JPH05260728A - スイッチングレギュレータ - Google Patents

スイッチングレギュレータ

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JPH05260728A
JPH05260728A JP8790392A JP8790392A JPH05260728A JP H05260728 A JPH05260728 A JP H05260728A JP 8790392 A JP8790392 A JP 8790392A JP 8790392 A JP8790392 A JP 8790392A JP H05260728 A JPH05260728 A JP H05260728A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
output
switch circuit
duty ratio
coil
Prior art date
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Pending
Application number
JP8790392A
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English (en)
Inventor
Yoshihiro Ishibashi
良浩 石橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 バッテリーの電圧が低下しても、回路中での
電圧ロスを減らし、所望の負荷電圧を得られるように
し、バッテリーの使用時間を長くする。 【構成】 入力段を構成するLCフィルタの直列接続コ
イルL1にスイッチ回路12を、及び/又は、出力段を
構成するLCフィルタの直列接続コイルL2にスイッチ
回路13を並列に接続する。両スイッチ回路12,13
は、システムコントローラ20からの制御信号により制
御され、コンパレータ4又は出力トランジスタTr1
はスイッチングトランジスタTr2のPWMパルスのデ
ューティ比が100%になった時にオンされ、コイルL
1,L2を短絡する。これによりコイルL1,L2での電圧
ロスがなくなり、低い入力電圧でも所望の出力電圧が得
られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、スイッチングレギュレ
ータ、より詳細には、乾電池あるいは充電池(以下、バ
ッテリーと呼ぶ)を電源に用いる機器、例えば、カメラ
一体型VTR、液晶TV、ノート型パソコン等の電源に
用いるスイッチングレギュレータに関する。
【0002】
【従来の技術】図2は、従来のPWM方式の他励式スイ
ッチングレギュレータの一例を説明するための図で、周
知のように、制御用IC10内において、基準電圧源2
の基準電圧(Vref)と、スイッチングレギュレータの
出力電圧(Vout)を抵抗R1と抵抗R2によって分圧し
たフィードバック電圧(Vfb)との誤差電圧をエラーア
ンプ3にて算出し、その誤差電圧をコンパレータ4にて
三角波発振器1からの三角波と比較する。コンパレータ
4の出力電圧は三角波のレベルが高い期間だけ“H”に
なって出力段トランジスタTr1をオンさせ、PWMの
パルス電圧を出力し、このPWMパルスによってスイッ
チングトランジスタTr2をドライブする。このスイッ
チングトランジスタTr2の入力電圧は直列接続のコイ
ルL1と並列接続の電解コンデンサC1とから成るフィル
タ回路により変動分が抑えられて、また、出力電圧は、
ダイオードD1により整流され、更に直列接続のコイル
2と並列接続の電解コンデンサC2とから成るフィルタ
回路により平滑されて出力される。
【0003】上述のスイッチングレギュレータでは、負
荷RLが大きくなったり、バッテリー11の電圧が低下
した場合は、PWMパルスのデューティ(DUTY)比
を大きくすること、すなわち、スイッチングトランジス
タTr2のオン期間を長くすることにより対応し、入力
電圧が低下するにつれてデューティ比を大きくし、最終
的には、デューティ比が100%になり、出力電圧(V
out)は、入力電圧(Vin)からコイルL1,L2での電
圧ロス分とスイッチングトランジスタTr2のコレクタ
・エミッタ電圧(VCE)を差し引いた分となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のスイッチン
グレギュレータにおいては、バッテリー11の電圧と出
力しようとする電圧との差が少ない場合は、デューティ
比を大きくして100%にしても、入力段及び出力段の
コイルL1,L2での電圧ロスがあるため、例えば、バッ
テリー11の電圧(Vin)を12V、出力しようとする
電圧(Vout)を10Vとした時、電圧ロス分を3Vと
すると、出力電圧(Vout)には9Vしか得られず、所
望の出力電圧が得られないという問題があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】バッテリーからの直流電
