JPH0646228Y2 - スイッチングレギュレータ - Google Patents

スイッチングレギュレータ

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JPH0646228Y2
JPH0646228Y2 JP1988044050U JP4405088U JPH0646228Y2 JP H0646228 Y2 JPH0646228 Y2 JP H0646228Y2 JP 1988044050 U JP1988044050 U JP 1988044050U JP 4405088 U JP4405088 U JP 4405088U JP H0646228 Y2 JPH0646228 Y2 JP H0646228Y2
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JP
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capacitor
input voltage
signal
circuit
secondary winding
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JP1988044050U
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俊樹 奥住
晃 武藤
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Yokogawa Electric Corp
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Yokogawa Electric Corp
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Description

【考案の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本考案は、直流安定化電源などに使用されるスイッチン
グレギュレータに係り、特に一次側入力電圧を二次側で
検出する場合の改良に関する。
【従来の技術】
第4図は従来のスイッチングレギュレータの入力電圧監
視回路の概略を示す構成ブロック図である。図におい
て、DC-DCコンバータ部10は、直流入力電圧Vinを一次巻
線n1に入力しトランジスタやFETなどのスイッチング素
子Qを用いてオンオフする。すると二次巻線n2側にスイ
ッチング信号が出力されるので、ダイオードD1,D2によ
って整流しチョークコイルLとコンデンサCを用いて平
滑化して直流出力電圧Voutを負荷に供給している。 入力電圧検出回路20は二次巻線n2の両端信号を入力する
もので、整流をするダイオードD20と平滑化回路21とピ
ークホールド回路22とよりなり、入力電圧監視信号V′
inを出力する。 このように構成された装置の動作を次に説明する。スイ
ッチング素子Qに対する制御信号は第4図Aに示すごと
き矩形波である。すると二次巻線n2には第4図Bに示す
ごとき波形の歪んだ矩形波が発生する。この波高をeop
で表すと、次式で示される。 eop=Vin・(n2/n1) (1) ピークホールド回路22の出力する入力電圧監視信号V′
inは、第4図Cに示すごとくDC-DCコンバータ部10が動
作中は、入力電圧Vinに比例したものとなる。 第5図はトーテムポールコンバータの回路図である。こ
こでトーテムポールコンバータとは、入力回路が直列に
接続され、出力回路が並列に接続されて、交互に動作す
るDC-DCコンバータをいう。入力回路のコンデンサC1,C2
の中点電圧Vnを、入力電圧検出回路20によって監視しよ
うとするものである。 図において、スイッチング素子Q1,Q2の制御信号は、第
5図A,Bに示すごとく相補的なものであり、一次巻線n1
1,n12にスイッチング信号を発生させる。すると二次巻
線n21,n22には相補的なスイッチング信号eop1・eop2が発
生するので、ダイオードD1,D2及びダイオードD3,D4によ
ってそれぞれ整流し、出力回路のHighレベル側に設けら
れたチョークコイルL1,L2を介して共通のコンデンサC
に蓄電される。入力電圧検出回路20はダイオードD21,D2
2を介してスイッチング信号eop1・eop2のうち大きいほう
を平滑化回路21に送りピークホールド回路22を介して、
入力電圧監視信号V′inを出力する。 このように構成された装置の動作を次に説明する。第6
図は第5図の装置の動作説明図で、(A)は入力電圧Vi
n及び中点電圧Vn、(B)は入力電圧監視信号V′inを
示している。中点電圧Vnが入力電圧Vinの半分である場
合、スイッチング信号がeop1=eop2となって平衡状態に
ある。 中点電圧Vnが回路の異常などによって非平衡となると、
スイッチング信号がeop1<eop2若しくはeop1>eop2とな
り、ピークホールド回路22が出力2系統のうち大きいほ
うをホールドする構成となっている。そこで、非平衡が
発生すると入力電圧監視信号V′inが上昇することか
ら、所定の基準電圧と比較して監視することにより、片
側のDC-DCコンバータに過電圧が印加される前に動作を
停止させることができる。
