JP2000023457A - スイッチング電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 出力整流平滑化回路の出力電流を実際値に近
い形で検出する。 【解決手段】 スイッチング電源装置は、入力をスイッ
チングするスイッチ回路と、該スイッチング出力を直流
に変換する整流回路を有する出力回路と、該出力回路の
出力に応じてスイッチ回路のスイッチング動作を制御す
るディジタル制御部を備える。整流回路は、スイッチ回
路オンで導通する第１のダイオードとスイッチ回路オフ
で導通する第２のダイオードを有する。制御部は、出力
回路出力を表す出力電圧アナログ信号と出力電流アナロ
グ信号を受けて、これを出力電圧ディジタル信号及び出
力電流ディジタル信号に変換し、スイッチ回路の作動を
制御する指令値を演算する。第１、第２のダイオードの
電流を検出し、検出信号を加算して出力電流に対応する
アナログ信号を生成する出力電流検出回路を設け、この
アナログ信号を出力電流アナログ信号として指令値の演
算に使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 本発明は、スイッチング電源装
置に関する。特に本発明は、入力された電力をスイッチ
ングしてパルス状の波形のスイッチング出力を形成する
スイッチ回路を備え、該スイッチ回路により形成された
パルス状のスイッチング出力を直流に変換して出力し、
この直流出力を制御回路によって監視しながら、直流出
力がほぼ一定になるようにスイッチング動作を制御する
スイッチング電源装置に関する。もっと詳細に述べる
と、本発明は、出力電流を検出して、定常状態及び過電
流状態において安定的にスイッチング電源出力を制御で
きるディジタル制御回路を備えたスイッチング電源装置
に関する。

【０００２】

【従来技術】 従来のスイッチング電源装置は、出力電
圧及び出力電流として検出される出力回路からの直流出
力に基づいて制御回路により指令値を演算して制御信号
を生成し、スイッチ回路のスイッチング動作を制御する
ように構成されている。出力回路には、一般に、インダ
クタとダイオード及び出力平滑用コンデンサからなる整
流回路が設けられるが、出力電流の検出のためには、こ
のインダクタに直列に、例えば抵抗あるいはホール素子
のような電流検出素子を配置してインダクタ電流を検出
する手法が採用されていた。しかし、抵抗により出力電
流の検出を行う構成は、必要な検出信号を得るために大
きな電力損失を伴うという欠点がある。また、ホール素
子はサイズが大きく、高価であるため実用的ではない。

【０００３】制御回路としてディジタル制御回路を使用
する場合には、指令値演算に信号電流のピーク値を使用
するのが普通であるため、出力電流そのものを検出する
ことは必ずしも必要でない。そこで、整流回路のダイオ
ードに流れる電流をカレントトランスのような電流検出
素子により検出することが試みられている。特公平3-56
10号公報は、その一例を開示する。この特許公報に開示
された電源装置では、出力整流回路にスイッチ回路のオ
ン状態で導通する第１のダイオードとスイッチ回路のオ
フ状態で導通する第２のダイオードが設けられており、
電流検出素子は第１のダイオードを流れる電流を検出す
るように配置されている。この公知の電源装置における
ように出力電流として第１のダイオードに流れる電流の
検出値を使用すると、ディジタル制御回路に設けられる
サンプル・ホールド回路の出力にオーバーシュートを生
じることが、本発明者らの検討により明らかになった。
また、過電流状態が検出されたとき、定電流を維持しな
がら出力電圧を垂下させようとすると、出力電圧の低下
に伴いスイッチング制御のための制御パルスのパルス幅
が小さくなるため、第１のダイオードに流れる電流を正
確に検出することが困難になり、そのため、出力電圧の
低い領域で出力電流が急激に増大する現象を生じること
も判明した。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】 本発明は、スイッチ
ング動作制御のための制御回路としてディジタル制御回
路を使用し、該ディジタル制御回路に入力される出力電
流値として、出力整流回路内のダイオードを流れる電流
の検出値を使用するスイッチング電源装置において、制
御回路のサンプル・ホールド回路の出力にオーバーシュ
ートを生じることがないような手法で出力電流の検出を
行うようにすることを解決すべき課題の一つとする。本
発明が解決しようとする他の課題は、定常状態及び過電
流状態のいずれにおいても安定した出力制御を行うこと
ができるスイッチング電源装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】 本発明においては、上
記課題を解決するため、出力整流回路に設けられる２つ
のダイオード、すなわち、スイッチ回路のオン状態で導
通する第１のダイオードと該スイッチ回路のオフ状態で
導通する第２のダイオードの両方に流れる電流をそれぞ
れ検出し、その検出値を合成することにより出力電流に
相当する検出信号を得て、この検出信号をディジタル制
御回路に出力電流信号として入力する。この場合、検出
された電流は、電流電圧変換回路により電圧信号に変換
して制御回路に入力することが好ましい。すなわち、本
発明によるスイッチング電源装置は、スイッチ手段によ
り入力された電力をスイッチングして断続するパルス状
の波形のスイッチング出力を形成するスイッチ回路と、
該スイッチング出力を直流に変換する整流回路を有する
出力回路と、該出力回路の出力に応じてスイッチ回路の
スイッチング動作を制御するディジタル制御部とを備え
る構成である。整流回路は、スイッチ回路のオン状態で
導通する第１のダイオードと該スイッチ回路のオフ状態
で導通する第２のダイオードとを有する。また、ディジ
タル制御部は、出力回路から出力される電圧及び電流を
表す出力電圧アナログ信号及び出力電流アナログ信号を
受けて、該出力電圧アナログ信号及び出力電流アナログ
信号を、それぞれ出力電圧ディジタル信号及び出力電流
ディジタル信号に変換し、出力電圧ディジタル信号及び
出力電流ディジタル信号の少なくとも一つに基づいて、
スイッチ回路のスイッチング周期と、オン時間又はオフ
時間の少なくとも一つを定める指令値を演算し、該指令
値に基づいて制御パルスを生成し、該制御パルスを前記
スイッチ回路に供給してそのスイッチ動作を制御する。
本発明の特徴とする点は、この構成のスイッチング電源
装置において、第１及び第２のダイオードに流れる電流
を検出し、その検出信号を加算して出力電流に対応する
アナログ信号を生成する出力電流検出回路が設けられ、
このアナログ信号をディジタル制御部に入力して出力電
流アナログ信号として指令値の演算に使用するようにし
たことにある。

