JPS6151510B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はIC化に好適なスイツチングレギユレ
ータに関する。

先ず第１図を参照して、本出願人が先に提案し
たスイツチングレギユレータについて説明する。

入力端子１ａ，１ｂに加えられた交流電圧は整
流回路２及びコンデンサ３で整流及び平滑され、
その得られた直流電圧はキツク用抵抗器１８を通
じて制御回路１７及びドライブ回路２１に供給さ
れるようになされて、交流電源投入時にこの制御
回路１７及びドライブ回路２１を駆動する。また
上記直流電圧（直流入力電圧）はスイツチング回
路４に供給されて例えば20〜30KHzの周波数でス
イツチングされる。このスイツチングパルスはス
イツチング制御回路１７からドライブ回路２１を
介して供給される。スイツチング回路４のスイツ
チング出力はトランス５の１次巻線５ａに供給さ
れる。２次巻線５ｂに誘起されたパルス電圧はダ
イオード（整流回路、高速ダイオード）６、及び
コンデンサ７，８及びチヨークコイル９より成る
平滑回路１０で整流及び平滑され、出力端子１１
に直流出力電圧が得られる。これと共に３次巻線
５ｃに誘起されたパルス電圧はダイオード（高速
ダイオード）３８及びコンデンサ３９で整流及び
平滑され、その直流電圧は制御回路１７及びドラ
イブ回路２１に電源電圧として供給される。

制御回路１７は鋸歯状波発振器１９及びコンパ
レータ２０で構成されており、結局鋸歯状波発振
器１９とコンパレータ２０とでパルス巾変調器が
構成される。コンパレータ２０には鋸歯状波電圧
と誤差増巾器１４からの比較電圧が供給される。
従つてこのコンパレータ２０より鋸歯状波電圧と
比較電圧との各レベルのクロス点で立上り及び立
下るパルスが得られる。このパルスはドライブ回
路２１を通じスイツチングパルスとしてスイツチ
ング回路４に供給される。

更に、トランス５の３次巻線５ｃに誘起される
パルス電圧をダイオード（高速ダイオード）４０
及びコンデンサ４１で整流及び平滑し、その直流
電圧を可変抵抗器（ポテンシヨメータ）４２及び
抵抗器４３で分圧した電圧を検出電圧として誤差
増巾器１４に加えるようにしている。尚、可変抵
抗器４２に加えられるＰ点の電圧変動を抑えるた
めにダイオード４０として小信号用のものを用い
ることができる。また、応答を早めるためにコン
デンサ４１として小容量のものを用いることがで
きる。

かくして、３次巻線５ｃに誘起されるパルス電
圧に基いて、制御回路１７及びドライブ回路２１
の電源電圧と検出電圧とを得るようにしているの
で、制御回路１７、誤差増巾器１４及びドライブ
回路２１のワンチツプIC化が可能となる。

かかるスイツチングレギユレータによれば、直
流入力電圧を所定周波数でスイツチングした電圧
をトランスの１次側に加え、２次側より直流出力
電圧を得るように成すと共にスイツチングパルス
のデユーテイを制御回路により制御することによ
つて直流出力電圧を安定化するようにしたスイツ
チングレギユレータにおいて、上記トランスに３
次巻線を設け、この３次巻線に誘起された電圧に
基いて上記制御回路の電源電圧と上記スイツチン
グパルスのデユーテイを制御するための検出電圧
とを得るようにしたから、検出電圧が供給される
誤差増巾器、制御回路及びドライブ回路のワンチ
ツプIC化が可能になると共に、トランスの２次
巻線側の出力直流電圧の変動検出電圧を制御回路
に供給するために従来用いられていたフオトカプ
ラを省略することができる。

しかしながら、上述したスイツチングレギユレ
ータは次のような欠点がある。以下これについて
説明する。先ず、第１の欠点は、レギユレーシヨ
ンが３〜15％程度とあまり良くないことである。
この理由について、第２図及び第３図を参照して
説明する。第２図は第１図の一部の回路を抽出し
て示したもので、第２図に於て、第１図と対応す
る部分には同一符号を付している。尚、第２図に
於てＱはスイツチング回路４を構成するスイツチ
ング用トンジスタを示す。

さて、トランス５は、１次巻線５ａと２次、３
次巻線５ｂ，５ｃとの間に結局係数が良好でな
く、ある程度のリーケージインダクタンスが有る
ものとする。又、簡単のため、２次及び３次巻線
５ｂ，５ｃの巻回数を同じにする。かくすると、
トランジスタＱがオンオフすることによつて２次
及び３次巻線５ｂ，５ｃの各両端に発生する電圧
Ｖは波形は第３図Ａに実線にて示す如く同じにな
る。第２図及び第３図に於て、Voは出力端子１
１の負荷電圧、Ioは２次巻線５ｂを流れる電流の
波形、Vcは出力端Ｐの検出電圧、Icは３次巻線
５ｃを流れる電流の波形を夫々示す。又、Vsは
電圧Ｖのスパイク電圧を示す。

