JPS6326625B2 - - Google Patents
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- JPS6326625B2 JPS6326625B2 JP10005280A JP10005280A JPS6326625B2 JP S6326625 B2 JPS6326625 B2 JP S6326625B2 JP 10005280 A JP10005280 A JP 10005280A JP 10005280 A JP10005280 A JP 10005280A JP S6326625 B2 JPS6326625 B2 JP S6326625B2
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- JP
- Japan
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- state
- voltage
- circuit
- switching
- pulse
- Prior art date
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- Expired
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
- H02M3/02—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC
- H02M3/04—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters
- H02M3/10—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M3/145—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/155—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/156—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は直流安定化電源回路に係り、スイツチ
ング素子の導通状態をスイツチングパルスのレベ
ルを入力電圧のレベルに応じて制御することによ
つて制御し、簡単な回路構成でスイツチングノイ
ズが少なく、高効率の直流安定化電源回路を提供
することを目的とする。
ング素子の導通状態をスイツチングパルスのレベ
ルを入力電圧のレベルに応じて制御することによ
つて制御し、簡単な回路構成でスイツチングノイ
ズが少なく、高効率の直流安定化電源回路を提供
することを目的とする。
第１図は従来のスイツチングレギユレータの一
例の回路図を示す。同図において、入力端子１に
入来した非安定直流電圧Viはトランジスタ等のス
イツチング素子２に供給され、ここでパルス幅変
調回路３からのパルス信号Ｐでチヨツピングさ
れ、スイツチング素子２がオフになつた時に後段
に電流を流し続けるためのフライホイールダイオ
ード４、平滑チヨーク５、平滑コンデンサ６にて
平滑されて出力端子７よりとり出される。この
際、出力電圧Vpはパルス幅変調回路３に供給さ
れ、出力電圧Vpのレベルが低下（上昇）した時
にはパルス信号Ｐのパルス幅がスイツチング素子
１の導通期間が長く（短かく）なる方向に動作し
て出力端子７より安定な電圧Vpをとり出すよう
に構成されている。パルス信号Ｐのデユーテイサ
イクルをδとした場合、出力電圧Vpは、Vp＝（１
−δ）Viとなる。
例の回路図を示す。同図において、入力端子１に
入来した非安定直流電圧Viはトランジスタ等のス
イツチング素子２に供給され、ここでパルス幅変
調回路３からのパルス信号Ｐでチヨツピングさ
れ、スイツチング素子２がオフになつた時に後段
に電流を流し続けるためのフライホイールダイオ
ード４、平滑チヨーク５、平滑コンデンサ６にて
平滑されて出力端子７よりとり出される。この
