JPS631586Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、構成素子数の削減をして構成の簡
略化とともに高効率化を実現したスイツチングレ
ギユレータに関する。

〔従来の技術〕

一般にビデオテープレコーダ（VTR）やビデ
オカメラ等、携帯用或いは車載用の各種電子機器
の場合、その駆動電源にはバツテリが用いられて
いる。この種の電源は作動モードの切り換え等に
伴う負荷の急変によつて、その端子電圧が大きく
変動する虞があり、このような変動を抑制して電
子機器の動作を安定化させるためにスイツチング
レギユレータが用いられている。

第１図は、従来の降圧型のスイツチングレギユ
レータを示す。入力端子２Ａ，２Ｂの間に供給さ
れた直流入力Viは、この入力端子２Ａ，２Ｂの
間に設置されたリツプル吸収用コンデンサ４でリ
ツプル分が除かれるとともに、スイツチングトラ
ンジスタ６でパルス（交流）に変換され、ダイオ
ード８、チヨークコイル１０およびコンデンサ１
２で構成される直流再生回路１４で再び直流に変
換された後、出力端子１６Ａ，１６Ｂから安定化
直流電圧Voとして取り出される。

そして、このスイツチングレギユレータには、
この直流出力の変動レベルに応じたパルス幅のス
イツチング制御パルスを発生するコンパレータ１
８が設置されている。すなわち、コンパレータ１
８の反転入力端子には前記直流電圧Voが印加さ
れ、その非反転入力端子には電源２０で基準電圧
が設定されているとともに、スイツチングトラン
ジスタ６のコレクタ側から交流信号が抵抗２２を
介して正帰還されている。このため、コンパレー
タ１８は誤差増幅器と発振器とを兼用し、前記変
動レベルに対応するON−OFFデユーテイを持つ
パルスを発生するパルス幅変調回路として機能し
ている。このコンパレータ１８の出力パルスは、
前記スイツチングトランジスタ６に駆動電流を供
給するトランジスタ２４のベースに印加されてい
る。このトランジスタ２４はスイツチングトラン
ジスタ６のベースと基準電位点との間に抵抗２６
を介して接続され、スイツチングトランジスタ６
のエミツタ・ベース間にはバイアス抵抗２８が接
続されている。従つて、スイツチングトランジス
タ６は、前記制御パルスの印加に基づくトランジ
スタ２４の動作に応動してスイツチング動作をす
る。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ところで、このスイツチングレギユレータで
は、スイツチングパルスの時間幅を直流出力の変
動レベルに応じて制御するためのパルス幅制御回
路を、コンパレータ１８および帰還抵抗２２で構
成している。このように帰還素子に抵抗２２を用
いると、抵抗２２を流れるパルス電流によつて電
力損失を生じ、また、コンパレータ１８でパルス
幅制御をしているため、回路構成が複雑化し、高
価に成る等の不都合がある。

最近の低電圧駆動の各種電子機器では、バツテ
リイの消耗を低く抑えるために損失を極力少なく
することが要請されているが、このような帰還素
子の損失についても、その低減が必要であること
は言うまでもない。

そこで、この考案は、構成素子数を削減して構
成の簡略化を図るとともに、損失を低減させて高
効率化したものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この考案のスイツチングレギユレータは、第２
図に示すように、スイツチングによつて直流入力
をパルスに変換する第１のトランジスタ（スイツ
チングトランジスタ６）と、第１のトランジスタ
の通過信号が帰還回路を通してベースに正帰還さ
れて第１のトランジスタとともに発振回路を構成
し、その発振によつて第１のトランジスタのベー
ス電流を断続させて第１のトランジスタをスイツ
チングさせる第２のトランジスタ３０と、第１の
トランジスタのスイツチングによつて得られたパ
ルスを直流に変換する直流再生回路１４と、出力
検出電圧と基準電圧とを比較して得られた差電圧
に応じて第２のトランジスタのバイアス電流を制
御する第３のトランジスタ３６とを備えたもので
ある。

〔作用〕

このように構成すると、第１のトランジスタ６
のベース電流は、第２のトランジスタ３０のコレ
クタ・エミツタ間を通じて流れる。トランジスタ
３０のベースには、第３のトランジスタ３６によ
つて制御されたバイアス電流が与えられるととも
に、コンデンサ３４および抵抗３５からなる帰還
回路３３を通じてトランジスタ６のコレクタ側か
らトランジスタ６を通過した信号が正帰還され
る。このため、トランジスタ６とトランジスタ３
０は、帰還回路３３を内部に含む閉ループを成し
て発振回路を構成して発振を生じる。

