JP3433429B2 - スイッチングレギュレータ - Google Patents
スイッチングレギュレータInfo
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Description
・コンバータ(RCC)方式のスイッチングレギュレー
タに関するものである。 【0002】 【従来の技術】図5は従来のリンギング・チョーク・コ
ンバータ方式のスイッチングレギュレータの具体回路図
を示している。トランスTは入力側巻線である一次巻線
N1 と、出力側巻線である二次巻線N2 と、正帰還巻線
N3 とで構成されている。トランスTの一次巻線N1 の
一端は電源1に接続されており、一次巻線N1 の他端は
スイッチングトランジスタQ1 のコレクタに接続されて
いる。また、トランスTの二次巻線N2 には、ダイオー
ドD2 と平滑用のコンデンサC2 からなる整流平滑回路
が接続されていて、負荷Lには定電圧化された直流電圧
が供給されるようになっている。 【0003】トランスTの正帰還巻線N3 の一端は、ダ
イオードD1 及びコンデンサC1 の並列回路と、ベース
抵抗R2 とを介して上記スイッチングトランジスタQ1
のベースに接続されている。また、スイッチングトラン
ジスタQ1 のベースには起動用の抵抗R1 が接続されて
いる。上記スイッチングトランジスタQ1 のベース・エ
ミッタ間には、該スイッチングトランジスタQ1 の発振
周波数を可変させるべくオン期間制御用のトランジスタ
Q2 が接続してある。また、トランスTの正帰還巻線N
3 の他端は、トランジスタQ1 ,Q2 のエミッタが接続
されて、電源1の負極側に接続されている。 【0004】更に、出力電圧の定電圧制御や、過電流制
御を行うべく、負荷L側の出力電圧を検出して、上記ト
ランジスタQ2 のベースに帰還させて、ベース電流を制
御しスイッチングトランジスタQ1 のオン期間を制御す
る制御回路2が設けてある。 【0005】次に、図5に示すスイッチングレギュレー
タの動作について説明する。電源1が投入されると、起
動用の抵抗R1 を介してスイッチングトランジスタQ1
にベース電流が流れる。このベース電流が流れると、ス
イッチングトランジスタQ1はオンして、コレクタ電流
IcがトランスTの一次巻線N1 を介して流れるため、
該一次巻線N1 の両端には電圧が誘起される。この時、
トランスTの正帰還巻線N3 にはスイッチングトランジ
スタQ1 のベース電流を増す方向に電圧が誘起されるた
めに、一次巻線N1 を流れるコレクタ電流Icは更に増
加することになる。このコレクタ電流Icが図6(a)
に示すように直線的に増加してトランスTの一次巻線N
1 にエネルギーが蓄えられる。 【0006】しかし、スイッチングトランジスタQ1 の
ベース電流は、正帰還巻線N3 の誘起電圧V2 とベース
抵抗R2 によって決定される一定の電流値で制限され
る。そのため、ベース電流が一定のためスイッチングト
ランジスタQ1 のコレクタ電流Icはある値に達すると
それ以上増加できなくなり、それ以降は一次巻線N1 に
誘起される電圧が減少する。従って、スイッチングトラ
ンジスタQ1 のベース電流も減少し、スイッチングトラ
ンジスタQ1 は急激にカットオフとなる。 【0007】スイッチングトランジスタQ1 がカットオ
フとなると、トランスTの二次巻線N2 にはダイオード
D2 をオンさせる方向に電圧が誘起し、一次巻線N1 に
蓄えられていたエネルギーがダイオードD2 を介してコ
ンデンサC2 及び負荷Lに供給される。トランスTに蓄
えられていたエネルギーが放出され尽くすと、再びスイ
ッチングトランジスタQ1 にベース電流が流れ、トラン
スTの一次巻線N1 、正帰還巻線N3 にはスイッチング
トランジスタQ1 をオン状態にさせる電圧が誘起され
る。なお、この時、ダイオードD2 は遮断状態となる
が、負荷LにはコンデンサC2 の放電により電流供給が
持続される。上記のような動作を繰り返すことにより、
所定の周波数で発振を持続し、負荷L側にエネルギーが
供給される。 【0008】尚、上記制御回路2は以下のように制御を
行っている。すなわち、定電圧制御において、出力電圧
が大きくなると、制御回路2がトランジスタQ2 を駆動
してスイッチングトランジスタQ1 に流れるベース電流
を減少させ、オン期間を少なくして発振周波数を高くし
て出力電圧が小さくなるように制御する。また、逆に出
力電圧が小さくなると、スイッチングトランジスタQ1
のベース電流が多くなるようにトランジスタQ2 を制御
し、発振周波数を低くして出力電圧を増加させるように
制御し、出力電圧を定電圧化している。 【0009】また、出力電流が変化した場合において
も、スイッチングトランジスタQ1 のオン期間を制御、
つまり出力電流が増加した場合には入力電流も比例して
増加させるべくスイッチングトランジスタQ1 のオン期
