JPH072017B2 - Switching regulator - Google Patents
Switching regulatorInfo
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- JPH072017B2 JPH072017B2 JP60244997A JP24499785A JPH072017B2 JP H072017 B2 JPH072017 B2 JP H072017B2 JP 60244997 A JP60244997 A JP 60244997A JP 24499785 A JP24499785 A JP 24499785A JP H072017 B2 JPH072017 B2 JP H072017B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は自励型でオン・オフ式のスイッチングレギュレ
ータの構成に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a configuration of a self-excited on / off type switching regulator.
スイッチングレギュレータの構成は大別して自励型と他
励型に分けられる。他励型は設計の自由度が大きく、あ
らゆる仕様に対応できるが高価である。他方、自励型は
設計の自由度が制限されるが価格を安くする場合に適し
ている。自励型の電力変換方式はフライバック式が用い
られており、オン・オフ方式はほとんど用いられない。
これは発振トランジスタが「オフ」の時に整流平滑回路
のチョークコイルから負荷に流す電流と、「オン」の時
にチョークコイルに蓄えられる励磁エネルギーのバラン
スをとることが難しいことによる。即ち、ブロッキング
発振回路等の自励型の発振回路は、発振トランスの磁束
が消滅すると発振トランジスタが「オン」するが、負荷
によってはチョークコイルに磁束が残った状態で励磁が
行われる。このような状態が繰り返されるとチョークコ
イルの磁束が飽和するので、発振トランジスタが「オ
ン」する時にその励磁エネルギーによる過大なサージ電
流が流れてそのトランジスタの破損が発生するのを防ぐ
ことが難しかった。しかしフライバック式は短時間にト
ランスの2次側に流れる電流が多く、トランスの形状が
大きくなるのでオン・オン式が望ましい。The switching regulator is roughly divided into a self-excited type and a separately excited type. The separately excited type has a large degree of freedom in design and can meet all specifications, but is expensive. On the other hand, the self-excited type has a limited degree of freedom in design but is suitable for reducing the price. The flyback method is used as the self-excited power conversion method, and the on / off method is hardly used.
This is because it is difficult to balance the current flowing from the choke coil of the rectifying and smoothing circuit to the load when the oscillating transistor is "off" and the excitation energy stored in the choke coil when "on". That is, in a self-excited oscillation circuit such as a blocking oscillation circuit, the oscillation transistor turns “on” when the magnetic flux of the oscillation transformer disappears, but depending on the load, the excitation is performed with the magnetic flux remaining in the choke coil. When such a state is repeated, the magnetic flux of the choke coil is saturated, so it was difficult to prevent damage to the oscillating transistor when the oscillating transistor turned on because of excessive surge current due to its excitation energy. . However, since the flyback type has a large amount of current flowing to the secondary side of the transformer in a short time and the size of the transformer becomes large, the on-on type is preferable.
本発明はブロッキング発振回路を用い、チョークコイル
の磁束が消滅し励磁エネルギーを完全に放出してから該
発振回路のトランジスタを「オン」させることにより、
その破損を防ぐことができる自励型でオン・オン式のス
イッチングレギュレータを提供することを目的とする。The present invention uses a blocking oscillator circuit to "turn on" the transistor of the oscillator circuit after the magnetic flux of the choke coil has disappeared and the excitation energy has been completely released.
It is an object of the present invention to provide a self-excited, on-on type switching regulator capable of preventing the damage.
本発明はコレクタ巻線、ベース巻線、2次巻線を有する
トランスとトランジスタを用いてブロッキング発振回路
を構成し、2次巻線に整流ダイオード、フライホイール
ダイオード、チョークコイル、平滑コンデンサからなる
整流平滑回路を接続してあるオン・オフ式のスイッチン
グレギュレータにおいて、前記ベース巻線とトランジス
タのベース・エミッタ間で構成される閉回路内には、微
小電圧域で順方向、逆方向のいずれの電流も阻止する電
圧降下用回路を接続してあることを特徴とする。The present invention configures a blocking oscillator circuit using a transformer having a collector winding, a base winding, a secondary winding, and a transistor, and a rectifying diode, a flywheel diode, a choke coil, and a smoothing capacitor are rectified in the secondary winding. In an on / off type switching regulator to which a smoothing circuit is connected, in a closed circuit formed between the base winding and the base / emitter of a transistor, a forward or reverse current in a minute voltage range It is also characterized in that it is connected with a voltage drop circuit for blocking.
