JP4109502B2 - 降圧型チョッパーレギュレータ回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、降圧型チョッパーレギュレータ回路に関するものであり、特に出力短絡時の過電流保護回路を設けた降圧型チョッパーレギュレータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図3は、従来より用いられている5端子型降圧スイッチングレギュレータIC2(サンケン製SI−8050S;図4に回路構成を記載。)を用いた降圧型チョッパーレギュレータ回路の回路図であり、入力端子▲1▼Vin、スイッチング出力端子▲2▼SWout、接地端子▲3▼GND、出力検知端子▲4▼Vos、ソフトスタート端子▲5▼S.Sの5端子を備えた5端子型降圧スイッチングレギュレータIC2を直流電源1の正極側とチョークコイル7との間に接続し、直流電源1の正極側に入力端子▲1▼Vinを、該入力端子▲1▼Vinと直流電源の負極側との間に第1のコンデンサ3を接続し、スイッチング出力端子▲2▼SWout・チョークコイル7の接続点と直流電源1の負極側とを第1のダイオード6で接続し、接地端子▲3▼GNDを直流電源1の負極側に接続し、ソフトスタート端子▲5▼S.Sと直流電源1の負極側との間に第2のコンデンサ4を接続し、出力検知端子▲4▼Vosをチョークコイル7の出力側に、該出力側と直流電源1の負極側との間に第3のコンデンサ5を接続して構成される。
【0003】
上記回路では、チョークコイル7と第3のコンデンサ5との正極との接続点に5端子型降圧スイッチングレギュレータIC2の出力検知端子▲4▼Vosを接続し、出力電圧と該IC2内の基準電圧とを比較してエラーアンプの出力からフィードバック信号を該IC2内のコンパレータに与える。その信号と該IC2内の発振器からの信号とを比較し、スイッチング出力端子▲2▼SWoutのNPNトランジスタのベースにH(high)、L(low)の信号を与えて、一定の出力電圧が出るようなスイッチングDutyを決めている。
ここで、ソフトスタート端子▲5▼S.Sと接地端子▲3▼GNDとを接続する第2のコンデンサ4は、起動時に該IC2内のコンパレータを駆動する内部電源の出力をL(low)に落としてコンパレータの機能を停止させておくために用いられる。
第2のコンデンサ4が充電された時、コンパレータの機能が動作してソフトスタートとなる。
【0004】
上記の回路では、過電流状態になると、5端子型降圧スイッチングレギュレータIC2内のスイッチング出力端子▲2▼SWoutに接続されている該IC2内部のNPNトランジスタのコレクタ側に過電流保護機能が動作し、該IC2内のコンパレータに与えられる発振器の信号とエラーアンプの出力の関係が図8(b)のタイミングチャートのようになり、H(high)、L(low)のDutyを変化させる。すなわち、Iout=I1(0<I1<I2)の通常電流が流れているときは、図8(a)のタイミングチャートに示すとおり、一定の出力電圧V1が出力されるように、Dutyを一定に制御するが、Iout=I2の過電流状態の時は、図8(b)のタイムチャートに示すとおり、上記IC2内部の発振器にオンのパルス幅が小さくなる信号を送り、上記IC2のスイッチング出力端子▲2▼SWoutから出力されるオンのパルス幅を小さくすることで、負荷8へ供給する電圧が降下し始めるように設定されている。
しかし、図8(b)のタイムチャートに示すとおり、出力電圧が0Vになっても該IC2内の内部電源がオン状態を維持し、コンパレータを動作させているため、発振は停止せずに短絡電流I2が流れ続け、チョークコイルが発熱し、危険な状態となる問題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来の降圧型チョッパーレギュレータ回路は、過電流状態になった時、5端子型降圧スイッチングレギュレータIC2の発振を停止させる手段が施されておらず、出力電圧が0Vになっても、電流は図6のような垂下特性を示し、短絡電流I2が流れ続ける問題があったため、該IC2の発振を停止することができる回路構成が要求されていた。