JPS5935563A - チヨツパ型スイツチング・レギユレ−タ - Google Patents

チヨツパ型スイツチング・レギユレ−タ

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JPS5935563A
JPS5935563A JP14537882A JP14537882A JPS5935563A JP S5935563 A JPS5935563 A JP S5935563A JP 14537882 A JP14537882 A JP 14537882A JP 14537882 A JP14537882 A JP 14537882A JP S5935563 A JPS5935563 A JP S5935563A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistor
coil
diode
circuit
voltage
Prior art date
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Pending
Application number
JP14537882A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideki Sakuma
佐久間 英樹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu General Ltd
Aerojet Rocketdyne Holdings Inc
Original Assignee
Fujitsu General Ltd
Gencorp Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu General Ltd, Gencorp Inc filed Critical Fujitsu General Ltd
Priority to JP14537882A priority Critical patent/JPS5935563A/ja
Publication of JPS5935563A publication Critical patent/JPS5935563A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

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】 本発明は、自励方式およびブースト・アンプ方式を実現
したチョッパ型スイッチング・レギュレータに関する。
レギュレータには、入力端子と出力端子の間にトランジ
スタをシリーズ接続し、そのトランジスタの内部抵抗を
制御することにより出力電圧を制御するようにしたシリ
ーズ・レギュレータ(3またば4端子レギユレータ)が
あるが、そのトランジスタ部分における損失が大きく、
大型の放熱板を必要とすると共に、効率が非常に悪い。
一方、大型の放熱板を必要とせず、すJ率も良好なレギ
ュレータとして、チョッパ型スイッチング・レギュレー
タがある。これは、第1図に示すように、商用周波電源
の電圧をダイオードD l” D 4で整流してコンデ
ンサC+ で平滑して得た電圧Eiを、スイッチング用
のトランジスタQ+ でスイッチングして、それをコイ
ルL1とコンデンサC2で平滑して、負荷lに印加すべ
き出力電圧EOとして取り出すものである。この場合ト
ランジスタQ1は、出力電圧EOを可変抵抗VRIで分
割した電圧を受けるパルス幅変調回路2によって、その
スイッチング状態つまりオン時間とオフ時間が制御され
、またコイルL1に生しる逆起電力はフライホイール・
ダイオードD5によって吸収される。
第2図は第1図の回路の各部の電圧あるいは電流の波形
をボすもので、トランジスタQIの出力側に現れる電圧
■8はパルス状の波形となり、そのピーク値は入力電圧
Eiであり、出力電圧E。
つまり平均値は、トランジスタQ+ のオン時間とオフ
時間の部分の面積a、bが同一となるようなレヘルとな
る。また、コイルL1に流れる電流i1は、トランジス
タQ1を流れる電流10とフライホイール・ダイオード
D5を流れる電流i 05との和となる。
そして、トランジスタQ1のオン時間が長い〔正確には
、(オン時間)/(オフ時間)が大きい〕と平均出力電
圧EOが上昇し、短いと逆に低下する。このとき、出力
電圧EOは可変抵抗VRIによって検出され、この検出
結果によりパルス幅変調回路2の出力パルス1陥が制御
されているので、その出力電圧Eoが低下すればパルス
幅が増大し、逆に上昇すればパルス幅が減少して、その
出力電圧EOが一定に保持される。
上記したチョッパ型スイッチング・レギュレータは、一
般にIC等により他励方式で構成されているが、特別に
発振回路等が必要となってコスト高となっている。また
、そのチョッパ型スイッチング・レギュレータは、入力
電圧Eiに対して出力電圧EOが通常半分以下となって
おり、このためトランジスタQIのドライブは比較的容
易であるが、テレビ受信機の電源回路ではレギュレート
下限の直流入力約110V(交流85V相当)に対して
出力電圧が直流110V前後と高いため、テレビ受信機
の電源回路に使用する場合は、そのドライブが容易では
ない。すなわぢ、トランジスタQ】のエミッタ電圧が^
くなるので、そのヘース・エミッタ間の電圧を充分とる
ことができない。このため、特別にドライブ用のトラン
スを使用する必要があり、従って回路が複雑となり、さ
らなるコトス・アンプの原因となっている。
本発明は斯かる点に鑑みて成されたもので、その目的は
、上記したコイルに発生する電圧を利用して、自励式の
チョッパ型スイッチング・レギュレータを実現すると共
