JPH07106063B2 - Switching regulator - Google Patents
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- JPH07106063B2 JPH07106063B2 JP353490A JP353490A JPH07106063B2 JP H07106063 B2 JPH07106063 B2 JP H07106063B2 JP 353490 A JP353490 A JP 353490A JP 353490 A JP353490 A JP 353490A JP H07106063 B2 JPH07106063 B2 JP H07106063B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複数のスイッチングレギュレータ部を同期運
転させるスイッチングレギュレータに関するものであ
る。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a switching regulator for synchronously operating a plurality of switching regulator units.
大容量の安定化直流電源を構成する場合や、離れた位置
の負荷に安定化直流電圧を印加する場合に、パルス幅制
御による複数のスイッチングレギュレータ部を同期運転
させる構成が採用されている。このような複数個のスイ
ッチングレギュレータ部を設けた場合に、その入力直流
電源及び制御回路の動作用電源を共通化する場合が一般
的である。When a large-capacity stabilized DC power supply is configured or a stabilized DC voltage is applied to a load at a distant position, a configuration is adopted in which a plurality of switching regulator units are controlled to operate in synchronization by pulse width control. When a plurality of such switching regulator units are provided, the input DC power supply and the power supply for operating the control circuit are commonly used.
又複数のスイッチングレギュレータ部を設けて、各スイ
ッチングレギュレータ部の制御回路のパルス幅制御の為
の鋸歯状波信号を発生する発振器を非同期動作させる
と、複数種類の発振周波数と共に、それらの周波数の干
渉波が発生し、この干渉波が安定化直流電圧にも含まれ
て、出力リップル電圧や出力ノイズのビート現象が現れ
ることになる。通常は、負荷に印加する安定化直流電圧
に多数の周波数成分が含まれることは望ましくないの
で、一種類の周波数成分のみとなるように、各制御回路
の発振器を同期動作させる構成が採用されている。Also, when a plurality of switching regulator units are provided and the oscillator that generates the sawtooth wave signal for controlling the pulse width of the control circuit of each switching regulator unit is operated asynchronously, multiple types of oscillation frequencies and interference of those frequencies are generated. A wave is generated, and this interference wave is also included in the stabilized DC voltage, and the beat phenomenon of the output ripple voltage and the output noise appears. Normally, it is not desirable for the stabilized DC voltage applied to the load to contain a large number of frequency components, so a configuration is adopted in which the oscillators of each control circuit are operated synchronously so that there is only one type of frequency component. There is.
複数のスイッチングレギュレータ部を同期運転させる従
来例のスイッチングレギュレータは、例えば、第6図に
示す構成を有し、41はトランス、42はトランス41の一次
巻線に接続した電界効果トランジスタやバイポーラトラ
ンジスタ等のスイッチング素子、43は整流器やコンデン
サ等を含む整流平滑回路、44はスイッチング素子42をパ
ルス幅制御する制御回路、45−1,45−2はスイッチング
レギュレータ部、46,47はコンデンサ、48はインダクタ
ンス、49はバッテリや整流出力電源等の直流電源、50は
制御回路間を接続する制御線である。A conventional switching regulator for synchronously operating a plurality of switching regulator units has, for example, the configuration shown in FIG. 6, in which 41 is a transformer and 42 is a field effect transistor or a bipolar transistor connected to the primary winding of the transformer 41. Switching element, 43 is a rectifying / smoothing circuit including a rectifier and a capacitor, 44 is a control circuit for controlling the pulse width of the switching element 42, 45-1 and 45-2 are switching regulator sections, 46 and 47 are capacitors, and 48 is an inductance. , 49 is a DC power source such as a battery or a rectified output power source, and 50 is a control line connecting between control circuits.
スイッチングレギュレータ部45−1,45−2は、トランス
41の一次巻線に接続したスイッチング素子42を制御回路
44からパルス幅制御し、トランス41の二次巻線に誘起し
た電圧を整流平滑回路43により整流して平滑化し、その
直流出力電圧を負荷に供給し、又この直流出力電圧を制
御回路44に於いて基準電圧と比較し、直流出力電圧が設
定値となるように、スイッチング素子42のオン期間を制
御する構成を有するものである。又バッテリや交流電圧
を整流した直流電源49からコンデンサ47,46及びインダ
クタンス48を介して、各スイッチングレギュレータ部45
−1,45−2のトランス41の一次巻線にスイッチング素子
42を介して直流電流を供給する。The switching regulator units 45-1 and 45-2 are transformers.
A switching element 42 connected to the primary winding of 41 is a control circuit.
The pulse width is controlled from 44, the voltage induced in the secondary winding of the transformer 41 is rectified and smoothed by the rectifying / smoothing circuit 43, the DC output voltage is supplied to the load, and this DC output voltage is supplied to the control circuit 44. At this time, the ON period of the switching element 42 is controlled so that the DC output voltage becomes a set value as compared with the reference voltage. Further, each switching regulator unit 45 is connected from a battery or a DC power source 49 that rectifies an AC voltage via capacitors 47 and 46 and an inductance 48.
-Switching element on the primary winding of transformer 41 of 1,45-2
Direct current is supplied via 42.
このようなスイッチングレギュレータ部45−1,45−2の
直流出力を並列にして出力容量を増大し、又は離れた位
置の負荷にそれぞれ直流出力を供給する構成に於いて、
制御回路44の端子CT間を制御線50で接続し、一方のスイ
ッチングレギュレータ部45−1の制御回路44に於いて発
生した鋸歯状波信号を、他方のスイッチングレギュレー
タ部45−2の制御回路44に供給して、同期運転するもの
である。In such a configuration in which the DC outputs of the switching regulator units 45-1 and 45-2 are paralleled to increase the output capacity, or the DC outputs are respectively supplied to the loads at distant positions,
The terminals CT of the control circuit 44 are connected by a control line 50, and the sawtooth wave signal generated in the control circuit 44 of one switching regulator unit 45-1 is supplied to the control circuit 44 of the other switching regulator unit 45-2. It is supplied to and operated synchronously.
