JP2000139073A - Switching power supply circuit - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はスイッチング電源回
路に関し、特に商用交流電源を入力源とする機器の入力
回路に設けられるスイッチング電源回路に関するもので
ある。The present invention relates to a switching power supply circuit, and more particularly to a switching power supply circuit provided in an input circuit of a device using a commercial AC power supply as an input source.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、入力力率を改善しつつ負荷に直流
電圧を供給するスイッチング電源回路は、入力電流波形
の整形を目的として、商用交流電源を入力源とする各種
電源回路の入力回路に設けられる。また、スイッチング
電源回路は、入力電流に含まれる高調波成分を低減する
手段としても注目されている。このようなスイッチング
電源回路は、直流出力電圧が回路パラメータ、あるいは
外部から与えられる制御信号に従って所定の目標値に安
定化するように動作する。なかでも、制御信号により積
極的に直流出力電圧を変化させて、負荷に供給する電力
を制御し、負荷の動作状態を制御するという回路技術が
一般的化している。例えば、負荷が直流モータである場
合、その直流モータをより高速あるいはより高いトルク
で回転させたい場合は、直流出力電圧を増加させるよう
に制御信号を与えればよい。また、直流モータをより低
速あるいはより低いトルクで回転させたい場合は、直流
出力電圧を減少させるように制御信号を与えればよい。2. Description of the Related Art In recent years, a switching power supply circuit for supplying a DC voltage to a load while improving an input power factor has been applied to an input circuit of various power supply circuits using a commercial AC power supply as an input source for the purpose of shaping an input current waveform. Provided. Also, the switching power supply circuit has been receiving attention as means for reducing harmonic components contained in the input current. Such a switching power supply circuit operates such that the DC output voltage is stabilized at a predetermined target value according to circuit parameters or a control signal given from the outside. Above all, a circuit technique of actively changing a DC output voltage by a control signal, controlling power supplied to a load, and controlling an operation state of the load has become common. For example, if the load is a DC motor, and if it is desired to rotate the DC motor at higher speed or higher torque, a control signal may be provided to increase the DC output voltage. If it is desired to rotate the DC motor at a lower speed or a lower torque, a control signal may be given to reduce the DC output voltage.
【0003】このような可変直流出力電圧のスイッチン
グ電源回路はコンバータ回路を有し、入力交流電圧を全
波整流してコンバータ回路のインダクタに印加する。こ
のインダクタに流れるインダクタ電流を、入力電流に基
づいて制御されるスイッチ素子で開閉して所定の電圧の
交流に変換する。この交流を再度整流して直流出力電圧
に変換する。[0003] Such a switching power supply circuit of variable DC output voltage has a converter circuit, and full-wave rectifies an input AC voltage and applies it to an inductor of the converter circuit. The inductor current flowing through the inductor is opened and closed by a switch element controlled based on the input current, and is converted into an alternating current of a predetermined voltage. This AC is rectified again and converted into a DC output voltage.
【0004】直流出力電圧を変化させる場合、電流検出
回路で検出した電流検出信号をゲイン調整回路のゲイン
を変えることで調整して、スイッチ素子の開閉を制御す
る制御回路に伝達する。ゲイン調整回路に許されるゲイ
ンの最大値は、スイッチ素子の開期間においてインダク
タ電流が減少するときの勾配に基づいて決定される。イ
ンダクタ電流が減少するときの勾配が大きくなれば、ゲ
イン調整回路に許されるゲインの最大値は小さくなる。
図8に示すように、スイッチ素子の開期間においてイン
ダクタ電流が減少するときの勾配は、直流出力電圧に比
例する。すなわち、電流検出信号を制御回路に伝達する
際の、ゲイン調整回路のゲインの最大値の変化(以下、
理想的なゲイン特性と記す)は、図9に示すように、直
流出力電圧に反比例して変化する。When the DC output voltage is changed, the current detection signal detected by the current detection circuit is adjusted by changing the gain of the gain adjustment circuit, and is transmitted to a control circuit that controls opening and closing of the switch element. The maximum value of the gain allowed for the gain adjustment circuit is determined based on the gradient when the inductor current decreases during the open period of the switch element. If the slope when the inductor current decreases becomes larger, the maximum value of the gain allowed for the gain adjustment circuit becomes smaller.
As shown in FIG. 8, the slope when the inductor current decreases during the open period of the switch element is proportional to the DC output voltage. That is, when transmitting the current detection signal to the control circuit, the change in the maximum value of the gain of the gain adjustment circuit
The ideal gain characteristic) changes in inverse proportion to the DC output voltage as shown in FIG.
【0005】スイッチング電源回路設計時には、スイッ
チ素子の開期間においてインダクタ電流が減少するとき
の勾配が最も大きくなる条件、すなわち直流出力電圧が
最大となる条件を想定して、ゲイン調整回路のゲインを
決定する。また、直流出力電圧が最大値より小さくなる
条件に対しては、ゲイン調整回路のゲインは余裕を設け
て設計する必要があった。例えば、図9において、直流
出力電圧の最大値Vmaxから、その1/2の最小値Vmin
までをスイッチング電源回路の動作範囲として設計する
場合、最小値Vminにおいては、ゲイン調整回路に許さ
れるゲインの最大値がGmaxであるが、最大値Vmaxにお
いては、ゲインは最大値Gmaxの半分のGhとなる。こ
のように、直流出力電圧が最大値より低い場合は、その
電圧においてゲイン調整回路に許されるゲインの最大値
が得られないため、許される最大の電流検出信号を制御
回路に伝達することができない。従って、入力電流波形
を所望の入力電流指令信号の波形に充分に近づけること
ができず所望の入力電流指令信号の波形とはかけ離れた
波形となる。その結果、充分に入力電流の高調波成分を
低減させ、入力力率を改善することがが出来ないという
問題があった。In designing the switching power supply circuit, the gain of the gain adjustment circuit is determined on the assumption that the gradient when the inductor current decreases during the open period of the switch element is the largest, that is, the DC output voltage is the maximum. I do. Further, under the condition that the DC output voltage becomes smaller than the maximum value, the gain of the gain adjustment circuit needs to be designed with a margin. For example, in FIG. 9, the maximum value Vmax of the DC output voltage is reduced to a minimum value Vmin
Is designed as the operating range of the switching power supply circuit, at the minimum value Vmin, the maximum value of the gain allowed for the gain adjustment circuit is Gmax, but at the maximum value Vmax, the gain is Gh, which is half of the maximum value Gmax. Becomes As described above, when the DC output voltage is lower than the maximum value, the maximum value of the gain allowed for the gain adjustment circuit cannot be obtained at that voltage, and thus the maximum allowable current detection signal cannot be transmitted to the control circuit. . Therefore, the input current waveform cannot be made sufficiently close to the waveform of the desired input current command signal, resulting in a waveform far from the waveform of the desired input current command signal. As a result, there is a problem that the harmonic component of the input current cannot be sufficiently reduced and the input power factor cannot be improved.
【0006】この問題を解決する技術として従来、Y. Z
hao et al, "Design of a Power Factor Correction Ci
rcuit with Wide Output Voltage Range", Proceedings
ofthe Virginia Power Electronics Center Seminar,
1997 に記載されたものが知られている。これによる
と、入力電流検出信号の経路に、直流出力電圧に従って
段階的に変化するゲイン特性を持つ検出電流ゲイン調整
回路を設け、入力電流検出信号に対するゲイン調整回路
のゲインを理想的なゲイン特性により近づける。スイッ
チング電源回路の広い動作範囲にわたって、ゲイン調整
回路のゲインを直流出力電圧に対して許される最大のゲ
インに近い値が得られる。その結果、直流出力電圧を安
定化しつつ、入力電源からの入力力率を適切に改善する
制御が可能になる。[0006] As a technique for solving this problem, conventionally, Y. Z
hao et al, "Design of a Power Factor Correction Ci
rcuit with Wide Output Voltage Range ", Proceedings
ofthe Virginia Power Electronics Center Seminar,
The one described in 1997 is known. According to this, a detection current gain adjustment circuit having a gain characteristic that changes stepwise according to the DC output voltage is provided in the path of the input current detection signal, and the gain of the gain adjustment circuit with respect to the input current detection signal is adjusted according to the ideal gain characteristic. Get closer. Over a wide operating range of the switching power supply circuit, the gain of the gain adjustment circuit is close to the maximum gain allowed for the DC output voltage. As a result, it is possible to perform control for appropriately improving the input power factor from the input power source while stabilizing the DC output voltage.