【０００６】本発明の好ましい態様においては、第１及
び第２のダイオードに流れる電流の検出値を電圧信号に
変換する電流電圧変換回路と、該電流電圧変換回路から
の信号を加算し上述の出力電流アナログ信号として制御
部に入力する加算回路が設けられる。本発明の一態様に
おいては、ディジタル制御部は、出力電圧ディジタル信
号及び出力電流ディジタル信号の一又は両方に基づいて
スイッチ回路のスイッチング周波数と、オン時間又はオ
フ時間の少なくとも一つを定める指令値を演算する指令
値演算部と、パルス生成部とを含む。パルス生成部は、
所定の時刻で論理値１にセットされ指令値演算部で計算
された時間を経過したとき論理値０にリセットされるラ
ッチ回路と、スイッチ回路のスイッチング素子を流れる
電流を検出し、その検出値が閾値を越えるとラッチ回路
の出力が論理値１であっても強制的にその出力を論理値
０にリセットする強制ターンオフ回路とを備える。パル
ス生成部により生成された制御パルスは、スイッチ回路
に供給されてスイッチング素子のスイッチング動作を制
御する。

【０００７】ディジタル制御部においては、出力電圧ア
ナログ信号及び出力電流アナログ信号の一方又は両方
が、スイッチ回路のスイッチング周期に同期して、スイ
ッチング周期の同位相において取り込まれ、このアナロ
グ信号に基づいて対応するディジタル信号が得られる。
出力電流アナログ信号としては、出力回路のどの部分を
流れる電流を検出してもよい。例えば、出力回路の整流
回路にインダクタが設けられる場合には、該インダクタ
を流れる電流を検出し、出力電流アナログ信号をえるこ
とができる。本発明においては、出力回路の出力電流と
して、出力整流回路内のインダクタの電流を直接検出せ
ず、スイッチ回路のオン状態で導通する第１のダイオー
ドとスイッチ回路のオフ状態で導通する第２のダイオー
ドを流れる電流を検出して、検出値を合成することによ
り出力電流に対応した信号を得ることができる。したが
って、サンプル・ホールド回路への入力が立ち上がりの
急峻なパルス状にならないので、該サンプル・ホールド
回路の出力にオーバーシュートを生じることがなくな
る。また、第１のダイオードに流れる電流のみを検出す
る場合に問題となる、過電流時に出力電圧を垂下させる
制御ができなくなることを改善できる。

