JPS6122758A - 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】 産業上の利用分野 本発明は、起動時に抵抗が低いランプ等の負荷に接続し
て使用することが出来るスイッチングレギュレータに関
するものである。

従来の技術 従来のスイッチングレギュレータのソフトスタート回路
は、第３図及び第４図に示す如く、制御パルス幅を徐々
に広げるように構成されている。

更に詳しく説明すると、スイッチングレギュレータの主
回路として、直流電源（１）と、直流電源＋１１にトラ
ンスの１次巻線（３）を介して接続されたスイッチング
トランジスタ（２）と、トランスの２次巻線（４）と、
この２次巻線（４）に接続された整流平滑回路（５）と
、この整流平滑゛回路（５）Ｋ接続された負荷（６）と
を有する。また、スイッチングトランジスタ（２）を断
続動作させるための制御パルスを供給するために、負荷
（６）の両端電圧を検出する抵抗（７１（８１と、三角
波発生器（９）と、検出用抵抗（７１（８１で検出した
電圧と三角波発生器（９）から得られる三角波電圧とを
比較１２、この比較出力を制御パルスとしてトランジス
タ（２）のベースに供給するコンパレータ００）とが設
けられている。（１１）は制御電源であり、コンパレー
タ（１０）及び三角波発生器（９）の電源端子に接続さ
れている。

更に、スイッチングレギュレータをソフトスターと動作
させるために、制御電源（１１）に接続された第１の抵
抗Ｒ１と第２の抵抗Ｒ２とから成る分圧回路と、第１の
抵抗Ｒ７に並列に接続されたソフトスタート用コンデン
サ（１２１と、このコンデンサ（１２の充放電を制御す
るためにコンデンサ（１２）に並列に接続されたコンデ
ンサ制御トランジスタａ３と、このトランジスタ（１３
）のエミツタ・ベース間に接続されたバイアス用抵抗α
力と、接地共通ライン（１５１とトランジスタ０３）の
ベースとの間にバイアス設定抵抗（Ｉ６）を介して接続
された起動スイッチ（１７１とを有する。なお、抵抗Ｒ
１とＲ２どの分圧点Ｐ１はダイオードα匂を介してコン
パレータ（１０）の反転入力端子に接続されている。

また、出力電圧検出抵抗（７）　ｆ８）の分圧点とコン
パレークＱＯ＋の反転入力端子との間にもダイオードθ
９が接続されている。

上述の如く構成されたスイッチングレギュレータにおい
て、起動スイッチ（ｌＤがオンの場合には、コンデンサ
制御トランジスタ０３）がオンに保たれ、分圧点Ｐ１の
電圧ｖｐがほぼ電源電圧■ＣＣとなる。三角波発生器（
９）は、第４図囚に示す如く、電源電圧Ｖｃｃよりも低
い電圧Ｖムと最小電圧ＶＢとの間で三角波電圧■を発生
する様に構成され、コンパレータ（１０１は三角波電圧
ＶＴと電圧ＶＰとを比較するので、起動スイッチａηが
オンの時には、コンパレータＱＯＩからオン制御パルス
が発生せず、スイッチングレギュレータの主回路はオフ
状態に保たれる。