【0007】以下、この従来のスイッチング電源回路に
ついて図面を参照しつつ説明する。図10は従来のスイ
ッチング電源回路の回路構成図である。図10に示すよ
うに、交流電源10Aが入力端子10を介して整流回路
20に接続され、整流回路20の出力端はコンバータ回
路30に接続されている。コンバータ回路30のスイッ
チ素子32は制御回路70によって開閉される。コンバ
ータ回路30の出力は出力端子63を経て負荷63Aに
供給される。制御回路70の直流出力電圧指令信号入力
端子90には直流出力電圧指令部100が接続されてい
る。Hereinafter, the conventional switching power supply circuit will be described with reference to the drawings. FIG. 10 is a circuit configuration diagram of a conventional switching power supply circuit. As shown in FIG. 10, an AC power supply 10A is connected to a rectifier circuit 20 via an input terminal 10, and an output terminal of the rectifier circuit 20 is connected to a converter circuit 30. The switch element 32 of the converter circuit 30 is opened and closed by the control circuit 70. The output of converter circuit 30 is supplied to load 63A via output terminal 63. A DC output voltage command unit 100 is connected to a DC output voltage command signal input terminal 90 of the control circuit 70.
【0008】コンバータ回路30は、整流回路20の出
力端に直列に接続されたインダクタ31と、整流回路2
0の出力にインダクタ31を介して並列に接続されたス
イッチ素子32と、インダクタ31に直列に接続された
ダイオード33と、スイッチ素子32にダイオード33
を介して並列に接続されたコンデンサ34とを有する。
整流回路20の接地配線部に整流回路20を流れる電流
を検出し、電流検出信号を出力する電流検出回路40が
設けられている。整流回路20の出力端に並列にコンバ
ータ回路30、及び整流回路20の電圧を検出し入力電
圧検出信号を出力する、入力電圧検出回路50が接続さ
れている。コンバータ回路30のコンデンサ34に並列
にコンバータ回路30の直流出力電圧を検出し、直流出
力電圧検出信号を出力する直流出力電圧検出回路60が
接続されている。[0008] The converter circuit 30 includes an inductor 31 connected in series to an output terminal of the rectifier circuit 20 and a rectifier circuit 2.
0, a switch element 32 connected in parallel via an inductor 31, an inductor 33 connected in series to the inductor 31, and a diode 33 connected to the switch element 32.
And a capacitor 34 connected in parallel via
A current detection circuit 40 that detects a current flowing through the rectifier circuit 20 and outputs a current detection signal is provided at a ground wiring portion of the rectifier circuit 20. A converter circuit 30 and an input voltage detection circuit 50 that detects a voltage of the rectification circuit 20 and outputs an input voltage detection signal are connected in parallel to an output terminal of the rectification circuit 20. A DC output voltage detection circuit 60 that detects a DC output voltage of the converter circuit 30 and outputs a DC output voltage detection signal is connected in parallel with the capacitor 34 of the converter circuit 30.
【0009】制御回路70において、直流出力電圧誤差
増幅器71は、前記直流出力電圧検出信号と前記直流出
力電圧指令信号とを入力とし、両者の間の誤差を求めか
つ増幅して出力電圧誤差増幅信号として出力する。可変
ゲイン増幅器72は、前記出力電圧誤差増幅信号と前記
入力電圧検出信号とを入力とし、入力電流指令信号を出
力する。不連続型検出電流ゲイン調整回路73は、前記
電流検出信号と前記直流出力電圧検出信号とを入力と
し、直流出力電圧に応じて不連続に変化するゲインで電
流検出信号を増幅あるいは減衰した検出電流ゲイン調整
出力信号を出力する。電流誤差増幅回路75は、前記入
力電流指令信号と前記検出電流ゲイン調整出力信号とを
入力とし、両者の間の誤差を増幅した電流誤差増幅信号
を出力する。PWMパルス信号発生回路76は、前記電
流誤差増幅信号を入力とし前記コンバータ回路30の前
記スイッチ素子32を開閉するためのパルス幅変調信号
(以下、PWMパルス信号と記す)を出力する。In the control circuit 70, a DC output voltage error amplifier 71 receives the DC output voltage detection signal and the DC output voltage command signal, obtains and amplifies an error between the two, and amplifies the output voltage error signal. Output as The variable gain amplifier 72 receives the output voltage error amplification signal and the input voltage detection signal as inputs and outputs an input current command signal. The discontinuous detection current gain adjustment circuit 73 receives the current detection signal and the DC output voltage detection signal as input, and amplifies or attenuates the current detection signal with a gain that changes discontinuously according to the DC output voltage. Outputs the gain adjustment output signal. The current error amplifier circuit 75 receives the input current command signal and the detected current gain adjustment output signal as inputs, and outputs a current error amplification signal obtained by amplifying an error between the two. The PWM pulse signal generation circuit 76 receives the current error amplification signal as an input and outputs a pulse width modulation signal (hereinafter, referred to as a PWM pulse signal) for opening and closing the switch element 32 of the converter circuit 30.
【0010】図11は、前記制御回路70の不連続型検
出電流ゲイン調整回路73の回路図である。図11に示
すように、不連続型検出電流ゲイン調整回路73は、電
流検出信号の入力端に直列に接続された抵抗R1と、抵
抗R1の出力側に並列に抵抗R2と、スイッチS1を介
して抵抗R3、スイッチS2を介して抵抗R4とがそれ
ぞれ接続されている。ロジック回路74は、直流出力電
圧に対して所定の2つのしきい値を設けて、直流出力電
圧の大小によってスイッチS1およびスイッチS2をそ
れぞれ開閉駆動する。FIG. 11 is a circuit diagram of the discontinuous detection current gain adjustment circuit 73 of the control circuit 70. As shown in FIG. 11, the discontinuous detection current gain adjustment circuit 73 includes a resistor R1 connected in series to the input terminal of the current detection signal, a resistor R2 connected in parallel to the output side of the resistor R1, and a switch S1. The resistor R3 is connected to the resistor R4 via the switch S2. The logic circuit 74 sets two predetermined threshold values for the DC output voltage, and drives the switches S1 and S2 to open and close according to the magnitude of the DC output voltage.
【0011】以下、従来のスイッチング電源回路の動作
について図面を参照しながら説明する。コンバータ回路
30のインダクタ31に流れるインダクタ電流は、スイ
ッチ素子32の閉期間に増加し、スイッチ素子32の開
期間に減少する。インダクタ電流およびインダクタ電流
の高周波成分を除いた入力電流を増加させる場合は、閉
時間比率(以下デューティ比と記す)の大きいスイッチ
ング周期のPWMパルス信号を続ければよい。また減少
させる場合は、デューティ比の小さいスイッチング周期
のPWMパルス信号を続ければよい。整流回路20の出
力端には、交流電源の電圧を全波整流した直流電圧が得
られる。入力電圧検出部50は、この直流電圧を抵抗5
1と抵抗52で分圧した入力電圧検出信号を可変ゲイン
増幅器72に出力する。The operation of the conventional switching power supply circuit will be described below with reference to the drawings. The inductor current flowing through the inductor 31 of the converter circuit 30 increases during the closed period of the switch element 32 and decreases during the open period of the switch element 32. In order to increase the inductor current and the input current excluding the high-frequency component of the inductor current, a PWM pulse signal of a switching cycle having a large closing time ratio (hereinafter referred to as a duty ratio) may be continued. In the case of decreasing the duty ratio, a PWM pulse signal having a switching cycle with a small duty ratio may be continued. At the output end of the rectifier circuit 20, a DC voltage obtained by full-wave rectifying the voltage of the AC power supply is obtained. The input voltage detection unit 50 detects this DC voltage
1 and the input voltage detection signal divided by the resistor 52 is output to the variable gain amplifier 72.
