JPS5911420A - 電圧調整器 - Google Patents

電圧調整器

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JPS5911420A
JPS5911420A JP58108506A JP10850683A JPS5911420A JP S5911420 A JPS5911420 A JP S5911420A JP 58108506 A JP58108506 A JP 58108506A JP 10850683 A JP10850683 A JP 10850683A JP S5911420 A JPS5911420 A JP S5911420A
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    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic 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
    • G05F1/10Regulating voltage or current
    • G05F1/12Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac
    • G05F1/40Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices
    • G05F1/44Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices semiconductor devices only
    • G05F1/45Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices semiconductor devices only being controlled rectifiers in series with the load
    • G05F1/455Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices semiconductor devices only being controlled rectifiers in series with the load with phase control
    • 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
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    • 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

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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】 本発明は電圧調整器に関する。
電圧調整器の目的は入力電圧に関係なく一定直流出力E
区圧を供給することである。その目的への1つのアプロ
ーチは入力端子が上がるとグーヨツパのデユーティ−テ
ィクルを減少させ、入力電圧とデユーティ−サイクルの
積を一定に保つように入力電圧をチョップすることであ
る。チョップされた電圧はフィルタされ、直流出力電圧
を生ずる。
そのどき出力電圧は入力電圧とデユーティ−サイクルの
積に等しくなる。これは一定電圧・時間積調整器、ある
いはEΔを調整器と呼ばれる。
従来の電圧調整器の簡単なブロック図を第1図に示す。
第1図において、101は一定電圧・時間積調整器、4
は電力スイッチ、2oは出力フィルタ、21は負荷であ
る。
第2図は第1図の一定電圧・時間積調整器101の詳細
回路図で、第3図はその説明図である。
第2図において、電流源201から一定電流■(=Vs
/RT)がコンデンサcTに流れる。一方、抵抗208
 、209およびダイオード206によって、各比較器
202.203  の一方の入力端子には電圧2050
セット端子S、リセット端子Hに接続されている。)t
−Sフリラグ拳フロップ205の出力端子はトランジス
タ2070ベース端子に接続されている。トランジスタ
207のコレクタ端子はコンデンサC!、比較器202
,203の他方の入力端子および比較器204の一方の
入力端子に接続されている。
比較器204の他方の端子には基準電、圧VCが入力さ
れている。比較器204の出力は第1図の′電力スイッ
チ4に供給される。
第2図、第3図において、コンデンサ缶の端子′電圧V
C丁が上昇し、比較de202の一方の入力端子電圧0
.8Vsに達すると、比較器202  は信号を出力す
る。これによってR−Sフリップ・フロップ205はセ
ットされる。)L−Sフリップ−フロップ205の出力
信号によって、トランジスタ207はオンとなり、コン
デンサC↑の充電電荷は急速に放電し、その端子電圧V
CTは低下する。端子電圧vcTが比較器203の一方
の入力端子電圧vL と等しくなると、比較器203は
信号を出力する。この信号によってs+ −Sフリップ
・フロップ205はリセットされるのでトランジスタ2
07はオフとなり、再びコンデンサCTは充軽開始する
前記動作をくり返し、コンデンサ0丁の端子電圧Vct
l’!、連続した三角波電圧となる。前記三角波電圧は
比較器204によって基準電圧VCと比較される。その
結果比較器204の出力には連続的な矩形波電圧が得ら
