JPS5914978B2 - スイッチング・レギュレ−タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、スイッチング・レギュレータに関し、特にト
ランスに直列に接続されたスイッチング素子の導通時間
を周期的に制御する方式のスイッチング・レギュレータ
に関する。

この種のスイッチング・レギュレータの一例を第１図に
示す。

第１図において、１は直流電源、２は一次巻線ｎｌと二
次巻線ｎ２を有するトランス、３はスイッチング用トラ
ンジスタ、４は整流平滑回路、５は負荷、６は誤差増幅
器、Ｔは電圧比較器、８は三角波発生回路、９はトラン
ジスタ駆動回路、１０は過大電流検出回路である。この
ような構成のレギュレータにおいて、起動回路（図示せ
ず）によりトランジスタ３が導通するとトランスの一次
巻線ｎｌに直流電源１からの入力電圧Ｅｉが印加され、
一次電流ｉｌが流れる。このとき二次巻線ｎ２が整流平
滑回路４のダイオードＤ０で阻止５ される極性で巻か
れているので、二次電流ｉ２は流れない。一次電流ｉｌ
は時間とともに増加してトランス２の鉄心にエネルギを
貯える。トランジスタ３が非導通になると鉄心に貯えら
れたエネルギは二次電流ｉｌとして放出される。二次電
流ｉ２は１０整流平滑回路４で整流平滑されて負荷５に
供給される。そして負荷５の両端に生ずる出力電圧Ｅｏ
と基準電圧Ｅｓとの偏差が誤差増幅器６で増幅された後
比較器ＴでΞ角波発生回路８の出力と比較され、その比
較結果が駆動回路９に与えられてト１５ランジスタ３の
導通時間ＴｏＮを制御し、出力電圧Ｅｏを一定に保つて
いる。このように従来のスイッチング・レギュレータに
おいては、トランジスタ３の導通時間を制御するために
三角波発生回路８が必要であり、構成が複雑である。ま
た負荷５２０の短絡事故等により、出力電流が過大にな
つた場合には、負荷５と直列に接続された抵抗Ｒ、電圧
降下が制限値Ｅｌを越えたかどうかを過大電流検出器１
０で検出し、越えた場合にはトランジスタ３の導通時間
を小さくする方向に誤差増幅器６を２５作動させ、出力
電圧・電流特性を垂下特性としている。しかし過大電流
検出器１０は直流の出力電流を測定して作動するため、
一次電流ｉｌのピーク値を押えることができず、特に電
源投入時や急激な負荷短絡に対しては、過大な一次電流
が流れ、ｘ トランス２の鉄心が飽和し、トランジスタ
３を破損する危険性があつた。本発明は、トランスの一
次電流に基づく電圧と誤差増幅器の出力とを比較し、そ
の比較結果でスイッチング素子の導通時間を制御すると
ともに、３５誤差増幅器の出力を制限するようにして、
上述のごとき欠点のないスイッチング・レギュレータを
実現したものである。

以下図面を用いて本発明の実施例を説明する。第２図は
本発明の一実施例を示す電気的接続図で、第１図と同一
部分には同一符号を付してある。

第２図において、第１図の従来例と異るところは、一次
電流検出用抵抗１１をトランジスタ３のエミツタ側に接
続し、この抵抗１１の電圧降下と誤差増幅器６の出力Ｅ
ｃとを比較器７で比較し、その結果をワンシヨツト回路
１２を介して駆動回路９に与えるようにして、三角波発
生回路を除いた点と、誤差増幅器６の出力側に電圧制限
用のダイオードＤ２を接続して過大電流検出回路を除い
た点である。このような構成の本発明において、トラン
ジスタ３が導通すると、トランス２の一次電流１，はト
ランジスタ３および電流検出用抵抗１１を通して流れ、
第３図のイに示すように時間とともに増加する。

そして抵抗１１の電圧降下が誤差増幅器６の出力Ｅｃに
達すると、第３図の口に示すように比較器７の出力が反
転し、ワンシヨツト回路１２を動作させる。ワンシヨツ
ト回路１２は例えば単安定マルチバイブレータ等からな
り、比較器出力で駆動されると第３図ハに示すように一
定時間ＴＯＦＦだけ出力を発生し、１駆動回路９を介し
てトランジスタ３を非導通にするトランジスタ３はワン
シヨツト回路１２で決る一定時間ＴＯＦＦ後再び導通し
、トランス２に入力電圧Ｅｉが印加され一次電流１，が
流れる。このようにしてトランジスタ３は第３図二に示
すように導通と非導通を周期的に繰り返す。したがつて
、出力電圧ＥＯはトランジスタ３の導通時間をＴＯＮｌ
非導通時間をＴＯＦＦｌトランス２の巻線比をＮとすれ
ば、で表わされる。

