JP2002142454A - 過熱保護機能付ｒｃｃ型スイッチングレギュレータ - Google Patents
過熱保護機能付ｒｃｃ型スイッチングレギュレータInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】非過熱時における過熱保護のための電力消費を
低減すること。 【解決手段】トランスＴ１の一次側巻線ａに接続される
ＮＰＮ型スイッチングトランジスタＴｒ１のベースとト
ランスの制御巻線ｂとの間に正特性サーミスタＰＴを接
続し、この正特性サーミスタは、その温度がキュリー温
度以下のときは前記スイッチングトランジスタに対する
ベース電流制限抵抗器として作用し、キュリー温度を越
えたときは抵抗値増大して前記スイッチングトランジス
タをオフにする過熱保護素子として作用し、非過熱時で
は正特性サーミスタはベース電流制限抵抗器として作用
しその電力消費は低くなり、非過熱時での電力消費が低
減される。
低減すること。 【解決手段】トランスＴ１の一次側巻線ａに接続される
ＮＰＮ型スイッチングトランジスタＴｒ１のベースとト
ランスの制御巻線ｂとの間に正特性サーミスタＰＴを接
続し、この正特性サーミスタは、その温度がキュリー温
度以下のときは前記スイッチングトランジスタに対する
ベース電流制限抵抗器として作用し、キュリー温度を越
えたときは抵抗値増大して前記スイッチングトランジス
タをオフにする過熱保護素子として作用し、非過熱時で
は正特性サーミスタはベース電流制限抵抗器として作用
しその電力消費は低くなり、非過熱時での電力消費が低
減される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、過熱保護機能付Ｒ
ＣＣ（リンギング・チョーク・コンバータ）型スイッチ
ングレギュレータに関する。
ＣＣ（リンギング・チョーク・コンバータ）型スイッチ
ングレギュレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】図６で示されるようなＲＣＣ型スイッチ
ングレギュレータについては、出力電圧検出回路ＯＤ、
フォトカプラ回路ＰＣおよび過熱保護回路ＯＰを除き、
その基本部分の構成は、後程説明する実施形態のスイッ
チングレギュレータと共通するから、その基本部分の構
成およびその動作の説明についてはここでは省略する。
ングレギュレータについては、出力電圧検出回路ＯＤ、
フォトカプラ回路ＰＣおよび過熱保護回路ＯＰを除き、
その基本部分の構成は、後程説明する実施形態のスイッ
チングレギュレータと共通するから、その基本部分の構
成およびその動作の説明についてはここでは省略する。
【０００３】出力電圧検出回路ＯＤは、抵抗Ｒ５，Ｒ６
および可変抵抗器ＶＲにより構成され、出力電圧（ＤＣ
出力）の大きさを検出するようになっている。
および可変抵抗器ＶＲにより構成され、出力電圧（ＤＣ
出力）の大きさを検出するようになっている。
【０００４】フォトカプラ回路ＰＣは、発光素子ｄ１と
受光素子ｄ２からなるフォトカプラ、トランジスタＴｒ
２、およびツェナーダイオードＺＤから構成され、ＤＣ
出力が規定値を越えるとする出力電圧検出回路ＯＤ出力
に応答して、トランジスタＴｒ４がオンしツェナーダイ
オードＺＤが導通して発光素子ｄ１が発光する。これに
よって、受光素子ｄ２が導通してトランジスタＴｒ２が
オンする。こうして、スイッチングトランジスタＴｒ１
はオフさせられることでＤＣ出力が規定値に向けて低下
する。ＤＣ出力が規定値以下に低下すると、上述と逆の
動作となつてＤＣ出力は規定値に向けて大きくなる。
受光素子ｄ２からなるフォトカプラ、トランジスタＴｒ
２、およびツェナーダイオードＺＤから構成され、ＤＣ
出力が規定値を越えるとする出力電圧検出回路ＯＤ出力
に応答して、トランジスタＴｒ４がオンしツェナーダイ
オードＺＤが導通して発光素子ｄ１が発光する。これに
よって、受光素子ｄ２が導通してトランジスタＴｒ２が
オンする。こうして、スイッチングトランジスタＴｒ１
はオフさせられることでＤＣ出力が規定値に向けて低下
する。ＤＣ出力が規定値以下に低下すると、上述と逆の
動作となつてＤＣ出力は規定値に向けて大きくなる。
【０００５】過熱保護回路ＯＰは、抵抗Ｒ３、正特性サ
ーミスタＰＴ、トランジスタＴｒ３およびダイオードＤ
３からなる。この過熱保護回路ＯＰの動作について説明
する。すなわち、負荷電流Ｉｃが大きくなり、ＤＣ出力
が規定値を割り込む状態が続くと、スイッチングトラン
ジスタＴｒ１のオン時間が長くなり、その発熱が促進さ
れ、さらに、前記発熱に使用温度条件などが加わって、
スイッチングトランジスタＴｒ１の温度が定格を超える
と破壊するに至るという不具合が発生する。
ーミスタＰＴ、トランジスタＴｒ３およびダイオードＤ
