JP2000166233A - Power supply and method for improving power supply efficiency - Google Patents

Power supply and method for improving power supply efficiency

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JP2000166233A
JP2000166233A JP10330880A JP33088098A JP2000166233A JP 2000166233 A JP2000166233 A JP 2000166233A JP 10330880 A JP10330880 A JP 10330880A JP 33088098 A JP33088098 A JP 33088098A JP 2000166233 A JP2000166233 A JP 2000166233A
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power supply
control
power
input
efficiency
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Itojima
浩 糸島
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve power supply efficiency in any operating condition to meet requirements for energy saving. SOLUTION: The power supply includes the driving frequency of a switching element 8 in control parameters in PWM control and control pulse width in control parameters in PFM control so that input power is reduced. The driving frequency of the element 8 is slightly varied in PWM control and the control pulse width is slightly varied in PFM control so that the power supply efficiency is improved.

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、電源装置および電
源効率改善方法に関する。
The present invention relates to a power supply device and a power supply efficiency improving method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の電源装置例えばスイッチング電源
の回路構成について図15を参照して説明すると、商用
交流電源の入力2を整流平滑する入力整流平滑部4と、
入力整流平滑部4からの入力電圧を所定の電圧に変換す
るコンバータ部6と、固定駆動周波数f0または固定制
御パルス幅Toff0でスイッチング動作するスイッチ
ング素子8と、コンバータ部6出力を整流平滑する出力
整流平滑部10と、出力電圧を検出する出力電圧検出部
12と、制御ブロック14とで構成されている。制御ブ
ロック14は、制御部14aと比較フィードバック部1
4bとにより構成されて比較フィードバック部14bに
おいて出力電圧検出部12の出力電圧検出出力を基準値
と比較しその比較結果を制御部14aにフィードバック
し、制御部14aではその比較結果に応答してスイッチ
ング素子8をON−OFF制御して出力電圧を一定値に
安定化制御する。なお、このようなスイッチング電源の
動作は周知であるのでその詳細な動作説明は省略する。
2. Description of the Related Art A circuit configuration of a conventional power supply device, for example, a switching power supply will be described with reference to FIG.
A converter unit 6 for converting an input voltage from the input rectifying / smoothing unit 4 to a predetermined voltage, a switching element 8 which performs a switching operation at a fixed drive frequency f 0 or a fixed control pulse width Toff 0 , and rectifies and smoothes the output of the converter unit 6. It comprises an output rectifying / smoothing unit 10, an output voltage detecting unit 12 for detecting an output voltage, and a control block 14. The control block 14 includes the control unit 14a and the comparison feedback unit 1
4b, the comparison feedback section 14b compares the output voltage detection output of the output voltage detection section 12 with a reference value and feeds back the comparison result to the control section 14a, and the control section 14a performs switching in response to the comparison result. The element 8 is ON-OFF controlled to stabilize the output voltage to a constant value. Since the operation of such a switching power supply is well known, a detailed description of the operation is omitted.

【0003】制御ブロック14におけるスイッチング素
子8の駆動方式にはPWM制御方式とPFM制御方式と
がある。PWM制御方式はスイッチング素子8の駆動周
波数を固定し制御パルス幅(ONパルス幅またはONデ
ューティーまたはON期間)を制御パラメータとし、P
FM制御方式は前記制御パルス幅(OFFパルス幅また
はOFF期間、あるいはONパルス幅またはON期間)
を固定しスイッチング素子8の駆動周波数を制御パラメ
ータとして、出力電圧を一定値に安定化制御する。
There are a PWM control method and a PFM control method as a driving method of the switching element 8 in the control block 14. In the PWM control method, the drive frequency of the switching element 8 is fixed, and the control pulse width (ON pulse width or ON duty or ON period) is used as a control parameter.
FM control method is the control pulse width (OFF pulse width or OFF period, or ON pulse width or ON period)
Is fixed, and the output voltage is stabilized at a constant value using the drive frequency of the switching element 8 as a control parameter.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述した構成を有する
従来のスイッチング電源においては以下の課題が指摘さ
れる。
The following problems are pointed out in the conventional switching power supply having the above configuration.

【0005】PWM制御方式の場合では駆動周波数が固
定で制御パルス幅のみを変化させた制御のため出力電圧
を一定値に安定制御することは可能であるが、電源効率
(=出力電力/入力電力)をより高効率にするように制
御することができないので内部損失が大きく、したがっ
て、無効な電力が多くなるという問題がある。
In the case of the PWM control method, the output voltage can be stably controlled to a constant value because the drive frequency is fixed and only the control pulse width is changed, but the power supply efficiency (= output power / input power) ) Cannot be controlled to achieve higher efficiency, so that there is a problem that the internal loss is large and thus the ineffective power is increased.

【0006】PFM制御方式の場合では制御パルス幅が
固定で駆動周波数のみを変化させた制御のため、PWM
制御方式と同様に内部損失が大きく、したがって、無効
な電力が多くなるという問題がある。
[0006] In the case of the PFM control method, since the control pulse width is fixed and only the drive frequency is changed, the PWM is controlled.
Similar to the control method, there is a problem that the internal loss is large and thus the ineffective power increases.

【0007】最近のPFM制御方式では入力電圧が高
く、軽負荷時(出力電力が小さい)に、発振周波数が高
くなり、スイッチング損失が周波数に比例して増大する
のを防止するために、OFF期間をあらかじめ定めた一
定期間よりは短くならないような制御を実施して軽負荷
時に発振周波数が高くならないようにして軽負荷時にお
ける電源効率の改善を図ったものが提案されている。し
かしながら、このような軽負荷時の電源効率改善でも、
その状態で電源効率をより高く改善することはできなか
った。
In the recent PFM control method, in order to prevent the oscillation frequency from becoming high and the switching loss from increasing in proportion to the frequency when the input voltage is high and the load is light (output power is small), the OFF period is set. In order to improve the power supply efficiency at the time of light load, it has been proposed that the control is performed so that the oscillation frequency does not become shorter than a predetermined period of time so that the oscillation frequency does not increase at the time of light load. However, even with such improvement in power efficiency at light load,
In that state, the power supply efficiency could not be improved higher.

【0008】以上のように、従来の電源装置では省エネ
ルギ化の要求を満たさないものであった。
As described above, the conventional power supply device does not satisfy the demand for energy saving.

【0009】本発明においては、省エネルギ化の要求を
満足するために、いずれの制御方式によろうとも、動作
状態がどのようであっても電源効率を、より改善できる
ようにすることを共通の解決課題としている。
In the present invention, in order to satisfy the demand for energy saving, it is a common feature that the power supply efficiency can be further improved irrespective of the operation state regardless of the control method. Is a problem to be solved.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の電源装置におい
ては、入力電圧を所定の電圧に変換する変換手段と、前
記変換手段の変換動作を制御するスイッチング手段と、
前記スイッチング手段をPWM制御方式により駆動制御
する制御手段とを有し、前記スイッチング手段の制御パ
ラメータとして制御パルス幅のみならず駆動周波数をも
加え、電源効率に関して前記駆動周波数を微小に変化さ
せるようにしている。
According to the power supply device of the present invention, there is provided a converting means for converting an input voltage into a predetermined voltage, a switching means for controlling a converting operation of the converting means,
Control means for driving and controlling the switching means by a PWM control method, wherein not only a control pulse width but also a driving frequency is added as a control parameter of the switching means, and the driving frequency is minutely changed with respect to power supply efficiency. ing.