次に、起動スイッチａηを第４図のｔｏ時点でオフに操
作すると、トランジスタ（１３）がオフになり、コンデ
ンサＱ２の充電が開始し、分圧点Ｐ、の電圧Ｖｐが徐々
に低下し、三角波電圧７丁を横切る。この結果、第４図
０３）に示す如く、コンパレータ（ｔｅｌからオン制御
パルスが発生し、トランジスタ（２）のオン・オフ動作
が開始する。そして、オン制御パルスの幅は、コンデン
サ０２の充電時定数によって決まる傾斜で変化する電圧
■に対応して広くなり、分圧点Ｐ１の電圧ＶＰは、分圧
抵抗Ｒ８とＲ２とで決まる一定値即ち（Ｒ２／　Ｒ１＋
Ｒ２）ＶＣＣまで変化し、定常勤ｆｌｆｌＫなる。スイ
ッチングトランジスタ（２）がオンオフ動作を開始する
と、負荷（６）の両端に出力電圧が得られる。この出力
検出電圧が起動回路の電圧Ｖｐよりも低い間はダイオー
ド（１９がオフに保たれ、ダイオード０８）がオンに保
たれる。出力電圧が定格電圧近傍まで上昇すると、出力
検出電圧が起動回路の電圧Ｖｐよりも高くなり、一方の
ダイオードＯａがオフ、他方のダイオード（Ｒ９）がオ
ンになり、コンパレータ（１０）は出力検出電圧によっ
て制御され、起動回路は制御に無関係になる。

発明が解決しようとする問題点 第３図の負荷（６）が起動時に比較的大きな抵抗値を有
する場合には、第４図に示すようなソフトスタート動作
であっても何らの問題も生じない。しかし、負荷（６）
がランプのように起動時（コールド状態時）に極めて小
さな抵抗となり、定常動作時（ホット状態時）ＶＣ高い
抵抗になり、後者が前者の７〜ｌＯ倍の抵抗値になる場
合には、第４図のソフトスタート方式では充分に電流を
制限することが出来ず、スイッチングトランジスタ（２
）が破壊することがある。勿論、第４図（４）における
電圧Ｖｐの傾きを小さくすれば、上述の如き問題は解決
されるが、ｔ０時点の定常状態に至るまでの時間即ち起
動時間が長くなり過ぎる。このため、ランプのような特
殊の負荷を接続する場合には、スイッチングレギュレー
タに電流検出回路を設け、更に、この検出に応答する過
電流制限回路を設けなければならなかった。従って、電
流検出による電力損失が発生した。また、電流制限回路
を設けることにより、回路が複雑になった。そこで、本
発明の目的は、比較的短い時間で起動を完了させること
が出来、且つ電流の制限を確実に達成することが出来る
スイッチングレギュレータを提供することにある。

問題を解決するだめの手段 上記目的を達成するための本発明は、起動指令に応答し
て直流電圧断続用スイッチングトランジスタを破壊しな
い範囲の幅狭の一定パルス幅のオン制御パルスを前記ト
ランジスタに一定時間のみ供給し、しかる後、前記トラ
ンジスタのオン制御パルスの幅を徐々に広げる制御回路
を設けたことを特徴とするスイッチングレギュレータに
係わるものである。

作用 起動初期において幅狭の一定パルス幅のオン制御パルス
を発生させるので、負荷電流の増大を伴なわないで、負
荷が起動される。しかる後、パルス幅が徐々に増大して
も、負荷は既に起動しているので、過大な負荷電流が流
れることはない。この結果、比較的短い起動時間である
にも拘らず、トランジスタの破壊を確実に防止すること
が出来る。

実施例 次Ｋ、第１図及び第２図を参照して本発明の実雄側に係
わるスイッチングレギュレータについて述べる。但し、
第１図で符号（１）〜（１■、及びＲ，、Ｒ２で示す構
成要素の機能及び接続関係は第３図で同一符号で示すも
のと実質的に同一であるので、その説明を省略する。第
１図の回路には、第１の抵抗Ｒ０と第２の抵抗Ｒ２とか
ら成る第１の分圧回路の分圧点Ｐ、の電圧Ｖｐを制御す
るために、第３の抵抗Ｒ３と第４の抵抗Ｒ４とから成る
第２の分圧回路が制御電源Ｑｌ）に接続され、この第２
の分圧回路の分圧点Ｐ２がダイオード（２０）を介して
分圧点Ｐ、に接続されている。また、ダイオード（２０
）を所定時間後にオフ制御するために、第４の抵抗Ｒ４
に並列にトランジスタ（２Ｉ）が接続されている。また
、所定時間が経過したことを示す信号を出力するために
制御電源（１１）と共通２４７０句との間に抵抗（２２
）　（２３＋を介してコンデンサ（２４）が接続され、
このコンデンサ（２４＋の一端がンエナーダイオードｔ
２■を介してトランジスタ（２］）のペースに接続され
ている。また、コンデンサ（財）の充電を起動スイッチ
αＤに同期して開始させるために、抵抗（２渇と（２９
との接続点がダイオード（２６）を介してスイッチＣ１
７）の一端に接続されている。なお、第１〜つＲ８とＲ
３との合成抵抗をＲＩ３、Ｒ２とＲ４との合成抵ように
各低抵Ｒ１〜Ｒ４の値が決定されている。

