JPH043593Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［考案の技術分野］ 本考案は負荷及び入力電圧の広い範囲で安定動
作できるスイツチングレギユレータに関する。

［考案の技術的背景］ 従来、スイツチングレギユレータ例えばリンギ
ングチヨーク式のスイツチングレギユレータは第
４図に示すように構成されている。

第４図において、符号１は商用電源を整流して
得た直流電源を示し、この直流電源１の両端電圧
を入力電圧Viとし、直流電源１の正極をトラン
ス２の１次巻線２ａを介してスイツチングトラン
ジスタ３のコレクタに接続し、このトランジスタ
３のエミツタを直流電源１の負極に接続し、この
トランジスタ３のベースは抵抗１０及びコンデン
サ１６を介してトランス２の帰還巻線２ｃの一端
に接続し、帰還巻線２ｃの他端はトランジスタ３
のエミツタに接続する。また、トランス２の帰還
巻線２ｃを出力電圧検出巻線とし、コンデンサ１
７の両端に検出電圧Vdを得るべく、コンデンサ
１７の正極を巻線２ｃの一端即ちトランジスタ３
のエミツタに接続し、コンデンサ１７の両端に抵
抗１１，１２の直列回路を並列接続し、抵抗１
１，１２の接続点に誤差検出用トランジスタ５の
ベースを接続し、トランジスタ５のエミツタはツ
エナーダイオード６のカソードに接続し、そのア
ノードは上記コンデンサ１７の負極に接続し、ま
たトランジスタ５のエミツタは抵抗１４を介して
コンデンサ１７の正極に接続し、トランジスタ５
のコレクタは抵抗１３を介してスイツチングトラ
ンジスタ３のベース電流をバイパスさせるための
トランジスタ４のベースに接続し、トランジスタ
４のエミツタはトランジスタ３のベースに接続
し、トランジスタ４のコレクタはトランジスタ３
のエミツタに接続する。トランス２の２次巻線２
ｂの両端は整流回路即ちダイオード８及びコンデ
ンサ１８の直列回路に接続し、コンデンサ１８の
両端に得られる出力電圧Voを負荷１５に供給す
るようにしている。なお、直流電源１の正極とス
イツチングトランジスタ３のベース間には、起動
抵抗９が接続してある。

上記第４図の回路においては、コンデンサ１７
の両端に出力電圧Voに比例した検出電圧Vdが得
られる。検出電圧Vdは、Vd≒｛（帰還巻線２ｃ
の巻数）／（２次巻線２ｂの巻数）｝×Voである。
この検出電圧Vdを抵抗１１，１２で分割した電
圧とツエナーダイオード６のツエナー電圧との差
に比例した電流が誤差検出用トランジスタ５のコ
レクタ電流即ちバイパス用トランジスタ４のベー
ス電流として流れ、帰還巻線２ｃから抵抗１０を
介してスイツチングトランジスタ３のベースに供
給されるベース電流の一部をトランジスタ４のコ
レクタ電流（この電流はトランジスタ４のベース
電流に比例する）としてバイパスすることによつ
て、トランジスタ３のベース電流を制御し出力電
圧Voを一定にするようにしている。スイツチン
グトランジスタ３の発振周波数ｆは、ηを変換効
率、Ioを負荷電流、Lpをトランス２の１次巻線
２ａの自己インダクタンスとすると、 ｆ＝ηVoV₁ ²／ ｛２ IoLP（Vo＋ηVi）²｝ …(1) で表わされる。

［背景技術の問題点］ ところで、上記のように構成されたスイツチン
グレギユレータを負荷の広い範囲で且つ入力電圧
の広い範囲で動作させようとすると、発振周波数
ｆは(1)式で表わされるので、発振周波数ｆは負荷
電流Ioの変化に反比例し、負荷電流Ioを小さくす
る（軽負荷にする）と急激に高くなる。また∂f／
∂Vi＞０であるため、入力電圧Viを高くすると発
振周波数ｆは高くなるが、実際はトランジスタ３
のストレージタイムのためトランジスタ３のオン
期間tonはある時間以下にならず発振周波数ｆの
最高値は制限を受け、軽負荷の場合や高入力電圧
の場合にはレギユレーシヨン動作がかからないと
いう問題がある。