圧をスイッチング手段にてオン・オフ制御してデューテ
ィ比を変えることにより、負荷に供給する直流電圧を制
御するスイッチングレギュレータにおいて、前記スイッ
チング手段の出力段側に直列に接続されたフィルター用
のコイルと、該コイルに並列に設けられたスイッチ回路
とを有し、該スイッチ回路を前記デューティ比が100
%になった時にオンして前記コイルを短絡することによ
り、前記コイルでの電圧ロスを無くし、入力電圧と出力
しようとする出力電圧との差が小さい時でも、例えば、
入力電圧が低下した時でも所望の出力電圧を得ることを
可能とした。
【0006】
【作用】スイッチングレギュレータのPWMパルスのデ
ューティ比が100%となった時に、該パルスのデュー
ティ比を監視しているシステムコントローラからスイッ
チ回路をオンさせる信号を出力し、スイッチング手段の
入出力段側に直列接続されたフィルタ用の直列コイルを
短絡して該コイルでの電圧降下分をなくし、もって、出
力電圧の低下を防止し、その後は、シリーズレギュレー
タとして動作させる。
【0007】
【実施例】図1は、本発明によるスイッチングレギュレ
ータの一実施例を説明するための回路図で、図中、図2
に示した従来技術と同様の作用をする部分には、図2の
場合と同一の参照番号が付してある。
【0008】図1において、スイッチングレギュレータ
制御用IC10は、図2に示した従来技術と同様、三角
波発振器1、基準電源2、エラーアンプ3、コンパレー
タ4、及び、出力段トランジスタTr1とから成り、エ
ラーアンプ3は、基準電源2の基準電圧(Vref)と、
抵抗R1と抵抗R2で分圧されたフィードバック電圧(V
fb)との差を算出する。このエラーアンプ3の出力は、
図2の場合と同様、コンパレータ4により三角波発振器
1からの三角波と比較され、三角波のレベルが高い期間
だけコンパレータ4の出力が“H”となり、出力段トラ
ンジスタTr1をオンさせ、PWMのパルス電圧を出力
し、このPWMパルスによってスイッチングトランジス
タTr2をドライブする。このスイッチングトランジス
タTr2の入力側電圧は直列接続のコイルL1と並列接続
の電解コンデンサC1とより成るフィルタ回路によりそ
の変動分が抑えられて、また、出力側電圧は、ダイオー
ドD1によって整流され、直列接続のコイルL2と並列接
続の電解コンデンサC2とより成るフィルタ回路により
平滑されて出力される。
【0009】而して、本発明においては、前記コイルL
1の両端にスイッチ回路12が、また、前記コイルL2
両端にスイッチ回路13が設けられ、これらスイッチ回
路12,13が、システムコントローラ20からの制御
信号によってオン・オフされる。このシステムコントロ
ーラ20は、バッテリー11に接続されて、該バッテリ
ーの電圧を検出するとともに、前記コンパレータ4又は
出力段トランジスタTr1又はスイッチングトランジス
タTr2等から出力されるPWMパルスのデューティ比
を検出し、デューティ比が100%を越えた時に前記ス
イッチ回路12,13をオンし、コイルL1,L2を短絡
し、これらコイルL1,L2での電圧ロスをなくす。この
ように、本発明によるスイッチングレギュレータは、従
来のスイッチングレギュレータに、スイッチ回路12,
13とシステムコントローラ20を追加したものであ
る。
【0010】以下に、入力電圧が高い場合と低い場合と
について、より具体的に動作を説明する。入力電圧、す
なわち、バッテリー11の電圧(Vin)が出力しようと
する電圧(Vout)に対して十分に高い時は、前述した
ように、スイッチングレギュレータ制御用IC10内の
エラーアンプ3により、基準電源2から出力された基準
電圧(Vref)と出力電圧(Vout)のフィードバック電
圧(Vfb)との差がエアーアンプ3により検出され、そ
の誤差電圧がコンパレータ4で三角波発振器1からの三
角波と比較され、三角波の高い期間だけコンパレータ4
の出力が“H”となり、出力段トランジスタTr1をオ
ンさせて、PWMのパルスを発生し、このPWMパルス
によりスイッチングトランジスタTr2をドライブし、
このスイッチングトランジスタTr2の出力が整流,平
滑されて出力される。フィードバック電圧(Vfb)が基
準電圧(Vref)を越えると出力段トランジスタTr1
オフにされ、スイッチングトランジスタTr2もオフに
され、コイルL2の蓄積エネルギーは負荷RLに放出され
る。
【0011】入力電圧、すなわち、バッテリー11の電
圧が低くなり、出力しようとする電圧との差が小さくな
ると、制御用IC10から出力されるPWMパルスのデ
ューティ比も大きくなっていき、最終的には、デューテ
ィ比が100%となり、以降、シリーズレギュレータと
同じ動作となる。コンパレータ4又は出力トランジスタ
Tr1又はスイッチングトランジスタTr2の出力がシス
テムコントローラ20で監視されており、デューティ比
が100%となると、入力段側フィルタの直列コイルL
