JPS5864517A - 制御回路装置 - Google Patents

制御回路装置

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JPS5864517A
JPS5864517A JP16276181A JP16276181A JPS5864517A JP S5864517 A JPS5864517 A JP S5864517A JP 16276181 A JP16276181 A JP 16276181A JP 16276181 A JP16276181 A JP 16276181A JP S5864517 A JPS5864517 A JP S5864517A
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Yoshihiko Fukuhara
福原 佳彦
Kazuo Tsukamoto
塚本 一男
Masashi Shoji
庄司 正志
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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】 本発明は出力電圧を安定化したスイッチング電源装置で
必要とするパルス幅制御回路、基準電圧発生回路、該出
力電圧の異常を検出する電圧検出回路をモノリシック集
積回路の様に同一基板上に構成した制御回路装置に関す
るものであり、特に基準電圧発生回路の異常動作に対し
てスイッチング電源装置の誤動作全防止する制御回路装
置全提供するものである。
パルス幅制御回路と基準電圧発生回路をモノリシック集
積回路とした製品は既に公知であるが、この−例を図に
より説明する。第1図は従来のこの種の制御回路装置の
回路の一例であシ、1は直流入力信号端子、2は基準電
圧印加端子、3は出力侶列端子、4は基準電圧端子、5
は地気端子、6は電源電圧端子、7.14は誤差増幅器
、8は発振器、9は電圧比較器、10は基準電圧発生回
路、11 、12 、13は抵抗、15はトランジスタ
である。誤差増幅器7の負極入力に直流入力信号端子1
が、正極入力に基準電圧印加端子2が各々接続され、電
圧比較器9の負極入力に発振器8の出力が、正極入力に
誤差増幅器7の出力が各々接続され、電圧比較器9の出
力は出力信号端子3に接続されている。さらに、電源電
圧端子6と地気端子5の間には、抵抗11と基準′電圧
発生回路10の直列回路、抵抗12と抵抗13の直列回
路、およびトランジスタ15のコレクタとエミッタが各
々接続され、基準電圧発生回路10の出力は基準電圧端
子4と誤差増幅器14の負極人力に接続され、抵抗12
と抵抗13の接続点は誤差増幅器14の正極入力に接続
され、誤差増幅器14の出力はトランジスタ150ベー
スに接続されている。基準電圧端子4と基準電圧印加端
子20間を本制御回路装置の内部で接続して基準電圧印
加端子2を削除する場合と、第1図のように本制御回路
装置の外部で接続する場合かある。誤差増幅器7は基準
電圧発生回路IOの出力を基準電圧として直流入力信号
端子1の電圧との差分を増幅し、発振器8の出力である
三角波信号または鋸歯状波信号と電圧比較器9で比較す
ることにより、直流入力信号端子1の電圧に応じてパル
ス幅が変化する出力を出力信号端子3に得る。基準電圧
発生回路10は電源電圧端子6の印加電圧よシ低電圧を
基準電圧端子4に出力し、その構成は定電圧ツェナーダ
イオードを用いても複数の回路素子でも実現できる。電
源電圧端子6と地気端子50間の電源電圧は抵抗12と
抵抗13で分圧され、基準電圧発生回路10の出力であ
る基準電圧と誤差増幅器14で差分全増幅しトランジス
タ15を駆動するため、該電源電圧の分圧値が該基準電
圧値より太きいと誤差増幅器14の出力が大きくなりト
ランジスタ15により大きな電流を流し、該電源電圧の
分圧値が該基′$電圧値より小さいと逆にトランジスタ
15に流れる電流葡小さくすることにより電源電圧端子
6の電源電圧端子定に保つ公知の並列制御安定化電源回
路を構成する。本制御回路装置を一つの基板上に構成す
るために発振器8、誤差増幅器7、電圧比較器9の動作
に必をとなる電源電圧は電源電圧端子6から供給され、
地気は地気端子5に共通に接続されている。
第2図は第1図で祝明した従来の制御回路装置を用いた