［考案の目的］ 本考案の目的は上述した点にかんがみ、広い負
荷及び入力電圧の範囲でレギユレーシヨン動作が
可能なスイツチングレギユレータを提供すること
である。

［考案の概要］ 本考案は、直流電圧をコンバータトランスの１
次巻線に入力し、１次巻線に流れる電流をスイツ
チングトランジスタにてオン、オフし、このスイ
ツチングトランジスタのベースにコンバータトラ
ンスの帰還巻数から抵抗を介してベース電流を与
え、２次巻線に出力される交流電圧を整流して負
荷に直流電圧を供給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オ
フ時間の最小値を制限する手段を設けた構成と
し、前記スイツチングトランジスタのターンオフ
のタイミングから予め設定した時間内に前記スイ
ツチングトランジスタがターンオンしないように
するものである。これにより、スイツチングレギ
ユレータを広い負荷範囲及び広い入力電圧範囲で
正常動作させる。

［考案の実施例］ 以下、図面に基づいて本考案の実施例を説明す
る。

第１図は本考案のスイツチングレギユレータの
一実施例を示す回路図である。この図において、
第４図に対応した同一部分には同一符号を付して
説明する。

第１図において、符号１は商用電源を整流して
得た直流電源を示し、この直流電源１の両端電圧
を入力電圧Viとし、直流電源１の正極をトラン
ス２の１次巻線２ａを介してスイツチングトラン
ジスタ３のコレクタに接続し、このトランジスタ
３のエミツタを直流電源１の負極に接続し、この
トランジスタ３のベースは抵抗１０及びコンデン
サ１６を介してトランス２の帰還巻線２ｃの一端
に接続し、帰還巻線２ｃの他端はトランジスタ３
のエミツタに接続する。上記直流電源１の正極と
スイツチングトランジスタ３のベース間には、起
動抵抗９が接続してある。また、トランス２の帰
還巻線２ｃを出力電圧検出巻線とし、コンデンサ
１７の両端に検出電圧Vdを得るべくコンデンサ
１７の正極を巻線２ｃの一端即ちトランジスタ３
のエミツタに接続し、コンデンサ１７の両端に抵
抗１１，１２の直列回路を並列接続し、抵抗１
１，１２の接続点に誤差検出用トランジスタ５の
ベースを接続し、トランジスタ５のエミツタはツ
エナダイオード６のカソードに接続し、そのアノ
ードは上記コンデンサ１７の負荷に接続し、また
トランジスタ５のエミツタは抵抗１４を介してコ
ンデンサ１７の正極に接続し、トランジスタ５の
コレクタは抵抗１３を介してスイツチングトラン
ジスタ３のベース電流バイパス用のトランジスタ
４のベースに接続し、トランジスタ４のエミツタ
はトランジスタ３のベースに接続し、トランジス
タ４のコレクタはトランジスタ３のエミツタに接
続する。トランス２の２次巻線２ｂの両端は整流
回路即ちダイオード８及びコンデンサ１８の直列
回路に接続し、コンデンサ１８の両端に得られる
出力電圧Voを負荷１５に供給するようにしてい
る。以上の従来構成に加えて、トランス２の帰還
巻線２ｃのコンデンサ１６側の一端にトリガーパ
ルス発生回路１９を接続し、このトリガーパルス
発生回路１９の出力端をモノマルチバイブレータ
（MM）２０のトリガー入力端に接続し、このモ
ノマルチバイブレータ２０の出力端をドライブ回
路２１の入力端に接続し、ドライブ回路２１の出
力端をトランジスタ４のベースに接続する。