際、出力電圧Vpはパルス幅変調回路３に供給さ
れ、出力電圧Vpのレベルが低下（上昇）した時
にはパルス信号Ｐのパルス幅がスイツチング素子
１の導通期間が長く（短かく）なる方向に動作し
て出力端子７より安定な電圧Vpをとり出すよう
に構成されている。パルス信号Ｐのデユーテイサ
イクルをδとした場合、出力電圧Vpは、Vp＝（１
−δ）Viとなる。
ところで、パルス信号Ｐのデユーテイサイクル
δを例えば０％付近や100％付近の極端な値に設
定するとパルス幅制御の設計が困難になるので、
通常50％前後を標準使用状態として設定すること
が多い。このため、このスイツチングレギユレー
タで入力電圧Viの略1/2の出力電圧Vpを得る場合
には好適である。
δを例えば０％付近や100％付近の極端な値に設
定するとパルス幅制御の設計が困難になるので、
通常50％前後を標準使用状態として設定すること
が多い。このため、このスイツチングレギユレー
タで入力電圧Viの略1/2の出力電圧Vpを得る場合
には好適である。
然るに、例えばテレビジヨン受像機において、
水平偏向パルスの周期に同期させてパルス信号Ｐ
のスイツチング周期を定める回路に適用した場
合、デユーテイサイクルδが50％前後ということ
は水平偏向の中央部付近でスイツチングすること
になり、このスイツチングの際に発生する高周波
振動が画面の略中央部に妨害となつて現われ、し
かもこの妨害の出る位置が入力電圧Viのレベル値
によつて変動するので画面が不自然になる等の欠
点があつた。又、電池を使用する機器において
は、実際に使用する電圧Vpに比して遥かに大き
な電圧Viを定格にもつ電流を使用しなければなら
ず不経済である欠点があつた。更に、パルス幅変
調回路３は構成が複雑であり、安価に構成し得な
い欠点があつた。
水平偏向パルスの周期に同期させてパルス信号Ｐ
のスイツチング周期を定める回路に適用した場
合、デユーテイサイクルδが50％前後ということ
は水平偏向の中央部付近でスイツチングすること
になり、このスイツチングの際に発生する高周波
振動が画面の略中央部に妨害となつて現われ、し
かもこの妨害の出る位置が入力電圧Viのレベル値
によつて変動するので画面が不自然になる等の欠
点があつた。又、電池を使用する機器において
は、実際に使用する電圧Vpに比して遥かに大き
な電圧Viを定格にもつ電流を使用しなければなら
ず不経済である欠点があつた。更に、パルス幅変
調回路３は構成が複雑であり、安価に構成し得な
い欠点があつた。
本発明は上記欠点を除去したものであり、第２
図以下と共にその一実施例について説明する。
図以下と共にその一実施例について説明する。
第２図は本発明になる直流安定化電源回路の一
実施例の基本回路図を示し、同図中、第１図と同
一構成部分には同一番号を付す。同図中、８は出
力電圧比較用の標準電圧、９は演算増幅器、１０
はスイツチングパルス信号Psの波高値決定用の標
準電圧、１１，１２はクランプ用ダイオード、１
３はクランプ用抵抗、１４はスイツチング素子２
のバイアス抵抗、１５は水平偏向パルス入力端子
である。水平偏向パルスPiの振幅はスイツチング
素子２に供給するパルスPsの振幅よりも大に設定
されている。
実施例の基本回路図を示し、同図中、第１図と同
一構成部分には同一番号を付す。同図中、８は出
力電圧比較用の標準電圧、９は演算増幅器、１０
はスイツチングパルス信号Psの波高値決定用の標
準電圧、１１，１２はクランプ用ダイオード、１
３はクランプ用抵抗、１４はスイツチング素子２
のバイアス抵抗、１５は水平偏向パルス入力端子
である。水平偏向パルスPiの振幅はスイツチング
素子２に供給するパルスPsの振幅よりも大に設定
されている。
このものは入力端子１に入来する入力電圧Viを
スイツチング素子２、ダイオード４、コイル５、
コンデンサ６を介して出力端子７よりとり出す
際、入力電圧Viのレベル変動に応じてスイツチン
グ素子２の導通状態を制御して一定レベルの出力
電圧Vpを得るものである。端子１５に入来した
水平偏向パルスPiは抵抗１３を介してダイオード
１１，１２に供給されて電圧E3及び電圧（E2＋
