JPS635990B2 - - Google Patents

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JPS635990B2
JPS635990B2 JP56169876A JP16987681A JPS635990B2 JP S635990 B2 JPS635990 B2 JP S635990B2 JP 56169876 A JP56169876 A JP 56169876A JP 16987681 A JP16987681 A JP 16987681A JP S635990 B2 JPS635990 B2 JP S635990B2
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JP
Japan
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transistor
main
transistors
switching
current transformer
Prior art date
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Application number
JP56169876A
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English (en)
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JPS5872371A (ja
Inventor
Rihei Hiramatsu
Hiroshi Takeshita
Tokushige Inoe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Densetsu Kiki Kogyo Kk
Original Assignee
Densetsu Kiki Kogyo Kk
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Publication date
Application filed by Densetsu Kiki Kogyo Kk filed Critical Densetsu Kiki Kogyo Kk
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Priority to US06/430,064 priority patent/US4481461A/en
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Publication of JPS635990B2 publication Critical patent/JPS635990B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、トランジスタを用いたスイツチング
レギユレータに係り、動作の安定、高能率化、高
周波化および小型化を可能としたものである。
一般に、この種スイツチングレギユレータは、
原理的には、第1図および第2図に示すように、
スイツチング用トランジスタ1、平滑用リアクタ
2、平滑用コンデンサ3、転流用ダイオード4お
よび制御回路5から構成される。このうち第1図
は、トランジスタ1を負荷と直列に挿入した直列
形(いわゆる降圧チヨツパ型)であり、第2図は
トランジスタ1を負荷と並列に挿入した並列形
(いわゆる昇圧ブースタ型)である。
第1図に示す原理図の実用回路が第3図に示さ
れる。この第3図では、主トランジスタ1の増幅
率を増大するため、補助トランジスタ6とダーリ
ントン接続するか、コンプリメンタリ接続とし、
さらに、一電源端子(−)との間には、さらに制
御トランンジスタ7を挿入して+と−の電源端子
(+)(−)間に対する電圧猶度を得るようになつ
ている。
さらに大出力に対しては、第4図に示すよう
に、主トランジスタ1のベース・エミツタ間に、
変成器8を挿入して、この変成器8の巻線比によ
つて主トランジスタ1の電流増幅率を増大した
り、また電位を自由に分離したりして主トランジ
スタ1の全体としての利用効率を増大している。
しかしながら、第4図に示す方策をとつても、
以下に示すような欠点があり、本発明は、その欠
点を完全に克服したものである。
まず、第4図に示す回路の欠点を解析する。第
5図a,b,c,dはそれぞれ第4図の主トラン
ジスタ1のコレクタ電圧Vc、コレクタ電流Ic、
ベース電流Ibおよびエミツタ・ベース間電圧Veb
を示し、また、Ton,Toffは主トランジスタ1
のオン期間とオフ期間、Toは制御トランジスタ
7のオンによる主トランジスタ1のベース電流供
給期間、Tsは制御トランジスタ7のオフ後の主
トランジスタ1の蓄積時間をそれぞれ示してい
る。
第4図の回路は、Ton,Toff期間を、制御回
路5にて制御して出力電圧を制御するものである
が、この場合、第5図dについて検討すると、主
トランジスタ1のエミツタ・ベース間電圧Veb
は、同時に変成器8の2次側電圧である。この電
圧時間積、つまり、図中正負の斜線部分イ,ロ
は、正確に等量でなければならない。例えば、エ
ミツタ・ベース間電圧Vebの正印加時と負印加時
の電圧が等しければ、Ton≒Toff1となる。ここ
で、ベース回路を工夫すれば、図中点線の特性の
ようにToff2時まで短縮できるが、Tonに対して
は、Toff2が制御可能な限界である。この場合
も、第5図dに示すように時間積イ,ハは等量で
ある。いずれにしても、このように、変成器8を
正負非対称で使用するのは、種々の障害が生ず
る。具体的にはToff1時間後のTr時間は、変成器
8は負方向に飽和してエミツタ・ベース間電圧
Vebが零になるはずである。しかし、実際には、
図中点線にて示すように、エミツタ・ベース間電
圧Vebが振動し、これが第5図bの点線で示すよ
うに主トランジスタ1のコレクタ電流Icを誘発
し、主トランジスタ1を不安定に動作させること
となる。
以上の説明は、直列形の場合について説明した
が、第2図のような並列回路に変成器の挿入した
場合についても同様である。
本発明は折角の変成器を利用するからには、上
述の欠点を克服して100%その特質を活用しよう
とするものである。
以下、本発明の一実施例を図面について説明す
る。
第6図は、本発明の第1実施例を示す直列形
(いわゆる降圧チヨツパ型)回路で、電源端子1
0,11のうち+側端子10に、2個のスイツチ
ング用主トランジスタ12,13のコレクタがと
もに接続され、また、エミツタがともに出力側に
接続され、さらに、これらの主トランジスタ1
2,13のベース間に、変流器14の2次巻線1
5を接続するとともに、この2次巻線15の中点
とベース間に、ダイオード16とコンデンサ17
の並列回路を挿入する。前記変流器14の1次巻
線18の両端には、抵抗19,20、増幅用トラ
ンジスタ21,22、抵抗23,24を介して制
御回路25のトランジスタ26,27に結合され
ている。この制御回路25は例えば、型名
SG3524の付されたパルス巾制御ICからなり、180
度の位相差で交互にパルスを出力する前記トラン
ジスタ26,27の他に、比較入力端子28、イ
ンバート入力端子29、アース端子30を有し、
さらに、図示しないが電圧調整器、発振器、フリ
ツプフロツプ、比較器、誤差検出アンプ、過電流
比較器などを有する。
前記制御回路25のトランジスタ26,27の
コレクタには、2個のダイオード31,32を接
続し、これらのダイオード31,32の共通アノ
ードは、制御トランジスタ33のベースに接続す
るとともに、抵抗34を介して補助電源35の+
側に接続する。前記制御トランジスタ33のコレ
クタは、カソードを共通にしたダイオード36,
37を介して前記変流器14の1次巻線18に接
続する。なお、38は平滑用リアクタ、39は平
滑用コンデンサ、40は転流用ダイオード、41
は出力電圧検出抵抗、42,43は出力端子であ
る。
つぎに、この第6図の回路の作用を第7図に基
づいて説明する。
第7図において、aは、主トランジスタ12,
13のエミツタ・コレクタ間電圧Vec、b,c
は、それぞれ主トランジスタ12,13のコレク
タ電流Ic、d,eはそれぞれ主トランジスタ1
2,13のベース電流Ib,fは変流器14の2次
出力電圧Vct(1次側も相以)、g,hはそれぞれ
主トランジスタ12,13のベース電圧Vb、i,
jはそれぞれ制御回路25内蔵のトランジスタ2
6,27のエミツタ・コレクタ電圧Vec1である。
i,jからも明らかなように、トランジスタ2
6,27の出力は、180度ずれ、かつ対称形であ
り、また、(T1−T2)はトランスタ26の導通期
間、(T4−T5)はトランジスタ27の導通期間で
ある。
今、(T1−T2)間において、トランジスタ26
が導通すると、トランジスタ21、抵抗19を介
して変流器14の1次巻線18に電圧、電流が供
給され、これが2次巻線15に誘起されて、第6
図に点線で示すように、一方の主トランジスタ1
2にベース電流Ibを供給する。この間、抵抗34
を介して制御トランジスタ33へ流れるべき電流
は、ダイオード31を介してトランジスタ26に
流れるので、制御トランジスタ33には流れず遮
断状態を継続する。T2時に至り、トランジスタ
26が遮断すると、その時点ではトランジスタ2
7も遮断状態にあるので、制御トランジスタ33
には抵抗34を介して充分なベース電流が供給さ
れるのでこのトランジスタ33は飽和状態とな
る。しかる時は変流器14の1次巻線18の両端
と中点との間がダイオード36,37とトランジ
スタ33を介してこの1次巻線18に短絡状態が
発生する。すると、T2以前において主トランジ
スタ12に供給されていたベース電流は第7図d
にように消滅すると同時に反転する。
これは第7図bのコレクタ電流はT2以前にお
いては主トランジスタ12のコレクタ・エミツタ
に流れていたものが変流器14の1次巻線18の
両端の短絡により2次巻線15もまた短絡とな
り、このコレクタ電流はエミツタ側へは流れず、
主トランジスタ12のベース、変流器14の2次
巻線15、コンデンサ17を介して主トランジス
タ12のアース側に送られる。つまりベース電流
は(T2−T3)間において方向が反転するもので
ある。これにより、主トランジスタ12の蓄積時
間、遮断特性は極めて早くなり、そのスイツチン
グ特性は理想的な状態にまで改善される。T3
至り、主トランジスタ12の遮断が完了して
(T3−T4)期間に入ると、変流器14の1次巻線
18の短絡は継続される。このとき、第6図にお
けるコンデンサ17の両端電圧Vfが残留してい
るので、主トランジスタ12,13は、第7図
g,hの(T3−T4)、(T6−T1)間のように、エ
ミツタ・ベース間が逆バイアス電圧によつて保持
される。このことは、休止期間中の雑音電圧その
他による不安定動作を防止する上で非常に重要で
ある。T4に至り、他方のトランジスタ27が動
作すると、その後は、T1時における一方のトラ
ンジスタ26の動作開始後と全く同様に推移す
る。つぎのT1時に至ると、再び一方のトランジ
スタ26の動作が開始し、以後前述の動作が繰返
される。
第8図は、本発明の第2実施例を示す並列形
(いわゆる昇圧ブースタ型)回路で、この回路に
おいても、主トランジスタ12,13のスイツチ
ング動作は、第6図の第1実施例の場合と全く同
様に効果的に作動する。
第9図は、本発明の応用例の第3実施例を示す
ものである。この例では、変流器14に、さらに
巻線44,45を設けて、主トランジスタ12,
13のコレクタ電流の帰還を施こしてある。この
回路もまた、第6図および第8図の場合同様、ト
ランジスタ12,13の遮断時に変流器14が短
絡されているので、応用可能であることを示して
いる。さらに、この第9図においては、制御回路
25による変流器14の2つの巻線44,45へ
の制御方式において、第6図および第8図と若干
異なるが、その基本動作は全く同様である。
さらに詳しくは、第10図の(T1−T2)間に
おいては、トランジスタ22を通じて、変流器1
4に、第10図cのような電圧Vct1が供給され、
(T2−T3)間においてトランジスタ21が導通す
ると、トランジスタ22と並列なダイオード37
を通じて変流器14は短絡され、(T2−T3−T4
間は、トランジスタ21,22が変流器14の短
絡を保持する。T4に至りトランジスタ27が導
通し、トランジスタ22が遮断される。すると、
トランジスタ21を通じて変流器14に第10図
cのような電圧Vct1が供給される。したがつて、
第7図の特性と全く同様の動作を繰返す。
本発明は上述のように、少なくとも2個の主ト
ランジスタに、変流器の2次巻線を結合し、この
変流器の1次巻線を制御回路の交互に開閉する2
個のトランジスタに結合し、変流器を正負対称に
利用できるため、コレクタ電流の帰還や変流器の
休止期間中の短絡など、トランジスタのスイツチ
ング動作を理想的に行なうための総べての処置が
可能となり、結果として、動作の安定、能率の向
上、高周波化、小型化が可能となるというすぐれ
た効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は直列形スイツチングレギユレータの原
理的電気回路図、第2図は並列形スイツチングレ
ギユレータの原理的電気回路図、第3図は第1図
の実用回路図、第4図はさらに変成器を挿入した
実用回路図、第5図は第4図の各部の出力波形
図、第6図は本発明によるスイツチングレギユレ
ータの第1実施例を示す電気回路図、第7図は第
6図の各部の出力波形図、第8図は本発明の第2
実施例を示す電気回路図、第9図は本発明の第3
実施例を示す電気回路図、第10図は第9図の各
部の動作説明図と出力波形図である。 12,13…主トランジスタ、14…変流器、
15…2次巻線、16…ダイオード、17…コン
デンサ、18…1次巻線、25…制御回路、2
6,27,33…トランジスタ、38…平滑用リ
アクタ、39…平滑用コンデンサ、40…転流ダ
イオード。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 スイツチング用主トランジスタ、平滑用リア
    クタ、平滑用コンデンサおよび転流用ダイオード
    で主回路を構成し、出力電圧を検出増幅した制御
    回路の出力で前記主トランジスタを開閉制御する
    ようにしたものにおいて、前記スイツチング主ト
    ランジスタは、少なくとも2個を互いに並列に接
    続し、前記制御回路は、休止期間の一部が互いに
    一致し、かつ180度の位相差で交互にパルスを出
    力する2個のトランジスタを具備し、前記主トラ
    ンジスタのベース・エミツタ間に、変流器の2次
    巻線、ダイオード、コンデンサを挿入し、変流器
    の1次巻線の両端に、前記制御回路の2個のトラ
    ンジスタを結合するとともに、この2個のトラン
    ジスタが共に遮断時にベース信号を供給してオン
    するトランジスタとダイオードを介して前記変流
    器の1次巻線を短絡するスイツチング素子を結合
    してなることを特徴とするスイツチングレギユレ
    ータ。 2 主トランジスタは、負荷と直列に挿入した降
    圧チヨツパ型からなる特許請求の範囲第1項記載
    のスイツチングレギユレータ。 3 主トランジスタは、負荷と並列に挿入した昇
    圧ブースタ型からなる特許請求の範囲第1項記載
    のスイツチングレギユレータ。
JP56169876A 1981-10-23 1981-10-23 スイツチングレギユレ−タ Granted JPS5872371A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56169876A JPS5872371A (ja) 1981-10-23 1981-10-23 スイツチングレギユレ−タ
US06/430,064 US4481461A (en) 1981-10-23 1982-09-30 Switching regulator

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JP56169876A JPS5872371A (ja) 1981-10-23 1981-10-23 スイツチングレギユレ−タ

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JPS5872371A JPS5872371A (ja) 1983-04-30
JPS635990B2 true JPS635990B2 (ja) 1988-02-06

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