JPH06351244A - Switching regulator - Google Patents

Switching regulator

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Publication number
JPH06351244A
JPH06351244A JP13317193A JP13317193A JPH06351244A JP H06351244 A JPH06351244 A JP H06351244A JP 13317193 A JP13317193 A JP 13317193A JP 13317193 A JP13317193 A JP 13317193A JP H06351244 A JPH06351244 A JP H06351244A
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JP
Japan
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duty ratio
voltage
switching
equation
transformer
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Pending
Application number
JP13317193A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinichi Nakamura
慎一 中村
Toshihiro Yanagihara
利▲裕▼ 柳原
Tomohiro Taguchi
智博 田口
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.)
Hitachi Ltd
Hitachi High Tech Control Systems Corp
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Naka Electronics Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd, Hitachi Naka Electronics Co Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPH06351244A publication Critical patent/JPH06351244A/en
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Abstract

PURPOSE:To realize a switching regulator having duty ratio control function through a simple circuitry. CONSTITUTION:A duty ratio control voltage VD is produced from an input voltage Vin received through resistors R2, R3, and a reference voltage Vref received through resistors R1, R2. The voltage VD is fed to a duty ratio control circuit 3 which controls the duty ratio of switching pulse thus stabilizing the output voltage Vout. This circuitry realizes a switching regulator having simple constitution while reducing the size and the number of components.

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、工業電子機器の電源回
路に係わり、特に、スイッチングレギュレータ方式を用
いた電源回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply circuit for industrial electronic equipment, and more particularly to a power supply circuit using a switching regulator system.

【0002】[0002]

【従来の技術】プロセス計測制御機器(以下、計器と称
す)の供給電源として一般的に用いられるのは、交流電
源のAC100Vと直流電源のDC24Vである。前記
供給電源の電圧が変動しても、安定した内部回路駆動電
圧を得るための電源回路としてスイッチングレギュレー
タ方式が多く採用されている。
2. Description of the Related Art AC100V of an AC power supply and DC24V of a DC power supply are generally used as a power supply of a process measurement control device (hereinafter referred to as a meter). A switching regulator system is often used as a power supply circuit for obtaining a stable internal circuit drive voltage even if the voltage of the power supply changes.

【0003】計器の電源回路に用いられるスイッチング
レギュレータの方式は、大別して2通りある。一方はト
ランジスタ等のスイッチング素子を1個用いたフォワー
ド方式、及びフライバック方式などの一石式であり、他
方はトランジスタ等のスイッチング素子を2個用いたプ
ッシュプル方式に代表される二石式である。
There are roughly two types of switching regulator systems used in power supply circuits of measuring instruments. One is a one-step method such as a forward method using one switching element such as a transistor and a flyback method, and the other is a two-step method represented by a push-pull method using two switching elements such as a transistor. .

【0004】上記二石式のスイッチング方式は、スイッ
チング効率は良いが、部品構成が多くなるといった欠点
がある。一方、一石式のスイッチング方式は、スイッチ
ング効率は悪くなるが、構成部品が少なくてすむ、とい
った利点がある。
The two-stone type switching system has good switching efficiency, but has a drawback that the number of parts is increased. On the other hand, the one-stone type switching system has an advantage that the switching efficiency is deteriorated but the number of constituent parts is small.

【0005】一般に計器電源に必要とされるパワーは、
数Wと小さくスイッチングロスが問題とはならないた
め、部品点数の少ない一石式のスイッチングレギュレー
タが多く採用されている。
Generally, the power required for the instrument power supply is
Since it is as small as several watts and switching loss does not pose a problem, a single-stone switching regulator with a small number of parts is often used.

【0006】以下に、一石式スイッチングレギュレータ
について説明する。
The single-stone switching regulator will be described below.

【0007】まず、フライバック方式について、図2を
用いて説明する。図2において、Vinは入力電圧、Tは
電源トランス、E1は前記電源トランス1次側に印加さ
れる電圧、E2は前記電源トランス2次側に伝達される
電圧、Voutは出力電圧、Tr1はスイッチングトランジ
スタ、Dは整流用ダイオード、Cは平滑用コンデンサで
ある。
First, the flyback method will be described with reference to FIG. In FIG. 2, Vin is an input voltage, T is a power transformer, E1 is a voltage applied to the primary side of the power transformer, E2 is a voltage transmitted to the secondary side of the power transformer, Vout is an output voltage, and Tr1 is switching. A transistor, D is a rectifying diode, and C is a smoothing capacitor.

