JPH0528953Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、直流電圧を昇圧或いは降圧させるた
めのスイツチングレギユレータ回路に関する。

（従来の技術） 第４図には、スイツチングレギユレータ回路の
基本回路の一例が示されている。この第２図にお
いて、１はトランスで、一次側に主巻線１ａ及び
帰還用巻線１ｂを有すると共に、二次側に出力用
巻線１ｃを有する。上記主巻線１ａは、スイツチ
ング用のトランジスタ２のコレクタ・エミツタ間
を介して直流電源３の両端に接続されている。帰
還用巻線１ｂは、トランジスタ２のベース・エミ
ツタ間にコンデンサ４及び抵抗５を介して接続さ
れ、誘起電圧によりトランジスタ２に正帰還をか
けるように設けられている。また、帰還用巻線１
ｂの両端にコンデンサ９及び抵抗１２の並列回路
と、図示極性のダイオード１０との直列回路が接
続されており、さらに、ダイオード１０のアノー
ドとトランジスタ２のベースとの間に図示極性の
定電圧ダイオード１１が接続される。これによつ
て、トランジスタ２がオフされた状態では、帰還
用巻線１ｂに誘起される矢印方向の起電力e′2が
ダイオード１０を介してコンデンサ９に印加され
るようになる。さらに、出力用巻線１ｃの両端に
は図示極性の整流用ダイオード６及び平滑用コン
デンサ７が接続されており、このコンデンサ７の
両端に負荷１３，１４が接続される。尚、８はト
ランジスタ２のベースと直流電源３のプラス側端
子との間に接続された抵抗である。

そして、トランジスタ２がオフされると、出力
用巻線１ｃに矢印の方向の起電力e′3が誘起され
て、ダイオード６に順電圧が印加されるようにな
り、電流が負荷に供給されるようになる。

このようにして供給される負荷電流_Lが供給
停止されると、帰還用巻線１ｂに現れる逆起電力
によつてトランジスタ２にベース電流が流れ始め
るようになり、これに応じて前述同様にトランジ
スタ２がオンされるものである。そして、このよ
うなトランジスタ２のオン、オフが繰返されるこ
とにより、トランス１の一次側に蓄えられたエネ
ルギーＥが二次側に放出されるという動作が反復
されるようになり、これに応じて入力電圧Einと
異なるレベルの出力電圧Eoutを得ることができ
る。

このとき、上記起電力e′2は、出力用巻線の起
電力e′3（つまり出力電圧Eout）と、帰還用巻線１
ｂ及び出力用巻線１ｃの巻数比によつて一義的決
まるものであり、従つてコンデンサ９の端子電圧
V′cは、出力電圧Eoutに比例したものとなる。そ
して、上記出力電圧Eoutが上昇して、コンデン
サ９の端子電圧V′cがツエナーダイオード１１の
ツエナー電圧を超えてこれがブレークオーバーす
るようになると、この後にトランジスタ２がオン
されたときに、そのトランジスタ２に供給される
ベース電流_Bがツエナーダイオード及び抵抗に
よりバイパスされて減少するようになる。この結
果、トランジスタ２のコレクタ電流ｃが十分に
上がらないうちに、そのトランジスタ２がオフさ
れるようになり、これに応じてトランス１に蓄え
られるエネルギーＥが減少して、出力電圧Eout
が低下するものであり、このような動作によつて
出力電圧Eoutが定電圧に保持される。