第7図は制御回路のブロック図であり、51は発振器、5
2,53は比較器、54,55は誤差増幅器、56はフリップフロ
ップ、57はオア回路、58,59はノア回路、60はインバー
タ、61,62はアンド回路、63,64は出力トランジスタ、RT
は抵抗Rを接続する端子、CTはコンデンサCを接続する
端子、DTはデッドタイム制御端子、+IN,−INは整流平
滑出力電圧を加える入力端子、FBはフィードバック端
子、OCは出力制御端子、C1,C2,E1,E2は出力端子であ
る。FIG. 7 is a block diagram of the control circuit, 51 is an oscillator, 5
2,53 is a comparator, 54,55 is an error amplifier, 56 is a flip-flop, 57 is an OR circuit, 58,59 is a NOR circuit, 60 is an inverter, 61,62 is an AND circuit, 63,64 is an output transistor, RT
Is a terminal for connecting a resistor R, CT is a terminal for connecting a capacitor C, DT is a dead time control terminal, + IN and −IN are input terminals for applying a rectified and smoothed output voltage, FB is a feedback terminal, OC is an output control terminal, and C1 , C2, E1 and E2 are output terminals.
この制御回路は、2石式のスイッチングレギュレータに
も適用できる構成を有し、又図示を省略した基準電圧発
生回路等を含む場合もあり、通常は半導体集積回路化さ
れているものである。This control circuit has a configuration applicable to a two-stone type switching regulator, and may include a reference voltage generating circuit (not shown), etc., and is usually a semiconductor integrated circuit.
発振器51は、端子CTに接続したコンデンサCに定電流充
電を行い、このコンデンサCの端子電圧と基準電圧とを
比較し、コンデンサCの端子電圧が基準電圧を越える
と、コンデンサCを急速放電させることにより、鋸歯状
波信号を発生するものであり、端子RTに接続する抵抗R
〔KΩ〕と端子CTに接続するコンデンサC〔μF〕とに
より、発振器51の発振周波数fは、 f≒1.2/(R・C)〔KHz〕 となる。第6図に於いては、この端子CTのみを図示して
おり、一方のスイッチングレギュレータ部45−1の制御
回路44は、端子CTに前述のコンデンサCを接続し、他方
のスイッチングレギュレータ部45−2の制御回路44は、
端子CTにコンデンサCを接続しないで、一方のスイッチ
ングレギュレータ部45−1の鋸歯状波信号を、他方のス
イッチングレギュレータ部45−2に供給して、同期動作
させるものである。The oscillator 51 performs constant current charging of the capacitor C connected to the terminal CT, compares the terminal voltage of the capacitor C with a reference voltage, and when the terminal voltage of the capacitor C exceeds the reference voltage, rapidly discharges the capacitor C. By this, a sawtooth wave signal is generated, and a resistor R connected to the terminal RT
Due to [KΩ] and the capacitor C [μF] connected to the terminal CT, the oscillation frequency f of the oscillator 51 becomes f≈1.2 / (RC) [KHz]. In FIG. 6, only this terminal CT is shown, and the control circuit 44 of one switching regulator unit 45-1 connects the above-mentioned capacitor C to the terminal CT and the other switching regulator unit 45-1. The control circuit 44 of 2 is
Without connecting the capacitor C to the terminal CT, the sawtooth wave signal of the one switching regulator section 45-1 is supplied to the other switching regulator section 45-2 for synchronous operation.
又比較器53は、端子CTに生じる鋸歯状波信号と、誤差増
幅器54,55の出力信号とのレベル比較を行って、オア回
路57,ノア回路58,59を介して出力トランジスタ63,64の
オン期間を制御するものである。又出力制御端子OCを
“0"とすると、出力トランジスタ63,64は同時にオン,
オフ動作を行い、出力制御端子OCを“1"とすると、フリ
ップフロップ56の反転動作に対応して、出力トランジス
タ63,64は逆相動作を行うことになる。1石式のスイッ
チングレギュレータの場合には、出力トランジスタ63,6
4の何れ一方の出力をスイッチング素子42に直接或いは
トランス等を介して加えることになる。Further, the comparator 53 performs a level comparison between the sawtooth wave signal generated at the terminal CT and the output signals of the error amplifiers 54 and 55, and outputs the output transistors 63 and 64 via the OR circuit 57 and the NOR circuits 58 and 59. It controls the ON period. When the output control terminal OC is set to "0", the output transistors 63 and 64 are turned on at the same time.
When the off operation is performed and the output control terminal OC is set to "1", the output transistors 63 and 64 perform the anti-phase operation corresponding to the inversion operation of the flip-flop 56. In the case of a one-stone switching regulator, output transistors 63,6
Either one of the outputs of 4 will be applied to the switching element 42 directly or via a transformer or the like.
第8図は従来例の同期運転の為の要部ブロック図であ
り、スイッチングレギュレータ部の制御回路81,82の端
子CT間を、第6図に示す場合と同様に、制御線83で接続
し、又端子Gをアースライン84に接続し、一方の制御回
路81の端子RTに抵抗Rを接続し、且つ端子CTにコンデン
サCを構成して、このコンデンサCの端子電圧が鋸歯状
波信号となるもので、 この鋸歯状波信号を制御線83を介して他方の制御回路82
の端子CTに供給し、一方と他方との制御回路81,82に於
いて同一の鋸歯状波信号を用いることにより、同期運転
を行うものである。FIG. 8 is a block diagram of a main part for the synchronous operation of the conventional example. The terminals CT of the control circuits 81 and 82 of the switching regulator section are connected by the control line 83 as in the case shown in FIG. Further, the terminal G is connected to the earth line 84, the resistor R is connected to the terminal RT of one control circuit 81, and the capacitor C is formed at the terminal CT, and the terminal voltage of this capacitor C becomes a sawtooth wave signal. This sawtooth wave signal is sent to the other control circuit 82 via the control line 83.
