JPH0626069Y2 - 降圧型スイッチングレギュレータ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （考案の分野） 本考案は、降圧型スイッチングレギュレータに関する。

（従来技術とその問題点） 第３図は従来例の降圧型スイッチングレギュレータの回
路図である。同図において、ＩＮ１，ＩＮ２はレギュレ
ートされるべき電圧である入力電圧が与えられる入力端
子、ＯＵＴ１，ＯＵＴ２はレギュレートされた電圧であ
る出力電圧が出力される出力端子である。ＴＲは入力端
子ＩＮ１と出力端子ＯＵＴ１との間の電源ラインＬＮに
入力部としてのエミッタと出力部としてのコレクタが直
列に挿入接続され、かつベースに与えられる制御信号に
応答してオンオフ動作する制御トランジスタ、ＣＴは前
記出力電圧の大きさの変化を検出し、その検出結果に基
づいてその出力電圧が一定となるように制御トランジス
タＴＲのオンオフ動作を制御する制御信号を制御トラン
ジスタＴＲのベースに出力する制御回路である。ＤＲは
制御トランジスタＴＲのコレクタと出力端子ＯＵＴ１と
の間に接続されてその制御トランジスタＴＲの出力を直
流化して出力端子ＯＵＴ１に出力するものであって、半
波整流ダイオードＤ、コイルＬおよび平滑コンデンサＣ
からなる直流化回路である。Ｒ１は制御トランジスタＴ
Ｒの誤動作防止用の抵抗、Ｒ２は制御トランジスタＴＲ
に対するベース電流制限抵抗である。

そして、制御回路ＣＴは電源受給部、接地部、出力
電圧Ｖｏの入力部および制御信号の出力部を持ち、
その内部には発振器、基準電圧回路、比較器、フリップ
フロップ等の多数の回路で構成されたものであって、そ
の電源受給部は電源ラインＬＮの内、入力端子ＩＮ１
と制御トランジスタＴＲのエミッタとの間の電源ライン
（以下、入力側電源ラインという）ＬＮ１に接続され、
その接地部は接地ラインＥＮに接続され、その入力部
は出力端子ＯＵＴ１と制御トランジスタＴＲのコレク
タとの間の電源ライン（以下、出力側電源ライン）ＬＮ
２に接続され、その出力部はベース電流制限抵抗Ｒ２
を介して制御トランジスタＴＲのベースに接続されてい
る。

次に、上記構成を有する従来例のスイッチングレギュレ
ータの動作について第４図のタイミングチャートを参照
して説明する。第４図（ａ）は入力端子ＩＮ１，ＩＮ２
間に入力される入力電圧Ｖｉのタイミングチャートであ
り、第４図（ｂ）は出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２から出
力される出力電圧Ｖｏのタイミングチャートであり、第
４図（ｃ）は制御トランジスタＴＲのオンオフ動作状態
を示すタイミングチャートである。

まず、時刻ｔ０で入力端子ＩＮ１，ＩＮ２に入力電圧Ｖ
ｉが印加される。そして、この入力電圧Ｖｉは制御トラ
ンジスタＴＲのエミッタに与えられるのであるが、制御
トランジスタＴＲはオフ状態であるから、その出力端子
ＯＵＴ１，ＯＵＴ２側における出力電圧Ｖｏはゼロであ
る。そして、時刻ｔ１で制御回路ＣＴの電源受給部に
入力されている入力電圧Ｖｉがその制御回路ＣＴの作動
電圧値Ｖｃｔに到達すると、制御回路ＣＴが作動状態と
なり、その結果、その制御回路ＣＴの出力部からは制
御トランジスタＴＲをオン状態に駆動する制御信号が出
力されて、第４図（ｃ）に示すように制御トランジスタ
ＴＲはオン状態となる。制御トランジスタＴＲがオン状
態となると、その入力電圧Ｖｉはその制御トランジスタ
ＴＲのコレクタ・エミッタを介して直流化回路ＤＲに出
力されるとともに、その直流化回路ＤＲで直流化されて
のち、出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２から出力される。こ
の場合、出力電圧Ｖｏは時刻ｔ１で立ち上がりを開始し
てからは時刻ｔ２で所定値に到達するのであるが、その
時刻ｔ１〜ｔ２間においては、制御回路ＣＴの入力部
に与えられる出力電圧Ｖｏに対してその制御回路ＣＴの
出力部からは制御信号が出力されて制御トランジスタ
ＴＲはオン駆動される。次いで、時刻ｔ２で出力電圧Ｖ
ｏが所定値に到達すると、それ以降は制御回路ＣＴから
の制御信号の応答して制御トランジスタＴＲは第４図
（ｃ）に示すようにオンオフ駆動される。

