JPS611265A - スイツチングレギユレ−タ - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 本発明はスイッチングレギュレータに係り、特に起動時
、自励的に動作せしめ、定常時、他励的に動作を行うよ
うにしたスイッチングレギュレータの改良に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近年、スイッチングレギュレータは、ディジタル機器に
限らずテレビジョン受像機等の通信機器への搭載も盛ん
に行なわれている。

第３図は従来回路として他励式スイッチングレギュレー
タの一例を示す回路図である。

第３図において、符号１は商用交流電源を示し一ブリッ
ジ形ダイオード整流器２の交流入力端に交流電圧を印加
し、その一方の直流出力端は接地され、他方の出力端よ
り整流出力としての入力直流電圧Ｖｉｎが導出される。

この出力端は、平滑用コンデンサ３を有してコンバータ
トランス４の１次側主巻線４１の一端に接続されるとと
もに、起動用抵抗５の一端に接続されている。この抵抗
５は、回路を電源投入から一定期間（以下起動期間とい
う）を要して定常動作ならしめるための起動用電源を提
供するもので、その他端は、出力スイ１ツチングトラン
ジスタ６のベースに出力端７ａ　　が接続されたコント
ロール用集積回路７（以下コントロール回路という）の
電源端７ｂ　　に接続されている。

一方、前記出力スイッチングトランジスタ６（以下単に
出力トランジスタという）のエミッタは接地端に接続さ
れ、コレクタは前記主巻線４１の他端に接続されている
。この主巻線４Ｉには、補助巻線４２が電磁誘導結合し
ており、同補助巻線４２の一端は接地端に接続されると
ともに他端は、整流ダイオード８を介して前記起動用抵
抗５の他端に接続されている。なお、この起動用抵抗５
の他端と接地端との間には、前記整流ダイオード８に対
する平滑コンデンサ９が介装される。

この他、コンバータトランス４には、前記主巻線４．に
電磁誘導結合した２次側出力巻線４．が設けられ、同巻
線４３はダイオード１０およびコンデンサ１１からなる
整流平滑用のラダー接続（前記ダイオード８とコンデン
サ９の構成と同じ）を介して回路の出力端子１２に出力
直流電圧Ｖ。を供給する。

このような構成のスイッチングレギュレータは、起動期
間に抵抗５を通して入力直流電圧■ｉｎに基づく電圧が
コントロール回路Ｔに電源電圧として印加され、この、
電圧により前記コントロール回路７から発生するスイッ
チング用の駆動信号で出カドランジスタロをオン・オフ
動作させる。このオン・オフ動作により主巻線４１に生
ずる電圧は、補助巻線４２に誘起されダイオード８の出
力端よりコントロール回路７の電源端７ｂ　　に印加さ
れる。したがって、コントロール回路７は定常動作時に
おいて、起動用抵抗５および補助巻線４．を通して電源
が供給されることになる。この補助巻線４□からの電源
は、出カドランジスタロのスイッチング周波数、又はデ
ユーティ−を出力電圧■。の変動に応じてコントロール
するものである。

しかし、この場合、起動用抵抗５の値は小さくしなけれ
ばならず、この抵抗５で消費される電力は、無視し得な
いものがあり、回路の変換効率を悪化していた。

そこで、この対策回路として提供されたのが第４図に示
す回路である。この第４図において、第３図と同一部分
には同一符号を記しその構成の説明は省略する。すなわ
ち、この回路は、電源投入時、出カドランジスタロを直
接駆動せしめたもので、入力直流電圧Ｖｉｎの導出ライ
ンと出カドランジスタロのベース間に起動抵抗１３を接
続し、かつ、この抵抗１３の機能を補助して出カドラン
ジスタロを定常動作ならしめる自励用巻線４４、コンデ
ンサ１４および抵抗１５から成る直列接続を、回出カド
ランジスタロのベースと接地端との間に介装しである。

