JPH05300734A - Switching regulator - Google Patents

Switching regulator

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JPH05300734A
JPH05300734A JP9835492A JP9835492A JPH05300734A JP H05300734 A JPH05300734 A JP H05300734A JP 9835492 A JP9835492 A JP 9835492A JP 9835492 A JP9835492 A JP 9835492A JP H05300734 A JPH05300734 A JP H05300734A
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Abstract

PURPOSE:To improve a power factor and to downsize an apparatus and decrease the cost of the apparatus by linearizing the waveform of AC input current. CONSTITUTION:After AC inputted from an AC power supply 1 to the primary side of an apparatus is full wave-rectified by a rectifier circuit 2, AC in the state of unsmoothed full sine waveform is switched by a switching element 5. In this case, a pulse-width modulation control circuit 14 changes a switching pulse-width into an inverse sine waveform so that the pulse width is long when voltage is low and short when voltage is high. A high-frequency pulse, which is pulse-width modulated into the inverse sine waveform by such switching, is outputted to the secondary side; formed into a smooth DC output voltage Vo through a rectifier and smoothing circuits 7, 8, 9, 10; and supplied to a load. When the DC output voltage Vo is going to change by the variation of AC input voltage or load, the pulse-width modulation control circuit 14 controls the whole pulse width according to the change so that the output voltage Vo is maintained at a constant value.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はスイッチングレギュレー
タすなわち高周波スイッチング方式直流安定化電源に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switching regulator, that is, a high frequency switching type DC stabilized power supply.

【0002】[0002]

【従来の技術】図9は従来のスイッチングレギュレータ
の概略回路図を示す。1次側には、交流電源1と、全波
整流器2と、入力用平滑コンデンサ3aと、高周波トン
ランス4の1次巻線と、高周波半導体スイッチング素子
である例えばFET5(電界効果型トランジスタ)とか
ら主回路が構成されている。FET5のゲート端子はパ
ルス幅変調(PWM)制御回路6のゲート出力端子に接
続されている。一方、2次側には、高周波トランス4の
2次巻線と、整流用ダイオード7と、転流用フライホィ
ールダイオード8と、平滑用チョークコイル9と、出力
用平滑コンデンサ10から主回路が構成されている。ま
た、この2次側主回路の出力端子には、出力電圧検出用
抵抗11及び分圧抵抗12が接続されるとともに、負荷
13の負荷回路が接続されている。前記出力電圧検出用
抵抗11と分圧抵抗12の間の分電圧はパルス幅変調制
御回路6の出力電圧入力端子に接続されている。
2. Description of the Related Art FIG. 9 shows a schematic circuit diagram of a conventional switching regulator. On the primary side, an AC power supply 1, a full-wave rectifier 2, an input smoothing capacitor 3a, a primary winding of a high frequency transformer 4, and a high frequency semiconductor switching element such as an FET 5 (field effect transistor) are provided. The main circuit is configured. The gate terminal of the FET 5 is connected to the gate output terminal of the pulse width modulation (PWM) control circuit 6. On the other hand, on the secondary side, a secondary winding of the high frequency transformer 4, a rectifying diode 7, a commutation flywheel diode 8, a smoothing choke coil 9, and an output smoothing capacitor 10 constitute a main circuit. ing. The output voltage detection resistor 11 and the voltage dividing resistor 12 are connected to the output terminal of the secondary side main circuit, and the load circuit of the load 13 is connected to the output terminal. The divided voltage between the output voltage detecting resistor 11 and the voltage dividing resistor 12 is connected to the output voltage input terminal of the pulse width modulation control circuit 6.

