JPS6356168A - 磁気制御形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、磁気制御形スイッチングレギュレータに係り
、特に高周波化に好適な磁気制御形スイッチングレギュ
レータに関する。

〔従来の技術〕

磁気制御形スイッチングレギュレータは、変圧器２次側
に可飽和リアクトルを設けて、そのリセット電流を制御
することにより出力を安定化させる方式がとられている
。

この方式では、鉄心特性で定まる制御不能な磁束密度を
有し、この磁束密度が変化する期間は定電圧制御に利用
できない。これを制御不能期間（またはデッドアングル
）と呼称する。

実機では、磁気制御用の可飽和リアクトルが整流ダイオ
ードと直列に構成されるので、そのリカバリ電流によっ
て不要なリセット磁束を生じ、デッドアングルが増大す
る。

従来の磁気制御形スイッチングレギュレータは、文献Ｍ
ＡＧ−８５−２０１（電気学会マグネテックス研究会、
昭和６０年１２月）の第５７頁から第６４頁に記載され
ているように、可飽和リアクトルと並列にＰＮＰ　トラ
ンジスタとダイオードの直列回路を接続して、リカバリ
電流をバイパスさせる対策がなされている。

しかし、この方式ではリカバリ電流をベースのバイアス
電流としているため、トランジスタがターンオンする期
間は、可飽和リアクトルにフライバック電圧が印加され
て、リセット磁束を生ずる欠点がある。また整流ダイオ
ードのリカバリ期間は、トランジスタの飽和電圧とダイ
オードの順電圧降下分が可飽和リアクトルに印加される
。これらによって生ずるデッドアングルは、文献中にも
指摘されているように高周波になるほどその値が大きく
なる。

別な対策としては、文献ＰＥ８５−２７　（信学技報昭
和６０年２月）の第１９頁から第２６頁に記載のものが
あげられる。この方式は、ダイオードのスパイク低減に
関するもので、磁気制御方式に必須となるリセット回路
を有していないが、別巻線と補助電源を設は常時直流電
流を流しているので、デッドアングルが抑制される。し
かし、直流励磁回路の損失が大きくなる欠点がある。特
に。

可飽和リアクトルの主巻線にリセット電流を流す期間は
先の直流励磁回路が変圧器作用で負荷回路となってさら
に回路損失が増大する。したがって、リセットに要する
電力損失も大きなものとなる。

また別巻線には、補助電源を有しているため。

電源投入時に、補助電源が立上がるまでの期間リカバリ
電流が抑制できない、このため、最大負荷で電源が投入
された時、出力精度が阻害される。

一方、軽負荷時には、大きなリセット電流を流して可飽
和磁心の磁束変化を大きくとるが、別巻線で偏磁されて
いる分だけ余分なリセット電流を流す必要がある。この
ため、直流励磁回路と合わせた回路損失と、これによる
効率低下がさけられない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、可飽和リアクトルにリカバリ電流が流
れる条件で回路が構成されるため、回路部品が多くなり
、直流励磁回路の損失とリセット電力が大きくなる問題
があった。

また、リセット電流がない条件で別口路に整流ダイオー
ドのリカバリ電流をバイパスさせるものでは、トランジ
スタがターンオンする期間に大きなリカバリ電流が流れ
てしまい、その効果が半減する欠点があった。

本発明の目的は、可飽和リアクトル側からみたときに整
流ダイオードが理想ダイオードとして動作させることに
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、整流ダイオードのリカバリ期間だけ可飽和
リアクトルを低インピーダンスにして電圧を発生させな
いようにすることにより、達成される。すなわち、可飽
和リアクトルに別巻線を設け、ダイオードを直列に接続
した短絡回路で構成される。この短絡回路は、整流ダイ
オードがスイッチとして作用し、そのリカバリ期間だけ
閉ループが形成されるようになる。

〔作用〕

スイッチング素子のオン期間では、可飽和リアクトルが
所定の期間だけ変圧器巻線の電圧を阻止する方向に電圧
をもち、別巻線にも電圧が誘起されるが、直列に接続さ
れたダイオードがこれを阻止るので、別巻線は開放状態
となる。

次にスイッチング素子がターンオフすると、整流ダイオ
ードのリカバリ電流が可飽和リアクトルの主巻線を介し
て流れるが、変圧器作用により別巻線に短絡電流が流れ
て可飽和リアクトルは低インピーダンスとなり、電圧が
誘起されない。したがって、可飽和磁心の磁化が起らな
い。

スイッチング素子のオフ期間は、従来回路と同様に、可
飽和リアクトル主巻線にリセット電流が流れるが、この
期間には整流ダイオードがオフしているので、短絡回路
が開放状態となる。

このように、本発明で構成される短絡回路は、整流ダイ
オードのリカバリ期間だけ閉ループとなるように動作す
る。このため制御されるリセット電流のみで、可飽和磁
心をリセットすることができる。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例を第１図により説明する０本発
明は、変圧器２次側に回路の特長があり１次側は通常の
構成で示しである。１は入力電源。

ｎｌは変圧器１次巻線、３はトランジスタ、４は駆動回
路である。駆動回路４は、自励式で動作させる方法と、
特定の出力電圧を検出してフィードバック制御をかける
等種々の方法があるが、詳細説明は省略する。

次に２次巻線ｎｚ側では、５は可飽和リアクトル、７は
整流ダイオード、８は還流ダイオード、１２はチョーク
コイル、１３は平滑用コンデンサである。

可飽和リアクトルは、主巻線ｎａがｎ２の正極側と整流
ダイオード７のアノード間に接続される。

これのリセット電流ｉ　ｒは、ダイオード１０．トラン
ジスタ１１．制御回路駆動部１４で構成される制御回路
により、出力を安定化するように制御された電流が供給
される。

本発明は、可飽和リアクトルに短絡回路６を設けである
。これは、別巻線ｎ４とダイオード９の直流回路で構成
され、整流ダイオード７をスイッチとして動作すること
ができる。

すなわち、トランジスタ３がターンオフした時、変圧器
巻線に誘起されるフライバック電圧によって整流ダイオ
ード７のリカバリ電流ｉ−が巻線ｎａに流れようとする
。この時、巻線ｎｓに図示黒丸と反対側を正極性とする
電圧が誘起するので。

変圧器作用によりｎ４側に短絡電流ｉｓが流れて短絡モ
ードを呈し可飽和磁心の磁束変化が起らなしたがって、
本発明では可飽和リアクトル側からみた時、整流ダイオ
ード７が理想化したダイオードとしてみることができる
点が大きな特長となっている。

またトランジスタ３のオフ期間には、リカバリ電流ｉ−
と同一方向にリセット電流が流れるが。

電流ダイオード７がオフしているので短絡電流ｉ３は流
れない。

一方、トランジスタ３がターンオンした時には、所定の
期間だけ変圧器２次巻線ｎＺの電圧を阻止する方向、す
なわち図示黒丸側を正極性とする電圧が誘起される。こ
の時、ｎｌ側ではダイオード９でこの電圧が阻止される
ので、磁気制御特性に影響を与えない。

このように、本発明では整流ダイオード７のリカバリ時
のわずかな期間だけ短絡回路６を動作させ、かつリセッ
ト電流の有無に関わらすｉｓが流れることができる。し
たがって従来技術のように別巻線に別電源と高インピー
ダンス素子を用いる他、リカバリ電流が流れることを前
提条件とする方式に比して、回路部品及び損失の低減と
出力の安定化が良好となる。

次に、第２図において別な実施例を説明する。

変圧器１次側は第１図と同一に構成されるので省略しで
ある０本発明は、可飽和リアクトル５にリセット用巻線
ｎδを設ける構成でも実施できる。

この場合には、リセット電流が変圧器巻線ｎ２に流れる
ことがないので、変圧器を偏磁さる欠点を排除できる。

また、整流ダイオード７にスナバ回路を付けてｄ　ｉ　
／　ｄ　ｔを小さくすることにより、リカバリ電流並び
にスパイク電圧の低減が計れる効果が得られる。

従来技術で構成される回路では、整流ダイオード７にＣ
Ｒスナバ回路を設けると、トランジスタ３のオフ期間に
コンデンサの充電々荷が主巻線ｎ３を介して放電するた
めに、図示黒丸を正極性とする電圧が誘起し磁束変化が
生じて可飽和磁心の温度上昇が大きくなる。このため高
周波化が阻害されている。　　　　　　　　　　　　　
　　　　１第２図の実施例では、リセット巻線ｎ３側で
この電流を吸収できるので、スナバ回路の放電々流によ
る磁束変化がない。

第３図に本実施例による静的出力特性曲、Ｉ　（１）と
短絡回路を用いない場合の特性、曲線（ＩＩ）を比較し
て示す、これは、Ａ、Ｃ，１００Ｖ入力、１２Ｖ４Ａ出
力、１００ＫＨｚで設計したスイッチングレギュレータ
で行なったものである０曲線（ｎ）の場合は、リカバリ
電流でデッドアングルが大きくなり出力制御範囲が十分
得られず５０ＫＨｚ以下でないと定格出力が得られない
。

この結果は、本発明が高周波化に好適であることを示し
ている。

〔発明の効果〕

本発明によれば、整流ダイオードのリカバリ電流をその
リカバリ期間に短絡回路で吸収できるので、簡単な回路
構成で不要なデッドアングルを排除できる効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の実施例を示す回路図、第３図
は静的出力特性の比較を示すグラフである。 １・・・入力電源、２・・・変圧器、３・・・トランジ
スタ、４・・・駆動回路、５・・・可飽和リアクトル、
６・・・短絡第　Ｚ　目

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、直流入力電源とスイッチング素子と変圧器１次巻線
   とが直列に接続された１次側回路と、前記変圧器の２次
   側に磁気増幅器と整流、平滑回路とから成る２次側回路
   を有し、前記磁気増幅器を可飽和リアクトルとそのリセ
   ット電流を制御する制御回路とで構成され、前記磁気増
   幅器によって出力電力を制御する磁気制御形スイッチン
   グレギュレータにおいて、前記可飽和リアクトルに別巻
   線を設け、前記別巻線とダイオードと前記整流回路の整
   流ダイオードとを互いに接続して直列回路を構成し、か
   つ前記整流ダイオードのリカバリ期間のみ前記直列回路
   を閉回路と成るようにした磁気増幅器を備えたことを特
   徴とする磁気制御形スイッチングレギュレータ。