JP2874928B2 - 自励ブロツキング変成器式スイツチングレギユレータ用の回路装置 - Google Patents

自励ブロツキング変成器式スイツチングレギユレータ用の回路装置

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JP2874928B2 JP2013437A JP1343790A JP2874928B2 JP 2874928 B2 JP2874928 B2 JP 2874928B2 JP 2013437 A JP2013437 A JP 2013437A JP 1343790 A JP1343790 A JP 1343790A JP 2874928 B2 JP2874928 B2 JP 2874928B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、自励ブロッキング変成器式スイッチング
レギュレータ用の回路装置に関するものである。
〔従来の技術〕
１つの出力電圧を発生するための自励ブロッキング変
成器式スイッチングレギュレータ用の回路装置であっ
て、変成器の第１の巻線に直流電圧を断続して与えるた
めの電気的スイッチング要素が含まれており、第１の入
力端子に接続可能な少なくとも１つの一次電流信号と、
第２の入力端子に接続可能でありパルス開始を決定する
零通過信号と、第１の制御入力端に１つの参照電圧装置
から形成された内部の参照電圧を、また第２の制御入力
端に第３の入力端子に接続可能でありかつ出力電圧に関
係する調節電圧を与えられ得るコンパレータ増幅器から
得られパルス幅を決定する差信号とに応じて、電気的ス
イッチング要素をパルス幅変調して駆動するための制御
装置が使用されており、また第２の入力端子と第３の入
力端子との間に接続されており回路装置の待機モード中
に作動周波数を低減するための容量性結合回路網が含ま
れている回路装置はたとえばドイツ連邦共和国特許第33
12209A1号明細書から公知である。電気的スイッチング
要素、たとえばサイリスタまたは電力用MOS電界効果ト
ランジスタをパルス幅変調して駆動するために、制御装
置になかんづく２つの調節情報が供給される。一方で
は、現在の周波数およびスイッチング要素の現在の断続
比を認識するためスイッチングパルスの零通過に関する
情報が供給される。他方では制御装置に、スイッチング
レギュレータの出力電圧に関係する調節電圧が供給さ
れ、この調節電圧は制御装置のなかで抵抗を介して演算
増幅器として実現されている調節増幅器の反転入力端に
供給され、その非反転入力端には第１の参照電圧が与え
られている。それにより制御装置にスイッチング要素の
駆動のためのパルス開始およびパルス幅が報知される。
この公知の回路装置では二次側の負荷軽減と共にスイ
ッチングレギュレータの作動周波数が典型的に150kHzか
ら200kHzまで上昇することが判明している。このことは
スイッチング要素の損傷に通じ得る過度の加熱に通ず
る。スイッチングレギュレータの二次側に基本負荷、従
ってまた１つの高められた損失電力を待機モード中に必
要とすることのないように、この公知の回路装置におい
て、零通過検出器信号に対する入力端子と調節電圧との
間に容量性結合回路網を配置することが提案された。そ
れにより零通過検出器信号が調節電圧の電圧値に重畳さ
れる。この重畳によりスイッチング要素の駆動のための
複数のパルス開始が抑制され得る。その結果、スイッチ
ングレギュレータの作動周波数は固有振動の周波数分割
により達成される。
しかし、この低減された作動周波数では、出力電圧が
さらに望ましくない仕方で、約10ないし20％だけ上昇す
ることも判明している。このことは特に、待機モード中
はいずれにせよ出力電圧が少し上昇するので不利であ
る。従って、それ以上の出力電圧の上昇は望ましくな
い。
〔発明が解決しようとする課題〕
従って、本発明の課題は、自励ブロッキング変成器式
スイッチングレギュレータ用の公知の回路装置を、待機
モード中の出力電圧の上昇が阻止されるように改良する
ことである。
〔課題を解決するための手段〕
この課題を解決するため、本発明によれば、出力電圧
を発生するための自励ブロッキング変成器式スイッチン
グレギュレータ用の回路装置であって、第１の巻線を有
する変成器、変成器の第１の巻線に接続された電気的ス
イッチング要素、変成器の第１の巻線に直流電圧を断続
して与えるべく電気的スイッチング要素をパルス幅変調
駆動するための制御装置を備え、制御装置は、変成器の
少なくとも１つの一次電流信号を受けるために接続され
た第１の入力端子、電気的スイッチング要素に与えるパ
ルスのパルス開始を決定する零点通過信号を受けるため
に接続された第２の入力端子、出力電圧に関係する調節
電圧を受けるために接続された第３の入力端子、電気的