今、電流Io，IcがIo＞Icであるとすると、電流
IoIcの波形は第３図Ｂ，Ｃに実線にて示す如くな
る。尚、第３図に於て横軸は時間ｔである。従つ
て、第３図Ａに示す如く、電圧Vo，Vcの関係は
Vo＜Vcとなる。尚、Io＜Icのときは、勿論Vo＞
Vcとなる。従つて、Vo＝Vcにしてレギユレーシ
ヨンを良くするためには、Io＝Icにしなければな
らない。

以上から分ることは、レギユレーシヨンは、リ
ーケージインダクタンスが大きい程、又、スパイ
ク電圧Vsが大きい程悪化することである。この
場合、リーケージインダクタンスが小さくても、
スパイク電圧Vsが大きければ、レギユレーシヨ
ンは悪化する。そして、このスパイク電圧Vsは
第５図に示す如く負荷電流Ioの増大と共に増大す
る。従つて、負荷電流Ioに対する負荷電圧Voの
特性は第４図に示す如くなり、レギユレーシヨン
の悪いことが分る。

又、第２の欠点はトランス５の３次巻線５ｃ側
に於て、高価な高速ダイオードを３８，４０と２
個も用いていることである。

かかる点に鑑み、本発明は上述のスイツチング
レギユレータに比し、レギユレーシヨンが良好
で、しかもトランス５の３次巻線５ｃ側の高速ダ
イオードが少なくてすむようなスイツチングレギ
ユレータを提案せんとするものである。

以下に第６図を参照して、本発明をその一実施
例につき詳細に説明するも、第１図と対応する部
分には同一符号を付して重複説明を省略する。

本発明は、直流入力電圧の供給されるスイツチ
ング回路４と、スイツチング回路４の出力が１次
巻線５ａに供給されるトランス５と、トランス５
の２次巻線５ｂに接続される整流回路（整流用ダ
イオード）６と、整流回路６に接続される第１の
平滑回路１０と、スイツチング回路４を駆動する
ドライブ回路２１と、第１の平滑回路１０の負荷
電圧の変動に応じてデユーテイーが変化するスイ
ツチングパルスを発生してドライブ回路２１に供
給するスイツチング制御回路１７とを有し、第１
の平滑回路１０より直流出力電圧を出力するスイ
ツチングレギユレータに於て、トランス５に３次
巻線５ｃを設け、３次巻線５ｃに複数、本例では
２個のダイオード４５，４６を同方向に直流接続
し、複数のダイオード４５，４６の直列回路の前
段及び後段の各整流出力点に夫々第２及び第３の
平滑回路（平滑用コンデンサ）４１，３９を接続
し、第２の平滑回路（平滑用コンデンサ）４１の
出力電圧をスイツチング制御回路１７に第１の平
滑回路１０の負荷電圧の変動検出電圧として供給
し、第３の平滑回路３９の出力電圧をスイツチン
グ制御回路１７に動作電圧として供給し、第１の
平滑回路１０の負荷電流の変動に応じて３次巻線
５ｃを流れる電流を変化させる電流制御手段５２
を設けるものである。

更に、第６図について説明する。ダイオード４
５は、そのアノードがトランス５の３次巻線５ｃ
の一端に接続され、そのカソードがコンデンサ４
１を通じて接地される。更にダイオード４６のア
ノードがダイオード４５のカソードに接続され、
ダイオード４６のカソードがコンデンサ３９を通
じて接地される。

この場合、３次巻線５ｃに直接接続されたダイ
オード４５は、ダイオード６と共に高速ダイオー
ドが望ましいが、ダイオード４６は普通のダイオ
ード（低速ダイオード）で十分である。ダイオー
ド４６は整流用及び逆流防止用であると共に、制
御回路１７の起動時に抵抗器１８を流れる起動電
流がコンデンサ４１の流れるのの防止用でもあ
る。

尚、ドライブ回路２１の動作電圧は第２の平滑
回路３９から得ることなく、端子２１ａを通じて
別の電源より動作電圧を得ている。

次に電流制御手段５２について説明する。ダイ
オード４６のカソードが可変インピーダンス用ト
ランジスタ５０のコレクタに接続され、そのエミ
ツタが抵抗器５１を通じて接地される。更に、第
１の平滑回路１０の出力側に負荷電流検出手段４
７を設ける。これは平滑回路１０と出力端子１１
との間に接続された抵抗器及び光源としての発光
ダイオードの並列回路と、この発光ダイオードの
発光光を受光する受光素子としてのホトトランジ
スタとから成るホトカプラにて構成される。そし
て、そのホトトランジスタの出力を増幅器４８を
通じてトランジスタ５０のベースに供給するよう
にしている。そして、第１の平滑回路１０の負荷
電流が増加すると、２次巻線５ｂの電流が増加
し、トランジスタ５０のコレクタ・エミツタ間の
インピーダンスが低下して第３の平滑回路３９の
負荷電流も増加し、これにより３次巻線５ｃの電
流が増加し、逆に第１の平滑回路１の負荷電流が
減少する（２次巻線５ｂの電流も減少する）と第
２の平滑回路３９の負荷電流が低下し（３次巻線
５ｃの電流も減少し）、これ等負荷電流は正の相
関をもつて変化する。

