JPS63253860A - スイッチングレギュレータのダミー抵抗制御回路 - 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】 〔概　要〕 スイッチングレギュレータのダミー抵抗負荷を制御する
ための回路であって、負荷電流および出力電圧を検出す
る手段の出力によりダミー抵抗器の接続を制御し、電源
装置の効率を高め且つ温度上昇を抑制する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はスイッチングレギュレータのダミー負荷を制御
するための回路に関するもので、さらに詳しく言えば、
負荷電流および出力電圧によってダミー負荷抵抗器を切
り換えて接続するようにしたスイッチングレギュレータ
のダミー抵抗回路に関するものである。

一般にスイッチングレギュレータは無負荷あるいは軽負
荷状態では平滑回路のチョークコイル等のカットオフに
より出力電圧が上昇する傾向を有すると共に、スイッチ
ング波形のオン幅が極めて細幅に制御され、歯抜けが生
じてスイッチング周期が間欠的になる場合が生ずるので
、このような状態を避けるために出力回路に適当なダミ
ー負荷を与えて使用される。このダミー負荷は、一般に
抵抗器が使用され、無負荷及び軽負荷時における電圧上
昇の抑制とスイッチング周期の安定化と出力コンデンサ
の充電電荷の放出とを主として行なう。ダミー負荷の使
用により、電源のインピーダンスが低下して電源回路の
動作も安定する。

第２図は、スイッチングレギュレータの出力電圧−負荷
電流（Ｖ−１）特性図であって、例えばＩ、で示される
電流をダミー抵抗に供給することによって無負荷及び軽
負荷時における大きな電圧上昇が抑制される。然るにダ
ミー回路以外の負荷による負荷電流の増加によって、例
えばＩ２に示す電流がレギュレータより供給されるよう
になっても、出力電圧がほぼ一定に保たれるため、無負
荷及び軽負荷時と同様にダミー回路に電流が流れる。従
って、一定の抵抗値の抵抗器をダミー負荷として電源回
路に接続して置くと、中乃至重負荷時には電源装置の効
率の低下および電源装置の不必要な温度上昇を招く。ま
た多出力のスイッチングレギュレータの場合は各出力回
路にこのダミー回路が設けられているため、効率低下及
び温度上昇が更に著しくなる。出力電圧の変化に追従し
てダミー電流を連続可変制御することで電源装置の効率
の低下を防ぐことが考えられるが、これには半導体によ
る制御回路を必要とすると共に半導体にダミー電力を負
わせるため、放熱を充分考慮する必要がある。従って、
半導体の実装技術、スペースおよびコストの点でダミー
電力を半導体に消費させることは実質的に難しい。

そのために、抵抗器をダミー負荷とする効率の良いスイ
ッチングレギュレータのダミー抵抗回路の提供が要望さ
れている。

〔従来の技術〕

スイッチングレギュレータのダミー抵抗回路は、従来、
単一の抵抗器を電源回路の出力端子に接続したものが多
く用いられている。無負荷及び軽負荷時においてはこの
抵抗器がダミー負荷として好適な作用を為すが、中乃至
重負荷時には電源装置の効率の低下および電源装置の不
必要な温度上昇を招く。半導体装置によるダミー負荷回
路も考えられているが、半導体による制御回路並びに比
較的出力損失の大きな半導体を必要とし、放熱を充分考
慮する必要があると共に、半導体の実装技術。

スペースおよびコストの点で不利である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この従来方式では負荷の変化に伴って効率良くダミー負
荷を制御することは困難であった。特に単一の抵抗器を
用いる回路にあっては、回路が簡単にはなるが効率およ
び発熱の点で問題があり、また、半導体を用いる回路に
あっては、放熱スペースおよびコストの点で極めて不利
であった。

本発明はこのような点に鑑みて創作されたもので、負荷
電流および出力電圧を検出する手段の出力によりダミー
抵抗器の接続を制御し、電源装置の効率を高め且つ温度
上昇を抑制することのできる′スイッチングレギュレー
タのダミー抵抗回路を提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理図を示す。

図において、ｌはスイッチングレギュレータであって、
整流回路、スイッチング回路、変換トランス等により入
力電圧を所定の直流電圧に変換している。なお、図示し
ていないが平滑用コンデンサ等も含まれていて平滑され
た直流電圧が出力される。２はダミー負荷効果を呈する
に十分な負荷電流を検出するための電流検出手段であり
、また、３は予め決められた複数の出力電圧値を検出す
る電圧検出手段である。４はダミー抵抗および接続制御
回路であって、複数のダミー抵抗器の接続を制御するた
めのスイッチ手段が含まれる。

〔作　用〕

スイッチングレギュレータ１の負荷電流が電流検出手段
２にて検出され、また、スイッチングレギュレータｌの
出力電圧が電圧検出手段３にて検出される。此等の検出
手段２，３の出力がダミー抵抗および接続制御回路４に
供給されて負荷電流および電源端子間電圧（出力電圧）
に基づくダミー負荷の制御が行なわれる。

〔実施例〕

第３図は本発明の実施例の回路図であって、抵抗器７と
ツェナーダイオード８にて基準電圧を作り、コンパレー
タ９．１０の一方の端子に供給している。抵抗器６はコ
ンパレータ９の動作点を定めるための電圧分割用抵抗器
であり、また、抵抗器５は負荷電流が所定値を超えたこ
とをコンパレータ１０によって検出するために設けられ
ている。

