JPH08242577A

JPH08242577A - スイッチングレギュレータ

Info

Publication number: JPH08242577A
Application number: JP4318295A
Authority: JP
Inventors: Noriyo Noguchi; 伯四野口
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-03-02
Filing date: 1995-03-02
Publication date: 1996-09-17

Abstract

(57)【要約】【目的】スイッチングレギュレータのレギュレート出
力電圧の安定化を図る。【構成】スイッチングレギュレータ１０のレギュレー
ト出力電圧を生成する複数のレギュレート回路１０Ａ、
１０Ｂを設け、前記回路の制御電圧の位相を各々個別に
調整できると共に、その位相を回路数に応じて均等にず
らすことができる構成にする。また、スイッチング電源
の出力電圧が複数ある場合においても、各々の出力電圧
を生成するスイッチングレギュレータ１０、２０、３０
についてレギュレート電圧を生成する複数の回路１０
Ａ、１０Ｂ、２０Ａ、２０Ｂ、３０Ａ、３０Ｂをそれぞ
れに設け、それら回路の制御電圧の位相を各々個別に調
整し、回路数に応じて位相を均等にずらすことができる
構成にする。【効果】元電源からの供給される電流が脈動の少ない
平滑な波形となり、ヒューズの定格が小さいものを用い
ることができると共に、その個数を減らすことができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＤＣ−ＤＣコンバータ等
に用いるスイッチングレギュレータに関し、更に詳しく
は複数のレギュレート回路を設けると共に、そのスイッ
チング位相を調整して、元電源から供給される電流を平
滑化することに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の小型化、高性能化と共
に低消費電力化の進展がめざましく、それに伴い出力電
圧の安定した、効率の良い小型の電源を形成することが
できるスイッチングレギュレータが数多く使用されてき
ている。

【０００３】つぎに、従来のＤＣ−ＤＣコンバータ等に
用いられるスイッチングレギュレータを用いた回路構成
について図６（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。

【０００４】まず、図６（ａ）は単一の出力電圧を有す
るスイッチングレギュレータ１００を示し、端子１００
にＤＣ１０ボルト等の元電源（図示せず）が接続され、
ヒューズ１を介して前記スイッチングレギュレータ１０
０に電流Ｉが供給されている。更に前記スイッチングレ
ギュレータ１００から電圧Ｖ100 が出力され負荷となる
回路２に電流が供給されるものである。

【０００５】しかしながら、従来のスイッチングレギュ
レータ１００はレギュレート回路１００Ａの一系統だけ
で構成されていた為、回路２に供給する電圧を制御する
スイッチング波形によってヒューズ１に流れる電流が大
きく変動し、従って元電源が振られてしまいレギュレー
ト出力にも影響が出ていた。更にヒューズ１も、そこを
流れる電流の最大値に対応していなければならず、平均
的電流容量よりも大きな容量のヒューズを用いる必要が
あった。

【０００６】また、図６（ｂ）に示すようなレギュレー
ト電圧Ｖ110 とＶ120 の異なるスイッチングレギュレー
タ１１０と１２０とがヒューズ１を共通にして接続され
ることも回路構成上よく生じるが、この場合も２つのス
イッチングレギュレータ１１０、１２０の制御電圧のス
イッチング位相が同一であれば、単一のスイッチングレ
ギュレータの場合と同様に元電源が振られてしまい、レ
ギュレート出力に影響が出ると共に、大きな容量のヒュ
ーズを用いなければならなかった。

【０００７】即ち、図７に示すようにスイッチングレギ
ュレータ１１０に供給される電流Ｉ1 の波形を同図
（ａ）に、また、スイッチングレギュレータ１２０に供
給される電流Ｉ2 の波形を同図（ｂ）に示すように同相
であれば、ヒューズ１を流れる電流Ｉは同図（ｃ）に示
すように平均とした電流よりも遙かに大きなピークを持
ったものとなる。

