JPS58163269A - Switching regulator - Google Patents
Switching regulatorInfo
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- JPS58163269A JPS58163269A JP4286182A JP4286182A JPS58163269A JP S58163269 A JPS58163269 A JP S58163269A JP 4286182 A JP4286182 A JP 4286182A JP 4286182 A JP4286182 A JP 4286182A JP S58163269 A JPS58163269 A JP S58163269A
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は広範囲な動作領域の全域にわたって安定で且つ
常に等しい波形を持ち完全に１８０度の位相差を有する
スイッチングパルスを用いた高能率スイッチングレギュ
レータに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a high efficiency switching regulator using switching pulses that are stable and always have equal waveforms over a wide range of operation and have a complete 180 degree phase difference.
先ず、従来のスイッチングレギュレータの構成と動作並
にその問題点を説明する。First, the configuration and operation of a conventional switching regulator, as well as its problems, will be explained.
第１図は従来の単一スイッチを有するスイッチングレギ
ュレータの一例を示した構成と動作の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of the structure and operation of an example of a conventional switching regulator having a single switch.
直流電源ｌの出力はスイッチ２で断続され、矩形波とし
て変成器３の一次側に供給され、この変成器３の二次側
出力電圧は整流回路４．平滑回路５１乙より整流、平滑
化されて直流出力電圧として負荷６に供給される。この
直流出力電圧を一定に保つため、制御回路７の内部で基
準電圧との差を誤差電圧として検出し、その誤差電−圧
に比例したスイッチングパルス８を発生してスイッチ２
の断続時間比を制御している。この単一スイッチ形スイ
ッチングレギュレータは構造が簡単であるが、変成器、
スイッチの利用効率が悪く、中電力用以下でなければ使
用できず、内部損失も大きくて効率も比較的悪いという
問題点がある。The output of the DC power source 1 is switched on and off by a switch 2, and is supplied as a rectangular wave to the primary side of a transformer 3, and the secondary side output voltage of this transformer 3 is passed through a rectifier circuit 4. The voltage is rectified and smoothed by the smoothing circuit 51B and is supplied to the load 6 as a DC output voltage. In order to keep this DC output voltage constant, the difference from the reference voltage is detected as an error voltage inside the control circuit 7, a switching pulse 8 proportional to the error voltage is generated, and the switch 2
The intermittent time ratio is controlled. This single switch type switching regulator has a simple structure, but the transformer
There are problems in that the utilization efficiency of the switch is poor, it cannot be used unless it is for medium power or less, the internal loss is large, and the efficiency is relatively low.
これに対し、効率の改善を計って大電力用としても便用
できるプッシュプル形や、いわゆルフリッジ形、ハーフ
ブリッジ形のスイッチングレギュレータも実用に供され
ている。On the other hand, push-pull type, so-called Ruffridge type, and half-bridge type switching regulators, which can be used for high power applications with improved efficiency, are also put into practical use.
第２図は従来のプッシュプル形スイッチング回路を用い
たスイッチングレギュレータの一例を示した・調成と動
作の説明図である。図において、前出のものと同一符号
のものは同一または均等部分を示すものとする。２刊、
２−２ はスイッチで、制御回路７から供給される互に
１８０度の位相差を持っ同一 波形のスイッチンクハル
ス８−＋、８−２ニよって断続が制御される。スイッチ
２−＋ 、 ２−２が駆動され、直流電源１から供給さ
れる直流電圧を変成器３の二次側より矩形波電圧として
取り出し、これを第１図で説明したと同様に整流、平滑
化して所要の直流電圧を得ている。このような構成にな
っているので、変成器やスイッチの利用効率が改善され
、取扱う電力も大幅に大きくなっている。FIG. 2 is an explanatory diagram of adjustment and operation of an example of a switching regulator using a conventional push-pull type switching circuit. In the figures, the same reference numerals as those mentioned above indicate the same or equivalent parts. 2nd edition,
Reference numeral 2-2 denotes a switch, and its on/off is controlled by the switching signals 8-+ and 8-2 supplied from the control circuit 7 and having the same waveform and having a phase difference of 180 degrees. The switches 2-+ and 2-2 are driven, and the DC voltage supplied from the DC power supply 1 is extracted from the secondary side of the transformer 3 as a rectangular wave voltage, which is then rectified and smoothed in the same manner as explained in FIG. to obtain the required DC voltage. This configuration improves the utilization efficiency of transformers and switches, and significantly increases the amount of power that can be handled.
