JP2795232B2 - Ｄｃ−ｄｃコンバータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、安定性の高いＤＣ
−ＤＣコンバータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の一般的なＤＣ−ＤＣコンバータの
一例を図２に示す。この回路はフォワードタイプのスイ
ッチング電源である。図２において、ＭＯＳＦＥＴ３
は、パルス幅変調回路（以下、ＰＷＭ回路という）２３
から出力される方形波によりＯＮ−ＯＦＦを繰り返され
る。直流電源１からは、ＭＯＳＦＥＴ３のＯＮ−ＯＦＦ
により、トランス４の１次側４ａに断続的に電流Ｉ11が
供給され、トランス４の変圧比に応じた電圧が２次側４
ｂに出力される。

【０００３】ＭＯＳＦＥＴ３がＯＮ時には、トランス４
の２次側４ｂ〜ダイオード５〜コイル７〜負荷９〜２次
側４ｂのルートで電流が流れる。また、ＭＯＳＦＥＴ３
がＯＦＦ時には、コイル７〜負荷９〜ダイオード６〜コ
イル７のルートで電流Ｉ20が流れる。さらに、トランス
４の別の２次側補助巻線４ｃに接続されたダイオード１
１、定電圧回路１２及び平滑コンデンサ１３、１４から
なる補助電源回路で作られた直流電源は、誤差検出回路
１０などに給電される。

【０００４】誤差検出回路１０では、負荷９の両端に生
ずる２次側出力電圧が、抵抗１６、１７の接続点から検
出電圧として誤差検出器１０の一部を構成するシャント
レギュレータ２１の制御入力端子へ加えられる。このシ
ャントレギュレータ２１には市販の、例えば型式；ＴＬ
４３１のものが用いられる。この誤差検出回路１０の動
作は、特開平５−２６０７４３号に詳細に示されてい
る。

【０００５】また、抵抗１６、１７の接続点と定電圧回
路１２の出力端子との間に抵抗１５を挿入し、その出力
電圧をシャントレギュレータ２１に入力する。このシャ
ントレギュレータ２１では、出力電圧の検出電圧とシャ
ントレギュレータ２１内蔵の基準電圧Ｖref（略２．５
Ｖ）とを比較している。なお、シャントレギュレータ２
１のカソード側は、抵抗１８とコンデンサ２０との直列
回路を介して抵抗１６および１７の接続点に接続され、
アノード側は出力端子のグランド側に接続される。

【０００６】ここで、入力電圧が増加した場合について
説明する。入力電圧の増加に伴い、従来の回路では以下
の帰還動作により出力電圧を安定化するように動作す
る。つまり、入力電圧Ｖ11の増加〜出力電圧の増加〜出
力検出電圧の増加〜シャントレギュレータのカソード電
圧の低下〜フォトカプラの発光ダイオード電流の増加〜
フォトカプラのフォトトランジスタ電流の増加〜スイッ
チングＦＥＴのＯＮ幅の縮小〜出力電圧の低下、の手順
で動作する。他方、入力電圧が減少した場合には、上記
の動作がぞれぞれ逆方向となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のＤＣ−ＤＣコンバータにおいては、例えば入力
電圧Ｖ11の変動幅が大きい場合、帰還回路の位相余裕が
少なくなり発振し易くなり、位相調整が困難であるとい
う問題点を伴う。

【０００８】本発明は、入力電圧の変動に対して出力電
圧の安定性の高いＤＣ−ＤＣコンバータを提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明のＤＣ−ＤＣコンバータは、１次側電圧が変
換された２次側電圧を検出し、この検出電圧を所定の基
準電圧と比較し、比較した誤差信号を出力する誤差検出
回路と、発光ダイオードとトランジスタとフォトダイオ
ードとを有しこのトランジスタのベースとフォトダイオ
ードのアノードとが接続され構成されたフォトカプラを
用いた帰還回路とを具備し、帰還回路は、誤差信号を入
力信号とし、トランジスタが変換動作の制御用の出力を
構成し、且つフォトダイオードのカソードを１次側電圧
に応じた電圧を生ずる地点に接続して形成され、１次側
電圧を帰還回路のフォトダイオードへ直接帰還したこと
を特徴としている。

【００１０】上記の１次側電圧に応じた電圧の発生、お
よび２次側電圧の検出にはそれぞれ分圧抵抗を用い、ト
ランジスタにはＮＰＮトランジスタを用いるとよい。

【００１１】

【作用】したがって、本発明のＤＣ−ＤＣコンバータに
よれば、１次側電圧が変換された２次側電圧を検出し、
この検出電圧を所定の基準電圧と比較し、比較した誤差
信号を出力する。また、トランジスタのベースとフォト
ダイオードのアノードとが接続され構成されたフォトカ
プラを用いて帰還回路を形成する。この帰還回路は、誤
差信号を入力信号とし、トランジスタが変換動作の制御
用の出力を構成し、且つフォトダイオードのカソードを
１次側電圧に応じた電圧を生ずる地点に接続して形成さ
れる。よって、１次側電圧が帰還回路のフォトダイオー
ドへ直接帰還される。

