JPH04348612A - 昇圧電源回路 - 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】本発明は昇圧電源回路に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、図３に示すように、グランド側に
負荷１１を設けた電流駆動型スイッチング素子としての
トランジスタ１２に抵抗１３を介してベ−ス電流を供給
する場合に、スイッチング素子駆動回路として昇圧電源
回路１４が使用されている。即ち、トランジスタ１２が
オンしている時、トランジスタ１２のエミッタ・コレク
タ間電圧は直流電源Ｅの電源電圧Ｖｅｅに比べて無視で
きるほど小さいので、トランジスタ１２のエミッタと負
荷１１の間の電圧は直流電源Ｅの電源電圧Ｖｅｅとほぼ
等しい電圧となる。この時、同トランジスタ１２のオン
状態を維持するためのベ−ス電圧Ｖｏｎは、前記電源電
圧Ｖｅｅにトランジスタ１２のベ−ス・エミッタ間電圧
を加えた電圧以上であることが必要であり、そのベ−ス
電圧Ｖｏｎをつくるために昇圧電源回路１４が使われる
。

【０００３】昇圧電源回路１４は図３に示すように、誘
導コイルＬ、コンデンサＣ、逆止用ダイオ−ドＤ、トラ
ンジスタ１５、昇圧制御回路１６等から構成されている
。この昇圧電源回路１４はトランジスタ１５をデュ−テ
ィ制御にてオン・オフ動作させることにより、オン時に
誘導コイルＬに誘起された電気エネルギ−をオフ時にダ
イオ−ドＤを介してコンデンサＣに充電させ、この動作
を繰り返すことによりコンデンサＣの充電電圧を直流電
源Ｅの電源電圧Ｖｅｅ以上に昇圧させる。そして、この
昇圧されたコンデンサＣの充電電圧をトランジスタ１２
のベ−ス電流のための電源電圧としている。

【０００４】この昇圧された電源電圧（以下、昇圧電圧
）Ｖｉｎが常に一定の電圧になるように、前記昇圧制御
回路１６にてトランジスタ１５をデュ−ティ制御してい
る。つまり、昇圧制御回路１６はその時の昇圧電圧Ｖｉ
ｎを検出するために、抵抗Ｒ１，Ｒ２からなる分圧回路
から分圧電圧Ｖｓを入力するとともに、予め定めた基準
電圧Ｖｋを入力する。基準電圧Ｖｋは昇圧電圧Ｖｉｎを
目標電圧Ｖｐ（トランジスタ１２をオン状態にするため
の目標電圧であり、トランジスタ１２をオンさせるため
に必要なベ−ス電圧Ｖｏｎとベ−ス端子に接続された抵
抗１３による電圧降下とを加えた電圧）にするために予
め設定された電圧である。

【０００５】そして、昇圧制御回路１６は、分圧電圧Ｖ
ｓが基準電圧Ｖｋより小さい時には、昇圧電圧Ｖｉｎが
目標電圧Ｖｐより低いとしてトランジスタ１５のデュ−
ティ制御のデュ−ティ比を上げて昇圧電圧Ｖｉｎを目標
電圧Ｖｐに近づける。反対に、昇圧制御回路１６は、分
圧電圧Ｖｓが基準電圧Ｖｋより大きい時には、昇圧電圧
Ｖｉｎが目標電圧Ｖｐより高いとしてトランジスタ１５
のデュ−ティ制御のデュ−ティ比を下げて昇圧電圧Ｖｉ
ｎを目標電圧Ｖｐに近づける。従って、昇圧電源回路１
４は昇圧制御回路１６によって昇圧電圧Ｖｉｎが常に目
標電圧Ｖｐと等しくなるように制御している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記目標電
圧Ｖｐの設定は前記したようにトランジスタ１２をオン
させるために前記直流電源Ｅの電源電圧Ｖｅｅより高い
値に決められ、トランジスタ１２のベ−ス・エミッタ間
電圧及びベ−ス端子に接続した抵抗１３による電圧降下
を考慮して決定される。この時、直流電源Ｅの電源電圧
Ｖｅｅについてはその電圧変動を考慮して、その最高値
を基に目標電圧Ｖｐを決定している。

