JP2834572B2 - スイッチングレギュレータの駆動方法および駆動装置 - Google Patents

スイッチングレギュレータの駆動方法および駆動装置

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JP2834572B2 JP2503882A JP50388290A JP2834572B2 JP 2834572 B2 JP2834572 B2 JP 2834572B2 JP 2503882 A JP2503882 A JP 2503882A JP 50388290 A JP50388290 A JP 50388290A JP 2834572 B2 JP2834572 B2 JP 2834572B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は請求項１の上位概念による方法およびそのた
めの装置に関する。
スイッチングレギュレータにはしばしば電流制限装置
が設けられ、この電流制限装置は負荷電流が過度に高い
際にスイッチングレギュレータ調整素子を遮断する。例
えばDE3402479A1参照。DE3402479A1のスイッチングレギ
ュレータでは、負荷電流に相応する電圧が負荷回路に形
成され、この電圧がパルス周波数変調器に制御的に作用
する。EP27847A1のスイッチングレギュレータでは、電
流に依存する信号が調整素子により検出され、負荷電流
に比例する信号と共にパルス変調器の制御に使用され
る。
本発明の課題は、請求項１の上位概念から出発したス
イッチングレギュレータを、その応動値に関して正確に
電流制限するように構成することである。この課題は、
請求項１の構成により解決される。請求項２から４は有
利な実施形態を示す。
本発明は以下の利点を有する：調整素子の制御パルス
を電流制限のために評価することにより、急激な負荷電
流変化の際に、調整素子の迅速な遮断が可能である。こ
の理由から本発明の装置は、高スイッチ周波数に適して
いる。調整素子を通る電流の直接の評価により、この高
速応動性がさらに支援される。二次側電流評価による遅
延（DE3402479A1のような）は発生しない。本発明によ
り逆行特性を有するスイッチングレギュレータを、大き
なコストをかけずに実現することができる。電位分離を
行うスイッチングレギュレータ（電源と負荷との間の変
成器）に対して、本発明は有利に使用される。というの
は、電流制限を一次側回路でのみ行うことができるから
である。負荷に比例する信号を電流制限のために一次側
回路に伝送する必要はない。本発明はまた、電流制限に
たいして正確な応動値、すなわち逆行特性の反転点に対
し、正確に再現可能な値が要求される場合にも有利に使
用される。一定のエネルギ送出時間を有するスイッチン
グレギュレータ（DE3402479A1,EP205630A1）に対しても
本発明は有利に使用される。
以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明のスイッチングレギュレータの基本回
路図、図２は、電流制限装置の回路図である。
図１の基本回路図は、パルス幅制御部を有するスイッ
チングレギュレータを示す。入力電圧UEを有する直流電
源QEには直列に、ここではバイポーラ電力スイッチトラ
ンジスタTSとして構成された調整素子およびスイッチン
グレギュレータインダクタンスLSが接続されている。図
示の実施例では、スイッチングレギュレータはバッキン
グ変圧器として構成されている。フライホイールダイオ
ードDFは負荷RLの負荷回路内に接続されている。コンデ
ンサCGは出力側の平滑コンデンサである。負荷RLにて降
下する出力電圧UAは分圧器R1,R2を介して検出される。
分圧器タップは誤差増幅器FVの比較入力側と接続されて
いる。誤差増幅器FVの他方の入力側には基準電圧源QRが
接続されている。出力電圧UAの高さに応じて、誤差増幅
器FVはパルス幅変調器PBMに対する入力信号を送出す
る。クロック発生器TGはその出力側の一方に、パルス幅
変調器PBM制御用の鋸歯信号を送出する。調整素子の投
入時点はクロック発生器TGにより定め、これに対し遮断
時点はパルス幅変調器により定められる。パルス幅変調
器PBM、クロック発生器TG、誤差増幅器FV並びにそれに
所属する結合論理回路を含む集積構成素子DA1060を使用
することができる。
負荷電流IOの電流制限をするために本発明では、電流
