JPH069587Y2 - Switching Regulator - Google Patents

Switching Regulator

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JPH069587Y2
JPH069587Y2 JP1987042437U JP4243787U JPH069587Y2 JP H069587 Y2 JPH069587 Y2 JP H069587Y2 JP 1987042437 U JP1987042437 U JP 1987042437U JP 4243787 U JP4243787 U JP 4243787U JP H069587 Y2 JPH069587 Y2 JP H069587Y2
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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、スイッチングレギュレータに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial application] The present invention relates to a switching regulator.

〔考案の概要〕 スイッチングレギュレータの二次回路にシャントレギュ
レータを付加し、このシャントレギュレータを二次整流
出力のACエラー分によって制御してAC変動を低減す
ると共に、DC変動に対してはスイッチングレギュレー
タの二次回路から一次回路に出力電圧を帰還して安定化
させたスイッチングレギュレータである。
[Summary of the Invention] A shunt regulator is added to the secondary circuit of the switching regulator, and this shunt regulator is controlled by the AC error component of the secondary rectified output to reduce AC fluctuations. It is a switching regulator in which the output voltage is fed back from the secondary circuit to the primary circuit and stabilized.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

一般にスイッチングレギュレータは、DCインピーダン
スは低いがACインピーダンスが高く、従って過渡応答
特性が悪く、またリップル圧縮率が低くて、負荷のアナ
ログ回路やディジタル回路で問題が発生することが多
い。
In general, a switching regulator has a low DC impedance but a high AC impedance, and therefore has a poor transient response characteristic and a low ripple compression ratio, which often causes a problem in an analog circuit or a digital circuit of a load.

そこでスイッチングレギュレータにシャントレギュレー
タを付加して、出力インピーダンスを低下させ、低リッ
プル出力を得たスイッチングレギュレータが提案されて
いる。
Therefore, a shunt regulator has been added to the switching regulator to reduce the output impedance and a switching regulator that has a low ripple output has been proposed.

〔考案が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

シャントレギュレータは負荷と並列なシャント回路に安
定化のための電流を流すので、電力損失が多く、またシ
ャント回路における発熱量が大で、放熱のためのスペー
スロスが大きくなる。
Since the shunt regulator sends a current for stabilization to a shunt circuit in parallel with a load, it has a large power loss, a large amount of heat generation in the shunt circuit, and a large space loss for heat dissipation.

本考案はこの問題にかんがみ、スイッチングレギュレー
タのAC出力インピーダンスを低電力損失で低減するこ
とを目的とする。
In view of this problem, the present invention aims to reduce the AC output impedance of a switching regulator with low power loss.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本考案のスイッチングレギュレータは、第1図に示すよ
うに、トランス3の一次側にスイッチング回路(スイッ
チングトランジスタ4)とその制御回路(パルス幅変調
発振器5)とを有し、トランス二次側の整流出力を上記
制御回路5に帰還して出力を安定化させたスイッチング
レギュレータ回路を備えると共に、トランス3の二次側
の整流出力電圧のAC分を抽出するコンデンサC4より
構成されたハイパスフィルタと、このAC分に対応した
誤差電圧に基づいて上記トランス二次側の整流出力点か
ら負荷電流と並列に上記AC分を減少させる電流を流す
電流制御素子(トランジスタ15)とを有するシャント
レギュレータ回路11を備えている。
As shown in FIG. 1, the switching regulator of the present invention has a switching circuit (switching transistor 4) and its control circuit (pulse width modulation oscillator 5) on the primary side of a transformer 3, and a rectifier on the secondary side of the transformer. A high-pass filter including a switching regulator circuit in which the output is fed back to the control circuit 5 to stabilize the output, and a high-pass filter including a capacitor C4 for extracting the AC component of the rectified output voltage on the secondary side of the transformer 3, A shunt regulator circuit 11 having a current control element (transistor 15) for flowing a current for reducing the AC component in parallel with the load current from the rectification output point on the transformer secondary side based on an error voltage corresponding to the AC component is provided. ing.

〔作用〕[Action]

スイッチングレギュレータ出力のAC誤差に対しては、
AC分のみに応答するシャントレギュレータが安定化さ
せる。シャント電流の定常DC分は最大AC振幅に見合
った僅かな電流値でよい。よってシャントレギュレータ
における電流損失、発熱は大幅に低下する。一方、DC
誤差に対しては、スイッチングレギュレータの二次から
一次への誤差帰還によって安定化が行われる。
For the AC error of the switching regulator output,
A shunt regulator that responds only to the AC component stabilizes. The steady DC component of the shunt current may be a small current value commensurate with the maximum AC amplitude. Therefore, current loss and heat generation in the shunt regulator are significantly reduced. On the other hand, DC
The error is stabilized by the error feedback from the secondary of the switching regulator to the primary.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本考案を適用したスイッチングレギュレータの
回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a switching regulator to which the present invention is applied.

