JP2908102B2 - 帰還制御回路 - Google Patents
帰還制御回路Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はスイッチングレギュレー
タの出力電圧安定化に利用する。特に、ホトカプラを使
用した回路のホトカプラ電流伝達率特性の補償技術に関
する。
タの出力電圧安定化に利用する。特に、ホトカプラを使
用した回路のホトカプラ電流伝達率特性の補償技術に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来例を図３を参照して説明する。図３
は従来例装置のブロック図である。
は従来例装置のブロック図である。
【０００３】従来のスイッチングレギュレータの帰還制
御回路は、図３に示すように入力電圧Ｖi を所定の出力
電圧Ｖ0 に変換するコンバータ回路３０、出力電圧Ｖ0
を検出し、検出電圧と内部の基準電圧とを比較して動作
するシャントレギュレータ１０と、シャントレギュレー
タ１０により流れる電流を制御されるホトカプラＡの発
光素子１と、さらにこのホトカプラＡの受光素子２のコ
レクタが定電圧源Ｖc１１に接続され、エミッタが抵抗
８に接続され、この接続点が制御回路１３に入力され、
制御回路１３がスイッチ素子１４を制御することによ
り、スイッチングレギュレータの出力電圧Ｖ0 を一定に
するような帰還制御回路を有している。
御回路は、図３に示すように入力電圧Ｖi を所定の出力
電圧Ｖ0 に変換するコンバータ回路３０、出力電圧Ｖ0
を検出し、検出電圧と内部の基準電圧とを比較して動作
するシャントレギュレータ１０と、シャントレギュレー
タ１０により流れる電流を制御されるホトカプラＡの発
光素子１と、さらにこのホトカプラＡの受光素子２のコ
レクタが定電圧源Ｖc１１に接続され、エミッタが抵抗
８に接続され、この接続点が制御回路１３に入力され、
制御回路１３がスイッチ素子１４を制御することによ
り、スイッチングレギュレータの出力電圧Ｖ0 を一定に
するような帰還制御回路を有している。
【０００４】次に、ホトカプラＡの発光素子１とホトカ
プラＡの受光素子２の動作について説明する。ホトカプ
ラＡの発光素子１に流れる電流をＩF とすると、ホトカ
プラＡの受光素子２に流れる電流ＩC は、ホトカプラの
電流伝達率（ＣｕｒｒｅｎｔＴｒａｎｓｆｅｒ Ｒａｔ
ｉｏ：以下ＣＴＲと呼ぶ）に応じた電流となり、 ＩC ＝ＩF ・ＣＴＲ となる。ホトカプラＡの受光素子２に流れる電流Ｉ
C は、抵抗８にも流れ、抵抗８の両端に電圧ＶS を発生
させる。この電圧ＶS を一定にするようにシャントレギ
ュレータ１０はホトカプラＡの発光素子１に流れる電流
ＩF を制御する。
プラＡの受光素子２の動作について説明する。ホトカプ
ラＡの発光素子１に流れる電流をＩF とすると、ホトカ
プラＡの受光素子２に流れる電流ＩC は、ホトカプラの
電流伝達率（ＣｕｒｒｅｎｔＴｒａｎｓｆｅｒ Ｒａｔ
ｉｏ：以下ＣＴＲと呼ぶ）に応じた電流となり、 ＩC ＝ＩF ・ＣＴＲ となる。ホトカプラＡの受光素子２に流れる電流Ｉ
C は、抵抗８にも流れ、抵抗８の両端に電圧ＶS を発生
させる。この電圧ＶS を一定にするようにシャントレギ
ュレータ１０はホトカプラＡの発光素子１に流れる電流
ＩF を制御する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この従来のホトカプラ
帰還制御回路では、経年変化や放射線の影響によりホト
カプラ自体のＣＴＲが劣化し、スイッチングレギュレー
タの出力電圧のレギュレーションがとれなかったり、伝
達効率伝達位相特性が劣化し、発振等が起こる問題があ
った。例えば、図３の回路においてＣＴＲが劣化し、半
分になった場合を考えると、 ＩC ＝ＩF ・１／２ＣＴＲ ＝１／２（ＩF ・ＣＴＲ） となり、ホトカプラＡの受光素子２に流れる電流Ｉ
C は、ＣＴＲの初期特性時に比較すると半分になる。従
って、抵抗７の両端の電圧ＶS も半分となる。すると、
コンバータ回路３０の出力電圧Ｖ0 が変化するためシャ
ントレギュレータ１０は、電圧ＶS をもとの一定値にす
るためにホトカプラＡの発光素子１を流れる電流ＩF を
２倍の値にするように制御する。この制御が帰還制御と
