JPH02136066A - スイッチングレギユレータ - Google Patents

スイッチングレギユレータ

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JPH02136066A
JPH02136066A JP28730388A JP28730388A JPH02136066A JP H02136066 A JPH02136066 A JP H02136066A JP 28730388 A JP28730388 A JP 28730388A JP 28730388 A JP28730388 A JP 28730388A JP H02136066 A JPH02136066 A JP H02136066A
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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〕 本発明は過電流保獲回路全有するスイッチングレギュレ
ータに関する。
〔従来の技術〕
従来の代表的な他励式スイッチングレギュレータは、第
4図に示すよ5に、直流電源1にトランス2の1次巻線
3全介して接続されたスイッチング素子4と、トランス
2の2次巻線5vC接続されたダイオード6.7とりア
クドル8とコンデンサ9とから成る整流平滑回路10と
、直流出力端子11a、11bの出力に基づいてスイッ
チング素子4を定電圧制御する制御回路12と、スイッ
チング素子4に直列に接続さ′i′(た電流検出抵抗1
6を含む過電流保護回路とを具備している。更に詳細C
ては、電圧制御回路12は、出力端子11a。
11b間に接続さiた電圧検出抵抗14.15を有し、
ここで検出された電圧は基準電圧源160基準電圧と共
に誤差増幅器171C入力し、両者の差(・で対応する
出力に基づいて発光ダイオード18が発光し1発光ダイ
オード18に光結合されたホトトランジヌタ19の出力
が増@器20を介して電圧コンパレータ21の入力とな
る。電圧コンパレータ21は三角波発生器22カ)ら与
えられる三角波と誤差増@器17の出力と全比較してP
 W Mパルスを形成し、スイッチング素子4に与える
過電流保護を行うために、電流検出抵抗15の両端電圧
はサンプリングスイッチ22を介してコンデンサ26に
印茄される。コンデンサ23で保持された電圧V。は電
圧比較器240入力となり、基準電圧源25の基準電圧
と比較される。基準電圧源25は過電流レベルに対応す
るように設定され℃いるので、過電流によってコンデン
サ23の電圧が基準電圧よりも高くなると、過電流検出
用電圧コンパレータ24の出力状態が反転し、これによ
り、ダイオード26を介してPWM用電圧電圧コンパレ
ータ21御され、スイッチング素子4がオフに転換する
。電圧コンパレータ21は電圧制動にも使用されている
ので、増@器20とPWM用電圧電圧コンパレータ21
間には逆流阻止用ダイオード27が接続さrcている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、第4図(で示すようにスイッチング素子4に
直列に電流検出用抵抗16を接続し℃トランス2の1次
側で電流全検出すれば、2次側に電流検出器を設ける場
合に比べて電流検出系における1次と2次との間の絶縁
手段が不要になるという長所を有する反面、1次側の電
流はパルス的波形であるので、第4図に示すようにスイ
ッチング素子40オン期間に同期してサンプリング用ス
イッチ22全オンになし、電流をサンプリングし、コン
デンサ23でホールドすることが必要になる。
また、第4肉の回路ではP W M相電圧コンパレータ
21全使用する必要がある。従って1回路構成が複雑且
つ高価になった。
別な過電流保護回路として、過電流検出用電圧コンパレ
ータ24の出方段に過電流ラッチM47’)ツブフロッ
プ全役け、過電流をランチしてスイッチング素子4を制
御するものがあるが、過電流ランチ用フリソプフ0ツブ
を設けるために必然的に回路構成か複雑且つ高価になる
そこで5本発明の目的は、過電流保護を簡単且つ安価な
回路で行うことができるスイッチングレギュレータ全提
供することにある。
〔課題全解決するための手段〕
上記目的を達成するための本発明は、直流電源をスイッ
チング素子で断続して制御さiた直流出力電圧を得るた
めのスイッチングレギュレータに2いて、前記ヌイソラ
ング素子に流れる電流全検出するための電流検出器と、
前記スイッチング素子に流れる電流の過電流レベルに対
応する基準電圧を発生する基準電圧源と、前記電流検出
器から得られる検出電圧と前記基準電圧とを比較する電
圧コンパレータと、前記電圧コンパレータの出力で光電
されるコンデンサと、前記コンデンサ?周期的に放電さ
せるために前言己コンデンサに並列に接続された放電流
スイッチと、前記放電用スイッチを非放電状態に制御す
る第1の電圧レベルと放電状態に制御する第2の電圧レ
ベルとから成る方形波を所定周期且つ所定バルヌ幅で発
生する方形波発生器と、前記方形波が前記第1の電圧レ
ベルであると共に前記コンデンサの電圧が所定電圧レベ
ルよりも低いことに応答して前記スイッチング素子をオ
ン制御する出力を発生し、前記方形波が前記第2の指圧
レベルの期間(C前記スイッチング素子をオフ制御する