間が長くなるようにトランジスタQ2 を制御回路2にて
制御している。 【0010】 【発明が解決しようとする課題】ここで、図6(a)は
スイッチングトランジスタQ1 のコレクタ電流Icの波
形を、同図(b)はベース電流IB の波形をそれぞれ示
している。また、ICPはコレクタ電流Icのピーク値で
ある。そして、上述のようにスイッチングトランジスタ
Q1 にコレクタ電流のピーク値ICPが流せるようにベー
ス抵抗R2 を次式のようにして決めている。 R2 =(V2 −VBE−VD1)/IB 上式において、VBEはスイッチングトランジスタQ1 の
ベース・エミッタ間電圧であり、また、VD1はダイオー
ドD1 の順方向降下電圧である。 【0011】ここで、コレクタ電流Icのピーク値ICP
と必要なベース電流IB が比例する。そして、コレクタ
電流Icのピーク値ICPは、負荷が軽いと小さくて良
い。これに伴いベース電流IB も小さくして良いが、ベ
ース電流IB が変えられないため、不要に多いベース電
流IB が供給されることになる。このため、ベース抵抗
R2 に不要な電力が消費され、効率が低下するという問
題がある。また、入力電圧V1 が上昇すると、正帰還巻
線N3 の電圧V2 が上昇し、ベース抵抗R2 の損失が多
くなるという問題があった。 【0012】本発明は上述の点に鑑みて提供したもので
あって、負荷が軽い時や入力電圧が上昇した時に、スイ
ッチングトランジスタへ供給されるベース電流を減少さ
せ、効率を向上させることを目的としたスイッチングレ
ギュレータを提供するものである。 【0013】 【課題を解決するための手段】本発明は、一次巻線、二
次巻線及び正帰還巻線を有するトランスと、上記トラン
スの一次巻線の一端に接続され該一次巻線をスイッチン
グ駆動するスイッチングトランジスタと、上記トランス
の二次巻線側に接続され負荷に電力を供給する整流平滑
回路と、上記スイッチングトランジスタのベースに接続
された制御用のトランジスタと、上記トランスの正帰還
巻線に発生する電圧をスイッチングトランジスタのベー
スにベース電流として供給するベース抵抗と、負荷側の
状態を検出して上記制御用トランジスタを駆動しスイッ
チングトランジスタのオン期間を可変させる制御回路と
を備えたスイッチングレギュレータにおいて、スイッチ
ング素子とベース電流供給用の第2のベース抵抗との直
列回路を上記ベース抵抗に並列に接続し、上記スイッチ
ングトランジスタがオンしてから所定の時間まで上記ス
イッチング素子のオフ状態を維持させる制御手段を設け
たものである。 【0014】 【作用】本発明は、軽負荷時あるいは入力電圧が高い時
は、スイッチングトランジスタのオン期間が短いため
に、上記制御手段によりスイッチング素子をオンさせる
ことができず、スイッチングトランジスタのベース電流
はベース抵抗によるベース電流だけとなる。また、重負
荷時あるいは入力電圧が低い場合には、スイッチングト
ランジスタのオン期間が長くなるため、このオン期間の
途中で制御手段によりスイッチング素子がオンして、ス
イッチングトランジスタのベース電流は、ベース抵抗と
第2のベース抵抗による和のベース電流となる。従っ
て、軽負荷時あるいは入力電圧が高い時は、ベース抵抗
から供給されたベース電流だけとなる。このため、従来
の常時、重負荷時あるいは入力電圧が低い時に必要とさ
れる多くのベース電流を流すスイッチングレギュレータ
に比べて、不要なベース電流を流さない分だけ、効率を
向上させることができる。 【0015】 【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。尚、スイッチングレギュレータ全体の構成は従来
例と同じなので、同じ部分の説明は省略し、本発明の要
旨の部分について支持する。図1は本発明の具体回路図
を示し、ベース抵抗R2 と並列に、NPN型のトランジ
スタQ3 と第2のベース抵抗R3 との直列回路を接続
し、上記トランジスタQ3 のベースにコンデンサCt と
抵抗Rt とからなる時定数回路を設けたものである。
尚、上記コンデンサCt と抵抗Rt とで制御手段を構成
している。上記時定数回路のコンデンサCt は、スイッ
チングトランジスタQ1 のオン時にトランスTの正帰還
巻線N3 に発生する電圧により充電するようにし、スイ
ッチングトランジスタQ1 のオフ時に抵抗Rt 、コンデ
ンサC1 およびトランジスタQ3 のベース・エミッタ、
ベース抵抗R2 、コンデンサC1 を介して正帰還巻線N
3 に発生する電圧により放電するようにしている。この
コンデンサCt が充電される所定の期間トランジスタQ
3 をオフとし、負荷が重い場合には、上記所定の期間経
過後にオンとなるように、コンデンサCt及び抵抗Rt
とで時定数を設定している。 【0016】次に、動作について説明する。尚、図2は
負荷が重い場合の動作波形図を示し、図3は負荷が軽い
