JPS59103568A - アツプダウン電圧調整器 - Google Patents

アツプダウン電圧調整器

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JPS59103568A
JPS59103568A JP58218824A JP21882483A JPS59103568A JP S59103568 A JPS59103568 A JP S59103568A JP 58218824 A JP58218824 A JP 58218824A JP 21882483 A JP21882483 A JP 21882483A JP S59103568 A JPS59103568 A JP S59103568A
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voltage
regulator
inductor
transistor
amount
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JP58218824A
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ビル・ア−ル・マツクウオ−タ−
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Motors Liquidation Co
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    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
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    • H02M3/158—Conversion 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 including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
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    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • G05F1/563—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices including two stages of regulation at least one of which is output level responsive, e.g. coarse and fine regulation
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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１１所望調整電圧の上下に変化する電源電圧を
有する電圧源から負荷端子と基準端子を横切って所望の
調整電圧を印加する電圧調整器、たとえば、米国特許第
３．６００，３３７号に開示されているような電圧調整
器に関する。
所望の調整電圧をその上下に変化する電源電圧から得る
アップダウン調整器は公知である。代表的には、このよ
うな調整器は散逸式（ｄｉｓｓｉｐａｔｉｖ’ｅ−ｔｙ
ｐｅ　）　　ダウン調整器と、それに続くアップ切換調
整器とを包含する。この形式の調整器では、アップ調整
器の全切換電流がダウン調整器（一般に、直列パス・ト
ランジスタの形をとる）を流れる。この場合、直列パス
・トランジスタ（５ｅｒｉｅｓ　ｐａｓｓ　１ｔｒａｎ
ｓｉｓｔｏｒ　）　　は高い電流レベルに対処するため
にエミッタの面積が犬きくなければならない。さらに、
２つの調整器を制御する回路が幾分複雑となる。散逸式
ダウン調整器のようなブリー調整器につないだ場合にア
ップ調整器の制御が困難となるからである。
前述の米国特許第３，６００，３３７号に開示されてい
る７１′ｒ殊な形態の電圧調整器では、散逸式；Ｊｒｓ
整器と切換式調整器が並列の組合わぜで配置しである。
本発明の契機となった問題は、単一の調整器ステージを
有しかつ効率を改善され、また、直列パス要素の必要と
するエミッタの面積が小さくてもよいアップダウン電圧
調整器を得ようとすることにある。
この問題を解決すべく、本発明を提供する。
この形態では、アップダウン電圧調整器が調整器供給電
圧のすべての値で作動して直列パス・トランジスタのバ
イアスを制御し、所望調整電圧を与えることができる。
したがって、本発明では、アップ調整器およびそれに続
く直列パス・トランジスタを使用し、アップ調整器が出
力電圧に応答して入力電圧のすべての値に対して直列パ
ス・トランジスタをバイアスし、所望の調整出力電圧を
イ：）ることができるアップダウン切換調整器な利用１
１：きる。
以下、図面を参照しながら本発明を説り」する。
第１図を参照して、ここには概略的な形でアップダウン
電圧調整器が示してあり、この電圧調整器は正の入力電
圧端子１７と接地入力時、１子１８を横切って印加され
た、電圧源（図示せず）からの未調整電圧Ｖｉｎに応答
して負荷出力端子１９とアース端子２０を横νＪつて所
定の調整した電圧Ｖｒｅｇ　　を供給する。
大雑把に言えば、一般に、電圧調整器（ま未調整入力電