３からなる。この過熱保護回路ＯＰの動作について説明
する。すなわち、負荷電流Ｉｃが大きくなり、ＤＣ出力
が規定値を割り込む状態が続くと、スイッチングトラン
ジスタＴｒ１のオン時間が長くなり、その発熱が促進さ
れ、さらに、前記発熱に使用温度条件などが加わって、
スイッチングトランジスタＴｒ１の温度が定格を超える
と破壊するに至るという不具合が発生する。
【０００６】これを回避するため、正特性サーミスタＰ
Ｔと抵抗器Ｒ３は分圧回路を構成しており、その分圧出
力をトランジスタＴｒ３のベースに入力する一方、正特
性サーミスタＰＴをスイッチングトランジスタＴｒ１と
熱結合させて実装している。
Ｔと抵抗器Ｒ３は分圧回路を構成しており、その分圧出
力をトランジスタＴｒ３のベースに入力する一方、正特
性サーミスタＰＴをスイッチングトランジスタＴｒ１と
熱結合させて実装している。
【０００７】そして、スイッチングトランジスタＴｒ１
が正特性サーミスタＰＴのキュリー温度を超えて発熱し
た場合は、正特性サーミスタＰＴの抵抗値増大で分圧出
力が上昇し、その結果、トランジスタＴｒ３が導通す
る。
が正特性サーミスタＰＴのキュリー温度を超えて発熱し
た場合は、正特性サーミスタＰＴの抵抗値増大で分圧出
力が上昇し、その結果、トランジスタＴｒ３が導通す
る。
【０００８】トランジスタＴｒ３が導通すると、フォト
カプラ回路ＰＣ内のトランジスタＴｒ２がオンし、スイ
ッチングトランジスタＴｒ１にはベース電流Ｉｂが供給
されなくなってスイッチングトランジスタＴｒ１はオフ
する。
カプラ回路ＰＣ内のトランジスタＴｒ２がオンし、スイ
ッチングトランジスタＴｒ１にはベース電流Ｉｂが供給
されなくなってスイッチングトランジスタＴｒ１はオフ
する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上述の構成の場合、正
特性サーミスタＰＴを含む過熱保護回路ＯＰに対して常
時、過熱保護のための検知電流が必要であったから、電
力消費が大きくなっている。
特性サーミスタＰＴを含む過熱保護回路ＯＰに対して常
時、過熱保護のための検知電流が必要であったから、電
力消費が大きくなっている。
【００１０】また、抵抗Ｒ３、正特性サーミスタＰＴ、
トランジスタＴｒ３およびダイオードＤ３からなる四つ
の部品から構成されていて部品点数が多く、スイッチン
グレギュレータの小型化、低価格化ならびにこのスイッ
チングレギュレータを搭載した電子機器の小型化、低価
格化を困難にする。
トランジスタＴｒ３およびダイオードＤ３からなる四つ
の部品から構成されていて部品点数が多く、スイッチン
グレギュレータの小型化、低価格化ならびにこのスイッ
チングレギュレータを搭載した電子機器の小型化、低価
格化を困難にする。
【００１１】したがって、本発明は、スイッチングレギ
ュレータにおける過熱保護回路において、過熱保護のた
めの電力消費を低減することを解決すべき課題とする。
ュレータにおける過熱保護回路において、過熱保護のた
めの電力消費を低減することを解決すべき課題とする。
【００１２】本発明はまた、スイッチングレギュレータ
における過熱保護回路において、従来のそれと同等の機
能を維持しつつその部品点数削除を可能とすることを他
の解決すべき課題としている。
における過熱保護回路において、従来のそれと同等の機
能を維持しつつその部品点数削除を可能とすることを他
の解決すべき課題としている。
【００１３】本発明はさらにまた、過熱保護回路を備え
たスイッチングレギュレータの小型化、低価格化を達成
することを他の解決すべき課題としている。
たスイッチングレギュレータの小型化、低価格化を達成
することを他の解決すべき課題としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】（１）本発明の過熱保護
機能付ＲＣＣ型スイッチングレギュレータは、トランス
の一次側巻線に接続されるスイッチングトランジスタの
入力部と前記トランスの制御巻線との間に正特性サーミ
スタを接続し、当該正特性サーミスタは、その温度がキ
ュリー温度以下のときは前記スイッチングトランジスタ
の入力部に対する電流制限抵抗器として作用し、キュリ
ー温度を越えたときは抵抗値増大して前記スイッチング
トランジスタをオフにする過熱保護素子として作用する
よう構成されている。
機能付ＲＣＣ型スイッチングレギュレータは、トランス
の一次側巻線に接続されるスイッチングトランジスタの
入力部と前記トランスの制御巻線との間に正特性サーミ
スタを接続し、当該正特性サーミスタは、その温度がキ
ュリー温度以下のときは前記スイッチングトランジスタ
の入力部に対する電流制限抵抗器として作用し、キュリ
ー温度を越えたときは抵抗値増大して前記スイッチング
トランジスタをオフにする過熱保護素子として作用する