【０００８】また、スイッチングレギュレータ１１０と
１２０の各々の制御電圧の位相が１８０度ずれていて
も、レギュレート電圧の異なったものを接続する為、ヒ
ューズ１およびスイッチングレギュレータの電源ライン
に入っている電源ノイズ除去用のコイルの抵抗分により
元電源が振られてしまい、レギュレート出力に悪影響が
出ていた。更に、各電圧に対する負荷電流Ｉ1 、Ｉ2 が
刻々変化する為、ヒューズ１に流れる電流Ｉ（Ｉ1 ＋Ｉ
2 ）も変化して、大きなピークを持つ場合があり、これ
に対処して、やはり大きな定格容量のヒューズを用いる
必要があった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は元電源からスイッチングレギュレータへの入力電流を
平均化し、元電源に対する悪影響を除去して電圧変動成
分をほとんど含まないレギュレート電圧を出力しようと
するものである。また、ヒューズの定格を下げると共に
ヒューズの使用個数を少なくするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は以上の点に鑑み
なされたものであって、単一の電圧を生成する回路を具
備したスイッチングレギュレータにおいて、前記電圧を
生成する為の複数のレギュレート回路を設けると共に、
前記レギュレート回路の制御電圧の位相を、各々個別に
設定可能な構成にする。

【００１１】また、複数の電圧を生成する回路を具備し
たスイッチングレギュレータにおいて、前記複数の電圧
の、それぞれの電圧に対応して複数のレギュレート回路
を設けると共に、前記レギュレート回路の制御電圧の位
相を、各々個別に設定可能な構成にして上記課題を解決
する。

【００１２】

【作用】複数のレギュレータ回路の制御電圧、即ちドラ
イブ電圧の位相を調節することによって、各々のスイッ
チングレギュレータに流れ込む電流の位相を調節するこ
とができ、これら電流を合成した元電源からの入力電流
を平滑化することができる。従って、元電源の電圧変動
が低減し、スイッチングレギュレータの出力電圧の安定
性が増加する。また、入力電流が平均化する為、ヒュー
ズの定格を小さくすることができると共に、ヒューズの
使用個数を減らすことができる。

【００１３】

【実施例】本発明の実施例について図１ないし図５を参
照して説明する。まず、図１は本発明によるスイッチン
グレギュレータとその接続を示している。スイッチング
レギュレータの構成は、詳しくは後述するがそれぞれ異
なった出力電圧であるスイッチングレギュレータ１０、
２０、３０がヒューズ１と負荷となる回路２の間に設定
され、端子１００には元電源（図示せず）が接続されて
いる。以下に説明する例は３種類の電圧のスイッチング
レギュレータによる構成となっているが、３種類以上で
構成されていても良いことは論を待たない。

【００１４】各々のスイッチングレギュレータ１０、２
０、３０は、それぞれの電圧について同一の電圧を発生
する複数のレギュレート回路を含んでいて、それらのレ
ギュレート電圧は全て回路２に供給されている。例えば
スイッチングレギュレータ１０は同一の電圧Ｖ10ａ、Ｖ
10ｂを発生するレギュレート回路１０Ａ、１０Ｂから構
成されていて、その出力は回路２に供給されている。こ
の例においては２個のレギュレート回路による構成を示
しているが、これに限るものではない。この場合、各レ
ギュレート回路の制御電圧の位相は、回路数に応じて３
６０度を均等に分割してずらし、電流Ｉａの脈動が小さ
くなるように設定する。

【００１５】つぎに、図２を参照してスイッチングレギ
ュレータのレギュレート回路が２個である場合の回路構
成について説明する。

【００１６】端子１００にヒューズ１の一端が接続し、
他の一端はコイルＬ10に接続している。コイルＬ10の両
端とアース４との間にコンデンサＣ10、Ｃ11が設けられ
ていて電流の平滑化とノイズ防止の回路を構成してい
る。コンデンサＣ11とコイルＬ10との接続端に２つのト
ランジスタＴｒ10ａ、Ｔｒ10ｂのエミッタが接続し、コ
レクタ側にダイオードＤ10ａ、Ｄ10ｂがアース４との間
に、更にコイルＬ10ａ、Ｌ10ｂが、やはりアース４にそ
の一端を接地したコンデンサＣ10ａ、Ｃ10ｂの他端との
間に設けられている。コイルＬ10ａとコンデンサＣ10ａ
の接合点は端子１１０ａに接続していてレギュレート電
圧Ｖ10ａの、また、コイルＬ10ｂとコンデンサＣ10ｂの
接合点は端子１１０ｂに接続していてレギュレート電圧
Ｖ10ｂの出力端子となっている。トランジスタＴｒ10
ａ、Ｔｒ10ｂのベースには後述する帰還制御信号となる
ドライバ回路１４ａ、１４ｂの出力が接続されている。

