JPS61210870A - Switching regulator - Google Patents

Switching regulator

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Publication number
JPS61210870A
JPS61210870A JP4984285A JP4984285A JPS61210870A JP S61210870 A JPS61210870 A JP S61210870A JP 4984285 A JP4984285 A JP 4984285A JP 4984285 A JP4984285 A JP 4984285A JP S61210870 A JPS61210870 A JP S61210870A
Authority
JP
Japan
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resistor
transformer winding
transformer
voltage
output
Prior art date
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Application number
JP4984285A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsuhiko Inaba
克彦 稲葉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Publication of JPS61210870A publication Critical patent/JPS61210870A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

PURPOSE:To protect a simple circuit from being overloaded, by detecting current through a switching transistor, and by contriving the detected voltage and the voltage from a transformer winding changing in proportion with DC input voltage, to be put together. CONSTITUTION:The conducting angle of a switching transistor 2 is controlled according to DC output. When the switching transistor 2 is ON, then voltage generated on a transformer winding N3 is in proportion with DC input voltage, and the voltage for feedback is provided by a diode 3, a resistance 4, and a resistance 6. Excess current is detected by a transistor 7, and when DC output is abnormally increased, current is conducted to the transistor 7.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、スイッチング素子がオン時にトランスに励磁
エネルギーを蓄え、そのオフ時に励磁エネルギーをはき
出し、出力を得る方式のいわゆる一石形フライバック方
式のスイッチングレギュレータ、特に、過電流保護等に
用いるための電流検出性能を含むスイッチングレギュレ
ータに関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention utilizes a so-called single-stone flyback method in which a switching element stores excitation energy in a transformer when it is on, and releases excitation energy when it is off to obtain an output. The present invention relates to switching regulators, and particularly to switching regulators that include current detection performance for use in overcurrent protection and the like.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のスイッチングレギュレータは、一端が直流入力の
一端に接続された第1のトランス巻線と第2のトランス
巻線とを有するトランスと、一端が前記第1のトランス
巻線の他端に接続され他端が前記直流入力の他端に接続
されたスイッチング素子と、前記第2のトランス巻線の
両端に接続され前記スイッチング素子の開閉を制御する
ことにより安定化された直流出力を得るための整流平滑
回路とを含んで構成される。
A conventional switching regulator includes a transformer having a first transformer winding and a second transformer winding, one end of which is connected to one end of a DC input, and a second transformer winding, and one end of which is connected to the other end of the first transformer winding. A switching element whose other end is connected to the other end of the DC input, and a rectifier connected to both ends of the second transformer winding to obtain a stabilized DC output by controlling opening and closing of the switching element. It is configured to include a smoothing circuit.

このような従来のスイッチングレギュレータにおいて過
電流保護等に用いるために電流検出を行なうには直流出
力に抵抗を挿入して直接スイッチングレギュレータの出
力電流を検出したり、またスイッチング素子に直列に抵
抗あるいは電流トランスのみを設けてスイッチング素子
を流れる電流を直接検出したりして過電流保護回路に送
り込んでいた。
To detect current for overcurrent protection in such conventional switching regulators, it is necessary to insert a resistor into the DC output to directly detect the output current of the switching regulator, or to insert a resistor or current in series with the switching element. Only a transformer was installed to directly detect the current flowing through the switching element and send it to the overcurrent protection circuit.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながら、前者の電流検出の場合、直流出力電流が
大きいときKは、検出用抵抗に大きな電力のものが必要
であったり、あるいは小さな抵抗値のものが必要であり
その選択が容易でないという欠点があり、さらに直流出
力の前段つまりスイッチングレギュレータの出力整流平
滑回路等で異常な電流が流れても検出できず損傷を増大
させてしまうという欠点があった。
However, in the case of the former type of current detection, when the DC output current is large, K requires a detection resistor with a large power or a small resistance value, which is difficult to select. Furthermore, even if an abnormal current flows in the stage before the DC output, such as the output rectifying and smoothing circuit of the switching regulator, it cannot be detected and damage increases.

