JPS59201687A - スイツチングレギユレ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はスイッチングレギーレータに関し、特にレギュ
レータ出力電圧の変動を抑圧する電圧制御ループを有す
るスイッチングレギュレータに関するものである。

このようなスイッチングレギュレータの回路の１例が第
１図に示されておシ、入力直流電蝕（−Ｅ）の断続をな
すスイッチング素子１が設けられている。このスイッチ
ング素子１ば、例えば図ボする如＜ＮＰＮ）ランジスタ
であり、このトランジスタ１のオンオフ制御がスイッチ
ング制御回路２の出力により行われる。このトランジス
タｌのコレフタ出力にはトランス３が設けられており、
このトランス３の２次電圧がダイオードＤＩ、Ｄ、から
なるダイオード回路４を介してフィルタ５へ供給てれて
いる。

このフィルタ５はコイルＬ１とコンデンサＣＩとからな
っており、トランジスタ１によって断続された電圧がこ
のフィルタ５により平滑化されて負荷６への電像電圧Ｖ
ｏとなるのである。この出力電圧ｖｏの変動を検出すべ
く出力電圧検出回路７が設けられており、所定基準電圧
に対する出力電圧ｖｏの誤差に応じてスイッチング制御
回路２が制御され、この誤差分をなくすようにスイッチ
ングトランジスタ１のオンオフ比がコントロールされる
ようになっている。この制御ループによって出力電圧が
略一定に維持されるのである。尚、８はスイッチング素
子のスイッチング信号を発生する発振器である。

この様なスイッチング電源では、入力電圧や負荷電流等
の緩慢な変化に対してのみならず、急激な及化に幻しＣ
も出力電圧Ｖｏが一定に保持されることか要求される。

従来、か＼る急激な変化に対して出力電圧を略一定とす
るために、入力部と出力部とに夫々設けられているコン
デンサＣ２及びＣ１の容蓋ヲ十分大とするか、又は電圧
制御のフィードバックループを充分広帯域化して応答速
度を犬とすることが行われている。

コンデンサＣＩ及びＣ２を大容量とする場合、この大容
量コンデンサとして典型例である電解コンデンサが用い
られるが、この電解コンデンサはその部品寿命が他部品
に比し短く、また信頼性も低いという欠点の他に、高価
でかつ形状寸法が犬であるという欠点もある。

一方、電圧制御フィードバックルーズの広帯域化に関し
て言えば、チョークコイルＬ１とコンデンサＣ，とから
なるフィルタの出力電圧Ｖｏｅ検出してフィードバック
信号とするものであり、このコイルとコンデンサによる
電圧位相の遅れが周波数の大な領域で略１８０°となっ
てしまい、その領域部分ではフィードバックループが発
振を生ずることになる。その結果、周波数の犬なる領域
ではループケインを大きくすることができずにループの
広帯域化が不可能となり、よって応答速度を充分大とす
ることができないという欠点がある。

例えば、第２図に示す様に時刻ｔ１で入力供給電圧が急
激に大きくなったとすると、コンデンサＣ１に流れる電
流の正側包絡線（ｉｃにて示す）は図（８）の如く変化
し、これを積分する結果得られる出力電圧■ｏは図（Ｂ
）の如くなる。この積分作用によって出力電圧Ｖｏの位
相遅れが生ずるのであり、この位相遅れが１８０°に達
する周波数領域においてフィードバックルーズの発振現
象を招来することとなる。

従って、本発明はこのような従来のものの欠点を排除す
べくなされたものであり、入力電圧や負荷電流の急変に
対して出力電圧変化を有効に抑圧可能なスイッチングレ
ギュレータを提供することを目的としている。

本発明によるスイッチングレギーレータは、電源電圧の
ｌ１ｊｒ続をなすスイッチング素子と、このスイッチン
グ糸子により断続された電圧を平滑化するフィルタと、
このスイッチング素子のオンオフを制御する制御手段と
を含むスイッチングレギーレータであって、その特徴と
するところはフィルタを構成するコンデンサに流れる電
流を検出する電流検出手段を設け、この検出出力に応じ
てスイッチング素子のオンオフ状態を制御するようにし
たことにある。