【0008】フライバック方式の電源トランスTは、1
次側と2次側で逆極性に接続されており、スイッチング
トランジスタTr1がONの時に電源トランスに蓄えられ
たエネルギーを前記トランジスタTr1がOFFの時に2
次側へ電力を伝達し、ダイオードDで整流、コンデンサ
Cで平滑し、出力電圧Voutを出力する。
The flyback type power transformer T has one
The secondary side and the secondary side are connected in opposite polarities, and the energy stored in the power transformer when the switching transistor Tr1 is ON is 2 when the transistor Tr1 is OFF.
The power is transmitted to the next side, rectified by the diode D, smoothed by the capacitor C, and output as the output voltage Vout.

【0009】前記電源トランスTの1次巻線には、前記
スイッチングトランジスタTr1がONの時(Ton),電
源トランス1次側印加電圧E1が印加される。次に前記
スイッチングトランジスタTr1がOFFの時(Toff),
電源トランスTの2次巻線は負荷に電圧E2を供給す
る。また、これより前記電源トランスTの1次巻線にも
巻数に比例した逆起電圧Efが発生する。
When the switching transistor Tr1 is ON (Ton), the primary winding of the power transformer T is applied with the power transformer primary side applied voltage E1. Next, when the switching transistor Tr1 is OFF (Toff),
The secondary winding of the power transformer T supplies the voltage E2 to the load. Further, as a result, a counter electromotive voltage Ef proportional to the number of turns is also generated in the primary winding of the power transformer T.

【0010】[0010]

【数1】 Ef=(n1/n2)×E2 …(数1) 一方、電源トランスTは磁束の変化量が等しくならなけ
ればならないから、(数2)が成立する。
(Equation 1) Ef = (n1 / n2) × E2 (Equation 1) On the other hand, since the transformers T must have the same amount of change in magnetic flux, (Equation 2) is established.

【0011】[0011]

【数2】 E1×Ton=Ef×Toff …(数2) (数1),(数2)より、電源トランスの入出力E1,E
2の関係は、(数3)のようになる。
[Equation 2] E1 × Ton = Ef × Toff (Equation 2) From (Equation 1) and (Equation 2), input / output E1 and E of the power transformer
The relationship of 2 is as in (Equation 3).

【0012】[0012]

【数3】 E2=(n1/n2)×(Ton/Toff)×E1 …(数3) ここに、E1は電源トランス1次側電圧、E2は電源ト
ランス2次側供給電圧、n1は電源トランス1次側巻線
数、n2は電源トランス2次側巻線数、Tonはスイッチ
ングトランジスタのON時間、Toff はスイッチングト
ランジスタのOFF時間である。
## EQU00003 ## E2 = (n1 / n2) .times. (Ton / Toff) .times.E1 (Equation 3) where E1 is the power transformer primary side voltage, E2 is the power transformer secondary side supply voltage, and n1 is the power transformer. The number of primary windings, n2 is the number of secondary windings of the power transformer, Ton is the ON time of the switching transistor, and Toff is the OFF time of the switching transistor.

【0013】ここで一般に、Ton/Toff をデューティ
ー比という。(数3)において、電源トランス1次側印
加電圧E1を変化させた時に、一定の電源トランス2次
側供給電圧E2を得るためには、デューティー比(Ton
/Toff)を変化させるか、トランスの巻線比(n1/
n2)を変化させれば良いことがわかる。
Generally, Ton / Toff is called a duty ratio. In (Equation 3), in order to obtain a constant power supply transformer secondary side supply voltage E2 when the power supply transformer primary side applied voltage E1 is changed, the duty ratio (Ton
/ Toff) or the transformer winding ratio (n1 /
It is understood that it is sufficient to change n2).

