JPH0518290U

JPH0518290U - スイツチング・レギユレータ

Info

Publication number: JPH0518290U
Application number: JP6533691U
Authority: JP
Inventors: 勝美田中
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1991-08-19
Filing date: 1991-08-19
Publication date: 1993-03-05
Anticipated expiration: 2006-08-19
Also published as: JP2572617Y2

Abstract

(57)【要約】【目的】スイッチング・トランジスタのベース電流を制
御することにより、広範囲に渡り様々な入力電圧を入力
しても常に安定した電圧を出力できるスイッチング・レ
ギュレータを提供する。【構成】コンバータ・トランスの検出巻線（Ｎ４）に発
生する電圧をツェナーダイオード（６８）を介して制御
トランジスタ（６４）のベースに入力することにより、
入力電圧が上昇する場合にはスイッチング・トランジス
タ（３）に供給するベース電流が減少され、一方、電源
電圧が低下する場合には供給するベース電流が増加され
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、モニターディスプレイ装置等に使用されるスイッチング・レギュレータに関し、さらに詳しくは、リンギング・チョーク・コンバータ方式のスイッチング・レギュレータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来のリンギング・チョーク・コンバータ方式のスイッチング・レギュレータを図３に示し、以下説明する。

【０００３】同図において、（１）はダイオードブリッジ（１０）と突入電流防止抵抗（１１）と平滑コンデンサ（１２）とからなる整流平滑回路であり、端子ＶＩＮは図示しない交流入力端子に接続されている。コンバータ・トランス（４）の入力巻線（Ｎ１）に直列にスイッチング・トランジスタ（３）が接続され、そのベースは帰還巻線（Ｎ３），検出巻線（Ｎ４）に接続されており、入力端子（ＶＩＮ）に交流入力電圧を加えると、まず起動抵抗（２１）を通してベース電流が流れ、スイッチング・トランジスタ（３）のコレクタ電流が流れ始める。巻線（Ｎ１），（Ｎ３）は図示したような極性（点印は、巻線の巻き方向を示しており、トランジスタ（３）がON（オン）している時の各巻線（Ｎ２），（Ｎ３），（Ｎ４）の電圧方向は、ダイオード（５１），（２４），（２２）がOFF（オフ）する方向となる）に巻いてあるため、入力巻線（Ｎ１）に電圧が発生するとともに帰還巻線（Ｎ３）に電圧が発生してベース電流が増加し、そのためコレクタ電流も増加するというように正帰還作用が起こって、スイッチング・トランジスタ（３）はオンする。この時出力巻線（Ｎ２）には電圧が発生するが、ダイオード（５１）の向きが逆のため電流が流れない。よってスイッチング・トランジスタ（３）のコレクタ電流は、コンバータ・トランス（４）のインダクタンス分によって直線的に増加する。そしてスイッチング・トランジスタ（３）のオン電流は、スイッチング・トランジスタ（３）のベース電流のhfe（電流増幅率）倍まで増加するとコレクタ電流の増加が止まり巻線（Ｎ１），（Ｎ３）に発生する電圧が減少する。よってスイッチング・トランジスタ（３）のベース電流が減少し始め、コレクタ電流は減少し、先の動作とは逆の正帰還作用が起こり、スイッチング・トランジスタ（３）はオフする。この時コンバータ・トランス（４）に貯えられたエネルギは放出され、ダイオード（５１）を通して電流が流れ、コンデンサ（５２）により平滑されることになる。このようにしてブロッキング発振回路が構成されて、コンバータ・トランス（４）の出力巻線（Ｎ２）に接続された２次出力側整流平滑回路（５）を通して出力端子（ＶＯ）に向けて直流が供給される。

【０００４】尚、抵抗（７１）、ダイオード（７２）、コンデンサ（７３）よりなる回路（７）は、スイッチング・トランジスタ（３）のベース電流量を設定する回路であり、起動抵抗（２１）の電流がエミッタ側に流れてしまうのを阻止する機能もある。

【０００５】以上、リンギング・チョーク・コンバータ方式のスイッチング・レギュレータの基本的動作を説明した。次にこの回路の出力電圧の安定化制御について説明する。

【０００６】コンバータ・トランス（４）の出力巻線（Ｎ２）と検出巻線（Ｎ４）は互いに密に巻かれており、出力巻線（Ｎ２）の電圧変化が検出巻線（Ｎ４）に発生する。この現象を利用して、図３に示すような出力電圧安定化回路（２）により出力電圧の安定化を行う。

