JPS585432Y2 - Ｄｃ−ｄｃコンバ−タ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、ＤＣ−ＤＣコンバータに関し、特に、負荷変
動および入力電圧変動に対して出力電圧を高精度に保つ
とともに、入出力間を簡単な回路構成で絶縁できるトラ
ンジスタＤＣ−ＤＣコンバータに関する。

第１図は一般にリンギングチョーク・コンバータと呼ば
れる従来の一方式トランジスタコンバータである。

図において、参照数字１および１′は入力端子、参照数
字および２′は出力端子であり、参照数字３はコンバー
タの主トランスで、コレクタ巻線５、ベース巻線６およ
び出力巻線７を有している。

参照数字４はトランジスタ、参照数字８はベース抵抗、
参照数字９はダイオード、参照数字１０は平滑コンデン
サである。

今、トランジスタ４がオンになったとすると、コレクタ
巻線５に入力電圧が印加される。

その結果、ベース巻線６にも電圧が誘起され、この電圧
によりトランジスタ４にベース電流が供給される。

ここで、入力電圧をＥＩ、抵抗８の抵抗値をＲ、コレク
タ巻線５の巻数のＮｐ、ベース巻線６の巻数をＮＢ、ト
ランジスタ４のベース−エミッタ間電圧をＶＢＥとする
と、ベース電流は次のように表わされる。

このベース電流により、トランジスタ４はオンし続ける
が、出力巻線７に誘起される電圧はダイオード９により
阻止されるため出力巻線７には電流が流れない。

一方、コレクタ巻線５の持つインダクタンスによりトラ
ンジスタ４のコレクタ電流りは直線的に増加し、トラン
ジスタ４の電流増加率をｈＦＥとすると、■ｏ＝ｈＦＥ
−ｈＦＥＩＢ（２）となるまでトランジスタ４はオンし
続け、トランス３にエネルギーが蓄えられる。

（２）式が成立する状態となると、コレクタ電流Ｉｃは
これ以上増加できなくなり、従って、ベース巻線６の誘
起電圧もなくなり、トランジスタ４は急激にオフとなる
。

この時、出力巻線７にはダイオード９を導通させる方向
に電圧が誘起され、トランス３に貯えられていたエネル
ギーが゛コンテ゛ンサ１０および゛出力端子２および２
′を介して出力に供給される。

やがて再びトランジスタ４はオンとなり、同じ動作を繰
り返し、出力端子２および２′に直流電圧が生じる。

しかしながら、この様な回路構成では、入力および負荷
の変動によって出力電圧または出力電流が著しく変動す
るという欠点がある。

本考案の目的は、上述の欠点を除去し、出力電圧または
出力電流の変化の少ないＤＣ−ＤＣコンバータ回路を提
供することにある。

次に図面を参照して本考案を詳細に説明する。

第２図は、本考案の定電圧ＤＣ−ＤＣコンバータの第一
の実施例を示す回路図である。

図において、主回路２００は第１図に示した回路と同一
の構成を有するため、第１図と同一符号を付し、説明を
省略する。

第１図と異なる部分のみを説明する。即ち、参照数字１
１は基準電圧発生源、参照数字１２は比較増幅器、参照
数字１３は抵抗器参照数字１４は主トランス３の補助巻
線、参照数字１５はコンテ゛ンサ、参照数字１６はダイ
オード、参照数字１７は絶縁トランス、参照数字２０お
よび２１はダイオード、参照数字２２は抵抗器、参照数
字２３はコンデンサである。

次に、第２図に示したＤＣ−ＤＣコンバータ回路の動作
を説明する。

本実施例の主回路２００は、第１図と同様な動作を行う
が、ベース巻線６およびベース抵抗８で構成されるベー
ス駆動回路は定格出力を出力端子２２′に出力するとき
に必要なベース電流を上回るベース電流をトランジスタ
４のベースに供給するように設定されている。

