JPH02155423A

JPH02155423A - スイッチングレギュレータ

Info

Publication number: JPH02155423A
Application number: JP30073588A
Authority: JP
Inventors: Teruhisa Sudo; 須藤　輝久
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1988-11-30
Filing date: 1988-11-30
Publication date: 1990-06-14

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、スイッチングレギュレータ、特にチョッパー
方式のスイッチングレギュレータの信頼性、保守性の向
上を図るようにしたスイッチングレギュレータに関する
。

〔従来の技術〕

チョッパー方式のスイッチングレギュレータは、入力端
子をスイッチング素子によりチョッピングすることによ
り所望の出力電圧を取り出すものであり、損失が少なく
高効率である等の利点を有することから、各種機器の電
源装置として広く用いられている。

かかるスイッチングレギュレータにおいて、万一使用ス
イッチング素子に障害が発生すると、動作停止や負荷の
破損などを招く。特に、降圧形のものでは、スイッチン
グ素子の短絡障害は、高い入力電圧が降圧されずにその
まま負荷にかかることになる結果、過電圧の発生による
負荷の破損のおそれは大きい。

そこで、従来、この種のチョッパー方式のスイッチング
レギュレータでは、スイッチング素子の障害発生時の対
策を講じたものがあり、スイッチング素子が短絡モード
で破壊した場合の保護として出力に過電圧クローバ−を
付加するようにし、また、オープンモードでの動作停止
策としては、予め２台のスイッチングレギュレータを用
意しておき、これらスイッチングレギュレータ２台での
並列運転を行わせるという手段が採られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上述した従来のスイッチングレギュレータにあ
っては、スイッチング素子の短絡障害対策として過電圧
クローバ−が出力に必要であり、一方、オープンモード
での障害に対しては並列運転するために上述の如く２台
のスイッチングレギュレータを用意する必要があるとい
う問題があり、短絡障害及びオープン障害の両者に対処
しようとするときは、これら２種類の防止策を個々に講
じなければならない。

また、この場合の解決策として、スイッチング素子を４
個直並列に接続して１個程度の障害に対しては問題が発
生しないように工夫することが考えられるが、このもの
でも、次のような点では、なお改善の余地がある。

すなわち、かかる構成によれば、スイッチング素子を４
個直並列に接続することで、１個程度のスイッチング素
子の短絡障害及びオープン障害の両者に対して、スイッ
チングレギュレータとしての機能を失うことはないが、
そのままの状態で稼働させた場合、再度、他の正常な素
子も破壊する可能性があるといった問題が生ずる。

本発明の目的は、スイッチング素子の短絡モード及びオ
ープンモードの各モードでの障害に対してもスイッチン
グレギュレータとしての機能を失うことな（信頼性を大
幅に向上させることができると同時に、保守性の向上も
図ることのできるスイッチングレギュレータを提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、スイッチング素子を用いるチョッパー方式の
スイッチングレギュレータにおいて、第１のスイッチン
グ素子と第２のスイッチング素子とを直列に接続し、第
１のスイッチング素子に第３のスイッチング素子を並列
に、第２のスイッチング素子に第４のスイッチング素子
を並列に、それぞれ接続し、各スイッチング素子の駆動
信号端子をインピーダンス素子を介して接続して駆動せ
しめると共に、各スイッチング素子の動作を監視する手
段を設けたことを特徴としている。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す回路図である。

本実施例のスイッチングレギュレータは、降圧形のチョ
ッパー方式のスイッチングレギュレータであり、また、
使用スイッチング素子としては、それぞれがスイッチン
グトランジスタから成る少なくとも４個のスイッチング
素子を用いている。

第１図に示すように、図示のスイッチングレギュレータ
は、第１〜第４のスイッチング素子１〜４と、各スイッ
チング素子１〜４の駆動信号端子としてのベース駆動端
子１１と、各スイッチング素子としてのスイッチングト
ランジスタのベースとの間に接続したインピーダンス素
子７〜１０と、動作監視回路１７〜２０とを備えると共
に、ダイオード１２、チョークコイル１３及びコンデン
サ１４を備えている。

図中、参照符号５，６は入力端子を示し、また、参照符
号１５．１６は出力端子を示しており、降圧形の場合に
は、入力端子５，６に印加される高入力電圧が降圧され
て出力端子１５．１６から取り出される。入力電圧をど
の程度降圧させて取り出すかは、ベース駆動端子１１に
加える駆動信号のオン、オフ比によって設定することが
できる。

入力端子５には第１のスイッチング素子１であるトラン
ジスタのエミッタおよび第３のスイッチング素子３であ
るトランジスタのエミッタが接続され、それぞれのコレ
クタ同士が接続されるとともに、そのコレクタ接続点に
は、第２のスイッチング素子２であるトランジスタのエ
ミッタおよび第４のスイッチング素子４であるトランジ
スタのエミッタが接続されている。

第２．第４のスイッチング素子２．４である各トランジ
スタのコレクタはダイオード１２のカソードとチョーク
コイル１３の一端にそれぞれ接続され、チョークコイル
１３の他端はコンデンサ１４の一端および出力端子１５
にそれぞれ接続されている。

また、入力端子６にはダイオード１２のアノードとコン
デンサ１４の他端および出力端子１６が接続されている
とともに、第１〜第４のスイッチング素子１〜４である
トランジスタのベースは、インピーダンス素子７〜１０
を介してベース駆動端子１１に接続されている。

更に、このスイッチングレギュレータは、上記構成に加
え、第１のスイッチング素子１に動作監視回路１７を、
第２のスイッチング素子２に動作監視回路１８を、第３
のスイッチング素子３に動作監視回路１９を、第４のス
イッチング素子４に動作監視回路２０を、それぞれ接続
して構成されている。