【0012】一方、直流出力電圧検出部60は、コンバ
ータ回路30の出力電圧を抵抗61と抵抗62で分圧し
た直流出力電圧検出信号を直流出力電圧誤差増幅器71
に印加する。直流出力電圧誤差増幅器71は、直流出力
電圧検出信号と直流出力電圧指令部100より出力され
る直流出力電圧指令信号との誤差を求めかつ増幅する。
その直流出力電圧誤差増幅器71は、直流の出力電圧誤
差増幅信号を可変ゲイン増幅器72に印加する。可変ゲ
イン増幅器72は、入力電圧検出信号と出力電圧誤差増
幅信号とから入力電流指令信号を生成し、電流誤差増幅
器75の一方の入力端に印加する。本従来例では、可変
ゲイン増幅器72として乗算器を用いている。従って、
可変ゲイン増幅器72から電流誤差増幅回路75に入力
する入力電流指令信号の波形は、交流電源の電圧波形を
全波整流した電圧波形に相似であり、直流出力電圧と直
流出力電圧指令信号との誤差に応じてその波高値が変化
する。On the other hand, a DC output voltage detecting section 60 converts a DC output voltage detection signal obtained by dividing the output voltage of the converter circuit 30 by resistors 61 and 62 into a DC output voltage error amplifier 71.
Is applied. The DC output voltage error amplifier 71 obtains and amplifies an error between the DC output voltage detection signal and the DC output voltage command signal output from the DC output voltage command unit 100.
The DC output voltage error amplifier 71 applies a DC output voltage error amplified signal to the variable gain amplifier 72. The variable gain amplifier 72 generates an input current command signal from the input voltage detection signal and the output voltage error amplification signal, and applies it to one input terminal of the current error amplifier 75. In this conventional example, a multiplier is used as the variable gain amplifier 72. Therefore,
The waveform of the input current command signal input from the variable gain amplifier 72 to the current error amplification circuit 75 is similar to the voltage waveform obtained by full-wave rectifying the voltage waveform of the AC power supply, and the error between the DC output voltage and the DC output voltage command signal is obtained. The peak value changes according to.
【0013】電流誤差増幅回路75は、不連続型検出電
流ゲイン調整回路73から出力される検出電流ゲイン調
整出力信号と前記入力電流指令信号との誤差を増幅した
電流誤差増幅信号をPWMパルス信号発生回路76に印
加する。PWMパルス信号発生回路76は、電流誤差増
幅信号に基づきPWMパルスのデューティ比を調整す
る。制御回路70は、入力電流波形を可変ゲイン増幅器
72から出力される入力電流指令信号の波形に近づける
ようにPWMパルス信号のデューティ比を変化させる。The current error amplification circuit 75 generates a PWM pulse signal by amplifying a current error amplification signal obtained by amplifying an error between the detection current gain adjustment output signal output from the discontinuous detection current gain adjustment circuit 73 and the input current command signal. Applied to the circuit 76. The PWM pulse signal generation circuit 76 adjusts the duty ratio of the PWM pulse based on the current error amplification signal. The control circuit 70 changes the duty ratio of the PWM pulse signal so that the input current waveform approaches the waveform of the input current command signal output from the variable gain amplifier 72.
【0014】不連続型検出電流ゲイン調整回路73にお
いて、直流出力電圧が所定の2つのしきい値より小さい
場合は、ロジック回路74はスイッチS1、スイッチS
2をともに開にする。電流検出信号源である電流検出回
路40のインピーダンスが抵抗R1、R2より十分小さ
く、検出電流ゲイン調整出力信号の印加される電流誤差
増幅回路75のインピーダンスが抵抗R1、R2より十
分大きいと仮定した場合、不連続型検出電流ゲイン調整
回路73は抵抗R1と抵抗R2との分圧回路とみなせる
ので、不連続型検出電流ゲイン調整回路73のゲインG
は下記の式(1)で与えられる。In the discontinuous detection current gain adjusting circuit 73, when the DC output voltage is smaller than two predetermined thresholds, the logic circuit 74 includes the switch S1 and the switch S
Open 2 together. Assuming that the impedance of the current detection circuit 40, which is the current detection signal source, is sufficiently smaller than the resistances R1 and R2, and the impedance of the current error amplifier 75 to which the detection current gain adjustment output signal is applied is sufficiently larger than the resistances R1 and R2. Since the discontinuous detection current gain adjusting circuit 73 can be regarded as a voltage dividing circuit of the resistors R1 and R2, the gain G of the discontinuous detection current gain adjusting circuit 73 is
Is given by the following equation (1).
【0015】 G=R1/(R1+R2) (1)G = R1 / (R1 + R2) (1)
【0016】直流出力電圧が大きくなり第1のしきい値
を超えると、ロジック回路74がこれを判定し第1のス
イッチS1を閉にする。その結果、抵抗R3が抵抗R2
に並列に接続され、抵抗R2と抵抗R3の並列合成抵抗
値をRaとすると、不連続型検出電流ゲイン調整回路7
3のゲインGaは下記の式(2)で与えられる。When the DC output voltage increases and exceeds the first threshold value, the logic circuit 74 determines this and closes the first switch S1. As a result, the resistor R3 becomes the resistor R2
And the discontinuous detection current gain adjusting circuit 7 is connected in parallel with the resistor R2 and the resistor R3.
The gain Ga of 3 is given by the following equation (2).
【0017】 Ga=Ra/(R1+Ra) (2)Ga = Ra / (R1 + Ra) (2)
【0018】直流出力電圧が大きくなり第2のしきい値
を超えると、ロジック回路74がこれを判定し第2のス
イッチS2を閉にする。その結果、抵抗R2、R3、R
4が並列に接続され、抵抗R2と抵抗R3と抵抗R4の
並列合成抵抗値をRbとすると、不連続型検出電流ゲイ
ン調整回路73のゲインGbは下記の式(3)で与えら
れる。When the DC output voltage increases and exceeds the second threshold value, the logic circuit 74 determines this and closes the second switch S2. As a result, the resistors R2, R3, R
4 are connected in parallel, and assuming that the parallel combined resistance value of the resistor R2, the resistor R3, and the resistor R4 is Rb, the gain Gb of the discontinuous detection current gain adjustment circuit 73 is given by the following equation (3).
【0019】 Gb=Rb/(R1+Rb) (3)Gb = Rb / (R1 + Rb) (3)
【0020】抵抗値はR2>Ra>Rbの関係にあるた
め、ゲインの関係はG>Ga>Gbであり、直流出力電
圧に対する不連続型検出電流ゲイン調整回路73のゲイ
ンの変化は、図12に示すように、直流出力電圧の増加
に応じて階段状に不連続に減少する特性となる。その結
果、直流出力電圧の変化に応じてゲイン調整回路のゲイ
ンを調整しない場合に比べ、理想的なゲイン特性により
近い特性が得られる。Since the resistance values have the relationship of R2>Ra> Rb, the relationship of gain is G>Ga> Gb, and the change of the gain of the discontinuous detection current gain adjusting circuit 73 with respect to the DC output voltage is shown in FIG. As shown in (1), the characteristic is such that it decreases stepwise in a discontinuous manner as the DC output voltage increases. As a result, a characteristic closer to an ideal gain characteristic can be obtained as compared with a case where the gain of the gain adjustment circuit is not adjusted according to a change in the DC output voltage.
【0021】以上に説明した原理によって、図11のス
イッチング電源回路は、検出電流ゲイン調整機能を持た
ないスイッチング電源回路に比べ、理想的なゲイン特性
に近づいたゲインで電流検出信号を増幅あるいは減衰さ
せる。その結果、スイッチング電源回路の広い動作範囲
にわたって直流出力電圧を安定化しつつ入力電源からの
入力力率を改善するような制御をする。According to the principle described above, the switching power supply circuit of FIG. 11 amplifies or attenuates a current detection signal with a gain approaching an ideal gain characteristic, as compared with a switching power supply circuit having no detection current gain adjustment function. . As a result, control is performed to improve the input power factor from the input power supply while stabilizing the DC output voltage over a wide operating range of the switching power supply circuit.
【0022】[0022]
【発明が解決しようとする課題】上記の従来のスイッチ
ング電源回路は、直流出力電圧を安定化しつつ入力力率
を改善する機能を備え、直流出力電圧が可変である。し
かし、直流出力電圧の変化に応じて検出電流に対するゲ
イン調整回路のゲインを自動的に調整しようとする場
合、不連続型検出電流ゲイン調整回路73のゲインの変
化が不連続であり、切り替わり点において不連続型検出
電流ゲイン調整回路73の状態が急激に変化する。従っ
て、動作が不安定となるか、あるいは直流出力電圧の微
小変動が発生し、負荷に悪影響を及ぼすという問題があ
った。The above conventional switching power supply circuit has a function of improving the input power factor while stabilizing the DC output voltage, and the DC output voltage is variable. However, when trying to automatically adjust the gain of the gain adjustment circuit with respect to the detection current according to the change in the DC output voltage, the change in the gain of the discontinuous detection current gain adjustment circuit 73 is discontinuous, and at the switching point. The state of the discontinuous detection current gain adjustment circuit 73 changes rapidly. Accordingly, there has been a problem that the operation becomes unstable or a minute change in the DC output voltage occurs, which adversely affects the load.
