JPH06113527A - スイッチング電源回路 - Google Patents

スイッチング電源回路

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JPH06113527A
JPH06113527A JP25854592A JP25854592A JPH06113527A JP H06113527 A JPH06113527 A JP H06113527A JP 25854592 A JP25854592 A JP 25854592A JP 25854592 A JP25854592 A JP 25854592A JP H06113527 A JPH06113527 A JP H06113527A
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JP
Japan
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power supply
photocoupler
switching
voltage
switching power
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Application number
JP25854592A
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English (en)
Inventor
Toshiyuki Zaitsu
俊行 財津
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 フォトカプラを使用したスイッチング電源に
おいて、過度応答速度を早くしたスイッチング電源回路
を提供すること。 【構成】 スイッチング電源回路は、スイッチング制御
信号によってスイッチング動作をして直流電圧を出力す
るコンバータ10と、コンバータ10の出力直流電圧V
o を取込み、これを基準電圧21と比較して得た誤差信
号をPWMコンパレータ25に与えてスイッチング制御
信号Ss を形成する制御回路20とを備えている。ま
た、制御回路20では、誤差増幅器22で得た誤差信号
でフォトカプラ23の発光ダイオードLEDを駆動して
いる。かつフォトカプラ23のフォトトランジスタPT
r は、エミッタを接地し、かつコレクタを負荷抵抗24
を介して電源Vcc1 に接続している。このコレクタの出
力をPWMコンパレータ25の反転入力端子に供給して
いる。

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電源回路に
係わり、特にフォトカプラを用いてPWM制御によるス
イッチング電源回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種のスイッチング電源回路
は、フォトカプラを用いてPWM(Pulse Width Modula
tion)制御により、直流出力を一定電圧に維持してい
る。
【0003】図3は、従来のスイッチング電源回路を示
す回路図である。
【0004】図3に示すスイッチング電源回路は、コン
バータ110と、制御回路120とからなる。コンバー
タ110は、直流入力Ei を制御回路120からのスイ
ッチング制御信号SS によりスイッチングして一定の直
流電圧Voを出力するようになっている。制御回路12
0は、上記の直流電圧Vo を取り込み、基準電圧121
と比較し、その比較結果に応じてスイッチング制御信号
S を生成するようになっている。
【0005】また、制御回路120は、基準電圧12
1、誤差増幅器122、フォトカプラ123、抵抗12
4、PWMコンパレータ125、駆動回路126を備
え、次のように構成されている。誤差増幅器122は、
上記の直流出力Vo と基準電圧121とを比較し、その
比較結果に基にフォトカプラ123の発光ダイオードL
EDを駆動する。フォトカプラ123の受光トランジス
タPTr は、そのコレクタを電源VCC1 に接続し、その
エミッタを抵抗124を介して接地している。この受光
トランジスタPTr のエミッタは、PWMコンパレータ
125の反転入力端子に接続されている。また、PWM
コンパレータ125の非反転入力端子には三角波127
が入力されている。このPWMコンパレータ125の出
力端子は、駆動回路126に接続されている。駆動回路
126は、PWMコンパレータ125からの出力信号を
増幅してスイッチング制御信号SS として出力する。
【0006】このようなスイッチング電源回路によれ
ば、コンバータ110からの直流出力Vo は、誤差増幅
器122において基準電圧121と比較される。誤差増
幅器122は、比較結果に応じてフォトカプラ123の
発光ダイオードLEDを発光させる。フォトカプラ12
3の受光トランジスタPTr は、発光ダイオードLED
を発光を受けて、抵抗124に所定の電圧を発生させ
る。抵抗124の電圧はPWMコンパレータ125の反
転入力端子に供給されて、非反転入力端子に印加されて
