JP2612831B2 - ブロツキング発振式スイツチング・レギユレータ - Google Patents
ブロツキング発振式スイツチング・レギユレータInfo
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- H02M—APPARATUS 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
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
- H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/33507—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
- H02M3/33523—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters with galvanic isolation between input and output of both the power stage and the feedback loop
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- H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
- H02M1/0032—Control circuits allowing low power mode operation, e.g. in standby mode
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
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- Power Engineering (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、外部電源端子から交流電圧を供給される整
流回路に変圧器を接続し、この変圧器の二次側から負荷
機器用出力交流電圧を取り出すようになつているブロツ
キング発振式スイツチング・レギユレータに関する。
流回路に変圧器を接続し、この変圧器の二次側から負荷
機器用出力交流電圧を取り出すようになつているブロツ
キング発振式スイツチング・レギユレータに関する。
変圧器の一次巻線がスイッチングトランジスタの一次
電流の流れる区間と直列に電源交流電圧の整流により得
られる直流電圧に接続され、変圧器の二次巻線が給電す
べき負荷機器に接続され、スイッチングトランジスタの
制御電極は制御回路の出力端に接続され、制御回路の給
電のために変圧器に第２の二次巻線が設けられ、制御回
路は、制御電圧発生回路と、制御電圧発生回路の出力側
に接続された制御増幅器と、パルス選別回路と、実際値
発信器として一次電流に比例する電圧を供給する電流−
電圧変換器と、第１の入力端により制御増幅器出力端、
第２の入力端によりパルス選別回路の出力端、第３の入
力端により電流−電圧変換器の出力端、出力端によりス
イッチングトランジスタの制御電極にそれぞれ接続され
るパルス幅変調器とを含む負荷機器の給電用ブロツキン
グ発振式スイツチング・レギユレータは提案されてい
る。
電流の流れる区間と直列に電源交流電圧の整流により得
られる直流電圧に接続され、変圧器の二次巻線が給電す
べき負荷機器に接続され、スイッチングトランジスタの
制御電極は制御回路の出力端に接続され、制御回路の給
電のために変圧器に第２の二次巻線が設けられ、制御回
路は、制御電圧発生回路と、制御電圧発生回路の出力側
に接続された制御増幅器と、パルス選別回路と、実際値
発信器として一次電流に比例する電圧を供給する電流−
電圧変換器と、第１の入力端により制御増幅器出力端、
第２の入力端によりパルス選別回路の出力端、第３の入
力端により電流−電圧変換器の出力端、出力端によりス
イッチングトランジスタの制御電極にそれぞれ接続され
るパルス幅変調器とを含む負荷機器の給電用ブロツキン
グ発振式スイツチング・レギユレータは提案されてい
る。
かかるブロツキング発振式スイツチング・レギユレー
タはたとえば雑誌“Funkschau"（1975年）第５号、第40
〜44頁ならびにドイツ連邦共和国特許出願公開第303203
4号明細書、同第3312209号明細書および同第3330039号
明細書に記載されている。
タはたとえば雑誌“Funkschau"（1975年）第５号、第40
〜44頁ならびにドイツ連邦共和国特許出願公開第303203
4号明細書、同第3312209号明細書および同第3330039号
明細書に記載されている。
周知のように、このようなスイツチング・レギユレー
タの目的は、電子機器たとえばテレビジヨン受像機に安
定化されかつ制御された動作電圧を供給することであ
る。従つて、このようなスイツチング・レギユレータの
中心部は、冒頭に記載したスイツチングトランジスタ、
特に１つのバイポーラ電力用トランジスタ、により実現
された操作端要素を有する制御回路により形成されてい
る。このようなスイツチング・レギユレータを先ず第３
図の原理回路図により説明する。
タの目的は、電子機器たとえばテレビジヨン受像機に安
定化されかつ制御された動作電圧を供給することであ
る。従つて、このようなスイツチング・レギユレータの
中心部は、冒頭に記載したスイツチングトランジスタ、
特に１つのバイポーラ電力用トランジスタ、により実現
された操作端要素を有する制御回路により形成されてい
る。このようなスイツチング・レギユレータを先ず第３
図の原理回路図により説明する。
１つのnpn電力用トランジスタＴが制御回路RSに対す
る操作端要素としての役割をし、そのエミツタ−コレク
タ間で１つの変圧器Trの一次巻線Wpと直列に接続されて
いる。ドイツ連邦共和国特許出願公開第3032034号明細
書の第１図によれば、この直列回路を駆動する直流電圧
