JP2001359272A - スイッチング電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】出力電圧を零ボルトから任意の電圧まで可変制
御できるスイッチング電源装置を提供する。 【解決手段】スイッチング変換回路１は直流電圧をスイ
ッチングする。整流平滑回路２はスイッチング出力を整
流平滑して出力する。出力電圧検出回路４１は、出力電
圧Ｖ０に比例した検出電圧を出力する。基準電圧調整回
路４２は正電圧から負電圧の範囲の調整用電圧を出力す
る。オペアンプ４４は非反転入力端子（＋）に出力電圧
検出回路４１の検出電圧が入力され、反転入力端子
（−）に基準電圧調整回路４２の出力が入力抵抗Ｒ３を
介して入力され、誤差増幅信号Ｓ１を出力する。パルス
幅制御回路３は誤差増幅信号Ｓ１が供給され、パルス幅
制御信号Ｓ３を生成し、スイッチング素子１１にパルス
幅制御を与える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、出力電圧を零ボル
トから任意の電圧まで直線的に可変制御できるスイッチ
ング電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、半導体テスタや、電子部品の
試験装置等の分野において、出力電圧を零ボルトから任
意の電圧まで直線的に可変制御できる電源装置が用いら
れている。このような電源装置は、出力電圧を零ボルト
から任意の電圧まで正確に制御する必要があり、その制
御の容易さから、一般的にドロッパ方式の電源装置が用
いられていた。

【０００３】他方、ドロッパ方式の電源装置と較べ、小
型、軽量で、高効率に構成できるスイッチング電源装置
の普及に伴い、上述の分野においても、スイッチング電
源装置の利用が提案されている。特開平７−２１９６５
２号公報はこのような技術を開示するものであり、既存
のスイッチング方式直流安定化電源に零可変制御モジュ
ールを備えるだけで、出力電圧を略零ボルトまで可変制
御できる零可変電圧機能を付加している。

【０００４】一般的に、スイッチング電源装置は、出力
電圧を検出し、その検出電圧を基準電圧と比較して誤差
増幅信号を生成し、その誤差増幅信号に基づくパルス幅
制御信号によりスイッチング素子を制御して、出力電圧
を安定化している。

【０００５】誤差増幅信号を得るには、通常、誤差増幅
回路を用いる。誤差増幅回路は、オペアンプと、入力抵
抗と、帰還抵抗とを含んで構成される。オペアンプは、
その反転入力端子に、入力抵抗を介して基準電圧が入力
され、非反転入力端子に出力電圧に比例した検出電圧が
入力され、出力端子に誤差増幅信号を出力する。

【０００６】スイッチング素子は、誤差増幅信号に基づ
くパルス幅制御信号により、スイッチングが制御され、
オペアンプの両入力端子の電圧が同電位となるようにオ
ン・オフする。このため、スイッチング電源装置の出力
電圧は基準電圧に比例した出力電圧に安定化される。

【０００７】オペアンプの反転入力端子は、上述のよう
に、入力抵抗を介して基準電圧が入力される。オペアン
プの反転入力端子の電圧は、前記入力抵抗の入力端の電
圧と前記誤差増幅信号の電圧（オペアンプの出力電圧）
レベルに基づき、前記入力抵抗と前記帰還抵抗との抵抗
分割比で決定される。従って、パルス幅を狭める制御に
より、前記誤差増幅信号の電圧（オペアンプの出力電
圧）レベルが高くなると、前記入力抵抗の入力端の電圧
を零ボルトにしても、オペアンプの反転入力端子電圧、
すなわち基準電圧は、零ボルトまで低下しない。このた
め、非反転入力端子の電圧、すなわち出力電圧に比例し
た電圧も零ボルトまで低下することはない。このため、
従来のスイッチング電源装置では、出力電圧を略零ボル
トまで可変制御できるとはいえ、完全に零ボルトまで可
変制御することができなかった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、出力
電圧を零ボルトから任意の電圧まで可変制御できるスイ
ッチング電源装置を提供することである。

【０００９】本発明のもう一つの課題は、外部電圧によ
って、出力電圧を零ボルトから任意の電圧まで可変制御
できるスイッチング電源装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、本発明に係るスイッチング電源装置は、スイッチ
ング変換回路と、整流平滑回路と、パルス幅制御回路
と、出力電圧設定回路とを含む。前記スイッチング変換
回路は、少なくとも一つのスイッチング素子を含み、供
給された直流電圧をスイッチングする。前記整流平滑回
路は、前記スイッチング変換回路から出力されるスイッ
チング出力を整流平滑して出力する。

