JPH04251563A - スイッチングレギュレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスイッチングレギュレー
タに関し、更に詳しくは出力電圧精度を向上させること
が出来るスイッチングレギュレータに関する。

【０００２】

【従来の技術】今日、直流安定化電源としてスイッチン
グレギュレータが広く使用されるようになっている。そ
の中でそれぞれ異なる電圧を出力し得るスイッチングレ
ギュレータの一例を図３に示す。これは交流電源Ｅを整
流回路Ｒと平滑コンデンサＣ１　を有する入力回路で整
流平滑し、これを動作電圧としてトランスＴの一次コイ
ルＮＰ　とスイッチングトランジスタＱ１　との直列回
路に供給する。そしてトランスＴの二次側に２個のコイ
ルＮＳ１，ＮＳ２を有し、一次側からの動作電圧に対し
、それぞれダイオードＤ１　，Ｄ２　及び平滑コンデン
サＣ２　，Ｃ３　で平滑した直流５Ｖと１２Ｖを出力す
るようにしたものである。またスイッチングレギュレー
タでは使用頻度の高い出力側、或いは電圧を安定させた
い出力側の電圧を一次側にフィードバックし、電圧精度
を高めるようにしている。前記図３に於いては、５Ｖ出
力側の電圧を一次側にフィードバックして５Ｖ出力の電
圧を安定させるようにしている。

【０００３】即ち、５Ｖ出力側の負荷が小さいときの誘
起電圧は図４（ａ）に示すようにデューティ比が小さい
が、負荷が大きくなると図５（ａ）に示すように負荷の
増大に対応して誘起電圧のデューティ比が大きくなる。 この誘起電圧を図４及び図５の（ｂ），（ｃ）に示すよ
うに平滑化することにより、負荷変動に関わらず５Ｖ出
力側の電圧が常に安定するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記デ
ューティ比の変化は１２Ｖ出力側の負荷の大小に関わら
ず、１２Ｖ出力側の誘起電圧にも同様に生ずる。従って
、１２Ｖ出力側の負荷が小さい場合には、電力の供給が
過剰となって電圧が上がり過ぎることがある。これはフ
ィードバックされる５Ｖ出力側に最大負荷がかかって誘
起電圧のデューティ比が大きくなった状態で、フィード
バックされない１２出力側に最小負荷がかかる場合にも
っとも顕著に現れる。図３に示すスイッチングレギュレ
ータに於いて、５Ｖ出力側の負荷が変動したときの１２
Ｖ出力側の特性例の一例を図６に示す。この特性例から
明らかなように、５Ｖ出力側が無負荷（出力電流０Ａ）
の場合には、１２Ｖ出力側の電圧が１２Ｖの±１０％範
囲内にあって安定しているが、５Ｖ出力側に大きな負荷
（出力電流　１．５Ａ）がかかると、１２Ｖ出力側の電
圧が上昇する。このとき１２Ｖ出力側の負荷が小さいと
（出力電流　０．２Ａ以下）、電圧が１２Ｖに対して＋
１０％以上に上昇してしまう。

【０００５】従って、従来は前記１２Ｖ出力側の電圧変
動を例えば±１０％の範囲内に抑える場合、図３に示す
ように１２Ｖ出力側回路にダミー抵抗ＲＤ　を接続し、
このダミー抵抗ＲＤ　によって１２Ｖ出力側の出力電流
が　０．２Ａ以下にならないようにしている。しかし、
この場合１２Ｖ×　０．２Ａ＝　２．４Ｗを常に捨てる
ことになるために効率が悪くなってしまうものであった
。

【０００６】本発明の目的は従来の前記課題を解決し、
出力電圧を安定させると共に、負荷への供給効率を低下
させることがないスイッチングレギュレータを提供せん
とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明に係る代表的な手段は、二次側に複数の出力ラ
インを有し、スイッチング回路とトランスとを介して一
次側から供給された電力を前記複数の出力ラインに応じ
てそれぞれ異なる電圧値として出力し得るスイッチング
レギュレータに於いて、前記複数の出力電圧の１つを一
次側にフィードバックし、他の少なくとも１つの出力ラ
インと前記フィードバックする出力ラインとの間に、一
定負荷を有すると共に一定電圧以上になると導通する安
定回路を設けたことを特徴としてなる。

【０００８】

【作用】前記手段にあっては、フィードバックする出力
側に於いては出力電圧が安定する。一方、フィードバッ
クしない出力側に於いては電圧が一定以下の許容範囲に
あっては出力電流が浪費されることなくすべて負荷に供
給される。そして軽負荷時等に於いて電圧が一定以上に
上昇すると、安定回路が動作して安定回路で一定の電力
が消費される。このため出力電流が一定以下になること
がなく、出力電圧は常に一定の許容範囲で供給されるも
のである。