Of the same sawtooth wave signal is used in the control circuits 81 and 82 of one side and the other side to perform the synchronous operation.
又第9図は、制御線83が延長される場合や、鋸歯状波信
号の高周波化を図る場合等に於いて、一方の制御回路81
の端子CTの鋸歯状波信号を、抵抗r1,r2により分圧し
て、他方の制御回路82の端子CTに供給する場合を示す。Further, FIG. 9 shows one control circuit 81 when the control line 83 is extended or when the frequency of the sawtooth wave signal is increased.
The case where the sawtooth wave signal of the terminal CT of is divided by the resistors r1 and r2 and supplied to the terminal CT of the other control circuit 82 is shown.
第6図及び第8図に示すように、一方の制御回路81と他
方の制御回路82との端子CT間を、制御線83で接続し、同
一の鋸歯状波信号を用いる場合、一方と他方とのスイッ
チングレギュレータ部が離れて配置されると、制御線83
の長さもそれに対応して長くなり、鋸歯状波信号を高周
波化した場合には、制御線83のインピーダンスが無視で
きなくなる。即ち、一方の制御回路81に於ける鋸歯状波
信号が所望の波形を有するとしても、制御線83の抵抗
分,インダクタンス分,分布容量分等により、鋸歯状波
信号の波形がなまることになり、一方の制御回路81に於
ける鋸歯状波信号と、他方の制御回路82に於ける鋸歯状
波信号との波形が異なるので、同期運転することが困難
となる。As shown in FIG. 6 and FIG. 8, when one control circuit 81 and the other control circuit 82 are connected between terminals CT by a control line 83 and the same sawtooth wave signal is used, one and the other When the switching regulator section of
Also becomes correspondingly long, and when the frequency of the sawtooth wave signal is increased, the impedance of the control line 83 cannot be ignored. That is, even if the sawtooth wave signal in one control circuit 81 has a desired waveform, the waveform of the sawtooth wave signal is blunted by the resistance component, inductance component, distributed capacitance component, etc. of the control line 83. However, since the waveforms of the sawtooth wave signal in one control circuit 81 and the sawtooth wave signal in the other control circuit 82 are different, it becomes difficult to perform synchronous operation.
又第9図のように、抵抗r1,r2により鋸歯状波信号を分
圧することにより、制御線83の分布容量等の影響を軽減
しようとしても、他方の制御回路82の端子CTに加えられ
る鋸歯状波信号のレベルが低下すると共に、高周波の鋸
歯状波信号の波形なまりを充分に抑制することが困難で
ある。Further, as shown in FIG. 9, even if an attempt is made to reduce the influence of the distributed capacitance of the control line 83 by dividing the sawtooth wave signal by the resistors r1 and r2, the sawtooth wave applied to the terminal CT of the other control circuit 82 is divided. It is difficult to sufficiently suppress the waveform rounding of the high frequency sawtooth wave signal as the level of the sawtooth wave signal decreases.
又制御線83のインダクタンスや分布容量を無視できる場
合に於いて、一方の制御回路81に於ける端子CTの電圧が
或る値に達すると、その端子CTに接続されたコンデンサ
Cを急速放電させる構成を有し、他方の制御回路82も同
様に急速放電させる構成を有するものであり、その場合
の比較電圧や回路部品の特性のばらつき等により、急速
放電させるレベルが異なる場合や、ノイズが制御線83に
重畳された場合に、一方の制御回路81の端子CTに於ける
急速放電が行われる前に、他方の制御回路82の端子CTに
於ける急速放電が行われる場合があり、一方の制御回路
81に於ける抵抗RとコンデンサCとによる発振周波数
が、他方の制御回路82の急速放電動作により不安定とな
る欠点があった。When the voltage of the terminal CT in one of the control circuits 81 reaches a certain value when the inductance and the distributed capacitance of the control line 83 can be ignored, the capacitor C connected to the terminal CT is rapidly discharged. The other control circuit 82 is also configured to perform rapid discharge in the same manner, and when the level of rapid discharge is different or noise is controlled due to variations in the comparison voltage or the characteristics of the circuit components in that case. In the case of being superposed on the line 83, the rapid discharge may be performed at the terminal CT of the other control circuit 82 before the rapid discharge at the terminal CT of the one control circuit 81. Control circuit
There is a drawback that the oscillation frequency of the resistor R and the capacitor C in 81 becomes unstable due to the rapid discharge operation of the other control circuit 82.
本発明は、複数のスイッチングレギュレータ部を安定に
同期運転させることを目的とするものである。The present invention is intended to stably and synchronously operate a plurality of switching regulator units.
本発明のスイッチングレギュレータは、第1図を参照し
て説明すると、トランス1の一次巻線に接続したスイッ
チング素子2と、このトランス1の二次巻線に接続した
整流平滑回路3と、鋸歯状波信号を発生する為のコンデ
ンサ4と、このコンデンサ4の端子電圧の鋸歯状波信号
を用いてスイッチング素子2をパルス幅制御する制御回
路5とを有する複数のスイッチングレギュレータ部6を
同期運転させるスイッチングレギュレータに於いて、複
数個のスイッチングレギュレータ部の中の一つをマス
タ、他をスレーブとし、マスタスイッチングレギュレー
タ部に於ける鋸歯状波信号のレベルと基準電圧とを比較
器7により比較し、鋸歯状波信号のレベルが基準電圧を
越えた時の比較器7の出力信号により、スレーブスイッ
チングレギュレータ部のコンデンサ4を強制的に放電さ
せて、マスタスイッチングレギュレータ部に於ける鋸歯
状波信号と、スレーブスイッチングレギュレータ部に於
ける鋸歯状波信号とを同一位相で発生させる構成とした
ものである。The switching regulator of the present invention will be described with reference to FIG. 1. A switching element 2 connected to a primary winding of a transformer 1, a rectifying / smoothing circuit 3 connected to a secondary winding of the transformer 1, and a sawtooth shape. Switching for synchronously operating a plurality of switching regulator units 6 each having a capacitor 4 for generating a wave signal and a control circuit 5 for controlling a pulse width of a switching element 2 using a sawtooth wave signal of a terminal voltage of the capacitor 4. In the regulator, one of the plurality of switching regulator units is a master and the other is a slave, and the level of the sawtooth wave signal in the master switching regulator unit and the reference voltage are compared by the comparator 7, The slave switching regulator is controlled by the output signal of the comparator 7 when the level of the waveform signal exceeds the reference voltage. Forcibly discharge the capacitor 4 of the in sawtooth signal to the master switching regulator section, it is obtained by a structure for generating and in sawtooth signal to the slave switching regulator section in the same phase.
