JPS62178164A - 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】 １束上立札凰光訪 本発明は、スイッチングレギュレータ、特に小型で消費
電力の少ない制御回路用電源を備えた他励式スイッチン
グレギュレータに関連する。

災釆Δ技帆 第３図に示される通り、従来の他励式スイッチングレギ
ュレータでは、余波整流回路２により商用交流から直流
に変換された電流は、全波整流回路２の出力側に形成さ
れた１対の直流電源ライン間に接続された入力平滑用コ
ンデンサ３に供給される。全波整流回路２とコンデンサ
３は、直流電源１を構成する。このコンデンサ３の一端
には。

出力トランス４の一次巻線５の一端が接続される。

この出力トランス４の二次巻ＩｖＩ６は、整流平滑回路
７に接続され、負荷８に直流電流を供給する。

整流平滑回路７は、二次巻線６の一端に直列に接続され
たダイオード９及び平滑用チョーク１０と、二次巻線６
の他端とダイオード９のカソードとの間に接続されたダ
イオード１１と、二次巻線６の他端と平滑用チョーク１
０の出力端に接続された平滑用コンデンサ１２とで構成
される。ＩＩ流平滑回路７と負荷８との間には、出力電
圧検出回路１３が接続される。

出力トランス４の一次巻線５の他端は、スイッチングト
ランジスタ１４のドレインに接続される。

このトランジスタ１４のソースは、コンデンサ３の他端
に接続される。また、トランジスタ１４のゲートは、制
御回路１５から駆動信号が供給され。

この制御回路１５は、定電圧回路１６によって電力が供
給される。定電圧回路１６は、コンデンサ３の一端に接
続されたコレクタと、制御回路１５に接続されたエミッ
タと、定電圧ダイオード１７を介してコンデンサ３の他
端に接続されたベースとを有するトランジスタ１８が設
けられる。トランジスタ１８のコレクタとベース間は、
抵抗１９によって接続される。制御回路１５には、上記
出力電圧検出回路１３から負荷８に供給される電圧に対
応する検出信号が印加される。

上記構成において、トランジスタ１４を駆動する制御回
路１５は、定電圧回路１６によって電力が供給される。

即ち、整流回路２がらコンデンサ３を通じて定電圧回路
１６に電流が供給されると、トランジスタ１８のベース
は、定電圧ダイオード１７によって一定電圧レベルに保
持され、このため制御回路１５には、一定電圧の電力が
供給される。トランジスタ１４のゲートには、制御回路
１５からパルス幅が制御された駆動信号が与えられ１、
この駆動信号が高レベルのとき、トランジスタ１４がオ
ンとなり、低レベルのとき、トランジスタ１４がオフと
なる。トランジスタ１４がオンのとき、−次巻線５とト
ランジスタ１４のドレイン及びソース間に電流が流れ、
二次巻線Ｇには、巻線比に対応しかつダイオード９を順
方向にバイアスする電圧が発生する。この電圧によって
ダイオード９及び平滑用チョーク１０を通じて負荷８に
電流が供給される。上記トランジスタ１４がオフのとき
は、−次−４１！５の電流は、流れない、負荷８に印加
される直流出力電圧は、出力電圧検出回路１３によって
検出され、この検出信号は、制御回路１５に与えられる
。制御回路１５は、負荷８への出力電圧が高いとき、パ
ルス幅の狭い駆動信号をトランジスタ１４のゲートに供
給し、逆に負荷８への出力電圧が低いとき、パルス幅の
広い駆動信号をトランジスタ１４のゲートに供給する。

このように、負荷８へ印加される出力電圧は、定電圧化
される。

第４図は、制御回路１５に電力を供給する回路を設けた
他の従来例を示す、第４図では、第３図と相違する部分
について説明すると、出力トランス４には三次巻線２９
が設けられ、三次巻線２９の一端はトランジスタ１４の
ソースに接続される。

二次巻１１７！、２９の他端は、定電圧回路２０に接続
される。定電圧回路２０は、三次巻線２９の他端に接続
されたダイオード２１と、ダイオード２１のカソードと
三次巻線２９の一端とに接続されたコンデンサ２２と、
ダイオード２１のカソードに接続されたコレクタ、ダイ
オード２３を介して制御回路１５に接続されたエミッタ
及び定電圧ダイオード２４を介して三次巻線２９の一端
に接続されたトランジスタ２５と、トランジスタ２５の
コレクタとベースとを接続する抵抗２６とで構成される
。

第４図に示されるスイッチングレギュレータでは、起動
時に定電圧回路１６を通じて制御回路１５に電力が供給
され、起動後は三次巻線２９及び定電圧回路２０を通じ
て制御回路１５に電力が供給される。

■が　　しようとする間　々 ところで、第３図に示される従来のスイッチングレギュ
レータでは、定電圧回路１６から制御回路１５に電力が
供給されるが、この方法では、入力電圧が高いため定電
圧回路１６での消費電力が大きくなり、スイッチングレ
ギュレータの効率が低下しまた耐圧の高いトランジスタ
でトランジスタ１８を構成しなければならない欠点があ
った。