このように構成されたスイツチングレギユレー
タの動作について以下に述べる。

今、オフ状態にあるトランジスタ２にベース電
流_Bが流れ始めたとすると、これにより流れる
トランジスタ２のコレクタ電流ｃによつて、主
巻線１ａに矢印の方向の起電力e1が誘起され、こ
れに応じて帰還用巻線１ｂも矢印の方向の起電力
e2が誘起される。この起電力e2はトランジスタ２
のベース電流_Bを増加させるように作用して正
帰還がかけられるため、さらにコレクタ電流ｃ
が増加してトランジスタ２が飽和状態となる。こ
のとき主巻線１にコレクタ電流ｃが流れた状態
では、出力用巻線１ｃに矢印の方向の起電力e3が
誘起されるが、ダイオード６が逆バイアスされる
ためコンデンサ７には電流が流れない。従つて、
トランジスタ２の負荷としてはトランス１のイン
ダクタンス分だけであるため、コレクタ電流ｃ
は直線的に増加する。このような増加は、トラン
ジスタ２が飽和した後にそのベース電流_Bが不
足したり、直流電流増幅率h_FEが不足したりして
短時間で停止され、これに応じて起電力e1及びe2
が零になる。この場合、コンデンサ５はトランジ
スタ２にベース電流_Bが流れている間に起電力
e2により充電されて、端子電圧Vcが負レベルに
なつているので、上記のように起電力e1，e2が零
になるのに応じてトランジスタ２は急速にオフさ
れる。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら上述した構成ではトランス１の出
力用巻線１ｃに接続された二次側の回路の負荷に
大きな変動がある場合には、一次側の回路と二次
側の回路のエネルギーの関係により二次側の出力
電圧が変動する。即ち、第４図において負荷１３
を軽い負荷、負荷１４を重い負荷とし、重い負荷
１４をスイツチ１５で接続、分離可能とした場合
に、スイツチ１５により重い負荷１４を分離して
いる方が接続しているときに比べて出力分圧V₂
が大きくなる。そして、ついには二次側の出力電
圧V₂が規定値V_ON±ΔVの範囲をはずれてしまう
という問題があつた。そして、これを避けようと
する場合には新たに定電圧回路を付加しなければ
ならなかつた。

これより本考案はトランスの出力用巻線に接続
された二次側の負荷に大きな変動がある場合に
も、新らたに定電圧回路を設けることなく二次側
の出力電圧を安定化できるスイツチングレギユレ
ータ回路を提供することを目的とする。

［考案の構成］ （問題点を解決するための手段） すなわち本考案は、スイツチング用のトランジ
スタがオンされた状態で、直流電源からトランス
の一次側主巻線に対し電流を供給すると共に、前
記トランスの一次側帰還用巻線を通じて前記トラ
ンジスタにベース電流を正帰還させて、トランジ
スタのオン時に前記主巻線に蓄えられたエネルギ
ーをそのトランジスタのオフ時にトランスの二次
側出力用巻線を通じて放出するように構成された
スイツチングレギユレータ回路において、二次側
の出力電圧が所定値以上になつたことを検出する
電圧検出手段と、前記トランジスタのオフ時に前
記帰還用巻線に誘起される起電力によりダイオー
ドを介して充電されるコンデンサと、このコンデ
ンサの端子電圧が所定値以上となつたときに前記
帰還用巻線から前記トランジスタに正帰還される
ベース電流をバイパスさせる第１の非線形回路素
子と、この第１の非線形回路素子に並列に接続さ
れる第２の非線形回路素子及び前記電圧検出手段
が所定値以上の出力電圧を検出すると閉する前記
電圧検出手段とは絶縁されたスイツチ手段から成
る直列回路とを具備する構成としたものである。

（作用） トランジスタのオフ時に帰還用巻線に誘起され
る起電力は、出力用巻線からの出力電圧に比例し
ており、コンデンサの端子電圧も上記出力電圧に
比例したものとなる。このため、出力電圧が上昇
してコンデンサの端子電圧が所定値以上となつた
ときには、トランジスタのオン時において、これ
に正帰還されるベース電流が第１または第２の非
線形回路素子によつてバイパスされるようにな
り、トランジスタが早期にオフされる。

このときベース電流がバイパスされる非線形回
路素子は二次側の出力電圧値によつて異なり、た
とえば出力電圧値が所定値以下では第１の非線形
回路素子によりバイパスされ、所定値以上では第
２の非線形回路素子によりバイパスされる。従つ
て、二次側に接続される負荷の大きさが大きく変
動することにより、出力電圧が変動した場合にも
これを検出してスイツチ手段が閉成し、ベース電
流が第２の非線形回路素子を流れてバイパスする
ので負荷に合わせて出力電圧の安定化が可能とな
る。

（実施例） 以下本考案の一実施例につき第１図乃至第３図
を参照して説明する。尚、第１図及び第２図にお
いて第４図と同一部分には同一番号を付けてその
説明を省略する。

即ち、第１図において、出力側のコンデンサ７
に並列には抵抗２１、ツエナーダイオード２２、
フオトカプラの発光側２３ａから成る直列回路が
接続されている。またフオトカプラの受光側２３
ｂは第２の非線形素子たるツエナーダイオード２
４と直列回路を形成して、第１のツエナーダイオ
ードに並列に接続されている。そして抵抗２１、
ツエナーダイオード２２、フオトカプラの発光側
２３ａ、受光側２３ｂは抵抗２１を介してツエナ
ーダイオード２２に印加される電圧がツエナー電
圧を越えてブレークオーバーした場合にフオトカ
プラの発光側２３が発光し、受光側２３ｂでこれ
を受けてツエナーダイオード２４との直列回路を
閉成するスイツチ手段を形成している。