なり、コンバータ回路３０の出力電圧Ｖ0 の変化ΔＶ0
がＣＴＲの初期特性時に比較すると２ΔＶ0 変化したこ
とになる。
帰還制御回路では、経年変化や放射線の影響によりホト
カプラ自体のＣＴＲが劣化し、スイッチングレギュレー
タの出力電圧のレギュレーションがとれなかったり、伝
達効率伝達位相特性が劣化し、発振等が起こる問題があ
った。例えば、図３の回路においてＣＴＲが劣化し、半
分になった場合を考えると、 ＩC ＝ＩF ・１／２ＣＴＲ ＝１／２（ＩF ・ＣＴＲ） となり、ホトカプラＡの受光素子２に流れる電流Ｉ
C は、ＣＴＲの初期特性時に比較すると半分になる。従
って、抵抗７の両端の電圧ＶS も半分となる。すると、
コンバータ回路３０の出力電圧Ｖ0 が変化するためシャ
ントレギュレータ１０は、電圧ＶS をもとの一定値にす
るためにホトカプラＡの発光素子１を流れる電流ＩF を
２倍の値にするように制御する。この制御が帰還制御と
なり、コンバータ回路３０の出力電圧Ｖ0 の変化ΔＶ0
がＣＴＲの初期特性時に比較すると２ΔＶ0 変化したこ
とになる。
【０００６】このようにして、スイッチングレギュレー
タの出力電圧Ｖ0 のレギュレーションが悪くなる。よっ
て、長寿命、高信頼性が求められる通信機器用電源に、
ホトカプラ帰還制御を使用することができないという問
題がある。また、ホトカプラは放射線によっても特性が
劣化するため、宇宙空間において高信頼性が求められる
人工衛星搭載用電源にも、ホトカプラ帰還制御を使用す
ることは避けるしかなかった。
タの出力電圧Ｖ0 のレギュレーションが悪くなる。よっ
て、長寿命、高信頼性が求められる通信機器用電源に、
ホトカプラ帰還制御を使用することができないという問
題がある。また、ホトカプラは放射線によっても特性が
劣化するため、宇宙空間において高信頼性が求められる
人工衛星搭載用電源にも、ホトカプラ帰還制御を使用す
ることは避けるしかなかった。
【０００７】本発明は、このような背景に行われたもの
であり、帰還制御回路に使用するホトカプラのＣＴＲ劣
化を考慮し、ＣＴＲの特性変化も補償する帰還制御回路
の提供を目的とする。
であり、帰還制御回路に使用するホトカプラのＣＴＲ劣
化を考慮し、ＣＴＲの特性変化も補償する帰還制御回路
の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、直流電源が入
力端子に接続され出力端子が負荷に接続されたコンバー
タ回路のスイッチングを制御する制御回路と、この制御
回路に出力電圧の安定化信号電圧を供給する安定化回路
と、この安定化回路に前記出力電圧と基準電圧の誤差信
号を発生する検出回路と、この誤差信号を前記安定化回
路に結合する第一のホトカプラとを備えた帰還制御回路
において、前記第一のホトカプラの受光素子側の出力の
一部をその発光素子側に逆位相で帰還接続する第二のホ
トカプラが設けられ、前記第二のホトカプラの発光素子
は前記第一のホトカプラの受光素子と並列に接続され、
前記第二のホトカプラの受光素子は前記第一のホトカプ
ラの発光素子と並列に接続されたことを特徴とする。
力端子に接続され出力端子が負荷に接続されたコンバー
タ回路のスイッチングを制御する制御回路と、この制御
回路に出力電圧の安定化信号電圧を供給する安定化回路
と、この安定化回路に前記出力電圧と基準電圧の誤差信
号を発生する検出回路と、この誤差信号を前記安定化回
路に結合する第一のホトカプラとを備えた帰還制御回路
において、前記第一のホトカプラの受光素子側の出力の
一部をその発光素子側に逆位相で帰還接続する第二のホ
トカプラが設けられ、前記第二のホトカプラの発光素子
は前記第一のホトカプラの受光素子と並列に接続され、
前記第二のホトカプラの受光素子は前記第一のホトカプ
ラの発光素子と並列に接続されたことを特徴とする。
【０００９】
【作用】スイッチングレギュレータのホトカプラによる
帰還制御回路において、スイッチングレギュレータの出
力電圧を基準電圧と比較する検出回路と、この検出回路
からの誤差電圧により出力電圧のレギュレーションを図
る安定化回路を少なくとも２対のホトカプラで双方向に
接続する。
帰還制御回路において、スイッチングレギュレータの出
力電圧を基準電圧と比較する検出回路と、この検出回路
