JPH0636383U - スイッチング昇圧回路 - Google Patents

スイッチング昇圧回路

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JPH0636383U
JPH0636383U JP074431U JP7443192U JPH0636383U JP H0636383 U JPH0636383 U JP H0636383U JP 074431 U JP074431 U JP 074431U JP 7443192 U JP7443192 U JP 7443192U JP H0636383 U JPH0636383 U JP H0636383U
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 自動車のエアバック制御ユニットのような比
較的軽負荷で且つあまり高い出力精度を必要とせず、し
かしながら雑音の発生を嫌うような用途に対して好適な
スイッチングレギュレータ構成の昇圧回路を、比較的ロ
ーコストの簡単な構成で実現すること。 【構成】 シュミット・トリガ・インバータIC1 と抵
抗R1 とコンデンサC1とからなるクロック発振回路の
出力により、スイッチング・トランジスタTr1がスイッ
チング動作される。トランジスタTr1のスイッチング動
作により、コイルL1 に高い電圧が誘導されて、電解コ
ンデンサC2 を充電し、この充電電圧が昇圧出力V0
なる。昇圧出力電圧V0 はツェナーダイオードD3 を通
じてクロック発振回路C1 の入力端bへ帰還される。そ
の帰還電流は負荷の大小によって可変し、それにより発
振回路の出力クロックのデューティ比が変り、その結
果、出力はほぼ一定に制御される。

Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】
本考案は、スイッチングレギュレータ構成の昇圧回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、自動車のエアバッグなどの安全装置の制御回路や故障診断回路には、 スイッチングレギュレータ構成の昇圧回路を設けることが多い。
【0003】 その理由は、故障その他の理由で、バッテリ電圧が低下した場合でも、それら 装置を起動可能とするために、充分なエネルギーを電解コンデンサに蓄積してお く必要があり、その場合に、蓄積エネルギーQは、Q=CV2 で示されるとおり 電圧Vが高い程大きいからである。
【0004】 従来、このような用途に用いられていた昇圧回路は、他の用途においても電源 回路として充分利用できるような性能を持ったものであり、出力の制御精度がよ い、負荷変動に対して出力変動が少ない、大電流が取り出せる、などの利点を有 している。
【0005】
【考案が解決しようとする課題】
しかしながら、従来用いられている昇圧回路の上述したような性能は、自動車 のエアバック制御ユニットのような比較的軽負荷のものに対しては余りメリット とはならない。また、自動車でのこうした用途では、従来のものは、スイッチン グ動作のオンデューティが大きいために、オン時の突入電流が大きい。オン/オ フ電流が大きいために、雑音が大きく、EMCに対する雑音の影響を防止するた めの対策が別途必要となる。上述したような不必要な性能を得るための回路構成 が複雑であり、コストが高い、といった問題がある。
【0006】 従って、本考案の目的は、自動車のエアバック制御ユニットのような比較的軽 負荷で且つあまり高い出力精度を必要とせず、しかしながら雑音の発生を嫌うよ うな用途に対して、好適なスイッチングレギュレータ構成の昇圧回路を、比較的 ローコストの簡単な構成で実現することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本考案は、シュミット・トリガ・インバータを使用したクロック発振回路と、 このクロック発振回路の出力クロックによりスイッチング作動して昇圧された電 圧を誘導する昇圧電圧誘導回路と、この昇圧電圧誘導回路からの昇圧された電圧 により充電されて、負荷へ供給すべきエネルギーを蓄える蓄電コンデンサと、こ の蓄電コンデンサからクロック発振回路へ負荷に応じた大きさの電流を帰還する ものであって、この帰還電流はスイッチング動作のデューティ比を所定の基本デ ューティ比より小さくする方向へ作用する帰還路とを備え、帰還路は昇圧された 電圧を所定値以下に抑えるためのツェナーダイオードを含むことを特徴とするス イッチング昇圧回路を提供する。
【0008】
【作用】
本考案の回路は、スイッチング動作をするためのクロック発振回路にシュミッ ト・トリガ・インバータを用い、そのデューティ比を可変とするために出力から の帰還路を設け、そしてその帰還路内に含ませたツェナーダイオードにより出力 電圧をほぼ一定にレギュレートするようにしているので、従来の昇圧回路に比べ ると、出力精度は劣るものの、構造が簡単でローコストである。また、帰還路を 通じてクロック発振回路へ帰還される電流は、デューティ比を所定の基本テュー ティ比(実施例では50%)より小さくする方向へ作用するので、デューティ比 は基本デューティ比を超えることがなく、そのためスイッチングのオン/オフ電 流は適当な値以下に制限されて雑音が抑制される。
【0009】
【実施例】
図1は本考案に係る昇圧回路の一実施例を示す。
【0010】 図1において、一点鎖線で囲んだ部分は、デューティ比可変の発振回路OSC である。この発振回路OSCは、CMOSのシュミット・トリガ・インバータI C1 を有し、このインバータIC1 のヒステリシスは例えば、2.5Vを中心に した±0.5V位、つまりアッパーレベルが約3V、ローレベルが約2Vになっ ている。このシュミット・トリガ・インバータIC1 の入出力端間には帰還抵抗 R1 が接続され、入力端とアース間にはコンデンサC1 が接続され、それにより 、帰還抵抗R1 を通じてのコンデンサC1 の充放電の繰り返しにより発振するク ロック発振回路が構成されている。
【0011】 このクロック発振回路の出力a点はスイッチング用トランジスタ(FET)T r1 のコントロールゲートに接続され、このトランジスタTr1をスイッチング動作 させるようになっている。
【0012】 このトランジスタTr1のソース・ドレイン路は、一端がバッテリ電源VB に接 続されたスイッチングコイルL1 の他端とアースとの間に接続されており、この 両者の相互接続点C点は、逆流阻止ダイオードD1 を介して、エネルギー蓄積用 電解コンデンサC2 の一端に接続され、この電解コンデンサC2 の他端は接地さ れている。
【0013】 そして、トランジスタTr1のスイッチング動作により、コイルL1 に誘導され る高い電圧がダイオードD1 を介して、コンデンサC2 に加えられ、つまり、コ イルL1 に蓄えられたエネルギーがコンデンサC2 に送られて、コンデンサC2 が充電される。このコンデンサC2 の充電電圧が昇圧出力電圧V0 として、取り 出され、例えば自動車のエアバッグ制御回路へ供給される。
【0014】 さらに、昇圧出力電圧V0 はツェナーダイオードD3 を介して、前述したクロ ック回路OSCへとフィードバックされる。即ち、出力電圧V0 は、ツェナーダ イオードD3 と、逆流阻止ダイオードD2 と、限流抵抗R2 とを直列に介して、 前述のクロック発振回路の入力端b点へ接続されている。
【0015】 従って。出力電圧V0 の高さは、前記クロック発振回路の入力端b点の電圧( 約2〜3Vの間を変動)にツェナーダイオードD3 のツェナー電圧を加えた値に ほぼレギュレートされる(例えば15〜16V)。
【0016】 それと共に、この昇圧回路の負荷の大小に応じて変化する大きさの電流が電解 コンデンサC2 から前記クロック発振回路の入力端bへと帰還されてコンデンサ C1 を充電するため、コンデンサC1 の充放電時間が可変され、それにより、ク ロック発振回路の出力クロックのデューティ比が自動的に変化して、電解コンデ ンサC2 の充放電速度を負荷に応じて自動調節する。
【0017】 次にこのような構成の下での動作を図2及び図3を参照して説明する。
【0018】 図2は昇圧が完了して且つ電解コンデンサC2 からの帰還電流が実質的にない 状態での各部の波形を示す。この状態では、発振回路におけるコンデンサC1 は b点の波形に示すように充放電を同一時間で繰り返すから、発振回路の出力はa 点の波形に示すようにデューティ比50%のクロックパルスとなる。そして、こ のクロックパルスがローレベルの時、つまりスイッチングトランジスタTr1がオ フの時に、コイルL1 の出力端C点に図示のような昇圧電圧が誘導されて電解コ ンデンサC2 を充電する。この時、ツェナーダイオードD3 の作用により、前述 した電圧値15〜16Vを超える部分はカットされる。つまり、昇圧出力電圧V 0 はこの電圧値15〜16Vにレギュレートされる。
【0019】 この状態から、負荷がより軽くなった場合には、電解コンデンサC2 から発振 回路へと帰還電流が流れるため、発振回路におけるコンデンサC1 の充電時間が 短くなり、且つ放電時間が長くなる。従って、図3に示すように、発振回路の出 力クロックのデューティ比が小さくなる。それにより、トランジスタTr1のオン 時間が短くなるので、その間にコイルL1 に蓄えられるエネルギーが小さくなり 、よって電解コンデンサC2 の流入エネルギーが小さくなる。
【0020】 この状態から負荷が増せば、前記帰還電流が減るので、発振クロックのデュー ティ比が増し、電解コンデンサC2 への流入エネルギーが増加する。このように して、負荷の大小に応じて、スイッチングレギュレート動作のデューティ比が可 変されて、出力がほぼ一定に保たれる。
【0021】 この場合、負荷が大きくなってデューティ比が増加した場合でも、デューティ 比は最大50%に制限される。そのため、それ以上の負荷増加に対しては、出力 電圧V0 の低下が生じるが、デューティ比が50%以下に抑制されることは、オ ン/オフ電流もそれ相応の値以下に抑制されて雑音が制限されるので、EMCに 対する雑音の影響を防止しなくてはならない自動車のエアバッグ制御などの用途 には大きなメリットがある。
【0022】 しかも、このような用途には高い出力精度は不要であり、且つ負荷も軽いため に、本考案の実施例は必要な性能を十分に提供することができ、構成も簡単でロ ーコストであるため、メリットは大きい。
【0023】
【考案の効果】
以上説明したように、本考案によれば比較的簡単な構成で雑音の少ないスイッ チングレギュレータ構成の昇圧回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案に係る昇圧回路の一実施例の回路図であ
る。
【図2】同実施例の動作を示す波形図である。
【図3】同実施例の負荷軽減時の動作を示す波形図であ
る。
【符号の説明】
IC1 シュミット・トリガ・インバータ R1 帰還抵抗 C1 コンデンサ Tr1 スイッチング用トランジスタ L1 スイッチングコイル D1 ,D2 逆流阻止ダイオード C2 エネルギー蓄積用電解コンデンサ D3 ツェナーダイオード R2 限流抵抗

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シュミット・トリガ・インバータを使用
    したクロック発振回路と、 このクロック発振回路の出力クロックによりスイッチン
    グ動作して、昇圧された電圧を誘導する昇圧電圧誘導回
    路と、 この昇圧電圧誘導回路からの昇圧された電圧により充電
    されて、負荷へ供給すべきエネルギーを蓄える蓄電コン
    デンサと、 この蓄電コンデンサから前記クロック発振回路へ負荷に
    応じた大きさの電流を帰還するものであって、この帰還
    電流は前記スイッチング動作のデューティ比を所定の基
    本デューティ比より小さくする方向へ作用する帰還路と
    を備え、 前記帰還路は前記昇圧された電圧を所定値以下に抑える
    ためのツェナーダイオードを含むことを特徴とするスイ
    ッチング昇圧回路。
JP1992074431U 1992-10-01 1992-10-01 スイッチング昇圧回路 Expired - Lifetime JP2582749Y2 (ja)

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