【００１７】つぎに、前記帰還制御信号の生成回路は、
レギュレート電圧Ｖ10ａ、Ｖ10ｂを端子１１０ａ、１１
０ｂから取り出し、抵抗Ｒ10ａ、Ｒ11ａおよび抵抗Ｒ10
ｂ、Ｒ11ｂで分圧してアンプ１１ａ、１１ｂの一方の端
子１１１ａ、１１１ｂに入力する。他方の端子１１２
ａ、１１２ｂには比較の基準となる電圧を印加する。ア
ンプ１１ａ、１１ｂの出力はコンパレータ１３ａ、１３
ｂに入力され、更に三角波発振回路で生成された三角波
も位相調整回路１２ａ、１２ｂを通し、前記コンパレー
タ１３ａ、１３ｂに入力される。コンパレータ１３ａ、
１３ｂの出力は前記ドライバ回路１４ａ、１４ｂに入力
され、前述したように前記ドライバ回路１４ａ、１４ｂ
の出力はトランジスタＴｒ10ａ、Ｔｒ10ｂのベースに接
続されるものである。

【００１８】ここで、上述した回路構成に基づき電圧Ｖ
10ａに関した回路動作を説明すると、まず、端子１１０
ａに電圧Ｖ10ａが出力されていて、負荷に応じた電流Ｉ
10ａがトランジスタＴｒ10ａを介して供給されている。
この時、負荷変動等の原因により電圧Ｖ10ａが変化する
と、アンプ１１ａで端子１１２ａに加えられている基準
電圧と、電圧Ｖ10ａの分圧とを比較して誤差を検出し、
正常な電圧Ｖ10ａが出力するようにコンパレータ１３ａ
およびドライバ回路１４ａを通してトランジスタＴｒ10
ａのベースに誤差に対応した駆動電圧が印加され、負荷
電流Ｉ10ａを制御して、一定電圧の電源としての動作を
させるものである。尚、上記の動作説明は電圧Ｖ10ｂに
ついても同じである。

【００１９】つぎに、本発明の要点となるレギュレート
回路の制御電圧の生成方法について説明する。三角波発
振回路で生成された三角波は位相調整回路１２ａ、１２
ｂで２つの三角波の位相が調整される。この例において
はレギュレート回路が２つであるから、その位相は１８
０度となるように設定される。この三角波と前記アンプ
１１ａ、１１ｂとの出力からコンパレータ１３ａ、１３
ｂにおいて制御電圧を生成する。この制御電圧の波形は
図３に示すように、端子１１３ａでは同図（ａ）とな
り、端子１１３ｂでは同図（ｂ）となって反転した矩形
形状となる。

【００２０】従って、電流Ｉ10ａは図４（ａ）に、また
電流Ｉ10ｂは図４（ｂ）にそれぞれ示されているよう
に、コイルＬ10等の効果によって三角波になり、更にそ
の合成された電流Ｉは図４（ｃ）で示すように平滑化さ
れたものになる。

【００２１】更に、図１に示す複数のスイッチングレギ
ュレータがある場合においても、それぞれの電圧につい
て同様に説明することができて、各々のスイッチングレ
ギュレータに流入する電流が平滑化するので、元電源か
らヒューズ１を通して供給される総合の電流Ｉ（Ｉａ＋
Ｉｂ＋Ｉｃ）も平滑化されることになる。従ってレギュ
レート電圧が異なることによる問題、即ちヒューズおよ
び電源ノイズ除去用コイルの抵抗により元電源が変動す
る欠点を解決することができる。

【００２２】また、図５は前述したレギュレート回路を
３個用い、それぞれの制御電圧の位相を１２０度ずらし
たものである。本例は負荷電流が大きい場合や、回路に
よって負荷電流の変動が大きい場合に有効となるもので
ある。同図からも分かるように、全ての位相が同じであ
る場合よりも、極めて平滑化していて、その残った脈動
成分も簡単なフィルターで除去することができるもので
ある。

