JPH0386068A

JPH0386068A - スイッチングレギュレータ

Info

Publication number: JPH0386068A
Application number: JP22047289A
Authority: JP
Inventors: Tokuji Osada; 長田　徳治
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-08-29
Filing date: 1989-08-29
Publication date: 1991-04-11

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）この発明は、鉄道模型の駆動電源等に用いられ、出力電
圧が調整可能でしかも変換効率の良い可変式のスイッチ
ングレギュレータに関する。

（従来の技術）一般に商用電源を所定電圧の直流に変換して各種機器の
電源として供給する場合には、小型で効率のよいデユー
ティ制御方式のスイッチングレギュレータが多く使用さ
れている。

このスイッチングレギュレータは、商用電源を整流して
得られた直流をスイッチング回路を用いてパルスに変換
し、平均化して所定電圧を出力している０通常これらの
スイッチングレギュレータは、負荷や入力電圧の変動に
対しても安定した出力電圧を維持するため、固定された
基準電圧の発生回路を備えて出力電圧が常時基準電圧と
等しくなるように制御している。

（発明が解決しようとする課Ｂ）このように出力電圧が固定されると、電圧の上下により
制御される機器に対しては、従来のスイッチングレギュ
レータをそのまま接続して用いることができず、別途、
電圧降下素子等を接続して制御しなければならない煩わ
しさがある。

また、電圧降下素子等を接続した場合は、スイッチング
レギュレータの特徴である高効率が犠牲にされてしまう
、いずれにしても従来のスイッチングレギュレータは、
出力電圧が固定されるために用途が制限されてしまう不
具合があった。

そこでこの発明は、上記の問題を解消するためになされ
たものであり、その目的とするところは、出力電圧の調
整が可能なデユーティ制御方式のスイッチングレギュレ
ータを提供することにある。

（！ｌｌ１１を解決するための手段）上記の目的を達成するために、この発明は、入力された
交流電源を直流に変換する整流回路と、この整流回路の
出力電圧を基準にして所定周波数の三角波を発生させる
発振回路と、上記整流回路の出力電圧を可変抵抗器を用
いて昇降自在に分圧し基準電圧を発生する基準電圧発生
回路ｌ、上記の三角波電圧と基準電圧を比較し、その比
較結果の変化に応じた幅の制御用パルスを発生する制御
パルス発生回路と、この制御用パルスを用いて、上記整
流回路の出力をデユーティ制御した後に平滑化して出力
端子に供給する出力回路とを有することを特徴とする。

（作　用〉このように構成されたスイッチングレギュレータは、入
力された交流電源を整流回路で直流に変換し、その出力
電圧を基準にして発振回路が所定周波数の三角波を発生
させる。

さらに基準電圧発生回路では、整流回路の出力電圧を可
変抵抗器を用いて昇降自在に分圧して基準電圧を発生す
る。

次いで、制御パルス発生回路は、得られた三角波電圧と
基準電圧を比較し、その比較結果の変化に応じた幅の制
御用パルスを発生する。

出力回路はこの制御用パルスを用いて整流回路の出力を
デユーティ制御した後に平滑化して出力端子に任意の電
圧を出力する。

（実施例）次に、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、この発明のスイッチングレギュレータを鉄道
模型用の電源装置に適用した場合の回路図である。

図に示すように、このスイッチングレギュレータは、整
流回路ｌ、電圧安定化回路２、三角波発生回路３、基準
電圧発生回路４、制御用パルス発生回路５、出力口ｌＳ
６等から構成されている。

整流回路１では、プラグ１１から入力された商用電源が
、ｉｓスイッチを兼ねたサーキットブレーカ１２を介し
てダウントランス１３へ送られる。

ダウントランス１３の出力は補助端子１４ａ〜１４ｄに
送られるとともに、ブリッジ回路１５へ送られ整流され
る。ブリッジ回路１５の出力は、さらにコンデンサ１６
で平滑化された後、出力回路６へ送られるとともに、抵
抗１０を介して電圧安定化回路２へ送られる。

電圧安定化回路２は、ツェナーダイオード２１、コンデ
ンサ２２とで構成され、整流回路ｌからの入力電圧より
も低い電圧Ｖ、を発生して三角波発生回路３、基準電圧
発生回路４、＃御用パルス発生回路５へ送る。

三角波発生回路３は、抵抗３１〜３６、コンパレータ３
７、コンデンサ３８から構成され、コンパレータ３７の
反転入力端子では、接続されている抵抗３２とコンデン
サ３８のＣＲ時定数にもとづいた周期ｔ１の三角波ｆｖ
を発生して、制御用パルス発生回路５へ送る。

コンパレータ３７の反転入力端子に発生する三角波ｆｖ
は、第２図ａに示すように、電圧の最大値ｖＨが電圧安
定回路２の出力電圧ｖｌよりも低く、最小値Ｖ、が接地
電位よりも高くなる。この最大値ｖＮ、最小値ｖＬは抵
抗ｌＯ１抵抗３１〜３６の値を調整することで任意に設
定することができる。また三角波ｆｖの最大値Ｖや、最
小値Ｖ、と出力電圧■、との比は、出力電圧ｖＩが変化
した場合も一定に保たれる。

