JPS59178962A - Switching regulator - Google Patents
Switching regulatorInfo
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- JPS59178962A JPS59178962A JP5107383A JP5107383A JPS59178962A JP S59178962 A JPS59178962 A JP S59178962A JP 5107383 A JP5107383 A JP 5107383A JP 5107383 A JP5107383 A JP 5107383A JP S59178962 A JPS59178962 A JP S59178962A
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS 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
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
- H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/10—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
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- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はスイッチングレギュレータの付加機能の改善に
関する。詳しくは、例えばマイクロコンピュータ等を駆
動する+5V等のメインパワーサプライ用のスイッチン
グレギュレータにおいて、ディジタルのアナグロ変換器
、他のアナグロ回路等を駆動するだめの安定化された一
15Vあるいは+15V等のサブパワーサプライ出力を
も供給することができる付加機能を有するスイッチング
レギュレータの構成に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to improvements in additional functionality of switching regulators. In detail, for example, in switching regulators for main power supplies such as +5V that drive microcomputers, etc., stabilized -15V or +15V sub power supplies that are used to drive digital analog converters, other analog circuits, etc. The present invention relates to the configuration of a switching regulator that has an additional function that can also provide a supply output.
従来例
第1図乃至第3図により、従来周知のスイッチングレギ
ューレータの構成、動作並びに本発明と同一目的の付加
機能を実現した従来のスイッチングレギュレータの一例
を説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring to FIGS. 1 to 3, an example of a conventional switching regulator that realizes the configuration and operation of a conventionally known switching regulator as well as additional functions having the same purpose as the present invention will be described.
第1図はチョッパ形スイッチングレギュレータの共形的
な構成を示す。1,1′は非安定直流電源E1が供給さ
れる入力端子、2,2′は安定化直流出力電圧EOが与
えられる出力端子である。FIG. 1 shows a conformal configuration of a chopper type switching regulator. Input terminals 1 and 1' are supplied with an unstable DC power source E1, and output terminals 2 and 2' are supplied with a stabilized DC output voltage EO.
非安定化直流Wi源E1はスイッチング手段3を構成す
るトランジスタを介してチョークコイル4、過電流検出
抵抗5、コンデンサ6の直列回路に接続され、コンデン
サ6の端子間電圧が出力端子2、て基準電圧Ev と比
較される。コントローラは、スイッチング手段3の開閉
比率を制御する信号ecをスイッチング手段の制御端子
に供給し、EoがEi と等しくなるように、eoの
デユーティ比を制御する。The unregulated DC Wi source E1 is connected to a series circuit of a choke coil 4, an overcurrent detection resistor 5, and a capacitor 6 via a transistor constituting the switching means 3, and the voltage between the terminals of the capacitor 6 is the output terminal 2. It is compared with the voltage Ev. The controller supplies a signal ec for controlling the opening/closing ratio of the switching means 3 to a control terminal of the switching means, and controls the duty ratio of eo so that Eo becomes equal to Ei.
第2図は第1同各部の信号波形であり、(A)はチョー
クコイル4、スイッチング手段3、放電用ダイオード7
の接続点の電圧ECを示し、スイッチング手段が閉の場
合は非安定化直流電源の電圧Elと等しく、開の場合は
放電用ダイオード7の直圧降下−VBICK等しくなる
。(籾はチョークコイル4を流れる電流1゜の波形を示
し、スイッチング手段が閉の期間は入力端子1.1′側
より電流LAがチョークコイルの積分特性のため一定勾
配で増加しながら供給されコンデンサ6を充電し、開の
期間はチョークコイルに貯えられたエネルギーによって
放電用ダイオード7を介して放tYL流1Aが一定勾配
で下降しながら同じくコンデンサ6を充電する。ここで
コンデンサ6のインピーダンス特開昭59−17896
2(2)
はチョークコイル4のそれに比較し充分小さく選定され
、かつスイッチング手段の一サイクルにおけるコンデン
サ6への充電電荷は全蓄積電荷量に比較して充分小さく
選定されるものとすれば、コンデンサ6の端子電圧はほ
ぼ平滑された直流電圧Eoとなる。このときチョークコ
イル4を流れる電流は(B)に示すように上昇下降を繰
返す連続電流になり、又放電用ダイオード7を流れる電
流IBは(0)に示すようにスイッチング手段3がオフ
の期間にパルス的に発生する。Figure 2 shows the signal waveforms of each part of the first part, and (A) shows the choke coil 4, switching means 3, and discharge diode 7.
