JP3015911B2 - 多出力スイッチングレギュレータ - Google Patents

多出力スイッチングレギュレータ

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JP3015911B2
JP3015911B2 JP7165101A JP16510195A JP3015911B2 JP 3015911 B2 JP3015911 B2 JP 3015911B2 JP 7165101 A JP7165101 A JP 7165101A JP 16510195 A JP16510195 A JP 16510195A JP 3015911 B2 JP3015911 B2 JP 3015911B2
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清春 稲生
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は多出力スイッチング電源
装置における出力電圧の安定化に掛り、特に低電圧出力
に高い精度が必要な場合であって、制御回路の制御入力
に必要とされる入力電圧が当該低電圧出力よりも高い場
合の低電圧出力安定化の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】多出力スイッチング電源装置において
は、本出願人の提案にかかる特開平2−307363号
公報に開示されているように、主出力電圧の安定化はP
WM制御回路による負帰還回路により行い、従出力電圧
については主出力電圧の安定化に依存して行うものが知
られている。主出力電圧については負荷電流や入力電圧
の変動に対して概ね5%以内の高精度な安定化が行われ
ており、他方従出力電圧については概ね10〜20%以
内の通常精度の安定化が行われている。
【0003】ところで、電源の小型化のためにPWM制
御回路、定電圧回路Vr1並びにスイッチング素子Qを一
体化した3端子のFET内蔵PWM制御電源用ICを採
用することがある(例えば、日経エレクトロニクス第6
20号104頁参照)。図3はこのような3端子制御回
路の動作を説明する図で、横軸は制御電流Ictrl、縦軸
はデューティー比を表している。制御電流Ictrlが0か
らI1までは、デューティー比はDMAXに設定されてい
る。そして、制御電流IctrlがI1からI2までは、この
制御電流Ictrlに比例してデューティー比がDMAXから
MINまで減少する。さらに、制御電流IctrlがI2を超
えると、デューティー比がDMINに設定される。
【0004】ところで、この制御端子電圧Vctrlは、I
C内部の定電圧回路により5.7Vと定められている。従
って、制御電流Ictrlを供給する出力の電圧は5.7V以
上必要となる。そこで、例えば論理素子用の高精度の低
電圧5Vと、OPアンプ等の動作用電源であり低い精度
で足りる高電圧15Vの出力を有する多出力DC電源に
おいては、この3端子制御回路を低電圧出力の安定化に
利用できない。
【0005】そこで、図4に3端子制御回路を用いて高
電圧出力の安定化をする装置の回路図を示す。ここで
は、一次側のコモンと二次側のコモンを共通に接続する
場合を示している。図において、直流電圧Vinは、商用
電源等のAC入力電圧をダイオードブリッジ回路等の整
流回路で整流し、平滑コンデンサ等の平滑化回路で平滑
化されたものや、バッテリ等の直流電圧源から供給され
るものである。この直流電圧Vinは入力コンデンサCin
を介してトランスの一次巻線Npに印加され、FET等
のスイッチング素子Qによってオンオフされている。す
るとトランスの二次巻線Nsにはスイッチング信号が誘
起されるので、ダイオードD1とコンデンサC1の整流
平滑化回路で直流化し、主出力電圧Vout1を負荷に供給
している。ここで、主出力電圧Vout1は高精度の低電圧
出力とする。
【0006】またトランスの補助巻線NBにもスイッチ
ング信号が誘起されるので、ダイオードD2とコンデン
サC2の整流平滑化回路で直流化し、従出力電圧Vout2
を生成する。また、ゼナーダイオードDZ3のカソード端
子は従出力電圧Vout2と接続され、アノード端子はコン
デンサC3並びにPWM制御回路の制御入力端子に接続
されている。また、従出力電圧Vout2は精度をそれほど
必要としない高電圧出力とする。なお、図中、一次巻線
Np、二次巻線Ns及び補助巻線NBに付された黒丸●は
巻線の開始部位を表している。
【0007】PWM制御回路は、定電圧回路Vr1と制御
入力端子に入力される制御電流Ictrlを用いて、スイッ
チング素子Qに送るオンオフ制御信号を生成するもの
で、上述の3端子制御回路を用いる。ここでは、補助巻
線NBの従出力電圧Vout2の安定化はPWM制御回路に
