【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、出力電圧を間接制御するタイプのスイッチング電源装置に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
スイッチング電源装置の一回路構成例が図７に示されている（特許文献１参照）。スイッチング電源装置１はトランス２を有し、このトランス２の一次コイルＮ１にはメインスイッチ素子（例えばＭＯＳ−ＦＥＴ）Ｑが接続されている。また、トランス２の二次コイルＮ２には二次側出力回路３が接続されている。二次側出力回路３は、メインスイッチ素子Ｑのスイッチング動作に基づいて二次コイルＮ２から出力された電圧を整流平滑し当該整流平滑した直流電圧を出力電圧Ｖｏｕｔとして外部の負荷４に出力する回路である。この二次側出力回路３は、整流素子であるダイオード５，６と、平滑コンデンサ７と、チョークコイル８とを有して構成されている。
【０００３】
さらに、トランス２には三次コイルＮ３が設けられており、三次コイルＮ３には出力電圧検出回路１０が接続されている。出力電圧検出回路１０は、整流素子であるダイオード１１，１２と、チョークコイル１３と、平滑コンデンサ１４と、分圧抵抗体１５，１６とを有して構成されている。この出力電圧検出回路１０は、三次コイルＮ３から出力された電圧をダイオード１１，１２とチョークコイル１３と平滑コンデンサ１４により整流平滑し、該整流平滑電圧を分圧抵抗体１５，１６により分圧し当該分圧電圧を出力電圧Ｖｏｕｔの検出電圧Ｖｄとして出力する。
【０００４】
メインスイッチ素子Ｑには制御回路１７が接続されている。制御回路１７は、出力電圧検出回路１０から出力された検出電圧Ｖｄを利用して、出力電圧Ｖｏｕｔを設定電圧に安定化すべくメインスイッチ素子Ｑのスイッチング制御を行うものであり、誤差増幅器２０と、コンパレータ２１と、基準電圧源２２と、三角波発振回路２３とを有して構成されている。
【０００５】
ところで、二次側出力回路３のダイオード５，６は二次コイルＮ２に誘起される電圧に対応する素子が採用され、また、出力電圧検出回路１０のダイオード１１，１２は三次コイルＮ３に誘起される電圧に対応する素子が採用されるので、二次コイルＮ２の誘起電圧と三次コイルＮ３の誘起電圧とが異なると、必然的に、二次側出力回路３のダイオード５，６と、出力電圧検出回路１０のダイオード１１，１２とは、それぞれ、耐電圧や順方向電圧や逆方向電流などの特性が異なる素子により構成されることになる。この二次側出力回路３側と出力電圧検出回路１０側との整流素子（ダイオード）の特性の違いのために、例えば、複数のスイッチング電源装置１が何れも同じ回路構成であるのにも拘わらず、入力電圧Ｖｉｎが変動するとスイッチング電源装置１から出力される出力電圧Ｖｏｕｔが大きく変動するという問題が生じる。
【０００６】
それというのは、スイッチング電源装置１から出力される出力電圧Ｖｏｕｔは、図９の実線Ｓに示されるように、スイッチング電源装置１に接続される入力電源９の入力電圧Ｖｉｎによらずに一定であることが望ましい。しかしながら、整流素子であるダイオード５，６とダイオード１１，１２との特性の違いのために、出力電圧Ｖｏｕｔが同じであるのに、入力電圧Ｖｉｎの差違により出力電圧検出回路１０から出力される検出電圧Ｖｄが異なってしまう。換言すれば、出力電圧Ｖｏｕｔに対する出力電圧検出回路１０の検出電圧Ｖｄにずれが生じてしまう。このような検出電圧Ｖｄに基づいて制御回路１７がメインスイッチ素子Ｑのスイッチング制御を行うので、図９の点線ａに示されるように入力電圧Ｖｉｎが大きくなるにつれて出力電圧Ｖｏｕｔが低くなる事態が生じたり、図９の鎖線ｂに示されるように入力電圧Ｖｉｎが大きくなるに従って出力電圧Ｖｏｕｔが高くなる事態が発生してしまう。つまり、スイッチング電源装置１から出力される電圧Ｖｏｕｔが、接続される入力電源９の入力電圧Ｖｉｎに応じて異なってしまうという問題が生じる。
【０００７】
そこで、図７のスイッチング電源装置１では、トランス２に補助コイルＮｓを設けると共に、補助コイルＮｓに接続する補正電圧出力回路２５を設けている。補正電圧出力回路２５は、ダイオード２６と、コンデンサ２７と、抵抗体２８とを有して構成されている。この補正電圧出力回路２５では、ダイオード２６とコンデンサ２７が補助コイルＮｓに誘起された電圧を整流平滑し、抵抗体２８がその整流平滑した電圧を降下する。補正電圧出力回路２５の出力側は出力電圧検出回路１０の出力側に接続されており、補正電圧出力回路２５は、抵抗体２８を介して出力される電圧を出力電圧検出回路１０の検出回路Ｖｄに重畳する。補助コイルＮｓには、入力電圧Ｖｉｎに応じた電圧が誘起されることから、抵抗体２８の抵抗値を適宜に設定することで、入力電圧Ｖｉｎの差違に起因した出力電圧Ｖｏｕｔに対する検出電圧Ｖｄのずれを補正することができる。
