JPH063989B2 - Constant voltage supply circuit - Google Patents
Constant voltage supply circuitInfo
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
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- Power Engineering (AREA)
- Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、電子機器、特に電池で駆動される電子機器の
定電圧供給回路に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a constant voltage supply circuit for an electronic device, particularly a battery-driven electronic device.
電源として電池を使用する電子機器において、安定した
電圧で回路を駆動し、いかに電池の長寿命化を図るかは
大きな技術課題である。In an electronic device that uses a battery as a power source, how to drive a circuit with a stable voltage to extend the life of the battery is a major technical issue.
従来、電池で駆動される電子機器の電源回路は大きく分
類して二種類に分けられる。Conventionally, power circuits of electronic devices driven by batteries are roughly classified into two types.
第１図はその第一の例であり、二次側の出力がｎ個（ｎ
＝１，２……）のスイッチング・レギュレータ（１０
０）を示ししている。１０１は電源としての電池であ
り、その端子電圧はＶａである。電池１０１はスイッチ
ング・レギュレータ１００の電源を供給している。１０
２はスイッチング・トランジスタ１０３のベースに駆動
信号を供給するスイッチング・トランジスタ制御回路で
ある。スイッチング・トランジスタ１０３のエミッタは
接地され、コレクタはコンバータ・トランス１０４の一
次側巻線と接続され、その一次側巻線の反対側は電源電
池１０１の（＋）端子と接続されている。コンバータ・
トランス１０４の二次側からはｎ個の出力が取り出され
ている。それぞれの出力には１０５−１，１０５−２．
……１０５−ｎで示される整流用のダイオードと１０６
−１，１０６−２，……１０６−ｎで示されるリップル
フイルタ用のコンデンサが接続され、コンバータトラン
ス１０４の二次側巻線に出力される交流信号を整流し、
Vb1,Vb2，……Vbnの直流電圧出力を得る。スイッチング
・レギュレータ１００の二次側出力Vb1,Vb2，……Vbnに
は１０９−１，１０９−２，……１０９−ｎの負荷回路
が接続され、それぞれ負荷回路に電源を供給している。
なお、Vbn-1，Vbnはグランドに対して負方向の電圧レベ
ルを有している。FIG. 1 is a first example of this, in which the output on the secondary side is n (n
= 1, 2 ...) Switching regulator (10
0) is shown. 101 is a battery as a power source, and its terminal voltage is Va. The battery 101 supplies power to the switching regulator 100. 10
A switching transistor control circuit 2 supplies a drive signal to the base of the switching transistor 103. The emitter of the switching transistor 103 is grounded, the collector is connected to the primary winding of the converter transformer 104, and the opposite side of the primary winding is connected to the (+) terminal of the power supply battery 101. converter·
From the secondary side of the transformer 104, n outputs are taken out. The outputs 105-1, 105-2.
...... 105-n for rectifying diode and 106
Capacitors for ripple filters denoted by -1, 106-2, ... 106-n are connected to rectify the AC signal output to the secondary winding of the converter transformer 104,
Vb 1 , Vb 2 , ... Vb n DC voltage output is obtained. Load circuits 109-1, 109-2, ... 109-n are connected to the secondary-side outputs Vb 1 , Vb 2 , ... Vb n of the switching regulator 100, and power is supplied to the load circuits respectively. There is.
Note that Vbn −1 and Vbn have voltage levels in the negative direction with respect to the ground.
いま、スイッチング・レギュレータ１００の二次側出力
の中で、電圧Vbkを最も安定化させるために、Vbkを１０
７，１０８の抵抗で電圧分割して、スイッチング・トラ
ンジスタ制御回路１０２へ帰還している。したがって、
例えば電池電圧Vaの変動、あるいは負荷変動によってVb
kの電圧レベルが変動しようとすると、そのVbkの変動が
抵抗１０７，１０８で分圧されてスイッチング・トラン
ジスタ制御回路１０２へ帰還され、Vbkの変動に応じて
スイッチング・トランジスタ１０３のベース駆動信号Ｐ
ＷＭ（パルス幅変調）方式等の方法で制御する。そし
て、そのベース駆動信号をスイッチング・トランジスタ
１０３で増幅して、コンバータ・トランス１０４を駆動
し、トランスの二次側で整流して安定な直流電圧出力を
得る。このスイッチング・レギュレータ方式では、第４
図に示すように、そのうち一つの出力電圧Vbkについて
みると、後述するシリーズ・レギュレータの二次側出力
電圧Vcに比較して電池電圧Vaがより低電圧レベルまで安
定に出力される。これは１０２のスイッチング・トラン
ジスタ制御回路の低電源電圧動作を補償することで可能
である。これに対してシリーズ・レギュレータ方式で
は、後述するようにVcは常にVcVaとなるため、Vaが低
電圧となるとVcもVaに追従して下降していくポイントが
早い。Now, in order to stabilize the voltage Vbk most in the secondary side output of the switching regulator 100, Vbk is set to 10 Vbk.