【０００９】

【実施例】次に前記手段を適用した本発明に係るスイッ
チングレギュレータの一実施例を図１を参照して具体的
に説明する。

【００１０】図１に於いて、交流電源Ｅを整流回路Ｒを
介して一次コイルＮＰ　とスイッチング回路を構成する
スイッチングトランジスタＱ１　の直列回路に接続し、
且つ前記一次コイルＮＰ　とスイッチングトランジスタ
Ｑ１　の直列回路には平滑コンデンサＣ１　を並列に接
続している。この一次側の基本構成は従来例と同様であ
る。一方、トランスＴの二次側は２個のコイルＮＳ１と
ＮＳ２とを有し、複数の出力ラインにそれぞれ異なる電
圧値を出力するように構成している。尚、本実施例では
端子ｔ１　−ｔ０　間に１２Ｖを出力し、端子ｔ２−ｔ
０　間に５Ｖを出力する例を示している。

【００１１】即ち、２個のコイルＮＳ１及びＮＳ２の直
列回路にダイオードＤ１　及び平滑コンデンサＣ２　よ
りなる平滑回路を接続し、コイルＮＳ１及びＮＳ２に誘
起した電圧を整流平滑して端子ｔ１　に直流１２Ｖを出
力する。同様にコイルＮＳ２にダイオードＤ２　及び平
滑コンデンサＣ３　よりなる平滑回路を接続し、コイル
ＮＳ２に誘起した電圧を整流平滑して端子ｔ２　に直流
５Ｖを出力する如く構成している。

【００１２】また前記５Ｖを出力する端子（以下『５Ｖ
端子』という）ｔ２には抵抗Ｒ１　，Ｒ２　、シャント
レギュレータＴＬ、フォトカプラＰＣ及び電圧制御回路
Ａからなるフィードバック回路を設けている。これによ
り例えば５Ｖ端子ｔ２　の出力電圧が基準電圧（５Ｖ）
よりも高くなるとシャントレギュレータＴＬのカソード
電圧が低下し、発光ダイオードの発光量が増加してフォ
トトランジスタを流れる電流が増加する。この電流変化
に対応して電圧制御回路Ａがスイッチングトランジスタ
Ｑ１　のオン時間を短くし、トランスＴへの流入電力を
減少させることで前記５Ｖ端子ｔ２の出力電圧を下げる
ように動作する。また前記５Ｖ端子ｔ２　の出力電圧が
基準電圧よりも低くなると、前記と逆に動作する。この
フィードバック制御によって、５Ｖ端子ｔ２　の出力電
圧は常に一定に保持されるものである。

【００１３】更に１２Ｖを出力する端子（以下『１２Ｖ
端子』という）ｔ１　と、５Ｖ端子ｔ２　との間には１
２Ｖ端子ｔ１の出力電圧を安定させるための安定回路Ｂ
を設けている。本実施例に於ける安定回路Ｂの構成は（
図１の破線で囲んだ回路）、抵抗Ｒ３　及びトランジス
タＱ２　の直列回路を１２Ｖ端子ｔ１　と５Ｖ端子ｔ２
　間に接続し、電流制限抵抗Ｒ４　とツェナーダイオー
ドＤＺ　の直列回路を１２Ｖ端子ｔ１　とトランジスタ
Ｑ２　のベースに接続して構成している。

【００１４】この安定回路Ｂは１２Ｖ端子ｔ１　の出力
電圧が１２Ｖから一定値まで上昇すると、トランジスタ
Ｑ２　がオンするようにしたものであり、本実施例では
１２Ｖ端子ｔ１　の出力が１３．２Ｖ（１２Ｖ＋１０％
）まで上昇するとトランジスタＱ２　がオンし、このと
き抵抗Ｒ３　に　０．２Ａが流れるようにしている。即
ち、ツェナーダイオードＤＺ　は　７．４Ｖ以上の電圧
がかかると導通し、トランジスタＱ２　は　０．８Ｖの
電圧降下を生ずるものを使用している。そして抵抗Ｒ３
　＝４１Ωを接続している。

【００１５】前記構成に於いて、５Ｖ端子ｔ２　の負荷
が小さい場合と、大きい場合の１２Ｖ端子ｔ１　の出力
電圧について図２の特性例を参照して具体的に説明する
。先ず５Ｖ端子ｔ２　の負荷が小さい場合は（例えば図
２に於ける出力電流０Ａ）、誘起電圧のデューティ比が
小さく（図４参照）、１２Ｖ端子ｔ１　への出力電圧は
図２に示すように１２Ｖ端子ｔ１　に接続される負荷の
大小に関わらず１２Ｖ±１０％の範囲で安定する。この
とき安定回路Ｂは動作しないため、この回路Ｂに於ける
電力ロスは生じない。従って、従来のダミー抵抗を挿入
した場合のようなロスを生ずることなく１２Ｖ出力ライ
ンの電流はすべて負荷に供給される。

【００１６】次に５Ｖ端子ｔ２　の負荷が大きい場合は
（例えば図２に於ける出力電流　１．５Ａ）、フィード
バックの影響により誘起電圧のデューティ比が大きくな
る（図５参照）。このとき１２Ｖ端子ｔ１　に接続され
る負荷が大きいと図２に示すように出力電圧は１２Ｖ±
１０％以内にあって安定するが、負荷が小さいと出力電
圧が上昇する。しかし、１２Ｖ出力電圧が１３．２Ｖ以
上になると、ツェナーダイオードＤＺ　が導通してトラ
ンジスタＱ２　がオンし、抵抗Ｒ３　とトランジスタＱ
２　の回路が導通する。これによって抵抗Ｒ３　には（
１３．２−５）／４１＝　０．２Ａの電流が流れる。従
って、１２Ｖ端子ｔ１　の負荷が小さくても１２Ｖ出力
ラインの電流が　０．２Ａ以下になることはなく、図２
に示すように１２Ｖ端子ｔ１　の出力電圧は常に１２Ｖ
±１０％の範囲で安定するようになる。

