JPH073835Y2 - スイッチングレギュレータ - Google Patents

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し、更に詳しく
は２石オン／オンコンバータ式のスイッチングレギュレ
ータに用いる複数のトランスの回路構成の改良に関す
る。

（従来の技術） １種類の電源から複数種類の電源を作るためにスイッチ
ングレギュレータが用いられる。第３図は従来のスイッ
チングレギュレータの構成例を示す回路図である。図に
おいて、Eiは入力される直流電圧、Q₁,Q₂はこの直流電
圧をスイッチングするスイッチング素子で、例えばトラ
ンジスタが用いられる。スイッチング素子Q₁,Q₂がオン
になると、トランスT₁,T₂に同時に電流が流れ、エネル
ギーをチャージする。

スイッチング素子Q₁,Q₂がオフになると、トランスT₁,T₂
にチャージされていた電流が放電し、トランス２次側に
パワーを供給する。以下、このようなオン／オフを繰り
返すことにより、トランスT₁,T₂の２次側にはパワーが
交流電圧として供給される。２次側の交流電圧は必要に
応じて整流され直流電圧に変換される。変換された直流
電圧乃至はそのままの交流電圧の出力は、トランスT₁,T
₂の巻数比に依存する。つまり、１次側巻線数をN₁,2次
側巻線数をN₂として２次側出力はN₂/N₁にほぼ比例す
る。

ここで、トランスT₁,T₂の１次側巻線には、直列にダイ
オードD₁,D₂が接続されている。これらダイオードD₁,D₂
は、トランスT₁,T₂のリセット電流経路を分離し、トラ
ンスの飽和を防ぐために設けられている。

（考案が解決しようとする課題） 第４図は、スイッチング素子Q₁又はQ₂の電圧波形を示す
図である。T_offでオフになると、その波形は入力電圧Ei
を頂点として図に示すように若干ゆがんだ波形になる。
図において、が第３図に示す回路のスイッチング素子
の波形である。これに対してダイオードD₁,D₂をもたな
い単一トランスによる２石オン／オンコンバータを用い
ると、スイッチング素子の波形はに示すようなものと
なる。

ここで、第５図は単一トランスによるオン／オンコンバ
ータの構成例を示すブロック図である。トランスＴは１
個だけである。２個のスイッチング素子Q₁,Q₂が同時に
オン／オフする構成となっている。そして、スイッチン
グ素子Q₁,Q₂の両端にはコンデンサC₁,C₂が並列接続され
ている。これらコンデンサC₁,C₂はスイッチング素子Q₁,
Q₂のスイッチング時におけるヒゲの発生を抑えて発熱等
からQ₁,Q₂を保護するために、挿入されている。

第４図に示すように、の振幅V₂の方がの振幅V₁より
もオフ時の振幅が大きい。

従って、スイッチング素子がオンになる時刻T_ONにおけ
るロスが増大してしまう。例えばスイッチング素子のオ
ン時の電流をＩとすると、それぞれの場合におけるオン
時の電力損失はV₁I,V₂Iとなる。V₁＜V₂であるからV₁I＜
V₂Iとなり、第３図に示す回路の方が電力損失が大きく
なってしまう。

本考案はこのような課題に鑑みてなされたものであっ
て、複数のトランスをもつスイッチングレギュレータで
あってもスイッチング素子のパワー損失を軽減すること
ができるスイッチングレギュレータを提供することを目
的としている。

（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、複数のトランス
（T₁,T₂）を持つ２石オン／オンコンバータ式のスイッ
チングレギュレータにおいて、この２石オン／オンコン
バータの各スイッチング素子（Q₁,Q₂）の両端に接続さ
れたスナバコンデンサ（C₁,C₂）と、各トランスの一次
側巻線に直列に接続されているダイオード（D₁,D₂）の
少なくとも一つのダイオードの両端に、トランスリセッ
ト時の等価回路が単一トランス２石オン／オンコンバー
タに近づくような容量のコンデンサ（C₃）を接続したこ
とを特徴としている。

（作用） 前記ダイオードの両端に所定容量のコンデンサを接続す
る。これにより、第３図に示すスイッチングレギュレー
タを単一トランスによる２石オン／オンコンバータの動
作に近づけることができ、スイッチング素子のオン時に
おけるパワー損失を減少させることができる。

（実施例） 以下、図面を参照して本考案の実施例を詳細に説明す
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。第３図と同一のものは、同一の符号を付して示す。
図において、C₁₀は入力電圧Eiとコモン間に接続された
平滑用のコンデンサである。スイッチング素子Q₁,Q₂と
しては、図に示すようなFETが用いられる。１はトラン
スT₂の２次側直流出力を受けて、該直流出力が所定の値
になるようにスイッチング素子Q₁,Q₂のオンオフを制御
するコントロール回路である。