スイッチング要素に与える制御信号を出力する出力端
子、パルス幅を決定する差信号を作るように作動可能で
あり第１及び第２の制御入力端子を有するコンパレータ
増幅器及び調節電圧と比較するための参照信号を形成し
コンパレータ増幅器の第１の制御入力端子に供給すべく
接続された参照電圧装置を有し、第３の入力端子はコン
パレータの第２の制御入力端子に調節電圧を供給すべく
接続されており、更に制御装置の第２の入力端子と第３
の入力端子との間に接続され、回路装置の待機モードに
おける作動周波数を低減するための容量性結合回路網を
備えた自励ブロッキング変成器式スイッチングレギュレ
ータ用の回路装置において、更に制御装置は低減された
作動周波数による待機モードの開始を検出する検出装置
を備え、検出装置は待機モード中の参照信号を低減すべ
く参照電圧装置に接続されている。
本発明の有利な構成は請求項２以下にあげられてい
る。
〔実施例〕
以下、２つの図面に示されている好ましい実施例によ
り本発明を一層詳細に説明する。
第１図には本質的にシーメンス製品情報「娯楽用電子
機器に対するIC,SNT」8.87版の第57頁から知られている
ような自励ブロッキング変成器式スイッチングレギュレ
ータ用の回路装置が示されている。変成器Ｔの二次側に
接続されている抵抗R16、ダイオードD6、コンデンサC11
および抵抗R12から成る整流装置の出力端子10、11に整
流された出力電圧UAを発生するため、回路装置は制御可
能な電気的スイッチング要素T1、たとえばMOSパワート
ランジスタを有し、それにより変成器Ｔの第１の一次巻
線n2に直流電圧がパルス幅変調されて与えられ得る。こ
の直流電圧はスイッチングレギュレータの入力端子12、
13におけるたとえば90ないし270Vの交流電圧からそれに
接続されているブリッジ整流器GR1および平滑コンデン
サC1により得られ、またスイッチング要素T1の負荷パス
の直列回路と第１の一次巻線n2との間に与えられてい
る。
スイッチング要素T1を駆動するため、この回路装置は
集積された制御装置IC、たとえばシーメンスの集積モジ
ュールTDA4605を有する。制御装置ICはその端子６を介
して必要な供給電圧を供給され、それから制御装置ICの
内部で必要な参照電圧およびスイッチングしきいが決定
され、他方において端子４はスイッチングレギュレータ
の一次側の基準電位に接続されている。出力端として作
用する制御装置ICの端子５は電気的スイッチング要素T1
の制御端子と接続されている。このスイッチング要素T1
のパルス幅変調された駆動のために制御装置ICは第１の
入力端子、ここでは端子２に一次電流信号を受ける。変
成器Ｔの一次側の第１の巻線n2のなかの一次電流上昇
は、整流された交流電圧に対して並列に接続されている
抵抗R4およびコンデンサC5から成るRC要素により端子２
における電圧上昇としてシミュレートされる。後でまた
説明する端子１における調節電圧から導き出された１つ
の値の到達の際に、端子５の出力端における出力パルス
は終了される。
スイッチング要素T1の正確な駆動のために別の２つの
情報が必要である。制御装置ICはその第２の入力端子８
で、パルス開始を決定する零通過検出器信号UNullを受
ける。また制御装置ICは第３の入力端子１に、出力電圧
UAに関係する調節電圧URが供給される。このことは、二
次側巻線n5に対して固定結合されており整流装置D3、C
6、R7およびR6ならびにR5により形成されている第２の
一次巻線n1により行われるのが目的にかなっている。そ
れによって制御装置ICの端子１に、出力電圧UAに比例す
る調節電圧URが生ずる。零通過検出器信号UNullは同じ
く第２の一次巻線n1から抵抗R8およびR9により集積制御
装置ICの端子８に与えられる。変成器Ｔの第２の一次巻
線n1から得られ制御装置ICのなかでコンパレータ増幅器
Ｋの非反転入力端に供給される調節電圧URと、コンパレ
ータ増幅器Ｋの反転入力端に与えられている内部の参照
電圧Urefとの比較により、出力パルス幅、従ってまた制
御装置ICの出力端子５に生じるパルス幅が変成器Ｔの二
次側の負荷に適合される。スイッチングレギュレータの
ビルドアップの後に帰還電圧の各零通過、従ってまた制
御装置ICの端子８における零通過検出器信号UNullは出
力パルスを端子５に発する。
待機モード中に、ブロッキング変成器式スイッチング
レギュレータがその代表的な値の150kHzないし200kHzの
固有周波数で振動せず、従ってまたスイッチング要素T1
が強く過負荷されないことを保証するため、制御装置IC
の第２の入力端子８と第３の入力端子１との間に、抵抗
R20およびコンデンサC20の直列回路から成る容量性結合
回路網が接続されている。さらに端子１とコンデンサC2