【０００８】
なお、図７に示すように、出力電圧検出回路１０の分圧抵抗体１５に並列的に補正電圧出力回路２５を接続した場合には、図９の点線ａに示すような入力電圧Ｖｉｎの差違に起因した出力電圧Ｖｏｕｔの変化傾向を補正することができる。また、図８に示すように、出力電圧検出回路１０の分圧抵抗体１６に並列的に補正電圧出力回路２５を接続することにより、図９の鎖線ｂに示すような入力電圧Ｖｉｎの差違に起因した出力電圧Ｖｏｕｔの変化傾向を補正することができる。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−２５２４５号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、何らかの原因によって、スイッチング電源装置１から負荷４に出力される出力電圧Ｖｏｕｔが非常に高くなり、この状態が継続されてしまう異常事態（これを過電圧状態という）が発生することがある。その過電圧状態に起因してスイッチング電源装置１や負荷４の破損を招く虞があるので、その過電圧状態に起因した問題発生を防止するために、図７や図８の点線に示されるような過電圧保護回路３０を設けることがある。この過電圧保護回路３０は、出力電圧検出回路１０の平滑コンデンサ１４に並列的に接続されており、出力電圧検出回路１０のダイオード１１，１２とチョークコイル１３と平滑コンデンサ１４により整流平滑された電圧Ｖｋを出力電圧Ｖｏｕｔの検出電圧として取り込む。そして、過電圧保護回路３０は、その取り込んだ電圧Ｖｋが過電圧検知用の設定電圧よりも高い状態が設定の期間よりも長く継続されていることを検知したときに、過電圧状態であると判断して、例えばスイッチング電源装置１をラッチ停止させる。
【００１１】
このような過電圧保護回路３０の過電圧保護動作に関して、図７や図８の回路構成では、補正電圧出力回路２５が設けられているために、次に示すような問題が生じる。例えば、入力電源９の入力電圧Ｖｉｎが電圧Ｖａである場合には、出力電圧Ｖｏｕｔが電圧Ｖα以上である期間が継続したときに過電圧保護回路３０によって過電圧保護動作であるラッチ停止が成されるのに対して、入力電源９の入力電圧Ｖｉｎが前記電圧Ｖａとは異なる電圧Ｖｂである場合には、出力電圧ｏｕｔが前記電圧Ｖαとは異なる電圧Ｖβ以上である期間が継続したときに過電圧保護回路３０によって過電圧保護動作が成されるという如く、入力電源９の入力電圧Ｖｉｎの差違によって、過電圧保護回路３０が過電圧保護動作を行う出力電圧Ｖｏｕｔの基準動作点電圧Ｖｐが異なってしまうという問題が生じる。それというのは、次に示すような理由に因る。
【００１２】
すなわち、図７や図８の回路例では、制御回路１７は、出力電圧検出回路１０から加えられる検出電圧Ｖｄが予め定められた設定の電圧（例えば基準電圧源２２の基準電圧）となるようにメインスイッチ素子Ｑのスイッチング制御を行うことで、出力電圧Ｖｏｕｔを設定電圧に安定化するための回路である。このため、図１１のタイムチャートのＡ部分に示されるように、出力電圧Ｖｏｕｔが変動したときには、出力電圧検出回路１０の検出電圧Ｖｄはその出力電圧Ｖｏｕｔの変動に追従して変動するが、この検出電圧Ｖｄの変動により、制御回路１７によって検出電圧Ｖｄが設定の電圧となるようにメインスイッチ素子Ｑのスイッチング制御が行われるので、検出電圧Ｖｄはすぐに設定の電圧に回復する。つまり、出力電圧検出回路１０の検出電圧Ｖｄは、制御回路１７のスイッチング制御動作によって、出力電圧Ｖｏｕｔの不安定期間Ａを除いて、ほぼ一定の電圧に安定している。
【００１３】
しかし、例えば、何らかの異常事態が発生し、これにより、出力電圧Ｖｏｕｔが正常な状態であるのにも拘わらず、図１１のＢ部分のように、出力電圧検出回路１０の検出電圧Ｖｄが低下すると、制御回路１７は、その検出電圧Ｖｄを設定電圧に上昇させるべくメインスイッチ素子Ｑのスイッチング制御を行うことになる。この制御回路１７のスイッチング制御により出力電圧検出回路１０の検出電圧Ｖｄは設定電圧あるいはその設定電圧の近傍の電圧に回復することができるが、出力電圧Ｖｏｕｔは、制御回路１７のスイッチング制御によって、設定電圧よりも高くなってしまい、この状態が継続されてしまうと、過電圧状態となる。
【００１４】
一方、このような過電圧状態では、前記の如く、出力電圧検出回路１０から制御回路１７に加えられる検出電圧Ｖｄは、設定電圧又はその近傍の電圧となっているが、三次コイルＮ３に誘起される電圧は出力電圧Ｖｏｕｔと同様に上昇して過電圧状態となるために、出力電圧検出回路１０から過電圧保護回路３０に加えられる電圧Ｖｋは、出力電圧Ｖｏｕｔと同様に上昇し過電圧状態となるので、過電圧保護回路３０は、過電圧を検出することができて過電圧保護動作を行うことができる。
