JP2000078839A - Switching regulator - Google Patents

Switching regulator

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JP2000078839A
JP2000078839A JP10245917A JP24591798A JP2000078839A JP 2000078839 A JP2000078839 A JP 2000078839A JP 10245917 A JP10245917 A JP 10245917A JP 24591798 A JP24591798 A JP 24591798A JP 2000078839 A JP2000078839 A JP 2000078839A
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JP
Japan
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output voltage
light emitting
state
error amplifier
voltage
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JP10245917A
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Japanese (ja)
Inventor
Makoto Onodera
真 小野寺
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Hitachi Information Systems Ltd
Original Assignee
Hitachi Information Systems Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress a dynamic overvoltage state more quickly and, further, protect a load from the dynamic overvoltage state even if an output voltage tends to be put into the dynamic overvoltage state. SOLUTION: If it is detected by a Zener diode ZD that an output voltage VOUT is in an overvoltage state, a transistor Q which is provided so as to bypass an error amplifier Z during that time is forcibly transferred to an ON-state. As a result, the voltage drop of a light-emitting diode (in a photocoupler PC1) is larger, so that the diode is put into more intense light-emitting state. Therefore, the control response delay of a PWM control circuit IC is reduced and its dynamic covervoltage state can be quickly suppressed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、負荷の急激な軽負
荷状態への移行等により、その出力電圧が動的過電圧状
態におかれようとしても、その旨がより強調された状態
として検出された上、その動的過電圧状態がより速やか
に抑制されるべくPWM制御されることによって、負荷
が動的過電圧から保護されるようにしたスイッチング・
レギュレータに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention is directed to a state in which the output voltage is detected as being more emphasized even if the output voltage is going to be in a dynamic overvoltage state due to a sudden transition of the load to a light load state. In addition, by performing PWM control so as to suppress the dynamic overvoltage state more quickly, the switching circuit is configured to protect the load from the dynamic overvoltage.
It relates to a regulator.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば図3に示すように、これまでのス
イッチング・レギュレータにおいては、実際の出力電圧
OUT が定格出力電圧に常時一致されるべく、その出力
電圧VOUT は抵抗により分圧された状態として誤差増幅
器Z内で定格出力電圧対応の基準電圧と比較された上、
フォトカプラPC1内の発光ダイオードは常時、その比
較偏差に応じた発光状態におかれるものとなっている。
したがって、そのフォトカプラPC1内のフォトトラン
ジスタでのインピーダンスもその比較偏差に応じて変化
せしめられているものである。PWM制御回路ICで
は、フォトトランジスタでのインピーダンス変化に応じ
てスイッチング素子(本例でのものは、MOS・FET
を想定)FETが周期的にオン/オフ状態におかれるた
めのオン/オフ制御信号がパルス幅可変として発生され
たものとなっている。スイッチング素子FETがオン状
態におかれている間、直流電圧VINがそのスイッチング
素子FETを介し電力変換トランスTの一次側巻線に印
加されているものである。その印加により電力変換トラ
ンスTの二次側巻線には二次電圧が誘起されるが、この
二次電圧はダイオードD1により半波整流された上、チ
ョークコイルLを介しコンデンサCで平滑化されるとと
もに、ダイオードD1により半波整流が行われていない
間、チョークトコイルLにそれまで蓄積されていた電磁
エネルギが転流ダイオードD2を介しコンデンサCで平
滑化されることによって、負荷LOADに印加される出
力電圧VOUT はほぼ定格出力電圧として常時得られるよ
うにされているものである。
As shown in the Related Art For example FIG. 3, which in the up switching regulator, so the actual output voltage V OUT is coincident at all times to the rated output voltage, the partial pressure output voltage V OU T by resistance The state is compared with the reference voltage corresponding to the rated output voltage in the error amplifier Z as
The light emitting diode in the photocoupler PC1 is always in a light emitting state according to the comparison deviation.
Therefore, the impedance of the phototransistor in the photocoupler PC1 is also changed according to the comparison deviation. In a PWM control circuit IC, a switching element (in this example, a MOS-FET is used) in accordance with an impedance change in a phototransistor.
The on / off control signal for periodically putting the FET in the on / off state is generated as a variable pulse width. While the switching element FET is in the ON state, the DC voltage V IN is applied to the primary winding of the power conversion transformer T via the switching element FET. This application induces a secondary voltage in the secondary winding of the power conversion transformer T. This secondary voltage is half-wave rectified by the diode D1 and smoothed by the capacitor C via the choke coil L. In addition, while the half-wave rectification is not performed by the diode D1, the electromagnetic energy that has been accumulated in the choke coil L is smoothed by the capacitor C via the commutation diode D2, so that the load is applied to the load LOAD. The output voltage V OUT to be obtained is always obtained as a substantially rated output voltage.