【0014】デューティー比を変化させて制御する場
合、その制御幅は(数3)よりTon/Toff であること
から、理論的には無限大となる。しかし、デューティー
比を大きくするに従って、スイッチングトランジスタの
OFF時間Toff は小さくなり、電源トランスTに蓄え
られたエネルギーを負荷に供給する為に必要な時間Ts
と前記スイッチングトランジスタのOFF時間Toff の
関係がTs>Toffとなると、電源トランスTに蓄えられ
たエネルギーが全て電源トランス2次側の負荷に供給さ
れないうちにスイッチングトランジスタTr1が再びON
となり、電源トランスTは再び励磁されることになる。
前記の状態が続くと、電源トランスの磁束変化の最大値
が増加していき、ついには鉄芯の最大磁束密度を越え、
電源トランスは磁気飽和を起こしてしまう。従って、常
にTs<Toffになるようにデューティー比を制御する必
要がある。
When control is performed by changing the duty ratio, the control width is Ton / Toff from (Equation 3), and thus theoretically becomes infinite. However, as the duty ratio increases, the OFF time Toff of the switching transistor decreases, and the time Ts required to supply the energy stored in the power transformer T to the load Ts.
And the off time Toff of the switching transistor becomes Ts> Toff, the switching transistor Tr1 is turned on again before all the energy stored in the power transformer T is supplied to the load on the secondary side of the power transformer.
Then, the power transformer T is excited again.
If the above condition continues, the maximum value of the magnetic flux change of the power transformer will increase until it finally exceeds the maximum magnetic flux density of the iron core,
The power transformer causes magnetic saturation. Therefore, it is necessary to control the duty ratio so that Ts <Toff is always maintained.

【0015】次に、もう一方のフォワード方式を図3を
用いて説明する。図3において、Vinは入力電圧、Tは
電源トランス、E1は前記電源トランス1次側に印加さ
れる電圧、E2は前記電源トランス2次側に伝達される
電圧、Voutは出力電圧、Tr1はスイッチングトランジ
スタ、D,Db は整流ダイオード、Lは平滑用チョーク
コイル、Cは平滑用コンデンサである。
Next, the other forward method will be described with reference to FIG. In FIG. 3, Vin is an input voltage, T is a power transformer, E1 is a voltage applied to the primary side of the power transformer, E2 is a voltage transmitted to the secondary side of the power transformer, Vout is an output voltage, and Tr1 is switching. Transistors, D and Db are rectifying diodes, L is a smoothing choke coil, and C is a smoothing capacitor.

【0016】フォワード方式において、電源トランスT
は1次側と2次側で同極性に接続されており、スイッチ
ングトランジスタTr1がONの時に、トランス2次側
へ電力を伝達する方式である。この時の電源トランスの
入出力の関係を(数4)に表す。
In the forward system, the power transformer T
Is a system in which the primary side and the secondary side are connected to the same polarity, and when the switching transistor Tr1 is ON, power is transmitted to the secondary side of the transformer. The relationship between the input and output of the power transformer at this time is shown in (Equation 4).

【0017】[0017]

【数4】 E2=(n2/n1)×(Ton/T)×E1 …(数4) ここに、TonはスイッチングトランジスタTr1のON時
間、Tはスイッチング周期、n1は電源トランスTの1
次巻線数、n2は前記電源トランスの2次巻線数であ
る。
[Equation 4] E2 = (n2 / n1) × (Ton / T) × E1 (Equation 4) Here, Ton is the ON time of the switching transistor Tr1, T is the switching period, and n1 is 1 of the power transformer T.
The number of secondary windings, n2, is the number of secondary windings of the power transformer.

【0018】(数4)において入力電圧Vinを変化させ
た時に一定の出力電圧Vout を得る為には、フライバッ
ク方式と同様にデューティー比を変える方法と、電源ト
ランスの巻線比(n2/n1)を変える方法がある。デ
ューティー比による制御は、フライバック方式が(数
3)に示すが如く、Ton/Toff で制御するのに対し、
フォワード方式では(数4)に示すようにTon/Tであ
る。T=Ton+Toff であることから、フォワード方式
は、フライバック方式よりもデューティー比による制御
幅は狭くなることがわかる。
In order to obtain a constant output voltage Vout when the input voltage Vin is changed in (Equation 4), the duty ratio is changed as in the flyback method and the winding ratio (n2 / n1) of the power transformer. ) Can be changed. In the control by the duty ratio, the flyback method is controlled by Ton / Toff as shown in (Equation 3).
In the forward method, it is Ton / T as shown in (Equation 4). Since T = Ton + Toff, it can be seen that the forward method has a narrower control width based on the duty ratio than the flyback method.