【０００７】まず、出力電圧ＶＯが上昇した場合の出力電圧安定化回路（２）の動作を説明する。コンバータ・トランス（４）の検出巻線（Ｎ４）に発生した電圧は、ダイオード（２２）を通してコンデンサ（２３）により平滑整流され電圧安定化のための検出電圧となる。同じく前記コンバータ・トランス（４）の帰還巻線（Ｎ３）に発生した電圧も、ダイオード（２４）を通してコンデンサ（２５）により平滑整流される。前記コンデンサ（２３）に発生した検出電圧はツェナーダイオード（２６）とトランジスタ（２７）のエミッタとベース間、及び抵抗（２９）と可変抵抗（３０）と抵抗（３１）により分圧された電圧と比較されてトランジスタ（２７）がオンする。トランジスタ（２７）がオンすると抵抗（２８）を通してトランジスタ（３５），（３６）がオンし抵抗（３７）を通して、前記コンデンサ（２５）に充電された電圧が放電される。この時流れる電流経路は、コンデンサ（２５）から、抵抗（３７）→トランジスタ（３６）のコレクタからエミッタ→抵抗（４０）→スイッチング・トランジスタ（３）のエミッタからベースへと電流が流れ、結果的にスイッチング・トランジスタ（３）のベース電圧を逆バイアスし、スイッチング・トランジスタ（３）をオフせしめる。よってスイッチング・トランジスタ（３）のオン期間が短くなりコンバータ・トランス（４）の入力巻線に貯えられるエネルギが減少し、出力巻線に放出されるエネルギも減少し出力端子（ＶＯ）の電圧が低下することとなる。

【０００８】また、出力電圧ＶＯが低下し過ぎた場合には、上記動作と逆の動作作用により出力電圧ＶＯを上昇させる動作となる。

【０００９】尚、可変抵抗（３０）は、トランジスタ（２７）のべース電圧を可変し、出力電圧ＶＯの設定値を変更するものである。又、出力電圧安定化回路（２）に於て、抵抗（３２）とダイオード（３３）とコンデンサ（３４）にて構成される回路は、トランジスタ（３５），（３６）のベースに適度の逆バイアス電圧を供給することで出力電圧安定化回路（２）の動作を安定に保つための回路であり、抵抗（４０）と抵抗（３９）とダイオード（３８）により構成される回路は、電源入力投入時又は出力巻線側の負荷短絡時においてスイッチング・トランジスタ（３）に流れるエミッタ電流を抵抗（４０）にて検出しスイッチング・トランジスタ（３）に流れる過大電流を防止させスイッチング・トランジスタ（３）の破壊を防ぐための回路である。

【００１０】このようにリンギング・チョーク・コンバータ方式のスイッチング・レギュレータ回路では、交流入力電圧が大きくなるとスイッチング・トランジスタ（３）のオン期間タイミングを短くしてトランス（４）の入力巻線（Ｎ１）に貯えられるエネルギ量を一定に保つように動作を行う。従って、スイッチング・トランジスタ（３）及びコンバータ・トランス（４）の入力巻線（Ｎ１）に流れる電流のピーク値は一定となっており、スイッチング・トランジスタ（３）は安定して動作できるのである。

【００１１】

【考案が解決しようとする課題】

然し乍ら、上記従来のスイッチング・レギュレータは、一つの交流入力電圧（例えば、国内対応のものはでは１００Ｖ）に対応したものであり、交流入力電圧の変動に対しては±１０Ｖ程度しか対応していない。従って、交流入力電源が大きく変化するような装置（例えば、全世界対応のモニタ装置に採用されるような場合には９０Ｖ〜２６４Ｖの入力電圧に対応する必要がある）には使用できなかった。

【００１２】何故ならば、コンバータ・トランス（４）の入力巻線（Ｎ１）に入力される電圧が大きく変化すると帰還巻線（Ｎ３）の電圧も同比率で大きく変化するが、この電圧は、スイッチング・トランジスタ（３）の正帰還ベース電圧となるため、スイッチング・トランジスタ（３）に供給するベース電流も大きく変化することとなり、高速でスイッチング動作するスイッチング・トランジスタ（３）の動作が不安定になったり、スイッチング・トランジスタ（３）のスイッチング特性悪化による温度上昇により破壊の原因となっていた。

