JPH0131332B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (1) 発明の技術分野 本発明は、比較的に大容量の安定化電源装置と
して用いられるスイツチング・レギユレータにお
ける、駆動トランスを介してスイツチングトラン
ジスタをオン、オフ制御するための駆動回路に関
するものであり、スイツチングトランジスタの高
速動作を可能とするものである。

(2) 技術の背景 近年、電子、通信機器等の小型化に伴つて、こ
れらの機器に搭載される安定化電源装置としての
スイツチング・レギユレータも、より小型のもの
が要求されている。

スイツチング・レギユレータにおいては、スイ
ツチング周波数を高くすることにより、変換トラ
ンスや平滑コイル等の比較的に大型の部品を小型
化することができるが、スイツチングトランジス
タにおいては、スイツチング周波数を高くすれば
スイツチング回数が増えるために損失が増加する
ことになる。

このスイツチング損失には、トランジスタのオ
ン期間におけるコレクタ・エミツタ間の飽和電圧
による損失、ターン・オン時間およびターン・オ
フ時間による損失があるが、ターン・オフ時間に
よる損失は蓄積時間および下降時間によるもので
あり、これらの時間を短縮することにより損失が
減少できる。

また、パルス幅制御方式のスイツチング・レギ
ユレータでは、スイツチングトランジスタのター
ン・オン時間およびターン・オフ時間のためにパ
ルス幅の制御範囲も制限されることになる。

(3) 発明の目的 本発明の目的は、スイツチング・レギユレータ
におけるスイツチングトランジスタを従来よりも
高速動作させるために、特にスイツチングトラン
ジスタのターン・オフ時間を短縮させることを可
能とした駆動回路を提供することにある。

(4) 従来技術とその問題点 第１図は、従来のスイツチング・レギユレータ
のスイツチングトランジスタの駆動回路を示すも
のである。

この駆動回路においては、駆動トランジスタ３
が図示しないパルス幅制御回路の制御パルスによ
りオンすると、駆動トランス１の駆動巻線Ｎ１に
駆動電源電圧１５が印加され、出力巻線Ｎ２の黒
点印側（各巻線の巻き始め端を示す）に＋の電圧
が誘起されることにより、スイツチングトランジ
スタ２のベースに電流制限用の抵抗５およびスピ
ードアツプ用のコンデンサ７、オン時のコレク
タ・エミツタ間の飽和状態を保つための最小電流
に制限するための抵抗６の並列回路を介してベー
ス電流が供給され、スイツチングトランジスタ２
はオンとなる。

次に駆動トランジスタ３がオフすると、出力巻
線Ｎ２の誘起電圧は無くなり、オン期間にコンデ
ンサ７が蓄えた電荷により、抵抗５、出力巻線Ｎ
２を介してベース電流とは逆方向の電流が流れて
スイツチングトランジスタ２のベース・エミツタ
間の余剰キヤリアを抜き取り、スイツチングトラ
ンジスタ２はターン・オフする。

その後、駆動トランジスタ３のオン期間に駆動
トランス１に蓄えられていた励磁エネルギーは、
逆起電力の発生によりリセツト巻線Ｎ３の巻き終
わり端から駆動電源１５→ダイオード４→リセツ
ト巻線Ｎ３の巻き始め端（黒点印側）の電流経路
で駆動電源１５へ帰還され、駆動トランス１の磁
束はリセツトされる。

このような駆動回路においては、コンデンサ７
の充電電荷による逆バイアス電流により、スイツ
チングトランジスタ２は確実にターン・オフされ
るが、このコンデンサ７の充電電圧は通常約2V
程度の低いものであり、抵抗５を介して逆バイア
ス電流が流れるので遅延時間が生じ、スイツチン
グトランジスタのターン・オフ時間（蓄積時間お
よび下降時間）を充分に短くすることができない
要因となつている。