【００１１】前記出力電圧設定回路は、出力電圧検出回
路と、基準電圧調整回路と、誤差増幅回路とを含む。前
記出力電圧検出回路は、出力電圧を検出して出力電圧に
比例した検出電圧を出力する。前記基準電圧調整回路
は、正負電圧源を含み、正電圧から負電圧の範囲の調整
用電圧を出力する。

【００１２】前記誤差増幅回路は、オペアンプと、入力
抵抗と、帰還抵抗とを含む。前記オペアンプは、その反
転入力端子に前記入力抵抗と、前記帰還抵抗とが接続さ
れ、前記入力抵抗の入力端に、前記調整用電圧が入力さ
れ、非反転入力端子に前記検出電圧が入力され、出力端
子から、前記誤差増幅回路の出力として誤差増幅信号を
出力する。前記パルス幅制御回路は、前記誤差増幅信号
が入力されて、パルス幅制御信号を出力し、前記スイッ
チング変換回路のスイッチング素子を制御する。

【００１３】上述したスイッチング電源装置において、
入力された直流電圧は、スイッチング変換回路によって
スイッチングされ、そのスイッチング出力が整流平滑回
路によって整流、平滑される。前記パルス幅制御回路
は、前記誤差増幅信号が入力されて、パルス幅制御信号
を出力し、前記スイッチング変換回路のスイッチング素
子を制御する。

【００１４】このため、上述のスイッチング電源装置
は、前記出力電圧設定回路により設定される任意の直流
電圧を出力することができる。

【００１５】前記出力電圧設定回路は、出力電圧検出回
路と、基準電圧調整回路と、誤差増幅回路とを含んで構
成される。前記出力電圧検出回路は、出力電圧を検出し
て出力電圧に比例した検出電圧を出力する。前記誤差増
幅回路は、オペアンプと、入力抵抗と、帰還抵抗とを含
む。前記オペアンプは、その反転入力端子に前記入力抵
抗と、前記帰還抵抗とが接続され、前記入力抵抗の入力
端に、前記基準電圧調整回路から出力される前記調整用
電圧が入力される。前記オペアンプの反転入力端子の電
圧は、前記オペアンプの出力端子電圧と、前記基準電圧
調整回路から出力される前記調整用電圧に基づき、前記
入力抵抗と前記帰還抵抗との抵抗分割比で決定される。

【００１６】前記基準電圧調整回路は、正負電圧源を含
み、正電圧から負電圧の範囲の前記調整用電圧を出力す
るから、前記調整用電圧を調整することにより、前記オ
ペアンプの反転入力端子の電圧、すなわち基準電圧を零
ボルトから任意の電圧に調整することができる。

【００１７】前記オペアンプは、その非反転入力端子に
前記出力電圧検出回路の検出電圧が入力され、出力端子
からは、前記誤差増幅回路の出力として誤差増幅信号を
出力する。

【００１８】前記パルス幅制御回路は、前記誤差増幅信
号が入力されて、パルス幅制御信号を出力し、前記スイ
ッチング変換回路のスイッチング素子を制御する。スイ
ッチング素子はパルス幅制御信号に基づきそのスイッチ
ングが制御され、前記オペアンプの両入力端子の電圧が
同電位となるようにオン・オフするから、スイッチング
電源装置の出力電圧は、前記基準電圧調整回路により調
整される基準電圧に比例した任意の直流電圧に安定化さ
れる。

【００１９】このため、前記基準電圧調整回路により、
前記オペアンプの反転入力端子の電圧、すなわち基準電
圧が零ボルトに維持されると、非反転入力端子の電圧す
なわち、前記出力電圧検出回路の検出電圧も零ボルトと
なるように制御される。前記出力電圧検出回路の検出電
圧は、スイッチング電源装置の出力電圧に比例した電圧
であるため、スイッチング電源装置の出力電圧も零ボル
トに維持される。

【００２０】このように、本発明のスイッチング電源装
置は、出力電圧を零ボルトに維持することができ、さら
に、基準電圧調整回路によりオペアンプの反転入力端子
の電圧、すなわち基準電圧を零ボルトからより高い任意
の電圧迄調整することができるので、出力電圧を零ボル
トから任意の電圧まで可変制御することができる。