【0019】以上のように、フライバック方式,フォワ
ード方式のどちらを用いても、供給電源電圧Vinの変動
に対して安定した出力電圧Vout を得る為には、デュー
ティー比か電源トランスの巻線比を変えてやれば良いこ
とがわかる。
As described above, regardless of whether the flyback method or the forward method is used, in order to obtain the stable output voltage Vout with respect to the fluctuation of the power supply voltage Vin, the duty ratio or the winding ratio of the power transformer is obtained. I understand that it is better to change.

【0020】ここに、前記入力電圧の変動に対して巻線
比を変化させることは不可能であることから、デューテ
ィー比を変化させることが最も一般的と考えられる。
Here, since it is impossible to change the winding ratio with respect to the fluctuation of the input voltage, it is considered most common to change the duty ratio.

【0021】以下、フォワード方式を用いてデューティ
ー比制御を行った従来例について図5,図6及び、図7
を用いて説明する。
Hereinafter, a conventional example in which the duty ratio is controlled by using the forward method will be described with reference to FIGS. 5, 6 and 7.
Will be explained.

【0022】図5において、Vinは入力電圧、Vout は
出力電圧、Tは電源トランス、n1は前記電源トランス
の1次側巻線数、n2は前記電源トランスの出力用2次
側巻線数、nrはデューティー比制御用2次側帰還巻線
数、Tr1はスイッチング用トランジスタ、Vrはデュー
ティー比制御用帰還電圧、VDTC はデットタイムコント
ロール電圧、VTRは三角波信号電圧、VOはスイッチン
グパルス信号を表す。フォワード方式におけるトランス
Tの関係式は、前述の(数4)より(数5)である。
In FIG. 5, Vin is an input voltage, Vout is an output voltage, T is a power transformer, n1 is the number of primary windings of the power transformer, n2 is the number of output secondary windings of the power transformer, nr is the number of secondary side feedback windings for duty ratio control, Tr1 is a switching transistor, Vr is a feedback voltage for duty ratio control, V DTC is a dead time control voltage, V TR is a triangular wave signal voltage, and V O is a switching pulse signal. Represents The relational expression of the transformer T in the forward method is (Equation 5) from (Equation 4).

【0023】[0023]

【数5】 Vout=(n2/n1)×(Ton/T)×Vin …(数5) 上記デューティー比(Ton/T)は、スイッチングコン
トロールICの内部のデューティー比コントロール回路
3により決定されている。図6にデューティー比コント
ロール回路3の詳細図を示す。図6に示すようにデュー
ティー比コントロール回路のコンパレータComp1の+
(正)入力端子には三角波発生回路からの三角波が印加
され、前記Comp1の2つの−(負)入力端子にはVDTC
と電源トランスTの2次側帰還巻線nrによるVrが印
加されている。ここに図7にデューティー比コントロー
ル回路入力とスイッチングパルス発生回路のパルス出力
Voの関係を示す。
Vout = (n2 / n1) × (Ton / T) × Vin (Equation 5) The duty ratio (Ton / T) is determined by the duty ratio control circuit 3 inside the switching control IC. . FIG. 6 shows a detailed diagram of the duty ratio control circuit 3. As shown in FIG. 6, + of the comparator C omp 1 of the duty ratio control circuit
The triangular wave from the triangular wave generating circuit is applied to the (positive) input terminal, and V DTC is applied to the two- (negative) input terminals of the C omp 1.
And Vr by the secondary side feedback winding nr of the power transformer T are applied. FIG. 7 shows the relationship between the duty ratio control circuit input and the pulse output Vo of the switching pulse generation circuit.