E3）にクランプされ、基底部が電圧E3、パルス
のピーク・ピーク値が電圧E2のパルス信号Psと
され、パルス信号Psの基底部及びピークのレベル
は入力電圧Viのレベル変動に応じた増幅器９の出
力電圧E3に応じて第３図に示す信号Ps〜Ps
の如く変化する。この場合、抵抗１４、電圧E2
は信号Ps〜Psが得られるように適宜定められ
ている。
スイツチング素子２、ダイオード４、コイル５、
コンデンサ６を介して出力端子７よりとり出す
際、入力電圧Viのレベル変動に応じてスイツチン
グ素子２の導通状態を制御して一定レベルの出力
電圧Vpを得るものである。端子１５に入来した
水平偏向パルスPiは抵抗１３を介してダイオード
１１，１２に供給されて電圧E3及び電圧（E2＋
E3）にクランプされ、基底部が電圧E3、パルス
のピーク・ピーク値が電圧E2のパルス信号Psと
され、パルス信号Psの基底部及びピークのレベル
は入力電圧Viのレベル変動に応じた増幅器９の出
力電圧E3に応じて第３図に示す信号Ps〜Ps
の如く変化する。この場合、抵抗１４、電圧E2
は信号Ps〜Psが得られるように適宜定められ
ている。
即ち、第３図に示す如く、スイツチング素子２
のオンレベルl1、オフレベルl2を定め、入力電圧
Viが標準値にある場合（の状態）、スイツチン
グ素子２はパルス信号Psに応じて導通状態（或い
は導通状態に近い状態）と遮断状態（或いは遮断
状態に近い状態）とを繰返され、所謂スイツチン
グレギユレータとしての動作となる。この状態か
ら入力電圧Viがやや低くなると（の状態）、パ
ルス信号Psの基底部レベルは低下し、基底部はス
イツチング素子２の導通レベルのままであるもパ
ルス部はハーフオンの状態となり、スイツチング
素子２は導通状態と非飽和能動状態とを繰返され
る。この状態から入力電圧Viが更に低くなると
（の状態）、パルス信号の基底部及びパルス部は
共にスイツチング素子２の導通レベルとなり、ス
イツチング素子２は常時導通状態となる。これと
は逆に入力電圧Viが標準値からやや高くなると
（及びの状態）、パルス信号Psの基底部及びパ
ルス部は上昇し、スイツチング素子２は非飽和状
態と遮断状態とを繰返され、所謂シリーズレギユ
レータとしての動作となる。
のオンレベルl1、オフレベルl2を定め、入力電圧
Viが標準値にある場合（の状態）、スイツチン
グ素子２はパルス信号Psに応じて導通状態（或い
は導通状態に近い状態）と遮断状態（或いは遮断
状態に近い状態）とを繰返され、所謂スイツチン
グレギユレータとしての動作となる。この状態か
ら入力電圧Viがやや低くなると（の状態）、パ
ルス信号Psの基底部レベルは低下し、基底部はス
イツチング素子２の導通レベルのままであるもパ
ルス部はハーフオンの状態となり、スイツチング
素子２は導通状態と非飽和能動状態とを繰返され
る。この状態から入力電圧Viが更に低くなると
（の状態）、パルス信号の基底部及びパルス部は
共にスイツチング素子２の導通レベルとなり、ス
イツチング素子２は常時導通状態となる。これと
は逆に入力電圧Viが標準値からやや高くなると
（及びの状態）、パルス信号Psの基底部及びパ
ルス部は上昇し、スイツチング素子２は非飽和状
態と遮断状態とを繰返され、所謂シリーズレギユ
レータとしての動作となる。
これらの様子を入力電圧対出力電圧特性とスイ
ツチング素子２の損失との関係について表わすと
夫々第４図Ａ，Ｂのようになる。入力電圧Vinが
低く標準出力電圧Vpsと等しい場合（の状態）、
スイツチング素子２は常時導通状態であるので回
路が理想的に動作すれば損失Ppは零である。入力
電圧Viがこれよりも高い場合（の状態）、スイ
ツチング素子２がパルス期間でハーフオンになつ
た分だけ損失Ppが増加し、の場合に比して電圧
降下が大になつて出力電圧Vpを一定にするよう
に動作する。入力電圧Visが標準出力電圧Vpsと等
しい場合（の状態）、スイツチング素子２は完
全なスイツチング動作であるので損失Ppは零であ
り、この時の入力電圧Visと出力電圧Vpsとの関係
は、Vps＝（１−δ）Visとなる。この状態よりも