この発振によつて、トランジスタ６に対するベ
ース電流が断続状態となり、トランジスタ６はス
イツチング動作する。この結果、トランジスタ６
に加えられた直流入力は、パルスに変換されるの
である。

そして、トランジスタ６およびトランジスタ３
０の発振周期は、トランジスタ３６を通じて流れ
る直流出力に応じて制御されるので、発振と同時
にパルス幅変調動作が行われる。トランジスタ３
６は、出力検出電圧は基準電圧とを比較して両者
の差電圧を求め、その差電圧に応じてトランジス
タ３０のバイアス電流を制御するから、出力電圧
が低くなつた場合には発振周期が短くなり、ま
た、出力電圧が高くなつた場合には発振周期が長
くなる。このような制御動作によつて、安定した
レベルを持つ直流出力が得られる。

〔実施例〕

第２図は、この考案のスイツチングレギユレー
タの実施例を示す。

図において、第１のトランジスタとしてスイツ
チングトランジスタ６が設置され、そのベースお
よび直流再生回路１４の出力側との間には、第２
のトランジスタ３０が接続されている。この実施
例では、トランジスタ３０にはNPN形トランジ
スタが使用され、トランジスタ３０はコレクタを
スイツチングトランジスタ６のベース側、エミツ
タを直流再生出力側にして接続されている。この
トランジスタ３０のベースには直流入力側よりバ
イアス入力が抵抗３２を介して与えられるととも
に、このトランジスタ３０のベースとスイツチン
グトランジスタ６のコレクタの間にはスイツチン
グトランジスタ６で形成されたパルス出力、すな
わちスイツチング出力を正帰還させる帰還回路３
３が付加されている。この帰還回路３３はコンデ
ンサ等のリアクタンス素子又はとリアクタンス素
子と他の素子とで構成され、この実施例ではコン
デンサ３４および抵抗３５を直列にして形成され
ている。すなわち、トランジスタ３６にはリアク
タンス素子を含んで構成される帰還回路３３が付
加されているため、トランジスタ３０はパルス発
振器を構成するとともに、スイツチングトランジ
スタ６のベースにパルス状に駆動電流を流す駆動
トランジスタとして機能している。

また、このトランジスタ３０のベースには、そ
の動作電流を直流出力レベルの変動に応じて制御
する発振制御用のトランジスタ３６が設置されて
いる。すなわち、このトランジスタ３６のコレク
タには前記トランジスタ３０のベースが接続さ
れ、そのエミツタには基準電圧を設定するために
直流再生回路１４の出力が抵抗３８を介して印加
されるとともに、基準電位点（GND）側をアノ
ードにして定電圧ダイオード４０が接続されてい
る。そして、このトランジスタ３６のベースに
は、出力端子１６Ａ，１６Ｂの間に直列接続され
た抵抗４２，４４の接続点から直流出力に対応し
たレベルを持つ出力検出電圧が印加され、また、
コレクタには前記抵抗３２を介してコレクタ電流
が直流入力先側から与えられている。したがつ
て、トランジスタ３６は誤差増幅器を構成してお
り、トランジスタ３０で構成されるパルス発振器
が発生するパルス幅で直流出力の変動レベルをパ
ルス幅変調してスイツチング制御パルスを形成す
ることから、トランジスタ３０とともにパルス幅
変調回路を構成している。

以上の構成において、その動作を説明すると、
トランジスタ３６のエミツタに形成された基準電
圧と、トランジスタ３６のベース・エミツタ間電
圧との合成値によつて比較電圧（スレツシヨルド
電圧）が形成されている。この電圧と抵抗４２，
４４の接続点で検出される出力検出電圧とが比較
され、トランジスタ３６を流れる電流は両者の差
電圧に応じた値となり、このトランジスタ３６を
流れる電流によつてトランジスタ３０の動作電流
が制御される。