【0003】このスイッチングレギュレータでは、交流
電源1より供給される交流が全波整流器2によって全波
整流され、入力用平滑コンデンサ3aによって平滑され
て、図10に示すようなリップル成分を含む直流電圧が
発生する。この直流電圧はFET5によりスイッチング
されて高周波パルス電圧となり、高周波トランス4によ
り所要電圧に変圧される。変圧された高周波パルス電圧
は整流用ダイオード7と転流用フライホィールダイオー
ド8、平滑用チョークコイル9、出力用平滑コンデンサ
10によって平滑されて、図12に示すような直流とな
る。
In this switching regulator, the alternating current supplied from the alternating-current power supply 1 is full-wave rectified by the full-wave rectifier 2 and smoothed by the input smoothing capacitor 3a to generate a DC voltage containing a ripple component as shown in FIG. Occur. This DC voltage is switched by the FET 5 to become a high frequency pulse voltage, which is transformed into a required voltage by the high frequency transformer 4. The transformed high frequency pulse voltage is smoothed by the rectifying diode 7, the commutation flywheel diode 8, the smoothing choke coil 9 and the output smoothing capacitor 10, and becomes a direct current as shown in FIG.

【0004】交流入力電圧及び負荷が一定であれば、高
周波パルス電圧のパルス幅は一定であり、負荷には常に
一定の直流電圧V0が供給される。しかし、交流入力電
圧又は負荷の変動に伴って出力電圧V0が変化しようと
するので、パルス幅変調制御回路6は出力電圧検出用抵
抗11と分圧抵抗12の間の分電圧によって検出される
電圧変化ΔVに応じてFET5へのゲート出力を変更す
ることにより、1次側高周波パルス電圧のパルス幅を制
御して出力電圧V0を一定にする。
If the AC input voltage and the load are constant, the pulse width of the high frequency pulse voltage is constant, and the load is always supplied with a constant DC voltage V 0 . However, since the output voltage V 0 tends to change with the change of the AC input voltage or the load, the pulse width modulation control circuit 6 is detected by the divided voltage between the output voltage detecting resistor 11 and the voltage dividing resistor 12. By changing the gate output to the FET 5 according to the voltage change ΔV, the pulse width of the primary side high frequency pulse voltage is controlled to make the output voltage V 0 constant.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかながら、前記従来
のスイッチングレギュレータでは、入力用平滑コンデン
サ3aの両端に図10に示すようなリップル成分を含む
直流電圧が加わり、そのリップル部分を充電するのに電
流が集中する結果、交流入力電流は図11に示すような
第3,第5等の奇数高調波を多く含む非線形の波形とな
る。このため、この種のスイッチングレギュレータが普
及するに従って、入力配電線路にある変電所のトランス
が発熱したり、異常音が発生する等の高調波障害が近年
問題となってきた。また、進み力率による無効電流分が
多く流れて配線容量が増大するという問題があった。さ
らに、1次側の入力用平滑コンデンサ3aは低周波の交
流入力を平滑するため、容量が大きく、装置の大型化、
コストの増大を招いていた。本発明はかかる問題点に鑑
みてなされたもので、交流入力電流の波形が線形化さ
れ、力率が改善されるとともに、小型で安価なスイッチ
ングレギュレータを提供することを目的とするものであ
る。
However, in the conventional switching regulator, a DC voltage containing a ripple component as shown in FIG. 10 is applied to both ends of the input smoothing capacitor 3a to charge the ripple portion. As a result of the current concentration, the AC input current has a non-linear waveform including many third, fifth, etc. odd harmonics as shown in FIG. For this reason, as this type of switching regulator has become widespread, harmonic interference such as heat generation in a transformer in a substation on an input distribution line or generation of abnormal noise has become a problem in recent years. Further, there is a problem that a large amount of reactive current flows due to the advance power factor and the wiring capacitance increases. Furthermore, since the input-side smoothing capacitor 3a on the primary side smoothes the low-frequency AC input, it has a large capacity, and the device becomes large in size.
The cost was increased. The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a switching regulator that is small in size, inexpensive, while linearizing the waveform of an AC input current to improve the power factor.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、従来の入力用平滑コンデンサを1次側から省いて2
次側の出力用平滑コンデンサと統合し、パルス幅制御回
路に正弦波逆変調形のパルス幅制御を行わせるようにす
る。すなわち、本発明は、高周波トランスの1次側に平
滑回路を含まない整流回路とスイッチング素子とを設
け、前記整流回路の交流入力側に高周波フィルターを設
ける一方、2次側に整流,平滑回路を設けるとともに、
前記スイッチング素子によりスイッチングされる電圧の
パルス幅を電圧が低いときは長く電圧が高いときは短く
なるように逆正弦波状に制御し、併せて直流出力電圧の
変化に基づいて全体のパルス幅をも制御するパルス幅変
調制御回路を設けたものである。
In order to achieve the above object, the conventional smoothing capacitor for input is omitted from the primary side.
It is integrated with the output smoothing capacitor on the secondary side to allow the pulse width control circuit to perform pulse width control of sine wave inverse modulation type. That is, according to the present invention, a rectifying circuit not including a smoothing circuit and a switching element are provided on the primary side of a high frequency transformer, a high frequency filter is provided on the AC input side of the rectifying circuit, and a rectifying and smoothing circuit is provided on the secondary side. With the provision
The pulse width of the voltage switched by the switching element is controlled in an inverse sine wave shape so that the pulse width is long when the voltage is low and short when the voltage is high, and the entire pulse width is also adjusted based on the change in the DC output voltage. A pulse width modulation control circuit for controlling is provided.

