JPH1098873A - スイッチングレギュレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スイッチング素子を駆動する回路と出力回路
とを、絶縁トランスを使用することなく直結させること
のできるスイッチングレギュレータの提供。 【解決手段】 電源からの第１の直流電圧Ｖｉを、バイ
ファイラ巻きにしたトランスＴ２の１次側を介してスイ
ッチング素子Ｑに供給し、このバイファイラ巻きにした
トランスＴの２次側の一端を接地し、他端を整流ダイオ
ードＤを介して出力端子Ｐｏｕｔに接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば減電圧用の
スイッチングレギュレータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、直流電源（例えば商用電源を
整流した電源や電池）の電圧よりも低い直流電圧を得る
ための装置として、減電圧用のスイッチングレギュレー
タが用いられている。この減電圧用のスイッチングレギ
ュレータでは、周知の通り、電源からの直流電圧をスイ
ッチング素子に供給し、このスイッチング素子をオンオ
フし、このスイッチング素子の出力電圧を整流及び平滑
化して、電源電圧よりも低い直流電圧を得ている。

【０００３】図５は、スイッチング素子としてスイッチ
ングトランジスタを用いた従来のシリーズタイプの減電
圧用のスイッチングレギュレータの基本的な回路構成の
一例を示す。図示しない電源からの直流電圧Ｖｉが、入
力端子Ｐｉｎを介してスイッチング用のｎｐｎ形トラン
ジスタＱのコレクタに供給される。

【０００４】この図５の従来例においては、この入力端
子ＰｉｎとトランジスタＱのコレクタとの接続点を平滑
用のコンデンサＣ２を介して接地し、このトランジスタ
Ｑのベースを、絶縁トランスＴの２次巻線を介してこの
トランジスタＱのエミッタに接続する。

【０００５】また、このトランジスタＱのエミッタを整
流用のダイオードＤを介して接地するとともに、このト
ランジスタＱのエミッタを平滑回路を構成するチョーク
コイルＬ及びコンデンサＣ１の直列回路を介して接地
し、このチョークコイルＬ及びコンデンサＣ１の接続中
点より出力端子Ｐｏｕｔを導出する。

【０００６】また、この絶縁トランスＴの１次巻線の一
端を駆動用の駆動用のｎｐｎ形トランジスタＱ２のコレ
クタに接続し、この絶縁トランスＴの１次巻線の他端
を、正の直流電圧が供給される電源端子＋Ｖｃｃに接続
する。

【０００７】また、このトランジスタＱ２のエミッタを
接地するとともに、このトランジスタＱ２のベースより
駆動信号入力端子１を導出する。この駆動信号入力端子
１には、出力端子Ｐｏｕｔに得る所望の直流電圧Ｖｏに
応じた所定のデューティー比の方形波の駆動信号を供給
する。

【０００８】この場合、この駆動信号がハイレベル
“１”のときにトランジスタＱ２がオンして絶縁トラン
スＴの１次巻線に電流が流れるので、このときにスイッ
チング用のトランジスタＱがオンし、この駆動信号がロ
ウレベル“０”のときにトランジスタＱ２がオフし、絶
縁トランスＴの１次巻線に電流が流れないので、このと
きはスイッチング用のトランジスタＱはオフとなる。

【０００９】この図５のスイッチングレギュレータにお
いては、出力端子Ｐｏｕｔに、駆動信号入力端子１に供
給される駆動信号の方形波のデューティー比に応じて入
力直流電 圧Ｖｉが減電圧された直流電圧Ｖｏを得るこ
とができた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】かかる図５に記載の如
き従来の減電圧用のスイッチングレギュレータにおいて
は、駆動用のスイッチングトランジスタＱ２等の駆動回
路とスイッチングトランジスタＱのエミッタ側の出力回
路とを直流的に分離する必要があるので、絶縁トランス
Ｔを使用している。

【００１１】この絶縁トランスＴとしては、スイッチン
グレギュレータの種類毎に当該種類に適合するように個
別に専用のものを設計しなければならず、そのことがス
イッチングレギュレータ全体の設計作業の煩雑化を招い
ていた。