【0023】本発明は、直流出力電圧を安定化しつつ動
作範囲全体に渡って適確、かつ安定に入力電流の高調波
成分を低減し、入力力率の改善を行うスイッチング電源
回路を提供することを目的とする。An object of the present invention is to provide a switching power supply circuit that stably stabilizes a DC output voltage, reduces harmonic components of an input current accurately and stably over the entire operation range, and improves an input power factor. With the goal.
【0024】[0024]
【課題を解決するための手段】本発明のスイッチング電
源回路は、交流電源から供給される交流電圧を整流する
整流回路と、前記整流回路の出力端に接続され、前記交
流電圧の周波数より充分に高い周波数でスイッチング動
作を行い、平滑された直流出力電圧を出力するコンバー
タ回路と、前記整流回路の出力電流を検出し、電流検出
信号を出力する電流検出回路と、前記整流回路の出力電
圧を検出し、入力電圧検出信号を出力する入力電圧検出
回路と、前記コンバータ回路が出力する直流出力電圧を
検出し、直流出力電圧検出信号を出力する直流電圧検出
回路と、前記直流出力電圧の電圧値を指令する直流出力
電圧指令信号を出力する直流出力電圧指令部と、前記コ
ンバータ回路のスイッチング動作を制御する制御回路と
を有している。前記制御回路は、前記直流出力電圧検出
信号と前記直流出力電圧指令信号とを入力とし、両者の
間の誤差を求めかつ増幅して出力電圧誤差増幅信号とし
て出力する直流出力電圧誤差増幅器と、前記電流検出信
号と前記直流出力電圧検出信号とを入力とし、前記電流
検出信号を増幅しあるいは減衰させた検出電流ゲイン調
整出力信号を出力する前記直流出力電圧に従って連続的
に変化するゲインを有する連続型検出電流ゲイン調整回
路と、前記出力電圧誤差増幅信号と前記入力電圧検出信
号とを入力とし入力電流指令信号を出力する可変ゲイン
増幅器と、前記入力電流指令信号と前記検出電流ゲイン
調整出力信号とを入力とし、両者の間の誤差を増幅して
電流誤差増幅信号を出力する電流誤差増幅回路と、前記
電流誤差増幅信号を入力とし前記コンバータ回路のスイ
ッチ素子を開閉するためのPWMパルス信号を出力する
PWMパルス信号発生回路とを有することを特徴とす
る。A switching power supply circuit according to the present invention includes a rectifier circuit for rectifying an AC voltage supplied from an AC power supply, and a rectifier circuit connected to an output terminal of the rectifier circuit. A switching circuit that performs a switching operation at a high frequency and outputs a smoothed DC output voltage, a current detection circuit that detects an output current of the rectifier circuit and outputs a current detection signal, and detects an output voltage of the rectifier circuit An input voltage detection circuit that outputs an input voltage detection signal, a DC voltage detection circuit that detects a DC output voltage output by the converter circuit, and outputs a DC output voltage detection signal, and a voltage value of the DC output voltage. It has a DC output voltage command section for outputting a DC output voltage command signal for commanding, and a control circuit for controlling a switching operation of the converter circuit. A DC output voltage error amplifier that receives the DC output voltage detection signal and the DC output voltage command signal, obtains an error between the two, amplifies and outputs the amplified output voltage error signal, A continuous type having a current detection signal and the DC output voltage detection signal as inputs, and a detection current gain adjustment output signal obtained by amplifying or attenuating the current detection signal and having a gain that continuously changes according to the DC output voltage. A detection current gain adjustment circuit, a variable gain amplifier that receives the output voltage error amplification signal and the input voltage detection signal and outputs an input current command signal, and the input current command signal and the detection current gain adjustment output signal. As an input, a current error amplifier circuit that amplifies the error between the two and outputs a current error amplified signal, and the current error amplified signal as an input and And having a PWM pulse signal generating circuit for outputting a PWM pulse signal for opening and closing the switching elements of the inverter circuit.
【0025】このスイッチング電源回路は、連続型検出
電流ゲイン調整回路を有しているので、直流出力電圧の
変化に従って連続的に変化するゲイン特性で、前記電流
検出信号を増幅しあるいは減衰させた検出電流ゲイン調
整出力信号を出力することができる。従って、直流出力
電圧を安定化しつつ動作範囲全体にわたって適確かつ安
定に入力電流の高調波成分を低減し、入力力率の改善を
実現できる。Since this switching power supply circuit has a continuous detection current gain adjustment circuit, a detection characteristic that amplifies or attenuates the current detection signal with a gain characteristic that continuously changes in accordance with a change in the DC output voltage. A current gain adjustment output signal can be output. Therefore, the harmonic component of the input current can be reduced accurately and stably over the entire operation range while stabilizing the DC output voltage, and the input power factor can be improved.
【0026】また、前記連続型検出電流ゲイン調整回路
は、前記検出電流ゲイン調整出力信号のレベルを前記直
流出力電圧の増加に応じて直線状に減少させるのが好ま
しい。また、前記連続型検出電流ゲイン調整回路は、前
記検出電流ゲイン調整出力信号を前記直流出力電圧の増
加に応じて所定のしきい値において勾配が変化する直線
状に減少させるのが好ましい。また、前記連続型検出電
流ゲイン調整回路は、前記検出電流ゲイン調整出力信号
を前記直流出力電圧の増加に反比例して減少させるのが
好ましい。さらに、前記可変ゲイン増幅器は、乗算器を
有するのが好ましい。Preferably, the continuous detection current gain adjustment circuit linearly reduces the level of the detection current gain adjustment output signal in accordance with an increase in the DC output voltage. Further, it is preferable that the continuous detection current gain adjustment circuit decreases the detection current gain adjustment output signal linearly with a gradient changing at a predetermined threshold value in accordance with an increase in the DC output voltage. Preferably, the continuous detection current gain adjustment circuit decreases the detection current gain adjustment output signal in inverse proportion to an increase in the DC output voltage. Further, the variable gain amplifier preferably has a multiplier.
【0027】[0027]
【発明の実施の形態】以下、本発明のスイッチング電源
回路の好適な実施例について図面を参照しながら説明す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of a switching power supply circuit according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0028】《実施例1》図1は、本発明の実施例1の
スイッチング電源回路の構成を示すブロック図である。
従来例のスイッチング電源回路と同一部分には同一符号
を付して説明する。図1において、実施例1のスイッチ
ング電源回路は、交流電源10Aが入力端子10を介し
て、全波整流する整流回路20に接続され、整流回路2
0の出力端はコンバータ回路30に接続されている。整
流回路20の接地配線側には電流検出回路40が、整流
回路20の出力端には入力電圧検出回路50がそれぞれ
設けられている。コンバータ回路30の出力端には直流
出力電圧検出回路60が設けられている。コンバータ回
路30のスイッチ素子32は制御回路80によって開閉
される。コンバータ回路30の出力は出力端子63を経
て負荷63Aに供給される。制御回路80の直流出力電
圧指令信号入力端子90に接続された直流出力電圧指令
信号を出力する直流電圧指令部100を有する。Embodiment 1 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a switching power supply circuit according to Embodiment 1 of the present invention.
The same parts as those of the conventional switching power supply circuit are denoted by the same reference numerals and described. In FIG. 1, the switching power supply circuit according to the first embodiment includes an AC power supply 10 </ b> A connected to a rectifier circuit 20 that performs full-wave rectification via an input terminal 10, and a rectifier circuit 2.
The output terminal of 0 is connected to the converter circuit 30. A current detection circuit 40 is provided on the ground wiring side of the rectifier circuit 20, and an input voltage detection circuit 50 is provided on an output terminal of the rectifier circuit 20. A DC output voltage detection circuit 60 is provided at an output terminal of the converter circuit 30. The switch element 32 of the converter circuit 30 is opened and closed by the control circuit 80. The output of converter circuit 30 is supplied to load 63A via output terminal 63. The control circuit 80 includes a DC voltage command unit 100 connected to a DC output voltage command signal input terminal 90 for outputting a DC output voltage command signal.