れる。コンデンサ0丁を電圧Vcまで充電するのに必要
な時間は 、。N= cvcRT = K I sVs テアル。ここでVsは非安定化供給電圧である。
サイクル時間&’1T=I)、8CVsL/V8=に2
”’Qある。
ゆえに、デューティーサイクル二に3/V3(ただし、
K3二Kl/に2)  である。したがって、デユーテ
ィサイクルと入力電圧の積はに3である。
図示した回路はダイオードの電圧オフセットのためこの
関係式には必ずしも従わない。これはコンパレータがゼ
ロ入力で動作しなくてもよいようにする簡単な手段とし
て行われる。
次のことに注目すべきである。
(1)  デユーティ−サイクルタイミングおよび全周
期タイミングはどちらも同じコンデンサcTによって実
現される。
(2)  センスレベルvcは一定テある。
(3)  コンデンサ電圧はVsに比例する。
この従来回路の長所は高利得のフィードバックルーズと
それに伴った複雑さなしに入力電圧の広いレンジにわた
って半調整の出力(士数パーセント)を供給することで
ある。
あいにくこの回路およびフィードバックを用いるものに
は調整器回路および電力スイッチを連続的に駆動するた
めの低圧電源を必要とする欠点もある。これらの電源は
主要調整器が機能する前に動作していなければならず、
しかも調整器全体が高価かつ複雑となる欠点がある。
図示した実施例に従えば、本発明はスイッチモード電源
内の駆動スイッチとして′電力MO8FETを用い、そ
の結果電力スイッチを連続して駆動する必要がないとい
う手段な供給する。F B Tの入力キャパシタンスを
充眠し、それをターンオンさせるだけのエネルギーパル
スを4えれば十分である。調整器は次にト’ E ’r
の状態が変化するまでFE′rを無視することができる
。仄にF’ g ’rのゲートキャパシタンス内の′電
荷をとり去ればl’BTはオフ状態に停まる。F’ E
’rスイッチを動かすこのの方法は一定電圧・時間積調
整器内の電荷転送駆動器と組合わされ低電力消費で高効
率な電源となり、しかもそれは電力スイッチを駆動する
ための低圧電源なしで実現できる。
電力MO8FETの出現で電−源設計者に新しい選択の
道が開かれた。バイポーラスイッチのような電力スイッ
チに連続駆動を供給する必要はもはやなく、F E T
の入力キャパシタンスを充電し、それをターンオンする
だめのエネルギーパルスを与えるだけで十分である。調
整器は次に)” ETの状態が変化するまでF IE 
Tを無視することができる。
続いて、FETの入力キャパシタンスの′電荷を取り去
ればt’ 1.、 ’l’はオフのままに停まる。
一定′亀圧・時間積調整器はF E Tを駆動するだめ
の簡単に手に入る充電源、すなわち第2図の充電された
コンデンサ0丁を持つ。これは2つの理由のために直ち
に用いることはできない。
第1にコンデンサ0丁と電力スイッチとの間に直接結合
はない。第2にコンデンサ電圧上のピーク電圧は■8 
に直接比例し、FETの観点から受け入れられない。こ
れら2つの量販は逆の順番で着手すれば解決できる。
標準の一定電圧・時間積調整器の動作の議論で指摘する
ようにデユーティサイクルタイミングおよび全周期タイ
ミングはどちらもコンデンサCTによって実現される。
この結合の欠点はCTのピーク電圧が変化することであ
る。
以下、本発明の実施例を用いて説明する。
第4図は本発明の電圧調整器の第一実施例を表わすブロ
ック図である。
第4図において、コンデンサC,,C2によって2つの
機能を分離させることでコンデンサな一定ピーク電圧に
充電するように設計できる。この電圧は2個のコンデン
サで同じであってもよいが必ずしも同じである必要はな
い。
サイクル時間はコンデンサCIにより決定される。すな
わち、電流源8が基準電圧VRgrに到達するまで前記
電流源から一定の割合で充電する。次にその電荷は第1
スイツチS1を通って抵抗器13トFF2’f’4  
のケートキャパシタンス14に印加される。前記スイッ
チはご(短時間開じるだけである。
F E ’l” 4  のゲートキャパシタンスが充電
されるとバッファスイッチ6はVENTに比例する第2
電流源9からコンデンサC2に充電を開始させる。コン
デンサC1はまた充電を開始する。コンデンサC2の電
圧はVENTに反比例する時間内で基準電圧vnzrに
到達し、そのときコンデンサC2の電荷とFET4のゲ
ートキャパシタンス14の電荷はコンパレータ12によ
って第2スイツチS2を通ってグラウンドされる。整流
器17.18および19は電流がコンデンサCI、C2
,ゲートキャパシタンス14のそれぞれに逆流するのを
防ぐために用いられる。
最後に出力フィルタ20は負荷21に直流電圧を供給す
るためのものである。入手可能なFBTの極性のため電
力スイッチ4は負の供給ライン内にある。このことは基
本的7【必要条件ではなく、全回路は相補的な形で構成
することもできる。
第5図は本発明の電圧調整器の第2実施例を表わすブロ
ック図である。スイッチS1およびS2の実際のスイッ
チングは種々様々な方法で実現できる。簡単な方法は第
5図の815およびS+s として示したようななだれ
放電モードで動作するトランジスタのベアな用いること
である。前記スイッチSI5およびS16はそれぞれト
ランジスタ31.32およびダイオード33とトランジ
スタ34.35およびダイオード36から成る。
第5図の全回路はいかなる低圧電源をも必要とせず供給
ラインで動作していることを示す。第6A図および第6
B図のタイミング図と共に第5図で説明する。基準電圧
vntrはツェナーダイオード29および抵抗器30に
よりVENTから発生する。
周期を決めるコンデンサC1は電流源8から充電され、