【0003】なお、スイッチング・レギュレータに関す
る技術としては、例えば「フォワード・コンバータの設
計法」(実用電源回路設計ハンドブック、CQ出版株式
会社昭和63年10月10日発行 頁148―151)
が知られている。
As a technique relating to a switching regulator, for example, “Design Method of Forward Converter” (Practical Power Supply Circuit Design Handbook, CQ Publishing Co., Ltd., Oct. 10, 1988, pp. 148-151)
It has been known.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、スイッチン
グ・レギュレータでの問題点としては、例えば負荷が急
激に軽負荷状態に移行した場合に、出力電圧VOUT が定
格出力電圧の許容誤差範囲内に収まらなく、その許容誤
差範囲内から大きく、かつ急激に逸脱すること、即ち、
動的過電圧状態に陥ることが挙げられるものとなってい
る。この動的過電圧状態に対処する方法として、これま
でにあっては、図3に示すように、発光ダイオード(フ
ォトカプラPC2内のもの)、電流制限用抵抗Rおよび
ツェナーダイオードZDからなる直列接続体に対し出力
電圧VOUT を印加することが考えられたものとなってい
る。動的過電圧に対しツェナーダイオードZDが感応す
れば、発光ダイオード(フォトカプラPC2内のもの)
は初めて発光状態におかれ、その旨がフォトカプラPC
2内のフォトトランジスタでのインピーダンスの急激な
変化としてPWM制御回路ICに通知されているもので
ある。PWM制御回路ICでは、そのインピーダンスが
急激に小さな値に変化した場合には、パルス幅がより小
さくなるべくオン/オフ制御信号が発生されているもの
である。
The problem with the switching regulator is that, for example, when the load suddenly shifts to a light load state, the output voltage V OUT falls within the allowable error range of the rated output voltage. Instead, it deviates greatly and rapidly from within the allowable error range, that is,
That is to say, a state of falling into a dynamic overvoltage state. As a method for coping with this dynamic overvoltage state, a series connection of a light emitting diode (in the photocoupler PC2), a current limiting resistor R and a zener diode ZD has been used as shown in FIG. It is considered that the output voltage V OUT is applied to the power supply. If the Zener diode ZD responds to the dynamic overvoltage, the light emitting diode (in the photocoupler PC2)
Is in the light emitting state for the first time.
2 is notified to the PWM control circuit IC as an abrupt change in the impedance of the phototransistor in 2. In the PWM control circuit IC, when the impedance suddenly changes to a small value, an on / off control signal is generated so that the pulse width becomes smaller.

【0005】しかしながら、通常時、ツェナーダイオー
ドZDでは動的過電圧が検出されることはなく、動的過
電圧の検出を待ってPWM制御回路ICでは、初めてパ
ルス幅がより小さくなるべくオン/オフ制御信号が発生
されていることから、その際での制御応答遅れにより動
的過電圧状態がより速やかに抑制され得ないでいるのが
実情である。
However, normally, no dynamic overvoltage is detected by the Zener diode ZD, and after the detection of the dynamic overvoltage, the PWM control circuit IC outputs the ON / OFF control signal for the first time so that the pulse width becomes smaller. The fact is that the dynamic overvoltage state cannot be suppressed more quickly because of the control response delay at that time.