圧端子１７に接続したアップ調整器２１の形をした電圧
倍率器と、負荷端子１９に接続したＰＮＰ直列パス・ト
ランジスタ２２の形をした散逸式あるいは可変式インピ
ーダンス要素とを包含する。
アップ調整器２１ば、基本的には、／＜ＪＬス幅変調器
２３と、誘導子２４と、パＪしス幅変調器２３によって
制御されて誘導子２４を周期的に充電するＮＰＮ　Ｉ−
ランジスタ２６と、ｉｉ４　”！”を−子３０およびコ
ンデンサ３２を有する）イルタとを包含する。アップ調
整器２１の出力はフィルタのコンデンサ３２を横切って
現れる。
パルス幅変調器２３は所定の周波数で電圧パルスを発生
し、各パルスは特定のデユーティサイクルを定める幅を
有する。このデユーティサイクルは、パルス幅変調器の
正人力部での電圧がその負入力部の電圧よりも低い分の
量によって決定される。負荷端子１９と基準端子２０を
横切る電圧Ｖｒｅｇ　の測定値であるセンス電圧Ｖｓｅ
ｎ　　が、これらの端子１９．２０を横切って接続され
た一対の抵抗器３４．３６によって構成される分圧器に
よってパルス幅変調器２３の正の入力部に与えられる。
Ｖｒｅｇ　が所望値にあるときＶｓｅｎ　　に等しくな
る基準電圧Ｖｒｅｆ　　がパルス幅変調器２３の負入力
部に与えられる。パルス幅変調器２３によって与えられ
ろ電圧パルスの幅は、ＶｓｅｎがＶｒｅｆ　　に等しい
）・、あるいはそれよりも大きいときに最小値と々す、
Ｖｓｅｎ　　がＶｒｅｆ　　より低い値に減少するにつ
れて増大する。
パルス幅変調器２３のパルス幅変調済みの信号出力は、
トランジスタ２６のベースとエミッタの間に接続したバ
イアス抵抗器３８を横切って発生する。トランジスタ２
６は、付勢時に、誘導子（ｉｎｄｕｃｔｏｒ　）　２４
をブロッキング・ダイオード４０を介して端子１７．１
８のところで未調整電圧源を横切って接続する。この接
続があったとき、誘導子２４は、パルス幅変調器２３か
らの信号のパルス幅によって決定されるレベルまで充電
される。トランジスタ２６が非通電状態にバイアスされ
たとき、誘導子２４はダイオード４２、コンデンサ２８
、未調整電圧源およびダイオード４０を通して放電する
。コンデンサ２８を通してこの放電で、コンデンサ２８
が成る電圧まで充電される。この電圧は、トランジスタ
２８が通電状態であったときに誘導子２４内に定められ
た電流レベルに依存する。コンデンサ２８前後の電圧は
誘導子３０およびコンデンサ３２からなるデイルタによ
って濾過される。コンデンサ３２前後の電圧は切換用ア
ップ調整器２１によって構成されろ電圧倍率器の出力を
含む。この電圧（以後、第１図のアップダウン調整器の
中間電圧と呼ぶ）は直列パス・トランジスタ２２のエミ
ッタに印加されろ。
直列パスＰＮＰトランジスタ２２のベース電極は、抵抗
器４４、ブロッキング・ダイオード４６およびダイオニ
ド４０からなるフィードフォーワード・ループを経て正
供給電圧端子１７に接続しである。このフィードフォー
ワード接続のため、直列パスＰＮＰトランジスタ２２は
、そのエミッタに印加された中間電圧が少なくともこの
トランジスタのエミッタ・ベース結合部によって端子１
７に印加された未調整電源電圧ｖｉｎ　　よりも犬きく
ないかぎり通電状態にバイアスされない。後で述べるよ
うに、Ｖｉｎ　　のすべての値に対して、アップ調整器
２１は出力調整電圧Ｖｒｅｇを表わすセンス電圧ＶＳｅ
ｎ　に応答し、所望調整電圧イ直で出力端子１９．２０
を横切って■、。３を維持する通電レベルまでトランジ
スタ２２をバイアスする量を掛けた値Ｖｉｎ　　を増大
させる。
作動にあたって、Ｖｒｅｇが所望調整電圧値の下まで減
少したとき、パルス幅変調器２３にフィードバックされ
たＶＳｅｎは基準電圧Ｖｒｅｆ　よりも小さくなり、ト
ランジスタ２６に印加された信号のパルス幅（すなわち
、デユーティサイクル）が犬きぐなる。これにより、ト
ランジスタ２６がオン状態にバイアスされたとき、誘導
子２４の充電レベルが高くなる。トランジスタ２６が次
にオフ状態にバイアスされたとき、誘導子２４が放電し
、コンデンサ２８をより高いレベルまで充電し、トラン
ジスタ２２のエミッタに印加される濾過済みの中間電圧
が高くなる。そうすると、トランジスタ２２がますます
通電状態にバイアスされ、Ｖｒｅｇ　を所望調整電圧値
まで高める。
逆に、■、。２が所望値よりも上に増大すると、パルス
幅変調器２３からの出力のパルス幅が減少し、トランジ
スタ２２のエミッタのところの中間電圧を減少させ、ト
ランジスタ２２は通電の悪い状態にバイアスされ、ｖ　
ｒｅｇを所望調整電圧値まで減少させる。
センス電圧Ｖｓｅｎに応答して調整出力電圧Ｖｒｅｇを
維持する作用は、所望調整電圧値の上下の未調整入力電
圧■ｉｎ　　のすべての値に有効である。未調整入力電
圧Ｖｉｎ　　が所望調整電圧よりも小さいときには、直
列パスＰＮＰトランジスタ２２が、そのベース電極に印
加された入力電圧とそのエミッタ電極にアップ調整器２
１によって印加された中間電圧によって飽和状態にバイ
アスされ、その結果、第１図のアップダウン調整器は本
質的にアップ調整器として作動する。この入力電圧状態
下で、■ｉｎ　　は所望調整電圧にほぼ等しい中間電圧
捷でアップ調整器２１によって増大させられる。逆に、
未調整入力電圧が所望調整電圧より上に増大しだとき、
■１ｎ　　はそ」・シより高い中間電圧レベルまで増大
させられ、トランジスタ２２をその線形作動領域におい
てノ＼イアスしてインピーダンスを生じさせ、この中間
電圧を所望調整電圧まで減する。この状態の間、第１図
のアップタウン調整器は、本質的に、散逸式ダウン調整