【0007】[0007]

【作用】前記構成によれば、交流電源より1次側に入力
された交流は整流回路により全波整流された後、この平
滑されていない正弦全波波形の状態でスイッチング素子
によりスイッチングされる。ここでスイッチングされる
パルス幅はパルス幅変調制御回路により電圧が低いとき
は長く電圧が高いときは短くなるように逆正弦波状に変
化する。このスイッチングにより逆正弦波状にパルス幅
変調された高周波パルスは、2次側に出力され、整流,
平滑回路を経て平滑な直流出力電圧となって負荷に供給
される。交流入力電圧又は負荷の変動により直流出力電
圧が変化しようとすると、その変化に応じてパルス幅変
調制御回路が全体のパルス幅を制御するので、出力電圧
は一定に維持される。
According to the above construction, the alternating current input to the primary side from the alternating current power source is full-wave rectified by the rectifier circuit, and then switched by the switching element in the state of the unsmoothed sine full-wave waveform. The pulse width switched here changes in an inverse sine wave shape by the pulse width modulation control circuit so that it is long when the voltage is low and short when the voltage is high. The high-frequency pulse whose pulse width is modulated in the inverse sine wave shape by this switching is output to the secondary side, rectified,
After passing through the smoothing circuit, a smooth DC output voltage is supplied to the load. When the DC output voltage changes due to a change in the AC input voltage or the load, the pulse width modulation control circuit controls the entire pulse width according to the change, so that the output voltage is maintained constant.

【0008】[0008]

【実施例】次に、本発明の実施例を図面に従って説明す
る。図1は、本発明に係るスイッチングレギュレータの
概略回路を示す。この回路は、図9に示す従来のスイッ
チングレギュレータ回路の入力用平滑コンデンサ3aを
省略して出力用平滑コンデンサ10に含めるとともに、
整流回路2の入力側にLC高周波フィルタ3を設ける一
方、パルス幅変調制御回路6の代わりに正弦波逆変調形
のパルス幅変調制御回路14を設けたものであり、それ
以外は従来の回路と同一の構成であるので、対応する部
分には同一符号が付してある。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic circuit of a switching regulator according to the present invention. This circuit omits the input smoothing capacitor 3a of the conventional switching regulator circuit shown in FIG. 9 and includes it in the output smoothing capacitor 10, and
While the LC high frequency filter 3 is provided on the input side of the rectifier circuit 2, a sine wave inverse modulation type pulse width modulation control circuit 14 is provided in place of the pulse width modulation control circuit 6, and other than that is the same as a conventional circuit. Since they have the same configuration, corresponding parts are designated by the same reference numerals.

【0009】図2は、前記正弦波逆変調形パルス幅変調
制御回路14を示し、この回路はフォトカプラ15によ
り絶縁された1次側回路と2次側回路とからなってい
る。1次側回路は、主に制御用補助定電圧回路16と、
クロックパルス発生回路17と、鋸歯状波発生回路18
と、パルス幅制御コンパレータ19と、フォトカプラ1
5のフォトトランジスタ20で構成され、2次側回路
は、フォトカプラ15の発光ダイオード21とシャント
レギュレータ22で構成されている。
FIG. 2 shows the sine wave inverse modulation type pulse width modulation control circuit 14, which is composed of a primary side circuit and a secondary side circuit insulated by a photocoupler 15. The primary side circuit is mainly a control auxiliary constant voltage circuit 16,
Clock pulse generation circuit 17 and sawtooth wave generation circuit 18
, Pulse width control comparator 19, and photocoupler 1
5, the phototransistor 20 and the secondary side circuit are composed of the light emitting diode 21 of the photocoupler 15 and the shunt regulator 22.