スイッチング電源装置の1例であり、21は直流電源、
22 、30 、31 、32 、33 、35 、3
6は抵抗。
20は制御回路装置、23は変成器、24はトランジス
タ、25 、26は整流器、27はチョークコイル、2
8はコンデンサ、29は出力負荷、34 、37は基準
電圧源、52 、53は電圧比較器、55は過電圧検出
出力端子、56は不足電圧検出出力端子である。直流電
源21と変成器23の第1の巻線とトランジスタ24が
直列に接続され、制御回路装置20の電源電圧端子6は
抵抗22′fr:通して直流電源21の正極側に、地気
端子5は直流電源21の負極端子に各々接続され、変成
器23の第2の巻線と整流器25.チョークコイル27
゜コンデンサ28が直列に接続され、整流器26のカソ
ードは整流器250カソードと共通にチョークコイル2
7の片端に、整流器26のアノードは変成器23の第2
の巻線の片端に各々接続され、コンデンサ28の両端に
は出力負荷29.抵抗30 、31の直列回路、抵抗3
2 、33の直列回路、抵抗35 、36の直列回路が
各々並列に接続きれ、抵抗30と抵抗31の接続点は制
御回路装置20の直流入力信号端子1に接続され、制御
回路装置20の出力信号端子3はトランジスタ24のベ
ースに接続され、電圧比較器52の正極入力は抵抗部と
抵抗36の接続点に、負極入力は基準電圧源37に、出
力は過電圧検出出力端子55に各々接続され、電圧比較
器53の正極入力は基準電圧源34に、負極入力は基準
電圧原調に、出力は不足電圧検出出力端子56に各々接
続されている。制御回路装置20の出力信号端子3の出
力パルス信号によシトランジスタ24のペースを周期的
に駆動してトランジスタ24ヲスイッチング動作するこ
とによシ。
変成器23の第2の巻線に生ずるパルス電圧を整流器2
5 、26で整流し、チョークコイル27とコンデンサ
28で平滑することによp出力負荷29に直流電圧を供
給する。該直流電圧は抵抗部と抵抗31で分圧して直流
入力端子1に印加することによシ、該直流電圧が所定の
値より大きければ出力信号端子3のパルス幅を小さくし
てコンデンサ28の’2A 子1’1J114−i圧を
小さくする様に動作し、該直流電圧が所定の値より小さ
ければ出力信号端子3のパルス幅を大きくしてコンテン
ツ−28の端子間電圧を大きくする様に動作し、直流入
力端子1の電圧が基準電圧端子4の電圧と等しくなる様
な負帰還制御動作により該直に電圧は一定の値に安定化
される。1だ。
制御回路装置20で必要とする電源電流は抵抗22を介
して供給される。スイッチング電源装置では上記直流′
電圧の安定化機能の他に出力電圧の正常動作を監視する
機能が一般に句加される。を圧比較器52において上記
直流電圧を抵抗35と抵抗36で分圧して基準電圧源3
7の電圧と比較することにより上記直流電圧が何らかの
異常動作により所定の値を越えた場合、過電圧検出出力
端子に出力を得、電圧比較器53において上記直流電圧
を抵抗32と抵抗33で分圧して基準電圧源34の電圧
と比較することにより上記直流電圧が(ilらかの異常
動作により、他のH[定の値よシ低下した場合不足電圧
検出出力端子に出力を倚て前記の負帰還制御回路動作が
正常におこなわれていないことを検出する。
上記制御回路装置20に含まれる機能と電圧比較器52
および53、基準電圧源34および37で構成される異
常動作検出機能全モノリシック集積回路のように1つの
基板上に構成して新規な制御回路装置を実現するとスイ
ッチング電源装置を構成する部品数か減少し、小形化が
図れると共に経済性、信頼性の点で利点が必る。この場
合、電圧比較器52および53の動作に必要な電源電圧
は電源電圧端子6から供給し、基準電圧源34および3
7は第1図で説明した抵抗11と基準電圧発生回路10
の直列回路と同等なものを適用すればよい。しかし、基
準電圧源34または37が障害により所定の電圧から変
化した場合、該障害を検出できない問題を生ずる。
すなわち、上記スイッチング電源装置の動作中に仮に基
準電圧端子の電圧が低下する障害が発生した場合、電圧
比較器53の負極入力の電圧はもともと正極入力の電圧
よう高電位にあるため電圧比較器53の出力は不変であ
シ、この状態から出力負荷29に供給する電圧が所定の
値よシ低下しても不足電圧検出出力端子56には所定の
信号金山せない。
同様に上記スイッチング電源装置の動作中に、かりに基