【００２１】オペアンプの反転入力端子の電圧は、例え
ば基準電圧調整回路をスイッチング電源装置の外部に設
けること等により、スイッチング電源装置の外部から調
整用電圧を入力することが可能であり、外部電圧によっ
て、出力電圧を零ボルトから任意の電圧まで可変制御で
きるスイッチング電源装置を提供することができる。

【００２２】前記基準電圧調整回路は、インピーダンス
変換回路を含む構成とすることができる。前記インピー
ダンス変換回路を、オペアンプと、入力抵抗と、帰還抵
抗とを含む構成とし、正負電圧源により駆動すれば、非
反転入力端子に出力電圧設定用電圧を印加するだけで、
スイッチング電源装置の出力電圧を零ボルトから任意の
電圧まで可変制御できる。また、前記インピーダンス変
換回路を構成するオペアンプの非反転入力端子をスイッ
チング電源装置の外部端子とすれば、スイッチング電源
装置の外部から出力電圧設定用電圧を印加することで、
スイッチング電源装置の出力電圧を零ボルトから任意の
電圧まで可変制御できる。

【００２３】出力電圧設定用電圧の電圧値とスイッチン
グ電源装置の出力電圧の電圧値との関係は、前記基準電
圧調整回路に含まれるオペアンプの帰還抵抗と入力抵抗
の抵抗値を選定することにより、任意に関連付けること
ができ、出力電圧設定用電圧の電圧値をスイッチング電
源装置の出力電圧と同一電圧値、あるいは比例した電圧
値とすることもでき、また、その他の異なった電圧値と
することもできる。

【００２４】前記誤差増幅回路を構成するオペアンプ
は、その反転入力端子にブリーダ抵抗を接続することが
できる。ブリーダ抵抗を接続すると、オペアンプの動作
電圧にかかわらず、出力電圧設定用電圧の電圧範囲や、
スイッチング電源装置の出力電圧との関係を任意に関連
付けることができる。

【００２５】本発明の他の目的、構成および利点につい
ては、添付図面を参照して、更に詳しく説明する。図面
は単なる例示に過ぎない。

【００２６】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係るスイッチン
グ電源装置の一実施例を概略的に説明するブロック図で
ある。本実施例のスイッチング電源装置は、スイッチン
グ変換回路１と、整流平滑回路２と、パルス幅制御回路
３と、出力電圧設定回路４とを含む。図示実施例には、
絶縁結合回路５、直流電圧源Ｅ、及び、負荷Ｌも含まれ
ている。

【００２７】直流電圧源Ｅはバッテリや、その他の直流
電圧源、あるいは交流電圧を整流回路を介して直流に変
換した電圧の何れでも利用できる。

【００２８】スイッチング変換回路１は少なくとも一つ
のスイッチング素子１１を含み、直流電圧源Ｅから供給
された直流電圧ＶＩＮをスイッチングする。スイッチン
グ素子１１は入力された直流電圧ＶＩＮを高周波でスイ
ッチングできればよく、典型的にはバイポーラトランジ
スタや、電界効果トランジスタ等の半導体素子が用いら
れる。スイッチング変換回路１は、更に変圧器や、チョ
ークコイル等の磁電変換素子を含んでいてもよく、一個
もしくは複数個のスイッチング素子１１と、前記磁電変
換素子とを組み合わせて、オン・オン型、オン・オフ型
あるいは絶縁型、非絶縁型等の公知のコンバータ回路と
しても構成できる。

【００２９】整流平滑回路２は、スイッチング変換回路
１と出力端子Ｔ０との間に配置され、整流部と、平滑部
とを含み、スイッチング変換回路１から出力されるスイ
ッチング出力を整流平滑して出力する。整流部は、一個
もしくは複数個のダイオードや、制御電極を有するスイ
ッチ素子を用い、前記コンバータ回路の形式に合わせ、
半波整流回路、全波整流回路あるいはブリッジ整流回路
等で構成する。制御電極を有するスイッチ素子を用いれ
ば、同期整流回路が構成できる。平滑部は、コンデンサ
やチョークコイル等を用いて構成される。