入力電圧Visが高い場合（及びの状態）、スイ
ツチング素子２は非飽和能動状態と遮断状態との
繰返しであるので損失Ppは入力電圧Visと共に一
様に増加し、電圧降下が大になつて出力電圧Vp
を一定にするように動作する。
ツチング素子２の損失との関係について表わすと
夫々第４図Ａ，Ｂのようになる。入力電圧Vinが
低く標準出力電圧Vpsと等しい場合（の状態）、
スイツチング素子２は常時導通状態であるので回
路が理想的に動作すれば損失Ppは零である。入力
電圧Viがこれよりも高い場合（の状態）、スイ
ツチング素子２がパルス期間でハーフオンになつ
た分だけ損失Ppが増加し、の場合に比して電圧
降下が大になつて出力電圧Vpを一定にするよう
に動作する。入力電圧Visが標準出力電圧Vpsと等
しい場合（の状態）、スイツチング素子２は完
全なスイツチング動作であるので損失Ppは零であ
り、この時の入力電圧Visと出力電圧Vpsとの関係
は、Vps＝（１−δ）Visとなる。この状態よりも
入力電圧Visが高い場合（及びの状態）、スイ
ツチング素子２は非飽和能動状態と遮断状態との
繰返しであるので損失Ppは入力電圧Visと共に一
様に増加し、電圧降下が大になつて出力電圧Vp
を一定にするように動作する。
即ち、本発明回路は、第１図に示す如きパルス
幅変調回路３を用いてパルス幅を変化させるので
はなく、入力電圧レベルの変動に応じてパルス信
号Psのレベルを〜の状態に変化させてスイツ
チング素子２の導通状態を種々変化させ、一定の
出力電圧レベルを得るようにしている。
幅変調回路３を用いてパルス幅を変化させるので
はなく、入力電圧レベルの変動に応じてパルス信
号Psのレベルを〜の状態に変化させてスイツ
チング素子２の導通状態を種々変化させ、一定の
出力電圧レベルを得るようにしている。
なお、スイツチング素子２がシリーズレギユレ
ータとしての動作しか行なわないとすれば、損失
Ppは第４図Ｂの破線に示す如く、の電圧安定化
を開始する入力電圧Vinから一様に増加する。
ータとしての動作しか行なわないとすれば、損失
Ppは第４図Ｂの破線に示す如く、の電圧安定化
を開始する入力電圧Vinから一様に増加する。
第５図に示す如き放電特性を持つ電池の標準電
圧に回路の入力電圧Visを設定すれば、大部分の
使用状態で高効率を保ち、しかも出力電圧は使用
当初の高電圧から寿命末期の限界電圧迄安定化さ
れる。
圧に回路の入力電圧Visを設定すれば、大部分の
使用状態で高効率を保ち、しかも出力電圧は使用
当初の高電圧から寿命末期の限界電圧迄安定化さ
れる。
第６図は本発明回路の具体的回路図を示し、同
図中、第２図と同一構成部分には同一番号を付
す。同図中、１６，１７，１８は出力電圧Vpの
レベルを調整するための抵抗器で、可変抵抗１７
の摺動子から出力端子７迄の抵抗値をRA、可変
抵抗１７の摺動子からアース迄の抵抗値をRBと
すると、出力電圧Vpは、Vp＝RA＋RB／RB・E1で定 められる。１９は標準電圧E1を得るためのツエ
ナーダイオード、２０はそのバイアス抵抗、２１
は標準電圧E2を得るためのツエナーダイオード、
２２はそのバイアス抵抗、２３，２４はバイパス
コンデンサである。この回路の動作及び効果は第
２図に示すものより容易に理解できるため、その
説明を省略する。
図中、第２図と同一構成部分には同一番号を付
す。同図中、１６，１７，１８は出力電圧Vpの
レベルを調整するための抵抗器で、可変抵抗１７
の摺動子から出力端子７迄の抵抗値をRA、可変
抵抗１７の摺動子からアース迄の抵抗値をRBと
すると、出力電圧Vpは、Vp＝RA＋RB／RB・E1で定 められる。１９は標準電圧E1を得るためのツエ
ナーダイオード、２０はそのバイアス抵抗、２１
は標準電圧E2を得るためのツエナーダイオード、
２２はそのバイアス抵抗、２３，２４はバイパス
コンデンサである。この回路の動作及び効果は第
２図に示すものより容易に理解できるため、その
説明を省略する。
上述の如く、本発明になる直流安定化電源回路
は、出力電圧と基準電圧とを比較する比較回路