【０００８】

【実施例】 以下、本発明の実施例を図について説明す
る。先ず図１を参照すると、図示したスイッチング電源
装置は、入力側のスイッチ回路４０と、出力回路５０と
から構成される。スイッチ回路４０は、一次側コイル４
１１と二次側コイル４１２を有する主変圧器４１を備
え、該主変圧器４１の一次側コイル４１１は、全波整流
ダイオード２１と平滑コンデンサ２２を含む入力整流平
滑化回路２０に接続される。入力整流平滑化回路２０
は、入力フィルタ１０を介して交流入力端子IN1 、IN2
に接続されている。スイッチ回路４０は、さらにスイッ
チング素子４２を有し、このスイッチング素子４２は、
主変圧器４１の一次側コイル４１１に直列に接続されて
いる。出力回路５０は、出力整流回路を構成する第１及
び第２のダイオード５１、５２とインダクタ５３と平滑
コンデンサ５４を有する。平滑コンデンサ５４は、出力
端子OUT1、OUT2を介して負荷Ｚに接続されている。第１
のダイオード５１は、スイッチ回路４０の主変圧器４１
の二次側コイル４１２の一方の端子とインダクタ５３の
間に、インダクタ５３方向が順方向になるように接続さ
れている。第２のダイオード５２は、スイッチ回路４０
の主変圧器４１の二次側コイル４１２の他方の端子とイ
ンダクタ５３の間に、インダクタ５３方向が順方向にな
るように接続されている。

【０００９】電流検出回路６０において、第１のダイオ
ード５１と主変圧器４１の二次側コイル４１２の端子の
間にはカレントトランスにより構成される電流検出素子
６１が配置され、第２のダイオード５２と主変圧器４１
の二次側コイル４１２の端子との間には同じくカレント
トランスにより構成される電流検出素子６２が配置され
て、それぞれ第１及び第２のダイオード５１、５２を流
れる電流を検出する。電流検出素子６１、６２はそれぞ
れ電圧変換回路６３、６４に接続されており、電流検出
素子６１、６２により検出された電流信号は該電圧変換
回路６３、６４により電圧信号に変換される。電圧変換
回路６３、６４の出力は加算回路６５に入力されて該加
算回路６５により合成され、該加算回路６５の出力は、
出力電流アナログ信号AS2 としてディジタル制御部７０
に入力される。

【００１０】ディジタル制御部７０には、出力回路５０
の出力電圧を表す出力電圧アナログ信号AS1 が入力され
る。ディジタル制御部７０は、出力電圧アナログ信号AS
1 と出力電流アナログ信号AS2 を入力として受け、これ
らアナログ信号AS1 、AS2 をディジタル信号にそれぞれ
変換する。ディジタル制御部７０は、得られた出力電圧
ディジタル信号と出力電流ディジタル信号に基づいて、
スイッチ回路４０のオン時間及びオフ時間を定める指令
値を演算する。スイッチ回路４０のオン時間及びオフ時
間を定める代わりに、或いはそれに加えて、スイッチン
グ周期をさだめるようにしてもよい。指令値演算を行う
周期すなわち制御周期は、スイッチング周期の整数倍と
し、複数回のスイッチング周期ごとに一回の指令値演算
を行うようにすることができる。

【００１１】指令値演算において、記憶手段に記憶され
た情報を利用する場合には、出力電圧ディジタル信号及
び出力電流ディジタル信号の一方又は両方と記憶信号に
記憶されている情報とを照合して必要な情報を求める。
記憶手段に予め情報を記憶させておく他に、必要な情報
を記憶手段に記憶していくか、又は記憶していた情報を
修正していくことも可能である。ディジタル制御部７０
は、演算により得られた指令値に基づいて制御パルスを
生成する。この制御パルスは、スイッチ回路４０のスイ
ッチング素子４２に与えられてそのスイッチング動作を
制御する。このスイッチング動作の制御により、出力端
子OUT1、OUT2に現れる直流出力電圧Vo及び直流出力電流
Ioが制御される。本発明の実施例のスイッチング電源装
置は、ディジタル制御部７０を備えるディジタル制御方
式を採用するので、動作モードごとの制御アルゴリズム
をソフトウエアで容易に切り換えることが可能になる。
制御アルゴリズムの数の増加にはソフトウエアによって
容易に対処できるので、回路が複雑化することがなく、
ディジタル制御部７０のハードウエアを標準化すること
も可能になる。