【0024】デューティー比コントロール回路のコンパ
レータの出力VOは、Vr,VDTC<VTRのときはH、V
r,VDTC>VTRのときはLとなり、第7図に示すパルス
出力Vo が得られる。ここに、デットタイムコントロー
ル電圧VDTC は常に定電圧を与えておいて、トランスが
磁気飽和を起こさぬようデューティー比の最大値を制限
している。
The output V O of the comparator of the duty ratio control circuit is H, V when Vr, V DTC <V TR.
When r, V DTC > V TR , L is obtained and the pulse output Vo shown in FIG. 7 is obtained. Here, the dead time control voltage V DTC is always given a constant voltage to limit the maximum value of the duty ratio so that the transformer does not cause magnetic saturation.

【0025】また、Vr はトランス2次側巻線nr から
得られる電圧であり、入力電圧Vinが上昇すれば、当然
Vr も比例して上昇することになるが、図7に示すよう
にVr が上昇すればTonは短くなり、スイッチングのO
N時間を短くして、トランス2次側の出力を抑える働き
をする。また逆に、Vinが下降すればVr が下がること
からTonは長くなり、スイッチングON時間を長くして
トランス2次側の出力電圧Vout を上昇させる働きをす
る。
Vr is a voltage obtained from the secondary winding nr of the transformer. If the input voltage Vin rises, Vr naturally rises in proportion. However, as shown in FIG. 7, Vr rises. If it rises, Ton becomes shorter and switching O
It shortens N time and suppresses the output on the secondary side of the transformer. Conversely, if Vin decreases, Vr decreases, so Ton becomes longer, and the switching ON time is lengthened to increase the output voltage Vout on the secondary side of the transformer.

【0026】以上のようにして、トランス2次巻線のV
r を一定に保つ制御を行うことから、同じトランス2次
巻線であるVout も一定に保つことができる。
As described above, V of the secondary winding of the transformer
Since r is kept constant, Vout, which is the same secondary winding of the transformer, can also be kept constant.

【0027】[0027]

【発明が解決しようとする課題】前記、従来例に示す構
成には以下の問題があった。
The structure shown in the conventional example has the following problems.

【0028】一般的に計器は、耐ノイズ性,システム電
源系の分離等の目的で入出力信号を絶縁して用いること
が多く、この為トランス2次巻線より供給される各内部
電源を、入力回路に用いる内部電源と、出力回路で用い
る内部電源とで絶縁する必要があり、前記トランスに複
数の2次巻線を設け、各内部電源を供給している。この
為、電源トランスの2次側が多点出力となる場合が多い
が、従来例に示す方法では、さらに電源トランス1次側
(供給側)電圧が変動したときにも安定出力するための
デューティー比制御用トランス2次巻線を設ける必要が
あり、部品点数が多く回路が複雑かつ大きくなってしま
う問題があった。本発明の目的は、上記問題点を解決
し、簡単な構成でデューティー比制御機能を持ったスイ
ッチングレギュレータを実現することである。
Generally, a meter is often used by isolating input / output signals for the purpose of noise resistance, separation of system power supply system, etc. Therefore, each internal power supply supplied from the secondary winding of the transformer is It is necessary to insulate the internal power source used in the input circuit from the internal power source used in the output circuit. The transformer is provided with a plurality of secondary windings to supply each internal power source. For this reason, the secondary side of the power transformer is often multi-point output, but in the method shown in the conventional example, the duty ratio for stable output even when the primary side (supply side) voltage of the power transformer fluctuates. Since it is necessary to provide the secondary winding for the control transformer, there is a problem that the number of parts is large and the circuit is complicated and large. An object of the present invention is to solve the above problems and realize a switching regulator having a duty ratio control function with a simple configuration.

【0029】[0029]

【課題を解決するための手段】上記目的は、供給電源電
圧と、別に準備した基準電圧とを、抵抗加算し、スイッ
チングコントロールICに入力し、デューティー比を制
御したことにより実現できる。
The above object can be realized by resistance-adding a power supply voltage and a separately prepared reference voltage and inputting them to a switching control IC to control a duty ratio.

【0030】[0030]

【作用】前述の構成を図4に示す。The above-mentioned structure is shown in FIG.