動作監視回路１７〜２０は、各スイッチング素子１〜４
の動作を監視する手段を構成する。

このように、本実施例のスイッチングレギュレータは、
降圧形チョッパー方式のスイッチングレギュレータにお
いて、第１のスイッチング素子１と第２のスイッチング
素子２を直列に接続し、第１のスイッチング素子１に第
３のスイッチング素子３を並列に接続し、第２のスイッ
チング素子２に第４のスイッチング素子４を並列に接続
し、各スイッチング素子１〜４の駆動信号端子としての
ベース駆動端子１１をインピーダンス素子７〜１０を介
して接続駆動するとともに、各スイッチング素子１〜４
の動作を監視する手段としての動作監視回路１７〜２０
を有している。

第１のスイッチング素子１に第２のスイッチング素子２
を直列に接続し、第１のスイッチング素子１に第３のス
イッチング素子３を並列に接続し、第２のスイッチング
素子２に第４のスイッチング素子４を並列に接続するこ
とにより、使用スイッチング素子の短絡モードでの障害
やオーブンモードでの障害でも、スイッチングレギュレ
ータとしての機能を失うことがないようにしてあり、ま
た、各スイッチングトランジスタの中でいずれかがたと
え破壊したとしても、その破壊したトランジスタを特定
するための検出手段としての動作監視回路１７〜２０を
も有していることから、使用スイッチング素子の障害に
よるスイッチングレギュレータの動作停止及び、特に降
圧形の場合の過電圧の発生による負荷の破損防止が図れ
ると共に、障害の発生したスイッチング素子の検知を行
うこともできる。

以下、その動作を具体的に説明するに、まず、第１図に
おいて、入力端子５，６に電圧が印加され、ベース駆動
端子１１に信号が加わると、各スイッチング素子１〜４
が同時に動作を開始し、４個のスイッチング素子１〜４
が等価的に１個のスイッチング素子として動作する。こ
れにより、入力電圧はチョッピングされ、コンデンサ１
４を含む後段の回路により平滑されて降圧された状態で
出力端子１５．１６から取り出され、負荷への動作電源
電圧として供給される。

ここで、もし、第１のスイッチング素子１が単独である
いは第３のスイッチング素子３と同時に、短絡モードで
破壊した場合、残る第２．第４のスイッチング素子２，
４が動作を継続するため、スイッチングレギュレータと
しての機能は失われない。また、たとえ第２．第４のス
イッチング素子２．４の中でいずれかがオーブン破壊し
ても、同様に機能は失われない。また、例えば第１のス
イッチング素子１がオープンモードで破壊した場合は、
第２．第３．第４のスイッチング素子２，３゜４が動作
を′ｍ続するため、この場合も、問題は発生しない。し
かも、各スイッチング素子１〜４に動作監視回路１７〜
２０が接続されているため、たとえ破壊が生じたとして
も、破壊したスイッチング素子を特定できる。

このようにして、第１図の構成によれば、第１のスイッ
チング素子１と第２のスイッチング素子２を直列に接続
し、第１のスイッチング素子１に第３のスイッチング素
子３を並列に接続し、第２のスイッチング素子２に第４
のスイッチング素子４を並列に接続し、かつ各スイッチ
ング素子１〜４に動作監視回路１７〜２０を付加するこ
とにより、使用スイッチング素子の短絡障害及びオーブ
ン障害の両者に対応できる上、いずれかのスイッチング
素子に破壊が生じたときは、破壊したそのトランジスタ
を対応する動作監視回路により特定することができるた
め、部品交換も短時間で済み、従って、既述した如く、
いずれかに破壊が生じたままの状態で稼働させた場合に
おいてその破壊が他の素子の破壊にも波及してしまうお
それを軽減することもでき、保守性の向上も図ることが
できる。

特に降圧形の場合は、短絡モードでの破壊は、入力高電
圧が降圧されないまま負荷に加わり、過電圧の発生によ
る負荷の破損のおそれが大きいので、上述のような連鎖
的な短絡破壊が生ずれば、結局、問題は負荷の破損に及
ぶことになり、大きな事故に発展する可能性があるとこ
ろ、かかる事故も、破壊したスイッチングトランジスタ
の検知による迅速な交換が可能であるから、未然に回避
することができ、従って、降圧形のスイッチングレギュ
レータに適用したときは、特に効果を発揮させることが
できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、スイッチング素
子の短絡モード及びオープンモードでの両障害に対応で
きるので、スイッチング素子の各モードでの破壊に対し
てスイッチングレギュレータとしての機能を失うことな
く信頼性を大幅に向上できるとともに、破壊したスイッ
チング素子を特定することができ、部品交換が短時間で
済むため保守性が良くなるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図である。１・・・第１のスイッチング素子２・・・第２のスイッチング素子３・・・第３のスイッチング素子４・・・第４のスイッチング素子５．６・・・入力端子７〜１０・・・インピーダンス素子１１・・・ベース駆動端子１２・・・ダイオード１３・・・チョークコイル１４・・・コンデンサ１５、１６・・・出力端子１７〜２０・・・動作監視回路

Claims

【特許請求の範囲】

（１）スイッチング素子を用いるチョッパー方式のスイ
ッチングレギュレータにおいて、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子とを
直列に接続し、第１のスイッチング素子に第３のスイッ
チング素子を並列に、第２のスイッチング素子に第４の
スイッチング素子を並列に、それぞれ接続し、各スイッ
チング素子の駆動信号端子をインピーダンス素子を介し
て接続して駆動せしめると共に、各スイッチング素子の
動作を監視する手段を設けたことを特徴とするスイッチ
ングレギュレータ。