【００１３】本考案のスイッチング・レギュレータはこのような事情に鑑みなされたものであり、スイッチング・トランジスタのベース電流を入力電圧に対応して常に最適な値に制御することにより、広範囲に渡り様々な入力電圧を入力しても常に安定した直流出力電圧を得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を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本考案のスイッチング・レギュレータは、コンバータ・トランスの入力巻線と帰還巻線とをブロッキング発振回路を構成するよう接続し、且つ、コンバータ・トランスの出力巻線に整流平滑回路を接続してなるリンギング・チョーク・コンバータ方式のスイッチング・レギュレータに於て、スイッチング・トランジスタのエミッタとコンバータ・トランスの帰還巻線間にコレクタ・エミッタ間が接続され、且つ、コンバータ・トランスの検出巻線にツェナーダイオードを介してベースが接続された制御トランジスタを具備してなる。

【００１５】

【作用】

コンバータ・トランスの検出巻線に発生する電圧をツェナーダイオードを介して制御トランジスタのベースに入力することにより、入力電圧が上昇する場合にはスイッチング・トランジスタに供給するベース電流が減少され、一方、電源電圧が低下する場合には供給するベース電流が増加されるように動作する。

【００１６】

【実施例】

以下、本考案のスイッチング・レギュレータの一実施例について図１の全体構成図を参照しながら説明する。尚、第３図と同じ部分には同じ番号を付して説明を省略する。

【００１７】同図において、（６）はスイッチング・トランジスタ（３）のベース電流を制御するためのベース電流制御回路であり、交流入力電圧ＶＩＮが大きく変化してもスイッチング・トランジスタ（３）のベースに供給するベース電流を一定に保つ様に動作する。そして、このベース電流制御回路（６）は、直列に接続された抵抗（６１）とコンデンサ（６３）と、同じく直列に接続されたダイオード（６２）と制御トランジスタ（６４）と抵抗（６５）と、同じく直列に接続された抵抗（６６）と抵抗（６７）とツェナーダイオード（６８）とダイオード（６９）とから構成されおり、制御トランジスタ（６４）のコレクタ側が、スイッチング・トランジスタ（３）のエミッタに接続され、制御トランジスタ（６４）のエミッタ側が帰還巻線（Ｎ３）の一端に接続され、制御トランジスタ（６４）のベースには、ツェナーダイオード（６８）を介して検出巻線（Ｎ４）の一端が接続されている。

【００１８】尚、ツェナーダイオード（６８）に直列に接続されたダイオード（６９）は、逆電圧防止用のダイオードである。

【００１９】次に、ベース電流制御回路（６）の動作を説明する。

【００２０】交流入力電圧ＶＩＮが上昇すると、コンバータ・トランス（４）の入力巻線（Ｎ１）にかかる電圧が高くなり同磁界上にある帰還巻線（Ｎ３）の電圧も同巻線比率の関係で高くなる。この電圧は、スイッチング・トランジスタ（３）のベースに正帰還作用が起こるような方向で接続されているため、コンバータ・トランス（４）の帰還巻線（Ｎ３）に発生した正帰還電圧は、スイッチング・トランジスタ（３）のエミッタからコンデンサ（６３）と抵抗（６１）及びダイオード（６２）と制御トランジスタ（６４）と抵抗（６５）が並列に接続された回路を通りコンバータ・トランス（４）の帰還巻線（Ｎ３）を通してスイッチング・トランジスタ（３）のベースへと流れる。この時コンバータ・トランス（４）の検出巻線（Ｎ４）にもダイオード（２２）のアノード側から検出巻線（Ｎ４）を通してスイッチング・トランジスタ（３）のベース方向に負電圧が発生している。この検出巻線（Ｎ４）に発生する負電圧は、コンバータ・トランス（４）の入力巻線（Ｎ１）と同比率の関係にあり同じように高くなる。この負電圧は、高くなると抵抗（６６）と抵抗（６７）とツェナーダイオード（６８）とダイオード（６９）を通り流れるため、制御トランジスタ（６４）のベース電圧を低下せしめる作用となる。制御トランジスタ（６４）のベース電圧が低下すると制御トランジスタ（６４）のコレクタ・エミッタ間に流れている電流が減少する動作となり結果的にスイッチング・トランジスタ（３）のベース電流を減少させることができる。尚、この時ベース電流制御回路（６）内のコンデンサ（６３）と抵抗（６１）には、微分した電流しか流れないため制御トランジスタ（６４）に流れるコレクタ電流を制御することによりスイッチング・トランジスタ（３）のベース電流を減少させることができる。