からの誤差電圧により出力電圧のレギュレーションを図
る安定化回路を少なくとも２対のホトカプラで双方向に
接続する。
【００１０】お互いのホトカプラのＣＲＴ劣化による特
性の変化を双方向に接続されたホトカプラがそれぞれ補
い合うことにより、ＣＲＴ劣化の影響を緩和する。
性の変化を双方向に接続されたホトカプラがそれぞれ補
い合うことにより、ＣＲＴ劣化の影響を緩和する。
【００１１】
【実施例】本発明第一実施例装置の構成を図１を参照し
て説明する。図１は本発明第一実施例装置の構成図であ
る。
て説明する。図１は本発明第一実施例装置の構成図であ
る。
【００１２】本発明は、直流電源１５が入力端子３１に
接続され出力端子３２が負荷２２に接続されたコンバー
タ回路３０のスイッチングを制御する制御回路１３と、
この制御回路１３に出力電圧の安定化信号電圧を供給す
る安定化回路４１と、この安定化回路４１に前記出力電
圧と基準電圧の誤差信号を発生する検出回路４０と、こ
の誤差信号を安定化回路４１に結合する第一のホトカプ
ラであるホトカプラＡとを備えた帰還制御回路５０にお
いて、ホトカプラＡの受光素子２側の出力の一部をその
ホトカプラＡの発光素子１側に逆位相で帰還接続する第
二のホトカプラであるホトカプラＢを設けたことを特徴
とする。
接続され出力端子３２が負荷２２に接続されたコンバー
タ回路３０のスイッチングを制御する制御回路１３と、
この制御回路１３に出力電圧の安定化信号電圧を供給す
る安定化回路４１と、この安定化回路４１に前記出力電
圧と基準電圧の誤差信号を発生する検出回路４０と、こ
の誤差信号を安定化回路４１に結合する第一のホトカプ
ラであるホトカプラＡとを備えた帰還制御回路５０にお
いて、ホトカプラＡの受光素子２側の出力の一部をその
ホトカプラＡの発光素子１側に逆位相で帰還接続する第
二のホトカプラであるホトカプラＢを設けたことを特徴
とする。
【００１３】次に、本発明第一実施例装置の動作を説明
する。
する。
【００１４】スイッチングレギュレータの出力電圧Ｖ0
を検出回路４０の抵抗５および６により検出している。
シャントレギュレータ１０は、検出電圧とシャントレギ
ュレータ１０の内部基準電圧とを比較し、ホトカプラＡ
の発光素子１とホトカプラＢの受光素子４を駆動する。
ホトカプラＡの発光素子１には、電流ＩF1が流れ、ホト
カプラＢの受光素子４には、電流ＩC2が流れ、シャント
レギュレータ１０のカソード・アノード間には電流ＩK1
が流れている。電流ＩK1は、 ＩK1＝ＩF1＋ＩC2 …（１） となる。ホトカプラＡの受光素子２には、発光素子１に
流れる電流ＩF1により、電流ＩC1が流れ、 ＩC1＝ＣＴＲ１・ＩF1 …（２）（ただしＣＴＲ１はホ
トカプラＡのＣＴＲ）となる。この電流ＩC1と抵抗８に
より抵抗８の両端には電圧ＶS が発生する。この電圧Ｖ
S を制御回路１３に入力することにより、制御回路１３
はスイッチ素子１４をパルス幅変調または周波数変調す
ることによってスイッチングレギュレータの出力電圧Ｖ
0 を一定に制御する。
を検出回路４０の抵抗５および６により検出している。
シャントレギュレータ１０は、検出電圧とシャントレギ
ュレータ１０の内部基準電圧とを比較し、ホトカプラＡ
の発光素子１とホトカプラＢの受光素子４を駆動する。
ホトカプラＡの発光素子１には、電流ＩF1が流れ、ホト
カプラＢの受光素子４には、電流ＩC2が流れ、シャント
レギュレータ１０のカソード・アノード間には電流ＩK1
が流れている。電流ＩK1は、 ＩK1＝ＩF1＋ＩC2 …（１） となる。ホトカプラＡの受光素子２には、発光素子１に
流れる電流ＩF1により、電流ＩC1が流れ、 ＩC1＝ＣＴＲ１・ＩF1 …（２）（ただしＣＴＲ１はホ
トカプラＡのＣＴＲ）となる。この電流ＩC1と抵抗８に
より抵抗８の両端には電圧ＶS が発生する。この電圧Ｖ
S を制御回路１３に入力することにより、制御回路１３
はスイッチ素子１４をパルス幅変調または周波数変調す
ることによってスイッチングレギュレータの出力電圧Ｖ
0 を一定に制御する。
【００１５】ホトカプラＢの発光素子３は、定電圧源Ｖ
c １１に接続され、一定の電流ＩF2を流す。この電流Ｉ
F2により、ホトカプラＢの受光素子４には、 ＩC2＝ＣＴＲ２・ＩF2 …（３）（ただしＣＴＲ２とホ