【００１７】前記安定回路Ｂを設けることにより、フィ
ードバックがかかっていない出力ラインの電圧変化が許
容範囲以上になった場合のみ、従来のダミー抵抗と同様
の作用が生じて出力電圧を安定させ、出力電圧変化が許
容範囲内にあるときは電力ロスがなく、効率の良い電力
供給がなされる。

【００１８】尚、前記安定回路Ｂは出力電圧を安定させ
るための１２Ｖ端子ｔ１　と０Ｖ端子ｔ０　との間に設
けるようにしても良い。しかし、この場合は電位差（１
２Ｖ）が大きくなるために、ツェナーダイオードＤＺ　
やトランジスタＱ２　、更には抵抗Ｒ３　を前記電位差
に応じて大型化する必要がある。これに対して前述した
実施例のように安定回路Ｂを、フィードバックがかかっ
ている５Ｖ端子ｔ２　と、１２Ｖ端子ｔ１　との間に設
けるようにすれば電位差（７Ｖ）が小さくなるために、
安定回路Ｂの各素子を小型化することが可能となり、効
果的である。また前記５Ｖ出力側はフィードバックがか
かっているために、電圧精度が高く、安定回路Ｂを５Ｖ
端子ｔ２　に接続しても１２Ｖ端子ｔ１の出力電圧は充
分保証される。

【００１９】尚、前述した実施例では出力電圧値として
５Ｖと１２Ｖの例を示したが、本発明に於ける出力電圧
は前記値に限定する必要はなく、他の出力電圧値に設定
することは当然可能である。またフィードバック回路は
二次側出力を一次側にフィードバックして制御し得る回
路であれば、前述した実施例の回路に限定する必要はな
い。更に安定回路も同様に一定の負荷を有すると共に、
出力電圧が一定値以上になると導通する回路であれば前
述した実施例の回路に限定する必要はない。

【００２０】更に前述した実施例では出力電圧として５
Ｖと１２Ｖの２種類の例を示したが、二次コイルを３個
以上設け、３種類以上の出力電圧値を出力し得るように
することも可能である。この場合、フィードバックがか
かっていない１つの出力電圧端子とフィードバックがか
かっている出力電圧端子間に安定回路を設けるようにし
ても良いし、フィードバックがかっていない全ての出力
電圧端子と、フィードバックがかかっている出力電圧端
子間にそれぞれ安定回路を設けるようにしても良い。

【００２１】

【発明の効果】本発明は前述した如く、フィードバック
しない出力電圧端子とフィードバックする出力電圧端子
との間に安定回路を設けたために、フィードバックがか
かっていない出力側であっても出力電圧を安定させるこ
とが出来、且つ電力ロスを減少させて効率良く電力を供
給することが出来るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るスイッチングレギュレ
ータの回路図である。

【図２】５Ｖ端子の負荷が変化したときの１２Ｖ端子の
出力特性例を示すグラフである。

【図３】従来技術に係るスイッチングレギュレータの回
路図である。

【図４】５Ｖ端子の負荷が小さいときの誘起電圧デュー
ティを示す説明図である。

【図５】５Ｖ端子の負荷が大きいときの誘起電圧デュー
ティを示す説明図である。

【図６】従来技術に係る５Ｖ端子の負荷が変化したとき
の１２Ｖ端子の出力特性例を示すグラフである。

【符号の説明】

Ｅは交流電源、Ｒは整流回路、Ｃ１　，Ｃ２　，Ｃ３　
はコンデンサ、Ｔはトランス、ＮＰ　は一次コイル、Ｎ
Ｓ１，ＮＳ２は二次コイル、Ｑ１　，Ｑ２　はトランジ
スタ、Ｒ１　，Ｒ２　，Ｒ３　，Ｒ４　は抵抗、Ｄ１　
，Ｄ２　，ＤＺ　はダイオード、ＴＬはシャントレギュ
レータ、ＰＣはフォトカプラ、Ａは電圧制御回路、Ｂは
安定回路、ｔ１　，ｔ２　は出力端子である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　二次側に複数の出力ラインを有し、ス
   イッチング回路とトランスとを介して一次側から供給さ
   れた電力を前記複数の出力ラインに応じてそれぞれ異な
   る電圧値として出力し得るスイッチングレギュレータに
   於いて、前記複数の出力電圧の１つを一次側にフィード
   バックし、他の少なくとも１つの出力電圧ラインと前記
   フィードバックする出力電圧ラインとの間に、一定負荷
   を有すると共に一定電圧以上になると導通する安定回路
   を設けたことを特徴としたスイッチングレギュレータ。