出力端子２は増幅器１２の（−）端子に接続され、一方
基準電圧は増幅器１２の住）端子に接続されている。

増幅器１２の出力電圧は抵抗１３を通りコンデンサ１５
の両端に加えられる。

補助巻線１４にはトランジスタ４がオンの時に正、オフ
の時に負の電圧が生じるが、ダイオード１６の接続方向
によりオンの時にのみコンデンサ１５への充電電流がト
ランス１７の一次巻線１８に供給される。

この電流は２次巻線１９に現われ、ダイオード２０を介
してコンテ゛ンサ２３へ充電される。

従って、ダイオード２１のカソードは端子１に対して負
の電圧にホールドされる。

このため、ベース抵抗８からトランジスタ４のベースに
供給されるベース電流はその一部がダイオード２１を介
して分流されることになる。

一方増幅器１２からダイオード２１に至る回路は負帰還
ループを構成しており、高い安定度で出力電圧を一定に
保つことができる。

すなわち、今、出力電圧が基準電圧に対して低下したと
すると、増幅器１２の出力電圧は正となり、この電圧が
巻線１４の正の電圧尖頭値以上の電圧になると、巻線１
４からトランス１７へ供給される電流は流れなくなる。

このため、トランス１７の２次巻線１９に起電力が誘起
されず、ダイオード２１に分流されていたベース電流は
、ダイオード２０の順方向電圧降下によりコンデンサ２
３へ流れ込み、ダイオード２１のカソード電位は上昇す
る。

この結果、ダイオード２１に分流されていたベース電流
が減少するとともにトランジスタ４に流れ込むベース電
流およびトランジスタ４のオンしている時間が増大する
ため、出力電圧が上昇する。

通常、増幅器１２の出力電圧は補助巻線１４の正の電圧
の尖頭値に対しわずかに低い電圧で安定する。

補助巻線１４がらトランス１７へはトランジスタ４がオ
ンする毎に間欠的に電流が流れ、このため、ベース電流
の一部はダイオード２１へ分流されている。

以上のように、出力電圧の増減はトランジスタ４へ供給
されるベース電流の増減となって負帰還が掛り、出力電
圧は安定化される。

抵抗１３およびコンデ゛ンサ１５は、補助巻線１４がら
トランス１７へ供給される電流の一部を増幅器１２から
バイパスすることにより増幅器１２の負担を軽減するも
のである。

抵抗１３は、増幅器１２にＩＣ増幅器等を使用した場合
にサージ電流がら保護するためのものであり、コンテ゛
ンサ１５は、増幅器１２の動作点のわずがな変化で補助
巻線１４がらの電流を大きく可変することができる。

本回路の起動時、一時的な無制御状態で抵抗８がら供給
される過大なベース電流は、ダイオード２１からコンテ
゛ンサ２３に吸収され、トランジスタ４の破壊を防止す
る。

尚、補助巻線１４は正の誘起電圧を用いたが、第２図の
実施例は定電圧電源であるための負の誘起電圧は入出力
の変動に関係なく安定化されており、これを用いること
もで゛きる。

また、基準電圧１１および増幅器１２の電源は出力電圧
を利用して得ても入出力間の絶縁およびトランジスタ４
の破壊を防ぐことができるが、主トランス３に別巻線を
設けて整流、平滑回路を組合せて得ても同様である。

第３図は、本考案の第２の実施例を示す定電流ＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータの回路図である。

第２図の回路との差異は出力に直列に抵抗２４が捜入さ
れており、増幅器１２は、この抵抗２４の両端の電圧降
下を基準電圧と比較する様に接続されている点にある。

この回路は、入力電圧や負荷インピーダンスの変動にか
かわりなく、高い精度で端子２−２′から負荷側に一定
電流を供給することができる。

第４図は、本考案の第三の実施例を示し第３図の回路に
垂下回路を並用した定電流ＤＣ−ＤＣコンバータの回路
図である。

第３図の回路との違いはダイオード２５および定電圧ダ
イオード２６が新たに接続されている点にある。

第５図は、この回路の出力電圧−出力電流特性図である
。

第５図の参照数字１の部分は、定電流領域を示し、負荷
が短絡から成る一定値以下の低いインピーダンスの場合
出力電流■。

が一定に保たれる領域を示す。

即ち、出力電圧Ｖｏが図の■。１以下の時は、トランジ
スタ４がオフの時ベース巻線６に誘起される、逆方向電
圧は定電圧ダイオード２６のゼナー電圧よりも低く、こ
の回路は働いていない。