尚、第１図の負荷LDは主トランスおよびその
出力巻線の出力回路に接続された負荷等であり、
１７は本スイツチング・レギユレータの直流入力
電源である。

(5) 発明の実施例 第２図は、本発明のスイツチングトランジスタ
の駆動回路の一実施例であり、第３図は、第２図
の駆動回路各部の動作波形図である。

駆動巻線回路は、駆動トランス８の駆動巻線Ｎ
１の巻き始め端（黒点印）を抵抗１４を介して駆
動電源１５の＋側へ接続し、巻き終わり端を駆動
トランジスタ１０のコレクタへ接続し、エミツタ
側は駆動電源１５の−側へ接続して構成されてい
る。

出力巻線回路は、出力巻線Ｎ２の巻き始め端
（黒点印）をスイツチングトランジスタ９のベー
スへ直接接続し、巻き終わり端をスイツチングト
ランジスタ９のエミツタ側へ接続して構成されて
いる。

リセツト巻線回路は、リセツト巻線Ｎ３の巻き
始め端（黒点印）をトランジスタ１１のコレクタ
およびダイオード１２のカソード側へ接続し、巻
き終わり端をコンデンサ１３に接続し、コンデン
サ１３の他端はトランジスタ１１のエミツタおよ
びダイオード１２のアノード側へ接続して構成さ
れている。

また、駆動トランジスタ１０のベースには、図
示しないパルス幅制御回路から第３図１に示すよ
うな制御パルス電圧Ｖ B10が印加され、トラン
ジスタ１１のベースには、第３図２に示すような
この制御パルスの反転パルス電圧VB11が印加さ
れることにより、２個のトランジスタ１０，１１
は交互にオン、オフ制御される。

まず、トランジスタ１１がオフで駆動トランジ
スタ１０がオンした場合、駆動トランス８の駆動
巻線Ｎ１には、第３図６に示す駆動電圧Ｖ N1
が抵抗１４を介して駆動電源１５から印加され励
磁されて、出力巻線Ｎ２には巻き始め端（黒点
印）を＋とする電圧が誘起され、スイツチングト
ランジスタ９は第３図３に示すベース電流Ｉ
B9により順バイアスされてターン・オンし、第
３図４に示すコレクタ電流Ｉ C9が流れる。

この時のスイツチングトランジスタ９のベース
電流Ｉ B9は、駆動巻線回路の抵抗１４により
制限されているので、従来のようにスイツチング
トランジスタ９のベース側に制限抵抗を入れる必
要はない。次に駆動トランジスタ１０がオフしト
ランジスタ１１がオンすると、リセツト巻線Ｎ３
はコンデンサ１３に接続されているので低インピ
ーダンスであり、またコンデンサ１３の充電電荷
によりコンデンサ１３→リセツト巻線Ｎ３（巻き
終わり端）→リセツト巻線Ｎ３（巻き始め端）→
トランジスタ１１→コンデンサ１３の閉回路に第
３図５に示す急峻な電流Ｉ N3が極めて短時間
に流れ、コンデンサ１３の放電を終了する。

この電流により出力巻線Ｎ２側において巻き終
わり端を＋とする電圧が発生し、スイツチングト
ランジスタ９のベース・エミツタ間の余剰キヤリ
アを引き抜くベースの逆バイアス電流として第３
図３に示すように逆極性に急峻に流れ、スイツチ
ング・トランジスタ９を急速にターン・オフさせ
て第３図４に示すようにコレクタ電流Ｉ C9が
遮断される。

スイツチングトランジスタ９がターン・オフし
た後に、駆動トランス８の各巻線には巻き終わり
端を＋とする逆起電力による電圧が発生し、リセ
ツト巻線Ｎ３（巻き終わり側）→コンデンサ１３
→ダイオード１２→リセツト巻線Ｎ３（巻き始め
側）の閉回路に第３図５に示すような前述の急峻
な電流とは逆極性のリセツト電流が流れ、駆動ト
ランス８の励磁エネルギーはコンデンサ１３に充
電されて、駆動トランス８の磁束はリセツトされ
る。

またこの時、出力巻線Ｎ２にも巻き終わり端に
＋の電圧が誘起されているのでスイツチングトラ
ンジスタ９のベース・エミツタ間には逆電圧が印
加されており、オフ状態を保持している。