【0011】本発明の電源装置においては、入力電圧を
所定の電圧に変換する変換手段と、前記変換手段の変換
動作を制御するスイッチング手段と、前記スイッチング
手段をPFM制御方式により駆動制御する制御手段とを
有し、前記スイッチング手段の制御パラメータとし駆動
周波数のみならず制御パルス幅を加え、電源効率に関し
て前記制御パルス幅を微小に変化させるようにしてい
る。
In the power supply device according to the present invention, a converting means for converting an input voltage to a predetermined voltage, a switching means for controlling a converting operation of the converting means, and a control means for controlling the driving of the switching means by a PFM control method In addition to the drive frequency as a control parameter of the switching means, a control pulse width is added, and the control pulse width is minutely changed with respect to power supply efficiency.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。本発明の電源装置は
実施の形態で説明される方式のスイッチング電源に限定
されるものではなく他のすべての方式のスイッチング電
源に適用することができる。また、本発明においてはス
イッチング電源に限定されるものではなく他の形式の電
源装置にも適用することができる。要するに、本発明の
電源装置は、入力を所定の出力に変換制御する変換手段
と、前記出力に関する信号に応答して前記変換制御を行
う制御手段とを有したすべての電源装置を含む。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. The power supply device of the present invention is not limited to the switching power supply of the type described in the embodiment, but can be applied to all other types of switching power supplies. Further, the present invention is not limited to the switching power supply, and can be applied to other types of power supply devices. In short, the power supply device of the present invention includes all power supply devices having conversion means for converting and controlling an input into a predetermined output, and control means for performing the conversion control in response to a signal related to the output.

【0013】以下においては、PWM制御方式とPFM
制御方式とに分けて説明する。
In the following, the PWM control method and the PFM
The description will be made separately for the control method.

【0014】(PWM制御方式)本発明ではPWM制御
方式のスイッチング電源の電源効率の改善のため、制御
パラメータとして、従来の制御パルス幅だけではなく、
これに加えて駆動周波数も制御パラメータとして有して
いる。以下、図1ないし図4を参照して本発明のPWM
制御方式における電源効率改善について説明する。
(PWM Control System) In the present invention, in order to improve the power supply efficiency of the switching power supply of the PWM control system, not only a conventional control pulse width but also a control parameter is used as a control parameter.
In addition, it also has a drive frequency as a control parameter. Hereinafter, the PWM of the present invention will be described with reference to FIGS.
The power efficiency improvement in the control method will be described.

【0015】図1は横軸を負荷率(定格電流に対する出
力電流の百分率)、縦軸を電源効率としてあらわされる
電源効率特性であり、図1では、入力される交流電源が
100Vの場合と200Vの場合それぞれでは負荷率に
対する電源効率の変移が異なっている。つまり、図1で
は入力電圧が小さい方が電源効率が高いことを示してい
る。
FIG. 1 shows a power efficiency characteristic in which the horizontal axis represents the load factor (percentage of the output current with respect to the rated current) and the vertical axis represents the power efficiency. In FIG. 1, the case where the input AC power is 100 V and the case where the input AC power is 200 V are shown. In each case, the change of the power efficiency with respect to the load factor is different. That is, FIG. 1 shows that the smaller the input voltage, the higher the power supply efficiency.

【0016】図2は横軸をスイッチング素子の駆動周波
数、縦軸を電源効率としてあらわされる電源効率特性で
ある。また図2で示すように負荷率30%、50%、7
0%、100%においては最大の電源効率を実現できる
駆動周波数は負荷率と共に変移している。つまり、図2
では負荷率が大きくなる程、低い駆動周波数の方が電源
効率が高くなる。
FIG. 2 shows a power efficiency characteristic in which the horizontal axis represents the driving frequency of the switching element and the vertical axis represents the power efficiency. In addition, as shown in FIG.
At 0% and 100%, the driving frequency at which the maximum power supply efficiency can be achieved changes with the load factor. That is, FIG.
In this case, as the load factor increases, the power efficiency increases at a lower driving frequency.

【0017】通常、駆動周波数は、負荷率100%のと
きに最適な電源効率になるような周波数に固定されてい
る。そのためスイッチング電源が負荷率100%となる
負荷に使用される場合では最適な電源効率が得られる。
しかし、一般にスイッチング電源はユーザーのアプリケ
ーションで考えられるピーク出力容量で選定されている
ため、スイッチング電源は、実使用時では負荷率50%
程度で動作していることが多い。そうすると、負荷率5
0%となる場合ではスイッチング素子8の駆動周波数
が、最適な電源効率を実現できる駆動周波数からずれる
ことになるため電力エネルギの損失となる。
Normally, the driving frequency is fixed at a frequency that provides optimum power supply efficiency when the load factor is 100%. Therefore, when the switching power supply is used for a load having a load factor of 100%, optimum power supply efficiency can be obtained.
However, since the switching power supply is generally selected based on the peak output capacity that can be considered for the user's application, the switching power supply has a load factor of 50% in actual use.
It is often working at about. Then, load factor 5
In the case of 0%, the driving frequency of the switching element 8 deviates from the driving frequency at which the optimum power supply efficiency can be realized, resulting in a loss of power energy.

【0018】このことを図3(横軸を駆動周波数、縦軸
を電源効率)を参照して説明する。図3は負荷率70%
を例にしたものである。まず、ここでスイッチング電源
は負荷が同一条件下で入力電流が大小に変化した場合を
考える。このとき、負荷が同一条件のため出力電圧、出
力電流は共に一定であるから出力電力はそのままで、か
つ、入力電圧が一定としたときの電源効率(出力電力/
入力電力)のパラメータは入力電流となる。したがっ
て、入力電流が大きくなることは入力電力が大きくなり
出力電力に対する電源効率が低くくなり、その逆に小さ
くなることは電源効率が高くなることとなる。ここで、
電源効率の演算のために入力電流は任意の一定時間の間
の平均処理または積分処理(以下では、このことを単に
処理という)し、この処理結果を処理値(上記により入
力電力に相当する)と言う。
This will be described with reference to FIG. 3 (driving frequency on the horizontal axis and power supply efficiency on the vertical axis). Figure 3 shows a load factor of 70%
Is an example. First, consider the case where the input current of the switching power supply changes greatly under the same load condition. At this time, since the output voltage and the output current are both constant because the load is the same condition, the output power is not changed and the power supply efficiency (output power /
The input power) parameter is the input current. Therefore, when the input current increases, the input power increases and the power efficiency with respect to the output power decreases. On the contrary, when the input current decreases, the power efficiency increases. here,
In order to calculate the power supply efficiency, the input current is subjected to an averaging process or an integration process (hereinafter simply referred to as a process) for an arbitrary fixed time, and the processing result is processed (to correspond to the input power as described above). Say