一方、後者の電流検出の場合は、−石彫フライバック方
式のスイッチングレギュレータに用いたときには、同じ
直流出力電流を得る場合でも、直流入力電圧が大きく変
化するとその電流パルスの波高値が大きく変化するため
1例えば電流パルスの波高値を検出して過電流保敢を行
った場合直流入力により保護される直流出力電流が大き
く変わってしまうという欠点があり、直流入力電圧が高
いときにせっかくの保護回路を設けてもスイッチングレ
ギーレータの出力側には大きな負担がかかるという欠点
があった。
On the other hand, in the case of the latter current detection, - When used in a stone-carved flyback type switching regulator, even if the same DC output current is obtained, if the DC input voltage changes greatly, the peak value of the current pulse will change greatly. 1. For example, if overcurrent protection is performed by detecting the peak value of a current pulse, the disadvantage is that the DC output current that is protected by the DC input will change significantly, so it is difficult to use the protective circuit when the DC input voltage is high. Even if provided, there was a drawback that a large load was placed on the output side of the switching regulator.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明のスイッチングレギュレータは、一端が直流入力
の一端に接続された第1の抵抗と、一端が前記直流入力
の他端に接続された第1のトランス巻線と第2のトラン
ス巻線と一端が前記第1の抵抗の他端に接続された第3
のトランス巻線とを有するトランスと、一端が前記第1
のトランス巻線の他端に接続され他端が前記第1の抵抗
の他端に接続されたスイッチング素子と、前記第2のト
ランス巻線の両端に接続され前記スイッチング素子の開
閉を制御することにより安定化された直流出力を得るた
めの整流平滑回路と、直列に接続されたダイオードおよ
び第2の抵抗からなり一端が前記第3のトランス巻線の
他端に接続式れた直列回路と、一端が前記直列回路の他
端に接続され他端が前記第1の抵抗の他端に接続された
第3の抵抗と、両端が前記第1の抵抗の一端および前記
第3の抵抗の一端に接続された電流検出素子とを含んで
構成でれる。
The switching regulator of the present invention includes: a first resistor having one end connected to one end of the DC input; a first transformer winding and a second transformer winding having one end connected to the other end of the DC input; is connected to the other end of the first resistor.
a transformer having a transformer winding, one end of which is connected to the first transformer winding;
a switching element connected to the other end of the transformer winding and whose other end is connected to the other end of the first resistor; and a switching element connected to both ends of the second transformer winding to control opening and closing of the switching element. a rectifying and smoothing circuit for obtaining a stabilized DC output; a series circuit comprising a diode and a second resistor connected in series, one end of which is connected to the other end of the third transformer winding; a third resistor with one end connected to the other end of the series circuit and the other end connected to the other end of the first resistor; and both ends connected to one end of the first resistor and one end of the third resistor. and a connected current detection element.

すなわち、本発明のスイッチングレギーレータは、第1
のトランス巻線と第2のトランス巻線を持つトランスと
、スイッチング素子と、前記トランスの第2のトランス
巻線に接続された整流平滑回路と、前記トランスの第1
のトランス巻線と前記スイッチング素子とを直列に接続
した直列回路を非安定化直流入力の一端に接続し前記ス
イッチング素子の開閉を制御することにより、前記整流
平滑回路から安定化された直流出力を得るスイッチング
レギュレータに於いて、前記直列回路と非安定化直流入
力との間に設けられた第1の抵抗と、前記トランスにさ
らに設けられた第3のトランス巻線と、該第3のトラン
ス巻線の一端に接続されたダイオードと、該ダイオード
の他端と第1の抵抗の直流入力側とは反対側の端子との
間に接続された第2.第3の抵抗の直列回路゛とで構成
され、前記第3の巻線の他!を第1の抵抗のいずれかの
端子に接続−1第1の抵抗の直流入力に接続された端子
と前記第2.第3の抵抗の接続端子との間に声続された
電流検出素子とを含んで構成される。
That is, the switching regulator of the present invention has the first
a transformer having a transformer winding and a second transformer winding, a switching element, a rectifying and smoothing circuit connected to the second transformer winding of the transformer, and a first transformer winding of the transformer.
A series circuit in which the transformer winding of the transformer and the switching element are connected in series is connected to one end of the non-stabilized DC input, and opening and closing of the switching element is controlled, thereby receiving the stabilized DC output from the rectifying and smoothing circuit. In the switching regulator obtained, a first resistor provided between the series circuit and the unregulated DC input, a third transformer winding further provided in the transformer, and the third transformer winding. a diode connected to one end of the line, and a second resistor connected between the other end of the diode and the terminal opposite to the DC input side of the first resistor. It consists of a series circuit of a third resistor, and in addition to the third winding! is connected to either terminal of the first resistor. and a current detection element connected to the connection terminal of the third resistor.

