JP2582749Y2 - スイッチング昇圧回路 - Google Patents

スイッチング昇圧回路

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JP2582749Y2 JP1992074431U JP7443192U JP2582749Y2 JP 2582749 Y2 JP2582749 Y2 JP 2582749Y2 JP 1992074431 U JP1992074431 U JP 1992074431U JP 7443192 U JP7443192 U JP 7443192U JP 2582749 Y2 JP2582749 Y2 JP 2582749Y2
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    • B60R21/017Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including arrangements for providing electric power to safety arrangements or their actuating means, e.g. to pyrotechnic fuses or electro-mechanic valves
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    • H02MAPPARATUS 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
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    • H03K3/015Modifications of generator to maintain energy constant

Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、スイッチングレギュレ
ータ構成の昇圧回路に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、自動車のエアバッグなどの安全
装置の制御回路や故障診断回路には、スイッチングレギ
ュレータ構成の昇圧回路を設けることが多い。
【0003】その理由は、故障その他の理由で、バッテ
リ電圧が低下した場合でも、それら装置を起動可能とす
るために、充分なエネルギーを電解コンデンサに蓄積し
ておく必要があり、その場合に、蓄積エネルギーQは、
Q=1/2CVで示されるとおり電圧Vが高い程大き
いからである。
【0004】従来、このような用途に用いられていた昇
圧回路は、他の用途においても電源回路として充分利用
できるような性能を持ったものであり、出力の制御精度
がよい、負荷変動に対して出力変動が少ない、大電流が
取り出せる、などの利点を有している。
【0005】
【考案が解決しようとする課題】しかしながら、従来用
いられている昇圧回路の上述したような性能は、自動車
のエアバック制御ユニットのような比較的軽負荷のもの
に対しては余りメリットとはならない。また、自動車で
のこうした用途では、従来のものは、スイッチング動作
のオンデューティが大きいために、オン時の突入電流が
大きい。オン/オフ電流が大きいために、雑音が大き
く、EMCに対する雑音の影響を防止するための対策が
別途必要となる。上述したような不必要な性能を得るた
めの回路構成が複雑であり、コストが高い、といった問
題がある。
【0006】従って、本考案の目的は、自動車のエアバ
ック制御ユニットのような比較的軽負荷で且つあまり高
い出力精度を必要とせず、しかしながら雑音の発生を嫌
うような用途に対して、好適なスイッチングレギュレー
タ構成の昇圧回路を、比較的ローコストの簡単な構成で
実現することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本考案は、シュミット・
トリガ・インバータを使用したクロック発振回路と、こ
のクロック発振回路の出力クロックによりスイッチング
動作して、昇圧された電圧を誘導する昇圧電圧誘導回路
と、この昇圧電圧誘導回路からの昇圧された電圧により
充電されて、負荷へ供給すべきエネルギーを蓄える蓄電
コンデンサと、この蓄電コンデンサから前記クロック発
振回路へ負荷に応じた大きさの電流を帰還する帰還路
と、この帰還路に設けられ、前記昇圧された電圧を所定
値以下に抑えるためのツェナーダイオードと、前記クロ
ック発振回路に設けられ、前記スイッチング動作デュー
ティ比を所定の基本デューティ比より小さくするため、
前記帰還路からの負荷に応じた帰還電流に基づいて充
電、放電するコンデンサとを備えたことを特徴とするス
イッチング昇圧回路を提供する。
【0008】
【作用】本考案の回路は、スイッチング動作をするため
のクロック発振回路にシュミット・トリガ・インバータ
を用い、そのデューティ比を可変とするために出力から
の帰還路を設け、そしてその帰還路内に含ませたツェナ
ーダイオードにより出力電圧をほぼ一定にレギュレート
するようにしているので、従来の昇圧回路に比べると、
出力精度は劣るものの、構造が簡単でローコストであ
る。また、帰還路を通じてクロック発振回路へ帰還され
る電流は、デューティ比を所定の基本テューティ比(実
施例では50%)より小さくする方向へ作用するので、
デューティ比は基本デューティ比を超えることがなく、
そのためスイッチングのオン/オフ電流は適当な値以下
に制限されて雑音が抑制される。
【0009】
【実施例】図1は本考案に係る昇圧回路の一実施例を示
す。
【0010】図1において、一点鎖線で囲んだ部分は、
デューティ比可変の発振回路OSCである。この発振回
路OSCは、CMOSのシュミット・トリガ・インバー
タIC1 を有し、このインバータIC1 のヒステリシス
は例えば、2.5Vを中心にした±0.5V位、つまり
アッパーレベルが約3V、ローレベルが約2Vになって
いる。このシュミット・トリガ・インバータIC1 の入
出力端間には帰還抵抗R1 が接続され、入力端とアース
間にはコンデンサC1 が接続され、それにより、帰還抵
抗R1 を通じてのコンデンサC1 の充放電の繰り返しに
より発振するクロック発振回路が構成されている。
【0011】このクロック発振回路の出力a点はスイッ
チング用トランジスタ(FET)Tr1のコントロールゲ
ートに接続され、このトランジスタTr1をスイッチング
動作させるようになっている。