【0019】そうすると、スイッチング素子に対する初
期の駆動周波数f0が、最適な電源効率が得られる駆動
周波数foptよりも低い周波数であると仮定する。こ
のとき、初期駆動周波数での処理値(第1処理値)を記
憶する。次に、駆動周波数を初期駆動周波数から高い方
に微小周波数だけずらせたf1とし、このときの処理値
(第2処理値)を得る。そして、前記第1、第2両処理
値を比較する。この比較の結果、第1処理値よりも第2
処理値の方が小さいときは、同一の出力電力を得るのに
第2処理値の方が第1処理値よりも小さい入力電力で済
むので初期駆動周波数よりも微小値だけ周波数をずらせ
た方が電源効率が高いことになる。同様に、駆動周波数
をさらに微小値高くずらせたf2とし、このときの処理
値(第3処理値)を得る。そして、前記両第2、第3処
理値を比較する。この比較の結果、第2処理値よりも第
3処理値の方が小さいときは、周波数をさらに微小値ず
らせた方が電源効率が高いことになる。また、周波数を
ずらせた結果、電源効率が低下することは周波数をずら
せすぎたこととなるので、周波数を低い方に微小ずらせ
る。こうしたことを繰り返す制御ルーチンとすることで
最終的に電源効率が最大となる駆動周波数foptが得
られる。
Then, it is assumed that the initial drive frequency f 0 for the switching element is lower than the drive frequency fopt at which the optimum power supply efficiency is obtained. At this time, the processing value (first processing value) at the initial drive frequency is stored. Then, the driving frequency is f 1 in which the oscillation light minute frequency to the higher of the initial drive frequency to obtain the process value of the time (the second process value). Then, the first and second processing values are compared. As a result of this comparison, the second processing value
When the processing value is smaller, the second processing value requires less input power than the first processing value to obtain the same output power. Therefore, it is better to shift the frequency by a small value than the initial driving frequency. The power supply efficiency is high. Similarly, the f 2 which was further shifted higher minute value the drive frequency to obtain the process value of this time (third process value). Then, the two second and third processing values are compared. As a result of this comparison, when the third processing value is smaller than the second processing value, the power efficiency is higher when the frequency is further shifted by a small value. In addition, as a result of shifting the frequency, a decrease in the power supply efficiency means that the frequency is shifted too much, so that the frequency is slightly shifted to a lower one. By performing a control routine that repeats the above, a drive frequency fopt that ultimately maximizes the power supply efficiency can be obtained.

【0020】この場合、前記制御ルーチンは例えば負荷
率70%の固定とするなどして比較的長い時間単位で行
う場合ではなく、負荷率が例えば図4(横軸を駆動周波
数、縦軸を電源効率)で示すように短い時間単位で70
%から例えば30%に急変することがある。このような
場合では負荷率の急変を検出し、上述と同様の制御ルー
チンを実施する。
In this case, the control routine is not performed in a relatively long time unit, for example, by fixing the load factor to 70%. For example, the load factor is shown in FIG. 70) in a short time unit as shown in
% To, for example, 30%. In such a case, a sudden change in the load factor is detected, and the same control routine as described above is performed.

【0021】つまり入力電流処理を行う時間単位を長い
時間単位で行う処理(説明の都合でマクロ処理という)
と、短い時間単位で行う処理(説明の都合でミクロ処理
という)とに分け、マクロ処理により長い時間単位で見
た場合の電源効率を平均的に高めつつ、その長い時間単
位の中では電源効率は平均的に高いものの負荷の急変な
どで短い時間単位内では電源効率が低下するのを防止し
ミクロ処理により短い時間単位内で高い電源効率が得ら
れるようにしている。
That is, a process in which the input current process is performed in a long time unit (for convenience of explanation, referred to as a macro process)
And processing performed in short time units (called micro processing for the sake of explanation), and while the power efficiency in a long time unit is increased by macro processing on average, the power efficiency is increased in that long time unit. Although the power supply efficiency is high on average, the power supply efficiency is prevented from lowering in a short time unit due to a sudden change in load, and the high power efficiency is obtained in a short time unit by micro processing.

【0022】次に、上述した電源効率改善によるPWM
制御方式のスイッチング電源の実施の形態について図5
ないし図8を参照して説明する。
Next, the PWM by the above-described power supply efficiency improvement
FIG. 5 shows an embodiment of a control type switching power supply.
This will be described with reference to FIG.

【0023】図5は、本発明の実施の形態に従うPWM
制御方式スイッチング電源の回路構成図である。図5を
参照して、実施の形態のスイッチング電源は、入力整流
平滑部4、コンバータ部6、スイッチング素子8、出力
整流平滑部10、出力電圧検出部12、制御ブロック1
4、入力電流検出部16、および出力電流検出部18を
有している。
FIG. 5 shows a PWM according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit configuration diagram of a control switching power supply. Referring to FIG. 5, the switching power supply according to the embodiment includes an input rectifying / smoothing unit 4, a converter unit 6, a switching element 8, an output rectifying / smoothing unit 10, an output voltage detecting unit 12, and a control block 1.
4, an input current detection unit 16 and an output current detection unit 18.

【0024】実施の形態では、制御ブロック14が、制
御部14aおよび比較フィードバック部14bに加え
て、入力電流処理部14c、駆動周波数可変部14d、
負荷変動検出部14e、処理値メモリ14fを有してい
る。
In the embodiment, the control block 14 includes an input current processing section 14c, a drive frequency variable section 14d, and a control section 14a and a comparison feedback section 14b.
It has a load fluctuation detecting unit 14e and a processing value memory 14f.

【0025】制御ブロック14について説明する。The control block 14 will be described.

【0026】入力電流処理部14cは、所定の時間単位
(ΔT)で入力電流検出部18の出力を入力電流処理す
るが、ここで前記所定の時間単位を長い時間単位(ΔT
=ΔTL)として入力電流を処理(マクロ処理)する機
能を果たすマクロ処理部14c1と、また前記所定の時
間単位を短い時間単位(ΔT=ΔTS)として入力電流
を処理(ミクロ処理)する機能を果たすミクロ処理部1
4c2とを有している。
The input current processing unit 14c processes the output of the input current detection unit 18 for a predetermined time unit (ΔT). Here, the predetermined time unit is replaced by a long time unit (ΔT).
= A macro processor 14c 1 serves for processing the input current (macro process) as [Delta] T L), also processes the input current (micro processing) the predetermined time unit as a short time units ([Delta] T = [Delta] T S) Micro-processing unit 1 that performs functions
4c 2 .

【0027】入力電流処理部14cはまた、マクロ処理
部14c1でマクロ処理した入力電流処理値(マクロ処
理値)、ミクロ処理部14c2でミクロ処理した入力電
流処理値(ミクロ処理値)それぞれを出力するようにな
っている。
The input current processing unit 14c also processes the input current processing value (macro processing value) macro-processed by the macro processing unit 14c 1 and the input current processing value (micro processing value) micro-processed by the micro processing unit 14c 2. Output.

【0028】入力電流処理部14cはさらにまた、負荷
変動検出部14eからトリガ信号入力無しのときはマク
ロ処理部14c1のマクロ処理値を出力し、トリガ信号
の入力有りのときはミクロ処理部14c2のミクロ処理
値を出力する。
The input current unit 14c further also when the load change detection unit 14e without trigger signal input and outputs the macro process value of the macro unit 14c 1, the micro processor unit 14c when there is an input of the trigger signal Output the micro-processed value of 2 .

【0029】駆動周波数可変部14dは、入力電流処理
部14cからマクロ処理値が入力されたときは所定の演
算を行いその演算結果に対応する駆動周波数可変信号
を、ミクロ処理値が入力されたときは所定の演算を行い
その演算結果に対応する駆動周波数可変信号をそれぞれ
出力する。
The drive frequency variable section 14d performs a predetermined operation when a macro processing value is input from the input current processing section 14c, and outputs a drive frequency variable signal corresponding to the calculation result when a micro processing value is input. Performs a predetermined operation and outputs a drive frequency variable signal corresponding to the operation result.

【0030】処理値メモリ14fは、マクロ処理値、ミ
クロ処理値の記憶、読み出しが可能となっている。
The processing value memory 14f can store and read macro processing values and micro processing values.

【0031】負荷変動検出部14eは、出力電流検出部
16の検出出力によって負荷変動を検出し、負荷変動が
無いかまたは所定以下の負荷変動ではトリガ信号を出力
せず、負荷変動有りまたは所定以上の負荷変動ではトリ
ガ信号を出力する。
The load fluctuation detecting section 14e detects a load fluctuation based on the detection output of the output current detecting section 16, and does not output a trigger signal when there is no load fluctuation or when the load fluctuation is below a predetermined level. When the load fluctuates, a trigger signal is output.