【００１５】
ところで、前述したように、制御回路１７は、入力電圧Ｖｉｎの差違に拘わらず、出力電圧検出回路１０の検出電圧Ｖｄが設定電圧となるように制御動作を行うので、補正電圧出力回路２５が設けられていない場合には、出力電圧検出回路１０から過電圧保護回路３０に加えられる電圧Ｖｋは変動するものの、図１０のグラフの実線αに示されるように、電圧Ｖｋの値は、入力電圧Ｖｉｎが異なっても、制御回路１７の制御動作に起因して変動は小さく、ほぼ一定となる。
【００１６】
これに対して、補正電圧出力回路２５が設けられている場合には、制御回路１７は、その補正電圧出力回路２５により補正された検出電圧Ｖｄが設定の電圧となるようにメインスイッチ素子Ｑのスイッチング制御を行い、出力電圧Ｖｏｕｔを一定にする。従って、出力電圧検出回路１０から過電圧保護回路３０に加えられる電圧Ｖｋは、入力電圧Ｖｉｎの差違によって変化してしまう。
【００１７】
この入力電圧Ｖｉｎの差違に起因した出力電圧Ｖｏｕｔに対する電圧Ｖｋの違いによって、過電圧保護回路３０が過電圧保護動作を行う出力電圧Ｖｏｕｔの基準動作点電圧Ｖｐが、入力電圧Ｖｉｎの差違によって、変化してしまう事態が発生する。
【００１８】
この発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、入力電圧の差違によって出力電圧が異なってしまうという問題を防止すると共に、入力電圧の差違によらずに過電圧保護動作を行う際の出力電圧Ｖｏｕｔの基準動作点電圧を一定にできて過電圧保護動作の精度向上が可能なスイッチング電源装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決するための手段としている。すなわち、この発明は、トランスの一次コイル側に設けられたメインスイッチ素子のスイッチング動作によって、トランスの二次コイルから出力される電圧を整流平滑して外部に出力する構成を備えると共に、トランスの三次コイルから出力される電圧を整流平滑し当該整流平滑電圧に基づいた電圧を前記外部への出力電圧の検出電圧として間接的に検出出力する出力電圧検出回路と、この出力電圧検出回路による検出電圧を利用して前記外部への出力電圧を安定化すべくメインスイッチ素子のスイッチング制御を行う制御回路とが設けられており、さらに、トランスから出力される電圧を利用して、トランスの一次コイルに入力する電圧の差違に起因した前記外部への出力電圧に対する出力電圧検出回路の検出電圧のずれを補正するための補正電圧を出力電圧検出回路の出力側に加える補正電圧出力回路と、外部への出力電圧が過電圧状態であることを検知したときに過電圧保護動作を行う過電圧保護回路とが設けられているスイッチング電源装置であって、出力電圧検出回路は、三次コイルの出力電圧を整流平滑した後の電圧を分圧する分圧回路を有し、この分圧回路に補正電圧出力回路が接続され、また、分圧回路の互いに異なる分圧出力位置に、それぞれ、前記補正電圧出力回路によって補正された前記検出電圧を導入する制御回路の入力部と、過電圧保護回路の過電圧検出入力部とが接続されていることを特徴としている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態例の説明において、図７に示すスイッチング電源装置と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【００２１】
この実施形態例のスイッチング電源装置１では、図１に示されるように、出力電圧検出回路１０は、ダイオード１１，１２とチョークコイル１３と平滑コンデンサ１４を有すると共に、抵抗体Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３から成る分圧回路が設けられている。その分圧回路は、ダイオード１１，１２とチョークコイル１３と平滑コンデンサ１４によって整流平滑された後の電圧を分圧する回路である。この分圧回路の抵抗体Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は、高電位側の部位Ｙから基準電位の部位Ｘ側に向けて、順に配置されている。
【００２２】
この図１に示す回路例では、補正電圧出力回路２５を出力電圧検出回路１０の出力側に接続して図９の点線ａに示すような入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔの関係を実線Ｓに示すような関係に補正する場合の回路例であり、補正電圧出力回路２５は、出力電圧検出回路１０の分圧回路の抵抗体Ｒ１に並列的に接続されている。
【００２３】
