JP2003143846A - 電源装置及びその制御方法 - Google Patents
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Abstract
れ、整流を行うスイッチング素子と、スイッチング素子
に並列に接続され、整流を行う整流素子とを有する電源
装置及びその制御方法に関し、電力を効率よく供給でき
る電源装置及びその制御方法を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 スイッチングパルスに応じてスイッチン
グされ、整流を行うスイッチング素子Q1、Q2による
整流とスイッチング素子Q1、Q2に並列に接続され、
整流を行う整流素子D11、D12による整流とを切り換え
るときに、スイッチング素子Q1、Q2をスイッチング
制御するスイッチングパルスを徐々に変化させ、また、
電源投入時は整流素子D11、D12により整流を行い、電
源投入から一定時間T10経過してからスイッチングパル
スを徐々に変化させ、スイッチング素子Q1、Q2によ
る整流に徐々に移行する。
Description
御方法に係り、スイッチングパルスに応じてスイッチン
グされ、整流を行うスイッチング素子と、スイッチング
素子に並列に接続され、整流を行う整流素子とを有する
電源装置及びその制御方法に関する。
図を示す。
C−DC変換部12、n個のメインボード13−1〜1
3−n、ネットワーク14を含む構成とされている。交
流電源11は、AC−DC変換部12に交流電圧(電
流)を供給する。AC−DC変換部12は、交流電源1
1からの交流電圧(電流)を直流電圧(電流)に変換す
る。
圧(電流)はメインボード13−1〜13−nに供給さ
れる。メインボード13−1〜13−nは、ネットワー
ク14を介して接続されており、互いに通信を行いつ
つ、処理を行う情報処理装置であり、各メインボードは
DC−DC変換部21−1〜21−3、CPU22、記
憶装置23、通信機器24を含む構成とされている。
変換部12からの直流電圧(電流)に基づいて所定の直
流電圧を生成し、CPU22に供給する。CPU22
は、DC−DC変換部21−1からの直流電圧により駆
動され、処理を行う。DC−DC変換部21−2は、A
C−DC変換部12からの直流電圧(電流)に基づいて
所定の直流電圧を生成し、記憶装置23に供給する。記
憶装置23は、DC−DC変換部21−2からの直流電
圧により駆動され、CPU22で処理されたデータや通
信機器23から供給されたデータを記憶する。DC−D
C変換部21−3は、AC−DC変換部12からの直流
電圧(電流)に基づいて所定の直流電圧を生成し、通信
機器24に供給する。通信機器24は、ネットワーク1
4との通信を制御する。
ク構成図を示す。
変換回路31−1、31−2、ダイオードD1、D2を
含む構成とされている。DC−DC変換回路31−1
は、AC−DC変換部12からの直流電圧を所定の電圧
に変換する。また、DC−DC変換回路31−1は、出
力電流、出力電圧を検出して、出力電圧が一定になるよ
うに制御を行う。DC−DC変換回路31−1の出力電
圧は、ダイオードD1を介してCPU22に供給され
る。DC−DC変換回路31−2は、DC−DC変換回
路31−1と同様な構成とされており、出力電圧はダイ
オードD2を介してCPU22に供給される。
1及びDC−DC変換回路31−2からの直流電流がC
PU22に供給される。立ち上がり時にDC−DC変換
回路31−1の出力電圧の立ち上がりがDC−DC変換
回路31−2の出力電圧の立ち上がりより早い場合に
は、ダイオードD2によりDC−DC変換回路31−1
からDC−DC変換回路31−2に電流が流れることが
ない。すなわち、ダイオードD2によりDC−DC変換
回路31−2への電流の逆流を防止できる。
2の出力電圧の立ち上がりがDC−DC変換回路31−
1の出力電圧の立ち上がりより早い場合には、ダイオー
ドD1によりDC−DC変換回路31−2からDC−D
C変換回路31−1に電流が流れることがない。すなわ
ち、ダイオードD1によりDC−DC変換回路31−1
への電流の逆流が防止できる。
いて詳細に説明する。
ック構成図を示す。
タ回路41、トランス42、スイッチング素子Q1、Q
2、ダイオードD11、D12、制御回路43、コイルL
0、出力電流検出用抵抗Rs、コンデンサC0を含む構成
とされている。
部12からの直流電圧が印加される。インバータ回路4
1は、AC−DC変換部12からの直流電圧を交流電圧
に変換する。
電圧は、トランス42の一次コイルL1に印加される。
トランス42の一次コイルL1には、インバータ回路4
1からの交流電圧に応じた交流電流が流れ、流れる電流
に応じた磁束を発生する。トランスL1で発生した磁束
は、トランス42の二次コイルL21、L22に伝達され
る。トランス42の二次コイルL21、L22には、一次コ
イルL1からの磁束に応じた二次電流が流れる。
1のソース−ドレインを介して接地され、他端がチョー
クコイルL0の一端に接続される。二次コイルL22は、
一端がトランジスタQ2のソース−ドレインを介して接
地され、他端がチョークコイルL0の一端に接続され