【００１２】また、こうした絶縁トランスＴの存在は、
部品点数の増加によるコスト高や部品管理の負担増等を
招いていた。

【００１３】本発明は、かかる点に鑑み、こうした絶縁
トランスを不要とした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。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明に係るスイッチン
グレギュレータは、電源からの第１の直流電圧を、バイ
ファイラ巻きにしたトランスの１次側を介してスイッチ
ング素子に供給し、このバイファイラ巻きにしたトラン
スの２次側の一端を接地し、他端を整流ダイオードを介
して出力端子に接続するようにしたことを特徴としてい
る。

【００１５】このスイッチングレギュレータによれば、
スイッチング素子を駆動する回路と出力回路とが交流的
に等電位であるので、この駆動回路と出力回路とを直結
することができる。したがって、従来のように絶縁トラ
ンスを使用する必要がなくなる。

【００１６】また、このスイッチングレギュレータにお
けるバイファイラ巻きのトランスは、従来設けていた絶
縁トランスのようにスイッチングレギュレータの種類毎
に個別に設計しなければならないようなものではなく、
しかも平滑回路の一部を成すチョークコイルとしての機
能をも果たすものである（すなわちこのバイファイラ巻
きのトランスを設ける代わりにチョークコイルが不要に
なる）。したがって、このトランスの存在によって設計
作業の煩雑化や部品点数の増加を招くことはない。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
のスイッチングレギュレータの実施例を詳細に説明す
る。

【００１８】図１は、本発明に係るスイッチングレギュ
レータの基本的な回路構成の一例を示す。図示しない電
源からの直流電圧Ｖｉが、入力端子Ｐｉｎからバイファ
イラ巻きにしたトランスＴ２の１次側を介して、スイッ
チング用のｎｐｎ形トランジスタＱのコレクタに供給さ
れる。入力端子ＰｉｎとトランジスタＱのコレクタとの
接続点は、平滑用のコンデンサＣ２を介して接地されて
いる。

【００１９】このバイファイラ巻きのトランスＴ２の２
次側は、一端が接地され、他端が整流用のダイオードＤ
及びコンデンサＣ１の直列回路を介して接地し、この整
流用のダイオードＤ及びコンデンサＣ１の接続中点より
出力端子Ｐｏｕｔを導出する。

【００２０】このバイファイラ巻きのトランスＴ２の１
次側及びスイッチング用のトランジスタＱのコレクタの
接続中点と、バイファイラ巻きのトランスＴ２の２次側
及び整流用のダイオードＤの接続中点とが、結合コンデ
ンサＣ４を介して接続されている。

【００２１】このスイッチング用のトランジスタＱのベ
ースより駆動信号入力端子１を導出する。この駆動信号
入力端子１に、出力端子Ｐｏｕｔに得る所望の直流電圧
Ｖｏに応じた所定のデューティー比の方形波の駆動信号
を、直流成分をカットするために設けた結合コンデンサ
Ｃ３を介して供給する。この駆動信号がロウレベル
“０”のときにトランジスタＱのベースとエミッタとを
等電位にしてトランジスタＱを確実にオフさせるため
に、ベースとエミッタとを抵抗器Ｒを介して接続する。
また、トランジスタＱのエミッタは、整流用のダイオー
ドＤ及びコンデンサＣ１の接続中点に接続される。

【００２２】この場合、この駆動信号がハイレベル
“１”のときにトランジスタＱがオンしてバイファイラ
巻きのトランスＴ２の１次巻線に電流が流れるので、こ
のときはこの電流に応じてトランスＴ２の２次巻線に流
れる電流に基づいてトランスＴ２の２次側に電圧が生じ
る。他方、この駆動信号がロウレベル“０”のときにト
ランジスタＱ２がオフし、絶縁トランスＴの１次巻線に
電流が流れないので、このときはトランスＴ２の２次側
に電圧が生じない。したがって、このトランジスタＱの
オンオフ動作により、トランスＴ２の２次側に電圧が方
形波状に生じる。

【００２３】バイファイラ巻きのトランスＴ２の２次側
に生じたこの方形波状の電圧は、整流用のダイオードＤ
及び平滑回路を構成するトランスＴ２の２次巻線及びコ
ンデンサＣ１の直列回路によって整流及び平滑化され
る。

【００２４】これにより、この図１のスイッチングレギ
ュレータにおいては、出力端子Ｐｏｕｔに、駆動信号入
力端子１に供給される駆動信号の方形波のデューティー
比に応じて入力直流電圧Ｖｉが減電圧された直流電圧Ｖ
ｏを得ることができる。