に、ブースト・アップをも実現せんとするものである。
以下、本発明の実施例につい′(説明する。第3図は自
助式のチョッパ型スイッチング・レギュレータの一実施
例を示すものであり、第1図におけるものと同一のもの
には同一の符号を付した。スイッチング用のトランジス
タQ1は、コレクタとヘースの間に起動用の抵抗R+が
接続され、またコイルL1はnlの巻数で成り、そのコ
イルL+に巻数n2のコイルL2が逆極性で電磁結合さ
れている。そして、そのコイルL2の一端はトランジス
タQ1のヘースに接続され、他端はヘース回路3に接続
されている。このヘース回路3は、抵抗R2、ダイオー
ド’D6と抵抗R3で成る直列回路、抵抗R4とコンデ
ンサC3とコイルL3で成る直列回路で構成されている
次に第4図を参照して動作を説明する。ダイオードD5
のカソード側の電圧VAは第1図にボした波形と同様−
の波形となり、コイルL1に誘起される電圧VLI、コ
イルL2に誘起される電圧■8も略同様な波形の電圧と
なる。そして、その電圧■8によってダイオ−FDeを
流れる一方向電流i a6とコンデンサC3やコイルL
3を流れる共振電流i(との合成電流iBが、トランジ
スタQ1のヘース電流となっている。この場合、電流i
cが振動しないように、コイルL3およびコンデンサC
3の定数が定められる。合成電流1日は電流icの影響
を受けて除々に減少する電流であり、一方トランジスタ
QIのコレクク電流ioはEi/ L I の時定数で
除々に上昇する上昇電流であるので、 18 ・h、、=i。
の条件が保持されなくなると、電流iqは減少する。そ
して、電流toが減少を開始すると、コイルL1の誘起
電圧VLIが逆方向となり、トランジスタQ1がカット
・オフする。なお、電流1Bが零以下となった後にトラ
ンジスタQ+がカット・オフとなるが、これはストレー
ジ・タイムがあるためである。この後コイルL+ に誘
起される逆起電力が、ダイオードD5によって吸収され
、この逆起電力が吸収さた後は、電圧■θが零となって
、トランジスタQ1のエミソク電IL、が低−卜するの
で、起動抵抗R+を流れる起動電流により、再度トラン
ジスタQ+ がオンして、上記と同様な自励スイッチン
グ動作が繰返される。
以上の自励スイッチング動作は、回路状態が一定である
限り保持されるが、電流ieを変化さゼるとトランジス
タQ+のオン時間が変化し、出力電圧Eoが変化する。
電流iθを変化させるためには、電流icあるいは電流
i DGを変化させれば良いが、電流icはその撮動特
性が変化すると好ましくないので、電流i DGを変化
させる。ずなわぢ、抵抗R3の値を変化させれば良い。
第5図は出力電圧EOが所定値に調整できるようにした
応用例を示すものであり、第3図における抵抗R3とダ
イオード’D6をトランジスタQ2に代え、出力電圧E
Oを可変抵抗VR2で検出して、トランジスタQ3で成
る誤差増幅器でツェナー・ダイオードZDで得られる基
準電圧と比較し、その比較結果を上ランジスタQ4で成
る位相反転回路で位相反転し、その位相反転回路の出力
により、そのトランジスタQ2の内部抵抗を制御するよ
うにしたものである。R5−R11は抵抗である。
この回路によれば、負荷lの変動如何に拘らず、出力電
圧Eoを可変抵抗VR2の調整によって所望の値に保持
することができ、入力電圧Eiに対して出力電圧Eoが
低くて制御)限範囲が充分とれる場合に有効である。
しかし、テレビ受信機の電源回路のように、交流人力8
5■(直流110V相当)に対して、出力電圧を直流1
10V前後まで制御軛囲におさめることは困難である。
第6図はこの点を考慮して出力電圧を上昇させるように
した応用例、つまりブースト・アンプ方式のチョッパ型
スイッチング・レギュレータをボすものである。第5図
におけるコイルL1にさらにコイルL4を電磁結合する
と共に直列接続し、このコイルL4に直列にダイオード
D7を接続し、それらコイルL4とダイオードD7で成
る直列回路に並列にコンデンサC1を接続したものであ
る。
トランジスタQ5はリモコン対応用であり、トランジス
タQ1のベースとアースとの間に抵抗R12を介して接
続されている。
この回路によれば、トランジスタQ+ が力・ノド・オ
フしている間にコイルL、に生しる逆起電力による電流
がダイオードD6を介してコンデンサC4に充電され、
通電のチョッパ作用により生しる出力電圧に重畳される
ので、高い出力電圧を得ることができる。
なお、この場合はコイルL+ 、L2.L4の結合にリ
ーケイジがなければ、フライホイール用のダイオードD
5がなくても、ダイオードD7がその代りの作用を果す
。また、コンデンサC2はコイルL+ とり、の共通接
続点とアース間に接続しても同様の作用が行われる。
リモコン送信器によりこのチョッパ型スイ・ノチング・
レギュレータのオン・オフを制御する場合には、そのリ
モコン送信器の操作により、トランジスタQ5のベース
電圧を商レベル、あるいは低レベルとするように制御す
れば良い。トランジスタQ5のベース電圧が高しヘルの
時トランジスタQ1がカット・オフして回路全体がオフ
となり、低レベルの時は上品に動作する。
第7図は負荷1の短絡時にトランジスタQ1を保護する
ための過電流保護回路を新たに付加した回路を示すもの
である。トランジスタQIのエミツタ抵抗をR2,RI
3に分割し、その一方の抵抗RI3を過電流検出用とし
て、トランジスタQ6のエミツタ・ベースをその両端に
接続し、そのトランジスタQeのコレクタを抵抗RI4
を介してトランジスタQ5のベースに接続したものであ
る。
この回路にお、いては、負荷1が短絡し、これによって
過電流が発生すると、抵抗R13の両端間の電圧が大き
くなり、トランジスタQ6がオンし、そのコレクク電流