【0032】負荷変動検出部14eについて図6および
図7を参照して説明する。
The load fluctuation detecting section 14e will be described with reference to FIGS.

【0033】出力電流検出部16で検出される出力電流
Ioの変化は図7(a)で示すように抵抗16a両端間
の電圧変化に対応する。抵抗16aの両端間電圧は、そ
れぞれダイオードD1を介する抵抗R1とコンデンサC
1とからなる積分回路と、ダイオードD2を介する抵抗
R2とコンデンサC2とからなる積分回路とでそれぞれ
積分される。コンデンサC1の容量と抵抗R1とからな
る時定数<コンデンサC2と抵抗R2とからなる時定数
の関係が設定されているので、積分出力である、A点電
位は図7(b)で、またB点電位は図7(c)でそれぞ
れ示すように変化する。比較部CPは、A点電位とB点
電位とを比較して図7(d)で示す比較結果を出力す
る。比較部CP出力は、コンデンサC3と抵抗R3とか
らなる微分回路で微分される。その結果、比較部CP出
力部であるC点には図7(e)で示す微分出力が得られ
る。両微分出力は、全波整流回路RDで整流される結
果、D点には図7(f)で示す整流出力が得られる。両
整流出力は、負荷変動検出部14eのトリガ信号として
入力電流処理部14bに入力される。トリガ信号が2つ
あるのは、図7(a)で負荷変動が、重負荷から軽負荷
に変動するタイミングT1と軽負荷から重負荷に変動す
るタイミングT2とに対応するからである。
The change in the output current Io detected by the output current detector 16 corresponds to the change in the voltage across the resistor 16a as shown in FIG. The voltage between both ends of the resistor 16a is equal to the resistor R1 and the capacitor C via the diode D1, respectively.
1 and an integrating circuit including a resistor R2 and a capacitor C2 via a diode D2. Since the relationship of the time constant consisting of the capacitance of the capacitor C1 and the resistor R1 <the time constant consisting of the capacitor C2 and the resistor R2 is set, the potential at the point A, which is the integrated output, is shown in FIG. The point potential changes as shown in FIG. The comparing section CP compares the potential at the point A with the potential at the point B and outputs a comparison result shown in FIG. The output of the comparison unit CP is differentiated by a differentiation circuit including a capacitor C3 and a resistor R3. As a result, the differential output shown in FIG. 7E is obtained at point C which is the output unit of the comparison unit CP. Both differential outputs are rectified by the full-wave rectifier circuit RD, and as a result, a rectified output shown in FIG. Both rectified outputs are input to the input current processing unit 14b as a trigger signal of the load fluctuation detection unit 14e. The reason why there are two trigger signals is that the load fluctuation corresponds to the timing T1 at which the load changes from a heavy load to a light load and the timing T2 at which the load changes from a light load to a heavy load in FIG.

【0034】図5に戻って、制御部14aは、駆動周波
数可変部14dからの駆動周波数可変信号に応答して駆
動周波数を可変する。
Returning to FIG. 5, the control section 14a varies the drive frequency in response to the drive frequency variable signal from the drive frequency variable section 14d.

【0035】以下、制御ブロック14の制御動作につい
て図8の制御フローを参照して説明する。
Hereinafter, the control operation of the control block 14 will be described with reference to the control flow of FIG.

【0036】、動作中の固定駆動周波数f0にて、入
力電流検出部18の信号を、入力電流処理部14cで一
定時間ΔTで処理し、その処理値Iin(ave)0
処理値メモリ14fに記憶する(n1)。
At the fixed driving frequency f 0 during operation, the signal of the input current detection unit 18 is processed by the input current processing unit 14c for a fixed time ΔT, and the processing value Iin (ave) 0 is stored in the processing value memory 14f. (N1).

【0037】、駆動周波数可変部14dにて、駆動周
波数を前記の固定駆動周波数f0から微小Δf変移さ
せて、f0+Δf(≡f1)とし(n2)、制御部14a
にてスイッチング素子8を制御駆動する。
The driving frequency variable unit 14d changes the driving frequency by a small Δf from the fixed driving frequency f 0 to f 0 + Δf (≡f 1 ) (n2), and the control unit 14a
Controls and drives the switching element 8.

【0038】、前記の駆動状態で、再度、入力電流
検出部18の信号を、入力電流処理部14cで一定時間
ΔT、処理する。この処理値をIin(ave)1とす
る。
In the above driving state, the signal of the input current detector 18 is processed again by the input current processor 14c for a predetermined time ΔT. This processing value is defined as Iin (ave) 1 .

【0039】、ここで、Iin(ave)0とIin
(ave)1との大きさを比較する(n3)。
Here, Iin (ave) 0 and Iin
(Ave) Compare the size with 1 (n3).

【0040】Iin(ave)1>Iin(ave)0
場合は、駆動周波数f0の方が電源効率が良いというこ
とになる。この場合、駆動周波数を変化させた方向が逆
であったと考えられるため、駆動周波数をf2=f0−Δ
fとする(n4)。
When Iin (ave) 1 > Iin (ave) 0 , it means that the drive frequency f 0 has higher power supply efficiency. In this case, since it is considered that the direction in which the drive frequency was changed was opposite, the drive frequency was changed to f 2 = f 0 −Δ
f (n4).

【0041】また、Iin(ave)0>Iin(av
e)1の場合は、駆動周波数f1の方が電源効率が良いと
いうことになり、現状の駆動周波数のままとし、f2
1(=f0+Δf)とする(n5)。そして、一定時間
ΔTの処理をして(n6)、n1に戻る。
Also, Iin (ave) 0 > Iin (av
e) In the case of 1 , it means that the drive frequency f 1 is more efficient in power supply, so that the current drive frequency is maintained and f 2
f 1 (= f 0 + Δf) (n5). Then, a process for a predetermined time ΔT is performed (n6), and the process returns to n1.

【0042】、こうして1サイクル終了し、最終的に
決定されたf2をf0に置き換えた後で、再度、前記
〜のサイクルを繰り返して、電源効率の最大化をはか
る。
After one cycle has been completed as described above and the finally determined f2 is replaced with f0, the above-mentioned cycle is repeated again to maximize the power supply efficiency.

【0043】前記処理を行う一定時間ΔTを前記マクロ
処理のための一定時間ΔTLと、ミクロ処理のための一
定時間ΔTSとすると、負荷変動検出部14eからトリ
ガ信号入力が無ければ、一定時間ΔTLの間、前記入力
電流処理部14bはマクロ処理部14c1におけるマク
ロ処理とし、周囲温度の変化のように状態がゆっくりと
変移していく場合での電源効率を改善し、負荷変動検出
部14eからトリガ信号入力が有れば、一定時間ΔTS
の間、ミクロ処理部14c2におけるミクロ処理とし負
荷変動のように短時間で状態が変わり得る場合での電源
効率を改善する。
Assuming that the fixed time ΔT for performing the processing is a fixed time ΔT L for the macro processing and a fixed time ΔT S for the micro processing, if there is no trigger signal input from the load fluctuation detecting unit 14e, the fixed time ΔT during the [Delta] T L, the input current unit 14b and macro processing in the macro processor 14c 1, to improve the power efficiency in the case where the state is gradually displaced slowly as the ambient temperature changes, load change detector If there is a trigger signal input from 14e, a certain time ΔT S
During, improving the power efficiency in the case where the state can change in a short time as a micro-processor in the micro processor unit 14c 2 load change.