又比較器7の出力信号により、マスタスイッチングレギ
ュレータ部のコンデンサ4を、スレーブスイッチングレ
ギュレータ部のコンデンサ4と同時に強制的に放電させ
る構成とした。The capacitor 4 of the master switching regulator section is forcibly discharged at the same time as the capacitor 4 of the slave switching regulator section by the output signal of the comparator 7.
又コンデンサ4に並列にスイッチング素子を接続し、こ
のスイッチング素子をドライバを介して比較器7の出力
信号で動作させて、コンデンサ4を強制的に放電させる
構成とした。A switching element is connected in parallel to the capacitor 4, and this switching element is operated by the output signal of the comparator 7 via a driver to forcibly discharge the capacitor 4.
比較器7は、基準となる制御回路5の鋸歯状波信号レベ
ルと基準電圧とを比較し、鋸歯状波信号レベルが基準電
圧を越えた時に、その比較器7の出力インピーダンスを
零として、他の制御回路5のコンデンサ4を強制的に放
電させ、基準となる制御回路5の鋸歯状波信号の立上り
と、他の制御回路5の鋸歯状波信号の立上りとを同期化
し、各制御回路5の鋸歯状波信号の位相及び周波数を同
一とし、各スイッチングレギュレータ部6を同期運転さ
せることができる。The comparator 7 compares the sawtooth wave signal level of the reference control circuit 5 with the reference voltage, and when the sawtooth wave signal level exceeds the reference voltage, sets the output impedance of the comparator 7 to zero and The capacitor 4 of the control circuit 5 is forcibly discharged, and the rising edge of the sawtooth wave signal of the reference control circuit 5 and the rising edge of the sawtooth wave signal of the other control circuit 5 are synchronized to each other. By making the phase and frequency of the sawtooth wave signal of 1 to be the same, each switching regulator unit 6 can be operated in synchronization.
又マスタスイッチングレギュレータ部の制御回路5の鋸
歯状波信号を基準として、スレーブスイッチングレギュ
レータ部の制御回路5の鋸歯状波信号を同期化すること
ができる。The sawtooth wave signal of the control circuit 5 of the master switching regulator unit can be used as a reference to synchronize the sawtooth wave signal of the control circuit 5 of the slave switching regulator unit.
又マスタスイッチングレギュレータ部の制御回路5のコ
ンデンサ4も、スレーブスイッチングレギュレータ部の
制御回路5のコンデンサ4と同時的に強制放電すること
により、スレーブスイッチングレギュレータ部の制御回
路5の鋸歯状波信号の休止期間を零とすることができ
る。Further, the capacitor 4 of the control circuit 5 of the master switching regulator unit is also forcibly discharged simultaneously with the capacitor 4 of the control circuit 5 of the slave switching regulator unit, so that the sawtooth wave signal of the control circuit 5 of the slave switching regulator unit is stopped. The period can be zero.
以下図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明
する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第2図は本発明の一実施例の要部ブロック図であり、3
個のスイッチングレギュレータ部を同期運転する場合の
要部を示す。同図に於いて、11〜13はスイッチングレギ
ュレータ部対応の制御回路、14,15は比較器、16はアー
スライン、17,18は制御線、R1〜R7は抵抗、C1〜C3はコ
ンデンサである。FIG. 2 is a block diagram of the essential parts of one embodiment of the present invention.
The main part of the synchronous operation of the individual switching regulators is shown. In the figure, 11 to 13 are control circuits corresponding to switching regulators, 14 and 15 are comparators, 16 is a ground line, 17 and 18 are control lines, R1 to R7 are resistors, and C1 to C3 are capacitors. .
各制御回路11〜13は、端子RTに抵抗R1〜R3、端子CTにコ
ンデンサC1〜C3が接続され、それぞれ独立的に鋸歯状波
信号を発生できる構成を有し、複数のスイッチングレギ
ュレータ部の中の一つをマスタとし、そのマスタスイッ
チングレギュレータ部の制御回路11の端子CTに於ける鋸
歯状波信号を比較器14,15の一端子に加えて、抵抗R4,R
5,R6,R7により+Vの電圧を分圧した基準電圧を比較器1
4,15の+端子に加えて、鋸歯状波信号のレベルを基準電
圧と比較する。又マスタスイッチングレギュレータ部の
制御回路11の独立的に発生させる場合の鋸歯状波信号の
周波数を、スレーブスイッチングレギュレータ部の制御
回路12,13の独立的に発生させる場合の鋸歯状波信号の
周波数より僅か高く設定しておくものである。Each of the control circuits 11 to 13 has resistors R1 to R3 connected to a terminal RT and capacitors C1 to C3 connected to a terminal CT, and has a configuration capable of independently generating a sawtooth wave signal. One of them is used as a master, and the sawtooth wave signal at the terminal CT of the control circuit 11 of the master switching regulator is added to one terminal of the comparators 14 and 15 and the resistors R4 and R
Comparator 1 uses the reference voltage obtained by dividing + V voltage by 5, R6 and R7.