ただし、前記自励用巻線４４はコンバータトランス４に
巻装されることは言うまでもなく、かつ、主巻線４．と
同相の電圧が誘起されるようになっている。

また、主巻線４．には、前記補助巻線４．に相当する他
励用巻線４．が電磁誘導結合されており、この他励用巻
線４．は整流ダイオード８および平滑コン−ル回路７の
電源端７１）に印加している。

こうすることにより、電源投入時、起動抵抗１３を通し
て若干のベース電流が出カドランジスタロに供給され、
このベース電流により生ずる同トランジスタ６のコレク
タ電流ｉｃ　　の増加で主巻線４Ｉから自励用巻線４４
に同相の電圧が誘起される。この電圧は、コンデンサ１
４および抵抗１５を通して出カドランジスタロのベース
に印加され、同トランジスタ６に対して正帰還作用を及
ぼすことになる。この正帰還作用で出カドランジスタロ
は一気にオン状態になり、これによる主巻線４ｍの電圧
が自励用巻線４４に誘起されてコンデンサ１４を逆充電
し、抵抗１５とコンデンサ１４とで定まる時定数の後、
出カドランジスタロは再びオフ状態となる。このような
自励発振動作が繰り返えされると、他励巻線４５に誘起
される電圧がダイオード８を通してコントロール回路７
に電源としての直流電圧ＶＣとなって印加され、コント
ロール回路７からスイッチング用の駆動信号が出カドラ
ンジスタロのベースに供給されることとなる。これによ
り、回路は自励動作から他励動作に移行し、前記駆動信
号に基づくスイッチング動作を行うことになる。この場
合、コンデンサ９の直流電圧ＶＣは、スイッチングのデ
ユーティ又は周波数を制御する制御電圧としての役割も
果している。つまり、定常動作（他励動作）においては
、コントロール回路７は、コンデンサ９の両端電圧を一
定にすべく出カドランジスタロを制御する。

このように、第４図の回路は、抵抗１３，１５、コンデ
ンサ１４および巻線４４から構成される自励回路と、コ
ントロール回路７、ダイオード８、コンデンサ９および
他励用巻線４．から構成される他励回路とを有し、自励
回路の動作の後他励回路を動作させるものである。そし
て、自励回路のトリガとしての抵抗１３からの電流が微
少で済むため、同抵抗１３の値を大きく設定することが
でき、その結果抵抗１３での損失が小さく１回路の変換
効率を第３図に比して良くすることができることになる
。

しかしながら、第４図の回路は、商用交流電源１の変動
に対する出カドランジスタロの応答が問題であった。

すなわち、第４図の回路においては、商用交流電源１が
その可変範囲の最小電圧のときであって、かつ、出カド
ランジスタロのエミッタ接地直流電流増幅率ｈＦＫが最
小（ばらつき）の場合にも確実に自励動作するように設
定しておく必※がある。

このような設定条件において、商用交流電源１が可変範
囲の最大電圧まで変化し、かつ、出カドランジスタロの
ｂＦＥが最大の場合には、出カドランジスタロへのベー
ス電流が過大となり、蓄積効果によるターンオフ時間が
長くなるため、スイッチングのデユーティあるいは周波
数がコントロール回路７からの駆動信号に無関係に変化
されてしまう。また、ｈＦｇの効果により出カドランジ
スタロのコレクタ電流の変化範囲も大きくなり、前者の
変化と相俟って出力直流電圧■。はもとよりコンデンサ
９からの直流電圧Ｖｃ　　も異常にはね昇げ。

コントロール回路７は出カドランジスタロのコントロー
ルをできなくなってしまうという不都合があった。゛換
言すれば、丸μ作期間に自励動作による電圧が他励動作
に・よる電圧を越えて大きくなるものである。このよう
に、第４図の回路では、商用交流電源１の許容可変範囲
を広くすることができないという欠点があった。

