JPS6364151B2

JPS6364151B2 -

Info

Publication number: JPS6364151B2
Application number: JP57093488A
Authority: JP
Priority date: 1982-06-01
Filing date: 1982-06-01
Publication date: 1988-12-09
Also published as: JPS58212366A

Description

【発明の詳細な説明】この発明はスイツチング回路に係り、特にスイ
ツチングレギユレータの効率改善等に適するもの
に関する。

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
ータを示している。このスイツチングレギユレー
タでは、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で交流に変換され、ダイオード８、チヨーク
コイル１０及びコンデンサ１２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から安定化出力Voとして取り
出される。

出力端子１６Ａ，１６Ｂの間に発生する直流電
圧Voはコンパレータ１８の反転入力端子に印加
され、非反転入力端子に電源２０で設定された基
準電圧と比較され、その変動が検出される。コン
パレータ１８の非反転端子には、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２
２を介して正帰還されている。即ち、このスイツ
チングレギユレータでは、コンパレータ１８は誤
差増幅器とともに発振器を構成しているため、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ため、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、スイツチングトランジスタ６に駆動電
流を供給する駆動用のトランジスタ２４のベース
に制御パルスとして印加されている。

このようなスイツチングレギユレータにおい
て、スイツチングトランジスタ６のスイツチング
動作は、パルス入力に対して一定の遅延時間とと
もに、立ち上り及び立ち下り時間を持つている。
このようなパルス動作における遅れは、単に時間
的な応答遅れだけでなく、その間に流れる電流が
電力損失になるものである。即ち、この間に流れ
る電流を時間で積分した値が損失となる。このよ
うな損失は、スイツチングレギユレータのような
直流を交流に変換する場合、その変換効率を低下
させることになり、効率を向上させるためにはこ
のようなスイツチング時間の遅れを除くことが必
要である。

また、最近の低電圧駆動の各種電子機器では、
このような変換効率の低下は、バツテリの耐用期
間を短縮化する原因になるため、その改善が要請
されることは言うまでもない。

この発明の目的は、スイツチングトランジスタ
のスイツチングの動作時間を短縮化して効率の向
上を図つたスイツチング回路の提供にある。

この発明は、スイツチングトランジスタで形成
されたパルスの位相を反転して取り出し且つ微分
して前記スイツチングトランジスタのベースに前
記入力パルスに重畳させそのスイツチング時間を
短縮化するようにしたものである。

この発明の実施例を図面を参照して詳細に説明
する。第２図はこの発明のスイツチング回路を実
施したスイツチングレギユレータを示している。
図において、第１図に示す回路と同一部分には同
一符号が付してある。スイツチングトランジスタ
６には、そのスイツチング動作によつて形成され
るスイツチパルスを極性を反転し、且つ、そのパ
ルスを微分して制御パルスの一部に加算して与え
るスイツチング補正回路３０が付加されている。
この実施例のスイツチング補正回路３０は、直流
再生回路１４にチヨークコイルを兼ねるトランス
３２を設置し、このトランス３２で得た極性反転
パルスをコンデンサ３４で微分してスイツチング
トランジスタ６のベースに印加している。即ち、
トランス３２は共通の鉄心に１次コイル３２Ｐ及
び２次コイル３２Ｓを極性が反対に成るように形
成し、この実施例では各コイル３２Ｐ，３２Ｓは
２次コイル３２Ｓに発生する誘導起電力の極性が
入力側とは反転するように一方の端子が共通に接
続されたチヨークトランスが用いられている。そ
して、１次コイル３２Ｐは従来回路と同様に直流
再生回路１４にチヨークコイルとして設置され、
一方、２次コイル３２Ｐの出力端子はコンデンサ
３４を介してスイツチングトランジスタ６のベー
スに接続されている。

また、スイツチングトランジスタ６のベースと
前記直流再生回路１４の出力側端子との間には、
駆動用トランジスタ３６が接続されている。即
ち、トランジスタ３６はスイツチングトランジス
タ６のベース・コレクタ間に、そのコレクタをス
イツチングトランジスタ６のベース、そのエミツ
タを直流再生回路１４の出力側にして接続されて
いる。このトランジスタ３６のベースには抵抗３
８を介して直流入力がバイアスとして与えられる
とともに、スイツチングトランジスタ６のコレク
タからスイツチング出力がコンデンサ４０を介し
て正帰還されるように成つている。

また、このトランジスタ３６のベースにはその
動作電流を制御するためのトランジスタ４２のコ
レクタが接続され、このトランジスタ４２のエミ
ツタには基準電圧を設定するための定電圧ダイオ
ード４４がアノードを基準電位点（GND）側に
して接続されるとともに、抵抗４６を介して直流
再生出力が与えらている。このトランジスタ４２
のベースには、入力端子１６Ａ，１６Ｂの間に直
列接続された抵抗４８，５０の接続点から直流出
力が印加され、この直流出力と前記定電圧ダイオ
ード４４の順方向降下電圧とトランジスタ４２の
ベース・エミツタ間電圧の合成値で設定される基
準電圧と比較されるように成つている。

以上の構成において、その動作を説明すると、
抵抗４８，５０の接続点で検出される直流出力電
圧は前記基準電圧より低い場合には、トランジス
タ３６はこの電位に応じて動作電流が流れるが、
このとき、トランジスタ３６はON状態になり、
トランジスタ６に駆動電流がトランジスタ３６を
介して流れる。また、前記直流出力電圧が前記基
準電圧より高い場合には、この電位に応じたトラ
ンジスタ３６の動作により、トランジスタ４２は
OFF状態になる。このようにスイツチング動作
は一定の発振周波数によつて連続して維持される
結果、直流入力Viはスイツチングトランジスタ
６のスイツチング動作によつて交流に変換され、
直流再生回路１４によつて再び直流に変換された
後、出力端子１６Ａ，１６Ｂから安定化出力Vo
として取り出される。例えば、負荷の変動等で直
流入力に変動が生じた場合には、前記の安定化動
作が瞬時に行われ、常に一定した直流出力を継続
して負荷に供給するとが可能になる。

