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    • 专利摘要:

    公开号:WO1990001827A1
    申请号:PCT/JP1989/000777
    申请日:1989-07-28
    公开日:1990-02-22
    发明作者:Shigeo Nakamura
    申请人:Fanuc Ltd；
    IPC主号:H02M3-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] 発明 の 名 称
    [0003] ス ィ ツ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ 発明 の 技術分野
    [0004] 本発明 は ス ィ ツ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ の 改良 に 関 す る 。 特 に 、 出 力 電 圧 を 異 に す る 複 数 の 出 力 回 路 を 有 す る ス ィ ツ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ の 回 路構成 を 簡略 に す る 改良 に 関 す る 。 技術 の 背 景
    [0005] 直流 チ ヨ ッ パ ー 制御 回路 と 、 こ の 画 路 に よ っ て 間 欠的 に 直流電圧 を '供給 さ れ る 変圧器 と 、 こ の 変圧器 の 二次巻 線 に 間 欠的 に 流 れ る 直流電流 に よ っ て 充電 さ れ、 ス ィ ッ チ ン ダ レ ギ ュ レ 一 タ の 電 源 と し て 機 能 す る こ と に な る キ ヤ バ シ タ と を 組 み 合 わせ て 、 原始 直流電源 の 電圧 と は 異 な る 値 の 一定 直流電圧 を 、 原始直流電源 の 電圧 の 変動 や 負 荷 の 変動 に 拘 ら ず、 安定 に 供給 し う る 直流電源 と し て 、 ス イ ッ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ が知 ら れ て い る 。 力、 ^ る ス ィ ツ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ に お い て 、 複数 の 出 力 画 路 を 必 要 と す る 場 合 は 、 従 来 、 第 1 の ス ィ ツ チ ン グ レ ギ ュ レ ー タ の 出 力 回路 を 分岐 し て 複数 に 分割 し 、 基幹 回 路 で あ る 1 回 路 を 除 く 他 の 回 路 の 電 圧 を 、 D C · D C コ ン ノ ー タ を 使用 し て 変換 し て 、 上記 の 第 1 の ス イ ッ チ ン グ レ ギ ュ レ ー タ の 出 力 電圧 と 異 な る 電圧 を 発生 し て い た 。 こ の よ う な 構成 の 複数 の 出力 回 路を有す る ス ィ ッ チ ン グ レ ギ ユ レ 一 夕 の 従来技術 に 係 る 1 例 を 、 図 を参照 し て 説明 す る 。
    [0006] 第 1 図参照
    [0007] 図 に お い て 、 S R ( 1 点鎮線で 囲 ま れて い る 。 ） は第 1 の ス イ ッ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ で あ り 、 D D ( 1 点鎖線 で 囲 ま れ て い る 。 ） は D C · D C コ ン ノ ー タ で あ る 。
    [0008] 第 1 の ス ィ ツ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ S R は 、 変圧器 丁 と 、 こ れ に 間欠的 に 通電す る ト ラ ン ジ ス タ Q , と、 こ の 第 1 の ス イ ッ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ S R の 出力電圧 と 第 1 の 基準電圧 ν Γ ι と の 差を求 め こ の 差を解消 し 第 1 の ス イ ツ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ S R の 出力電圧 を一定 に 保 持す る よ う な デ ュ ー テ ィ 比 D R を も っ て ト ラ ン ジ ス タ を オ ン · オ フ 制御す る 制御装置 R E G と を基本要素 と す る 。 そ し て 、 変圧器 T は制御装置 R E G に よ っ て 制御 さ れ る デ ュ ー テ イ 比 D R を も っ て 間欠的 に 直流電圧 を 供耠 さ れ、 こ の デ ュ ー テ ィ 比 D R に よ っ て 規定 さ れ る 第 2 の デ ュ ー テ ィ 比 （ 1 — D R ) を も っ て 間欠的 に 流れ る 二次 電流 は キ ヤ ノ、 ' シ タ C , を 充電 し 、 こ の キ ヤ ノ、' シ タ C t か ら 所望 の 制御 さ れ た 直流出力電圧 V , が出 力 さ れ る 。 な お、 D , は逆流防止用 ダ イ オ ー ド で あ る 。 ま た 、 出 力電 圧 V t の 平滑度を 向上す る た め に 、 キ ヤ ノ、' シ タ C t に 替 え て L 型平滑 回路 （ 図示せ ず ） が使用 さ れ る 場合 に は、 い わ ゆ る フ ラ イ ホ イ ー ル ダ イ オ ー ド が使用 さ れ る こ と も 知 ら れて い る が、 説明 を 簡略化す る た め に 、 こ の 点 に は 言及 し な い 。
    [0009] 一方、 D C ' D C コ ン ノ ー タ D D ( 上記 の と う り 1 点 鎖 線 で 囲 ま れ て い る 。 ） は 、 上記第 1 の ス イ ッ チ ン グ レ ギ ユ レ 一 夕 S R の 出 力 電圧 V , が分岐 さ れて 入力 さ れ た 電圧 を ト ラ ン ジ ス タ Q 2 を も っ て オ ン ， オ フ 制御 し 、 上 記第 1 の ス ィ ツ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ S R の 出 力 電圧 V , と は 異 な る 出 力電圧 V 2 を 出 力 す る 。 す な わ ち 、 D A は 差勳増幅器等 よ り な る 偏差信号 出 力 手段で あ り 、 D C * D C コ ン バー タ D D の 出 力 電圧 V 2 と 第 2 の 基準電圧 V r z と の 差 に も と づ く 偏差 電圧信号 Δ ν を 求 め 、 こ の 差動増幅器等 よ り な る 偏差信号 出力 手段 D A の 出 力 す る 偏差電圧信号 Δ V を 発振器 0 S C の 発生す る 鋸 歯状波電 圧信号 V t と と も に 反転型演算増幅器等 よ り な る コ ン パ レ ー タ 等 C O M P に 入力 す る 。
