JPS622859A - 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〕 本発明はスイッチングレギュレータに関する。

〔発明の概要〕

自励式のスイッチングレギュレータにおいて、その自励
発振に同期してくり返し得られる矩形波信号を形成し、
この矩形波信号の時間幅と振幅とをレギュレータ出力電
圧の大きさに応じて制御することくより、安定した大出
力が得られるようＫした。

〔従来の技術〕

第３図は従来のスイッチングレギュレータの一例を示す
もので、（１）は直流電源、（２）は電源スィッチ、（
３）は高周波）　５　ｙｘ、　（４ａ）、　（４ｂ）及
び（４ｃ）はそれぞれその１次、２次及び３次コイルで
ある。

（５）はスイッチング素子（以下トランジスタと云う）
、（６）はコンデンサ、（力はダイオードであって、こ
れら３者は互に並列に接続され、かかる並列回路が上述
した１次コイル（４ａ）と直列に接続されている。

（８）及び（９）は３次コイル（４ｃ）に直列に接続さ
れたダイオード及びコンデンサであって、整流回路を構
成しており、両者（８）及び（９）の接続点Ｐでは、直
流電Ｉｌ（υのアース電位（０電位）より低い電位とな
されている。

直流電源（１）の正極側と上述のＰ点との間に抵抗器α
１と受光素子αυとよりなる直列回路が接続され、３次
コイル（４ｃ）とダイオード（８）との接続点が、コン
デンサαり一制御用トランジスタα段のコレクターエミ
ッター抵抗器α４よりなる直列回路を通じてトランジス
タ（５）のベースに接続されている。

更に２次コイル（４ｂ）　Ｋはダイオード（１！１９及
びコンデンサＱｔ９よりなる整流回路αηが接続され、
この整流出力が出力端子（１８ａ）及び（１８ｂ）に供
給されると共にポテンショメータ（１１に供給され、こ
のポテンショメータ（１１の可変端子の出力と、基準電
圧源（至）の電圧とが比較回路なυに供給され、この比
較回路■υよりの出力が発光素子（イ）に供給され、出
力電圧ＶＯの大きさに対応した発光をなし、これが上述
した受光素子住υにて受光されるようになされている。

これら（２）及びａυの組合わせ構成はホトカプラと称
されるものである。

この回路で電源スィッチ（２）をオンすると、電源（１
）よりのいわゆる起動電流が抵抗器（１０１−）ランジ
スタα謙のペースー二ミッター抵抗器α４−トランジス
タ（５）のベース−エミッタを通じて流れ、これにより
トランス（３）の１次コイル（４ｍ）に電流が供給され
、これにより３次コイル（−４ｃ）Ｋ電圧（電流）が誘
起され、これがコンデンサα２及びトランジスタ０のコ
レクターエミッタを通じてトランジスタ（５）のベース
に供給されるようになり、よって自励発振を生じ、２次
コイル（４ｂ）に誘起された電流が整流回路ａηにより
整流されて出力端子（１８ａ）及び（１８ｂ）間Ｋｆ［
流電圧が得られる。

そして発光素子四及び受光素子（１１）のホトカプラに
より、出力電圧ＶｏＫ応じて受光素子ａυの内部抵抗が
制御され、換言すればトランジスタａ３のベース電位が
制御され、よって、このトランジスタＱ３のコレクター
エミッタを通じて流れるトランジスタ（５）のベース電
流の大きさが制御（変更）され、これにより出力端子（
１８ａ）及び（１８ｂ）間の直流電圧が安定化される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第３図に示すスイッチングレギュレータは、いわゆる自
励タイプであるが、一般にこのよ５な自励タイプでは安
定した出力電圧を得るために、高周波トランス（３）の
１次コイル（４ａ）と２次コイル（４ｂ）との極性関係
をフライバック方式に選んでいる。ところがこのフライ
バック方式は周知のようにパワーが得られない問題点が
ある。