【００３０】出力電圧設定回路４は、出力電圧検出回路
４１と、基準電圧調整回路４２と、誤差増幅回路４３と
を含んで構成される。

【００３１】出力電圧検出回路４１は、出力電圧を検出
して出力電圧に比例した検出電圧を出力する。出力電圧
検出回路４１は、本実施例では、出力端子Ｔ０に接続さ
れた抵抗Ｒ１、Ｒ２でなる抵抗分圧回路で構成される。

【００３２】基準電圧調整回路４２は、正負電圧源＋
Ｖ、−Ｖを含み、基準電圧を調整するために、正電圧か
ら負電圧の範囲の調整用電圧を出力する。基準電圧調整
回路４２は、本実施例では、正負電圧源＋Ｖ、−Ｖの間
に接続されたボリュームＶＲで構成されている。この
他、正負電圧調整機能を備えたバッテリや、その他の正
負可変直流電圧源等、正電圧から負電圧の範囲の電圧を
発生するものであれば用いることができる。

【００３３】誤差増幅回路４３は、オペアンプ４４と、
入力抵抗Ｒ３と、帰還抵抗Ｒ４とを含んで構成される。
オペアンプ４４はその反転入力端子（−）に、入力抵抗
Ｒ３と、帰還抵抗Ｒ４とが接続され、入力抵抗Ｒ３の入
力端に基準電圧調整回路４２から出力される調整用電圧
が入力され、その非反転入力端子（＋）に出力電圧検出
回路４１の検出電圧が入力される。オペアンプ４４はこ
れらの入力された電圧を比較し、出力端子４４３から誤
差増幅信号Ｓ１を出力する。誤差増幅信号Ｓ１は誤差増
幅回路４３の出力としてパルス幅制御回路３に出力され
る。

【００３４】パルス幅制御回路３は本実施例では、比較
器３１と、基準三角波を発生する発振器３２とを含んで
構成される。比較器３１は誤差増幅信号Ｓ１と、発振器
３２から出力される基準三角波Ｓ２とが入力され、これ
らを比較し、制御パルスＳ３を出力する。制御パルスＳ
３は、パルス幅制御回路３の出力として絶縁結合回路５
を介してスイッチング変換回路１に供給され、スイッチ
ング素子１１のオン・オフを制御する。

【００３５】絶縁結合回路５はスイッチング電源装置の
入力側と出力側とを電気的に絶縁するために設けられ、
パルストランスあるいはフォトカプラ等で構成される。
絶縁結合回路５は他の位置に配置してもよく、また非絶
縁型コンバータのように、入力側と出力側との電気的な
絶縁が必要でない場合は、省略することができる。

【００３６】上述のように構成された本実施例のスイッ
チング電源装置において、直流電圧源Ｅから入力された
直流電圧ＶＩＮは、スイッチング変換回路１によってス
イッチングされ、そのスイッチング出力が整流平滑回路
２によって整流、平滑され、出力端子Ｔ０を介して負荷
Ｌに供給される。

【００３７】出力端子Ｔ０には出力電圧検出回路４１が
接続されている。出力電圧検出回路４１は、分圧抵抗Ｒ
１、Ｒ２によって出力電圧Ｖ０を分圧し、出力電圧Ｖ０
に比例した検出電圧を誤差増幅回路４３を構成するオペ
アンプ４４の非反転入力端子（＋）に供給する。オペア
ンプ４４の反転入力端子（−）には、入力抵抗Ｒ３が接
続されている。入力抵抗Ｒ３の入力端には、基準電圧調
整回路４２から出力された調整用電圧が入力されるの
で、オペアンプ４４の反転入力端子（−）には、基準電
圧が入力される。オペアンプ４４はこれらの入力された
検出電圧と基準電圧とを比較し、比較結果に応じた電圧
レベルの誤差増幅信号Ｓ１を出力する。

【００３８】パルス幅制御回路３は誤差増幅信号Ｓ１と
基準三角波Ｓ２とが入力され、これらを比較してスイッ
チング素子１１の制御パルスＳ３を出力する。制御パル
スＳ３は絶縁結合回路５を介してスイッチング変換回路
１に供給され、スイッチング素子１１のオン・オフを制
御する。