    [0010] 第 2 図 （ a ) · ( b ) 参 照
    [0011] す る と 、 第 2 図 （ a ) に 示 す タ イ ム チ ャ ー ト に 示 す よ う に 、 鋸歯状波電圧信号 V t は 上記 の 差動増幅器等 よ り な る 偏差信号 出 力 手段 D A の 出 力 す る 偏差電圧信号 Δ V を も っ て ス ラ イ ス さ れ る 。 そ し て 、 反転型演算増幅器等 よ り な る コ ン ノ、' レ ー タ 等 C O M P は、 第 2 図 （ b ) に 示 す タ イ ム チ ャ ー ト に 示す よ う に 、 鋸 歯状波電圧信号 V t が差動増幅器等 よ り な る 偏差信号 出 力 手段 D A の 出 力 す る 偏差電圧信号 Δ ν を 超 え て い る 期間 の み 出 力 信号 （ 本 例 に お い て オ ン 状態、 す な わ ち 低電圧 （ 約 0 V ) ) を 発 生 す る 。 と こ ろ で 、 P N P ト ラ ン ジ ス タ Q 2 の ェ ミ ッ タ と ベ ー ス と の 間 に は抵抗 R i が接繞 さ れ て い る の で 、 P N P ト ラ ン ジ ス タ （¾ 2 は常時 は オ フ し て い る 。 し か し 、 P N P ト ラ ン ジ ス タ Q 2 の ベ ー ス は、 抵抗 R 2 を 介 し て 反転型 演算増幅器等 よ り な る コ ン バ レ ー タ C O M P 等に接続 さ れ て い る の で 、 鋸歯状波電圧信号 V t が偏差電圧信号 Δ ν を 超え て 、 反転型演算増幅器等 よ り な る コ ン パ レ ー タ 等 C O M P が出力信号 （ 本例 に お い て は上記せ る 低電 圧 ） を 与え る 期間 （ 第 2 図 （ b ) に 示 す 出 力 信号 （ 本例 に お い て は約 0 V の 低電圧 ） が発せ ら れ る 期間 ） の み P N P ト ラ ン ジ ス タ Q 2 が オ ン す る こ と に な る 。 そ の 結 果、 偏差電圧信号 Δ V が高 い 時 は デ ュ ー テ ィ 比 が小 さ く な り 、 偏差電圧信号 Δ V が低い 時 はデ ュ ー テ ィ 比が大 き く な り 、 D C ' D C コ ン ノ ー タ D D の 出力電圧 V 2 は第 2 の 基準電圧 V r 2 に 一致す る よ う に 制御 さ れ る 。 な お D z は フ ラ イ ホ イ ー ル ダ イ オ ー ド で あ り 、 L と C 2 と の 組み合わせ は L 型平滑 回 路で あ る 。
    [0012] 上記 せ る 従 来 技術 に 係 る 複 数 の 出 力 回 路 を 有 す る ス ィ ツ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ に 付属す る D C . D C コ ン ノ ー タ に は 、 上記 の と お り 、 鋸歯状波電圧信号を 発生 す る 発 振器が設 け ら れて い る が、 こ の 発振器 を 省略 し て構成 が 簡略化 さ れ た ス ィ ツ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ を 開発す る こ と が 可能 で あ れ ば、 産業上望 ま し い 。 発 明 の 目 的 と 発 明 の 開示
    [0013] 本発 明 の 目 的 は、 こ の 要望 に 応え る こ と に あ り 、 出 力 電圧 を 異 に す る 複数 の 出力 回 路 を 有 し 、 し か も 、 構成 が 簡 略化 さ れ て お り 、 さ ら に 、 所望 に よ っ て は 、 基幹 直流 出 力 電圧 よ り 高 い 値 の 一定 直流電圧 を 出力 し う る ス ィ ッ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ を 提供 す る こ と に あ る 。
    [0014] 上記 の 目 的 を 達成 す る 本発 明 に 係 る 第 1 の ス ィ ッ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ （ 請求項 1 に 対応 ） は 、 第 3 図 に 示 す よ う に 、 第 1 の ス イ ッ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ （ S R ) と こ の 第 1 の ス イ ッ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ （ S R ) の 出 力 電圧 ( V , ) が分岐 し て 入力 さ れ る D C · D C コ ン ノ ー タ ( D D ) と よ り な る ス ィ 'ン チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ に お い て 、 前 記 の D C · D C コ ン ノ ー タ （ D D ) に は 、 こ の D 'C · D C コ ン バ ー タ （ D D ) の 出 力 電圧 （ V 2 ) と 第 2 の 基 準電圧 （ V r 2 ) と の 差 に 対応 す る 偏差信号 （ ） を 出 力 す る 偏差信号 出 力 手段 （ D A ) と 、 前記 の 第 1 の ス イ ツ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ （ S R ) を 構成 す る 変圧器 （ T ) の 二次電圧 に 対 応 し て 鋸 歯状波信号 （ T W ) を 発生 す る 鋸 歯状波信号発生手段 （ T W G ) と 、 こ の 鋸歯状波 信号 発生手段 （ T W G ) の 発生 す る 鋸歯状波信号 （ T W ) と 前記 の 偏差信号 出 力 手段 （ D A ) の 出 力 す る 偏差信 号