は、整流回路例えばグレツツ結線により交流電源の交流
電圧を整流することによつて得られる。npnトランジス
タＴを使用する場合、このトランジスタのエミツタは基
準電位（接地）に、コレクタは変圧器Trの一次巻線Wp
に、またこの一次巻線の他端は上記の（ただし図面には
示されていない）整流回路から供給される供給電位＋Up
に接続されている。トランジスタＴのエミツタ−コレク
タ間は１つのコンデンサCsにより橋絡されている。他
方、一次巻線Wpを橋絡しているキヤパシタンスCwは寄生
キヤパシタンスである。電力用トランジスタＴはそのベ
ースで制御回路RSの出力部、好ましくはパルス幅変調器
PDMにより形成されている出力部、により制御されてい
る。
る操作端要素としての役割をし、そのエミツタ−コレク
タ間で１つの変圧器Trの一次巻線Wpと直列に接続されて
いる。ドイツ連邦共和国特許出願公開第3032034号明細
書の第１図によれば、この直列回路を駆動する直流電圧
は、整流回路例えばグレツツ結線により交流電源の交流
電圧を整流することによつて得られる。npnトランジス
タＴを使用する場合、このトランジスタのエミツタは基
準電位（接地）に、コレクタは変圧器Trの一次巻線Wp
に、またこの一次巻線の他端は上記の（ただし図面には
示されていない）整流回路から供給される供給電位＋Up
に接続されている。トランジスタＴのエミツタ−コレク
タ間は１つのコンデンサCsにより橋絡されている。他
方、一次巻線Wpを橋絡しているキヤパシタンスCwは寄生
キヤパシタンスである。電力用トランジスタＴはそのベ
ースで制御回路RSの出力部、好ましくはパルス幅変調器
PDMにより形成されている出力部、により制御されてい
る。
変圧器Trの二次巻線の１つWHは制御回路RSに対するセ
ンサとしての役割をし、そのために一方の端で前記基準
電位に、また他方の端で制御回路RSの入力端に接続され
ている。本来の二次巻線Wsは、それに接続されている整
流装置GLから給電を行うべき電気機器RLに直流電圧USを
供給する。
ンサとしての役割をし、そのために一方の端で前記基準
電位に、また他方の端で制御回路RSの入力端に接続され
ている。本来の二次巻線Wsは、それに接続されている整
流装置GLから給電を行うべき電気機器RLに直流電圧USを
供給する。
図示されている例では制御回路RSは、パルス幅変調器
として構成されておりトランジスタＴを制御する出力部
PDMと、二次巻線WHにより制御される２つの入力部RSEお
よびIABとを含んでいる。一方の入力部RSEは制御電圧発
生の役割をし、制御増幅器RVを介して制御信号UAを出力
部であるパルス幅変調PDMに与える。他方の入力部IAB
は、パルス選別の役割をし、信号UNを出力部であるパル
ス幅変調PDMに与える。制御回路RSは電流−電圧変換器S
SWをも含んでおり、これは一次電流Ipに比例する電圧U
Ipを出力部であるパルス幅変調器PDMに与える。制御回
路RSのこれらの部分は同じく前記ドイツ連邦共和国特許
出願公開第3032034号明細書に示されており、その第３
図中に示されている制御回路に属している。制御電圧発
生回路は同明細書の第１図および第２図中に示されてい
る抵抗R5およびR4により形成されている。パルス選別回
路ＩAＢは同明細書の第３図に示されている零交さ検出
回路およびその出力を与えられる制御論理回路から成つ
ている。最後に、パルス幅変調器PDMは同明細書中に示
されているトリガ回路およびその出力を与えられる制御
論理回路の部分とにより形成されている。
として構成されておりトランジスタＴを制御する出力部
PDMと、二次巻線WHにより制御される２つの入力部RSEお
よびIABとを含んでいる。一方の入力部RSEは制御電圧発
生の役割をし、制御増幅器RVを介して制御信号UAを出力
部であるパルス幅変調PDMに与える。他方の入力部IAB
は、パルス選別の役割をし、信号UNを出力部であるパル
ス幅変調PDMに与える。制御回路RSは電流−電圧変換器S
SWをも含んでおり、これは一次電流Ipに比例する電圧U
Ipを出力部であるパルス幅変調器PDMに与える。制御回
路RSのこれらの部分は同じく前記ドイツ連邦共和国特許
出願公開第3032034号明細書に示されており、その第３
図中に示されている制御回路に属している。制御電圧発
生回路は同明細書の第１図および第２図中に示されてい
る抵抗R5およびR4により形成されている。パルス選別回
路ＩAＢは同明細書の第３図に示されている零交さ検出
回路およびその出力を与えられる制御論理回路から成つ
ている。最後に、パルス幅変調器PDMは同明細書中に示
されているトリガ回路およびその出力を与えられる制御
論理回路の部分とにより形成されている。
第３図による回路に属するタイムダイアグラム、すな
わち制御回路RS内に現われる信号UH（変圧器二次巻線WH
から制御回路RSの制御のために与えられる信号）、U
N（パルス選別回路ＩAＢから供給される信号）、Ip（ス
イツチング・トランジスタＴと直列に接続されている変
圧器巻線Wpから供給される電流）およびUIP（電流−電
圧変換器SSWから供給される実際値信号）は第４図に示
されている。
わち制御回路RS内に現われる信号UH（変圧器二次巻線WH
から制御回路RSの制御のために与えられる信号）、U
N（パルス選別回路ＩAＢから供給される信号）、Ip（ス
イツチング・トランジスタＴと直列に接続されている変
圧器巻線Wpから供給される電流）およびUIP（電流−電
圧変換器SSWから供給される実際値信号）は第４図に示
されている。
変圧器二次巻線WHから供給される電圧UHはその零交さ
（UH＝0V）により、変圧器Tr内に蓄積されたエネルギー
が放出されており、新たなロード・サイクルが開始する
こと、すなわちトランジスタＴにより形成されているス
イツチが閉じられ得ることについての情報を与える。パ
ルス選別回路ＩAＢを介してこの情報はパルス幅変調器P
DMに伝えられる。（その際、UN＞0V→パルス開始、UN＜