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の課題を解決したものであり、入力端子(1)Vin、スイッチング出力端子(2)SWout、接地端子(3)GND、出力検知端子(4)Vos、ソフトスタート端子(5)S.Sの5端子と過電流保護機能とを備え、内部電源によって駆動されるコンパレータで、出力検知端子 (4) Vosからのフィードバック信号と発振器からの信号とを比較し、スイッチング出力端子 (2) SWoutから一定の出力電圧を出力する5端子型降圧スイッチングレギュレータIC2を直流電源1の正極側とチョークコイル7との間に接続し、直流電源1の正極側に入力端子(1)Vinを、該入力端子と直流電源の負極側との間に第1のコンデンサ3を接続し、スイッチング出力端子(2)SWout・チョークコイル7の接続点と直流電源1の負極側とを第1のダイオード6で接続し、接地端子(3)GNDを直流電源1の負極側に接続し、ソフトスタート端子(5)S.Sと直流電源1の負極側との間に第2のコンデンサ4を接続し、出力検知端子(4)Vosをチョークコイル7の出力側に、該出力側と直流電源1の負極側との間に第3のコンデンサ5を接続して構成される降圧型チョッパーレギュレータ回路において、
第2のコンデンサと並列にPNPトランジスタ9を接続し、該PNPトランジスタ9のエミッタにソフトスタート端子(5)S.Sを、ベース・エミッタ間に第4のコンデンサ10を、コレクタに直流電源1の負極側を接続し、かつ、ベースと上記チョークコイル7の出力側とを第2のダイオード11または抵抗12で接続して過電流保護回路を構成し、5端子型降圧スイッチングレギュレータIC2は、出力検知端子 (4) Vosより過電流状態を検知すると、過電流保護機能を動作させてスイッチング出力端子 (2) SWoutからの出力電圧を低下させ、第3のコンデンサ5の電圧が第2のダイオード4のアノード電圧以下に低下すると、該第2のダイオード4が導通し、PNPトランジスタ9がONすることによって、ソフトスタート端子 (5) S.Sが負極側に接地導通され、内部電源および発振器を停止してスイッチング出力端子 (2) SWoutからの出力をオフすることを特徴とする降圧型チョッパーレギュレータ回路である。
【0007】
【発明の実施の形態】
図1のように、5端子型降圧スイッチングレギュレータIC2を直流電源1の正極側とチョークコイル7との間に接続し、各端子と第1のコンデンサ3、第2のコンデンサ4、第1のダイオード6を接続し、第2のコンデンサ4と並列にPNPトランジスタ9を接続し、該PNPトランジスタ9のエミッタにソフトスタート端子▲5▼S.Sを、ベース・エミッタ間に第4のコンデンサ10を、コレクタに直流電源1の負極側を接続し、かつ、ベースと上記チョークコイル7の出力側とを第2のダイオード11または抵抗12で接続して過電流保護回路を構成する。
上記過電流保護回路では、過電流状態となった時、第3のコンデンサ5の電圧が、第2のダイオード11のアノード電圧以下に低下すると、第2のダイオード11が導通するため、PNPトランジスタ9がオンし、ソフトスタート端子▲5▼S.Sが接地側に導通する。その結果、5端子型降圧スイッチングレギュレータIC2の出力がオフし、短絡電流が流れず、チョークコイルの発熱を防止することができる。よって、チョークコイルの定格電流値、サイズ仕様を上げることなく回路装置の安全性を向上させることができる。
【0008】
【実施例】
本発明の実施例による降圧型チョッパーレギュレータ回路が従来例と異なる点は、上記の過電流保護回路を構成したことにある。以下、その回路動作について、図5の出力電圧−出力電流特性図、図7のタイミングチャートにより説明する。
図1の負荷8に流れる電流が増大し、過電流状態(I=I2)になると、上述したように5端子型降圧スイッチングレギュレータIC2内部の電流検出機能が過電流を検知する。図5において、負荷8へ供給する電圧が低下し始め、V2まで下がると、図1のダイオード11にPNPトランジスタ9のベース電流が流れて、トランジスタ9のエミッタ・コレクタ間のインピーダンスが下がり始め、ソフトスタート端子(5)S.Sと接地間の電圧も下がり始める。ソフトスタート端子(5)S.S(コンデンサ4接続)は、図7(a)のタイミングチャートに示すように、通常発振時はある一定の電圧V1を保っており、この電圧V1と上記IC2内部の基準電圧とをコンパレータによって比較する。通常時においてはコンパレータの出力は反転することなくH(high)のままであるが、過電流状態となると、図7(b)のタイミングチャートに示すようにV1から低下してV2になる時、コンパレータの出力が反転しL(low)となるため、上記IC2の内部電源がオフとなり、内部の発振器もオフとなって、上記IC2の発振が停止し、内部のスイッチング出力端子(2)SWoutは完全にオフとなり、負荷8に流れる短絡電流を0にすることができる。