また、制御回路１７の検出電圧Ｖｄの導入入力部は、出力電圧検出回路１０の抵抗体Ｒ２，Ｒ３の接続部Ｐｓに接続されており、ダイオード１１，１２とチョークコイル１３と平滑コンデンサ１４により整流平滑された電圧が抵抗体Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３によって分圧された電圧Ｖｄが制御回路１７に加えられる。その出力電圧検出回路１０における抵抗体Ｒ２，Ｒ３の接続部（分圧出力位置）Ｐｓから制御回路１７に加えられる電圧Ｖｄは、補正電圧出力回路２５による補正が成されている電圧である。
【００２４】
過電圧保護回路３０の過電圧検出入力部は、制御回路１７が接続されている出力電圧検出回路１０の分圧出力位置Ｐｓよりも高電位側の分圧出力位置（つまり、接続部Ｒ１，Ｒ２の接続部）Ｐｋに接続されている。その分圧出力位置Ｐｋから過電圧保護回路３０に加えられる電圧Ｖｋ’は、補正電圧出力回路２５による補正が成されている電圧であるので、出力電圧Ｖｏｕｔに対する電圧Ｖｋ’の値は、入力電圧Ｖｉｎの差違に関係なく、一定となる。これにより、入力電圧Ｖｉｎが異なってしまっても、過電圧保護回路３０が過電圧保護動作を行う出力電圧Ｖｏｕｔの基準動作点電圧Ｖｐは変化せずに一定となる。
【００２５】
ところで、過電圧保護回路３０が出力電圧検出回路１０の分圧回路に接続する位置は、補正電圧出力回路２５による補正が成されている電圧を検出することができる分圧出力位置であれば何処の位置でも良いという訳ではない。すなわち、出力電圧検出回路１０における過電圧保護回路３０の接続位置は、制御回路１７の検出電圧Ｖｄの導入入力部に接続する位置を避けた分圧回路の分圧出力位置となっている。
【００２６】
それというのは、制御回路１７の検出電圧導入入力部が接続する出力電圧検出回路１０の分圧出力位置Ｐｓの電圧Ｖｄは、制御回路１７の制御動作によって設定の電圧となるように制御されるので、出力電圧Ｖｏｕｔが過電圧状態であるのにも拘わらず、制御回路１７に入力する電圧Ｖｄが過電圧状態の出力電圧Ｖｏｕｔに応じた高い電圧とならない場合や、その高い電圧が継続しない場合があることが考えられる（図１１参照）。このため、過電圧保護回路３０の過電圧検出入力部を制御回路１７の検出電圧導入入力部と同じ位置に接続してしまうと、過電圧を検出することができない虞がある。このことから、補正電圧出力回路２５は、出力電圧Ｖｏｕｔの過電圧状態を検出することができるように、出力電圧Ｖｏｕｔに応じて電圧が変化する出力電圧検出回路１０の分圧回路の部分、つまり、制御回路１７が接続する接続部Ｐｓよりも高電位側の出力電圧検出回路１０の分圧出力位置に接続されている。
【００２７】
なお、この発明はこの実施形態例の形態に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、この実施形態例では、トランス２に補助コイルＮｓを設け、補正電圧出力回路２５は、その補助コイルＮｓの電圧を利用して、出力電圧Ｖｏｕｔに対する出力電圧検出回路１０の検出電圧Ｖｄのずれを補正する回路であったが、例えば、図２に示されるように、補助コイルＮｓを省略し、ダイオード２６とコンデンサ２７と抵抗体２８から成る補正電圧出力回路２５は、三次コイルＮ３に誘起される電圧を利用して、出力電圧Ｖｏｕｔに対する出力電圧検出回路１０の検出電圧Ｖｄのずれを補正する回路構成としてもよい。この場合には、補助コイルＮｓを省略したので、部品点数を削減することができるし、また、スイッチング電源装置１の小型化を図ることができる。
【００２８】
また、この実施形態例では、出力電圧検出回路１０は、ダイオード１１，１２のアノード同士が接続されているものであったが、図３に示されるように、ダイオード１１，１２のカソード同士が接続されている構成としてもよい。
【００２９】
さらに、この実施形態例では、補正電圧出力回路２５によって、図９の点線ａに示すような出力電圧Ｖｏｕｔと入力電圧Ｖｉｎの関係を実線Ｓに示すような関係に補正することができるように、補正電圧出力回路２５が出力電圧検出回路１０の出力側に接続されていたが、例えば、図９の鎖線ｂに示すような出力電圧Ｖｏｕｔと入力電圧Ｖｉｎの関係を実線Ｓに示すような関係に補正するためには、補正電圧出力回路２５は、図４に示すように、出力電圧検出回路１０の出力側に接続する。つまり、出力電圧検出回路１０の分圧回路の抵抗体Ｒ２，Ｒ３の直列接続体に並列に補正電圧出力回路２５を接続する。この場合においても、過電圧保護回路３０は、出力電圧検出回路１０の分圧回路における制御回路１７が接続している分圧出力位置Ｐｓよりも高電位側の分圧出力位置（つまり、抵抗体Ｒ１，Ｒ２の接続部）Ｐｋに接続する。
【００３０】