【0031】図4において、VD はデューティー比コン
トロール電圧、Vinは供給電源電圧、Vrefは基準電
圧、R1,R2,R3はそれぞれ抵抗を表す。
In FIG. 4, V D is a duty ratio control voltage, Vin is a power supply voltage, Vref is a reference voltage, and R1, R2 and R3 are resistors.

【0032】以下、図4を用いて、本発明によるデュー
ティー比制御について説明する。デューティー比コント
ンロール部には、Vref が抵抗R1とR2を介して接続
されており、また入力電圧Vinは抵抗R2とR3を介し
て接続されている。
The duty ratio control according to the present invention will be described below with reference to FIG. Vref is connected to the duty ratio control section via resistors R1 and R2, and the input voltage Vin is connected to resistors R2 and R3.

【0033】このように接続することにより、VD
(数6)のようになる。
By connecting in this way, V D becomes as shown in (Equation 6).

【0034】[0034]

【数6】 [Equation 6]

【0035】ここに、デューティー比0%のときのVD
をVD0(例えばDC1.5V),デューティー比100
%のときのVDをVD100(例えばDC3.5V)とすれ
ば、(数5)のR1,R2,R3、及びVref の値を適
当に選ぶことにより、最適のデューティー比を得ること
ができる。
Here, V D when the duty ratio is 0%
Is V D0 (for example, DC 1.5V) and the duty ratio is 100
If V D at the time of% is V D100 (for example, DC3.5 V), the optimum duty ratio can be obtained by appropriately selecting the values of R1, R2, R3 and Vref in (Equation 5). .

【0036】[0036]

【実施例】以下、本発明の実施例を図1を用いて説明す
る。
EXAMPLE An example of the present invention will be described below with reference to FIG.

【0037】図1は、計器供給電源VinとしてDC24
V系電源を用いたときの本発明の実施例である。
FIG. 1 shows DC 24 as the instrument power supply Vin.
It is an example of the present invention when a V system power supply is used.

【0038】図1において、デューティー比コントロー
ル電圧VD は、抵抗R2,R3を介した入力電圧Vin
と、抵抗R1,R2を介したVref により与えられてい
る。前記VD は、スイッチンッグコントロールIC1の
デューティー比コントロール回路3に、三角波発生回路
4と共に接続されている。また、前記デューティー比コ
ントロール回路3の出力は、スイッチングパルス発生回
路5に接続され、その出力はスイッチングトランジスタ
Q1のベース極に接続されている。
In FIG. 1, the duty ratio control voltage V D is the input voltage Vin through the resistors R2 and R3.
And Vref via resistors R1 and R2. The V D is connected to the duty ratio control circuit 3 of the switching control IC 1 together with the triangular wave generation circuit 4. The output of the duty ratio control circuit 3 is connected to the switching pulse generation circuit 5, and its output is connected to the base pole of the switching transistor Q1.

【0039】以上のように構成された、図1の本発明に
係わるスイッチングレギュレータの動作を以下に説明す
る。
The operation of the switching regulator according to the present invention of FIG. 1 configured as above will be described below.

【0040】フォワード方式のトランスの入出力の関係
式は、前述のように
The relational expression of the input and output of the forward type transformer is as described above.

【0041】[0041]

【数7】 Vout=(n1/n2)×(Ton/T)×Vin …(数7) である。## EQU00007 ## Vout = (n1 / n2) .times. (Ton / T) .times.Vin (Equation 7).

【0042】一般に、フォワード方式におけるデューテ
ィー比の最大は0.5 であることが公知されているが、
マージンを見て0.45 とする。また一般的にDC24
V系電源の電源変動の許容範囲として用いられるのは±
10%であるので、これもマージンを見てDC20Vを
Vinの最低電圧Vinminとする。つまり、前記Vinminの
ときにデューティー比が最大となって0.45 となる様
にすればよい。
It is generally known that the maximum duty ratio in the forward system is 0.5.
Look at the margin and set it to 0.45. Also generally DC24
What is used as the permissible range of power fluctuation of V system power is ±
Since it is 10%, DC20V is also set as the minimum voltage Vinmin of Vin in view of the margin. That is, the duty ratio may be maximized to 0.45 at Vinmin.