ここでＴＯＮは、抵抗１１の抵抗値をＲ２とすると、で
与えられる。

また誤差増幅器６の出力Ｅは、そのゲインをＫとすると
次式で与えられる。よつて、（２）式および（３）式を
（１）式に代入すると、出力電圧ＥＯは、となる。

そして誤差増幅器６のゲインＫが充分に１ＮＫ大きく丁
一一・？Ｅｉ〉１であるので、 １１Ｒ９Ｔｎ９ｖ となり、出力電圧ＥＯは一定値Ｅ８に保たれる。

このように本発明においては、トランス２の一次電流１
１に基づく電圧と誤差増幅器６の出力とを比較し、その
結果でトランジスタ３の導通時間を制御して三角波発生
回路を不用としているので、全体構成を簡単にできる。
そして誤差増幅器６の出力側に接続した電圧制限用のダ
イオードＤ２によつて、一次電流１１のピーク値の最大
値をＤ２の順方向電圧と抵抗１１の抵抗値で決る値に制
限できる。この制限値をトランス２の鉄心が飽和しない
値またはトランジスタ３が破壊しない値とすれば、電源
投入時や負荷の急激な短絡に対してトランジスタ３を保
護できる。しかも出力電圧ＥＯと一次電流１，との関係
は第４図の如くいわゆる「コの字」特性を示し、負荷短
絡にも長時間耐え得る。第５図は本発明の他の実施例を
示す接続図で、比較器７としてトランジスタＱを用い、
そのペース・エミツタ間電圧ＢＥでトランス２の一次電
流１，のピーク値の最大値を制御するように構成したも
のである。またワンシヨツト回路１２として、ダイオー
ドＤ３、抵抗Ｒ３、コンデソサＣおよび比較器ＣＰから
なるものが示されている。また、第６図の実施例では、
ワンシヨツト回路１２の代りに、セツトリセツトフリツ
プフロツプＦＦと発振器０ＳＣを用い、０ＳＣの出力で
ＦＦをセツトし、比較器７の出力でＦＦをりセツトする
ようにして、繰り返し周期を一定にしたものである。さ
らに第７図の実施例では、入力電圧Ｅ１が大幅に変化し
たとき一次電流１１のピーク値の最大制限値を一定値に
押えると、出力電流の最犬制限値が変化するので、抵抗
Ｒ４，Ｒ５を用いて入力電圧Ｅｉの大きさに応じて一次
電流１，のピーク値の最大制限値を変化させて、入力電
圧Ｅｓの広範囲な変化に対して出力電流の最大制限値を
一定にできるようにしたものである。第８図の実施例で
は、トランス２として２個の二次巻線Ｎ２，ｎ２′を有
するものを用い、一方の巻線Ｎ２を出力用とし、他方の
巻線Ｎ２７を帰還用とすることによつて、入出力絶縁形
のスイツチング・レギユレータと実現したものである。
なお上述の実施例では、オンオフ形のスイツチング・レ
ギユレータを例示して説明したが、オンオフ形のスイツ
チング・レギユレータであつても同様にできる。

またスイツチング素子として、トランジスタを例示した
が、必要に応じてその他の素子を用いることができる。
以上説明したように本発明においては、全体構成が簡単
で、一次電流のピーク値を容易に制限できる新規なスイ
ツチング・レギユレータが実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のスイツチング・レギユレータの一例を示
す接続図、第２図は本発明のスイツチング・レギユレー
タの一実施例を示す接続図、第３図は本発明の動作を説
明するための波形図、第４図は本発明の特性を示す線図
、第５図〜第８図は本発明の他の実施例を示す接続図で
ある。 １・・・・・・直流電源、２・・・・・・トランス、３
・・・・・・スイツチング素子、４・・・・・・整流平
滑回路、５・・・・・・負荷、６・・・・・・誤差増幅
器、７・・・・・・比較器、８・・・・・・三角波発生
回路、９・・・・・・駆動回路、１０・・・・・・過大
電流検出器、１１・・・・・・電流検出用抵抗、１２・
・・・・・ワンシヨツト回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ トランスに直列に接続されたスイッチング素子の導
   通時間を周期的に制御する方式のスイッチング・レギュ
   レータにおいて、トランスの一次側に流れる電流に関連
   した電圧と、出力電圧と基準電圧との偏差に関連した電
   圧とを比較してスイッチング素子の導通時間を制御する
   手段と、前記出力電圧と基準電圧との偏差に関連した電
   圧の大きさを制御する手段とを設け、前記トランスの一
   次側に流れる電流のピーク値を制限したことを特徴とす
   るスイッチング・レギュレータ。