以下本発明のスイッチングレギュレータの説明をその実
施例を示す第1図の回路図、第1図におけるトランジス
タQのコレクタ電圧VC、トランスTの磁束ΦT、チョー
クコイルLの磁束ΦLの状態を示す説明図である第2図
を参照しながら行う。An explanation of the switching regulator of the present invention will be given below with reference to the circuit diagram of FIG. 1 showing an embodiment, the collector voltage V C of the transistor Q, the magnetic flux Φ T of the transformer T, and the magnetic flux Φ L of the choke coil L in FIG. This will be performed with reference to FIG.
ブロッキング発振回路はコレクタ巻線L1、2次巻線L2、
ベース巻線L3を有するトランスTと、コレクタ巻線L1に
接続し、ベース・エミッタ間とベース巻線L3で閉回路を
構成するように接続されたトランジスタQにより主に構
成される。トランジスタQのエミッタはベース巻線L3の
一端に接続し、ベースは並列接続しているダイオードD1
と抵抗R2の直列回路、ダイオードD2と抵抗R3の直列回路
を経てベース巻線L3の他端に接続する。これらのダイオ
ードD1、抵抗R2、ダイオードD2、抵抗R3は後に述べるよ
うに、この発明では1つの電圧降下用回路Rを構成して
おり、微小電圧域で順方向、逆方向のいずれの電流も阻
止する。又トランジスタQのベースは抵抗R1を経て、直
流源Eと並列接続する入力コンデンサC1のホット側に接
続すると共にコレクタ巻線L1の他端に接続する。ダイオ
ードD1と抵抗R2の直列回路は、抵抗R1と共にトランジス
タQが最初に「オン」する時のベースの入力電圧を調節
する。VINは直流源Eによる入力電圧である。The blocking oscillator circuit is the collector winding L1, the secondary winding L2,
It is mainly composed of a transformer T having a base winding L3, and a transistor Q connected to the collector winding L1 and connected between the base and the emitter and the base winding L3 to form a closed circuit. The emitter of the transistor Q is connected to one end of the base winding L3, and the base is connected in parallel to the diode D1.
And a resistor R2 in series, and a diode D2 and resistor R3 in series to connect to the other end of the base winding L3. As will be described later, the diode D1, the resistor R2, the diode D2, and the resistor R3 form one voltage drop circuit R in the present invention, and block both forward and reverse currents in a minute voltage range. To do. The base of the transistor Q is connected to the hot side of the input capacitor C1 connected in parallel with the DC source E via the resistor R1 and to the other end of the collector winding L1. The series circuit of diode D1 and resistor R2, along with resistor R1, regulates the input voltage at the base when transistor Q first "turns on". V IN is the input voltage from the DC source E.
トランスTの2次巻線L2には整流ダイオードD3、チョー
クコイルL、フライホイールダイオードD4、出力コンデ
ンサC2が接続する。A rectifying diode D3, a choke coil L, a flywheel diode D4, and an output capacitor C2 are connected to the secondary winding L2 of the transformer T.
なお電圧降下用回路Rの両端の電圧VRはほぼ次の(1)
式のようにして設定される。The voltage V R across the voltage drop circuit R is
It is set like an expression.
整流ダイオードD3が導通するための順方向電圧V3、フラ
イホイールダイオードD4が導通するための順方向電圧
V4、トランジスタQが「オン」するためのベース電圧
VB、ベース巻線L3の巻数N3、2次巻線L2の巻数N2とする
と、VR>{N3(V3−V4)/N2}−VB (1) (1)式での右辺の第1項のN3(V3−V4)/N2は、チョ
ークコイルLとフライホイールダイオードD4を電流が流
れている時に、ベース巻線L3に生ずる誘起電圧である。Forward voltage V 3 for rectifying diode D3 to conduct, forward voltage for flywheel diode D4 to conduct
V 4 , the base voltage for turning on the transistor Q
If V B , the number of turns of the base winding L3 is N 3 , and the number of turns of the secondary winding L2 is N 2 , then V R > {N 3 (V 3 −V 4 ) / N 2 } −V B (1) (1) The first term N 3 (V 3 −V 4 ) / N 2 on the right side of the equation is an induced voltage generated in the base winding L3 when a current flows through the choke coil L and the flywheel diode D4.