    [0015] ( δ ) と が入力 さ れ、 前記 の 鋸 歯状波信号 （ T W ) と 前 記 の 偏差信号 （ 5 ) と の 大小関係 に も と づ い て 出 力 信号 を 発 す る 比較手段 （ C O M P ) と 、 前記 の 第 1 の ス イ ツ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ （ S R ) の 出 力 電圧 （ V , ) が分岐 し て 入力 さ れ る 回路 に 直列 に 接続 さ れ、 前記 の 比較手段
    [0016] ( C O M P ) の 出力信号 に応答 し て 導通 し て 、 前記 の D C · D C コ ン ノヾー タ （ D D ) の 出 力電圧 （ V 2 ) を 出 力 す る 導'通手段 （ Q 2 ) と が具備 さ れて い る ス ィ ツ チ ン グ レ ギ ユ レ 一 夕 で あ る 。
    [0017] 上記 の 目 的を 達成す る 本発明 に 係 る 第 2 の ス イ ツ チ ン グ レ ギ ュ レ ー タ ( 請求項 2 に 対応 ）. は、 第 9 図 に 示す よ う に 、 第 1 の ス ィ ク チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ （ S R ) と こ の 第 1 の ス ツ ナ ン グ レ ギ ユ レ一タ （ S R ) の 出 力電圧 ( V r ) が分岐 し て 入力 さ れ る D C • D C コ ン バ一タ ( D D ) と よ り な る ス ィ ツ チ ン グ レ ギ ュ レ ー タ に お い て 、 前記 の D C · D C コ ン バー タ （ D D ) に は、 こ の D C • D C 3 ン ノヾ一タ （ D D ) の 出 力電圧 （ V z ) と 第 2 の 基準電圧 ( V r 2 ) と の'差 に 対応す 偏 ι§ 可 ( ） を 出 力 す る fe差 is 号出 力手段 （ D A ) と 、 前記 の 第 1 の ス イ ツ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ ( S R ) を 構成す る 変圧器 （ T ) の 二次電圧 に 対応 し て 鋸歯状波信号 ( T W ) を 発生す る 鋸 歯状波信号発生手段 （ T W G ) と 、 こ の 鋸歯状波信号 発生手段 ( T W G ) の 発生す る 鋸歯状波信号 （ T W ) と 前記 の 偏差信号出力 手段 ( D A ) の 出力 す る 偏 S ig
    [0018] ( 5 ) と が入力 さ れ、 前記 の 鋸歯状波信号 （ T W ) と 前 記 の 偏差信号 （ 5 ) と の 大小関係 に も と づ い て 出 力 信号 を 発 す る 比較手段 （ C 0 M P ) と 、 前記 の 第 1 の ス イ ツ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ （ S R ) の 出 力 電圧 （ V , ) が分岐 し て 入力 さ れ る 面路 に ー端が接続 さ れ、 他端 は前記 の 比 較手段 （ C O M P ) に も と づ い て 制御 さ れ る 導通手段 ( Q 5 ) を 介 し て 、 少 な く と も 前記 の 第 1 の ス ィ ッ チ ン グ レ ギ ユ レ 一 夕 （ S R ) の 出 力 電圧 （ V t ) よ り 低 い 電 位 の 点 に 接続 さ れ る イ ン ダ ク タ ン ス （ L 2 ) と 、 こ の ィ ン ダ ク タ ン ス （ L 2 ) の 前記 の 他端 に 接続 さ れ る 逆流防 止 ダ イ オ ー ド （ D 3 ) と 、 こ の 逆 流 防 止 ダ イ オ ー ド ( D 3 ) に 接繞 さ れ る キ ャ パ シ タ （ C 2 ) と が 具 備 さ れ て お り 、 前記 の 逆流防止 ダ イ オ ー ド （ D 3 ) の 出 力 端 を 出 力 端 と す る ス ィ ツ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ で あ る 。
    [0019] 上記 の 構成 を 有す る ス ィ ツ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ の い づ れ に お い て も 、 鋸歯状波信号発生手段 （ T W G ) は 、 変 圧器 （ T ) の 二次電圧 を 微分 す る 微分 回 路 （ D I F ) 、 ま た は 、 変圧器 （ T ) の 二次電圧 を 積分す る 積分 回 路 ( I N T ) を 'も っ て 構成 す る こ と がで き る （ そ れ ぞ れ請 求項 3 · 4 に 対応 ） 。
    [0020] そ し て 、 導通手段 （ Q z ) を 導通 さ せ る 指令 を 発生 す る 前記 の 比較手段 （ C O M P ) の 出 力 信号 は 、 鋸 歯状波 信 号 （ T W ) と 偏差信号 （ ） と の 大小関係 に も と づ い て 決定す れ ば よ い 。
    [0021] 本発 明 は 、 第 1 の ス イ ッ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ （ S R ) を 構成 す る 変圧器 （ T ) の 二次電圧 が矩形波 で あ り 、 こ れ を 微分 ま た は積分 す れ ば、 擬似鋸 歯状波 を 容易 に 発生 す る こ と が で き る と の 着想 を 具 体化 し て 完成 し た も の で あ り 、 C R 回 路等、 ま た は 、 L R 回 路等 と そ の 他 の 簡単 な ト ラ ン ジ ス タ 回 路 と を 使 用 す る の み で 、 従 来 技 術 に か 、 る 発振器を有す る D C · D C コ ン バー タ と 同等 の 勳 作を さ せ る こ と がで き る 。 図面 の 簡単な説 明 ―
    [0022] 第 1 図 は、 従来技術 に係 る ス イ ッ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ の 概念的構成図で あ る 。
    [0023] 第 2 図 は、 従来技術 に 係 る ス ィ ツ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ の タ イ ム チ ヤ 一 ト で あ る 。
    [0024] 第 3 図 は 、 本発明 に 係 る ス ィ ツ チ ン グ レ ギ ユ レ一タ の 概 念的構成図 で あ る 。