【0012】このトランジスタTr1のソース・ドレイン
路は、一端がバッテリ電源VB に接続されたスイッチン
グコイルL1 の他端とアースとの間に接続されており、
この両者の相互接続点C点は、逆流阻止ダイオードD1
を介して、エネルギー蓄積用電解コンデンサC2 の一端
に接続され、この電解コンデンサC2 の他端は接地され
ている。
【0013】そして、トランジスタTr1のスイッチング
動作により、コイルL1 に誘導される高い電圧がダイオ
ードD1 を介して、コンデンサC2 に加えられ、つま
り、コイルL1 に蓄えられたエネルギーがコンデンサC
2 に送られて、コンデンサC2が充電される。このコン
デンサC2 の充電電圧が昇圧出力電圧V0 として、取り
出され、例えば自動車のエアバッグ制御回路へ供給され
る。
【0014】さらに、昇圧出力電圧V0 はツェナーダイ
オードD3 を介して、前述したクロック回路OSCへと
フィードバックされる。即ち、出力電圧V0 は、ツェナ
ーダイオードD3 と、逆流阻止ダイオードD2 と、限流
抵抗R2 とを直列に介して、前述のクロック発振回路の
入力端b点へ接続されている。
【0015】従って。出力電圧V0 の高さは、前記クロ
ック発振回路の入力端b点の電圧(約2〜3Vの間を変
動)にツェナーダイオードD3 のツェナー電圧を加えた
値にほぼレギュレートされる(例えば15〜16V)。
【0016】それと共に、この昇圧回路の負荷の大小に
応じて変化する大きさの電流が電解コンデンサC2 から
前記クロック発振回路の入力端bへと帰還されてコンデ
ンサC1 を充電するため、コンデンサC1 の充放電時間
が可変され、それにより、クロック発振回路の出力クロ
ックのデューティ比が自動的に変化して、電解コンデン
サC2 の充放電速度を負荷に応じて自動調節する。
【0017】次にこのような構成の下での動作を図2及
び図3を参照して説明する。
【0018】図2は昇圧が完了して且つ電解コンデンサ
2 からの帰還電流が実質的にない状態での各部の波形
を示す。この状態では、発振回路におけるコンデンサC
1 はb点の波形に示すように充放電を同一時間で繰り返
すから、発振回路の出力はa点の波形に示すようにデュ
ーティ比50%のクロックパルスとなる。そして、この
クロックパルスがローレベルの時、つまりスイッチング
トランジスタTr1がオフの時に、コイルL1 の出力端C
点に図示のような昇圧電圧が誘導されて電解コンデンサ
2 を充電する。この時、ツェナーダイオードD3 の作
用により、前述した電圧値15〜16Vを超える部分は
カットされる。つまり、昇圧出力電圧V0 はこの電圧値
15〜16Vにレギュレートされる。
【0019】この状態から、負荷がより軽くなった場合
には、電解コンデンサC2 から発振回路へと帰還電流が
流れるため、発振回路におけるコンデンサC1 の充電時
間が短くなり、且つ放電時間が長くなる。従って、図3
に示すように、発振回路の出力クロックのデューティ比
が小さくなる。それにより、トランジスタTr1のオン時
間が短くなるので、その間にコイルL1 に蓄えられるエ
ネルギーが小さくなり、よって電解コンデンサC2 の流
入エネルギーが小さくなる。
【0020】この状態から負荷が増せば、前記帰還電流
が減るので、発振クロックのデューティ比が増し、電解
コンデンサC2 への流入エネルギーが増加する。このよ
うにして、負荷の大小に応じて、スイッチングレギュレ
ート動作のデューティ比が可変されて、出力がほぼ一定
に保たれる。
【0021】この場合、負荷が大きくなってデューティ
比が増加した場合でも、デューティ比は最大50%に制
限される。そのため、それ以上の負荷増加に対しては、
出力電圧V0 の低下が生じるが、デューティ比が50%
以下に抑制されることは、オン/オフ電流もそれ相応の
値以下に抑制されて雑音が制限されるので、EMCに対
する雑音の影響を防止しなくてはならない自動車のエア
バッグ制御などの用途には大きなメリットがある。
【0022】しかも、このような用途には高い出力精度
は不要であり、且つ負荷も軽いために、本考案の実施例
は必要な性能を十分に提供することができ、構成も簡単
でローコストであるため、メリットは大きい。
【0023】
【考案の効果】以上説明したように、本考案によれば比
較的簡単な構成で雑音の少ないスイッチングレギュレー
タ構成の昇圧回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案に係る昇圧回路の一実施例の回路図であ
る。
【図2】同実施例の動作を示す波形図である。
【図3】同実施例の負荷軽減時の動作を示す波形図であ
る。
【符号の説明】
IC1 シュミット・トリガ・インバータ R1 帰還抵抗 C1 コンデンサ Tr1 スイッチング用トランジスタ L1 スイッチングコイル D1 ,D2 逆流阻止ダイオード C2 エネルギー蓄積用電解コンデンサ D3 ツェナーダイオード R2 限流抵抗
フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭53−78418(JP,U) 実開 平1−91332(JP,U) 実開 昭58−66734(JP,U) 実開 昭63−63091(JP,U) 米国特許4322787(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02M 3/00 - 3/44

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シュミット・トリガ・インバータを使用
    したクロック発振回路と、 このクロック発振回路の出力クロックによりスイッチン
    グ動作して、昇圧された電圧を誘導する昇圧電圧誘導回
    路と、 この昇圧電圧誘導回路からの昇圧された電圧により充電
    されて、負荷へ供給すべきエネルギーを蓄える蓄電コン
    デンサと、 この蓄電コンデンサから前記クロック発振回路へ負荷に
    応じた大きさの電流を帰還する帰還路と、 この帰還路に設けられ、 前記昇圧された電圧を所定値以
    下に抑えるためのツェナーダイオードと、 前記クロック発振回路に設けられ、前記スイッチング動
    作デューティ比を所定の基本デューティ比より小さくす
    るため、前記帰還路からの負荷に応じた帰還電流に基づ
    いて充電、放電するコンデンサとを備えた ことを特徴と
    するスイッチング昇圧回路。
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