よう構成されている。
【００１５】本発明によると、スイッチングレギュレー
タ内が非過熱状態時、正特性サーミスタは、スイッチン
グトランジスタに対する通常の電流制限抵抗器として作
用し、スイッチングレギュレータ内が過熱状態になる
と、スイッチングトランジスタをオフ状態にするよう抵
抗値が増大してスイッチングトランジスタを強制オフす
るから、スイッチングトランジスタはオフしてスイッチ
ングレギュレータは過熱状態から回避される。したがっ
て、この過熱保護回路の場合、過熱保護のために常時電
流が流れずに済み、電力消費の低減が達成される。
タ内が非過熱状態時、正特性サーミスタは、スイッチン
グトランジスタに対する通常の電流制限抵抗器として作
用し、スイッチングレギュレータ内が過熱状態になる
と、スイッチングトランジスタをオフ状態にするよう抵
抗値が増大してスイッチングトランジスタを強制オフす
るから、スイッチングトランジスタはオフしてスイッチ
ングレギュレータは過熱状態から回避される。したがっ
て、この過熱保護回路の場合、過熱保護のために常時電
流が流れずに済み、電力消費の低減が達成される。
【００１６】また、本発明の場合、従来の過熱保護回路
と部品点数において比較すると、正特性サーミスタのよ
うな過熱検知器をスイッチングトランジスタの入力部に
接続すれば済み、部品点数が従来の四つから一つで済
み、部品コストの低減、部品装着作業コストの低減、ス
イッチングレギュレータの小型化、スイッチングレギュ
レータの製造コストの低減を図れる。
と部品点数において比較すると、正特性サーミスタのよ
うな過熱検知器をスイッチングトランジスタの入力部に
接続すれば済み、部品点数が従来の四つから一つで済
み、部品コストの低減、部品装着作業コストの低減、ス
イッチングレギュレータの小型化、スイッチングレギュ
レータの製造コストの低減を図れる。
【００１７】なお、本発明は、正特性サーミスタを前記
スイッチングトランジスタに対して熱的に結合し、その
スイッチングトランジスタを過熱状態から保護しその破
損を防止可能としてもよい。
スイッチングトランジスタに対して熱的に結合し、その
スイッチングトランジスタを過熱状態から保護しその破
損を防止可能としてもよい。
【００１８】なお、上記スイッチングトランジスタとし
ては、そのベースを前記入力部とするＮＰＮ型バイポー
ラトランジスタであっても、そのゲートを前記入力部と
するＮチャンネル型ＭＯＳＦＥＴであってもよい。
ては、そのベースを前記入力部とするＮＰＮ型バイポー
ラトランジスタであっても、そのゲートを前記入力部と
するＮチャンネル型ＭＯＳＦＥＴであってもよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図面に示す
実施形態に基づいて説明する。
実施形態に基づいて説明する。
【００２０】図１ないし図４は、本発明の実施形態に係
り、図１は、本実施形態のＲＣＣ型スイッチングレギュ
レータの回路図、図２は、図１の回路で使用される正特
性サーミスタの抵抗温度特性図、図３は、スイッチング
トランジスタと正特性サーミスタの熱的結合状態を示す
斜視図、図４は、図１のスイッチングトランジスタの動
作説明に供するタイミングチャートである。
り、図１は、本実施形態のＲＣＣ型スイッチングレギュ
レータの回路図、図２は、図１の回路で使用される正特
性サーミスタの抵抗温度特性図、図３は、スイッチング
トランジスタと正特性サーミスタの熱的結合状態を示す
斜視図、図４は、図１のスイッチングトランジスタの動
作説明に供するタイミングチャートである。
【００２１】本実施形態で使用する正特性サーミスタＰ
Ｔは、スイッチングトランジスタＴｒ１の入力部として
のベースに対する電流制限抵抗器として作用するときの
室温（キュリー温度以下）抵抗値が４７Ωであり、図２
で示される抵抗温度特性を有し、室温２５℃における抵
抗値４７Ωの２倍の抵抗値となるときの温度（キュリー
温度）が１２０℃のものとし、かつ、キュリー温度に至
るまの温度では−１０００ｐｐｍ／℃〜−２０００ｐｐ
ｍ／℃程度の負の抵抗温度特性を呈するものとする。こ
のような正特性サーミスタは、チタン酸バリウムを主成
分とするセラミック系材料で構成されている。
Ｔは、スイッチングトランジスタＴｒ１の入力部として
のベースに対する電流制限抵抗器として作用するときの
室温（キュリー温度以下）抵抗値が４７Ωであり、図２
で示される抵抗温度特性を有し、室温２５℃における抵
抗値４７Ωの２倍の抵抗値となるときの温度（キュリー
温度）が１２０℃のものとし、かつ、キュリー温度に至
るまの温度では−１０００ｐｐｍ／℃〜−２０００ｐｐ
ｍ／℃程度の負の抵抗温度特性を呈するものとする。こ
のような正特性サーミスタは、チタン酸バリウムを主成
分とするセラミック系材料で構成されている。