よる負帰還回路により行い、主出力電圧については補助
巻線NBと二次巻線Nsが同一トランスに巻装されている
ことによって、上記負帰還回路によって副次的に安定化
されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような3
端子制御回路を用いて従出力電圧Vout2を安定化したの
では、本来高精度が必要とされる主電圧出力について、
出力電圧の安定化が同一トランスに巻装されていること
のみに依存するため、必要な電圧精度が確保できないと
いう課題があった。また、従出力電圧Vout2について
も、3端子制御回路に定電圧回路Vr1が予め内蔵されて
いると共に、3端子化されているから調整用の端子も設
けられていないため、ICの製造上のバラツキが電圧の
安定化にそのまま影響を及ぼすと共に、ゼナーダイオー
ドDZ3を介して制御電流Ictrlを送っているので、素子
のバラツキの影響が重畳して、精度がさほど上がらない
という課題があった。
【0009】本発明はこのような課題を解決したもの
で、制御入力電圧の最低限電圧が高いため、高精度の必
要な低電圧出力を直接安定化できない3端子化されたP
WM制御用ICを用いた電源であっても、この低電圧出
力を高精度で安定に制御できる多出力スイッチングレギ
ュレータを提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明は、直流電圧Vinが印加される一次巻線Npを有す
る一次側回路と、二次巻線Nsに誘起されるスイッチン
グ信号を整流平滑して主出力電圧Vout1を供給する主出
力回路と、補助巻線NBに誘起されるスイッチング信号
を整流平滑して従出力電圧Vout2を供給する従出力回路
と、この従出力回路からの制御電流Ictrlを制御端子に
入力し、内蔵した定電圧回路の定電圧V r1を用いて、前
記従出力電圧を安定化するように前記一次巻線に流れる
電流をオンオフする3端子制御回路10とを有し、前記
一次側回路、主出力回路及び従出力回路のコモンを共通
とし、前記従出力電圧は高電圧、前記主出力電圧は低電
圧出力とすると共に、当該主出力電圧の出力電圧は前記
3端子制御回路の制御端子入力電圧の最低入力電圧に比
べて低い多出力スイッチングレギュレータにおいて、次
の構成としたものである。
【0011】即ち、前記主出力電圧を入力端子に入力し
て基準電圧Vr2と比較して、出力端子から出力される比
較信号を出力する誤差アンプ20と、この誤差アンプの
出力する比較信号を制御端子に入力し、前記従出力回路
から送られる電流を入力して、前記制御電流として3端
子制御回路の制御端子に送る電流制御部30とを具備す
ることを特徴としている。
【0012】
【作用】本発明の構成によれば、高精度が必要とされる
主出力回路の主出力電圧は、誤差アンプを用いて電流制
御部から3端子制御回路に送られる制御電流を制御し、
負帰還制御ループにより安定化されるので、必要な精度
を確保できる。この制御電流には所定電圧以上の高電圧
が必要なので、従出力回路から電流制御部に従出力電圧
を供給している。従出力電圧の安定化については、二次
巻線と補助巻線が同一トランスに巻装されているから、
主出力電圧の安定化に随伴して行えば足りる。
【0013】
【実施例】以下図面を用いて、本発明を説明する。図1
は本発明の一実施例を示す回路図である。尚、図1にお
いて前記図4と同一作用をするものには同一符号を付し
て説明を省略する。ここでは、主出力電圧Vout1の安定
化のために、分圧抵抗R1,R2で主出力電圧Vout1を
分圧し、誤差アンプ20の入力端子に入力する。誤差ア
ンプ20にTL431等のシャントレギュレータを用い
る場合には、入力端子はリファレンス端子、出力端子は
カソード端子、基準電位を定めるコモン端子はアノード
端子と呼ばれており、リファレンス端子に入力された電
圧に応じた電流がカソード端子より出力される。誤差ア
ンプ20のコモン端子は二次巻線Nsのコモン側と接続
され、出力端子はトランジスタ30のベース端子に接続
されている。そして、誤差アンプ20は入力端子の入力
電圧と基準電圧Vr2とを比較して、比較信号をカソード
端子に出力している。この基準電圧Vr2は、TL431
の場合には2.495Vに選定されている。
【0014】電流制御部30は、ここではトランジスタ
TrとコンデンサC3よりなる。トランジスタとしては
PNP形を用いており、エミッタ端子には従出力電圧V
out2が供給され、ゲート端子には誤差アンプ20の出力
端子が接続され、コレクタ端子はコンデンサC3を介し
てコモンに接続されると共に、3端子制御回路10の制
御入力端子と接続されている。
【0015】このように構成された装置において、出力
電圧の安定化は次のように行われる。まず主出力回路の