また、第４図のように自励回路と他励回路を併用した回
路では、遠隔制御で電源のオン・オフ動作を行わせる場
合に、自励回路および他励回路を同時に制御しなければ
ならず、そのための回路構成が複雑化するといった問題
も生じていた。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、回路の変換
効率を損うことなく、商用交流電源の変化に対して出力
トランジスタを安定に制御することができ、しかも商用
交流電源の広い変化範囲を許容するようにしたスイッチ
ングレギュレータの提供を目的とする。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するため、本発明によるスイッチングレ
ギュレータは、商用交流電源の整流出力である入力直流
電圧をコンバータトランスの主巻線に印加するとともに
、この主巻線の他端と基準電位端との間に出力トランジ
スタのコレクタ・エミッタ間を接続し、前記入力直流電
圧を第１およし、これにより生ずるコンバータトランス
の主巻線を介した自励用巻線の電圧で前記出力トランジ
スタを自励的に駆動する一方、前記主巻線を介したコン
バータトランスの他励用巻線に発生する電圧でコントロ
ール回路をして出力トランジスタを他励的に駆動せしめ
、かつ、前記第１および第２の抵抗の接続点の電位を前
記他励用巻線の電圧に基いて制御するようにした回路で
ある。

〔発明の実施例〕

以下１本発明を図示の実施例について具体的に説明する
。

第１図は本発明に係るスイッチングレギュレータの一実
施例を示す。

第１図において、第４図と同一部分に同一符号を記し、
商用交流電源１、整流器２、平滑コンデンサ３、コンバ
ータトランス４等の構成は従来通りである。また、コン
バータトランス４の主巻線４１の一端も出カドランジス
タロのコレクタに接続され、同トランジスタ６のエミッ
タは接地端子に接続されるとともに、ベースは、コント
ロール回路７の出力端７ａ　　に接続されている。本発
明は、前記コンバータトランス４の主巻線４．の他端と
出カドランジスタロ０ベースとの間に、第１および第２
の抵抗１６．１７を直列に接続し、これらの接続点にコ
ンバータトランス４の自励用巻線４４、コンデンサ１４
および抵抗１５から成る自励回路からの電圧を印加する
ようになっている。また、コンバータトランス４の他励
用巻線４．は、整流ダイオード８および平滑コンデンサ
９のラダー接続を介して前記コントロール回路７の電源
端７ｂ　　に接続されるとともに、抵抗１８および抵抗
１９から成る電臣分王用直列抵抗の一端に接続されてい
る。この直列抵抗の他端は接地端子に接続されている。

また、この直列抵抗の接続点は、エミッタが接地端子に
接続されたバイアス発生用のトランジスタ２０のベース
に接続され、このトランジスタ２０のコレクタが、＠間
第１およびｔｆ、２の抵抗１ｆｉ、１７の接続点に接続
されている。

以上のような構成の本回路装置によれば、電源投入の際
、出カドランジスタロにコレクタ電流を発生させるため
には、従来と同様に微小なベース電流でよく、第１およ
び第２の抵抗１６．１７の値を大きくでき回路の損失が
最小限で出カドランジスタロを起動することができる。

一方、出カドランジスタロのｈｐｇが柴犬の条件下にお
いて、商用交流電源１が可変範囲の最大電圧まで変化し
た場合、第１および第２の抵抗１６゜１７を通して出カ
ドランジスタロのベースに電流が供給され、自励回路の
動作と相俟って出カドランジスタロのベース電流が過剰
な状態になるが、本発明は、第１および第２の抵抗１６
．１７の接続点の電流をトランジスタ２０のコレクタ・
エミッタを通して接地端子に流している。このトランジ
スタ２０は、出力直流電圧■。に呼応したコンデン＋９
からの直流電圧■。が抵抗１８．１９によって分圧され
た電圧によって制御されているので、商用交流電源１の
変化に基く出力直流電圧■。

の変動に応じて出カドランジスタロのベース電流を制限
することができる。つまり一本発明で新たに設けた抵抗
１８．１９およびトランジスタ２０からなる回路は、他
励回路による出力直流電圧■。

の変化分を抑え、出力直流電圧■。の正常値より若干低
い電圧で出カドランジスタロが動作するようにしたもの
である。これにより、商用交流電流１の変化範囲が最大
で、出カドランジスタロのｈＦＥが最大であっても、出
力直流電圧■０　のはね上がりを未然に防止するわけで
ある。

