JPH0412663A

JPH0412663A - スイッチング電源回路

Info

Publication number: JPH0412663A
Application number: JP11559290A
Authority: JP
Inventors: Masaru Shirakawa; 白川　優
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1990-05-01
Filing date: 1990-05-01
Publication date: 1992-01-17

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】の本発明は、各種電子機器に用いられるスイッチング電源
回路に関するものであり、更に詳しくは、直流定電圧を
供給するスイッチング電源回路の出力電圧の変動を抑え
るためのレギュレータ回路に関する。

従沫ｊｌ【脛第２図に従来のスイッチング電源回路におけるレギュレ
ータ回路の一例（以下「従来例」という）を示す。この
レギュレータ回路は安定した直流定電圧を供給するため
の回路であり、その入力端（１１）に整流回路（図示せ
ず）で整流された直流電圧が与えられ、変動をできるだ
け小さく抑えた出力電圧（Ｖｏｕｔ）を出力端（１２）
に出力する。第２図において、固定抵抗（Ｒ１）と（Ｒ
３）の一端をそれぞれ出力端（１２）及び接地点に接続
し、固定抵抗（Ｒ１）と（Ｒ３）の他端を可変抵抗（Ｒ
２）を介して接続して出力電圧（Ｖｏｕｔ）を検出する
検出回路を構成しており、可変抵抗（Ｒ２）の摺動側端
子をＮＰＮトランジスタ（Ｔｒ）のベースに接続してい
る。トランジスタ（Ｔｒ）は、コレクタと電源（Ｖｃｃ
）の間に抵抗（Ｒ６）を接続し、エミッタと接地点との
間にツェナダイオード（Ｄｌ）をアノードが接地点側と
なるように接続して増幅回路を構成している。トランジ
スタ（Ｔｒ）のコレクタ電圧（Ｖｃ）はこの増幅回路の
出力信号であり、この電圧（Ｖｃ）はパルス発生器（１
０）に制御信号として入力される。パルス発生器（１０
）では、この制御信号電圧（Ｖｃ）によってパルス発生
器で発生するパルス信号（Ｖｐ）のパルス幅等を制御し
、このパルス信号（Ｖｐ）をスイッチング回路（２０）
に入力する。そして、スイッチング回路（２０）のスイ
ッチング動作をパルス信号（Ｖｐ）で制御（スイッチン
グのオン／オフ期間の制御等）することにより、本スイ
ッチング電源回路の出力電圧（Ｖｏｕｔ）の変動を抑え
ている。

上記構成のレギュレータ回路では、通常の動作状態（制
御範囲内）において出力電圧（Ｖｏｕｔ）が変動すると
、その変動に応じてトランジスタ（Ｔｒ）のベース電流
（ｉＢ）が増加又は減少する。すなわち、スイッチング
電源回路の制御範囲内ではトランジスタ（Ｔｒ）は活性
領域で動作しているので、そのベース電位はほぼ一定で
Ｖｚ＋ＶａＥとなる。ただし、Ｖｚはツェナダイオード
（Ｄｌ）のツェナ電圧であり、ＶＢεはベースとエミッ
タ間の順方向電圧（約０．６Ｖ）である。このため、抵
抗（Ｒ３）を流れる電流も一定となるので、出力電圧（
Ｖｏｕｔ）の上昇又は低下に応じてベース電流（１８）
が増加又は減少する。そして、このベース電流（ｊ、）
の変動は直流分及び交流分ともにトランジスタ（Ｔｒ）
で増幅されてコレクタ電流の変動となる。この変動に応
じてコレクタ電圧（ＶＣ）も変化し、出力電圧（Ｖｏｕ
ｔ）の上昇又は低下に応じてコレクタ電圧すなわちパル
ス発生回路（１０）の制御信号の電圧（Ｖｃ）が低下又
は上昇する。これにより、パルス発生回路（１０）及び
スイッチング回路（２０）の動作が制御されて出力電圧
（Ｖｏｕｔ）の変動が抑えられる。

し　　　　　と上記のように通常の動作状態（制御範囲内）の場合には
レギュレータ回路が安定化動作を行い、出力電圧（Ｖｏ
ｕｔ）の変動が抑えられる。しかし、負荷の増大等によ
り出力電圧（Ｖｏｕｔ）がレギュレータの肩と呼ばれる
ある所定値以下になると、トランジスタ（Ｔｒ）のベー
ス〜エミッタ間が順バイアスされなくなり、トランジス
タ（Ｔｒ）はカットオフ状態となる。このため、コレク
タ電圧（Ｖｃ）は電源電圧（Ｖｃｃ）に等しくなり、出
力電圧（Ｖｏｕｔ）の変動分がコレクタ電圧（Ｖｃ）に
現われない。その結果、レギュレータ回路は上記の安定
化動作を停止し、出力電圧（Ｖｏｕｔ）中の交流変動分
が急増する。したがって、従来のスイッチング電源回路
では、レギュレータの肩以下の領域では出力電圧（Ｖｏ
ｕｔ）の制御が不能となり、常にレギュレータの肩以下
の領域で使用しなければならないという制約があった。

