JPH06335238A - 電源装置 - Google Patents

電源装置

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JPH06335238A
JPH06335238A JP11479193A JP11479193A JPH06335238A JP H06335238 A JPH06335238 A JP H06335238A JP 11479193 A JP11479193 A JP 11479193A JP 11479193 A JP11479193 A JP 11479193A JP H06335238 A JPH06335238 A JP H06335238A
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JP
Japan
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voltage
regulator
switching
output
difference
Prior art date
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Application number
JP11479193A
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English (en)
Inventor
Kohei Teramoto
浩平 寺本
Susumu Niino
進 新納
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 スイッチングレギュレータとシリーズレギュ
レータとを組み合わせた電源装置において、その出力電
圧を制御する信号を広い範囲に変化させた場合におい
て、スイッチングレギュレータ及びシリーズレギュレー
タの両出力電圧の差を一定に保つことにより安定に動作
し、効率が低下しない電源装置を提供することを目的と
する。 【構成】 スイッチングレギュレータ3及びシリーズレ
ギュレータ5の出力電圧の差を検出する検出回路54の検
出結果に応じてデューティ比が変化し、固定周波数発振
器36の発振周波数に基づく周期のパルス信号を発生する
単安定マルチバイブレータ35により、スイッチング素子
31の開閉を制御するよう構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、スイッチングレギュ
レータとシリーズレギュレータとを組み合わせた電源装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】公知のようにスイッチングレギュレータ
は、直流入力電源をスイッチング素子の開閉により断続
し、次いでコイルとコンデンサにより平滑化するもので
あり、スイッチング素子の開閉を制御することにより出
力電圧の調整を行っている。従って、抵抗素子等を介し
た電圧降下により電圧を変換するものに比較し効率はよ
いが、リップル電圧は残存し、直流の断続に伴うノイズ
が必然的に付加されるという欠点が存在する。
【0003】また、シリーズレギュレータは、直流入力
電源にトランジスタ及び負荷が直列に接続される安定化
電源であり、負荷の電圧と基準となる電圧とを比較して
その差を検出してトランジスタのコレクタ・エミッタ間
電圧を制御することにより出力電圧の微細な調整を行な
い、平滑な直流電力を得ている。従って直流入力電源の
電圧と負荷の電圧との差が大きくなくトランジスタが能
動領域にある場合は効率よく出力電圧が調整されるが、
直流入力電源の電圧と負荷の電圧との差が大きくトラン
ジスタのコレクタ損失が大きい場合は、トランジスタの
発熱量もこれに合わせて大きく、トランジスタが破壊す
る恐れがある。それ故スイッチングレギュレータにより
大幅な電圧降下をなしておき、次いでシリーズレギュレ
ータにより微細な電圧調整を行うようにすれば効率よ
く、かつ平滑な直流電源が得られる。
【0004】図3は、従来のスイッチングレギュレータ
3とシリーズレギュレータ5を組み合わせた電源装置の
ブロック図である。スイッチングレギュレータ3はスイ
ッチング素子31、コイル32、コンデンサ33及びスイッチ
ング制御回路34よりなる。入力端子1へ入力される直流
電源は、スイッチング制御回路34が開閉を制御するスイ
ッチング素子31により開閉され、コイル32及びコンデン
サ33により平滑化され、ノイズが除去されてシリーズレ
ギュレータ5へ入力される。スイッチング制御回路34
は、制御端子2へ与えられる直流の制御信号に応じてそ
の直流電圧が低い(高い)場合はスイッチング素子31が
開路する時間を長く (短く) するようスイッチング素子
31の開閉を制御し、スイッチングレギュレータ3の出力
電圧が低下(上昇)するよう出力電圧を調整している。
【0005】シリーズレギュレータ5は、前述のトラン
ジスタを内蔵しており、制御端子2へ与えられる直流の
制御信号を基準電圧とし、スイッチングレギュレータ3
から入力された直流電源をその基準電圧に比例した電圧
に変換し、残存しているリップル電圧及びノイズを除去
し、本電源装置の出力電源として出力端子6に接続され
る図示しない負荷に電力を供給している。
【0006】制御信号が変化された場合、それに応じて
シリーズレギュレータ5のトランジスタのベース電流次
