JPS61199466A - スイツチング電源用温度補償方式 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は安定化された直流電源を必要とする電子機器に
使用されるスイッチング電源の温度補償方式の改良に関
するものである。

直流定電圧電源を得る方法としてシリースレギュレータ
、シャントレギュレータ、スイッチングレギュレータ等
が用いられているが、スイッチングレギュレータ（以下
スイ・７チング電源と云う）は他の方法に比べて小型・
軽量で７５〜８０％もの高い変換効率を有する等の特徴
を有するので広く使用されている。

近年は、例えば２００〜４００ｖも変動する直流入力電
圧を一定の直流出力電圧に変換する電源にも使用されて
いるが、この様に入力変動が大きくなると３周囲の温度
変化の影響を受けて一定の出力電圧を得る事が難しくな
る。

そこで、周囲温度が変化しても一定の出力電圧が得られ
るスイッチング電源用温度補償方式が要望されている。

〔従来の技術〕

一般に、スイッチング電源は入力された直流電圧をパル
スに変換する際、フォワード方式又はブリッジ方式の何
れかを使用している。

第３図はフォワード一方式を用いるスイッチング電源の
ブロック図を、第４図は第３図の動作図を示す。

□第３図において、入力された商用交流電圧は整流・平
滑部］で整流・平滑され直流電圧に変換される。この直
流電圧は直流・パルス変換部２でスイッチング動作をし
ているトランジスタ２−２によりパルスに変換された後
、トランス２−１．整流・平滑部３を介して直流出力電
圧が外部に送出される。

一方、直流出力電圧の一部は制御回路４−１で基準電圧
と比較されて誤差電圧が取出され、この誤−スに加えら
れる。そこで、誤差電圧が０になる様にトランジスタ２
−１のスイッチング動作が制御される。

ここで、トランス２−１の電圧は第４図に示す様に変化
する。即ち、トランジスタ２−２がオンの時（時間Ｔｏ
ｎ　）にトランス２−１にエネルギーが貯えられ、オフ
の時（時間Ｔｏｆ　ｆ　）に貯えられたエネルギーを全
部放出しなｉＪればならないので、Ｔｏｎ≦％・Ｔにし
なければならない。尚、Ｔば周期を示ず。

そこで、ＴｏｎがＯ−％・Ｔの近くまで制御できる様に
しておけば、制御範囲が広がり大きな変動を持つ直流入
力電圧に対しても一定の直流出力電圧が得られる様にな
る。

第５図はブリッヂ方式のスイッチング電源の従来例のブ
ロック図を、第６図は第５図の動作図を示す。

第５図において、トランジスタ６−１　と６−４が同時
にオンになり、＠流が点線の様に流れる。この時、トラ
ンジスタ６−２と６−３はオフになっている。

次に、トランジスタ６−２と６−３が同時にオンになり
、電流が一点鎖線の様に流れるが、ｌ・ランジスタロー
１　と６−４はオフになっている（第６図参照）。

そこで、トランス２−１には交流が流れ、これを整流・
平滑部３に送出する。

その後はフォワード方式の場合と同一の動作をする。

ここで、休止期間Ｔｄは後述の様にトランジスタ６−１
〜６−４の破壊を防く為に必要な期間であるが、この期
間を小さくすればする程、大きな変動を持つ直流入力電
圧に対して直流出力電圧をより一定にする事が出来る。

即ち、何れの方式でもデユーティＤ＝Ｔｏｎ／Ｔは％に
近い方が制御範囲が広がる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ここで、トランジスタのコレクタ電流はベース電流が０
になってもストレージ時間Ｔｓ　ｔｇの間流れる。しか
も、この時間は周囲温度の変化に対応して変化するので
Ｔｏｎは周囲温度に対応して変化する。しかし、周期Ｔ
は周囲温度に無関係になる様に設定されているので、Ｄ
の値は周囲温度により変化する。

今、Ｄ＞％になったとすると、 フォワード方式の場合、トランス２−１に貯えられたエ
ネルギーが全部放出されないうちに、再びエネルギが貯
えられるので、これが累積されてトランジスタ２−２に
過大電流が流れ、このトランジスタが破壊される。

ブリッジ方式の場合、休止時間Ｔｄが無くなって両方の
トランジスタ６−１．６−２及び６−３．６−４がオン
になるので、大きな短絡電流が流れこれらのトランジス
タは破壊する。

