JPS6245514Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はパルス幅制御方式のチヨツパ型レギユ
レータの改良に関し、更に詳しくは、制御部をデ
イスクリート部品で簡単に構成できるようなレギ
ユレータに関するものである。[Detailed Description of the Invention] The present invention relates to an improvement of a chopper type regulator using a pulse width control method, and more specifically, to a regulator whose control section can be easily constructed from discrete parts.

パルス幅制御方式のチヨツパ型レギユレータは
従来公知である。その降圧形の一例を第１図に示
す。同図からも明らかなように、チヨツパ基本部
は、直流入力をスイツチングトランジスタQ₁に
よつてチヨツピングし、これをチヨークコイルＬ
及びコンデンサC₁からなるフイルタで平滑にし
て適当な直流電圧を得るもので、その出力電圧制
御方式としては、パルス幅制御が最も一般的であ
る。第１図にも示されているように、従来のパル
ス幅制御部は、出力電圧を抵抗R₄，R₅で分圧し
た電圧と基準電圧Ｖ_refとの差分を直流増幅する
誤差増幅器１と、パルス発生器２の出力に応答し
て充放電を繰返すC₂，R₆からなる積分回路３
と、その積分回路３からの三角波を前記誤差増幅
器１の出力レベルをスレツシヨールドとして比較
し、誤差電圧に対応するパルス幅の方形波を生じ
るコンパレータ４と、その出力に応じて前記スイ
ツチングトランジスタQ₁をオン・オフ制御する
駆動用トランジスタQ₂を備えている。しかし、
誤差増幅器やコンパレータとして、通常、OPア
ンプや専用IC等が用いられており、比較的高価
であり、かつ部品点数も多く回路構成も複雑化す
る欠点があつた。また、入力電圧も、ICを使用
している関係で高圧入力の場合、回路が一層複雑
化してしまう難点もあつた。 Pulse width controlled chopper type regulators are conventionally known. An example of the step-down type is shown in FIG. As is clear from the figure, the basic part of the chopper chops the DC input using the switching transistor Q1, and switches the DC input to the switching transistor _Q1 .
and a filter consisting of a capacitor _C1 to obtain an appropriate DC voltage, and the most common output voltage control method is pulse width control. As shown in FIG. 1, the conventional pulse width controller includes an error amplifier 1 that DC amplifies the difference between the output voltage divided by resistors R ₄ and R ₅ and the reference voltage V _ref . , an integrating circuit 3 consisting of C ₂ and R ₆ that repeats charging and discharging in response to the output of the pulse generator 2.
and a comparator 4 which compares the triangular wave from the integrating circuit 3 using the output level of the error amplifier 1 as a threshold and generates a square wave with a pulse width corresponding to the error voltage, and a comparator 4 which generates a square wave with a pulse width corresponding to the error voltage, and a comparator 4 which outputs a square wave having a pulse width corresponding to the error voltage _. It is equipped with a driving transistor _Q2 that controls on/off. but,
OP amplifiers, dedicated ICs, etc. are usually used as error amplifiers and comparators, which are relatively expensive, have a large number of parts, and have a complicated circuit configuration. In addition, due to the use of ICs, high-voltage inputs made the circuit even more complex.

本考案の目的は、数少ないデイスクリート部品
で簡単に、しかも安価に構成できるようなパルス
幅制御方式のチヨツパ型レギユレータを提供する
ことにある。 An object of the present invention is to provide a pulse width control chopper type regulator that can be constructed easily and inexpensively using a small number of discrete components.

かかる目的を達成するため、本考案によれば、
レギユレータの入力側と出力側のグランドを共通
にし、積分回路を構成する積分コンデンサに並列
に電圧制御用トランジスタを設けて、出力電圧に
応じて積分回路の時定数およびステツプ応答にお
ける積分コンデンサ端子電圧の最終値を変化させ
て三角波形の傾斜をコントロールすると共に、駆
動用トランジスタにコンパレータとしての機能を
も兼ねるようにして部品点数の削減を計るよう工
夫されている。 In order to achieve this purpose, according to the present invention,
The input side and output side of the regulator are grounded in common, and a voltage control transistor is provided in parallel with the integrating capacitor that constitutes the integrating circuit, so that the time constant of the integrating circuit and the integrating capacitor terminal voltage in the step response are adjusted according to the output voltage. In addition to controlling the slope of the triangular waveform by changing the final value, the drive transistor also functions as a comparator to reduce the number of components.

