JPS6030132B2 - パルス幅制御回路 - Google Patents

パルス幅制御回路

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JPS6030132B2
JPS6030132B2 JP7659180A JP7659180A JPS6030132B2 JP S6030132 B2 JPS6030132 B2 JP S6030132B2 JP 7659180 A JP7659180 A JP 7659180A JP 7659180 A JP7659180 A JP 7659180A JP S6030132 B2 JPS6030132 B2 JP S6030132B2
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JP
Japan
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voltage
output
input terminal
pulse width
power supply
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JP7659180A
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JPS573421A (en
Inventor
佳彦 福原
一男 塚本
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NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/22Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral
    • H03K5/24Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral the characteristic being amplitude
    • H03K5/2409Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral the characteristic being amplitude using bipolar transistors
    • H03K5/2418Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral the characteristic being amplitude using bipolar transistors with at least one differential stage

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  • Nonlinear Science (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はスイッチング電源の出力電圧等を安定化するた
めに必要なパルス幅制御回路に関するものである。
スイッチング電源の制御回路としては検出電圧に応じて
出力パルス幅を変化させ電源出力を安定化するパルス幅
制御形式が多く用いられている。
第1図は従来のこの種パルス幅制御回路の一例であり、
1は入力端子、2は誤差増幅器、3は基準電圧源、4は
発振器、5は低抗、6はコンデンサ、7,8は電圧比較
器、1 0はANDゲート、9は電圧源、11は出力端
子であり、発振器4の発振周波数を決める抵抗5とコン
デンサ6が発振器4に接続され、コンデンサ6の端子信
号が電圧比較器7と8の各々負極入力端子に印加され、
電圧源9は電圧比較器8の正極入力端子に接続され、誤
差増幅器2の負極入力端子には入力端子1が、また正極
入力端子には基準電圧源3が接続され、誤差増幅器2の
出力は電圧比較器7の正極入力端子に接続され、電圧比
較器7と8の各出力はANDゲートー 川こ入力され、
ANDゲート1 0の出力が出力端子11に接続されて
いる。第2図は第1図の動作を説明する各部の波形であ
り、Aは電圧比較器7の入力信号、Bは電圧比較器7の
出力信号、Cは電圧比較器8の入力信号、Dは電圧比較
器8の出力信号、Eは出力端子11の信号である。従来
例の動作を詳述すると、入力端子1にはスイッチング電
源の出力検出電圧が印加され誤差増幅器2で基準電圧源
3の電圧との差が増幅される。
発振器4は抵抗5とコンデンサ6で決まる周期的な三角
波または鋸歯状波等の積分波形を出力し、第1図におい
てはコンデンサ6の端子に生ずる鏡歯状波を出力し電圧
比較器7と8の負極入力端子に入力している。波形A,
Cの鏡歯状波は発振器4の出力(周期T)で、波形A中
に示したし,または〃2 は誤差増幅器2の出力であり
、このうちひ,は入力端子1の電位が基準電圧源3の電
圧より低い場合、またし2は入力端子1の電位が上記電
位よりさらに高い場合を示すものである。しかして、電
圧比較器7の正極入力端子がし2 の場合、その出力は
波形Bの実線の如くパルス幅t2となり、一方談正極入
力端子がし,の場合その出力は波形Bにおいて点線で示
す如きパルス幅t,なるパルスを電圧比較器7は出力す
る。これは入力端子1の電圧に応じて電圧比較器7の出
力パルス幅が変ることを示す。また電圧比較器8の負極