    [0025] 第 4 図 は、 本発 明 の 第 1 の 実施例 に 係 る ス イ ッ チ ン グ レ ギ ュ レ ー タ の 搆成図 で あ る 。
    [0026] 第 5 図 は、 本発明 の 第 1 の 実施例 に 係 る ス ィ ツ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ の タ イ ム チ ャ ー ト で あ る 。 '
    [0027] 第 6 図 は、 本発 明 の 第 1 の 実施例 に 係 る ス イ ッ チ ン グ レ ギ ュ レ ー タ の 要 旨 に 係 る 鋸歯状波発生手段の 他 の 変形例 の 概念的構成図 で あ る 。
    [0028] 第 7 図 は、 本発明 の 第 1 の 実施例 に 係 る ス ィ ツ チ ン グ レ ギ ュ レ ー タ の 要 旨 に 係 る 鋸歯状波発生手段 の さ ら に他 の 変形例 の 概念的構成図で あ る 。
    [0029] 第 8 図 は、 本発明 の 第 2 の 実施例 に 係 る ス ィ ツ チ ン グ レ ギ ュ レ ー タ の 構成図 で あ る 。
    [0030] 第 9 図 は 、 本発明 の 第 · 3 の 実施例 に 係 る ス ィ ッ チ ン グ レ ギ ュ レ ー タ の 搆成図 で あ る 。 好 ま し い 実施例 の 詳細 な 説 明
    [0031] 以下、 図面 を 参照 し て 、 本発 明 の 三 つ の 異 な る 実施例 に 係 る ス ィ ツ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ に つ い て 説 明 す る 。
    [0032] 第 1 例 は、 鋸歯状波信号発生手段 T W G と し て は C R 回 路等 よ り な る 微分 回路が使用 さ れて お り 、 偏差信号発 生 手 段 D A と し て は 差 動 増 幅 器 等 が使 用 さ れ て い る ス ィ ツ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ で あ る 。
    [0033] 第 4 図参照
    [0034] 図 は 本 発 明 の 第 1 実 施 例 に 係 る ス ィ ツ チ ン グ レ ギ ュ レ ー タ の 概念的 回 路構成図で あ り 、 図 に お い て 、 1 点鎖 線 で 囲 ま れて い る S R は 第 1 の ス ィ ツ チ ン グ レ ギ ユ レ 一 タ で あ り 、 や は り 1 点鎖線 で 囲 ま れ て い る D D は D C ♦ D C コ ン ノ ー タ で あ る 。
    [0035] 第 1 の ス イ ッ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ S R は 、 変圧器 丁 と こ れ に 間欠 的 に 通電す る ト ラ ン ジ ス タ Q , と 、 こ の 第 1 の ス イ ッ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ S R の 出 力 電圧 V , と 第 1 の 基準電圧 V r , と の 差 を 求 め 、 こ の 差 を 解消 し 第 1 の ス イ ッ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ S R の 出 力 電圧 V , を 一定 に 保持す る よ う な デ ュ ー テ ィ 比 を も っ て ト ラ ン ジ ス タ を オ ン · オ フ 制御 す る 制御装置 R E G と を 基本 と し 、 変 圧器 T は 制御装置 R E G に よ っ て 制御 さ れ る デ ュ ー テ ィ 比 D R を も っ て 間 欠 的 に 直 流 電 圧 を 供 給 さ れ 、 こ の デ ユ ー テ ィ 比 D R に よ っ て 規定 さ れ る 第 2 の デ ュ ー テ ィ 比 ( 1 - D R ) を も っ て 簡欠的 に 流れ る 二次電流 は、 キ ヤ ノ、' シ タ C t を 充電 し 、 こ の キ ヤ ノ、 ' シ タ C t か ら 所望 の 制 御 さ れ た 直流電圧 V , が出 力 さ れ る 。 な お、 ダ イ オ ー ド D t は逆流防止用 で あ る 。 '
    [0036] 一方、 D C * D C コ ン ノ ー タ D D は、 上記第 1 の ス イ ツ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ S R の 出力電圧 が分岐 さ れ て 入力 さ れ た 直流電圧を ト ラ ン ジ ス タ Q 2 を も っ て オ ン ' オ フ 制 御 し 、 上記第 1 の ス ィ ツ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ
    [0037] S R の 出力電圧 V , と は異 な る 出 力電圧 V z を 出 力 す る 。 こ の D C · D C コ ン ノ ー タ D D の 出 力 電圧 V z は 、 分岐 さ れて そ の 一部が差動増幅器等 よ り な る 偏差信号出 力 手 段 D A に 入力 さ れ、 こ 、 で 第 2 の 基準電圧 V r 2 と の 差 に 対応 し て 偏差信号出 力 手段 D A の 出力 と し て 偏差電圧 信号 Δ νが与え ら れ る 。 D I F が本実施例 の 要旨 に 係 る 鋸歯状波信号発生手段 T W G を 構成す る C R 回 路 よ り な る 微分回 路 で あ る 。 こ の 鋸歯状波信号発生手段 T W G を 構成す る 微分回 路 D I F が発生す る 鋸歯状波信号 T W は 偏差信号出 力手段 D Αが発生 す る 偏差電圧信号 Δ V と と も に 比較手段 C O M P に 入力 さ れ る 。