ここで、トランジスタ9のベース・エミッタ間に接続された第4のコンデンサ10は起動時にトランジスタ9がオンして、誤動作するのを防止するためのものである。
上記のように回路構成することで、負荷8に流れる短絡電流を0にすることができ、また、チョークコイル7も実施例で定格電流:5A、サイズ:φ10×5Lにすることができ、従来例の定格電流:8A、サイズφ15×8Lと比べて大幅に改善することができた。
さらに、第2の実施例として図2では、第2のダイオード11の代わりに抵抗12を接続しているが(抵抗値は第2のダイオード11のアノード抵抗に相当)、上記と同様の効果が得られた。
【0009】
【発明の効果】
本発明は上記のように回路構成することで、過電流状態になった時、5端子型降圧スイッチングレギュレータIC2の発振が完全に停止するため、負荷8に流れる短絡電流が0となるので、回路装置の安全性を向上させることができ、かつ、定格電流、サイズ仕様の小さい部品を使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例による降圧型チョッパーレギュレータ回路にダイオードを用いた回路図である。
【図2】本発明の他の実施例による降圧型チョッパーレギュレータ回路に抵抗を用いた回路図である。
【図3】従来の降圧型チョッパーレギュレータ回路の回路図である。
【図4】5端子型降圧スイッチングレギュレータIC2の回路構成を記載した図3の従来の降圧型チョッパーレギュレータ回路の回路図である。
【図5】図1の実施例による降圧型チョッパーレギュレータ回路における、出力電圧−出力電流の関係を示す特性図である。
【図6】図3の従来例による降圧型チョッパーレギュレータ回路における、出力電圧−出力電流の関係を示す特性図である。
【図7】図1の実施例による降圧型チョッパーレギュレータ回路における回路動作のタイミングチャートである。
【図8】図3の従来例による降圧型チョッパーレギュレータ回路における回路動作のタイミングチャートである。
【符号の説明】
1 直流電源
2 5端子型降圧スイッチングレギュレータIC
3 第1のコンデンサ
4 第2のコンデンサ
5 第3のコンデンサ
6 第1のダイオード
7 チョークコイル
8 負荷
9 PNPトランジスタ
10 第4のコンデンサ
11 第2のダイオード
12 抵抗
Claims (1)
- 入力端子、スイッチング出力端子、接地端子、出力検知端子、ソフトスタート端子の5端子と過電流保護機能とを備え、内部電源によって駆動されるコンパレータで、前記出力検知端子からのフィードバック信号と発振器からの信号とを比較し、前記スイッチング出力端子から一定の出力電圧を出力する5端子型降圧スイッチングレギュレータICを直流電源の正極側とチョークコイルとの間に接続し、直流電源の正極側に入力端子を、該入力端子と直流電源の負極側との間に第1のコンデンサを接続し、スイッチング出力端子・チョークコイルの接続点と直流電源の負極側とを第1のダイオードで接続し、接地端子を直流電源の負極側に接続し、ソフトスタート端子と直流電源の負極側との間に第2のコンデンサを接続し、出力検知端子をチョークコイルの出力側に、該出力側と直流電源の負極側との間に第3のコンデンサを接続して構成される降圧型チョッパーレギュレータ回路において、
第2のコンデンサと並列にPNPトランジスタを接続し、該PNPトランジスタのエミッタにソフトスタート端子を、ベース・エミッタ間に第4のコンデンサを、コレクタに直流電源の負極側を接続し、かつ、ベースと上記チョークコイルの出力側とを第2のダイオードまたは抵抗で接続して過電流保護回路を構成し、
前記5端子型降圧スイッチングレギュレータICは、前記出力検知端子より過電流状態を検知すると、過電流保護機能を動作させて前記スイッチング出力端子からの出力電圧を低下させ、
前記第3のコンデンサの電圧が前記第2のダイオードのアノード電圧以下に低下すると、該第2のダイオードが導通し、前記PNPトランジスタがONすることによって、前記ソフトスタート端子が負極側に接地導通され、
前記内部電源および前記発振器を停止してスイッチング出力端子からの出力をオフすることを特徴とする降圧型チョッパーレギュレータ回路。
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