JPS58212366A - スイツチング回路 - Google Patents

スイツチング回路

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JPS58212366A
JPS58212366A JP57093488A JP9348882A JPS58212366A JP S58212366 A JPS58212366 A JP S58212366A JP 57093488 A JP57093488 A JP 57093488A JP 9348882 A JP9348882 A JP 9348882A JP S58212366 A JPS58212366 A JP S58212366A
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Japan
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switching
transistor
pulse
circuit
output
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哲彦 新保
Isao Fujihata
功 藤旗
Atsushi Yanase
梁瀬 淳志
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/1563Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators without using an external clock

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  • Power Engineering (AREA)
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  • Dc-Dc Converters (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はスイッチング回路に係り、特にスイッチング
レキュレータの効率改善等に適するもの(1) に関する。
一般にビデオチープレコータ (VTR)やビデオカメ
ラ等、携帯用或いは車載用の各種電子機器の場合、その
駆動電源にはバッテリが用いられている。この種の電源
は作動モートの切り換え等に伴う負荷の惣変によって、
その端子電圧が大きく変動する膚があり、このような変
動を抑制して電子機器の動作を安定化させるためにスイ
、チンクレギュレータが用いられでいる。
第1図は従来の降圧型のスイ、チンクレギュレー夕を示
している。このスイソチングレキュレータでは、入力端
子2A、2Bの間に供給された直流入力v1は、この入
力端子2A、2Bの間に設置されたりノプル吸収用コン
テンサ4でリップル分が除かれるとともに、スイ/チン
クトランシスタ6で交流に変換され、ダイオード8、チ
ョークコイル10及びコンデンサ12て構成される直流
2再生回路14で再ひ直流ムこ変換された後、出力端子
16A、16Bから安定化出力Voとして取り出される
(2) 出力−子16A、16’Hの間に発生する直流電圧vO
はコンパレータ18の反転入力端子に印加され、非反転
入力端子に電#i20で設定された基準電圧と比較され
、その変動が検出される。コンパレータ18の非反転端
子には、スイッチングトランジスタ6のコレクタ側から
交流信号が抵抗22を介して正帰還されている。即ち、
このスイッチングレギュレータでは、コンパレータ18
は誤差増幅器とともに発振器を構成しているため、前記
変動レベルに対応する0N−OFFデユーティを持つパ
ルスを発生するため、パルス幅変調回路として機能して
いる。このコンパレータ18の出力パルスは、スイ)チ
ョートランスタ6に駆動電流を供給する駆動用のトラン
ジスタ24のヘースに制御パルスとして印加されている
このようなスイッチングレギュレータにおいて、スイッ
チングトランジスタ6のスイッチング動作は、パルス入
力に対して一定の遅延時間とともに、立ち上り及び立ち
下り時間を持っている。このようなパルス動作における
遅れは□、単に時間的な応(3) 答遅れだけでなく、その間に流れる電流か電力損失にな
るものである。即ち、この間に流れる電流を時間で積分
した値が損失となる。このような損失は、スイッチング
レギュレータのように直流を交流に変換する場合、その
変換効率を低下させることになり、効率を向上させるた
めにはこのようなスイッチング時間の遅れを除くことが
必要である。
また、最近の低電圧駆動の各種電子機器では、このよう
な変換効率の低下は、バッテリの耐用期間を短縮化する
原因になるため、その改善か要請されることは言うまで
もない。
この発明の目的は、スイッチングトランジスタのスイッ
チングの動作時間を短縮化U7て効率の向上を図ったス
イッチング回路の提供にある。
この発明は、スイッチングトランジスタで形成されたパ
ルスの位相を反転して取り出し且つ微分して前記スイッ
チングトランジスタのヘースに前記入力パルスに重畳さ
せ十のスイッチング時間を□ 短縮化するようにした佇のである。
(4) この発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。第
2図はこの発明のスイッチング回路を実施したスイッチ
ングレギュレータを示している。
図において、第1図に示す回路と同一部分には同一符号
が付しである。スイッチングトランジスタ6には、その
スイッチング動作によって形成されるスイッチングパル
スの極性を反転し、且つ、そのパルスを微分して制御パ