【0010】制御用補助定電圧回路16は、全波整流器
2の出力側より抵抗23と抵抗24,25の間の分圧と
して取り出してダイオード26及び平滑コンデンサ27
により整流した電圧を定電圧化する回路である。そし
て、この制御用補助定電圧回路16にフォトカプラ15
のフォトトランジスタ20と抵抗28が直列に接続され
ている。クロックパルス発生回路17は、前記補助定電
圧回路16で得られた定電圧より、デューティ比が50
%で周波数が好ましくは可聴周波数以上(例えば20K
Hz)のクロックパルスを形成する回路である。
The control auxiliary constant voltage circuit 16 is taken out from the output side of the full-wave rectifier 2 as a divided voltage between the resistor 23 and the resistors 24 and 25, and the diode 26 and the smoothing capacitor 27.
It is a circuit that makes the voltage rectified by the constant voltage. Then, the photocoupler 15 is connected to the control auxiliary constant voltage circuit 16.
The phototransistor 20 and the resistor 28 are connected in series. The clock pulse generation circuit 17 has a duty ratio of 50 from the constant voltage obtained by the auxiliary constant voltage circuit 16.
The frequency in% is preferably above the audible frequency (eg 20K
(Hz) clock pulse.

【0011】鋸歯状波発生回路18の一方の入力端子は
前記クロックパルス発生回路17の出力端子に接続さ
れ、他方の入力端子は前記抵抗23,24と抵抗25の
間の中点に接続され、出力端子はパルス幅制御コンパレ
ータ19のプラス側入力端子に接続されている。またパ
ルス幅制御コンパレータ19のマイナス側入力端子はフ
ォトトランジスタ20のエミッタと抵抗28の間の中点
に接続されている。フォトカプラ15の発光ダイオード
21のプラス側端子は、抵抗29を介して2次側主回路
のプラス側出力端子に接続され、マイナス側端子はシャ
ントレギュレータ22のカソード側端子に接続されてい
る。シャントレギュレータ22の比較入力端子は、2次
側主回路の出力電圧検出用抵抗11と分圧抵抗12との
中点に接続され、アノード側端子は2次側主回路のマイ
ナス側出力端子に接続されている。
One input terminal of the sawtooth wave generating circuit 18 is connected to the output terminal of the clock pulse generating circuit 17, and the other input terminal is connected to the midpoint between the resistors 23 and 24 and the resistor 25. The output terminal is connected to the positive side input terminal of the pulse width control comparator 19. The negative side input terminal of the pulse width control comparator 19 is connected to the middle point between the emitter of the phototransistor 20 and the resistor 28. The positive side terminal of the light emitting diode 21 of the photocoupler 15 is connected to the positive side output terminal of the secondary side main circuit via the resistor 29, and the negative side terminal is connected to the cathode side terminal of the shunt regulator 22. The comparison input terminal of the shunt regulator 22 is connected to the midpoint between the output voltage detecting resistor 11 and the voltage dividing resistor 12 of the secondary side main circuit, and the anode side terminal is connected to the minus side output terminal of the secondary side main circuit. Has been done.

