JPH0321195Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案はスイツチング損失の少ない自励式スイ
ツチングレギユレータに関する。

［従来の技術］ スイツチングトランジスタに直列にトランスを
接続し、このトランスに正帰還巻線を設け、この
正帰還巻線の電圧によつてスイツチングトランジ
スタを駆動するように形成されたRCC型スイツ
チングレギユレータは広く使用されている。この
種のスイツチングレギユレータにおけるオン時間
幅の制御は、スイツチングトランジスタのベー
ス・エミツタ間に制御用トランジスタを接続し、
スイツチングトランジスタのベース電流のバイパ
ス量を制御することによつて行われている。

［考案が解決しようとする問題点］ ところで、自励式スイツチングレギユレータの
スイツチング損失を低減させることが要求されて
いる。そこで、本考案の目的はスイツチング損失
を低減することができる自励式スイツチングレギ
ユレータを提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するための本考案は、直流電源
の一端と他端との間にトランスを介して接続され
たスイツチングトランジスタと、前記トランスの
２次側に設けられた整流平滑回路と、前記トラン
スに電磁結合され、前記スイツチングトランジス
タのベース・エミツタ間に接続されたベース駆動
巻線と、前記スイツチングトランジスタのオン時
間幅を制御するために前記スイツチングトランジ
スタのベース・エミツタ間に接続された制御用ト
ランジスタと、前記整流平滑回路の出力電圧又は
この出力電圧に対応する電圧を検出する電圧検出
回路と、基準電圧源と、前記電圧検出回路で検出
された電圧と前記基準電圧源で与えられる基準電
圧との差に対応する誤差信号を前記制御トランジ
スタのベースに供給する定電圧制御用誤差信号形
成回路と、前記スイツチングトランジスタのエミ
ツタと前記直流電源との間に接続された電流検出
抵抗と、ベースが前記電流検出抵抗の前記スイツ
チングトランジスタ側の端子に接続され、エミツ
タが前記電流検出抵抗の直流電源側の端子に接続
され、コレクタが前記制御用トランジスタのベー
スに接続された過電流防止制御用トランジスタ
と、前記スイツチングトランジスタのベースに接
続された起動回路とを有するスイツチングレギユ
レータにおいて、前記スイツチングトランジスタ
のコレクタと前記過電流防止制御用トランジスタ
のベースとの間に抵抗とコンデンサとの直列回路
を接続したことを特徴とするスイツチングレギユ
レータに係わるものである。

［作用］ 上記考案において、スイツチングトランジスタ
のオフ転換時にこのコレクタ・エミツタ間に電圧
が加わると、抵抗とコンデンサとの直列回路を通
して過電流防止制御用トランジスタのベース電流
が流れ、制御用トランジスタによるスイツチング
トランジスタ４のオフ制御が強くなり、スイツチ
ングトランジスタが急速にオフ状態になる。従つ
て、スイツチング損失が低減する。

［実施例］ 次に、本考案の一実施例に係わるスイツチング
トランジスタを第１図に及び第２図によつて説明
する。

整流回路等から成る直流電源１には、トランス
２の１次巻線３を介してスイツチングトランジス
タ４が接続されている。トランス２は２次巻線５
の他にベース駆動巻線６及び電圧検出巻線７を有
する。

２次巻線５にはダイオード８とコンデンサ９と
から成る整流平滑回路１０が接続されている。

駆動巻線６の一端は抵抗１１とダイオード１２
とを介して主トランジスタ４のベースに接続さ
れ、駆動巻線６の他端はスイツチングトランジス
タ４のエミツタに接続されている。なお、ダイオ
ード１２には逆バイアス用のコンデンサ１３が並
列接続されている。スイツチングトランジスタ４
のベセース・エミツタ間には制御用トランジスタ
１４が接続されている。

整流平滑回路１０の出力電圧に対応する電圧を
検出するための電圧検出回路１５は、電圧検出コ
イル７と、ここに接続された整流用ダイオード１
６と、平滑用コンデンサ１７と、一対の分圧用低
抗１８，１９とから成る。なお、検出巻線７、コ
ンデンサ１７、抵抗１８の一端は駆動巻線６の下
端にそれぞれ接続されている。