【００１２】

【実施例】次に添付図面を参照して本発明によるＤＣ−
ＤＣコンバータの実施例を詳細に説明する。図１を参照
すると本発明のＤＣ−ＤＣコンバータの実施例が示され
ている。本実施例を構成する部品において、図２の従来
例を構成する部品と実質的に同一機能であるものには、
同一番号を付している。

【００１３】図１において、本実施例のＤＣ−ＤＣコン
バータは、１次側の入力回路と、２次側の出力回路およ
び補助電源回路と、誤差信号を出力する誤差検出回路１
０と、フォトカプラ２２により２次側の誤差信号を１次
側へ帰還する帰還回路と、スイッチング動作を制御する
パルス幅変調回路（以下、ＰＷＭ回路という）２３とか
ら構成される。

【００１４】上記の各構成回路の入力回路は、直流電源
１、トランス４の１次側４ａ、ＭＯＳＦＥＴ３とが直列
に接続され、直流電源１の両端にコンデンサ２と直列接
続の抵抗２４、２５の両端とが接続されてＤＣ−ＤＣコ
ンバータの１次側回路が構成される。

【００１５】２次側の出力回路は、トランス４の２次側
４ｂとダイオード５、コイル７、負荷９とが直列に接続
され、ダイオード５の出力側とグランドライン（ＧＮ
Ｄ）間にダイオード６が、コイル７の出力側とグランド
ライン間にコンデンサ８が、それぞれ接続されて構成さ
れる。

【００１６】補助電源回路は、トランス４の２次側補助
巻線４ｃとダイオード１１、定電圧回路１２とが直列に
接続され、ダイオード１１の出力側とＣＯＭライン間に
コンデンサ１３が、定電圧回路１２の出力端子側とＣＯ
Ｍライン間にコンデンサ１４が、それぞれ接続されて構
成される。

【００１７】誤差検出回路１０は、シャントレギュレー
タ２１のカソード側が、抵抗１８とコンデンサ２０の直
列回路を介して、分圧抵抗を形成する抵抗１６および１
７の接続点に接続される。また、アノード側は出力端子
のグランド側に接続される。制御入力端子が、分圧抵抗
を形成する抵抗１５および１７の接続点と接続され、更
にこの接続点は抵抗１６を介して出力端子のアクティブ
側と接続される。

【００１８】帰還回路は、フォトカプラ２２により構成
される。このフォトカプラ２２は、発光ダイオード２２
ａ、ＮＰＮトランジスタ２２ｂおよびフォトダイオード
２２ｃとにより構成され、フォトダイオード２２ｃのア
ノードがＮＰＮトランジスタのベースに接続されたタイ
プのフォトカプラである。発光ダイオード２２ａのアノ
ード端子は誤差検出回路１０の抵抗１５端子、カソード
は抵抗１９を介して誤差検出回路１０を構成するシャン
トレギュレータ２１のカソード端子とそれぞれ接続され
る。また、受光側のＮＰＮトランジスタ２２ｂのエミッ
タ端子およびコレクタ端子はＰＷＭ回路と、フォトダイ
オード２２ｃのカソード端子が入力回路を構成する直列
接続の抵抗２４および２５の接続点と、それぞれ接続さ
れる。

【００１９】ＰＷＭ回路２３は、入力信号端子がフォト
カプラ２２のＮＰＮトランジスタ２２ｂのエミッタ端子
およびコレクタ端子と、出力信号端子がＭＯＳＦＥＴ３
のゲート端子とそれぞれ接続される。

【００２０】上記に構成された本実施例のＤＣ−ＤＣコ
ンバータにおいて、ＭＯＳＦＥＴ３は、ＰＷＭ回路２３
による方形波によりＯＮ−ＯＦＦを繰り返す。直流電源
１からは、ＭＯＳＦＥＴ３のＯＮ−ＯＦＦにより、トラ
ンス４の１次側コイル４ａに断続的に電流Ｉ1が供給さ
れ、トランス４の変圧比に応じた電圧が２次側コイル４
ｂに出力される。

【００２１】ＭＯＳＦＥＴ３がＯＮ時には、トランス４
の２次側４ｂ〜ダイオード５〜コイル７〜負荷９〜２次
側４ｂのルートで電流Ｉ0が流れる。また、ＭＯＳＦＥ
Ｔ３がＯＦＦ時には、コイル７〜負荷９〜ダイオード６
〜コイル７のルートで電流Ｉ0が流れる。

【００２２】また、トランス４の別の２次側補助巻線４
ｃに接続されたダイオード１１、定電圧回路１２及び平
滑コンデンサ１３、１４からなる補助電源回路で作られ
た直流電源は、誤差検出回路１０などに給電される。

