JPH02155464A

JPH02155464A - スイッチングレギュレータ

Info

Publication number: JPH02155464A
Application number: JP30763588A
Authority: JP
Inventors: Tsukasa Nagatsuma; 長妻　司; Koji Nakahira; 中平　浩二
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1988-12-05
Filing date: 1988-12-05
Publication date: 1990-06-14

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】（ａｌ産業上の利用分野この発明は、過熱保護機能を有するスイッチングレギュ
レータに関する。

（ｂ）従来の技術一般に、電子機器の電源回路として電子機器内に組み込
まれるスイッチングレギュレータは、その電子機器の種
々の作動状態に応じて常に適正な電源供給を行うように
設計されなければならない例えばファクシミリ用の電源
回路は、制御用のＩＣである５Ｖ系の負荷はＩＯＷ以下
で安定しているが、モータやサーマルヘッドなどの２４
Ｖ系の負荷はＯ〜１００Ｗ以上と大幅に変動する。また
、この２４Ｖ系については定格状態で約４０Ｗ、最大負
荷状態で１００Ｗ、但し最大負荷状態は２０秒間出力で
きればよいという要求がある。このように定格状態の必
要容量が比較的小さく、最大負荷状態で大電力を必要と
するような場合には、従来より定格負荷状態を基準とし
、最大負荷状態に対しては過熱保護機能を利用してスイ
ッチングレギュレータの設工１を行っている。すなわち
、上述の例では４０Ｗ出力を基準とし、１００Ｗ出力時
にスイッチングトランジスタが２０秒間以上耐えられる
ようにし、それ以降はスイッチングトランジスタが過熱
状態となったとき出力を遮断してスイッチングレギュレ
ータの回路保護を行っている。

第４図はこのような過熱保３Ｉ機能ををする従来のスイ
ッチングレギュレータの主要部の回路図である。同図に
おいて２はＶｉｎｌを入力電源とするトランス、Ｑｌは
トランス２の一次巻線に流れる電流を断続するスイッチ
ングトランジスタである。スイッチングコントローラ１
はＶｉｎ２を電源として作動しＱｌをオンオフ制御する
。トランス２の二次側には整流ダイオードＤｉ、Ｄ２と
平滑コンデンサＣＩ、Ｃ２が接続されている。ＤＩ。

Ｃ１からなる整流平滑回路の出力にはＭＯＳ−ＦＥＴか
らなるスイッチ素子Ｑ２が直列接続されている。また、
図中ＴＨはスイッチングトランジスタＱｌに近接配置さ
れているサーモスタットであり、非過熱時に導通してＣ
２のゲートにハイレベル電位を供給する。

以上のように構成されているため、スイッチングトラン
ジスタＱ１が過熱状態でないときは、サーモスタソｌ−
Ｔ　）Ｉが導通状態であり、スイッチ素子Ｑ２のゲート
にハイレベル電位が印加されてＣ２が導通状態となり、
ＤＩ、ＣＩからなる整流平滑回路の出力が端子■０から
出力される。過負荷状態などによってスイッチングトラ
ンジスタＱ１が過熱状態となれば、サーモスタットＴＨ
が開放され、スイッチ素子Ｑ２のゲート電位が抵抗Ｒ１
を介してソース電位と同一となり、Ｃ２が遮断状態とな
って、過熱保護が働く。

（Ｃ１発明が解決しようとする課題ところが、このようなサーモスタットを用いた従来の過
熱保護回路を備えたスイッチングレギュレータにおいて
は、サーモスタット特有の問題があった。すなわち、サ
ーモスタットはバイメタル方式であり、非過熱時にその
接点の導通状態を良好に保つために、サーモスタットに
一定値以上の電流を通電しておかなければならない。こ
のため、例えば負荷供給電流が０になることのある場合
には負荷に並列にダミー抵抗を予め設けておかなければ
ならない。そのためダミー抵抗により電力（置火が問題
となる。また、サーモスタットはスイッチングトランジ
スタに比較して大きく、スイッチングトランジスタに近
接配置するために特別な金具が必要である。さらに、サ
ーモスタットはその構造上低価格化が困難であり、スイ
ッチングレギュレータ全体がコスト高になる要因の１つ
であった。

この発明の目的は、過熱保護回路による電力）置火を低
減し、また、サーモスタット取り付は用の金具を不要と
し、さらに低コスト化を可能としたスイッチングレギュ
レータを提供することにある（ｄ１課題を解決するため
の手段この発明のスイッチングレギュレータは、スイッチング
レギュレータの出力ラインにスイッチ素子を直列接続し
、スイッチングトランジスタの温度を検出する正特性サ
ーミスタをそのスイッチングトランジスタに近接配置す
るとともに、前記正特性サーミスタの抵抗値変化を検出
し、その抵抗値が予め定めたしきい値を超えたとき、前
記スイッチ素子を遮断させる制御信号を前記スイッチ素
子の制御入力端子に与えるスイッチ素子制御回路を設け
たことを特徴としている。