そこで本発明は、このような問題を解決し、使用範囲を
拡大してレギュレータの肩以下の領域においても使用可
能としたスイッチング電源回路を提供することを目的と
する。

るための上記目的を達成するため本発明では、出方電圧を検出す
る検出回路と、該検出回路による検出値を増幅する増幅
回路と、該増幅回路で増幅された信号に基づいて前記出
力電圧の変動を抑える制御回路とを有し、直流定電圧を
供給するスイッチング電源回路において、前記出力電圧が所定値を越えているときはオン状態とな
って前記検出値の信号を前記増幅回路の入力端に伝達し
、前記出方電圧が前記所定値以下になるとオフ状態とな
って前記増幅回路と前記検出回路とを直流的に切り離す
電子スイッチと、前記電子スイッチがオン状態のときは
前記検出回路の検出動作を妨げず、前記電子スイッチが
オフ状態のときは前記増幅回路を作動状態に維持するバ
イアスを前記増幅回路の入力端に付与するバイアス回路
と、前記電子スイッチのオフ状態において前記出力電圧の交
流変動分を前記増幅回路の入力端に供給する交流変動分
印加回路と、を備えた構成としている。

作−一月一このような構成によると、スイッチング電源回路の出力
電圧が所定値（レギュレータの肩）を越えている場合に
は電子スイッチがオン状態となり、出力変動に応じた信
号が直流分及び交流会ともに増幅回路で増幅される。そ
して、その増幅された信号に基づいて前記出力電圧が制
御され出力変動が抑えられる。

これに対し、スイッチング電源回路の出力電圧が前記所
定値（レギュレータの肩）以下になると電子スイッチが
オフ状態となり、検出回路から増幅回路への入力信号の
直流成分が遮断される。その結果、バイアス回路により
与えられるバイアスの下に、交流変動分印加回路が供給
する出力電圧の交流変動分のみが増幅回路で増幅される
。そして、その増幅された信号に基づいて前記出力電圧
が制御されその交流変動分が抑制される。

すなわち、本スイッチング電源回路のレギュレータ回路
は、レギュレータの肩より上では直流定電圧回路として
動作し、レギュレータの肩より下ではリップルフィルタ
として動作する。

ヌ」１例− 以下、本発明の一実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図は本発明を実施したスイッチング電源回路におけ
るレギュレータ回路を示す回路図である。

本レギュレータ回路は、前述の従来例と同様に、固定抵
抗（Ｒ１）（Ｒ３）及び可変抵抗（Ｒ２）からなる検出
回路と、パルス発生回路（１０）と、スイッチング回路
（２０）とを有しており、これらの働きも従来例と同一
である。また、増幅回路も、ＮＰＮ　トランジスタ（Ｔ
ｒ）、　　抵抗（Ｒ６）、　　及びツェナダイオード（
Ｄｌ）からなる主要部については従来例と同一であるが
、トランジスタ（Ｔｒ）のベースとコレクタとの間にバ
イアス抵抗（Ｒ４）を接続している点が従来例と異なる
。この他、本レギュレータ回路が従来例と異なっている
のは、トランジスタ（Ｔｒ）のベースと可変抵抗（Ｒ２
）の摺動側端子とを電子スイッチとして機能するダイオ
ード（Ｄ２）を介して接続している点、及び、出力電圧
（Ｖｏｕｔ）の交流変動分を前記増幅回路の入力端（ト
ランジスタ（Ｔｒ）のベース）に印加するためにレギュ
レータ回路の出力端（２）とトランジスタ（Ｔｒ）のベ
ースとの間にコンデンサ（Ｃ１）と抵抗（Ｒ５）とを直
列接続している点である。以下、このような構成のレギ
ュレータ回路の動作について説明する。

まず、通常の動作状！！！（出力電圧（Ｖｏｕｔ）がレ
ギュレータの肩よりも上のとき）において出力電圧（Ｖ
ｏｕｔ）が変動した場合を考える。この場合、スイッチ
用ダイオード（Ｄｌ）は順方向にバイアスされてオン状
態となるので、可変抵抗（Ｒ２）の摺動側端子に検出さ
れた出力変動は直流分及び交流会ともにこのダイオード
（Ｄｌ）を介してトランジスタ（Ｔｒ）のベースに印加
される。また、コンデンサ（Ｃ１）及び抵抗（Ｒ５）を
介しても出力変動の交流会がトランジスタ（Ｔｒ）のベ
ースに印加される。ここで、出力電圧（Ｖｏｕｔ）の変
動がベース電流（ｉ、）に十分反映されるようにするた
め、バイアス抵抗（Ｒ４）を流れる電流は抵抗（Ｒ１）
〜（Ｒ３）を流れる電流に比べ十分小さくなるようにそ
の抵抗値が選ばれているものとする。したがって、前述
の従来例と同様に、出力電圧（Ｖｏｕｔ）の変動に応じ
たベース電流（ｉＢ）の変動が直流分及び交流会ともに
トランジスタ（Ｔｒ）で増幅されてコレクタ電圧（Ｖｃ
）として出力される。このコレクタ電圧（Ｖｃ）は制御
信号としてパルス発生回路（１０）及びスイッチング回
路（２０）の動作を制御し、これらの動作によって出力
電圧（Ｖｏｕｔ）の変動が抑えられる。すなわち、レギ
ュレータの肩よりも上の領域では、本レギュレータ回路
は本来の直流定電圧回路としての動作を行なう。

