた状態となる。

即ち、チョークコイルＬの充放電電流が大きくなり、過
電流検出抵抗Ｒ及びフライホイールダイオードＤを通っ
て放電される電流■Ｌはリップル電圧を含んだ鋸歯状波
の大きなものとなる。

従って、過電流検出増幅器はリップル波形を含んだ脈動
電圧をパルス幅変換回路に供給することになる。

−力、短絡された負荷にもチョークコイルＬからリップ
ル電圧を含んだ大きな鋸歯状電流が流れ、これを人力す
る誤差電圧増幅器からパルス幅変換回路へ供給する誤差
電圧はリップル波形を持ったものとなる。

又、このような脈動電圧を除くべく誤差電圧増幅器内に
積分回路を挿入すると、その出力は位相遅れを生じたも
のとなる。

上述のような過電流信号電圧及び誤差電圧ＬＪ。

パルス幅変換回路の動作を不安定にする要因となり、発
振や間欠動作等を生じ、電源装置から異音が発生したり
、さらには負荷に過大電流を流す等の異常現象を起す一
因となる。

また、出力電流にリップルが大きく、かつコンデンサが
短絡状態で（Ｊスイッチングノイズの吸収も少なく、Ｓ
Ｎの悪化を生じ、出力電圧にノイズが加わ０、安定な電
源の構成が困難となる欠点があった。

本発明（ｊ上記欠点を除去するためになされたもので、
過電流検出増幅器及び誤差電圧増幅器の出力の脈動成分
及びリップル戒分を積分回路で除去してパルス幅変換を
安定に行う様にしたスイッチングレギュレータを提供す
るものである。

以下本発明の一実施例につき添付図面を参照して詳細に
説明する。

尚、説明を簡単にするため従来のスイツチンレギュレー
タと同様の部分は説明を省略する。

第３図に於て、１０は誤差電圧増幅器を示し、この増幅
器１０はスイッチングレギュレータの直流出力電圧を端
子Ａに受け、この電圧を差動増幅器ＯＡ１に於て基準電
圧（図示の例ではツェナー電圧）と比較し、差電圧に応
じて＋１５Ｖから一１５Ｖまで■オーダーで変化する出
力電圧を次段のパルス幅変換回路１１に送る。

パルス幅変換回路１１において誤差電圧増幅器１０から
の出力電圧は抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、およびコンデンサＣ
から成る積分回路により三角波に変換され、比較器ＣＯ
Ｍの一力の入力に与えられる。

−力、１２は、過電流検出増幅器を示し、整流及びＦ波
回烙から過電流に伴う検出電圧を端子Ｂに受ける。

この検出電圧は、例えば０■〜−５０ｍＶの電圧に変換
された後、差動増幅器ＯＡ２の一力の入力に供給され、
基準電圧と比較される。

この差動増幅器ＯＡ亨）らは入力電圧の差に応じて、例
えば＋１５Ｖから０■まで変化する出力電圧が発生され
、パルス幅変換回路１１のコンデンサＣと抵抗Ｒ２の間
に供給される。

パルス幅変換回路１１にはクロック信号が端子Ｐに供給
され、トランジスタＴｒ１の導通を制御するとともにＮ
ＡＮＤゲートＮＡを制却する。

比較器ＣＯＭは積分回路からの三角波電圧を基準電圧と
比較して出力を発生しインバータを介してＮＡＮＤゲー
トＮＡに入力される。

本発明は上記の様に構成したので、パルス幅変換回路１
１の積分回路に印加される電圧は、過電流検出増幅器１
２及び／又は誤差電圧増幅器１０の出力電圧の大きさに
よって変化する。

従って、比較器ＣＯＭに供給される三角波の電圧の電圧
レベルガ増幅器１０．１２の出力電圧に比例して変化し
、これによってパルス幅変換回路１１からのパルス幅が
変化し、出力可変インバータの出力のパルス幅を変化さ
せる。

上述の動作を波形図を用いて説明する。

第４図に示す如く、ＡはＰ端子に入力するクロック信号
、Ｂは比較器ＣＯＭの入力電圧（三角波電圧）で、例え
ば、出力インバータの出力電圧が大きくなると、誤差電
圧増幅器１０の出力は低くなり、コンデンサＣへの充電
電流が増幅器１０側へ流れるため、波形ａの如く小さく
なる。