入力端子に加えられる波形Cの鎖歯状波は波形Aの鋸歯
状波と同一のものであり、かつ波形C中に示したし3
は電圧源9の電圧を示す。電圧比較器8の出力は波形D
の如くパルス幅t3なるパルスである。波形Eは波形B
の信号と波形Dの信号をANDゲート1 0で論理積を
とった信号であり、電圧比較器7からの出力が波形Bの
実線の場合には波形Eの実線の如くパルス幅t2なるパ
ルスとなり、また波形Bの点線の場合にはパルス幅上,
より波形Dのパルス幅t3の方が小さいため波形Eにお
いて点線で示す如くパルス幅らなるパルスが出力端子1
1に出力される。したがって、入力端子1の電圧に応じ
て出力端子11の信号パルス幅は零かららの間を可変し
得る。ここで波形Dのパルス幅ら‘まスイッチング電源
のパルス幅制御で必要とする最大デューティ比を設定す
るためのものであり、第2図においては最大デューティ
比はt3/Tとなる。最大デューティ比を任意に設定す
るたには電圧源9の電圧を任意に設定すればよいことは
以上の説明により明らかである。ところで、以上説明し
た従来のパルス幅制御回路は発振器4の出力を複数の各
電圧比較器(第1図では7と8)の一方の入力端子、す
なわち負極入力端子に共通に印加すると共に、これらの
電圧比較器T,8からの出力の論理積を後続接続したA
NDゲートー0‘こよってとるように構成されているた
め、回路を構成するにあたり複数個の電圧比較器、AN
Dゲート等の回路部品を要すると共に、これに起因して
回路構成が複雑になるという欠点があった。
本発明は上記の欠点を改善し、複数の電圧比較器とAN
Dゲートを一体化したことを特徴とし、その目的はパル
ス幅制御回路を構成する部品数を大幅に削減し、構成の
簡略化を図ったパルス幅制御回路を提供するにある。
以下、図面に沿って本発明を詳述すると、第3図は本発
明による実施例を示すものであり、図において2川ま正
極入力端子を2個有する電圧比較器であり、他のものに
ついて第1図に示した構成と実質的に同機であるものは
説明の重複を避けるため第1図の場合と同一の符号を付
して説明を省略する。
しかして、電圧比較器20の負極入力端子には発振器4
の出力が印加され、電圧比較器20の2個の正極入力端
子にはそれぞれ誤差増幅器2の出力と最大パルス幅を設
定するための直流電圧からなる電圧源9が接続されてい
る。第4図は電圧比較器20の−構成例を示し、40は
負極入力端子、41,42は正極入力端子、44は電源
端子、45は地気端子、30,31,32はPNP形の
トランジスタ、33,34は抵抗であり、トランジスタ
30,31,32はすべてのェミツタを共通に接続して
抵抗33を介し電源端子44に接続され、トランジスタ
30のコレクタは抵抗34を介し地気端子45に接続さ
れると共に出力端子11に接続され、トランジスタ31
,32の各コレクタは池気端子45に接続されている。
動作にあたっては負極入力端子40の電位(以下すべて
の電位は地気端子45の電位に対するものである)に対
し、正極入力端子41の電位が十分に高い場合にはトラ
ンジスタ31は遮断しており、よってトランジスタ30
とトランジスタ32は一般の差動増幅回路を構成し、負
極入力端子40の電位に対し正極入力端子42の電位が
高ければトランジスタ30が導通し抵抗34を介し出力
端子11には高電位信号が出力され、逆に正極入力端子
42の電位が低くければトランジスタ30は遮断して出
力端子11は零電位信号となる。したがって、負極入力
端子40の電位に対し正極入力端子41と42の電位が
両者共に高い場合、トランジスタ30は導適するため、
出力端子11は高電位となり、一方正極入力端子41ま
たは42の電位のいずれかが負極入力端子40の電位よ
り低ければ電位の低いトランジスタ31,32のいずれ
かが導通し、トランジスタ30‘ま遮断するため、出力
端子11は零電位となる。したがって第4図に示す電圧
比較器20は正極入力端子41と42の各々が負極入力
端子40‘こ対し電圧比較機能を有し、かつ正極入力端
子41と42にE肋ロされる2個の信号に対し電圧比較
出力の論理積がとられており、本発明に用いられる電圧
比較器20は第1図に示した2個の電圧比較器7,8と
ANDゲート10で構成される機能とまった〈同一であ
る。そして本発明による実施例では電圧比鮫器を構成す
る差動増幅器の正極入力トランジスタ、例えばトランジ
スタ31のェミツタとコレクタを共通にする他のトラン
ジスタ32を1個追加するだけで容易に電圧比較器20
を構成することができる。第5図は本発明による他の実
施例であり、50は誤差増幅器、51は基準電圧源、5
2は3個の正極入力端子を有する電圧比較器、53は直
流直流変換器、54,57はダイオード、55,56は
スイッチング電源、58は出力負荷、59は電圧監視器
であり、ここに示した例は出力にダイオード54,57
を各々設けた2個のスイッチング電源55,56の出力
(ダイオード54と57のカソード側)をそれぞれ接続
し、出力負荷58に該出力を供給することによりスイッ
チング電源55または56のいずれかの動作が停止して
も他方のスイッチング電源55または56の出力を確実
に出力負荷58に供給できる公知の二重化電源供給方法
である。
しかして、スイッチング電源55において直流直流変換
器53は電圧比較器52の出力パルス幅に応じて出力電
圧を可変する機能を有するものである。
二重化電源供給方法では各スイッチング電源55または