When the switching means is closed, it is equal to the voltage El of the unregulated DC power supply, and when it is open, it is equal to the direct voltage drop of the discharge diode 7 -VBICK. (The rice shows a waveform of 1° of current flowing through the choke coil 4. During the period when the switching means is closed, the current LA is supplied from the input terminal 1.1' side while increasing at a constant slope due to the integral characteristic of the choke coil. 6 is charged, and during the open period, the energy stored in the choke coil discharges 1A of YL current through the discharging diode 7, decreasing at a constant gradient and charging the capacitor 6.Here, the impedance of the capacitor 6 is Showa 59-17896
2(2) is selected to be sufficiently small compared to that of the choke coil 4, and the charge charged to the capacitor 6 in one cycle of the switching means is selected to be sufficiently small compared to the total accumulated charge. The terminal voltage of No. 6 becomes a substantially smoothed DC voltage Eo. At this time, the current flowing through the choke coil 4 becomes a continuous current that repeatedly rises and falls, as shown in (B), and the current IB flowing through the discharge diode 7 changes during the period when the switching means 3 is off, as shown in (0). Occurs in pulses.
同第1図において過電流検出抵抗5に生じた電圧はコン
トローラ8に導かれて一定の基準値(図示せず)と比較
され、基準値を超えたとき、コントローラ出力θ。の発
生を停止し、スイッチング手段3を開に規制して過電流
によるスイッチング手段3の破壊を防止する。In FIG. 1, the voltage generated across the overcurrent detection resistor 5 is guided to the controller 8 and compared with a constant reference value (not shown), and when it exceeds the reference value, the controller outputs θ. generation is stopped and the switching means 3 is regulated to be open to prevent destruction of the switching means 3 due to overcurrent.
さて、このような構成においてメインパワーサプライで
あるE。以外に消費電流は比較的小さいがE。とけ独立
したサブパワ−サグ2イ出カ機能を付加する構成として
は第3図に示すものが知られている。この特徴は第1図
におけるチョークコイル4を変成器9の一次巻線91に
置換え、その2次巻線92に誘起する交流電圧をダイオ
ード10゜コンデンサ11で整流平滑して端子に、12
′にサブパワーサブ2イ出力ES を得るようにしたも
のである。このような構成では91.92の巻線比でに
3 を自由に選定でき、極性も自由であるが、変成器の
1次巻線910両端に発生する電圧は、出力端子2側が
E。で一定であるのに対し、第2図(A)のごとくスイ
ッチング手段3側の電圧E。はElとVBRを往復し、
これらは安定化されていないため、92に誘起する電圧
はEl 並びにVBEの変化で変動し、従ってサブパワ
ーサプライ出力Esは安定化されない欠点がある。Now, in this configuration, E is the main power supply. Other than that, the current consumption is relatively small. The structure shown in FIG. 3 is known as a structure that adds an independent sub power sag 2 output function. This feature is achieved by replacing the choke coil 4 in FIG. 1 with the primary winding 91 of the transformer 9, rectifying and smoothing the alternating current voltage induced in the secondary winding 92 with a diode 10° capacitor 11, and transmitting it to the terminal 12.
The sub-power sub-2 output ES is obtained at '. In such a configuration, the winding ratio of 91.92 can be freely selected to 3, and the polarity can be freely selected, but the voltage generated across the primary winding 910 of the transformer is E on the output terminal 2 side. On the other hand, the voltage E on the switching means 3 side is constant as shown in FIG. 2(A). goes back and forth between El and VBR,
Since these are not stabilized, the voltage induced in 92 fluctuates due to changes in El and VBE, and therefore the sub power supply output Es has the drawback of not being stabilized.