制限装置SBがコンパレータK2の形で設けられている。こ
のコンパレータの一方の比較入力側は電流測定センサSM
Fと直接または間接的に接続されており、また他方の比
較入力側はトランジスタTSの制御入力側と信号変換器SU
1を介して接続されている。電流測定センサSMFはトラン
ジスタTSを通る電流I1を検出し、電流測定センサは例え
ば電流測定変換器SMWを有している。電流測定変換器SMW
の一次巻線は直流電圧源QEからトランジスタTSへの接続
路中、またはトランジスタTSからインダクタンスLSへの
接続路中にある。その二次巻線はダイオードD1とゼナー
ダイオードZD1との逆直列回路により橋絡されている。
二次側巻線での電圧を整流するためのダイオードD2を介
して、電流測定センサSMFは直接または後で説明する別
の信号変換器SU2を介して間接的にコンパレータK2の他
方の比較入力側と接続されている。電流制限装置SBは、
トランジスタTSに対する投入パルスおよびトランジスタ
TSを通る電流に依存して信号を処理する。電流制限装置
SBは、トランジスタTSを通る電流I1に依存する信号U1が
トランジスタTSに対する投入パルスに依存する信号より
も大きいとき応答する。すなわち、トランジスタTSを遮
断する。この特性が正確に達成され、パルス幅変調器PB
M並びにクロック発生器TGが正常に動作するようにする
ため、パルス幅変調器PBMの出力側は減結合抵抗R9を介
してＤフリップフロップFF1の形の結合素子の反転クロ
ック入力側に接続されている。同様にコンパレータK2の
出力側はこの反転クロック入力側と減結合ダイオードDE
を介して接続されている。ここで減結合ダイオードDE
は、コンパレータK2の出力信号がクロック入力側を負の
電位方向でのみ制御するように極性付けられている。ク
ロック発生器TGの第２の出力側はフリップフロップFF1
をＳ入力側を介してセットする。第２の出力側はクロッ
ク周波数と同じ針状パルスを送出する。フリップフロッ
プFF1のＱ出力側はトランジスタTSの制御入力側と接続
されており、反転クロック入力側に、コンパレータK2出
力側からの負のエッジまたはパルス幅変調器PBM出力側
からの負のエッジが現れると論理０となり、従ってトラ
ンジスタTSを遮断する。
電流制限装置SBの実施例に対する回路の詳細は図２に
示されている。結合素子FF1の出力信号、すなわち調整
素子に対する制御信号はトランジスタT1のベース側に供
給される。このトランジスタは信号変換器SU1の構成部
材である。このトランジスタのコレクタには、例えば＋
12Vの供給電圧が印加される。トランジスタT1のエミッ
タ線路は、ダイオードD3、抵抗R3およびコンデンサC1か
らなる直列回路と接続されている。この直列回路、すな
わちトランジスタT1のコレクタ−エミッタ区間、ダイオ
ードD3および抵抗R3に並列に抵抗R4が接続され、コンデ
ンサC1に並列に抵抗R5が接続される。これら２つの抵抗
R4,R5の接続点はコンパレータK2の入力側と接続されて
いる。コンデンサC1にはその負荷抵抗R5と共に基準電位
GNDに対する電圧U2が発生する。この電圧は、調整素子
に対する投入パルスの、重み付けされた算術平均値であ
る。重み付けは、分圧比R3:R4/R5により達成される。こ
の重み付けにより、種々の動作関係に対する直流電圧変
換器の適合が行われる。
ダイオードD2は分圧器R6,R7に後置接続されている。
この分圧器は別の信号変換器SU2の構成部材である。信
号変換器SU2も例えば1MΩの高抵抗R8により橋絡されて
いる。ダイオードD2のカソードはコンパレータK2の一方
の入力側と接続されている。負荷抵抗を有するコンデン
サC2には、抵抗R6とR7の並列回路により定められる電圧
U1が基準電位GNDに対して発生する。分圧器R6,R7は、電
流測定センサSMFの出力信号のダイナミック特性を低減
する。抵抗R7にて降下する成分のみが、コンデンサC2に
現れる算術平均値へ加算される。
コンデンサを充填するためには、比較的低抵抗の抵抗
R7（例えば100Ω）が基準となる。これに対し、放電に
対しては、抵抗８と並列の高抵抗R6が基準となる。
ここまで本発明の方法を、パルス幅変調を行うスイッ
チングレギュレータに基づいて説明した。本発明の方法
は、勿論、パルス周波数変調を行うスイッチングレギュ
レータや、EP205630A1による一定のエネルギ出力フェー
ズを有するスイッチングレギュレータにも有利に使用す
ることができる。パルス周波数変調器の出力信号または