場合の動作波形図を示している。図2において、tONは
スイッチングトランジスタQ1 のオン期間を示し、tは
上記コンデンサCt と抵抗Rt とからなる時定数回路で
決定されるトランジスタQ3 がオンするまでの時間であ
る。図2(a)はスイッチングトランジスタQ1 のコレ
クタ電流Icの波形を示し、同図(b)はベース抵抗R
2 に流れるベース電流IB1の波形を示し、同図(c)は
トランジスタQ3 のコレクタに接続した第2のベース抵
抗R3 に流れるベース電流IB2の波形を示している。 【0017】負荷が重い場合、或いは入力電圧が低い場
合には、図2に示すように、それに比例して入力電流を
多くさせるために、スイッチングトランジスタQ1 のオ
ン期間tONが長くなる。そして、スイッチングトランジ
スタQ1 のベース抵抗R2 によるベース電流IB1は、図
2(b)に示すように、スイッチングトランジスタQ1
をオンすべく流れている。ここで、トランジスタQ
3 は、コンデンサCt が抵抗Rt を介して充電されてい
き、トランジスタQ3 をオンさせるまでの時間tの間は
オフの状態である。従って、時間tが経過するまでは、
トランジスタQ3 はオフのままである。スイッチングト
ランジスタQ1 のベース電流はIB1のみである。そし
て、時間tが経過すると、コンデンサCt の充電電圧の
上昇によりトランジスタQ3 がオンし、図2(c)に示
すように、第2のベース抵抗R3 によるベース電流IB2
がトランジスタQ3 を介してスイッチングトランジスタ
Q1 のベースに流れる。 【0018】すなわち、重負荷時、あるいは入力電圧が
低い時は、t≦tONとなり、時間t経過後にトランジス
タQ3 がオンし、スイッチングトランジスタQ1 へのベ
ース電流は、IB1+IB2となり、必要なコレクタ電流I
cのピーク値ICPを流すだけのベース電流がスイッチン
グトランジスタQ1 に供給される。 【0019】次に、軽負荷時、或いは入力電圧が高い時
は、コレクタ電流Icのピーク値ICPは小さくて良い。
このため、図3(a)に示すように、制御回路2により
スイッチングトランジスタQ1 のオン期間tONが小さく
なる。この状態においては、コレクタ電流Icのピーク
値ICPを流すためのスイッチングトランジスタQ1 への
ベース電流は、ベース抵抗R2 からのIB1だけとしてい
る(図3(b),(c)参照)。これは、スイッチング
トランジスタQ1 のオン期間tONの間、抵抗Rt を通じ
てコンデンサCt を充電するが、トランジスタQ3 をオ
ンさせる電圧に至るまでの時間tが、t>tONとなって
いるために、トランジスタQ3 がオンしないためであ
る。 【0020】このようにして、軽負荷時あるいは入力電
圧が高い時は、ベース抵抗R2 から供給されるIB1のベ
ース電流だけとなる。このため、従来の常時、重負荷時
に必要とされるベース電流(IB1+IB2に相当)を流す
RCCスイッチングレギュレータに比して、不要なIB2
のベース電流が流れない分だけ効率が向上するものであ
る。 【0021】(実施例2)実施例2を図4に示す。この
実施例では上記コンデンサCt と並列に放電用の抵抗R
4 を接続したものである。すなわち、スイッチングトラ
ンジスタQ1 のオン時、トランスTの正帰還巻線N3 に
発生する電圧の抵抗Rt とR4 の分圧で行われ、コンデ
ンサCt の放電は、スイッチングトランジスタQ1 のオ
フ時に図1で説明した放電ルートに加え、抵抗R4 でも
行われる。尚、目的は充電,放電時間を微調整するもの
である。尚、動作自体は先の実施例と同様なので説明は
省略する。 【0022】尚、上記電源1は、電池電源の構成とした
が、交流電源を整流・平滑した直流電源を用いるように
しても良い。また、本発明の思想は、リンギング・チョ
ーク・コンバータに限らず、フォワード型のコンバータ
にも適用して、スイッチングトランジスタのベース電流
を制御することも可能である。 【0023】 【発明の効果】本発明は上述のように、一次巻線、二次
巻線及び正帰還巻線を有するトランスと、上記トランス
の一次巻線の一端に接続され該一次巻線をスイッチング
駆動するスイッチングトランジスタと、上記トランスの
二次巻線側に接続され負荷に電力を供給する整流平滑回
路と、上記スイッチングトランジスタのベースに接続さ
れた制御用のトランジスタと、上記トランスの正帰還巻
線に発生する電圧をスイッチングトランジスタのベース
にベース電流として供給するベース抵抗と、負荷側の状
態を検出して上記制御用トランジスタを駆動しスイッチ
ングトランジスタのオン期間を可変させる制御回路とを
備えたスイッチングレギュレータにおいて、スイッチン
グ素子とベース電流供給用の第2のベース抵抗との直列
回路を上記ベース抵抗に並列に接続し、上記スイッチン
グトランジスタがオンしてから所定の時間まで上記スイ
ッチング素子のオフ状態を維持させる制御手段を設けた
ものであるから、軽負荷時あるいは入力電圧が高い時
