JP2833993B2 - 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Info
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Description
ターに関し、特に出力電圧を安定化させるための制御ル
ープ系に位相補償回路を設けたスイッチングレギュレー
タに関する。
ターは、一般に図2に示す回路構成を有する。図2にお
いて、直流電源1の電圧V1 は主トランジスタ12と主
トランス3とによりパルス変換され、この変換されたパ
ルスはダイオード5,6で整流され、コイル131とコ
ンデンサー132と抵抗器133とで構成される低域フ
ィルタLPF13で平滑され、出力電圧V2 となり、負
荷7に供給される。出力電圧V2 を安定化させるために
出力電圧V2 はループ制御系を構成する誤差増巾器8に
入力され、ここの基準電圧と比較されその差分が検出さ
れて増巾される。増巾された誤差分はパルス巾変調回路
9に入力され、ここで発生されるスイッチング用パルス
のパルス巾を変調する。変調されたスイッチング用パル
スはドライブ回路に入力されてパワーアップされ、ドラ
イバートランス11を介して主トランジスタ12を駆動
する。
その誤差電圧が検出され、その誤差電圧がスイッチング
パルスの巾を変化させることにより電圧制御される。例
えば、出力電圧V2 が高い方向に変化した時は、スイッ
チングパルス巾は狭くなり出力電圧V2 を低い方向に制
御して安定化している。
対して充分な安定化条件を備える必要があるが、例え
ば、誤差増巾器8の入力側を切断し、その切口から測定
したオープンループ利得と位相特性との安定化条件を見
ると、このループ制御系のオープンループ利得が1以上
の時、ループ制御系の位相遅れを180度以下に押えな
ければならない。
3のコイル131とコンデンサ132とで決定される。
(抵抗器133は後述するがここでは0Ωとする)コイ
ル131とコンデンサ132との定数は、最小値がスイ
ッチング周波数、デューテイー比、および最低負荷電流
で決まるが、実際は出力電圧V2 のリップル抑圧からこ
の最小値よりかなり大きな値に決定される。但しこの最
大値は入力電圧あるいは負荷変動に対する制御ループ系
の応答速度から限界はある。このようにして定数値が決
定されるコイル131とコンデンサ132において、そ
れぞれその定数値をL,Cとした場合、
数f1 より周波数が上ると位相遅れが更に大きくなり最
大180度となる。即ち、この時LPF13における位
相遅れが180度となる。
波数でオープンループ利得が1以上は発振領域で不安定
となるので、1以下となる様に誤差増幅器8のゲイン及
び帰還回路の抵抗、コンデンサの値を調整するか、ある
いは図2に示すようにLPF13のコンデンサー132
と直列に微少抵抗値の抵抗器133を挿入し、位相遅れ
が最大180度にならないようにしている。
出願公開昭和57−85113に記載されている。この
時のLPF13の位相特性は図3に示す(ハ)の曲線に
なる。即ち、
が0Ωであれば前述したように(ロ)の曲線となり18
0度に達するが、抵抗器133がrΩの時は、f2 =1
/2πrCで135度の位相遅れとなり、周波数が更に
上がれば90度に達する。従って抵抗値rを適当に選ぶ
ことにより何れの周波数でも位相遅れは180度以下に
することができる。
いては平滑用低域フィルタによる位相回転を防止するた
めにループ制御回路の誤差増巾器に位相補償を施した
り、あるいは低域フィルタのコンデンサに位相補償用の
微小抵抗を直列に挿入したりしている。このため前者に
おいては部品が増加したり調整に手間がかかったりし、
また後者においては微小抵抗器の両端に発生するリップ
ル電圧のために出力電圧のリップルが増加するという問
題がある。
ギュレータは、入力電圧をパルスに変換するスイッチン
グ回路と前記パルスを整流するダイオードと、この整流
出力を平滑するコイルとコンデンサとで構成された低域
フィルタとこの低域フィルタの出力電圧を安定化するた
めのループ制御回路とを備えるスイッチングレギュレー
タにおいて、前記低域フィルタは前記コンデンサに直列
接続された位相補償用の抵抗器と、この抵抗器に並列接
続されたリップル補償用のコンデンサとを備えている。
ング周波数と制御ループ系のオープンループ利得が1の
時の周波数との指数目盛上の中間周波数でキャパシタン
スが前記抵抗器の抵抗値と等しくなるように設定しても
良い。
る。図1は本実施例のブロック図である。図1におい
て、直流電源1の電圧V1 は主トランジスタ12と主ト
ランス3とによりパルス変換され、この変換されたパル
スはダイオード5,6で整流され、コイル41とコンデ
ンサー42,44と抵抗器43とで構成される低域フィ
ルタLPF4で平滑され、出力電圧V2 となり、負荷7
に供給される。出力電圧V2 を安定化させるために出力
電圧V2 はループ制御系を構成する誤差増巾器8に入力
され、ここの基準電圧と比較されその差分が検出されて
増巾される。増巾された誤差分はパルス巾変調回路9に
入力され、ここで発生されるスイッチング用パルスのパ
ルス巾を変調する。変調されたスイッチング用パルスは
ドライブ回路に入力されてパワーアップされ、ドライバ
ートランス11を介して主トランジスタ13を駆動す
る。
その誤差電圧が検出され、その誤差電圧がスイッチング
パルスの中を変化させることにより電圧制御される。例
えば、出力電圧V2 が高い方向に変化した時は、スイッ
チングパルス巾は狭くなり出力電圧V2 を低い方向に制
御して安定化している。
サ44とは低域フィルタのコイル41とコンデンサ42
とによる位相回転を防止し、制御ループの位相特性を補
償するためのものである。図2で示した従来例との差異
はこのコンデンサ44を微小抵抗値の抵抗器43に並列