なお、図５は、図４に示す回路構成から補助コイルＮｓを省略した場合の回路構成例であり、図６は、図５に示す出力電圧検出回路１０のダイオード１１，１２の接続形態をアノード同士の接続からカソード同士の接続に代えた場合の回路構成例である。
【００３１】
さらに、この実施形態例では、二次側出力回路３や出力電圧検出回路１０の整流素子として、ダイオードを用いていたが、例えば、ダイオード５，６，１１，１２のうちの１つ以上に代えて、同期整流器を設けてもよい。このように、二次側出力回路３や出力電圧検出回路１０の回路構成は、図示の例に限定されるものではない。さらに、補正電圧出力回路２５を構成する抵抗体２８に代えて、可変抵抗体を設けてもよい。
【００３２】
さらに、この実施形態例では、フォワードコンバータタイプのスイッチング電源装置１を例にして説明したが、この発明は、フライバックコンバータタイプ等の他のタイプのスイッチング電源装置にも適用することができるものである。また、ＤＣ−ＤＣコンバータタイプだけでなく、ＡＣ−ＤＣコンバータタイプのスイッチング電源装置にも本発明は適用することができる。
【００３３】
【発明の効果】
この発明によれば、過電圧保護回路は、出力電圧検出回路の分圧回路の分圧出力位置に接続され、外部への出力電圧に応じた電圧をその分圧出力位置から検出する構成とした。その分圧出力位置から出力される電圧は、補正電圧出力回路によって、入力電圧の差違に起因した外部への出力電圧に対するずれが補正されている電圧である。このことから、出力電圧検出回路から過電圧保護回路に出力される電圧は、入力電圧が異なっても、外部への出力電圧が同じであるならば、ほぼ等しくなる。このことから、過電圧保護回路が動作する際の外部への出力電圧の基準動作点電圧が、入力電圧が異なっても、変化せずに一定となる。
【００３４】
また、制御回路が接続する分圧回路の分圧出力位置の電圧は、制御回路の回路構成によっては、過電圧状態であっても過電圧に応じた高い電圧にならない場合があり、制御回路の接続位置と同じ位置に過電圧保護回路を接続してしまうと、過電圧保護回路が過電圧状態を検知することができない虞がある。これに対して、この発明では、過電圧保護回路が接続する分圧回路の分圧出力位置は、制御回路が接続する分圧回路の分圧出力位置とは異なる位置であって、外部への出力電圧に応じて電圧が変化する分圧回路の分圧出力位置に過電圧保護回路を接続することが可能な構成であるので、過電圧保護回路は過電圧状態を検出することができて、精度良く過電圧保護動作を行うことができる。
【００３５】
上記のように、補正電圧出力回路によって入力電圧の差違に起因した出力電圧のずれを抑制することができる上に、補正電圧出力回路に起因した過電圧保護回路に関する問題（つまり、入力電圧の差違に起因して出力電圧の基準動作点電圧が異なってしまうという問題）の発生を防止することができるので、より一層信頼性の高い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】この発明に係るスイッチング電源装置の一実施形態例を示す回路図である。
【図２】図１の補助コイルＮｓを省略した場合のスイッチング電源装置の一形態例を示す回路図である。
【図３】出力電圧検出回路の整流素子であるダイオードの接続形態のその他の例を示す回路図である。
【図４】補正電圧出力回路のその他の接続例を示す回路図である。
【図５】図４の補助コイルＮｓを省略した場合のスイッチング電源装置の一形態例を示す回路図である。
【図６】出力電圧検出回路の整流素子であるダイオードの接続形態のその他の例を示す回路図である。
【図７】スイッチング電源装置の一提案例を示す回路図である。
【図８】スイッチング電源装置のその他の提案例を示す回路図である。
【図９】入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔの関係例を示すグラフである。
【図１０】図７と図８の回路構成から補正電圧出力回路を省略した場合に、出力電圧検出回路から過電圧保護回路に出力される電圧Ｖｋと入力電圧Ｖｉｎの関係例を示すグラフである。
【図１１】図７や図８のスイッチング電源装置の動作例を説明するためのタイムチャートである。
【符号の説明】
１ スイッチング電源装置
２ トランス
１０ 出力電圧検出回路
１７ 制御回路
２５ 補正電圧出力回路
３０ 過電圧保護回路
Ｑ メインスイッチ素子
Ｎ１ 一次コイル
Ｎ２ 二次コイル
Ｎ３ 三次コイル
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３ 抵抗体[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a switching power supply of a type that indirectly controls an output voltage.