トカプラＢのＣＴＲ）となる電流ＩC2が流れる。ここで
電流ＩF2は、 ＩF2＝ＩF1／ＣＴＲ２ …（４） となるような電流とする。また、ホトカプラＡおよびＢ
に同一の特性を持つホトカプラを使用すれば ＣＴＲ１＝ＣＴＲ２＝α…（５） となる。ここで、（３）、（４）、（５）式より（１）
式は、 ＩK1＝ＩF1＋ＩC2 ＝ＩF1＋ＩF1 ＝２ＩF1 …（６） となる。ホトカプラＡおよびＢが経年変化や放射線の影
響によりＣＴＲが劣化し、ＣＴＲが初期特性の半分にな
ったとすると、ホトカプラＡおよびＢのそれぞれの受光
素子３および４に流れる電流ＩC1′およびＩC2′は
（２）、（３）、（５）式より ＩC1′＝１／２αＩF1 ＩC2′＝１／２αＩF2 …（７） となる。
c １１に接続され、一定の電流ＩF2を流す。この電流Ｉ
F2により、ホトカプラＢの受光素子４には、 ＩC2＝ＣＴＲ２・ＩF2 …（３）（ただしＣＴＲ２とホ
トカプラＢのＣＴＲ）となる電流ＩC2が流れる。ここで
電流ＩF2は、 ＩF2＝ＩF1／ＣＴＲ２ …（４） となるような電流とする。また、ホトカプラＡおよびＢ
に同一の特性を持つホトカプラを使用すれば ＣＴＲ１＝ＣＴＲ２＝α…（５） となる。ここで、（３）、（４）、（５）式より（１）
式は、 ＩK1＝ＩF1＋ＩC2 ＝ＩF1＋ＩF1 ＝２ＩF1 …（６） となる。ホトカプラＡおよびＢが経年変化や放射線の影
響によりＣＴＲが劣化し、ＣＴＲが初期特性の半分にな
ったとすると、ホトカプラＡおよびＢのそれぞれの受光
素子３および４に流れる電流ＩC1′およびＩC2′は
（２）、（３）、（５）式より ＩC1′＝１／２αＩF1 ＩC2′＝１／２αＩF2 …（７） となる。
【００１６】ＩC1′＝１／２ＩC であるから電圧ＶS も初期の１／２となり、 ＶS ′＝１／２ＶS となる。
【００１７】シャントレギュレータ１０は、電圧ＶS ′
を初期の電圧ＶS となるように電流ＩK1′を流すように
制御する。ここで電圧ＶS ′が電圧ＶS となるには
（７）式より、ＩF1を２倍流す必要がある。また、
ＩC2′は（４）、（５）、（７）式より ＩC2′＝１／２ＩF1 となる。従って、ＩK1′は、 ＩK1′＝２ＩF ＋１／２ＩF ＝２．５ＩF …（８） となる。ここでＩK1とＩK1′の比Ｎは、 Ｎ＝ＩK1′／ＩK1＝２．５ＩF1／２ＩF1＝１．２５ …（９） となる。従って、本発明第一実施例装置の帰還回路で
は、出力電圧Ｖ0 の変化量は１．２５倍となる。
を初期の電圧ＶS となるように電流ＩK1′を流すように
制御する。ここで電圧ＶS ′が電圧ＶS となるには
（７）式より、ＩF1を２倍流す必要がある。また、
ＩC2′は（４）、（５）、（７）式より ＩC2′＝１／２ＩF1 となる。従って、ＩK1′は、 ＩK1′＝２ＩF ＋１／２ＩF ＝２．５ＩF …（８） となる。ここでＩK1とＩK1′の比Ｎは、 Ｎ＝ＩK1′／ＩK1＝２．５ＩF1／２ＩF1＝１．２５ …（９） となる。従って、本発明第一実施例装置の帰還回路で
は、出力電圧Ｖ0 の変化量は１．２５倍となる。
【００１８】次に、本発明第二実施例を図２を参照して
説明する。図２は本発明第二実施例装置のブロック図で
ある。
説明する。図２は本発明第二実施例装置のブロック図で
ある。
【００１９】本発明第二実施例装置は、シャントレギュ
レータ１０をオペアンプ２３で置き換えたものであり、
ホトカプラのＣＴＲの変化に対して本発明第一実施例と
同様の動作が得られる。
レータ１０をオペアンプ２３で置き換えたものであり、
ホトカプラのＣＴＲの変化に対して本発明第一実施例と
同様の動作が得られる。
【００２０】
【発明の効果】ホトカプラのＣＴＲ特性変化を補償する
構成としたことにより、本発明実施例からも理解できる
ように、ＣＴＲが半分に劣化した場合に従来例の出力電
圧Ｖ0の変化量は２倍であるのに対して、本発明回路を
用いれば変化量は１．２５倍に抑えられる。従って、ホ
トカプラの経年変化や放射線によるＣＴＲの劣化が出力
電圧の安定に与える影響を半減することができ、スイッ
チングレギュレータの長寿命化や高信頼性が実現でき
る。また、ホトカプラを２対使用する他には、特に大幅
なハードウエアの修正なしで本発明は実現できるので、
