JPS6227030Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、スイツチングレギユレータ、更に詳
しくは１石フオワード形コンバータとして知られ
るスイツチングレギユレータにおいて、トランス
の励磁電流によりトランスに残留するエネルギー
を放出させるためのリセツト回路に関するもので
ある。

１石フオワード形コンバータの１次巻線には、
原理上一方向の励磁電流しか流れない。このた
め、主トランスは常時片励磁の状態で動作してい
る。この励磁電流によつて主トランスに蓄えられ
るエネルギーを、トランジスタがオフの期間に外
部へ放出しないと、トランス磁心の磁束変化ΔＢ
の最大値が徐々に増加し、磁気飽和を起こして１
次巻線に過大電流が流れるため、トランジスタを
破壊してしまう。よつてリセツト回路を付加し、
この蓄積エネルギーを放出する必要がある。この
蓄積エネルギーは、それまでにトランスに印加さ
れた電圧と時間の積であらわされるから、リセツ
トのためには、同じ電圧・時間積を逆極性でかけ
てやる必要がある。

従来よく用いられるリセツト回路の構成例を第
１図に示す。同図において、１はスイツチングト
ランジスタ、２はインバータトランス、３は＋の
入力電圧端子、４は−の入力電圧端子、５はスイ
ツチング指令入力端子、６は整流器、８は入力平
滑用コンデンサ、N₁はトランス２の１次巻線、
N₂はトランス２の２次巻線、N₃はトランス２の
１次側に設けた第３の巻線である。

商用交流を整流などして得られる直流電圧Vin
が入力端子３と４の間に印加されているとき、ス
イツチング指令入力端子５にオン、オフ指令を入
力してスイツチングトランジスタ１を周期的に導
通、不導通させたとき、トランス２の２次巻線
N₂に現われる出力電圧を図示せざる手段により
整流、平滑して負荷に供給する。

かかる動作時において、トランジスタ１がオフ
（不導通）となつた瞬間、トランス２の１次巻線
N₁の×印で示す側が逆起電圧により高電位とな
るため、整流器６が導通し、破線で示す経路をた
どり入力平滑用コンデンサ８を通してリセツト電
流が流れる。すなわち、トランス２の１次側に設
けた第３の巻線N₃はトランス２次巻線N₂と同様
のオン・オフ動作をしていることになる。このと
きN₁巻線に誘起されるフライバツク電圧をＶ_Fと
すると、N₃巻線の電圧は入力電圧Vinにクランプ
されるからＶ_F＝Ｎ_１／Ｎ_３×V₁となり、トランジスタ
１ のコレクタ・エミツタ間には、Ｖ_CE＝Ｖ_F＋Vin
なる電圧が加わる。

N₁巻線に誘起されるフライバツク電圧Ｖ_Fがト
ランス２に印加されている期間をＴ_Fとすると、
トランジスタ１のオン期間Ｔ_ONとの間には、トラ
ンスに残留するエネルギーの完全なリセツトのた
めには、Ｖ_F×Ｔ_F＝Vin×Ｔ_ON（一定）が成りた
たなければならない。ところが、入力電圧の供給
源である商用交流に瞬断が発生して入力電圧自体
にも瞬断が発生するなどの過渡状態が起きると、
等価的にトランジスタ１のオン期間Ｔ_ONが大とな
り、リセツトが完了しないうちに次のＴ_ONサイク
ルが来る状態が発生する場合がある。このとき
N₃巻線をトランジスタ１で短絡した状態となる
ため、トランジスタ１に過大電流が流れ、これが
トランジスタの破壊につながるという欠点があつ
た。

かかる欠点を除くために提案された従来の回路
例を第２図に示す。第２図の回路においては、第
３の巻線N₃は廃止し、その代り、１次側巻線N₁
と並列に、サージ吸収用コンデンサ９と抵抗７の
並列回路と整流器６の直列回路が接続されてい
る。この場合には、トランジスタ１がオフに転じ
たとき、１次巻線N₁には逆起電圧が、および
と図示した如き極性で発生するため、整流器６
を通して電流が流れる。すなわちこの方法によれ
ば、トランス２における蓄積エネルギーは、トラ
ンジスタ１のオフ期間に抵抗７の熱エネルギーと
して消費されるため、コンバータの効率が低下す
る。また、コンデンサ９の端子電圧が、電荷の充
放電により上下するが、負荷が軽負荷から重負荷
に急変する時に巻線N₁に生じるフライバツク電
圧をコンデンサ９で吸収できず、トランジスタ１
のコレクタ・エミツタ間に発生する電圧がトラン
ジスタのＶ_CE定格を越え、トランジスタを破壊に
導くという欠点があつた。

もう一度、従来技術の特徴を要約すると、第１
図の回路では、N₁巻線とN₃巻線の巻数を同じに
しておくと、トランジスタがオフしてトランスが
リセツトされるときに巻線N₃に発生する電圧
は、必ず入力電圧Vinにクランプされるので、ト
ランジスタの耐圧は低くてよいが、その代り巻線
N₃に発生する電圧の上限が入力電圧Vinにより決
められているので、入力電圧が低下したときと
か、或いはトランジスタのオン期間幅が広がつた
ときにはリセツトできないことがあり、リセツト
しないうちに次のトランジスタ・オンのサイクル
がくるとトランジスタに過大電流が流れて破壊に
つながることがある。

これに対し第２図の回路では第１図の回路と異
なり、トランジスタのオフ時に巻線N₁に生じる
逆起電圧の大きさを制限するものがないので、
（ということは、逆にトランジスタにその逆極性
の大きな電圧がかかることを意味するが）そのト
ランジスタの耐圧の範囲内で、トランスのリセツ
トそのものは確実に行なえるが、抵抗による熱損
失のため効率が悪く、また負荷が軽負荷から重負
荷に急変したときはトランジスタが破壊する恐れ
がある。

本考案は、上述の如き二つの従来技術の欠点を
除去し、利点のみを取り入れるためになされたも
のであり、従つて本考案の目的は、入力電圧が低
下したとき、或いはトランジスタのオン期間が広
くなつたときにも、トランスのリセツトを確実に
行なうことができ、しかも抵抗による熱損失を比
較的少なくして効率を高め、負荷電流が急変した
ときにもトランジスタの破壊が起きないようにし
たスイツチングレギユレータのリセツト回路を提
供することにある。

本考案の構成の要点は、トランスの１次巻線に
直流電圧源とスイツチング素子の直列回路を接続
し、該スイツチング素子を周期的に導通、不導通
させたときに該トランスの２次巻線にあらわれる
出力電圧を整流、平滑して負荷に供給するスイツ
チングレギユレータにおいて、該トランスの１次
側に第３の巻線を設け、該第３の巻線の一端を前
記直流電圧源の一方の極性に接続し、該第３の巻
線の他端と前記直流電圧源の他方の極性との間に
抵抗およびコンデンサから成る並列回路と整流器
との直列回路を接続し、しかも該整流器は、前記
スイツチング素子がオフ状態にあるときだけ導通
するように極性付けられて接続された点にある。

次に図を参照して本考案の一実施例を説明す
る。

第３図は本考案の一実施例を示す回路図であ
る。同図において、１はスイツチングトランジス
タ、２はインバータトランス、３は入力電圧の＋
端子、４は入力電圧の−端子、５はトランジスタ
１の駆動信号入力端子、６は整流器、７は抵抗、
８は入力電圧平滑用コンデンサ、９はサージ電流
吸収用コンデンサ、である。

本考案は、インバータトランス２の１次側に１
次巻線N₁の他に、図示するが如き極性で第３の
巻線N₃を設けるとともに、入力の−側端子４に
整流器６および抵抗７とコンデンサ９の並列回路
を通して第３の巻線N₃の一端を接続すると共
に、該巻線N₃の他端は、１次巻線N₁の一端と共
に、＋側入力端子３に接続している。

さて、トランジスタ１がオフとなつた直後、巻
線N₁の×印側が正電位となるようにフライバツ
ク電圧が発生するため、リセツト電流は図中破線
矢印の方向に流れる。第３の巻線N₃における電
圧は入力電圧Vinにクランプされる事になるので
N₁巻線に誘起される電圧VfはVf＝Ｎ_１／Ｎ_３・Vinとな り、トランジスタ１のコレクタ・エミツタ間電圧
Ｖ_CEは入力電圧Vinにフライバツク電圧Vfが加算
されたものになる。従つてフライバツク電圧Vf
は巻線N₁，N₃の巻数比により決定され、トラン
ジスタ１の最大定格を越える事のないように選定
できる。

さらに、入力電圧Vinが低下し、トランジスタ
のオン期間を長くする様動作し、整流器６が導通
している期間に次のトランジスタ・オンの指令信
号が来ても抵抗７がオン・オフ方式スイツチング
レギユレータの負荷となる様に動作する為、トラ
ンジスタ１のオン電流は制限され、過大電流によ
つてトランジスタ１が破損する事はなくなる。こ
の時、コンデンサ９は抵抗７に加わるサージ電圧
の吸収用として動作する。

以上説明した様に、本考案によれば、フライバ
ツク電圧は巻線N₁，N₃の巻数比と入力電圧によ
つて決定出来るから、負荷電流には影響されず、
負荷がパルス状に変化する過渡状態においても、
トランジスタの破損の恐れのない安全で、トラン
スのリセツトが確実なインバータ回路を構成でき
る。又、低入力電圧領域までパルス巾を充分に広
げる事が出来るから、入力瞬断に対しても瞬間的
にパルス幅を広げられるため、入力瞬断に対する
出力保持時間を長くできるという利点が本考案に
はある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ、スイツチング
レギユレータにおける従来のリセツト回路を示す
回路図、第３図は本考案の一実施例を示す回路
図、である。 符号説明、１……スイツチングトランジスタ、
２……インバータトランス、３……入力電圧端子
の＋側、４……入力電圧端子の−側、５……スイ
ツチング指令入力端子、６……整流器、７……抵
抗、８……入力平滑用コンデンサ、９……サージ
吸収用コンデンサ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. トランスの１次巻線に直流電圧源とスイツチン
   グ素子の直列回路を接続し、該スイツチング素子
   を周期的に導通、不導通させたときに該トランス
   の２次巻線にあらわれる出力電圧を整流、平滑し
   て負荷に供給するスイツチングレギユレータにお
   いて、該トランスの１次側に第３の巻線を設け、
   該第３の巻線の一端を前記直流電圧源の一方の極
   性に接続し、該第３の巻線の他端と前記直流電圧
   源の他方の極性との間に抵抗およびコンデンサか
   ら成る並列回路と整流器との直列回路を接続し、
   しかも該整流器は、前記スイツチング素子がオフ
   状態にあるときだけ導通するように極性付けられ
   て接続されたことを特徴とするスイツチングレギ
   ユレータにおけるリセツト回路。