すなわち、本発明のスイッチングレギュレータ弊トラン
スの第1のトランス巻線とスイッチング素子との直列−
路と直流入力の一端との間に設けられた第1の抵抗と、
トランスの第1のトランス巻線およびW!2のトランス
巻線とは別にさらに設けられた第3のトランス巻線の一
端に接続されたダイオードと、ダイオード?もう一方の
別の端子とilの抵抗の直流入力側とは反対の端子との
間に設けられた第2の抵抗および第3の抵抗の直列回路
とを有し、第2.第3の抵抗の接続点と第−の抵抗の直
流入力側の端子との間から電圧を取り出す電流検出回路
により実現妊れる。つまりスイッチング素子を流れる電
流を検出するための第1の抵抗に現われる電圧に、トラ
ンスの第3のトランス巻線とダイオードとによって得ら
れる直流入力電圧に応じて変化する電圧を第2.第3の
抵抗を介して一部重畳させることにより実現1れる。
That is, in the switching regulator of the present invention, the first transformer winding of the transformer and the switching element are connected in series.
a first resistor provided between the line and one end of the DC input;
The first transformer winding of the transformer and W! A diode connected to one end of a third transformer winding, which is provided separately from the second transformer winding, and a diode? a series circuit of a second resistor and a third resistor provided between the other terminal and the terminal opposite to the DC input side of the resistor of il; This can be realized by a current detection circuit that extracts a voltage between the connection point of the third resistor and the DC input side terminal of the negative resistor. That is, the voltage appearing at the first resistor for detecting the current flowing through the switching element is added to the second resistor, which changes depending on the DC input voltage obtained by the third transformer winding of the transformer and the diode. This can be achieved by partially overlapping the resistors through the third resistor.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明の実施例について%図面を参照して説明す
る。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention.

第1図に示すスイッチングレギュレータは、トランス巻
線N、、N、を含むトランスlと、スイッチングトラン
ジスタ2と、ダイオード8と、コンデ/す9からなる整
流回路で構H,でれる部分が一石彫フライバック方式の
スイッチングレギュレータで、さらに、トランスlのト
ランス壱NNs。
The switching regulator shown in Fig. 1 consists of a rectifier circuit consisting of a transformer L including transformer windings N, N, a switching transistor 2, a diode 8, and a capacitor 9. It is a flyback type switching regulator, and further includes a transformer I NNs.

ダイオード3.抵抗4.5.6を含んで榊取石れペース
間に入力して過電流検出を行うためのものである。
Diode 3. It includes resistors 4, 5, and 6 and is input between the Sakaki Tori paces to detect overcurrent.

次に、第1図に示すスイッチングレギュレータの動作を
説明する。
Next, the operation of the switching regulator shown in FIG. 1 will be explained.