ルスの一部に加算して与えるスイッチング補正回路30
が付加されている。この実施例のスイッチング補正回路
30は、直流再生回路14にチョークコイルを兼ねるト
ランス32を設置し、このトランス32で得た極性反転
パルスをコンデンサ34で微分してスイッチングトラン
ジスタ6のヘースに印加している。即ち、トランス32
は共通の鉄心に1次コイル32P及び2次コイル、32
Sを極性が反対に成るように形成し、この実施例では各
コイル32P、32Sは2次コイル323に発生する誘
導起電力の極性か入力側とは反転するように一方の端子
が共通に接続されたチョークトランスが用いられている
(5) そして、1次コイル32Pは従来回路と同様に直流再生
回路14にチョークコイルとして設置され、一方、2次
コイル32Pの出力端子はコンデンサ34を介してスイ
ッチングトランジスタ6のヘースに接続されている。
また、スイッチングトランジスタ6の・h−スと前記直
流再生回路14の出力側端子との間には、駆動用トラン
ジスタ36が接続されでいる。即ち、トランジスタ36
は反イノチンクトらンジスタ6のヘース・コレクタ間に
、そのコレクタをスイッチングトランジスタ6のヘース
、そのエミ、夕を直流再生回路14の出力側にして接続
されている。
このトランジスタ36のヘースには抵抗38を介して直
流入力がバイアスとして与えられるとともに、スイッチ
ングトランジスタ6のコレクタからスイッチング出力が
コンデンサ40を介して正帰還されるように成っている
また、このトランジスタ36のへ−スにはその動作電流
を制御するためのトランジスタ42のコレクタが接続さ
れ、このトランジスタ42のエミ(6) ツタには基準電圧を設定するための定電圧ダイオード4
4がアノードを基準電位点(GND)側にしで接続され
るとともに、抵抗46を介して直流再生出力が与えられ
ている。このトランジスタ42のヘースには、入力端子
16A、16Bの間に直列接続された抵抗48.50の
接続点から直流出力が印加され、この直流出力と前記定
電圧ダイオード44の順方向降下電圧とトランジスタ4
2のヘース・エミ’7タ間電圧の合成値で設定される基
準電圧と比較されるように成っている。
以上す構成において、その動作を説明すると、抵抗48
.50の接続点で検出される直流出力電圧が前記基準電
圧より低い場合には、トランジスタ36はこの電位に応
じて動作電流か流れるが、このとき、トランジスタ36
はON状態になり、トランジスタ6に駆動電流がトラン
ジスタ36を介して流れる。また、前記直流出力電圧が
前記基準電圧より高い場合には、この電位に応じたトラ
ンジスタ36の動作により、トランジスタ42は□::
′l□。
OFF状態になる。このようにスイッチング動作(7) は一定の発振川波数によって連続して維持5れる結果、
直流人力Viはスイッチングトランジスタ6のスイッチ
ング動作によって交流に変換され、直流再生回路14に
よって再び直流に変換された後、出力端子16A、16
Bから安定化出力■0として取り出される。例えは、負
荷の変動等で直流入力に変動が生した場合には、前記の
安定化動作が瞬時に行われ、寓に一定した直流出力を継
続して負荷に供給することが可能になる。
このようなスイッチンク動作においで スイッチングト
ランジスタ6のコレクタには、第3図Aに示すスイッチ
ングパルスが発生する。このパルスはトランス32の1
次コイル32Pに印加されるため、2次コイル32Sに
は極性か反転された第3図Bに示すパルスか発生する。
このパルスは一定の直流レヘルに重畳されている。そし
て、このパルスはコンデンサ34を介してスイッチング
トランジスタ6の−\−スに印加されるため、スイッチ
ングトランンス′り6唱ヘースには第3図Cに示す微分
パルスかトランジスタ42から与えられ(8) る制御入力パルスとともに印加される。この微分パルス
の各エツジは前記スイッチングパルスのエツジ部分に対
応しており、その電位レヘルの増減方向は互いに反対に
成っていることから、スイ・ノチングトランジスタ6が
ON又はOFFの動作に対応してそれを助成するように
機能する。この結果、スイッチングトランジスタ6のス
イッチング動作時間の短縮化が可能になり、この間の電
力損失が削減され、変換効率の向上を図ることができる
第3図Aはスイッチング補正回路30を付加した場合、
第3図Bはそれを付加していない場合のスイッチングパ
ルスを示している。各パルスは時間軸を拡大して示した
ものであり、各パルスのレヘルVcの90%から10%
に立ち下がる時間Ta、Tbを比較すると、スイッチン
グ補正回路30を付加した場合、パルスの立ち下がりに
ついて大幅な時間の短縮(Ta<Tb)が可能に成って
おり、この間の電力損失を削減することができる。特に
、この電力損失の削減は、スイッチング周波数が高(9
) くなるに従って大きくなり、変換効率を改善することが
できる。
また、このような効率改善について、スイ・ノチング補
正回路30は、スイッチングトランジスタ6で形成され
たスイッチングパルスを用いることから、そのためのエ
ネルギ損失がなく、極めて効率的である。しかも、この
回路は、チョークコイルを兼用するトランス32にコン
デンサ34を直列に接続して構成されており、多くの素
子を必要としていない。特に、この実施例のように、ト
ランス32をチョークトランスで構成しているため、そ
の小型化をも図ることができ、安価に提供できる。
しかも、この実施例ではトランジスタ36Lこよってス
イッチングトラン、ジスタロの駆動電流を直流再生出力
側に加算させているため、変換効率の向上が図ることか
でき、実験によれは、実施例の場合、スイッチンク時間
の短縮等の相乗作用によって、その変換効率は93%程