いる三角波127と比較される。その比較結果は、駆動
回路126において増幅される。駆動回路126からの
スイッチング制御信号SS は、コンバータ110をスイ
ッチング制御する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来のスイッチング電
源回路にあっては、フォトカプラ123の受光トランジ
スタPTr のエミッタに発生する信号をPWMコンパレ
ータ125の反転入力端子に入力するようにしているた
め、スイッチング電源回路の過度応答が悪いという問題
があった。
【0008】本発明は、上述した問題点に鑑み、過度応
答のよいスイッチング電源回路を提供することを目的と
する。
【0009】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、本発明のスイッチング電源回路は、スイッチン
グ制御信号によってスイッチング動作をして直流電圧を
出力するコンバータと、前述したコンバータの出力直流
電圧を取り込み、これを基準電圧と比較して得た誤差信
号をPWMコンパレータに与えてスイッチング制御信号
を形成する制御回路とを備えたスイッチング電源回路に
おいて、前述した制御回路は、上述した誤差信号でフォ
トカプラの発光ダイオードを駆動し、かつフォトカプラ
の受光トランジスタのコレクタから取り出した信号をP
WMコンパレータに入力端子に供給するように構成した
ことを特徴とするものである。
【0010】また、前述したフォトカプラは、受光トラ
ンジスタのエミッタを接地し、コレクタを負荷抵抗を介
して電源に接続し、コレクタ・負荷抵抗の接続点から誤
差信号に応じた信号を得るようにしたことを特徴とする
ものである。
【0011】このように構成した本発明のスイッチング
電源回路によれば、次のような理由により過度応答がよ
くなる。
【0012】図4は本発明のスイッチング電源回路の過
度応答がよくなる理由を説明するための図であり、同図
(a)はコレクタ負荷の場合の回路構成を、同図(b)
がエミッタ負荷の場合の回路構成をそれぞれ示してい
る。
【0013】フォトカプラの受光トランジスタPT
r は、フォトダイオードPDと、トランジスタTr から
なり、かつコレクタ負荷の場合には抵抗負荷RL を図4
(a)に示すように接続し、またエミッタ負荷の場合に
は抵抗負荷RL を図4(b)に示すように接続し、それ
ぞれ出力端子TO から信号を取り出すようにしてあるも
のとする。また、これら回路は、電源VCCとアースとの
間に接続される。
【0014】そして、フォトダイオードPDの部分の静
電容量分をCP 、トランジスタTrのコレクタ・ベース
間の静電容量分をCCBとし、前述のトランジスタTr
電流増幅率をhfeとすると、コレクタ負荷(図4(a)
参照)のときの時定数tfcは、(1)式に示す通りとな
る。
【0015】
【数1】
【0016】エミッタ負荷(図4(b)参照)のときの
時定数tfeは、(2)式に示す通りとなる。
【0017】
【数2】
【0018】ここで、CCB=1〔pF〕、CP =10
〔pF〕、hfe=120とすると、これらの比は(3)
式で示される。
【0019】
【数3】
【0020】すなわち、同じ抵抗負荷RL でもコレクタ
負荷とすることで応答速度を約10倍早くできることが
分かった。そこで、本発明者らは、上述した点を考慮
し、本発明のスイッチング電源回路についてコレクタ負
荷を採用し、前述のスイッチング電源回路の過度応答を
よくしたものである。
【0021】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
【0022】図1は、本発明のスイッチング電源回路の
実施例を示すブロック図である。この図に示すスイッチ
ング電源回路は、コンバータ10と、制御回路20とか
らなる。
【0023】ここで、コンバータ10は、直流入力Ei
を制御回路20からのスイッチング制御信号SS により
スイッチングして一定の直流電圧Vo を出力するように
なっている。制御回路20は、上記の直流電圧Vo を取
り込み、基準電圧21と比較し、その比較結果に応じて
スイッチング制御信号SS を生成して、コンバータ10
を制御する。
【0024】また、制御回路20は、基準電圧21、誤
差増幅器22、フォトカプラ23、負荷抵抗24、PW
Mコンパレータ25、駆動回路26、三角波27を備
え、次のように構成されている。誤差増幅器22は、上
記の直流出力Vo と基準電圧21とを比較し、その比較
結果を基にフォトカプラ23の発光ダイオードLEDを
駆動できるような回路構成とされている。フォトカプラ
123の受光トランジスタPTr は、そのコレクタを負
荷抵抗24を介して電源VCC1 に接続し、そのエミッタ
を接地している。この受光トランジスタPTr のコレク
タと負荷抵抗24との接続点は、PWMコンパレータ2
5の反転入力端子に接続されており、抵抗24で発生し
た誤差信号に応じた電圧VS をPWMコンパレータ25
の反転入力端子に供給している。また、PWMコンパレ
ータ25の非反転入力端子には三角波(VT )27が入