スイッチングトランジスタ2は直流出力に応じてその導
通角が制御され、出力には一定の電圧が得られているも
のとする。スイッチングトランジスタ2がオンするとト
ランス巻線N、に電流が流れトランス1に励磁エネルギ
ーが蓄えられ、次に、スイッチングトランジスタ2がオ
フすると励磁エネルギーはトランス巻線N2からダイオ
ード8を通して放出されコンデンサ9は充電される。抵
抗5にはスイッチングトランジスタ2と同一の電流が流
れておりこの両端に発生する電圧もこの電流に比例して
いる。
It is assumed that the conduction angle of the switching transistor 2 is controlled according to the DC output, and a constant voltage is obtained at the output. When switching transistor 2 is turned on, current flows through transformer winding N, and excitation energy is stored in transformer 1. Next, when switching transistor 2 is turned off, excitation energy is released from transformer winding N2 through diode 8, and capacitor 9 is charged. be done. The same current as that of the switching transistor 2 flows through the resistor 5, and the voltage generated across the resistor 5 is also proportional to this current.

今、一定の直流出力を得ている時直流入力電圧が高くな
ると、スイッチングトランジスタ2の導通角はせはまり
、従ってダイオード8の導通角は広がるため、スイッチ
ングトランジスタ2を流れるパルス111流つまり抵抗
5の両端のパルス電圧は減少する。つまり、抵抗5の両
端から電流検出を行うと四−の直流出力であっても直流
入力電圧によりその検出は大きく値が狂うことになる。
Now, when a constant DC output is obtained and the DC input voltage increases, the conduction angle of the switching transistor 2 becomes tighter, and therefore the conduction angle of the diode 8 widens. The pulse voltage at both ends decreases. In other words, if current is detected from both ends of the resistor 5, the detected value will be greatly deviated by the DC input voltage even if it is a 4-DC output.

そこで、スイッチングトランジスタ2がオンの時、トラ
ンス巻線NsK発生する電圧は直流入力電圧に比例して
おり、この電圧をダイオード3.抵抗4゜抵抗6により
帰還させ抵抗4,6の接続点と直流入力の(−)端子と
の間から検出すると上記の直流入力電圧による狂いは補
正されることになる。従ってこの帰還のための各定数を
適尚に選択すればパルス電圧1に直流出力が一定であれ
ば直流入力によらずほぼ一定にできるわけである。
Therefore, when the switching transistor 2 is on, the voltage generated in the transformer winding NsK is proportional to the DC input voltage, and this voltage is transferred to the diode 3. If it is detected between the connection point of the resistors 4 and 6 and the (-) terminal of the DC input by feeding back through the resistor 4 and resistor 6, the deviation due to the DC input voltage will be corrected. Therefore, if each constant for this feedback is appropriately selected, if the DC output is constant for the pulse voltage 1, it can be made almost constant regardless of the DC input.

トランジスタ7は過電流検出を行うためのものであり、
直流出力が異常に増加した時電流検出電圧11S増加し
ある点でトランジスタ7が導通し過電流が検出される。
Transistor 7 is for detecting overcurrent,
When the DC output abnormally increases, the current detection voltage 11S increases and at a certain point, the transistor 7 becomes conductive and an overcurrent is detected.

このように、第1図に示すスイッチングレギュレータは
、常に一定の直流出力に対し過負荷保護を行うことがで
きるわけである。
In this way, the switching regulator shown in FIG. 1 can always perform overload protection against a constant DC output.

第1図に示すスイッチングレギーレータにおいて、抵抗
5には比較的小さな抵抗値のものが使用ちれ、抵抗4,
6には抵抗5よりも十分大きな抵抗値のものが帰還量に
応じて選択される。
In the switching regulator shown in FIG. 1, a resistor 5 with a relatively small resistance value is used;
A resistor 6 having a sufficiently larger resistance value than the resistor 5 is selected depending on the amount of feedback.