基準電圧発生回路４は、電圧安定回路２から供給される
出力電圧Ｖ、に直列に接続された抵抗４１．４３および
可変抵抗器４２とから構成されており、可変抵抗器４２
を調整することにより、任意の基準電圧■、を取り出し
て、制御用パルス発生回路５へ送ることができる。なお
この基準電圧■、は、出力電圧ｖＩが変化した場合、出
力電圧Ｖ、に比例して変動する。

制御用パルス発生回路５は、抵抗５１．コンデンサ５２
、コンパレータ５３から構成され、抵抗５１を介してコ
ンパレータ５３の反転入力端子に人力された基準電圧Ｖ
ｃと、同じく非反転入力端子に入力された三角波ｒ、を
比較し、第２図すに示すような制御用パルスを発生する
０図でもあきらかなように、基準電圧ＶＣが高くなるに
したがい、制御用パルスの幅ｔ２が小さくなる。つまり
、三角波「９と比較される基準電圧ＶＣのレベルを調整
することにより、制御用パルスのデユーティ比（ｔ２／
ｌｌ）が変更調整される。こうして得られた制御用パル
スは、抵抗５４を介して出力回路６へ送られる。

出力回路６は、抵抗６１〜６４、トランジスタ６５．６
６、ダイオード６７、コンデンサ６８゜６９、チョーク
コイル６０から構成され、制御用パルス発生回路５から
の制御用パルスに基づいて、インバーテンドダーリント
ン接続されたトランジスタ６５．６６が、整流回路ｌの
出力電圧ｖｃｅをスイッチング制御することにより、任
意のデユーティ比からなる電圧ＶＣＣのパルスが得られ
る。このパルスはさらにチョークコイル６０およびコン
デンサ６９により平滑化されてから、サーキットブレー
カ７１を経て出力反転器７２．７３へ送られる。

出力反転器７２．７３のＳ端子、Ｎ端子には、外部の模
型レール等が接続されて、それぞれ所望の極性で駆動用
電流°が供給される。

以上のように、このスイッチングレギュレータは、基準
電圧発生回路４の可変抵抗器４２を調整することで、出
力電圧を任意の電圧に調整することが可能になり、しか
も基準電圧発生回路４の固定抵抗を全て可変抵抗に置換
えてしまえば、理論的には整流回路１の出力電圧ＶＣＣ
を０〜１００％の範囲で調整して、出力回路６より出力
することが可能になる。

また、出力電圧Ｖｌは、抵抗１０、電圧安定回路２を使
用しないで整流回路１の出力電圧ＶＣＣを直接入力する
ことができる。このとき入力端子の変動、温度変動、負
荷変動等の外乱により出力電圧■。、が変動した場合で
も、基準電圧■、および三角波の最大、最小電圧Ｖ、、
ＶＬが、出力電圧ＶＣＣに比例して変動するため、デユ
ーティ比はほぼ一定に保たれる。

このスイッチングレギュレータは、上述したように電圧
の調整幅が広くて、しかも変換効率がよいため、模型用
のｔ源装置以外にも種々の用途に用いることができる。

なお、実施例では、出力回路６の構成をチョークコイル
６０を用いたチッッパ方式としたが、他のフォワード方
式のスイッチングレギュレータに通用しても同様な結果
が得られる。

（発明の効果〉以上のように、この発明に係るスイッチングレギュレー
タは、基準電圧発生回路の可変抵抗器を調整することで
、出力電圧を任意の電圧に調整することが可能になり、
しかも電圧の調整範囲は、理論的に整流回路の出力電圧
の０〜１００％の範囲にすることが可能となり、また、
整流回路の出力電圧が入力電圧の変動、温度変動、負荷
変動等の外乱により変動した場合でも、基準電圧および
三角波の最大・最小電圧が、出力電圧に比例して変動す
るため、整流回路の出力電圧と平滑出力電圧との比率が
常に等しくなり、使い勝手の良い電源装置を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のスイッチングレギュレータを鉄道模
型用の電源装置に適用した場合の回路図、第２図は第１
図の各部の動作を示す信号波形図である。１・・・整流回路２・・・電圧安定回路３・・・三角波発生回路４・・・基準電圧発生回路５・・・制御用パルス発生回路６・・・出力回路１３・・・ダウントランス１６・・・コンデンサ３２・・・抵抗３７・・・コンパレータ３８・・・コンデンサ４２・・・可変抵抗器５３・・・コンパレータ６０・・・チラークコイル６５．６６・・・トランジスタ６８．６９・・・コンデンサ

Claims

【特許請求の範囲】１、入力された交流電源を直流に変換する整流回路と、この整流回路の出力電圧を基準にして所定周波数の三角
波を発生させる発振回路と、上記整流回路の出力電圧を可変抵抗器を用いて昇降自在
に分圧し基準電圧を発生する基準電圧発生回路と、上記の三角波電圧と基準電圧を比較し、その比較結果の
変化に応じた幅の制御用パルスを発生する制御パルス発
生回路と、この制御用パルスを用いて、上記整流回路の出力をデュ
ーティ制御した後に平滑化して出力端子に供給する出力
回路と、を有するスイッチングレギュレータ。