JP2000324807A - スイッチングレギュレータ - Google Patents

スイッチングレギュレータ

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JP2000324807A JP11128973A JP12897399A JP2000324807A JP 2000324807 A JP2000324807 A JP 2000324807A JP 11128973 A JP11128973 A JP 11128973A JP 12897399 A JP12897399 A JP 12897399A JP 2000324807 A JP2000324807 A JP 2000324807A
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健 益子
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 入出力切断スイッチ付きチョッパー型昇圧ス
イッチングレギュレータにおいて、入出力切断スイッチ
をオンし昇圧動作を開始させる際に入力電源から出力コ
ンデンサに流れる突入電流を防止する。 【解決手段】 入出力切断スイッチとして、電流が制限
されるスイッチ、および一定時間流れる電流を制限する
ことのできるスイッチを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、起動時に流れる
突入電流を減らすことが可能なスイッチングレギュレー
タに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般にチョッパー型昇圧スイッチングレ
ギュレータは、図４の回路図に示されるように、主にイ
ンダクタ403と整流素子404と平滑用コンデンサ405とス
イッチ素子407と制御回路406で構成されるが、スイッチ
素子407をオフし昇圧動作を停止しても、入力電源401か
らインダクタ403と整流素子404を介し装置402にエネル
ギーを供給してしまう。
【０００３】このため、従来は図３の回路図に示される
ように、入力電源301とインダクタ303間のスイッチ310
や、インダクタ303とスイッチ素子307間のスイッチ311
や、スイッチ素子307と整流素子304間のスイッチ312
や、整流素子304と平滑用コンデンサ305間のスイッチ31
3や、平滑用コンデンサ305と装置302間のスイッチ314が
挿入され、昇圧動作停止時に入力電源301から装置302へ
のエネルギー供給を断つためにスイッチをオフするよう
なスイッチングレギュレータが知られていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のスイッ
チングレギュレータでは、スイッチ310またはスイッチ3
11またはスイッチ312またはスイッチ313またはスイッチ
314をオンし、昇圧動作を開始させる際、入力電源301か
ら平滑用コンデンサ305や装置に付加されたコンデンサ3
09へ大きな突入電流が流れてしまい、この突入電流によ
り入力電源電圧の降下や整流素子や平滑用コンデンサ等
にダメージを与えてしまうような悪影響があった。
【０００５】そこで、この発明の目的は、従来のこのよ
うな問題点を解決することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そこで本発明では上記課
題を解決するために、入力電源から装置へのエネルギー
供給を断つためのスイッチを、従来のようなオンした瞬
間に、いきなり切断から導通に切り替わり無制限に電流
を流してしまうようなものではなく、電流が制限される
スイッチや一定時間流れる電流を制限することのできる
スイッチするものを使用することにより、突入電流を抑
えるものとした。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。 （実施例１）図１は本発明の第１の実施例を示すチョッ
パー型昇圧スイッチングレギュレータ回路図である。イ
ンダクタ103、整流素子104、平滑用コンデンサ105、ス
イッチ素子107、制御回路106は従来と同様である。入力
電源101から装置102の間にあるスイッチ110またはスイ
ッチ111またはスイッチ112またはスイッチ113またはス
イッチ114に電流が制限されるスイッチを使用すること
により、入力電源101から装置102の間にあるスイッチが
オフでの昇圧動作停止から、スイッチがオンし昇圧動作
を開始する際に流れる、入力電源101から平滑用コンデ
ンサ105や装置に付加されたコンデンサ109への突入電流
を制限することができる。
【０００８】図２に電流が制限される具体的なスイッチ
の例を示す。電流制限抵抗204スイッチ202およびスイッ
チ203からなり、昇圧動作開始において、まずスイッチ2