    [0038] 本例 に お い て は、 偏差電圧信号 Δ V は電圧信号で あ り 、 微分面路 D I F よ り な る 鋸歯状波信号 T W は電流信号で あ る か ら 、 比較手段 C O M P に は、 例え ば図示す る よ う に 、 接地 さ れ た 負荷抵抗 R 3 等 の 電流信号 Z電圧信号変 換手段 が必要で あ る 。 な お 、 D A 2 は接地 さ れ た 抵抗 R 3 等 の 電圧降下 と し て 与 え ら れ る 鋸歯扰波電圧信号 T W と 偏差検 出 手段 D A の 出 力 と し て 与 え ら れて い る 偏差電圧 信号 Δ ν と を 比較 し て 、 鋸 歯状波電圧信号 T Wが偏差電 圧信号 Δ ν よ り 大 き い 期間 の み 出 力 信号 を 発生 す る 差動 増幅器等 で あ る 。 Ρ Ν Ρ ト ラ ン ジ ス タ Q 2 に は 、 そ の ェ ミ ッ タ が 第 1 の ス ィ ツ チ ン グ レ ギ ユ レ 一 タ の 出 力 端 に 接 続 さ れ、 そ の ベ ー ス に は コ ン ノ、 · レ ー タ 等 C O M P の 出 力 端子 が抵抗 R ζ を 介 し て 接続 さ れ て い る 。 ま た 、 ェ ミ ツ タ と ベ ー ス と の 間 に は 抵抗 R , が接続 さ れて い る 。 イ ン ダ ク タ ン ス L と キ ヤ バ シ タ C z と は 電圧平滑 回 路 を 構成 し 、 P N P ト ラ ン ジ ス タ Q z 力く 第 1 の ス イ ッ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ S R の 出 力 電圧 V , を オ ン · オ フ 制御 す る こ と に よ っ て 発生す る 矩形波状電圧 を 平滑化 す る 。 D 2 は フ ラ イ ホ イ ー ル ダ イ ォ ー ド で あ る 。
    [0039] 第 5 図 （ a ) ( b ) ( c ) 参 照
    [0040] 次 に 、 D C . D C コ ン バ ー タ D D の 動作 の う ち 、 本発 明 の 要 旨 に 係 る 部分 に つ い て 説 明 す る 。
    [0041] 第 5 図 （ a ) は 変圧器 T の 発生 す る 二次電圧 を 示 し 、 こ の 電圧 は 上記 の 本発 明 の 要 旨 に 係 る 鋸歯状波信号発生 手段 T W G を 構成 す る 微分 回 路 D I F に 印加 さ れ る 。
    [0042] 第 5 図 （ b ) は微分 回路等 D I F の 出 力 電流 が本例 に お い て は 抵抗 R 3 に よ っ て 電流ノ電圧変換 さ れて 得 ら れ た 鋸 歯状波電圧信号 T W と 偏差電圧信号 Δ V と を 示す 。
    [0043] 第 5 図 （ c ) は 鋸 歯状波 電圧信号 T Wが偏差電圧信号 A V を 超過 す る 期間 に 発せ ら れ る 比較手段 C O M P の 出 力 電圧 で あ り 、 本例 に お い て は 、 正極性 と さ れ て お り 、 抵抗 R 2 を 介 し て P N P ン ジ ス タ Q 2 の ベ ー ス に 印 加 さ れ る
    [0044] こ の 信号が印加 さ れて い な い 状態に お い て は 、 P N P ト ラ ン ジ ス タ Q z の べ 一 ス 電圧 は エ ミ ッ タ 電圧 と 同電位 に 保持 さ れて お り P N P 卜 ラ ン ジ ス タ Q 2 は オ フ し て い る が、 こ の 信号が与え ら れ る と 、 P N P ト ラ ン ジ ス タ
    [0045] Q 2 の べ ー ス 電圧 は降下 し て P N P ト ラ ン ジ ス タ Q z は オ ン し て 、 第 1 の ス イ ツ チ ン グ レ ギ ュ レ ー タ は D C · D C コ ン ノ ー タ D D に 出 力 電圧 V z を 出 力 さ せ る こ と に な る 。 そ し て 、 偏差電圧信号 Δ V が大 き い と き は、 テ ュ ー テ ィ ー比 は小 さ く ( ォ ン 期間 が短 く ） な り 、 偏差電圧信 号 厶 V が小 さ い 時 は 、 デ ユ ーテ ィ ー比 は大 き く ( オ ン期 間 が長 く ) な り 、 D C · D C π ン ノヾ一 タ D D の 出 力電圧
    [0046] V z は第 2 の 基準電圧 V r 2 'に 一致す る よ う に 制御 さ れ る 。
    [0047] 上記 の 説 明 に あ つ て は、 微分手段 D I F よ り な る 鋸歯 状波信号発生手段 T W G の 鋸歯状波電流信号 T W を鋸 歯 状波電圧信号 に 変換 し て 、 偏差信号出 力手段 D A の 偏差 電圧信号 厶 V と 比較す る こ と 、 さ れて い る が、 偏差信号 出 力 手段 D A が負 の 電流信号 ー 厶 I を 発生す る こ と 、 し 比較手段 C 0 M P を 第 6 図 に 示す よ う に 接続 さ れ た N P
    [0048] N ト ラ ン ジ ス タ Q 3 を も っ て 構成す る こ と 、 す れ ば、 鋸 歯状波電流信号 T Wが偏差電流信号 Δ I よ り 大 き い と き の み N P N ト ラ ン ジ ス タ Q 3 は オ ン し て 、 P N P ト ラ ン ジ ス タ Q 2 がオ ン し、 上記 と 同様 に 動作 す る 。 さ ら に 、 比較手段 C O M P を 第 7 図 に 示す よ う に 接続 さ れ た P N P ト ラ ン ジ ス タ Q 4 と 抵抗 R 4 と の 組 み 合 わ せ を も っ て 構成 し 、 偏差信号 出 力 手段 D A が食 の 電流信 号 一 △ I を 発生す る こ と ゝ す れ ば、 鋸 歯状波電流信号 T W が偏差電流信号 Δ I よ り 大 き い と き 、 P N P ト ラ ン ジ ス タ Q 4 が オ フ し て 、 P N P ト ラ ン ジ ス タ Q 2 が オ ン す る こ と に な り 、 上記 と 同様 に 動作す る 。 2 m
    [0049] 第 2 例 は 、 鋸 歯状波信号発生手段 T W G と し て L R 面 路等 よ り な る 積分 回 路が使用 さ れ、 偏差信号発生手段 D A と し て は差動増幅器等が使用 さ れ て い る ス ィ ツ チ ン グ レ ギ ュ レ ー タ で あ る 。
    [0050] 第 8 図参 照
    [0051] 図 は 本 発 明 の 第 2 実 施 例 に 係 る ス ィ ツ チ ン グ レ ギ ュ レ ー タ の 概念的 回 路構成図 で あ り 、 図 に お い て 、 1 点鎖 線 で 囲 ま れ て い る S R は第 1 の ス ィ ツ チ ン グ レ ギ ユ レ 一 タ で あ り 、 や は り 1 点鎖線 で 囲 ま れ て い る D D は D C · D C コ ン ノ ' — タ で あ る 。