準電圧源37の電圧が上昇する障害が発生した場合、電
)j−比較器52の正極入力の電圧はもともと負極入力
の電圧より低電位にあるため′鑞圧比較器52の出力は
不変であり、この状態から出力負荷29に供給する電圧
が所定の値よシ上昇しても過電圧検出出力端子55には
所定の信号を出せない。
上記説明においては基準電圧発生回路を3個、すなわち
、基準電圧源34と37および基準電圧発生回路10を
用いたスイッチング電源装置における制御回路装置につ
いて述べたが、回路構成部品をさらに削減して、基準電
圧源34と37を除去し、電圧比較器53の正極入力と
電圧比較器52の負極入力に基準電圧発生回路lOの出
力を接続する方法が考えられる。しかし、この方法によ
る制御回路装置を用いると、基準電圧発生回路10の出
力電圧が伺らかの障害によシ所定の値よシ上昇(1だは
低下)した場合、これに比例して出力負荷29へ供給す
る電圧が上昇(またけ低下)すると共に電圧比較器52
および53の正極入力と負極入力の両電圧が同じ割合い
で上昇(葦たけ低下)するため、不足電圧検出出力端子
56および過電圧検出出力端子55共信号は不変であり
、出力負荷29に供給する電圧が異常になったことをま
ったく検出することができない。以上2つの方法につい
て説明したが、特に出力負荷29へ供給する電圧が所定
の値よシ上昇しても過電圧検出出力端子55に検出信号
が得られないと出力負荷29に過大な電圧が供給され、
出力負荷を破壊する問題を生ずる。なお、過電圧検出出
力端子55に検出信号が発生した場合、出力負荷29を
上記過大な電圧から保護する方法は、直流電源21の短
絡または接断、コンデンサ28の強制短絡、スイッチ素
子24の動作停止等各種あるか本発明とは@接関係ない
ので説明は省略する。
本発明は上記問題を解決するため基準電圧発生回路を2
個設けると共じ、該基準電圧発生回路のい1゛れが障害
を生じても検出出力が得られる構成としたものであり、
以下面図によシ詳細に説明する0 第3図において、41 、45は基準電圧発生回路、4
(1、43は基準電Lト端子、46は誤差増幅器、47
はトランジスタ1,12 、44 、48 、49 、
50 、51は抵抗、54は直流入力信号端子であり、
他の記刊は紀1図。
第2図の記号と同一である。電源′醒月一端子6と地気
端子5の間に:i4S;抗42と基準電圧発生回路41
が直列に接続され、抵抗42と基準電圧発生回路41の
接続点は基準電圧端子40と誤差増幅器7の正極人力に
接続され、電源電圧端子6と地気端子5の間に抵抗44
と基準電圧発生回路45が直列に接続され、抵抗42と
基準電圧発生回路45の接続点は基準電圧端子43と誤
差増幅器46の負極入力に接続され、トランジスタ47
0ベースは誤差増幅器46の出力に、コレクタは電源電
圧端子6に、エミッタは地気端子に谷々接Fjf、てれ
、電源電圧端子6と地気端子50間に抵抗48 、4’
l 、 50 、51が直列に接続され、抵抗48と4
9の接続点は電圧比較器52の負極入力に、抵抗伯と5
0の接続点は誤差増幅器46の正極入力に、抵抗50と
51の接続点は電圧比較器53の正極入力に各々接続さ
れ、電圧比較器52の正極入力と電圧比較器53の負極
人力は共に直流入力信号端子54に接続されている。基
準′重圧端子40は基準電圧発生N路41の出力端子で
あり、抵抗42.基準′電圧発生回路41.基準軍圧端
子40を各々第1図における抵抗11、基準電圧発生回
路10 、基準′電圧端子4に対応さぜればぞれらの構
成および動作は同一である。
したがって1本制御回路装置を第2図で説明したような
スイッチング電源装置に適用する場合、基準電圧端子4
0の電圧(これを第1の基準電圧VRFjFとする)と
直流入力信号端子1の電圧が等しくなるように、出力信
刊端子3の信号パルス幅全角変して該スイッチング電源
装置の出力電圧全安定化する。壕だ、抵抗48と抵抗4
9の直列抵抗を抵抗12と等しく、抵抗50と抵抗51
の直列抵抗を抵抗13と等しく設定し、抵抗44.基準
電圧発生回路45.誤差増幅器46.トランジスタ47
を各々第1図における抵抗11.基準電圧発生回路10
.誤差増幅器1・1゜トランジスタ15に対応させれば
それらの構成および動作は同一である。したがって、基
準電圧端子43の′電圧(これを第2の基準電圧VRE
F2とする)と抵抗49と抵抗50の1長続点の電圧が
