JPS5844248B2 - スイツチングレギユレ−タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はスイッチングレギュレータに関するものである
。

第１図は従来のスイッチングレギュレータヲ示す回路図
である。

直流電源１の直流電圧はスイッチ２により断続され、断
続された直流電圧はチョーク３コンデンサ４、フライホ
イールダイオード５からなるフィルタにより再び平滑さ
れて負荷６に供給される。

制御回路７はスイッチ２のオン、オフを負荷６に供給さ
れる負荷電圧が一定になるよう制御する。

上記フィルタはチョークインプット形平滑回路であるの
でチョーク３に流れる電流が断続する臨界電流■に以下
の負荷電流の範囲では第２図に示す特性に従い負荷電圧
が上昇しようとするが、制御回路７により負荷電圧は一
定にされる。

しかし、制御回路７はチョーク３に流れる断続電流を連
続化するようには動作しないので、臨界電流■に以下の
動作領域ではリップルが増大する。

これを更に第３図を用いて説明する。

第３図は負荷電流が臨界電流ＩＫ以下のときのトランジ
スタ１０，１１のベース電圧を示す。

破線Ａはトランジスタ１０のベース電圧で負荷電圧を抵
抗８，９で分割した値であり、実線Ｂはトランジスタ１
１のベース電圧である。

高レベルＢｈはスイッチ２のオン時に現われ、電源１の
直流電源電圧を抵抗１３，１４チエナーダイオード１２
によって分割した値である。

低レベルＢｔは、スイッチ２のオン時にチョーク３に蓄
えられたエネルギによりフライホイールダイオード５が
オンしている時に現われ、チェナー電圧ｖＤを抵抗１４
゜１３により分割した値である。

中レベルＢｍは臨界電流■に以上の負荷電流が流れる場
合には現われないが、負荷電流が臨界電流■に以下の場
合には、フライホイールダイオード５に電流が流れなく
なってもスイッチ２がオフしている期間が存在し、この
期間、トランジスタ１１のベース電圧は負荷電圧を抵抗
１３ 、１４、チェナーダイオード１２により分割した
値である。

トランジスタ１０，１１は交互にオン、オフし、スイッ
チ２はトランジスタ１１がオンの時オン、トランジスタ
１０がオンの時オフである。

なお、抵抗１５は起動時にトランジスタ１１をオンさせ
、スイッチ２をオンさせるためのものである。

また、抵抗１４はトランジスタ１２のベース電圧がチェ
ナー電圧に固定されるのを防いでスイッチ２のオン、オ
フに応じた電圧をトランジスタ１１のベースに供給する
ためのものである。

これにより、負荷電圧の変動を安定に抑圧するスイッチ
ング制御作用が得られる。

負荷電流が小さな場合には、負荷電流が大きな場合に比
べてチョーク３に蓄えられるエネ“ルギーが小さくフラ
イホイールダイオード５のオン期間が短い。

したがって、フライホイールダイオード５がオフした後
直ちにトランジスタ１１がオンしないので、スイッチ２
もオンしない。

すなわち、スイッチ２、フライホイールダイオード５が
ともにオフの期間が存在し、このためチョーク３に流れ
る電流が断続し、リップルが増大する。

一方、チョーク３のインダクタンスを大きくすれば、チ
ョーク３に蓄えられるエネルギは大きくなるが、このよ
うなチョークは高価であるともに形状、重量が太きい。

したがって、インダクタンスが大きなチョークを用いる
ことは望ましくない。

本発明の目的は上記欠点に鑑み、負荷電流が小さくなっ
てもチョークに流れる電流が断続しないスイッチングレ
ギュレータを提供するにある。

本発明は、負荷電流の大きさの如何を問わず、直流電源
がチョークを充電する充電電流を断続するスイッチを、
チョークの充電電荷を放電させるフライホイールダイオ
ードのオフ後直ちにオンさせるため、フライホイールダ
イオード両端間の電圧を検出して、上記スイッチをオフ
からオンに切換えるようにしたものである。

以下、本発明を第４図とともに説明する。

第４図は本発明によるスイッチングレギュレータの一実
施例を示す回路図である。

第４図では、抵抗１３’とチェナーダイオード１２との
接続点がトランジスタ１１のベースニ接続されているの
で、トランジスタ１１のベース電圧は、フライホイール
ダイオード５のオン時ではチェナーダイオード５の順方
向電圧Ｖｆの負電圧、フライホイールダイオード５のオ
フ時ではチェナー電圧ＶＤである。