【考案が解決しようとする課題】 しかしながら、第7図のような構成の出力回路を備えた
DC-DCコンバータもある。この場合、出力回路のLowレベ
ル側にチョークコイルLが装着されているので、二次巻
線n2に入力電圧検出回路を接続すると、作用するスイッ
チング信号eopは、ダイオードD1の順方向電位VFと出力
電圧Voutを加えたものとなり、入力電圧に依存性がなく
なるという特徴がある。そこで、従来のような非平衡状
態の検出が不可能になるという課題があった。非平衡状
態はトランスの巻線ミス、巻線のショート事故やアルミ
電解コンデンサの劣化などにより生じる。近年倍電圧整
流方式やFET化の進展により、過電圧マージンは少なく
なっている。 本考案はこのような課題を解決したもので、出力側のチ
ョークコイルがLowレベル側に装着されていても、二次
側で入力電圧を検出することのできるスイッチングレギ
ュレータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成する本考案は、一次巻線に直流入
力電圧を供給してスイッチング素子によりオンオフし、
二次巻線に発生するスイッチング信号を整流平滑化して
負荷に直流電圧を供給するスイッチングレギュレータに
おいて、次の構成としたものである。 即ち、整流平滑化回路は、二次巻線のハイレベル側にア
ノード側が接続された第1のダイオードと、二次巻線の
コモンレベル側にアノード側が接続された第2のダイオ
ードと、第1及び第2のダイオードのカソード側が一端
に共通に接続された第1のコンデンサと、このコンデン
サの他端と当該二次巻線のコモンレベル側の間に装着さ
れたチョークコイルとよりなっている。 また、入力電圧検出回路は、当該二次巻線のコモンレベ
ル側と前記チョークコイルの接続点に一端が接続された
第2のコンデンサと、このコンデンサの他端にカソード
側が接続され他端が接地された第3のダイオードと、こ
のコンデンサの他端にアノード側が接続された第4のダ
イオードと、この第4のダイオードのカソード側に出力
された信号を平滑化する回路と、この平滑化回路の信号
と所定の基準電圧とを比較して入力電圧監視信号を出力
する。
【作用】
本考案の各構成要素はつぎの作用をする。チョークコイ
ルが二次巻線のコモンレベル側に設けられているので、
一次側の入力電圧の影響をうけること無く出力電圧の検
出が可能となり、直流安定化電源として使用する場合に
は前記スイッチング素子への制御信号として正確な出力
電圧を帰還することができる。 第2のコンデンサと第3のダイオードは、チョークコイ
ルに発生する電圧をレベルシフトする。レベルシフトさ
れた信号は第4のダイオードによって整流し、信号レベ
ルを基準電圧と比較することにより入力電圧監視信号を
出力する。この入力電圧監視信号は、例えば停電の警報
信号として使用する。
【実施例】
以下図面を用いて、本考案を説明する。 第1図は、本考案の一実施例を示す構成ブロック図であ
る。尚第1図において、前記第4図と同一作用をするも
のには同一符号をつけ説明を省略する。チョークコイル
Lは二次巻線n2のコモンレベル側とダイオードD2のアノ
ード側に一端が接続され、コンデンサCのコモンレベル
側に他端が接続されている。 レベルシフトピークチャージ回路23は、二次巻線n2のコ
モンレベル側の信号を入力して、信号レベルをシフトす
ると共に、スイッチング信号eopのピーク成分を蓄電す
るものである。ダイオードD23はレベルシフトピークチ
ャージ回路23の出力信号を整流し、平滑回路24により平
滑化してノイズ成分を除去すると共に、信号レベルの適
当な増幅や減衰をしている。そして、放電用抵抗を備え
たピークホールド回路25に蓄電し、入力電圧監視信号
V′inとして出力する。 このように構成された装置の動作を次に説明する。直流
安定化電源とする場合には、出力電圧が入力電圧に依存
しない形式で帰還するのがよい。チョークコイルをコモ
ンラインに取付けると、スイッチング信号eopは次式で
与えられる。 eop=VF+Vout (2) そこで、この信号をスイッチング素子の駆動に用いる
と、正確な出力電圧の安定化ができるという効果があ
る。 第2図は本考案の他の実施例を示す回路図で、ここでは
トーテムポールコンバータに適用する場合を示す。尚第
2図において、前記第5図と同一作用をするものには同
一符号をつけ説明を省略する。図において、第1の出力
回路ではチョークコイルL1が二次巻線n21のコモンライ
ン側に取付けられている。また、第2の出力回路ではチ
ョークコイルL2が二次巻線n22のコモンライン側に取付
けられている。 このままでは入力電圧の検出ができないので、レベルシ
フト回路として次のものを設けている。まず、第1の出
力回路に対しては、二次巻線n21のコモンライン側に一
端が取付けられたコンデンサCp21と、このコンデンサCp
21の他端にカソード側が取付けられアノード側が設置さ
れたダイオードD24とが設けられている。第2の出力回
路に対しては、二次巻線n22のコモンライン側に一端が
取付けられたコンデンサCp22と、このコンデンサCp22の
他端にカソード側が取付けられアノード側が設置された
ダイオードD25とが設けられている。二次巻線n21,n22に
現れたスイッチング信号eck1、eck2は、コンデンサCp21,