【００２２】本実施形態においては、従来の過熱保護回
路ＯＰにおける抵抗Ｒ３、正特性サーミスタＰＴ、トラ
ンジスタＴｒ３およびダイオードＤ３からなる四つの部
品のうち、抵抗Ｒ３、トランジスタＴｒ３およびダイオ
ードＤ３が省略される一方、その正特性サーミスタＰＴ
が、トランスＴ１の一次側巻線ａに接続されるＮＰＮ型
のスイッチングトランジスタＴｒ１のベースと、そのス
イッチングトランジスタＴｒ１のベースに対するトラン
スＴ１の制御巻線ｂとの間に直列に接続されて構成され
ており、従来よりも三つの部品点数が削減されたものと
なっている。
路ＯＰにおける抵抗Ｒ３、正特性サーミスタＰＴ、トラ
ンジスタＴｒ３およびダイオードＤ３からなる四つの部
品のうち、抵抗Ｒ３、トランジスタＴｒ３およびダイオ
ードＤ３が省略される一方、その正特性サーミスタＰＴ
が、トランスＴ１の一次側巻線ａに接続されるＮＰＮ型
のスイッチングトランジスタＴｒ１のベースと、そのス
イッチングトランジスタＴｒ１のベースに対するトラン
スＴ１の制御巻線ｂとの間に直列に接続されて構成され
ており、従来よりも三つの部品点数が削減されたものと
なっている。
【００２３】そして、この正特性サーミスタＰＴは、そ
の温度がキュリー温度以下のときは通常動作として制御
巻線ｂからスイッチングトランジスタＴｒ１のベースに
対して規定のベース電流Ｉｂを流すベース電流制限抵抗
器として作用し、スイッチングレギュレータ内の過熱に
伴って温度上昇しその温度がキュリー温度を越えたとき
の抵抗値増大によりベース電流Ｉｂを抑制してスイッチ
ングトランジスタＴｒ１を強制オフにして当該スイッチ
ングトランジスタＴｒ１を過熱状態から保護する過熱保
護素子として作用するようになっている。
の温度がキュリー温度以下のときは通常動作として制御
巻線ｂからスイッチングトランジスタＴｒ１のベースに
対して規定のベース電流Ｉｂを流すベース電流制限抵抗
器として作用し、スイッチングレギュレータ内の過熱に
伴って温度上昇しその温度がキュリー温度を越えたとき
の抵抗値増大によりベース電流Ｉｂを抑制してスイッチ
ングトランジスタＴｒ１を強制オフにして当該スイッチ
ングトランジスタＴｒ１を過熱状態から保護する過熱保
護素子として作用するようになっている。
【００２４】したがって、本実施形態の場合、過熱保護
のために正特性サーミスタＰＴに対しては、僅かなベー
ス電流Ｉｂを流すに必要な電力が消費されるだけのもの
であり、従来のように常時、検知電流が流れていないか
ら、電力消費が大幅に低減されたものとなっている。
のために正特性サーミスタＰＴに対しては、僅かなベー
ス電流Ｉｂを流すに必要な電力が消費されるだけのもの
であり、従来のように常時、検知電流が流れていないか
ら、電力消費が大幅に低減されたものとなっている。
【００２５】なお、スイッチングトランジスタＴｒ１と
正特性サーミスタＰＴとは図３で示されるように熱伝導
性に優れた材料例えば樹脂好ましくはシリコーン樹脂Ｒ
Ｓで接着されて互いに熱的に結合されている。
正特性サーミスタＰＴとは図３で示されるように熱伝導
性に優れた材料例えば樹脂好ましくはシリコーン樹脂Ｒ
Ｓで接着されて互いに熱的に結合されている。
【００２６】以下、動作を図４を参照して説明する。図
４（ａ）は、トランスＴ１の一次側巻線ａに流れる電
流、図４（ｂ）は、スイッチングトランジスタＴｒ１へ
のベース電流、図４（ｃ）は、トランスＴ１の二次側巻
線ｃに流れる電流、図４（ｄ）は、基準電圧に対するＤ
Ｃ出力（Ｖｏｕｔ）の変動をそれぞれ示している。な
お、時間軸において時刻ｔ０以前は過熱保護動作前を、
時刻ｔ０以降は過熱保護動作状態をそれぞれ示してい
る。
４（ａ）は、トランスＴ１の一次側巻線ａに流れる電
流、図４（ｂ）は、スイッチングトランジスタＴｒ１へ
のベース電流、図４（ｃ）は、トランスＴ１の二次側巻
線ｃに流れる電流、図４（ｄ）は、基準電圧に対するＤ
Ｃ出力（Ｖｏｕｔ）の変動をそれぞれ示している。な
お、時間軸において時刻ｔ０以前は過熱保護動作前を、
時刻ｔ０以降は過熱保護動作状態をそれぞれ示してい
る。
【００２７】図１で示されているＲＣＣ型スイッチング
レギュレータにおいて、ＡＣ入力が投入されると、この
ＡＣ入力は、電源フィルタＦＴ、ダイオードブリッジＤ
Ｂ、平滑コンデンサＣ１を経て直流電圧Ｖ１に変換され
る。
レギュレータにおいて、ＡＣ入力が投入されると、この
ＡＣ入力は、電源フィルタＦＴ、ダイオードブリッジＤ
Ｂ、平滑コンデンサＣ１を経て直流電圧Ｖ１に変換され
る。
【００２８】この直流電圧Ｖ１は、トランスＴ１の一次
側巻線ａに入力されると同時に、起動抵抗Ｒ１を通して
スイッチングトランジスタＴｒ１のベースへ入力され、
これによって、ベース電流Ｉｂが流れてスイッチングト