02をオンし、電流制限抵抗204を介し、入力電源101から
平滑用コンデンサ105や装置に付加されたコンデンサ109
へチャージし、チャージし終わった後にスイッチ203を
オンする。この時、コンデンサ105やコンデンサ109に流
れる最大のチャージ電流Ichargeは、入力電源電圧VIN,
電流制限抵抗値Rとすると
【０００９】
【数１】
【００１０】で表わされ、問題のないチャージ電流にな
るような電流制限抵抗値に設定することで実現される。
また、図５に示すスイッチの例でも、まずスイッチ503
をオンし、チャージ後にスイッチ502をオンすることで
実現できる。電流制限抵抗は電流を制限するものであれ
ば代用でき、スイッチは電子スイッチ素子であるトラン
ジスタを使用しても同等の効果があることは明白であ
る。また、電流が制限されるスイッチを使用すること
で、電流制限抵抗を使用しなくても同等の効果があるこ
とは明白である。
【００１１】（実施例２）図６は本発明の第２の実施例
を示すチョッパー型昇圧スイッチングレギュレータ回路
図である。実施例１との相違点は、一定時間流す電流を
制限できるスイッチを使用した点であり、これにより実
施例１と同様に、入力電源601から装置602の間にあるス
イッチがオフでの昇圧動作停止から、スイッチがオンし
昇圧動作を開始する際に流れる入力電源601から平滑用
コンデンサ605や装置に付加されたコンデンサ609への突
入電流を制限することができる。
【００１２】図６の610に具体的に一定時間流す電流を
制限できるスイッチの例を示す。トランジスタ611,コン
デンサ612,抵抗613およびスイッチ614で構成され、スイ
ッチ614のオンによる昇圧動作開始において、トランジ
スタ611にコンデンサ612および抵抗613を付加すること
により、積分増幅回路と同等の動作を得られゆっくりオ
ンさせることができる。
【００１３】図６の抵抗615とスイッチ616は、昇圧動作
停止時トランジスタ611をオフするための１例である。
スイッチ614をオンすると、まずコンデンサ612のチャー
ジ電荷を抵抗613を介しGNDへ放電させ、トランジスタ61
1がオンするゲート電圧をしきい値VTHとすると、トラン
ジスタ611のゲート電圧617をしきい値まで降下させ、ト
ランジスタ611をオンさせる。トランジスタ611がオンす
ることで、チョッパー型昇圧スイッチングレギュレータ
の出力であるトランジスタ611のドレイン電圧618が上昇
し、コンデンサ612を充電し、トランジスタ611のゲート
電圧617を上昇させ、トランジスタ611のオンを抑制する
ことでチョッパー型昇圧スイッチングレギュレータの出
力電圧618をゆっくり上昇させる。出力電圧618を0Vから
入力電源電圧VINまで上昇させる時間ｔｃは、コンデン
サ612の容量値をＣc,抵抗613により制限される放電電流
値をｉｃとすると
【００１４】
【数２】
【００１５】で表わされ、コンデンサ105やコンデンサ1
09に流れる突入電流が問題のない値になるような出力電
圧上昇時間ｔｃに設定することで実現される。トランジ
スタ611はMOS電界効果トランジスタを例に説明したが、
バイポーラトランジスタを用いても同じであり、抵抗61
3は電流を制限するものであれば代用でき、スイッチ614
は電子スイッチ素子であるトランジスタを使用しても同
等の効果があり、抵抗613およびスイッチ614の挿入場所
を入れ替えても同等の効果があることは明白である。
【００１６】また、コンデンサ612はトランジスタ611の
ゲート617ソース618間に存在する寄生容量を利用しても
同等の効果があることは明白である。また、図７に示す
構成例でも、同等の効果を実現できる。 （実施例３）図８は本発明の第３の実施例を示すチョッ
パー型昇圧スイッチングレギュレータ回路図である。実
施例１と同様に電流が制限されるスイッチを使用する
が、実施例１との相違点は、電流を制限する方法であ
る。具体的には、入力電源801から装置802の間にあるイ
ンダクタ803を利用し、スイッチ素子811およびダイオー
ド813を使ってオンオフ時間を制御することにより、入
力電源801から平滑用コンデンサ805や装置に付加された
コンデンサ809への突入電流を制限する方法である。
【００１７】スイッチ811オン後、時間tにて増える入力
電源801からコンデンサ805,809へ流れる電流△ｉは、オ
ン後の時間をton,インダクタ803値をL, 入力電源814電
圧をVIN,出力815電圧をVoutとすると
【００１８】
【数３】
【００１９】で表わされ、スイッチ811のオン時間によ
り電流△ｉを調整できることがわかる。また、スイッチ
811オフ後、時間tにて減るダイオード813からコンデン
サ805,809へ流れる電流−△ｉは、オフ後の時間をtoff,
ダイオード813の順方向電圧降下をVFとすると
【００２０】
【数４】
【００２１】で表わされ、同じくスイッチ811のオフ時
