JPS604672B2 - スイツチングレギユレ−タ - Google Patents

スイツチングレギユレ−タ

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JPS604672B2
JPS604672B2 JP802680A JP802680A JPS604672B2 JP S604672 B2 JPS604672 B2 JP S604672B2 JP 802680 A JP802680 A JP 802680A JP 802680 A JP802680 A JP 802680A JP S604672 B2 JPS604672 B2 JP S604672B2
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JP
Japan
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circuit
transistor
voltage
capacitor
inductance
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Expired
Application number
JP802680A
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English (en)
Other versions
JPS56107780A (en
Inventor
啓次 高須
啓一 奈良井
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Japan Storage Battery Co Ltd
Original Assignee
Japan Storage Battery Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Japan Storage Battery Co Ltd filed Critical Japan Storage Battery Co Ltd
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Publication of JPS604672B2 publication Critical patent/JPS604672B2/ja
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/02Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC
    • H02M3/04Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/10Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はトランジスタチョツパ回路を用いたスイッチン
グレギユレー夕に関くる。
従来のこの種のスイッチングレギュレータは一般に第1
図のような構成となっている。
すなわち交流1に整流回路2を接続し、交流を全波整流
した脈流出力を得、これを平滑コンデンサ3を介してフ
ラットな直流出力に変換する。そしてこの平滑コンデン
サ3と並列にNPNトランジスタ4、ダイオード7、出
力コンデンサ6の直列回路を接続する。ィンダクタンス
5はトランジスタ4のェミッタと平滑コンデンサ3の一
方の端子の間に接続する。負荷8は出力コンデンサ6と
並列に接続する。一方スイッチングトランジスタ4の制
御回路は、定周波発振器11と、コンデンサ6の電圧検
出器9とトランジスタを駆動するドライバ回路13から
なり、トランジスタ4のオン信号は定周波発振器11か
ら与えられ、オフ信号は検出器9から与えられるように
なっている。トランジスタ4がオンすると平滑コンデン
サ3よりインダクタンス5に電流が流れその値は徐々に
大きくなっていく。そしてトランジスタ4がオフすると
インダクタンス5は電流を流し続けようとするため、今
後はインダクタンス5、コンデンサ6、ダイオード7の
閉回路に電流が流れ出力コンデンサ6を図の極性に充電
する。そしてこの電流がほゞゼロになってダイオード7
がオフした後、定周波発振器11より次のオン信号が予
えられ、再びトランジスタ4がオンして前と同様の動作
をくり返す。トランジスタ4のオン時間はコンデンサ6
の電圧の変動に応じて変化させ、コンデンサ6の電圧を
ほゞ一定にしている。ところがこのような構成にすると
、通常整流回路2、平滑コンデンサ3で構成される直流
変換回路は簡単なコンデンサィンプット形のものが使用
されるため、入力電流は高周波成分の大きいパルス状の
電流となり、入力力率が著しく悪化する。
この力率を改善するためィンダクタンスを用いると、こ
のィンダクタンスは非常に大きなものになるため装置が
大形化するだけでなく価格の面でも不利になる。そこで