る。トランジスタQ1、Q2は例えば、MOS−FET
(metal-oxide-semiconductor field effect transisto
r) から構成されている。
回路43に接続されており、制御回路43からのスイッ
チングパルスに応じてスイッチングされる。トランジス
タQ1には、ソース−ドレイン間にダイオードD11が並
列に接続される。ダイオードD11は、アノードが接地
側、カソードが二次コイルL21側となるように接続され
ている。
出用抵抗Rsを介して出力端子Toutに接続される。出力
端子Toutと接地端子Tgndとの間には平滑コンデンサC
0が接続されている。トランス42の2次コイルL21と
2次コイルL22との接続点の電位がチョークコイルL0
及び平滑コンデンサC0により平滑化されて出力され
る。
sの両端の電圧及び出力端子Toutの出力電圧が供給され
ている。制御回路43は、出力端子Toutからの出力電
圧Voutが小さくなると、トランジスタQ1及びQ2の
ゲートに供給するスイッチングパルスのパルス幅を小さ
く、あるいは周期を大きくし、出力端子Toutからの出
力電圧Voutが大きくなると、トランジスタQ1及びQ
2のゲートに供給するスイッチングパルスのパルス幅を
大きく、あるいは周期を小さくする。
トとトランジスタQ2のゲートには、スイッチングパル
スが供給されており、トランジスタQ1とトランジスタ
Q2とは、交互にスイッチングされる。
抗Rsの両端の電圧により出力電流を検出しており、出
力電流が所定の閾値より小さいとき、すなわち、軽負荷
時にはトランジスタQ1、Q2を常時オフさせて、ダイ
オードD11、D12によりダイオード整流を行う。ダイオ
ード整流を行うことにより、無用なスイッチングを行う
必要がなくなるため、スイッチングによる電力損失を低
減できる。
抵抗Rsの両端の電圧により出力電流を検出しており、
出力電流が所定の閾値より大きいとき、すなわち、重負
荷時にはトランジスタQ1、Q2を出力電圧Voutに応
じたスイッチングパルスによりスイッチングさせて、同
期整流を行う。同期整流を行うことにより、トランジス
タQ1、Q2のオン電圧は、約0.01〔V〕であり、こ
れはダイオードD11、D12のオン電圧の約0.7〔V〕
に比べて十分に小さいので、スイッチング素子による電
圧降下を低減でき、電流を負荷に効率よく供給できるた
め、電力の損失を低減できる。
種の電源装置では同期整流を行うためのスイッチング素
子とダイオード整流を行うためのスイッチング素子とで
オン抵抗に電圧差によって、同期整流とダイオード整流
とを切り換える際、図4に実線で示すように出力電圧が
変動するなどの問題点があった。
用する場合には、電圧の変動を数十m〔V〕以下に抑え
る必要がある。図4に示すような出力電圧の変動を低減
するには、チョークコイルL0のインダクタンス及び平
滑コンデンサC0の容量を大きくする必要がある。チョ
ークコイルL0のインダクタンス及び平滑コンデンサC0
の容量を大きくすることにより図4に破線で示すように
出力電圧の変動を低減できる。しかし、チョークコイル
L0のインダクタンス及び平滑コンデンサC0の容量を大
きくすると、装置が大型化してしまうとともに、コスト
が増加するなどの問題点があった。
電源システムでは、図2に示すように電源装置の出力と
負荷との間に電源装置から負荷に向かう方向が順方向と
なるようにダイオードを接続していたため、ダイオード
による損失が発生するとともに、部品点数が増加してコ
ストが高くなるなどの問題点があった。
で、電力を効率よく供給できる電源装置及びその制御方
法を提供することを目的とする。
パルスに応じてスイッチングされ、整流を行うスイッチ
ング素子による整流とスイッチング素子に並列に接続さ
れ、整流を行う整流素子による整流とを切り換えるとき
に、スイッチング素子を制御するスイッチングパルスを
徐々に変化させる。
より整流し、電源投入から一定時間経過してからスイッ
チングパルスを徐々に変化させ、スイッチング素子によ
る整流に徐々に移行させることを特徴とする。
出した出力電流が閾値より大きくなったときに、スイッ
チングパルスを徐々に変化させて、整流動作を整流素子
による整流からスイッチング素子による整流に徐々に切
り換えることを特徴とする。
閾値より小さくなったとき、整流をスイッチング素子に
よる整流から整流素子による整流に即座に切り換えるこ
とを特徴とする。
整流と整流素子による整流とを切り換えるときに、スイ
ッチング素子をスイッチングさせるスイッチングパルス
を徐々に変化させることにより、スイッチング素子によ
る整流と整流素子による整流とをスムーズに切り換える
ことができるため、出力電圧の変動を低減できる。
素子により整流を行い、電源投入から一定時間経過して
からスイッチングパルスを徐々に変化させ、スイッチン
グ素子による整流に徐々に移行させることにより、出力
電圧の立ち上がり時に負荷から電流が逆流しても整流素
子により電流の逆流を防止できる。また、立ち上がった
後には、スイッチングパルスを徐々に変化させることに
より、スイッチング素子による整流と整流素子による整
流とをスムーズに切り換えることができるため、出力電
圧の変動を低減できる。