いでコレクタ電流が変化し、トランジスタのコレクタ・
エミッタ間電圧が変化することによりシリーズレギュレ
ータ5の出力電圧が変化する。シリーズレギュレータ5
の電圧調整が安定に動作するためには、必要なベース電
流及びコレクタ電流が十分に流れる必要があり、そのた
めにはトランジスタが能動領域の範囲内で動作するよう
スイッチングレギュレータ3及びシリーズレギュレータ
5の出力電圧の差が十分確保されていなければならな
い。また、スイッチングレギュレータ3及びシリーズレ
ギュレータ5の出力電圧の差が大きいと必然的にトラン
ジスタの発熱量も大となる。従ってシリーズレギュレー
タ5が安定に動作し、その発熱量が必要以上に大きくな
らないためには、両レギュレータ3,5の出力電圧の差
が一定の範囲内に保持される必要がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来のスイッチングレ
ギュレータ3とシリーズレギュレータ5とを組み合わせ
た電源装置において制御信号の直流電圧V3 は、一方
で、スイッチング開閉時間制御回路34を介してスイッチ
ング素子31を制御することによりスイッチングレギュレ
ータ3の電圧V1 を調整し、他方で、シリーズレギュレ
ータ5のトランジスタのベース電流を制御することによ
りシリーズレギュレータ5の電圧V2 を調整している。
【0008】V1 及びV2 がV3 の夫々m倍,n倍とす
ると、 V1 =mV3 ,V2 =nV3 となり、V1 −V2 =(m
−n)V3 となって(V1 −V2 )はV3 と比例することになる。
従って、V3 の値を広い範囲で変化させても(V1 −V
2 )を一定の範囲内に保持するためには、V3 の値に応
じてm又はnの値を変化させなければならないので制御
が複雑化している。そして(V1 −V2 )の値がV1
はV2 に比べて小さい場合は、m又はnの値が部品のば
らつき等により設計値から少しでもはずれると(V1
2 )の値は大きい割り合いで変化し、(V1 −V2
の値を一定の範囲内に保持することは難しい。
【0009】そして両レギュレータ3,5の出力電圧の
差(V1 −V2 )がV1 又はV2 に比べて小さい場合、
シリーズレギュレータ5のトランジスタは飽和領域にお
ける動作に移行し易く、電源装置としての動作の安定性
が悪くなるという問題点があった。また、両レギュレー
タの出力電圧の差(V1 −V2 )がV1 又はV2 に比べ
て大きい場合、シリーズレギュレータ5のトランジスタ
は必要以上に発熱し、効率が低下するという問題点があ
った。
【0010】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたものであり、制御信号を広い範囲で変化させ
た場合において、両レギュレータの出力電圧を一定の範
囲内に保持するために、その範囲内の中間にある一定の
値を定めている。そして両レギュレータの出力電圧の差
を検出し、その検出結果に応じてスイッチング素子31の
開閉を制御し、両レギュレータ3,5の出力電圧の差を
前記一定の値に保つことにより効率よく、そして安定に
動作する電源装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明に係る電源装置
は、スイッチングレギュレータ及びシリーズレギュレー
タの両出力電圧の差を検出する検出回路と、該検出回路
の検出結果に応じてスイッチング素子の開閉を制御する
ことにより、スイッチングレギュレータの出力電圧を低
下させる度合を変化させ、スイッチングレギュレータ及
びシリーズレギュレータの出力電圧の差を一定に保持す
る制御回路とを備えている。
【0012】
【作用】本発明において、検出回路がスイッチングレギ
ュレータ及びシリーズレギュレータの出力電圧の差を検
出し、制御回路が検出回路の検出結果に応じてスイッチ
ング素子の開閉を制御しスイッチングレギュレータの出
力電圧を低下させる度合いを変化させ両レギュレータの
出力電圧の差を一定に保持しているのでシリーズレギュ
レータの電圧調整用のトランジスタは、常に安定に動作
し、その発熱量も必要以上に大きくならない。
【0013】
【実施例】図1は本発明に係る電源装置の第1実施例の
ブロック図である。入力端子1は直流電源が接続される
端子であって、スイッチングレギュレータ3のスイッチ
ング素子31及びコイル32を直列に介してコンデンサ33の
一極に連なり、コンデンサ33の他極は接地されている。
固定周波数発振器36は固定した周波数の信号を発振し、
この信号を単安定マルチバイブレータ35を構成する単安
定マルチバイブレータ用IC39に与える。単安定マルチバ
イブレータ用ICの外付部品である可変電流源7の出力端
は同じく単安定マルチバイブレータ用IC39の外付部品で
あるコンデンサ8の一極に接続され、コンデンサ8の他
極は接地されている。そして、これらの接続点が単安定
マルチバイブレータ用IC39に接続されている。
【0014】可変電流源7の電流が増加(減少)する場
合、単安定マルチバイブレータ用IC39からコンデンサ8
に対する充電時間が減少(増加)し、単安定マルチバイ
ブレータ35が発生するパルスの幅は狭く (広く) なる。
単安定マルチバイブレータ35は、固定周波数発振器36か
ら与えられた信号の周波数に基づいた周期のパルス信号
を発生するので、そのパルス信号のデューティ比は可変