第４図に示される従来のスイッチングレギュレータでは
、三次巻線２９及び定電圧回路２０から制御回路１５に
電力を供給することにより、定電圧回路１６の消費電力
を抑制することができる。しかし、このスイッチングレ
ギュレータでは、制御回路１５へ電力を供給する２つの
定電圧回路が必要であるから１回路部品数の増加及び装
置の価格が上昇しまた耐圧の高いトランジスタ１８を必
要とする欠点があった。

そこで本発明は、上記欠点のないスイッチングレギュレ
ータを提供することを目的とする。

間ドＱを　決するための手 本発明は、直流電源に出力トランスの１次巻線を介して
接続されたスイッチング素子をオン・オフして前記出力
トランスの２次巻線から直流出力を取り出すスイッチン
グレギュレータにおいて。

前記直流電源の端子間に抵抗とコンデンサとからなる充
電回路を接続し、＠ｊｔｉ１次＠線に電磁的に結合した
巻線から整流出力を取り出す直流電流供給回路と、前記
コンデンサの充電電圧が所定電圧以上となったとき、前
記スイッチング素子のオン・オフを制御する制御回路に
定電圧化した直流出力を供給する定電圧回路とを前記コ
ンデンサに接続する。

旦 上記回路において、起動時には前記直流電源から前記充
電回路を通じて定電圧回路に電力が供給され、起動後は
直流電流供給回路から前記定電圧回路に電力が供給され
る。

叉盪■ 以下１本発明の実施例を第１図及び第２図について説明
する。この説明では、第１図に示される部分のうち第３
図及び第４図に示される部分と同一の部分には、同一符
号を付し、説明を省略する。

第１図に示される通り、直流電源１を構成する全波整流
回路２とコンデンサ３との端子間に抵抗３１とコンデン
サ３２とからなる充電回路３３を接続し、−次巻線５に
電磁的に結合した三次巻線３４から整流出力を供給する
直流電流供給回路３５と、コンデンサ３２の充電電圧が
所定電圧以上となったとき、スイッチング素子１４のオ
ン・オフを制御する制御回路１５に定電圧化した直流出
力を供給する定電圧回路３６とをコンデンサ３２に後続
し、起動時には直流電源１から充電回路３３を通じて定
電圧回路３６に電力が供給され、起動後は直流電流供給
回路３５から定電圧回路３６に電力が供給される。

直流電流供給回路３５は、二次巻［３４とコンデンサ３
２との間に接続されたダイオード３７を有する。また定
電圧回路３６は、制御回路１５とコンデンサ３２との間
に接続された電圧制御用素子となるトランジスタ３８と
、このトランジスタ３８を駆動する駆動用スイッチング
回路３９とを有する。駆動用スイッチング回路３９は、
コンデンサ３２の一端に接続された定電圧ダイオード４
０と、定電圧ダイオード４０に接続されかつトランジス
タ３８を駆動するスイッチング素子４１とを有する。ト
ランジスタ３８は、コンデンサ３２に接続されたコレク
タと、制御回路１５に接続されたエッミタと、定電圧ダ
イオード４３を通じて直流電源１の負側端子に接続され
たベースとを有する。スイッチング素子４１は、定電圧
ダイオード４０に接続されたベースを有するトランジス
タ４４と、トランジスタ４４のコレクタにベースが接続
されたトランシタ４５とを有する。トランジスタ４４と
４５のエミッタは、いずれも直流電源］、の負側端子に
接続される。またトランジスタ４４のベースは、抵抗４
６を通じてトランジスタ３８のエミッタにも接続される
７更にトランジスタ４４と４５のコレクタは、いずれも
トランジスタ３８のコレクタにそれぞれ抵抗４７と４８
とを通じて接続される。トランジスタ４５のコレクタは
、トランジスタ３８のベースにも接続される。

次に第１図の回路の動作について第２図のタイムチャー
トと共に説明する。第２図は、第１図に示される回路の
コンデンサ３２の電圧Ｖｃと定電圧回路３６の出力電圧
Ｖｏとを示すタイムチャートある０図中のＶｚは、定電
圧ダイオード４０の電圧レベルを示す、電源が投入され
ると、抵抗３１を通じてコンデンサ３２に電流が流れ、
コンデンサ３２の充電が開始される。これに伴って、ト
ランジスタ４５はオンをするがトランジスタ４４と３８
はオフのままである。コンデンサ３２を流れる電流によ
ってコンデンサ３２の充電電圧が定電圧ダイオード４０
のしきい値を超える時刻ｔユになると、定電圧ダイオー
ド４０を通じてトランジスタ４４のベースに電流が流れ
、トランジスタ４４がオンとなる。従って、トランジス
タ４５がオフとなり、トランジスタ３８のベースに電流
が流れ、トランジスタ３−８がオンとなる。これによっ
て抵抗４６からトランジスタ４４にベース電流が供給さ
れるので、駆動用スイッチング回路３９は、自己保持さ
れ、トランジスタ４４と３８は、オン状態を維持する。