従って、ストレージ時間Ｔｓ　ｔｇの温度変化も含めて
０５％になる様にしなければならないので、Ｔ。

ｎを％・Ｔに、　Ｔｄを０に近づけることは困難となり
、変動の大きな直流入力電圧に対して出力電圧を一定に
する事が難しいと云う問題点が生ずる。

Ｃ問題点を解決するだめの手段〕 上記の問題点は、スイッチング素子のストレージ時間の
温度変化に対応して駆動パルスのデユーティ社が一定に
なる様に駆動パルスの周期を制御する様にした本発明の
スイッチング電源用温度補償方式により解決する。

〔作用〕 本発明はスイッチング動作の周期を、このスイノヂング
素子のストレージ時間の温度変化に対応して変化させる
様にした。即ち、周囲温度の変化を考慮したＤは（Ｔｏ
ｎ　−１−ΔＴｏｎ　）　／Ｔとなる。

ここで、Ｔｏｎ　は例えば周囲温度２０°Ｃのときのス
イッチングトランジスタのコレクタ電流の流れる時間、
ΔＴｏｎは周囲温度が２０°Ｃより変化した事によって
生したストレージ時間Ｔｓ　ｔｇの変化分の時間、Ｔは
周期である。

今、ΔＴｏｎがＯよりも大きいと、Ｄの値は２０°Ｃの
時の値よりも大きなって５０％を越える可能性が生ずる
ので、ＴをΔＴｏｎに対応してΔＴ変化させる。これに
より、Ｄは温度に無関係にほぼ一定にできる。

この為、周囲温度が変化しても直流出力電圧を一定にす
る事ができる。

〔実施例〕

以下図示実施例により、本発明を具体的に説明する。面
、全図を通じて同一符号は同一対象物を示す。

上記の周期Ｔは制１ｆｆ１回路４−１に含まれる例えば
ＣＲ発振器の発振周波数によって決まる。そこで、この
発振周波数をストレージ時間に対応して制御する様にし
た。

第１図は本発明の一実施例のブロック図を、第２図は第
１図の動作波形図を示す。

面、第１図の部分は第３図の制御部４に含まれる。

図において、外付けの抵抗器７−１　とコンデンサ７−
２の値によって発振周波数が決まるＣＰ発振器７の出力
は、三角波発生部８で三角波に変換された後、比較器Ｉ
Ｏに加えられる。

一方、スイッチング電源の直流出力電圧の一部は比較器
９で基準電圧と比較されて誤差電圧が得られ、同しく比
較器１０に加えられる。

そこで比較器１０の出力に誤差電圧に対応して幅の変化
した駆動パルスが得られる（第２図−■。

■参照）。

今、例えば抵抗器７−１　としてΔＴｏｎの変化と同じ
温度変化を有するポジスタを用いる事により、周囲温度
の変化に対応して点線の様に三角波の周期を変化させ、
パルスの周２！ＩｌＴをＴ＋ΔＴに変化させる事ができ
る。

そごで、周囲温度が変化してもＤを一定の値にする事が
できた（第２図−■参照）。

〔発明の効果〕

上記で詳細に説明した様に、周囲温度の変化を補償しζ
常にＤの値を２近くに保つ事ができるので、変動の大き
な直流入力電圧に対して直流出力電圧をより一定にする
事ができると云う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図は第１
図の動作波形図、 第３図はスイッチング電源の従来例のブロック図、第４
図は第３図の動作図、 第５図は別のスイッチング電源の従来例のブロック図、 第６図は第５図の動作図、 図において、 ７はＣＲ発振器、 ８は三角波発生部、 ９．１０は比較器を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入力した直流電圧をスイッチング素子によりパルスに変
   換する直流・パルス変換部と、該直流・パルス変換部の
   出力を整流し、平滑して直流電圧に変換する整流・平滑
   部と、該直流・平滑部の出力の一部と基準電圧とを比較
   して得られた誤差電圧に対応する幅の駆動パルスを発生
   させて該スイッチング素子に加える制御部とから構成さ
   れたスイッチング電源において、該スイッチング素子の
   ストレージ時間の温度変化に対応して該駆動パルスのデ
   ュティ比が一定になる様に該駆動パルスの周期Ｔを制御
   する様にした事を特徴とするスイッチング電源用温度補
   償方式。