ランジスタＴｒ１のコレクタ・エミッタ間が導通し、ト
ランスＴ１の一次側巻線ａに電流Ｉａが流れるととも
に、二次側巻線ｂに誘起電圧Ｖｂが発生する。
側巻線ａに入力されると同時に、起動抵抗Ｒ１を通して
スイッチングトランジスタＴｒ１のベースへ入力され、
これによって、ベース電流Ｉｂが流れてスイッチングト
ランジスタＴｒ１のコレクタ・エミッタ間が導通し、ト
ランスＴ１の一次側巻線ａに電流Ｉａが流れるととも
に、二次側巻線ｂに誘起電圧Ｖｂが発生する。
【００２９】この場合、スイッチングトランジスタＴｒ
１に流れるベース電流Ｉｂは次式（１）で与えられる。
１に流れるベース電流Ｉｂは次式（１）で与えられる。
【００３０】 Ｉｂ＝（Ｖｂ−Ｖｆ１−Ｖｂｅ１）／ＲPTC…（１） ただし、Ｖｆ１：ダイオードＤ１の順方向電圧降下 Ｖｂｅ１：スイッチングトランジスタＴｒ１のベース・
エミッタ間電圧降下 ＲPTC：正特性サーミスタＰＴの抵抗値 スイッチングトランジスタＴＲ１の電流増幅率をＨｆｅ
とした時、電流ＩａがＩａ＞Ｈｆｅ・Ｉｂとなると、ス
イッチングトランジスタＴｒ１は前記式（１）で規定さ
れるベース電流Ｉｂではその飽和動作を維持できなくな
り（ベース電流不足の状態となり）、動作点が飽和領域
へ変わる。
エミッタ間電圧降下 ＲPTC：正特性サーミスタＰＴの抵抗値 スイッチングトランジスタＴＲ１の電流増幅率をＨｆｅ
とした時、電流ＩａがＩａ＞Ｈｆｅ・Ｉｂとなると、ス
イッチングトランジスタＴｒ１は前記式（１）で規定さ
れるベース電流Ｉｂではその飽和動作を維持できなくな
り（ベース電流不足の状態となり）、動作点が飽和領域
へ変わる。
【００３１】これによりスイッチングトランジスタＴｒ
１のコレクタ・エミッタ間の電圧降下が大きくなり一次
側巻線ａの両端間電圧Ｖａ低下、二次側巻線ｂ両端間電
圧ＶｂＶｆ１低下、ベース電流Ｉｂ低下が起こる。この
ため、スイッチングトランジスタＴｒ１のベース電流Ｉ
ｂの不足状態が更に助長されスイッチングトランジスタ
Ｔｒ１は急激に遮断領域になる（オフ状態となる）。
１のコレクタ・エミッタ間の電圧降下が大きくなり一次
側巻線ａの両端間電圧Ｖａ低下、二次側巻線ｂ両端間電
圧ＶｂＶｆ１低下、ベース電流Ｉｂ低下が起こる。この
ため、スイッチングトランジスタＴｒ１のベース電流Ｉ
ｂの不足状態が更に助長されスイッチングトランジスタ
Ｔｒ１は急激に遮断領域になる（オフ状態となる）。
【００３２】スイッチングトランジスタＴｒ１がオフす
ると、トランスＴ１の各巻線が逆起電力を発生し、二次
側巻線ｃにおいても整流ダイオードＤ２を通して出力電
流（負荷電流）Ｉｃを流す。この負荷電流Ｉｃはトラン
スＴ１のエネルギーが放出されるまで流れる。この負荷
電流Ｉｃが０になった時、制御巻線ｂに発生する逆起電
力によりベース電流Ｉｂが発生し、再び前述の動作を繰
り返す。
ると、トランスＴ１の各巻線が逆起電力を発生し、二次
側巻線ｃにおいても整流ダイオードＤ２を通して出力電
流（負荷電流）Ｉｃを流す。この負荷電流Ｉｃはトラン
スＴ１のエネルギーが放出されるまで流れる。この負荷
電流Ｉｃが０になった時、制御巻線ｂに発生する逆起電
力によりベース電流Ｉｂが発生し、再び前述の動作を繰
り返す。
【００３３】なお、負荷電流Ｉｃは平滑コンデンサＣ３
により平滑され負荷へ供給される。ＤＣ出力は、抵抗器
Ｒ５，Ｒ６，可変抵抗器ＶＲからなる分圧回路により分
圧され、トランジスタＴｒ４のベース電圧と比較、フォ
トカプラ回路ＰＣにより制御トランジスタＴｒ２にフィ
ードバックされ次のようにＤＣ出力が安定化されてい
る。
により平滑され負荷へ供給される。ＤＣ出力は、抵抗器
Ｒ５，Ｒ６，可変抵抗器ＶＲからなる分圧回路により分
圧され、トランジスタＴｒ４のベース電圧と比較、フォ
トカプラ回路ＰＣにより制御トランジスタＴｒ２にフィ
ードバックされ次のようにＤＣ出力が安定化されてい
る。
【００３４】ＤＣ出力が、基準値より上昇すると、前記
分圧回路により形成された分圧電圧Ｖｄが上昇し、トラ
ンジスタＴｒ４のベース・エミッタ間電圧とツェナダイ
オードＺＤのツェナ電圧の和を超える。この時、それま
で流れていなかったフォトカプラ回路ＰＣの発光素子ｐ
ｃ１に電流が流れ、フォトトランジスタｐｃ２に電流Ｉ
ｄが流れるようになる。この電流Ｉｄは、制御用Ｔｒ２
のベース電流となるため、制御用トランジスタＴｒ２の
エミッタ・ベース間が導通し前記ベース電流Ｉｂを分岐
するため、スイッチングトランジスタＴｒ１のベース電
流Ｉｂが減少し、前述の動作によりスイッチングトラン
ジスタＴｒ１が急激に遮断領域になる（オフ状態とな
る）。
分圧回路により形成された分圧電圧Ｖｄが上昇し、トラ
ンジスタＴｒ４のベース・エミッタ間電圧とツェナダイ
オードＺＤのツェナ電圧の和を超える。この時、それま
で流れていなかったフォトカプラ回路ＰＣの発光素子ｐ