本発明の構成
本発明では従来構成の上記のような欠点を解消するため
に、サブパワーサプライ出力のだめのエネルギーとして
放電用ダイオード7に流れるパルス状の電流IB(第1
図(C))に注目する。この電流変成器の第1巻11i
1に供給し、電流変成器の第2巻線に発生する電流で一
定電圧に保持されているメインパワーサグライ用のコン
デンサ6を充電することにより、上記第1巻線に発生す
る電圧を一定値に規制し、この電圧を整流平滑して安定
化したサブパワーサブ2イ出力を得るようにしたもので
ある。Structure of the Present Invention In the present invention, in order to eliminate the above-mentioned drawbacks of the conventional structure, a pulsed current IB (the first
Pay attention to figure (C)). Volume 11i of this current transformer
1 and the current generated in the second winding of the current transformer charges the main power sagrai capacitor 6, which is maintained at a constant voltage, thereby keeping the voltage generated in the first winding constant. This voltage is rectified and smoothed to obtain a stabilized sub-power sub-2 output.
実施例
第4図は本発明の一実施例を示す構成図であり、電流変
成器13の第1巻線131が放電用ダイオード7のアノ
ード側に直列に挿入され、パルス電流IBがこれに供給
される。第2巻線132の1端はダイオード14のカソ
ード・アノードを介して共通電位点へ、他端は出力端子
2に接続されているコンデンサ6に直接接続されている
。ダイオード14は第2巻線に発生する電流のコンデン
サ6への充電方向を規制すると共にコンデンサ6の電荷
が第2巻線132を介して短絡放電されるのを阻止する
機能を有する。Embodiment FIG. 4 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention, in which the first winding 131 of the current transformer 13 is inserted in series with the anode side of the discharge diode 7, and the pulse current IB is supplied to it. be done. One end of the second winding 132 is connected to the common potential point via the cathode/anode of the diode 14, and the other end is directly connected to the capacitor 6 connected to the output terminal 2. The diode 14 has the function of regulating the direction in which the current generated in the second winding charges the capacitor 6 and also prevents the electric charge of the capacitor 6 from being short-circuited and discharged via the second winding 132.
第5図は電流変成器13の動作を説明するための図であ
る。〜共通電位側より第1巻線131を介して放電用ダ
イオード7のアノードに向って流れるパルス電流1Bに
よって第2巻線132にはダイオード14を順方向に流
れる電流IDが発生する。第1.第2巻線の比をn:m
とすれば、n・1D二m・IDが成立するので、ID=
盆IBとなる。FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the current transformer 13. ~A current ID flowing forward through the diode 14 is generated in the second winding 132 by the pulse current 1B flowing from the common potential side toward the anode of the discharging diode 7 via the first winding 131. 1st. The ratio of the second winding is n:m
Then, n・1D2m・ID holds, so ID=
It will be Bon IB.
この電流IDはコンデンサ6を充電するが、コンデンサ
の蓄積電荷は1サイクルの1Dに比較して充分大きく、
かつ一定値に保持されているのでコンデンサ7は等価的
に一定亀圧E0の電池と同じ作用をする。This current ID charges the capacitor 6, but the accumulated charge of the capacitor is sufficiently large compared to 1D of one cycle.
Since the voltage is maintained at a constant value, the capacitor 7 functions equivalently to a battery with a constant voltage E0.
従って、iDによって電流変成器の第1巻線131に誘
起される電圧f3Bのピーク値ハ、一旦・E。Therefore, the peak value of the voltage f3B induced in the first winding 131 of the current transformer by iD is once .E.
町の負電圧となる。この電圧は、Eoが一定であるため
、一定値を保持し、E1轡呻の変動には無関係となる。It becomes a negative voltage in the town. Since Eo is constant, this voltage maintains a constant value and is unrelated to fluctuations in E1.
@4図において15.16はこの負の一定バルヌ℃圧e
Bを整流平滑するダイオード、コ/デンえられる。この
場合x13の値はE。及び電流変成=5v、fl−3と
すれば、EEIは略−15Vの一定直線電圧となる。@ In Figure 4, 15.16 is this negative constant barnu °C pressure e
A diode for rectifying and smoothing B is installed. In this case, the value of x13 is E. If current transformation = 5v, fl-3, EEI will be a constant linear voltage of approximately -15V.
他の実施例
第4図の実施例では負のサブパワーサグライE8を得る
場合を示したが、第6図に正のサブパワーサプライ電圧
をも同時に得ることができる実施例を示す。伺この実施
例ではダイオードによる温度変動の軽減を行う場合の回
路構成例も合せて示す。Other Embodiments Although the embodiment shown in FIG. 4 shows a case where a negative sub-power supply voltage E8 is obtained, FIG. 6 shows an embodiment in which a positive sub-power supply voltage can also be obtained at the same time. This embodiment also shows an example of a circuit configuration in which temperature fluctuations are reduced using diodes.