【0029】コンバータ回路30は、整流回路20の出
力端に直列に接続されたインダクタ31と、インダクタ
31を介して整流回路20の出力端に並列に接続された
スイッチ素子32と、インダクタ31に直列に接続され
たダイオード33と、ダイオード33を介してスイッチ
素子32と並列に接続されたコンデンサ34とを有す
る。制御回路80において、直流出力電圧誤差増幅器7
1は、前記直流出力電圧検出信号と前記直流出力電圧指
令信号とを入力とし、両者の間の誤差を求めかつ増幅し
て出力電圧誤差増幅信号として出力する。可変ゲイン増
幅器72は、前記出力電圧誤差増幅信号と前記入力電圧
検出信号とを入力とし、入力電流指令信号を出力する。
連続型検出電流ゲイン調整回路81は、前記電流検出信
号と前記直流出力電圧検出信号とを入力とし、検出電流
ゲイン調整出力信号を出力する。電流誤差増幅器75
は、前記入力電流指令信号と前記検出電流ゲイン調整出
力信号とを入力とし、両者の間の誤差を増幅して電流誤
差増幅信号を出力する。PWMパルス信号発生回路76
は、前記電流誤差増幅信号を入力とし前記コンバータ回
路30の前記スイッチ素子32を開閉駆動するためのP
WMパルス信号を出力する。The converter circuit 30 includes an inductor 31 connected in series to the output terminal of the rectifier circuit 20, a switch element 32 connected in parallel to the output terminal of the rectifier circuit 20 via the inductor 31, and a serial connection to the inductor 31. , And a capacitor 34 connected in parallel with the switch element 32 via the diode 33. In the control circuit 80, the DC output voltage error amplifier 7
1 receives the DC output voltage detection signal and the DC output voltage command signal as input, finds and amplifies an error between the two, and outputs it as an output voltage error amplified signal. The variable gain amplifier 72 receives the output voltage error amplification signal and the input voltage detection signal as inputs and outputs an input current command signal.
The continuous detection current gain adjustment circuit 81 receives the current detection signal and the DC output voltage detection signal as inputs and outputs a detection current gain adjustment output signal. Current error amplifier 75
Receives the input current command signal and the detected current gain adjustment output signal, amplifies the error between the two, and outputs a current error amplified signal. PWM pulse signal generation circuit 76
Is a P for inputting the current error amplified signal and driving the switching element 32 of the converter circuit 30 to open and close.
It outputs a WM pulse signal.
【0030】本実施例1のスイッチング電源回路は、図
10に示す従来例の不連続型検出電流ゲイン調整回路7
3に代わるものとして、直流出力電圧に応じて連続的に
変化するゲインで前記電流検出信号を増幅しあるいは減
衰させた検出電流ゲイン調整出力信号を出力する連続型
検出電流ゲイン調整回路81を使用している。The switching power supply circuit according to the first embodiment has a discontinuous detection current gain adjusting circuit 7 shown in FIG.
As an alternative to 3, a continuous detection current gain adjustment circuit 81 that outputs a detection current gain adjustment output signal that amplifies or attenuates the current detection signal with a gain that continuously changes according to the DC output voltage is used. ing.
【0031】図2は、実施例1のスイッチング電源回路
の特徴部分である連続型検出電流ゲイン調整回路81の
構成を示す回路図である。図3は、実施例1のスイッチ
ング電源回路における直流出力電圧に対する検出電流ゲ
イン調整回路のゲイン特性を示すグラフである。本実施
例1の連続型検出電流ゲイン調整回路81は、バッファ
83を介して入力した直流出力電圧を制御電流Icontに
変換する電圧−電流変換回路84と、電流検出信号と制
御電流Icontとを入力し、検出電流ゲイン調整出力信号
を出力するゲイン可変型内部増幅器として乗算器IC
(ローム社製BA6110)82とを有する。この連続
型検出電流ゲイン調整回路81では、入力した直流出力
電圧は、バッファ83において、直流出力電圧の増加に
対して減少する負の係数で比例する直流電圧に変換され
る。そして、電圧−電流変換回路84において、直流出
力電圧に対して負の係数で比例する制御電流Icontに変
換されて、乗算器IC82に入力される。一方、スイッ
チング電流の電流検出信号が乗算器IC82に入力さ
れ、制御電流Icontを乗じた値になって検出電流ゲイン
調整出力信号として出力される。出力される検出電流ゲ
イン調整出力信号のレベルは、直流出力電圧の増加に応
じて直線状に減少する。従って、この連続型検出電流ゲ
イン調整回路81は、図3に示すように、スイッチング
電源回路の実用的な出力電圧範囲において、理想的なゲ
イン特性に近いゲイン特性で検出電流ゲイン調整信号を
出力することができる。FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of the continuous detection current gain adjustment circuit 81 which is a characteristic part of the switching power supply circuit of the first embodiment. FIG. 3 is a graph illustrating a gain characteristic of the detection current gain adjustment circuit with respect to a DC output voltage in the switching power supply circuit according to the first embodiment. The continuous detection current gain adjustment circuit 81 of the first embodiment receives a voltage-current conversion circuit 84 that converts a DC output voltage input via a buffer 83 into a control current Icont, and receives a current detection signal and a control current Icont. And a multiplier IC as a variable gain internal amplifier for outputting a detection current gain adjustment output signal.
(BA6110 manufactured by ROHM). In the continuous detection current gain adjustment circuit 81, the input DC output voltage is converted in the buffer 83 into a DC voltage proportional to a negative coefficient that decreases with an increase in the DC output voltage. Then, the voltage-current conversion circuit 84 converts the DC current into a control current Icont that is proportional to the DC output voltage by a negative coefficient and inputs the control current Icont to the multiplier IC 82. On the other hand, the current detection signal of the switching current is input to the multiplier IC82, and is output as a detection current gain adjustment output signal as a value obtained by multiplying the control current Icont. The level of the output detection current gain adjustment output signal decreases linearly as the DC output voltage increases. Therefore, as shown in FIG. 3, the continuous detection current gain adjustment circuit 81 outputs a detection current gain adjustment signal with a gain characteristic close to an ideal gain characteristic in a practical output voltage range of the switching power supply circuit. be able to.
【0032】次に、実施例1のスイッチング電源回路の
動作について説明する。整流回路20の出力端には、交
流電源の電圧波形を全波整流した電圧波形が得られる。
入力電圧検出回路50は、この電圧を抵抗51、52で
分圧した相似形の電圧波形の入力電圧検出信号を可変ゲ
イン増幅器72に出力する。一方、直流出力電圧検出回
路60で検出した出力電圧は、抵抗61、62で分圧さ
れて、直流電圧検出信号として直流出力電圧誤差増幅器
71に入力される。直流出力電圧誤差増幅器71は、こ
の直流電圧検出信号と直流出力電圧指令部100から出
力される直流出力指令信号との誤差を求めかつ増幅して
生成した出力電圧誤差増幅信号を可変ゲイン増幅器72
に出力する。Next, the operation of the switching power supply circuit according to the first embodiment will be described. At the output terminal of the rectifier circuit 20, a voltage waveform obtained by full-wave rectifying the voltage waveform of the AC power supply is obtained.
The input voltage detection circuit 50 outputs to the variable gain amplifier 72 an input voltage detection signal having a similar voltage waveform obtained by dividing this voltage by the resistors 51 and 52. On the other hand, the output voltage detected by the DC output voltage detection circuit 60 is divided by the resistors 61 and 62 and input to the DC output voltage error amplifier 71 as a DC voltage detection signal. The DC output voltage error amplifier 71 obtains an error between the DC voltage detection signal and the DC output command signal output from the DC output voltage command section 100 and amplifies the output voltage error amplified signal generated by the variable gain amplifier 72.