0V→パルス開始不可能、が成り立つている。） さらに、変圧器Trの二次巻線WHから供給される信号電
圧UHから制御電圧発生回路RSEを介して二次電圧USに比
例する制御電圧URが得られる。制御増幅器RV内で制御電
圧URは基準電圧と比較される。制御増幅器RVからパルス
幅変調器PDMに供給される信号電圧と基準電圧との間の
差は、制御増幅器RVの出力端から供給される制御出力電
圧UAによりパルス幅変調器PDMに伝えられ、パルス幅変
調器PDMは制御出力電圧UAを電流−電圧変換器SSWの信号
UIPと比較し、UIP＝UAが成り立てば直ちに、トランジス
タＴにより形成されているスイツチを開く。このように
してIPのピーク値IPmaxは、URと基準電圧との間の差が
消滅するまで補正される。このことは、UR従つてまたUS
が一定にとどまることを意味する。
（UH＝0V）により、変圧器Tr内に蓄積されたエネルギー
が放出されており、新たなロード・サイクルが開始する
こと、すなわちトランジスタＴにより形成されているス
イツチが閉じられ得ることについての情報を与える。パ
ルス選別回路ＩAＢを介してこの情報はパルス幅変調器P
DMに伝えられる。（その際、UN＞0V→パルス開始、UN＜
0V→パルス開始不可能、が成り立つている。） さらに、変圧器Trの二次巻線WHから供給される信号電
圧UHから制御電圧発生回路RSEを介して二次電圧USに比
例する制御電圧URが得られる。制御増幅器RV内で制御電
圧URは基準電圧と比較される。制御増幅器RVからパルス
幅変調器PDMに供給される信号電圧と基準電圧との間の
差は、制御増幅器RVの出力端から供給される制御出力電
圧UAによりパルス幅変調器PDMに伝えられ、パルス幅変
調器PDMは制御出力電圧UAを電流−電圧変換器SSWの信号
UIPと比較し、UIP＝UAが成り立てば直ちに、トランジス
タＴにより形成されているスイツチを開く。このように
してIPのピーク値IPmaxは、URと基準電圧との間の差が
消滅するまで補正される。このことは、UR従つてまたUS
が一定にとどまることを意味する。
以上に説明したものも含めて一般に冒頭に記載した種
類のブロツキング発振式スイツチング・レギユレータで
は、変圧器Trの一次側における故障の際に二次電圧の著
しい過上昇に通じ、それが場合によつては、スイツチン
グ・レギユレータにより給電される後段回路の損傷に通
じ得ることが経験されている。このような故障はたとえ
ば、スイツチング・レギユレータを構成する部品の故
障、許容限度の超過、接触断などにより生じ得る。
類のブロツキング発振式スイツチング・レギユレータで
は、変圧器Trの一次側における故障の際に二次電圧の著
しい過上昇に通じ、それが場合によつては、スイツチン
グ・レギユレータにより給電される後段回路の損傷に通
じ得ることが経験されている。このような故障はたとえ
ば、スイツチング・レギユレータを構成する部品の故
障、許容限度の超過、接触断などにより生じ得る。
本発明が解決しようとする課題は、上記のような故障
に対して保護され、かつその故障保護回路の応動時間を
短縮して故障が生じたとき敏速に遮断されるようなブロ
ツキング発振式スイツチング・レギユレータを提供する
ことである。
に対して保護され、かつその故障保護回路の応動時間を
短縮して故障が生じたとき敏速に遮断されるようなブロ
ツキング発振式スイツチング・レギユレータを提供する
ことである。
上述の課題を解決するため、本発明によれば、変圧器
の一次巻線がスイッチングトランジスタの一次電流の流
れる区間と直列に電源交流電圧の整流により得られる直
流電圧に接続され、変圧器の二次巻線が給電すべき負荷
機器に接続され、スイッチングトランジスタの制御電極
は制御回路の出力端に接続され、制御回路の給電のため
に変圧器に第２の二次巻線が設けられ、制御回路は、制
御電圧発生回路と、制御電圧発生回路の出力側に接続さ
れた制御増幅器と、パルス選別回路と、実際値発信器と
して一次電流に比例する電圧を供給する電流−電圧変換
器と、第１の入力端により制御増幅器出力端、第２の入
力端によりパルス選別回路の出力端、第３の入力端によ
り電流−電圧変換器の出力端、出力端によりスイッチン
グトランジスタの制御電極にそれぞれ接続されるパルス
幅変調器とを含む負荷機器の給電用ブロッキング発振式
スイッチング・レギュレータにおいて、制御回路はさら
に、入力端で変圧器の第２の二次巻線、出力端でパルス
幅変調器の第４の入力端と接続され変圧器の二次側にか
かる過電圧に対する故障保護回路を含み、この故障保護
回路は、制御回路の正常動作中は動作せず、変圧器の第
２の二次巻線に誘起される電圧が所定の限界値を超えた
とき、パルス幅変調器をブロックすることにより変圧器
の一次巻線及びスイッチングトランジスタを流れる一次
電流を自動的に遮断するように構成され、故障保護回路
は、カソードが変圧器の第２の二次巻線と接続されたpn
ダイオードと、pnダイオードのアノードと基準電位用端
子との間に接続されたコンデンサと、アノードがpnダイ
オードとコンデンサとの接続点に接続されカソードによ
りスイッチングトランジスタの遮断が制御されるツエナ
・ダイオードとを含む。
の一次巻線がスイッチングトランジスタの一次電流の流
れる区間と直列に電源交流電圧の整流により得られる直
流電圧に接続され、変圧器の二次巻線が給電すべき負荷
機器に接続され、スイッチングトランジスタの制御電極
は制御回路の出力端に接続され、制御回路の給電のため
に変圧器に第２の二次巻線が設けられ、制御回路は、制
御電圧発生回路と、制御電圧発生回路の出力側に接続さ
れた制御増幅器と、パルス選別回路と、実際値発信器と
して一次電流に比例する電圧を供給する電流−電圧変換
器と、第１の入力端により制御増幅器出力端、第２の入
力端によりパルス選別回路の出力端、第３の入力端によ
り電流−電圧変換器の出力端、出力端によりスイッチン
グトランジスタの制御電極にそれぞれ接続されるパルス
幅変調器とを含む負荷機器の給電用ブロッキング発振式
スイッチング・レギュレータにおいて、制御回路はさら