電流変成器13の第2巻線132に対し更に追加巻線1
33を施し、誘起電流の極性を図示のようにする。13
2と133の接続点134をダイオード14を介してコ
ンデンサ6に接続し、132の他端は共通電位に接続す
る。追加巻線133の他端はダイオ−ド19,2Qのア
ノードカソード直列回路を介して平滑閉コンデンサ21
に接続し、端子22.22’に正のサブパワーサグライ
出力F’S2を発生させる。第1巻m131を介して得
られる負のサブパワ−サグ2イ出力ES10回路におけ
る第4図の場合との差はダイオード18が1測置列に増
設されている点である。An additional winding 1 is added to the second winding 132 of the current transformer 13.
33, and set the polarity of the induced current as shown. 13
A connection point 134 between 2 and 133 is connected to the capacitor 6 via the diode 14, and the other end of 132 is connected to a common potential. The other end of the additional winding 133 is connected to the smoothing closed capacitor 21 through an anode-cathode series circuit of diodes 19 and 2Q.
, and generates a positive sub-power sagrai output F'S2 at terminals 22 and 22'. The difference from the case of FIG. 4 in the negative sub power sag 2 output ES10 circuit obtained via the first volume m131 is that a diode 18 is added to one stationary column.
第2巻線132に発生する電圧はダイオード14の電圧
をeDとすると、正確には(Ko+eD)となる。Eo
が5vのとき夫々EB1+ E82 として+12V
、−12Vを得たい場合は、巻線131.132.13
3の比をn:l:mとするとき、l:(l+m)=5:
12に、又l:n=5:12 に選択する。と9とき
例えば巻線131に発生する電圧QB+は、巻線132
の電圧1r” (5+ e D )であるから、eB1
= nx(5+eD)/’になり、仮にfJ)=0、7
VではeB=13.68V となる。これを整流器1
5.18の2個を介して整流するとき2eDの電圧降下
が起き、出力E81−12.287となる。正のサブパ
ワーサブ2イ”82 についても全く同様である。こ
こでダイオードの電圧降下eDが周囲温度等によt)0
.6VK変化したときは、同様な計算で出力電圧は−1
2,24Vになり、@度変動が0、04 V発生する。The voltage generated in the second winding 132 is exactly (Ko+eD), assuming that the voltage of the diode 14 is eD. Eo
When is 5V, respectively EB1+E82 is +12V
, if you want to get -12V, winding 131.132.13
When the ratio of 3 is n:l:m, l:(l+m)=5:
12, or l:n=5:12. For example, the voltage QB+ generated in the winding 131 at 9 is the voltage QB+ generated in the winding 132
Since the voltage 1r” (5+ e D ), eB1
= nx(5+eD)/', assuming fJ) = 0, 7
At V, eB=13.68V. This is rectifier 1
5.18, a voltage drop of 2eD occurs, resulting in an output of E81-12.287. The same is true for the positive sub-power sub2'82.Here, the voltage drop eD of the diode changes depending on the ambient temperature, etc.
.. When the voltage changes by 6VK, the output voltage is -1 using the same calculation.
The voltage becomes 2.24V, and a @degree fluctuation of 0.04V occurs.
整流器を例えば1501個だけで済ませた場合は温度変
動は0,14VK増加する。If, for example, only 1501 rectifiers are required, the temperature fluctuation will increase by 0.14 VK.
即ち直列に接続する整流器の数はES4 に関してはン
に又ES2に関してはm/(l+m)に近い数ノ
に選定することによりダイオード14による温度変動を
最少にすることができる。That is, temperature fluctuations due to the diode 14 can be minimized by selecting the number of rectifiers connected in series to be n for ES4 and to a number close to m/(l+m) for ES2.