勿論、このような自励タイプのスイッチングレギュレー
タにおいて、上述した高周波トランス（３）のコイルの
極性関係をいわゆるフォワード方式に選ぶことにより、
パワーは得られるようになるが、安定した出力が得られ
ない問題点が生ずる。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、自励タイプのスイッチングレギュレータにお
いて、スイッチング素子のスイッチング周期と同期する
矩形波信号をくり返して得るようになし、この矩形波信
号の時間幅と振幅とをそれぞれ、出力端子において得ら
れる直流電圧の大きさに、より【制御し、このように制
御された矩形波信号をスイッチング素子に対してスイッ
チング信号として供給するようにしたものである。

〔作用〕

スイッチング素子に供給される矩形波のスイッチング信
号が自励発振の周期と同期し、しかもその時間幅と振幅
とが、出力電圧の大きさに対応して制＃（変更）される
。

〔実施例〕

第１図について本発明によるスイッチングレギュレータ
の一例を説明する。但し本例において第３図との対応部
分には同一符号を附して′その説明を省略する。

スイッチング素子であるトランジスタ（５）及びコンデ
ンサ（６）等と並列に抵抗器（２６ａ）及び（２６ｂ）
を接続し、それらの接続点Ａに得られる信号（第２図Ａ
参照）　Ｓａを鋸歯状波信号発生回路（ハ）に供給して
これより第２図ＢＫ示す鋸歯状波信号ｓｂを得るように
なす。この鋸歯状波信号ｓｂを形成する手段は従来周知
であり、又接続点ＡＫ得られる信号Ｓａによって、鋸歯
状波信号ｓｂを同期させることも周知であるので、その
詳細な説明を省略する。

尚、高周波トランス（３）には更に４次コイル（４ｄ）
を巻装し、これにダイオード（ハ）及びコンデンサ＠を
接続して動作用直流電源（ハ）を構成している。

この電源（ハ）に対して抵抗器（ハ）と受光素子（３０
ａ）との直列回路を接続し、これら両者（至）及び（３
０ａ）の接続点Ｂと、上述した鋸歯状波信号ｓｂの発生
回路（５）の出力端とを比較回路−のそれぞれの入力端
に接続し、この比較回路−の出力端より第２図Ｃに示す
如き矩形波信号Ｓｃを得るようになす。よって接続点Ｂ
の電位ｖｂの電位が上下することにより矩形波信号Ｓｃ
の時間幅τが変更する。勿論各組形波信号はＡ点に得ら
れる信号ＳａＫ同期してくり返して得られ、このような
矩形波信号Ｓｃを、抵抗器α荀を通じてスイッチング素
子であるトランジスタ（５）のベースにスイッチング信
号として供給するようＫしている。

又、この抵抗器α七の前段において、これと接続点Ｐと
の間に受光素子（３０ｂ）を接続する。勿論この受光素
子（３０ｂ）は抵抗器α勺の前段と接地との間において
接続してもよい。

又、２次コイル（４ｂ）側、即ち電圧の出力側にあって
は、比較回路１２１）の出力端に２個の発光素子（２２
ａ）及び（２２ｂ）を接続する。この場合発光素子（２
２ａ）と上述した受光素子（３０ａ）とにより第１のホ
トカプラを構成し、発光素子（２２ｂ）と受光素子（３
０ｂ）とＫより第２のホトカプラを構成している。

更に本例では、上述した直流電源（ハ）の正極と接続点
Ｐとの関Ｋ、定電圧素子０υと抵抗器−とよりなる直列
回路を接続し、これら両者０υと（至）との接続点をト
ランジスタ■のベースに接続し、そのコレクタをトラン
ジスタαＪのベースに、又エミッタを接続点Ｐに接続し
ている。

又、１次及び２次コイル（４ａ）及び（４ｂ）の極性関
係を、図示するよ５にフォワード方式に接続する。

次にこの動作を説明すると、電源スィッチ（２）のオン
によって直流電源（１）より抵抗器部−トランジスタα
階のベース−エミッター抵抗器α滲−ト２ンジスタ（５
）のベース−エミッタを通じて起動電流が流れ、このス
イッチングレギュレータが発振を開始し、動作状態とな
ることは従来と同様である。この起動により動作用直流
電源（ハ）の電圧がほぼ正常となり、これがある一定電
圧以上となる過程において定電圧素子Ｇυが導通し、ト
ランジスタ０４がオンする。これによりトランジスタα
謙がオフし、よってこれ以降は３次コイル（４ｃ）より
コンデンサα２及びトランジスタ（１３のコレクターエ
ミッタを通じてトランジスタ（５）のベースに供給され
ていた帰還信号はカットされ、その後は接続点Ａに得ら
れる信号Ｓｍに基ずいて生ずる第２図Ｃに示す矩形波信
号Ｓｃが帰還信号となり、このスイッチングレギュレー
タの発振、即ちスイッチング素子であるトランジスタ（
５）のスイッチング動作が継続される。