に、入力端で変圧器の第２の二次巻線、出力端でパルス
幅変調器の第４の入力端と接続され変圧器の二次側にか
かる過電圧に対する故障保護回路を含み、この故障保護
回路は、制御回路の正常動作中は動作せず、変圧器の第
２の二次巻線に誘起される電圧が所定の限界値を超えた
とき、パルス幅変調器をブロックすることにより変圧器
の一次巻線及びスイッチングトランジスタを流れる一次
電流を自動的に遮断するように構成され、故障保護回路
は、カソードが変圧器の第２の二次巻線と接続されたpn
ダイオードと、pnダイオードのアノードと基準電位用端
子との間に接続されたコンデンサと、アノードがpnダイ
オードとコンデンサとの接続点に接続されカソードによ
りスイッチングトランジスタの遮断が制御されるツエナ
・ダイオードとを含む。
上記故障保護回路は特に前記のドイツ連邦共和国特許
出願公開明細書に記載されているブロツキング発振式ス
イツチング・レギユレータに追加するのに適しており、
コスト的にも望ましい。
出願公開明細書に記載されているブロツキング発振式ス
イツチング・レギユレータに追加するのに適しており、
コスト的にも望ましい。
スイツチング・トランジスタＴの制御電極を制御する制
御回路RSの出力部の制御に関与するように故障保護回路
が構成されていることは有利である。
御回路RSの出力部の制御に関与するように故障保護回路
が構成されていることは有利である。
第１図および第２図により本発明の実施例を説明する
前に、第３図に示されている構成の制御回路RSの特性に
言及しておく。この構成では、パルス選別回路ＩAB,制
御電圧発生回路RSEまたは制御増幅器RVのなかで故障
（部品変化、断路または短絡）が生ずると、二次電圧Us
が上昇して、二次巻線Wsから給電される回路部分GLまた
はRLの損傷に通じ得る。
前に、第３図に示されている構成の制御回路RSの特性に
言及しておく。この構成では、パルス選別回路ＩAB,制
御電圧発生回路RSEまたは制御増幅器RVのなかで故障
（部品変化、断路または短絡）が生ずると、二次電圧Us
が上昇して、二次巻線Wsから給電される回路部分GLまた
はRLの損傷に通じ得る。
しかし、VDE機器条件によれば、スイツチング・レギ
ユレータの電源と接続されている側に故障が生じた際
に、電源と接続されていない側に電圧上昇が生じてはな
らない。特に臨界的なのは、常時負荷RLにくらべて最小
負荷でのみ作動している１つの作動状態（待機またはス
タンバイ作動）における故障時電圧上昇である。その対
策として、負荷機器を含んでいる二次側に電圧制限器を
設けるのが通常である。
ユレータの電源と接続されている側に故障が生じた際
に、電源と接続されていない側に電圧上昇が生じてはな
らない。特に臨界的なのは、常時負荷RLにくらべて最小
負荷でのみ作動している１つの作動状態（待機またはス
タンバイ作動）における故障時電圧上昇である。その対
策として、負荷機器を含んでいる二次側に電圧制限器を
設けるのが通常である。
それに対して本発明は、電圧Usが所定の大きさを越え
て上昇するときにのみ制御システムに作用してスイツチ
Ｔを開くようにするものである。
て上昇するときにのみ制御システムに作用してスイツチ
Ｔを開くようにするものである。
第１図から明らかなように、本発明によれば、パルス
幅変調器PDMは故障保護回路Stからの電圧UDを与えられ
るもう１つの入力端を設けられている。さらに、故障保
護回路Stに電圧を与える役割は、前記のように、制御回
路RSに電圧を与える第２の二次巻線WHがしている。
幅変調器PDMは故障保護回路Stからの電圧UDを与えられ
るもう１つの入力端を設けられている。さらに、故障保
護回路Stに電圧を与える役割は、前記のように、制御回
路RSに電圧を与える第２の二次巻線WHがしている。
特に有利な実施例が第２図に示されている。この第２
図は、本発明による故障保護回路が追加されていること
を別とすれば、前記ドイル連邦共和国特許出願公開第33
12209号明細書の第５図に相当している。
図は、本発明による故障保護回路が追加されていること
を別とすれば、前記ドイル連邦共和国特許出願公開第33
12209号明細書の第５図に相当している。
この実施例では、第２の二次巻線WHから電圧を与えら
れる制御電圧発生回路RSEは１つのダイオードD1と２つ
の抵抗R1およびR2ならびに１つのコンデンサC1との組合
わせにより形成されている。ダイオードD1のカソードは
変圧器Trの二次巻線WHと直接接続されており、またその
アノードは一方ではコンデンサC1を介して、他方では両
抵抗R1およびR2の直列回路を介して基準電位（接地）と
接続されている。制御増幅器RVに対する制御電圧URは両
抵抗R1とR2との間の分圧点から取出されている。こうし
て制御電圧発生回路は整流器としてダイオードD1を有す
る一方向整流回路から成つており、ダイオードD1は阻止
位相（スイツチＴが開かれている）の間は導通して、ロ
ード・コンデンサとしてのコンデンサC1および負荷抵抗
としての両抵抗R1およびR2を二次巻線WHと接続する。制
御増幅器RVは演算増幅器によつて構成するのが有利であ
り、その非反転入力端は第１の基準電圧Uref1に、その
反転入力端は一方では抵抗R4を介して演算増幅器RVの出
力端に、また他方では抵抗R3を介して制御電圧発生回路
RSEの出力端に接続されている。一方では制御電圧発生
回路のRSE出力端に、他方ではパルス選別回路ＩAＢの出
力端に接続されているコンデンサC2は、パルス幅変調器
PDMの１つの入力部を形成している別の演算増幅器V1の
反転入力端に接続されている。コンデンサC2は結合回路
として作用する。これに関する詳細は前記ドイツ連邦共
和国特許出願公開第3312209号明細書に示されている。
電流−電圧変換器SSWは、一次巻線Wpを経て流れる電流I
pを与えられ、スイツチング・トランジスタＴの接地枝
路内の１つの抵抗を用いる直接的電流センサとして、ま
たはIpシミユレーシヨンの原理により作動し得る。