トランジスタ３０のベースには抵抗３２によつ
てバイアスが与えられ、且つ、コンデンサ３４を
介してトランジスタ６のコレクタから帰還回路３
３を介して正帰還が与えられていることから、ト
ランジスタ３０が発振する。この発振によつてト
ランジスタ６はスイツチングし、入力端子２Ａ，
２Ｂに印加された入力電圧Viは、このスイツチ
ングによつて交流に変換される。すなわち、トラ
ンジスタ６のコレクタに形成されたパルスはコン
デンサ３４および抵抗３５を介してトランジスタ
３０のベースに正帰還されるので、トランジスタ
３６の発振動作はこのパルスに応動したものとな
る。そして、トランジスタ３６のコレクタに形成
される制御パルスのデユーテイ比は、そのベース
入力に与えられる動作電流に依存し、トランジス
タ３６に流れる電流によつて制御されるので、ト
ランジスタ６のON−OFF時間、すなわち、トラ
ンジスタ６のコレクタ側に現れるパルスのデユー
テイ比は、直流出力の変動レベルに対応して制御
され、出力端子１６Ａ，１６Ｂには安定化された
直流出力として出力電圧Voが取り出されること
になる。

第３図は、このような制御動作についての動作
波形を示しており、Ａはトランジスタ６のコレク
タ電圧、Ｂはトランジスタ６のベース電圧、Ｃは
トランジスタ３０のベース電圧、Ｄは出力電圧
Vo、Ｅはトランジスタ３６のエミツタ電圧、Ｆ
は抵抗４２，４４の中点電圧（出力検出電圧）を
表し、スイツチング制御による出力電圧の安定化
が図られる。なお、各電圧V₁，V₂，V₃，V₄，V₅
は、回路条件によつて、たとえば、Ｖ＝12V、
V₂＝9.5V、V₃＝9V、V₄＝6.5V、V₅＝7.2V、
Vm＝5Vに設定される。

そして、帰還回路３３は、コンデンサ３４およ
び抵抗３５で構成されているので、トランジスタ
６のコレクタ側からの帰還信号はパルスのみとな
り、従来の抵抗を用いた場合に比較して電力損失
を抑制することができる。この実施例では、スイ
ツチングトランジスタ６を駆動するトランジスタ
３０を発振器に兼用しているため、その構成が簡
略化されている。また、この実施例では、帰還回
路３３が抵抗３５を直列に含んで構成されている
ため、発振周波数の安定化を図ることができる。
さらに、この実施例では、トランジスタ６に流し
た駆動電流は直流再生出力に加算して取り出すよ
うにしているため、その駆動電流を有効に利用す
ることができ、変換効率を向上させることができ
る。

また、このスイツチングレギユレータでは、誤
差増幅器をトランジスタ３６のみで構成している
ため、その構成が簡略化されているとともに、従
来のコンパレータを使用したものに比較して安価
に提供することができる。

なお、各実施例のようにトランジスタ３０に
NPN形トランジスタを用いた場合、ベース電流
の流出がない点で有利であるが、PNP形トラン
ジスタを用いても発振器を構成することができ
る。また、トランジスタ３６についても、実施例
のNPN形トランジスタに限定されるものではな
い。

〔考案の効果〕

以上説明したように、この考案によれば、構成
素子数を削減して構成の簡略化を図り、電力損失
を低減し、高効率化が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のスイツチングレギユレータを示
す回路図、第２図はこの考案のスイツチングレギ
ユレータの実施例を示す回路図、第３図は第２図
に示したスイツチングレギユレータの動作波形を
示す図である。 ６……スイツチングトランジスタ（第１のトラ
ンジスタ）、１４……直流再生回路、３０……第
２のトランジスタ、３３……帰還回路、３４……
コンデンサ、３６……第３のトランジスタ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 スイツチングによつて直流入力をパルスに変換
   する第１のトランジスタと、 第１のトランジスタの通過信号が帰還回路を通
   してベースに正帰還されて第１のトランジスタと
   ともに発振回路を構成し、その発振によつて第１
   のトランジスタのベース電流を断続させて第１の
   トランジスタをスイツチングさせる第２のトラン
   ジスタと、 第１のトランジスタのスイツチングによつて得
   られたパルスを直流に変換する直流再生回路と、 この直流再生回路の出力側から検出された出力
   検出電圧と基準電圧とを比較して得られる差電圧
   に応じて第２のトランジスタのバイアス電流を制
   御する第３のトランジスタとを備えたスイツチン
   グレギユレータ。