しかし、出力電圧■。

が■。１以上になると、トランジスタ４のオフ時にベー
ス巻線６に生ずる起電力が定電圧ダイオード２６のゼナ
ー電圧以上になり、定電圧ダイオード２６に電流が流れ
、この電流はコンデンサ２３から定電圧ダイオード２６
のカソードに向うためダイオード２１のカソード電位は
低下する。

このため、次にトランジスタ４がオンする時にベース電
流はダイオード２１からコンデ゛ンサ２３に流れ込み、
トランジスタ４のオン時間は短くなって出力電圧は下る
。

第５図の参照数字２の部分は、この様な動作による定電
圧領域を示し、多少の傾斜を持つため負荷が開放の時■
。

は■。２となっている。このように、この実施例では、
出力端子２−２′間の電圧を直接検出せず一次側で間接
的に検出しているため精度は良くないが、簡単な回路で
入出力間の絶縁を保ったま・電圧垂下を行うことができ
る。

第６図は、本考案の第四の実施例を示し、トランジスタ
４をトランジスタ４′と共にダーリントン接続した定電
流ＤＣ−ＤＣコンバータの回路図を示す。

この回路の動作は、第３図の場合と同じく補助トランス
１７の２次巻線１９に生ずる起電力によりベース電流を
ダイオード２１にバイパスするが、Ｉ・ランジスタ４お
よび４′のペースエミッタ間電圧ＶＢＥにより２次巻線
１９に起電力が無い場合でもベース電流は、ダイオード
２１および２０を通り２次巻線１９を流れてバイパスさ
れる。

ダイオード２０’はこのために追加されるもので、バイ
パス回路にダイオード２０′の順方向電圧降下が加わり
、ベース電流はトランジスタ４のベースへ供給され、２
次巻線１９に生ずる起電力に応じてバイパスされる。

以上説明したように、本考案のＤＣ−ＤＣコンバータは
トランジスタにより完全に入出力間が絶縁されるととも
に、出力電圧を高精度に安定化することができるほかト
ランジスタの破壊を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のＤＣ−ＤＣコンバータの回路図、第２図
、第３図、第４図および第６図はそれぞれ本考案の第一
から第四の実施例、および第５図は第４図の動作を説明
するための出力特性を示す。 第２図〜第４図および第６図において、３．１７・・・
・・・トランス、５・・・・・・コレクタ巻線、４・・
・・・・トランジスタ、６・・・・・・ベース巻線、７
・・・・・・２次巻線、１４・・・・・・補助巻線、８
・・・・・・抵抗、１２・・・・・・増幅器、２１・・
・・・・ダイオード。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. トランジスタと、このトランジスタのベースおよびコレ
   クタにそれぞれ電気的に接続されたベース巻線およびコ
   レクタ巻線を有する１次巻線と出力巻線および補助巻線
   を有する２次巻線とからなる主トランスと、前記出力巻
   線の出力電圧を基準電圧と比較する増幅器と、一端がこ
   の増幅器の出力端子に接続されるとともに前記補助巻線
   の一端に接続された第１のコンデンサと、一端が第１の
   ダイオードを介して前記第１のコンデンサに接続され他
   端が前記補助巻線に接続された１次巻線と第２のコンテ
   ゛ンサおよび、第２のダイオードの直列回路で終端され
   た２次巻線とから構成された補助トランスと、前記第２
   のコンデンサを介して前記ベース巻線に並列に接続され
   た第３のダイオードとから構成されたことを特徴とする
   ＤＣ−ＤＣコンバータ。