は、スイッチングトランジスタのオン期間が短いため
に、上記制御手段によりスイッチング素子をオンさせる
ことができず、スイッチングトランジスタのベース電流
はベース抵抗によるベース電流だけとなる。また、重負
荷時あるいは入力電圧が低い場合には、スイッチングト
ランジスタのオン期間が長くなるため、このオン期間の
途中で制御手段によりスイッチング素子がオンして、ス
イッチングトランジスタのベース電流は、ベース抵抗と
第2のベース抵抗による和のベース電流となる。このた
め、従来の常時、重負荷時あるいは入力電圧が低い時に
必要とされる多くのベース電流を流すスイッチングレギ
ュレータに比べて、不要なベース電流を流さない分だ
け、効率を向上させることができる効果を奏するもので
ある。
回路図である。 【図2】本発明の実施例の重負荷時の場合の動作波形図
である。 【図3】本発明の実施例の軽負荷時の場合の動作波形図
である。 【図4】本発明の実施例2の回路図である。 【図5】従来例のスイッチングレギュレータの回路図で
ある。 【図6】従来例の動作波形図である。 【符号の説明】 1 電源 2 制御回路 Q1 スイッチングトランジスタ Q2 制御用のトランジスタ Q3 トランジスタ(スイッチング素子) T トランス N1 一次巻線 N2 二次巻線 N3 正帰還巻線 L 負荷 R1 起動用抵抗 R2 ベース抵抗 R3 第2のベース抵抗
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 一次巻線、二次巻線及び正帰還巻線を有
するトランスと、上記トランスの一次巻線の一端に接続
され該一次巻線をスイッチング駆動するスイッチングト
ランジスタと、上記トランスの二次巻線側に接続され負
荷に電力を供給する整流平滑回路と、上記スイッチング
トランジスタのベース間に接続された制御用のトランジ
スタと、上記トランスの正帰還巻線に発生する電圧をス
イッチングトランジスタのベースにベース電流として供
給するベース抵抗と、負荷側の状態を検出して上記制御
用トランジスタを駆動しスイッチングトランジスタのオ
ン期間を可変させる制御回路とを備えたスイッチングレ
ギュレータにおいて、スイッチング素子とベース電流供
給用の第2のベース抵抗との直列回路を上記ベース抵抗
に並列に接続し、上記スイッチングトランジスタがオン
してから所定の時間まで上記スイッチング素子のオフ状
態を維持させる制御手段を設けたことを特徴とするスイ
ッチングレギュレータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21840192A JP3433429B2 (ja) | 1992-07-24 | 1992-07-24 | スイッチングレギュレータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21840192A JP3433429B2 (ja) | 1992-07-24 | 1992-07-24 | スイッチングレギュレータ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0654534A JPH0654534A (ja) | 1994-02-25 |
JP3433429B2 true JP3433429B2 (ja) | 2003-08-04 |
Family
ID=16719335
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21840192A Expired - Lifetime JP3433429B2 (ja) | 1992-07-24 | 1992-07-24 | スイッチングレギュレータ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3433429B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
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---|---|---|---|---|
JP3656911B2 (ja) | 2002-09-27 | 2005-06-08 | オリオン電機株式会社 | 電源回路 |
JP2015133860A (ja) * | 2014-01-15 | 2015-07-23 | コーセル株式会社 | スイッチング電源装置 |
-
1992
- 1992-07-24 JP JP21840192A patent/JP3433429B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0654534A (ja) | 1994-02-25 |
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