（ｅ）作用この発明のスイッチングレギュレータの構成例を第１図
に示す。同図において２はＶｉｎｌを入力電源とするト
ランス、Ｑｌはトランス２の一次巻線に流れる電流を断
続するスイッチングトランジスタである。スイッチング
コントローラｌは■ｉｎ２を電源として作動し、Ｑｌを
オンオフ制御する。トランス２の二次側には整流平滑回
路４が設けられていて、その出力をスイッチ素子Ｑ２を
介して負荷へ出力する。スイッチ素子制御回路３は整流
平滑回路５の出力を電源として作動し、スイッチングト
ランジスタＱ１に近接配置されている正特性サーミスタ
Ｒｐの抵抗値変化を検出し、その抵抗値が予め定めたし
きい値を超えたときスイッチ素子Ｑ２を遮断させる。な
お、正特性サーミスタはスイッチングｌ−ランジメタと
共に放熱板にネジ化めすることができるため、従来のサ
ーモスタットのような特別な取り付は金具が不要となる
。

ｆｆｌ実施例第２図はこの発明の実施例であるスイッチングレギュレ
ータの回路図である。同図に示すようにトランス２の一
次巻線Ｎ１にスイッチングトランジスタＱｌが直列接続
されていて、入力電源■ｉｎｌが供給される。スイッチ
ングコントローラ１はＶｉｎ２を電源として作動しＱｌ
をオンオフ制御する。トランス２の二次側の巻％％Ｎ２
ａおよびＮ２ｂにはそれぞれ整流ダイオードＤＩ、Ｄ２
および平滑コンデンサＣ１，Ｃ２が接続されている。Ｃ
１の出力にＭＯＳ−ＦＥＴからなるこの発明に係るスイ
ッチ素子Ｑ２が直列に接続されていて、Ｃ２が導通状態
のとき出力端子Ｖｏｌに２４■の直流電圧を出力する。

一方、Ｃ２の出力端からは３６Ｖの直流電圧が発注し、
トランジスタＱ３がオン状態のとき、Ｃ２のゲートに約
３６Ｖの電圧を与えてＣ２をオンさせる。

トランス２の二次側の巻線Ｎ３には整流ダイオードＤ３
および平滑コンデンサＣ３が接続されていて、５■の直
流電圧を出力端子Ｖｏ２に出力するとともに、つぎに述
べるスイッチ素子制御回路の電源として供給する。

スイッチ素子制御回路の構成は次のとおりである。

５ｖ電源ラインと接地間に抵抗Ｒ９およびスイッチング
トランジスタＱ１と熱的結合している正特性サーミスタ
Ｒｐが直列接続されていて、その接続点にツェナーダイ
オードＺＤ２を介してサイリスクＳＣＨのゲートが接続
されている。また、ＳＣＲのゲート−接地間にコンデン
サＣ４と抵抗ＲＩＯが接続されている。一方、電源ライ
ンと接地間に抵抗Ｒ４，Ｒ５，トランジスタＣ５，抵抗
Ｒ６およびＲ７からなるトランジスタ回路が接続されて
いて、このＣ５のエミッタと接地間に前記サイリスタＳ
ＣＲが接続されている。前記トランジスタＱ３のベース
−エミッタ間に抵抗Ｒ２が接続され、ベース−接地間に
抵抗Ｒ３およびトランジスタＱ４が接続されている。さ
らにこのトランジスタＱ４のベースが抵抗Ｒ６とＲ７の
接続点に接続されている。また、前記トランジスタＱ５
のベースとリモート端子ＲＥＭ間にツェナーダイオード
ＺＤＩおよび抵抗Ｒ８が直列接続されている以上に示し
たスイッチ素子制御回路は次のように動作する。

先ず、スイッチングトランジスタＱ１が過熱状態でない
とき、正特性サーミスタＲｐの抵抗値が小さいため、ツ
ェナーダ・イオードＺＤ２が遮断状態のままであり、Ｓ
ＣＲがオフ状態である。このときリモート端子ＲＥＭが
接地電位（ｉＪ！１常状態）であればＣ５がオン状態と
なり、これによりＣ４もオンする。Ｃ４がオン状態とな
ることによりＣ３にベース電流が流れ、Ｃ３がオンして
スイッチ素子Ｑ２のゲートに約３６Ｖが印加されて、導
通状態となる。