そして電圧降下用回路Rは、第3図の特性図に示すよう
に微小電圧域では電流IRが流れず、電流IRを阻止する機
能を有する。The voltage drop circuit R has a function of blocking the current I R without allowing the current I R to flow in the minute voltage range as shown in the characteristic diagram of FIG.
次にこのように構成されたスイッチングレギュレータの
動作を、横軸に共通の時間tをとってある第2図を参照
しながら説明する。Next, the operation of the switching regulator configured as described above will be described with reference to FIG. 2 in which a common time t is plotted on the horizontal axis.
まず抵抗R1を通って流れるわずかのベース電流により、
コレクタ電流が流れる。ベース巻線L3にはコレクタ巻線
L1との相互インダクタンスにより誘起電圧を生じ、ベー
ス電位を順方向にバイアスする。従ってコレクタ電流は
以前より増加する。増加したコレクタ電流はベース巻線
L3の誘起電圧を増加し、ベース電流は大きくなり、コレ
クタ電流をさらに増大させる。First, due to the small base current flowing through the resistor R1,
Collector current flows. Collector winding for base winding L3
An induced voltage is generated by mutual inductance with L1 and the base potential is forward biased. Therefore, the collector current increases more than before. Increased collector current in base winding
The induced voltage of L3 is increased, the base current is increased, and the collector current is further increased.
このような再生作用によりトランジスタQが時刻t1で
「オン」状態に入り、コレクタ電流は増加の一途をたど
る。やがてトランジスタQのベース電流が抵抗Rによっ
て制限されるため、コレクタ電流の増加は止まり、磁束
ΦTの変化が無くなるために今度はベース巻線L3の誘起
電圧が減少し始める。ベース電流が減少すると、コレク
タ電流も減少し、前とは逆方向の再生作用によりトラン
ジスタQは時刻t2で急激に「オフ」する。Due to such a reproducing action, the transistor Q enters the “on” state at the time t 1 , and the collector current keeps increasing. Eventually, the base current of the transistor Q is limited by the resistance R, the increase of the collector current stops, and the change of the magnetic flux Φ T disappears, so that the induced voltage of the base winding L3 starts to decrease. As the base current decreases, so does the collector current, causing transistor Q to "off" rapidly at time t 2 due to the regenerative action in the opposite direction.
トランジスタQが「オフ」する時刻t2の直前までコレク
タ巻線L1には励磁電流が流れ、磁束ΦTが蓄積されてい
るので、急に「オフ」することにより、逆起電圧を生じ
トランジスタQは逆バイアスされる。Exciting current flows in the collector winding L1 and the magnetic flux Φ T is accumulated until just before the time t 2 when the transistor Q turns “off”, so that the transistor Q suddenly turns “off” to generate a counter electromotive voltage. Is reverse biased.
そして磁束ΦTが消滅する時刻t3までこの逆バイアスの
状態は継続する。The reverse bias state continues until time t 3 when the magnetic flux Φ T disappears.
なお2次巻線L2にはトランジスタQが「オン」している
時、整流ダイオードD3、チョークコイルLを経て出力コ
ンデンサC2を充電する電流が流れる。この間、チョーク
コイルLには磁束ΦLが励磁エネルギーとして蓄積され
て行く。A current for charging the output capacitor C2 flows through the secondary winding L2 through the rectifier diode D3 and the choke coil L when the transistor Q is "on". During this time, the magnetic flux Φ L is accumulated in the choke coil L as excitation energy.
そして時刻t3以後は、チョークコイルLから出力コンデ
ンサC2、フライホイールダイオードD4のループによって
電流が持続する。出力コンデンサC2は、直流出力を出力
端1A、1Bから連続して負荷に供給している。The time t 3 after that, output from the choke coil L capacitor C2, a current is sustained by the loop of the flywheel diode D4. The output capacitor C2 continuously supplies a DC output to the load from the output terminals 1A and 1B.