本発明のスイッチングレギュレータは、第1図に示す実
施例を一部変更して、補正の適宜性をはかるため抵抗4
の代わりに足亀圧ダイオードと抵抗の直列回路を使用す
ることや、トランス巻線N3のダイオード3側の端子と
は反対側の端子を直流入力の(−)端子に接続すること
、ダイオード30カソードとトランス巻線N3の一端と
の間にコンデンサを設けることができるのはもちろんで
ある。
The switching regulator of the present invention partially changes the embodiment shown in FIG.
Instead, use a series circuit of a diode and a resistor, or connect the terminal of the transformer winding N3 opposite to the terminal on the diode 3 side to the (-) terminal of the DC input, or connect the diode 30 cathode to the (-) terminal of the DC input. Of course, a capacitor can be provided between the transformer winding N3 and one end of the transformer winding N3.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明のスイッチングレギュレータは、−石彫フライバ
ック方式のスイッチングレギーレータに於いて、スイッ
チングトランジスタを流れる電流を検出し、その検出電
圧に、直流入力電圧に比例して変化するトランス巻線か
らの電圧を帰還させて重畳するという方法により、簡便
な回路構成で、直流入力電圧によらず直流出力にほぼ応
じた電流検出ができ、一定の直流出力で効果的な過負荷
保護を行うことができ、直流出力側の回路素子に電力的
余裕を持たせる必要が無く安価にできるという効果があ
る。
The switching regulator of the present invention detects the current flowing through the switching transistor in a stone-carved flyback type switching regulator, and adds the voltage from the transformer winding, which changes in proportion to the DC input voltage, to the detected voltage. By using a method of feedback and superimposition, it is possible to detect a current that roughly corresponds to the DC output regardless of the DC input voltage with a simple circuit configuration, and it is possible to perform effective overload protection with a constant DC output. There is no need to provide a power margin for the circuit elements on the output side, and the cost can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す回路図である。 l・・・・・・トランス、2・・・・・・スイッチング
トランジスタ、3,8・・・・・・ダイオード、4.5
,6・・・・・−抵抗、7・・・・・・トランジスタ、
9・・・・・・コンデンサ、N、、N、、N、・・・・
・・トランス巻線。 草 /[!I
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention. l...Transformer, 2...Switching transistor, 3,8...Diode, 4.5
, 6...-Resistor, 7...Transistor,
9... Capacitor, N,, N,, N,...
...Transformer winding. Grass / [! I

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 一端が直流入力の一端に接続された第1の抵抗と、一端
が前記直流入力の他端に接続された第1のトランス巻線
と第2のトランス巻線と一端が前記第1の抵抗の他端に
接続された第3のトランス巻線とを有するトランスと、
一端が前記第1のトランス巻線の他端に接続され他端が
前記第1の抵抗の他端に接続されたスイッチング素子と
、前記第2のトランス巻線の両端に接続され前記スイッ
チング素子の開閉を制御することにより安定化された直
流出力を得るための整流平滑回路と、直列に接続された
ダイオードおよび第2の抵抗からなり一端が前記第3の
トランス巻線の他端に接続された直列回路と、一端が前
記直列回路の他端に接続され他端が前記第1の抵抗の他
端に接続された第3の抵抗と、両端が前記第1の抵抗の
一端および前記第3の抵抗の一端に接続された電流検出
素子とを含むことを特徴とするスイッチングレギュレー
タ。
a first resistor having one end connected to one end of the DC input; a first transformer winding and a second transformer winding having one end connected to the other end of the DC input; and a first resistor having one end connected to the other end of the DC input; a transformer having a third transformer winding connected to the other end;
a switching element having one end connected to the other end of the first transformer winding and the other end connected to the other end of the first resistor; and a switching element connected to both ends of the second transformer winding. A rectifying and smoothing circuit for obtaining a stabilized DC output by controlling opening and closing, a diode and a second resistor connected in series, one end of which was connected to the other end of the third transformer winding. a series circuit; a third resistor having one end connected to the other end of the series circuit and the other end connected to the other end of the first resistor; A switching regulator comprising: a current detection element connected to one end of a resistor.
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