【0044】なお、上述においては、スイッチング電源
が一旦、設置された後は、入力電圧はほぼ一定で変動し
ないことを利用し、入力電力を入力電流の平均値あるい
は積分値にて簡易的に検出している。こうした入力電流
の処理、駆動周波数可変の制御等は、マイクロコンピュ
ータを用いたソフトウエアによってでも構わないし、ア
ナログ回路部品を用いて行うことも可能である。
In the above description, once the switching power supply is installed, the input voltage is substantially constant and does not fluctuate, and the input power is simply detected by the average value or the integral value of the input current. are doing. The processing of the input current, the control of the variable drive frequency, and the like may be performed by software using a microcomputer, or may be performed using analog circuit components.

【0045】(PFM制御方式)本発明のPFM制御方
式のスイッチング電源における電源効率改善について説
明する。本発明のスイッチング電源における制御パラメ
ータは、スイッチング素子の駆動周波数に加えて制御パ
ルス幅(ONパルス幅またはON期間またはONデュー
ティー、あるいはOFFパルス幅またはOFF期間また
はOFFデューティー)を有している。
(PFM Control Method) The improvement of the power efficiency in the switching power supply of the PFM control method of the present invention will be described. The control parameter in the switching power supply of the present invention has a control pulse width (ON pulse width, ON period, or ON duty, or OFF pulse width, OFF period, or OFF duty) in addition to the driving frequency of the switching element.

【0046】PFM制御方式における代表例である自励
式RCC(リンギングチョークコンバータ)方式におい
てスイッチング素子を駆動する発振周波数(駆動周波
数)に着目すると低入力より高入力の方が、また、重負
荷より軽負荷の方が、それぞれ、駆動周波数が高くな
る。駆動周波数が高くなれば、スイッチング素子の駆動
制御に際しての損失電力が比例的に大きくなって電源効
率が悪化するという問題がある。このような問題を解決
するために、最近においては、駆動周波数がある程度以
上は高くならないように、制御パルス幅の最低値を決
め、その最低値以下に制御パルス幅が短くならないよう
制御するというスイッチング電源も提案されている。こ
の提案によれば、軽負荷時に制御パルス幅が最低値にク
ランプされてスイッチングトランスの一次側巻線および
二次側巻線に電流が流れない期間が存在する不連続モー
ドとなり、軽負荷時の周波数が過度に上昇しなくなって
軽負荷時での電源効率が改善される。このようにして軽
負荷時にスイッチングトランスが不連続動作となること
で軽負荷時における電源効率が改善されるという効果の
あることが知られている。
In a self-excited RCC (ringing choke converter) system, which is a typical example of the PFM control system, focusing on an oscillation frequency (drive frequency) for driving a switching element, a high input is lighter than a low input, and a lighter load than a heavy load. Each of the loads has a higher drive frequency. When the driving frequency is increased, there is a problem that the power loss during the drive control of the switching element is proportionally increased and the power supply efficiency is deteriorated. In order to solve such a problem, recently, the minimum value of the control pulse width is determined so that the driving frequency does not become higher than a certain level, and switching is performed such that the control pulse width is not reduced below the minimum value. Power supplies have also been proposed. According to this proposal, the control pulse width is clamped to the minimum value at the time of light load, and a discontinuous mode exists in which there is a period during which no current flows in the primary winding and the secondary winding of the switching transformer. The frequency does not rise excessively, and the power supply efficiency at light load is improved. It is known that the switching transformer operates discontinuously at a light load, thereby improving power supply efficiency at a light load.

【0047】本発明においては、基本的には制御パルス
幅をあらかじめ定め、基本動作は駆動周波数を制御パラ
メータとして軽負荷時にスイッチング素子を不連続動作
させつつ、その微調整を制御パルス幅を制御パラメータ
に加えて行うことで、電源効率をさらに改善しようとす
るものである。
In the present invention, the control pulse width is basically determined in advance, and the basic operation is to use the drive frequency as a control parameter to operate the switching element discontinuously at light load, and to fine-tune the switching element by controlling the control pulse width to the control parameter. In addition to this, the power supply efficiency is to be further improved.

【0048】以下、図9ないし図12を参照して本発明
のPFM制御方式における電源効率改善について説明す
る。
Hereinafter, an improvement in power supply efficiency in the PFM control system of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0049】図9は横軸を負荷率、縦軸を電源効率とし
てあらわされる電源効率特性であり、図9では、入力さ
れる交流電源による入力電圧が100Vの場合と200
Vの場合それぞれでは負荷率に対する電源効率の変移が
異なり、入力電圧が小さい方が電源効率が高いことを示
している。
FIG. 9 shows the power efficiency characteristics expressed by the horizontal axis representing the load factor and the vertical axis representing the power efficiency. In FIG. 9, the case where the input voltage by the input AC power is 100 V and the case where the input voltage is 200 V are shown.
In each case of V, the change of the power efficiency with respect to the load factor is different, and the lower the input voltage, the higher the power efficiency.

【0050】図10は横軸をスイッチング素子の制御パ
ルス幅(この例ではOFF期間:Toff)、縦軸を電
源効率としてあらわされる電源効率特性である。また図
10で示すように入力電圧100V、200Vそれぞれ
で負荷率50%,100%での電源効率の変移を示して
いる。これによると、負荷率、入力電圧により、最高の
電源効率を実現できるToffは異なり、入力電圧を固
定として考えた場合でも負荷率により電源効率のピーク
を実現するToffは変移する。通常、スイッチング電
源は入力電圧最低で、かつ、負荷率100%にて最適と
なる設計となるようToffを決定する。これによる
と、低入力電圧、負荷率100%では電源効率は良い
が、入力電圧が高くなるにつれて、また、負荷が軽くな
るにつれて電源効率が悪化する。また、スイッチング電
源を選定するに際してはユーザのアプリケーションで考
えられるピーク出力容量で選定されるので、通常の動作
状態では負荷率50%程度で動作していることの方が多
い。このような状態を考えると最高の電源効率で動作す
ることはできない。
FIG. 10 shows a power efficiency characteristic in which the horizontal axis represents the control pulse width of the switching element (OFF period: Toff in this example) and the vertical axis represents the power efficiency. Further, as shown in FIG. 10, the change of the power efficiency at the load ratio of 50% and 100% at the input voltages of 100 V and 200 V, respectively, is shown. According to this, Toff which can realize the highest power supply efficiency differs depending on the load factor and the input voltage, and Toff which realizes the peak of the power supply efficiency changes depending on the load factor even when the input voltage is fixed. Normally, the switching power supply determines Toff such that the input voltage is minimum and the design is optimal at a load factor of 100%. According to this, the power supply efficiency is good at a low input voltage and a load factor of 100%, but the power supply efficiency deteriorates as the input voltage increases and the load decreases. In addition, when selecting a switching power supply, the switching power supply is selected based on a peak output capacity that can be considered by a user's application. Therefore, in a normal operation state, the switching power supply often operates at a load factor of about 50%. Considering such a state, it is impossible to operate at the highest power supply efficiency.

【0051】そこで、本発明においては、基本動作は制
御パラメータとしては駆動周波数を制御して軽負荷時に
はスイッチングトランスが不連続モードとなるようにス
イッチング素子の制御パルス幅の最低値を定めておきそ
の最低値を限度として微調整を制御パルス幅(Tof
f)を制御パラメータとして実施することである。
Therefore, in the present invention, the basic operation is to control the drive frequency as a control parameter and determine the minimum value of the control pulse width of the switching element so that the switching transformer is in the discontinuous mode at light load. Fine-tuning the control pulse width (Tof
f) as a control parameter.

