JP2976044B2 - Dc−dcコンバータ - Google Patents

Dc−dcコンバータ

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JP2976044B2
JP2976044B2 JP3001042A JP104291A JP2976044B2 JP 2976044 B2 JP2976044 B2 JP 2976044B2 JP 3001042 A JP3001042 A JP 3001042A JP 104291 A JP104291 A JP 104291A JP 2976044 B2 JP2976044 B2 JP 2976044B2
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switching transistor
voltage
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diode
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靖之 森島
義照 井手
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自励式反転型のDC−
DCコンバータに関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の自励式反転型のDC−D
Cコンバータには、図3に示す構成のものがある。
【0003】同図において、符号INは直流電源の入力
端子、OUTは出力端子、GNDは接地端子であり、入
力端子INと出力端子OUTとの間には、PNP型のス
イッチングトランジスタQ1と、ダイオードD1とが直列
に接続され、また、このスイッチングトランジスタQ1
とダイオードD1との中点にはチョークコイルL1が並列
に接続されている。
【0004】さらに、スイッチングトランジスタQ1
ベースは、チョークコイルL1と共に巻回されたベース
駆動用の誘導コイルL2に結合用のコンデンサC1を介し
て接続されるとともに、このスイッチングトランジスタ
1の起動用のNPN型の制御トランジスタQ2のコレク
タに抵抗R2を介して接続されている。
【0005】上記の制御トランジスタQ2のベースは、
起動抵抗R1を介して入力端子INに接続されるととも
に、電圧制御素子UとしてのツェナーダイオードZDの
一端に接続され、ツェナーダイオードZDの他端は出力
端子OUTに接続されている。さらに制御トランジスタ
2のエミッタは、接地端子GNDに接続されている。
【0006】なお、C0は平滑用コンデンサ、C2は絶縁
用コンデンサである。
【0007】上記構成において、入力端子INから入力
電圧Vinが印加されると、起動抵抗R1を介して制御ト
ランジスタQ2のベースに電流が加わるので、この制御
スイッチングトランジスタQ2がオンし、これに伴い、
スイッチングトランジスタQ1が導通する。すると、入
力端子INからの電流がチョークコイルL1に流れ、こ
れに応じて、ベース駆動用の誘導コイルL2にも電圧が
発生して電流が流れる。この電流はスイッチングトラン
ジスタQ1のベースに正帰還として流れ込むので、チョ
ークコイルL1に流れる電流は直線的に増加する。
【0008】そして、スイッチングトランジスタQ1
流れる電流iB1が増加して、そのベース電流が飽和を保
つことができなくなると、飽和領域から外れてコレクタ
・エミッタ間電圧VCEが増加する。すると、チョークコ
イルL1の電圧が下がり、これに伴って誘導コイルL2
出力電圧も低下し、この変化は正帰還されるので、スイ
ッチングトランジスタQ1が逆バイアスされることにな
り急速にオフとなる。
【0009】すると、今での電流を維持するために、ダ
イオードD1を通じて電流が流れることによりチョーク
コイルL1に蓄積されていたエネルギが出力端子OUT
に供給される。これに伴い、出力電圧Voutがツェナー
ダイオードZDのツェナー電圧Vzと制御トランジスタ
2のベース・エミッタ間電圧VBEとの差(=−(Vz−−
BE))よりも低下すると、ツェナーダイオードZDが導
通し、このため、制御トランジスタQ2がオフになる。
【0010】チョークコイルL1のエネルギが放出され
てここに流れる電流が零になると、出力電圧Voutが上
昇するためツェナーダイオードZDが非導通となり、再
び制御トランジスタQ2がオンし、初期の状態に戻る。
【0011】このようにして、上記の動作を繰が返され
ることにより、発振が継続されて出力電圧Voutが、Vo
ut=−(Vz−VBE) (1)となるように安定
化される。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の上記
構成のDC−DCコンバータにおいて、出力電圧Vout
の安定度は、上記の(1)式から明らかなように、ツェナ
ーダイオードZDのツェナー電圧Vzに依存する。
【0013】一方、入力端子INに加わる入力電圧Vin
は常に一定のものとは限らず、変動することがある。こ
のような入力電圧Vinの変動があると、これに伴い、起
動抵抗R1を通じてツェナーダイオードZDに流れる電
流も変化する。そして、このツェナー電流の変化によっ
て、現実にはツェナー電圧Vzも数%の範囲にわたって
変動する。そのため、(1)式の関係から、出力電圧Vou
tも変動することになり、出力電圧Voutの安定化が図れ
ない。
【0014】さらに、入力電圧Vinが変動して高くなっ
て起動抵抗R1を流れる電流値が増加すると、起動抵抗
1、ツェナーダイオードZDで消費される電力も大き
くなり、効率の低下をもたらす。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するためになされたものであって、入力電圧が変動
した場合にも、それに影響を受けることなく出力電圧が
常に安定化されるようにするとともに、電力の無駄な消
費を低減して高効率のものが得られるようにするもので
ある。
【0016】そのため、本発明は、入力端子と出力端子
との間には、スイッチングトランジスタとダイオードと
が直列に接続され、このスイッチングトランジスタとダ
イオードとの中点にはチョークコイルが並列に接続さ
れ、スイッチングトランジスタのベースは、前記チョー
クコイルと共に巻回されたベース駆動用の誘導コイルに
接続されるとともに、このスイッチングトランジスタの
起動用の制御トランジスタのコレクタに接続され、この
制御トランジスタのベースは、起動回路を介して入力端
子に接続されるとともに、ツェナーダイオード等の電圧
制御素子を介して出力端子に接続されているDC−DC
コンバータにおいて、次の構成を採る。
【0017】すなわち、本発明では、起動回路をNチャ
ンネル接合型のFETと固定抵抗とを組み合わせた定電
流回路としている。
【0018】
【作用】Nチャンネル接合型のFETは、その静特性と
してゲート・ソース間電圧が一定ならばドレイン・ソー
ス間電圧VDSが変動しても飽和ドレイン電流IDは殆ど
一定であるため、固定抵抗を組み合わせることにより定
電流回路を形成できる。
【0019】したがって、入力電圧が変動した場合に
も、このNチャンネル接合型のFETから電圧制御素子
を流れる電流が一定電流になるので、その両端間電圧も
変動せず、したがって、出力電圧が安定化される。ま
た、起動回路に流れる電流が一定であるから、従来に比
べてスイッチングトランジスタの駆動電力が低減され、
効率が向上する。
【0020】
【実施例】図1は、本発明の実施例に係る自励式降圧型
のDC−DCコンバータの回路構成図であり、図3に示
した従来例に対応する部分には同一の符号を付す。
【0021】図1において、符号INは直流電源の入力
端子、OUTは出力端子、GNDは接地端子、Q1はス
イッチングトランジスタ、L1はチョークコイル、C0
平滑用のコンデンサ、D1はダイオード、L2は誘導コイ
ル、Q2は制御トランジスタ、Uは電圧制御素子であ
り、本例ではツェナーダイオードZDで構成されてい
る。また、C1は結合用のコンデンサ、R2は電流制限用
の抵抗、C2は絶縁用のコンデンサで、これらの構成は
基本的に図3に示した従来例の場合と同様である。この
実施例の特徴は、従来例の起動抵抗R1に代えて、起動
回路としてNチャンネル接合型のFETQ3と固定抵抗
3を組み合わせた定電流回路CCが形成されているこ
とである。
【0022】Nチャンネル接合型のFETQ3は、その
静特性としてドレイン・ソース間電圧VDSが変動しても
ゲート・ソース間電圧が一定ならば、飽和ドレイン電流
Dは殆ど一定であり、定電流回路としての作用を有す
る。
【0023】したがって、入力電圧Vinが変動した場合
にも、このFETQ3からツェナーダイオードZDを介
して流れる電流が一定電流になるので、ツェナー電圧V
zは安定化される。したがって、(1)式の関係から、出
力電圧Voutも安定化される。
【0024】また、入力電圧Vinが変動してもツェナー
ダイオードZDに流れる電流が一定であるから、従来に
比べてスイッチングトランジスタQ1の駆動電力の無駄
な消費が低減され、効率が向上する。
【0025】図2は、電圧制御素子Uとして、上記のツ
ェナーダイオードZDに代えてシャントレギュレータI
Cを用いたもので、これに応じて抵抗R3、コンデンサ
2、および分圧抵抗R4,R5を設けている。他の構成
は図1の場合と同様である。
【0026】上記のシャントレギュレータICは、出力
電圧Voutを抵抗R4,R5で分圧して得られる電圧と内
部の基準電圧とを比較し、その両電圧差によって内部抵
抗を連続的に変化させるものである。
【0027】この場合も、Nチャンネル接合型のFET
3により定電流化が図られているから、ツェナーダイ
オードZDよりもさらに電圧安定度を向上させることが
できる。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、入力電圧が変動した場
合にも、Nチャンネル接合型のFETによって定電流化
されるので、出力電圧の安定度が高く、かつ、効率が大
幅に改善される等の優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る自励式反転型のDC−D
Cコンバータの回路構成図である。
【図2】本発明の他の実施例に係る自励式反転型のDC
−DCコンバータの回路構成図である。
【図3】従来例に係る自励式反転型のDC−DCコンバ
ータの回路構成図である。
【符号の説明】
IN…入力端子、OUT…出力端子、Q1…スイッチン
グトランジスタ、L1…チョークコイル、L2…誘導コイ
ル、Q2…制御トランジスタ、CC…起動回路、U…電
圧制御素子、ZD…ツェナーダイオード、IC…シャン
トレギュレータ、Q3…Nチャンネル接合型FET。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力端子(IN)と出力端子(OUT)との
    間には、スイッチングトランジスタ(Q1)とダイオード
    (D1)とが直列に接続され、このスイッチングトランジ
    スタ(Q1)とダイオード(D1)との中点にはチョークコイ
    ル(L1)が並列に接続され、前記スイッチングトランジ
    スタ(Q1)のベースは、前記チョークコイル(L1)と共に
    巻回されたベース駆動用の誘導コイル(L2)に接続され
    るとともに、このスイッチングトランジスタ(Q1)の起
    動用の制御トランジスタ(Q2)のコレクタに接続され、
    この制御トランジスタ(Q2)のベースは、起動回路(C
    C)を介して前記入力端子(IN)に接続されるととも
    に、ツェナーダイオード等の電圧制御素子(U)を介して
    出力端子(OUT)に接続されているDC−DCコンバー
    タにおいて、前記起動回路(CC)をNチャンネル接合
    型のFET(Q3)と固定抵抗(R3)とを組み合わせた
    定電流回路としたことを特徴とするDC−DCコンバー
    タ。
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