しかしながら、このスイッチングレギュレータにおいて
も、制御回路に含まれるスイッチングパルス発生回路に
難点かあり、その改善か望まれていた。However, this switching regulator also has some drawbacks in the switching pulse generation circuit included in the control circuit, and improvements have been desired.
第３図は従来の制御回路の一例を示す構成図である。負
荷６に供給される直流出力電圧は基準電圧９と比較回路
１０で比較され、誤差電圧ｖＲを発生し、スイッチング
パルス発生回路１１の端子Ｊ２に加えられる。端子１３
には三角波信号発生回路１４からの三角波信号ｖＴか加
えられ、その一部は比較器１５−１ に、他の一部は反
転増幅器１６を経て比較器１５−２ に加えられる。こ
れらの動作を第４図に示す各部の波形図によって説明す
る。FIG. 3 is a configuration diagram showing an example of a conventional control circuit. The DC output voltage supplied to the load 6 is compared with a reference voltage 9 in a comparison circuit 10 to generate an error voltage vR, which is applied to a terminal J2 of a switching pulse generation circuit 11. terminal 13
A triangular wave signal vT from the triangular wave signal generating circuit 14 is applied to the circuit, and part of it is applied to the comparator 15-1, and the other part is applied to the comparator 15-2 via the inverting amplifier 16. These operations will be explained with reference to the waveform diagram of each part shown in FIG.
第４図において、（ａ）は比較器１５−１の入力ＶＴで
、（Ｃ）はこれの出力（スイッチングパルス）ＶＤｌ、
（ｂ）は比較器１５−２の入力ＶＴで、（ｄ）はこれの
出力（スイッチングパルス） ＶＤ２である。In FIG. 4, (a) is the input VT of the comparator 15-1, and (C) is its output (switching pulse) VDl,
(b) is the input VT of the comparator 15-2, and (d) is its output (switching pulse) VD2.
反転増幅器１６の位相及び振幅特性が、入力された三角
波信号ＶＴに対し完全な直線性を有している場合には、
第４図に示す如く得られるスイッチングパルスＶＤ＋
＋ ＶＤ２は完全に同一の波形で１８０度の位相差を持
っている。しがし一般的には、反転増幅器１６は若干の
非直線性を有するため、三角波信号の特に波頭部及び波
底部が著しく影響を受け、比較器１５−Ｉ、１５−２の
２つの出力パルスの間にはパルス幅は差を持ち、位相差
も１８０度がらずれてくる。この結果スイッチの断続時
間に差が生じ、一方か過負荷となって破壊する場合もあ
った。If the phase and amplitude characteristics of the inverting amplifier 16 have perfect linearity with respect to the input triangular wave signal VT,
Switching pulse VD+ obtained as shown in Fig. 4
+VD2 has completely the same waveform and a phase difference of 180 degrees. However, in general, since the inverting amplifier 16 has some nonlinearity, the wave head and wave bottom of the triangular wave signal are significantly affected, and the two outputs of the comparators 15-I and 15-2 are There is a difference in pulse width between the pulses, and the phase difference also shifts by 180 degrees. As a result, there was a difference in the on/off time of the switches, and one of them could be overloaded and destroyed.
本発明はこの欠点を改良し、常にパルス幅、波形が完全
に同一でしかも常に１８０度の位相差を持つスイッチン
グパルスヲ発生するスイッチングパルス発生回路を制御
回路に具備せしめたスイッチングレギュレータを提供す
ることにある。The present invention improves this drawback and provides a switching regulator in which a control circuit is equipped with a switching pulse generation circuit that always generates switching pulses with completely the same pulse width and waveform and a phase difference of 180 degrees. It is in.
以下、本発明を実施例によって詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to Examples.
第５図は本発明に係るスイッチングレギュレータ川の制
御回路の一実施例を示す構成図である。FIG. 5 is a block diagram showing an embodiment of a switching regulator control circuit according to the present invention.
図において、１７はタイミングパルス（トリガパルス）
発生回路、１８は単安定マルチバイブレーク、１９ハフ
リツプ７０．７プ回路、２０−＋ 、 ２０−２１１
ＡＮＤ回路である。これらの動作を第６図に示す各部の
信号波形図を参照しながら説明する。In the figure, 17 is a timing pulse (trigger pulse)
Generation circuit, 18 monostable multi-by break, 19 half flip 70.7 flip circuit, 20-+, 20-211
It is an AND circuit. These operations will be explained with reference to the signal waveform diagram of each part shown in FIG.