[0002]
[Background Art]
One example of a circuit configuration of a switching power supply device is shown in FIG. 7 (see Patent Document 1). The switching power supply 1 has a transformer 2, and a main switch element (for example, a MOS-FET) Q is connected to a primary coil N <b> 1 of the transformer 2. The secondary side output circuit 3 is connected to the secondary coil N2 of the transformer 2. The secondary side output circuit 3 rectifies and smoothes the voltage output from the secondary coil N2 based on the switching operation of the main switch element Q, and outputs the rectified and smoothed DC voltage to the external load 4 as an output voltage Vout. It is. The secondary side output circuit 3 includes diodes 5 and 6 that are rectifying elements, a smoothing capacitor 7, and a choke coil 8.
[0003]
Further, the transformer 2 is provided with a tertiary coil N3, and an output voltage detection circuit 10 is connected to the tertiary coil N3. The output voltage detection circuit 10 includes diodes 11 and 12, which are rectifying elements, a choke coil 13, a smoothing capacitor 14, and voltage dividing resistors 15 and 16. The output voltage detection circuit 10 rectifies and smoothes the voltage output from the tertiary coil N3 by the diodes 11, 12, the choke coil 13, and the smoothing capacitor 14, divides the rectified smoothed voltage by the voltage dividing resistors 15, 16, and divides the voltage. The divided voltage is output as the detection voltage Vd of the output voltage Vout.
[0004]
The control circuit 17 is connected to the main switch element Q. The control circuit 17 uses the detection voltage Vd output from the output voltage detection circuit 10 to perform switching control of the main switch element Q so as to stabilize the output voltage Vout at the set voltage. The circuit includes a comparator 21, a reference voltage source 22, and a triangular wave oscillation circuit 23.
[0005]
The diodes 5 and 6 of the secondary output circuit 3 employ elements corresponding to the voltage induced in the secondary coil N2, and the diodes 11 and 12 of the output voltage detection circuit 10 are induced in the tertiary coil N3. If the induced voltage of the secondary coil N2 and the induced voltage of the tertiary coil N3 are different from each other, the diodes 5 and 6 of the secondary output circuit 3 and the output voltage The diodes 11 and 12 of the detection circuit 10 are constituted by elements having different characteristics such as withstand voltage, forward voltage and reverse current, respectively. Due to the difference in the characteristics of the rectifying elements (diodes) between the secondary output circuit 3 and the output voltage detection circuit 10, for example, even though all of the plurality of switching power supply devices 1 have the same circuit configuration, If the input voltage Vin fluctuates, the output voltage Vout output from the switching power supply 1 fluctuates greatly.
[0006]
That is, the output voltage Vout output from the switching power supply 1 is constant regardless of the input voltage Vin of the input power supply 9 connected to the switching power supply 1, as shown by the solid line S in FIG. Desirably. However, due to the difference in characteristics between the diodes 5 and 6, which are rectifying elements, and the diodes 11 and 12, although the output voltage Vout is the same, the detection output from the output voltage detection circuit 10 due to the difference in the input voltage Vin. The voltage Vd is different. In other words, a deviation occurs in the detection voltage Vd of the output voltage detection circuit 10 with respect to the output voltage Vout. Since the control circuit 17 performs the switching control of the main switch element Q based on the detection voltage Vd, a situation occurs in which the output voltage Vout decreases as the input voltage Vin increases as shown by a dotted line a in FIG. In addition, as shown by the chain line b in FIG. 9, the output voltage Vout may increase as the input voltage Vin increases. That is, there is a problem that the voltage Vout output from the switching power supply device 1 varies depending on the input voltage Vin of the input power supply 9 to be connected.
