JP2000341937A - 電源回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 負荷変動時の出力電圧の上昇を防止する。 【解決手段】 検出回路２０は、スイッチング素子Ｑ１
に流れるスイッチング電流を検出し、検出結果をスイッ
チング制御回路であるコントロールＩＣ１０へ伝える。
コントロールＩＣ１０は、検出回路２０の検出したスイ
ッチング電流及び出力電圧に応じてスイッチング素子Ｑ
１のオンデューティーを制御する。例えば、検出回路２
０の検出したスイッチング電流が規定値より小さい場合
には、スイッチング素子Ｑ１を停止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電源回路に関し、特
に交流電源を入力し直流電圧を発生するスイッチングレ
ギュレータ方式の電源回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】交流電源を入力し、安定した直流電圧に
変換する電源回路には、いくつかの方式がある。これら
のうち、スイッチング素子の制御により出力の安定化を
行うスイッチングレギュレータ方式は、原理的に無損失
であって、高効率のため、小型・軽量化が可能であるこ
とが特徴である。

【０００３】このようなスイッチングレギュレータ方式
の電源回路について説明する。図４は、従来のスイッチ
ングレギュレータ方式の電源回路の回路図である。従来
の電源回路は、交流電源Ｖａｃを整流するブリッジダイ
オードＤ３、インダクタＬ２、スイッチング素子Ｑ２、
スイッチング素子Ｑ２を制御するコントロールＩＣ３
０、整流及び平滑を行うダイオードＤ４とコンデンサＣ
６、出力負荷Ｒ４等により構成される。

【０００４】このような構成の電源回路は、入力電圧Ｖ
ａｃを、ブリッジダイオードＤ３にて整流し、コントロ
ールＩＣ３０にてスイッチング素子Ｑ２のスイッチング
を行って、インダクタＬ２で昇圧する。この出力をダイ
オードＤ４とコンデンサＣ６にて整流／平滑し、出力負
荷Ｒ４へパワーを供給している。コントロールＩＣ３０
は、出力電圧Ｖ２ｏｕｔに応じて、スイッチング素子Ｑ
２のオン・デューティーを変化させ、出力電圧を安定化
する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のスイッ
チングレギュレータ方式の電源回路は、出力負荷が軽負
荷に変動した場合、出力電圧が上昇するという問題があ
る。

【０００６】上記説明のように、コントロールＩＣ３０
は、出力電圧Ｖ２ｏｕｔに応じてスイッチング素子Ｑ２
のオン・デューティーを可変にしている。しかしなが
ら、出力負荷が軽負荷に変化したとき、その応答の遅れ
によりインダクタＬ２に過剰なエネルギーが蓄えられ、
出力電圧が上昇してしまう。図５は、従来の電源回路の
出力電圧変化を示した図である。出力負荷が重負荷から
軽負荷に変化したとき、出力電圧が上昇している。ま
た、交流電源の入力電圧Ｖａｃが高くなるほどこの現象
が顕著になる。

【０００７】このように、負荷の変化により出力電圧の
上昇が生じるため、出力電圧を安定化することができな
いばかりでなく、平滑用コンデンサ等の素子の定格電圧
を上げ、素子の耐電性を上げなければならない等の問題
がある。

【０００８】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、負荷変動時の出力電圧の上昇を防止する電源
回路を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、交流電源を入力し直流電圧を発生するス
イッチングレギュレータ方式の電源回路において、出力
電圧制御のスイッチングを行うスイッチング素子と、前
記スイッチング素子に流れるスイッチング電流を検出す
る検出回路と、出力電圧及び前記検出回路の検出したス
イッチング電流に応じて前記スイッチング素子のスイッ
チングを制御するスイッチング制御回路と、を有するこ
とを特徴とする電源回路、が提供される。