56は出力にダイオード54または57は介して互に接
続することにより、例えば直流直流変換器53が障害に
より出力が不足したような場合にはダイオード54が逆
バイアスにより逆流防止用のダイオードとして機能しス
イッチング電源56から直流直流変換器53への出力の
供給を遮断しスイッチング電源55の破壊を防止すると
共に、出力負荷58への電圧供給は専らスイッチング電
源56からおこなわれる。この時電圧監視器59はダイ
オード54のアノード電極側の電圧が低下したことを検
出しスイッチング電源55が障害となったことを検出す
る。また、例えばスイッチング電源55の出力が規定の
値より過電圧になった場合ダイオード54のアノード電
極側の電圧が過昇したことを電圧監視器59が検出し一
般にはスイッチング電源55の動作を直ちに停止し出力
負荷58へ過大な電圧が供給されることを防止する。仮
に電圧監視器59がダイオード54のカソード電極、す
なわち出力負荷58に供給する電圧を検出すると、該電
圧が過電圧となる障害が発生すると、該過電圧の原因が
スイッチング電源55の障害かスイッチング電源56の
障害か識別できし・。このため各スイッチング電源55
または56の電圧監視器は必ずダイオード54または5
7のアノード電極の電圧を検出するようになっている。
そしてスイッチ‐ング電源55の出力電圧を安定化する
ためにダイオード54のカソード電極の電圧を誤差増幅
器2が検出して基準電圧源3の電圧との差を増幅し電圧
比較器52でパルス幅を可変して直流直流変換器53の
動作を制御する。以上説明した二重化電源供給方法にお
いて、もしスイッチング電源55の出力電圧がスイッチ
ング電源56の出力電圧より低く設定されていると、出
力負荷58への電流の供給は上言己設定出力電圧の高い
スイッチング電源56から常時おこなわれている。
この時スイッチング電源55の誤差増幅器2の負極入力
端子には設定出力電圧より高い電圧がスイッチング電源
56より印加されるため、電圧比較器52の出力パルス
幅を小さくし、ダイオード54のアノード電極の電圧を
低下させるように制御して電圧監視器59はあたかもス
イッチング電源55の出力電圧が低下する障害と見なし
てしまう。この誤動作を防止するため、ダイオード54
のアノード電極の電圧を検出して基準電圧源51の電圧
との差を誤差増幅器50で増幅し、電圧比較器52の出
力パルス幅が小さくならないように制御し、ダイオード
54のアノ−ド電極の電圧を電圧監視器59の不足電圧
検出とならないような値に機能が通常附加される。第1
図に示す従来のパルス幅制御回路では上記附加機能とし
て誤差増幅器50の出力を発振器4の出力と比較する別
の電圧比較器、とANDゲート10‘こ代る3入力の他
のANDゲートが必要となるt しかし、本発明によれ
ば第4図に示す電圧比較器のトランジスタ31また32
のェミツタとコレクタを共通とする他のPNP形のトラ
ンジスタを1個追加して該トランジスタのベースを誤差
増幅器50の出力に接続すればよいことは以上の説明か
ら明らかである。
以上説明したように本発明によれば、発振器からの三角
波または鏡歯状波を電圧比較器の一方の極性の入力端子
に印加し、他方の極性の複数の入力端子に最大に最大パ
ルス幅を設定するために任意に設定された直流電圧と1
個以上の誤差増幅器の出力を印加するように構成してい
るため、パルス幅制御回路を構成する部品数を大幅に低
下させることができる利点があり、特にこの種のパルス
幅制御回路を集積化する場合に極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のパルス幅制御回路、第2図は第1図の動
作を説明するための動作波形図、第3図は本発明の一実
施例の回路図、第4図は本発明に用いる電圧比較器の一
例の回路図、第5図は本発明の他の実施例による応用回
路図である。 1……入力端子、2,50……誤差増幅器、3,51・
・・・・・基準電圧源、4・・・・・・発振器、5,3
3,34…・・・抵抗、6・・・・・・コンデンサ、7
,8,20,52…・・・電圧比較器、1 0・…・・
ANDゲ−ト、11・…・・出力端子、9・・・・・・
電圧源、30,31,32・・・・・・トランジスタ、
40・・・・・・負極入力端子、41,42・・・・・
・正極入力端子、44・・・…電源端子、45・・・・
・・地気端子、53・・・・・・直流直流変換器、54
,57……ダイオード、55,56……スイッチング電
源、58・・…・出力負荷、59…・・・電圧監視器。 オ1図オ2図 才3図 汁ム図 オ5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 少なくとも1個以上の誤差増幅器と、三角波または
    鋸歯状波信号を出力する発振器と、一方の極性を有する
    1個の入力端子と他方の極性の複数個の入力端子を有す
    る電圧比較器から構成され、該電圧比較器の一方の極性
    の入力端子に前記発振器の出力信号を印加し、かつ他の
    極性の入力端子に前記誤差増幅器の出力信号と任意に設
    定された直流電圧を印加してなることを特徴とするパル
    ス幅制御回路。
JP7659180A 1980-06-09 1980-06-09 パルス幅制御回路 Expired JPS6030132B2 (ja)

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