以下、本考案について更に詳しく説明する。第
２図は本考案の一実施例を示す回路図である。チ
ヨツパ基本部は第１図に示す従来例と同じであつ
てよい。すなわち、直流入力をスイツチングトラ
ンジスタQ₁によつてチヨツピングし、これをチ
ヨークコイルＬおよびコンデンサC₁からなるフ
イルタで平滑にして適当な直流出力を得るもので
ある。なお、ダイオードＤは、トランジスタQ₁
がオフの間、コイルＬの中に磁束として蓄えられ
たエネルギーをコンデンサC₁に対する充電電流
として流し続ける機能を果すもので、フライホイ
ールダイオードなどとも呼ばれるものである。 The present invention will be explained in more detail below. FIG. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention. The basic part of the chipper may be the same as the conventional example shown in FIG. That is, a DC input is stopped by a switching transistor _Q1 , and this is smoothed by a filter consisting of a stop coil L and a capacitor _C1 to obtain an appropriate DC output. Note that diode D is transistor Q ₁
While C1 is off, it functions to keep the energy stored in the coil L as magnetic flux flowing as a charging current to the capacitor _C1 , and is also called a flywheel diode.

パルス幅制御部は、次の如く構成されている。
まず、パルス発生器２からの適当なチヨツピング
周波数の方形波パルスが印加される積分回路３を
有する。この点は従来同様である。しかし、本考
案では、積分コンデンサC₂と並列に電圧制御用
トランジスタQ₃が接続され、抵抗R₇、ツエナー
ダイオードZD、抵抗R₈からなる出力電圧分圧回
路のツエナーダイオードZDアノード端が前記ト
ランジスタQ₃のベースに接続されて、出力電圧
に応じて該トランジスタQ₃のコレクタ−エミツ
タ間抵抗を変化させ、それによつて積分回路３の
時定数を実質的に変化させるとともに、該積分回
路３の出力を電流制限用抵抗R₃を介して駆動用
トランジスタQ₂のベースに供給し、それによつ
てスイツチングトランジスタQ₁をオン・オフ制
御する。 The pulse width control section is configured as follows.
First, it has an integrating circuit 3 to which a square wave pulse of an appropriate chopping frequency from a pulse generator 2 is applied. This point is the same as before. However, in the present invention, the voltage control transistor Q ₃ is connected in parallel with the integrating capacitor C ₂ , and the anode end of the Zener diode ZD of the output voltage divider circuit consisting of the resistor R ₇ , the Zener diode ZD, and the resistor R ₈ is connected to the transistor Q 3 . Q ₃ is connected to the base of the transistor Q 3 to change the collector-emitter resistance of the transistor Q ₃ in accordance with the output voltage, thereby substantially changing the time constant of the integrator circuit 3. The output is supplied to the base of the driving transistor _Q2 via the current limiting resistor _R3 , thereby controlling the switching transistor _Q1 on and off.

本装置の動作について述べると次の如くであ
る。要部の電圧波形を模式的に第３図に示す。電
源を投入するとパルス発生器２からの方形波パル
スが積分回路３に入り、抵抗R₆とコンデンサC₂
により積分され三角波となり、トランジスタQ₂
を駆動する。つまり、三角波出力がトランジスタ
Q₂のベース−エミツタ間電圧Ｖ_BEより高い期間
Ta、該トランジスタQ₂は導通してスイツチング
トランジスタQ₁をオンとし、逆に三角波出力が
Ｖ_BEより低い期間はトランジスタQ₂が非導通と
なつてQ₁をオフとする。このようなQ₁のオン・
オフ動作によつて出力電圧が発生する。 The operation of this device will be described as follows. FIG. 3 schematically shows the voltage waveforms of the main parts. When the power is turned on, the square wave pulse from the pulse generator 2 enters the integrator circuit 3, which connects the resistor R ₆ and capacitor C ₂
It is integrated into a triangular wave, and the transistor Q ₂
to drive. In other words, the triangular wave output is
Period higher than base-emitter voltage V _BE of Q ₂
Ta, the transistor _Q2 conducts and turns on the switching transistor _Q1 , and conversely, during the period when the triangular wave output is lower than _VBE , the transistor _Q2 becomes non-conductive and turns off the switching transistor _Q1 . On _Q1 like this
An output voltage is generated by the off operation.