The voltage is divided by the resistors 7 and 108 and fed back to the switching transistor control circuit 102. Therefore,
For example, if the battery voltage Va fluctuates or the load fluctuates, Vb
When the voltage level of k changes, the change of Vbk is divided by the resistors 107 and 108 and fed back to the switching transistor control circuit 102, and the base drive signal P of the switching transistor 103 is changed according to the change of Vbk.
Control is performed by a method such as the WM (pulse width modulation) method. Then, the base drive signal is amplified by the switching transistor 103, the converter transformer 104 is driven, and rectified on the secondary side of the transformer to obtain a stable DC voltage output. In this switching regulator system,
As shown in the figure, regarding one of the output voltages Vbk, the battery voltage Va is stably output to a lower voltage level compared to the secondary side output voltage Vc of the series regulator described later. This is possible by compensating for the low supply voltage operation of the switching transistor control circuit at 102. On the other hand, in the series regulator system, since Vc is always VcVa as described later, when Va becomes a low voltage, the point at which Vc also follows Va and falls is early.
このように、スイッチング・レギュレータ方式では電池
電圧がかなり低い領域まで、二次側出力電圧を定電圧化
することが可能である。ところがスイッチング・トラン
ジスタ制御回路１０２やスイッチング・トランジスタ１
０３での無効損失、及びトランスのコア損失により、一
次側電力から二次側電力への電力変換効率が悪くなる。
特にレギュレータの二次側を複数個出力させた場合は、
さらに効率が悪化する。すなわち、スイッチング・レギ
ュレータ方式の定電圧回路の欠点、特に複数個の二次側
出力を有する場合の欠点は、電力変換効率が低いことに
ある。As described above, in the switching regulator method, it is possible to make the secondary side output voltage constant until the battery voltage is considerably low. However, the switching transistor control circuit 102 and the switching transistor 1
Due to the reactive loss at 03 and the core loss of the transformer, the efficiency of power conversion from the primary power to the secondary power deteriorates.
Especially when multiple secondary sides of the regulator are output,
Further, the efficiency deteriorates. That is, a drawback of the switching regulator type constant voltage circuit, particularly in the case of having a plurality of secondary side outputs, is that the power conversion efficiency is low.
次に第二の例について、第２図をもとに説明する。第２
図はシリーズ・レギュレータ方式の一例である。２０１
は電源としての電池であり、その端子電圧はVaである。
２００はシリーズ・レギュレータ回路である。２０３は
参照電圧を発生するツエナー・ダイオードであり、抵抗
２０２により電池から電流を供給されている。２０３の
カソード端子は差動増幅器２０４の反転入力端子と接続
されている。２０８は負荷２０７に電流を供給するＰＮ
Ｐトランジスタで、そのエミッタは電池２０１と、その
ベースは差動増幅器２０４の出力端子と接続され、コレ
クタから定電圧Vcを出力する。レギュレータの出力Vcに
は抵抗２０５と２０６が接続され、２０６の片側は接地
されている。２０５と２０６の接続点は差動増幅器２０
４の非反転入力端子と接続されている。２０７はシリー
ズ・レギュレータ２００から電源供給をうける負荷回路
である。Next, a second example will be described with reference to FIG. Second
The figure is an example of a series regulator system. 201
Is a battery as a power source, and its terminal voltage is Va.