Output to
【0033】可変ゲイン増幅器72は、入力電圧検出部
50から出力される入力電圧検出信号と直流出力電圧誤
差増幅器71から出力される出力電圧誤差増幅信号とか
ら入力電流指令信号を生成し電流誤差増幅回路75に出
力する。電流誤差増幅回路75は、この入力電流指令信
号と上述した連続型検出電流ゲイン調整回路81から出
力される検出電流ゲイン調整出力信号との誤差を求め、
この誤差を増幅して電流誤差増幅信号としてPWMパル
ス信号発生回路76に出力する。PWMパルス信号発生
回路76は、電流誤差増幅信号に基づいて、コンバータ
回路30のスイッチング素子32を開閉するPWMパル
ス信号を出力する。このようにして、入力電流波形を入
力電流指令信号の波形に近づけるようにスイッチング素
子のデューティ比を変化させるような制御が行われる。
以上に説明したように、この実施例1のスイッチング電
源回路は、電流検出信号に対する連続型検出電流ゲイン
調整回路81のゲインを、直流出力電圧に応じて自動的
かつ連続的に調整する機能を有する。従って、直流出力
電圧に従ってゲインが不連続に変化する従来のスイッチ
ング電源回路が有するゲイン切替時の動作不安定あるい
は直流出力電圧の微小変動の発生といった問題は生じな
い。また、連続型検出電流ゲイン調整回路81のゲイン
特性が理想的なゲイン特性に近い特性で直流出力電圧の
変化に対応して得られる。結果として、直流出力電圧を
安定化しつつ動作範囲全体にわたって適確かつ安定に入
力電流の高調波成分を低減し、入力力率の改善を行うこ
とが可能となる。The variable gain amplifier 72 generates an input current command signal from the input voltage detection signal output from the input voltage detection unit 50 and the output voltage error amplification signal output from the DC output voltage error amplifier 71, and generates a current error amplification signal. Output to the circuit 75. The current error amplification circuit 75 calculates an error between the input current command signal and the detection current gain adjustment output signal output from the continuous detection current gain adjustment circuit 81 described above,
This error is amplified and output to the PWM pulse signal generation circuit 76 as a current error amplified signal. The PWM pulse signal generation circuit 76 outputs a PWM pulse signal for opening and closing the switching element 32 of the converter circuit 30 based on the current error amplification signal. In this way, control is performed to change the duty ratio of the switching element so that the input current waveform approaches the waveform of the input current command signal.
As described above, the switching power supply circuit according to the first embodiment has a function of automatically and continuously adjusting the gain of the continuous detection current gain adjustment circuit 81 with respect to the current detection signal in accordance with the DC output voltage. . Therefore, the conventional switching power supply circuit, in which the gain changes discontinuously in accordance with the DC output voltage, does not cause a problem such as unstable operation at the time of gain switching or a small fluctuation of the DC output voltage. Further, the gain characteristic of the continuous detection current gain adjustment circuit 81 is obtained in accordance with a change in the DC output voltage with characteristics close to ideal gain characteristics. As a result, the harmonic component of the input current can be reduced accurately and stably over the entire operation range while the DC output voltage is stabilized, and the input power factor can be improved.
【0034】《実施例2》本発明の実施例2のスイッチ
ング電源回路は、実施例1のスイッチング電源回路の連
続型検出電流ゲイン調整回路81に代わるものとして、
検出電流ゲイン調整出力信号を、直流出力電圧の増加に
応じて所定のしきい値において勾配の変化する直線状に
減少させる連続型検出電流ゲイン調整回路81Aを使用
している。以下に、特徴部分である連続型検出電流ゲイ
ン調整回路81Aについて説明する。Embodiment 2 A switching power supply circuit according to Embodiment 2 of the present invention replaces the continuous detection current gain adjusting circuit 81 of the switching power supply circuit according to Embodiment 1.
A continuous detection current gain adjustment circuit 81A is used which decreases the detection current gain adjustment output signal linearly at a predetermined threshold value in accordance with an increase in the DC output voltage. Hereinafter, the continuous detection current gain adjustment circuit 81A which is a characteristic portion will be described.
【0035】図4は、本発明のスイッチング電源回路の
実施例2の連続型検出電流ゲイン調整回路81Aの回路
図である。図5は、実施例2のスイッチング電源におけ
る直流出力電圧に対するゲイン特性を示すグラフであ
る。実施例2のスイッチング電源回路における連続型検
出電流ゲイン調整回路81Aは、バッファ83を経由し
て入力した直流出力電圧をツェナーダイオードと抵抗の
並列回路によるしきい値生成回路86と、しきい値生成
回路86を介して入力した直流電圧を電流に変換して制
御電流Icontを出力する電圧−電流変換回路84と、電
流検出信号と制御電流Icontとを入力して検出電流ゲイ
ン調整出力信号を出力する内部増幅器としてのゲイン可
変型増幅器82とを有する。この連続型検出電流ゲイン
調整出力回路81Aによれば、バッファ83で直流出力
電圧の増加に応じて減少する負の係数で比例する直流電
圧に変換する。しきい値生成回路86において、この負
の係数で比例する直流出力電圧の大小によって、ツェナ
ーダイオードのツェナー電圧をしきい値として比例定数
の大きさが変わる。電圧−電流変換回路84において、
この直流電圧を電流に変換して制御電流Icontとする。
ゲイン可変増幅器82において、電流検出信号に制御電
流Icontを乗じて検出電流ゲイン調整出力信号として出
力する。FIG. 4 is a circuit diagram of a continuous detection current gain adjustment circuit 81A according to a second embodiment of the switching power supply circuit of the present invention. FIG. 5 is a graph illustrating a gain characteristic with respect to a DC output voltage in the switching power supply according to the second embodiment. The continuous detection current gain adjustment circuit 81A in the switching power supply circuit according to the second embodiment converts a DC output voltage input via a buffer 83 into a threshold generation circuit 86 using a parallel circuit of a Zener diode and a resistor, and a threshold generation circuit 86. A voltage-current conversion circuit 84 that converts a DC voltage input through a circuit 86 into a current and outputs a control current Icont, and inputs a current detection signal and a control current Icont and outputs a detection current gain adjustment output signal. And a variable gain amplifier 82 as an internal amplifier. According to the continuous detection current gain adjustment output circuit 81A, the buffer 83 converts the DC voltage into a DC voltage proportional to a negative coefficient that decreases as the DC output voltage increases. In the threshold generation circuit 86, the magnitude of the proportionality constant changes with the Zener voltage of the Zener diode as a threshold depending on the magnitude of the DC output voltage proportional to the negative coefficient. In the voltage-current conversion circuit 84,
This DC voltage is converted into a current to obtain a control current Icont.
In the variable gain amplifier 82, the current detection signal is multiplied by the control current Icont and output as a detection current gain adjustment output signal.
【0036】このようにして生成された検出電流ゲイン
調整出力信号は、直流出力電圧に対し負の係数で比例
し、所定のしきい値と直流出力電圧との大小関係により
比例定数の大きさが変わる。従って、連続型検出電流ゲ
イン調整回路81Aは、直流出力電圧の増加に応じて所
定のしきい値において勾配の変化する直線状に減少する
ゲイン特性を持つ増幅作用を示す。ここでは、ゲイン可
変型増幅器82として乗算器IC、BA6110を用い
た例を示した。結果として、図5に示すように、直流出
力電圧のすべての範囲で実施例1のスイッチング電源回
路と比較して、理想的なゲイン特性により近いゲイン特
性を実現できる。従って、直流出力電圧の変化に対して
ゲインが不連続に変化する従来のスイッチング電源回路
が有するゲイン切替時の動作不安定、あるいは直流出力
電圧の微小変動の発生といった問題も生じない。結果と
して、直流出力電圧を安定化しつつ動作範囲全体にわた
って適確かつ安定に入力電流の高調波成分を低減し、入
力力率の改善を行うことが可能となる。The detected current gain adjustment output signal thus generated is proportional to the DC output voltage by a negative coefficient, and the magnitude of the proportionality constant is determined by the magnitude relationship between the predetermined threshold value and the DC output voltage. change. Therefore, the continuous detection current gain adjustment circuit 81A exhibits an amplification effect having a gain characteristic that decreases linearly with a gradient at a predetermined threshold value as the DC output voltage increases. Here, an example is shown in which a multiplier IC, BA6110, is used as the variable gain amplifier 82. As a result, as shown in FIG. 5, a gain characteristic closer to an ideal gain characteristic can be realized in the entire range of the DC output voltage as compared with the switching power supply circuit of the first embodiment. Therefore, there is no problem such as the unstable operation at the time of gain switching of the conventional switching power supply circuit in which the gain changes discontinuously with respect to the change of the DC output voltage, or the occurrence of minute fluctuation of the DC output voltage. As a result, the harmonic component of the input current can be reduced accurately and stably over the entire operation range while the DC output voltage is stabilized, and the input power factor can be improved.