In addition to the +15 terminals of 4,15, the level of the sawtooth signal is compared with the reference voltage. Further, the frequency of the sawtooth wave signal when independently generated by the control circuit 11 of the master switching regulator unit is more than the frequency of the sawtooth wave signal when independently generated by the control circuits 12 and 13 of the slave switching regulator unit. It should be set slightly higher.
又比較器14,15の出力端子は、スレーブスイッチングレ
ギュレータ部の制御回路12,13の端子CTに接続され、こ
の比較器14,15の+端子レベルが−端子レベルより高い
時に、ハイインピーダンスの出力となり、反対に+端子
レベルが−端子レベルより低い時に、ローインピーダン
スの出力となる。Further, the output terminals of the comparators 14 and 15 are connected to the terminals CT of the control circuits 12 and 13 of the slave switching regulator section, and when the + terminal level of the comparators 14 and 15 is higher than the-terminal level, a high impedance output is produced. On the contrary, when the + terminal level is lower than the-terminal level, the output is low impedance.
従って、制御回路11の端子CTの鋸歯状波信号のレベルが
比較器14,15の+端子に加えられる基準電圧を越える
と、それぞれの出力インピーダンスは零となるから、制
御回路12,13の端子CTに接続されたコンデンサC2,C3は、
制御線17,18を介して比較器14,15により強制的に放電さ
れる。それによって、マスタスイッチングレギュレータ
部の制御回路11の鋸歯状波信号に同期して、スレーブス
イッチングレギュレータ部の制御回路12,13の端子Cに
鋸歯状波信号が発生し、各制御回路11〜13に於けるパル
ス幅制御が同期化されることになる。Therefore, when the level of the sawtooth wave signal at the terminal CT of the control circuit 11 exceeds the reference voltage applied to the + terminals of the comparators 14 and 15, the output impedance of each becomes zero, so that the terminals of the control circuits 12 and 13 become zero. The capacitors C2 and C3 connected to CT are
It is forcibly discharged by the comparators 14, 15 via the control lines 17, 18. As a result, a sawtooth wave signal is generated at the terminals C of the control circuits 12 and 13 of the slave switching regulator unit in synchronization with the sawtooth wave signal of the control circuit 11 of the master switching regulator unit, and the control circuits 11 to 13 are provided with the sawtooth wave signal. The pulse width control in will be synchronized.
その場合の制御線17,18は、波形伝送を行うものではな
く、比較器14,15のハイインピーダンスとローインピー
ダンスとの出力を伝送するだけであるから、インダクタ
ンスや分布容量による波形歪の問題を回避することがで
きる。The control lines 17 and 18 in that case do not perform waveform transmission, but only transmit the high-impedance and low-impedance outputs of the comparators 14 and 15, so that the problem of waveform distortion due to inductance and distributed capacitance is reduced. It can be avoided.
第3図は動作説明図であり、(a)はマスタスイッチン
グレギュレータ部の制御回路11の鋸歯状波信号の波形を
示し、比較器14,15に於ける基準電圧をVrで示す。
(b)は比較器14,15の出力信号、(c)はスレーブス
イッチングレギュレータ部の制御回路12,13の端子CTの
鋸歯状波信号を示す。FIG. 3 is a diagram for explaining the operation. (A) shows the waveform of the sawtooth wave signal of the control circuit 11 of the master switching regulator section, and the reference voltage in the comparators 14 and 15 is indicated by Vr.
(B) shows the output signals of the comparators 14 and 15, and (c) shows the sawtooth wave signal of the terminal CT of the control circuits 12 and 13 of the slave switching regulator section.
マスタスイッチングレギュレータ部の制御回路11の鋸歯
状波信号が基準電圧Vrを越えると、比較器14,15の出力
信号は(b)に示すようにローインピーダンスとなり、
スレーブスイッチングレギュレータ部の制御回路12,13
のコンデンサC2,C3は比較器14,15により強制的に放電さ
れる。When the sawtooth wave signal of the control circuit 11 of the master switching regulator unit exceeds the reference voltage Vr, the output signals of the comparators 14 and 15 become low impedance as shown in (b),
Slave switching regulator control circuit 12, 13
The capacitors C2 and C3 are forcedly discharged by the comparators 14 and 15.
そして、制御回路11の鋸歯状波信号が立下ると、比較器
14,15の出力信号はハイインピーダンスとなるから、制
御回路11〜13のコンデンサC1〜C3は同時に定電流充電が
開始される。従って、制御回路12,13の端子CTの鋸歯状
波信号は、強制的に放電されない場合は点線で示すよう
にレベルが上昇するが、強制的に放電されて立下るか
ら、(c)の実線で示す波形となる。When the sawtooth wave signal of the control circuit 11 falls, the comparator
Since the output signals of 14 and 15 have high impedance, constant current charging of the capacitors C1 to C3 of the control circuits 11 to 13 is started at the same time. Therefore, the level of the sawtooth wave signal at the terminals CT of the control circuits 12 and 13 rises as shown by the dotted line when it is not forcibly discharged, but it is forcibly discharged and falls, so the solid line in (c) The waveform becomes as shown in.
この場合、制御回路11の鋸歯状波信号のレベルが基準電
圧Vrより高い期間が、他の制御回路12,13の鋸歯状波信
号の休止期間toffとなる。In this case, the period in which the level of the sawtooth wave signal of the control circuit 11 is higher than the reference voltage Vr is the rest period t off of the sawtooth wave signal of the other control circuits 12 and 13.
第4図は本発明の他の実施例の要部ブロック図であり、
前述の実施例と同様に3個のスイッチングレギュレータ
部を同期運転する場合の要部を示す。同図に於いて、21
〜23は制御回路、24は比較器、25はアースライン、26は
制御線、27,28はドライバを構成するnpn及びpnpバイポ
ーラ・トランジスタ(以下トランジスタと称する)、29
〜31はコンデンサC11〜C13に並列に接続したスイッチン
グ素子としての電界効果トランジスタ(以下トランジス
タと称する)、32は基準電源、R11〜R19は抵抗である。FIG. 4 is a block diagram of essential parts of another embodiment of the present invention.