【００３９】図２は誤差増幅信号Ｓ１と基準三角波Ｓ２
と制御パルスＳ３との関係を示す図である。パルス幅制
御回路３は基準三角波Ｓ２が誤差増幅信号Ｓ１の電圧レ
ベルを上回っているとき（図２（ａ）参照）、ハイレベ
ルの制御パルスを出力する（図２（ｂ）参照）。ハイレ
ベルの制御パルスはスイッチング素子１１のオン信号に
対応しており、誤差増幅信号Ｓ１の電圧レベルが上方に
シフトするとパルス幅が狭まり、逆に、下方にシフトす
るとパルス幅が広がる。このため、スイッチング素子１
１は誤差増幅信号Ｓ１の電圧レベルによってそのオン幅
が制御され、スイッチング電源装置の出力電圧が安定化
される。図２において、時刻ｔ１〜ｔ２の期間は入力電
圧変動や、負荷変動に対して誤差増幅信号Ｓ１の電圧レ
ベルが変化し、パルス幅制御される様子を示している。

【００４０】ここで、誤差増幅回路４３はオペアンプ４
４と入力抵抗Ｒ３と帰還抵抗Ｒ４とを含んで構成され
る。オペアンプ４３は反転入力端子（−）と非反転入力
端子（＋）の電位が同電位となるように誤差増幅信号Ｓ
１を出力する。このため、オペアンプ４４の反転入力端
子（−）に入力される基準電圧を任意の電圧に制御する
ことにより、スイッチング電源装置の出力電圧Ｖ０を任
意の電圧に安定化することができる。基準電圧、すなわ
ちオペアンプ４４の反転入力端子（−）の電圧は、誤差
増幅信号Ｓ１の電圧レベルおよび基準電圧調整回路４２
から入力抵抗Ｒ３の入力端に入力される調整用電圧に基
づき、入力抵抗Ｒ３と帰還抵抗Ｒ４の抵抗分割比で決定
される。誤差増幅信号Ｓ１の電圧レベルは正電圧である
ため、入力抵抗Ｒ３の入力端に入力される調整用電圧が
正電圧の範囲では基準電圧を零ボルトにすることができ
ない。

【００４１】しかし、本実施例の基準電圧調整回路４２
は、正負電圧源＋Ｖ、−Ｖを含み、正負電圧源＋Ｖ、−
Ｖの間に接続されたボリュームＶＲで構成され、正電圧
から負電圧の範囲の調整用電圧を出力する。このため、
ボリュームＶＲを調整することにより、基準電圧を零ボ
ルトに維持することができる。基準電圧、すなわちオペ
アンプ４４の反転入力端子（−）の電圧が零ボルトに維
持されると、誤差増幅回路４３はオペアンプ４４の非反
転入力端子（＋）の電圧も零ボルトに維持するように動
作する。非反転入力端子（＋）の電圧は、スイッチング
電源装置の出力電圧Ｖ０に比例した電圧であり、非反転
入力端子（＋）の電圧が零ボルトに維持されることは、
スイッチング電源装置の出力電圧Ｖ０が零ボルトに維持
されることを意味している。

【００４２】このように、本実施例のスイッチング電源
装置は、誤差増幅回路４３を構成するオペアンプ４４の
反転入力端子（−）に入力される基準電圧を零ボルトに
維持することができるため、スイッチング電源装置の出
力電圧Ｖ０を零ボルトに維持することができる。

【００４３】更に、基準電圧調整回路４２のボリューム
ＶＲを調整することにより、基準電圧を零ボルトより高
い任意の電圧に調整し、維持することができる。このた
め、出力電圧Ｖ０を零ボルトから任意の電圧まで直線的
に可変制御できるスイッチング電源装置を得ることがで
きる。

【００４４】基準電圧調整回路４２はスイッチング電源
装置の外部に配置することが可能である。このように構
成することで、負電源を持たない汎用のスイッチング電
源装置に、基準電圧調整回路４２を組み合わせ、出力電
圧Ｖ０を零ボルトから任意の電圧まで直線的に可変制御
できるスイッチング電源装置を容易に構成できる。

【００４５】図３は本発明に係るスイッチング電源装置
の別の実施例を示す電気回路図である。図において、図
１と同一参照符号は同一構成部分を示しており、１２は
変圧器、２１、２２はダイオード、２３はチョークコイ
ル、２４はコンデンサ、４５はインピーダンス変換回
路、６は出力電圧設定用電圧源である。