出力を発生すると共に、前記コンデンサの電圧が所定電
圧レベル以上になった時点から前記方形波が前記第1の
電圧レベルから前記第2の電圧レベルに転換するまでの
期間に前記スイッチング素子をオフ制御する出力を発生
′Tるゲート回路と全備えていること全特徴とするスイ
ッチングレギュレータに係わるものである。
〔作 用〕
本発明にs−けるコンデンサは、過電流検出用電圧コン
パレータの出力を保持する機能を有する。
なお、このコンデンサを電圧制御における三角波発生用
として兼用することができる。コンデンサは放富用スイ
ッチによって周期的に放雷さするので、過電流状態が解
消された時には自動的に足常動作に戻る。ゲート回路は
方形波とコンデンサ電圧との論理出力を発生し、PWM
ノくルスをスイッチング素子に与える。ゲート回路とコ
ンデンサの放電用スイッチとの両方が方形波で制御され
るため、出力電圧全垂下して過電流を保護することカニ
可能になる。
〔実施例〕
次に、第1図〜第6図を参照して本発明の実施例に係わ
るスイッチングレギュレータを説明する。
但し、第1図に訃いて第4図と共通する部分には同一の
符号を付してその説明を省略する。
過電流検出用電圧コンパレータ2Aとグランドとの間に
接続さftたコンデンサ60は正常動作時には電圧制御
用の三角波を発生し、過電流時にはコンパレータ24の
出力を保持するものである。
コンデンサ300充Nを電圧制御用の誤差増幅器17の
出力に応答して制御して三角波の傾きを変えるために、
N源端子31とコンデンサ60との間に可変インピーダ
ンス素子としてのホトトランジスタ19が接続されてい
る。
コンデンサ30に差動に接続されたスイッチ32はコン
デンサ30を周期的に放電させるためのものであり、方
形波発生器66の出力でオン・オフ制御される。
方形波発生器63はF E Tから成るスイッチング素
子4のオン・オフ周期に等しい一足周期で方形波を発生
するものであり、この実施例では第1の電圧レベル(低
レベル)の出力でスイッチ32をオフに制御し、第2の
電圧レベルc高レベル)の出力でスイッチ32をオンに
制御する。
NORゲート回路34の一方の入力端子はコンデンサ5
0に接続さtL、他方の入力端子は方形波発生器63に
接続され、出力端子はスイッチング素子4の制御端子即
ちゲートに接続されている。
第1図の回路が非過電流状態にあり、誤差増幅器17の
出力が第2図(5)に示すように徐々に高くなったとす
れば、スイッチング素子40オン期間は徐々に短くなる
。これを更に詳しく説明すると、放電用スイッチ62は
第2図(B)の方形波の高レベル期間to〜t1でオン
になり、コンデンサ30の電圧は第2図(C)に示すよ
うに7ホ゛ルトになる。11時点で方形波が低レベルに
なると、放電用スイッチ62がオフになジ、コンデンサ
30の充電が開始すル。コンデンサ30の充電はホトト
ランジスタ19を介して行われる。ホトトランジスタ1
9は第21囚に示す誤差出力が大きい時に低い抵抗値に
なジ、誤差出力が小さい時に高い抵抗値になる。
従ッて、コンデンサ60の電圧即ち三角波の傾きは誤差
出力に応じ℃変化する。11時点力)らホトトランジス
タ19で制御された時定数でコンデンサ30の光電が開
始すると、コンデンサ60の電圧は第2図(C)に示す
ように徐々に高くなる。NORゲート回路34はしきい
値V1hを有しているので、コンデンサ電圧がしきい値
7169士になると、論理動作全開始する。t1〜t2
期間ではへORゲート回路64の両方の入力が低レベル
であるので、第2図Ωに示すように高レベルの出力が得
られる。
t2〜t3期間では一方の入力が高レベル、他方の入力
が低レベルになるので、NORゲート回路34の出力は
低レベルになる。t3時点になると第2図(B)に示す
ように方形波が高レベルになって放電用スイッチ32が
オンになるため、第2図(C)のコンデンサ電圧は零に
なる。t3〜t4期間では一方の入力が低レベル、他方
の入力が高レベルであるので、hORゲート回路64の
出力は低レベルである。
14期間になつ又再び内入力が低レベルになると、NO
Rゲート回路3.!iの出力が高レベルになる。
第2図CDに示すNORゲート回路34の出力パルスの
幅は第21囚の誤差出力に対して反比例的に変化する。
即ち、直流出力電圧が高くなると、スイッチング素子4
0オン期間が短くなり、定電圧化が達成さf(る。な訃
、スイッチング素子4の最大のオン時間幅は方形波の低
レベル期間と等しい。
第3図は過電流状態が生じた時の各部の波形を示す。1
0時点で負荷短絡等の過電流状態が生じると、出力電圧
は低下し、第51囚(て示す誤差増幅器17の出力も低
下する。一方、電流検出抵抗13に流れる電流が増大す
るために第6図■に示すように電流検出抵抗13から得
られる検出電圧Vdが基準重圧源25の基準電圧vrよ
りも高くなり。
コンパレータ2Aの出力が第6図[F]に示すように高
レベルになる。コンデンサ60はコンパレータ24の出
力電圧によって急速に充電され、第6図(C)に示すよ
うにNORゲート回路34のしきい愼vthを越える値
になる。この結果、tQ%t、期間ではN(JRゲート
回路34の一方の入力が高レベル。
他方の入力が低レベルであるので、出力が低レベルにな
ジ、スイッチング素子4がオフ制御される。