１１はリレーのコイルであって、コンパレータ９の出力
端子に夫々接続され、スイッチングレギュレータ１の出
力電圧の増大に伴うコンパレータ９の出力がＬＯＷへ反
転することにより付勢されてその接点１１゛を開成する
。即ち、スイッチングレギュレータ１の出力電圧の増大
に伴い、最初に最も上方のコンパレータ９の出力が反転
し、リレーコイル１１が付勢されて左端の接点１１°が
開成され、直列接続された抵抗器１３〜１６のうちの抵
抗器１３．１４が直列接続となり出力のマイナス側に接
続され、ダミー抵抗値が増加し、出力電圧に相当する電
流が流れる。更にスイッチングレギュレータｌの出力電
圧が増大すると、同様にして抵抗器１３〜１５の直列接
続となりダミー抵抗値が更に増加し、上昇した出力電圧
に相当するダミー電流が流れる。更に軽負荷となって出
力電圧が上昇すると、抵抗器１３〜１６の４個が直列接
続となり最も大きなダミー抵抗値となる。このような動
作を行なうダミー抵抗制御回路においては、コンパレー
タ９の検出動作点電圧と抵抗器１３〜１６を任意の値に
選択することにより、ダミー電流値を出力電圧の変化に
かかわらず、はぼ一定に制御することができる。

コンパレータ１０は抵抗器５による電圧降下が所定値を
超えた時に反転してリレーコイル１２を付勢し、接点１
２’　を開成する。従って、例えば第２図のＩ、で示す
ダミー電流と同等以上の負荷電流値になるとダミー回路
は完全に遮断される。）このため、電源の出力端子２１
．２２間にはダミー負荷の変化に拘らず安定した電圧が
供給される。

本実施例においては、出力の電圧検出ダミー抵抗制御を
３段階とし、電流検出ダミー抵抗制御を１段階としたが
、これに限定されるものではなく、出力電圧、電流特性
に適合した段数を選定できるものである。

第４図は第３図に示す回路をダミー抵抗器１３〜１６と
スイッチ手段としての半導体スイッチ素子１８．１９に
て構成した例を示す回路図である。

即ち、出力電圧が高い場合は、抵抗器１７にてプルアッ
プされたコンパレータ９の出力を受けて半導体スイッチ
素子１８が順次導通し、抵抗″Ｊ５１３〜１６を直列接
続してダミー電流を流す。また、負荷電流が所定値を超
えた場合は、コンパレータ１０の出力が反転してスイッ
チ′素子１９がオフとなり、ダミー回路が遮断される。

第５図はダミー抵抗器１３°〜１６°を出力に並列接続
した実施例であって、回路構成は第４図に示すものと似
ているが複数の抵抗器を出力に並列接続するため、抵抗
値の選択は第４図に示すものと異なる。このように、リ
レーに代えて半導体素子を用いることにより、小型で且
つ高信頼性の回路を構成することができる。

第６図はダミー電流と出力電圧との関係を示すグラフで
あって、単一の抵抗器を用いた従来例の特性が（ａｌで
示され、また、本発明に係る特性が（ｂｌで示される。

同図に示されるように、負荷電流が第２図の１１で示す
ダミー電流と同等以上になると、出力電圧がほぼ安定領
域の電圧Ｖｓとなり、負荷電流を検出する手段によりダ
ミー抵抗回路が遮断され、出力電圧が上昇すると出力電
圧を検出する手段により検出電圧ＶＳｔ〜ＶＳＳの各段
階においてダミー抵抗値を増加させていくため、ダミー
電流はΔｉの幅でほぼ一定にすることができる。これに
より不要な発熱および効率の低下が防止される。

また、このダミー電流は検出電圧とダミー抵抗値を任意
に組み合わせることにより、はぼ一定にすることもでき
るし、増加あるいは減少傾向の電流値を形成することも
でき、スイッチングレギュレークの出力特性に適合した
ダミー電流制御回路を構成できるものである。

〔発明の効果〕

以上述べてきたように本発明によれば、ダミー抵抗器の
選択的接続制御が為されるので、電源装置の効率を高め
得るし温度上昇の抑制も可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、 第２図はスイッチングレギュレータの特性図、第３図は
本発明の一実施例の回路図、 第４図は本発明の他の実施例の回路図、第５図は第４図
に示す回路の変形例の回路図、第６図はダミー電流と出
力電圧との関係を示すグラフである。 第１図、第３図、第４図、第５図において、１はスイッ
チングレギュレータ、 ２は電流検出手段、 ３は電圧検出手段、 ４はダミー抵抗および接続制御回路、 ５〜７．１３〜１６は抵抗器、 ８はツェナーダイオード、 ９．１０はコンパレータ、 １１．１２はリレーコイル、 １１’、１２”はリレーの接点である。 ？ 不・４ゴ弓ノ）々、理Ｇ］ ヌイ・ノ＋二り′°し六′ユレータの１＋慌の第２図 不発明Ｊ、−ヂを例σ）引分口 第３図 不治トＩ１３目・り合ジｆ、・９ビＡでＬイラリＪ）１
つ８才トレコ第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. スイッチングレギュレータのダミー抵抗負荷を制御する
   ための回路であって、複数のダミー抵抗器（４Ａ）と、
   ダミー負荷効果を呈するに十分な負荷電流を検出する手
   段（２）と、予め決められた複数の出力電圧値を検出す
   る手段（３）と、前記出力電圧を検出する手段（３）の
   出力に応じて前記ダミー抵抗器を選択的に出力回路と並
   列に接続し又は切り離し、前記負荷電流を検出する手段
   （２）の出力により前記すべてのダミー抵抗器を切り離
   すためのスイッチ手段（４）とを備え、前記スイッチン
   グレギュレータの出力変化に追従して段階的にダミー負
   荷を制御することを特徴とするスイッチングレギュレー
   タのダミー抵抗回路。