JPS5917868A

JPS5917868A - チヨツパ型スイツチングレギユレ−タ

Info

Publication number: JPS5917868A
Application number: JP57126462A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Nakai; 英之中井
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Denki Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Denki Co Ltd
Priority date: 1982-07-19
Filing date: 1982-07-19
Publication date: 1984-01-30
Also published as: US4585988A; CA1201764A; JPS6364148B2

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】本発明はチョッパ型スイッチングレギュレータに関し、
肴に入力型５源の投入時から定常時までの過渡状態での
動作を改善することを目的とする。

チョッパ型スイッチングレギュレータは秤々のタイプに
分類されるが、その一つに例えば第１図のような降圧型
自励発振方式のものがある。即ち、同図に於いて、（Ｄ
Ｉ　）　（自　）は商用交流の整流平滑用のダイオード
とコンデンサ、（ｓｌ）は電源スィッチ、（Ｔｌはドラ
イブトランス、（ＴＲ１）はその１次巻線（Ｎｌ）及び
帰還巻線（Ｎ３）とＴ　フ０ッキング発振してオン、オ
フするスイッチングトランジスタ、（Ｎ２）幻、電流制
限抵抗（Ｒ。

）に部列接続されたソフトスタートスイッチ、（Ｒ＋　
）は上記トランジスタ（ＴＲ，）の起動抵抗、（Ｃ２）
　（Ｄ３）はぞの（ＴＲＩ）のターン用コンデンサ及び
その充電用ダイオード、（Ｄ２）は前記トランス（Ｔ）
の２次巻線（Ｎ２）に発生するエネルギーを出力点（Ｂ
）に供給するフライホイールダイオード、（ＴＲ２）Ｉ
ｒ、ｉ、スイッチングトランジスタ（ＴＲ１）のベース
電流（正帰還電流）をバイパスする制御トランジスタ、
（ＴＲ３）は分圧抵抗（Ｒ５）〜（Ｒ８）及びツェナダ
イオード（Ｄ４）等と相俟って前記出力点（Ｂ）の凪→
圧亥動を検出する検出トランジスタ、（Ｃ３）ｔ、ｊ上
記出力Ａ　（Ｂ）の平滑用コンデンサである。

斯る構成のスイッチングレギュレータは既に公知である
から、その各部の電圧、電流波形を第２図に示し詳細な
動作説明は省略するが、定常状態での動作は基本的には
次のようになっている。即ち、この回路の出力電圧ＥＯ
（Ｂ点）は、Ａ点の入力電圧をＥｉ　とし、スイッチン
グトランジスタ（ＴＲＩ　）のスイッチング周期なＴ、
オン期間をＴｎとすると、Ｅｏ＝Ｔｏ／Ｔ−丁シｉとな
る。それゆえ、定常状態では出力電圧の菊動に対して検
出トランジスタ（ＴＲ３）が制御トランジス１、夕（Ｔ
Ｒ２）のベース電流を変化させ、それによって該トラン
ジスタ（ＴＲ２）のエミッタ電流即ちスイッチングトラ
ンジスタ（ＴＲｒ）のベース電流のバイパス量が変化し
、その結果、上記スイッチングトランジスタ（ＴＲＩ　
）のオン期間（Ｔｎ　）が制御されて定電圧動作が行な
わＪする訳である。なお、定常状態でスイッチングトラ
ンジスタ（ＴＲ。

）のターンオフはそのコレクター５流がベース電流のβ
倍になった時点で行なわれ、ターンオンは２次巻線（Ｎ
２）から出力点（Ｂ）及びフライホイールダイオード（
Ｄ２）を通っ１還流する電流が略零になった時点で、タ
ーンオン用コンデンサ（Ｃ２）の放ｔｉ流がスイッチン
グトランジスタ（ＴＲ。

）のベースに流れることによって行なわれる。

ところで、今、第１図の回路で、ソフトスタートスイッ
チ（Ｎ２）及び抵抗（Ｒｏ　）が接続されていない場合
について考える。この場合、乳、源スイッチ（Ｓｚ）の
投入泊後は検出トランジスタ（ＴＲ３）及び制御トラン
ジスタ（ＴＲ２）がオフであるから、帰還巻線（Ｎ３）
からの電流は抵抗（Ｒ２）を通って全てスイッチングト
ランジスタ（ＴＲｚ）のベース電、流として流、ねる。

