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JPS58119017A - Switching voltage regulator - Google Patents

Switching voltage regulator

Info

Publication number
JPS58119017A
JPS58119017A JP22648682A JP22648682A JPS58119017A JP S58119017 A JPS58119017 A JP S58119017A JP 22648682 A JP22648682 A JP 22648682A JP 22648682 A JP22648682 A JP 22648682A JP S58119017 A JPS58119017 A JP S58119017A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diode
switch
voltage regulator
inductance coil
inductance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP22648682A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
イアン・フランシス・ブラウン
ドナルド・ウイリアム・センプル
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ferranti International PLC
Original Assignee
Ferranti PLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ferranti PLC filed Critical Ferranti PLC
Publication of JPS58119017A publication Critical patent/JPS58119017A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、スイッチング電圧調整器、すなわち、出力電
圧が直列接続スイッチの開閉比によって決まる直流調整
器に関する。この種の調整器は、多くの型式のものが既
知であり、普通は半導体スイッチング素子を用いている
。回路は、スイッチング素子を制御して、負荷に供給さ
れる電流が変化しても出力電圧を必要な値に維持するの
に用いられる装置次第で、多かれ少なかれ複雑になる可
能性がある。スイッチング電圧調整器は、リップルを許
容レベルに減らすために何らかの形の平滑化を必要とし
、一つの普通に用いられる構成は、直列接続インダクタ
ンスコイルを用い、そのインダクタンスコイルのスイッ
チ側と接地との間にダイオードを接続し、前記インダク
タンスコイルの負荷側と接地との間にコンデンサを接続
している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to switching voltage regulators, ie direct current regulators whose output voltage is determined by the switching ratio of series-connected switches. Many types of regulators of this type are known and usually use semiconductor switching elements. The circuit can be more or less complex depending on the equipment used to control the switching elements to maintain the output voltage at the required value as the current supplied to the load changes. Switching voltage regulators require some form of smoothing to reduce ripple to an acceptable level, and one commonly used configuration uses a series-connected inductance coil between the switch side of the inductance coil and ground. A diode is connected to the inductance coil, and a capacitor is connected between the load side of the inductance coil and ground.

動作時には、この装置は、直列スイッチが閉じている間
エネルギーをインダクタンスコイルに蓄積でき、その時
間中はダイオードは非導通状態である。スイッチが開く
と、負荷電流は、導通状態になったダイオードを通して
維持され、インダクタンスコイルに蓄えられたエネルギ
ーを負荷に通すことができる。
In operation, this device allows energy to be stored in the inductance coil while the series switch is closed, during which time the diode is non-conducting. When the switch opens, the load current is maintained through the conducting diode, allowing the energy stored in the inductance coil to pass to the load.

スイッチング損失を少なくするためには、スイッチは迅
速に動作しなければならない。しかし。
In order to reduce switching losses, the switch must operate quickly. but.

スイッチが閉じたとき、ダイ−オードのホール蓄積効果
のために、ダイオードがいぜんとして導通状態になって
いることがよく見出されている。このために持続時間が
短く振幅の大きい電流パルスがダイオードの導通状態が
終るまでダイオードに流れる。このような電流パルスは
不経済で、かなりの高周波妨害をも生ずることがある。
It has often been found that when the switch is closed, the diode is still conducting due to hole storage effects in the diode. For this purpose, short-duration, high-amplitude current pulses flow through the diode until the diode ceases to be conductive. Such current pulses are wasteful and can also cause significant radio frequency disturbances.

本発明の目的は、上記の問題を取除く直列接続スイッチ
を備えたスイッチング電圧調整器を提供することである
It is an object of the present invention to provide a switching voltage regulator with series connected switches which eliminates the above-mentioned problems.

本発明によれば、直列接続スイッチおよび前記直列スイ
ッチと1対の出力端子との間に接続された出力電圧平滑
回路を備えたスイッチング電圧調整器が提供され、前記
平滑回路は前記スイッチと前記出力端子の一方との間に
互に直列に接続された第1および第2のインダクタンス
コイルと、前記二つのインダクタンスコイルの接合点と
前記出力端子の他方との間に接続された第1のダイオー
ドと、前記1対の出力端子間に接続されたコンデンサと
、前記スイッチに最も近いインダクタンスコイルに蓄積
されたすべてのエネルギーを前記スイッチが開いたとき
に消耗する第2のダイオードからなっている。
According to the present invention, there is provided a switching voltage regulator comprising a series connected switch and an output voltage smoothing circuit connected between the series switch and a pair of output terminals, the smoothing circuit being connected between the switch and the output terminal. first and second inductance coils connected in series between one of the terminals, and a first diode connected between the junction of the two inductance coils and the other of the output terminals; , a capacitor connected between the pair of output terminals, and a second diode that consumes all the energy stored in the inductance coil closest to the switch when the switch opens.

次に添付図面を参照して本発明を説明する。The invention will now be described with reference to the accompanying drawings.