ここでツエナーダイオード２４のツエナー電圧
はツエナーダイオード１１のツエナー電圧よりも
低く設定してあり、また、受光側２３ａのON状
態を保つため負荷１３，１４が接続された状態で
ツエナーダイオード２２に印加する電圧がツエナ
ーダイオード２２のツエナー電圧以上になる様に
選択している。

この様に構成したスイツチングレギユレータ回
路の動作につき第２図及び第３図を参照して以下
に説明する。ここで第２図は第１図の要部回路図
を示し、第３図は出力電圧の推移についての説明
図である。今、スイツチ１５がONしており、出
力用巻線に負荷１３と負荷１４の両方が接続して
いるとすると、出力電圧EoutはV_ONとなつてい
る。この状態からスイツチ１５をOFFして負荷
１４を切離すと負荷が軽くなり、出力電圧が上昇
してトランス１の二次電圧規格（V_ON＋ΔV）を
越えてV_OFFに至るそこでツエナーダイオード２２
のツエナー電圧値V₂₂を V_ON＋ΔV＞V₂₂＞V_ON の範囲とし、できるだけV_ONに近ずく様に選択す
ることにより、出力電圧がツエナーダイオード２
２のツエナー電圧V₂₂を越えるとツエナーダイオ
ード２２を通つて抵抗２１で決定される電流が流
れ込み、フオトカプラ２３の発行側２３ａが発光
し、この光を受けて受光側２３ｂが導通してツエ
ナーダイオード２４がツエナーダイオード１１と
並列に接続される様にする。

ここで、ツエナーダイオード２４のツエナー電
圧V24はツエナーダイオード１１のツエナー電圧
V₁₁よりも小さく選定しているので、ツエナーダ
イオード２４が先にブレークオーバーし、ベース
電流がここをバイパスする。

従つてトランジスタ２に供給されるベース電流
が減少し、出力電圧Eoutはトランス１の二次電
圧規格V_ON＋ΔVを越えてV_OFFに至ることなく、
V₂₂に保持される。

［考案の効果］ 以上説明した通り本考案によれば、出力側に大
きな負荷変動がある場合には出力電圧の変動を検
出してトランスの主巻線に直列に接続されたスイ
ツチング用のトランジスタに供給するベース電流
を制限することにより、出力電圧の変動を小さく
押えることができ安定した出力電圧を提供するこ
とが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の回路図、第２図は
第１図の要部説明用の回路図、第３図は第１図の
実施例において負荷が変動した場合の出力電圧の
推移を説明する図、第４図は従来例を示す回路図
である。 １……トランス、１ａ……主巻線、１ｂ……帰
還用巻線、１ｃ……出力用巻線、２……トランジ
スタ、９……コンデンサ、１０……ダイオード、
１１，２２，２４……非線形回路素子、２３……
フオトトランジスタ、１３，１４……負荷。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 一次側に主巻線及び帰還用巻線を有すると共に
   二次側に出力用巻線を有するトランスと、オン状
   態時に直流電源から前記主巻線を通じてコレクタ
   電流が供給されると共に前記帰還用巻線を通じて
   ベース電流が正帰還されるスイツチング用のトラ
   ンジスタとを備え、前記トランジスタのオン時に
   前記主巻線に蓄えられたエネルギーをそのトラン
   ジスタのオフ時に前記出力用巻線を通じて放出す
   るように構成されたスイツチングレギユレータ回
   路において、 二次側の出力電圧が所定値以上になつたことを
   検出する電圧検出手段と、 前記トランジスタのオフ時に前記帰還用巻線に
   誘起される起電力によりダイオードを介して充電
   されるコンデンサと、 このコンデンサの端子電圧が所定値以上となつ
   たときに前記帰還用巻線から前記トランジスタに
   正帰還されるベース電流をバイパスさせる第１の
   非線形回路素子と、 この第１の非線形回路素子に並列に接続される
   第２の非線形回路素子及び前記電圧検出手段が所
   定値以上の出力電圧を検出すると閉する前記電圧
   検出手段とは絶縁されたスイツチ手段から成る直
   列回路と、 を具備することを特徴とするスイツチングレギユ
   レータ回路。