が抵抗RMを通じて流れて、トランジスタQ5をオンさ
せ、よってトランジスタQ1がオフし、通電が遮断する
ようになる。なお、過電流検出用の抵抗は、トランジス
タQ+ のエミッタと負荷lとの間のどこに設けても同
様の1乍用効果を期待することができる。
以上から本発明によれば、スイ・ノチンク゛用のトラン
ジスタにおける損失が少なくなって為能率となり、大型
の放熱板が不要となること番よもちろん、自励式となる
ため他励式のように特別の発振回り&等が不要となり、
全体的にコスト安を実現することができ、さらにドライ
ブ・トランス等を使用しなくても商い出力電圧を得るこ
とができるとも)う特徴がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はチョッパ型スイ・ノチンク・レギュレータの原
理的回路図、第2図は第1図の回路の鮨J1乍説明用の
波形図、第3図は本発明の自励式のチョッパ型スイッチ
ング・レギュレータの一実h”110回路図、第4図は
第3図の回路の動作説明用の波形図、第5図は出力電圧
の安定化を図った応jl 911の回路図、第6図は出
力電圧の上昇を図ったL芯用例の回路図、第7図は過電
流対策を図った応)IJ仔11Φ回路図である。 3・・・ベース回路。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)、入力側と出力側との間にシリーズに接続された
    スイッチング用のトランジスタと、該トランジスタの出
    力側に接続された第1のコイルと、該第1のコイルの逆
    起電力を吸収するフライホイール・ダイオードと、上記
    出力側に接続される平滑用のコンデンサとで成るチョッ
    パ型スイッチング・レギュレータにおいて、上記第1の
    コイルに電磁結合される第2のコイルと、該第2のコイ
    ルに住じる電圧を波形整形して上記トランジスタのベー
    スに流すベース回路とを具備し、該ベース回路により上
    記トランジスタがスイッチングされるようにしたことを
    特徴とするチョッパ型スイッチング・レギュレータ。
  2. (2)、上記ベース回路が、コンデンサとコイルで成る
    共振回路と、ダイオードと抵抗で成る直列回路とを並列
    接続した回路で構成されていることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載のチョッパ型スイッチング・レギュ
    レータ。
  3. (3)、上記ダイオードと抵抗で成る直列回路がトラン
    ジスタで構成され、該トランジスタの内部抵抗が、上記
    出力側に現れる出力電圧に応じて制御されるようにした
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のチョッパ
    型スイッチング・レギュレータ。
  4. (4)、入力側と出力側との間にシリーズに接続された
    スイッチング用のトランジスタと、該トランジスタの出
    力側に接続された第1のコイルと、上記出力側に接続さ
    れる平滑用のコンデンサとで成るチョッパ型スイッチン
    グ・レギュレータにおいて、上記第1のコイルに電磁結
    合される第2のコイルと、該第2のコイルに住じる電圧
    を波形整形して上記トランジスタのベースに流すベース
    回路と、上記第1のコイルに電磁結合されると共に直列
    接続される第3のコイルと、該第3のコイルと上記出力
    側との間に接続されるダイオードと、上記第3のコイル
    と上記ダイオードで成る直列回路に並列接続される昇圧
    用のコンデンサを具備し、上“記ベース回路により上記
    トランジスタがスイッチングされるようにすると共に、
    上記第3のコイル、上記ダイオードおよび上記昇圧用の
    コンデンサによりブースト・アップ回路が構成されるよ
    うにしたことを特徴とするチョッパ型スイッチング・レ
    ギュレータ。
  5. (5)、上記ベース回路が、コンデンサとコイルで成る
    共振回路と、ダイオードと抵抗で成る直列回路とを並列
    接続した回路で構成されていることを特徴とする特許請
    求の範囲第4項記載のチョッパ型スイッチング・レギュ
    レータ。
  6. (6)、上記ダイオードと抵抗で成る直列回路がトラン
    ジスタで構成され、該トランジスタの内部抵抗が、上記
    出力側に現れる出力電圧に応して制御されるようにした
    ことを特徴とする特許請求の範囲第4項記載のチョッパ
    型スイッチング・レギュレータ。
JP14537882A 1982-08-20 1982-08-20 チヨツパ型スイツチング・レギユレ−タ Pending JPS5935563A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63503431A (ja) * 1986-06-02 1988-12-08 アメリカン テレフオン アンド テレグラフ カムパニ− 自励発振高周波電力コンバ−タ

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5551624B1 (ja) * 1970-11-03 1980-12-25

Patent Citations (1)

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JPS5551624B1 (ja) * 1970-11-03 1980-12-25

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