【０００７】すなわち、電源電圧Ｖｅｅの最高値より低
い値を基に目標電圧Ｖｐを決定し前記基準電圧Ｖｋを設
定すると、電源電圧Ｖｅｅがより高い値に変動したとき
トランジスタ１２のエミッタと負荷１１の間の電圧はそ
の分だけ上昇し、トランジスタ１２をオンさせるために
必要な電圧Ｖｏｎも同様に上昇する。これに対して昇圧
電源回路１４の昇圧電圧Ｖｉｎは変動せず先に設定した
目標電圧Ｖｐのまま保持される。その結果、この昇圧電
圧Ｖｉｎではトランジスタ１２をオンさせることができ
なくなり、負荷１１を駆動することができなくなるから
である。

【０００８】しかしながら、電源電圧Ｖｅｅの最高値を
基に目標電圧Ｖｐを決定し基準電圧Ｖｋを設定すると、
電源電圧Ｖｅｅが低い値に変動したときトランジスタ１
２のエミッタと負荷１１の間の電圧はその分だけ下降し
、トランジスタ１２をオンさせるために必要な電圧Ｖｏ
ｎも同様に下降する。これに対して昇圧電源回路１４の
昇圧電圧Ｖｉｎは変動せず先に設定した目標電圧Ｖｐの
まま保持される。その結果、昇圧電圧Ｖｉｎと前記Ｖｏ
ｎの電位差が大きくなり、抵抗１３を介して流れるトラ
ンジスタ１２のベ−ス電流Ｉｂが上昇し抵抗１３による
電力損失が大きくなる問題があった。

【０００９】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は直流電源が電圧変動を生
じても確実にスイッチング素子を駆動することができる
とともに、電力損失を抑えることができる昇圧電源回路
を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するため、グランド側に負荷を設けた電流駆動型スイ
ッチング素子に駆動電流を供給するために、前記電流駆
動型スイッチング素子の電源である直流電源の電圧を誘
導コイルに印加し第２のスイッチング素子のスイッチン
グ動作により、そのオン時に前記誘導コイルに誘起され
た電気エネルギ−をオフ時に逆止用ダイオ−ドを介して
コンデンサに充電させる動作を繰り返すことによりコン
デンサの充電電圧を前記直流電源の電源電圧以上に昇圧
して前記電流駆動型スイッチング素子の駆動電流のため
の電源電圧としている昇圧電源回路において、その昇圧
電源回路が昇圧した電源電圧を直流電源の電圧と比較し
てその差を検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路
の差電圧を予め定めた基準電圧と比較して等しくなるよ
うに前記第２のスイッチング素子のスイッチング動作を
制御する昇圧制御回路とにより構成したことをその要旨
とする。

【００１１】

【作用】昇圧電源回路が昇圧した昇圧電圧と直流電源の
電圧との差電圧を電圧検出回路によって検出し、その差
電圧が一定になるように昇圧制御回路によって昇圧電源
回路を制御する。その結果、直流電源が電圧変動を生じ
ても確実にスイッチング素子を駆動することができる。 また、直流電源の電圧が定格値より低い値に変動しても
スイッチング素子の駆動電流は増加しないため駆動電流
を決定する抵抗による電力損失を抑えることができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図１〜
図２に従って説明する。尚、本実施例において、図３に
示した従来技術の昇圧回路と構成上異なっているのは昇
圧電源回路１４における昇圧電圧Ｖｉｎの検出方法のみ
であるので、説明の便宜上図３と同じ構成を成す部分に
ついては符号を同じにしてその詳細な説明は省略し、異
なる構成についてのみ説明する。