商用AC電源が整流器1に供給され、整流出力はコンデ
ンサC1で平滑されてトランス3の一次コイル3aに供
給される。一次コイル3aにはパルス幅変調発振器5に
よって駆動されるスイッチングトランジスタ4が接続さ
れ、その出力のスイッチングパルスによる電圧がトラン
ス3の二次コイル3bに誘起される。なお発振器5には
レギュレータの二次出力電圧が帰還され、基準電圧源6
の電圧Eとの比較によりパルス幅変調が行われて、二次
出力電圧が安定化される。
Commercial AC power is supplied to the rectifier 1, and the rectified output is smoothed by the capacitor C1 and supplied to the primary coil 3a of the transformer 3. A switching transistor 4 driven by a pulse width modulation oscillator 5 is connected to the primary coil 3a, and a voltage due to a switching pulse of its output is induced in a secondary coil 3b of the transformer 3. The secondary output voltage of the regulator is fed back to the oscillator 5, and the reference voltage source 6
The pulse width modulation is performed by the comparison with the voltage E of 1 to stabilize the secondary output voltage.

トランス3の二次コイル3bの出力はダイオード7a,
7bで両波整流され、チョークコイル8,9及びコンデ
ンサC2,C3より成るリップルフィルタを介して負荷
10(R)に供給される。負荷10の端子電圧は一次
側の発振器5に帰還される。
The output of the secondary coil 3b of the transformer 3 is the diode 7a,
Both waves are rectified by 7b and supplied to the load 10 ( RL ) through a ripple filter including choke coils 8 and 9 and capacitors C2 and C3. The terminal voltage of the load 10 is fed back to the oscillator 5 on the primary side.

負荷10の端子電圧、即ちレギュレータ出力は、シャン
トレギュレータ回路11にも供給される。このシャント
レギュレータ回路11は、スイッチングレギュレータの
AC出力インピーダンスを低下させて、リップル圧縮率
を高めるために付加されている。
The terminal voltage of the load 10, that is, the regulator output is also supplied to the shunt regulator circuit 11. The shunt regulator circuit 11 is added to lower the AC output impedance of the switching regulator and increase the ripple compression rate.

スイッチングレギュレータの出力電圧はハイパスフィル
タを構成するコンデンサC4の一端に与えられ、AC成
分が抵抗R1,R2,R3及びオペアンプ12から成る
検出アンプで抽出される。この検出アンプは約1/10
の減衰器として動作し、ゲインを可変抵抗R2でもって
調整できる。抵抗R4はDCバイアス用であり、コンデ
ンサC5は高域ゲインを低下させるローパス用に設けら
れている。この検出アンプにより、レギュレータ出力の
リップル電圧の増減が接地電位を基準に検出される。
The output voltage of the switching regulator is given to one end of a capacitor C4 that constitutes a high-pass filter, and the AC component is extracted by a detection amplifier including resistors R1, R2, R3 and an operational amplifier 12. This detection amplifier is about 1/10
, And the gain can be adjusted by the variable resistor R2. The resistor R4 is for DC bias, and the capacitor C5 is provided for low pass for reducing the high frequency gain. This detection amplifier detects an increase / decrease in the ripple voltage of the regulator output with reference to the ground potential.

検出アンプの出力は抵抗R5,R6及びオペアンプ13
から成る反転アンプを介して、オペアンプ14から成る
電流駆動回路に与えられる。なおオペアンプ13のコン
デンサC6はローパス用である。オペアンプ14はその
入力電圧がトランジスタ15のエミッタ電圧と等しくな
るようにこのトランジスタのベースを駆動し、約0.5V
の入力電圧に対応して約500mAのシャント電流をト
ランジスタ15を通して流させる。トランジスタ15の
エミッタ側抵抗R8は電流駆動用であり、コレクタ側抵
抗R7は電流制限用である。トランジスタ15のシャン
ト電流は、スイッチングレギュレータの出力点であるチ
ョークコイル8の出力端部から負荷10の電流と並列に
接地側に流れる。
The output of the detection amplifier is the resistors R5 and R6 and the operational amplifier 13.
Is supplied to the current drive circuit composed of the operational amplifier 14. The capacitor C6 of the operational amplifier 13 is for low pass. The operational amplifier 14 drives the base of this transistor so that its input voltage becomes equal to the emitter voltage of the transistor 15, and the input voltage is about 0.5V.
A shunt current of about 500 mA corresponding to the input voltage of is applied through the transistor 15. The emitter side resistor R8 of the transistor 15 is for current driving, and the collector side resistor R7 is for current limiting. The shunt current of the transistor 15 flows from the output end of the choke coil 8, which is the output point of the switching regulator, to the ground side in parallel with the current of the load 10.