間により電流−△ｉを調整できることがわかる。よっ
て、コンデンサ805やコンデンサ809に流れる突入電流が
問題のない値になるように電流制御回路812にてスイッ
チ811のオンオフ時間を調整することで実現される。
【００２２】トランジスタ811はMOS電界効果トランジス
タを例に説明したが、他のスイッチ素子を用いても同じ
であり、ダイオード813も他の整流素子の代用にて同等
の効果があることは明白である。
【００２３】
【発明の効果】以上のように、本発明のスイッチングレ
ギュレータにより、昇圧動作停止から昇圧動作を開始す
る際に、平滑用コンデンサや装置に付加されたコンデン
サへ流れる突入電流を抑え、入力電源電圧の降下や整流
素子や平滑用コンデンサ等にダメージを与えてしまうよ
うな悪影響を防止する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の入出力切断スイッチ付
きチョッパー型昇圧スイッチングレギュレータ全体回路
図である。
【図２】本発明の第１の実施例の入出力切断スイッチの
部分の具体的回路例１を示す図である。
【図３】従来の入出力切断スイッチ付きチョッパー型昇
圧スイッチングレギュレータ全体回路図
【図４】従来のチョッパー型昇圧スイッチングレギュレ
ータ全体回路図
【図５】本発明の第１の実施例の入出力切断スイッチの
部分の具体的回路例２を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施例の入出力切断スイッチ付
きチョッパー型昇圧スイッチングレギュレータの具体的
回路例１を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施例の入出力切断スイッチ付
きチョッパー型昇圧スイッチングレギュレータの具体的
回路例２を示す図である。
【図８】本発明の第３の実施例の入出力切断スイッチ付
きチョッパー型昇圧スイッチングレギュレータの具体的
回路例を示す図である。
【符号の説明】
101,301,401,601,701,801・・・入力電源 102,302,402,602,702,802・・・装置 103,303,403,603,703,803・・・インダクタ 104,304,404,604,704,804・・・整流素子 105,305,405,605,705,805・・・平滑用コンデンサ 106,306,406,606,706,806・・・出力電圧制御回路 107,307,407,607,707,807・・・昇圧動作用スイッチ素
子 108,308,408,608,708,808・・・チョッパー型昇圧スイ
ッチングレギュレーター 109,309,409,609,709,809・・・装置に付加されたコン
デンサ 202,203,310〜314,502,503614,616,714,716・・・スイ
ッチ 110〜114,201,501,610,710,810・・・ゆっくりオンや電流
が制限されるスイッチ 204,504・・・電流制限抵抗 613,615,713,715・・・抵抗 612,712・・・コンデンサ 611,711,811・・・ゆっくりオンできるスイッチ素子 812・・・電流制御回路 813・・・ダイオード

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 スイッチングレギュレータにおいて、前
    記スイッチングレギュレータの入力に接続される入力電
    源と、前記スイッチングレギュレータの出力に接続され
    る装置の間に、エネルギー供給を断つために入出力切断
    スイッチを少なくとも１つ以上有し、前記入出力切断ス
    イッチをオンし昇圧動作を開始させる際に、入力電源か
    ら出力コンデンサに流れる突入電流を制限することを特
    徴とするスイッチングレギュレータ。
  2. 【請求項２】 前記入出力切断スイッチの突入電流を制
    限する手段として、出力切断スイッチに電流制限機能を
    付加させて、流せる電流の制限値を設定することができ
    ることを特徴とする請求項１記載のスイッチングレギュ
    レータ。
  3. 【請求項３】 前記入出力切断スイッチの突入電流を制
    限する手段として、出力切断スイッチにトランジスタを
    使用し、積分増幅回路と同等の動作をさせ、一定時間流
    す電流を制限することができることを特徴とする請求項
    １記載のスイッチングレギュレータ。
  4. 【請求項４】 前記入出力切断スイッチの突入電流を制
    限する手段として、出力切断スイッチのオンオフを繰り
    返し、オン時間とオフ時間を制御することで、流せる電
    流を制限することを特徴とする請求項１記載のスイッチ
    ングレギュレータ。
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