【００１２】図２は、本発明のスイッチング電源装置の
さらに具体的な電気回路を示すもので、図１と同一の構
成部分は同一の参照符号を付して示し、説明は省略す
る。この実施例においては、ディジタル制御部７０は、
ディジタル・シグナル・プロセッサを含む構成であり、
出力電流アナログ信号AS2 が入力される端子T1と出力電
圧アナログ信号AS1 が入力される端子T2を有する。さら
に、該ディジタル制御部７０は、AD変換部７２と、ディ
ジタル信号処理部７１と、パルス生成部７３を備える。
AD変換部７２は、出力電流アナログ信号AS2 を受けてこ
れを出力電流ディジタル信号に変換する変換部７２１
と、出力電圧アナログ信号AS1 を受けてこれを信号電圧
ディジタル信号に変換する変換部７２２から構成でき、
それぞれの変換部７２１、７２２の出力は、ディジタル
信号処理部７１の一部を構成するデータメモリ７１４、
７１５に接続される。

【００１３】ディジタル信号処理部７１は、この他に主
演算部すなわちCPU ７１１とプログラムメモリ７１３を
有する。データメモリ７１４、７１５は、AD変換部７２
から供給される出力電圧ディジタル信号と出力電流ディ
ジタル信号のデータを一時的に格納する。AD変換部７２
からのディジタル信号の供給は、各スイッチング周期ご
とに行ってもよいが、指令値演算の周期すなわち制御周
期ごとに行うこともできる。いずれにしても、スイッチ
ング周期又は制御周期に同期して、同位相に於けるデー
タを供給することが好ましい。同位相のデータに基づい
て指令値の演算を行うことにより、データの平均化のよ
うなデータ前処理を省略することができる。CPU ７１１
は、バス７１２を経由してデータメモリ７１４、７１５
からデータを取り込み、四則演算や論理演算などの演算
手法により必要な指令値の演算を行う。

【００１４】パルス生成部７３は、カウンタ７３１、７
３２、７３３と、ラッチ回路７３４と、出力回路７３５
を備える。カウンタ７３１はディジタル信号処理部７１
から与えられる指令値に基づきスイッチング素子４２の
オフタイミングを定める。カウンタ７３２はディジタル
信号処理部７１から与えられる指令値に基づきスイッチ
ング素子４２のオンタイミングを定める。カウンタ７３
３は指令値演算の周期すなわち制御周期を定める。ラッ
チ回路７３４は、カウンタ７３２で設定されたタイミン
グで論理１にセットされ、カウンタ７３１で設定された
タイミングで論理０にセットされる。これにより、ラッ
チ回路７３４からはスイッチ素子４２を駆動する制御パ
ルスが出力される。

【００１５】さらに、この実施例においては、入力整流
平滑化回路２０には起動回路３０が接続されている。こ
の起動回路３０は、交流電源投入後の起動期間中にディ
ジタル制御部７０を動作させる電力を発生するためのも
のである。起動回路３０の出力側に駆動回路９０が接続
される。駆動回路９０は、ディジタル制御部７０のパル
ス生成部７３の出力回路７３５からの端子T3、T4に接続
されたパルス変圧器９１を備え、パルス変圧器９１の二
次側コイルは抵抗９２を介してスイッチ回路４０のスイ
ッチング素子４２に接続されている。したがって、ディ
ジタル制御部７０からの制御パルスは、この変圧器９１
から抵抗９２を経由してスイッチング素子４２に与えら
れる。主変圧器４１には補助電源回路１００が接続され
ている。この補助電源回路１００は、ディジタル制御部
７０の電源を構成するものであって、主変圧器４１に設
けられた補助巻線１０１と該補助巻線１０１に接続され
た整流平滑化回路を含む回路１０２からなる。回路１０
２の出力は、ディジタル制御部７０の端子T5、T6、T7に
接続されている。

【００１６】この実施例における出力電流検出のための
回路について説明すると、第１のダイオード５１に接続
された電流検出素子６１は、一次側コイル６１１と二次
側コイル６１２からなるカレントトランスであり、一次
側コイル６１１は主変圧器４１の二次側コイル４１２の
一方の端子と第１のダイオード５１の間に接続されてい
る。第２のダイオード５２に接続される電流検出素子６
２は、一次側コイル６２１と二次側コイル６２２からな
り、一次側コイル６２１は主変圧器４１の二次側コイル
４１２の他方の端子と第２のダイオード５２の間に接続
されている。電流検出素子６１、６２の二次側コイル６
１２、６２２は、一方の端子が出力回路の出力端子OUT2
に接続されている。電流検出素子６１のコイル６１２の
他方の端子は、ダイオード６４１のアノード端子に接続
されており、ダイオード６４１のカソード端子はダイオ
ード６３１のカソード端子及びディジタル制御部７０の
入力端子Ｔ１に接続されている。また、電流検出素子６
２のコイル６２２の他方の端子は、ダイオード６３１の
アノード端子に接続されている。さらに、ダイオード６
３１、６４１及びディジタル制御部７０の入力端子Ｔ１
の接続端子と出力回路の出力端子OUT 2 の間には、抵抗
６３２が接続されている。

