JPH0511793U - スイツチングレギユレ−タ - Google Patents

スイツチングレギユレ−タ

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JPH0511793U
JPH0511793U JP6426891U JP6426891U JPH0511793U JP H0511793 U JPH0511793 U JP H0511793U JP 6426891 U JP6426891 U JP 6426891U JP 6426891 U JP6426891 U JP 6426891U JP H0511793 U JPH0511793 U JP H0511793U
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rectifying
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研一 田畑
道治 植松
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Sanken Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】トランスの2次側の電流を電流検出抵抗を使用
しないで検出することを可能とする。 【構成】トランス2の1次巻線3に直列に接続したトラ
ンジスタ4をオン・オフし、トランス2の2次巻線5に
得られる電圧を整流平滑し、この出力電圧を一定にする
ようにトランジスタ4をオン・オフ制御するフライバッ
ク型スイッチングレギュレータにおいて、トランス2に
設けた3次巻線23の電圧を整流平滑して出力電流を検
出し、出力電流が一定値以上になることを制限する。

Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】
本考案は、フライバック型即ちオン・オフ型のスイッチングレギュレータに関 する。
【0002】
【従来の技術】
直流電源の一端と他端との間にトランスの1次巻線とスイッチング素子との直 列回路を接続し、トランスの2次巻線に整流平滑回路を接続したスイッチングレ ギュレータは広く使用されている。この種のスイッチングレギュレータにおいて は、出力電圧が一定になるように定電圧制御する。整流平滑回路から負荷に供給 する出力電流が所定値以上になることを制御するために、整流平滑回路の出力ラ インに電流検出抵抗を接続し、この電流検出抵抗の電圧が所定値に達した時にス イッチング素子をオフ制御する回路を設けることがある。
【0003】
【考案が解決しようとする課題】
ところで、電流検出抵抗を出力ラインに接続すると、必然的に電力損失が生じ 、効率が低下する。また、トランスの1次側と2次側を電気的に絶縁することが 必要な場合には、2次側の電流検出信号をフォトカプラーを使用して1次側に伝 送することが必要になり、装置がコスト高になる。
【0004】 そこで、本考案の目的は、出力電流の変化を電流検出抵抗を使用しないで検出 することができるスイッチングレギュレータを提供することにある。
【0005】
【課題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接続され たトランスの1次巻線とスイッチング素子との直列回路と、前記トランスの2次 巻線と、前記スイッチング素子のオン期間にオフ状態になり、オフ期間にオン状 態になる方向性を有している整流ダイオードと前記整流ダイオードの出力を平滑 するコンデンサとを有する出力整流平滑回路と、前記整流平滑回路の出力電圧が 一定になるように前記スイッチング素子を定電圧制御する定電圧制御回路とを備 えたスイッチングレギュレータにおいて、前記トランスに設けられた3次巻線又 は前記1次巻線に接続された制御用整流平滑回路と、前記制御用整流平滑回路の 出力電圧が所定レベルに達した時に前記出力整流回路の出力電流を遮断または抑 制するように前記スイッチング素子を制御する回路とを有することを特徴とする スイッチングレギュレータに係わるものである。
【0006】 なお、3次巻線を設け、ここに制御用整流平滑回路を接続することが望ましい 。また、制御用整流平滑回路を定電圧制御回路の電源として兼用することが望ま しい。
【0007】
【作用】
スイッチング素子のオン期間には整流ダイオードがオフであるので、トランス のインダクタンスにエネルギーが蓄積される。この蓄積エネルギーはスイッチン グ素子オフ期間に放出される。スイッチング素子のオンからオフへの転換時にト ランスにスパイク電圧(サージ電圧)が発生する。このスパイク電圧のピーク値 は出力電流の大きさにほぼ比例する。従って、制御用整流平滑回路の出力電圧は 、出力電流にほぼ比例して僅かに変化する。出力電流の遮断または抑制は制御用 整流平滑回路の電圧に基づくスイッチング素子の制御によって達成される。