【0006】よって、本発明の目的は、負荷の急激な軽
負荷状態への移行等により、その出力電圧が動的過電圧
状態におかれようとしても、その動的過電圧状態がより
速やかに抑制されるべくPWM制御されることによっ
て、負荷が動的過電圧から保護され得るスイッチング・
レギュレータを供するにある。
Therefore, an object of the present invention is to suppress the dynamic overvoltage state more quickly even if the output voltage is going to be in a dynamic overvoltage state due to a sudden transition of the load to a light load state or the like. By performing PWM control as much as possible, a switching circuit that can protect the load from dynamic overvoltage is provided.
To provide a regulator.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的は、基本的に
は、実際の出力電圧が過電圧状態にあることがツェナー
ダイオードで検出されている間、誤差増幅器に直列接続
されている発光ダイオードでの降下電圧がより大となる
べく構成されることで達成される。より具体的には、実
際の出力電圧が過電圧状態にあることがツェナーダイオ
ードで検出されている間、誤差増幅器をバイパスすべく
設けられているトランジスタが強制的にオン状態に移行
せしめられるべく構成されるか、または実際の出力電圧
が過電圧状態にあることを検出するためのツェナーダイ
オードが誤差増幅器に対し並列接続された状態として構
成されればよいものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is basically to provide a light emitting diode connected in series to an error amplifier while an actual output voltage is detected by a Zener diode as being in an overvoltage state. This is achieved by configuring the voltage drop to be greater. More specifically, the transistor provided to bypass the error amplifier is forcibly turned on while the zener diode detects that the actual output voltage is in an overvoltage state. Alternatively, a zener diode for detecting that the actual output voltage is in an overvoltage state may be configured in a state of being connected in parallel to the error amplifier.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施形態につ
いて図1,図2により説明する。さて、本発明によるス
イッチング・レギュレータについては、図1にその一例
での構成が示されているが、これからも判るように、図
3に示すものとの実質的な相違は、従来要されていた動
的過電圧検出用のフォトカプラPC2が不要とされたも
のとなっている。図示のように、ツェナーダイオードZ
Dおよび電流制限・分圧用抵抗R1,R2からなる直列
接続体には出力電圧VOUT が印加されており、また、そ
れら抵抗R1,R2の接続点での電圧は、誤差増幅器Z
をバイパスすべく設けられているトランジスタQのベー
スに印加されているが、出力電圧VOUT が過電圧状態に
あることがツェナーダイオードZDで検出されれば、そ
の間、誤差増幅器Zをバイパスすべく設けられているト
ランジスタQは強制的にオン状態に移行せしめられてい
るものである。これにより誤差増幅器Zに直列接続され
ている発光ダイオード(フォトカプラPC1内のもの)
での降下電圧はより大とされ、したがって、その発光ダ
イオードはより強い発光状態におかれることから、PW
M制御回路ICでは、制御応答遅れ少なくして、その動
的過電圧状態がより速やかに抑制され得る結果として、
負荷LOADが動的過電圧から保護され得るものであ
る。因みに、本例では、トランジスタQは抵抗R3を介
し誤差増幅器Zをバイパスすべく設けられているが、場
合によっては、抵抗R3は不要となっている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows an example of the configuration of the switching regulator according to the present invention. As will be understood from this, a substantial difference from that shown in FIG. The photocoupler PC2 for detecting the dynamic overvoltage is unnecessary. As shown, Zener diode Z
An output voltage V OUT is applied to a series connection body composed of D and current limiting / voltage dividing resistors R1 and R2.
Has been applied to the base of the transistor Q which is provided so as to bypass the, if it is detected that the output voltage VO UT is in an overvoltage condition at the Zener diode ZD, while provided in order to bypass the error amplifier Z The transistor Q is forcibly turned on. Thereby, the light emitting diode (in the photocoupler PC1) connected in series to the error amplifier Z
Is higher, and thus the light emitting diode is in a stronger light emitting state, so that the PW
In the M control circuit IC, the dynamic overvoltage state can be suppressed more quickly by reducing the control response delay.
The load LOAD can be protected from dynamic overvoltage. Incidentally, in this example, the transistor Q is provided to bypass the error amplifier Z via the resistor R3, but in some cases, the resistor R3 is unnecessary.