ｃ１に電流が流れ、フォトトランジスタｐｃ２に電流Ｉ
ｄが流れるようになる。この電流Ｉｄは、制御用Ｔｒ２
のベース電流となるため、制御用トランジスタＴｒ２の
エミッタ・ベース間が導通し前記ベース電流Ｉｂを分岐
するため、スイッチングトランジスタＴｒ１のベース電
流Ｉｂが減少し、前述の動作によりスイッチングトラン
ジスタＴｒ１が急激に遮断領域になる（オフ状態とな
る）。
【００３５】すなわち、ＤＣ出力が基準値より上昇する
とスイッチングトランジスタＴｒ１のオン時間が少なく
なるようにフィードバック制御がかかる。スイッチング
トランジスタＴｒ１のオン時間が少ないとトランスＴ１
へ蓄えられるエネルギーが減少し、ＤＣ出力が低下す
る。
とスイッチングトランジスタＴｒ１のオン時間が少なく
なるようにフィードバック制御がかかる。スイッチング
トランジスタＴｒ１のオン時間が少ないとトランスＴ１
へ蓄えられるエネルギーが減少し、ＤＣ出力が低下す
る。
【００３６】一方、ＤＣ出力が基準値より低い場合は、
トランスＴ１へ蓄えられるエネルギーを最大限に使用と
制御がかかる為、ＤＣ出力が上昇する。
トランスＴ１へ蓄えられるエネルギーを最大限に使用と
制御がかかる為、ＤＣ出力が上昇する。
【００３７】したがって、時刻ｔ０前の通常動作におい
て、正特性サーミスタＰＴは、４７Ωの電流制限抵抗器
として機能している。また、スイッチング電源が周囲温
度変化や自己発熱により温度変化をきたした場合も、正
特性サーミスタＰＴの抵抗値の変化は微小で、スイッチ
ングトランジスタＴｒ１は飽和領域と遮断領域をスイッ
チングするスイッチング素子として使用されているた
め、通常動作時の正特性サーミスタＰＴにおける微小な
抵抗値変動は特性に影響を及ぼさない。
て、正特性サーミスタＰＴは、４７Ωの電流制限抵抗器
として機能している。また、スイッチング電源が周囲温
度変化や自己発熱により温度変化をきたした場合も、正
特性サーミスタＰＴの抵抗値の変化は微小で、スイッチ
ングトランジスタＴｒ１は飽和領域と遮断領域をスイッ
チングするスイッチング素子として使用されているた
め、通常動作時の正特性サーミスタＰＴにおける微小な
抵抗値変動は特性に影響を及ぼさない。
【００３８】次に、スイッチングトランジスタＴｒ１が
異常発熱し、これと熱結合された正特性サーミスタＰＴ
の温度がキュリー温度を超えるとその抵抗値ＲPTCが急
上昇する。この時、式（１）よりベース電流Ｉｂが急減
少し、スイッチングトランジスタＴｒ１は式（１）で規
定されるベース電流Ｉｂではその飽和動作を維持できな
くなり（ベース電流不足の状態となり）、動作点が飽和
領域から能動領域へ変わる。
異常発熱し、これと熱結合された正特性サーミスタＰＴ
の温度がキュリー温度を超えるとその抵抗値ＲPTCが急
上昇する。この時、式（１）よりベース電流Ｉｂが急減
少し、スイッチングトランジスタＴｒ１は式（１）で規
定されるベース電流Ｉｂではその飽和動作を維持できな
くなり（ベース電流不足の状態となり）、動作点が飽和
領域から能動領域へ変わる。
【００３９】これによりスイッチングトランジスタＴｒ
１のコレクタ・エミッタ間の電圧降下が大きくなり一次
側巻線ａの両端間電圧Ｖａ低下、制御巻線ｂの両端間電
圧Ｖｂ低下、ベース電流Ｉｂ低下が起こる。このため、
スイッチングトランジスタＴｒ１のベース電流不足状態
が更に助長され、スイッチングトランジスタＴｒ１が急
激に遮断領域になる（オフ状態となる）。
１のコレクタ・エミッタ間の電圧降下が大きくなり一次
側巻線ａの両端間電圧Ｖａ低下、制御巻線ｂの両端間電
圧Ｖｂ低下、ベース電流Ｉｂ低下が起こる。このため、
スイッチングトランジスタＴｒ１のベース電流不足状態
が更に助長され、スイッチングトランジスタＴｒ１が急
激に遮断領域になる（オフ状態となる）。
【００４０】こうして時刻ｔ０以降の過熱保護動作状態
となる。
となる。
【００４１】なお、電流Ｉｃが０となった時、制御巻線
ｂに発生する逆起電力によりスイッチングトランジスタ
Ｔｒ１のベース電流Ｉｂが流れるが、その抵抗値ＲPTC
が大きくなっているため、ベース電流Ｉｂは小さく、し
たがってスイッチングトランジスタＴｒ１のオン時間は
極めて短くなりその発熱が抑制される。また、トランス
Ｔ１の一次側巻線ａから供給されるエネルギーが小さく
なるため、ＤＣ出力が低下する。なお、スイッチングト
ランジスタＴｒ１の温度が低下すると正特性サーミスタ
ＰＴの抵抗値ＲPTCが通常値（４７Ω）に低下し、通常
の動作に戻る。
ｂに発生する逆起電力によりスイッチングトランジスタ
Ｔｒ１のベース電流Ｉｂが流れるが、その抵抗値ＲPTC
が大きくなっているため、ベース電流Ｉｂは小さく、し
たがってスイッチングトランジスタＴｒ１のオン時間は
極めて短くなりその発熱が抑制される。また、トランス