次に、上記第１図の回路動作を第２図及び第３
図を参照しながら説明する。上記回路では、スイ
ツチングトランジスタ３のオフ時間の最小値を制
限すべく、ベース電流バイパス用トランジスタ４
のオン時間をモノマルチバイブレータ２０によつ
て決まる一定時間に制限するようにしている。ま
ず、負荷１５が重く（負荷電流が大きく）ダイオ
ード８の導通時間ｔDがモノマルチバイブレータ
２０の設定時間ｔよりも長い場合には、回路各部
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの波形及びトランジスタ３のスイ
ツチング動作は第２図に示す波形図となる。第２
図Ａはトランジスタ３のコレクタ電圧波形を示
し、第２図Ｂは帰還巻線２ｃの一端Ｂ点の電圧波
形を示しており、Ｂ点の電圧がトリガーパルス発
生回路１９に入力され、Ｂ点電圧の立下りに対応
したタイミングの第２図Ｃに示すようなトリガー
パルスを発生する。このトリガーパルスは負極性
のパルスで、次段のモノマルチバイブレータ２０
に入力され、モノマルチバイブレータ２０はトリ
ガーパルス入力時から一定の設定時間ｔだけ第２
図Ｄに示すような負極性のパルスを出力しこのパ
ルスをドライブ回路２１に加えるが、Ｂ点電圧に
基づいたトランジスタ３のオフ時間toffが設定時
間ｔよりも長いためトランジスタ３のスイツチン
グ動作（第２図Ｅ）には全く影響を与えることが
ない。次に、負荷１５が軽い（負荷電流が小さ
い）か又は入力電圧Viが高くて発振周波数ｆが
上昇し、ダイオード８の導通時間t_Dがモノマルチ
バイブレータ２０の設定時間ｔよりも短かい場合
には、第３図に示す波形図となる。第３図Ａはト
ランジスタ３のコレクタ電圧波形を示し、この波
形に存在するリンギングは１次巻線２ａとこの巻
線２ａに並列に等価的に入る分布容量により生じ
る。第３図Ｂは帰還巻線２ｃの一端Ｂ点の電圧波
形を示しており、Ａ点波形と同様リンギングを有
している。そして、Ｂ点電圧の立下りに対応した
タイミングでトリガーパルス発生回路１９が第３
図Ｃに示すようなトリガーパルスを出力し、この
トリガーパルスによりモノマルチバイブレータ２
０は設定時間ｔの間第３図Ｄに示す負極性のパル
スを出力し、このパルスをドライブ回路２１に加
える。ドライブ回路２１は設定時間ｔの間トラン
ジスタ４を導通させ、帰還巻数２ｃから抵抗１０
を介してトランジスタ３へ供給されるベース電流
をすべてバイパスし、トランジスタ３をオフ状態
に保ち、設定時間ｔ以後第３図Ｂに示した帰還巻
線２ｃのＢ点電圧が正になつた時点で再びトラン
ジスタ３がオンされる。従つて、トランジスタ３
のスイツチング動作は第３図Ｅに示すようにな
る。この結果、第１図の回路例によれば、スイツ
チングトランジスタ３のオフ時間toffは設定時間
ｔ以下にならず、このため発振周波数ｆが高くな
らずトランジスタ３を正常にスイツチングさせる
ことができる。

［考案の効果］ 以上述べたように本考案によれば、スイツチン
グトランジスタのオフ時間を一定時間以上に保
ち、発振周波数が高くならないようにすることが
可能となり、軽負荷時や高入力電圧時でもスイツ
チングトランジスタを正常にスイツチングでき、
広い負荷範囲及び広い入力電圧範囲でレギユレー
シヨン動作するスイツチングレギユレータを実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のスイツチングレギユレータの
回路構成図、第２図及び第３図は第１図の回路の
動作説明図、第４図は従来のスイツチングレギユ
レータの回路構成図である。 １……直流電源、２……トランス、２ａ……１
次巻線、２ｂ……２次巻線、２ｃ……帰還巻線
（出力電圧検出巻線）、３……スイツチングトラン
ジスタ、４……ベース電流バイパス用トランジス
タ、５……誤差検出用トランジスタ、６……ツエ
ナーダイオード、７，８……ダイオード、９……
起動抵抗、１０，１１，１２，１３，１４……抵
抗、１５……負荷抵抗、１６，１７，１８……コ
ンデンサ、１９……トリガーパルス発生回路、２
０……マルチバイブレータ、２１……ドライブ回
路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 直流電圧を１次巻線の一端に入力し、直流を交
   流に交換するためのコンバータトランスと、 このコンバータトランスの２次巻線に得られる
   交流電圧を整流して負荷に直流電圧を供給するた
   めに整流回路と、 前記コンバータトランスの１次巻線にコレクタ
   が接続され、ベースに前記コンバータトランスの
   帰還巻線から抵抗を介してベース電流が供給さ
   れ、前記コンバータトランスの１次巻線に流れる
   電流をオン、オフするためのスイツチングトラン
   ジスタと、 前記コンバータトランスの帰還巻線より前記出
   力電圧に対応した電圧を検出しこの検出電圧と基
   準電圧との誤差を検出するための誤差検出用トラ
   ンジスタと、 前記スイツチングトランジスタのベース・エミ
   ツタ間にコレクタ・エミツタ路が接続され、ベー
   スに前記誤差検出用トランジスタにて検出した誤
   差電圧が供給され、前記スイツチングトランジス
   タのベース電流を誤差電圧に応じてバイパスする
   ためのバイパス用トランジスタと、 前記スイツチングトランジスタのベース側に接
   続され、スイツチングトランジスタのターンオフ
   のタイミングでパルスを発生する第１のパルス発
   生回路と、 この第１のパルス発生回路からのパルスでトリ
   ガーされ、予め設定した時間のパルスを前記バイ
   パス用トランジスタのベースに出力することによ
   り、前記スイツチングトランジスタのオフ時間の
   最小値を設定時間以下とならないよう制限するた
   め第２のパルス発生回路とを具備したことを特徴
   とするスイツチングレギユレータ。