度の高効率となることが確認されている。
(10) また、以上説明した実施例では、自動式のスイッチング
レギュレータについて説明したが、この発明は、第3図
に示すように他励式のスイッチングレギュレータに実施
しても同様の効果が期待できる。即ち、この実施例のス
イッチングレギュレータでは、他動式とするため、前記
実施例の正帰還用のコンデンサ40を除き、且つ、駆動
用トランジスタ36のヘースには鋸歯状波又は三角波等
の基準関数発生器52からの基準波形54をトランジス
タ42のコレクタに形成される変動レベルとともに与え
るものとする。この結果、同様のパルス幅制御が可能に
なるが、このような他励式のスイッチングレギュレータ
においても、この発明の実施によって得られる作用効果
は全く同様である。また、実施例のように、駆動用トラ
ンジスタ36にNPN形トランジスタを用いた場合、へ
−スミ流の流出がない点で有利であるが、PNPN上形
ンジスタを用いてもスイッチングトランジスタ6の駆動
電流を直流出力に加算することが可能□い であり、同様に変換効率を向上させることができ(11
) る。[に、トランジスタ42についても一実施例のN、
P N形トランジスタに限定されるものではない。
なお、実施例では、直流再生回路14のチョークを兼用
するチョークトランスを用いてスイッチングパルスを検
出しているが、スイッチングパルスの検出にはこのよう
なチョークトランス以外のインダクタを用いても同様の
効果が期待でき、また、そのインダクタは直流再生回路
以外でスイッチングパルスを検出できる回路部位に接続
しても、同様の効果か得られる。
また、実施例ではスイッチングレギュレータを例に採っ
て説明したが、この発明はこの種のスイッチングレギュ
レータのみならす各種のスイッチング回路に利用するこ
とができることは言うまでもない。
以上説明したようにこの発明によれば、スイッチングト
ランジスタのスイッチング動作時間を短縮することかで
き、スイ1□・巳チング効率を向上させることができる
とともに、その電力損失の低下を(12) 図−ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のスイッチングレギュレータを示す回路図
、第2図はこの発明のスイッチング回路の実施例を示す
回路図、第3図及び第4図はその動作波形を示す説明図
、第5図はこの発明の他の実施例を示す回路図である。 6・・・スイッチングトランジスタ、30・・・スイッ
チング補正回路、32・・・トランス、34・・・コン
デンサ。 代理人 弁理士 畝1本 正 −7 −やiI (13) 第3図 第4図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)入力パルスに応動して開閉するスイ/チンクトラ
    ンシスタと、このスイッチングトランジスタで形成され
    たパルスの極性を反転して取り出し且つ微分して前記ス
    イッチングトランジスタのペースに前記入力パルスに重
    畳させて印加するスイッチング補正回路とから構成した
    ことを特徴とするスイッチング回路。
  2. (2)  前記スイッチング補正回路は、前記スイッチ
    ングトランジスタに接続されたチョークトランスと、こ
    のチョークトランスの極性反転パルスを前記スイッチン
    グトランジスタのペースに印加するコンデンサとで構成
    したことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載のス
    イッチング回路。
JP57093488A 1982-05-26 1982-06-01 スイツチング回路 Granted JPS58212366A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57093488A JPS58212366A (ja) 1982-06-01 1982-06-01 スイツチング回路
EP86106669A EP0196680A3 (en) 1982-05-26 1983-05-25 Switching regulator
EP86106668A EP0196679A3 (en) 1982-05-26 1983-05-25 Switching regulator
EP83105188A EP0095724A3 (en) 1982-05-26 1983-05-25 Switching circuit
EP86106670A EP0201929A1 (en) 1982-05-26 1983-05-25 Switching circuit
US06/884,651 US4823023A (en) 1982-06-01 1986-07-15 Transistor with differentiated control switching circuit

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JPS6364151B2 JPS6364151B2 (ja) 1988-12-09

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62166767A (ja) * 1986-01-16 1987-07-23 Hitachi Medical Corp 電力供給回路における電圧振動抑制方法
JPS648870A (en) * 1987-07-01 1989-01-12 Rohm Co Ltd Switching regulator

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