Similar to the above-described embodiment, a main part in the case of synchronously operating three switching regulator parts will be shown. In the figure, 21
Reference numeral 23 is a control circuit, 24 is a comparator, 25 is a ground line, 26 is a control line, 27 and 28 are npn and pnp bipolar transistors (hereinafter referred to as transistors) that constitute a driver, 29
˜31 are field effect transistors (hereinafter referred to as transistors) as switching elements connected in parallel to the capacitors C11 to C13, 32 is a reference power source, and R11 to R19 are resistors.
3個のスイッチングレギュレータ部対応の制御回路21〜
23の端子RTとアースライン25との間に抵抗R11〜R13が接
続され、端子CTとアースライン25との間にコンデンサC1
1〜C13が接続され、各制御回路21〜23は独立的に鋸歯状
波信号を発生できる構成を有するものである。又コンデ
ンサC11〜C13に並列にトランジスタ29〜31が接続され、
マスタスイッチングレギュレータ部の制御回路21の端子
CTと比較器24の−端子と接続され、比較器24の+端子に
基準電源32が接続されている。この場合も、マスタスイ
ッチングレギュレータ部の制御回路21に於いて独立的に
鋸歯状波信号を発生させる場合の周波数を、スレーブス
イッチングレギュレータ部の制御回路22,23に於いて独
立的に鋸歯状波信号を発生させる場合の周波数より僅か
高くなるように設定するものである。Control circuit 21 for 3 switching regulators
The resistors R11 to R13 are connected between the terminal RT of 23 and the ground line 25, and the capacitor C1 is connected between the terminal CT and the ground line 25.
1 to C13 are connected, and each control circuit 21 to 23 has a structure capable of independently generating a sawtooth wave signal. Transistors 29-31 are connected in parallel with capacitors C11-C13,
Terminal of control circuit 21 of master switching regulator
The CT is connected to the minus terminal of the comparator 24, and the reference power source 32 is connected to the plus terminal of the comparator 24. In this case also, the frequency when the sawtooth wave signal is independently generated in the control circuit 21 of the master switching regulator unit is set to the sawtooth wave signal independently in the control circuits 22 and 23 of the slave switching regulator unit. Is set so as to be slightly higher than the frequency at which is generated.
比較器24の出力信号は、ドライバを構成するトランジス
タ27,28のベースに加えられ、共通に接続したエミッタ
に抵抗R13を介して制御線26が接続され、その制御線26
に抵抗R15,R17,R19を介してトランジスタ29〜31のゲー
トが接続されている。The output signal of the comparator 24 is applied to the bases of the transistors 27 and 28 which form the driver, and the control line 26 is connected to the commonly connected emitters via the resistor R13.
The gates of the transistors 29 to 31 are connected to the transistors via resistors R15, R17, and R19.
制御回路21の端子CTの鋸歯状波信号のレベルが基準電源
32の基準電圧Vrを越えない時は、比較器24の出力信号は
ローレベルであるから、トランジスタ27はオフ,トラン
ジスタ28はオンで、制御線26はローレベルとなり、トラ
ンジスタ29〜31はオフとなる。従って、コンデンサC11
〜C13は定電流充電されて、その端子電圧は直線的に上
昇する。この鋸歯状波信号のレベルが基準電圧Vrを越え
ると、比較器24の出力信号はハイレベルとなり、トラン
ジスタ27はオン、トランジスタ28はオフとなって、抵抗
R13を介して接続された制御線26はハイレベルとなり、
トランジスタ29〜31はオンとなり、コンデンサC11〜C13
は強制的に放電される。従って、鋸歯状波信号は強制的
に立下げられることになる。The level of the sawtooth signal at the terminal CT of the control circuit 21 is the reference power supply.
When the reference voltage Vr of 32 is not exceeded, the output signal of the comparator 24 is low level, so the transistor 27 is off, the transistor 28 is on, the control line 26 is low level, and the transistors 29 to 31 are off. Become. Therefore, capacitor C11
~ C13 is charged with a constant current, and its terminal voltage rises linearly. When the level of the sawtooth signal exceeds the reference voltage Vr, the output signal of the comparator 24 becomes high level, the transistor 27 is turned on, the transistor 28 is turned off, and the resistance is
The control line 26 connected via R13 becomes high level,
Transistors 29-31 turn on and capacitors C11-C13
Is forcibly discharged. Therefore, the sawtooth signal is forced to fall.
第5図は動作説明図であり、(a)はマスタスイッチン
グレギュレータ部の制御回路21の鋸歯状波信号、(b)
は比較器24の出力信号、(c),(d)はスレーブスイ
ッチングレギュレータ部の制御回路22,23の鋸歯状波信
号を示し、マスタスイッチングレギュレータ部の制御回
路21に於いては、基準電圧VRと比較することにより、内
部の発振器によって(a)の点線波形の鋸歯状波信号を
出力するものであり、又スレーブスイッチングレギュレ
ータ部の制御回路22,23に於いては、例えば、(c),
(d)に示すように、点線波形の立下りとなる。FIG. 5 is an operation explanatory diagram, (a) is a sawtooth wave signal of the control circuit 21 of the master switching regulator section, (b) is
Is the output signal of the comparator 24, and (c) and (d) are the sawtooth wave signals of the control circuits 22 and 23 of the slave switching regulator section. In the control circuit 21 of the master switching regulator section, reference voltage VR By comparing with, the internal oscillator outputs a sawtooth wave signal having a dotted line waveform of (a), and in the control circuits 22 and 23 of the slave switching regulator unit, for example, (c),
As shown in (d), it has a trailing edge of a dotted line waveform.