れる制御電圧発生回路RSEは１つのダイオードD1と２つ
の抵抗R1およびR2ならびに１つのコンデンサC1との組合
わせにより形成されている。ダイオードD1のカソードは
変圧器Trの二次巻線WHと直接接続されており、またその
アノードは一方ではコンデンサC1を介して、他方では両
抵抗R1およびR2の直列回路を介して基準電位（接地）と
接続されている。制御増幅器RVに対する制御電圧URは両
抵抗R1とR2との間の分圧点から取出されている。こうし
て制御電圧発生回路は整流器としてダイオードD1を有す
る一方向整流回路から成つており、ダイオードD1は阻止
位相（スイツチＴが開かれている）の間は導通して、ロ
ード・コンデンサとしてのコンデンサC1および負荷抵抗
としての両抵抗R1およびR2を二次巻線WHと接続する。制
御増幅器RVは演算増幅器によつて構成するのが有利であ
り、その非反転入力端は第１の基準電圧Uref1に、その
反転入力端は一方では抵抗R4を介して演算増幅器RVの出
力端に、また他方では抵抗R3を介して制御電圧発生回路
RSEの出力端に接続されている。一方では制御電圧発生
回路のRSE出力端に、他方ではパルス選別回路ＩAＢの出
力端に接続されているコンデンサC2は、パルス幅変調器
PDMの１つの入力部を形成している別の演算増幅器V1の
反転入力端に接続されている。コンデンサC2は結合回路
として作用する。これに関する詳細は前記ドイツ連邦共
和国特許出願公開第3312209号明細書に示されている。
電流−電圧変換器SSWは、一次巻線Wpを経て流れる電流I
pを与えられ、スイツチング・トランジスタＴの接地枝
路内の１つの抵抗を用いる直接的電流センサとして、ま
たはIpシミユレーシヨンの原理により作動し得る。
パルス幅変調器PDMの出力部は１つの適当な論理回
路、特に１つのアンドゲートＧ、により形成されてお
り、好ましくは１つのパルス幅制御回路IBRを介して、
スイツチング・トランジスタＴの制御電極に作用する。
このアンドゲートは、図示されている実施例では、４つ
の入力端を有し、そのうちの１つは、本発明により、専
ら故障保護回路Stの出力電圧を受入れるために設けられ
ている。
路、特に１つのアンドゲートＧ、により形成されてお
り、好ましくは１つのパルス幅制御回路IBRを介して、
スイツチング・トランジスタＴの制御電極に作用する。
このアンドゲートは、図示されている実施例では、４つ
の入力端を有し、そのうちの１つは、本発明により、専
ら故障保護回路Stの出力電圧を受入れるために設けられ
ている。
第２図中のアンドゲートＧの４つの入力端の各々に各
１つの演算増幅器V1〜V4の出力端が対応づけられてい
る。第１の演算増幅器V1はその反転入力端で前記のよう
にパルス選別回路ＩAＢの出力を与えられ、またコンデ
ンサC2を介して制御電圧発生回路に接続されている。こ
の演算増幅器V1の非反転入力端には参照電圧Uref3が与
えられている。
１つの演算増幅器V1〜V4の出力端が対応づけられてい
る。第１の演算増幅器V1はその反転入力端で前記のよう
にパルス選別回路ＩAＢの出力を与えられ、またコンデ
ンサC2を介して制御電圧発生回路に接続されている。こ
の演算増幅器V1の非反転入力端には参照電圧Uref3が与
えられている。
第２の演算増幅器V2はその非反転入力端で電流−電圧
変換器SSWの出力を与えられ、またその反転入力端で制
御増幅器RVの出力を与えられる。第３の演算増幅器V3は
その非反転入力端で制御増幅器RVの出力を与えられると
共に抵抗R4およびR3を介して制御電圧発生器RSEの出力
を与えられ、またその反転入力端で別の参照電圧Uref2
を与えられている。
変換器SSWの出力を与えられ、またその反転入力端で制
御増幅器RVの出力を与えられる。第３の演算増幅器V3は
その非反転入力端で制御増幅器RVの出力を与えられると
共に抵抗R4およびR3を介して制御電圧発生器RSEの出力
を与えられ、またその反転入力端で別の参照電圧Uref2
を与えられている。
ここまでは第２図の回路は前記明細書の第５図による
公知の回路を一致しているが、この公知の回路ではアン
ドゲートＧが３つの入力端しか有していないのに対し
て、本発明による第２図の回路ではもう１つの入力端が
設けられており、この入力端に故障保護回路Stに属する
第４の演算増幅器V4の出力を与えられる。この演算増幅
器V4はその非反転入力端に別の参照電圧Uref4を与えら
れており、またその反転入力端で１つのツエナ・ダイオ
ードＺのカソードと接続されている。このツエナ・ダイ
オードＺのアノードは一方ではコンデンサC4を介して基
準電位（接地）用端子と接続されており、また他方では
通常のPNダイオードD4のアノードと接続されており、そ
のカソードは接続回路RSの他の入力端（すなわちダイオ
ードD1のカドードおよびパルス選別回路ＩAＢ）と共通
に変圧器Trの第２の二次巻線WHの一方に端に接続されて
いる。
公知の回路を一致しているが、この公知の回路ではアン
ドゲートＧが３つの入力端しか有していないのに対し
て、本発明による第２図の回路ではもう１つの入力端が
設けられており、この入力端に故障保護回路Stに属する
第４の演算増幅器V4の出力を与えられる。この演算増幅
器V4はその非反転入力端に別の参照電圧Uref4を与えら
れており、またその反転入力端で１つのツエナ・ダイオ
ードＺのカソードと接続されている。このツエナ・ダイ
オードＺのアノードは一方ではコンデンサC4を介して基
準電位（接地）用端子と接続されており、また他方では
通常のPNダイオードD4のアノードと接続されており、そ
のカソードは接続回路RSの他の入力端（すなわちダイオ
ードD1のカドードおよびパルス選別回路ＩAＢ）と共通
に変圧器Trの第２の二次巻線WHの一方に端に接続されて
いる。
さて第２図の回路においてUN，UAまたはUIpの故障に
よりパルス幅変調器PDMが二次電圧Usを上昇させるよう
に制御されると、UHも巻数比Ws:WHに従つて同様に上昇
する。故障保護回路St内に設けられているダイオードD4