Cp22の他端にレベルシフト信号epk1、epk2として絶対値
化された状態で現れる。 コンデンサCp21の他端にアノード側が取付けられたダイ
オードD26と、コンデンサCp22の他端にアノード側が取
付けられたダイオードD27と、これらダイオードD26,D27
のカソード側を共通に接続して、第1若しくは第2の出
力回路のスイッチング信号eck1、eck2のいずれか大きい
ほうの信号を選択する。 選択された信号は、平滑化回路24及びピークホールド回
路25を経て入力電圧監視信号V′inとして異常検出回路
30に送られる。異常検出回路30は警報信号ALMを出力す
る回路で、例えばDC-DCコンバータ部のスイッチング動
作を停止させる。 このように構成された装置の動作を次に説明する。第3
図は第2図の装置の動作を説明する波形図で、(A)は
入力電圧Vin、(B)は中点電圧Vn、(C)はスイッチ
ング信号eck1、(D)はスイッチング信号eck2、(E)
はレベルシフト信号epk1、(F)はレベルシフト信号e
pk2、(G)は入力電圧監視信号V′in、(H)は警報
信号ALMである。 平衡状態ではスイッチング信号eck1とeck2の負電圧は等
しい値になっている。スイッチング信号eck1、eck2が負
電圧の期間ダイオードD24,D25がオンしてコンデンサCp2
1,Cp22に電荷が蓄積されて、スイッチング信号eck1、e
ck2の負電圧と同一の電圧となる。スイッチング信号e
ck1、eck2が正電圧に反転すると、ダイオードD24,D25が
オフしダイオードD26,D27がオンして、コンデンサCp21,
Cp22に蓄積された電圧とスイッチング信号eck1、eck2
正電圧の加算電圧が平滑回路24に送られる。 非平衡状態となると、中点電圧Vnが上昇し、これに対応
してスイッチング信号eck1、eck2の負電圧も変化する。
この場合次式が成立する。 |e ck1|<|e ck2| (3) するとレベルシフト信号epk1、epk2もこれに伴なって変
化し、結果として入力電圧監視信号V′inが増加する。 中点電圧Vnの非平衡状態が更に拡大して図中bの状態と
なると、入力電圧監視信号V′inのレベルが異常検出回
路30の検出レベルを越えて、警報信号ALMが出力されてD
C-DCコンバータ部はこれによって、入力側のコンデンサ
C1,C2やスイッチング素子Q1,Q2の過電圧印加に対する保
護が働く。DC-DCコンバータ部停止後は、ブリーダ抵抗R
1,R2により中点電圧Vnは入力電圧Vinの半分の値に戻
る。
【考案の効果】
以上説明したように、本考案によれば次のような実用上
の効果がある。 入力電圧の検出が出力回路のコモンライン側に取付け
られたチョークコイルを介して検出でき、絶縁されてい
るのでULなどの各種安全規格の取得に有用である。 実施例のように、トーテムポールコンバータの中点電
圧Vnを検出して、非平衡状態の検出に用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案の一実施例を示す構成ブロック図、第2
図は本考案の他の実施例を示す回路図、第3図は第2図
の装置の動作を説明する波形図である。 第4図は従来のスイッチングレギュレータの入力電圧検
出回路の概略を示す構成ブロック図、第5図はトーテム
ポールコンバータの回路図、第6図は第5図の装置の動
作を説明する波形図、第7図は他の従来装置の回路図で
ある。 C……コンデンサ、D……ダイオード、L……チョーク
コイル、Q……スイッチング素子。 23……レベルシフトピークチャージ回路、24……平滑回
路、25……ピークホールド回路。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】一次巻線に直流入力電圧を供給してスイッ
    チング素子によりオンオフし、二次巻線に発生するスイ
    ッチング信号を整流平滑化して負荷に直流電圧を供給す
    るスイッチングレギュレータにおいて、 二次巻線のハイレベル側にアノード側が接続された第1
    のダイオードと、二次巻線のコモンレベル側にアノード
    側が接続された第2のダイオードと、第1及び第2のダ
    イオードのカソード側が一端に共通に接続されたコンデ
    ンサと、このコンデンサの他端と当該二次巻線のコモン
    レベル側の間に装着されたチョークコイルとよりなる整
    流平滑化回路と、 当該二次巻線のコモンレベル側と前記チョークコイルの
    接続点に一端が接続された第2のコンデンサと、このコ
    ンデンサの他端にカソード側が接続され他端が接地され
    た第3のダイオードと、このコンデンサの他端にアノー
    ド側が接続された第4のダイオードと、この第4のダイ
    オードのカソード側に出力された信号を平滑化する回路
    と、この平滑化回路の信号と所定の基準電圧とを比較し
    て入力電圧監視信号を出力する入力電圧検出回路を具備
    することを特徴とするスイッチングレギュレータ。
JP1988044050U 1988-03-31 1988-03-31 スイッチングレギュレータ Expired - Lifetime JPH0646228Y2 (ja)

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