し、検出した出力電流が閾値より大きくなったときに、
スイッチングパルスを徐々に変化させて、整流を整流素
子による整流からスイッチング素子による整流に徐々に
切り換えることにより、出力電流が大きい重負荷時に
は、オン電圧が小さいスイッチング素子により効率よく
電流を供給でき、また、出力電流が小さい軽負荷時に
は、スイッチングを行わない整流素子により整流を行う
ことによりスイッチングによる電力損失を防止して、負
荷に対して効率よく電流を供給できる。
流が閾値より小さくなったとき、整流をスイッチング素
子による整流から整流素子による整流に即座に切り換え
ることにより、即座に負荷側からの電流の逆流を防止で
きる。
DC変換回路の回路構成図を示す。同図中、図3と同一
構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
制御回路101の構成が図3に示す従来のDC−DC変
換回路31−iとは相違する。
示す。
1、三角波発生回路112、制御パルス生成回路11
3、出力電流検出回路114、パルス変調回路115、
電源スイッチ116、ソフトスタート回路117、AN
Dゲート118〜121を含む構成とされている。
outから出力される出力電圧Voutが印加されている。出
力電圧検出回路111は、出力電圧Voutと基準電圧Vr
efとの差に応じたアナログ信号を生成し、出力する。
図を示す。
31、及び基準電圧源132とを含む構成とされてい
る。誤差アンプ131は、反転入力端子に出力端子Tou
tから出力電圧Voutが印加され、非反転入力端子に基準
電源132の基準電圧Vrefが印加されている。誤差ア
ンプ131は、出力端子Toutから出力される出力電圧
Voutと基準電圧Vrefとの差に応じた信号を出力する。
御パルス生成回路113に供給される。制御パルス生成
回路113には、出力電圧検出回路111の出力の他
に、三角波発生回路112から三角波信号が供給されて
いる。制御パルス生成回路113は、出力電圧検出回路
111の出力及び三角波発生回路112からの三角波信
号に基づいて制御パルスを生成する。
構成図を示す。
タ141、ソフトスタート回路142、ANDゲート1
43、フリップフロップ144、NANDゲート14
5、146を含む構成とされている。
出力電圧検出回路111の出力信号が供給され、反転入
力端子に三角波発生回路112からの三角波信号が供給
される。コンパレータ141は、出力電圧検出回路11
1の出力信号と三角波発生回路112で発生された三角
波信号とを比較し、出力電圧検出回路111の出力信号
レベルが三角波発生回路112で発生された三角波信号
レベルより大きければ、出力をハイレベルとし、出力電
圧検出回路111の出力信号レベルが三角波発生回路1
12で発生された三角波信号レベルより小さければ、出
力をローレベルとする。コンパレータ141の出力は、
ANDゲート143に供給される。
チ116の電源投入を検出して、ソフトスタート時に切
換時に電源検出回路からの電源に応じてANDゲート1
43には、コンパレータ141の出力とソフトスタート
回路142の出力が供給される。ソフトスタート回路1
42は、電源投入時にパルス幅が徐々に大きくなる出力
信号を出力する。
成図を示す。
回路151、遅延回路152、コンパレータ153を含
む構成とされている。三角波発生回路151は、三角波
発生回路112で発生される三角波の周波数より低い周
波数の三角波信号を発生する。三角波発生回路151で
発生された三角波信号は、コンパレータ153の反転入
力端子に供給される。
ジスタQ11、抵抗R11、R12、コンデンサC11を含む構
成とされている。トランジスタQ11はNPNトランジス
タから構成され、ベースに電源スイッチ116の出力が
ハイレベル、すなわち、電源が投入されると、オンす
る。
ンジスタQ11を介して電圧源61に接続されている。ト
ランジスタQ11がオンすると、抵抗R11、R12を介して
コンデンサC11に電流が供給され、コンデンサC11が充
電される。コンデンサC11の充電電圧は、抵抗R11、R
12により分圧されてコンパレータ153の非反転入力端
子に供給される。
2の動作波形図を示す。図10(A)は電源スイッチ1
16の出力信号、図10(B)で実線は抵抗R11と抵抗
R12との接続点の電圧、一点鎖線は三角波発生回路15
1の出力三角波信号、図10(C)はコンパレータ15
3の出力を示す。
れ、図10(A)に示す電源スイッチ116の出力信号
がローレベルからハイレベルに立ち上がると、抵抗R11
と抵抗R12との接続点の電位が抵抗R11、R12とコンデ
ンサC11とによって決まる時定数に応じて徐々に増加す
る。
R12との接続点の電圧と図10(B)に一点鎖線で示す
三角波信号はコンパレータ153により比較される。コ
ンパレータ153は、図10(B)に実線で示す抵抗R
11と抵抗R12との接続点の電圧が図10(B)に一点鎖
線で示す三角波信号より大きいときに、出力をハイレベ
ルとすることにより図10(C)に示すような徐々にパ
ルス幅が増大する出力パルス信号を出力する。図10
(C)に示されるコンパレータ153の出力信号は、A
NDゲート143に供給される。ANDゲート143