器として作動して所望調整電圧を定める。
第２図を参照して、ここには、保護回路を含むアップダ
ウン調整器の概略ダイアグラムが示しである。第１図の
ものと共通する第２図の構成要素は同じ符号を付けであ
る。
パルス幅変調器２３は集積回路の形を取っており、たと
えば、この集積回路はテキサスインストルメント（Ｔｅ
ｘａｓ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ　）の製造するＴＬ４
９４タイプの１６ピン集積回路切換式電圧調整器であっ
てもよい。この回路において、電源電圧Ｖ１ｎ　　は電
流制限抵抗器４７を経てピン８．１１のところで一対の
トライバ・トランジスタのコレクタに印加され、このド
ライバ・トランジスタはＮＰＮトランジスタ２６にドラ
イブ電流を与える。パルス幅変調器２３０周波数はピン
５．６に接続したタイミング抵抗器４８、タイミング・
コンデンサ５０によって定められる。パルス幅変調器２
３は出力ピン１４のところで基準電圧Ｖｒｅｆを与える
内部電圧基準発生器を包含する。この電圧は抵抗器５９
を経てピン２のところで内部エラー増幅器の負入力部に
印加される。センス電圧Ｖ８ｅｎはピン１のところでエ
ラー増幅器の正入力部に与えられる。
基準電圧とセンス電圧の差は、タイミング抵抗器４８．
５０によって定められる周波数で、ピン９．１０におい
て出力信号のパルス幅を定める。
パルス幅変調器２３の低周波数利得はピン２．３間に接
続したフィードバック抵抗器６０によって定められる。
パルス幅変調器２３の利得は、高周波数で、ピン２．３
間に接続したフィードバック・コンデンサ６２とフィー
ドバック抵抗器６４によって減じらｈる。
この構成により、回路２３は、第１図を参照しながら先
に説明したように、未調整入力電圧Ｖｉｎ　　のすべて
の値に対して所望言）勾整ｌに圧に出力端子１９の電圧
ｖ　ｒｅｇ　を維持するように作動する。
パルス幅変調器２３は、また、ピン４のところにむだ時
間制御入力部を有す−る。このむだ時間制御入力部は出
力ピン９．１０のところで与えられるパルス間のむだ時
間値を最イ氏に押える。どうしても除けないむだ時間む
まピン４のところの電圧が増大するにつれて増大する。
したがって、出力ピン９．１０のところで可能な最大パ
ルス幅を減じる。ピン１４とアースの間に接続した一対
の抵抗器６６．６８は公称むだ時間値を定め、ピン９．
１０のところの出力パルス幅を、成る値、たとえば、出
力信号の５０係デユーティサイクルな表わす値に制限す
る。しかしながら、負荷ダンプ保獲のために、入力端子
１７のところの未調整′電圧源とアースの間に直列にツ
ェナダイオード７０と抵抗器７２が接続してあり、その
結果、未調整電源電圧ｖ１ｎ　　がツェナダイオード７
０の降伏電圧を越えたときに抵抗器７２を横切って成る
電圧が生じる。この電圧はダイオード７４を経てむだ時
間入力ピン４に印加されて最小むだ時間を増大させ、そ
れによって、パルス幅変調器２３のパルス幅出力部を低
い値に抑え、トランジスタ２２に印加される中間電圧を
低下させる。抵抗器６８にはコンデンサ７５が並列に接
続してあって、電源電圧■ｉｎ　が初めて端子１７に印
加されたときに、ピン１４のところの基準電圧の最大値
がピン４に印加される。この電圧は最小むだ時間を成る
高い値にセットし、出力端子１９で最初に感知された低
い電圧に応じた初期高電圧サージを防ぐ。次いで、いか
んともしがたいむだ時間は、コンデンサ７５が充電され
ているときに抵抗器６６．６８によって定められた公称
むだ時間値まで減少する。
電流制限のために、抵抗器７６、抵抗器７８およびダイ
オード８０からなる刻列回路が入力端子１７と出力調整
電圧端子１９０間の電圧差を感知する。抵抗器７６．７
８間の感知された電圧はピン１５のところでパルス幅変
調器２３内の作動比較器の負入力部に印加される。ピン
１４のところの基準電圧は抵抗器８２を経てピン１６の
ところでパルス幅変調器２３の正入力部に印加される。
ピン１６のところの電圧はコンデンサ８４を横切って発
生する。出力端子１９のところで短絡状態が生じた場合
、抵抗器７６．７８によって感知された電圧は減少し、
ピン１６のところで印加された基準電圧よりも低い電圧
をピン１６で与え、パルス幅変調器のパルス幅出力を最
低値まで低下させ、直列パス・トランジスタ２２のエミ
ッタに印加される中間電圧を減少させ、この直列パス・
トランジスタを非通電状態にバイアスする。集積回路２
３が消勢されたときにコンデンサ８４を急速に放電させ
るためにダイオード８６が設けである。
入力電圧端子１７とアースの間にフィルタ・コンデンサ
９０が接続してあり、ダイオード４０のアノードのとこ
ろには濾過用コンデンサ９２．９４が設けてあり、アッ
プ調整器′２１の発生するノイズ信号を濾過するように
なっている。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の原理を示す概略回路ダイアグラムであ
る。 第２図は本発明の原理を応用したアップダウン電圧調整
器の詳細図である。 〔主要部分の符号の説明〕 １７・・・・・・正入力電圧端子 １８・・・・・・接地入力端子 ２０・・・・・・接地基準端子 ２１・・・・・・アップ調整器 ２３・・・・・・パルス幅変調器 ２４・・・・・・誘導子 ２６・・・・・・ＮＰＮ　トランジスタ２８・・・・・
・コンデンサ ３０・・・・・・誘導子　　３２・・・・・・コンデン
サ３４．３６・・・・・・抵抗器 ３８・・・・・・バイアス抵抗器

