JPS5930625Y2 - 電源回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、例えば自動車のバッテリーのようにエンジン
の回転数等により電圧が変化する直流電源の安定化のた
めの電源回路に関するもので、高周波リップルに対して
も安定に動作するよう構成したものである。

従来より、直流電源のリップルを除去する電源回路とし
ては、第１図に示すものがある。

第１図において、安定化すべき入力直流電源を、スイッ
チング回路３と積分回路４を介して出力端子８に接続し
、３０ Ｈｚの基準発振器１の出力で単安定マルチバイ
ブレータ（モノマルチ）２をトリガーし、そのモノマル
チ２の出力でもって前記スイッチング回路３を制御駆動
するとともに、前記積分回路４の出力の一部を電圧比較
器５に印加して、出力電圧に応じた電圧を得、この電圧
を位相補償回路６、増巾器Ｉを介して前記モノマルチ２
に印加して、前記出力電圧に応じてモノマルチ２のデユ
ーティ−を変化せしめる。

すなわち、出力電圧が比較電圧より小さい場合は増幅器
７のＤＣ電圧が下り、モノマルチ２のデユーティ−が増
えることにより、積分回路４のＤＣ電圧出力を増加させ
る。

また、出力電圧が比較電圧より大きい場合は、モノマル
チ２のデユーティ−が下り、積分回路４の出力電圧は下
る。

このような構成ではその動作原理上積分回路４が必要で
あり、また出力電圧における、スイッチング発振周波数
のリップルを少なくしようとすると積分回路４の時定数
はどうしても大きくなり、２→３→４→５→６→７での
閉ループでの負帰還量を増巾器７のゲインにより上げて
いくと積分回路４の位相まわりにより発振しやすくなる
ために応答性が、一般のシリーズレギューレーターに比
べて大巾におとる。

特に入力電源のリップル電圧の減衰度をいう点では不利
になってくる。

自動車のバッテリー、すなわちカーバッテリーでは車種
により異るが、４００〜８００ｍＶｐｐにリップル電圧
があり、かつリップル周波数は、エンジンの回転速度に
より数１０Ｈｚ〜ＩＫＨｚ付近に変化する。

したがって、出力電圧のリップルを３〜５ｍＶｐｐ以下
に押えようとすると、第１図に示すような従来のスイッ
チングレギューレータのみでは実現できずに、入力ある
いは出力側に更にリップルフィルターが必要となり、リ
ップルフィルターによる電圧ロスによる効率低下や部品
点数の増大となり、本来のスイッチングレギュレーター
の小型高性能という点が発揮できなかった。

本考案はこの問題を解決するもので第２図に示すように
入力電源と、デユーティ−変調部（モノマルチ２）との
間に開ループ９を追加することにより、上記欠点の克服
を可能とするものである。

以下に詳細に示す。

第２図の具体回路例を第３図に示す。

入力電源は抵抗ｒ１を介してツェナーダイオードＤ１に
印加され、そのツェナーダイオードＤ１により定電圧化
され、この電圧はトランジスタＱ０．Ｑ２で構成する基
準発振器であるアステーブルマルチ１とデユーティ−が
可変されるモノマルチ２の電源と比較器５ ’（Ｑ８）
の基準電圧として使用される。

基準発振器１の発振周波数は約３０ＫＨｚに設定する。

この基準発振器１の出力はトランジスタＱ２のコレクタ
ーよりＣ３Ｆｒ１２ の微分回路およびダイオードＤ
２を介して３０ ＫＨｚの周期でモノマルチ（トランジ
スタＱ３ 、 Ｑ４で構成）２をトリガースル。

このモノマルチ２のデ′ニーティーは増巾器７の出力（
トランジスタＱ７のコレクター出力）により変調される
。

すなわち、トランジスタＱ７のコレクター電位が高くな
るとデユーティ−は小さくなり、トランジスタＱ７のコ
レクター電位が低くなるとデユーティ−は大きくなる。

モノマルチ２の発振デユーティの間はトランジスタＱ４
がカットオフになるため、抵抗ｒｌｏを介してトランジ
スタＱ５が導通し抵抗ｒｔｔを介してトランジスタＱ６
のベース電流が流れ、トランジスタＱ６はＯＮする。