このようなスイツチング動作において、スイツ
チングトランジスタ６のコレクタには、第３図Ａ
に示すスイツチングパルスが発生する。このパル
スはトランス３２の１次コイル３２Ｐに印加され
るため、２次コイル３２Ｓには極性が反転された
第３図Ｂに示すパルスが発生する。このパルスは
一定の直流レベルに重畳されている。そして、こ
のパルスはコンデンサ３４を介してスイツチング
トランジスタ６のベースに印加されるため、スイ
ツチングトランジスタ６のベースには第３図Ｃに
示す微分パルスがトランジスタ４２から与えられ
る制御入力パルスとともに印加される。この微分
パルスの各エツジは前記スイツチングパルスのエ
ツジ部分に対応しており、その電位レベルの増減
方向は互いに反対に成つていることから、スイツ
チングトランジスタ６がON又はOFFの動作に対
応してそれを助成するように機能する。この結
果、スイツチングトランジスタ６のスイツチング
動作時間の短縮化が可能になり、この間の電力損
失が削減され、変換効率の向上を図ることができ
る。

第３図Ａはスイツチング補正回路３０を付加し
た場合、第３図Ｂはそれを付加していない場合の
スイツチングパルスを示している。各パルスは時
間軸を拡大して示したものであり、各パルスのレ
ベルVcの90％から10％に立ち下がる時間Ta、
Tbを比較すると、スイツチング補正回路３０を
付加した場合、パルスの立ち下がりについて大幅
な時間の短縮（Ta＜Tb）が可能に成つており、
この間の電力損失を削減することができる。特
に、この電力損失の削減は、スイツチング周波数
が高くなるに従つて大きくなり、変換効率を改善
することができる。

また、このような効率改善について、スイツチ
ング補正回路３０はスイツチングトランジスタ６
で形成されたスイツチングパルスを用いることか
ら、そのためのエネルギ損失がなく、極めて効率
的である。しかも、この回路は、チヨークコイル
を兼用するトランス３２にコンデンサ３４を直列
に接続して構成されており、多くの素子を必要と
していない。特に、この実施例のように、トラン
ス３２をチヨークトランスで構成しているため、
その小型化をも図ることができ、安価に提供でき
る。

しかも、この実施例ではトランジスタ３６によ
つてスイツチングトランジスタ６の駆動電流を直
流再生出力側に加算させているため、変換効率の
向上が図ることができ、実験によれば、実施例の
場合、スイツチング時間の短縮等の相乗作用によ
つて、その変換効率は93％程度の高効率となるこ
とが確認されている。

また、以上説明した実施例では、自励式のスイ
ツチングレギユレータについて説明したが、この
発明は、第３図に示すように他励式のスイツチン
グレギユレータに実施しても同様の効果が期待で
きる。即ち、この実施例のスイツチングレギユレ
ータでは、他励式とするため、前記実施例の正帰
還用のコンデンサ４０を除き、且つ、駆動用トラ
ンジスタ３６のベースには鋸歯状波又は三角波等
の基準関数発生器５２からの基準波形５４をトラ
ンジスタ４２のコレクタに形成される変動レベル
とともに与えるものとする。この結果、同様のパ
ルス幅制御が可能になるが、このような他励式の
スイツチングレギユレータにおいても、この発明
の実施によつて得られる作用効果は全く同様であ
る。また、実施例のように、駆動用トランジスタ
３６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スイツチングトランジス
タ６の駆動電流を直流出力に加算することが可能
であり、同様に変換効率を向上させることができ
る。同様に、トランジスタ４２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。

なお、実施例では、直流再生回路１４のチヨー
クを兼用するチヨークトランスを用いてスイツチ
ングパルスを検出しているが、スイツチングパル
スの検出にはこのようなチヨークトランス以外の
インダクタを用いても同様の効果が期待でき、ま
た、そのインダクタは直流再生回路以外でスイツ
チングパルスを検出できる回路部位に接続して
も、同様の効果が得られる。

また、実施例ではスイツチングレギユレータを
例に採つて説明したが、この発明はこの種のスイ
ツチングレギユレータのみならず各種のスイツチ
ング回路に利用することができることは言うまで
もない。

以上説明したようにこの発明によれば、スイツ
チングトランジスタのスイツチング動作時間を短
縮することができ、スイツチング効率を向上させ
ることができるとともに、その電力損失の低下を
図ることができる。

【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図はこの発明のスイツチング回路
実施例を示す回路図、第３図及び第４図はその動
作波形を示す説明図、第５図はこの発明の他の実
施例を示す回路図である。６…スイツチングトランジスタ、３０…スイツ
チング補正回路、３２…トランス、３４…コンデ
ンサ。

Claims

【特許請求の範囲】１入力パルスに応動して開閉するスイツチング
トランジスタと、このスイツチングトランジスタ
で形成されたパルスの極性を反転して取り出し且
つ微分して前記スイツチングトランジスタのベー
スに前記入力パルスに重畳させて印加するスイツ
チング補正回路とから構成したことを特徴とする
スイツチング回路。２前記スイツチング補正回路は、前記スイツチ
ングトランジスタに接続されたチヨークトランス
と、このチヨークトランスの極性反転パルスを前
記スイツチングトランジスタのベースに印加する
コンデンサとで構成したことを特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載のスイツチング回路。