電圧検出回路１５には抵抗２０を介して基準電
圧源としてのツエナーダイオード２１が接続され
ている。誤差信号形成回路即ち誤差増幅器として
機能する誤差増幅用トランジスタ２２のベースは
一対の分圧抵抗１８，１９の中間点に接続され、
エミツタはツエナーダイオード２１に接続され、
コレクタは抵抗２３を介して制御用トランジスタ
１４のベースに接続されている。

pnp型の制御用トランジスタ１４のエミツタ・
ベース間にはスイツチング時間を短くするための
コンデンサ２４が接続されている。

スイツチングトランジスタ４のエミツタと直流
電源１との間には電流検出用抵抗２５が接続され
ている。過電流防止制御用トランジスタ２６のベ
ースは抵抗２７を介して電流検出抵抗２５の一端
に接続され、エミツタは電流検出抵抗２５の他端
に接続され、コレクタは制御用トランジスタ１４
のベースに接続されている。

スイツチングトランジスタ４のコレクタと過電
流防止制御用トランジスタ２６のベースとの間に
は抵抗２８とコンデンサ２９との直列回路から成
るスイツチング時間短縮用の微分回路が接続され
ている。

起動抵抗３０は電源１の一端とスイツチングト
ランジスタ４のベースとの間に接続されている。
駆動巻線６に並列に接続されたダイオード３１は
オフ期間における電流通路を得るものである。

［動作］ 直流電源１による電力供給が開始すると、起動
抵抗３０を通つてスイツチングトランジスタ４に
起動電流が流れ、スイツチングトランジスタ４が
オン状態になる。これにより、電源１の電圧が１
次巻線３に加わり、駆動巻線６に正帰還電圧が得
られ、スイツチングトランジスタ４が十分にオン
駆動される。トランス２はインダクタンス負荷と
して働くので、スイツチングトランジスタ４のコ
レクタ電流Icは第２図Ａに示す如く時間と共に増
大する。一方、駆動巻線６の電圧はほぼ一定であ
つて、ここから供給される駆動電流IDは第２図
Ｂに示す如くほぼ一定値であるので、スイツチン
グトランジスタ４のコレクタ電流Icの増大をどこ
までも維持することができない。スイツチングト
ランジスタ４のベース電流IBの電流増幅率倍に
スイツチングトランジスタ４のコレクタ電流Icが
増大したところでスイツチングトランジスタ４の
オンを維持することができなくなり、１次巻線３
及び駆動巻線６の電圧の低下が始まり、スイツチ
ングトランジスタ４はついにオフに転換する。

オフに転換すると、駆動巻線６に逆方向の電圧
が発生し、スイツチングトランジスタ４のオフが
維持されると共に、整流平滑回路１０のダイオー
ド８が導通してトランス２のエネルギーがコンデ
ンサ９及び負荷側に放出される。トランス２のエ
ネルギーの放出が終了し、トランス２が磁気的に
リセツト状態になると、振動電圧が発生し、、こ
れによりスイツチングトランジスタ４が再びオン
状態になる。

スイツチングトランジスタ４のオン時間幅は、
駆動電流IDを制御用トランジスタ１４によつて
バイパスする電流IEの大きさを変えることによ
つて制御する。バイパス電流IEが大きくなると、
ベース電流IBが小さくなり、スイツチングトラ
ンジスタ４のオン時間幅は短くなる。この制御を
実行するために設けられている電圧検出回路１５
のコンデンサ１７の電圧はスイツチングトランジ
スタ４のオフ期間にトランス２に得られる電圧に
対応している。即ち、整流平滑回路１０のダイオ
ード８はオフ期間にオン状態になるので、定電圧
化された電圧が２次巻線５に加わり、電圧検出巻
線７にも定電圧化された電圧が誘起し、この電圧
によつてコンデンサ１７が充電される。

分圧抵抗１９の電圧はnpn型の誤差増幅用トラ
ンジスタ２２のベースに印加され、ツエナーダイ
オード２１の基準電圧と比較される。そして、こ
の差に対応したコレクタ電流が流れ、これが制御
用トランジスタ１４のベース電流となる。従つ
て、もし出力電圧が高過ぎる場合には、誤差増幅
用トランジスタ２２のコレクタ電流が大きくな
り、制御用トランジスタ１４のエミツタ電流IE
も大きくなり、駆動電流IDのバイパス量が大き
くなるためスイツチングトランジスタ４のベース
電流IBは逆に小さくなり、スイツチングトラン
ジスタ４のオン時間幅が短くなり、出力電圧は所
定値に戻される。出力電圧が低い場合には高い場
合の逆の動作になる。

上述の動作は新たに設けたコンデンサ２４の有
無に関係なく生じる。但し、コンデンサ２４を設
けると、スイツチングトランジスタ４の立上り及
び立下り時間を短くすることができる。以下、こ
れを説明する。

