JPH01318549A - 多出力型スイッチングレギュレータ - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野コ この発明は複数の出力電圧を有する多出力型スイッチン
グレギュレータに関するものである。

［従来の技術］ 第２図は従来の多出力型スイッチングレギュレータの構
成を示す回路図である。図において１は交流電源から送
られる交流電圧を開閉するスイッチ、２は交流回路のラ
インフィルタ、３は例えばダイオードブリッジからなり
交流電圧を直流電圧に整流する整流回路である。

４は整流回路３の直流出力端子間に接続された平滑コン
デンサ、５，２３は整流回路３から送られる直流電圧を
分圧する抵抗、６はトランスであり、トランス６は１次
巻線６１と２次側の出力側巻線６２゜６４及び３次巻線
６３を有する。７はスイッチング素子であるＦＥＴであ
り、ＦＥＴ７はドレンが１次巻線６１に接続され、ソー
スは電流検出用の抵抗１０を介して３次巻線６３に接続
されている。またゲートは抵抗５，２３に接続され抵抗
５．２３で分圧した直流電圧がゲートに印加されてＦＥ
Ｔ７の起動がかけられる。

８はトランジスタ、９，２４は抵抗であり、トランジス
タ８と抵抗９．２４で過電流防止回路を構成している。

すなわち抵抗１０に発生する過電流時の電圧によりトラ
ンジスタ８をオンとして、ＦＥＴ７のゲート電位を低下
させＦＥＴ７をオフさせる。

１１はコンデンサ、１２は抵抗であり、コンデンサ１１
と抵抗１２はトランス６の３次巻線６３とＦＥＴ７のゲ
ート間に接続されて、ＦＥＴ７のドライブ回路を構成し
ている。このドライブ回路は、抵抗５゜２８の分圧によ
るデート電圧によってＦＥＴ７がオンし、１次巻線６１
に電流が流れ始めたときに３次巻線６３に発生する電圧
を抵抗１２．コンデンサ１１を介してＦ　ＥＴ７のゲー
トに供給してＦＥＴ７を急速にオンさせる。モしてＦＥ
Ｔ７がオフとなるまでゲート電圧を供給している。また
、逆にＦＥＴ７がオフになった際は、３次巻線６３には
ＦＥＴ７がオンとなったときと極性が反転した電圧が発
生するため、ＦＥＴ７のゲートの電位はコンデンサ１１
、抵抗１２を介して減少して、ＦＥＴ７を急速にオフさ
せる。このＦＥＴ７のオフ状態は、ＦＥＴ７のオン期間
にトランス６に蓄積されたエネルギが出力側と３次巻線
側へ放出されてしまうまで継続する。このオフ期間が終
了すると抵抗５．２８の分圧によるゲート電圧によりＦ
ＥＴ７は再びオンとなり、上記動作を繰返す。

トランス６の出力側巻線８２．８４に接続されたダイオ
ード１７．２７と平滑コンデンサ１８．２８は２次側の
フィルタである。このダイオード１７．２７はＦＥＴ７
がオンのときには逆バイアスされ、トランス６にエネル
ギを蓄積する。逆にＦＥＴ７がオフのときにはダイオー
ド１７．２７が導通して、トランス６に蓄積されたエネ
ルギをコンデンサ１８．２８に移す。

３次巻線６３とトランジスタ８のベースとの間に抵抗１
３とダイオード１４を介して接続された受光トランジス
タ１５と、出力１側の出力側巻線Ｂ２に接続された平滑
コンデンサ１８の後段に設けられた発光ダイオード１６
はフォトカブラである。このフォトカブラ１５．１６と
出力ｌ側に接続されたシャントレギュレータ２０及び抵
抗１９．２１．２２で誤差電圧検出回路を構成している
。この誤差電圧検出回路では、出力１側の出力電圧を抵
抗２１．２２で分圧し、分圧した電圧に応じてシャント
レギュレータ２０のカソード電流を変えてフォトカブラ
の発光ダイオード１６に流れる電流を変化させる。この
発光ダイオード１６に流れる電流に対応して、受光トラ
ンジスタ１５に流れる電流を制御している。すなわち出
力１側の出力電圧が高いときにはシャントレギュレータ
２０のカソード電流が増大するため、受光トランジスタ
１５にダイオード１４．抵抗１３を介して流れる電流も
増大する。この増大した電流によりトランジスタ８がオ
ンとなり、ＦＥＴ７をオフとしてトランス６に蓄積され
るエネルギの増大を抑える。