【0009】図2にはまた、本発明によるスイッチング
・レギュレータの他の例での要部構成が示されている
が、これによる場合、トランジスタQは不要とされた
上、出力電圧VOUT が過電圧状態にあることを検出する
ためのツェナーダイオードZDは誤差増幅器Zに対し並
列接続された状態として構成されたものとなっている。
出力電圧VOUT が過電圧状態にあることがツェナーダイ
オードZDで検出されれば、その間、誤差増幅器Zに直
列接続されている発光ダイオード(フォトカプラPC1
内のもの)での降下電圧はより大とされ、したがって、
その発光ダイオードはより強い発光状態におかれること
から、構成簡単にして同様な効果が得られるものであ
る。
FIG. 2 also shows a main configuration of another example of the switching regulator according to the present invention. In this case, the transistor Q is not required, and the output voltage V OUT becomes overvoltage. The Zener diode ZD for detecting the state is in a state of being connected in parallel to the error amplifier Z.
If the Zener diode ZD detects that the output voltage V OUT is in an overvoltage state, the light emitting diode (photocoupler PC1) connected in series to the error amplifier Z during that time.
Voltage drop in the
Since the light emitting diode is in a stronger light emitting state, the same effect can be obtained by simplifying the configuration.

【0010】[0010]

【発明の効果】以上、説明したように、請求項1〜3に
よる場合には、負荷の急激な軽負荷状態への移行等によ
り、その出力電圧が動的過電圧状態におかれようとして
も、その動的過電圧状態がより速やかに抑制されるべく
PWM制御されることによって、負荷が動的過電圧から
保護され得るスイッチング・レギュレータが得られたも
のとなっている。
As described above, according to the first to third aspects, even if the output voltage is put into a dynamic overvoltage state due to a sudden transition of the load to a light load state, etc. By performing PWM control to suppress the dynamic overvoltage state more quickly, a switching regulator capable of protecting the load from the dynamic overvoltage is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、本発明によるスイッチング・レギュレ
ータの一例での構成を示す図
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an example of a switching regulator according to the present invention;

【図2】図2は、同じく他の例での要部構成を示す図FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a main part in another example.

【図3】図3は、従来技術に係るスイッチング・レギュ
レータの一例での構成を示す図
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an example of a switching regulator according to the related art;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

IC…PWM制御回路、FET…スイッチング素子、T
…電力変換トランス、D1,D2…ダイオード、C…コ
ンデンサ、L…チョークコイル、PC1…フォトカプ
ラ、Z…誤差増幅器、ZD…ツェナーダイオード、Q…
トランジスタ
IC: PWM control circuit, FET: Switching element, T
... power conversion transformer, D1, D2 ... diode, C ... capacitor, L ... choke coil, PC1 ... photocoupler, Z ... error amplifier, ZD ... Zener diode, Q ...
Transistor