コンデンサ２４が制御用トランジスタ１４の立
上り電圧に充電されるまでは制御用トランジスタ
１４はオフ状態に保たれる。このため、第２図Ｂ
に示す駆動電流IDの供給が開始しても制御用ト
ランジスタ１４のエミツタ電流IE（バイパス電
流）は直ちに流れない。このため、スイツチング
トランジスタ４が迅速に立上る。一方、スイツチ
ングトランジスタ４のオフ転換時には、コンデン
サ２４の電圧によつて制御用トランジスタ１４の
オン状態が維持されるために、スイツチングトラ
ンジスタ４のベース電流IBを低減する効果が生
じ、スイツチングトランジスタ４が急速にオフに
転換する。また、スイツチングトランジスタ４の
オフ転換時に、このコレクタ・エミツタ間に電圧
が加わると、抵抗２８とコンデンサ２９とから成
る微分回路を通して過電流防止制御用トランジス
タ２６のベースに電流が流れ込み、これがオン状
態になる。この結果、制御用トランジスタ１４の
エミツタ電流IEが増大し、スイツチングトラン
ジスタ４のオフ転換時間が短くなり、スイツチン
グ損失が少なくなる。

過電流防止制御用トランジスタ２６は、過電流
検出抵抗２５の電圧が高くなつた時にもオン状態
になり、制御用トランジスタ１４のエミツタ電流
IEを増大させる。これにより、スイツチングト
ランジスタ４のベース電流IBが低減し、スイツ
チングトランジスタ４のオン時間幅が短くなり、
電流も制限される。

［変形列］ 本考案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) 電圧検出巻線７によつて出力電圧を検出する
代わりに、整流平滑回路１０の出力段に電圧検
出回路を接続してもよい。また、整流平滑回路
１０の出力側で電圧を検出する場合には、誤差
信号を形成した後、この信号をホトカプラーを
使用して制御用トランジスタ１４のベースに供
給するようにしてもよい。

(2) 誤差増幅用トランジスタ２２の代わりに差動
増幅器等の別の誤差信号形成回路を設けてもよ
い。

(3) スイツチングトランジスタ４のオン時にダイ
オード８がオンになるような方式のスイツチン
グレギユレータにも適用可能である。

(4) 制御用トランジスタ１４をnpn型トランジス
タとし、このエミツタをスイツチングトランジ
スタ４のエミツタに接続し、電圧検出回路１
５、ツエナーダイオード２１及びトランジスタ
２２の極性を反対にした構成にしてもよい。

(5) 必要に応じてコンデンサ２４を省いた構成に
してもよい。

［考案の効果］ 上述から明らかなように、本考案によればスイ
ツチング損失の少ないレギユレータを提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例に係わるスイツチング
レギユレータを示す回路図、第２図は第１図の各
部の電流波形図である。 １……直流電源、２……トランス、３……１次
巻線、４……スイツチングトランジスタ、５……
２次巻線、６……駆動巻線、７……電圧検出巻
線、１０……整流平滑回路、１４……制御用トラ
ンジスタ、１５……電圧検出回路、２４……コン
デンサ、２５……電流検出用抵抗、２６……過電
流防止制御用トランジスタ、２８……抵抗、２９
……コンデンサ、３０……起動抵抗。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 直流電源の一端と他端との間にトランスを介し
   て接続されたスイツチングトランジスタと、 前記トランスの２次側に設けられた整流平滑回
   路と、 前記トランスに電磁結合され、前記スイツチン
   グトランジスタのベース・エミツタ間に接続され
   たベース駆動巻線と、 前記スイツチングトランジスタのオン時間幅を
   制御するために前記スイツチングトランジスタの
   ベース・エミツタ間に接続された制御用トランジ
   スタと、 前記整流平滑回路の出力電圧又はこの出力電圧
   に対応する電圧を検出する電圧検出回路と、 基準電圧源と、 前記電圧検出回路で検出された電圧と前記基準
   電圧源で与えられる基準電圧との差に対応する誤
   差信号を前記制御トランジスタのベースに供給す
   る定電圧制御用誤差信号形成回路と、 前記スイツチングトランジスタのエミツタと前
   記直流電源との間に接続された電流検出抵抗と、 ベースが前記電流検出抵抗の前記スイツチング
   トランジスタ側の端子に接続され、エミツタが前
   記電流検出抵抗の直流電源側の端子に接続され、
   コレクタが前記制御用トランジスタのベースに接
   続された過電流防止制御用トランジスタと、 前記スイツチングトランジスタのベースに接続
   された起動回路と を有するスイツチングトランジスタにおいて、 前記スイツチングトランジスタのコレクタと前
   記過電流防止制御用トランジスタのベースとの間
   に抵抗とコンデンサとの直列回路を接続したこと
   を特徴とするスイツチングレギユレータ。