【0037】《実施例3》本発明の実施例3のスイッチ
ング電源回路は、実施例1の連続型検出電流ゲイン調整
回路81の代わりとして、直流出力電圧の増加に反比例
して減少するゲイン特性を持つ検出電流ゲイン調整出力
信号を出力する連続型検出電流ゲイン調整回路81Bを
使用している。以下に、特徴部分である連続型検出電流
ゲイン調整回路81Bについて説明する。図6は、本発
明のスイッチング電源回路の実施例3の連続型検出電流
ゲイン調整回路81Bを示す回路図である。図7は、実
施例3の連続型検出電流ゲイン調整回路81Bのゲイン
特性を示すグラフである。実施例3の連続型検出電流ゲ
イン調整回路81Bは、入力した直流出力電圧の極性を
反転するバッファ83と、バッファ83の出力である極
性を反転した直流出力電圧を電流に変換して制御電流I
contを生成する電圧−電流変換回路84と、電流検出信
号を入力して検出電流ゲイン調整信号を出力する内部増
幅器87と、制御電流Icontにより可変ゲインを生成す
るゲイン可変型増幅器である乗算器IC(BA611
0)82とを有する。乗算器IC82の出力が内部増幅
器87の入力に、乗算器IC82の入力が内部増幅器8
7の出力にそれぞれ接続されている。Third Embodiment A switching power supply circuit according to a third embodiment of the present invention has a gain characteristic that decreases in inverse proportion to an increase in the DC output voltage instead of the continuous detection current gain adjustment circuit 81 of the first embodiment. A continuous detection current gain adjustment circuit 81B that outputs a detection current gain adjustment output signal is used. Hereinafter, the continuous detection current gain adjustment circuit 81B which is a characteristic portion will be described. FIG. 6 is a circuit diagram showing a continuous detection current gain adjustment circuit 81B according to a third embodiment of the switching power supply circuit of the present invention. FIG. 7 is a graph illustrating a gain characteristic of the continuous detection current gain adjustment circuit 81B according to the third embodiment. The continuous detection current gain adjustment circuit 81B of the third embodiment includes a buffer 83 for inverting the polarity of the input DC output voltage, and a DC output voltage for which the polarity is inverted, which is the output of the buffer 83, converted into a current to control the current I.
A voltage-current conversion circuit 84 that generates a cont, an internal amplifier 87 that receives a current detection signal and outputs a detection current gain adjustment signal, and a multiplier IC that is a variable gain amplifier that generates a variable gain by using the control current Icont (BA611
0) 82. The output of the multiplier IC 82 is connected to the input of the internal amplifier 87, and the input of the multiplier IC 82 is connected to the internal amplifier 8.
7 respectively.
【0038】実施例3のスイッチング電源回路における
検出電流ゲイン調整回路81Bは、内部増幅器87の帰
還部に直流出力電圧に比例したゲインを持つゲイン可変
型増幅器である乗算器IC82を使用している。従っ
て、連続型検出電流ゲイン調整回路81Bは、直流出力
電圧に反比例するゲイン特性を持つ増幅作用を示す。こ
こではゲイン可変型増幅器として上記の乗算器IC、B
A6110を用いた例を示した。実施例3の連続型検出
電流ゲイン調整回路81Bは、検出電流ゲイン調整出力
信号を直流出力電圧の増加に反比例して減少するように
ゲインを調節する。結果として、図7に示すように、直
流出力電圧のすべての範囲において、理想的なゲイン特
性に極めて近いゲイン特性を有する検出電流ゲイン調整
回路を実現できる。従って、直流出力電圧の変化に対し
てゲインが不連続に変化する従来のスイッチング電源回
路が有するゲイン切替時の動作不安定あるいは直流出力
電圧の微小変動の発生といった問題は生じない。その結
果として、直流出力電圧を安定化しつつ動作範囲全体に
わたって適確かつ安定に入力電流の高調波成分を低減
し、入力力率の改善を行うことが可能となる。The detection current gain adjustment circuit 81B in the switching power supply circuit of the third embodiment uses a multiplier IC82 which is a variable gain type amplifier having a gain proportional to the DC output voltage in the feedback section of the internal amplifier 87. Accordingly, the continuous detection current gain adjustment circuit 81B exhibits an amplifying action having a gain characteristic that is inversely proportional to the DC output voltage. Here, the above multipliers IC and B are used as variable gain amplifiers.
The example using A6110 was shown. The continuous detection current gain adjustment circuit 81B of the third embodiment adjusts the gain of the detection current gain adjustment output signal so as to decrease in inverse proportion to the increase in the DC output voltage. As a result, as shown in FIG. 7, a detection current gain adjustment circuit having a gain characteristic extremely close to an ideal gain characteristic in the entire range of the DC output voltage can be realized. Therefore, the conventional switching power supply circuit in which the gain changes discontinuously with respect to the change in the DC output voltage does not cause a problem such as unstable operation at the time of gain switching or a minute change in the DC output voltage. As a result, it is possible to stably stabilize the DC output voltage, reduce the harmonic components of the input current accurately and stably over the entire operation range, and improve the input power factor.
【0039】[0039]
【発明の効果】以上のように、本発明のスイッチング電
源回路は、従来の不連続型検出電流ゲイン調整回路に代
わるものとして、直流出力電圧の変化に応じて連続的に
変化するゲインで電流検出信号を増幅しあるいは減衰さ
せた検出電流ゲイン調整出力信号を出力するような連続
型検出電流ゲイン調整回路を使用している。従って、本
発明のスイッチング電源回路は、電流検出信号に対する
連続型検出電流ゲイン調整回路のゲインを直流出力電圧
に応じて自動的かつ連続的に調整する機能を有すること
になる。本発明のスイッチング電源回路においては、直
流出力電圧の変化に対して不連続にゲインが変化する従
来の不連続型検出電流ゲイン調整回路が有するゲイン切
替時の動作不安定あるいは直流出力電圧の微小変動の発
生といった問題を解決できる。その結果として、本発明
のスイッチング電源回路は、直流出力電圧を安定化しつ
つ、動作範囲全体にわたって適確かつ安定に入力電流の
高調波成分を低減し、入力力率の改善を行うことができ
る。As described above, the switching power supply circuit of the present invention replaces the conventional discontinuous detection current gain adjustment circuit with a current detection with a gain that continuously changes in response to a change in the DC output voltage. A continuous detection current gain adjustment circuit that outputs a detection current gain adjustment output signal that amplifies or attenuates a signal is used. Therefore, the switching power supply circuit of the present invention has a function of automatically and continuously adjusting the gain of the continuous detection current gain adjustment circuit with respect to the current detection signal according to the DC output voltage. In the switching power supply circuit of the present invention, the operation becomes unstable at the time of gain switching or a minute fluctuation of the DC output voltage of the conventional discontinuous detection current gain adjustment circuit in which the gain changes discontinuously with respect to the change of the DC output voltage. Can solve problems such as the occurrence of As a result, the switching power supply circuit of the present invention can stably stabilize the DC output voltage, reduce the harmonic components of the input current accurately and stably over the entire operation range, and improve the input power factor.
【図1】本発明の実施例1のスイッチング電源回路の構
成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a switching power supply circuit according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施例1のスイッチング電源回路にお
ける検出電流ゲイン調整回路の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of a detection current gain adjustment circuit in the switching power supply circuit according to the first embodiment of the present invention.
【図3】本発明の実施例1のスイッチング電源回路にお
ける検出電流ゲイン調整回路のゲイン特性を示すグラフ
である。FIG. 3 is a graph showing gain characteristics of a detection current gain adjustment circuit in the switching power supply circuit according to the first embodiment of the present invention.
【図4】本発明の実施例2のスイッチング電源回路にお
ける検出電流ゲイン調整回路の回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram of a detection current gain adjustment circuit in a switching power supply circuit according to Embodiment 2 of the present invention.
【図5】本発明の実施例2のスイッチング電源回路にお
ける検出電流ゲイン調整回路のゲイン特性を示すグラフ
である。FIG. 5 is a graph illustrating gain characteristics of a detection current gain adjustment circuit in the switching power supply circuit according to the second embodiment of the present invention.