    [0052] 第 1 の ス イ ッ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ S R は 、 変圧器 丁 と こ れ に 間欠的 に 通電 す る ト ラ ン ジ ス タ と 、 こ の 第 1 の ス ィ ツ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ S R の 出 力 電 圧 V , と 第 1 の 基準電圧 V r , と の 差 を 求 め 、 こ の 差 を 解消 し 第 1 の ス イ ッ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ S R の 出 力 電圧 V , を 一定 に 保持 す る よ う な デ ュ ー テ ィ 比 D R を も っ て ト ラ ン ジ ス タ Q i を ォ ン · オ フ 制御す る 制御装置 R E G と を 基本 と し 変圧 器 T は 制 御装置 R E G に よ つ て 制 御 さ れ る デ ュ 一 テ ィ 比 D R を も つ て間欠的 に 直流電圧 を 供給 さ れ、 こ の デ ュ ー テ ィ 比 D R に よ っ て 規定 さ れ る 第 2 の デ ュ ー テ ィ 比 （ 1 一 D R ) を も っ て 簡 欠 的 に 流 れ る 二 次電 流 は 、 キ ャ ノヽ · シ タ 〇 1 を 充電 し 、 こ の キ ヤ ノ、 · シ タ か ら 所望 の 制御 さ れ た 直 流電 圧 V , が 出 力 さ れ る 。 な お 、 ダ ィ オ ー ド D I は逆流防止用 で あ る 。
    [0053] 一方 、 D C · D C コ ン バ ー タ D D は 、 上 記第 1 の ス イ ツ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ S R の 出力電圧 V t が分岐 さ れ て 入力 さ れ た 電圧を ト ラ ン ジ ス タ Q z を も っ て オ ン . ォ フ 制御 し 、 上記第 1 の ス イ ッ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ S R の 出 力 電圧 V , と は異 な る 出力 電圧 V z を 出 力す る 。 こ の D C · D C コ ン バ ー タ D D の 出 力電圧 V 2 は、 分岐 さ れ て そ の 一部が差動増幅器等 よ り な る 偏差信号岀 カ手段 D A に 入力 さ れ、 こ で 第 2 の 基準電圧 V r 2 と 比較 さ れ そ の 差 と し て 偏差電圧信号 Δ ν が与え ら れ る 。 I N T が 本実施例 の 要 旨 に 係 る 鋸歯状波信号発生手段 T W G を 構 成 す る L R 回 路等 よ り な る 積分手段で あ る 。 こ で 、 ィ ン ダ ク タ ン ス L に並列 に 接続 さ れ て い る ダ イ オ ー ド は、 積分動作完了後 に 、 そ れ ま で に イ ン ダ ク タ ン ス し に さ れ て い た エ ネ ルギ ー を 、 で き る だ け速 く 消費す る た め の 短絡用 ダ イ オ ー ド で あ る 。 こ の 鋸歯状波信号発生手段 T W G を 構成 す る 積分手段 I N T が発生す る 鋸歯状波信 号 T W は偏差信号出 力 手段 D Aが発生す る 偏差電圧 △ V と と も に 比較手段 C O M P に 入力 さ れ る 。
    [0054] 本例 に お い て も 、 偏差電圧信号 Δ V は 電圧信号 で あ り 、 鋸 歯状波信号 T W は 電流信号 で あ る か ら 、 比較手段 C O M P に は 、 例え ば図示 す る よ う に 、 接地 さ れ た 食荷抵抗 R 3 等 の 電流信号ノ電圧信号変換手段 が必要 で あ る 。 な お 、 D A Z は 接地 さ れ た 抵抗 R 3 等 の 電圧降下 と し て 与 え ら れ る 鋸 歯状波電圧信号 T W と 偏差信号 出 力 手段 D A の 出 力 と し て 与え ら れ る 偏差電圧信号 Δ V と を 比較 し て 、 鋸 歯状波電圧信号 T W が偏差電圧信号 Δ V よ り 大 き い 期 間 の み 出 力 信号 を 発生 す る 差勳増幅器等 で あ る 。
    [0055] P N P ト ラ ン ジ ス タ Q 2 に は、 そ の ェ ミ ッ タ が第 1 の ス ィ ツ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ の 出 力 端 に 接 続 さ れ 、 そ の ベ ー ス に は コ ン バ レ ー タ 等 の 比較手段 C O M P の 出力 端 子 が抵抗 R 2 を 介 し て 接続 さ れて い る 。 ま た 、 ェ ミ ッ タ と ベ ー ス と の 間 に は 抵抗 R , が接続 さ れ て い る 。 イ ン ダ ク タ ン ス L と キ ヤ ノ、' シ タ C 2 と は 電圧 平滑 回 路 を 構成 し 、 P N P ト ラ ン ジ ス タ Q 2 が第 1 の ス イ ッ チ ン グ レ ギ ュ レ ー タ S R の 出 力電圧 V , を オ ン · オ フ 制御 す る こ と に よ っ て 発生す る 断続 す る 直流電圧 を 平滑化 す る 。 D 2 は フ ラ イ ホ イ ー ル ダ イ オ ー ド で あ る 。 第 3 実施例
    [0056] 第 3 例 は 、 第 1 の ス イ ッ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ S R の 出 力 電圧 V , よ り D C * D C コ ン ノ ー タ D D の 出 力 電圧 V 2 を 高 く す る 例 で あ り 、 鋸 歯状波信号発生手段 T W G と し て は、 微分手段 D I F も 積分手段 I N T も 使用 し う る 。 第 9 図 参照