等しくなる様にトランジスタ47の導通電流が制御され
、電源′重圧端子6の電(1−が安定化される。本制御
回路装置dにおいては第3図に図′7Jりされていない
が、電源電圧端子6の上記女定什された電圧が、誤差増
幅器7.46.発振器82軍用比較器9 、52 、5
3に供給される。ここで、電源電圧端イ6の電1f−は
牧定化されているため、抵抗48と抵抗49の接わL点
の電圧および抵抗、50と抵抗51の接続点の電圧は各
々安定化される。上記各々の′屯)Lを第3の基準電圧
vR訃、。
第4の基準電圧vREF、とすると、 VRKF、 > VREF、 > VREJ4なる不等
式が成立する。血流入力信号端子54の電圧が、第3の
基準電圧VIF、より不埒く、第4の基準電圧VREF
”、より天外けれは、電圧比較器52の出力は低電圧、
電圧比較器53の出力は低電圧、すなわち、直流入力信
号端子54の′眼圧は正常状態にAりυ、1自流入力信
号端子54の電圧が第3の基準電圧vrtren・を越
えれば電圧比較器52の出力は高電圧と7Cり過電圧検
出出力端子55に信号を送出し、はWl、入力信号端子
54の電圧が第4の基準電圧VIF。
より低下すれば電圧比較器53の出力はiW+ ’をロ
、圧となり不足電圧検出出力端子56に信号を送出する
ため、第2図におけるコンデンサ28の端子間電圧を抵
抗で分圧し、スイッチング電源装置がIE常常動待時出
力箪圧葡分圧した値が基準電圧端子43の電圧と等しく
設定す扛ば、該スイッチング電、源装置か何らかの障害
により上記出力電圧が異常になった場合、過電圧検出出
力端子55−!たけ不足電圧検出出力端子56に該スイ
ッチング′醒源装置か異常動作である信号を得ることが
できる0 ここで、かシに基準電圧発生回路41がイLlJらかの
障害によシ第1の基準電圧VREF、が所冗の値より上
昇すると、該上昇量に比例してパルス幅制御回路が負帰
還制御動作音おこないスイッチング電源装置の出力電圧
(コンデンサ28の端子間′亀if ) k上昇させる
ため、直流入力信号端子54の電圧が上昇し、該電圧が
第3の基準電圧VRkFsk越えると過電)I:検出出
力端子55に異常検出信号が得られ、仮に基準゛眼圧発
生回路41が伺らかの障害により第1の基準電圧VRE
F、が73I[定の値より低下すると、直流入力信号端
子54の電圧が低下し、該′−1圧が第4の基準電圧V
REF、より低下すると不足電圧検出出力端子56に異
常検出信号が得られる。゛また、仮に基準゛電圧発生1
川路45が何らかの障害により第2の基準m圧Vmr2
が所定の値よシ上昇すると、該上昇量に比例し7て第3
の基準電圧V皿y、 +第4の基準電圧VREjF 、
共に上昇する。一方、直流入力信号端子54の電圧は第
1の基準電圧VREF 、が正常である限り一定である
から、第4の基準電圧Vmy。
が上昇して直流入力信号端子54の電圧を越えると、不
足電圧検出出力端子56に異常検出信号が得られる。逆
に基準電圧発生回路45が何らかの障害によシ第2の基
準′電圧VR:ay2が所定の値より低下し、@30基
準電圧vR]]liF′3が低下して直流入力信号端子
54の電圧より低下すると過′屯圧検出出力端子55に
異常検出信号が得られる。
以上説明した様に直流入力信号端子1に印加される第1
の直流入力電圧に応じて出力信号端子3の出力パルスl
1mt用変するハルス幅制徊1回路と、直流入力信号端
子54に印加される第2の直流Δ力電圧が第1の設定値
(第3の基準電、圧VRKF、 )を越えたことを検出
する第1の電圧比較器52と該第2の直流入力電圧が第
2の設定値(第4の基準電圧VBEF4)に至らぬこと
を検出する第2の電圧比較器53と2個の基準電圧発生
回路41と45ヲ設け、第1の基準′酸圧発生回路41
の出力電圧(第1の基準電圧vR1iliF1)全上記
第1の直流入力電圧に対する基準電圧とし、@20基準
電圧発生回路45の出力電圧(第2の基準電圧VREF
2)により上記すべての回路で必要とする電源電H一端
子6の電源電圧を安定化し、該電源電圧を抵抗で分圧し
て上記第1および第2の電圧比較器の基準電圧(第3の
基準電圧V五F3および第4の基準電圧V五F、 )を
得ることにより、上記基準電圧発生回路41と45のい
ずれが何らかの障害で動作が異常となっても、異常検出
信号全上記第1または第2の電圧比較器の出力に得られ