と、前記能動素子をスイツチングするためのスイ
ツチングパルスを発生するパルス発生回路と、前
記比較回路の出力により、入力電圧レベルの変動
に応じて前記スイツチングパルス全体のレベルを
変化させる回路とよりなり、スイツチング能動素
子を、入力電圧のレベル変動に応じて連続的な導
通状態、導通状態と非飽和能動状態との繰返し、
導通状態或いはこれに近い状態と遮断状態或いは
これに近い状態との繰返し、非飽和能動状態と遮
断状態との繰返し、のいずれかで動作するように
したため、スイツチング能動素子の導通状態を入
力電圧のレベル変動応じて制御するだけで一定レ
ベルの出力電圧を安定に得ることができ、従来の
スイツチングレギユレータの如きパルス幅変調回
路を用いる必要がなく、回路を簡単に、安価に構
成し得、又、スイツチングレギユレータに比して
スイツチングの際の寄生振動による妨害を軽減で
き、更に、スイツチングレギユレータのようにス
イツチングパルスを50％付近に定める必要はない
ので、例えば、テレビジヨン受像機の水平偏向パ
ルスの周期に同期させてパルス信号のスイツチン
グ周期を定める回路に適用した場合、スイツチン
グパルスの前縁、後縁を受像画面の左右端にする
ことができ、オーバスキヤンのために画面上の影
響のない位置にすることができ、より自然な画面
を得ることができ、又更に、スイツチングレギユ
レータのように出力電圧と標準入力電圧との比を
それ程大に設定する必要がないので、電池の数を
増加する必要はなく、電池使用の機器に好適であ
る等の特長を有する。
は、出力電圧と基準電圧とを比較する比較回路
と、前記能動素子をスイツチングするためのスイ
ツチングパルスを発生するパルス発生回路と、前
記比較回路の出力により、入力電圧レベルの変動
に応じて前記スイツチングパルス全体のレベルを
変化させる回路とよりなり、スイツチング能動素
子を、入力電圧のレベル変動に応じて連続的な導
通状態、導通状態と非飽和能動状態との繰返し、
導通状態或いはこれに近い状態と遮断状態或いは
これに近い状態との繰返し、非飽和能動状態と遮
断状態との繰返し、のいずれかで動作するように
したため、スイツチング能動素子の導通状態を入
力電圧のレベル変動応じて制御するだけで一定レ
ベルの出力電圧を安定に得ることができ、従来の
スイツチングレギユレータの如きパルス幅変調回
路を用いる必要がなく、回路を簡単に、安価に構
成し得、又、スイツチングレギユレータに比して
スイツチングの際の寄生振動による妨害を軽減で
き、更に、スイツチングレギユレータのようにス
イツチングパルスを50％付近に定める必要はない
ので、例えば、テレビジヨン受像機の水平偏向パ
ルスの周期に同期させてパルス信号のスイツチン
グ周期を定める回路に適用した場合、スイツチン
グパルスの前縁、後縁を受像画面の左右端にする
ことができ、オーバスキヤンのために画面上の影
響のない位置にすることができ、より自然な画面
を得ることができ、又更に、スイツチングレギユ
レータのように出力電圧と標準入力電圧との比を
それ程大に設定する必要がないので、電池の数を
増加する必要はなく、電池使用の機器に好適であ
る等の特長を有する。
第１図は従来のスイツチングレギユレータの一
例の回路図、第２図は本発明回路の一実施例の基
本回路図、第３図は本発明回路の動作を説明する
ための入力電圧とパルス信号のレベル、スイツチ
ング素子の動作状態との関係を示す図、第４図
Ａ，Ｂは夫々本発明回路の動作を説明するための
入力電圧対出力電圧特性図及び入力電圧対損失特
性図、第５図は本発明回路に用いる電池の放電特
性図、第６図は本発明回路の具体的回路図であ
る。 １……入力電圧端子、２……スイツチング素
子、４……フライホイールダイオード、５……平
滑チヨーク、６……平滑コンデンサ、７……出力
端子、８……出力電圧比較用標準電圧、９……演
算増幅器、１０……スイツチングパルス信号の波
高値決定用標準電圧、１１，１２……クランプ用
ダイオード、１３……クランプ用抵抗、１４……
スイツチング素子のバイアス抵抗、１５……水平
偏向パルス入力端子。
例の回路図、第２図は本発明回路の一実施例の基