【００２３】負荷９の両端に生ずる２次側出力電圧は、
抵抗１６および１７の接続点から、検出電圧として誤差
検出器１０の一部を構成するシャントレギュレータ２１
の制御入力端子に加えられる。

【００２４】また、抵抗１６および１７の接続点と定電
圧回路１２の出力端子との間に抵抗１５を挿入してシャ
ントレギュレータ２１に入力しており、このシャントレ
ギュレータ２１により出力電圧検出電圧とシャントレギ
ュレータ２１内蔵の基準電圧Ｖrefとを比較している。
本実施例の内蔵基準電圧Ｖrefは、２．５Ｖである。

【００２５】ここで、抵抗２４、２５の接続点は直流電
源１の電圧Ｖ1に比例した電圧となり、フォトカプラ２
２を構成しているフォトダイオード２２ｃのカソード
は、この点に接続されている。よって、フォトダイオー
ド２２ｃには入力電圧Ｖ1に応じた逆電流が流れる。

【００２６】上記の制御の手順は、入力電圧Ｖ1の増加
〜抵抗２４、２５間の電圧の増加〜フォトトランジスタ
電流の増加〜スイッチングＦＥＴのＯＮ幅の縮小〜出力
電圧の低下、となる。この手順を「従来の技術」の欄で
示した従来例の制御手順と比較すると、短縮されている
ことが解る。上記の逆電流は、入力電圧Ｖ1の増加がそ
のままフォトカプラの受光フォトダイオードの逆電流の
増加となり発生する。増加した逆電流は、フォトカプラ
のフォトトランジスタ電流を増加させ、帰還による時間
のディレイがほとんどなくなる。よって、位相余裕不足
に起因する発振等の不安定要因がなくなり、安定した動
作を得ることが可能となる。短縮された制御動作がＤＣ
−ＤＣコンバータの高安定化を生じさせる。

【００２７】尚、上述の実施例は本発明の好適な実施の
一例ではあるが本発明はこれに限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実
施可能である。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明より明かなように、本発明の
ＤＣ−ＤＣコンバータは、１次側電圧が変換された２次
側電圧を検出し、この検出電圧を所定の基準電圧と比較
し、比較した誤差信号を出力する。また、トランジスタ
のベースとフォトダイオードのアノードとが接続され構
成されたフォトカプラを用いて帰還回路を形成する。こ
の帰還回路は、誤差信号を入力信号とし、トランジスタ
が変換動作の制御用の出力を構成し、且つフォトダイオ
ードのカソードを１次側電圧に応じた電圧を生ずる地点
に接続して形成される。よって、１次側電圧が帰還回路
のフォトダイオードへ直接帰還される。

【００２９】この構成によれば、入力電圧の変動がその
ままフォトカプラの受光フォトダイオードの逆電流とな
り、フォトカプラのフォトトランジスタの電流を制御す
る。この制御には、帰還による時間のディレイがほとん
どない。故に、位相余裕不足に起因する発振等の不安定
要因がなくなり、安定した出力動作を得ることが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＤＣ−ＤＣコンバータの実施例を示す
回路図である。

【図２】従来のＤＣ−ＤＣコンバータの構成例を示す回
路図である。

【符号の説明】

１ 直流電源 ２、８、１３、１４、２０ コンデンサ ３ ＭＯＳＦＥ丁 ４ トランス ５、６、１１ ダイオード ７ コイル ９ 負荷 １０ 誤差検出回路 １２ 定電圧回路 １５〜１９、２４、２５ 抵抗 ２１ シャントレギュレータ ２２ フォトカプラ ２３ パルス幅変調回路

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １次側電圧が変換された２次側電圧を検
   出し、該検出電圧を所定の基準電圧と比較し、比較した
   誤差信号を出力する誤差検出回路と、 発光ダイオードとトランジスタとフォトダイオードとを
   有し、このトランジスタのベースとフォトダイオードの
   アノードとが接続され構成されたフォトカプラを用いた
   帰還回路とを具備し、 該帰還回路は、前記誤差信号を入力信号とし、前記トラ
   ンジスタが前記変換動作の制御用の出力を構成し、且つ
   前記フォトダイオードのカソードを前記１次側電圧に応
   じた電圧を生ずる地点に接続して形成され、 前記１次側電圧を前記帰還回路のフォトダイオードへ直
   接帰還したことを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ。
2. 【請求項２】 前記１次側電圧に応じた電圧の発生は、
   分圧抵抗を用いて行うことを特徴とする請求項１記載の
   ＤＣ−ＤＣコンバータ。
3. 【請求項３】 前記２次側電圧の検出は、分圧抵抗を用
   いて行うことを特徴とする請求項１または２記載のＤＣ
   −ＤＣコンバータ。
4. 【請求項４】 前記トランジスタは、ＮＰＮトランジス
   タであることを特徴とする請求項１から３の何れか１項
   に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。