Ｔ１の一次側巻線ａから供給されるエネルギーが小さく
なるため、ＤＣ出力が低下する。なお、スイッチングト
ランジスタＴｒ１の温度が低下すると正特性サーミスタ
ＰＴの抵抗値ＲPTCが通常値（４７Ω）に低下し、通常
の動作に戻る。
【００４２】正特性サーミスタＰＴのキュリー温度は、
保護動作を行いたい温度によって例えば１００℃、１３
０℃等に設定することが可能である。また、正特性サー
ミスタＰＴと直列に固定抵抗器を接続し、細かなベース
電流Ｉｂの設定を行うこともできる。
保護動作を行いたい温度によって例えば１００℃、１３
０℃等に設定することが可能である。また、正特性サー
ミスタＰＴと直列に固定抵抗器を接続し、細かなベース
電流Ｉｂの設定を行うこともできる。
【００４３】なお、上述の実施形態の場合、スイッチン
グトランジスタＴｒ１がＮＰＮ型のバイポーラトランジ
スタであったが、これに限定されるものではなく、図５
で示すようにこのバイポーラトランジスタに代えてＮチ
ャンネル型ＭＯＳＦＥＴを接続し、このＭＯＳＦＥＴの
入力部であるゲートに正特性サーミスタＰＴＣを接続す
るようにしてもよい。この場合、このＭＯＳＦＥＴのゲ
ート・ソース間に抵抗器Ｒａが接続されている。スイッ
チングトランジスタＴｒ１をＭＯＳＦＥＴで構成した場
合も上述と同様に正特性サーミスタＰＴＣを用いた過熱
保護動作が可能である。
グトランジスタＴｒ１がＮＰＮ型のバイポーラトランジ
スタであったが、これに限定されるものではなく、図５
で示すようにこのバイポーラトランジスタに代えてＮチ
ャンネル型ＭＯＳＦＥＴを接続し、このＭＯＳＦＥＴの
入力部であるゲートに正特性サーミスタＰＴＣを接続す
るようにしてもよい。この場合、このＭＯＳＦＥＴのゲ
ート・ソース間に抵抗器Ｒａが接続されている。スイッ
チングトランジスタＴｒ１をＭＯＳＦＥＴで構成した場
合も上述と同様に正特性サーミスタＰＴＣを用いた過熱
保護動作が可能である。
【００４４】なお、その過熱保護動作のため、正特性サ
ーミスタＰＴＣは、上述と同様にＭＯＳＦＥＴに対して
熱的に結合されている。
ーミスタＰＴＣは、上述と同様にＭＯＳＦＥＴに対して
熱的に結合されている。
【００４５】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、トラン
スの一次側巻線ａに接続されるスイッチングトランジス
タの入力部とトランスの制御巻線との間に、その温度が
キュリー温度以下のときは前記スイッチングトランジス
タの入力部に対する電流制限抵抗器として作用し、キュ
リー温度を越えたときは抵抗値増大して前記スイッチン
グトランジスタをオフにする過熱保護素子として作用す
る正特性サーミスタを接続したから、非過熱時では正特
性サーミスタは電流制限抵抗器として作用しその電力消
費は低くなり、非過熱時での電力消費が低減される。
スの一次側巻線ａに接続されるスイッチングトランジス
タの入力部とトランスの制御巻線との間に、その温度が
キュリー温度以下のときは前記スイッチングトランジス
タの入力部に対する電流制限抵抗器として作用し、キュ
リー温度を越えたときは抵抗値増大して前記スイッチン
グトランジスタをオフにする過熱保護素子として作用す
る正特性サーミスタを接続したから、非過熱時では正特
性サーミスタは電流制限抵抗器として作用しその電力消
費は低くなり、非過熱時での電力消費が低減される。
【図１】本発明の実施形態のＲＣＣ型スイッチングレギ
ュレータの回路図
ュレータの回路図
【図２】図１の回路で使用される正特性サーミスタの抵
抗温度特性図
抗温度特性図
【図３】スイッチングトランジスタと正特性サーミスタ
の熱的結合状態を示す斜視図
の熱的結合状態を示す斜視図
【図４】図１のスイッチングトランジスタの動作説明に
供するタイミングチャート
供するタイミングチャート
【図５】本発明の他の実施形態のＲＣＣ型スイッチング
レギュレータの回路図
レギュレータの回路図
【図６】従来のＲＣＣ型スイッチングレギュレータの回
路図
路図
Ｔｒ１ スイッチングトランジスタ Ｔ１ トランス ＰＣ フォトカプラ回路 ＰＴ 正特性サーミスタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｍ 3/338 Ｈ０２Ｍ 3/338 Ａ Ｆターム(参考） 5G053 AA14 BA06 BA09 CA01 DA01 EB04 EC03 5H730 AA17 AA20 AS01 BB43 BB52 CC01 DD02 EE02 EE07 FD01 FF19 FG07 FV08 VV06 XX15 XX16 XX19 XX26 XX38 XX44 ZZ05 ZZ11 ZZ12
Claims (4)
- 【請求項１】トランスの一次側巻線に接続されるスイッ
チングトランジスタの入力部と前記トランスの制御巻線