他方、出力電圧（Ｖｏｕｔ）が低下してレギュレータの
肩よりも下になった場合には、スイッチ用ダイオード（
Ｄｌ）はオフ状態となり、可変抵抗（Ｒ２）の摺動側端
子からトランジスタ（Ｔｒ）のベースに流入する電流は
遮断される。しかし、バイアス抵抗（Ｒ４）によってバ
イアスが与えられ、しかもトランジスタ（Ｔｒ）のコレ
ゲタとベースとの間がバイアス抵抗（Ｒ４）で接続され
て負帰還がかかるため、トランジスタ（Ｔｒ）は従来例
のようにカットオフ状態とはならず、活性領域で安定し
て動作する。したがって、バイアス抵抗（Ｒ４）により
供給されるバイアス電流の下に、コンデンサ（Ｃ１）及
び抵抗（Ｒ５）により出力電圧（Ｖｏｕｔ）の交流変動
分がトランジスタ（’ｒｒ）のベースに印加される。そ
して、この交流変動分はトランジスタ（Ｔｒ）で増幅さ
れてコレクタ電圧（Ｖｃ）として出力され、このコレク
タ電圧（Ｖｃ）は制御信号としてパルス発生回路（１０
）及びスイッチング回路（２０）の動作を制御する。そ
の結果、本レギュレータ回路はリップルフィルタとして
動作することになり、レギュレータの肩よりも下の領域
においても出力電圧（Ｖｏｕｔ）の制御が可能となるの
で、スイッチング電源回路の使用範囲が拡大する。

なお、上記実施例において、出力電圧（Ｖｏｕｔ）の交
流変動分を出力端（２）からコンデンサ（Ｃ１）及び抵
抗（Ｒ５）を介してトランジスタ（Ｔｒ）のベースに印
加しているが、このようなコンデンサや抵抗等からなる
交流変動分印加回路をスイッチ用ダイオード（Ｄ２）と
並列に接続して可変抵抗（Ｒ２）の摺動側端子から交流
変動分を印加するように構成してもよい。

この構成の場合には、出力電圧（Ｖｏｕｔ）が低下して
レギュレータの肩よりも下になると、可変抵抗（Ｒ２）
の摺動側端子とトランジスタ（Ｔｒ）のベースとの間は
直流的には切り離されているが交流的には接続された状
態となる。

発１γ廟逮。

以上説明した通り、本発明によれば、出力電圧が低下し
てレギュレータの肩よりも下の領域となってもレギュレ
ータ回路がリップルフィルタとして動作し、出力電圧の
交流変動分が抑えられる。

このため、レギュレータの肩よりも下の領域においても
直流定電圧源としての使用が可能となり、スイッチング
電源回路の使用範囲が拡大する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施したスイッチング電源回路におけ
るレギュレータ回路を示す回路図であり、第２図は従来
のスイッチング電源回路におけるレギュレータ回路の一
例を示す回路図である。（１）・・・レギュレータ回路の入力端。（２）・・・レギュレータ回路の出力端。（１０）・・・パルス発生回路。（２０）・・・スイッチング回路。（Ｒ１）（Ｒ３）・・・固定抵抗。（Ｒ２）　　　・・・可変抵抗。（Ｒ４）　　　・・・バイアス抵抗。（Ｒ５）　（Ｒ６）・・・固定抵抗。（Ｃ１）　　　・・・コンデンサ。（Ｄｌ）　　　・・・ツェナダイオード。（Ｄ２）　　　・・・ダイオード（電子スイッチ）。（Ｔｒ）　　　・・・ＮＰＮトランジスタ。（Ｖｏｕｔ）・・・出力電圧。（１Ｂ）・・・ベース電流。（Ｖｃ）　　・・・コレクタ電圧（制御信号）。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）出力電圧を検出する検出回路と、該検出回路によ
る検出値を増幅する増幅回路と、該増幅回路で増幅され
た信号に基づいて前記出力電圧の変動を抑える制御回路
とを有し、直流定電圧を供給するスイッチング電源回路
において、前記出力電圧が所定値を越えているときはオン状態とな
つて前記検出値の信号を前記増幅回路の入力端に伝達し
、前記出力電圧が前記所定値以下になるとオフ状態とな
って前記増幅回路と前記検出回路とを直流的に切り離す
電子スイッチと、前記電子スイッチがオン状態のときは
前記検出回路の検出動作を妨げず、前記電子スイッチが
オフ状態のときは前記増幅回路を作動状態に維持するバ
イアスを前記増幅回路の入力端に付与するバイアス回路
と、前記電子スイッチのオフ状態において前記出力電圧の交
流変動分を前記増幅回路の入力端に供給する交流変動分
印加回路と、を備えたことを特徴とするスイッチング電源回路。