第2電流源9はデユーティ−サイクルを決めるコンデン
サC2k充電する。コンデンサC1はVREFに到達す
るまで入力底圧VIN7とは関係なく一定の割合で充゛
1する。それからスイッチ15はターンオンし、C1は
インダクタ22を通って放電する。逆手サイクルでスイ
ッチ15は逆バイヤスされターンオフする。ダンピング
抵抗器23は逆手サイクルでの撮動を臨界制動し、放電
サイクルの終りでCIの電圧をゼロボルトにするための
ものである。C1の電荷がインダクタ22を通って放電
しないように第4整流器28が接続されている。
ゲートキャパシタンス14が充電されると反転トランジ
スタ24はベース抵抗25によりバイヤスされてターン
オンし、オープンコレクタ出力トランジスタ27はター
ンオフし、C2が充電可能になる。C2はその電圧がV
nw K到達するまで第2電流源9によりV IN7に
比例した割合で充電される。
C2の電圧がVRIFに到達するとスイッチ16はター
ンオンし C2およびケートキャパシタンス140両電
荷は放電される。ひとたびC2およびゲートキャパシタ
ンス14の電荷が放電されるとスイッチ16のための電
流源はなくなり、スイッチ16は自動的にターンオフす
る。
第6A図において、全周期を決めるコンデンサC1の電
圧は実線100で示しである。もしVENTが負荷21
の所望電圧にまった(等しければコンデンサCI、C2
,電流源8、および電流源90間にはコンデンサC2が
コンデンサCIと同じ割合で充電するような関係がある
。すなわち、ゲートキャパシタンス14は瞬時に放電し
、ト” ET4は常時オンしている。したがって、第6
図におけるコンデンサC2の゛電圧はコンデンサCIの
電圧な示す実線100に一致する。他方、もしVIN7
が所望負荷電圧の2倍の高さであれば、コンデンサC2
の電圧は破線110で示しtこように2倍の速さになる
。一方コンデンサC1の電圧は実線100で示したよう
に変わりな(、[’ [; T 4は半分の時間だけオ
ンする。
所望負荷電圧の倍数がいかなる数であってもVIN7に
対して類似した状態が起こり、デユーティ−サイクルは
比例して減少する。F’ E T iカスインチ14の
電力端子VDの電圧はVIN7が所望負荷電圧の2倍の
とき第6B図にVDとして反転して示したようにC2の
周期に比例したデユーティ−サイクル150を持つ。こ
の波形がライン160に示したように出力フィルタ20
によって積分されると負荷21への出力電圧は入力電圧
VIN7とは無関係になる。
本発明を使って作られた′電源はVINの変化範囲が1
00から400ボルトまであり、そして400ボルト入
力のときでも全調整器回路において浪費される電力は1
ワツトμ下であり、100ワット以上(安定化出力50
ポルト、2アンペア)供給できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の電圧調整器のブロック図。 第2図は従来の電圧調整器に使用される一定電圧・時間
積調整器の詳細図、。 第3図は従来の電圧調整器の説明図。 第4.第5図は本発明の電圧調整器の第1.第2実施例
を表わすブロック図。 第6A、第6B図は本発明の電圧調整器の説明図。 8 、9 :’電流源 10.12,202,203,204 :比較器21:
負荷 出願人 横河・ヒユーレット・パッカード株式会社代理
人 弁理士  長 谷 川  次  男FIG    
+ FIG    2 jlLL土− FIG    4 FIG     6A FIG    68

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 基準電圧設定手段と、7基準電圧に基づいて各々周期、
    デユーティサイクルを決定する第1、第2期間設定手段
    と、前記第1、第2期間設定手段からの信号に応答して
    開閉するスイッチ手段と、前記スイッチ手段に接続され
    たフィルタ手段から成る電圧調整器。
JP58108506A 1982-07-12 1983-06-15 電圧調整器 Granted JPS5911420A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US397268 1982-07-12
US06/397,268 US4459539A (en) 1982-07-12 1982-07-12 Charge transfer constant volt-second regulator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5911420A true JPS5911420A (ja) 1984-01-21
JPH0227682B2 JPH0227682B2 (ja) 1990-06-19

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ID=23570508

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58108506A Granted JPS5911420A (ja) 1982-07-12 1983-06-15 電圧調整器

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US (1) US4459539A (ja)
EP (1) EP0102689A3 (ja)
JP (1) JPS5911420A (ja)

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