このように、各制御回路21〜23の鋸歯状波信号の周波数
が異なる場合でも、比較器24により、基準電圧Vrとマス
タスイッチングレギュレータ部の制御回路21の鋸歯状波
信号のレベルと比較し、(b)に示す比較器24の出力信
号により、コンデンサC11〜C13と並列に接続したトラン
ジスタ29〜31をオンとして、コンデンサC11〜C13を強制
的に放電させて、(a),(c),(d)に示すよう
に、鋸歯状波信号を同期して発生させることができる。Thus, even if the frequency of the sawtooth signal of each control circuit 21-23 is different, by the comparator 24, to compare the reference voltage Vr and the level of the sawtooth signal of the control circuit 21 of the master switching regulator unit, With the output signal of the comparator 24 shown in (b), the transistors 29 to 31 connected in parallel with the capacitors C11 to C13 are turned on to forcibly discharge the capacitors C11 to C13, and (a), (c), As shown in (d), the sawtooth wave signal can be generated in synchronization.
この場合、トランジスタ27,28からなるドライバを用い
ることにより、各トランジスタ29〜31を高速制御するこ
とが可能となる。又スレーブスイッチングレギュレータ
部の制御回路22,23の鋸歯状波信号に休止期間toffを生
じることがなくなる。In this case, it is possible to control each of the transistors 29 to 31 at high speed by using the driver composed of the transistors 27 and 28. Further, the idle period t off is not generated in the sawtooth wave signals of the control circuits 22 and 23 of the slave switching regulator section.
スイッチングレギュレータ部の入力電源電圧は、通常は
±10〜20%程度の範囲であるが、最近は、例えば、16〜
63Vのように、約4倍の範囲の入力電源電圧で動作する
ことが要求される場合がある。このような場合には、パ
ルス幅制御範囲が広いことが必要となる。即ち、鋸歯状
波信号のピーク近傍から零レベル付近までの範囲で、ス
イッチング素子のオン幅を制御する必要がある。しか
し、鋸歯状波信号の休止期間toffが長いと、その間の制
御が不可能となるから、出力電圧を安定化できる範囲が
狭くなる。このような要求に対して、前述の実施例に於
いては、第5図の(a),(c),(d)の鋸歯状波信
号の波形から判るように、その休止期間toffは殆ど無い
状態となるから、パルス幅制御回路を広くし、且つ複数
のスイッチングレギュレータ部を同期運転させることが
できる。The input power supply voltage of the switching regulator is usually in the range of ± 10 to 20%, but recently, for example, 16 to 20%.
It may be required to operate with an input power supply voltage in the range of about 4 times, such as 63V. In such a case, it is necessary to have a wide pulse width control range. That is, it is necessary to control the ON width of the switching element in the range from the peak of the sawtooth wave signal to the vicinity of the zero level. However, when the pause period t off of the sawtooth wave signal is long, control during that period becomes impossible, so the range in which the output voltage can be stabilized becomes narrow. For such requirements, is In the embodiment described above, the FIG. 5 (a), (c), as can be seen from the waveform of the sawtooth wave signal (d), the rest period t off is Since there is almost no state, the pulse width control circuit can be widened and a plurality of switching regulator units can be operated synchronously.
本発明は、前述の実施例にのみ限定されるものではな
く、種々付加変更し得るものであり、同期運転するスイ
ッチングレギュレータ部は、3個以上とすることも勿論
可能であり、又第2図に示す実施例に於いても、コンデ
ンサC2,C3に並列にトランジスタ等のスイッチング素子
を接続し、比較器14,15の出力信号により制御するよう
に構成することができる。その場合に、ドライバを介し
てスイッチング素子を制御する構成とすることができ
る。又ドライバを用いる場合は、比較器14,15を共用化
することができる。The present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be variously modified and added, and it is of course possible to use three or more switching regulator sections which operate in synchronization, and FIG. Also in the embodiment shown in FIG. 7, switching elements such as transistors may be connected in parallel to the capacitors C2 and C3 and controlled by the output signals of the comparators 14 and 15. In this case, the switching element can be controlled via the driver. When using a driver, the comparators 14 and 15 can be shared.
以上説明したように、本発明は、鋸歯状波信号レベルと
基準電圧とを比較器7により比較して、その比較出力に
より鋸歯状波信号を出力する為のコンデンサ4を強制的
に放電させるもので、複数のスイッチングレギュレータ
部6の制御回路5の鋸歯状波信号の周波数を同一とし、
同期運転させることができる。As described above, the present invention compares the sawtooth wave signal level with the reference voltage by the comparator 7, and forcibly discharges the capacitor 4 for outputting the sawtooth wave signal by the comparison output. Then, the frequencies of the sawtooth wave signals of the control circuits 5 of the plurality of switching regulator units 6 are made the same,
It can be operated synchronously.
その場合に、各制御回路5を接続する制御線は、比較器
7の出力信号を伝送するもので、鋸歯状波信号を伝送す
るものではないから、各スイッチングレギュレータ部が
離れて配置されている場合に於いても、各制御回路5に
於ける鋸歯状波信号の波形が歪むことはなく、又ノイズ
によるコンデンサ4の強制放電のタイミングがずれるこ
とがないので、鋸歯状波信号の立上りを同期化し、スイ
ッチングレギュレータ部6を安定に同期運転させること
ができる。In that case, since the control line connecting each control circuit 5 transmits the output signal of the comparator 7 and does not transmit the sawtooth wave signal, the switching regulator units are arranged apart from each other. Even in this case, the waveform of the sawtooth wave signal in each control circuit 5 is not distorted, and the timing of the forced discharge of the capacitor 4 due to noise is not shifted, so that the rising edge of the sawtooth wave signal is synchronized. Therefore, the switching regulator unit 6 can be stably operated in synchronization.