は、誤差アンプ141の出力とソフトスタート回路14
2の出力とのAND論理を取る。
ロップ144のクロック端子CLKに供給される。フリ
ップフロップ144は、クリア端子CLR及びプリセッ
ト端子PRがハイレベルに固定されており、クロック端
子CLKに供給されるANDゲート143の出力パルス
の立ち上がりに応じて非反転出力Q及び反転出力/Qを
反転させる。フリップフロップ144の非反転出力Q
は、NANDゲート145に供給され、フリップフロッ
プ144の反転出力/Qは、NANDゲート146に供
給される。
プ144の非反転出力Qと誤差アンプ141の出力との
NAND論理をとる。NANDゲート145の出力は、
ANDゲート118に供給される。NANDゲート14
6は、フリップフロップ144の反転出力/Qと誤差ア
ンプ141の出力とのNAND論理をとる。NANDゲ
ート146の出力は、ANDゲート119に供給され
る。
45の出力とパルス変調回路115の出力とのAND論
理を出力する。また、ANDゲート119は、NAND
ゲート146の出力とパルス変調回路115の出力との
AND論理を出力する。
細に説明する。
図を示す。
1、トランジスタQ21、Q22、コンデンサC21、コンパ
レータ162、電流源163、抵抗R21を含む構成とさ
れている。パルス変調回路115には、出力電流検出回
路114から検出信号が供給される。
成図、図13はパルス変調回路115の動作波形図を示
す。図13(A)は出力電流検出回路114の出力、図
13(B)はトランジスタQ21のベース電圧、図13
(C)はトランジスタQ22のベース電圧、図13(D)
はコンデンサC21の充電電圧、及び三角波発生回路11
2の出力三角波信号、図13(E)はコンパレータ15
2の出力を示す。
71、コンパレータ172、基準電圧源173を含む構
成とされている。
Rsの両端の電位差を検出する。差動アンプ171の出
力は、コンパレータ172の反転入力端子に供給され
る。
は、基準電圧源173から基準電圧が印加されている。
コンパレータ172は、差動アンプ171の出力が基準
電圧より小さい、すなわち、軽負荷時には、出力をハイ
レベル、差動アンプ171の出力が基準電圧より大き
い、すなわち、重負荷時には、出力をローレベルとす
る。
路115に供給される。コンパレータ172の出力は、
パルス変調回路115で、NPNトランジスタQ22のベ
ースに供給されるとともに、インバータ161を介して
NPNトランジスタQ21のベースに供給される。
の出力がハイレベルのときには、トランジスタQ21のベ
ースはローレベルであり、トランジスタQ22のベースは
ハイレベルとなるため、トランジスタQ21はオフし、ト
ランジスタQ22はオンする。
サC21が放電され、コンパレータ162の非反転入力端
子はローレベルになる。コンパレータ162の反転入力
端子には、三角波発生回路112から三角波信号が供給
される。コンパレータ162は、三角波信号がコンデン
サC21の充電電圧より大きければ、出力をローレベルと
し、三角波信号がコンデンサC21の充電電圧より小さけ
れば、出力をハイレベルにする。軽負荷時には、コンデ
ンサC21の充電電圧はローレベルであり、三角波信号よ
り小さいので、コンパレータ162の出力はローレベル
となる。
とき、図13(A)に示すようにコンパレータ172の
出力がローレベルからハイレベルになる。このとき、図
13(B)に示すようにトランジスタQ21のベースはハ
イレベルからローレベルになり、図13(C)に示すよ
うにトランジスタQ22のベースはローレベルからハイレ
ベルとなるため、トランジスタQ21はオフし、トランジ
スタQ22はオンする。
Q22がオンすると、コンデンサC21は、抵抗R21を介し
て徐々に放電される。このとき、コンデンサC21の充電
電圧は、図13(D)に実線で示すように変化する。
タ162の非反転入力端子に供給されている。このた
め、コンパレータ162の出力は、図13(E)に示す
ように徐々にハイレベルの期間が短くなり、ローレベル
の期間が長くなり、最終的にローレベルとなるように変
化する。
するとき、すなわち、図13(A)に示すようにコンパ
レータ172の出力がハイレベルからローレベルになる
ときには、図13(B)に示すようにトランジスタQ21
のベースがローレベルからハイレベルになり、図13
(C)に示すようにトランジスタQ22のベースはハイレ
ベルからローレベルとなるため、トランジスタQ21はオ
ンし、トランジスタQ22はオフする。
Q22がオフすると、コンデンサC21に電流源163から
定電流が供給され、徐々に充電される。このため、コン
デンサC21の充電電圧は、図13(D)に示すように徐
々に上昇する。
図13(E)に示すように徐々にローレベルの期間が短
くなり、ハイレベルの期間が長くなり、最終的にハイレ
ベルとなるように変化する。
荷から重負荷に移行し、同期整流からダイオード整流、
及びダイオード整流から同期整流に移行するとき、コン
パレータ162の出力は、いきなりハイからローレベル
あるいはローからハイレベルに切り替わるのではなく、
ハイレベルあるいはローレベルの期間が徐々に短くな
り、ローレベルあるいはハイレベルの期間が徐々に長く
なる。
ト118、119に供給されている。
ス生成回路113で生成された制御パルスsyncA及
びsyncBとコンパレータ162の出力とのAND論
理を出力する。すなわち、ANDゲート118、119
は、コンパレータ162の出力がハイレベルの期間、制
御パルス生成回路113で生成された制御パルスsyn
cA及びsyncBを出力する。
ト120に供給され、ANDゲート119の出力は、A
NDゲート121に供給される。ANDゲート120、
121には、ソフトスタート回路117の出力が供給さ
れている。ANDゲート120は、ANDゲート118
の出力とソフトスタート回路117の出力とのAND論
理を出力する。ANDゲート121は、ANDゲート1
19の出力とソフトスタート回路117とのAND論理
を出力する。
ソフトスタート回路142と略同じ構成であり、コンデ
ンサC11の容量がソフトスタート回路142より大きく
設定されている。
波形図を示す。図14(A)は電源スイッチ116の出
力、図14(B)の実線はコンデンサC11の充電電圧、
破線は三角波信号、図14(C)はコンパレータ153
の出力を示す。
C11の容量を大きく設定することにより、コンデンサC
11の充電電圧の立ち上がり遅延するので、コンパレータ
153の出力は、電源スイッチ116が投入されてから
所定時間T10だけ遅延した後、出力がハイレベルとされ
る。このとき、コンパレータ153の出力は、図14
(C)に示すようにハイレベルの期間が徐々に長くな
り、ローレベルの期間が徐々に短くなり、最終的にハイ
レベルに固定される。
路117の出力がハイレベルのときにANDゲート11
8の出力をトランジスタQ1のゲートに供給する。ま
た、ANDゲート121は、ソフトスタート回路117
の出力がハイレベルのときにANDゲート119の出力
をトランジスタQ2のゲートに供給する。
7により一定時間T10経過するまでは、ANDゲート1
20、121の出力はローレベルに保持され、トランジ
スタQ1、Q2はオフ状態とされる。よって、トランジ
スタQ1、Q2により同期整流は停止され、ダイオード
D11、D12によるダイオード整流により電源の供給が行
われる。
11、D12によりダイオード整流が行われることにより、
出力端子Toutから出力される出力電圧Voutが十分に立
ち上がる前に、負荷への電源の冗長を行う他の電源装置
の出力電圧が立ち上がってもダイオードD11、D12は逆
方向に接続されているので、トランス42で電流が逆流
することを防止できる。よって、図2で負荷とDC−D
C変換回路31−1、31−2との間に接続していたダ
イオードD1、D2が不要となる。よって、回路構成を
簡略化でき、また、製造コストを低減できる。
ート回路117及びANDゲート120、121により
徐々に同期整流に切り換わる。このため、ダイオードD
11、D12のオン電圧とトランジスタQ1、Q2のオン電
圧とが大きく相違しても、ダイオード整流と、同期整流
とが徐々に切り替わるため、ダイオード整流と同期整流
との切換をスムーズに行えため、出力電圧Voutへの影
響を小さくできる。また、出力電圧Voutへの影響が小
さいので、チョークコイルL1、平滑コンデンサC0を
小さくできる。
は、ダイオード整流から同期整流、あるいは同期整流か
らダイオード整流に切り換えるときに、出力信号のパル
ス幅を徐々の変化させることにより、整流方式の切換を
スムーズにしたが、パルス周波数を徐々に変化させるよ
うにしてもよい。
例の回路構成図を示す。同図中、図11と同一構成部分
には同一符号を付しその説明は省略する。
パレータ162に代えて周波数変調回路200を設けた
構成としてなる。周波数変調回路200は、コンパレー
タ201、三角波発生回路202、ANDゲート203
を含む構成とされている。
例の動作波形図を示す。図16(A)は出力電流検出回
路114の出力、図16(B)はトランジスタQ21のベ
ース電圧、図16(C)はトランジスタQ22のベース電
圧、図16(D)に示す実線はコンデンサC21の充電電
圧、破線は三角波発生回路202の出力三角波信号、図
16(F)は制御パルス生成回路113のコンパレータ
141の出力、図16(G)はANDゲート203の出
力を示す。
はコンデンサC21の充電電圧が印加され、反転入力端子
には三角波発生回路202の出力三角波信号が供給され
ている。
に示す出力電流検出回路114からの出力がハイレベル
からローレベルになる。出力電流検出回路114の出力
がローレベルになると、図16(B)に示すようにトラ
ンジスタQ21のベース電圧はハイレベルになり、トラン
ジスタQ21はオンする。また、出力電流検出回路114
の出力がローレベルになると、図16(C)に示すよう
にトランジスタQ22のベース電圧はローレベルになり、
トランジスタQ22はオフする。
53によりコンデンサC21が充電され、図16(D)に
実線で示すようにコンデンサC21の充電電圧が上昇す
る。コンデンサC21の充電電圧は、コンパレータ201
で三角波発生回路202の出力三角波信号と比較され
る。なお、三角波発生回路202の出力三角波信号の周
波数は、三角波発生回路112の出力三角波信号の周波
数に比べて十分に低い周波数に設定されている。