この結果、出力１側の出力電圧を一定に保つことができ
る。

一方、出力側巻線６４からの出力２にはトランス６に蓄
積されたエネルギのうち、出力１側の出力側巻線６２と
の巻線比に対応する分だけが供給される。したがって、
出力２側からは、はぼその巻線比に対応した出力電圧を
得ることができる。なお、出力２側に接続された抵抗３
４は平滑コンデンサ２８の放電抵抗とダミー抵抗、抵抗
３６は負荷抵抗、２５゜２６は出力１側の出力端子、３
２．３３は出力２側の出力端子である。

上記のように構成された２出力型スイツチングレギユレ
ータにおいて、出力１側の不図示の負荷抵抗の抵抗値を
Ｒ２出力２側の抵抗３４．３８の抵抗値をそれぞれＲ、
Ｒとする。

ＦＥＴ７の１回のオン期間にトランス６に蓄積されたエ
ネルギはＦＥＴ７のオフ期間に、出力側巻線６２．６４
の巻線比Ｎで表わされる割合で出力１側の平滑コンデン
サ１８と出力２側の平滑コンデンサ２８に移される。こ
のエネルギは負荷抵抗Ｒと、抵抗Ｒ、Ｒで消費され、再
びＦＥＴ７をオン３４　　　３Ｂ とし、以降引続いてＦＥＴ７のオン・オフ動作を繰返す
。このＦＥＴ７のオン、拳オフ動作の各周期はＦＥＴ７
のドライブ回路と出力１側に接続された誤差電圧検出回
路により、出力１側の出力電圧が一定になるように制御
されている。

このようなＦＥＴ７のスイッチング動作中で、ＦＥＴ７
がオンしているときに出力１側の出力電圧の減少は平滑
コンデンサ１８の容ｊｉｃ１８と負荷抵抗Ｒの時定数Ｔ
　　−Ｃ−Ｒで定まる値となる。

一方、出力２側の出力電圧の減少も同様に平滑コンデン
サ２８の容量Ｃと抵抗Ｒ、Ｒの時定数一般に、上記２出
力型スイツチングレギユレータの出力１側は出力電圧が
＋５Ｖの比較的負荷変動の少ないロジック回路の電源と
して使用し、出力２側は付加変動の大きなモータ等のア
クチュエータ回路の電源として使用されることが多い。

この出力２側の負荷電流範囲（ダイナミックレンジ）が
広い場合には出力２側の電圧変動範囲が大きい。

そこで、出力２側の最低出力電圧値を確保するために、
上記出力１側の時定数Ｔ１と出力２側の時定数Ｔ２は、
出力２側の負荷電流が最大となるときの時定数と出力１
側の時定数とを合わせるようにされている。これは、も
し出力２側の時定数を出力１側の時定数より小さくする
と、出力２側がモータ電源として使用された場合に、出
力２側の出力電圧がモータの駆動に必要な電圧値以下と
なってしまい、モータの税調をもたらすからである。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記のように構成した２出力型スイツチ
ングレギユレータを例えばプリンタ等のようにロジック
回路とアクチュエータ回路とを有する装置に使用する場
合、アクチュエータ回路に使用する出力２側の負荷は負
荷変動が非常に大きい。このため、例えば出力２側の負
荷であるモータ等が停止していて出力電流が零のときは
、前記出力１側と出力２側の時定数はＴ　　−Ｃ−Ｒ。

Ｔ　　−Ｃ−ＲとなりＴ　くＴ２となる。ここで抵抗値
Ｒ３４とＲ３ＢとがＲ３４＜Ｒ３６であれば、時定数Ｔ
２の変化は無視することができるが、Ｒ３４を小さくす
ることは電源の効率を悪化させることとなる。また、Ｒ
３４をＲ３Ｂより小さくすることは現実的ではない。

そこで、出力２側の負荷抵抗が小さい場合、上記時定数
Ｔ、Ｔ２の差によって、第３図の出力■ ２側の負荷電流と出力電圧の特性図のＡに示すように無
負荷時の出力２側の出力電圧ＶＡが著しく上昇してしま
うという問題点があった。これはＦＥＴ７の制御は時定
数Ｔ１で減少する出力１側の出力電圧を一定に保つよう
に制御しているため、大きな時定数Ｔ２で出力電圧が減
少する出力２側は、ＦＥＴ７の１回のスイッチング動作
毎に電圧か上昇して、高い電圧でバランスするためであ
る。