【００１３】図１に示すようにオペアンプ１７は、その
非反転入力端子に抵抗Ｒ１，Ｒ２からなる分圧回路によ
って昇圧電圧Ｖｉｎを分圧した分圧電圧Ｖｓを入力する
とともに、反転入力端子に直流電源Ｅの電源電圧Ｖｅｅ
を抵抗Ｒ３を介して入力する。そして、その出力端子を
昇圧制御回路１６に接続するとともに、出力端子と反転
入力端子の間に抵抗Ｒ４を接続して、電圧検出回路とし
ての差動増幅回路を構成する。即ち、抵抗Ｒ１〜抵抗Ｒ
４の抵抗値を等しいとすると、オペアンプ１７の出力電
圧Ｖｚは昇圧電圧Ｖｉｎと電源電圧Ｖｅｅの差電圧（＝
Ｖｉｎ−Ｖｅｅ）となる。

【００１４】昇圧制御回路１６は昇圧電圧Ｖｉｎと電源
電圧Ｖｅｅの差電圧（＝Ｖｉｎ−Ｖｅｅ）が常に一定の
電圧になるようにトランジスタ１５をデュ−ティ制御し
ている。つまり、昇圧制御回路１６は変動するその時の
電源電圧Ｖｅｅに対する昇圧電圧Ｖｉｎとの差電圧を検
出するために、オペアンプ１７の出力電圧Ｖｚを入力す
るとともに、予め定めた基準電圧Ｖｒを入力する。基準
電圧Ｖｒは昇圧電圧Ｖｉｎと電源電圧Ｖｅｅの差電圧（
＝Ｖｉｎ−Ｖｅｅ）を設定電圧Ｖａにするために予め設
定された電圧である。設定電圧Ｖａは、抵抗Ｒ１３によ
りトランジスタ１２を駆動するためのベ−ス電流Ｉｂを
決定するために予め設定された電圧である。

【００１５】すなわち、昇圧制御回路１６は、昇圧電圧
Ｖｉｎと電源電圧Ｖｅｅの差電圧（＝Ｖｉｎ−Ｖｅｅ）
であるオペアンプ１７の出力電圧Ｖｚが基準電圧Ｖｒよ
り小さい時には、トランジスタ１５のデュ−ティ制御の
デュ−ティ比を上げて出力電圧Ｖｚを設定電圧Ｖａに近
づける。反対に、昇圧制御回路１６は、出力電圧Ｖｚが
基準電圧Ｖｒより大きい時には、トランジスタ１５のデ
ュ−ティ制御のデュ−ティ比を下げて出力電圧Ｖｚを設
定電圧Ｖａに近づける。従って、昇圧電源回路１４は昇
圧電圧Ｖｉｎと電源電圧Ｖｅｅの差電圧（＝Ｖｉｎ−Ｖ
ｅｅ）が常に設定電圧Ｖａと等しくなるように制御して
いる。

【００１６】次に、上記のように構成した昇圧電源回路
の作用について説明する。電源電圧Ｖｅｅが定格値より
高い値に変動すると、トランジスタ１２のエミッタと負
荷１１との間の電圧はその分だけ上昇しトランジスタ１
２をオンさせるために必要な電圧Ｖｏｎも同様に上昇さ
せる必要がある。それに従って目標電圧Ｖｐも上昇させ
なければならないため、昇圧電源回路１４は昇圧電圧Ｖ
ｉｎを目標電圧Ｖｐにするためトランジスタ１５のデュ
−ティ制御のデュ−ティ比を上げる。すなわち、昇圧電
源回路１４は、昇圧制御回路１６により昇圧電圧Ｖｉｎ
と電源電圧Ｖｅｅの差電圧（＝Ｖｉｎ−Ｖｅｅ）である
オペアンプ１７の出力電圧Ｖｚが設定電圧Ｖａに等しく
なるように、トランジスタ１５のデュ−ティ比を上げる
制御をする。