[0007]
Therefore, in the switching power supply device 1 of FIG. 7, the auxiliary coil Ns is provided in the transformer 2 and the correction voltage output circuit 25 connected to the auxiliary coil Ns is provided. The correction voltage output circuit 25 includes a diode 26, a capacitor 27, and a resistor 28. In the correction voltage output circuit 25, the diode 26 and the capacitor 27 rectify and smooth the voltage induced in the auxiliary coil Ns, and the resistor 28 drops the rectified and smoothed voltage. The output side of the correction voltage output circuit 25 is connected to the output side of the output voltage detection circuit 10, and the correction voltage output circuit 25 outputs the voltage output via the resistor 28 to the detection circuit Vd of the output voltage detection circuit 10. Superimposed on Since a voltage corresponding to the input voltage Vin is induced in the auxiliary coil Ns, by appropriately setting the resistance value of the resistor 28, the detection voltage Vd with respect to the output voltage Vout due to the difference in the input voltage Vin is determined. The displacement can be corrected.
[0008]
As shown in FIG. 7, when the correction voltage output circuit 25 is connected in parallel to the voltage dividing resistor 15 of the output voltage detection circuit 10, the difference of the input voltage Vin as shown by a dotted line a in FIG. , The change tendency of the output voltage Vout can be corrected. Also, as shown in FIG. 8, by connecting the correction voltage output circuit 25 in parallel with the voltage dividing resistor 16 of the output voltage detection circuit 10, the difference of the input voltage Vin as shown by a chain line b in FIG. The resulting change in the output voltage Vout can be corrected.
[0009]
[Patent Document 1]
JP 2001-25245 A
[Problems to be solved by the invention]
By the way, for some reason, the output voltage Vout output from the switching power supply device 1 to the load 4 becomes extremely high, and an abnormal situation in which this state is continued (this is called an overvoltage state) may occur. Since the switching power supply device 1 and the load 4 may be damaged due to the overvoltage state, an overvoltage as shown by a dotted line in FIGS. The protection circuit 30 may be provided. The overvoltage protection circuit 30 is connected in parallel to the smoothing capacitor 14 of the output voltage detection circuit 10, and the voltage Vk rectified and smoothed by the diodes 11 and 12, the choke coil 13, and the smoothing capacitor 14 of the output voltage detection circuit 10. As a detection voltage of the output voltage Vout. Then, the overvoltage protection circuit 30 determines that the state is the overvoltage state when detecting that the state in which the taken voltage Vk is higher than the set voltage for overvoltage detection continues for longer than the set period. For example, the switching power supply 1 is stopped by latching.
[0011]
With respect to such an overvoltage protection operation of the overvoltage protection circuit 30, the following problems occur because the correction voltage output circuit 25 is provided in the circuit configurations of FIGS. For example, when the input voltage Vin of the input power supply 9 is the voltage Va, when the output voltage Vout is equal to or higher than the voltage Vα, the overvoltage protection circuit 30 stops the latch operation, which is the overvoltage protection operation. On the other hand, when the input voltage Vin of the input power supply 9 is the voltage Vb different from the voltage Va, the overvoltage protection circuit is activated when the period in which the output voltage out is equal to or higher than the voltage Vβ different from the voltage Vα continues. As a result, the reference voltage Vp of the output voltage Vout at which the overvoltage protection circuit 30 performs the overvoltage protection operation differs due to the difference in the input voltage Vin of the input power supply 9, such as the overvoltage protection operation performed by the power supply 30. . This is for the following reasons.
[0012]
That is, in the circuit examples of FIGS. 7 and 8, the control circuit 17 sets the detection voltage Vd applied from the output voltage detection circuit 10 to a predetermined voltage (for example, the reference voltage of the reference voltage source 22). This is a circuit for stabilizing the output voltage Vout to a set voltage by performing switching control of the main switch element Q. Therefore, as shown in the portion A of the time chart of FIG. 11, when the output voltage Vout fluctuates, the detection voltage Vd of the output voltage detection circuit 10 fluctuates following the fluctuation of the output voltage Vout. The switching of the main switch element Q is controlled by the control circuit 17 so that the detection voltage Vd becomes the set voltage by the fluctuation of the detection voltage Vd, so that the detection voltage Vd immediately recovers to the set voltage. That is, the detection voltage Vd of the output voltage detection circuit 10 is stabilized at a substantially constant voltage by the switching control operation of the control circuit 17 except for the unstable period A of the output voltage Vout.
[0013]
However, for example, when some abnormal situation occurs, and the detection voltage Vd of the output voltage detection circuit 10 decreases as shown in a portion B of FIG. 11 despite the normal state of the output voltage Vout. The control circuit 17 performs switching control of the main switch element Q so as to increase the detection voltage Vd to the set voltage. By the switching control of the control circuit 17, the detection voltage Vd of the output voltage detection circuit 10 can be restored to the set voltage or a voltage near the set voltage. However, the output voltage Vout is set by the switching control of the control circuit 17. When the voltage becomes higher than the voltage and this state is continued, an overvoltage state occurs.