200 is a series regulator circuit. A Zener diode 203 generates a reference voltage, and is supplied with current from the battery by the resistor 202. The cathode terminal of 203 is connected to the inverting input terminal of the differential amplifier 204. 208 is a PN that supplies current to the load 207
The P-transistor has its emitter connected to the battery 201 and its base connected to the output terminal of the differential amplifier 204, and outputs a constant voltage Vc from the collector. Resistors 205 and 206 are connected to the output Vc of the regulator, and one side of 206 is grounded. The connection point of 205 and 206 is the differential amplifier 20.
4 non-inverting input terminals. A load circuit 207 receives power from the series regulator 200.
差動増幅器２０４では、ツエナー・ダイオード２０３で
発生する参照電圧と、Vcを２０５と２０６で電圧分割さ
れた電圧値とを比較増幅して、２０８のベース電圧を制
御して、２０８のコレクターエミッタ間電圧VbEを制御
する。In the differential amplifier 204, the reference voltage generated by the Zener diode 203 and the voltage value obtained by dividing Vc by 205 and 206 are compared and amplified, and the base voltage of 208 is controlled so that the collector-emitter voltage of 208 is increased. Control the voltage Vb E.
このシリーズ・レギュレータ方式では、回路構成が比較
的簡単であり、電力無効損失も少ないが、電池電圧が低
下してくると第４図に示すように、Vc＝Va＋VCE・sat（V
CE・sat＝コレクターエミッタ間飽和電圧。約0.2V）Va
となって、Vcも低下してくる。In this series regulator system, the circuit configuration is relatively simple and the power reactive loss is small, but when the battery voltage drops, Vc = Va + VC E · sat (V
C E · sat = collector-emitter saturation voltage. 0.2V) Va
Then, Vc also decreases.
このようにスイッチング・レギュレータ方式、シリーズ
・レギュレータ方式のいずれの場合も一長一短があり、
電池使用の電子機器の定電圧供給回路としては不適であ
る。In this way, there are advantages and disadvantages in both the switching regulator method and the series regulator method.
It is not suitable as a constant voltage supply circuit for electronic devices using batteries.
したがって、本発明の目的は電池電圧が低下しても安定
な二次側定電圧を供給し、電力損失の少ない定電圧供給
回路を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to provide a constant-voltage supply circuit that supplies a stable secondary-side constant voltage even when the battery voltage drops and that has a small power loss.
本発明は、電源電池からの電圧を受け安定な出力電圧を
発生する定電圧供給回路において、スイッチング・レギ
ュレータと、シリーズ・レギュレータと、スイッチング
手段とからなり、前記スイッチング手段は、前記電源電
池からの電圧が所定値より高い時は、前記シリーズ・レ
ギュレータより発生した電圧を前記出力電圧として選択
し、前記電源電池からの電圧が前記所定値より低くなっ
た時は、前記スイッチング・レギュレータより発生した
電圧を前記出力電圧として選択することを特徴とし、両
レギュレータの長所をうまく取り合わせることにより、
出力電圧が安定していて電力損失の少ない定電圧供給回
路を実現している。The present invention, in a constant voltage supply circuit for receiving a voltage from a power supply battery and generating a stable output voltage, comprises a switching regulator, a series regulator, and a switching means, wherein the switching means is a device for supplying power from the power supply battery. When the voltage is higher than a predetermined value, the voltage generated by the series regulator is selected as the output voltage, and when the voltage from the power supply battery becomes lower than the predetermined value, the voltage generated by the switching regulator. Is selected as the output voltage, and by properly combining the advantages of both regulators,
We have realized a constant voltage supply circuit with stable output voltage and low power loss.
次に、本発明に基く一実施例を第３図により説明する。
１００は第１図のスイッチング・レギュレータ２００と
同一の構成である。３０１は電源としての電池であり、
１００と２００の各レギュレータに電源を供給する。ス
イッチング・レギュレータ１００の複数出力の中で、Vb
kはダイオード３０２のアノードと接続され、シリーズ
・レギュレータ２００の出力Vcはダイオード３０３のア
ノードと接続されている。ここで、電池電圧Vaが充分高
い電圧の時にはVc＞Vbkとする。ダイオード３０２と３
０３のカソードは共通に接続され、負荷回路３０４に電
源を供給している。３０４に供給される電圧をVdとす
る。Next, an embodiment based on the present invention will be described with reference to FIG.