スイッチングレギュレータの出力電圧のリップルの山部
で負荷10を流れる電流が増加すると、リップル電圧の
増加がコンデンサC4を介してオペアンプ12で検出さ
れ、その検出電圧がオペアンプ13,14を通してトラ
ンジスタ15のベースに加わるので、シャント電流が増
加し、結果的に負荷電流の増大を抑える。即ち、シャン
トレギュレータ回路11には、負荷電流のリップル成分
に関し、AC負帰還がかけられている。これにより負荷
10に供給するレギュレータ出力のリップル分は大幅に
減少する。
When the current flowing through the load 10 increases at the peak of the ripple of the output voltage of the switching regulator, the increase in the ripple voltage is detected by the operational amplifier 12 via the capacitor C4, and the detected voltage is applied to the base of the transistor 15 through the operational amplifiers 13 and 14. As a result, the shunt current increases, and as a result, the increase in load current is suppressed. That is, AC negative feedback is applied to the shunt regulator circuit 11 regarding the ripple component of the load current. As a result, the ripple component of the regulator output supplied to the load 10 is significantly reduced.

シャント電流はAC電流成分(リップル)の振幅よりも
若干大きいDC分(定常電流で抵抗R4で定まる)とA
Cの制御成分とから成り、一般のシャントレギュレータ
のように負荷のDC電流に対応した大電流をシャント電
流として流す必要がないので、抵抗R7,R8及びトラ
ンジスタ15における発熱損失は非常に小さい。レギュ
レータ出力を5V、シャント電流の定常DC値を500
mAとすると、電力損は約2.5Wである。従ってシャン
トレギュレータ回路11は、最大±500mA程のリッ
プルによる電流変動にのみ応答し、負荷10の変動等に
よるレギュレータ出力のDC的な変動に対しては制御能
力がない。しかしDC変動に対しては、負荷10の端か
ら一次側の発振器5への検出電圧の帰還により安定化が
行われているから支障は生じない。
The shunt current is a DC component slightly larger than the amplitude of the AC current component (ripple) (a steady current is determined by the resistor R4) and A
Since it does not need to flow a large current corresponding to the DC current of the load as a shunt current as in a general shunt regulator, the heat loss in the resistors R7 and R8 and the transistor 15 is very small. Regulator output 5V, shunt current steady DC value 500
In mA, the power loss is about 2.5W. Therefore, the shunt regulator circuit 11 responds only to a current fluctuation due to a ripple of about ± 500 mA at maximum, and has no control capability for a DC fluctuation of the regulator output due to a fluctuation of the load 10. However, there is no problem with respect to DC fluctuation because the detection voltage is fed back from the end of the load 10 to the oscillator 5 on the primary side to stabilize the DC fluctuation.

〔考案の効果〕[Effect of device]

本考案は上述の如く、スイッチングレギュレータの二次
回路に出力電圧のAC変動のみに応答するシャントレギ
ュレータを付加したので、シャントレギュレータにおい
て僅かな定常シャント電流を消費するのみで負荷に供給
する電圧のAC変動を軽減でき、従ってシャントレギュ
レータの電流損失や発熱を抑えて出力リップルを低減で
きる。
As described above, according to the present invention, since the shunt regulator that responds only to the AC fluctuation of the output voltage is added to the secondary circuit of the switching regulator, the shunt regulator consumes only a small steady shunt current and the AC voltage of the voltage supplied to the load. Fluctuations can be reduced, and therefore current loss and heat generation of the shunt regulator can be suppressed and output ripple can be reduced.

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

第1図は本考案の一実施例を示すスイッチングレギュレ
ータの回路図である。 なお図面に用いた符号において、 3……トランス 4……スイッチングトランジスタ 5……パルス幅変調発振器 10……負荷 11……シャントレギュレータ回路 15……出力トランジスタ である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a switching regulator showing an embodiment of the present invention. The symbols used in the drawings are: 3 ... Transformer 4 ... Switching transistor 5 ... Pulse width modulation oscillator 10 ... Load 11 ... Shunt regulator circuit 15 ... Output transistor.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】トランス一次側にスイッチング回路とその
制御回路とを有し、トランス二次側の整流出力を上記制
御回路に帰還して出力を安定化させたスイッチングレギ
ュレータ回路と、 上記トランス二次側の整流出力電圧のAC分を抽出する
ハイパスフィルタと、このAC分に対応した誤差電圧に
基づいて上記トランス二次側の整流出力点から負荷電流
と並列に上記AC分を減少させる電流を流す電流制御素
子とを有するシャントレギュレータ回路とを夫々備える
スイッチングレギュレータ。
1. A switching regulator circuit having a switching circuit and its control circuit on the primary side of the transformer, the rectified output of the transformer secondary side being fed back to the control circuit to stabilize the output, and the secondary transformer. Side high-pass filter for extracting the AC component of the rectified output voltage, and a current for reducing the AC component in parallel with the load current from the rectified output point of the transformer secondary side based on the error voltage corresponding to the AC component. Switching regulators each including a shunt regulator circuit having a current control element.
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