ここで制御回路１５に低入力信号等のアラーム信号があ
ると、スイッチング素子としてのトランジスタ１４を起
動させないため、コンデンサ３２の充電電圧は低下し、
時刻ｔ２では、トランジスタ４４がオフ、トランジスタ
４５がオン、トランジスタ３８がオフとなるので、制御
回路１５への電力供給は停止される。

時刻ｔ２以後は、上記電源投入時と同様の動作を行い、
再びコンデンサ３２が充電される。ここで、時刻１ｓに
おいて再び制御回路１５に電力供給が行われた時点でア
ラーム解除になると、制御回路１５は、トランジスタ１
４を起動させる。トランジスタ１４の起動後は、−次巻
線５とトランジスタ１４のドレイン及びソースとを通じ
て電流が流れるので、二次巻線６と整流平滑回路７を通
じて負荷８に電流が供給される。

第２図から明らかなように時刻ｔ１でトランジスタ１４
が起動されるまでトランジスタ３８は。

オンとオフとを反復し、トランジスタ１４の起動後は、
直流電流供給回路３５及びトランジスタ３８を通じて制
御回路１５に電力が供給される。

本発明の実施例は、同−技彬的範囲内で変更が可能であ
る０例えば、上記実施例では、１石式スイッチングレギ
ュレータについて説明したが、２石以上のインバータ式
スイッチングレギュレータにも適用できる。また上記実
施例では、トランジスタ１４のオン時に出力トランス４
に蓄積されたエネルギを負￥Ｒ８に供給するフォワード
式スイッチングレギュレータが示されたが、トランジス
タ１４のオフ時に出力トランス３に蓄積されたエネルギ
を負荷８に供給するフライバック式のスイッチングレギ
ュレータにも本発明を実施できることは、明白である。

更に、駆動用スイッチング回路３９では、ｐｎｐ形トラ
ンジスタを使用して回路を構成することもできる。スイ
ッチング素子１４は、電解効果トランジスタ（ＦＥＴ）
を使用する例を示したが、従来のパワートランジスタを
使用してもよい。

月ＩＩυ灸匙 本発明のスイッチングレギュレータでは、上述のように
、直流電源の端子間に抵抗とコンデンサとからなる充電
回路を接続し、出力トランスの一次巻線に電磁的に結合
した巻線から整流出方を取り出す直流電流供給回路と、
前記コンデンサの充電電圧が所定電圧以上となったとき
、スイッチング素子のオン・オフを制御する制御回路に
定電圧化した直流出力を供給する定電圧回路とを前記コ
ンデンサに接続し、起動時には前記直流電源から前記充
電回路を通じて前記定電圧回路に電力が供給され、８動
後は前記直流電流供給回路から前記定電圧回路に電力か
供給されるように構成したので、定電圧回路で消費され
る電力を減少できると共に、第４図に示されるトランジ
スタＬ８又は２５のうち一方を−ｓ　Ｒ８でき、このた
め回に！構成を簡素化できる利点がある。また電圧精度
の高い出方を制御回路１５に供給できると共に耐圧の低
いトランジスタ３８を使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明によるスイッチングレギュレータの回
路図、第２図は、この回路に使用されるコンデンサ３２
のｆ４圧Ｖｃと定電圧回路３６の電圧Ｖｏを示すタイム
チャート、第３図及び第４図は、いずれも従来のスイッ
チングレギュレータの回路図を示す。 １００．直流電源　　４６３．出力トランス５１０．−
次巻線　　　６００．二次巻線１４０．スイッチング素
子　１５１．制御回路３１６．抵抗　　　　　３２０．
コンデンサ３３０．充電回路　　　３４１．三次巻線３
５０．直流電流供給回路 ３６６．定電圧回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流電源に出力トランスの１次巻線を介して接続
   されたスイッチング素子をオン・オフして前記出力トラ
   ンスの２次巻線から直流出力を取り出すスイッチングレ
   ギュレータにおいて、前記直流電源の端子間に抵抗とコ
   ンデンサとからなる充電回路を接続し、前記１次巻線に
   電磁的に結合した巻線から整流出力を取り出す直流電流
   供給回路と、前記コンデンサの充電電圧が所定電圧以上
   となったとき、前記スイッチング素子のオン・オフを制
   御する制御回路に定電圧化した直流出力を供給する定電
   圧回路とを前記コンデンサに接続し、起動時には前記直
   流電源から前記充電回路を通じて前記定電圧回路に電力
   が供給され、起動後は前記直流電流供給回路から前記定
   電圧回路に電力が供給されることを特徴とするスイッチ
   ングレギュレータ。
2. （２）上記定電圧回路は、上記制御回路と上記コンデン
   サとの間に接続された電圧制御用素子と、該電圧制御用
   素子を駆動する駆動用スイッチング回路とを有する特許
   請求の範囲第（１）項記載のスイッチングレギュレータ
   。
3. （３）上記コンデンサと上記巻線との間にダイオードが
   設けられ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。
4. （４）上記駆動用スイッチング回路は、上記コンデンサ
   に接続された定電圧ダイオードと、該定電圧ダイオード
   に接続されかつ上記電圧制御用素子を駆動するスイッチ
   ング素子とを有す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。