次に、第１図の回路の動作を第２図を参照して説明する
。第２図のｔｏ時点以前において起動スイッチ（ｌηが
オンに保たれている場合には、トランジスタ（Ｉ３）が
オンであり、コンデンサα２の電荷は零である。また、
ダイオードＩ２６）がオンであるため、コンデンサ（２
４）の充電も阻止され、この電荷も零である。

１０時点で起動スイッチ（１７１をオフにすれば、トラ
ンジスタ゛０３）もオフになり、コンデンサ圓の充電が
開始する。コンデンサ（１２）の充電電流は、コンデン
サ０２）と抵抗Ｒ２とから成る回路を流れるので、充電
時定数もこれにより決定され、分圧点Ｐ１の電圧Ｖｐは
第２図囚のｔ。〜ｔ１　区間に示す如く徐々に低下する
。起動初期においては、タイマ回路を構成するコンデン
サ（２４）が所定電位まで充電されていないために、ツ
ェナーダイオード責２５）、及びトランジスタるので、
分圧点Ｐ２の電位が分圧点Ｐｌの電位より高くなり、ダ
イオード（２０）はオンに保たれる。この結果、Ｐ１点
の電圧は、抵抗Ｒ１とＲ９との合成抵抗Ｒ１３と、抵抗
Ｒ２とＲ４との合成抵抗Ｒ２２とに依存する。コンデン
サαりの充電が進むに従って、分圧点Ｐ１の電圧Ｖｐが
徐々に低下し、第２図のｔ０時点で合成抵抗ＲＩＢとＲ
２２どの分割比によって電源電圧ＶＣＣ力を分害すされ
、Ｒ１，の両端電圧が霜、Ｒ７２の両端電圧力”Ｖ４と
なる。即ちＰ、の電圧ＶｐはＶ２４となる。電圧Ｖ２４
　Ｈ三角波電圧ＶＴの上限値Ｖムよりもわずかに低く設
定されているため、コンノくレータ叫からは第２図ＣＢ
）に示す幅狭パルスが発生し、ランプ負荷（６）に（ま
極めて低い電圧が印加される。ランプ負荷（６）（′！
、起動初期には極めて小さい抵抗値であるが、低電圧駆
動されるために過大電流が流れることはな〜・。従って
、スイッチングトランジスタ（２）の破壊力を防止され
る。一定パルス幅の幅狭ノくルスの発生期間ｔ１〜ｔ２
はｔ。−ｔ２からｔ。−１，を差し引いた値を有する。

一定パルス幅期間の終了時点ｔ２は、コンデンサＣ？４
）を含むタイマ回路により決定される。コンデンサ（２
４）は、ｔｏ時点から充電が開始され、この充電時定数
は、１２時点でンエナーダイオード（２９を介してトラ
ンジスタ（２１）をオンするように決定されている。