電流源7の電流の増減に応じて小(大)となる。単安定
マルチバイブレータ用IC39は、このパルス信号をスイッ
チング素子31へ入力する。スイッチング素子31はパルス
信号のパルスが現れる期間に閉路し、その他の期間に開
路する。コイル32とコンデンサ33の接続点がスイッチン
グレギュレータ3の出力端となり、その出力がシリーズ
レギュレータ5に与えられる。
【0015】シリーズレギュレータ5は電圧調整用のト
ランジスタ(図示せず)により第1制御端子2へ与えら
れる直流の制御信号を基準電圧として、スイッチングレ
ギュレータ3から入力された直流電源の電圧を調整して
出力端子6へ出力する。スイッチングレギュレータ3の
出力端と接地との間に抵抗51, トランジスタ52及び検出
抵抗53が直列に介装され、トランジスタ52のベースはシ
リーズレギュレータ5の出力端に接続され、トランジス
タ52と検出抵抗53との接続点は検出回路54に接続されて
いる。検出回路54は第2制御端子56から基準となる電圧
を入力され、その出力端は可変電流源7に接続されてお
り、検出抵抗53の端子電圧がその基準となる電圧より大
(小) である場合、可変電流源7の電流を増加(減少)
する信号を出力する。基準となる電圧の値はシリーズレ
ギュレータ5が安定に、また効率よく動作するために両
レギュレータ3,5の出力電圧の差が保持すべき値に応
じて定められる。
【0016】次に動作について説明する。入力端子1へ
入力される直流電源はスイッチング素子31の開閉により
断続され、コイル32及びコンデンサ33により平滑化さ
れ、かつノイズが除去されて、スイッチングレギュレー
タ3の出力電圧となり、シリーズレギュレータ5へ入力
される。シリーズレギュレータ5はスイッチングレギュ
レータ3の出力電圧を、該電圧より低く、制御端子2へ
与えられる直流の制御信号の基準電圧に比例した電圧に
変換し、残存しているリップル電圧及びノイズを除去
し、本電源装置の出力電源として出力端子6に接続され
ている図示しない負荷に電力を供給する。
【0017】スイッチングレギュレータ3及びシリーズ
レギュレータ5の出力電圧の差が現れてトランジスタ52
のベース, エミッタ間に与えられると、トランジスタ52
のベース電流が抵抗51に流れ、そのベース電流が増幅さ
れたコレクタ電流が抵抗51,トランジスタ52及び検出抵
抗53を流れる。このコレクタ電流による検出抵抗53の端
子電圧が検出回路54により制御端子56へ与えられる基準
となる電圧と比較される。
【0018】制御端子2へ与えられる制御信号が変化さ
れ、シリーズレギュレータ5の出力電圧が低下(上昇)
し、スイッチングレギュレータ3及びシリーズレギュレ
ータ5の出力電圧の差が保持すべき値より大(小)とな
った場合、検出回路54は検出抵抗53の端子電圧と基準と
なる電圧とを比較することにより、これを検出し、可変
電流源7の電流を増加(減少)する信号を出力する。可
変電流源7がその信号に応じて電流を増加(減少)する
と単安定マルチバイブレータ35が発生するパルス信号の
デューティ比が小 (大) となる。それ故スイッチング素
子が閉路する期間が短く (長く) なり、スイッチングレ
ギュレータ3の出力電圧は低下(上昇)する。そして、
両レギュレータ3,5の出力電圧の差が保持すべき値に
復する。
【0019】このように制御信号によりシリーズレギュ
レータ5の電圧が低下(上昇)し、スイッチングレギュ
レータ3とシリーズレギュレータ5との出力電圧の差が
大(小)となった場合において、検出抵抗53の端子電圧
の変動に応じてデューティ比が変化する一定の周期のパ
ルス信号を単安定マルチバイブレータ35が発生してスイ
ッチング素子31の閉路, 開路を制御し、スイッチングレ
ギュレータ3の電圧を低下(上昇)させ、両レギュレー
タ3,5の出力電圧の差を一定に保持している。なお、
本実施例において固定周波数発振器36及び単安定マルチ
バイブレータ35が制御回路を構成している。
【0020】図2は本発明に係る電源装置の第2実施例
のブロック図である。検出回路55は第2制御端子56から
与えられる基準となる電圧と検出抵抗53の端子電圧とを
比較し、その端子電圧がその基準となる電圧より大
(小) である場合、電圧制御発振器38の発振周波数を低
く (高く) する信号を出力する。基準となる電圧の値
は、シリーズレギュレータ5が安定、かつ効率よく動作
するために両レギュレータ3,5の出力電圧の差が保持
すべき値に応じて定められる。
【0021】電圧制御発振器38は検出回路55の出力に応
じた周波数の信号を発振し、この信号を単安定マルチバ
イブレータ37を構成する単安定マルチバイブレータ用IC
39に与える。所定の電源電圧と接地との間に、単安定マ
ルチバイブレータ用ICの外付部品である抵抗9及びコン
デンサ8が直列に介装され、これらの接続点が単安定マ
ルチバイブレータ用IC39に接続されている。
【0022】単安定マルチバイブレータ37は抵抗9及び
コンデンサ8により決定される一定のパルス幅を有し、
電圧制御発振器38から与えられた信号の周波数に基づい
た周期のパルス信号を発生する。電圧制御発振器38の発
振周波数が低い (高い) 場合、そのパルス信号の周期は
長く (短く) デューティ比は小 (大) となる。その他の
構成は図1と同様であるので説明を省略する。
【0023】次に動作について説明する。制御端子2へ
与えられる制御信号が変化され、シリーズレギュレータ