リモート端子ＲＥＭが接地電位の状態であっても、スイ
ッチングトランジスタＱ１が過熱状態となれば、正特性
サーミスタＲｐの抵抗値が増大する。これによりツェナ
ーダイオードＺＤ２のカソード電位が上昇し、これがツ
ェナー電圧を超えたとき、サイリスタＳＣＲのゲートに
一定値を超えるゲート電流が流れ、ＳＣＲがターンオン
する。

これによりＣ５のエミッタが略接地電位となり、オフす
る。これによりＣ４がオフし、Ｃ３もオフされる。した
がって、スイッチ素子Ｑ２のゲート電位は抵抗Ｒ１によ
ってソース電位と等しくなり遮断状態となる。また、ス
イッチングトランジスタＱ１が過熱状態でない場合でも
、リモート端子ＲＥＭがオープン状態であるときまたは
電源電圧５■が印加されているときはＣ５にベース電流
が流れず、オフ状態となり、Ｃ４がオフ、Ｃ３がオフし
、同様にスイッチ素子Ｑ２が遮断状態となる第３図はこ
の発明の他の実施例に係るスイッチングレギュレータの
回路図である。第２図に示した例と異なる点は、正特性
サーミスタＲｐの抵抗値増加をコンパレータＣＰによっ
て検出して自動復帰動作させるようにしたことである。

コンパレータＣＰにより電圧比較を行うため、比較用の
基準電圧を抵抗Ｒ１）およびＲ１２によって発生させて
いる。また、コンパレータＣＰの出力と入力間にはトラ
ンジスタＱ６．抵坑Ｒ１３１）１４゜Ｒ１５からなる帰
還回路を接続してヒステリシス動作させている。

第３図に示したスイッチ素子制御回路部分の動作は次の
とおりである。

ここでは、リモート端子ＲＥＭが接地電位である場合を
考える。スイッチングトランジスタＱ１が過熱状態でな
いとき、正特性サーミスタＲｐは低抵抗である。この状
態ではコンパレータＣＰの入力電位が十入力電位より低
く、コンパレークＣＰの出力電位が略電源電圧（５Ｖ）
となる。このためＱ５がオン、Ｑ４がオン、Ｑ３がオン
となり、スイッチ素子Ｑ２が導通状態となる。

スイッチングトランジスタＱ１が過熱状態となれば、正
特性サーミスタＲｐの抵抗値が増大し、コンパレータＣ
Ｐの一人力電位が十入力電位より高くなり、コンパレー
タＣＰの出力が略接地電位となる。これによりＱ５がオ
フ、Ｑ４がオフ、Ｑ３がオフし、スイッチ素子Ｑ２が遮
断状態となる。また、このときトランジスタＱ６にベー
ス電流が流れオン状態となるため、コンパレータＣＰの
入力電位がさらに高くなる。その後スイッチングトラン
ジスタＱｌが冷却されて、Ｒｐの抵抗値が低下し、コン
パレータＣＰの一人力電位が千人力電位より低下したと
きコンパレータＣＰの出力が反転して再びＱ６がオン、
Ｑ５がオン、Ｑ４がオン、Ｑ３がオンし、スイッチ素子
Ｑ２が導通する。

（ｇ１発明の効果以上のようにこの発明によれば、次のような効果を奏す
る。

■バイメタル方式のサーモスタットを用いないため、接
点の導通状態を維持するための通電回路が不要であり、
電力…失を低減することができる■スイッチングトラン
ジスタの過熱状態を正特性サーミスタによって検出する
ようにしたため、従来のようにサーモスタット取り付は
用の専用の金具が不要となる。しかも、正特性サーミス
タの抵抗値変化を検出し、スイッチ素子を遮断させるｌ
ｄ制御信号を与えるスイッチ素子制御回路はスイッチン
グレギュレータを構成する他の回路部品と同一の基板上
に実装することができるため、構造上複雑とはならない
。

■必要部品点数は増大するが、汎用部品を用いることが
できるため、従来のサーモスタットに比較してコストダ
ウンを回ることができる。

Ｑｌ−スイッチングトランジスタ、Ｑ２−スイッチ素子、Ｒｐ−正特性サーミスタ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）スイッチングレギュレータの出力ラインにスイッ
チ素子を直列接続し、スイッチングトランジスタの温度
を検出する正特性サーミスタをそのスイッチングトラン
ジスタに近接配置するとともに、前記正特性サーミスタの抵抗値変化を検出し、その抵抗
値が予め定めたしきい値を超えたとき、前記スイッチ素
子を遮断させる制御信号を前記スイッチ素子の制御入力
端子に与えるスイッチ素子制御回路を設けたことを特徴
とするスイッチングレギュレータ。