トランジスタ１１のベース電圧は、たとえ負荷電流が小
さい場合でも第５図に示すように高レベルＢｈ’と低レ
ベルＢ、ｆｆ’との２状態なので、この２状態に応じて
トランジスタ１１をオン、オフさせることができる。

すなわち、負荷電流が小さい場合でも、中レベルＢｍの
状態が存在しないので、フライホイールダイオード５の
オフ後スイッチ２を直ちにオンさせることができる。

第５図においてＡ’はトランジスタ１０のベース電圧
１３／はトランジスタ１１のベース電圧である。

抵抗１５’は起動時にトランジスタ１１のベース電流を
供給して、トランジスタ１１をオンさせ、スイッチ２を
オンさせるためのものである。

トランジスタ１１のベース電圧をフライホイールダイオ
ード５のオン、オフに応じて変化させるには、第１図の
回路では一端が直流電源１の正極側に接続された抵抗１
５の他端がチェチーダイオード１２側に接続されている
ので、抵抗１４が必要であるが、第２図の回路では起動
用抵抗１５’がスイッチ２と並列に接続されているので
、抵抗１４が不要である。

このため、抵抗１３’とチェナーダイオード１２との接
続点を直接トランジスタ１１のベースに接続して、フラ
イホイールダイオード５がオフした後直ちにトランジス
タ１１をオンさせることができる。

なお、第４図の回路ではフライホイールダイオード５の
オン時には、トランジスタ１１のベース、エミッタ間に
はトランジスタ１０のベース電圧と電圧（ＶＦ）との差
電圧が導通方向とは逆方向に印加されるので、この差電
圧がベース・エミッタ間逆耐電圧より大きな場合には、
トランジスタ１１が破壊される。

これを防止するには、第６図に示すようにチェナーダイ
オード１２と直列にダイオード１６を挿入してチェナー
ダイオード１２の順方向電流が流れないようにすればよ
い。

以上述べたように、フライホイールダイオード５のオン
、オフに応じてスイッチ２のオフ、オンを制御すること
ができるので、負荷電流が小さくなっても、安定な直流
電圧が得られる。

さらに、従来の回路では負荷電流が大きい場合に、トラ
ンジスタ１１がオンからオフに切炭わる時のトランジス
タ１０のベース電圧とトランジスタ１１がオフからオン
に切変わる時のトランジスタ１０のベース電圧とが異な
るため負荷電圧にリップルが発生する。

しかし、本発明では、トランジスタ１１のオン、オフが
切変わる時のトランジスタ１０のベース電圧は、オンか
らオフになると場合と、オフからオンになる場合とで等
しいので上記リップルは除かれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のスイッチングレギュレータを示す回路図
、第２図はその出力特性を示す特性図、第３図は第１図
における制御回路を構成するトランジスタのベース電圧
を示す波形図、第４図は本発明によるスイッチングレギ
ュレータの一実施例を示す回路図、第５図は第４図にお
ける制御回路を構成するトランジスタのベース電圧を示
す波形図、第６図は本発明の他の実施例を示す回路図で
ある。 １・・・直流電源、２・・・スイッチ、３・・・チョー
ク、４・・・コンデンサ、５・・・フライホイールダイ
オード、６・・・負荷回路、１２・・・チェナーダイオ
ード、１３’。 １５’・・・抵抗。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 直流電源と、負荷回路と、直流電源電圧を断続する
   スイッチと、断続された直流電源電圧を平滑して負荷に
   供給するフィルタと、スイッチのオン、オフを制御する
   制御回路とからなり、上記フィルタがスイッチのオン期
   間充電されるチョークと、チョークに蓄えられた電荷を
   スイッチのオフ期間放電するフライホイールダイオード
   を備えたスイッチングレギュレータにおいて、上記制御
   回路はフライホイールダイオードに並列に接続された抵
   抗とチェナーダイオードとからなる直列回路を備え、上
   記抵抗とチェナーダイオードとの接続点にはチェナーダ
   イオードのオン、オフに応じた電圧が発生され、上記ス
   イッチが上記接続点電圧に応じてオン、オフが制御され
   ることを特徴とするスイッチングレギュレータ。 ２ 上記チェナーダイオードが順方向にオンするのを防
   止するためチェナーダイオードと直列にダイオードを挿
   入したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のス
   イッチングレギュレータ。