【００２１】そして、ツェナーダイオード（６８）の電圧の設定値を変更することで図２に示すようにスイッチング・トランジスタ（３）に供給するベース電流を正方向、および定電流、または、負性方向の特性で選択することができ、スイッチング・トランジスタ（３）の持つ特性に合わせたドライブ条件を自由に設定することができる。

【００２２】ここで、ベース電流を正方向の特性とするには、ツェナーダイオード（６８）の電圧を高く設定すれば良い、この場合、交流入力電圧の上昇に対してツェナーダイオード（６８）の動作点が遅くなり制御トランジスタ（６４）のベース電圧低下が遅くなるため、図２に於て、点線（Ａ）に示したように交流入力電圧に対して、スイッチング・トランジスタ（３）のベース電流は、緩やかに増加しながら上昇するカーブ特性となる。一方、ツェナーダイオード（６８）の電圧の設定値を低く設定すれば、交流入力電圧の上昇に対してツェナーダイオード（６８）の動作点が早くなり、制御トランジスタ（６４）のベース電圧低下が早くなるため、図２に於て一点鎖線（Ｂ）、若しくは２点鎖線（Ｃ）で示したように交流入力電圧の上昇に対して、スイッチング・トランジスタ（３）のベース電流は、定電流、若しくは穏やかに減少するような負のカーブ特性とすることが可能である。

【００２３】尚、スイッチング・トランジスタ（３）のベース電流最適条件としては、ベースに供給される電流を定電流特性にするか、若しくは、スイッチング・トランジスタ（３）のオン期間が短くなった場合には、スイッチング・トランジスタ（３）のベース蓄積キャリアの影響によるスイッチングオフ特性改善のためベース電流を少し減少させる特性にした方がよい。

【００２４】このように、本実施例のスイッチング・レギュレータによれば、入力電圧に対応してスイッチング・トランジスタ（３）のベース電流を常に最適の値に制御することができるので、入力電圧が大きく変わってもスイッチング・トランジスタ（３）の動作が不安定になったり、破壊してしまうようなことを防止できる。また、負荷の変動に対する許容範囲も広くなる。更には、本実施例構成によれば、簡単な回路構成で様々な入力電圧に対応できるので省スペース、省エネ、低コスト化の要望も満足でき産業上の利用価値も高い。

【００２５】

【考案の効果】

以上説明したように本考案のスイッチング・レギュレータによれば、広範囲に渡り様々な入力電圧を入力しても常に安定して直流電圧を出力できるスイッチング・レギュレータを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のスイッチング・レギュレータの全体
構成図

【図２】本考案のスイッチング・レギュレータにおけ
る交流入力電圧と巻線の発生電圧との関係を示す図

【図３】従来のスイッチング・レギュレータの全体構
成図

【符号の説明】

１整流平滑回路２出力電圧安定化回路３スイッチング・トランジスタ４コンバータ・トランス５２次出力側整流平滑回路６ベース電流制御回路６４制御トランジスタ６８ツェナーダイオードＮ１入力巻線Ｎ２出力巻線Ｎ３帰還巻線Ｎ４検出巻線

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】コンバータ・トランスの入力巻線と帰還
巻線とをブロッキング発振回路を構成するよう接続し、
且つ、コンバータ・トランスの出力巻線に整流平滑回路
を接続してなるリンギング・チョーク・コンバータ方式
のスイッチング・レギュレータに於て、スイッチング・トランジスタのエミッタとコンバータ・
トランスの帰還巻線間にコレクタ・エミッタ間が接続さ
れ、且つ、コンバータ・トランスの検出巻線にツェナー
ダイオードを介してベースが接続された制御トランジス
タを具備したことを特徴とするスイッチング・レギュレ
ータ。