回路構成が簡単であることからスイッチングレギュレー
タの小型軽量化や価格低減にも寄与できる。
構成としたことにより、本発明実施例からも理解できる
ように、ＣＴＲが半分に劣化した場合に従来例の出力電
圧Ｖ0の変化量は２倍であるのに対して、本発明回路を
用いれば変化量は１．２５倍に抑えられる。従って、ホ
トカプラの経年変化や放射線によるＣＴＲの劣化が出力
電圧の安定に与える影響を半減することができ、スイッ
チングレギュレータの長寿命化や高信頼性が実現でき
る。また、ホトカプラを２対使用する他には、特に大幅
なハードウエアの修正なしで本発明は実現できるので、
回路構成が簡単であることからスイッチングレギュレー
タの小型軽量化や価格低減にも寄与できる。
【図１】本発明第一実施例装置のブロック図。
【図２】本発明第二実施例装置のブロック図。
【図３】従来例装置のブロック図。
１ ホトカプラＡの発光素子 ２ ホトカプラＡの受光素子 ３ ホトカプラＢの発光素子 ４ ホトカプラＢの受光素子 ５〜９、１２抵抗 １０ シャントレギュレータ １１ 定電圧源Ｖc １３ 制御回路 １４ スイッチ素子 １５ 直流電源 １６、２１平滑用コンデンサ １７ トランス １８、１９ダイオード ２０ チョークコイル ２２ 負荷 ２３ オペアンプ ３０ コンバータ回路 ３１ 入力端子 ３２ 出力端子 ４０ 検出回路 ４１ 安定化回路 ５０ 帰還制御回路
Claims (1)
- 【請求項１】 直流電源が入力端子に接続され出力端子
が負荷に接続されたコンバータ回路のスイッチングを制
御する制御回路と、この制御回路に出力電圧の安定化信
号電圧を供給する安定化回路と、この安定化回路に前記
出力電圧と基準電圧の誤差信号を発生する検出回路と、
この誤差信号を前記安定化回路に結合する第一のホトカ
プラとを備えた帰還制御回路において、 前記第一のホトカプラの受光素子側の出力の一部をその
発光素子側に逆位相で帰還接続する第二のホトカプラが
設けられ、前記第二のホトカプラの発光素子は前記第一のホトカプ
ラの受光素子と並列に接続され、前記第二のホトカプラ
の受光素子は前記第一のホトカプラの発光素子と並列に
接続された ことを特徴とする帰還制御回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3814692A JP2908102B2 (ja) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | 帰還制御回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3814692A JP2908102B2 (ja) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | 帰還制御回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05236741A JPH05236741A (ja) | 1993-09-10 |
| JP2908102B2 true JP2908102B2 (ja) | 1999-06-21 |
Family
ID=12517281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3814692A Expired - Lifetime JP2908102B2 (ja) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | 帰還制御回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2908102B2 (ja) |
-
1992
- 1992-02-25 JP JP3814692A patent/JP2908102B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05236741A (ja) | 1993-09-10 |
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Legal Events
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