すべての図面において、スイッチング素子の制御回路は
1図を明瞭にするために省略した。この型式の電圧調整
器における直列接続スイッチに用いる制御装置が多数周
知である。
In all drawings, control circuits for switching elements have been omitted for clarity. A number of control devices are known for use with series connected switches in voltage regulators of this type.

次に第1図を参照すると1周知の形のスイッチング電圧
調整器が示されており、入力直流電圧が1対の入力端子
10に加わる。入力の接地側は。
Referring now to FIG. 1, one well-known type of switching voltage regulator is shown in which an input DC voltage is applied to a pair of input terminals 10. The ground side of the input is.

1対の出力端子11の一方に接続されている。他方の入
力端子は、スイッチング・トランジスタTRのコレクタ
に接続され、該トランジスタTRのエミツタは、インダ
クタンスコイルL1を介して他方の出力端子に接続され
ている。ダイオードD1がインダクタンスコイルL1と
トランジスタTRとの接合点と接地線との間に接続され
、コンデンサCが接地線とインダクタンスコイルのa方
(7)端との間に接続されている。負荷が出力端子に接
続された形で示されている。
It is connected to one of the pair of output terminals 11. The other input terminal is connected to the collector of the switching transistor TR, and the emitter of the transistor TR is connected to the other output terminal via an inductance coil L1. A diode D1 is connected between the junction of the inductance coil L1 and the transistor TR and the ground line, and a capacitor C is connected between the ground line and the a-side (7) end of the inductance coil. A load is shown connected to the output terminals.

動作時には、トランジスタTRは、制御回路によって定
まる速度で開閉する。トランジスタがターンオンすると
、電流が負荷に流れてコンデンサを充電し、同時にイン
ダクタンスコイルL1にエネルギーを蓄える。ダイオー
ドD1は、逆バイアスをかけられているので、非導通で
ある。トランジスタが切れると、インダクタンスコイル
L1がエネルギーをダイオードを通して負荷に消散し、
負荷電流を維持する。理想的には、トランジスタが再び
導通状態になるとき、ダイオードD1は、直ちに非導通
になって、前に述べた問題を生ずる持続時間の短い振幅
の大きな電流パルスを回避すべきである。ダイオードは
また、トランジスタが切れたとき、全負荷電流を通さな
ければならない。
In operation, transistor TR opens and closes at a rate determined by the control circuit. When the transistor turns on, current flows to the load, charging the capacitor and at the same time storing energy in the inductance coil L1. Diode D1 is reverse biased and therefore non-conducting. When the transistor turns off, the inductance coil L1 dissipates energy through the diode to the load,
Maintain load current. Ideally, when the transistor becomes conductive again, diode D1 should immediately become non-conductive to avoid the short duration, high amplitude current pulses that would cause the previously mentioned problems. The diode must also carry the full load current when the transistor burns out.

ホール蓄積効果のために、特に5アンペア程度以上の負
荷電流値において達成が困難なのは、大電流容量と高ス
ィッチング速度との組合せである。
Due to hole storage effects, it is the combination of high current capacity and high switching speed that is difficult to achieve, especially at load current values on the order of 5 amps or higher.

小電流において高スィッチング速度にするのは。To achieve high switching speed at small currents.

低スイッチング速度において大電流容量を達成するのと
同様に達成し易い。
It is also easy to achieve high current capacity at low switching speeds.

第2図は、その問題を克服できる一つの方法を示してい
る。図示の回路は、第1図のすべての特徴ヲ備えている
が、第2のイン2゛クタンスコイルL2が第1のインダ
クタンスコ・イルと直列に、それとトランジスタTRと
の間に接続されている。
Figure 2 shows one way in which that problem can be overcome. The illustrated circuit has all the features of FIG. 1, but with a second inductance coil L2 connected in series with the first inductance coil and between it and transistor TR. .

トランジスタTRを切ったとき、インダクタンスコイル
に蓄積されたエネルギーを消散できるような具合にダイ
オードD2をインダクタンスコイルL2の両端間に接続
しである。インダクタンスコイルL2のインダクタンス
は、通常、Llのインダクタンスより小さい。
A diode D2 is connected across the inductance coil L2 in such a way that when the transistor TR is turned off, the energy stored in the inductance coil can be dissipated. The inductance of inductance coil L2 is usually smaller than the inductance of Ll.

トランジスタTRが導通すると、電流がインダクタンス
コイルL2に流孔て、必要な負荷値まで増加し、一方、
前に導通していたダイオードD1が回復して導通を止め
る。次に5電流が前と同様にインダクタンスコイル上1
全通して負荷に流れる。トランジスタが切れたとき、前
にインダクタンスし2を通して流れていた負荷電流は、
制御された形でダイオードD2を通して減衰できる。同
時にダイオードD1が前述のように導通し始めて負荷電
流を維持する。
When transistor TR conducts, current flows through inductance coil L2 and increases to the required load value, while
Diode D1, which was previously conducting, recovers and stops conducting. Next, 5 currents are applied to the inductance coil as before.
Flows all the way through to the load. When the transistor is turned off, the load current flowing through the inductance 2 before is
It can be attenuated through diode D2 in a controlled manner. At the same time, diode D1 begins to conduct as described above to maintain the load current.