11時点になると、第3図■)に示す方形波が高レベル
になって放電用スイッチ62がオンになるため。
コンデンサ60の電圧が7になる。コンデンサ30の電
圧が零になっても、方形波が高レベルであるためNOR
ゲート回路34の出力はt2時点まで低レベルに保たれ
る。t2時点で方形波が低レベルになると、NORゲー
ト640両入力が低レベルとなり、その出力が高レベル
になるので、スイッチング素子4は再びオンになる。負
荷の過電流状態が解消さnていなければ、13時点で再
びコンパレータ24の出力が高レベルにな9.1o時点
と同様にスイッチング素子4がオフになる。
なか、第3崗(ト)に示すようにスイッチング素子4に
流れる電流に対応する検出電圧Vdの振幅が高くなるに
つれて第3図[F]に示すようにNORゲート回路64
の出力パルス幅即ちスイッチング素子4のオン時間幅が
狭くなる。
本実施例のスイッチングレギュレータでは、コンパレー
タ24と、コンデンサ60と、 放電用スイッチ32と
、方形波発生器33と、N(JRゲート回路64と力)
ら成る簡単な回路で過電流を防止することができる。ま
た、第4図のコンパレータ21の代!IcNORゲート
回路64を設けるので、低コスト化が可能になる。また
、コンデンサ30は過電流検出の保持用として機能する
と共に電圧制御の三角波発生用としても機能するので、
回路溝底が筒略化されている。
〔変形例〕
本発明は上述の実施例に限定さfするものでなく。
変形が可能なものである。例えば、方形波の低レベル期
間に放電用スイッチ32をオン制御するよう(て購成し
、NORゲート回路64の代りに排他的ORゲートとし
てもよい。
また、電圧制御回路を独立に設け、コンデンサ60等全
過電流保護のみに使用するようにしてもよい。
また、主回路の異なる種々のスイッチングレギュレータ
に本発明を適用することが可能である。
〔発明の効果〕
上述から明らかなように本発明によれば、簡単な回路で
過電流保護を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図は第1図のスイッチングレギュレータの電圧制御
時のA−D点の電圧を示す波形図。 第6図は第1図のスイッチングレギュレータの過電流時
の@部の状態を示す波形図。 第4図は従来のスイッチングレギュレータを示す回路図
である。 1・・・電源、4・・・スイッチング素子、13・・・
電流検出m抗、24・・・コンパレータ“、30・0.
コンデンサ、62・・・放電用スイッチ、33・・方形
波発生器、64・・・NORゲート回路。 代  理  人   高  野  則  次第3 図 第2図 t。 1t2t3

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 [1]直流電源電圧をスイッチング素子で断続して制御
    された直流出力電圧を得るためのスイッチングレギュレ
    ータにおいて、 前記スイツチング素子に流れる電流を検出するための電
    流検出器と、 前記スイツチング素子に流れる電流の過電流レベルに対
    応する基準電圧を発生する基準電圧源と、前記電流検出
    器から得られる検出電圧と前記基準電圧とを比較する電
    圧コンパレータと、 前記電圧コンパレータの出力で充電されるコンデンサと
    、 前記コンデンサを周期的に放電させるために前記コンデ
    ンサに並列に接続された放電用スイッチと、 前記放電用スイッチを非放電状態に制御する第1の電圧
    レベルと放電状態に制御する第2の電圧レベルとから成
    る方形波を所定周期且つ所定パルス幅で発生する方形波
    発生器と、 前記方形波が前記第1の電圧レベルであると共に前記コ
    ンデンサの電圧が所定電圧レベルよりも低いことに応答
    して前記スイッチング素子をオン制御する出力を発生し
    、前記方形波が前記第2の電圧レベルの期間に前記スイ
    ッチング素子をオフ制御する出力を発生すると共に、前
    記コンデンサの電圧が所定電圧レベル以上になつた時点
    から前記方形波が前記第1の電圧レベルから前記第2の
    電圧レベルに転換するまでの期間に前記スイッチング素
    子をオフ制御する出力を発生するゲート回路と を備えていることを特徴とするスイッチングレギュレー
    タ。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0488385U (ja) * 1990-11-30 1992-07-31
JPH05505091A (ja) * 1990-04-26 1993-07-29 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 電流制限回路付き直流電力変換器
JP2004153922A (ja) * 2002-10-30 2004-05-27 Seiko Instruments Inc スイッチングレギュレータ
JP2006238572A (ja) * 2005-02-24 2006-09-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd スイッチング電源装置

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