Reference numeral 100 has the same configuration as the switching regulator 200 shown in FIG. 301 is a battery as a power source,
Power is supplied to each of the 100 and 200 regulators. Of the multiple outputs of the switching regulator 100, Vb
k is connected to the anode of the diode 302, and the output Vc of the series regulator 200 is connected to the anode of the diode 303. Here, when the battery voltage Va is sufficiently high, Vc> Vbk. Diodes 302 and 3
The cathodes of 03 are commonly connected to supply power to the load circuit 304. The voltage supplied to 304 is Vd.
回路の動作を第５図，第６図から説明する。仮にスイッ
チング・レギュレータ１００の電力変換効率をVa＝５Ｖ
で５０％とし、負荷回路３０４の消費電流を２０mAとす
る。VcはVaが充分高い電圧の時に５Ｖとなるように設定
されていて、Vbkはそれよりわずかに低い電圧に設定す
る。３０２，３０３のダイオードの順方向降下電圧分は
無視する。The operation of the circuit will be described with reference to FIGS. Assuming that the power conversion efficiency of the switching regulator 100 is Va = 5V
And the consumption current of the load circuit 304 is 20 mA. Vc is set to 5V when Va is sufficiently high, and Vbk is set to a voltage slightly lower than that. The forward drop voltage of the diodes 302 and 303 is ignored.
第５図は横軸に電池出力電圧Vaをとり、縦軸には電池の
出力電力をとる。（ただしスイッチング・レギュレータ
１００については、電圧Vbkの端についてのみ一次側電
力に変換している。） 第６図は横軸に電池出力電圧Vaをとり、縦軸にはレギュ
レータの出力電圧をとる。In FIG. 5, the horizontal axis represents the battery output voltage Va and the vertical axis represents the battery output power. (However, in the switching regulator 100, only the end of the voltage Vbk is converted into the primary side power.) In FIG. 6, the horizontal axis represents the battery output voltage Va, and the vertical axis represents the output voltage of the regulator.
VaがVa５Ｖの間はVc＞Vbkのため、ダイオード３０３
が導通し、ダイオード３０２は非導通となる。したがっ
て、負荷回路３０４による回路の消費電力は第５図のPc
となり、スイッチング・レギュレータ１００で負荷回路
３０４に電圧を供給する場合に比較して、第５図の斜線
部分だけ電力を削減できる。（スイッチング・レギュレ
ータは電池電圧に寄らず、ほぼ一定の一次側入力電力と
なるため）また、VdはVcと同電圧となる。Since Vc> Vbk while Va is Va5V, the diode 303
Becomes conductive and the diode 302 becomes non-conductive. Therefore, the power consumption of the circuit by the load circuit 304 is Pc in FIG.
Therefore, compared with the case where the switching regulator 100 supplies the voltage to the load circuit 304, the electric power can be reduced by the shaded area in FIG. (Since the switching regulator does not depend on the battery voltage, but the primary side input power is almost constant) Vd becomes the same voltage as Vc.
（第６図参照） 次にVaがVa＜５Ｖのときは、Vaの降下に対応してVc，Vd
が降下し、第６図のＸ点を通過した時にダイオード３０
２が導通し、ダイオード３０３が非導通となるため、Vd
はVd＝Vbkで定電圧化される。また、負荷回路３０４は
スイッチング・レギュレータ１００で駆動されるため、
負荷回路３０４による電池からの出力電力は第５図のよ
うにPbとなる。(See Fig. 6) Next, when Va is less than 5V, Vc, Vd corresponding to the fall of Va.
Goes down and passes the point X in FIG.
2 becomes conductive and the diode 303 becomes non-conductive, so Vd
Is made constant with Vd = Vbk. Further, since the load circuit 304 is driven by the switching regulator 100,
The output power from the battery by the load circuit 304 is Pb as shown in FIG.