1と並列に接続されたスイッチ回路12がシステムコン
トローラ20の制御信号によりオンされ、同様に出力段
側フィルタの直列コイルL2に並列に接続されたスイッ
チ回路13がシステムコントローラ20の制御信号によ
りオンされる。従って、これらコイルL1,L2に流れて
いた電流はこれらのスイッチ回路12,13を通して流
れ、見かけ上コイルL1,L2がないのと同じことにな
る。
【0012】これによって、電源回路はコイルなしのシ
リーズレギュレータとして動作し、低い入力電圧でも所
望の出力電圧が得られ、バッテリー使用時の持続時間の
延長化が可能となる。すなわち、入力電圧が下がり、デ
ューティ比が100%になった時に、スイッチ回路をオ
ンしてコイルを短絡し、該コイルでの電圧ロスをなく
し、入力電圧と出力電圧の差が小さくなっても安定した
出力を得ることができる。なお、以上には、スイッチン
グトランジスタTr2の入力段側及び出力段側の両方に
LCフィルタ回路が設けられている場合の例について説
明したが、入力段側のLCフィルタ回路は、場合によっ
ては省略することも可能である。
【0013】
【発明の効果】他励式スイッチングトランジスタの入力
段、出力段のそれぞれのLCフィルタのコイルLにスイ
ッチ回路を並列に接続し、該スイッチ回路のオン、オフ
制御を、PWMパルスのデューティ比が100%になっ
た時にオンさせるようにしたので、バッテリーの電圧が
低くなってデューティ比が100%になった後も所望の
出力電圧を得ることができる様になり、従って、入力電
圧の使用範囲が広くなって、バッテリーの使用時間が長
くなり、バッテリー使用時の持続時間の延長化を図るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるスイッチングレギュレータの一実
施例を説明するための回路図である。
【図2】従来のスイッチングレギュレータの一例を説明
するための回路図である。
【符号の説明】
1…三角波発振器、2…基準電源、3…エラーアンプ、
4…コンパレータ、Tr1…出力段トランジスタ、Tr2
…スイッチングトランジスタ、10…PWM方式スイッ
チングレギュレータ制御用IC、11…バッテリー、1
2,13…スイッチ回路、20…システムコントロー
ラ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バッテリーからの直流電圧をスイッチン
    グ手段にてオン・オフ制御してデューティ比を変えるこ
    とにより、負荷に供給する直流電圧を制御するスイッチ
    ングレギュレータにおいて、前記スイッチング手段の出
    力段側に直列に接続されたフィルター用のコイルと、該
    コイルに並列に設けられたスイッチ回路と、該スイッチ
    回路を前記デューティ比が100%になった時にオンし
    て前記コイルを短絡する手段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】 前記スイッチング手段の入力段側に直列
    に接続されたフィルター用のコイルと、該コイルに並列
    に接続されたスイッチ回路を有し、該スイッチ回路を前
    記デューティ比が100%になった時にオンして前記コ
    イルを短絡するようにしたことを特徴とする請求項1に
    記載のスイッチングレギュレータ。
  3. 【請求項3】 前記スイッチング手段のデューティ比を
    検出する手段を有し、デューティ比が100%になった
    時に前記スイッチ回路をオンさせることを特徴とする請
    求項1又は2に記載のスイッチングレギュレータ。
JP8790392A 1992-03-11 1992-03-11 スイッチングレギュレータ Pending JPH05260728A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7612511B2 (en) 2006-04-12 2009-11-03 Denso Corporation Load drive apparatus
JP2010041909A (ja) * 2008-08-06 2010-02-18 Samsung Mobile Display Co Ltd Dc−dcコンバータ及びそれを用いた有機電界発光表示装置
US8384367B2 (en) 2008-12-03 2013-02-26 Panasonic Corporation Step-down switching regulator

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JP2010041909A (ja) * 2008-08-06 2010-02-18 Samsung Mobile Display Co Ltd Dc−dcコンバータ及びそれを用いた有機電界発光表示装置
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