ところで、上記の構成および動作をする従来例のスイッ
チングレギュレータにあっては、制御回路ＣＴに対して
入力側電源ラインＬＮ１における入力電圧Ｖｉがそれの
作動電源として供給されているが、このような供給方式
では入力電圧Ｖｉが増加すると、その増加に比例してそ
の制御回路ＣＴの内部における消費電力も増加する。そ
のような消費電力の増加はスイッチングレギュレータの
効率の低下につながるという大きな問題となるのみなら
ず、消費電力量が大きくなると、それに伴って制御回路
ＣＴの内部の電子部品の発熱量も増大してその電子部品
の温度上昇を来し、その結果、その温度上昇を防止する
ための放熱手段などのコスト的にも不利となる対策を講
じる必要が生じるなどの不都合もある。

（考案の目的） 本考案は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、
制御回路での消費電力量を小さくすることでスイッチン
グレギュレータの効率を上げるとともに、コスト的に不
利な放熱手段などの対策を不要にすることを目的として
いる。

（考案の構成と効果） 本考案は前記目的を達成するために、入力端子と出力端
子との間の電源ラインにコレクタ・エミッタからなる入
・出力部が直列に挿入接続され、かつベースに与えられ
る制御信号に応答してオンオフ動作する制御トランジス
タと、出力電圧の大きさの変化を検出し、その検出結果
に基づいてその出力電圧が一定となるように前記制御ト
ランジスタのオンオフ動作を制御する制御信号を前記制
御トランジスタのベースに出力する制御回路とを具備す
る降圧型スイッチングレギュレータにおいて、前記入力
端子と前記制御トランジスタの入力部との間の電源ライ
ン（入力側電源ライン）に接続され、前記入力側電源ラ
インを介して与えられる入力電圧が所定値以下のときは
その入力電圧の変化に追随して変化し、その入力電圧が
所定値に達した後はその入力電圧の変化とは無関係の一
定の基準電圧を出力する基準電圧回路と、前記入力電圧
を作動電源として供給されるとともに前記基準電圧が一
方の入力部に与えられ、前記出力電圧が他方の入力部に
与えられ、前記基準電圧が前記出力電圧よりも、大きい
ときに前記制御トランジスタをオン駆動する駆動信号を
出力し、小さいときはその駆動信号の出力を停止する比
較器とを備え、前記制御回路は、その電源受給部を前記
出力端子と前記制御トランジスタの出力部との間の電源
ライン（出力側電源ライン）に接続されるとともに、前
記比較器が駆動信号の出力を停止する前に供給されるそ
の電源受給部への出力電圧により作動して前記制御信号
の出力を開始することを特徴としている。

上記の構成において基本的には出力電圧の増減に応じて
制御回路から出力されてくる制御信号に応答して、制御
トランジスタはオンオフ駆動され、その結果、出力電圧
は一定値に制御される。

そして、上記のような出力電圧の制御を行うスイッチン
グレギュレータにおいては、制御回路の電源受給部が出
力側電源ラインに接続されているから、制御回路は入力
電圧が増減しても常時一定の出力電圧でかつその入力電
圧よりは低圧の電圧で作動されることになり、制御回路
での電力消費を小さく抑制することが可能となる。そし
て、この場合、制御回路が出力側に設けられていること
から、入力端子に入力電圧が与えられたときに制御トラ
ンジスタを起動する手段として基準電圧回路と比較器と
が設けられているのであるが、この基準電圧回路と比較
器とにおける消費電力は小さく、したがって、制御回路
を出力側に設けたことにより全体の消費電力は従来例の
スイッチングレギュレータよりも小さく抑制することが
可能となる。なお、基準電圧回路と比較器とによる制御
トランジスタの起動では、まず、比較器の一方の入力部
には基準電圧回路からの基準電圧が与えられ、またその
比較器の他方の入力部には出力電圧が与えられる。そし
て、その比較器は、それぞれの入力部に与えられる基準
電圧と出力電圧との大小を比較し、基準電圧が出力電圧
よりも、大きいときは制御トランジスタをオン駆動する
駆動信号を出力し、小さいときはその駆動信号の出力を
停止する。そして、比較器が駆動信号の出力を停止する
前に制御回路からその制御トランジスタにはそれをオン
駆動する制御信号が出力される。