を通じてUHの負部分によりコンデンサC4が充電される。
ツエナ・ダイオードＺにより定められている比較電圧が
超過されると、その出力端に電圧が現われ、この電圧が
演算増幅器V4の入力端に与えられる。この演算増幅器は
図示されている接続に基づいてスイツチ機能を有するの
で、その出力端からアンドゲートＧの対応する入力端に
与えられていた論理“1"信号が消滅し、従つてアンドゲ
ートＧの出力はその他の入力端における論理状態にかか
わりなく論理“0"となり、パルス幅制御回路IBRもそれ
により制御されるスイツチング・トランジスタＴも停止
せしめられる。アンドゲートＧの阻止状態は、コンデン
サC4の充電電圧が再びツエナ・ダイオードＺにより定め
られる比較電圧以下に低下するまで持続する。
よりパルス幅変調器PDMが二次電圧Usを上昇させるよう
に制御されると、UHも巻数比Ws:WHに従つて同様に上昇
する。故障保護回路St内に設けられているダイオードD4
を通じてUHの負部分によりコンデンサC4が充電される。
ツエナ・ダイオードＺにより定められている比較電圧が
超過されると、その出力端に電圧が現われ、この電圧が
演算増幅器V4の入力端に与えられる。この演算増幅器は
図示されている接続に基づいてスイツチ機能を有するの
で、その出力端からアンドゲートＧの対応する入力端に
与えられていた論理“1"信号が消滅し、従つてアンドゲ
ートＧの出力はその他の入力端における論理状態にかか
わりなく論理“0"となり、パルス幅制御回路IBRもそれ
により制御されるスイツチング・トランジスタＴも停止
せしめられる。アンドゲートＧの阻止状態は、コンデン
サC4の充電電圧が再びツエナ・ダイオードＺにより定め
られる比較電圧以下に低下するまで持続する。
第２図に破線で示されているように、ツエナ・ダイオ
ードＺに接続されている演算増幅器V4の入力端を抵抗ｒ
によりその出力端と接続しておけば、自己保持回路の作
用が得られる。しかし、演算増幅器V4をシユミツトトリ
ガとして構成することも可能である。
ードＺに接続されている演算増幅器V4の入力端を抵抗ｒ
によりその出力端と接続しておけば、自己保持回路の作
用が得られる。しかし、演算増幅器V4をシユミツトトリ
ガとして構成することも可能である。
本発明にとつて重要なことは、スイツチング・レギユ
レータの電源と接続されている一次側でセンサが、二次
側に電圧の過上昇が生じているか否かを検出し、二次側
に電圧の過上昇が生じている時には、またその時のみ、
一次側に位置するスイツチング・トランジスタＴを阻止
状態とすることである。
レータの電源と接続されている一次側でセンサが、二次
側に電圧の過上昇が生じているか否かを検出し、二次側
に電圧の過上昇が生じている時には、またその時のみ、
一次側に位置するスイツチング・トランジスタＴを阻止
状態とすることである。
本発明によれば、変圧器の一次側における故障による
二次電圧の著しい上昇を確実に防止することができ、更
に制御回路に電圧を与えるために設けられている補助の
二次巻線を用いて故障保護回路にも電圧を与えるもので
あるから、使用する変圧器の巻線構成が極めて簡単とな
り、ブロツキング発振式スイッチング・レギュレータを
安価に構成することができ、又故障保護回路に用いるコ
ンデンサを正常運転時も充電状態とし、故障時の充電電
圧上昇によりスイッチング・レギュレータを遮断するも
のであるものであるから、故障発生時に極めて敏速に遮
断を行うことができる。
二次電圧の著しい上昇を確実に防止することができ、更
に制御回路に電圧を与えるために設けられている補助の
二次巻線を用いて故障保護回路にも電圧を与えるもので
あるから、使用する変圧器の巻線構成が極めて簡単とな
り、ブロツキング発振式スイッチング・レギュレータを
安価に構成することができ、又故障保護回路に用いるコ
ンデンサを正常運転時も充電状態とし、故障時の充電電
圧上昇によりスイッチング・レギュレータを遮断するも
のであるものであるから、故障発生時に極めて敏速に遮
断を行うことができる。
第１図は本発明によるスイツチング・レギユレータのブ
ロツク接続図、第２図は本発明による故障保護を実現す
るための回路の実施例の回路図、第３図は本発明による
改良が行なわれる公知のスイツチング・レギユレータの
ブロツク接続図、第４図は第３図の回路における重要な
信号のタイムダイアグラムである。 C1〜C4,Cs,Cw……キヤパシタンス、D1,D4……ダイオー
ド、ＩAＢ……パルス選別回路、PDM……パルス幅変調
器、ｒ……抵抗、RL……負荷、RS……制御回路、RSE…
…制御電圧発生回路、RV……制御増幅器、SSW……電流
−電圧変換器、St……故障保護回路、Ｔ……スイツチン
グ・トランジスタ、Tr……変圧器、WH……第２の二次巻
線、Wp……一次巻線、Ws……二次巻線、ZD……ツエナ・
ダイオード。
ロツク接続図、第２図は本発明による故障保護を実現す
るための回路の実施例の回路図、第３図は本発明による
改良が行なわれる公知のスイツチング・レギユレータの
ブロツク接続図、第４図は第３図の回路における重要な
信号のタイムダイアグラムである。 C1〜C4,Cs,Cw……キヤパシタンス、D1,D4……ダイオー
ド、ＩAＢ……パルス選別回路、PDM……パルス幅変調
器、ｒ……抵抗、RL……負荷、RS……制御回路、RSE…
…制御電圧発生回路、RV……制御増幅器、SSW……電流
−電圧変換器、St……故障保護回路、Ｔ……スイツチン
グ・トランジスタ、Tr……変圧器、WH……第２の二次巻
線、Wp……一次巻線、Ws……二次巻線、ZD……ツエナ・
ダイオード。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−92890（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−17037（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−144127（ＪＰ，Ｕ)