ところでブロッキング発振回路はトランスTの磁束ΦT
が消滅する時刻t3では時刻t1以前と同様の状態になり、
トランジスタQは「オン」しようとするが本発明では依
然として「オフ」状態が継続する。これはチョークコイ
ルLが完全に励磁エネルギーを放出するまではフライホ
イールダイオードD4を経て電流が流れ、ベース巻線L3に
は(1)式の右辺の第1項の電圧が生じ、さらに前記の
電圧降下用回路Rが存在することによる。By the way, the blocking oscillator circuit is the magnetic flux Φ T of the transformer T.
Disappears at time t 3 , the same state as before time t 1
Transistor Q attempts to "turn on", but the present invention still remains "off". This is because a current flows through the flywheel diode D4 until the choke coil L completely discharges the excitation energy, the voltage of the first term on the right side of the equation (1) is generated in the base winding L3, and the above voltage is further applied. This is because the descending circuit R exists.
この第1項の電圧は、整流ダイオードD3とフライホイー
ルダイオードD4に流れる電流が大きく異なっているため
に、順方向電圧V3より順方向電圧V4が大きくなり、ベー
ス巻線L3のドットを付した側が低い電位となっている。
従って、抵抗R1から流れる起動用電流はダイオードD、
抵抗R2、ベース巻線L3と流れ、トランジスタQのベース
に流れ込むことができない。又トランスTの磁束ΦTの
消滅時に生じる振動電圧の発生があるが、この振幅もフ
ライホイールダイオードD4の電流が持続しているために
整流ダイオードD3の順方向電圧V3以上の振幅になること
はできない。従って、この振動電圧はダイオードD2とダ
イオードD1の順方向電圧によって吸収され、トランジス
タQのベース電流はいずれの方向も阻止される。In the voltage of the first term, the forward voltage V 4 is larger than the forward voltage V 3 because the currents flowing through the rectifier diode D3 and the flywheel diode D4 are significantly different, and the dot of the base winding L3 is added. The potential is low on the side that did.
Therefore, the starting current flowing from the resistor R1 is the diode D,
It flows with the resistor R2 and the base winding L3, and cannot flow into the base of the transistor Q. There is also an oscillating voltage that occurs when the magnetic flux Φ T of the transformer T disappears, but this amplitude must also be greater than the forward voltage V 3 of the rectifier diode D3 because the current of the flywheel diode D4 continues. I can't. Therefore, this oscillating voltage is absorbed by the forward voltage of the diodes D2 and D1, and the base current of the transistor Q is blocked in either direction.
電圧降下用回路Rはこのように作用し、トランジスタQ
の「オフ」状態が継続する。そしてチョークコイルLの
励磁エネルギーが完全に放出され、ベース巻線L3に生ず
る前記(1)式の右辺の第1項の電圧がなくなる時、つ
まり時刻t4で電圧降下用回路Rの電圧VRは電圧VB以上に
なり、トランジスタQは「オン」する。The voltage drop circuit R acts in this way, and the transistor Q
The "off" state of continues. Then, when the excitation energy of the choke coil L is completely released and the voltage of the first term on the right side of the equation (1) generated in the base winding L3 disappears, that is, at the time t 4 , the voltage V R of the voltage drop circuit R Goes above the voltage V B and the transistor Q turns “on”.
なお電圧降下用回路Rは、ダイオードD1、ダイオードD
2、抵抗R2、抵抗R3によって構成されているが、ダイオ
ードD1、ダイオードD2を逆方向に並列接続し、抵抗R2と
抵抗R3を一つの抵抗で構成してもよい。又整流ダイオー
ドD3、フライホイールダイオードD4としては順方向電圧
の異なるPNジヤンクションダイオードとショットキーバ
リヤダイオードを組合わせてもよい。The voltage drop circuit R consists of diode D1, diode D
Although it is constituted by 2, the resistor R2 and the resistor R3, the diode D1 and the diode D2 may be connected in parallel in opposite directions, and the resistor R2 and the resistor R3 may be constituted by one resistor. As the rectifier diode D3 and the flywheel diode D4, a PN junction diode and a Schottky barrier diode having different forward voltages may be combined.