るため、上記すべての回路を同一の基板上に構成した制
御回路装置を用いると信頼度が置く、経済的で小形のス
イッチング電源装置が実現できる。
以上の説明における制御回路装置において、基準電圧発
生回路41の出力である第1の基準電圧VREF 、と
基準電圧発生回路45の出力である第2の基準電圧VR
EF、はその電圧値が異なってもよい。
すなわち、本制御回路装置をスイッチング電源装置に適
用する場合、コンデンサ28の端子間電圧、すなわち出
力電圧を2個の抵抗で分圧した値が第1の基準電圧であ
るから、該2個の抵抗値を適当に可変すれば該出力電圧
を所定の値に設定することができ、該出力電圧を他の2
個の抵抗で分圧した値が第2の基準電圧VREF 2と
なる様に該他の2個の抵抗全適当に可変すればよい。し
かし、同一の基板上に構成された本制御回路装置におい
て基準電圧発生回路41と45の回路構成を等しくシ、
かつ両回路の素子定数がほぼ叫しくなるよりに構成する
ことにより第1の基準電圧VIP、と第2の基準電圧V
RKF、をほぼ等しくすることは安易であシ、さらにそ
れら2個の基準電圧の温度係数全はぼ等しくすることが
可能となる。この場合、本制御回路装置全スイッチング
電源装置に適用すると直流入力信号端子1の電圧と直流
入力信号端子54の電圧はほぼ等しくなるため直流入力
信号端子1と直流入力信号端子54を接続して使用が可
能となる。
したがって、前記の説明では分圧用抵抗全2組必要とし
たが、この場合には分用用抵抗は1組でよい利点がある
。さらに、本制御回路装置内で直流入力信号端子1と5
4全接続すれば基板における直流入力信号端子は1個で
よいから基板から外部に接続する端子が減り、該基板の
経済化、小形化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の制御回路装置の回路例、第2図は第1図
の制御回路装置全適用したスイッチング電源装置の回路
例、第3図は本発明による制御回路装置の実施例である
。 1.54・・・・・・直流入力信号端子、2・・・・・
・基準電圧印加端子、3・ ・出力信号端子、4,40
.43・・ ・基準電圧端子、5・・・・・・地気端子
、6・・・・・・YL源電圧端子、7,14.46・・
・・・・誤差増幅器、8・・・・・発振器9 、52 
、53・・・・・電圧比較器、10 、41 、45・
・・・・基準電圧発生回路、11 、12 、13 、
22 、30 、31 、32 、3ニー1 。 35 、36 、42 、44 、4B 、 49 、
50 、51・・・・・抵抗、15゜24 、47・・
・・・・トランジスタ、 21・・・・・直流電源、2
;3・・・・・変成器、2()・・・・・制御回路装置
、25 、26・・・・・・整流器s 27・・・・・
チョークコイル、28・・・・・・コンデンサ、29・
・・・・出力負荷、34 、37・・・・・・基準電圧
諒、55・・・・・・過電圧検出出力端子、56・・・
・・・不足電圧検出出力端子 (19)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1の直流入力電圧に応じて出力のパルス幅を可
    変するパルス幅制御回路と第2の直流入力電圧が第1の
    設定値を越えたこと全検出する第1の電圧比較器と該第
    2の直流入力電圧が第2の設定値に至らぬことを検出す
    る第2の電圧比較器と2個の基準電圧発生回路を同一基
    板上に構成し、第1の基準電圧発生回路の出力電圧を上
    記第1の直流入力電圧に対する基準電圧とし、第2の基
    準電圧発生回路の出力電圧により上記のすべての回路で
    必要とする電源電圧全安定化し、該電源電圧を抵抗で分
    圧して得られる2個の′電圧を各々上記第1および第2
    の電圧比較器の基準電圧としたことを特徴とする制御回
    路装置0
  2. (2)前記第1および第2の基準電圧発生回路の回路構
    成t’Jしくシ、かつ両回路の素子定数がほぼ等しくな
    る様に構成し、第1の直流入力電圧を第1および第2の
    電圧比較器の入力としたこと′fc特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の制御回路装置。
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