【0052】つまり、図11(横軸は制御パルス幅To
ff、縦軸は電源効率)で示すようにスイッチング素子
に対する初期の制御パルス幅が、最適な電源効率が得ら
れる制御パルス幅Toffoptよりも短いと仮定す
る。このとき、初期の制御パルス幅での処理値(第1処
理値)を決定する。次に、制御パルス幅を初期制御パル
ス幅より長い方に微小値ΔTだけずらせ、このときの処
理値(第2処理値)を得る。そして、前記第1、第2両
処理値を比較する。この比較の結果、第1処理値よりも
第2処理値の方が小さいときは、同一の出力電力を得る
のに第2処理値の方が第1処理値よりも小さい入力電力
で済むので制御パルス幅を微小ずらせた方が電源効率が
高いことになる。同様に、制御パルス幅をさらに微小ず
らせ、このときの処理値(第3処理値)を得る。そし
て、前記両第2、第3処理値を比較する。この比較の結
果、第2処理値よりも第3処理値の方が小さいときは、
さらに制御パルス幅を微小ずらせた方が電源効率が高い
ことになる。これを繰り返す制御ルーチンとすることで
最終的に電源効率が最大となる制御パルス幅Toffo
ptが得られることになる。
That is, FIG. 11 (the horizontal axis indicates the control pulse width To
ff, the vertical axis indicates power supply efficiency), and it is assumed that the initial control pulse width for the switching element is shorter than the control pulse width Toffopt at which the optimum power supply efficiency is obtained. At this time, the processing value (first processing value) at the initial control pulse width is determined. Next, the control pulse width is shifted by a small value ΔT toward the longer side than the initial control pulse width, and the processing value (second processing value) at this time is obtained. Then, the first and second processing values are compared. As a result of the comparison, when the second processing value is smaller than the first processing value, the control is performed because the second processing value requires less input power than the first processing value to obtain the same output power. The smaller the pulse width, the higher the power efficiency. Similarly, the control pulse width is further shifted slightly to obtain a processing value (third processing value) at this time. Then, the two second and third processing values are compared. As a result of this comparison, when the third processing value is smaller than the second processing value,
Further, the power supply efficiency is higher when the control pulse width is slightly shifted. By repeating this control routine, the control pulse width Toffo that ultimately maximizes the power supply efficiency
pt will be obtained.

【0053】この場合、前記制御ルーチンは例えば負荷
率50%の固定とするなどして比較的長い時間単位で行
う場合ではなく、負荷率が例えば図12(横軸を制御パ
ルス幅、縦軸を電源効率)で示すように短い時間単位で
50%から例えば100%に急変することがある。この
ような場合では負荷率の急変を検出し、上述と同様の制
御ルーチンを実施する。つまり処理を行う時間単位を長
い時間単位で行う処理(マクロ処理)と、短い時間単位
で行う処理(ミクロ処理)とに分け、マクロ処理により
長い時間単位で見た場合の電源効率を平均的に高めつ
つ、その長い時間単位の中では電源効率は平均的に高い
ものの負荷の急変などで短い時間単位内では電源効率が
低下するのを防止しミクロ処理により短い時間単位内で
高い電源効率が得られるようにしている。
In this case, the control routine is not performed in a relatively long time unit, for example, by fixing the load factor to 50%. As shown by (power supply efficiency), there may be a sudden change from 50% to, for example, 100% in short time units. In such a case, a sudden change in the load factor is detected, and the same control routine as described above is performed. In other words, the processing time unit is divided into a long time unit (macro processing) and a short time unit (micro processing), and the power efficiency when viewed in a long time unit by the macro processing is averaged. While increasing the power efficiency in the long time unit, the power efficiency is high on average, but the power efficiency is prevented from decreasing in the short time unit due to sudden changes in load, etc., and high power efficiency is obtained in the short time unit by micro processing. I am trying to be.

【0054】次に、上述した電源効率改善を用いたPF
M制御方式のスイッチング電源の実施の形態について説
明する。
Next, the PF using the power efficiency improvement described above
An embodiment of an M control type switching power supply will be described.

【0055】図13は、本発明の実施の形態に従うPF
M制御方式のスイッチング電源の回路構成図である。図
13を参照して、実施の形態のスイッチング電源は、入
力整流平滑部4、コンバータ部6、スイッチング素子
8、出力整流平滑部10、出力電圧検出部12、制御ブ
ロック14、入力電流検出部16、および出力電流検出
部18を有している。
FIG. 13 shows a PF according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit configuration diagram of an M-control switching power supply. Referring to FIG. 13, the switching power supply according to the embodiment includes input rectifying / smoothing unit 4, converter unit 6, switching element 8, output rectifying / smoothing unit 10, output voltage detecting unit 12, control block 14, input current detecting unit 16. , And an output current detection unit 18.

【0056】実施の形態では、制御ブロック14が、制
御部14aおよび比較フィードバック部14bに加え
て、入力電流処理部14c、制御パルス幅可変部14
d’、負荷変動検出部14e、処理値メモリ14fを有
している。
In the embodiment, the control block 14 includes an input current processing unit 14c and a control pulse width varying unit 14 in addition to the control unit 14a and the comparison feedback unit 14b.
d ', a load fluctuation detecting unit 14e, and a processing value memory 14f.

【0057】制御ブロック14について説明する。The control block 14 will be described.

【0058】入力電流処理部14cは、所定の時間ΔT
単位で入力電流検出部18の出力を処理するが、所定の
時間単位を長い時間単位ΔTLとして入力電流を処理
(マクロ処理)する機能を果たすマクロ処理部14c1
と、また所定の時間単位を短い時間単位ΔTSとして入
力電流を処理(ミクロ処理)する機能を果たすミクロ処
理部14c2とを有している。
The input current processing section 14c has a predetermined time ΔT
Processing the output of the input current detecting section 18 in the unit, but the macro processor 14c 1 which functions to handle currents (macro processing) a predetermined time unit as long time unit [Delta] T L
When, also has a micro-processing unit 14c 2 which fulfills the function of processing (micro processing) an input current a predetermined time unit as a short time unit [Delta] T S.

【0059】入力電流処理部14cはまた、マクロ処理
部14c1でマクロ処理した処理値(マクロ処理値)、
ミクロ処理部14c2でミクロ処理した処理値(ミクロ
処理値)それぞれを出力するようになっている。
[0059] The input current processor 14c also macro treated processed value by the macro unit 14c 1 (macro process value)
Micro-treated processed value at the micro processing unit 14c 2 (micro processing value) and outputs respectively.

【0060】入力電流処理部14cはさらにまた、負荷
変動検出部14eからのトリガ信号入力無しのときはマ
クロ処理部14c1のマクロ処理値を出力し、トリガ信
号の入力有りのときはミクロ処理部14c2のミクロ処
理値を出力する。
[0060] The input current unit 14c Moreover, when the trigger signal without input from the load variation detecting section 14e outputs a macro processed value of the macro unit 14c 1, the micro processor unit when the there is an input of the trigger signal outputting a micro-processed value of 14c 2.

【0061】制御パルス幅可変部14d’は、入力電流
処理部14cのマクロ処理部14c1からマクロ処理値
が入力されたときは所定の演算を行いその演算結果に対
応する駆動周波数可変信号を、入力電流処理部14cの
ミクロ処理部14c2からミクロ処理値が入力されたと
きは所定の演算を行いその演算結果に対応する駆動周波
数可変信号をそれぞれ出力する。
[0061] Control variable pulse width portion 14d 'is the driving variable frequency signal corresponding to the calculation result performs a predetermined operation when the macro processed value from the macro unit 14c 1 of the input current unit 14c is input, and outputs the drive frequency variable signal corresponding to the calculation result performs predetermined calculation when micro process value is inputted from the micro processor unit 14c 2 of the input current processing unit 14c.