0との間に電流制限のためにツェナーダイオードD10が接
続されている。このツェナーダイオードは必ずしも必要
ではないが、調節傾斜の制限の目的になかっている。制
御装置ICの端子１と８との間のこの容量性接続により、
制御装置ICのなかに設けられているパルス幅変調器PWM
は待機モード中に十分低い調節電圧URを与えられ、また
待機モード中の作動周波数は適切に16kHzと30kHzとの間
の低い周波数に設定可能である。この際に、スイッチン
グレギュレータの作動周波数がすべての場合に不快な騒
音を避けるように可聴範囲の上にあることが重要であ
る。
しかし、待機モード中のスイッチングレギュレータの
この低い作動周波数は、待機モード中にいずれにせよ少
し上昇する出力電圧UAがさらに高められるという欠点を
有する。このことを避けるため回路装置は、低減された
作動周波数を有する待機モード中の開始を検出し得る検
出器装置DEを追加されている。この検出器装置DEは参照
電圧装置REと接続されており、待機モード中は、出力電
圧UAが低められているように参照信号、ここでは参照電
圧Urefが変更可能であるように構成されている。
詳細には、そのために制御装置ICは、端子５に接続さ
れており且つ端子３に与えられている一次電圧監視信号
とならんで下記の別の情報をも受けるパルス幅変調器PW
Mを有する。すなわち、一次電流段PSを介して供給され
る、一次電圧に関係して端子２に加わる信号からの一次
電流信号、リンギング抑制段KUを介して供給され端子８
に生ずる零通過検出器信号UNull、および出力端でパル
ス幅変調器PWMと接続されているコンパレータ増幅器Ｋ
の反転入力端に供給される、調節電圧URの、端子１に生
じている信号である。このコンパレータ増幅器Ｋの非反
転入力端には、端子６と接続されている参照電圧装置RE
から得られる参照電圧Uref1,2が与えられている。本発
明によれば、コンパレータ増幅器Ｋの非反転入力端に生
ずる参照電圧Uref1,2は少なくとも２つの値の間を切換
可能である。このことは、たとえば25kHzの低減された
作動周波数での待機モードの開始を検出しまた参照信号
装置REの出力端と、参照信号、この場合には参照電圧U
ref1,2、が待機モードの間に、スイッチングレギュレー
タの出力電圧が待機モード中のさもなければ通常の出力
電圧に比較して低減されているように変更可能であるよ
うに接続されている検出器装置DEを介してパルス幅変調
器PWMの作動周波数に関係して行われる。そのために検
出器装置DEの出力端にたとえばスイッチング要素T2が設
けられており、抵抗R30およびR31から成る分圧器が、参
照電圧Uref1,2が２つの値の間で選択可能であるように
切換可能である。検出器装置DEが周波数検出装置として
構成されており、またこの周波数検出装置が待機モード
中の低減された作動周波数を検出すれば、この実施例で
は、抵抗R30を有効とするため、スイッチング要素T2が
スイッチオフされる。それにより参照電圧Urefが好まし
くは20％だけ低減される。より小さい値への参照電圧の
この“移転”により、コンパレータ増幅器Ｋの非反転入
力端により小さい参照電圧が供給され、またそれにより
コンパレータ増幅器Ｋの出力端に生ずる出力信号が増大
される。その結果、ブロッキング変成器式スイッチング
レギュレータの出力電圧が低減される。
たとえば本発明による回路装置においてリンギング抑
制段KUがパルス幅変調器PWMと端子８との間に配置され
ており、また容量性結合回路網の抵抗R20が可変に構成
されているならば、スイッチングレギュレータの待機周
波数は適切にたとえば25kHzの周波数に設定され得る。
以下で説明される第２図により本発明によるスイッチン
グレギュレータの作用の仕方がさらに明らかにされる。
第２図には本回路装置の作用の仕方の理解のために必
要な信号の相互関係が示されている。UDはスイッチング
要素における電圧、またIDはスイッチング要素を通る電
流である。UNullは端子８に与えられている零通過検出
器信号を示し、またURはコンデンサC6における調節電圧
を示している。URCは、抵抗R115およびコンデンサC109
の直列回路から成る容量性結合回路網を介しての微分さ
れた零通過である。制御装置ICの端子１および８の接続
により待機モード中のスイッチングレギュレータの作動
周波数は約25kHzに制限される。この低い周波数は、零
通過検出器信号UNullのいくつかの零通過が無視される
ことにより達成される。このことは、スイッチング要素
T1に生ずる電流パルスが比較的大きく欠落するように、
制御装置ICに十分に低い調節電圧を待機モード中に装う
容量性結合回路網により行われる。制御装置ICのなかに
含まれているコンパレータ増幅器Ｋはその結果としての
変成器負荷軽減により強く過制御される。電圧の減衰の
