JPH038078Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、１石式のDC−DCコンバータに係
り、特に出力端子が短絡した場合にスイツチング
トランジスタが過大電流によつて破壊されるのを
防止したコンバータの構成に関するものである。

一般にDC−DCコンバータ高効率で動作可能で
あり、小電力容量のスイツチングトランジスタ等
を用いて大きな電力を制御するようにしている。
このため、出力端子が短絡された場合にはスイツ
チングトランジスタに過大な電力が加わり破壊し
てしまうことが多い。

第１図は従来用いられているDC−DCコンバー
タの回路図である。図において、１は直流電源、
２はスイツチ、３，４はコンデンサ、５はコイル
である。コンデンサ３，４及びコイル５は電源側
に漏れるスイツチングノイズを阻止するフイルタ
を形成している。トランジスタ６，７は共通接続
したエミツタが抵抗８を介して接地されており、
誤差増幅器を構成している。９，１０は出力電圧
を検出してトランジスタ６のベースにバイアス電
圧を与えるための分圧抵抗であり、１１，１２は
それぞれ基準電圧発生用のツエナーダイオード及
び抵抗である。１３はスイツチングトランジスタ
で、エミツタがコイル５、スイツチ２を介して直
流電源に接続され、コレクタはトランス１４の一
次巻線N₁に接続されている。二次巻線N₂には整
流用ダイオード１５と、コンデンサ１６，１７及
びコイル１８からなる平滑回路が接続されてい
る。１９及び２０は、それぞれトランス１４の出
力巻線のタツプとトランジスタ１３のベース間に
挿入された発振帰還用の抵抗及びコンデンサ、２
１，２１′は出力端子、２２は負荷である。

次に、この従来回路の動作を説明する。先ず、
スイツチ２を閉じると、抵抗１２を通じてトラン
ジスタ７にベース電流が流れ、トランジスタ１３
のエミツタ、ベースを介してトランジスタ７のコ
レクタに電流が流れる。するとスイツチングトラ
ンジスタ１３もオンし、直線的に増加するコレク
タ電流がトランス１４の一次巻線N₁に流れる。
その結果、三次巻線N₃に誘起された逆極性の電
圧は抵抗１９、コンデンサ２０を通じてトランジ
スタ１３のベースに正帰還されるので、コレクタ
電流はさらに増加する。一方、二次巻線N₂にも
電圧が誘起されるが、ダイオード１５が逆バイア
スとなるのでこのとき出力回路に電流は流れな
い。しかし、スイツチングトランジスタ１３のベ
ース電流は抵抗８及び抵抗１９によつて制限され
るため、コレクタ電流はある一定の値に達すると
それ以上増加できなくなり、一次巻線N₁に誘起
される電圧は減少する。そして三次巻線N₃に誘
起される電圧も減少するので、ベース電流は減少
し、トランジスタ１３は急速にオフとなる。この
際、二次巻線N₂にはダイオード１５が順バイア
スとなる方向の電圧が誘起され、一次巻線N₁に
蓄えられたエネルギーがダイオード１５を通じて
コンデンサ１６，１７及び負荷２２に供給され
る。やがて、トランジスタ１３は再びオンとな
り、ダイオード１５は遮断されるが、負荷２２に
はコンデンサ１６，１７の放電によつてエネルギ
ーの供給が持続される。以後は、これらの動作を
繰返す。

この回路には誤差増幅器を含む出力電圧安定化
回路Ａが設けてあり、出力電圧が抵抗９，１０で
分圧されて、トランジスタ６のベースに加えられ
ている。一方、トランジスタ７のベースバイアス
電圧はツエナーダイオード１１によつて基準電圧
に固定されている。トランジスタ６，７はエミツ
タが共通接続されて差動増幅器を構成しているの
で、抵抗８を流れる電流は常に一定である。した
がつて、トランジスタ６，７のコレクタ電流をそ
れぞれIa，Ibとすると、出力電圧が低下した場合
は、Iaが減少してIbが増加するため、トランジス
タ１３のベース電流が増加することになり出力電
圧を上昇させる。逆に、出力電圧が高すぎる場合
は、Iaが増加しIbすなわちトランジスタ１３のベ
ース電流が減少するので出力電圧を下げるように
作用し、出力電圧が安定化されるものである。