力されている。このPWMコンパレータ25の出力端子
は、駆動回路26に接続されている。駆動回路26は、
PWMコンパレータ25からの出力信号を増幅してスイ
ッチング制御信号SS としてコンバータ10に供給でき
るような回路構成になっている。
【0025】このように構成された実施例の作用を図1
を基に図2を参照して説明する。
【0026】図2は、本実施例の作用を説明するための
タイミングチャートである。
【0027】コンバータ10は、スイッチング制御信号
S を基にスイッチングを行うとともに、整流平滑を行
って直流電圧Vo を出力している。
【0028】このようなコンバータ10の直流電圧Vo
は、制御回路20に入力される。制御回路20では、直
流出力Vo と基準電圧21とが誤差増幅器22に印加さ
れて比較される。この比較されて得た誤差は誤差増幅器
22で増幅される。誤差増幅器22の出力は、フォトカ
プラ23の発光ダイオードLEDを駆動する。これによ
り、負荷抵抗24(受光トランジスタPTr のコレク
タ)で得られる電圧VSは、PWMコンパレータ25の
反転入力端子に供給される。このPWMコンパレータ2
5の非反転入力端子に、三角波(VT )27を入力す
る。
【0029】PWMコンパレータ25では、図2に示す
ように、電圧VS が実線あるいは破線のように変動する
ことに応じて、一周期Tに対するオン時間TONを実線あ
るいは破線のように変動する信号を出力する。この出力
信号は、駆動回路26で増幅された後コンバータ10を
スイッチング制御する。
【0030】つまり、上述した制御回路20によれば、
例えば直流電圧Vo が上昇すると、誤差増幅器22の出
力が上昇し、フォトカプラ23の発光ダイオードLED
の電流が小さくなり、フォトカプラ23の受光トランジ
スタPTr のインピーダンスが大きくなる。よって、P
WMコンパレータ25の入力電圧VS が上昇し、図2に
示すように、TON時間が短く(破線のように)なるスイ
ッチング制御信号SSをコンバータ10に与える。した
がって、コンバータ10から出力される直流電圧Vo
低下する。
【0031】一方、上述した制御回路20によれば、例
えば直流電圧Vo が上述とは逆に下降すると、誤差増幅
器22の出力が下降し、フォトカプラ23の発光ダイオ
ードLEDの電流が大きくなり、フォトカプラ23の受
光トランジスタPTr のインピーダンスが小さくなる。
よって、PWMコンパレータ25の入力電圧VS が下降
し、図2に示すように、TON時間が長く(実線のよう
に)なるスイッチング制御信号SS をコンバータ10に
与える。したがって、コンバータ10から出力される直
流電圧Vo が上昇する。
【0032】このようにコンバータ10は制御回路20
に制御されて、出力直流電圧Vo を一定に維持されるこ
とになる。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、フ
ォトカプラをコレクタ負荷にすることにより、入力電圧
の急変や負荷急変に対する過渡応答がよくなるという効
果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のスイッチング電源回路の一実施例を示
す回路図である。
【図2】同実施例の動作を説明するために示すタイミン
グチャートである。
【図3】従来のスイッチング電源回路を示す回路図であ
る。
【図4】本発明のスイッチング電源回路の過度応答の原
理をそれぞれ示す回路図である。
【符号の説明】
10 コンバータ 20 制御回路 21 基準電圧 22 誤差増幅器 23 フォトカプラ 24 負荷抵抗 25 PWMコンパレータ 26 駆動回路 LED 発光ダイオード PTr フォトトランジスタ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スイッチング制御信号によってスイッチ
    ング動作をして直流電圧を出力するコンバータと、前記
    コンバータの出力直流電圧を取り込み、これを基準電圧
    と比較して得た誤差信号をPWMコンパレータに与えて
    スイッチング制御信号を形成する制御回路とを備えたス
    イッチング電源回路において、 前記制御回路は、前記誤差信号でフォトカプラの発光ダ
    イオードを駆動し、かつフォトカプラの受光トランジス
    タのコレクタから取り出した信号をPWMコンパレータ
    に入力端子に供給するように構成したことを特徴とする
    スイッチング電源回路。
  2. 【請求項2】 前記フォトカプラは、受光トランジスタ
    のエミッタを接地し、コレクタを負荷抵抗を介して電源
    に接続し、コレクタ・負荷抵抗の接続点から誤差信号に
    応じた信号を得るようにしたことを特徴とする請求項1
    記載のスイッチング電源回路。
JP25854592A 1992-09-28 1992-09-28 スイッチング電源回路 Pending JPH06113527A (ja)

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