【0012】以上の構成からなるスイッチングレギュレ
ータの動作を以下に説明する。交流電源1より供給され
る正弦波交流は、全波整流器2により図3に示す正弦波
状全波脈流波形に整流され、高周波トランス4の1次側
に供給される。一方、正弦波逆変調形パルス幅変調制御
回路14から図4中Eに示すように幅変調された20K
Hzの駆動パルス信号がFET5のゲート端子に印加さ
れるので、このFET5により前記1次側の正弦波状全
波電圧はスイッチング(チョッピング)されて2次側へ
の高周波キャリアとなる。なお、正弦波逆変調形パルス
幅変調制御回路14の動作は後に詳細に説明する。
The operation of the switching regulator having the above configuration will be described below. The sinusoidal alternating current supplied from the alternating-current power supply 1 is rectified by the full-wave rectifier 2 into the sinusoidal full-wave pulsating flow waveform shown in FIG. 3, and is supplied to the primary side of the high-frequency transformer 4. On the other hand, the sine wave inverse modulation type pulse width modulation control circuit 14 performs width modulation as shown by E in FIG.
Since a drive pulse signal of Hz is applied to the gate terminal of the FET 5, the FET 5 switches (chops) the sinusoidal full-wave voltage on the primary side to become a high frequency carrier to the secondary side. The operation of the sine wave inverse modulation type pulse width modulation control circuit 14 will be described later in detail.

【0013】前記FET5によりスイッチングされた1
次側の高周波パルス電圧は高周波トランス4により変圧
され、図5に示すように、電圧(Vs)が低いときはT
onが長く、位相π/2のピーク電圧(VsP)に近付
くにつれてTonが短くなる逆正弦波状の波形となっ
て、2次側に出力される。この2次側の高周波パルス電
圧は整流用ダイオード7によって再度直流化され、さら
に転流用フライホィールダイオード8と平滑用チョーク
コイル9と出力用平滑コンデンサ10によって平滑され
て出力される。
1 switched by the FET 5
The high-frequency pulse voltage on the secondary side is transformed by the high-frequency transformer 4, and as shown in FIG. 5, when the voltage (Vs) is low, T
The waveform of the inverse sine wave is such that on is long and Ton becomes shorter as it approaches the peak voltage (VsP) of the phase π / 2, and is output to the secondary side. The high-frequency pulse voltage on the secondary side is converted into a direct current again by the rectifying diode 7, and further smoothed by the commutation flywheel diode 8, the smoothing choke coil 9 and the output smoothing capacitor 10 and output.

【0014】このときの出力電圧V0は、次式で示され
る。 V0=Ton/T×Vs瞬時値 …(1) ここで、Tonは前述のように逆正弦波状であり、Vs
は正弦波状であるため、出力電圧V0は図5中1点鎖線
で示すような平坦な直流波形となる。高周波トランス4
の1次側及び2次側の電流は図5に示す高周波パルス電
圧と相似の波形となる。また、2次側高周波パルス電圧
に対する交流入力電流は、整流器2の入力側に設けた高
周波フィルタ3を通すことにより、正弦波に近似した線
形波形となり、図11に示す従来のような最大値付近に
電流が集中することがなくなる。なお、2次側高周波パ
ルス電圧の最大瞬時値(VsP)を直流出力電圧V0
対して十分大きく(例えば4倍以上)すればする程、入
力電流はさらに線形化される。
The output voltage V 0 at this time is expressed by the following equation. V 0 = Ton / T × Vs Instantaneous value (1) Here, Ton has an inverse sine wave shape as described above, and Vs
Is a sine wave, the output voltage V 0 has a flat DC waveform as shown by the alternate long and short dash line in FIG. High frequency transformer 4
The currents on the primary side and the secondary side have a waveform similar to the high frequency pulse voltage shown in FIG. Further, the AC input current with respect to the secondary-side high-frequency pulse voltage becomes a linear waveform approximate to a sine wave by passing through the high-frequency filter 3 provided on the input side of the rectifier 2, and near the maximum value as in the conventional case shown in FIG. The electric current will not be concentrated on. The input current is further linearized as the maximum instantaneous value (VsP) of the secondary side high frequency pulse voltage is made sufficiently large (for example, four times or more) with respect to the DC output voltage V 0 .

