JPH0226270A - 自励形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】 （ａ）産業上の利用分野 この発明は、電源回路として用いられる自励形スイッチ
ングレギュレータに関する。

山）従来の技術 電子機器内に設けられて回路に電源を供給する比較的小
容量の電源回路としては、一般に自励形スイッチングレ
ギュレータが用いられている。

第２図はいわゆるリンギングチョークコンバータを構成
する従来の自励形スイッチングレギュレータの回路図で
ある。図においてＤＢはダイオードブリッジであり、商
用電源ＡＣを整流する。Ｃ１はこれを平滑する平滑コン
デンサである。Ｔはトランスでありその１次巻線ｎ１に
スイッチングトランジスタＱが直列接続されている。ま
た、トランスの帰還巻線ｎ３の出力が抵抗Ｒ２を介して
スイッチングトランジスタＱのベースに接続されている
。このスイッチングトランジスタＱのベースと入力電源
ラインＶｃｃとの間に抵抗Ｒ１が接続されている。トラ
ンスＴの２次巻線ｎ２には整流ダイオードＤＩ、平滑コ
ンデンサＣ２およびダミーロードＲ３が接続されている
。

以上のように構成された自励形スイッチングレギュレー
タは次のように動作する。先ず、商用電源ＡＣが入力さ
れて入力電源ラインＶｃｃが所定の電圧レベルまで上昇
すると、起動用抵抗Ｒ１を通してＱにベース電流が流れ
、Ｑが導通状態となる。これにより、ｎｌに流れるコレ
クタ電流が増大し、Ｑのベース電流を増大させる方向に
ｎ３に起電圧が発生する。このときトランスＴにエネル
ギーが蓄積される。その後、コレクタ電流がベース電流
の増幅重信に達したとき、Ｑは飽和状態が維持できな（
なり、ｎｌの印加電圧が減少し、これに伴い、ｎ３の起
電圧が低下しＱは急激にカントオフする。その瞬間ｎ２
に逆電圧が発生し、Ｄｌが導通し、トランスＴに蓄積さ
れていたエネルギーが放出されて負荷へ電力を供給する
。その後、Ｄｌの電流がＯとなったときｎｌにサージ電
圧が発生し、これがｎ３に誘起されて再びＱが導通を開
始する。

以上の繰り返しによって自動発振を行う。

（Ｃ）発明が解決しようとする課題 ところで、このような従来の自励形スイッチングレギュ
レータは、入力されるＡＣ電源電圧が一定ではなく、あ
る電圧幅の範囲内で使用できるように設計されている。

−船釣に、入力電源電圧が高くなるほどスイッチングト
ランジスタの一回のオン期間にトランスに蓄積されるエ
ネルギーが増大し、負荷供給電流が小さいほどスイッチ
ングトランジスタのオフ期間にトランスから放出される
エネルギーが減少する。したがって入力電源電圧が高く
て無負荷状態のとき、トランスにエネルギーが残留し、
自助発振動作が不安定となり、間欠発振動作を起こす。

このように発振動作が不安定となれば出力電圧が変動し
、リップルが生じるなどの問題があった。そこで、従来
は第２図に示したようにトランスの二次側にダミーロー
ドＲ３を接続して、無負荷状態とならないようにしてい
た。ところが、前述の間欠発振を防止するためには、ダ
ミーロードの抵抗値をある程度低く設定しなければなら
ず、その発熱量が大きく１．また、比較的大型の砥抗器
を用いなければならなかった。このため、電源回路の効
率が低く、また大型化していた。

この発明の目的は、特別なダミーロードを用いることな
く、入力電源電圧の変化に対して安定した自動発振動作
を行う自励形スイッチングレギュレータを堤供すること
にある。

（ｄ）課題を解決するための手段 この発明は、トランスの１次巻線に、この１次巻線に流
れる電流を断続させるスイッチングトランジスタを直列
接続し、トランスの帰還巻線の出力をスイッチングトラ
ンジスタのベースに接続した自励形スイッチングレギュ
レータにおいて、前記トランジスタのエミッタと入力電
源の接地間に第１の抵抗を挿入し、入力電源ラインと入
力電源の接地間に第２・第３の抵抗からなる分圧回路を
接続するとともに、この分圧回路の出力と前記トランジ
スタのエミッタ間に入力電源電圧の絶対値が一定値に達
したとき導通して第１の抵抗にバイアス電流を通電させ
るツェナーダイオードを接続したことを特徴としている
。