【００１７】反対に、電源電圧Ｖｅｅが定格値より低い
値に変動すると、トランジスタ１２のエミッタと負荷１
１との間の電圧はその分だけ下降しトランジスタ１２を
オンさせるために必要な電圧Ｖｏｎも同様に下降させる
必要がある。それに従って目標電圧Ｖｐも下降させなけ
ればならないため、昇圧電源回路１４は昇圧電圧Ｖｉｎ
を目標電圧Ｖｐにするためトランジスタ１５のデュ−テ
ィ制御のデュ−ティ比を下げる。すなわち、昇圧電源回
路１４は、昇圧制御回路１６により昇圧電圧Ｖｉｎと電
源電圧Ｖｅｅの差電圧（＝Ｖｉｎ−Ｖｅｅ）であるオペ
アンプ１７の出力電圧Ｖｚが設定電圧Ｖａに等しくなる
ように、トランジスタ１５のデュ−ティ比を下げる制御
をする。

【００１８】このように本実施例においては、昇圧電圧
Ｖｉｎと電源電圧Ｖｅｅの差電圧が一定になるような構
成をとったことにより、電源電圧Ｖｅｅが変動しても抵
抗１３の両端電圧は一定になりトランジスタ１２のベ−
ス電流Ｉｂも一定になる。つまり、電源電圧Ｖｅｅが定
格値より低い値に変動しても抵抗１３による電力損失を
増加させることなくトランジスタ１２を駆動することが
できる。また、電源電圧Ｖｅｅが定格値より高い値に変
動してもトランジスタ１２を駆動することができる。

【００１９】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、例えば、抵抗Ｒ１〜抵抗Ｒ４の抵抗値を各々
任意に設定して実施してもよい。また、昇圧電圧Ｖｉｎ
と電源電圧Ｖｅｅの差電圧の検出は、図２に示すような
カレントミラ−回路を用いてもよい。この場合、抵抗Ｒ
５に昇圧電圧Ｖｉｎを、抵抗Ｒ６に電源電圧Ｖｅｅを印
加し、トランジスタＴｒ１から昇圧電圧Ｖｉｎと電源電
圧Ｖｅｅの差電圧を得る。但し、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６の
抵抗値は等しく、トランジスタＴｒ１とトランジスタＴ
ｒ２は同一規格品とする。

【００２０】また、トランジスタ１２はバイポ−ラトラ
ンジスタだけでなくＳＩＴ（静電誘導形トランジスタ）
等の電流駆動型スイッチング素子であればなんでもよい
。

【００２１】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、直
流電源が電圧変動を生じても確実にスイッチング素子を
駆動することができ、電力損失を抑えることができると
いう優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した昇圧電源回路の一実施例を
示す回路図である。

【図２】本発明を具体化した昇圧電源回路の別の実施例
を示す回路図である。

【図３】従来の昇圧電源回路を示す回路図である。

【符号の説明】

１１…負荷、１２…電流駆動型スイッチング素子として
のトランジスタ、１４…昇圧電源回路、１５…第２のス
イッチング素子としてのトランジスタ、１６…昇圧制御
回路、１７…電圧検出回路としての差動増幅器を構成す
るオペアンプ、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４…電圧検出回路
としての差動増幅器を構成する抵抗、Ｌ…誘導コイル、
Ｄ…逆止用ダイオ−ド、Ｃ…コンデンサ、Ｅ…直流電源
、Ｖｒ…基準電圧

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　グランド側に負荷を設けた電流駆動型
   スイッチング素子に駆動電流を供給するために、前記電
   流駆動型スイッチング素子の電源である直流電源の電圧
   を誘導コイルに印加し第２のスイッチング素子のスイッ
   チング動作により、そのオン時に前記誘導コイルに誘起
   された電気エネルギ−をオフ時に逆止用ダイオ−ドを介
   してコンデンサに充電させる動作を繰り返すことにより
   コンデンサの充電電圧を前記直流電源の電源電圧以上に
   昇圧して前記電流駆動型スイッチング素子の駆動電流の
   ための電源電圧としている昇圧電源回路において、その
   昇圧電源回路が昇圧した電源電圧と直流電源の電圧を比
   較してその差電圧を検出する電圧検出回路と、前記検出
   器の差電圧を予め定めた基準電圧と比較して等しくなる
   ように前記第２のスイッチング素子のスイッチング動作
   を制御する昇圧制御回路とにより構成されたことを特徴
   とする昇圧電源回路。