5の出力電圧が低下(上昇)し、スイッチングレギュレ
ータ3及びシリーズレギュレータ5の出力電圧の差が保
持すべき値より大(小)となった場合、検出回路55は検
出抵抗53の端子電圧と基準となる電圧とを比較すること
によりこれを検出し、電圧制御発振器38の発振周波数を
低く (高く) する信号を出力する。その信号に応じて電
圧制御発振器38が発振周波数を低く (高く) すると、単
安定マルチバイブレータ37が発生するパルス信号のパル
ス幅は一定であるが、周期が長く (短く) なるので、パ
ルス信号のデューティ比は小(大)となる。それ故スイ
ッチング素子31の閉路する期間が短く (長く) なりスイ
ッチングレギュレータ3の出力電圧は低下(上昇)す
る。そして両レギュレータ3,5の出力電圧の差が保持
すべき値に復する。
【0024】このように、制御信号によりシリーズレギ
ュレータ5の電圧が低下(上昇)し、スイッチングレギ
ュレータ3とシリーズレギュレータ5との出力電圧の差
が大(小)となった場合において、検出抵抗53の端子電
圧の変動に応じて周期が変化する一定のパルス幅のパル
ス信号を、単安定マルチバイブレータ35が発生してスイ
ッチング素子31の閉路, 開路を制御し、スイッチングレ
ギュレータ3の電圧を低下(上昇)させ、両レギュレー
タ3,5の出力電圧の差を一定に保持している。なお、
本実施例において、電圧制御発振器38及び単安定マルチ
バイブレータ37が制御回路を構成している。
【0025】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、スイッチ
ングレギュレータの出力電圧及びシリーズレギュレータ
の出力電圧の差を検出し、その差に応じてスイッチング
レギュレータの出力電圧を調整することにより、両出力
電圧の差を一定に保持するので、シリーズレギュレータ
が安定に動作し効率も低下しない優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電源装置の第1実施例のブロック図で
ある。
【図2】本発明の電源装置の第2実施例のブロック図で
ある。
【図3】従来の電源装置のブロック図である。
【符号の説明】
3 スイッチングレギュレータ 5 シリーズレギュレータ 7 可変電流源 8 コンデンサ 9 抵抗 35,37 単安定マルチバイブレータ 36 固定周波数発振器 38 電圧制御発振器 39 単安定マルチバイブレータ用IC 52 トランジスタ 53 検出抵抗 54,55 検出回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スイッチング素子の開閉を制御して電圧
    を調整するスイッチングレギュレータ及び該スイッチン
    グレギュレータが出力する電圧を更に調整するシリーズ
    レギュレータを備えた電源装置において、スイッチング
    レギュレータの出力電圧とシリーズレギュレータの出力
    電圧との差を検出する検出回路と、該検出回路の検出結
    果に応じてスイッチング素子の開閉を制御することによ
    りスイッチングレギュレータの出力電圧とシリーズレギ
    ュレータの出力電圧との差を一定に保持する制御回路と
    を備えることを特徴とする電源装置。
  2. 【請求項2】 制御回路が検出回路の検出結果に応じて
    デューティ比が変化する一定の周期のパルス信号を発生
    する回路を備え、該パルス信号によりスイッチング素子
    の開閉を制御すべくなしてある請求項1記載の電源装
    置。
  3. 【請求項3】 制御回路が検出回路の検出結果に応じて
    周期が変化する一定のパルス幅のパルス信号を発生する
    回路を備え、該パルス信号によりスイッチング素子の開
    閉を制御すべくなしある請求項1記載の電源装置。
JP11479193A 1993-05-17 1993-05-17 電源装置 Pending JPH06335238A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004080985A (ja) * 2002-06-17 2004-03-11 Hitachi Ltd 電源装置及びそれを用いたハードディスク装置,ic
US6850047B2 (en) 2002-10-30 2005-02-01 Denso Corporation Switching regulator and power supply using the same
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US7106031B2 (en) 2004-03-19 2006-09-12 Denso Corporation Electric power supply apparatus having input switching circuit
US10855185B2 (en) 2018-09-10 2020-12-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor circuit including a DC-DC converter and a voltage regulator

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