【００４６】本実施例は一石式フォワードコンバータ方
式のスイッチング電源装置に本発明を適用した例を示し
ている。但し、コンバータの形式は特に限定されない。
本実施例の特徴は、基準電圧調整回路４２にインピーダ
ンス変換回路４５を含む点にある。

【００４７】本実施例のスイッチング電源装置におい
て、コンバータの形式および出力電圧設定回路４におけ
る基準電圧調整回路４２以外の構成は図１に示した実施
例とほぼ同一であるため、以下、コンバータおよび基準
電圧調整回路４２を主体にして説明する。スイッチング
変換回路１は変圧器１２と一つの電界効果トランジスタ
で構成されたスイッチング素子１１を含む。変圧器１２
は入力巻線１３と出力巻線１４とを含み、入力巻線１３
がスイッチング素子１１を介して直流電圧源Ｅに接続さ
れる。

【００４８】整流平滑回路２は、ダイオード２１、２２
と、チョークコイル２３と、コンデンサ２４とを含んで
構成され、入力側が変圧器１２の出力巻線１４に接続さ
れ、出力側が出力端子Ｔ０に接続される。

【００４９】このように構成されたコンバータにおい
て、スイッチング変換回路１は、スイッチング素子１１
により、直流電圧源Ｅから変圧器１２の入力巻線１３に
供給された直流電圧ＶＩＮをスイッチングし、出力巻線
１４にスイッチング出力を発生する。

【００５０】整流平滑回路２は、スイッチング変換回路
１から出力されるスイッチング出力を整流平滑し、出力
端子Ｔ０から負荷Ｌに供給する。

【００５１】パルス幅制御回路３と絶縁結合回路５は図
１に示した実施例と同様に構成される。出力電圧設定回
路４は、基準電圧調整回路４２を除き、図１に示した実
施例と同様に構成される。

【００５２】基準電圧調整回路４２は、正負電圧源＋
Ｖ、−Ｖを含み、正電圧から負電圧の範囲の基準電圧を
出力する点で、図１に示した実施例と同様であるが、本
実施例では、更に、インピーダンス変換回路４５を含ん
でいる。インピーダンス変換回路４５はオペアンプ４６
と、入力抵抗Ｒ５と、帰還抵抗Ｒ６とを含んで構成さ
れ、正負電圧源＋Ｖ、−Ｖにより駆動される。オペアン
プ４６は、その反転入力端子（−）に入力抵抗Ｒ５と、
帰還抵抗Ｒ６とが接続され、正電圧源＋Ｖが入力抵抗Ｒ
５を介して入力される。オペアンプ４６の非反転入力端
子（＋）には出力電圧設定用電圧源６から出力電圧設定
用電圧ＶＳが印加される。オペアンプ４６の出力端子４
６３は基準電圧調整回路４２の出力とされる。

【００５３】出力電圧設定用電圧源６は、電圧調整機能
を備えたバッテリや、その他の可変直流電圧源等、所定
範囲の電圧を発生するものであれば用いることができ
る。出力電圧設定用電圧源６は、スイッチング電源装置
の内部要素であっても、外部要素であってもよい。

【００５４】このように構成された本実施例のスイッチ
ング電源装置は、出力電圧設定用電圧源６からインピー
ダンス変換回路４５を構成するオペアンプ４６の非反転
入力端子（＋）に出力電圧設定用電圧ＶＳを印加するこ
とにより、スイッチング電源装置の出力電圧を零ボルト
から任意の電圧まで直線的に可変制御することができ
る。

【００５５】図４はスイッチング電源装置の出力電圧と
出力電圧設定用電圧との関係を示すグラフであって、出
力電圧設定用電圧ＶＳが零ボルトのときスイッチング電
源装置の出力電圧Ｖ０が零ボルトに制御される場合を示
している。この場合、出力電圧設定回路４２は以下のよ
うに構成される。

【００５６】スイッチング電源装置の出力電圧Ｖ０が零
ボルトのとき、誤差増幅回路４３から出力される誤差増
幅信号Ｓ１は、基準三角波Ｓ２の上限になっている。こ
のときの誤差増幅信号Ｓ１の電圧レベルをＶ０ｈとす
る。誤差増幅回路４３を構成するオペアンプ４４の非反
転入力端子（＋）の電圧は、スイッチング電源装置の出
力電圧Ｖ０が零ボルトだから、当然零ボルトになる。こ
のとき、オペアンプの反転入力端子（−）の電圧は、非
反転入力端子（＋）の電圧と同電位となるように動作
し、零ボルトになる。