すようにコンデンサC21の充電電圧が三角波発生回路2
02の出力三角波信号より大きいときにハイレベルとな
り、小さいときにローレベルとなる信号を出力する。コ
ンパレータ201の出力は、ANDゲート203に供給
される。ANDゲート203は、コンパレータ201の
出力と図16(F)に示す制御パルス生成回路113の
コンパレータ141の出力とのAND論理を出力する。
ANDゲート203は、図16(G)に示すようにコン
パレータ201がハイレベルの期間に図16(F)に示
す制御パルス生成回路113のコンパレータ141の出
力信号を出力する。軽負荷から重負荷に移行するときに
は、コンパレータ201のハイレベルの期間が徐々に長
くなり、ANDゲート203から出力される制御パルス
生成回路113のコンパレータ141の出力パルス数が
増加する。すなわち、周波数が上昇し、最終的にAND
ゲート203の出力は、制御パルス生成回路113のコ
ンパレータ141の出力そのものとなる。
には、コンパレータ201のハイレベルの期間が徐々に
短くなり、ANDゲート203から出力される制御パル
ス生成回路113のコンパレータ141の出力パルス数
が徐々に減少する。すなわち、周波数が低下し、AND
ゲート203の出力は、最終的にローレベルに保持され
る。
荷から軽負荷に移行するときトランジスタQ1、Q2の
ゲートに徐々にパルスを供給できるため、ダイオード整
流から同期整流、及び同期整流からダイオード整流にス
ムーズに移行させることができる。
移行、すなわち、同期整流からダイオード整流に移行さ
せるときに、徐々に移行させたが、軽負荷としたとき
に、負荷側から電流が逆流する恐れがある。このため、
重負荷から軽負荷に移行、すなわち、同期整流からダイ
オード整流に移行させるときには、直ちに移行させるよ
うにしてもよい。
例の回路構成図を示す。同図中、図11と同一構成部分
には同一符号を付し、その説明は省略する。また、図1
8はパルス変調回路115の第2変形例の動作波形図を
示す。
デンサC21の放電電流を制限する抵抗R21を削除した構
成とされている。これにより図18の時刻t11で、トラ
ンジスタQ22がオンしたときに、図18(D)に示すよ
うにコンデンサC21が直ちに放電され、コンデンサC21
の充電電圧が急激に低下する。これにより、図18
(E)に示すようにコンパレータ164の出力は、直ち
にローレベルに固定される。
固定されることにより、直ちにダイオード整流に移行す
る。ダイオード整流に移行することにより、ダイオード
D1、D2は負荷に対して逆方向に接続されているの
で、負荷側からの電流の逆流を防止できる。
Rsの両端の電圧を検出することにより出力電流を検出
しているが、2次コイルL21、L22に発生する逆起電力
を検出することにより出力電流を検出してもよい。
構成図を示す。同図中、図5と同一構成部分には同一符
号を付し、その説明は省略する。
制御回路301の構成がDC−DC制御回路100と相
違するとともに、電流検出用抵抗Rsを削除した構成と
されている。
を示す。同図中、図6と同一構成部分には同一符号を付
し、その説明は省略する。
出回路311の構成が図6に示すし制御回路101とは
相違する。制御回路301には、二次コイルL21と二次
コイルL22との接続点の電圧が印加されるとともに、A
NDゲート120の出力が供給される。
成図を示す。
321、基準電圧源322、ANDゲート323、ラッ
チ回路324を含む構成とされている。
点の電圧VTは、コンパレータ321の非反転入力端子
に接続されている。コンパレータ321の反転入力端子
には、基準電圧源322から基準電圧Vrefが印加され
ている。コンパレータ321は、二次コイルL21と二次
コイルL22との接続点の電圧VTと基準電圧源322で
発生される基準電圧Vrefとを比較し、二次コイルL21
と二次コイルL22との接続点の電圧VTが基準電圧源3
22で発生される基準電圧より小さければ、出力をロー
レベルとし、二次コイルL21と二次コイルL22との接続
点の電圧が基準電圧源322で発生される基準電圧Vre
fより大きければ、出力をハイレベルとする。
ト323にインヒビットとして供給される。ANDゲー
ト323は、ANDゲート120の出力をコンパレータ
321からのインヒビットパルスに応じてゲートする。
ANDゲート120の出力は、ラッチ回路324に供給
される。ラッチ回路324は、ANDゲート323の出
力ラッチする。
形図を示す。図22(A)はANDゲート120の出
力、図22(B)は二次コイルL21と二次コイルL22と
の接続点の電圧VT、図22(C)はラッチ回路324
の出力を示す。
流が流入、すなわち、逆流が発生すると、トランジスタ
Q21のオン時に、二次コイルL21と二次コイルL22との
接続点の電圧VTが通常のオン時の電圧V0に比べて低下
する。
点の電圧VTが基準電圧Vrefより低下すると、コンパレ
ータ321の出力がローレベルになる。コンパレータ3
21の出力がローレベルになり、時刻t21でANDゲー
ト120の出力がハイレベルになると、ANDゲート3
23の出力がハイレベルになる、ラッチ回路324は、
時刻t21でハイレベルをラッチし、出力をハイレベルに