本回路図、第３図は本発明回路の動作を説明する
ための入力電圧とパルス信号のレベル、スイツチ
ング素子の動作状態との関係を示す図、第４図
Ａ，Ｂは夫々本発明回路の動作を説明するための
入力電圧対出力電圧特性図及び入力電圧対損失特
性図、第５図は本発明回路に用いる電池の放電特
性図、第６図は本発明回路の具体的回路図であ
る。 １……入力電圧端子、２……スイツチング素
子、４……フライホイールダイオード、５……平
滑チヨーク、６……平滑コンデンサ、７……出力
端子、８……出力電圧比較用標準電圧、９……演
算増幅器、１０……スイツチングパルス信号の波
高値決定用標準電圧、１１，１２……クランプ用
ダイオード、１３……クランプ用抵抗、１４……
スイツチング素子のバイアス抵抗、１５……水平
偏向パルス入力端子。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 直流電源の一端より能動素子とインダクタと
の直列接続を経て負荷の一端を接続し、前記負荷
の他端は前記直流電源の他端に接続し、更に前記
能動素子とインダクタの接続点と前記直流電源の
他端との間に、前記能動素子が遮断状態の時に導
通するような向きにダイオードを挿通し、前記能
動素子の動作状態を制御することによつて前記負
荷に加わる直流電圧を制御する直流安定化電源回
路において、 出力電圧と基準電圧とを比較する比較回路と、 前記能動素子をスイツチングするためのスイツ
チングパルスを発生するパルス発生回路と、 前記比較回路の出力により、入力電圧レベルの
変動に応じて前記スイツチングパルス全体のレベ
ルを変化させる回路とよりなり、 前記直流電源の電圧値に応じて、前記能動素子
を、連続的な導通状態、導通状態と非飽和能動状
態との繰返し、導通状態或いはこれに近い状態と
遮断状態或いはこれに近い状態との繰返し、非飽
和能動状態と遮断状態との繰返し、のいずれかで
動作するようにしたことを特徴とする直流安定化
電源回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10005280A JPS5725013A (en) | 1980-07-22 | 1980-07-22 | Direct current regulated electric power supplying circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10005280A JPS5725013A (en) | 1980-07-22 | 1980-07-22 | Direct current regulated electric power supplying circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5725013A JPS5725013A (en) | 1982-02-09 |
| JPS6326625B2 true JPS6326625B2 (ja) | 1988-05-31 |
Family
ID=14263713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10005280A Granted JPS5725013A (en) | 1980-07-22 | 1980-07-22 | Direct current regulated electric power supplying circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5725013A (ja) |
-
1980
- 1980-07-22 JP JP10005280A patent/JPS5725013A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5725013A (en) | 1982-02-09 |
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