したがって、本考案によれば、制御回路を出力側に設け
るとともに、その出力側の出力電圧でそれを作動するよ
うに構成したから、スイッチングレギュレータとしての
消費電力を従来のそれよりも小さく抑えることが可能と
なり、これにより、スイッチングレギュレータとしての
効率を上げることが可能となるとともに、その消費電力
の低下により制御回路にコスト的に不利な放熱手段を設
ける必要もない。

（実施例の説明） 以下、本考案の実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。第１図は本考案の実施例に係るスイッチングレギュ
レータの回路図であり、第２図は同実施例のスイッチン
グレギュレータの動作説明に供するタイミングチャート
である。これらの図において、従来例に係る第３図およ
び第４図と対応する部分には同一の符号を付している。

第１図において、ＩＮ１，ＩＮ２は入力端子、ＯＵＴ
１，ＯＵＴ２は出力端子、ＴＲは制御トランジスタ、Ｃ
Ｔは制御回路、ＤＲは半波整流ダイオードＤ、コイルＬ
および平滑コンデンサＣからなる直流化回路、Ｒ１は誤
動作防止用の抵抗、Ｒ２はベース電流制限抵抗である。

上記構成は基本的には従来例のそれと同様であるが、本
実施例のスイッチングレギュレータは次の構成を具備す
ることに特徴を有している。

すなわち、本実施例のスイッチングレギュレータにおい
て最も大きな特徴は制御回路ＣＴの電源受給部が出力
側電源ラインＬＮ２に接続されていることである。そし
て、これにより制御回路ＣＴを出力電圧Ｖｏで作動する
構成にしたことにより、入力電圧の立ち上がり時には、
その制御回路ＣＴで制御トランジスタＴＲを起動するこ
とができなくなる。そこで、本実施例では、その入力電
圧の立ち上がり時での制御トランジスタＴＲの起動のた
めに、入力側電源ラインＬＮ１と接地ラインＥＮとの間
に、抵抗Ｒ３とツェナーダイオードＺＤとで構成された
基準電圧回路ＲＣと、入力電圧Ｖｉが作動電源として供
給されるとともに基準電圧が一方の入力部（−）に与え
られ、出力端子ＯＵＴ１における出力電圧Ｖｏが他方の
入力部（＋）に与えられ、かつ基準電圧が出力電圧Ｖｏ
よりも、大きいときに制御トランジスタＴＲをオン駆動
する駆動信号を出力し、小さいときはその駆動信号の出
力を停止する比較器ＣＰとを備えたのである。

この基準電圧回路ＲＣは、上記構成により、入力側電源
ラインＬＮ１からの入力電圧Ｖｉが所定値以下のときは
その入力電圧Ｖｉの変化に追随して変化し、その入力電
圧Ｖｉが所定値に達した後はその入力電圧Ｖｉの変化と
は無関係の一定の基準電圧Ｖｚｄ（ツェナーダイオード
ＺＤのツェナー電圧）を出力することになる。

次に、動作を第２図のタイミングチャートを参照して説
明する。第２図（ａ）は入力電圧Ｖｉのタイミングチャ
ートであり、第２図（ｂ）は出力電圧Ｖｏのタイミング
チャートであり、第２図（ｃ）は比較器ＣＰの出力状態
を示すタイミングチャートであり、第２図（ｄ）は制御
回路ＣＴの出力状態を示すタイミングチャートであり、
第２図（ｅ）は制御トランジスタＴＲのオンオフ状態を
示すタイミングチャートである。