主出力電圧Vout1の安定化は、誤差アンプ20のカソー
ド電流を用いて電流制御部30が3端子制御回路10に
送る制御電流Ictrlを制御している。これにより、主出
力電圧Vout1の分圧された電圧が基準電圧Vr2と一致す
るように、3端子制御回路10が一次巻線Npに流れる
パルス電流のデューティー比を制御している。
【0016】次に、従出力回路の従出力電圧Vout2の安
定化は、二次巻線Nsと補助巻線NBが同一トランスに巻
装されているから、主出力電圧の安定化に随伴して行な
われる。従出力電圧Vout2は、3端子制御回路10の制
御端子に対する入力電圧Vctrlの規格に比べて高いの
で、電流制御部30のトランジスタを介して当該制御端
子の制御電流Ictrlとしての適格を有している。
【0017】図2は本発明の他の実施例を示す回路図で
ある。こごては、電流制御部30としてフォトカプラP
Cを用いており、発光ダイオードのアノード端子は従出
力回路の従出力電圧Vout2と接続され、カソード端子は
誤差アンプ20の出力端子が接続されている。また受光
トランジスタは、コレクタ端子が従出力回路の従出力電
圧Vout2と接続され、エミッタ端子がコンデンサC3を
介してコモンに接続されていると共に、3端子制御回路
10の制御端子に接続されている。このような構成よっ
ても、誤差アンプ20の出力電流によって、制御電流I
ctrlが制御され、主出力回路の主出力電圧Vout1が安定
化される。
【0018】なお、出力電圧の大きな従出力回路から制
御電流Ictrlを供給し、誤差アンプ20の出力電流は電
流制御部30の制御入力として用いられているだけなの
で、少なくてすむ。すると主出力電圧Vout1のAC的な
変動に対する、誤差アンプ20の出力電流のAC的な変
動が従出力回路の出力電流に比較して小さくて済む。即
ち、制御ループのゲインが相対的に低くなり、制御ルー
プの位相余裕により発振が抑制される。従って、主従の
出力電圧が安定化される。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
3端子制御回路の制御端子の最低入力電圧が低電圧側の
出力電圧に比べて高くても、この低電圧側の出力電圧を
制御入力とし、電力は高電圧側である従出力回路から供
給される電流制御部30により、この制御端子に送る制
御電流Ictrlを定めているので、低電圧側の主出力電圧
が高い精度で安定化されるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す回路図である。
【図2】本発明の他の実施例を示す回路図である。
【図3】3端子制御回路の動作を説明する図である。
【図4】3端子制御回路を用いて高電圧出力の安定化を
する装置の回路図である。
【符号の説明】
10 3端子制御回路 20 誤差アンプ 30 電流制御部 Np 一次巻線 Ns 二次巻線 NB 補助巻線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 3/28

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】直流電圧(Vin)が印加される一次巻線
    (Np)を有する一次側回路と、二次巻線(Ns)に誘起
    されるスイッチング信号を整流平滑して主出力電圧(V
    out1)を供給する主出力回路と、補助巻線(NB)に誘
    起されるスイッチング信号を整流平滑して従出力電圧
    (Vout2)を供給する従出力回路と、この従出力回路か
    らの制御電流(Ictrl)を制御端子に入力し、内蔵した
    定電圧回路の定電圧(Vr 1)を用いて、前記従出力電圧
    を安定化するように前記一次巻線に流れる電流をオンオ
    フする3端子制御回路(10)とを有し、 前記一次側回路、主出力回路及び従出力回路のコモンを
    共通とし、前記従出力電圧は高電圧、前記主出力電圧は
    低電圧出力とすると共に、当該主出力電圧の出力電圧は
    前記3端子制御回路の制御端子入力電圧の最低入力電圧
    に比べて低い多出力スイッチングレギュレータにおい
    て、 前記主出力電圧を入力端子に入力して基準電圧(Vr2
    と比較して、出力端子から出力される比較信号を出力す
    る誤差アンプ(20)と、 この誤差アンプの出力する比較信号を制御端子に入力
    し、前記従出力回路から送られる電流を入力して、前記
    制御電流として3端子制御回路の制御端子に送る電流制
    御部(30)と、 を具備することを特徴とする多出力スイッチングレギュ
    レータ。
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