従って、ｔｏ％１２期間が経過すると、トランジスタ（
２１）がオンになり、抵抗Ｒ４が短絡される。この結果
、１２時点でダイオード＠）がオフになり、Ｒ１とＲ２
との分圧回路からＲ８とＲ４との分圧回路が切り離され
る。ｔ２で分圧比が変わると、コンデンサ（１２）の充
電が再び可能になり、電源電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ１とＲ２
とで分割した電圧■、とＶ２とが得られるｔ８時点まで
、分圧点Ｐ、の電圧ＶＰが徐々に低下する。電圧ＶＰが
徐々に低下すれば、第２図（Ｂ）に示す如（制御パルス
の幅が徐々に広くなるが、ランプ負荷（６）は、ｔ１〜
ｔ２の駆動である程度ホット状態となり、比較的高い抵
抗値になっているので、過大な電流がトランジスタ（２
）に流れることはない。

起動時には出力電圧が起動制御の電圧Ｖｐよりも低いの
で、ダイオードａ９がオフに保たれている。しかる後、
出力電圧が高くなると、検出抵抗（７）　（８）を通し
てＶｐよりも高い電圧が得られ、ダイオードσ９）がオ
ンになり、逆にダイオード０８１がオフになる。

この結果、起動回路は実質的に切り離され、出力電圧検
出に基づく制御が行われる。

以上、本発明の実施例について述べたが、本発明はこれ
に限定されるものでなく、更に変形可能なものである。

例えば、スイッチングレギュレータの主回路をトランス
を含まない回路としてもよい。また、コンパレータ（１
０）の基準電圧を一定値とし、三角波電圧を起動制御及
び出力電圧検出制御に基づいて変動させるようにしても
よい。また、ｔ、〜ｔ２の時間又はち〜ｔ２の時間を決
定するために単安定マルチパイプレーク等のタイマ回路
を設けてもよい。

発明の効果 上述から明らかな如く、起動初期に幅狭の一定パルス幅
による駆動期間を設け、その後、徐々にパルス幅を広げ
るよ５ＫＬ、だので、起動時の過電流を確実に防止する
ことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係わるスイッチングレギュレ
ータを示す回路図、第２図は第１図の各部の波形図、第
３図は従来のスイッチングレギュレータを示す回路図、
第４図は第３図の各部の波形図である。 （１）・・・電源、（２）・・・スイッチングトランジ
スタ、（６）・・・負荷、（９）・・・三角波発生器、
（１０）・・・コンノくレータ、（１１１：・・制御電
源、（１２１・・・コンデンサ、（１３１・・・トラン
ジスタ、卸・・・起動スイッチ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）起動指令に応答して直流電圧断続用スイッチング
   トランジスタを破壊しない範囲の幅狭の一定パルス幅の
   オン制御パルスを前記トランジスタに一定時間のみ供給
   し、しかる後、前記トランジスタのオン制御パルスの幅
   を徐々に広げる制御回路を設けたことを特徴とするスイ
   ッチングレギュレータ。
2. （２）前記制御回路は、 制御電源に接続された第１及び第２の抵抗（Ｒ＿１）（
   Ｒ＿２）から成る第１の分圧回路と、 前記第１の分圧回路から得られる分割電圧よりも高い分
   割電圧が得られるように設定され且つ前記制御電源に接
   続された第３及び第４の抵抗（Ｒ＿３）（Ｒ＿４）から
   成る第２の分圧回路と、 前記第２の分圧回路の分圧点から前記第１の分圧回路の
   分圧点に向って電流が流れる方向性を有して２つの前記
   分圧点間に接続されたダイオードと、 前記制御電源と前記第１の分圧回路の分圧点との間に接
   続されたコンデンサと、 前記コンデンサに並列に接続され且つ前記起動指令に応
   答してオフに制御されるスイッチと、前記起動指令に応
   答して所定時間を計測するタイマ回路と、 前記タイマ回路の出力に応答して前記所定時間の終了後
   に前記第２の分圧回路の分圧点の電位を前記第１の分圧
   回路の分圧点の電位よりも下げる制御をなす制御トラン
   ジスタと、 前記第１の分圧回路の分圧点の電位と三角波電圧とを比
   較して前記制御パルスを発生するコンパレータと から成るものである特許請求の範囲第１項記載のスイッ
   チングレギュレータ。