    [0057] 図 は本発明 の 第 3 実施例 に 係 る ス ィ ツ チ ン グ レ ギ ュ レー タ の概念的構成図 で あ り 、 第 3 図 と 相違す る と こ ろ は 、 第 1 の ス ィ ツ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ S R の 出 力端子か ら 分岐 さ れ た 出 力 電圧 V , が イ ン ダ ク タ ン ス L 2 を 介 し て 逆流防止ダ イ オ ー ド D 3 に接続 さ れて お り 、 こ の 逆流 防止ダ イ オ ー ド D 3 に は、 他端が接地 さ れ た キ ヤ バ シ タ C 2 が接続 さ れて お り 、 上記 の 逆流防止ダ イ オ ー ド D 3 の 出 力端が出 力 端 と さ れて い る 点 と 、 イ ン ダ ク タ ン ス L の 一次側か ら 分岐 し て 抵抗 R 5 に 接続 さ れ、 こ の 抵抗 R の 二次側 に 比較手段 C O M P の 出 力端子 と エ ミ ッ タ が接 続 さ れ コ レ ク タ が イ ン ダ ク タ ン ス 2 と ダ イ オ ー ド D 3 と の 接続点 に 接続 さ れて い る N P N ト ラ ン ジ ス タ Q s の ベ ー ス に 接続 さ れて い る 点で あ る 。
    [0058] 比較手段 C O M P の 出 力電圧 の 性質 は、 信号出力状態 に お い て 比較手段 C O M P の 出 力 画路 がオ フ と な り 、 信 号非出 力 状態 に お い て 比較手段 C 0 M P の 出 力 回路 がォ ン に な る よ う に さ れて い る か ら 、 比較手段 C O M P が出 力 信号を 発生 し て い な い と き は、 第 1 の ス ィ ツ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ S R か ら 流れて 来た電流 は抵抗 R 5 を 通 っ た 後、 比較手段 C O M P に 流入 し て 、 N P N ト ラ ン ジ ス タ Q 5 は オ フ し て い る 。 そ し て 、 比較手段 C O M P が出 力 信号 を 発生 し て い る と き は、 第 1 の ス ィ ツ チ ン グ レ ギ ュ レ ー タ S R か ら 流れて 来 た 電流 は抵抗 R 5 を 通 っ た 後、 N P N ト ラ ン ジ ス タ Q 5 の ベ ー ス に 流入 し て の N P N ト ラ ン ジ ス タ Q 5 が オ ン す る 。
    [0059] 比較手段 C O M P が 出 力 信号 を 発生 し て 、 N P N ト ラ ン ジ ス タ Q 5 がオ ン す る と 、 第 1 の ス ィ ッ チ ン グ レ ギ ュ レ ー タ S R の 出 力電圧 V i は イ ン ダ ク タ ン ス L の ffij M 印加 さ れ、 イ ン ダ ク タ ン ス L に 流れ る 電流 は徐 々 に 増加 し 、 イ ン ダ ク タ ン ス L に は磁気 エ ネ ル ギ ー が蓄 え ら れ る こ で 、 比較手段 C O M P が 出力 信号 の 発生 を 停止 し て 、 N P N ト ラ ン ジ ス タ Q 5 が オ フ す る と 、 ィ ン ダ ク タ ン ス L 2 に 蓄 え ら れて い た 磁気 エ ネ ル ギ ー は ¾k に 転換 さ れて ダ イ オ ー ド D を 介 し て キ ヤ ノ、 · シ タ C 2 V 蓄 え ら れ る 。 N P N ト ラ ン ジ ス タ Q 5 が オ フ し た と き の イ ン ダ ク タ ン ス L 2 の 両端 の 電圧 は 、 N P N ト ラ ン ジ ス タ Q 5 が オ ン す る こ と に よ り 、 印加 さ れ た 電圧 の 極性 と は 逆 に な る た め 、 キ ヤ ノ、' シ タ C 2 の 電圧 は 第 1 の ス ィ ッ チ ン グ レ ギ ュ レ ー タ S R の 出 力 電圧 V と イ ン ダ ク タ ン ス L 2 の 両 端 の 電 圧 と の 合 計 と な り 、 第 1 の ス ィ ッ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ S R の 出 力 電圧 V , よ り 高 い 出 力 電圧 V 2 が 得 ら れ る 。 そ の 他 の 動作 は、 第 3 図 を 参 照 し て 説 明 し た 動作 と 同 様で あ る 。
    [0060] 以上 の 記述 は 、 本発 明 に よ り 、 従来技術 に 係 る 複 数 の 出 力 回 路 を 有す る ス ィ ツ チ ン グ レ ギ ュ レ ー タ い て は 一般 に 必須 で あ っ た 鋸 歯状波信号発生手段 た る 発振器 が 省略 さ れ て 構成 が簡略化 さ れ た ス ィ ツ チ ン グ レ ギ ユ レ タ が開発 さ れ た こ と を 明 ら か に 示 す 。 上記 の 記述 は、 3 種 の 実施例 に つ い て な さ れて い る が こ れ ら の 実施例 は何 ら こ の 発明 を 限定す る も の で は な い 以上 の 記述 に よ れば、 開示 さ れ た 実施例 と そ の 実施例 の 改変 は 勿論、 他 の 実施例 も 、 当 業者 に よ っ て 明 ら か と な る で あ ろ う 。 従 っ て、 本発明 の 技術的範囲 を 明 ら か に す る た め、 以下 に 請求 の 範囲 を 記述す る 。
    权利要求:
    Claims

    請 求 の 範 囲
    〔 1 〕 第 1 の ス イ ッ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ （ S R ) と 該第 1 の ス イ ッ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ （ S R ) の 出 力 電 圧 ( V , ) が分岐 し て 入力 さ れ る D C ♦ D C コ ン ノ ー タ ( D D ) と よ り な る ス イ ッ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ に お い て 前記 D C · D C コ ン バ ー タ （ D D ) に は、
    該 D C · D C コ ン バ ー タ （ D D ) の 出 力 電圧 （ V 2 ) と 第 2 の 基準電圧 （ V r 2 ) と の 差 に 対応 す る 偏差信号 ( 6 ) を 出 力 す る 偏差信号 出 力手段 （ D A ) と 、
    前 記 第 1 の ス イ ッ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ （ S R ) を 構成 す る 変圧器 （ T ) の 二次電圧 に 対応 し て 鋸 歯状波信号 ( T W ) を 発生す る 鋸歯状波信号発生手段 （ T W G ) と 該鋸歯状波信夸発生手段 （ T W G ) の 発生 す る 鋸 歯状 波信号 （ T W ) と 前記偏差信号 出 力 手段 （ D A ) の 出 力 す る 偏差 信号 （ 5 ) と が入力 さ れ、 前記鋸 歯状波信号 ( T W ) と 前記偏差信号 （ ) と の 大小関係 に も と づ い て 、 出 力 信号 を 発す る 比較手段 （ C O M P ) と 、