次に、第２図は本発明の電源オン・オフ手段の一例を示
す回路図である。

第２図において、第１図と同一部分には同一符号を記し
、その特徴とする構成のみを説明する。

符号２１は遠隔制御手段（不図示）からの電源オン・オ
フ信号が供給される端子であり、この端子２１はダイオ
ード２２を介してトランジスタ２０のベースに接続され
るとともに、抵抗２３およびトランジスタ２４のベース
・コレクタ間を介してコンｌ−ロール回路７のオン・オ
フ制御端子７゜に接続されている。なお、トランジスタ
２４のエミッタは接地端子に接続されている。

このようにわ７！成することにより、例えば電源オン会
オフ信号のオフ時のレベルをハイレベル、オン時のレベ
ルをロウレベルとすると、電澱をオフする」只合、ハイ
レベルの信号がトランジスタ２Ｇのベースに印加され、
同トランジスタ２０をオンして恥、１および第２の抵抗
１６．１７の接続点の電位を接地電位に保持することに
なり、自励回路からの′電圧は出カドランジスタロに印
加されなくなる。また−　１−→レジスタ２４もオンし
てコントロール回路７の駆動信号を停止させることがで
き。

出力直流電圧は発生し７なくなって、電源をオフするこ
とができる。

なお、本発明で新たに設けた、抵抗１６〜１９およびト
ランジスタ２０等はコントロール回路７に集積化するこ
とも容易である。要は本発明は、対して出力トランジス
タのベース電位を安定化し、回路の確実な起動を行なわ
しめ、かつ、出力が異常変化しないようにしたものであ
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、商用交流電源の変
化に対して自励回路による出力トランジスタのベース電
流の変化を一定に保持することができ、商用交流電源の
変化を広い範囲で許容するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るスイッチングレギュレータの一実
施例を示す回路図、第２図は本発明て゛電源オン・オフ
させる場合の一例を示す回路図、第３図は従来のスイッ
チングレギュレータの一例を示す回路図、第４図は他の
従来例を示す回路図である。 １・・商用交流電源、　　２・−・ブリッジ型整流器、
４・・・コンバータトランス（４，・・・主巻線、４４
・・・自励用巻線、４．・・・他励用巻線）、 ６・・・出力スイッチングトランジスタ、７・・コント
ロール回路、 ８・・・整流用グイオード、 ９．１４・・・コンデンサ、１５〜１９・・・抵抗−２
０・・・トランジスタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １次側に主巻線、自励用巻線および他励用巻線を、２次
   側に出力巻線を有するコンバータトランスと、 このトランスの前記主巻線の一端に商用交流電源を整流
   して取得される入力直流電圧を印加する整流回路と、 前記主巻線の他端からコレクタ・エミッタ路を介して基
   準電位端に接続された出力トランジスタと、 この出力トランジスタのベースおよび前記整流回路の出
   力端間に直列に接続され、電源投入の際に前記出力トラ
   ンジスタを起動する第１および第２の抵抗と、 前記主巻線を介して自励用巻線に誘起した電圧を前記第
   １および第２の抵抗の接続点に供給して、起動時に前記
   出力トランジスタを自励的に駆動せしめる自励回路手段
   と、 前記主巻線を介して他励用巻線に誘起した電圧を前記出
   力巻線側で得られる出力直流電圧に対応した直流電圧と
   する電源発生手段と、 この電源発生手段からの電圧によって前記出力トランジ
   スタのベースへの定常時の駆動信号を発生し、同トラン
   ジスタを他励的に駆動せしめるコントロール回路と、 前記第１および第２の抵抗の接続点の電位を、前記電源
   発生手段からの電圧に基いて、前記自励回路手段から出
   力トランジスタへのベース電流が制限されるように制御
   するバイアス手段とを具備したことを特徴とするスイッ
   チングレギュレータ。 （２）前記バイアス手段およびコントロール回路は、こ
   れらを遠隔操作手段からの電源オン・オフ信号で同時に
   制御することのできる回路手段が接続されることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載のスイッチングレギ
   ュレータ。