ダイオードD1は、その導通状態と非導通状態の間を特
に高速度で切換ゎる必要はないが、負荷電流に耐える必
要がある。一方、ダイオード和2は迅速に状態を変えな
ければならないが比較的小さい電流を流す。ダイオード
D2は、メーカーの印刷物で、「高速」ダイオードとい
われているものである。これは、一般に、一方の状態(
すなわち導通または非導通)において費やされる時間の
わずか10%が他方の状態からその状態に変るのに費さ
れることを意味する。理想的には、その時間は2〜3%
であるべきである。上に規定された二つの型のダイオー
ドは、容易に入手できる。
Diode D1 does not need to switch between its conducting and non-conducting states particularly rapidly, but it does need to withstand the load current. Diode Sum2, on the other hand, must change state quickly but conducts a relatively small current. Diode D2 is what is referred to as a "fast" diode in the manufacturer's literature. This generally means that one state (
That means that only 10% of the time spent in conduction or non-conduction is spent changing from one state to another. Ideally, that time should be 2-3%
It should be. The two types of diodes defined above are readily available.

第5図は1代りの実施例であって、インダクタンスコイ
ルL2のスイッチ端と接地線との間に接続したダイオー
ドD2を示している。この接続の効果は既に説明したの
と同様である。ダイオードD2の他の配置も可能である
FIG. 5 shows an alternative embodiment, showing a diode D2 connected between the switch end of the inductance coil L2 and the ground wire. The effect of this connection is similar to that already described. Other arrangements of diode D2 are also possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は1周知のスイッチング電圧調整器の回路図、 第2図は1本発明の第1実施例の回路図、第3図は1本
発明の別の実施例の回路図である。 TR−−スイッチング・トランジスタ、Ll、L2−−
インダクタンスコイル、、Dl、D2−一タイオード、
C−−コンデ/す。
FIG. 1 is a circuit diagram of a well-known switching voltage regulator, FIG. 2 is a circuit diagram of a first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a circuit diagram of another embodiment of the present invention. TR--Switching transistor, Ll, L2--
Inductance coil, Dl, D2-1 diode,
C--conde/su.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 L 直列接続スイッチおよび前記直列接続スイッチと1
対の出力端子との間に接続された出力電圧平滑回路を備
え、前記平滑回路が前記スイッチと前記出力端子の一方
との間に互に直列に接続された第1および第2のインダ
クタンスコイルと、前記二つのインダクタンスコイルの
接合点と前記出力端子の他方との間に接続された第1の
ダイオードと、前記スイッチに最も近いインダクタンス
コイルに蓄積されるすべてのエネルギーを前記スイッチ
が開くとき消散するように接続された第2のダイオード
とからなることを特徴とするスイッチング電圧調整器。 2、前記第2のダイオードが前記第2のインダクタンス
コイルに並列に接続されていることを特徴とする特許請
求の範囲第1項に記載の電圧調整器。 5、 前記第2のダイオードが前記スイッチと前記第2
のインダクタンスコイルとの接合点と前記他方の出力端
子との間に接続されていることを特徴とする特許請求の
範囲第1項に記載の電圧調整器。 ヰ、 前記第2のダイオードが高速度ダイオードである
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項、第2項または
第5項に記載の電圧調整器。
[Claims] L series connection switch and the series connection switch and 1
an output voltage smoothing circuit connected between the pair of output terminals, the smoothing circuit comprising first and second inductance coils connected in series between the switch and one of the output terminals; , a first diode connected between the junction of the two inductance coils and the other of the output terminals, dissipating all the energy stored in the inductance coil closest to the switch when the switch opens. and a second diode connected in such a manner that the switching voltage regulator comprises a second diode. 2. The voltage regulator according to claim 1, wherein the second diode is connected in parallel to the second inductance coil. 5. The second diode is connected to the switch and the second diode.
2. The voltage regulator according to claim 1, wherein the voltage regulator is connected between the junction point with the inductance coil and the other output terminal. 3. The voltage regulator according to claim 1, 2 or 5, wherein the second diode is a high speed diode.
JP22648682A 1981-12-24 1982-12-24 Switching voltage regulator Pending JPS58119017A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB8138967 1981-12-24
GB08138967A GB2112594A (en) 1981-12-24 1981-12-24 Switching voltage regulator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS58119017A true JPS58119017A (en) 1983-07-15

Family

ID=10526852

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP22648682A Pending JPS58119017A (en) 1981-12-24 1982-12-24 Switching voltage regulator

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JPS58119017A (en)
DE (1) DE3246288A1 (en)
GB (1) GB2112594A (en)

Families Citing this family (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Publication number Publication date
DE3246288A1 (en) 1983-07-07
GB2112594A (en) 1983-07-20

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