スイッチング素子Q₁,Q₂の両端には抵抗とコンデンサC₁,
C₂の直列回路が接続され、スイッチング時のヒゲの除去
等を行っている。トランスT₁の１次側巻線に直列に接続
されたダイオードD₁の両端には、抵抗とコンデンサC₃の
直列回路が接続されている。この部分が本考案の特徴を
なす部分である。トランスT₂に直列に接続されるダイオ
ードD₂にもコンデンサを並列に接続してもよいが、ここ
の実施例では接続していない。D₃〜D₅は逆阻止ダイオー
ドである。このように構成された回路の動作を説明すれ
ば、以下のとおりである。

コントロール回路１から出力されるスイッチング信号に
より、スイッチング素子Q₁,Q₂は所定の周期でオンオフ
を繰返す。オンになった時には、入力電圧Eiからトラン
スT₁,T₂にエネルギーがチャージされ、オフになったら
チャージされていたエネルギーがトランス２次側に伝送
される。２次側に誘起された交流電圧は、整流回路によ
り直流に変換され、直流回路用の電源として使用され
る。

このような一連のスイッチング動作において、本考案の
効果について説明する。第２図は本考案の効果を示す図
である。（イ）はスイッチング素子Q₁,Q₂がオフとなっ
てトランスT₁がリセットされている状態を示す図であ
る。この（イ）に示す回路の等価回路は（ロ）に示すよ
うなものとなる。つまり、トランスT₁の１次巻線の上部
には、コンデンサC₁,C₃の直列回路が接続され、ダイオ
ードD₁はコンデンサC₃によりバイパスされる構造とな
る。

ここで、コンデンサC₁,C₃の合成コンデンサをＣ′とす
れば、（ロ）に示す回路は更に簡略化され（ハ）に示す
ようなものとなる。但し、C₁,C₃とＣ′との関係は、次
式のとおりである。

（1/C₁）＋（1/C₃）＝1/C′ ここで、Ｃ′の値をC₂に近づけると、その構成が第５図
に示す単一トランスの２石オン／オンコンバータに近づ
くことになる。近づけば、スイッチング素子オフ時の電
圧波形は第４図のに示すように振幅が小さくなるの
で、スイッチング素子オン時の電力損失を少なくするこ
とができる。

上述の実施例では、複数のトランスのうちの１つT₁にダ
イオードと並列にコンデンサを接続した場合を例にとっ
たが他のトランスT₂についてもダイオードの両端に並列
にコンデンサを接続してもよい。また、トランスの個数
も２個に限るものではなく、任意の個数のトランスを用
いることができ、これにトランスの少なくとも１個のト
ランスのダイオードに並列にコンデンサを接続すればよ
い。

上述の実施例では、スイッチング素子の具体的な例とし
てFETを用いたが、トランジスタを用いてもよく、サイ
リスタ等のスイッチング素子を用いてもよい。

（考案の効果） 以上、詳細に説明したように、本考案によればスイッチ
ングレギュレータの複数のトランスの少なくとも１個
に、直列に接続されているダイオードの両端にコンデン
サを並列に接続することにより、その動作特性を単一ト
ランスの２石オン／オンコンバータの特性に近づけるこ
とができ、スイッチング素子がオン時のパワー損失を小
さくすることができる。

【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
図は本考案回路の等価回路図、第３図は従来回路の構成
例を示すブロック図、第４図はスイッチング素子にかか
る電圧波形を示す図、第５図は単一トランスによるオン
／オンコンバータの構成例を示すブロック図である。 １……コントロール回路、Q₁,Q₂……スイッチング素
子、T₁,T₂……トランス、D₁〜D₅……ダイオード、C₁〜C
₃,C₁₀……コンデンサ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のトランス（T₁,T₂）を持つ２石オン
   ／オンコンバータ式のスイッチングレギュレータにおい
   て、 この２石オン／オンコンバータの各スイッチング素子
   （Q₁,Q₂）の両端に接続されたスナバコンデンサ（C₁,
   C₂）と、 各トランスの一次側巻線に直列に接続されているダイオ
   ード（D₁,D₂）の少なくとも一つのダイオードの両端
   に、トランスリセット時の等価回路が単一トランス２石
   オン／オンコンバータに近づくような容量のコンデンサ
   （C₃）を接続したことを特徴とするスイッチングレギュ
   レータ。