以上のように、本発明は、電源電池からの電圧が所定値
より高い時はシリーズ・レギュレータより発生した電圧
が出力電圧となるので、電力無効損失が少なくすみ、電
源電池からの電圧が所定値より低くなりシリーズ・レギ
ュレータでは、定電圧化ができなくなった時はスイッチ
ング・レギュレータより発生した電圧が出力電圧とな
り、出力電圧を一定に保つことができるので、電力損失
が少ないが、電源電池電圧が低下してくると出力電圧も
低下してしまうシリーズ・レギュレータと、電源電池電
圧が低下しても安定した出力電圧を得ることができるス
イッチング・レギュレータとの、それぞれの利点を組み
合せ且つ、欠点を打ち消し合うことができるので、従来
のスイッチング・レギュレータやシリーズ・レギュレー
タ単独の定電圧供給回路に比較して、低消費電力で低電
池電圧まで安定に定電圧を供給可能な定電圧供給回路を
構成できる。なお、レギュレータをスイッチングするダ
イオード３０２，３０３の代わりにトランジスタ等でス
イッチング回路を構成することも可能である。As described above, according to the present invention, since the voltage generated by the series regulator becomes the output voltage when the voltage from the power supply battery is higher than the predetermined value, the power reactive loss is reduced and the voltage from the power supply battery is reduced to the predetermined value. In the series regulator, the voltage generated by the switching regulator becomes the output voltage when the constant voltage cannot be regulated, and the output voltage can be kept constant. Combines the advantages of the series regulator, which reduces the output voltage when it drops, and the switching regulator, which can obtain a stable output voltage even when the power supply battery voltage drops, and cancels the drawbacks. Constant voltage supply for conventional switching regulators or series regulators Compared to the road, it constitutes a constant voltage supply circuit capable of supplying stable constant voltage with low power consumption to low battery voltage. It is also possible to form a switching circuit with a transistor or the like instead of the diodes 302 and 303 that switch the regulator.
第１図……スイッチング・レギュレータ方式の定電圧供
給回路。 第２図……シリーズ・レギュレータ方式の定電圧供給回
路 第３図……本発明による定電圧供給回路例 第４図……スイッチング・レギュレータ，シリーズ・レ
ギュレータの各定電圧供給回路における出力電圧の電池
電圧による変化のグラフ 第５図……本発明回路例における電池出力電力の電源電
圧による変化のグラフ 第６図……本発明回路例におけるレギュレータ出力電圧
の電池電圧による変化のグラフFig. 1 ... Switching regulator type constant voltage supply circuit. Fig. 2 ... Series regulator type constant voltage supply circuit Fig. 3 Example of constant voltage supply circuit according to the present invention Fig. 4 ... Battery of output voltage in each constant voltage supply circuit of switching regulator and series regulator Graph of change due to voltage FIG. 5 ... Graph of change of battery output power according to power supply voltage in the circuit example of the present invention FIG.
Claims (1)
を発生する定電圧供給回路において、スイッチング・レ
ギュレータと、シリーズ・レギュレータと、スイッチン
グ手段とからなり、前記スイッチング手段は、前記電源
電池からの電圧が所定値より高い時は、前記シリーズ・
レギュレータより発生した電圧を前記出力電圧として選
択し、前記電源電池からの電圧が前記所定値より低くな
った時は、前記スイッチング・レギュレータより発生し
た電圧を前記出力電圧として選択することを特徴とする
定電圧供給回路。1. A constant voltage supply circuit for receiving a voltage from a power supply battery and generating a stable output voltage, comprising a switching regulator, a series regulator, and a switching means, wherein the switching means is the power supply battery. If the voltage of is higher than the specified value,
The voltage generated by the regulator is selected as the output voltage, and when the voltage from the power supply battery becomes lower than the predetermined value, the voltage generated by the switching regulator is selected as the output voltage. Constant voltage supply circuit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59099882A JPH063989B2 (en) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | Constant voltage supply circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59099882A JPH063989B2 (en) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | Constant voltage supply circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60245463A JPS60245463A (en) | 1985-12-05 |
| JPH063989B2 true JPH063989B2 (en) | 1994-01-12 |
Family
ID=14259167
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59099882A Expired - Lifetime JPH063989B2 (en) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | Constant voltage supply circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH063989B2 (en) |
Families Citing this family (1)
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|---|---|---|---|---|
| JP2003052130A (en) | 2001-08-07 | 2003-02-21 | Yazaki Corp | Charging control apparatus |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5637108U (en) * | 1979-08-31 | 1981-04-09 | ||
| JPS58159662A (en) * | 1982-03-16 | 1983-09-22 | Nec Corp | Switching regulator |
-
1984
- 1984-05-18 JP JP59099882A patent/JPH063989B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60245463A (en) | 1985-12-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |