JPS642551Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、プツシユプルコンバータのスイツチ
ングトランスの偏磁を防止することができる回路
に関し、更に詳しくは、スイツチングトランジス
タ主回路に設けた２個の電流検出部とスイツチン
グトランスの出力回路に設けた電流検出部とから
得られる情報によりスイツチングトランジスタへ
の駆動パルス幅を直接制御するようにしたプツシ
ユプルコンバータの偏磁防止回路に関するもので
ある。

スイツチングレギユレータの一種として、プツ
シユブルコンバータは従来周知である。ある程度
大きな出力電力を取り出したい場合には、１石式
スイツチングレギユレータではパワー不足であ
り、複数個のスイツチングトランジスタを組合せ
た回路構成が採られる。この場合、一般的にはブ
リツジ型の構成（ハーフブリツジ型若しくはフリ
ブリツジ型）が採られることが多いが、その様な
ブリツジ型構成の場合、各スイツチングトランジ
スタには電源電圧の半分の電圧しかかからないた
め、特に低電圧の直流電圧入力回路の場合にはプ
ツシユプル構成の回路が必要となる。このプツシ
ユプルコンバータは、センタータツプ型トランス
を用い、その巻線とスイツチングトランジスタと
の直列回路を入力電源に対してそれぞれ並列に組
込んだもので、２個のスイツチングトランジスタ
を交互にオン・オフさせることによつて、トラン
スの二次側に出力を誘起させ、それを整流平滑化
する回路構成のスイツチング電源である。ところ
が、このようなプツシユプルコンバータには、ス
イツチングトランスの偏磁という重大な問題があ
る。この偏磁は、２個のスイツチングトランジス
タに印加される駆動パルスのパルス幅が異なるこ
とによつて生じる。つまり、パルス幅に差がある
と、見掛け上、トランスが直流励磁されたとの同
様の結果となり、トランスの磁心のＢ−Ｈカーブ
の原点がずれ偏磁が生じるのである。トランスに
は偏磁が生じると、一方のスイツチングトランジ
スタに過大な電流が流れ、スイツチングレギユレ
ータとしての動作に信頼性や寿命に大きな影響を
与えるばかりでなく、甚しくはトランジスタの破
損さえ生じる。両スイツチングトランジスタに印
加されるパルス幅の相違は、スイツチングトラン
ジスタをはじめとする各部品の特性のばらつきや
回路基板上におけるパターンの引き回しの差等に
よるパルス系の遅れ等によつて生じる。

そこで、従来技術としては、使用する部品を厳
正に選別して特性の揃つたものを対として用いた
り、トランスにギヤツプを設けてトランスが飽和
しないようにしたり、或いはトランスが飽和しな
いような充分大きなトランスを用いるなどの対索
を施しているが、これらの対策ではトランスが大
型化したり、部品選別のため手間がかかり、価格
が上昇する等の欠点が生じてしまう。

本考案の目的は、上記のような従来技術の欠点
を解消し、比較的簡単な回路構成によりスイツチ
ングトランスの偏磁を自動的に停止することがで
き、しかもその際トランスの飽和に対するマージ
ンがさほど必要なく、それ故トランスの小型化を
図ることができ、しかも使用する部品の選別をさ
ほど厳しくする必要がないような新しい技術を提
供することにある。

かかる目的を達成することのできる本考案は、
両スイツチングトランジスタに流れる電流を検出
すると共に、トランス二次側に流れる電流も検出
し、トランス二次側に流れる電流を参照値として
それと前記スイツチングトランジスタに流れる電
流等をそれぞれ比較し、その出力で電圧コントロ
ール回路からの出力をゲートしてパルス幅を狭
め、前記各スイツチングトランジスタをそれぞれ
駆動するように構成されている。

以下図面に基づき本考案について更に詳しく説
明する。第１図は本考案にかかる偏磁防止回路を
組込んだプツシユプルコンバータの一実施例を示
す回路図である。プツシユプルコンバータとして
の基本回路は従来のものと同様である。即ち、ス
イツチングトランタＴの一次側はセンタータツプ
付きの巻線を有するもので、その一方の巻線と第
１のスイツチングトランジスタＱ１との直列回路
と、他方の巻線と第２のスイツチングトランジス
タＱ２との直列回路とが直流電源Ｅに対して並列
に接続される。スイツチングトランスＴの二次側
は、２個のダイオードＤ１，Ｄ２とを組合せた全
波整流回路で整流され、チヨークコイルＬを有す
る平滑化回路を介して負荷（図示せず）に供給さ
れる。本考案では、スイツチングトランジスタＱ
１，Ｑ２のコレクタ回路にそれぞれ第１及び第２
の電流検出部として電流トランスCT１，CT２が
設けられると共に、スイツチングトランスＴの二
次側回路に第３の電流検出部として低抵抗値の電
流検出用抵抗Ｒが直列に挿入される。この電流検
出用抵抗Ｒの両端の電圧は電流アンプ１で増幅さ
れて基準レベル信号Vrefとして第１及び第２の
比較器２ａ，２ｂに供給される。またこの第１の
比較器２ａには、前記電流トランスCT１から得
られた信号ct１も入力し、それらの比較結果は第
１のゲート回路３ａに供給される。この第１のゲ
ート回路３ａは、前記比較器２ａの出力で電圧コ
ントロール回路４の出力パルスの幅を制御するも
のでゲートした出力によりパルストランス５ａを
介して前記スイツチングトランジスタＱ１を駆動
する。同様に、第２の比較器２ｂでは、参照レベ
ル信号Vrefと共に、電流トランスCT２の信号ct
２が入力し、それらを比較してその結果を第２の
ゲート回路３ｂに供給する。該第２のゲート回路
３ｂでは、その比較結果出力によつて電圧コント
ロール回路４の出力パルスの幅をゲートし、その
ゲート出力は第２のパルストランス５ｂを介して
前記第２のスイツチングトランジスタＱ２へ供給
される。

本回路の動作は次の如くである。基本的には、
電圧コントロール４からの出力パルスに応じて両
スイツチングトランジスタＱ１，Ｑ２は第２図に
示す如く交互にオン・オフを繰返す。トランスＴ
の二次側回路において、電流検出用抵抗Ｒで測定
される電流は、当然のことながらコンバータの出
力電流であり、これはいわばスイツチングトラン
ジスタＱ１，Ｑ２の平均電流に対応するものと考
えることができる。つまり、電流アンプ１で得ら
れた参照レベル信号Vrefは、両スイツチングト
ランジスタＱ１，Ｑ２の平均電流に対応したレベ
ルの信号となつている。そして、両比較器２ａ，
２ｂにおいて、平均値に対応している参照レベル
信号Vrefとそれぞれのトランジスタを流れる電
流に対応した信号ct１，ct２とが比較され、その
比較結果に基づいて電圧コントロール回路４の出
力パルス幅が直接制御されるのである。それ故、
使用している部品の特性や回路等にアンバランス
があつて、両スイツチングトランジスタに印加さ
れるパルス幅が本来異なるような場合でも、トラ
ンスの偏磁は生じない。このことを図面でしたの
が第２図である。同図Ａは本偏磁防止回路が無い
場合の動作波形図、同図Ｂは本偏磁防止回路を組
込んだ場合の動作波形図である。まず、同図Ａの
場合、部品特性のばらつきや回路パターンの相違
など何等かの原因により両スイツチングトランジ
スタＱ１，Ｑ２への駆動パルスｄ１，ｄ２のパル
ス幅に差が生じていたとする。駆動パルスｄ１の
ようにパルス幅が長いと、スイツチングトランジ
スタＱ１に流れる電流Ｉ１は、あるレベル以上と
なると急激に増加し飽和点に向うような異常な電
流波形となる。これに対し他方のスイツチングト
ランジスタＱ２に流れる電流Ｉ２は低い電流値と
なる。このように、アンバランスな状態で動作
し、一方のトランジスタのみに負担がかかり、信
頼性が低下するばかりでなく、甚だしくはトラン
ジスタが破損する結果を招来していたのである。
これに対し本偏磁防止回路を組込むと、同図Ｂに
示すように、例えばスイツチングトランジスタＱ
１に流れる電流が長いパルス幅の駆動パルスｄ１
のため、そのままでは破線で示すように飽和点に
向かうような異常な電流波形になる場合であつて
も、電流アンプ１からの参照レベル信号Vrefを
超えると第１の比較器２ａの出力によつて第１の
ゲート回路３ａはゲートされ、第２図Ｂの実線で
示すように駆動パルスｄ１が短くされ、トランス
の飽和は防止され、偏磁は発生しないのである。

なお、本考案において特に重要な点は、電流ア
ンプ１の出力である参照レベル信号Vrefは、両
スイツチングトランジスタＱ１，Ｑ２の電流の平
均値に対応しており、動作状況に応じて常に増減
することである。このことは、従来の単なる過電
流防止回路のようなある決められた一定レベルの
電流値で出力電流を制限するのとは全く異なるも
のである。というのは従来のように一定レベルで
過電流制限するものでは、その電流値以下におい
て動作している２個のスイツチングトランジスタ
はトランスを偏磁するようなアンバランスな動作
波形でオン・オフしていることもありうるのに対
し、本考案は決してその様なことはなく、如何な
る出力電流レベルにおいても、２個のスイツチン
グトランジスタは、同様の電流値を持つてバラン
スを保つてオン・オフを繰返しているからであ
る。

以上本考案の一実施例について説明したが、本
考案はかかる構成のみに限定されるものではな
い。第１及び第２の電流検出部として、本実施例
では電流トランスを用いているが、コレクタ回路
に直列に電流検出用の抵抗を挿入して電流検知を
行なう方式でも構わない。但し、そのような回路
構成とすると、該抵抗での熱的損失の面で不利で
あるばかりでなく、比較器と結合する際、ホトカ
プラー等によるアイソレーシヨンを行なう必要が
あり、この様なことを勘案すれば、前記実施例の
如く電流トランスを用いて電流検出する構成が最
も適しているといえる。

本考案は上記のように構成したプツシユプルコ
ンバータの偏磁防止回路であるから、比較的簡単
な回路構成でスイツチングトランスの偏磁を自動
的に防止することができ、しかも使用する部品の
選別基準を緩和でき、回路基板のパターンの引き
回し等にさほど気を使う必要もなく、またトラン
スにギヤツプを設けたり大型のトランスを用いる
必要はないため、スイツチング電源の小型化、低
廉化を実現できるし、更には、動作の信頼性を向
上でき長寿命化を図ることができるなど数々の優
れた実用的効果を奏し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る偏磁防止回路を組込んだ
プツシユプルコンバータの一実施例を示す回路
図、第２図Ａ，Ｂはその動作を説明するための波
形図である。 Ｑ１，Ｑ２……スイツチングトランジスタ、Ｔ
……スイツチングトランス、CT１，CT２……電
流トランス、Ｒ……電流検出用抵抗、１……電流
アンプ、２ａ，２ｂ……比較器、３ａ，３ｂ……
ゲート回路、４……電圧コントロール回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. プツシユプルコンバータのスイツチングトラジ
   スタの主回路にそれぞれ設けた第１及び第２の電
   流検出部と、スイツチングトランスの２次側出力
   電流を検出する第３の電流検出部と、該第３の電
   流検出部から得られた参照レベル信号と、前記第
   １及び第２の電流検出部から得られた信号とをそ
   れぞれ比較してその結果を出力する第１及び第２
   の比較器と、該比較器出力と電圧コントロール回
   路の出力の論理積により対応する前記両スイツチ
   ングトランジスタに駆動信号を送る第１及び第２
   のゲート回路とを有するプツシユプルコンバータ
   の偏磁防止回路。