接続した点にある。このコンデンサ44は位相補償用と
して挿入された抵抗器43の両端に発生するリップル電
圧を抑圧するためのものである。
対して、リップルを抑えるためにスイッチング周波数f
0 の時はキャパシタンス(1/2πf0 C2 )を充分小
さく、また制御ループ系のオープンループ利得が1附近
の周波数f2 では位相補償のためにキャパシタンス(1
/2πf2 C2 )を充分大きくなるような値に決められ
る。即ち、r>>1/2πf0 C2 でかつr<<1/2
πf2 C2 であるので、結局f0 とf2 との対数目盛上
の中間周波数でキャパシタンスがrと等しくなれば良
い。従って、
抵抗器43の抵抗値rは図2において説明したように通
常、オープンループ利得1附近の周波数f2 で位相補償
を行うものとしてr=1/2πf2 Cで決定される。
ンサ44において、低域フィルタのコイル41の定数値
をL、コンデンサ42の定数値をCとした時に制御ルー
プ系の位相特性は図3に示す通りである。周波数が上昇
して低域フィルタのL、Cで支配される領域では、
コンデンサ44がなく、更に周波数が上がれば位相遅れ
は曲線(ロ)で示すように180度に達して不安定状態
となる。抵抗器43が挿入された状態では曲線(ハ)の
ようになりf2 =1/2πrCで135度付近となり位
相補償され、更に周波数が上昇すれば90度に達する。
曲線(イ)の状態となり、曲線(ロ)と(ハ)の中間の
曲線となる。即ち、f2 で充分位相補償されて最に周波
数が上がりスイッチング周波数f0 以上で180度に接
近する。一方利得特性は通常図4に示す特性を有し、f
2 で利得1、スイッチ周波数f0 附近では減衰域で1以
下であるので、この領域で位相が180度となっても問
題はない。
z〜数百KHzであり、オープンループ利得1の時の周
波数f2 はf0 /100〜500に設定される。従っ
て、コンデンサ44のC2 も先に述べたように決定され
るので、抵抗器43の両端に発生する周波数f0 におけ
るリップル電圧は充分抑圧され、出力電圧V2 のリップ
ルは、大きくなることはない。
グレギュレータは、低域フィルターのコンデンサーと直
列に接続された位相補償用の抵抗に対して並列にコンデ
ンサーを付加し、その定数値を適切に設定することによ
り、出力電圧のリップルを大きくすることなくオープン
ループ利得が1付近の周波数において充分な位相補償が
なされ、制御ループが安定化されるという効果がある。
Claims (2)
- 【請求項1】 入力電圧をパルスに変換するスイッチン
グ回路と前記パルスを整流するダイオードとこの整流出
力を平滑するコイルとコンデンサとで構成された低域フ
ィルタとこの低減フィルタの出力電圧を安定化するため
のループ制御回路とを備えるスイッチングレギュレータ
において、前記低域フィルタは前記コンデンサに直列接
続された位相補償用の抵抗器と、この抵抗器に並列接続
されたリップル補償用のコンデンサとを備えることを特
徴とするスイッチングレギュレータ。 - 【請求項2】 前記コンデンサの容量値をスイッチング
周波数と制御ループ系のオープンループ利得が1の時の
周波数との対数目盛上の中間周波数でキャパシタンスが
前記抵抗器の抵抗値と等しくなるように設定することを
特徴とする請求項1記載のスイッチングレギュレータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5952694A JP2833993B2 (ja) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | スイッチングレギュレータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5952694A JP2833993B2 (ja) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | スイッチングレギュレータ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07274495A JPH07274495A (ja) | 1995-10-20 |
JP2833993B2 true JP2833993B2 (ja) | 1998-12-09 |
Family
ID=13115815
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5952694A Expired - Fee Related JP2833993B2 (ja) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | スイッチングレギュレータ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2833993B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7446516B2 (en) | 2005-08-19 | 2008-11-04 | O2 Micro International Limited | DC/DC converter with improved stability |
JP2011078159A (ja) * | 2009-09-29 | 2011-04-14 | Nihon Ceratec Co Ltd | ローゼン型単層圧電トランス用の自励発振回路 |
-
1994
- 1994-03-29 JP JP5952694A patent/JP2833993B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07274495A (ja) | 1995-10-20 |
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