従って、このトランジスタ（ＴＲｚ　　）は、そのコレ
クタ電流が上記ベース１流のβ倍に達するか、或いは、
コンデンサ（Ｃ２）の充電が完了する捷で、オンし続け
て上記コレクタ電流が略直線的に増加して行く。このた
め、則る過渡状態ではスイッチングトランジスタ（ＴＲ
１）に大きな電流が流れ゛ることにな如、このＴＲ，が
安全動作領域か１．・ら脱れ、て破壊される虞れがある
。それ故、第１図の回路では、前記スイッチ（Ｎ２）と
抵抗（Ｒｏ　）を設け、電源スィッチ（Ｓｌ）の投入時
Ｃ」、上記スイッチ（８２）を開放してスイッチングト
ランジスタ（ＴＲｚ　　）のコレクタ電流を上記ＬＩＬ
抗（Ｒｏ　）で制限し、Ｂ点の出力電圧（Ｅｏ　）が充
分上昇した時点で上記スイッチ（Ｎ２）を閉成するよう
にしていた。

しかしながら、前記スイッチ（Ｎ２）を手動で開閉する
場合には、電源スィッチ（ｓｌ）を含めて２回スイッチ
操作しなりｈｌ、Ｌならないため、如何にも不便であり
、また、上記スイッチ（Ｎ２）にリレー等を使用し前記
出力電圧（Ｅｏ　）の上昇を検出して自動的に閉成させ
ることも考えられるか、その場合には回路構成がかなり
複雑になると云う欠点があった。

そこで、本発明は斯る点に着１１１１Ｌ、てなされたも
のであり、以下、その詳細をｌｊＷ、Ｅｌｌｌする。

第６図は本発明によるチョッパ型スイッチングレギュレ
ータの一実施例を示しており、第、１図と同一部分は同
一記号を付して説明を省略するが、次の点を性徴として
いる。即ち、この実施例では、Ｂ点に対して抵抗（Ｒｓ
　）　（Ｒ９）及びコンデンサ（Ｃ４）からなる時定数
回路（ＴＣ）を接続し、上記抵抗（Ｒ８）の他端と制御
トランジスタ（ＴＲ２）のベース（Ｄ点）との間にスイ
ッチングダイオード（Ｄ５）を図示の方向に接続してい
る。

さて、斯る実施例では、市、源スイッチ（８１）の投入
直後にスイッチングトランジスタ（ＴＲ。

）のコレクタ電流が流れると、そねによってＢ点に若干
の出力算、圧が発生するが、Ｃ点は時定数回路（ＴＣ）
のために直ちにそのＢ点のル°圧にならない。これに対
してＤ点の電圧はＢ点の電圧からスイッチングトランジ
スタ（ＴＲ１）のベース・エミッタ間電圧たけ低い値に
なっている。このため、スイッチングダイオード（Ｄ５
）及び制御トランジスタ（ＴＲ２）がオンになり、この
ＴＲ２のエミッタ・コレクタ間を通って帰還巻線（Ｎ３
）からの電流がＢ点側にバイパスされる。従って、スイ
ッチングトランジスタ（ＴＲ１）は電源スィッチ（Ｓｌ
）の投入後に若干のコレクタ電流が流れた時点でターン
オフする。子の後、このＴＲ。

は前述した定常動作時と同様ｒ（［７てオン状態に戻る
か、この時、Ｃ点の電圧ｄ上記の場合よりも少し高くな
っているので、今度上１、このＴＲ＋がスイッチングダ
イオード（Ｄ５）の導通によって再びターンオフするま
でのオン時間は上記の場合よりも若干長くなる。以後、
このような動作を数回繰り返し、これに伴ってＢ点及び
Ｃ点の電圧か徐々に上昇して行き、一定時間軒過してＢ
点及びＣ点の電圧か所定の値（ＥＯ）に達すると、スイ
・ンチンクダイオード（Ｄ５）がオフになり、検出トラ
ンジスタ（ＴＲ３）が導通するの１パ、第１図と同一の
定常動作を行なうのである。

なお、前述の回路では、Ｃ点の〜圧はＢ点から抵抗（Ｒ
９）を通って流れる電流と、スイ・ンチングダイオード
（Ｄ５）及び抵抗（Ｒ８）を通って流れる都′流の両方
によって上昇しで行くが、上記後者の電流のみによって
Ｃ点の１を圧を上昇させて行＜　ｉｃは、第６図の破線
のように抵抗（Ｒ９）に代えてダイオード（Ｄ７）を接
続すればよい。その際、上記ダイオードはコンデンサ（
Ｃ４）の放電用として動作し、この場合は電源スィッチ
（Ｓｌ）の開放時に上記Ｃ４の放電が急速に行なわれる
ので、電源スィッチ（Ｓｌ）を開放後短時間のうちに再
投入したような場合でも、前述のソフトスタート動作を
確実に行なわせることができる。