Claims (4)
- 【請求項１】変圧器（Tr）の一次巻線（Wp）がスイッチ
ングトランジスタ（Ｔ）の一次電流（Ip）の流れる区間
と直列に電源交流電圧の整流により得られる直流電圧に
接続され、変圧器（Tr）の二次巻線（Ws）が給電すべき
負荷機器に接続され、スイッチングトランジスタ（Ｔ）
の制御電極は制御回路（RS）の出力端に接続され、制御
回路（RS）の給電のために変圧器（Tr）に第２の二次巻
線（WH）が設けられ、制御回路（RS）は、制御電圧発生
回路（RSE）と、制御電圧発生回路の出力側に接続され
た制御増幅器（RV）と、パルス選別回路（IAB）と、実
際値発信器として一次電流（Ip）に比例する電圧
（UIP）を供給する電流−電圧変換器（SSW）と、第１の
入力端により制御増幅器出力端、第２の入力端によりパ
ルス選別回路（IAB）の出力端、第３の入力端により電
流−電圧変換器（SSW）の出力端、出力端によりスイッ
チングトランジスタ（Ｔ）の制御電極にそれぞれ接続さ
れるパルス幅変調器とを含む負荷機器の給電用ブロッキ
ング発振式スイッチング・レギュレータにおいて、 制御回路（RS）はさらに、入力端で変圧器（Tr）の、第
２の二次巻線（WH），出力端でパルス幅変調器（PDM）
の第４の入力端と接続され変圧器（Tr）の二次側にかか
る過電圧に対する故障保護回路（St）を含み、この故障
保護回路（St）は、制御回路（RS）の正常動作中は動作
せず、変圧器（Tr）の第２の二次巻線（WH）に誘起され
る電圧が所定の限界値を超えたとき、パルス幅変調器
（PDM）をブロックすることにより変圧器（Tr）の一次
巻線（Wp）及びスイッチングトランジスタ（Ｔ）を流れ
る一次電流（Ip）を自動的に遮断するように構成され、
故障保護回路（ST）は、カソードが変圧器（Tr）の第２
の二次巻線（WH）と接続されたpnダイオード（D4）と、
pnダイオード（D4）のアノードと基準電位用端子との間
に接続されたコンデンサ（C4）と、アノードがpnダイオ
ード（D4）とコンデンサ（C4）との接続点に接続されカ
ソードによりスイッチングトランジスタ（Ｔ）の遮断を
制御するツエナ・ダイオード（Ｚ）とを含むことを特徴
とするブロッキング発振式スイッチング・レギュレー
タ。 - 【請求項２】論理ゲート（Ｇ）により形成されておりス
イッチング・トランジスタ（Ｔ）の制御電極を制御する
制御回路（RS）の出力部が、コンパレータ機能を有する
故障保護回路（St）の出力を論理ゲート（Ｇ）の入力端
に与えられていることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載のブロッキング発振式スイッチング・レギュレー
タ。 - 【請求項３】故障保護回路（St）のコンデンサ（C4）の
一方の端子が基準電位（接地）用の端子と接続されてお
り、またこのコンデンサの他方の端子がツエナ・ダイオ
ード（Ｚ）を介して演算増幅器（V4）の第１の入力端
に、またpnダイオード（D4）を介して、変圧器（Tr）の
第２の二次巻線（WH）から電圧を与えられる制御回路
（RS）の入力端（D1、IAB）に接続されており、また第
２の入力端に参照電圧（Uref4）を与えれている前記演
算増幅器（V4）の出力電圧が制御回路（RS）の出力端を
形成する論理ゲート（Ｇ）の故障保護回路（St）に対応
づけられている入力端に与えられていることを特徴とす
る特許請求の範囲第２項記載のブロッキング発振式スイ
ッチング・レギュレータ。 - 【請求項４】ツエナ・ダイオード（Ｚ）のカソードは演
算増幅器（V4）の第１の入力端に接続され、演算増幅器
（V4）の第２の入力端には参照電圧（Uref4）が加えら
れ、演算増幅器（V4）の出力端は制御回路（RS）の出力
端を形成する論理ゲート（Ｇ）の入力端に接続されるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第３項記載のブロッキン
グ発振式スイッチング・レギュレータ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19833336422 DE3336422A1 (de) | 1983-10-06 | 1983-10-06 | Sperrwandler-schaltnetzteil |
| DE3336422.2 | 1983-10-06 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6098872A JPS6098872A (ja) | 1985-06-01 |
| JP2612831B2 true JP2612831B2 (ja) | 1997-05-21 |
Family
ID=6211192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59209592A Expired - Lifetime JP2612831B2 (ja) | 1983-10-06 | 1984-10-05 | ブロツキング発振式スイツチング・レギユレータ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4597036A (ja) |
| EP (1) | EP0139226B1 (ja) |
| JP (1) | JP2612831B2 (ja) |
| DE (2) | DE3336422A1 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0219736A3 (de) * | 1985-10-17 | 1987-09-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Schaltungsanordnung zur Realisierung eines Standby-Betriebs in einem Sperrwandler-Schaltnetzteil |