さらにこのため、出力１側の負荷電流範囲が広い場合に
、出力１側の負荷電流が大きいときには、第３図のＢに
示すように出力２側の無負荷電圧ＶＢはより高くなると
いう問題点があった。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
であり、電圧フィードバック制御回路を有しない出力側
回路の無負荷電圧の上昇を除去し、・この出力側回路の
出力電圧の電圧変動率を改善した多出力型スイッチング
レギュレータを提供することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ この発明は前記課題を解決するために、多出力型スイッ
チングレギュレータの電圧フィードバック制御回路を有
しない出力側回路の出力電圧を送り出すトランスの出力
側巻線に複数の巻線タップとこの巻線タップを切換える
タップ切換回路とを設け、その出力側回路の出力電圧を
電圧検出回路で検出し、検出した出力電圧レベルに応じ
てタップ切換回路を動作させるようにしたものである。

［作用コ この発明においては、電圧フィードバック制御回路を有
しない出力側回路の出力電圧レベルに応じてトランスの
出力側巻線タップを切換えて、この出力側巻線と電圧フ
ィードバック制御回路を有する出力側回路の出力側巻線
との巻線比を可変することにより、両出力側回路の負荷
側の時定数を常に一致させるようにしたものである。し
たがって前記課題を解決することができる。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例を示す回路図である。第１
図において、第２図に示した従来例と同一符号のものは
従来例と全く同じものである。

２９ａ　、　２９ｂ　、　２９ｃはトランス６の出力２
伸ｊの出力側巻線６４に設けられた巻線タップ、２７ａ
、　２７ｂ。

２７ｃは各巻線タップ２９ａ　、　２９ｂ　、　２９ｃ
に接続されたダイオードである。３０ａ　、　３０ｂ　
、　３０ｃは各ダイオード２７ａ　、　２７ｂ　、　２
７ｃに直列に接続されたスイッチ素子であり、スイッチ
素子３０ａ〜３０ｃは巻線タップ２９ａ〜２９ｃを切換
えるタップ切換回路を構成している。３１は出力２側の
出力電圧を検出し、その出力電圧レベルに応じて各スイ
ッチ素子３０ａ。

３０ｂ、　３０ｃを開閉するスイッチ開閉信号を発生す
る電圧検出回路である。

上記のように構成された２出力型スイツチングレギユレ
ータの動作を第４図に示す電圧検出回路３１の入出力信
号の波形図を参照して説明する。第４図において、（Ｃ
）は電圧検出回路３１に入力される出力２側の出力電圧
Ｖを示し、■　、■　は出力電圧Ｖの変動範囲に応じて
電圧検出回路３１にあらかじめｖｌ〉Ｖ２と設定された
電圧レベルである。（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）は電圧検出
回路３１から各スイッチ素子３０ａ　、　３０ｂ　、　
３０ｃに出力されるスイッチ開閉信号であり、（Ｄ）は
スイッチ素子３０ａに送られる信号、（Ｅ）はスイッチ
素子３０ｂに送られる信号、（Ｆ）はスイッチ素子３０
ｃに送られる信号である。

第４図に示すように、出力２側の負荷電流が小さくて出
力電圧Ｖが大きく、Ｖ≧Ｖ１のときには電圧検出回路３
１からはスイッチ素子３０ａに閉信号（Ｄ）が送られ、
他のスイッチ素子３０ｂ、　３０ｃに送られる信号は開
となっている。したがってスイッチ素子３０ａが閉とな
り、巻数の一番すくない巻線タップ２９ａが使用される
。このため出力１側の出力側巻線６２の巻数ｎと巻線タ
ップ２９ａを使用したときの出力２側の巻数ｎ　との巻
線比はｎ／ｎａ　　　　　　　　　　　　　　　　　　
ａとなる。

出力２側の負荷電流が大きくなり、出力電圧Ｖが低下し
、ｖｌ〉Ｖ≧Ｖ２となると、電圧検出回路３１から送ら
れるスイッチ開閉信号は、スイッチ素子３０ｂに送られ
る信号（Ｅ）のみ閉となり、他のスイッチ素子３０ａ、
　３０ｃに送られる信号は開となる。したがってスイッ
チ素子３０ｂが閉となり、二番目の巻数ｎｂを有する巻
線タップ２９ｂが使用される。さらに出力電圧Ｖが低下
してＶ２〉■となると、電圧検出回路３１から送られる
スイッチ開閉信号は、スイッチ素子３０ｃに送る信号（
Ｅ）のみ閉となる。したがってスイッチ素子３０ｃが閉
となり、巻数のもっとも多い巻数ｎ　の巻線タップ２９
ｃが使用される。