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 実際の出力電圧を動作電源として、該出
力電圧と定格出力電圧との偏差が誤差増幅器により検出
された上、該誤差増幅器に直列接続されている発光ダイ
オードが上記偏差に応じた発光状態におかれ、該発光ダ
イオードと対とされたフォトトランジスタでのインピー
ダンス状態に応じてPWM制御ICがスイッチング素子
をパルス幅可変として周期的にオン/オフ制御すること
によって、直流電圧が該スイッチング素子を介し電力変
換トランスの一次側巻線に印加される一方、該電力変換
トランスの二次側巻線に誘起された二次電圧はダイオー
ドにより整流された上、チョークコイルを介しコンデン
サで平滑化されるようにしたスイッチング・レギュレー
タであって、実際の出力電圧が過電圧状態にあることが
ツェナーダイオードで検出されている間、誤差増幅器に
直列接続されている発光ダイオードでの降下電圧がより
大となるべく強調構成されてなるスイッチング・レギュ
レータ。
An error amplifier detects a deviation between the output voltage and a rated output voltage using an actual output voltage as an operation power supply, and a light emitting diode connected in series to the error amplifier responds to the deviation. In the light emitting state, the PWM voltage is controlled by the PWM control IC with the pulse width of the switching element varied periodically according to the impedance state of the phototransistor paired with the light emitting diode. While applied to the primary winding of the power conversion transformer via the element, the secondary voltage induced in the secondary winding of the power conversion transformer is rectified by a diode and smoothed by a capacitor via a choke coil. Switching regulator, and that the actual output voltage is in an overvoltage condition A switching regulator which is emphasized so that a voltage drop in a light emitting diode connected in series to the error amplifier is detected while detecting the voltage.
【請求項2】 実際の出力電圧を動作電源として、該出
力電圧と定格出力電圧との偏差が誤差増幅器により検出
された上、該誤差増幅器に直列接続されている発光ダイ
オードが上記偏差に応じた発光状態におかれ、該発光ダ
イオードと対とされたフォトトランジスタでのインピー
ダンス状態に応じてPWM制御ICがスイッチング素子
をパルス幅可変として周期的にオン/オフ制御すること
によって、直流電圧が該スイッチング素子を介し電力変
換トランスの一次側巻線に印加される一方、該電力変換
トランスの二次側巻線に誘起された二次電圧はダイオー
ドにより整流された上、チョークコイルを介しコンデン
サで平滑化されるようにしたスイッチング・レギュレー
タであって、実際の出力電圧が過電圧状態にあることが
ツェナーダイオードで検出されている間、誤差増幅器を
バイパスすべく設けられているトランジスタが強制的に
オン状態に移行せしめられてなる構成のスイッチング・
レギュレータ。
2. An error amplifier detects a deviation between the output voltage and a rated output voltage using an actual output voltage as an operation power supply, and a light emitting diode connected in series to the error amplifier responds to the deviation. In the light emitting state, the PWM voltage is controlled by the PWM control IC with the pulse width of the switching element varied periodically according to the impedance state of the phototransistor paired with the light emitting diode. While applied to the primary winding of the power conversion transformer via the element, the secondary voltage induced in the secondary winding of the power conversion transformer is rectified by a diode and smoothed by a capacitor via a choke coil. Switching regulator, and that the actual output voltage is in an overvoltage condition During the detection, the transistor provided to bypass the error amplifier is forcibly turned on.
regulator.
【請求項3】 実際の出力電圧を動作電源として、該出
力電圧と定格出力電圧との偏差が誤差増幅器により検出
された上、該誤差増幅器に直列接続されている発光ダイ
オードが上記偏差に応じた発光状態におかれ、該発光ダ
イオードと対とされたフォトトランジスタでのインピー
ダンス状態に応じてPWM制御ICがスイッチング素子
をパルス幅可変として周期的にオン/オフ制御すること
によって、直流電圧が該スイッチング素子を介し電力変
換トランスの一次側巻線に印加される一方、該電力変換
トランスの二次側巻線に誘起された二次電圧はダイオー
ドにより整流された上、チョークコイルを介しコンデン
サで平滑化されるようにしたスイッチング・レギュレー
タであって、実際の出力電圧が過電圧状態にあることを
検出するためのツェナーダイオードが誤差増幅器に対し
並列接続されてなる構成のスイッチング・レギュレー
タ。
3. An error amplifier detects a deviation between the output voltage and a rated output voltage using an actual output voltage as an operation power supply, and a light emitting diode connected in series to the error amplifier responds to the deviation. In the light emitting state, the PWM voltage is controlled by the PWM control IC with the pulse width of the switching element varied periodically according to the impedance state of the phototransistor paired with the light emitting diode. While applied to the primary winding of the power conversion transformer via the element, the secondary voltage induced in the secondary winding of the power conversion transformer is rectified by a diode and smoothed by a capacitor via a choke coil. A switching regulator for detecting that an actual output voltage is in an overvoltage state. A switching regulator with a configuration in which a shunt diode is connected in parallel to an error amplifier.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102238773A (en) * 2010-04-30 2011-11-09 奥斯兰姆有限公司 LED (light-emitting diode) drive method and system
WO2012048450A1 (en) * 2010-10-14 2012-04-19 Gu Qiang Circuit of replaceable led daylight lamp tube
CN112416040A (en) * 2019-08-21 2021-02-26 北京比特大陆科技有限公司 Parallel power supply voltage adjusting method, device, equipment, system and storage medium

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