| NL8601395A (nl) * | 1986-05-30 | 1987-12-16 | At & T & Philips Telecomm | Gelijkspanningsomzetter met overbelastingbeveiliging. |
| EP0419728A1 (de) * | 1989-09-29 | 1991-04-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Schaltungsanordnung für ein festfrequentes Sperrwandler-Schaltnetzteil |
| NL8900509A (nl) * | 1989-03-02 | 1990-10-01 | Philips Nv | Geschakelde voedingsspanningsschakeling. |
| EP0419727B1 (de) * | 1989-09-29 | 1994-02-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Schaltungsanordnung für ein geregeltes Sperrwandler-Schaltnetzteil |
| US5180964A (en) * | 1990-03-28 | 1993-01-19 | Ewing Gerald D | Zero-voltage switched FM-PWM converter |
| DE4235853A1 (de) * | 1992-10-23 | 1994-04-28 | Thomson Brandt Gmbh | Schaltnetzteil |
| EP1346380A1 (en) * | 2000-12-14 | 2003-09-24 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | High voltage transformer with over voltage protection, and method for over voltage protection |
| US9071152B2 (en) | 2012-07-03 | 2015-06-30 | Cognipower, Llc | Power converter with demand pulse isolation |
| US10554206B2 (en) | 2018-02-27 | 2020-02-04 | Cognipower, Llc | Trigger circuitry for fast, low-power state transitions |
| US10892755B2 (en) | 2018-02-27 | 2021-01-12 | Cognipower, Llc | Driver circuitry for fast, efficient state transitions |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3840797A (en) * | 1970-12-28 | 1974-10-08 | Us Navy | Related power supply |
| DE2819225A1 (de) * | 1978-05-02 | 1979-11-08 | Blaupunkt Werke Gmbh | Spannungswandler |
| SE421095B (sv) * | 1979-10-16 | 1981-11-23 | Andersson H E B | Forfarande for omvandling av en spenning till en annan |
| JPS57144127U (ja) * | 1981-03-05 | 1982-09-10 | ||
| DE3109612A1 (de) * | 1981-03-13 | 1982-09-23 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Spannungswandler |
| US4459651A (en) * | 1982-07-01 | 1984-07-10 | Honeywell Information Systems Inc. | Regulated flyback power supply using a combination of frequency and pulse width modulation |
-
1983
- 1983-10-06 DE DE19833336422 patent/DE3336422A1/de not_active Withdrawn
-
1984
- 1984-07-09 US US06/629,223 patent/US4597036A/en not_active Expired - Lifetime
- 1984-09-18 EP EP84111128A patent/EP0139226B1/de not_active Expired
- 1984-09-18 DE DE8484111128T patent/DE3465855D1/de not_active Expired
- 1984-10-05 JP JP59209592A patent/JP2612831B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0139226A1 (de) | 1985-05-02 |
| DE3465855D1 (en) | 1987-10-08 |
| DE3336422A1 (de) | 1985-04-18 |
| JPS6098872A (ja) | 1985-06-01 |
| US4597036A (en) | 1986-06-24 |
| EP0139226B1 (de) | 1987-09-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |