JPH01315258A

JPH01315258A - 直流変換器

Info

Publication number: JPH01315258A
Application number: JP14612488A
Authority: JP
Inventors: Jiro Togawa; 戸川　治朗
Original assignee: Iwatsu Electric Co Ltd
Current assignee: Iwatsu Electric Co Ltd
Priority date: 1988-06-14
Filing date: 1988-06-14
Publication date: 1989-12-20

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】し産業上の利用分野］本発明は、ＰＷＭ　（パルス幅変調）制御回路を有する
直流−直流変換器（ＤＣ／ＤＣコンバータ又はスイッチ
ングレギュレータ）に関するものである。

［従来の技術］従来の代表的なスイッチングレギュレータは、第５図に
示すように、一対の直流入力端子１．２と一対の直流出
力端子３．４の間にスイッチング素子としてスイッチン
グトランジスタ５及び平滑回路６を有し、トランジスタ
５をＰＷＭ制御することによって定電圧化された出力を
得るように構成されている。更に詳細には、第５図の例
では、トランジスタ５が入力端子１と出力端子３との間
に直列に接続され、トランジスタ５と出力端子３との間
の平滑口８！６がダイオード７とリアクトル８とコンデ
ンサ９とで構成されている。１０は三角波発生器即ち鋸
歯状発生器であって、実質的に一定周期で三角波（鋸歯
状波）を発生ずる。

直流出力端子３．４間に接続された２つの抵抗１１．１
２は出力電圧検出手段として設けられたものであり、こ
れ等の電圧分割点１３に出力電圧に対応した検出電圧が
得られる。１４は定電圧制御用誤差増幅器であって、電
圧分割点１３に接続された非反転入力端子と、基準電圧
源１５に接続された非反転入力端子とを有する。

ＰＷＭパルスを形成するための電圧コンパレータ１６の
一方の入力端子（非反転入力端子）は三角波発生器１０
の出力ラインに接続され、他方の入力端子（反転入力端
子）は誤差増幅器１４の出力端子に接続されている。

以上の回路で基本的なスイッチングレギュレータの動作
は可能である。即ち、電圧検出抵抗１１．１２の電圧分
割点１３から得られる検出電圧Ｖｓと基準電圧源１５か
ら得られる基準電圧Ｖｒとの差に対応する電圧が定電圧
制御用誤差増幅器１４から出力される。この誤差出力電
圧Ｖｅと三角波発生器１０の三角波Ｖ【とはコンパレー
タ１６によって比較され、ＰＷＭパルスが得られ、ｌ・
ランジスタ５がＰＷＭパルスに対応してオン・オフ動作
する。誤差出力電圧が変化すると、三角波を横切る点が
変化するため、ＰＷＭパルス列におけるデユーティ比（
オン・オフ時の比率）が変化し、出力電圧が制御される
。

第５図のスイッチングレギュレータは更に、入力過電圧
保護コンパレータ１７を備えている。このコンパレータ
１７の反転入力端子は、一対の入力端子１．２間に接続
された入力電圧検出用抵抗１８．１９の電圧分割点に接
続され、非反転入力端子は基準電圧源２０に接続され、
出力端子はＰＷＭ用コンパレータ１６の反転入力端子に
接続されている。

更にまた、短絡保護誤差増幅器２１が設けられている。

この誤差増幅器２１の非反転入力端子は電流検出抵抗２
２の一端に接続され、反転入力端子は基準電圧源２３を
介して電流検出抵抗２２の他端に接続されている。

［発明が解決しようとする８題コ第５図の従来例のスイッチングレギュレータは、要求さ
れる電圧調整機能、短絡保護機能、入力過電圧保護機能
を有する。しかし、回路構成が複雑になる。また、電流
検出抵抗２２を設けるため、電力損失が大きくなる。

そこで、本発明の目的は、回＃１ｔ！！戒を簡単にする
ことができ、かつ電力損失を低減することができる直流
変換器を提供することにある。

［課題を解決するための手段コ上記目的を達成するための本発明は、直流入力端子と、
直流出力端子と、前記直流入力端子がら供給される直流
電源電圧をオン・オフするためのスイッチング素子と、
前記スイッチング素子と前記直流出力端子との間に設け
られた平滑回路と、三角波発生器と、前記直流出力端子
の電圧又はこれに対応する電圧を検出する電圧検出手段
と、前記電圧検出手段で検出された電圧と基準電圧との
差に対応する誤差電圧を形成するための誤差電圧形成回
路と、前記三角波発生器に接続された一方の入力端子と
、前記電圧検出手段に接続された他方の入力端子と、パ
ルス幅変調波によって前記スイッチング素子をオン・オ
フ制御するための出力端子とを有するコンパレータとを
備えた直流変換器において、前記コンパレータの前記他
方の入力端子と前記直流出力端子との間に、前記直流出
力端子が短絡又はこれに近い状態になったことに応答し
て導通状態になる半導体素子を接続したことを特徴とす
る直流変換器に係わるものである。

なお、半導体素子としてダイオード又はトランジスタを
使用することが望ましい。

また、三角波発生器は、直流入力端子の電圧の変化に追
従して三角波の直流レベルが変化するものであることが
望ましい。

［作　用コ本発明のスイッチングレギュレータにおいて、負荷短絡
が生じると、誤差信号形成回路は出力電圧を上昇させる
ように動作するが、半導体素子の出力端子側が低いレベ
ル又はグランド状態になるので、これが導通し、誤差信
号形成回路の出力の上昇が抑えられ、ＰＷＭコンパレー
タがスイッチング素子をオン制御する時間幅の増大が抑
えられ、スイッチング素子は連続的オフ状態又はデユー
ティ比の小さい動作状態になる。

また、入力電圧の変化に追従して三角波の直流レベルが
変化する場合には、入力過電圧時にスイッチング素子を
連続的にオフ制御又は小さいデユーティ比でオン・オフ
制御する信号ＰＷＭコンパレータで形成される。

［実施例コ次に、第１図を参照して本発明の１実施例に係わるスイ
ッチングレギュレータを説明する。但し、第１図におい
て第５図と実質的に同一の部分には同一の符号を付して
その説明を省略する。

この実施例では、誤差信号形成回路としての誤差増幅器
１４が接続されているＰＷＭコンパレータ１７の反転入
力端子と直流出力端子３との間に整流ダイオード２４が
接続されている。

なた、三角波発生器１０は、５つの抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ
３、Ｒ４、Ｒ５と１つのコンデンサＣ１と演算増幅器Ａ
１とを含み、直流入力端子１．２間に接続されている。

即ち、演算増幅器Ａ１の非反転入力端子は、入力端子１
．２間に接続された抵抗Ｒ１、Ｒ２の電圧分割点に接続
され、出力端子と入力端子１との間に抵抗Ｒ３が接続さ
れ、出力端子と非反転入力端子との間に抵抗Ｒ５が接続
され、反転入力端子と出力端子との間に抵抗Ｒ４が接続
され、反転入力端子とグランド入力端子２との間にコン
デンサＣ１が接続され、コンデンサＣ１の上端がＰＷＭ
コンパレータ１７の非反転入力端子に接続されている。

第１図の回路の直流入力端子１．２に直流電源電圧を供
給すると、出力電圧検出抵抗１１．１２の分割点１３に
得られる出力検出電圧と基準電圧源１５の基準電圧とが
比較され、両者の差に対応する電圧が得られ、これがコ
ンパレータ１６の反転入力端子に与えられる。ＰＷＭコ
ンパレータ１７においては、第２図＜Ａ＞に示すように
誤差電圧Ｖｅと三角波Ｖｔとが比較され、第２図ＣＢ＞
に示すＰＷＭパルス列が形成される。トランジスタ５は
ｐｎｐ型であり、エミッタが入力端子１に接続されてい
るので、コンパレータ１７の出力が低レベルの期間にオ
ンになる。

本実施例の三角波発生器１０は入力電圧の変化に応じて
三角波の直流バイアス値が変化し、第２図（Ａ）に示す
ようにシフトする。即ち、例えば直流入力電圧（電源電
圧）が高くなると、三角波Ｖｔの直流バイアス値が第２
図（Ａ）に示すように高くなり、ＰＷＭコンパレータ１
７の高レベル出力期間が第２図（Ｂ）に示すように長く
なり、ｌ・ランジスタ５のデユーティ比が零になるが又
は小さくなり、出力電圧及び電流の増大が抑制される。

直流出力端子３．４間が短絡又はこれに近い状態になる
と、出力電圧の低下が生じ、誤差増幅器１４から得られ
る誤差電圧Ｖｅのレベルが高くなり、出力電圧を上昇さ
せようとするが、ダイオード２４のカソードが出力端子
３を介して接地された状態となり、ダイオード２４が導
通状態になるため、コンパレータ１７の反転入力端子が
グランドに近い電位になり、コンパレータ１７の出力は
連続的に高レベルになり、トランジスタ５がオフ制御状
態になるか、又はデユーティ比の小さい動作状態になり
、短絡による過電流が阻止される。

［変形例］本発明は上述の実施例に限定されるものでなく、例えば
次の変形が可能なものである。

（１）　第３図に示すように、ダイオード２４に直列に
ツェナーダイオード２５を接続し、誤差増幅器１４の出
力が所定電圧よりも高くなった時にダイオード２４がオ
ンになるようにしてもよい。

（２）　第４図に示すように、第１図のダイオード２４
の代りにトランジスタ２６を接続し、このベースと直流
入力端子１との間に抵抗２７を接続し、更にベースと出
力端子４（グランド端子）との間にツェナーダイオード
２８を接続してもよい、この場合にも負荷短絡で１−ラ
ンジスタ２６のエミッタが接地されることにより、トラ
ンジスタ２６がオンになり、スイッチングトランジスタ
５がオフ制御される。

（３）　第６図に示すように、第１図の誤差増幅器１４
と基準電圧源１５の代りに、プログラマブルシャントレ
ギュレータ２９をＰＷＭコンパレータ１７の反転入力端
子と接地出力端子４との間に接続し、電圧検出抵抗１１
．１２で検出された電圧でシャントレギュレータ２９を
制御してもよい。

（４）　誤差増幅器１４を個別部品で構成してもよい。

（５）　スイッチングトランジスタ５に出カドランスを
接続し、電圧変換及び定電圧制御を行うスイッチングレ
ギュレータにも本発明を適用することができる。

（６）　トランジスタ５をＥＦＴ等の別のスイッチング
素子とすることもできる。

（７）　第１図はコンパレータ１６にトランジスタ５の
駆動回路が含まれているものとして示されているが、コ
ンパレータ１６とトランジスタ５との間に種々の形式の
駆動回路を介在させてもよい。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、簡単な回路構成で
直流変換器の出力短絡保護を達成することかできる。

また、三角波の直流レベルを入力電圧に応じて変化させ
る場合には、入力過電圧保護も達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係わるスイッチングレギュレ
ータを示す回路図、第２図はコンパレータの入力及び出力を示す波形図、第３図は本発明の変形例に係わるスイッチングレギュレ
ータを示す回路図、第４図は本発明の別の変形例に係わるスイッチングレギ
ュレータを示す回路図、第５図は従来のスイッチングレギュレータを示す回路図
、第６図は誤差信号形成回路の変形例を示す回路図である
。１．２・・・入力端子、３．４・・・出力端子、５・・
・トランジスタ、６・・・平滑回路、１０・・・三角波
発生器、１６・・・コンパレータ、２４・・・ダイオー
ド、２５・・・ツェナーダイオード、２６・・・トラン
ジスタ。

Claims

【特許請求の範囲】［１］直流入力端子と、直流出力端子と、前記直流入力端子から供給される直流電源電圧をオン・
オフするためのスイッチング素子と、前記スイッチング
素子と前記直流出力端子との間に設けられた平滑回路と
、三角波発生器と、前記直流出力端子の電圧又はこれに対応する電圧を検出
する電圧検出手段と、前記電圧検出手段で検出された電圧と基準電圧との差に
対応する誤差電圧を形成するための誤差電圧形成回路と
、前記三角波発生器に接続された一方の入力端子と、前記
電圧検出手段に接続された他方の入力端子と、パルス幅
変調波によつて前記スイッチング素子をオン・オフ制御
するための出力端子とを有するコンパレータとを備えた直流変換器において、前記コンパレータの前記他方の入力端子と前記直流出力
端子との間に、前記直流出力端子が短絡又はこれに近い
状態になったことに応答して導通状態になる半導体素子
を接続したことを特徴とする直流変換器。［２］前記三角波発生器は、前記直流入力端子の電圧の
変化に追従して三角波の直流レベルが変化するように構
成されたものである請求項１の直流変換器。