【0015】ところで、交流入力電圧及び負荷が一定で
あれば、正弦波逆変調形パルス幅変調制御回路14より
図4Eに示す駆動パルス信号がFET5に出力されてス
イッチングされるので、負荷にはある直流出力電圧V0
が得られる。いま交流入力電圧又は負荷が変動して出力
電圧V0が変化しようとすると、正弦波逆変調形パルス
幅変調制御回路14は出力電圧V0の変化に応じて全体
的に幅変調された駆動パルスをFET5に出力するの
で、出力電圧V0は一定に維持される。すなわち、正弦
波逆変調形パルス幅変調制御回路14は、入力電流正弦
波化のためのパルス幅変調と、定電圧化のためのパルス
幅変調を同時に行なわせる駆動パルスをFET5に出力
する結果、入力電流の正弦波化及び出力電圧の定電圧化
が可能となるのである。以下、この正弦波逆変調形制御
回路14の動作を詳細に説明する。
By the way, if the AC input voltage and the load are constant, the drive pulse signal shown in FIG. 4E is output from the sine wave inverse modulation type pulse width modulation control circuit 14 to the FET 5 for switching, so that the load is present. DC output voltage V 0
Is obtained. Now, when the AC input voltage or the load fluctuates and the output voltage V 0 is about to change, the sine wave inverse modulation type pulse width modulation control circuit 14 causes the drive pulse whose width is entirely modulated according to the change of the output voltage V 0. Is output to the FET 5, the output voltage V 0 is maintained constant. That is, the sine wave inverse modulation type pulse width modulation control circuit 14 outputs to the FET 5 a drive pulse for simultaneously performing pulse width modulation for making the input current sinusoidal and pulse width modulation for making the voltage constant, It is possible to make the input current sinusoidal and the output voltage constant. The operation of the sine wave inverse modulation control circuit 14 will be described in detail below.

【0016】正弦波逆変調形パルス幅変調制御回路14
の鋸歯状波発生回路18は、クロックパルス発生回路1
7から出力される図4中Aで示すデューティ50%の高
周波クロックパルスを同図中Bで示す入力交流正弦波同
期信号で同図中Cで示すように幅変調された鋸歯状波を
パルス幅制御コンパレータ19のプラス側入力端子に出
力する。一方、シャントレギュレータ22は、出力電圧
検出用抵抗11と分圧抵抗12の間の分電圧として検出
された出力電圧を基準電圧と比較してその変動分を増幅
する。この結果、フォトカプラ15の発光ダイオード2
1には出力電圧の変動分に比例した電流が抵抗29を介
して流れて発光し、またフォトトランジスタ20には発
光ダイオード21からの受光量に応じた出力電流が流れ
る。このフォトトランジスタ20に抵抗28を介して流
れる電流は出力電圧の変動分に比例し、そのフォトトラ
ンジスタ20のエミッタと抵抗28の間で検出される検
出電圧もまた出力電圧の変動に比例する。
Sine wave inverse modulation type pulse width modulation control circuit 14
The sawtooth wave generation circuit 18 of the clock pulse generation circuit 1
The high-frequency clock pulse output from A in FIG. 4 and having a duty of 50% is pulse-width-modulated by the input AC sine wave synchronization signal indicated by B in the same figure as shown in C in the figure. It outputs to the plus side input terminal of the control comparator 19. On the other hand, the shunt regulator 22 compares the output voltage detected as the divided voltage between the output voltage detecting resistor 11 and the voltage dividing resistor 12 with the reference voltage and amplifies the variation. As a result, the light emitting diode 2 of the photocoupler 15
A current proportional to the variation of the output voltage flows through the resistor 1 to emit light, and an output current according to the amount of light received from the light emitting diode 21 flows through the phototransistor 20. The current flowing through the resistor 28 in the phototransistor 20 is proportional to the variation of the output voltage, and the detection voltage detected between the emitter of the phototransistor 20 and the resistor 28 is also proportional to the variation of the output voltage.