    前記第 1 の ス イ ッ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ （ S R ) の 出 力 電圧 ( V . ) が分岐 し て 入力 さ れ る 回 路 に 直列 に 接続 さ れ、 前記比較手段 （ C 0 M P ) の 出 力信号 に 応答 し て 導 通 し て 、 前記 D C ♦ D C コ ン バ ー タ （ D D ) の 出 力 電圧 ( V 2 ) を 出 力 す る 導通手段 （ Q 2 ) と
    - が 具 備 さ れ て な る こ と を 特 徴 と す る ス イ ッ チ ン グ レ ギ ュ レ ー タ 。
    〔 2 〕 第 1 の ス イ ッ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ （ S R ) と 該第 1 の ス イ ッ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ （ S R ) の 出 力 電 圧 ( V , ) が分岐 し て 入力 さ れ る D C · D C コ ン ノ ー タ ( D D ) と よ り な る ス ィ ツ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ に お い て 、 前記 D C 。 D C コ ン ノ ー タ （ D D ) に は、
    該 D C · D C コ ン ノ ー タ （ D D ) の 出 力電圧 （ V 2 ) と 第 2 の 基準電圧 （ V r 2 ) と の 差に対応す る 偏差信号 ( δ ) を 出力 す る 偏差信号出力 手段 （ D A ) と 、
    前記第 1 の ス イ ッ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ （ S R ) を 構成 す る 変圧器 （ Τ ) の 二次電圧 に対応 し て 鋸 歯状波信号 ( T W ) を 発生す る 鋸歯状波信号発生手段 （ T W G ) と 、 該鋸歯状波信号発生手段 （ T W G ) の 発生す る 鋸歯状 波信号 （ T W ) と 前記偏差信号出力手段 （ D A ) の 出力 す る 偏差信号 （ 5 ) と が入.力 さ 'れ、 前記鋸歯状波信号 ( T W ) と 前記偏差信号 （ 5 ) と の 大小関係 に も と づ い て 、 出 力 信号 を発す る 比較手段 （ C O M P ) と 、
    前記第 1 の ス イ ッ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ （ S R ) の 出力 電圧 （ V , ) が分岐 し て 入力 さ れ る 回 路 に 一端が接続 さ れ、 他端 は前記比較手段 （ C 0 Μ Ρ ) に も と づ い て 制櫛 さ れ る 導通手段 （ Q 5 ) を 介 し て 、 少 な く と も 前記第 1 の ス イ ッ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ （ S R ) の 出 力 電圧 （ V i ) よ り 低 い 電位 の 点 に 接続 さ れ る イ ン ダ ク タ ン ス （ L 2 ) と 、
    該 イ ン ダ ク タ ン ス （ L 2 ) の 前記他端 に 接続 さ れ る 逆 流防止ダ イ オ ー ド （ D 3 ) と 、
    該逆流防止 ダ イ オ ー ド （ D 3 ) に 接繞 さ れ る キ ャ パ シ タ （ C 2 ) と
    が具備 さ れて な り 、 前記逆流防止 ダ イ オ ー ド （ D 3 ) の 出 力端 を 出 力端 と す る こ と を 特徴 と す る ス ィ ツ チ ン グ レ ギ ュ レ ー タ 。
    [ 3 ] 前記鋸歯状波信号発生手段 （ T W G ) は 微分 回 路 ( D I F ) よ り な る こ と を 特徴 と す る 請求 の 範囲第 1 項 記載 の ス ィ ツ チ ン グ レ ギ ユ レ — タ 。
    [ ] 前記鋸 歯状波信号発生手段 （ T W G ) は 積分 回 路 ( I N T ) よ り な る こ と を 特徴 と す る 請求 の 範囲第 1 項 記 載 の ス ィ ツ チ ン グ レ ギ ユ レ ー タ 。
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    JPH0241659A|1990-02-09|
    KR900702627A|1990-12-07|
    EP0380702A1|1990-08-08|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1990-02-22| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): KR US |
    1990-02-22| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DE FR GB |
    1990-03-26| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1989908883 Country of ref document: EP |
    1990-08-08| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1989908883 Country of ref document: EP |
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP63/189655||1988-07-30||
    JP63189655A|JPH0241659A|1988-07-30|1988-07-30|Switching regulator|KR1019900700620A| KR900702627A|1988-07-30|1990-03-23|스위칭 레귤레이터|
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