平滑コンデンサ3を省略して整流回路2の脈流出力をそ
のま)チョッパ回路に与えると入力力率は改善される。
このとき第1図で示すようなトランジスタ4が定周波で
動作するような回路では、電源1の電圧の瞬時値が高い
位相では、トランジスタ4が導通したときィンダクタン
ス5を流れる電流を充分大きくできるため、コンデンサ
6の電圧を一定の値に維持できるが、電源1の電圧の低
い位相ではトランジスタ4の動作周波数は一定であるた
め、オン時間を充分長くすることができず、ィンダクタ
ンス5を流れる電流が充分大きくならないのでコンデン
サ6の電圧は低下してしまう。これを防止するためには
、電源電圧の低い位相でもィンダクタンス6に充分な電
流が流れるようにィンダクタンス5の値を充分小さくす
る必要がある。そうすると電圧の高い位相ではトランジ
スタ4のオン時間を短くしても、トランジスタ4やィン
ダクタンス5には立ち上りの急なパルス状の電流が流れ
ることになり、トランジスタ4およびインダクタンス5
は電流容量の大きなものが必要になってくる。本発明は
上記事情に鑑みてなされたもので、平滑回路を省略して
入力力率の改善を図り、加えて装置全体を小型化できる
スイッチングレギュレータを提供することを目的とする
以下本発明の回路構成を第2図に従い説明する。
第1図と同一部品は同一番号で示す。第2図では交流電
源1を整流回路2で全波整流した脈流をチョッパ回路に
与えるようにしている。トランジスタ4の制御回路はィ
ンダクタンス5の滋遠検出器24、出力コンデンサ6の
電圧検出器21、整流回路2の出力電圧の瞬時値の検出
器22、トランジスタを駆動するドライブ回路26から
なっている、トランジスタ4は磁速検出器24によりィ
ンダクタソス5の磁束がほぼゼロとなった時点でオンす
るとともに、オン時間は出力コンデンサ6の電圧検出器
21および整流回路2の出力電圧検出器22によって応
動するようになっている。オンしている時間は、負荷8
の状態によってコンデンサ6の電圧が低下してくると長
くなり、整流回路2の瞬時値が低いと長くなるようにな
っているためコンデンサ6の電圧は変動の少し、安定な
電圧となる。さらにィンダクタンス5の磁束がほぼゼロ
になった時点でィンダクタンス4がオンしてコンデンサ
6の次の充電の電磁エネルギーを畜積するようになって
いるため、インダクタンス5の電磁エネルギーの利用率
がきわめて高く、ィンダクタンス5の形状も小型化でき
る。本発明の一実施例を第3図に示す。
コンデンサ6の電圧検出器21は抵抗33,34からな
り、正の基準電圧VREPとコンデンサ6の負の側との
間の電圧を分圧する。
そして検出した電圧(わずかに正になっている)を増中
器31によって増中し、比較器32の反転入力へ加える
。整流回路2の脈流出力の瞬時値検出回路22は整流回
路2と並列に接続した抵抗39、コンデンサ40の直列
回路からなる。そして抵抗39とコンデンサ40の接続
点を比較器32の非反転入力に加える。ィンダクタンス
5の磁束の検出器24はィンダクタンス5と直列に接続
した可飽和リアクトル37、および小容量コンデンサ2
6からなる。可飽和リアクトル37の電圧は抵抗38を
介してNPNトランジスタ35のベースに印加する。ト
ランジスタ35のコレクタ・エミツタはコンデンサ40
と並列に接続する。こ)で可飽和リアクトル37はわず
かの電流で磁束が飽和するような小さな形状のものとす
る。トランジスタ4のドライバ回路26はPNPトラン
ジスタ42および駆動トランス43の直列回路からなり
、トランジスタ42のベースには抵抗41を介して比較
器32の出力が印加される。トランス43の2次側はト
ランジスタ4のベース・ェミッタ間に接続される。次に
第3図の回路の動作を第4図に従い説明すると、第4図
イはィンダクタンス5の電流波形でT,はトランジスタ
4のオン時間、T2はトランジスタ4のオフ時間である
第4図口はィンダクタンス5の電圧波形で、T,時間中
電流は徐々に増加し、電圧は整流回路2の出力電圧に等
しくなる。T2期間中ダイオード7が導通し電流はコン
デンサ6に充電されるため徐々に低下し、電圧はコンデ
ンサ6の電圧に等しくなっている。Lの期間中、ィンダ
クタンス5の電流が低下して時刻taでゼロになるとダ
イオード7はオフする。ダイオード7がオフするとコン
デンサ36の電圧(第3図でP側が負、q側が正)によ
り負の電流が流れ可飽和リアクトル37に負のパルス状
電圧が発生する。そしてコンデンサ36の電圧が反転し
て時刻tbでP側が正、q側が負の最大値となる。この
とき負の電流はゼロとなり、その後再びコンデンサ36
の電圧によって生の電流が流れはじめる。この時可飽和
リアクトル37に正のパルス電圧が発生する。可飽和リ
アクトル37の電圧波形を第4図ハに示す。時刻tbで
はィンダクタンス5の磁束はほぼゼロとなっている。
一方コンデンサ40の電圧は整流回路2の出力電圧によ
って抵抗39を通して充電される。