【００１７】以上述べた回路の動作を以下に説明する。
先ず、スイッチ回路４０のオン状態で、電流検出素子６
１を構成するカレントトランスの一次側コイル６１１に
電流が流れると、二次側コイル６１２にエネルギが伝送
され、ダイオード６４１と抵抗６３２に電流が流れる。
そして、第１のダイオード５１に流れる電流に比例する
電圧が出力電流アナログ信号AS2 としてディジタル制御
部７０の入力端子Ｔ１に入力される。次に、スイッチ回
路４０のオフ状態では第２のダイオード５２に電流が流
れるため、電流検出素子６２の二次側コイル６２２から
電流がダイオード６３１と抵抗６３２を通って流れ、該
抵抗６３２の両端に電圧を発生させる。したがって、第
２のダイオード５２に流れる電流に比例する電圧が出力
電流アナログ信号AS2としてディジタル制御部７０の入
力端子Ｔ１に入力される。図２の回路では、抵抗６３２
が電流−電圧変換回路と加算回路の２つの役割を持つよ
うになっているため、ディジタル制御部７０の入力端子
Ｔ１に現れる電圧波形は、第１のダイオード５１と第２
のダイオード５２に流れる電流の和、つまり、インダク
タ５３に流れる電流に相当する連続的なものとなる。

【００１８】図４は電流検出回路６０の２番目の実施方
法である。この実施例は、電流検出回路６０とデジタル
制御部７０の間に回路８０が挿入され、電流検出回路６
０の出力を小さくする場合に使用する。回路８０を挿入
する理由は、電流検出回路６０の出力電圧レベルとデジ
タル制御回路７０の入力電圧レベルを一致させるためで
ある。この実施例における出力電流検出回路は、電流検
出素子６１および、電流検出素子６１とダイオード６４
１および６３１の接続に関して、第１の方法と何ら変わ
ることがないため説明を省略する。ダイオード６３１の
カソード端子は、抵抗６３２と抵抗６５１に接続され、
抵抗６３２の他方の端子は出力回路の出力端子OUT2に接
続され、また、抵抗６５１の他方の端子は回路８０の入
力端子INPUT に接続されている。ダイオード６４１のカ
ソード端子は、抵抗６４２と抵抗６５２に接続され、抵
抗６４２の他方の端子は出力回路の出力端子OUT2に接続
され、また、抵抗６５２の他方の端子は回路８０の入力
端子INPUT に接続されている。回路８０の出力端子OUTP
UTはデジタル制御部７０の入力端子Ｔ１に接続されてい
る。

【００１９】以上述べた回路の動作を以下に説明する。
まず、スイッチ回路４０のオン状態で、電流検出素子６
１を構成するカレントトランスの一次側コイル６１１に
電流が流れると、二次側コイル６１２にエネルギが伝送
され、ダイオード６４１と抵抗６４２に電流が流れる。
このとき、抵抗６４２に発生した電圧は、抵抗６３２、
６４２、６５１、６５２によって分圧され、抵抗６５１
と６５２の接続点では発生した電圧の半分になる。ただ
し、抵抗６５１および６５２は抵抗６３２および６４２
に比べて十分大きいとし、抵抗６３２と６４２の抵抗値
が等しく、抵抗６５１と６５２の抵抗値が等しい。回路
８０の構成がアッテネータの場合、回路８０のINPUT 端
子に入力された電圧と比べてOUTPUT端子から出力された
電圧は減衰した電圧になる。この出力電圧が、出力電流
アナログ信号AS2 としてデジタル制御部７０に入力され
る。