【0017】パルス幅制御コンパレータ19は、図4中
Cに示すような前記鋸歯状波発生回路18から出力され
る鋸歯状波と、フォトトランジスタ20と抵抗28の間
で検出された図4中Dに示すような出力電圧の変動分に
比例した電圧とから、図4中Eに示すようにパルス幅変
調されたパルス電圧を前記FET5のゲート端子に出力
する。従って、仮に出力電圧V0がΔVだけ降下したと
すると、これに応じてパルス幅制御コンパレータ19の
マイナス側端子に加わる検出電圧が下がり、パルス幅制
御コンパレータ19よりFET5のゲート端子に出力さ
れる駆動パルス信号のパルス幅が拡張される。この結
果、高周波トランス4の2次側パルス電圧のTonが増
大し、上記(1)式から明らかなように出力電圧V0
ΔVだけ上昇して一定に制御される。
The pulse width control comparator 19 detects a sawtooth wave output from the sawtooth wave generating circuit 18 as shown by C in FIG. 4 and D in FIG. 4 detected between the phototransistor 20 and the resistor 28. A pulse voltage whose pulse width is modulated is output to the gate terminal of the FET 5 as indicated by E in FIG. Therefore, if the output voltage V 0 drops by ΔV, the detection voltage applied to the negative side terminal of the pulse width control comparator 19 drops accordingly, and the driving output from the pulse width control comparator 19 to the gate terminal of the FET 5 is performed. The pulse width of the pulse signal is expanded. As a result, Ton of the secondary side pulse voltage of the high frequency transformer 4 increases, and as is apparent from the above formula (1), the output voltage V 0 increases by ΔV and is controlled to be constant.

【0018】なお、この実施例においては、負荷が大き
い場合に図7に示すように、交流入力電圧が0Vになる
時点に同期してリップル電圧が現れるが、これは出力用
平滑コンデンサ10の容量を大きくすることにより軽減
することができる。図8は、出力が大きい場合に最適な
フルブリッジ方式のスイッチングレギュレータの回路を
示し、この回路では、半導体スイッチング素子である4
個のFET5a,5b,5c,5dをブリッジ状に接続
し、高周波トランス4を介し変圧された2次電圧を高周
波ダイオード7a及び7bにて全波整流し、前記同様に
負荷に定電圧を供給するようにしたものである。
In this embodiment, when the load is large, as shown in FIG. 7, a ripple voltage appears in synchronization with the time when the AC input voltage becomes 0 V. This is due to the capacitance of the output smoothing capacitor 10. Can be reduced by increasing. FIG. 8 shows a circuit of a full-bridge type switching regulator which is most suitable when the output is large. In this circuit, a semiconductor switching element 4
The FETs 5a, 5b, 5c, 5d are connected in a bridge shape, the secondary voltage transformed through the high frequency transformer 4 is full-wave rectified by the high frequency diodes 7a and 7b, and a constant voltage is supplied to the load as described above. It was done like this.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば以下の効果を有する。高周波トランスの1次側
で正弦波状の全波整流波形を直接スイッチングし、パル
ス幅が逆正弦波状に変化する高周波パルスを2次側に出
力するため、高周波トランスの1次側,2次側を流れる
電流は高周波パルス電流となり、この高周波パルスから
なる交流入力電流は整流器の入力側に設けた高周波フィ
ルタを通ることにより正弦波状に線形化される。したが
って、従来のように奇数高調波を含む非線形成分が入力
電流に現れなくなり、入力配線路にある変電所のトラン
スの異常発熱や騒音が軽減される。スイッチング素子に
よるスイッチング動作の周波数は極めて高く、このスイ
ッチングにより得られる高周波パルスが2次側チョーク
コイルを介して出力用平滑コンデンサに印加されるた
め、力率が改善され、無効電流が少なくなるとともに、
チョークコイルが小型化される。1次側には低周波交流
入力を平滑する大容量の入力用平滑コンデンサが無く、
また2次側の出力用平滑コンデンサは高周波パルスを平
滑するものであってリップル電流が極めて少なく、しか
もその容量は従来の入力用平滑コンデンサと出力用平滑
コンデンサの容量を加えたものよりも小さくなるので、
装置が小型化し、安価になる。
As is apparent from the above description, the present invention has the following effects. The primary side of the high-frequency transformer directly switches the sine-wave full-wave rectified waveform and outputs the high-frequency pulse whose pulse width changes to an inverse sine wave to the secondary side. The flowing current becomes a high frequency pulse current, and the alternating current input current consisting of this high frequency pulse is linearized in a sinusoidal shape by passing through a high frequency filter provided on the input side of the rectifier. Therefore, a non-linear component including odd harmonics does not appear in the input current as in the conventional case, and abnormal heat generation and noise of the transformer in the substation in the input wiring path are reduced. The frequency of the switching operation by the switching element is extremely high, and the high frequency pulse obtained by this switching is applied to the output smoothing capacitor via the secondary side choke coil, so the power factor is improved and the reactive current is reduced, and
The choke coil is miniaturized. There is no large-capacity input smoothing capacitor for smoothing low-frequency AC input on the primary side,
The output smoothing capacitor on the secondary side smoothes high frequency pulses and has a very small ripple current, and its capacity is smaller than that of the conventional input smoothing capacitor plus the output smoothing capacitor. So
The device becomes smaller and cheaper.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明に係るスイッチングレギュレータの回
路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a switching regulator according to the present invention.