【００２５】次に、この図１のスイッチングレギュレー
タが図５に示したスイッチングレギュレータと等価であ
ることを、図２乃至図４を用いて説明する。

【００２６】図１のスイッチングレギュレータのうちス
イッチングトランジスタＱ，整流ダイオードＤはそれぞ
れトランスＴ２の１次側，２次側に対して直列なので、
図１のうち一点鎖線で囲んだ部分は、図２のようにスイ
ッチングトランジスタＱ及び整流ダイオードＤをトラン
スＴ２の反対側に入れ替えた回路と等価である。

【００２７】次に、図２の回路は、その等電位点を図３
のように接続した回路と等価である。また、図３の回路
は、トランスＴ２を図４のようにチョークコイルＬに置
き換えた回路（トランスＴ２の２次側を除去した回路）
と等価である。

【００２８】このように図１で一点鎖線で囲んだ部分は
図４の回路と等価であるが、この図４の回路は、図５の
スイッチングレギュレータのうち一点鎖線で囲んだ部分
と同じ構成である。

【００２９】したがって、図１のスイッチングレギュレ
ータは図５に示したスイッチングレギュレータと等価で
ある。

【００３０】しかも、この図１のスイッチングレギュレ
ータによれば、スイッチング用のトランジスタＱを駆動
する回路とスイッチングトランジスタＱのエミッタ側の
出力回路とが交流的に等電位であるので、この駆動回路
とスイッチングトランジスタＱのエミッタ側の出力回路
とを直結することができる。したがって、従来のように
絶縁トランスを使用する必要がなくなる。

【００３１】これにより、こうした絶縁トランスを個別
に設計しなければならないことに起因するスイッチング
レギュレータ全体の設計作業の煩雑さが低減されるとと
もに、図１と図５との比較からも明らかなように、スイ
ッチングレギュレータの部品点数の減少が図られる。

【００３２】尚、この実施例では、本発明をシリーズタ
イプの減電圧用のスイッチングレギュレータに適用して
いるが、これに限らず、例えば、出力電圧Ｖｏを帰還増
幅器に供給し、この帰還増幅器における所定の基準電圧
と出力電圧Ｖｏとの比較に基づいてデューティー比を制
御した駆動信号をスイッチングトランジスタのベースに
入力することにより出力電圧Ｖｏのレベルを安定化させ
るようにしたスイッチングレギュレータに本発明を適用
するようにしてもよい。

【００３３】また、本発明は、以上の実施例に限らず、
本発明の要旨を逸脱することなく、その他種々の構成が
取り得ることはもちろんである。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、本発明に係るスイッチン
グレギュレータによれば、スイッチング素子を駆動する
回路と出力回路とが交流的に等電位であるので、この駆
動回路と出力回路とを直結することができる。したがっ
て、従来のように絶縁トランスを使用する必要がなくな
る。

【００３５】これにより、こうした絶縁トランスを個別
に設計しなければならないことに起因するスイッチング
レギュレータ全体の設計作業の煩雑さを低減することが
できるという利益がある。

【００３６】また、部品点数の減少によりスイッチング
レギュレータの低コスト化やその部品管理の負担等の軽
減を図ることができるという利益がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るスイッチングレギュレータの基本
的構成の一例を示す回路図である。

【図２】図１の一部分の等価回路を示す図である。

【図３】図２の等価回路を示す図である。

【図４】図３の等価回路を示す図である。

【図５】従来のシリーズタイプの減電圧用のスイッチン
グレギュレータの基本的構成の一例を示す回路図であ
る。

【符号の説明】

Ｑ，Ｑ２ スイッチングトランジスタ、 Ｌ チョーク
コイル、 Ｄ 整流ダイオード、 Ｃ１，Ｃ２ 平滑用
コンデンサ、 Ｃ３，Ｃ４ 結合コンデンサ、Ｒ 抵抗
器、 Ｔ 絶縁トランス、 Ｔ２ トランス

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電源からの第１の直流電圧をスイッチン
   グ素子に供給し、該スイッチング素子をオンオフし、該
   スイッチング素子からの出力電圧を整流及び平滑化して
   第２の直流電圧を得るスイッチングレギュレータにおい
   て、 前記第１の直流電圧を、バイファイラ巻きにしたトラン
   スの１次側を介して前記スイッチング素子に供給し、前
   記バイファイラ巻きにしたトランスの２次側の一端を接
   地し、他端を整流ダイオードを介して出力端子に接続す
   るようにしたことを特徴とするスイッチングレギュレー
   タ。