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ■　所望調整電圧をその上下に変化する電源電圧を有す
    る電圧源から負荷端子と基準端子を横切って印加する電
    圧調整器であって、負荷端子（１９）に接続したコレク
    タ電極、電源電圧を受けるように接続したベース電極お
    よびエミッタ電極を有するＦ’ＮＰトランジスタ（２２
    ）と； 負荷端子および基準端子を横切る実電圧を感知するよう
    になっている手段（３４，３６）と、 電源電圧に接続してあって、感知された実電圧が所望調
    整電圧を下回る量の一次関数である量だけ電源電圧より
    も大きい中間電圧をＰＮＰトランジスタのエミッタ電極
    に与えるようになっている電圧倍率器とを包含し、前記
    ＰＮＰトランジスタが、 電源ＭＪ７圧が所望調整電圧よりも低いときに電源電圧
    および中間電圧によって飽和状態にバイアスされ、調整
    電圧が中間電圧にほぼ等しくなり、電源電圧が所望調整
    電圧よりも大きいときに電源電圧および中間電圧によっ
    て可変的にバイアスされて中間電圧を可変的に減衰させ
    、調整電圧が中間電圧マイナスＰＮＰ　ｌ−ランジスタ
    のエミッタ、コレクタ電極を横切る電圧に等しくなり、
    電源電圧が所望調整電圧よりも小さいときに電圧倍率器
    およびＰＮＰ　トランジスタがアップ調整器として作用
    し、電源電圧が所望調整電圧よりも太きいときに電圧倍
    率器およびＰＮＰトランジスタが散逸式ダウン調整器と
    して作用して電源電圧のすべての値に対して所望調整電
    圧を維持するようになっていることを特徴とする電圧調
    整器。 ２、特許請求の範囲第１項記載の電圧調整器において、 負荷端子、基準端子を横切って所望調整電圧を表わす基
    準電圧を与える手段を有し、］）′ｌｊ記電圧倍率器が
    感知電圧と基糸電圧の差に応答１ム、ろ切換調整器を包
    含し、前記基準電圧が感知電圧より１．も大きい分の量
    だけ前記中間電圧が電源電圧より犬きくなっていること
    を特徴とする電圧調整器。 ３　特許請求の範囲第２項記載の電圧調整器において、 前記切換調整器が、誘導子と、電圧源と並列に誘導子を
    繰返し接続して基飴電圧が感知電圧よりも大きい分の量
    に正比例する期間充電されるパルス幅変換器と、誘導子
    に接続されてこの誘導子の充電量て正比例する値まで充
    電されるコンデンサと、このコンデンサを横切る電圧を
    濾過する」：うになっており、濾過された電圧が前記中
    間電圧を含むようにするフィルタとを包含することを特
    徴とする電圧調整器。
JP58218824A 1982-11-22 1983-11-22 アツプダウン電圧調整器 Pending JPS59103568A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/443,384 US4459537A (en) 1982-11-22 1982-11-22 Up-down voltage regulator
US443384 1982-11-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS59103568A true JPS59103568A (ja) 1984-06-15

Family

ID=23760581

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58218824A Pending JPS59103568A (ja) 1982-11-22 1983-11-22 アツプダウン電圧調整器

Country Status (4)

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US (1) US4459537A (ja)
JP (1) JPS59103568A (ja)
CA (1) CA1192952A (ja)
DE (1) DE3340395C2 (ja)

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