【００２０】次に、スイッチ回路４０のオフ状態では第
２のダイオード５２に電流が流れるため、電流検出素子
６２の二次側コイル６２２から電流がダイオード６３１
と抵抗６３２を通って流れ、該抵抗６３２の両端に電圧
を発生し、この半分の電圧が回路８０の入力端子INPUT
に入力される。よって、図４に示す第２の実施例の回路
では、抵抗６３２、６４２、６５１、６５２が電流−電
圧変換回路と加算回路の２つの役割を持つようになって
いるため、デジタル制御部７０の入力端子Ｔ１に現れる
電圧波形は、第１のダイオード５１と第２のダイオード
５２に流れる電流の和、つまり、インダクタ５３に流れ
る電流に相当する連続的なものとなる。図５は電流検出
回路６０の３番目の実施方法である。この実施例は、電
流検出回路６０とデジタル制御部７０の間に回路８０が
挿入され、電流検出回路６０の出力を小さくする場合に
使用する。この実施例における出力電流検出回路は、図
２に示す実施例における電流検出回路６０の出力にボル
テージフォロワ６５１を取り付け、さらに該ボルテージ
フォロワの出力とデジタル制御部７０の間に回路８０が
挿入されている。よって、該ボルテージフォワロに入力
するまでの回路の動作は図２に示す実施例と何ら変わら
ないため、該ボルテージフォロワに入力するまでの回路
の接続と動作についての説明は省略する。

【００２１】ボルテージフォロワ６５１の出力波形は、
その入力波形と同等のものが出力され、この出力を回路
８０によって減衰させ、デジタル制御部７０の入力端子
Ｔ１に入力する。ここに現れる電圧波形は、第１のダイ
オード５１と第２のダイオード５２に流れる電流の和、
つまり、インダクタ５３に流れる電流に相当する連続的
なものとなる。図６は電流検出回路６０の４番目の実施
方法である。この実施例は、出力電流を電圧に変換した
ときの電圧レベルが小さい場合に使用する。この実施例
における電流検出回路６０は、電流検出素子６１およ
び、電流検出素子６１とダイオード６４１および６３１
の接続に関しては、第１の方法と何ら変わることがない
ため説明を省略する。

【００２２】電流検出素子６１のコイル６１２の一方の
端子は、ダイオード６４１および抵抗６５２を介して演
算増幅器６５４の負側入力端子に接続されている。ま
た、ダイオード６４１と抵抗６５２の接続点は抵抗６４
２を介して出力回路の出力端子OUT2に接続されている。
電流検出素子６２のコイル６２２の一方の端子は、ダイ
オード６３１および抵抗６５１を介して演算増幅器６５
４の負側入力端子に接続されている。また、ダイオード
６３１と抵抗６５１の接続点は抵抗６３２を介して出力
回路の出力端子OUT2に接続されている。演算増幅器６５
４の正側入力端子は、抵抗６５５を介して出力回路の出
力端子OUT2に接続されてる。演算増幅器６５４の負側入
力端子と出力端子の間には抵抗６５３が接続されてい
る。演算増幅器６５４の出力端子は抵抗６５６を介して
演算増幅器６５８の負側入力端子に接続されている。演
算増幅器６５８の正側入力端子は抵抗６５９を介して出
力回路の出力端子OUT2に接続されている。演算増幅器６
５８の負側入力端子と出力端子の間には抵抗６５７が接
続されている。演算増幅器６５８の出力端子は、デジタ
ル制御部７０の入力端子Ｔ１に接続されるか、または実
施例２および３のような回路８０が接続される。

【００２３】以上述べた回路の動作を説明するが、抵抗
６３２および６４２に電圧が発生するまでは、図４に示
す第２の実施例と何ら変わることがないため省略する。
抵抗６４２の両端に発生する電圧が抵抗６５２を介して
演算増幅器６５４の負側入力端子に入力される。この時
点では第２のコイル６２２には電流が発生せず、演算増
幅器６５４からは抵抗６４２に発生した電圧が抵抗６５
２と抵抗６５３の比で定まる増幅度により増幅されて出
力される。この場合、演算増幅器６５４の出力は、抵抗
６４２に発生した電圧とは逆の極性となる。演算増幅器
６５４の出力は、さらに演算増幅器６５８により増幅さ
れ、極性が再び反転した状態で出力され、第１のダイオ
ード５１に流れる電流に比例する電圧が出力電流アナロ
グ信号AS2 としてデジタル制御部７０に入力される。