との間に正特性サーミスタを接続し、 前記正特性サーミスタは、その温度がキュリー温度以下
のときは前記スイッチングトランジスタの入力部に対す
る電流制限抵抗器として作用し、キュリー温度を越えた
ときは抵抗値増大して前記スイッチングトランジスタを
オフにする過熱保護素子として作用する、ことを特徴と
する過熱保護機能付ＲＣＣ型スイッチングレギュレー
タ。 - 【請求項２】スイッチングトランジスタが、そのベース
を前記入力部とするＮＰＮ型バイポーラトランジスタで
ある、ことを特徴とする請求項１記載の過熱保護機能付
ＲＣＣ型スイッチングレギュレータ。 - 【請求項３】スイッチングトランジスタが、そのゲート
を前記入力部とするＮチャンネル型ＭＯＳＦＥＴであ
る、ことを特徴とする請求項１記載の過熱保護機能付Ｒ
ＣＣ型スイッチングレギュレータ。 - 【請求項４】正特性サーミスタが、前記スイッチングト
ランジスタに対して熱的に結合されている、ことを特徴
とする請求項１ないし３いずれか記載の過熱保護機能付
ＲＣＣ型スイッチングレギュレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000335844A JP2002142454A (ja) | 2000-11-02 | 2000-11-02 | 過熱保護機能付ｒｃｃ型スイッチングレギュレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000335844A JP2002142454A (ja) | 2000-11-02 | 2000-11-02 | 過熱保護機能付ｒｃｃ型スイッチングレギュレータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002142454A true JP2002142454A (ja) | 2002-05-17 |
Family
ID=18811520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000335844A Pending JP2002142454A (ja) | 2000-11-02 | 2000-11-02 | 過熱保護機能付ｒｃｃ型スイッチングレギュレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002142454A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008167638A (ja) * | 2006-09-19 | 2008-07-17 | Seiko Epson Corp | ブラシレスモータ |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6440284U (ja) * | 1987-09-04 | 1989-03-10 | ||
| JPH01174273A (ja) * | 1987-12-26 | 1989-07-10 | Kikusui Denshi Kogyo Kk | スイッチングレギュレータ |
| JPH02155464A (ja) * | 1988-12-05 | 1990-06-14 | Murata Mfg Co Ltd | スイッチングレギュレータ |
-
2000
- 2000-11-02 JP JP2000335844A patent/JP2002142454A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6440284U (ja) * | 1987-09-04 | 1989-03-10 | ||
| JPH01174273A (ja) * | 1987-12-26 | 1989-07-10 | Kikusui Denshi Kogyo Kk | スイッチングレギュレータ |
| JPH02155464A (ja) * | 1988-12-05 | 1990-06-14 | Murata Mfg Co Ltd | スイッチングレギュレータ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008167638A (ja) * | 2006-09-19 | 2008-07-17 | Seiko Epson Corp | ブラシレスモータ |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100525 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100527 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100928 |