（ｅ）作用 この発明のスイッチングレギュレータにおいては、入力
電源ラインと入力電源の接地間に第２・第３の抵抗から
なる分圧回路が接続されているが、この分圧回路の出力
電位は入力電源電圧に比例する。スイッチングトランジ
スタの舌ミッタと入力電源の接地間には第１の抵抗が挿
入されていて、分圧回路の出力とスイッチングトランジ
スタのエミッタ間に接続されているツェナーダイオード
は入力電源電圧の絶対値が一定値に達したとき導通して
第１の抵抗にバイアス電流が通電される。

したがって入力電源電圧の絶対値が一定値に達してツェ
ナーダイオードが導通ずれば、第１の抵抗にバイアス電
流が通電されて、スイッチングトランジスタのエミッタ
電位が上昇する。これによりＶ＋＋ｔ（エミッターベー
ス間電圧）が低下し、ベース電流が低下することにより
、見掛は上のｈｒｓ（エミッタ接地電流増幅率）が低下
する。したがってトランジスタの一回のオン期間にトラ
ンスに蓄積されるエネルギーが減少し、トランスに対す
る過剰な蓄積エネルギーが増大することなく、トランス
に対するエネルギーの蓄積・放出のバランスが保たれる
。このようにトランジスタの一回のオン期間にトランス
に蓄積されるエネルギーが低減されるため、ダミーロー
ドによってトランスの蓄積エネルギーを強制放出させる
ことなく、間欠発振が抑制される。しかも入力電源電圧
の絶対値が一定値未満のときはスイッチングトランジス
タの見掛は上のｈｆ、が低下しないため、負荷に対する
電流容量が制限されない。

（ｆｌ実施例 第１図はこの発明の実施例である自励形スイッチングレ
ギュレータの回路図である。図においてＤＢは商用電源
ＡＣを整流するダイオードブリッジ、Ｃ１は整流された
電圧を平滑する平滑コンデンサである。Ｔはトランスで
あり、その１次巻線ｎ１にスイッチングトランジスタＱ
が直列接続されている。また、帰還巻線ｎ３の出力が電
流制限用抵抗Ｒ２を介してスイッチングトランジスタＱ
のベースに接続されている。さらに、Ｑのベースと入力
電源ラインＶｃｃ間には起動用抵抗Ｒ１が接続されてい
る。入力電源ラインＶｃｃと入力電源の接地（ＧＮＤ）
間に逆流防止用ダイオードＤ２を介して第２の抵抗Ｒ５
および第３の抵抗Ｒ６からなる分圧回路が接続されてい
る。スイッチングトランジスタＱのエミッタと入力電源
の接地（ＧＮＤ）間に第１の抵抗Ｒ４が挿入され、また
、Ｑのエミッタと分圧回路の出力間にツェナーダイオー
ドＺＤが接続されている。トランスＴの２次巻線ｎ２に
は整流ダイオードＤ１および平滑コンデンサＣ２が接続
されている。

以上のように構成された自励形スイッチングレギュレー
タは次のように動作する。先ず、商用電源ＡＣが投入さ
れて、入力電源ラインＶｃｃの電圧が所定値に達したと
き、起動用抵抗Ｒ１を通してトランジスタＱにベース電
流が流れ始める。これにより、巻線ｎ１にベース電流の
１ｌｆｓ倍のコレクタ電流が流れようとする。このコレ
クタ電流が増加することにより巻線ｎ３に起電圧が発生
し、電流制限抵抗Ｒ２を通してＱにベース電流が流れる
。その後、コレクタ電流が大きくなってＫｆａが低下し
、ベース電流不足状態となるとトランジスタＱは飽和状
態が維持できなくなり、コレクタ電流が減少し始める。

これによりＲ３の起電圧が低下し、さらにベース電流不
足が促進されてついにＱがカットオフ状態となる。この
トランジスタＱのオン期間にトランスに蓄積されるエネ
ルギーＰは Ｐ＝１／２Ｌ１　　・　Ｉ、１′ となる。