【００１０】このような構成の電源回路は、スイッチン
グ素子のスイッチングを制御することによって、出力電
圧の安定化を行っている。このとき検出回路は、出力負
荷の重さに応じて変化するスイッチング電流の大きさを
検出し、その検出結果をスイッチング制御回路へ伝え
る。スイッチング制御回路は、検出回路の検出したスイ
ッチング電流に応じてスイッチング素子のオンデューテ
ィーを制御する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は、本発明の一実施の形態で
ある電源回路の回路図である。

【００１２】本発明に係る電源回路は、交流電源Ｖａ
ｃ、交流電源Ｖａｃを整流するブリッジダイオードＤ
１、整流した直流を平滑するコンデンサＣ１、昇圧を行
うインダクタＬ１、スイッチング素子Ｑ１、スイッチン
グ素子Ｑ１のスイッチング制御を行うコントロールＩＣ
１０、スイッチング素子Ｑ１に流れる電流を検出する検
出回路２０、インダクタＬ１出力の整流及び平滑を行う
ダイオードＤ２とコンデンサＣ２、Ｃ３、抵抗Ｒ１、及
び出力負荷Ｒ２とから構成される。

【００１３】交流電源Ｖａｃは、所定の大きさの交流電
圧を供給する電圧源である。ブリッジダイオードＤ１及
びコンデンサＣ１は、交流電源Ｖａｃを整流する整流・
平滑回路を構成する。インダクタＬ１、スイッチング素
子Ｑ１、ダイオードＤ２、コンデンサＣ２、Ｃ３、抵抗
Ｒ１、スイッチング制御回路であるコントロールＩＣ１
０、検出回路２０は、出力負荷Ｒ２に供給する出力電圧
Ｖ１ｏｕｔの出力電圧を安定化するスイッチングレギュ
レータ方式の電圧安定化回路を構成する。インダクタＬ
１、スイッチング素子Ｑ１、ダイオードＤ２、コンデン
サＣ２、Ｃ３、抵抗Ｒ１の各部は、一般的なスイッチン
グレギュレータ方式の電源回路を構成する素子であり、
詳しい説明は省略する。

【００１４】検出回路２０は、スイッチング素子Ｑ１に
流れる電流を検出する。図１に示した回路では、スイッ
チング素子Ｑ１に流れる電流は、Ｒ１にて電圧に変換さ
れて検出回路２０に入力する。ここで、スイッチング素
子Ｑ１を流れる電流の特性について説明する。図２は、
本発明の一実施の形態である電源回路のスイッチング素
子に流れるスイッチング電流を示した図である。図に示
したように、出力負荷Ｒ２が重負荷のときに流れるスイ
ッチング電流に対し、軽負荷時にはスイッチング電流は
少なくなるという特性がある。検出回路２０では、所定
の基準値になる検出スレッシュホールド電流値が予め設
定されており、検出したスイッチング電流との比較を行
う。スイッチング電流が検出スレシュホールド値より少
ない場合、コントロールＩＣ１０に出力負荷が軽負荷で
あるという検出信号を出力する。

【００１５】図１に戻って説明する。コントロールＩＣ
１０は、スイッチング素子Ｑ１のスイッチング制御を行
うスイッチング制御回路であり、検出回路２０から上記
説明の検出信号を入力している。そして、検出信号及び
出力電圧に応じてスイッチング素子Ｑ１のオンデューテ
ィーを制御する。出力負荷Ｒ２が軽くなったことによっ
てスイッチング電流が検出スレシュホールド電流値より
小さくなった場合、スイッチング素子Ｑ１のスイッチン
グを停止させる。