又マスタスイッチングレギュレータ部の制御回路5の鋸
歯状波信号をそれぞれスレーブスイッチングレギュレー
タ部対応の比較器により比較し、その比較器の出力信号
によりスレーブスイッチングレギュレータ部の制御回路
5のコンデンサ4を強制的に放電させることにより、マ
スタスイッチングレギュレータ部を基準として、スレー
ブスイッチングレギュレータ部を同期運転することがで
きる。Further, the sawtooth wave signals of the control circuit 5 of the master switching regulator unit are compared by a comparator corresponding to the slave switching regulator unit, and the output signal of the comparator forces the capacitor 4 of the control circuit 5 of the slave switching regulator unit. By discharging, the slave switching regulator unit can be operated in synchronization with the master switching regulator unit as a reference.
又マスタスイッチングレギュレータ部の制御回路5のコ
ンデンサ4も、スレーブスイッチングレギュレータ部の
制御回路5のコンデンサ4と同時的に強制放電させるこ
とにより、鋸歯状波信号の休止期間を零とすることがで
きるから、同期運転する場合に於いても、パルス幅制御
範囲を狭くする必要がなくなるので、安定な同期運転が
可能となる利点がある。Further, the capacitor 4 of the control circuit 5 of the master switching regulator unit is also forcedly discharged at the same time as the capacitor 4 of the control circuit 5 of the slave switching regulator unit, so that the idle period of the sawtooth wave signal can be made zero. Even in the case of synchronous operation, it is not necessary to narrow the pulse width control range, so there is an advantage that stable synchronous operation is possible.
第1図は本発明の原理説明図、第2図は本発明の一実施
例の要部ブロック図、第3図は本発明の一実施例の動作
説明図、第4図は本発明の他の実施例の要部ブロック
図、第5図は本発明の他の実施例の動作説明図、第6図
は従来例の要部ブロック図、第7図は制御回路のブロッ
ク図、第8図及び第9図は従来例の同期運転の為の要部
ブロック図である。 1はトランス、2はスイッチング素子、3は整流平滑回
路、4はコンデンサ、5は制御回路、6はスイッチング
レギュレータ部、7は比較器である。FIG. 1 is an explanatory view of the principle of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of an essential part of one embodiment of the present invention, FIG. 3 is an operation explanatory view of one embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a block diagram of the operation of another embodiment of the present invention, FIG. 6 is a block diagram of the main part of a conventional example, FIG. 7 is a block diagram of a control circuit, and FIG. FIG. 9 and FIG. 9 are block diagrams of essential parts for the synchronous operation of the conventional example. 1 is a transformer, 2 is a switching element, 3 is a rectifying / smoothing circuit, 4 is a capacitor, 5 is a control circuit, 6 is a switching regulator unit, and 7 is a comparator.
Claims (3)
ッチング素子(2)と、該トランス(1)の二次巻線に
接続した整流平滑回路(3)と、鋸歯状波信号を発生す
る為のコンデンサ(4)と、該コンデンサ(4)の端子
電圧の前記鋸歯状波信号を用いて前記スイッチング素子
(2)をパルス幅制御する制御回路(5)とを有する複
数のスイッチングレギュレータ部(6)を同期運転させ
るスイッチングレギュレータに於いて、 前記複数のスイッチングレギュレータ部(6)の中の一
つをマスタ、他をスレーブとし、前記マスタスイッチン
グレギュレータ部に於ける前記鋸歯状波信号のレベルと
基準電圧とを比較器(7)により比較し、前記鋸歯状波
信号のレベルが前記基準電圧を越えた時の前記比較器
(7)の出力信号により、スレーブスイッチングレギュ
レータ部の前記コンデンサ(4)を強制的に放電させ
て、前記マスタスイッチングレギュレータ部に於ける鋸
歯状波信号と前記スレーブスイッチングレギュレータ部
に於ける鋸歯状波信号とを同一位相で発生させる構成と
した ことを特徴とするスイッチングレギュレータ。1. A switching element (2) connected to a primary winding of a transformer (1), a rectifying / smoothing circuit (3) connected to a secondary winding of the transformer (1), and generating a sawtooth wave signal. Switching regulator unit having a capacitor (4) for controlling and a control circuit (5) for controlling the pulse width of the switching element (2) using the sawtooth wave signal of the terminal voltage of the capacitor (4). A switching regulator for synchronously operating (6), wherein one of the switching regulators (6) is a master and the other is a slave, and the level of the sawtooth wave signal in the master switching regulator is And a reference voltage are compared by a comparator (7), and when the level of the sawtooth wave signal exceeds the reference voltage, the output signal of the comparator (7) causes a slave A configuration in which the capacitor (4) of the switching regulator unit is forcibly discharged to generate a sawtooth wave signal in the master switching regulator unit and a sawtooth wave signal in the slave switching regulator unit in the same phase. A switching regulator characterized in that
マスタスイッチングレギュレータ部の前記コンデンサ
(4)を、前記スレーブスイッチングレギュレータ部の
前記コンデンサ(4)と同時に強制的に放電させる構成
としたことを特徴とする請求項1記載のスイッチングレ
ギュレータ。2. The output signal of the comparator (7) forcibly discharges the capacitor (4) of the master switching regulator section at the same time as the capacitor (4) of the slave switching regulator section. The switching regulator according to claim 1, wherein:
前記コンデンサ(4)に並列にスイッチング素子を接続
し、該スイッチング素子をドライバを介して前記比較器
(7)の出力信号で動作させて、前記コンデンサ(4)
を強制的に放電させる構成としたことを特徴とする請求
項1記載のスイッチングレギュレータ。3. A switching element is connected in parallel to the capacitors (4) of the plurality of switching regulator sections, and the switching elements are operated by an output signal of the comparator (7) via a driver to obtain the capacitors. (4)
The switching regulator according to claim 1, wherein the switching regulator is configured to be forcibly discharged.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP353490A JPH07106063B2 (en) | 1990-01-12 | 1990-01-12 | Switching regulator |
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JPH03212160A JPH03212160A (en) | 1991-09-17 |
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-
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