すなわち、電圧検出回路３１は出力２側の負荷抵抗３６
が抵抗値として大きくなって出力電圧Ｖが上昇したとき
には、巻数の小さな巻線タップを使用して出力１側の出
力側巻線６２の巻数ｎとの巻線比を小さくする。逆に負
荷抵抗３６が抵抗値として小さくなり出力電圧Ｖが低く
なるにしたがって巻数の大きな巻線タップを使用して出
力１側とのに巻線比を大とする。これは、出力２側の負
荷側の時定数Ｔ２の変化による出力電圧Ｖの電圧変動を
防ぐため、出力１側の時定数 Ｔ１に対して となるように出力２側の巻数を変化させるのである。

このことにより、出力２側の出力電圧Ｖが上昇した場合
には、巻線比ｎ　、　／　ｎが小さくなるように選択し
て、出力２側に供給されるエネルギ比を減少させて出力
電圧Ｖを低下させる。逆に出力電圧Ｖが低下した場合は
巻線比ｎ　ｓ　／　ｎを大きくして、出力２側に供給さ
れるエネルギ比を増加させて出力電圧Ｖを増加させる。

したがって、第５図の出力２側の負荷電流と出力電圧の
特性図のＡに示すように、出力電圧Ｖの電圧変動範囲Δ
Ｖを小さくすることができ、出力２側が無負荷であって
も、急激な無負荷電圧ＶＡの上昇を抑えることができる
。

さらに、出力１側の負荷電流範囲が変化しても、それに
伴なう出力２側の電圧変化に対応して出力２側の巻線タ
ップを切換えて巻線比を変えるため、この場合も第５図
Ｂに示すように出力２側の電圧変動率を抑えることがで
きる。

なお、上記実施例においては、出力２側の出力電圧を電
圧検出回路３１で検出し、検出した出力電圧に応じてス
イッチ素子の開閉を切換えて巻線タップを選択する場合
について説明したが、負荷電流の変化を検出しても上記
実施例と同様な作用を奏することができる。

また、上記実施例は２出力型スイツチングレギユレータ
について説明したが、出力側回路を３以上有する多出力
のスイッチングレギュレータにおいても、各出力側回路
毎に出力電圧を検出して巻線タップを切換えることによ
り、上記実施例と同様に出力電圧の電圧変動率を抑える
ことができる。

［発明の効果］ この発明は以上詳細に説明したように、多出力型スイッ
チングレギュレータの電圧フィードバック制御回路を有
しない出力側回路の出力電圧を検出し、その出力電圧レ
ベルに応じてトランスの出力側回路の出力巻線タップを
切換えることにより、電圧フィードバック制御回路を有
する出力側回路との巻線比を変えて各負荷側に送られる
エネルギを制御する。したがって、電圧フィードバック
制御回路を有しない出力側回路の電圧変動率を小さく抑
えることができる。

また、電圧フィードバック制御回路を有する出力側回路
の負荷電流変化があっても、それに対応して変化する電
圧フィードバック制御回路を有しない出力側回路の出力
電圧に応じて巻線タップを切換えることができるから、
電圧フィードバックされない出力側回路の電圧変動率の
悪化を防止することができる効果も有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す回路図、第２図は従来
例を示す回路図、第３図は従来例における出力２側の負
荷電流と出力電圧の特性図、第４図は上記実施例の電圧
検出回路の入出力信号を示した波形図、第５図は上記実
施例における出力２側の負荷電流と出力電圧の特性図で
ある。 ２９ａ　、　２９ｂ　、　２９ｃｍ・・巻線タップ、３
０ａ、　３０ｂ。 ３０ｃ・・・スイッチ素子、３１・・・電圧検出回路。 第２図の出力２云１の負荷電流と出力電圧の特注図第３
図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 電圧フィードバック制御回路を有する出力側回路と、電
   圧フィードバック制御回路を有しない出力側回路とから
   なる多出力型スイッチングレギュレータにおいて、 電圧フィードバック制御回路を有しない出力側回路の出
   力電圧を送り出すトランスの出力側巻線に設けた複数の
   巻線タップと、 該巻線タップに各々接続され巻線タップを選択的に切換
   えるタップ切換回路と、 上記出力電圧を検出し、出力電圧レベルに応じてタップ
   切換回路に切換信号を送る電圧検出回路とを備えたこと
   を特徴とする多出力型スイッチングレギュレータ。