【００１６】このような構成の電源回路の動作について
説明する。交流電源Ｖａｃは、ブリッジダイオードＤ１
及びコンデンサＣ１により整流される。整流された電流
は、インダクタＬ１により昇圧され、ダイオードＤ２、
コンデンサＣ２及びＣ３により整流・平滑が行われ、出
力電圧Ｖ１ｏｕｔを生成する。出力電圧Ｖ１ｏｕｔは、
コントロールＩＣ１０の制御するスイッチング素子Ｑ１
のオンデューティーによって制御される。すなわち、オ
ン時間を長くすることにより、インダクタＬ１に蓄積す
るエネルギーを増大して出力電圧Ｖ１ｏｕｔを上昇させ
る。また、オン時間を短くすることにより、出力電圧Ｖ
１ｏｕｔを下げる。検出回路２０は、スイッチング素子
Ｑ１に流れるスイッチング電流を検出し、所定の検出ス
レシュホールド値と比較する。スイッチング電流は、出
力負荷が重負荷のときに流れるスイッチング電流に対
し、軽負荷時にはスイッチング電流が少ないという特性
がある。スイッチング電流が検出スレシュホールド電流
値より小さい場合には、軽負荷であると判断して、この
判断結果をコントロールＩＣ１０へ出力する。コントロ
ールＩＣ１０は、検出回路２０から負荷が軽負荷の状態
であるという通知を入力すると、スイッチング素子Ｑ１
のスイッチングを停止させ、インダクタＬ１への過剰な
エネルギー蓄積が起こらないようにする。

【００１７】上記説明の電源回路における、負荷変動時
の出力電圧の変化について説明する。図３は、本発明の
一実施の形態である電源回路の出力電圧変化を示した図
である。出力負荷が重負荷から軽負荷に変化しても、出
力電圧が安定している。また、交流電源の入力電圧Ｖａ
ｃが高電圧、例えばＡＣ２４０Ｖ等、になっても、同様
の結果を得ることができる。

【００１８】以上のように、本発明に係る電源回路は、
負荷変動時においても出力電圧を安定化することが可能
となる。このため、負荷変動時の電圧上昇を考慮して定
格電圧を上げる必要がなくなる。また、定格電圧を下げ
ることができるため、電源の小型化が可能となる。

【００１９】上記の説明では検出回路でスイッチング電
流とスレシュホールド値を比較するとしたが、スイッチ
ング制御回路で比較することもできる。このように、本
発明は、実施の形態で示した回路構成に限定されない。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、検出回
路は、出力負荷の大きさに応じて変化するスイッチング
電流の大きさを検出し、検出結果をスイッチング制御回
路へ伝える。スイッチング制御回路は、検出回路の検出
したスイッチング電流及び出力電圧に応じてスイッチン
グ素子のオンデューティーを制御する。

【００２１】このように、スイッチング電流の大きさ
は、出力負荷の重さに関係しているため、スイッチング
電流の大きさに応じてスイッチングを制御することによ
り、出力負荷の変動に対応したスイッチング制御が可能
になる。このため、負荷変動に対しても安定的な出力電
圧を供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である電源回路の回路図
である。

【図２】本発明の一実施の形態である電源回路のスイッ
チング素子に流れる電流を示した図である。

【図３】本発明の一実施の形態である電源回路の出力電
圧変化を示した図である。

【図４】従来のスイッチングレギュレータ方式の電源回
路の回路図である。

【図５】従来の電源回路の出力電圧変化を示した図であ
る。

【符号の説明】

１０…コントロールＩＣ、２０…検出回路、Ｖａｃ…交
流電源、Ｄ１…ブリッジダイオード、Ｄ２…ダイオー
ド、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３…コンデンサ、Ｌ１…インダク
タ、Ｒ１…抵抗、Ｒ２…出力負荷

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源を入力し直流電圧を発生するス
   イッチングレギュレータ方式の電源回路において、 出力電圧制御のスイッチングを行うスイッチング素子
   と、 前記スイッチング素子に流れるスイッチング電流を検出
   する検出回路と、 出力電圧及び前記検出回路の検出したスイッチング電流
   に応じて前記スイッチング素子のスイッチングを制御す
   るスイッチング制御回路と、 を有することを特徴とする電源回路。
2. 【請求項２】 前記検出回路は、前記スイッチング電流
   と所定の電流値とを比較し、比較結果を検出信号として
   出力することを特徴とする請求項１記載の電源回路。
3. 【請求項３】 前記スイッチング制御回路は、前記スイ
   ッチング電流が所定の電流値以下となったときに前記ス
   イッチング素子のスイッチングを停止させることを特徴
   とする請求項１記載の電源回路。