ところが、このような従来の回路構成では、出
力端子２１，２１′が何らかの理由で短絡された
場合、トランジスタ６がベースのバイアスを解除
されてオフとなるため、トランジスタ１３のベー
ス電流がトランジスタ７及び抵抗８を通じて急激
に流れ出す。しかも、抵抗８は比較的値が小さい
のでこのベース電流は大きなものとなり、ついに
は過大なコレクタ電流によつてトランジスタが破
壊してしまうという問題があつた。

このようなトランジスタの破壊を防止するた
め、従来は必要に応じて短絡保護回路を付加して
いるが、回路が複雑化しコスト高となる欠点があ
つた。

本考案は、特別な保護回路を付加することなく
簡単な構成によつてこの短絡保護機能を具備させ
たDC−DCコンバータを提供することを目的とす
る。

第２図は、本考案によるDC−DCコンバータ回
路の一実施例を示すもので、第１図の従来回路と
共通な部分には同一符号を付してある。本回路が
第１図の従来回路と異なる点は、スイツチングト
ランジスタ１３のベースを抵抗８に比較して大き
な値（約10倍以上）の抵抗３０を介して接地した
ことと、トランジスタ７のベースに接続された基
準電圧設定用の抵抗１２を出力回路に接続し、ト
ランジスタ６，７のベースバイアス用の電圧を共
に出力電圧から取り出すように構成したことにあ
る。

この回路においては、スイツチ２を閉じると、
トランジスタ１３のベースを通じて抵抗３０に小
電流が流れることによりトランジスタ１３がオン
状態となる。このように起動の仕方は異なるが、
以後の発振動作は前述の従来回路と同様にして行
なわれる。

今、この回路で抵抗３０を流れる電流をIcとす
ると、抵抗３０が抵抗８よりもはるかに大きいた
め、Icとトランジスタ７のコレクタ電流Ibとの間
にはIc≪Ibという関係がある。ここで出力端子２
１，２１′が短絡され出力電圧が零になつた場合
を考えると、トランジスタ６，７は共にベースの
バイアス電圧が解除されてオフとなるので、トラ
ンジスタ１３のコレクタ電流を決定するのは大き
な抵抗３０を流れる電流Icのみとなる。従つてト
ランジスタ１３のベース電流は大幅に減少するこ
とになり、コレクタ電流も抑えられるのでトラン
ジスタ１３の破壊は防止される。

この後、短絡状態を解除すると、スイツチ２を
閉じた直後の状態に戻ることになるので、起動時
からの動作過程をたどり出力電圧は自動的に復帰
する。

以上述べたように、本考案は、差動増幅器を含
む出力安定化回路を備え出力端子所定の出力電圧
を出力する１石式のDC−DCコンバータにおい
て、PNP型のスイツチングトランジスタ１３の
エミツタを直流電源に接続し、一端を接地したト
ランスの一次巻線N₁の他端にトランジスタ１３
のコレクタを接続するとともに、差動増幅器の出
力端をトランジスタ１３のベースに接続し且つこ
のベースを抵抗３０を介して接地し、差動増幅器
の二つの入力端をそれぞれ出力端子に接続した構
成を特徴とする。そして、出力端子が短絡したと
きトランジスタ１３の全ベース電流がこの抵抗３
０を通じて流れる。したがつて、抵抗３０の値を
選ぶことによりトランジスタ１３の破壊を防止す
ることができる。また、誤差増幅器に入力する基
準電圧を出力電圧から取り出しているので、電源
電圧の変動の影響を受けない誤差増幅器によつて
高い安定度が確保される利点がある。

本考案によれば、出力短絡保護機能を備えた
DC−DCコンバータがきわめて簡単な回路構成に
よつて安価に得られる特長があり、実用的効果の
大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のDC−DCコンバータの回路図、
第２図は本考案の一実施例を示す回路図である。 １……直流電源、６，７……トランジスタ、１
３……スイツチングトランジスタ、１４……トラ
ンス、２１，２１′……出力端子、３０……抵抗。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 差動増幅器を含む出力安定化回路を備え出力端
   子に所定の出力電圧を出力する１石式のDC−DC
   コンバータにおいて、PNP型のスイツチングト
   ランジスタのエミツタを直流電源に接続し、該ト
   ランジスタのコレクタを一端が接地されたトラン
   スの一次巻線の他端に接続するとともに、該トラ
   ンジスタのベースに差動増幅器の出力端を接続し
   且つ該ベースを抵抗を介して接地し、差動増幅器
   の二つの入力端をそれぞれ出力端子に接続したこ
   とを特徴とするDC−DCコンバータ。