【００２４】次に、スイッチ回路４０のオフ状態では第
２のダイオード５２に電流が流れるため、電流検出素子
６２の二次側コイル６２２から電流がダイオード６３１
と抵抗６３２を通って流れ、該抵抗６３２の両端に電圧
が発生する。したがって、前述と同様に、第２のダイオ
ード５２に流れる電流に比例する電圧が出力電流アナロ
グ信号AS2 としてデジタル制御部７０に供給される。イ
ンダクタ５３に流れる電流は、第１のダイオード５１と
第２のダイオード５２に流れる電流の和であるので、演
算増幅器６５８の出力部に現れる電圧は、インダクタ電
流に相当する連続的なものである。出力電流として第１
のダイオードを流れる電流のみを検出する場合には、デ
ジタル制御部７０に供給されるアナログ信号電圧は図３
にVin として示すほぼ矩形波状のパルスとなる。このパ
ルス状の信号をデジタル制御部７０のサンプル・ホール
ド回路に入力すると、該サンプル・ホールド回路の出力
は図３のVoutとして示すように立ち上がりにオーバーシ
ュートが発生した。このため、過電流時に出力電圧を垂
下させるように制御すると出力電圧が小さくなり制御パ
ルスの幅が小さくなったとき、オーバーシュートが原因
で第１のダイオード５１を流れる電流を正確に検出する
ことができなくなる。よって、図７に示すように定電流
で出力電圧を垂下させようとしても、電圧の垂下に傾き
が途中で変化し、出力電圧の低い流域で非常に大きな出
力電流が生じた。本発明においては、出力電流として、
第１のダイオード５１と第２のダイオード５２を流れる
電流を検出するので、上述した問題は解消できる。

【００２５】上述の実施例では、ダイオード５１、５２
に流れる電流を表す信号が電圧値としてディジタル制御
部７０に入力される。このように検出した電流信号を電
圧に変換することは、さらに別の利点をもたらす。すな
わち、第１のダイオード５１の電流を表す電流信号と、
第２のダイオード５２の電流を表す電流信号をOR接続し
たダイオードを介して互いに合成することは可能である
が、この場合には、OR接続したダイオードの出力が第１
及び第２のダイオード５１、５２の検出出力のどちらか
大きい方の値になるため、図８に曲線Ｂで示すように合
成出力波形に落ち込みを生じ、チョーク５３の電流波形
Ａとは異なる波形になる。図２に示す本発明の実施例に
おいては、検出された第１及び第２のダイオード５１、
５２の電流値が電圧値に変換されて出力電流アナログ信
号としてディジタル制御部７０に入力されるので、この
ような落ち込みを防止することができる。

【００２６】図９は、本発明の他の実施例を示すもので
ある。この図９は、入力側のスイッチ素子が２つ以上必
要な場合に使用される出力回路とディジタル制御部を示
す。入力回路は示されていないが、従来公知のプッシュ
プル方式、シングルエンデッドプッシュプル方式、ハー
フブリッジ方式、フルブリッジ方式のいずれの方式を採
用してもよい。出力回路５０は整流平滑化回路５３を含
み、スイッチ回路４０から供給されたスイッチング出力
を直流に変換して出力する。直流出力は、出力端子OUT
1、OUT2から負荷Ｚに供給される。スイッチ回路４０の
主変圧器４１は一端が接続された２つの２次側コイル４
１２１、４１２２を備え、該２次側コイル４１２１、４
１２２の他端は、それぞれ第１のダイオード５１及び第
２のダイオード５２を介して整流平滑化回路５３に接続
されている。出力回路５０は、チョークインプット方式
又はコンデンサインプット方式の構成とすることができ
る。コイル４１２１と第１のダイオード５１の間には電
流検出素子６１が、コイル４１２２と第２のダイオード
５２の間には電流検出素子６２が接続されている。これ
ら電流検出素子６１、６２は、電流検出回路６０の一部
を構成する。

【００２７】出力回路５０の出力電圧は、出力電圧アナ
ログ信号AS1 として取り出され、電流検出回路60からの
出力は、出力電流アナログ信号AS2 として取り出され、
それぞれディジタル制御部７０に入力される。ディジタ
ル制御部７０の出力は、出力端子OUT A 、OUT B から入
力回路のスイッチング素子にそれぞれ供給される。その
他の点では、出力電流検出回路６０の構成及び作用は先
に述べた実施例におけると同様である。図１０は、入力
側のスイッチング素子が２つ以上必要な場合の本発明の
さらに別の実施例を示すものである。この実施例におい
ても、入力回路は示されていないが、従来公知のプッシ
ュプル方式、シングルエンデッドプッシュプル方式、ハ
ーフブリッジ方式、フルブリッジ方式のいずれの方式を
採用することも可能である。この実施例では、出力回路
５０はチョークインプット方式の整流平滑化回路で構成
され、スイッチ回路４０の主変圧器４１の２次側コイル
４１２の各端に接続された２つのインダクタ５３１、５
３２を備える。それぞれのインダクタ５３１、５３２に
第１のダイオード５１及び第２のダイオード５２がそれ
ぞれ接続されている。ダイオード５１、５２は、それぞ
れ電流検出素子６１、６２を介して出力回路の出力端子
OUT2に接続されている。その他の構成は、図９の実施例
におけると同様である。