ここで、Ｌｌはトランスの１次巻線ｎ１の自己インダク
タンス、■□はｎｌに流れるピーク電流値である。

トランジスタＱがオフしたことにより２次巻線ｎ２に逆
起電圧が発生し、整流ダイオードＤ１が導通を開始し、
負荷へ電力を供給する。その後、Ｒ２の電流がＯとなれ
ばダイオードＤＩの逆回復時間に逆電流が流れ、Ｒ２に
サージ電圧が発生し、これがＲ３に誘起されて再びＱが
導通を開始する。以上の繰り返しによって自動発振動作
を行う今、入力電源Ｖｃｃの電圧が高い場合を考えると
、抵抗Ｒ５およびＲ６は抵抗分圧回路を構成しているた
め、Ｖｃｃの上昇に伴い、ツェナーダイオードＺＤのカ
ソード電位が上昇する。ツェナーダイオードＺＤのアノ
ード−カソード間電圧がツェナー電圧に達したとき導通
して抵抗Ｒ４にバイアス電流１ａが流れる。これにより
Ｑのエミッタ電位が上昇し、帰還巻線ｎ３の起電圧に基
づくベース電流ｒｂが減少する。ベース電流ｒｂが減少
することにより、Ｑが導通を開始してから短時間のうち
にベース電流不足状態となり、ｎｌに流れるピーク電流
が減少する。言い換えればトランジスタＱ２の見掛は上
のｈｆ８が低下することにより、そのオン期間にトラン
スに蓄積されるエネルギーが減少する。したがって、ト
ランジスタＱのオフ期間にトランスの蓄積エネルギーが
２次側から完全に放出されることとなり、トランスが飽
和状態に至ることがなく、正常な発振動作を維持する、
逆に入力電源Ｖｃｃの電圧が低く、ツェナーダイオード
ＺＤに印加される電圧がツェナー電圧未満である場合、
バイアス電流Ｔａが流れない。このため、Ｒ３の起電圧
によるベース電流Ｉｂが増大し、上述とは逆の作用によ
りｎｌに流れるピーク電流が増大する。したがってＱの
一回のオン期間にトランスに十分なエネルギーが蓄積さ
れる。

以上のように無負荷または軽負荷で入力電源電圧が高い
場合には間欠発振が抑制され、人力電源電圧が低い場合
にはトランスを十分励磁することができ、負荷に対する
電流容量が制限されることはない。

（ｇ１発明の効果 以上のようにこの発明によれば、次に述べる効果を奏す
る。

■無負荷または軽負荷で入力電源電圧が高い場合でも、
ダミーロードを用いることなく間欠発振を抑制できるた
め、ダミーロードによる損失および装置の大型化が避け
られる。

■入力電源電圧が一定値に達するまではスイッチングト
ランジスタの見掛けｔのｈｒａが低下しないため、入力
電源電圧の低い場合でも負荷に対する供給電流容量が低
下しない。

■高ｈｆｍのトランジスタを用いることができるため、
入力電源電圧が低い場合や低温時にも負荷への供給電流
容量を維持することができる。

■入力電源電圧が高くとも間欠発振が抑制されるため、
広範囲の入力電源電圧に対応することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例である自励形スイッチングレ
ギュレータの回路図、第２図は従来の自励形スイッチン
グレギュレータの回路図である。 Ｔ−トランス、 ｎｌ−１次巻線、 Ｒ２−２次巻線、 ｎ　Ｓ−帰還巻線、 Ｑ−スイッチングトランジスタ、 Ｒ４−第１の抵抗、 Ｒ５−第２の抵抗、 Ｒ６−第３の抵抗、 ＺＤ−ツェナーダイオード。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）トランスの１次巻線に、この１次巻線に流れる電
   流を断続させるスイッチングトランジスタを直列接続し
   、トランスの帰還巻線の出力をスイッチングトランジス
   タのベースに接続した自励形スイッチングレギュレータ
   において、 前記トランジスタのエミッタと入力電源の接地間に第１
   の抵抗を挿入し、入力電源ラインと入力電源の接地間に
   第２・第３の抵抗からなる分圧回路を接続するとともに
   、この分圧回路の出力と前記トランジスタのエミッタ間
   に入力電源電圧の絶対値が一定値に達したとき導通して
   第１の抵抗にバイアス電流を通電させるツェナーダイオ
   ードを接続したことを特徴とする自励形スイッチングレ
   ギュレータ。