【0043】ここで図7に示しているスイッチングコン
トロールICの三角波発生部2の三角波の最大電圧VH
を3.5V,最低電圧VLを1.5Vとすると、前記デュ
ーティー比を0.45とする為に必要なVDは、
Here, the maximum triangular wave voltage V H of the triangular wave generator 2 of the switching control IC shown in FIG.
Is 3.5 V and the minimum voltage V L is 1.5 V, the V D required to set the duty ratio to 0.45 is

【0044】[0044]

【数8】 VD=VH−((VH−VL)×0.45)=2.6(v) …(数8) となる。ここに、基準電圧Vrefとして5Vを用い、上
記VDを(数6)にあてはめれば、
V D = V H − ((V H −V L ) × 0.45) = 2.6 (v) (Equation 8) If 5 V is used as the reference voltage Vref and the above V D is applied to (Equation 6),

【0045】[0045]

【数9】 [Equation 9]

【0046】が成り立つ。Holds.

【0047】また、Vin=20(V)のときのデューテ
ィー比を0.45とすれば、Vin=24(V)のときに
Voutを一定とする為のVDは、(数5)より20(V)
×0.45=24(V)×(Ton/T),Ton/T=0.3
75、(数8)と同様にVDを求めるとVD=2.75
(V)となり、(数9)と同様に上記VDを(数6)にあ
てはめれば
If the duty ratio is 0.45 when Vin = 20 (V), V D for keeping Vout constant when Vin = 24 (V) is 20 from (Equation 5). (V)
× 0.45 = 24 (V) × (Ton / T), Ton / T = 0.3
75, V D = 2.75 when V D is calculated in the same manner as (Equation 8).
(V), and if V D is applied to (Equation 6) as in (Equation 9),

【0048】[0048]

【数10】 [Equation 10]

【0049】が成り立つ。(数9),(数10)から、Holds. From (Equation 9) and (Equation 10),

【0050】[0050]

【数11】 [Equation 11]

【0051】(数9),(数10),(数11)よりR2=
0.625×R1,R3=9.87×R1、ここで、R1
=10(kΩ)とすると、R2=6.25(kΩ),R
3=98.7(kΩ)となる。実際には、前記のような抵
抗値の抵抗は無いので、これに近い値の抵抗を用いるた
め、R2=6.2(kΩ),R3=100(kΩ)とな
る。
From (Equation 9), (Equation 10), (Equation 11), R2 =
0.625 × R1, R3 = 9.87 × R1, where R1
= 10 (kΩ), R2 = 6.25 (kΩ), R
3 = 98.7 (kΩ). In reality, there is no resistance having the above-mentioned resistance value, and since a resistance value close to this is used, R2 = 6.2 (kΩ) and R3 = 100 (kΩ).

【0052】以上のように、図1に示すR1,R2,R
3を決めてやれば、計器供給電圧VinがDC24V±1
0%の範囲において、一定の出力電圧Vout を得ること
ができる。
As described above, R1, R2 and R shown in FIG.
If you decide 3, the instrument supply voltage Vin is DC24V ± 1
A constant output voltage Vout can be obtained in the range of 0%.

【0053】尚、本発明の実施例においては、DC24
V系電源を用いて説明したが、電源電圧の種類について
はこの限りではなく、本発明による抵抗R1〜R3の定
数を電源電圧に合わせて決定すれば、供給電源はどのよ
うな値でも良い。
In the embodiment of the present invention, the DC 24
Although the V-type power supply is used for the description, the type of the power supply voltage is not limited to this, and any value may be used for the power supply as long as the constants of the resistors R1 to R3 according to the present invention are determined according to the power supply voltage.

【0054】また、加算用抵抗として、R1,R2,R
3の3個で説明したが、この限りではない。供給電源と
基準電圧とを抵抗加算する方式であれば、すべて適用で
きる(例えば、R2の無い場合にも適用できる。)。
As addition resistors R1, R2, R
Although the explanation has been given for three of three, it is not limited to this. Any method can be applied as long as it is a method of resistance addition between the power supply and the reference voltage (for example, it can be applied even when there is no R2).