定常状態において、積分回路の出力は第３図の
で示す波形であるとすると、Q₂の動作は〓で
示す如くとなる。ここで、もし出力電圧が上昇し
たとすると、それによつてツエナーダイオード
ZDに流れる電流が増加し、Q₃のベース電流が増
すから、電圧制御用トランジスタQ₃のコレクタ
−エミツタ間抵抗が減少したのと等価となり、積
分コンデンサC₂への充電電流はその分トランジ
スタQ₃に流れるため減少する。つまり、主とし
てステツプ応答における積分コンデンサ端子電圧
の最終値の低下に基因して出力波形は第３図に
示すように傾斜が緩くなる。それ故、駆動用トラ
ンジスタQ₂のスレツシヨールド電圧Ｖ_BEを超え
る期間、すなわちオン期間TbはTaより短くな
り、Q₁のオン期間もそれに対応する。従つて、
出力電圧は低下する。逆に、もし出力電圧が降下
したとすると、それによつてツエナーダイオード
ZDに流れる電流が減少し、Q₃のベース電流が減
るから、電圧制御用トランジスタQ₃のコレクタ
−エミツタ間抵抗が増加したのと等価となり、ス
テツプ応答における積分コンデンサの端子電圧の
最終値の上昇に基因して出力波形は第３図に示
すようにその勾配が急になる。それ故、駆動用ト
ランジスタQ₂のスレツシヨールド電圧Ｖ_BEを超
える期間、すなわちオン期間TcはTaより長くな
り、Q₁のオン期間もそれに対応して長くなる。
従つて、出力電圧は上昇する。以上のような負帰
還制御により出力電圧は安定化される。なお、ツ
エナーダイオードZDは基準となる電圧を発生さ
せるためのもので、電源投入直後のように出力電
圧が基準電圧以下の場合は、ツエナーダイオード
ZDが遮断されるためQ₃が非導通となり、スイツ
チングトランジスタQ₁のパルス幅を最大限とし
て急速に所定の出力レベルに引き上げる機能を果
すとともに、その定電圧性により出力電圧の変化
分を電流の変化分として検出し、トランジスタ
Q₃を動作させる機能を果たす。 In a steady state, assuming that the output of the integrating circuit has the waveform shown by ≦ in FIG. 3, the operation of Q ₂ is as shown by ≦. Now, if the output voltage increases, it causes the Zener diode to
Since the current flowing through ZD increases and the base current of Q ₃ increases, this is equivalent to a decrease in the collector-emitter resistance of the voltage control transistor Q ₃ , and the charging current to the integrating capacitor C ₂ increases by that amount. It decreases because it flows to ₃ . That is, the slope of the output waveform becomes gentler as shown in FIG. 3, mainly due to the decrease in the final value of the integrating capacitor terminal voltage in the step response. Therefore, the period during which the driving transistor _Q2 exceeds the threshold voltage _VBE , that is, the on-period Tb, is shorter than Ta, and the on-period of _Q1 also corresponds thereto. Therefore,
The output voltage will drop. Conversely, if the output voltage drops, it causes the Zener diode to
Since the current flowing through ZD decreases and the base current of _Q3 decreases, this is equivalent to an increase in the collector-emitter resistance of the voltage control transistor _Q3 , and the final value of the terminal voltage of the integrating capacitor in the step response increases. Due to this, the slope of the output waveform becomes steep as shown in FIG. Therefore, the period during which the driving transistor _Q2 exceeds the threshold voltage _VBE , that is, the on-period Tc, becomes longer than Ta, and the on-period of _Q1 also becomes correspondingly longer.
Therefore, the output voltage increases. The output voltage is stabilized by the negative feedback control as described above. The Zener diode ZD is used to generate a reference voltage, and when the output voltage is below the reference voltage, such as immediately after power is turned on, the Zener diode ZD is used to generate a reference voltage.
Since ZD is cut off, Q ₃ becomes non-conductive, maximizing the pulse width of switching transistor Q ₁ and rapidly raising the output level to the desired output level. Detected as a change in the transistor
Performs the function of operating _Q3 .