後に初めて次のパルスが再びレリーズされる。
第２図中の実線の曲線は信号を変更されない参照信号
において示し、また破線の曲線は待機作動中に20％だけ
低減された参照信号において示されている。
【図面の簡単な説明】
第１図は容量性結合回路網および検出器装置を有する自
励ブロッキング変成器式スイッチングレギュレータ用の
本発明による回路装置の回路図、第２図は4Wの二次側の
待機モードの際のスイッチング要素における電圧および
電流およびそれに付属の零通過検出器信号および調節電
圧信号を示す図である。 １…第３の入力端子 ２…第１の入力端子 ８…第２の入力端子 10、11…出力端子 12、13…入力端子 DE…検出器装置 IC…制御装置 Ｋ…コンパレータ増幅器 KU…リンギング抑制段 PS…一次電流段 PWM…パルス幅変調器 RE…参照電圧装置 Ｔ…変成器 T1、T2…スイッチング要素 UA…出力電圧 UNull…零通過検出器信号 UR…調節電圧 Uref…参照電圧

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】出力電圧(UA)を発生するための自励ブロッ
    キング変成器式スイッチングレギュレータ用の回路装置
    であって、第１の巻線(n2)を有する変成器（Ｔ）、変成
    器（Ｔ）の第１の巻線(n2)に接続された電気的スイッチ
    ング要素（T1）、変成器（Ｔ）の第１の巻線(n2)に直流
    電圧を断続して与えるべく電気的スイッチング要素（T
    1）をパルス幅変調駆動するための制御装置（IC）を備
    え、制御装置（IC）は、変成器（Ｔ）の少なくとも１つ
    の一次電流信号を受けるために接続された第１の入力端
    子（２）、電気的スイッチング要素（T1）に与えるパル
    スのパルス開始を決定する零点通過信号(UNull)を受け
    るために接続された第２の入力端子（８）、出力電圧(U
    A)に関係する調節電圧(UR)を受けるために接続された第
    ３の入力端子（１）、電気的スイッチング要素（T1）に
    与える制御信号を出力する出力端子（５）、パルス幅を
    決定する差信号を作るように作動可能であり第１及び第
    ２の制御入力端子を有するコンパレータ増幅器（Ｋ）及
    び調節電圧(UR)と比較するための参照信号を形成しコン
    パレータ増幅器（Ｋ）の第１の制御入力端子に供給すべ
    く接続された参照電圧装置（RE）を有し、第３の入力端
    子（１）はコンパレータ（Ｋ）の第２の制御入力端子に
    調節電圧(UR)を供給すべく接続されており、更に制御装
    置（IC）の第２の入力端子（８）と第３の入力端子
    （１）との間に接続され、回路装置の待機モードにおけ
    る作動周波数を低減するための容量性結合回路網（R2
    0、C20）を備えた自励ブロッキング変成器式スイッチン
    グレギュレータ用の回路装置において、 更に制御装置（IC）は低減された作動周波数による待機
    モードの開始を検出する検出装置（DE）を備え、検出装
    置（DE）は待機モード中の参照信号を低減すべく参照電
    圧装置（RE）に接続されている ことを特徴とする自励ブロッキング変成器式スイッチン
    グレギュレータ用の回路装置。
  2. 【請求項２】参照信号が20％だけ変更されていることを
    特徴とする請求項１記載の回路装置。
  3. 【請求項３】検出装置（DE）が周波数検出装置を有する
    ことを特徴とする請求項１または２記載の回路装置。
  4. 【請求項４】容量性結合回路網が、抵抗（R20）とその
    後段に接続されているコンデンサ（C20）との少なくと
    も１つの直列回路から成っていることを特徴とする請求
    項１ないし３のいずれか１つに記載の回路装置。
  5. 【請求項５】容量性結合回路網の抵抗（R20）が可変に
    構成されていることを特徴とする請求項４記載の回路装
    置。
  6. 【請求項６】待機モード中の低減される作動周波数が15
    kHzと60kHzとの間に設定されていることを特徴とする請
    求項１ないし６のいずれか１つに記載の回路装置。
JP2013437A 1989-01-25 1990-01-22 自励ブロツキング変成器式スイツチングレギユレータ用の回路装置 Expired - Lifetime JP2874928B2 (ja)

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DE (1) DE59002505D1 (ja)
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