JPS61199467A - 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】 産業上の利用分野 本発明は各種電子（電機）機器の直流定電圧電源として
使用される、磁気増幅方式のスイッチングレギュレータ
に関する。

従来の技術 第１図に従来の磁気制御形スイッチングレギュレータの
一回路例を、第２図にこの回路例の作動を示すだめの可
飽和リアクトルのコア材料の磁気ヒステリシス曲線を示
す。

まず第１図において、１は非安定な直流電源。

２はメイントランス、３はメインスイッチ素子。

４は乙のターンオン期間に、２の二次巻線ｎ２に誘起さ
れる電圧を一定期間だけ阻止１〜て出力電圧Ｖ。

が一定になるように制御するだめの可飽和リアクトル、
５と６は整流ダイオード、７は平滑用チョークコイル、
８は平滑用コンデンサーである。

壕だ可飽和リアクトル４と並列に、５の起電力を利用し
て５に直流バイアスを印加するだめのダイオード９と、
制御用スイッチ素子１０と、５の両端子間の短絡を防止
するだめの抵抗１１が接続されている。

以上の構成において、メインスイッチ素子２のベースに
は、周波数が一定のパルス信号が印加され、メインスイ
ッチ素子はスイッチング動作をする。このスイッチング
動作によってメイントランス２の一次側巻線ｎ１に周期
的に電流が流れ、この電流によって二次巻ａｎ２にｎｌ
の通電状態に応じた矩形波電圧が誘起される。ｎｌに誘
起された電圧は、可飽和リアクトル４によって、乙のタ
ーンオン期間に一定期間だけ阻止されて出力電圧Ｖｏが
一定になるように制御される。この制御は、出力電圧の
検出信号Ｖｓを誤差アンプや基準電圧発生回路等で構成
される制御回路１２に入力し、制御用スイッチ素子１０
を介してリセット電流を流すことによって行なわれる。

可飽和リアクトル４によって制御されだ検圧は、ダイオ
ード５及び６によって整流され、ついでチョークコイル
７とコンデンサ−８によって平滑されてから、出力（Ｖ
ｏ　）される。

次に、上記スイッチングレギュレータにおいて、・可飽
和リアクトル４のコアの初期磁束密度Ｂｏの制御機構を
説明すると次の通りである。

捷ず、制御用スイッチ１０のターンオン時は可飽和リア
クトル４の図示黒丸側を正極性にする電圧が誘起される
。この誘起電圧によって可飽和リアクトル４が、第２図
に示す飽和領域（Ｂｍ）ｔで磁化されると、出力端子に
直流電圧Ｖｏが供給される。一方、制御用スイッチ素子
１０がターンオフすると、可飽和リアクトル４の図示白
丸側を正極性とする電圧が誘起される。このように、制
御用スイッチ１０をターンオ／１−た間だけ可飽和リア
クトル４の図示白丸側からダイオード９．抵抗１１を通
って、可飽和リアクトル４を磁化する方向に電流が流れ
る。可飽和リアクトル４は、この電流によって磁化され
るため、入力がなくてもそのコア材料の磁束密度はＢｒ
まで下がらず、ＢＯでの値を示す。従って制御用スイッ
チ１０をターンオンする時間の制御によって田の値を変
化できるため、可飽和リアクメル４が飽和されるまでの
時間を調整でき、最終的に直流電圧Ｖｏの制御を行々う
ことができる。

発明の解決しようとする問題点 しかし々から、従来のスイッチングレギュレータには次
のような欠点がある。

即ち、出力電圧Ｖｏの制御に際して、可飽和リアクトル
のコアの磁束密度の変化を利用しているが、コアの磁束
密度は、第２図に示すように、コアのヒステリシスカー
ブの第１象限の範囲でしか変化しない。従って磁束密度
の変化分（Ｂｍ−Ｂｏ）はわずかとなり、結局出力電圧
を狭い範囲でしか制御することができない。特に、残留
磁束密度（Ｂｒ）はコアの材料によって定寸るだめ、Ｂ
ｒとＢｍとの差の少々いコア（％にヒステリシスカーブ
の角形性のよいもの）を使用することができないという
問題がある。