【0008】
【実施例】
次に、図1〜図3を参照して本考案の実施例に係わるフライバック型スイッチ ングレギュレータを説明する。図1において直流電源1の一端と他端との間には トランス2の1次巻線3と変換用スイッチング素子としてのトランジスタ4との 直列回路が接続されている。トランス2の2次巻線5には、ダイオード6とコン デンサ7とから成る出力整流平滑回路8が接続されている。この出力整流平滑回 路8の出力端子9、10間には負荷11が接続されている。
【0009】 出力端子9、10間の電圧V0 を一定にするための定電圧制御回路12は、出 力端子9、10間に接続された電圧検出用分圧抵抗13、14を有する。誤差増 幅器15の一方の入力端子(正入力端子)は分圧抵抗13、14の分圧点に接続 され、他方の入力端子(負入力端子)はツエナーダイオード等から成る基準電圧 源16に接続され、出力端子には発光ダイオード17が接続されている。制御電 源ライン18とグランドとの間にはホトトランジスタ19と抵抗20の直列回路 が接続されている。電圧比較器(コンパレータ)21の一方の入力端子(負入力 端子)はホトトランジスタ20と抵抗19との接続点に接続され、この他方の入 力端子(正入力端子)は三角波発生器22に接続され、この出力端子はトランジ スタ4のベースに接続されている。
【0010】 負荷11に流れる電流が一定値以上になった時にトランジスタ4をオフ制御す るための電流検出制御回路として、トランス2に3次巻線23が設けられており 、ここにダイオード24と平滑用コンデンサ25とから成る制御用整流平滑回路 26が接続されている。ダイオード24はトランジスタ4のオフ期間に3次巻線 23に発生する電圧でオンになる方向性を有する。制御用整流平滑回路26の出 力電圧Vc は、図3に示すように負荷電流I0 に比例して変化する。従って、電 圧Vc によって負荷電流I0 を判断することができる。負荷電流I0 に対応する 検出電圧Vc が所定値に達したか否かを判断するためにコンデンサ25に並列に ツエナーダイオード27と抵抗28の直列回路が接続されている。電流検出用ト ランジスタ29のベースはツエナーダイオード27と抵抗28との接続点に接続 され、このエミッタはグランドに接続され、このコレクタはインバータ30を介 してフリップフロップ30のセット端子Sに接続されている。フリップフロップ 31の出力端子Qは電圧比較器21の負入力端子に接続されている。フリップフ ロップ31はリセット端子Rには復帰用リセット回路(図示せず)が接続されて いる。
【0011】 制御用整流平滑回路26の出力を定電圧制御回路12の電源として兼用するた めに、コンデンサ25の一端がダイオード32を介して制御電源ライン18に接 続されている。なお、制御電源ライン18には、出力電圧V0 が得られる迄の期 間の電圧を供給するための起動回路33が接続されている。図示が省略されてい るが、制御電源ライン18には電圧比較器21、三角波発生器22、フリップフ ロップ31等の電源端子が接続されている。
【0012】
【動作】
正常動作時には、電圧比較器21から発生するPWM信号によってトランジス タ4がオン・オフ制御される。トランジスタ4のオン期間にはインダクタンスを 有する1次巻線3を介してコレクタ電流が流れる。この時、2次側のダイオード 6は逆バイアスされてオフ状態にある。トランジスタ4がオフに転換すると、ダ イオード6がオンになり、トランス2に蓄積されたエネルギーがダイオード6を 介してコンデンサ9及び負荷11に放出される。出力電圧は抵抗13、14の分 圧回路で検出され、これと基準電圧源16の電圧との差に対応する出力が誤差増 幅器15から得られる。発光ダイオード17は出力電圧の大小に対応した光を放 射し、これに光結合されたホトトランジスタ19の抵抗値は出力電圧と逆比例的 に変化する。ホトトランジスタ19と抵抗20とで分割された電圧は電圧比較器 21で三角波と比較され、PWM波がトランジスタ4に与えられる。
【0013】 出力電圧V0 が基準値よりも高くなると、ホトトランジスタ19の抵抗値が小 さくなり、電圧比較器21の負入力端子の電位が高くなるため、PWM波のパル ス幅が短くなり、出力電圧が基準値に戻される。出力電圧が基準値よりも低下し た時には上記と逆の動作になる。