上記実施例は降圧型レギユレータの場合である
が、本考案はこれに限らず昇圧型あるいは極性反
転型レギユレータにも適用することができるもの
である。 Although the above embodiment is a case of a step-down type regulator, the present invention is not limited thereto, and can also be applied to a step-up type or a polarity reversal type regulator.

以上の説明から明らかなように、本考案によれ
ばパルス幅制御方式のチヨツパ型レギユレータを
数少ないデイスクリート部品で簡単に、しかも安
価に構成でき、高圧入力に対しての設計も比較的
楽にできるといつた実用的効果がある。 As is clear from the above explanation, according to the present invention, a pulse width control type chopper type regulator can be constructed easily and inexpensively using a few discrete components, and it is also relatively easy to design for high voltage input. It has some practical effects.

また本考案では入力側と出力側とがグランド共
通であるから、グランドを共通化した制御回路系
にこのレギユレータを用いることができ、この回
路を発振させるパルス発生器は入力側にでも負荷
側にでも接続できる利点がある。 In addition, in this invention, since the input side and the output side share a common ground, this regulator can be used in a control circuit system with a common ground, and the pulse generator that oscillates this circuit can be placed on the input side or on the load side. But it has the advantage of being connected.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は従来技術を示す回路図、第２図は本考
案の一実施例を示す回路図、第３図はその動作波
形の説明図である。 １……誤差増幅器、２……パルス発生器、３…
…積分回路、４……コンパレータ、Q₁……スイ
ツチングトランジスタ、Ｌ……チヨークコイル、
C₁……コンデンサ、Q₂……駆動用トランジス
タ、Q₃……電圧制御用トランジスタ、ZD……ツ
エナーダイオード。 FIG. 1 is a circuit diagram showing a conventional technique, FIG. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an explanatory diagram of its operating waveforms. 1...Error amplifier, 2...Pulse generator, 3...
...Integrator circuit, 4...Comparator, _Q1 ...Switching transistor, L...Chiyork coil,
C ₁ ... Capacitor, Q ₂ ... Drive transistor, Q ₃ ... Voltage control transistor, ZD ... Zener diode.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 直流入力をスイツチングトランジスタによつて
チヨツピングし、その出力をフイルタで平滑化し
て直流出力をうるチヨツパ型レギユレータにおい
て、入力側と出力側のグランドを共通にし、チヨ
ツピング周波数のパルスが印加される積分回路の
積分コンデンサと並列に電圧制御用トランジスタ
を接続し、該トランジスタのベースにツエナーダ
イオードを含む出力電圧分圧回路を接続して該ト
ランジスタにより積分回路の出力波形の傾きを変
化させると共に、前記積分回路の出力を電流制限
抵抗を介して駆動用トランジスタのベースに供給
し、該駆動用トランジスタにより前記スイツチン
グトランジスタをオン・オフ制御することを特徴
とするパルス幅制御式チヨツパ型レギユレータ。 In a chopper type regulator that chops the DC input with a switching transistor and smoothes the output with a filter to obtain a DC output, an integrating circuit that uses a common ground on the input and output sides and applies pulses at the chopping frequency. A voltage control transistor is connected in parallel with the integrating capacitor, and an output voltage dividing circuit including a Zener diode is connected to the base of the transistor, and the slope of the output waveform of the integrating circuit is changed by the transistor. 1. A pulse width controlled chopper type regulator, characterized in that the output of the above is supplied to the base of a driving transistor via a current limiting resistor, and the driving transistor controls on/off of the switching transistor.