すなわちモノマルチ２の発振デユーティ−とトランジス
タＱ６のＯＮのデユーティ−は対応する。

今、入力電圧を１４ＶとするとトランジスタＱ６のコレ
クター電力は約１４ Ｖｐｐ の矩形波となる。

出力電圧の、発振周波数のリップルを３〜５ｍＶｐｐ以
下にしようとするとコイルＬ１．Ｌ２の二級以上のフィ
ルターが必要になってくる。

Ｄ３ 、 Ｌｌｔ Ｌ２ ｔ Ｃ７ｔ Ｃ８で構成され
るフィルター４の出力は出力電圧となり、かつ抵抗ｒ１
６．可変抵抗ＶＲ１を介してトランジスタＱ８のベース
に入力され、エミッタに接続されたツェナー電位と比較
される。

出力電圧が設定値より大きくなればトランジスタＱ８の
ベース電流が多く流れ、トランジスタＱ８のコレクター
電位が下り、トランジスタＱ７のベース電位が下り、ト
ランジスタＱ７のコレクター電流は増加し、モノマルチ
２のデユーティ−が小さくなり出力電圧は設定値に下ら
れる。

比較器５の出力（Ｑ８のコレクター）はｒ１４ ｔ ｒ
１５ ｊ Ｃ７で構成する位相補償回路６を介して増巾
回路７のトランジスタＱ７のベースに接続されている。

第３図の抵抗Ｒ１、コンデンサＣ１の直列回路のない状
態で、増巾器７のゲイン調整、ｒ１５．Ｃｇの選定によ
り、入力電源のリップルに対する応答を最適になるよう
に設計した特性例を第５図の実線に示す。

この第５図は入力電源リップルを４００ ｍＶｐｐ一定
としてリップル周波数を変化させた場合の出力電圧のリ
ップル値の値を示したものであり、これ以上にリップル
特性をよくしようとして負帰還のループゲインを上げる
と、レギュレータの動作は不安定になりやすい。

本考案では入力電源とモノマルチ２との間に第３図に示
すように、Ｒ１，Ｃ１を挿入する点に特徴を有する。

コンデンサＣ１は結合コンデンサであり、直流分をカッ
トし、抵抗Ｒ１による回路の直流動作点の変化を防ぐも
のであり、この抵抗Ｒ１の値を変化させると第４図に示
すような傾向が得られる。

抵抗Ｒ１がＲｍより大きい場合は、リップル電圧により
モノマルチ２のデユーティ−が変調され出力電圧のリッ
プルをキャンセルする方向に働き、Ｒｍでキャンセル効
果が最適になる。

Ｒ１ξＲｍに固定し、入力リップル周波数を変化させる
と第５図の一点鎖線で示すような特性を示す。

本考案では入力電源とモノマルチ２との結合には積分器
等の時定数がないことと、閉ループと直接関係ない開ル
ープにて操作するため、レギレータの安定度は悪くなら
ない。

以上の説明で明らかなように、本考案によれば、スイッ
チングレギュレーターの入力電源のリップルを、交流的
に開ループを介して付加することにより入力カップルに
対する応答特性を大幅に改善でき、かつこの改善効果は
、開ループ回路に積分時定数を使用しないために第５図
ｔこ示すようにＩＫＨｚ以上の高周波領域に対しても改
善効果をけん著に示すものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電源回路の１例を示すブロック図、第２
図は本考案の１実施例を示すブロック図、第３図は同実
施例の具体的な回路図、第４図および第５図は同動作説
明図である。 １・・・・・・基準発振器、２・・・・・・モノマルチ
、３・・・・・・スイッチング回路、 ４・・・・・・フィルター ５・・・・・・比 較回路、 ６・・・・・・位相補償回路、 ７・・・・・・増巾器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 入力電源を、基準発振器によりトリガーされる単安定マ
   ルチバイブレークの出力により制御されるスイッチング
   回路と積分回路を介して出力端子に導き、前記積分回路
   の出力レベルに応じて前記単安定マルチバイブレークの
   デユーティ−を変化せしめる電源回路において、前記入
   力電源のレベル変化に応じて前記単安定マルチバイブレ
   ークのデユーティ−を変化せしめる制御ループを付加し
   たことを特徴とする電源回路。