そして可飽和リアクトル37に時刻tbにおいて正のパ
ルス電圧が発生すると、トランジスタ35が瞬時導通し
、コンデンサ40が放電し電圧はゼロとなる。その後ト
ランジスタ35はオフし、コンデンサ401ま再び充電
されていく。この模様を第4図二の波形xで示す。次に
増中器31の出力電圧は正の直流電圧が発生している。
この波形を二のyで示す。そしてx>yのとき比較器3
2の出力は十E x<y 〃 ○ となり、これを第4図木で示す(十Eは比較器の直流電
源電圧)従って、x>yのときトランジスタ42はオフ
するからトランジスタ4はオフし、x<yのときトラン
ジスタ42はオンするからトランジスタ4はオンする。
つまりトランジスタ4のオン信号を与えているのは可飽
和リアクトル37である。そして負荷8の変動によりコ
ンデンサ6の電圧が低下してくると増中器31の出力電
圧が増加し、yの値が大となるためトランジスタ4のオ
ン時間T,は長くなる、逆にコンデンサ6の電圧が上昇
してくるとyの値は小となりオン時間T,は短かくなる
。次に整流回路2の出力電圧の瞬時値が低い位相ではコ
ンデンサ40の充電時間が長〈か)り、従って波形xの
立ち上りがゆるやかとなりトランジスタ4のオン時間T
,を長くすることになる。逆に整流回路2の電圧の高い
位相ではコンデンサ40の立ち上りが急となりオン時間
T,を短か〈する。
このようにして負荷の変動によるコンデンサ6の電圧の
変化および整流回路2の出力電圧の瞬時値の変化に応動
してトランジスタ4のオン時間を変化させるためコンデ
ンサ6は安定した定電圧を与え、しかもィンダクタンス
5の磁束がほぼゼロになった時にトランジスタ4がオン
するようになっているためィンダクタンス5の電磁エネ
ルギーを最大限に利用してコンデンサ6を充電すること
になり、ィンダクタンス5の形状を小形化することがで
きる。
以上述べたように本発明によれば平滑回路を省略して入
力力率の改善を図り得、小型軽量なスイッチングレギュ
レー夕を提供できる。
なお、本発明は上記実施例にのみ限定されず要旨を変更
しない範囲で適宜変形して実施できる。
例えば第5図、第6図は図に示すような構成のチョツパ
回路に上述のような制御回路50を適用したものである
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のスイッチングレギュレータの一例を示す
回路構成図、第2図は本発明によるスイッチングレギュ
レータの回路構成図、第3図は本発明の一実施例、第4
図は第3図回路の動作を説明するための各部波形、第5
図、第6図は本発明の異なる実施例である。 1・・・・・・交流電源、2・・・・・・整流回路、4
・・・・・・トランジスタ、5……インダクタンス、6
……出力コンデンサ、7””“ダイオード。 次1図 次2図 次3図 次4図 汐5図 える図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 交流電源と、入力端を上記電源に接続した整流回路
    と、この整流回路の平滑化されていない出力を供給され
    るトランジスタチヨツパ回路からなるスイツチングレギ
    ユレータにおいて、チヨツパ回路はチヨツパトランジス
    タとインダクタンスを直列に接続し、インダクタンスと
    並列にダイオードと出力コンデンサの直列回路を接続す
    るとともにチヨツパトランジスタを制御する制御回路を
    備え、該制御回路は前記インダクタンスの磁束検出回路
    と出力コンデンサの電圧検出回路と整流回路の出力電圧
    の瞬時値検出回路およびチヨツパトランジスタをオンオ
    フするドライブ回路からなり、前記インダクタンスの磁
    束がほぼゼロになった時点でチヨツパトランジスタをオ
    ンするとともに、オン時間は前記出力コンデンサの電圧
    検出回路と整流回路の瞬時値検出回路の出力電圧を比較
    器に入力し、該比較器の出力電圧信号によって制御し、
    整流回路の脈流出力の各1サイクル内で繰返しオンオフ
    することを特徴とするスイツチングレギユレータ。
JP802680A 1980-01-25 1980-01-25 スイツチングレギユレ−タ Expired JPS604672B2 (ja)

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JPS56107780A JPS56107780A (en) 1981-08-26
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DE3431791A1 (de) * 1984-08-29 1986-03-06 Zdzislaw Montreal Quebec Gulczynski Netzteil

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