そこから導出された信号は電流制限装置のコンパレータ
の一方の入力側に供給される。他方の入力側には、相応
して調整トランジスタを通る電流に依存する信号が印加
される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−152017（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−55067（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−171484（ＪＰ，Ｕ) 米国特許4771357（ＵＳ，Ａ) 欧州公開27847（ＥＰ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H02M 3/00 - 3/44

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】調整素子（TS）のパルス幅制御部またはパ
    ルス周波数制御部を有するスイッチングレギュレータ
    を、制御装置（ST）を介して駆動する方法であって、電
    流制限装置（SB）が設けられており、該電流制限装置
    に、調整素子（TS）を通る電流（I1）に比例する信号が
    供給される、スイッチングレギュレータの駆動方法にお
    いて、 電流制限装置（SB）に基準信号として、調整素子（TS）
    に対する投入パルスから直接導出された信号を供給し、 当該調整素子（TS）に対する投入パルスから導出された
    信号が、調整素子（TS）を通る電流（I1）に比例する信
    号よりも小さいとき、電流制限装置（SB）を用いて調整
    素子（TS）を遮断することを特徴とする駆動方法。
  2. 【請求項２】調整素子（TS）に対する投入パルスから、
    後続処理のため、電流制限装置（SB）により算術平均値
    を形成する請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】調整素子（TS）を通る電流（I1）から、ダ
    イナミック特性の低減された信号を形成し、 このダイナミック特性の低減された信号を、低減されな
    い信号の平均値に加算する請求項１または２記載の方
    法。
  4. 【請求項４】−パルス幅変調器またはパルス周波数変調
    器（PBM）と、 −電流測定センサ（SMF）と、 −電流制限装置（SB）とが設けられており、 前記パルス幅変調器またはパルス周波数変調器（PBM）
    は、制御量、例えばスイッチングレギュレータの出力電
    圧の高さに依存して、スイッチングレギュレータの調整
    素子（TS）に対する制御パルスを形成することができ、 前記電流測定センサ（SMF）は、調整素子（TS）を通る
    電流を検出するものであり、 前記電流制限装置（SB）は、電流測定センサ（SMF）か
    ら送出された信号を、調整素子（TS）に対する制御信号
    から導出された信号と比較するものである、請求項１か
    ら３までの方法を実施するための装置。
  5. 【請求項５】調整素子（TS）の制御入力側と電流制限装
    置（SB）の比較入力側との間に、調整素子（TS）に対す
    る制御パルスの、重み付けされた平均値を検出するため
    に、信号変換器（SU1）が設けられている請求項４記載
    の装置。
  6. 【請求項６】電流測定センサ（SMF）を介して検出され
    た、調整素子（TS）を通る電流から、ダイナミック特性
    の低減された信号を形成するための分圧器（R6,R7）
    と、 分圧器（R6,R7）にて、ダイナミック特性の低減された
    信号が、電流測定センサ（SMF）により設定可能な信号
    へ加算重畳され得るように、ダイナミック特性の低減さ
    れた信号を処理するための別の信号変換器（SU2）とが
    設けられている請求項４または５記載の装置。
  7. 【請求項７】一方ではパルス幅／パルス周波数変調器
    （PPM）、調整素子（TS）を制御するためのクロック発
    生器（TG）および電流制限装置（SB）の出力側と、他方
    では調整素子（TS）の制御入力側との間に結合素子（FF
    1）が設けられている請求項４から６までのいずれか１
    記載の装置。
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