する。
路115に出力電流検出回路311の出力として供給さ
れ、前述の如く、同期整流とダイオード整流とを切り換
える際の動作に用いられる。
変換回路に対して本発明を適用した例について説明した
が、他の回路形式、例えば、降圧型DC−DC変換回路
にも適用可能である。
変換回路の回路構成図を示す。同図中、図5と同一構成
部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
直流電圧がドレイン−ソースが直列接続されたトランジ
スタQ101、Q102に印加される。トランジスタQ102の
ドレイン−ソースには、ダイオードD100が並列に接続
される。トランジスタQ101とトランジスタQ102との接
続点はチョークコイルL0、出力電流検出用抵抗Rsを介
して出力端子Toutに接続される。出力端子Toutと接地
端子Tgndとの間には、平滑コンデンサC0が接続され
る。
01によって制御される。制御回路401は、出力端子
Toutから流れ出す出力電流を出力電流検出用抵抗Rsに
より検出するとともに、出力端子Toutの出力電圧を検
出して、トランジスタQ101、Q102を制御している。
を示す。同図中、図11と同一構成部分には同一符号を
付し、その説明は省略する。
11の構成が制御回路101とは相違する。
構成図を示す。同図中、図8と同一構成部分には同一符
号を付し、その説明は省略する。
制御パルス生成回路113からフリップフロップ14
4、ANDゲート145、146を削除した構成とされ
ており、ANDゲート143の出力を制御パルスとして
出力する。
出力制御パルスは、インバータ412により反転されて
トランジスタQ101のゲートに供給される。また、AN
Dゲート143から出力される出力制御パルスは、AN
Dゲート119に供給される。ANDゲート119は、
制御パルス生成回路411から出力される出力生成パル
スとパルス変調回路115からの変調パルスとのAND
論理を出力する。
ト121に供給される。ANDゲート121は、AND
ゲート119から出力とソフトスタート回路117の出
力とのAND論理を出力する。ANDゲート119の出
力は、トランジスタQ102のゲートに供給される。
ジスタQ102をオフして、ダイオードD100によるダイオ
ード整流が行われる。また、重負荷時には、トランジス
タQ102をトランジスタQ101とは逆相でスイッチングさ
せることにより同期整流が行われる。
軽負荷と重負荷とを識別し、ダイオード整流と同期整流
とを切り換える。本実施例によれば、同期整流からダイ
オード整流に切り換えるときには、パルス変調回路11
5によりトランジスタQ102のスイッチングの間隔ある
いは回数が徐々に長くなり、最終的にオフされ、徐々に
ダイオード整流に切り換えられる。また、ダイオード整
流から同期整流に切り換えるときには、パルス変調回路
115によりトランジスタQ102をオフ状態からスイッ
チングの間隔あるいは回数を徐々に短くして、最終的に
制御パルス生成回路311で生成された制御パルスによ
り制御させることにより、ダイオード整流から同期整流
に徐々に切り換えられる。
切換時に生じるトランジスタQ102とダイオードD100と
のオン電圧の差異による出力電圧Voutの変動を低減で
きる。
て、起動時に一定時間T10の間ダイオード整流を行った
後、徐々に同期整流に切り換えることにより負荷側から
の逆流を防止できる。
抵抗により行う電源回路に提供した例について説明した
が、これ限定されるものではなく、要は、出力電流が検
出できればよく、本発明は出力電流の検出方式に限定さ
れるものではない。
スイッチングされ、整流を行うスイッチング素子と、前
記スイッチング素子に並列に接続され、整流を行う整流
素子とを有する電源装置であって、前記スイッチング素
子による整流と前記整流素子による整流とを切り換える
ときに、前記スイッチングパルスを徐々に変化させる制
御手段を有することを特徴とする電源装置。
チングパルスのパルス幅を徐々に変化させることを特徴
とする付記1記載の電源装置。
チングパルスの周期を徐々に変化させることを特徴とす
る付記1記載の電源装置。
は前記整流素子により整流を行わせ、該電源投入から一
定時間経過してから前記スイッチングパルスを徐々に変
化させ、前記スイッチング素子による整流に徐々に移行
させることを特徴とする付記1乃至3のいずれか一項記
載の電源装置。
検出手段を有し、前記制御手段は、前記出力電流検出手
段による検出結果、前記出力電流が閾値より大きくなっ
たときに、前記スイッチングパルスを徐々に変化させ
て、整流を前記整流素子による整流から前記スイッチン
グ素子による整流に徐々に切り換えることを特徴とする
付記1乃至4のいずれか一項記載の電源装置。
流検出手段による検出結果、前記出力電流が閾値より小
さくなったとき、整流を前記スイッチング素子による整
流から前記整流素子による整流に即座に切り換えること
を特徴とする付記5記載の電源装置。
スイッチングされ、出力電圧を制御するスイッチング素
子と、前記スイッチング素子に並列に接続され、該出力
電圧を制御する整流素子とを有する電源装置の制御方法
であって、前記スイッチング素子による整流と前記整流