【0014】 出力電圧はほぼ一定に制御されているので、2次側のダイオード6のオン期間 には3次巻線23にほぼ一定の電圧が得られる。しかし、図2に示すようにトラ ンジスタ4のターンオフ時にスパイク(サージ)電圧Vs が発生する。このスパ イク電圧Vs のピーク値は図2で点線で示すように負荷電流I0 の大きさに対し て比例的に変化する。従って、コンデンサ25の電圧Vc は負荷電流I0 の増加 に応じて図3に示すように増加する。負荷電流I0 が所定過電流レベルI1 に達 すると、電圧Vc も所定電圧レベルV1 に達し、ツエナーダイオード27及びト ランジスタ29がオン状態になる。これにより、インバータ30からトリガ信号 が発生し、フリップフロップ31がセットされ、高レベル出力が電圧比較器21 の負入力端子に印加される。フリップフロップ31の出力電圧は三角波発生器2 2の三角波の振幅よりも大きく設定されているので、電圧比較器21からPWM 波が発生しなくなり、トランジスタ4のオフ状態が維持される。この結果、出力 電圧V0 及び出力電流I0 は低下する。 負荷11に対する電力供給を開始する時には、フリップフロップ31をリセッ トする。これにより、再び電圧比較器21からPWMパルスが発生する。
【0015】 このスイッチングレギュレータは次の効果を有する。 (1) 2次側に負荷電流検出抵抗を設けることなしに負荷電流I0 の値を知 ることが出来る。従って、トランス2の1次側と2次側とを電気的に絶縁する場 合に、ホトカプラー等による電流検出信号伝送手段を設けることが不要になり、 低コスト化を図ることができる。 (2) 電流検出抵抗が不要になるので、電力損失が小さくなる。 (3) 制御用整流平滑回路26は電流検出と定電圧制御回路12の電源との 両方に使用されているので、構成の簡略化が図られている。
【0016】
【変形例】
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) 図4に示すように、図1の抵抗28に対して並列にコンデンサCを接 続した回路を構成し、負荷11がモータ等の場合において流れる起動(瞬時)電 流に応答してトランジスタ29がオンになることを防ぐことができる。 (2) 発光ダイオード17を出力端子9と誤差増幅器15の出力端子との間 に接続すること、ホトトランジスタ19と抵抗20との位置を逆にすること等の 変形が可能である。 (3) 1次巻線3に整流平滑回路26を接続して負荷電流を検出することが できる。 (4) この実施例では、負荷電流I0 が一定値以上になった時にトランジス タ4をオフ制御し、これをフリップフロップ31で保持しているが、この代りに 、トランジスタ4のデューティ比を変えて負荷電流I0 を一定値以下に制御する ように構成することができる。この場合には、制御用整流平滑回路26の出力に 応じて比較器21の入力レベルを変える。 (5) 図1のトランジスタ29を誤差増幅器とし、ツェナ−ダイオ−ド27 を抵抗とし、誤差増幅器の一方の入力端子に抵抗28の上端を接続し、他方の入 力端子に基準電圧源を接続してもよい。
【0017】
【考案の効果】
上述から明らかなように本考案によれば負荷電流の検出を簡単に行うことがで きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の実施例に係わるスイッチングレギュレ
ータを示す回路図である。
【図2】トランスの電圧を示す波形図である。
【図3】負荷電流と電流検出電圧との関係を示す図であ
る。
【図4】変形例の電流検出回路を示す回路図である。
【符号の説明】
1 直流電源 2 トランス 3 1次巻線 4 トランジスタ 5 2次巻線 8 出力整流平滑回路 12 定電圧制御回路 23 3次巻線 26 制御用整流平滑回路。

Claims (2)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流電源の一端と他端との間に接続され
    たトランスの1次巻線とスイッチング素子との直列回路
    と、 前記トランスの2次巻線と、 前記スイッチング素子のオン期間にオフ状態になり、オ
    フ期間にオン状態になる方向性を有している整流ダイオ
    ードと前記整流ダイオードの出力を平滑するコンデンサ
    とを有する出力整流平滑回路と、 前記整流平滑回路の出力電圧が一定になるように前記ス
    イッチング素子を定電圧制御する定電圧制御回路とを備
    えたスイッチングレギュレータにおいて、 前記トランスに設けられた3次巻線又は前記1次巻線に
    接続された制御用整流平滑回路と、 前記制御用整流平滑回路の出力電圧が所定レベルに達し
    た時に前記出力整流回路の出力電流を遮断または抑制す
    るように前記スイッチング素子を制御する回路とを有す
    ることを特徴とするスイッチングレギュレータ。
  2. 【請求項2】 前記制御用整流平滑回路が前記定電圧制
    御回路の電源端子に接続されていることを特徴とする請
    求項1記載のスイッチングレギュレータ。
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