まず、第２図（ａ）に示すように時刻ｔ０において、入
力端子ＩＮ１，ＩＮ２間に入力電圧Ｖｉが与えられてか
ら、その入力電圧Ｖｉが時刻ｔ１において比較器ＣＰを
作動状態とする電圧Ｖｃｐに到達してその比較器ＣＰが
作動状態になると、第２図（ｃ）に示すようにその比較
器ＣＰは出力状態がハイレベルからローレベルに変位し
てその出力部からは制御トランジスタＴＲをオン駆動す
る駆動信号が出力される。これにより、制御トランジス
タＴＲはオン状態に駆動される。制御トランジスタＴＲ
がオン状態になると、その制御トランジスタＴＲの出力
部であるコレクタ側にはその入力電圧Ｖｉがあらわれ、
その入力電圧Ｖｉは直流化回路ＤＲで直流化されたの
ち、出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２から出力電圧Ｖｏとし
て出力される。そして、この場合の出力電圧Ｖｏは第２
図（ｂ）に示すように時刻ｔ１から徐々に増加していく
のであるが、時刻ｔ２においてその電圧値が制御回路Ｃ
Ｔの作動電圧Ｖｃｔに到達すると、その制御回路ＣＴは
第２図（ｄ）に示すようにその出力状態がハイレベルか
らローレベルに変位することでその作動を開始してその
出力部からは制御トランジスタＴＲをオン状態に駆動
する制御信号が出力される。したがって、制御トランジ
スタＴＲは、この場合、比較器ＣＰからの駆動信号を制
御回路ＣＴからの制御信号とによりオン状態に駆動され
ていることになる。

さらに、出力電圧Ｖｏが第２図（ｂ）の時刻ｔ３に示す
ように基準電圧回路ＲＣの最大の基準電圧Ｖｚｄを越え
ると、比較器ＣＰの出力状態は第２図（ｃ）の時刻ｔ３
に示すように、ローレベルからハイレベルに変位し、こ
れにより、比較器ＣＰからは制御トランジスタＴＲをオ
ン状態に駆動する駆動信号の出力が停止される。なお、
この場合の制御トランジスタＴＲは制御回路ＣＴからの
制御信号によりオン状態に駆動されている。そして、こ
の時刻ｔ３以降は、従来のスイッチングレギュレータと
同様にして制御トランジスタＴＲのオンオフが制御され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係るスイッチングレギュレ
ータの回路図、第２図は同実施例のスイッチングレギュ
レータの動作説明に供するタイミングチャートである。 第３図は従来例のスイッチングレギュレータの回路図、
第４図は同従来例の動作説明に供するタイミングチャー
トである。 ＩＮ１，ＩＮ２…入力端子、ＯＵＴ１，ＯＵＴ２…出力
端子、ＴＲ…制御トランジスタ、ＣＴ…制御回路、ＲＣ
…基準電圧回路、、ＣＰ…比較器、ＬＮ１…入力側電源
ライン、ＬＮ２…出力側電源ライン。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】入力端子と出力端子との間の電源ラインに
   コレクタ・エミッタからなる入・出力部が直列に挿入接
   続され、かつベースに与えられる制御信号に応答してオ
   ンオフ動作する制御トランジスタと、出力電圧の大きさ
   の変化を検出し、その検出結果に基づいてその出力電圧
   が一定となるように前記制御トランジスタのオンオフ動
   作を制御する制御信号を前記制御トランジスタのベース
   に出力する制御回路とを具備する降圧型スイッチングレ
   ギュレータにおいて、 前記入力端子と前記制御トランジスタの入力部との間の
   電源ライン（入力側電源ライン）に接続され、前記入力
   側電源ラインを介して与えられる入力電圧が所定値以下
   のときはその入力電圧の変化に追随して変化し、その入
   力電圧が所定値に達した後はその入力電圧の変化とは無
   関係の一定の基準電圧を出力する基準電圧回路と、前記
   入力電圧を作動電源として供給されるとともに前記基準
   電圧が一方の入力部に与えられ、前記出力電圧が他方の
   入力部に与えられ、前記基準電圧が前記出力電圧より
   も、大きいときに前記制御トランジスタをオン駆動する
   駆動信号を出力し、小さいときはその駆動信号の出力を
   停止する比較器とを備え、 前記制御回路は、その電源受給部を前記出力端子と前記
   制御トランジスタの出力部との間の電源ライン（出力側
   電源ライン）に接続されるとともに、前記比較器が駆動
   信号の出力を停止する前に供給されるその電源受給部へ
   の出力電圧により作動して前記制御信号の出力を開始す
   ることを特徴とする降圧型スイッチングレギュレータ。