【００５７】本実施例では、インピーダンス変換回路４
５を正負電圧源＋Ｖ、−Ｖにより駆動するため、誤差増
幅回路を構成するオペアンプ４４の反転入力端子（−）
の電圧が零ボルトになるに従い、インピーダンス変換回
路４５の出力電圧は負電圧迄低下する。このとき、オペ
アンプ４４の入力抵抗Ｒ３に流れる電流Ｉ１は、オペア
ンプ４４の入力インピーダンスが高いことにより、帰還
抵抗Ｒ４に流れる電流とほとんど等しく、Ｉ１＝Ｖ０ｈ
／Ｒ４となる。

【００５８】インピーダンス変換回路４５を構成するオ
ペアンプ４６の非反転入力端子（＋）には、零ボルトの
出力電圧設定用電圧ＶＳが印加されている。反転入力端
子（−）の電圧は、非反転入力端子（＋）の電圧と同電
位となるように動作し、零ボルトとなる。このため、入
力抵抗Ｒ５に流れる電流Ｉ２は、Ｉ２＝Ｖ／Ｒ５とな
り、オペアンプ４６の入力インピーダンスが高いことに
より、電流Ｉ２はほとんど帰還抵抗Ｒ６に流れる。イン
ピーダンス変換回路４５を構成するオペアンプ４６の帰
還抵抗Ｒ６は、その両端間電圧が誤差増幅回路４３を構
成するオペアンプ４４の入力抵抗Ｒ３の両端間電圧に等
しくなるように設定されるのが好ましく、Ｒ６＝（Ｖ０
ｈ／Ｒ４）×Ｒ３／Ｉ２を満足するように設定すると正
確な制御が可能となる。帰還抵抗Ｒ６の値が高かった
り、低かったりすると、図４の破線で示すごとく、零ボ
ルト付近での直線性が保てなくなる。

【００５９】図４のグラフでは、出力電圧設定用電圧Ｖ
Ｓが零ボルトのとき、スイッチング電源装置の出力電圧
が零ボルトに制御される場合を示したが、出力電圧設定
用電圧ＶＳとスイッチング電源装置の出力電圧との関係
は、基準電圧調整回路４２に含まれるオペアンプ４６の
入力抵抗Ｒ５と帰還抵抗Ｒ６の抵抗値を選定することに
より、任意に関連付けることができ、出力電圧設定用電
圧ＶＳをスイッチング電源装置の出力電圧Ｖ０と同一電
圧値、あるいは比例した電圧値とすることもでき、ま
た、その他の異なった電圧値とすることもできる。

【００６０】さらに、本実施例においても、図１に示し
た実施例と同様、基準電圧調整回路４２をスイッチング
電源装置の外部に配置することが可能であり、また、イ
ンピーダンス変換回路４５を構成するオペアンプ４６の
非反転入力端子（＋）のみスイッチング電源装置の外部
端子とし、外部に設けた出力電圧設定用電圧源による外
部電圧によって、スイッチング電源装置の出力電圧を可
変制御するよう構成することも可能である。

【００６１】図５は本発明に係るスイッチング電源装置
の更に別の実施例を示す電気回路図である。図におい
て、図３と同一参照符号は同一構成部分を示している。

【００６２】本実施例は、図３に示した実施例の誤差増
幅回路４３において、その反転入力端子（−）にブリー
ダ抵抗Ｒ７を接続したことを特徴としている。ブリーダ
抵抗Ｒ７を接続すると、オペアンプ４４の反転入力端子
（−）に入力される基準電圧が、入力抵抗Ｒ３とブリー
ダ抵抗Ｒ７とにより分圧されるため、オペアンプ４４の
動作電圧にかかわらず、出力電圧設定用電圧ＶＳの電圧
範囲や、スイッチング電源装置の出力電圧Ｖ０との関係
を任意に関連付けることができる。

【００６３】以上、本発明の実施例を参照して、本発明
の内容を具体的に説明したが、当業者であれば本発明の
基本的技術思想および教示に基づいて種々の変形を行う
ことができることは自明である。