端子１３にタイミングパルス（トリがパルス）発生回路
１７から、のタイミングパルス（トリがパルス）Ｖｔが
加えられると、その一部が単安定マルチバイブレータ′
１８に加えられ、他の一部はフリップフロップ回路１９
に加えられる。単安定マルチバイブレータ１８は、端子
１２から印加される誤差電圧ＶＢによってパルス幅を変
化するように構成されているため、出力パルスｖｗはパ
ルス幅が誤差電圧ＶＲに逆比例した値を持ち、ＡＮＤ回
路２０−１及び２０−２に加えられる。一方、フリップ
フロップ回路１９の出力パルスＶＱはＡＮＤ回路２０−
１ に、ＶＱと逆相の出力パルスＶ４はＡＮＤ回路２０
−２ に加えられ、ＶｗとＡＮＤが成立したときのみス
イッチングパルスＶＤ１及びｖＤ２を出力する。ＡＮＤ
回路に入力されるＶＱとＶｑか完全に逆相であるため、
スイッチングパルスＶＤＩとＶＤ２は丁度１８０度の位
相差を有し、かつ同じパルス幅のＶＷヲ入力として受け
ているので、完全に同じパルス幅を有している。When the timing pulse (triple pulse) Vt is applied to the terminal 13 from the timing pulse (triple pulse) generation circuit 17, a part of it becomes a monostable multivibrator'.
18, and the other part is a flip-flop circuit 19.
added to. Since the monostable multivibrator 18 is configured to change the pulse width depending on the error voltage VB applied from the terminal 12, the output pulse vw has a pulse width inversely proportional to the error voltage VR, and is connected to the AND circuit. 20-1 and 20-2. On the other hand, the output pulse VQ of the flip-flop circuit 19 is the AND circuit 20-
1, the output pulse V4 having the opposite phase to VQ is output from the AND circuit 20.
-2, and outputs switching pulses VD1 and vD2 only when AND is established with Vw. AND
Since the VQ and Vq input to the circuit are completely opposite in phase,
The switching pulses VDI and VD2 have a phase difference of exactly 180 degrees, and since they receive VW of the same pulse width as input, they have completely the same pulse width.
」二記本発明のスイッチングパルス発生回路を具備した
制御回路を用いて構成したスイッチングレギュレータの
一実施例を第７図に示す。FIG. 7 shows an embodiment of a switching regulator constructed using a control circuit equipped with the switching pulse generation circuit of the present invention.
本実施例（第７図）において、整流回路４．平滑回路５
及び誤差電圧ＶＲの検出回路は、従来技術で説明したも
のと同一または均等のものが用いられている。スイッチ
ング回路としてはブリッジ形のものを用いた場合を示し
ている。２−１’１２−２１２−３．２−４ はスイッ
チング回路を構成しているスイッチで、素子としてはト
ランジスタ、ＳＣＲ等が用”いられている。このスイッ
チング回路を用いると、変成器３のニュートラルタップ
が不要となり、変成器の能率か高くなる。なお、スイッ
チング回路はこれに限定され乙ものではなく、従来のも
の（第２図）を使ってもよいし、また、次に説明する第
８図に示すようなものを用いてもよい。In this embodiment (FIG. 7), the rectifier circuit 4. Smoothing circuit 5
The detection circuit for the error voltage VR and the error voltage VR is the same as or equivalent to that described in the related art. The case where a bridge type switching circuit is used is shown. 2-1'12-212-3.2-4 is a switch that constitutes a switching circuit, and transistors, SCRs, etc. are used as elements.When this switching circuit is used, the transformer 3 A neutral tap is no longer required, increasing the efficiency of the transformer.The switching circuit is not limited to this, and a conventional one (Fig. 2) may be used, or the switching circuit described below may be used. The one shown in FIG. 8 may also be used.
第８図はハーフブリッジ形スイッチング回路の構成を示
す回路図である。この回路は第７図にお−けるスイッチ
２−＋ 、 ２−２ をコンデンサ２］−＋、２１−２
に置きかえたもので、回路構成か簡単になる。FIG. 8 is a circuit diagram showing the configuration of a half-bridge type switching circuit. This circuit replaces switches 2-+ and 2-2 in Fig. 7 with capacitors 2]-+ and 21-2.
By replacing it with , the circuit configuration becomes simpler.