素子による整流とを切り換えるときに、前記スイッチン
グパルスを徐々に変化させることを特徴とする電源装置
の制御方法。
ルス幅を徐々に変化させることを特徴とする付記7記載
の電源装置の制御方法。
期を徐々に変化させることを特徴とする付記7記載の電
源装置の制御方法。
素子により整流を行わせ、前記電源投入から一定時間経
過してから前記スイッチングパルスを徐々に変化させ、
前記スイッチング素子による整流に徐々に移行させるこ
とを特徴とする付記7乃至9のいずれか一項記載の電源
装置の制御方法。
力電流が閾値より大きくなったときに、前記スイッチン
グパルスを徐々に変化させて、整流を前記整流素子によ
る整流から前記スイッチング素子による整流に徐々に切
り換えることを特徴とする付記7乃至10のいずれか一
項記載の電源装置の制御方法。
さくなったときに、整流動作を前記スイッチング素子に
よる整流から前記整流素子による整流に即座に切り換え
ることを特徴とする付記7乃至11のいずれか一項記載
の電源装置の制御方法。
ング素子による整流と整流素子による整流とを切り換え
るときに、スイッチング素子をスイッチングさせるスイ
ッチングパルスを徐々に変化させることにより、スイッ
チング素子による整流と整流素子による整流とをスムー
ズに切り換えることができるため、出力電圧の変動を低
減できる等の特長を有する。
素子により整流を行わせ、電源投入から一定時間経過し
てからスイッチングパルスを徐々に変化させ、スイッチ
ング素子による整流に徐々に移行させることにより、出
力電圧の立ち上がり時に負荷から電流が逆流しても整流
素子により電流の逆流を防止できる。また、立ち上がっ
た後には、スイッチングパルスを徐々に変化させること
により、スイッチング素子による整流と整流素子による
整流とをスムーズに切り換えることができるため、出力
電圧の変動を低減できる等の特長を有する。
し、検出した出力電流が閾値より大きくなったときに、
スイッチングパルスを徐々に変化させて、整流を整流素
子による整流からスイッチング素子による整流に徐々に
切り換えることにより、出力電流が大きい重負荷時に
は、オン電圧が小さいスイッチング素子により効率よく
電流を供給でき、また、出力電流が小さい軽負荷時に
は、スイッチングを行わない整流素子により整流を行う
ことによりスイッチングによる電力損失を防止して、負
荷に対して効率よく電流を供給できる等の特長を有す
る。
流が閾値より小さくなったとき、出力電圧の整流をスイ
ッチング素子による整流から整流素子による整流に即座
に切り換えることにより、即座に負荷側からの電流の逆
流を防止できる等の特長を有する。
ある。
である。
構成図である。
る。
る。
形図である。
る。
る。
成図である。
形図である。
成図である。
形図である。
る。
る。
る。
回路構成図である。
る。
ト 131 誤差アンプ 132、154、173 基準電圧源 141、153、162、172、321 コンパレー
タ 144 フリップフロップ 145、146 NANDゲート 152 遅延回路 163 電流源 171 誤差アンプ 200 周波数変調回路 324 ラッチ回路 L1 一次コイル L21、L22 二次コイル Q1、Q2 トランジスタ D11、D12 ダイオード L0 チョークコイル C0 平滑コンデンサ Rs 出力電流検出用抵抗
Claims (5)
- 【請求項1】 スイッチングパルスに応じてスイッチン
グされ、整流を行うスイッチング素子と、前記スイッチ
ング素子に並列に接続され、整流を行う整流素子とを有
する電源装置であって、 前記スイッチング素子による整流と前記整流素子による
整流とを切り換えるときに、前記スイッチングパルスを
徐々に変化させる制御手段を有することを特徴とする電
源装置。 - 【請求項2】 前記制御手段は、電源投入時は前記整流
素子により整流し、該電源投入から一定時間経過してか
ら前記スイッチングパルスを徐々に変化させ、前記スイ
ッチング素子による整流に徐々に移行することを特徴と
する請求項1記載の電源装置。 - 【請求項3】 出力電流を検出する出力電流検出手段を
有し、 前記制御手段は、前記出力電流検出手段による検出結
果、前記出力電流が閾値より大きくなったときに、前記
スイッチングパルスを徐々に変化させて、前記整流を前
記整流素子による整流から前記スイッチング素子による
整流に徐々に切り換えることを特徴とする請求項1又は
2記載の電源装置。 - 【請求項4】 前記制御手段は、前記出力電流検出手段
による検出結果、前記出力電流が閾値より小さくなった
とき、前記整流を前記スイッチング素子による整流から
前記整流素子による整流に即座に切り換えることを特徴
とする請求項3記載の電源装置。 - 【請求項5】 スイッチングパルスに応じてスイッチン
グされ、整流を行うスイッチング素子と、前記スイッチ
ング素子に並列に接続され、整流を行う整流素子とを有
する電源装置の制御方法であって、 前記スイッチング素子による整流と前記整流素子による
整流とを切り換えるときに、前記スイッチングパルスを
徐々に変化させることを特徴とする電源装置の制御方
法。
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