【００６４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば次の
ような効果を得ることができる。 （ａ）出力電圧を零ボルトから任意の電圧まで可変制御
できるスイッチング電源装置を提供することができる。 （ｂ）外部電圧によって、出力電圧を零ボルトから任意
の電圧まで可変制御できるスイッチング電源装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るスイッチング電源装置の一実施例
を概略的に説明するブロック図である。

【図２】誤差増幅信号Ｓ１と基準三角波Ｓ２と制御パル
スＳ３との関係を示す図である。

【図３】本発明に係るスイッチング電源装置の別の実施
例を示す電気回路図である。

【図４】スイッチング電源装置の出力電圧と出力電圧設
定用電圧との関係を示すグラフである。

【図５】本発明に係るスイッチング電源装置の更に別の
実施例を示す電気回路図である。

【符号の説明】

１ スイッチング変換回路 １１ スイッチング素子 ２ 整流平滑回路 ３ パルス幅制御回路 ４ 出力電圧設定回路 ４１ 出力電圧検出回路 ４２ 基準電圧調整回路 ４３ 誤差増幅回路 ４４、４６ オペアンプ ４５ インピーダンス変換回路 Ｒ３、Ｒ５ 入力抵抗 Ｒ４、Ｒ６ 帰還抵抗 Ｅ 直流電圧源 ＋Ｖ 正電圧源 −Ｖ 負電圧源 Ｓ１ 誤差増幅信号 Ｓ２ 基準三角波 Ｓ３ 制御パルス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H730 AS00 AS01 BB11 BB23 BB57 DD02 DD04 EE08 EE10 EE59 FD01 FF02 FG05 FV05 FV08 VV01

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スイッチング変換回路と、整流平滑回路
   と、パルス幅制御回路と、出力電圧設定回路とを含むス
   イッチング電源装置であって、 前記スイッチング変換回路は、少なくとも一つのスイッ
   チング素子を含み、供給された直流電圧をスイッチング
   し、 前記整流平滑回路は、前記スイッチング変換回路から出
   力されるスイッチング出力を整流平滑して出力し、 前記出力電圧設定回路は、出力電圧検出回路と、基準電
   圧調整回路と、誤差増幅回路とを含み、 前記出力電圧検出回路は、出力電圧を検出して出力電圧
   に比例した検出電圧を出力し、 前記基準電圧調整回路は、正負電圧源を含み、正電圧か
   ら負電圧の範囲の調整用電圧を出力し、 前記誤差増幅回路は、オペアンプと、入力抵抗と、帰還
   抵抗とを含み、 前記オペアンプは、その反転入力端子に前記入力抵抗
   と、前記帰還抵抗とが接続され、前記入力抵抗の入力端
   に、前記調整用電圧が入力され、非反転入力端子に前記
   検出電圧が入力され、出力端子から誤差増幅信号を出力
   し、 前記パルス幅制御回路は、前記誤差増幅信号が入力され
   て、パルス幅制御信号を出力し、前記スイッチング変換
   回路のスイッチング素子を制御するスイッチング電源装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載されたスイッチング電源
   装置であって、 前記基準電圧調整回路は、スイッチング電源装置の外部
   に配置されているスイッチング電源装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載されたスイッチ
   ング電源装置であって、 前記基準電圧調整回路は、インピーダンス変換回路を含
   み、前記インピーダンス変換回路は、オペアンプと、入
   力抵抗と、帰還抵抗とを含み、前記オペアンプは、前記
   正負電圧源により駆動され、その反転入力端子に前記入
   力抵抗と、前記帰還抵抗とが接続され、前記入力抵抗を
   介して正電圧が入力され、非反転入力端子に出力電圧設
   定用電圧が印加され、出力端子から、前記調整用電圧を
   出力するスイッチング電源装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載されたスイッチング電源
   装置であって、 前記非反転入力端子は、スイッチング電源装置の外部端
   子とされているスイッチング電源装置。
5. 【請求項５】 請求項３または４の何れかに記載された
   スイッチング電源装置であって、 前記基準電圧設定用電圧は、スイッチング電源装置の出
   力電圧に比例するスイッチング電源装置。
6. 【請求項６】 請求項３乃至５の何れかに記載されたス
   イッチング電源装置であって、 前記誤差増幅回路を構成するオペアンプは、その反転入
   力端子にブリーダ抵抗が接続されているスイッチング電
   源装置。