以上説明したように、本発明によれば常に等しい波形を
持ち完全に１８０度の位相差を有するスイッチングパル
スを用いているので、高能率で良好な特性を有する大電
力スイッチングレギュレータを得ることができる。As explained above, according to the present invention, since switching pulses that always have the same waveform and a complete 180 degree phase difference are used, a high power switching regulator with high efficiency and good characteristics can be obtained. .
第１図は従来の単一スイッチを有するスイッチングレギ
ュレータの構成と動作の説明図、第２図は従来のプッシ
ュプル形スイッチング回路を用いたスイッチングレギュ
レータの構成と動作の説明図、第３丙は従来の制御回路
の構成図、第４図は第３図における各部の波形図、第５
図は本発明の制御回路の構成図、第６図は第５図におけ
る各部の信号波形図、第７図は本発明のスイッチングレ
ギュレータの構成図、第８図はハーフブリッジ形スイッ
チング回路の回路図である。
１・・・直流電源
２ 、２−＋ 、 ２−２，２−３．２−４・・・スイ
ッチ第３図
１１
１−４図
ｉ５図
Ｉ
′８Ｐ６１！ｌＥｉFigure 1 is an explanatory diagram of the configuration and operation of a conventional switching regulator with a single switch. Figure 2 is an explanatory diagram of the configuration and operation of a switching regulator using a conventional push-pull switching circuit. Fig. 4 is a waveform diagram of each part in Fig. 3, and Fig. 5 is a configuration diagram of the control circuit.
The figure is a block diagram of the control circuit of the present invention, Figure 6 is a signal waveform diagram of each part in Figure 5, Figure 7 is a block diagram of the switching regulator of the present invention, and Figure 8 is a circuit diagram of a half-bridge switching circuit. It is. 1... DC power supply 2, 2-+, 2-2, 2-3. 2-4... Switch Fig. 3 11 Fig. 1-4 i5 Fig. I '8P61! lEi
Claims (1)
位相差をもつ２個のスイッチングパルスを供給するスイ
ッチングパルス発生回路を含む制御回路と、負荷に直流
出力電圧を供給するための整流回路及び平滑回路を具備
して構成したスイ・ノチング・レギュレータにおいて、
上記スイッチングパルス発生回路を、トリガパルスによ
って動作する可変パルス幅単安定マルチバイブレータと
、上記トリガパルスと同一トリガパルスで動作するフリ
ップフロップ回路と、２個のＡＮＤ回路で構成し、上記
可変パルス幅単安定マルチノくイブレークの出力パルス
幅を直流出力電圧と基準電圧の差の１１４差電圧で変化
させ、該出力パルスと上記フリ・ノブフロップ薗路のＱ
及びＱ出力矩形波信号をそれぞれ上記ＡＮＤ回路に導き
、Ｍ ＡＮＤ回路の出力を一上記スイツチングパルスと
して使用することを特徴とするスイッチングレギュレー
タ。Equipped with a switching circuit, a control circuit including a switching pulse generation circuit that supplies two switching pulses with a phase difference of 180 degrees to the switching circuit, and a rectifier circuit and a smoothing circuit for supplying a DC output voltage to a load. In the switch notching regulator configured as follows,
The switching pulse generation circuit is composed of a variable pulse width monostable multivibrator operated by a trigger pulse, a flip-flop circuit operated by the same trigger pulse as the above trigger pulse, and two AND circuits. The output pulse width of the stable multi-knob flop is varied by the 114 difference voltage between the DC output voltage and the reference voltage, and the output pulse and the Q of the free knob flop mentioned above are
and Q output rectangular wave signals to the above-mentioned AND circuit, and the output of the MAND circuit is used as the above-mentioned switching pulse.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4286182A JPS58163269A (en) | 1982-03-19 | 1982-03-19 | Switching regulator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4286182A JPS58163269A (en) | 1982-03-19 | 1982-03-19 | Switching regulator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58163269A true JPS58163269A (en) | 1983-09-28 |
Family
ID=12647807
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4286182A Pending JPS58163269A (en) | 1982-03-19 | 1982-03-19 | Switching regulator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58163269A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6130963A (en) * | 1984-04-16 | 1986-02-13 | アルカテル・エヌ・ブイ | On-line switching mode power source |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4877323A (en) * | 1971-12-28 | 1973-10-17 |
-
1982
- 1982-03-19 JP JP4286182A patent/JPS58163269A/en active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4877323A (en) * | 1971-12-28 | 1973-10-17 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6130963A (en) * | 1984-04-16 | 1986-02-13 | アルカテル・エヌ・ブイ | On-line switching mode power source |
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