以上の動作により出力端子（１８Ｍ）及び（１８ｂ）　
Ｋ直流電圧Ｖｏが得られるが、この電圧Ｖｏの変動が発
光素子（２２ａ）　（２２ｂ）を通じて受光素子（３０
ａ）（３０ｂ）にそれぞれ光学的に伝達される。よって
仮りに出力電圧ＶＯが高くなろうとすると、受光素子（
３０ａ）の内部抵抗が下がり、接続点Ｂの電位ｖｂが下
がる。

これにより第２図より明らかなように矩形波信号Ｓｃの
時間幅τが小となる。同時に受光素子（３０ｂ）の内部
抵抗も下がり、即ち第２図Ｃに示す矩形波信号の振幅Ｈ
も小となり、これＫより出力電圧Ｖ。

が抑えられるようになる。又逆に出力電圧ＶＯが低くな
ろうとするときは、それぞれの受光素子（３０ａ）及び
（３０ｂ）の内部抵抗は高くなり、よって矩形波信号Ｓ
ｃの時間幅τは大となり、その振幅Ｈも大となって出力
電圧ＶＯが高くなる方向に制御される。

よって発光素子（２２ａ）−受光素子（３０ａ）の第１
のホトカプラは矩形波信号Ｓｃの時間幅制御の帰還系を
構成しており、発光素子（２２ｂ）−受光素子（３０ｂ
）の第２のホトカプラは矩形波信号Ｓｃの振幅制御の帰
還系を構成している。

又、トランジスタ０３は、発振のための帰還信号系に対
するスイッチングレギュレータの起動時と平常動作時と
の切換スイッチを構成しているものである。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明によれば、基本的には自励式のスイ
ッチングレギュレータの構成をなすが。

スイッチング素子（５）Ｋ供給するスイッチング信号と
して他励式において使用される矩形波信号を使用するよ
うにしており、しかも出力電圧の大きさに応じてこの矩
形波信号の時間幅及び振幅をそれぞれ制御しているので
、その制御が他励式の場合と同様にきわめて効果的に行
なわれ、よって１次コイルと２次コイルとの極性関係に
おいて、いわゆるフォワード方式を採用しても、何ら問
題なく出力制御を行うことができ、このフォワード方式
の採用により、周知のようにフライバック方式に比して
大きな出力を得ることができる特徴がある。

更に自励式スイッチングレギュレータであるために５他
励式に比して全体の構成が簡単となり、しかも１次コイ
ル等の回路定数により決まるスイッチング周期に同期し
た矩形波信号（スイッチング信号）を得て、これをスイ
ッチング素子に供給するようにしているので、このスイ
ッチング素子の動作上、何ら無理を生じることがない等
の特徴を有するものである、

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるスイッチングレギュレータの一例
を示す接続図、第２図はその動作の説明に供する波形図
、第３図は従来のスイッチングレギュレータの一例を示
す接続図である。 （１）は直流電源、（３）は高周波トランス、（５）は
スイッチング素子である。 同　　松隈秀盛辱）：１・、。 ”−’ｌ；＋・

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. トランスの１次コイルに直列に接続されてなるスイッチ
   ング素子が、上記１次コイル等の回路素子の定数によつ
   て決まる周期をもつてスイッチング動作する自励式のス
   イッチングレギュレータにおいて、上記スイッチング素
   子のスイッチング周期と同期する矩形波信号をくり返し
   て得るようになし、該矩形波信号の時間幅と振幅とを出
   力電圧によつて制御し、該制御された矩形波信号を、上
   記スイッチング素子に対してスイッチング信号として供
   給するようにしたことを特徴とするスイッチングレギュ
   レータ。