次にこの第６図の回路について、第２図及び第
３図を参照して説明する。第６図についても、上
述した第２図の回路を考えると、２次巻線５ｂを
流れる電流Ioが第３図Ｂの破線の如く上昇する
と、トランス５の２次及び３次巻線５ｂ，５ｃの
各両端の電圧Ｖも第３図Ａの破線の如く上昇し、
スパイク電圧Vsも大となるが、３次巻線５ｃの
電流Icも第３図Ｃの配線の如く上昇するので、第
１の平滑回路１０の負荷電圧Vo及び第２の平滑
回路４１の出力端Ｐの検出電圧Vc′の差が小さく
なつて、この第６図のスイツチングレギユレータ
は第１図のものに比し、レギユレーシヨンが例え
ば１〜２％と頗る向上する。

次に、第７図を参照して、本発明の他の実施例
を説明するも、第１図及び第６図と対応する部分
には同一符号を付して重複説明を省略する。本例
では、電流可変手段５２が第６図の場合と異なる
ものである。本例の電流可変手段５２は、第３の
平滑回路３９の負荷として制御回路１７に加え
て、これにドライブ回路２１を接続して構成する
ものである。

この第７図の回路では、第１の平滑回路１０の
負荷電流が増大すると、スイツチング回路４がオ
ンとなつている期間が長くなり、即とトランス５
の１次巻線５ａに供給されるパルス電圧のデユー
テイーが大となり、このためドライブ回路２１に
流れる電流が大となり、結果第３の平滑回路３９
の負荷電流が大となる。即ち、３次巻線５ｃの電
流が増大する。又、第１の平滑回路１０の負荷電
流が減少すれば、第３の平滑回路３９の負荷電流
も減少する。即ち、３次巻線５ｃの電流は減少す
る。結局第３の平滑回路３９の負荷電流は第１の
平滑回路１０の負荷電流に対し正の相関をもつて
変化することになる。

この第７図の実施例の場合に、レギユレーシヨ
ンが1.5〜２％と頗る向上すると共に、第６図の
実施例に比し、構成が簡単となる共に、端にホト
カプラが不要となるので、一層コストダウンを図
ることができる。

上述せる本発明によれば、レギユレーシヨンが
向上し、又、トランス５の３次巻線５ｃ側の高速
ダイオーの数を１個と減少させてコストダウンを
図ることができる。勿論、誤差増幅器１４、制御
回路１７及びドライブ回路２１のワンチツプIC
化が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は先行技術としてのスイツチングレギユ
レータを示す回路図、第２図は第１図の動作説明
に供する回路図、第３図は波形図、第４図及び第
５図は夫々特性曲線図、第６図及び第７図は夫々
本発明の異なる実施例を示す回路図である。 ４はスイツチング回路、５はトランス、６は整
流回路、１０は第１の平滑回路、１７はスイツチ
ング制御回路、２１はドライブ回路、４５，４６
はダイオード、４１，３９は夫々第２及び第３の
平滑回路、５２は電流可変手段である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 直流入力電圧の供給されるスイツチング回路
   と、該スイツチング回路の出力が１次巻線に供給
   されるトランスと、該トランスの２次巻線に接続
   される整流回路と、該整流回路に接続される第１
   の平滑回路と、上記スイツチング回路を駆動する
   ドライブ回路と、上記第１の平滑回路の負荷電圧
   の変動に応じてデユーテイーが変化するスイツチ
   ングパルスを発生して上記ドライブ回路に供給す
   るスイツチング制御回路とを有し、上記第１の平
   滑回路より直流出力電力を出力するスイツチング
   レギユレータに於て、上記トランスに３次巻線を
   設け、該３次巻線に複数のダイオードを同方向に
   直列接続し、該複数のダイオードの直列回路の前
   段及び後段の各整流出力点に夫々第２及び第３の
   平滑回路を接続し、上記第２の平滑回路の出力電
   圧を上記スイツチング制御回路に上記第１の平滑
   回路の負荷電圧の変動検出電圧として供給し、上
   記第３の平滑回路の出力電圧を上記スイツチング
   制御回路に動作電圧として供給し、上記第１の平
   滑回路の負荷電流の変動に応じて上記３次巻線を
   流れる電流を変化させる電流制御手段を設けたこ
   とを特徴とするスイツチングレギユレータ。