【0055】さらに、本発明の実施例においては直流電
源を用いたが、この限りではなく、交流電源について
も、電源入力段に整流,平滑回路を設けることにより、
本発明の適用が可能である。
Further, although the DC power supply is used in the embodiment of the present invention, the present invention is not limited to this, and by providing a rectifying / smoothing circuit at the power supply input stage also for the AC power supply,
The present invention can be applied.

【0056】また、本発明においては、スイッチングコ
ントロールIC1内部の構成として、デューティー比コ
ントロール回路3,三角波発生回路4,スイッチングパ
ルス信号発生回路5を設けて説明をしたが、この限りで
はなく、各部独立した回路及び部品として構成しても実
現できる。
Further, in the present invention, the duty ratio control circuit 3, the triangular wave generating circuit 4, and the switching pulse signal generating circuit 5 are provided as the internal structure of the switching control IC 1, but the present invention is not limited to this. It can also be realized by configuring as a circuit and a part.

【0057】[0057]

【発明の効果】以上説明したように構成された本発明に
よれば、従来例のようなデューティー比制御の為のトラ
ンス2次巻線を設ける必要がなく、また、デューティー
を比制御の為の回路も非常に簡単な構成で実現でき、部
品点数の低減及び小形化が可能となる。
According to the present invention configured as described above, it is not necessary to provide a transformer secondary winding for duty ratio control as in the conventional example, and the duty ratio control is performed. The circuit can be realized with a very simple structure, and the number of parts can be reduced and the size can be reduced.

【0058】かくの如く本発明によれば、従来例にあっ
たすべての欠点を解決できるスイッチングレギュレータ
を実現することができ、初期の目的をすべて達成するこ
とができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to realize a switching regulator capable of solving all the drawbacks of the conventional example, and it is possible to achieve all the initial objectives.

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

【図1】本発明のスイッチングレギュレータの実施例を
示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a switching regulator of the present invention.

【図2】フライバック方式スイッチングレギュレータの
構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram of a flyback switching regulator.

【図3】フォワード方式スイッチングレギュレータの構
成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram of a forward type switching regulator.

【図4】本発明に係る電圧検出回路の構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of a voltage detection circuit according to the present invention.

【図5】従来のスイッチングレギュレータの構成図であ
る。
FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional switching regulator.

【図6】スイッチングレギュレータのデューティー比コ
ントロール回路の構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram of a duty ratio control circuit of a switching regulator.

【図7】スイッチングレギュレータのデューティー比コ
ントロール回路各部の電圧信号を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing voltage signals of respective parts of the duty ratio control circuit of the switching regulator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…スイッチングコントロールIC、2…デットタイム
コントロール(DTC)回路、3…デューティー比コント
ロール回路、4…三角波信号発生回路、5…スイッチン
グパルス信号発生回路。
1 ... Switching control IC, 2 ... Dead time control (DTC) circuit, 3 ... Duty ratio control circuit, 4 ... Triangular wave signal generation circuit, 5 ... Switching pulse signal generation circuit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田口 智博 茨城県東茨城郡内原町三湯字訳山500番地 日立那珂エレクトロニクス株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Tomohiro Taguchi 500 Mt. Mt. Sanyu, Uchihara-cho, Higashi-Ibaraki-gun, Ibaraki Prefecture Hitachi Naka Electronics Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】スイッチングパルス発生回路,デューティ
ー比コントロール回路,スイッチング素子、及び電源ト
ランスを有したスイッチングレギュレータにおいて、基
準電圧を具備し、前記スイッチングレギュレータの入力
電圧と、前記基準電圧とを抵抗加算した電圧を、前記デ
ューティー比コントロール回路に入力し、デューティー
比を制御することを特徴とするスイッチングレギュレー
タ。
1. A switching regulator having a switching pulse generation circuit, a duty ratio control circuit, a switching element, and a power transformer, wherein a reference voltage is provided, and the input voltage of the switching regulator and the reference voltage are resistance-added. A switching regulator, wherein a voltage is input to the duty ratio control circuit to control the duty ratio.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9960695B2 (en) 2016-01-08 2018-05-01 Fujitsu Limited Power supply apparatus and error detecting method for power supply apparatus

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