【００２８】

【効果】 本発明においては、出力整流平滑化回路の第
１及び第２のダイオードの両方に流れる電流を検出する
ので、出力回路の出力電流と同等な検出電圧を得ること
ができる。したがって、スイッチング動作制御のための
制御回路としてディジタル制御回路を使用し、該ディジ
タル制御回路に入力される出力電流値として、出力整流
回路内のダイオードを流れる電流の検出値を使用するス
イッチング電源装置において、制御回路のサンプル・ホ
ールド回路の出力にオーバーシュートを生じることがな
い。また、出力電流の検出値を電圧値に変換してディジ
タル制御部に出力するので、過電流時に定電流で出力電
圧を低下させる場合にも出力電流が異常に大きくなると
いう問題を解消することができ、信頼性の高いスイッチ
ング電源装置を得ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスイッチング電源装置の一実施例を示
す回路図である。

【図２】図１に示すスイッチング電源装置の詳細を示す
回路ずである。

【図３】出力電流として第１のダイオードを流れる電流
のみを検出する場合に生じるサンプル・ホールド回路の
信号波形を示す図表である。

【図４】本発明の第２の実施例を示す回路図である。

【図５】本発明の第３の実施例を示す回路図である。

【図６】本発明の第４の実施例を示す回路図である。

【図７】出力電流として第１のダイオードを流れる電流
のみを検出する場合に生じる電圧垂下特性の例を示す図
表である。

【図８】第１及び第２のダイオードの電流の検出信号を
OR接続ダイオードで合成した場合の波形を例を示す図表
である。

【図９】本発明の第５の実施例を示す回路図である。

【図１０】本発明の第６の実施例を示す回路図である。

【符合の説明】

２０・・・入力整流平滑化回路、４０・・・スイッチ回
路、４１・・・主変圧器、５０・・・出力回路、５１・
・・第１のダイオード、５２・・・第２のダイオード、
５３・・・インダクタ、６０・・・電流検出回路、６
１、６２・・・電流検出素子、７０・・・ディジタル制
御部、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三浦 幸一郎 東京都中央区日本橋１丁目13番１号 ティ ーディーケイ株式会社内 (72)発明者 前山 繁隆 東京都中央区日本橋１丁目13番１号 ティ ーディーケイ株式会社内 Ｆターム(参考） 5H730 AA15 AA20 BB23 BB57 CC01 DD04 EE02 EE03 EE08 EE10 FD01 FD31 FD51 FF09 VV01 XX03 XX15 XX23 XX35 XX47

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スイッチ手段により入力された電力をス
   イッチングして断続するパルス状の波形のスイッチング
   出力を形成するスイッチ回路と、 前記スイッチング出力を直流に変換する整流回路を有す
   る出力回路と、 前記出力回路の出力に応じて前記スイッチ回路のスイッ
   チング動作を制御するディジタル制御部と、を備え、 前記整流回路は、前記スイッチ回路のオン状態で導通す
   る第１のダイオードと前記スイッチ回路のオフ状態で導
   通する第２のダイオードとを少なくとも有しており、 前記ディジタル制御部は、 前記出力回路から出力される電圧及び電流を表す出力電
   圧アナログ信号及び出力電流アナログ信号を受けて、該
   出力電圧アナログ信号及び出力電流アナログ信号を、そ
   れぞれ出力電圧ディジタル信号及び出力電流ディジタル
   信号に変換し、前記出力電圧ディジタル信号及び前記出
   力電流ディジタル信号の少なくとも一つに基づいて、前
   記スイッチ回路のスイッチング周期と、オン時間又はオ
   フ時間の少なくとも一つを定める指令値を演算し、前記
   指令値に基づいて制御パルスを生成し、該制御パルスを
   前記スイッチ回路に供給してそのスイッチ動作を制御す
   るようになったスイッチング電源装置であって、 前記第１及び第２のダイオードに流れる電流を検出し、
   その検出信号を加算して出力電流に対応するアナログ信
   号を生成する出力電流検出回路が設けられ、このアナロ
   グ信号を前記制御部に入力して前記出力電流アナログ信
   号として前記指令値の演算に使用する、ことを特徴とす
   るスイッチング電源装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載したスイッチング電源装
   置であって、第１及び第２のダイオードに流れる電流の
   検出値を電流電圧変換回路により電圧信号に変換し加算
   して前記制御部に入力するようにしたことを特徴とする
   スイッチング電源装置。