【図2】 正弦波逆変調形パルス幅変調制御回路の回路
図である。
FIG. 2 is a circuit diagram of a sine wave inverse modulation type pulse width modulation control circuit.

【図3】 1次側整流器の出力電圧の波形図である。FIG. 3 is a waveform diagram of the output voltage of the primary side rectifier.

【図4】 正弦波逆変調形パルス幅変調制御回路による
パルス形成過程を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a pulse forming process by a sine wave inverse modulation type pulse width modulation control circuit.

【図5】 2次側高周波パルス電圧の波形図である。FIG. 5 is a waveform diagram of a secondary side high frequency pulse voltage.

【図6】 本発明による入力電流の波形図である。FIG. 6 is a waveform diagram of an input current according to the present invention.

【図7】 本発明によるリップルが多い場合の出力電圧
の波形図である。
FIG. 7 is a waveform diagram of an output voltage when there are many ripples according to the present invention.

【図8】 スイッチングレギュレータの他の実施例の回
路図である。
FIG. 8 is a circuit diagram of another embodiment of the switching regulator.

【図9】 従来のスイッチングレギュレータの回路図で
ある。
FIG. 9 is a circuit diagram of a conventional switching regulator.

【図10】 図9に示す従来のスイッチングレギュレー
タの1次側平滑コンデンサの出力波形図である。
10 is an output waveform diagram of the primary side smoothing capacitor of the conventional switching regulator shown in FIG.

【図11】 図9に示す従来のスイッチングレギュレー
タの入力電流の波形図である。
11 is a waveform diagram of an input current of the conventional switching regulator shown in FIG.

【図12】 図9に示す従来のスイッチングレギュレー
タの出力電圧の波形図である。
12 is a waveform diagram of the output voltage of the conventional switching regulator shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…交流電源、 2…全波整流
器(整流回路)、3…高周波フィルタ、
4…高周波トランス、5…FET(スイッチング素
子)、 7…整流用ダイオード、8…転流用フライ
ホィールダイオード、 9…平滑用チョークコイル、1
0…出力用平滑コンデンサ、 14…パルス幅変
調制御回路。
1 ... AC power supply, 2 ... Full wave rectifier (rectifier circuit), 3 ... High frequency filter,
4 ... High frequency transformer, 5 ... FET (switching element), 7 ... Rectifier diode, 8 ... Commutation flywheel diode, 9 ... Smoothing choke coil, 1
0 ... Output smoothing capacitor, 14 ... Pulse width modulation control circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 高周波トランスの1次側に平滑回路を含
まない整流回路とスイッチング素子とを設け、前記整流
回路の交流入力側に高周波フィルターを設ける一方、高
周波トランスの2次側に整流,平滑回路を設けるととも
に、前記スイッチング素子によりスイッチングされる電
圧のパルス幅を電圧が低いときは長く電圧が高いときは
短くなるように逆正弦波状に制御し、併せて直流出力電
圧の変化に基づいて全体のパルス幅をも制御するパルス
幅変調制御回路を設けたことを特徴とするスイッチング
レギュレータ。
1. A rectifier circuit not including a smoothing circuit and a switching element are provided on the primary side of the high frequency transformer, a high frequency filter is provided on the AC input side of the rectifier circuit, and rectification and smoothing are provided on the secondary side of the high frequency transformer. In addition to providing a circuit, the pulse width of the voltage switched by the switching element is controlled in an inverse sine wave shape so that it is long when the voltage is low and short when the voltage is high. A switching regulator having a pulse width modulation control circuit for controlling the pulse width of the switching regulator.
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