次にシ、４図は本発明の他の実施例を示しておシ、この
実施例では時定数回路（ＴＣ）がＡ点の入力電圧（Ｅｉ
）を分圧する抵抗（ＲＩＯ）　（Ｒ１１）とコンデンサ
（Ｃ４）及び前述と同様のダイオード（Ｄ７）から構成
されている。その際、定常状態でのＣ点の電圧がＢ点の
出力電圧（ＥＯ）に等しいか少許高くなるように、上記
分圧抵抗（ＲＩＯ）（Ｒ１１）が選定さハ、ている点に
注意すべきである。

この実施例に於いては、電源スィッチ（Ｓｚ）の投入直
後は先の第６図と同様の動作を行なうが、その他にも次
のような利点を有している。即ち、この実施例では、Ａ
点の入力電圧（Ｅｉ）が定電圧制御範囲以下に低下した
場合は、Ｃ点の電圧がＢ点の出力電圧よりも低くなり、
これによりスイッチングダイオード（Ｄ５）及び制御ト
ランジスタ（ＴＲ２）が導通する。そして、この時、と
のＴＲ２のベース電流即ち上記ダイオード（ひ５）の電
流はＣ点の電圧によって変化するから、結局、この状態
ではスイッチングトランジスタ（ＴＲＩ）のターンオフ
タイミングがＣ点の電圧に応じて制御される。即ち、こ
の場合は、入力電圧（Ｅｉ）に応じた大きさの出力電圧
（ＥＯ）をＢ点に取り出すようにして、出力電圧に入力
側のりラブル成分か現わね、ないようにしているのであ
る。なお、斯る定電圧制御範囲外での動作し１１本出Ｆ
１人に係る児の出願に詳述されており、廿だ、本発明の
要旨に直接関係しないので、こｄｌ、Ｊソ上の説明は省
略する。

寸だ、第５図は不発り」の更に他の実施例を示しており
、この実施例では前述の１１１「定数回路（ＴＣ）を出
力１１圧（Ｅｏ　）の平滑用コンデンサ（Ｃ３）と兼用
した点を％徴としているが、電源スィッチ（Ｓｌ）の投
入後の動作りこノ）甘での実施例と同じである。

更に、これ壕ではブロッキング発振によりスイッチング
トランジスタをオン、オフさせる自励発振方式の実施例
について説明したが、外部発振器等によって一定の駆動
電流をスイッチングトランジスタのベースに周期的に供
給し、それによってスイッチングトランジスタをオン駆
動するようにした他励発振方式のものにも適用できる。

以上鉄門した如く本発明のスイッチングレギュレータに
依れば、電源スィッチの投入後にスイッチングトランジ
スタのオン期間を徐々に増大させて定常状態に移行させ
るようにしているので、上記定常状態１での過渡期に上
記トランジスタに大電流が流れてこのトランジスタが破
壊することがなく、しかも、それを非常に簡単な回路で
安価に実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はチョッパ型スイッチングレギュレークの従来例
を示す回路図、第２図はその各部の電流、電圧波形を示
す波形図、第６図、第４図、第５図は本発明の互いに異
なる実施例を夫々示す回路図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）交流を整流平滑して得た入カ餉圧に対してインダ
クターとスイッチングトランジスタのコレクタ・エミッ
タ間と平滑コンデンサを直列に接続すると共に、前記ス
イッチング［・ランジスタのベース電流をバイパスする
制御トランジスタを設け、この制御トランジスタを前記
コンデンサから得る直流出力電圧に応じて制御すること
により、前記スイッチングトランジスタのオン期間を変
化させる方式のスイッチングレギュレータに於いて、前
記ベース霜、流のバイパス路内の一点Ａ１前記入カ電。圧の投入時に前記出力電圧よりも低く定常時に該出カル
圧に実質的に等しいかそれ以上の電圧を発生する時定数
回路の間て、スイッチングダイオードを接続し、前記投
入時から定常時までの過渡期に、上記ダイオードが導通
して」二記ベース電流をバイパスさせるようにしたこと
を特徴とするチョッパ型スイッチングレギュレータ、。
（２）前記時定数回路は、前１ｔ４出力電圧の取り出し
点に接続されていることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載のチョッパ型スイッチングレギュレータ。
（３）前記時定数回路は、前％、７入力端子を分圧する
分圧抵抗とその分圧中点に接続されたコンデンサからな
ることを特徴とする慣ＰＰ′ｌ藺求の範囲第１項記載の
チョッパ型スイッチングレギュレータ。
（４）前記時定数回路は、前Ｂ（シ出力包、圧の平滑用
コンデンサと兼用されていることを％　ｅ、Ｑとする勃
許請求の範囲第１項記載のチロシバμリスイッチングレ
ギュ１／−タ。