【0062】処理値メモリ14fは、処理値の記憶、読
み出しが可能となっている。
The processing value memory 14f can store and read out processing values.

【0063】負荷変動検出部14eは、出力電流検出部
16の検出出力によって負荷変動を検出し、負荷変動無
しあるいは所定以下の負荷変動のときはトリガ信号を出
力せず、負荷変動有りまたは所定以上の負荷変動有りの
ときはトリガ信号を出力する。負荷変動検出部14eの
詳細は上述したのでその説明を省略する。
The load fluctuation detecting section 14e detects a load fluctuation based on the detection output of the output current detecting section 16, and does not output a trigger signal when there is no load fluctuation or when the load fluctuation is below a predetermined level. When there is a load change, a trigger signal is output. Since the details of the load fluctuation detecting unit 14e have been described above, the description thereof is omitted.

【0064】制御部14aは、制御パルス幅可変部14
d’からの制御パルス幅可変信号に応答して制御パルス
幅を可変する。
The control section 14a includes a control pulse width varying section 14
The control pulse width is varied in response to the control pulse width variable signal from d '.

【0065】以下、制御ブロック14の制御動作につい
て図14の制御フローを参照して説明する。
Hereinafter, the control operation of the control block 14 will be described with reference to the control flow of FIG.

【0066】、電源起動時は、RCC動作により制御
パルス幅Toffを決定し(S1)検出する(S2)。
When the power is turned on, the control pulse width Toff is determined by the RCC operation (S1) and detected (S2).

【0067】、検出したToffがあらかじめ決めら
れた最低制御パルス幅Toff(min)より大きいど
うかを検出する(S3)。
It is detected whether or not the detected Toff is larger than a predetermined minimum control pulse width Toff (min) (S3).

【0068】Toff>Toff(min)の場合はT
off0=Toffと設定する(S4)。
If Toff> Toff (min), T
Set off 0 = Toff (S4).

【0069】Toff<Toff(min)の場合はT
off(min)より短くできないのでToff0=T
off(min)と設定する(S5)。
If Toff <Toff (min), T
off (min), so that Toff 0 = T
off (min) is set (S5).

【0070】、前記で設定したToff0にて、あ
らかじめ決められた期間の入力電流の平均値Iin(a
ve)0を検出して記憶する(S6)。
At Toff 0 set above, the average value Iin (a) of the input current for a predetermined period is set.
ve) 0 is detected and stored (S6).

【0071】、ここで故意にToffを微小値ΔTだ
け変移させてToff1=Toff0+ΔTと設定する
(S7)。
Here, Toff is deliberately shifted by a small value ΔT to set Toff 1 = Toff 0 + ΔT (S 7).

【0072】、前記で定めたToff1にて決めら
れた期間の入力電流の平均値Iin(ave)1を検出
する(S8)。
Then, the average value Iin (ave) 1 of the input current during the period determined by Toff 1 determined above is detected (S8).

【0073】、上記で選られた2つの値Iin(av
e)0、Iin(ave)1を比較する(S9)。
The two values Iin (av
e) Compare 0 and Iin (ave) 1 (S9).

【0074】Iin(ave)0>Iin(ave)1
場合は、変移させたToff1の方が電源効率が良いこ
とになり、電源効率最適となる制御パルス幅Toff2
=Toff1と設定する(S10)。
In the case of Iin (ave) 0 > Iin (ave) 1 , the shifted Toff 1 has higher power efficiency, and the control pulse width Toff 2 at which the power efficiency becomes optimum.
= Toff 1 is set (S10).

【0075】Iin(ave)0<Iin(ave)1
場合は、変移させたToff1の方が電源効率が悪いこ
とになり、ΔT変移させた方向が間違っていたというこ
とで、より電源効率が最適となると考えられる逆方向へ
制御パルス幅を変移させるが、変移させるべき値Tof
0−ΔTと、その値があらかじめ設定されたToff
(min)とを比較する(S11)。
In the case of Iin (ave) 0 <Iin (ave) 1 , the shifted Toff 1 has lower power efficiency, and the direction of the ΔT shift is wrong, which means that the power efficiency is higher. The control pulse width is shifted in the reverse direction, which is considered to be optimal, but the value Tof to be shifted is changed.
f 0 −ΔT, and Toff whose value is set in advance
(Min) (S11).

【0076】Toff0−ΔT>Toff(min)の
場合は、Toff2=Toff0−ΔTと設定する(S1
2)。
If Toff 0 −ΔT> Toff (min), Toff 2 = Toff 0 −ΔT is set (S1).
2).

【0077】Toff0−ΔT<Toff(min)の
場合は、Toff2=Toff(min)と設定する
(S13)。
If Toff 0 -ΔT <Toff (min), Toff 2 = Toff (min) is set (S13).

【0078】、ここで得られたToff2を基本制御
パルス幅ToffのパラメータであるToff0に代入
する(S14)。
The obtained Toff 2 is substituted for Toff 0 which is a parameter of the basic control pulse width Toff (S14).

【0079】、ここで負荷変動が発生したかどうかを
負荷変動検出部14eでトリガ信号の有無を確認し(S
15)、トリガ信号有りの場合はS6に移行し、トリガ
信号無しの場合はS2に移行する。
Here, whether or not a load change has occurred is checked by the load change detecting unit 14e for the presence or absence of a trigger signal (S
15) If there is a trigger signal, the process proceeds to S6, and if there is no trigger signal, the process proceeds to S2.

【0080】こうしたサイクルを繰り返して、電源効率
の最大化をはかる。
By repeating such a cycle, the power supply efficiency is maximized.

【0081】このPFM制御方式の場合も、マクロ処理
とミクロ処理とで、電源効率のより一層の改善効果があ
る。
Also in the case of this PFM control method, the macro processing and the micro processing have the effect of further improving the power supply efficiency.

【0082】なお、上述においては、スイッチング電源
が一旦、設置された後は、入力電圧はほぼ一定で変動し
ないことを利用し、入力電力を入力電流の平均値あるい
は積分値にて簡易的に検出している。こうした入力電流
の処理、制御パルス幅可変制御等は、マイクロコンピュ
ータを用いたソフトウエアにより実施しても構わない
し、アナログ回路部品を用いて実施することも可能であ
る。
In the above description, once the switching power supply is installed, the input voltage is almost constant and does not fluctuate, and the input power is simply detected by the average value or integral value of the input current. are doing. The processing of the input current, the control pulse width variable control, and the like may be performed by software using a microcomputer, or may be performed by using analog circuit components.

【0083】[0083]

【発明の効果】以上のように本発明の電源装置において
は、PWM制御方式、PFM制御方式のいずれにおいて
も、それまでになかった制御パラメータとして、PWM
制御方式では駆動周波数を、PFM制御方式では制御パ
ルス幅を用いているので、これらの制御パラメータを微
小変化させることで、より高く電源効率を改善できる。
As described above, in the power supply device of the present invention, in any of the PWM control method and the PFM control method, the PWM control method is a PWM control method that has not been available before.
Since the drive frequency is used in the control method and the control pulse width is used in the PFM control method, the power supply efficiency can be further improved by slightly changing these control parameters.

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

【図1】本発明の電源効率改善の説明に供する負荷率対
電源効率図
FIG. 1 is a diagram showing a load factor vs. power supply efficiency for explaining power supply efficiency improvement of the present invention.

【図2】本発明の電源効率改善の説明に供する駆動周波
数対電源効率図
FIG. 2 is a driving frequency vs. power supply efficiency diagram for explaining the power supply efficiency improvement of the present invention.