【００２３】更に、レギュレータ回路を増やし、その数
で３６０度を均等に分割した位相ずれをそれぞれの制御
電圧に持たせることにより、一層の平滑化を図ることが
できることは当然である。

【００２４】

【発明の効果】各々のレギュレート回路の制御電圧の位
相を調節して、スイッチングレギュレータに流れ込む電
流を平滑化することができ、従ってヒューズおよびコイ
ルが有するインピーダンスの影響が受けにくく、元電源
の電圧変動を低減することができ、スイッチングレギュ
レータの出力電圧を安定化することができる。

【００２５】また、入力電流が平均化することにより、
ヒューズの定格を小さくすることができると共に、ヒュ
ーズの使用個数を減らすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるスイッチングレギュレータの構
成を示すブロック図である。

【図２】本発明によるスイッチングレギュレータの基
本回路の構成図である。

【図３】本発明によるレギュレート回路が２個で構成
されたスイッチングレギュレータのドライブ電圧波形を
示し、（ａ）は第一のレギュレート回路のドライブ電圧
波形であり、（ｂ）は第二のレギュレート回路のドライ
ブ電圧波形であり、（ａ）と（ｂ）とでは１８０度の位
相ずれがあることを示す。

【図４】本発明によるレギュレート回路が２個で構成
されたスイッチングレギュレータの電流波形を示し、
（ａ）は第一のレギュレート回路に供給される電流波形
であり、（ｂ）は第二のレギュレート回路に供給される
電流波形であり、（ｃ）は合成された元電源から供給さ
れる電流波形である。

【図５】本発明によるレギュレート回路が３個で構成
されたスイッチングレギュレータの３相駆動による電流
波形を示し、（ａ）は電流の位相関係を、（ｂ）は合成
された元電源から供給される電流波形で、同一位相（１
相）の場合の電流波形と比較して示している。

【図６】従来のスイッチングレギュレータの構成を示
すブロック図であり、（ａ）はスイッチングレギュレー
タが一個の例であり、（ｂ）は二個の例を示す。

【図７】従来のスイッチングレギュレータの電流波形
を示し、（ａ）は第一のスイッチングレギュレータの電
流波形であり、（ｂ）は第二のスイッチングレギュレー
タの電流波形であり、（ｃ）は合成された元電源から供
給される電流波形である。

【符号の説明】

１ヒューズ２回路３三角波発振回路１０、２０、３０、１００、１１０、１２０スイッチ
ングレギュレータ１１ａ、１１ｂアンプ１２ａ、１２ｂ位相調整回路１３ａ、１３ｂコンパレータ１４ａ、１４ｂドライバ回路Ｉ、Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ、Ｉ10ａ、Ｉ10ｂ電流Ｔｒ10ａ、Ｔｒ10ｂトランジスタＬ10、Ｌ10ａ、Ｌ10ｂコイルＤ10ａ、Ｄ10ｂダイオードＣ10、Ｃ11、Ｃ10ａ、Ｃ10ｂ、Ｃ11ａ、Ｃ11ｂコンデ
ンサＲ10ａ、Ｒ10ｂ、Ｒ11ａ、Ｒ11ｂ、Ｒ12ａ、Ｒ12ｂ抵
抗

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】単一の電圧を供給するスイッチングレギ
ュレータにおいて、前記電圧を、並列である複数個の回路により生成する構
成にすると共に、前記電圧の生成を制御する制御電圧の位相を、前記回路
の各々個別に設定することができる構成にしたことを特
徴とするスイッチングレギュレータ。
【請求項２】前記回路の制御電圧の位相は、回路数と
同じ数で３６０度を均等に分割してずらした設定である
ことを特徴とする、請求項１に記載のスイッチングレギ
ュレータ。
【請求項３】複数の電圧を供給するスイッチングレギ
ュレータにおいて、前記複数の電圧のそれぞれを、並列である複数個の回路
により生成する構成にすると共に、前記それぞれの電圧の生成を制御する制御電圧の位相
を、前記回路の各々個別に設定することができる構成に
したことを特徴とするスイッチングレギュレータ。
【請求項４】前記それぞれの電圧を生成する回路の制
御電圧の位相は、それぞれの電圧に対応した回路の回路
数と同じ数で３６０度を均等に分割してずらした設定で
あることを特徴とする、請求項３に記載のスイッチング
レギュレータ。