このように、電流検出出力を用いてスイッチング素子の
オンオフ状態を制御するフィードバックルーズを設ける
ことにより、急峻な入力変動や負荷変動に対し安定な出
力電圧を維持することが可能となる。

更に、尚該フィードバックルーズの他に、従来と同様に
出力電圧変動を検出してスイッチング素子のオンオフ制
御をなすフィードバックルーズを設けておけば、緩慢な
入力変化や負荷変化に対しても十分安定な出力電圧を発
生し得ることとなる。

以下に本発明をその実施例について第３図を用いて祝明
する。

第３図においては、第１図と同等部分ＶｉｌｌｌＩＪ−
符号により示されてよりその説明は省略する。フィルタ
５を構成するコンデンサＣ１に流れる電流を、トランジ
スタ１のオンオフに同期して検出する電流検出回路９が
設けられており、この回路は、例えばコンデンサＣＩに
直列に抵抗を挿入してこの抵抗の両端に生ずる電圧（こ
の電圧はコンデンサＣ１に流れる電流に比例している）
をトランジスタ１のスイッチング信号に同期して検出す
る如き構成とされている。

こうして検出された検出信号がレベル比較回路１０にお
いて所定の基準電圧レベルと比較され、その誤差信号が
加算器１１において出力電圧検出回路７からの誤差信号
と共に適当な重みで加算合成さ扛る。この加算出力によ
ってスイッチングトランジスタ１のスイッチング制御が
行われるのである。

こうすることによって、入力電圧の急激な変化に対して
第２図（８）の如く、位相遅れなく追従するコンデンサ
（：ｌの電流変化を検出することが可能となるから、出
力電圧ｖｏの如きコンデンサＣ１による位相遅れは電流
ｉｏには生じない。単に、周波数の大なる領域でチョー
クコイルＬｌによる９０°位相遅れのみが支配的となり
、よって、電流検出制御のフィードバックループを付加
したことによっては発振の危険が生ずることはなく、ル
ープの広帯域化が可能となる。従って、ループ応答速度
が大となるから、入出力のコンデンサＣＩ＋０２を小さ
な容量のものを用いても入力電圧の急激な変化に起因す
る出力電圧変化を有効に抑圧し得ることができる。負荷
電流の急激な変動に対しても同様に作用するものである
。

一方、入力電圧や負荷電流の緩慢な変化に対しては、従
来と同様に出力電圧ｖｏの変化を検出してフィードバッ
クをかける電圧制御ループによって従来と同様な精度を
もって一定に抑圧可能となる。

以上の如く、本発明によれば、入出力部に柚々の欠点を
有する大容量コンデンサを付加する必要がないのでコス
ト的９寸法的、信頼性の種々の面に於て有利となり、特
性の優れたスイッチングレギュ、レータとなるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のスイッチングレギーレータの回路図、第
２図（イ）、（Ｂ）は第１図の回路の動作を説明する電
圧、電流波形図、第３図は本発明の実施例の回路図であ
る。 主要部分の符号の説明 １・°゛°°°°スイツチングトランジスタ・・・・・
スイッチング制御回路、５・・・・・・フィルタ、７・
・・・・・出力電圧検出回路、９・・・・・・電流検出
回路。 第１　フ ぐ 第２図 爵３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電源電圧の断続をなすスイッチング素子と、前記
   スイッチング素子によシ断続きれた電圧全平滑化するフ
   ィルタと、前記スイッチング素子のオンオフを制御する
   制御手段とを含むスイッチングレギーレータにおいて、
   前記フィルタを構成するコンデンサに流れる電流を検出
   する電流検出手段を設け、この検出出力に応じて前記ス
   イッチング素子のオンオフ状態を制御してなることを％
   徴とするスイッチングレギュレータ。
2. （２）電源電圧の断続をなすスイッチング素子と、前記
   スイッチング素子によシ断続された電圧を平滑化するフ
   ィルタと、前記スイッチング素子のオンオフを制御する
   制御手段とを含むスイッチングレギーレータであって、
   前記フィルタの出力電圧を検出して前記スイッチング素
   子のオンオフ状態を制御する電圧制御フィードバックル
   ーズの他に、前記フィルタを構成するコンデンサに流れ
   る電流を検出して前記スイッチング素子のオンオフ状態
   を制御するフィードバックループを更に付加してなるこ
   とを％徴とするスイッチングレギーレータ。