【図3】本発明の電源効率改善の説明に供する駆動周波
数対電源効率図
FIG. 3 is a driving frequency vs. power supply efficiency diagram for explaining the improvement of the power supply efficiency of the present invention.

【図4】本発明の電源効率改善の説明に供する駆動周波
数対電源効率図
FIG. 4 is a driving frequency vs. power supply efficiency diagram for explaining the power supply efficiency improvement of the present invention.

【図5】本発明の実施の形態に係るスイッチング電源の
回路図
FIG. 5 is a circuit diagram of a switching power supply according to an embodiment of the present invention.

【図6】図5の負荷変動検出部の回路図FIG. 6 is a circuit diagram of a load fluctuation detecting unit in FIG. 5;

【図7】図6の負荷変動検出部の動作説明に供するタイ
ミングチャート
FIG. 7 is a timing chart for explaining the operation of the load fluctuation detecting unit in FIG. 6;

【図8】図5のスイッチング電源の動作説明に供する制
御フロー図
8 is a control flow chart for explaining the operation of the switching power supply in FIG. 5;

【図9】本発明の電源効率改善の説明に供する負荷率対
電源効率図
FIG. 9 is a diagram showing a load factor vs. power supply efficiency for explaining power supply efficiency improvement according to the present invention.

【図10】本発明の電源効率改善の説明に供する制御パ
ルス幅対電源効率図
FIG. 10 is a diagram showing a control pulse width vs. power supply efficiency for explaining power supply efficiency improvement of the present invention.

【図11】本発明の電源効率改善の説明に供する制御パ
ルス幅対電源効率図
FIG. 11 is a control pulse width vs. power supply efficiency chart for explaining the power supply efficiency improvement of the present invention.

【図12】本発明の電源効率改善の説明に供する制御パ
ルス幅対電源効率図
FIG. 12 is a control pulse width vs. power supply efficiency chart for explaining the power supply efficiency improvement of the present invention.

【図13】本発明の他の実施の形態に係るスイッチング
電源の回路図
FIG. 13 is a circuit diagram of a switching power supply according to another embodiment of the present invention.

【図14】図13のスイッチング電源の動作説明に供す
る制御フロー図
FIG. 14 is a control flowchart for explaining the operation of the switching power supply in FIG. 13;

【図15】従来のスイッチング電源の回路図FIG. 15 is a circuit diagram of a conventional switching power supply.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 交流電源 4 入力整流平滑部 6 コンバータ部 8 スイッチング素子 10 出力整流平滑部 14 制御ブロック 14a 制御部 14b 比較フィードバック部 14c 入力電流処理部 14c1 マクロ処理部 14c2 ミクロ処理部14c2 14d 駆動周波数可変部 14f 処理値メモリ 16 出力電流検出部2 AC power supply 4 Input rectifying / smoothing unit 6 Converter unit 8 Switching element 10 Output rectifying / smoothing unit 14 Control block 14a Control unit 14b Comparison feedback unit 14c Input current processing unit 14c 1 Macro processing unit 14c 2 Microprocessing unit 14c 2 14d Driving frequency variable Unit 14f Process value memory 16 Output current detection unit

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】入力電圧を所定の電圧に変換する変換手段
と、前記変換手段の変換動作を制御するスイッチング手
段と、前記スイッチング手段をPWM制御方式により駆
動制御する制御手段とを有した電源装置において、 前記スイッチング手段の制御パラメータに制御パルス幅
の他に駆動周波数を加えている、 ことを特徴とする電源装置。
1. A power supply device comprising: conversion means for converting an input voltage into a predetermined voltage; switching means for controlling a conversion operation of the conversion means; and control means for driving and controlling the switching means by a PWM control method. The power supply device according to claim 1, wherein a drive frequency is added to the control parameter of the switching means in addition to the control pulse width.
【請求項2】請求項1に記載の電源装置において、 前記制御手段は、電源効率に関して前記駆動周波数を微
小に変化させることが可能である、ことを特徴とする電
源装置。
2. The power supply device according to claim 1, wherein said control means is capable of slightly changing said drive frequency with respect to power supply efficiency.
【請求項3】入力電圧を所定の電圧に変換する変換手段
と、前記変換手段の変換動作を制御するスイッチング手
段と、前記スイッチング手段をPFM制御方式により駆
動制御する制御手段とを有した電源装置において、 前記スイッチング手段の制御パラメータに駆動周波数の
他に制御パルス幅を加えている、 ことを特徴とする電源装置。
3. A power supply apparatus comprising: conversion means for converting an input voltage to a predetermined voltage; switching means for controlling a conversion operation of the conversion means; and control means for driving and controlling the switching means by a PFM control method. 2. The power supply device according to claim 1, wherein a control pulse width is added to the control parameter of the switching means in addition to the drive frequency.
【請求項4】請求項3に記載の電源装置において、 前記制御手段は、電源効率に関して前記制御パルス幅を
微小に変化させることが可能である、ことを特徴とする
電源装置。
4. The power supply device according to claim 3, wherein said control means is capable of minutely changing said control pulse width with respect to power supply efficiency.
【請求項5】請求項1ないし4いずれかに記載の電源装
置において、 前記制御手段は、入力電力の信号を、所定の時間単位に
て、所定の処理を行い、この処理の結果を用いて前記入
力電力が小さくなるように前記制御パラメータを制御す
る、ことを特徴とする電源装置。
5. The power supply device according to claim 1, wherein the control unit performs a predetermined process on the input power signal in a predetermined time unit, and uses a result of the process. The power supply device, wherein the control parameter is controlled so that the input power is reduced.
【請求項6】請求項5に記載の電源装置において、 前記制御手段は、負荷の状態に応じて前記処理を、所定
の長い時間単位にての処理と、所定の短い時間単位にて
の処理とで行う、ことを特徴とする電源装置。
6. The power supply device according to claim 5, wherein the control means performs the processing in a predetermined long time unit and a predetermined short time unit in accordance with a load state. And a power supply device.
【請求項7】入力電圧を所定の電圧に変換制御する電源
装置において、 入力電力の信号に対して、所定の時間単位にて、所定の
処理を行い、この処理の結果を用いて前記入力電力を小
さい方向に制御するように構成されている、ことを特徴
とする電源装置。
7. A power supply device for converting and controlling an input voltage to a predetermined voltage, wherein a predetermined process is performed on a signal of the input power in a predetermined time unit, and the input power The power supply device is configured to control the power supply in a smaller direction.
【請求項8】請求項7に記載の電源装置において、 前記入力電力の信号として入力電流の検出信号を用い
る、ことを特徴とする電源装置。
8. The power supply device according to claim 7, wherein an input current detection signal is used as the input power signal.
【請求項9】入力電圧を所定の電圧に変換制御する電源
装置における電源効率改善方法であって、 入力電力の信号に対して所定の時間単位にて所定の処理
を行いこの処理の結果を用いて前記入力電力を小さい方
向に制御することで電源効率を改善する、ことを特徴と
する電源効率改善方法。
9. A power supply efficiency improving method in a power supply device for converting and controlling an input voltage to a predetermined voltage, wherein a predetermined process is performed on a signal of the input power in a predetermined time unit, and a result of the process is used. Controlling the input power in a smaller direction to improve power efficiency.
【請求項10】請求項9に記載の電源効率改善方法にお
いて、 前記所定の時間単位を負荷の状態に応じて所定の長い時
間単位と所定の短い時間単位とに分けて行う、ことを特
徴とする電源効率改善方法。
10. The power efficiency improving method according to claim 9, wherein said predetermined time unit is divided into a predetermined long time unit and a predetermined short time unit according to a load state. To improve power efficiency.
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