以上の動作を繰り返すことにより本発明の駆動
回路は、従来よりもスイツチングトランジスタの
ターン・オフ時間を短縮させることができ、高速
駆動を可能とすることができる。

つまり本発明の駆動回路は、従来の駆動回路に
おけるスイツチングトランジスタのベース側のコ
ンデンサおよび抵抗を削除することにより逆バイ
アス電流の遅延要素を排除し、また低インピーダ
ンスのリセツト巻線回路によりスイツチングトラ
ンジスタの逆バイアス電流を極めて急峻にするこ
とができるため、従来の駆動回路よりも蓄積時間
および下降時間から成るターン・オフ時間を短縮
できるものである。

第４図は、本発明の他の実施例を示すものであ
り、一般的に電流帰環形のスイツチングトランジ
スタ駆動回路と言われているものに応用したもの
である。

この駆動回路においては、駆動トランス１６に
スイツチングトランジスタ９のコレクタ電流をベ
ース側へ帰還するための帰還巻線Ｎ４が設けられ
ており、これによりスイツチングトランジスタ９
がオンしている期間のベース電流は、この帰還巻
線Ｎ４より供給されるため、駆動電源１５から供
給すべきスイツチングトランジスタ９の駆動電力
を減少させることができるものである。

また、本発明に係わる動作は、第２図の実施例
の場合と全く同様である。

(6) 発明の効果 本発明によれば、極めて簡易な回路構成により
スイツチングトランジスタのターン・オフ時間を
短縮させることができ、高速動作させることがで
きるのでスイツチングトランジスタのスイツチン
グ損失を減少させることができ、これによりスイ
ツチング周波数を高くすることができ、スイツチ
ング・レギユレータの小型化に寄与できるもので
あり、実用上極めて有用なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のスイツチング・レギユレータの
スイツチングトランジスタの駆動回路、第２図は
本発明のスイツチングトランジスタの駆動回路、
第３図は第２図の駆動回路各部の動作波形図、第
４図は本発明の他の実施例回路である。 図中、１，８，１６は駆動トランス、２，９は
スイツチングトランジスタ、３，１０は駆動トラ
ンジスタ、１１はトランジスタ、４，１２はダイ
オード、５，６，１４は抵抗、７，１３はコンデ
ンサ、１５は直流駆動電源、１７は直流入力電源
をそれぞれ示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 直流入力電源に接続したスイツチングトラン
   ジスタを制御パルスにより駆動回路を介してオ
   ン、オフ制御し、負荷へ安定した出力を供給する
   スイツチング・レギユレータにおいて、 前記スイツチングトランジスタをオン、オフ制
   御するためのバイアス電流を供給する駆動トラン
   スを有し、 直流駆動電源と抵抗と前記駆動トランスの駆動
   巻線と前記制御パルスによりスイツチング動作す
   る駆動トランジスタのコレクタ、エミツタとが直
   列接続された駆動巻線回路と、 前記駆動トランスの出力巻線の両端に前記スイ
   ツチングトランジスタのベース、エミツタがそれ
   ぞれ接続された出力巻線回路と、 前記制御パルスの反転パルスによりスイツチン
   グ動作するトランジスタのコレクタ・エミツタ間
   に並列接続されたダイオードと、該トランジスタ
   と該ダイオードの並列回路にコンデンサと前記駆
   動トランスのリセツト巻線を直列接続したリセツ
   ト巻線回路とから構成され、 前記駆動トランジスタをオンからオフとした時
   に前記トランジスタをオフからオンとし、前記コ
   ンデンサの充電電荷を前記駆動トランスのリセツ
   ト巻線を介して放電することにより前記スイツチ
   ングトランジスタのベースを逆バイアスしてター
   ン・オフさせ、 この後に前記駆動トランスのリセツト巻線に発
   生する逆起電力により前記ダイオードを介して前
   記コンデンサに充電することを特徴とするスイツ
   チングトランジスタの駆動回路。