以上述べたように本発明のスイッチングレギュレータ
は、ベース巻線とトランジスタのベース・エミッタ間で
構成される閉回路内にチョークコイルの励磁エネルギー
の放出されるまでの間に発生する程度の微小電圧域で順
方向、逆方向のいずれの電流も阻止する電圧降下用回路
を接続してあり、ブロッキング発振回路を構成するトラ
ンスと、チョークコイルの磁束が完全に消滅してから発
振トランジスタが「オン」するようにしてある。従って
発振トランジスタがサージ電流により破損することはな
いので、自励型でオン・オフ式のスイッチングレギュレ
ータを実現することができる。そしてフライバック式に
比較してトランスが小型になるので全体の形状も小さく
なり、価格も一層安くすることができる。As described above, the switching regulator of the present invention has a small voltage range that is generated before the excitation energy of the choke coil is released in the closed circuit formed between the base winding and the base / emitter of the transistor. A voltage drop circuit that blocks both forward and reverse current is connected with the transformer, and the oscillation transistor turns on after the magnetic flux of the transformer and choke coil that make up the blocking oscillation circuit disappears completely. Is done. Therefore, since the oscillation transistor is not damaged by the surge current, it is possible to realize a self-excited on / off type switching regulator. Since the transformer is smaller than the flyback type, the overall shape is also smaller, and the price can be further reduced.
第1図は本発明のスイッチングレギュレータの実施例を
示す回路図、第2図は動作の説明図、第3図は電圧降下
用回路の特性図である。 T:トランス、L1:コレクタ巻線、L3:ベース巻線、L2:2次
巻線、Q:トランジスタFIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a switching regulator of the present invention, FIG. 2 is an operation explanatory diagram, and FIG. 3 is a characteristic diagram of a voltage drop circuit. T: Transformer, L1: Collector winding, L3: Base winding, L2: Secondary winding, Q: Transistor
Claims (1)
するトランスとトランジスタを用いてブロッキング発振
回路を構成し、2次巻線に整流ダイオード、フライホイ
ールダイオード、チョークコイル、平滑コンデンサから
なる整流平滑回路を接続してあるオン・オン式のスイッ
チングレギュレータにおいて、前記ベース巻線とトラン
ジスタのベース・エミッタ間で構成される閉回路内に、
チョークコイルの励磁エネルギーの放出されるまでの間
に発生する程度の微小電圧域で順方向、逆方向のいずれ
の電流も阻止する電圧降下用回路を接続してあることを
特徴とするスイッチングレギュレータ。1. A blocking oscillation circuit is constructed using a transformer having a collector winding, a base winding, a secondary winding, and a transistor, and a rectifying diode, a flywheel diode, a choke coil, and a smoothing capacitor are provided in the secondary winding. In an on-on type switching regulator in which a rectifying and smoothing circuit is connected, in a closed circuit formed between the base winding and the base-emitter of a transistor,
A switching regulator characterized in that a voltage drop circuit for blocking both forward and reverse currents is connected in a minute voltage range that is generated before the excitation energy of the choke coil is released.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60244997A JPH072017B2 (en) | 1985-10-31 | 1985-10-31 | Switching regulator |
| US06/924,018 US4722041A (en) | 1985-10-31 | 1986-10-28 | Switching regulator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60244997A JPH072017B2 (en) | 1985-10-31 | 1985-10-31 | Switching regulator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62107677A JPS62107677A (en) | 1987-05-19 |
| JPH072017B2 true JPH072017B2 (en) | 1995-01-11 |
Family
ID=17127044
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60244997A Expired - Lifetime JPH072017B2 (en) | 1985-10-31 | 1985-10-31 | Switching regulator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH072017B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2819786B2 (en) * | 1990-06-12 | 1998-11-05 | 松下電器産業株式会社 | Control circuit |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5838066A (en) * | 1981-08-28 | 1983-03-05 | Fujitsu Ltd | Optical scanning device |
-
1985
- 1985-10-31 JP JP60244997A patent/JPH072017B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62107677A (en) | 1987-05-19 |
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