【図6】本発明の実施例3のスイッチング電源回路にお
ける検出電流ゲイン調整回路の回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of a detection current gain adjustment circuit in a switching power supply circuit according to Embodiment 3 of the present invention.
【図7】本発明の実施例3のスイッチング電源回路にお
ける検出電流ゲイン調整回路のゲイン特性を示すグラフ
である。FIG. 7 is a graph showing gain characteristics of a detection current gain adjustment circuit in the switching power supply circuit according to Embodiment 3 of the present invention.
【図8】従来のスイッチング電源回路における直流出力
電圧の変化に対するスイッチ素子の開期間におけるイン
ダクタ電流が減少するときの勾配の変化を示したグラフ
である。FIG. 8 is a graph showing a change in a gradient when the inductor current decreases during an open period of the switch element with respect to a change in a DC output voltage in a conventional switching power supply circuit.
【図9】従来のスイッチング電源回路における直流出力
電圧の変化に対する検出電流ゲイン調整回路の理想的な
ゲイン特性を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing an ideal gain characteristic of a detection current gain adjustment circuit with respect to a change in a DC output voltage in a conventional switching power supply circuit.
【図10】従来のスイッチング電源回路の構成を示すブ
ロック図である。FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a conventional switching power supply circuit.
【図11】従来のスイッチング電源回路における不連続
型検出電流ゲイン調整回路の回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram of a discontinuous detection current gain adjustment circuit in a conventional switching power supply circuit.
【図12】従来のスイッチング電源回路における不連続
型検出電流ゲイン調整回路のゲイン特性を示すグラフで
ある。FIG. 12 is a graph showing a gain characteristic of a discontinuous detection current gain adjustment circuit in a conventional switching power supply circuit.
10 入力端子 20 整流回路 30 コンバータ回路 31 インダクタ 32 スイッチ素子 33 ダイオード 34 コンデンサ 40 電流検出回路 50 入力電圧検出回路 60 直流出力電圧検出回路 63 出力端子 80 制御回路 71 直流出力電圧誤差増幅器 72 ゲイン可変増幅器 81、81A、81B 連続型検出電流ゲイン調整回路 75 電流誤差増幅回路 76 PWMパルス信号発生回路 82 乗算器IC(BA6110) 83 バッファ 84 電圧−電流変換回路 86 ツェナーダイオード 87 内部増幅器 90 直流出力電圧指令信号入力端子 100 直流出力電圧指令信号発生部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Input terminal 20 Rectifier circuit 30 Converter circuit 31 Inductor 32 Switching element 33 Diode 34 Capacitor 40 Current detection circuit 50 Input voltage detection circuit 60 DC output voltage detection circuit 63 Output terminal 80 Control circuit 71 DC output voltage error amplifier 72 Gain variable amplifier 81 , 81A, 81B Continuous detection current gain adjustment circuit 75 Current error amplification circuit 76 PWM pulse signal generation circuit 82 Multiplier IC (BA6110) 83 Buffer 84 Voltage-current conversion circuit 86 Zener diode 87 Internal amplifier 90 DC output voltage command signal input Terminal 100 DC output voltage command signal generator
フロントページの続き Fターム(参考) 5H006 AA02 CA00 CB01 DA02 DA04 DB02 DB05 DC02 DC04 DC05 5H730 AA18 AS13 BB14 CC01 EE07 EE24 FD01 FD11 FD41 FG05 FG25 FG26 Continued on the front page F term (reference) 5H006 AA02 CA00 CB01 DA02 DA04 DB02 DB05 DC02 DC04 DC05 5H730 AA18 AS13 BB14 CC01 EE07 EE24 FD01 FD11 FD41 FG05 FG25 FG26
Claims (5)
する整流回路と、 前記整流回路の出力端に接続され、前記交流電圧の周波
数より高い周波数でスイッチング動作を行い、直流出力
電圧を出力するコンバータ回路と、 前記整流回路の出力電流を検出し、電流検出信号を出力
する電流検出回路と、 前記整流回路の出力電圧を検出し、入力電圧検出信号を
出力する入力電圧検出回路と、 前記コンバータ回路が出力する直流出力電圧を検出し、
直流出力電圧検出信号を出力する直流電圧検出回路と、 前記直流出力電圧の電圧値を指令する直流出力電圧指令
信号を出力する直流出力電圧指令部と、 前記直流出力電圧検出信号と前記直流出力電圧指令信号
とを入力とし、両者の誤差を求め、かつ増幅して出力電
圧誤差増幅信号として出力する直流出力電圧誤差増幅器
と、 前記電流検出信号と前記直流出力電圧検出信号とを入力
とし、前記電流検出信号を増幅しあるいは減衰させた検
出電流ゲイン調整出力信号を出力する、前記直流出力電
圧に従って連続的に変化するゲインを有する連続型検出
電流ゲイン調整回路と、 前記出力電圧誤差増幅信号と前記入力電圧検出信号とを
入力とし、入力電流指令信号を出力する可変ゲイン増幅
器と、 前記入力電流指令信号と前記検出電流ゲイン調整出力信
号とを入力とし、両者の間の誤差の電流誤差増幅信号を
出力する電流誤差増幅回路と、 前記電流誤差増幅信号を入力とし、前記コンバータ回路
のスイッチ素子を開閉するためのパルス幅変調信号を出
力するPWMパルス信号発生回路と、 を有することを特徴とするスイッチング電源回路。1. A rectifier circuit for rectifying an AC voltage supplied from an AC power supply, connected to an output terminal of the rectifier circuit, performing a switching operation at a frequency higher than the frequency of the AC voltage, and outputting a DC output voltage. A converter circuit; a current detection circuit that detects an output current of the rectifier circuit and outputs a current detection signal; an input voltage detection circuit that detects an output voltage of the rectifier circuit and outputs an input voltage detection signal; Detects the DC output voltage output by the circuit,
A DC voltage detection circuit that outputs a DC output voltage detection signal; a DC output voltage command unit that outputs a DC output voltage command signal that commands a voltage value of the DC output voltage; the DC output voltage detection signal and the DC output voltage A DC output voltage error amplifier that receives a command signal as an input, obtains an error between the two, and amplifies and outputs the amplified output voltage error signal; and the current detection signal and the DC output voltage detection signal as inputs, A continuous detection current gain adjustment circuit that outputs a detection current gain adjustment output signal that amplifies or attenuates the detection signal and has a gain that changes continuously according to the DC output voltage; and the output voltage error amplification signal and the input. A variable gain amplifier that receives a voltage detection signal as an input and outputs an input current command signal; and the input current command signal and the detection current gain adjustment. A current error amplifier circuit that receives a power signal as an input and outputs a current error amplifier signal of an error between the two, and a pulse width modulation signal that receives the current error amplifier signal as an input and opens and closes a switch element of the converter circuit. And a PWM pulse signal generating circuit that outputs the following.
前記検出電流ゲイン調整出力信号のレベルを、前記直流
出力電圧の増加に応じて直線状に減少させることを特徴
とする請求項1に記載のスイッチング電源回路。2. The continuous detection current gain adjustment circuit according to claim 1,
2. The switching power supply circuit according to claim 1, wherein the level of the detection current gain adjustment output signal is decreased linearly as the DC output voltage increases.
前記検出電流ゲイン調整出力信号のレベルを、前記直流
出力電圧の増加に応じて所定のしきい値において勾配が
変化する直線状に減少させることを特徴とする請求項1
に記載のスイッチング電源回路。3. The continuous detection current gain adjustment circuit according to claim 1,
2. The level of the detection current gain adjustment output signal is reduced in a linear manner with a gradient changing at a predetermined threshold value in accordance with an increase in the DC output voltage.
3. The switching power supply circuit according to item 1.
前記検出電流ゲイン調整出力信号のレベルを、前記直流
出力電圧の増加に反比例して減少させることを特徴とす
る請求項1に記載のスイッチング電源回路。4. The continuous detection current gain adjustment circuit according to claim 1,
2. The switching power supply circuit according to claim 1, wherein a level of the detection current gain adjustment output signal is reduced in inverse proportion to an increase in the DC output voltage.
ることを特徴とする請求項1に記載のスイッチング電源
回路。5. The switching power supply circuit according to claim 1, wherein the variable gain amplifier has a multiplier.
Priority Applications (1)
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ID=18030630
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-
1998
- 1998-11-02 JP JP10312555A patent/JP2000139073A/en active Pending
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