効果
以上説明したように、本発明によれば、簡単な電流変成
器及び整流平滑手段の付加によって、非安定直流電源E
iの変動に無関係な、又温度変動に対し安定なサブパワ
ーサグライ用の正、負の安定な直流出力を得ることがで
き、種々のレベルのti電圧を要求するシステムの電源
装置を安価にかつコンパクトに実現することができる。Effects As explained above, according to the present invention, by adding a simple current transformer and rectifying and smoothing means, the unstable DC power source E
It is possible to obtain stable positive and negative DC outputs for sub-power sagrais that are independent of fluctuations in i and stable against temperature fluctuations, making it possible to provide inexpensive power supplies for systems that require various levels of ti voltage. And it can be realized compactly.
冑本発明の適用対象は実施例のごときチョッパ形スイッ
チングレギュレータに限定されるものではなく、インバ
ータ形スイッチングレキュレータ等レギュレータの形式
には無関係に適用可能である0The application of the present invention is not limited to chopper type switching regulators as in the embodiments, but can be applied to any type of regulator such as inverter type switching regulators.
第1図は周知のスイッチングレギュレータの構成図、第
2図はその動作説明図、第3図は従来のサブパワーサプ
ライ出力機能の一例を示す構成図、第4図は本発明の一
実施例を示す構成図、第5図はその動作説明図、第6図
は本発明の他の実施例を示す構成図である。
Ei:非安定直流電源 Eo:安定化直流出力重圧
3ニスイツチング手段 4:チョークコイル6:コンデ
ンサ 7:放電用ダイオード13:電流変成器
Es:サプパワーサフライ出力
特許出願人 株式会社 北辰電機製作所代表者清水正博
第1図
第2図
第6図Fig. 1 is a block diagram of a well-known switching regulator, Fig. 2 is an explanatory diagram of its operation, Fig. 3 is a block diagram showing an example of a conventional sub-power supply output function, and Fig. 4 is a block diagram showing an example of the present invention. FIG. 5 is a diagram illustrating its operation, and FIG. 6 is a diagram illustrating another embodiment of the present invention. Ei: Unstable DC power supply Eo: Stabilized DC output heavy pressure 3 switching means 4: Choke coil 6: Capacitor 7: Discharge diode 13: Current transformer
Es: Suppower Safly Output Patent Applicant Hokushin Electric Manufacturing Co., Ltd. Representative Masahiro Shimizu Figure 1 Figure 2 Figure 6
Claims (1)
接続されたチョークコイルとコンデンサの直列回路と、
この直列回路に並列接続された放電用ダイオードと、上
記コンデンサの端子電圧に基いて上記スイッチング手段
の開閉比率を制御するコントローラとよりなるスイッチ
ングレギュレータにおいて、上記放電用ダイオードに直
列に第1巻線が接続された電流変成器と、この電流変成
器の第2巻線に発生する電流を上記コンデンサに充電す
るよう接続する手段と、上記電流変成器の第1巻線又は
他の追加巻線に発生する誘起電圧を整流平滑する手段と
を具備したスイッチングレギュレータ。A series circuit of a choke coil and a capacitor connected to an unstable direct power supply whose opening and closing are controlled by a switching means,
In a switching regulator comprising a discharge diode connected in parallel to the series circuit and a controller that controls the switching ratio of the switching means based on the terminal voltage of the capacitor, a first winding is connected in series with the discharge diode. a current transformer connected to the current transformer; and means for connecting a current generated in a second winding of the current transformer to charge said capacitor; and means for connecting a current generated in a second winding of said current transformer to charge said capacitor; A switching regulator equipped with means for rectifying and smoothing induced voltage.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5107383A JPS59178962A (en) | 1983-03-26 | 1983-03-26 | Switching regulator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5107383A JPS59178962A (en) | 1983-03-26 | 1983-03-26 | Switching regulator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59178962A true JPS59178962A (en) | 1984-10-11 |
Family
ID=12876630
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5107383A Pending JPS59178962A (en) | 1983-03-26 | 1983-03-26 | Switching regulator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59178962A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20180010026A (en) * | 2016-07-20 | 2018-01-30 | 한국산업기술대학교산학협력단 | Apparatus for controlling voltage using transformer and converter |
-
1983
- 1983-03-26 JP JP5107383A patent/JPS59178962A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20180010026A (en) * | 2016-07-20 | 2018-01-30 | 한국산업기술대학교산학협력단 | Apparatus for controlling voltage using transformer and converter |
KR101881643B1 (en) * | 2016-07-20 | 2018-07-24 | 한국산업기술대학교산학협력단 | Apparatus for controlling voltage using transformer and converter |
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