−力、例えば、過電流検出増幅器１２への過電圧が小さ
くなると、増幅器１２の出力は大きくなり、波形すの如
く大きい三角波となる。

即ち、増幅器１０．１２は入力電圧の内容によって三角
波は波形すからａに変化する。

Ｃ１は比較器ＣＯＭの入力端子が波形ａのときのＮＡＮ
ＤゲートＮＡの入力信号を示し、又、Ｃ２は波形すのと
きのＮＡＮＤゲートＮＡの入力信号を示す。

これらの入力信号がクロックＡと共にＮＡＮＤゲートＮ
Ａに入力すると、その出力は、波形ａのときはＤｌの出
力となり、又、波形すのときはＤ２の出力となってドラ
イブ回路に供給される。

即ち、誤差電圧増幅器１０への直流出力電圧が増大する
とき、或は過電流検出増幅器１２への検出電圧、従って
スイッチングレギュレータの負荷電流が増大するとき、
積分回路からの三角波電圧が小さくなり、比較器ＣＯＭ
の出力のパルス幅が減少することになる。

従って、スイッチングレギュレータの負荷に対する過電
流、過電圧の何れの場合も、パルス幅変換回路１１内の
積分回路からの三角波電圧の波高値に交換し、これによ
ってドライブ回路に供給するパルス出力のパルス幅を決
めるものである。

誤差電圧増幅器１０及び過電流検出増幅器１２の出力に
脈動成分及びリップル戒分が含まれていても、積分回路
の抵抗Ｒ１，Ｒ２、及びコンデンサＣを選択することで
平滑化され小さなものとなる。

又、積分回路からの三角波電圧に脈動成分及びリップル
成分に帰因する変動分が残っていても、第４図から明ら
かな様に、ＮＡＮＤゲートＮＡの出力信号パルスは比較
器ＣＯＭからの入力信号パルスの１／２になっており、
その変動分は１／２になったことに等しい。

叙上の様に、本発明のスイッチングレギュレータは、直
流出力電圧が変動すればその変動分を減少させる如く動
作し、換言すれば定電圧制御を行なうことができ、同様
に、負荷電流が変動すれば過電流に応じてパルス幅変換
回路の出力のパルス幅を変え、負荷電流の変動分が減少
する様に動作し、換言すれば定電流制御を行うことがで
きる。

又、誤差電圧増幅器及び過電流検出増幅器の出力に脈動
成分及びリップル成分が含まれていてもパルス幅変換回
路は不安定な動作をしないから、従来の如くスイッチン
グレギュレータから異常音が発生したり、過大電流が流
れ或は過大電圧が発生することがなく、安定した動作が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的なスイッチングレギュレータの一例を示
すブロック図、第２図は第１図の一部分を示す回路構成
図、第３図は本発明に係るスイッチングレギュレータの
一例を示す結線図、第４図は第３図の動作を示す波形図
である。 １０・・・・・・誤差電圧増幅器、１１・・・・・・パ
ルス幅変換回路、１２・・・・・・過電流検出増幅器、
ＯＡｌ、ＯＡ２・・・・・・差動増幅器、ＣＯＭ・・・
・・・比較器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ パルスによって制御され直流電圧を交流電圧に変換
   する手段と、該手段によって作られた交流電圧を直流電
   圧に変換する回路と、該回路の出力電圧と基準電圧を比
   較して誤差電圧を発生する誤差電圧増幅器と、前記回路
   を流れる過電流を検出して過電流信号電圧を発生する過
   電流検出増幅器と、前記誤差電圧及び過電流信号電圧に
   応じてパルスを発生するパルス幅変換回路と、該パルス
   を入力して前記変換手段を動作させるドライブ回路とを
   備えるスイッチングレギュレータに於て、上記パルス幅
   変換回路に積分は洛を設け、上記誤差電圧及び上記過電
   流信号電圧を前記積分回路に供給し、該積分回路からの
   出力電圧の波高値に応じて前記パルス変換回路から発生
   するパルスのパルス幅を制御する如く構成したことを特
   徴とするスイッチングレギュレータ。