本発明の目的は、上述ｌ〜だ従来技術の欠点を解消１〜
、出力電圧の制御範囲の広いスイッチングレギュレータ
を提供することである。

問題点を解決するだめの手段 第１図に示した回路構成を有する磁気制御形のスイッチ
ングレギュレータにおいては、広い出力制御範囲を確保
するために、可飽和リアクトルのコアを、制御用スイン
テ素子のターンオン期間にできるだけＢｏが大きく変化
させることが有効である０ このだめ、本発明においては、可飽和リアクトルにバイ
アス用永久磁石部材を付加して、コアのヒステリシスル
ープを見掛上高は側に移動せしめることによって、上記
目的を達成したものである。

実施例 本発明に係るスイッチングレギュレータは、回路構成は
従来と同様であるが、可飽和リアクトルの構造が異なっ
ている。

即ち、第６図に示すように、本発明に使用される可飽和
リアクトルは、コイル１６を巻回したコア１４に加えて
、永久磁石を一部に加え入ることによって、磁気バイア
スされたコアを備えている。

そのヒステリシスカーブを第２図に破線で示す。

次に、上記可飽和リアクトルの動作を説明する。

可飽和リアクトルのコアが飽和するまでの時間（１）は
、下記（１）式で表わされる。

但し、ｎ：巻線数 Ｓ：コアの断面積 Ｖ′：可飽和リアクトルの両端の電位差で、一定とする
。

Ｂｍ；コアの飽和磁束密度 Ｂｏ：コアの初期磁束密度 （１）式から、ｎ、Ｓ及びＢｍはコアの形状や材質によ
って定まりこれらは一定とすると、ｔはＢＯＯ値を変化
させることによって調節できることがわかる○ ところが、前述したように、従来の可飽和リアクトルで
ハ、ＢＯはコアのヒステリシスカーフ゛の第１象限のみ
でしか変化できないため、出力電圧■０を調整できる範
囲は極めて狭いのが実情であった。

これに対して、本発明においては、可飽和リアクトルに
第２図の破線で示す磁気、（イアスされたヒステリシス
カーブを有するコアとするため、ヒステリスカーブの第
４象限まで使用できる。

すなわち、第２図から明らかなように、コアの残留磁束
密度は見損上Ｂｒ’の位置にくるので、Ｂｏは、Ｂｒｎ
とＢｒ間の極めて広い範囲で調節することが可能となり
、出力電圧Ｖｏの制御範囲を広げることができる。

まだ、第（１）式において、ｔが一定の場合、Ｂｍと簡
の差が大きくなると、ｎ−８は小さくなる。即ち、第２
図の破線で示すようなヒステリシスカーブをもったコア
を用いると、（Ｂｍ−Ｂｏ）の値を大きくできるため、
断面積及び巻線数の少ない、小型の可飽和リアクトルを
用いることができる。

発明の効果 以上に記述の如く、本発明のスイッチングレギュレータ
によれば特定の可飽和リアクトルを用いるため、出力電
圧の調整範囲を広くできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はスイッチングレギュレータの一例を示す回路図
、第２図は可飽和リアクトルのコアのヒステリシスカー
ブを示す図である。 １：直流電源　　　　２；メイントランス６　：メイン
スイッチ素子　４：可飽和リアクトル５．６：整流ダイ
オード　７：平滑用チョークコイル８：平滑用コンデン
サー９：ダイオード１０：制御用スイッチ素子 １１：抵抗

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、直流電源とメイントランスの一次巻線とメインスイ
   ッチ素子が直列に接続され、前記メイントランスの二次
   側に可飽和リアクトルとこれに並列に接続された抵抗素
   子、制御用スイッチ素子ならびにダイオードと、前記可
   飽和リアクトルに直列に接続された整流ダイオード、チ
   ョークコイル及びコンデンサで構成される平滑回路が設
   けられ、前記メインスイッチのオン、オフによって前記
   メイントランスの二次巻線に出力される電子を、前記可
   飽和リアクトルによって一定出力に制御するスイッチン
   グレギュレータにおいて、前記可飽和リアクトルに、そ
   の磁心の残留磁束密度と飽和磁束密度との差が見掛上広
   がるバイアス用永久磁石材を設けたことを特徴とするス
   イッチングレギュレータ。