[0014]
On the other hand, in such an overvoltage state, as described above, the detection voltage Vd applied from the output voltage detection circuit 10 to the control circuit 17 is a set voltage or a voltage near the set voltage, but is induced in the tertiary coil N3. Since the voltage rises in the same manner as the output voltage Vout and becomes an overvoltage state, the voltage Vk applied from the output voltage detection circuit 10 to the overvoltage protection circuit 30 rises in the same manner as the output voltage Vout and becomes an overvoltage state. The protection circuit 30 can detect an overvoltage and perform an overvoltage protection operation.
[0015]
By the way, as described above, the control circuit 17 performs the control operation so that the detection voltage Vd of the output voltage detection circuit 10 becomes the set voltage regardless of the difference of the input voltage Vin. If not, the voltage Vk applied from the output voltage detection circuit 10 to the overvoltage protection circuit 30 fluctuates, but as shown by the solid line α in the graph of FIG. Even if they are different, the fluctuation is small and almost constant due to the control operation of the control circuit 17.
[0016]
On the other hand, when the correction voltage output circuit 25 is provided, the control circuit 17 controls the main switch element Q so that the detection voltage Vd corrected by the correction voltage output circuit 25 becomes the set voltage. Switching control is performed to make the output voltage Vout constant. Therefore, the voltage Vk applied from the output voltage detection circuit 10 to the overvoltage protection circuit 30 changes due to the difference in the input voltage Vin.
[0017]
Due to the difference between the output voltage Vout and the voltage Vk due to the difference between the input voltages Vin, the reference operating point voltage Vp of the output voltage Vout at which the overvoltage protection circuit 30 performs the overvoltage protection operation changes due to the difference between the input voltages Vin. A situation occurs.
[0018]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to prevent a problem that an output voltage differs due to a difference in input voltage, and to perform an overvoltage protection operation regardless of a difference in input voltage. It is an object of the present invention to provide a switching power supply device capable of making the reference operating point voltage of the output voltage Vout constant when performing the above operation and improving the accuracy of the overvoltage protection operation.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides means for solving the above problems with the following configuration. That is, the present invention has a configuration in which the voltage output from the secondary coil of the transformer is rectified and smoothed and output to the outside by the switching operation of the main switch element provided on the primary coil side of the transformer, An output voltage detection circuit that rectifies and smoothes the voltage output from the coil and indirectly detects and outputs a voltage based on the rectified and smoothed voltage as a detection voltage of the output voltage to the outside; And a control circuit for performing switching control of the main switch element to stabilize the output voltage to the outside using the voltage output from the transformer. A correction circuit for correcting a deviation of a detection voltage of the output voltage detection circuit with respect to the external output voltage due to a voltage difference. A switching power supply including a correction voltage output circuit that applies a positive voltage to the output side of an output voltage detection circuit, and an overvoltage protection circuit that performs an overvoltage protection operation when it detects that an external output voltage is in an overvoltage state. An output voltage detection circuit, the output voltage detection circuit having a voltage divider circuit for dividing the voltage after rectifying and smoothing the output voltage of the tertiary coil, a correction voltage output circuit is connected to the voltage divider circuit, An input part of a control circuit for introducing the detection voltage corrected by the correction voltage output circuit and an overvoltage detection input part of the overvoltage protection circuit are connected to different voltage division output positions of the circuit, respectively. Features.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the description of this embodiment, the same components as those of the switching power supply device shown in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals, and a duplicate description of the common portions will be omitted.
[0021]
In the switching power supply device 1 of this embodiment, as shown in FIG. 1, the output voltage detection circuit 10 includes diodes 11, 12, a choke coil 13, and a smoothing capacitor 14, and includes resistors R1, R2, R3. Is provided. The voltage dividing circuit is a circuit that divides the voltage after being rectified and smoothed by the diodes 11, 12, the choke coil 13, and the smoothing capacitor 14. The resistors R1, R2, and R3 of this voltage dividing circuit are arranged in order from the high potential side portion Y to the reference potential portion X side.
[0022]
In the circuit example shown in FIG. 1, the correction voltage output circuit 25 is connected to the output side of the output voltage detection circuit 10, and the relationship between the input voltage Vin and the output voltage Vout as shown by a dotted line a in FIG. This is a circuit example in the case where correction is performed in such a relationship, and the correction voltage output circuit 25 is connected in parallel to the resistor R1 of the voltage dividing circuit of the output voltage detection circuit 10.
[0023]
The input of the detection voltage Vd of the control circuit 17 is connected to the connection Ps between the resistors R2 and R3 of the output voltage detection circuit 10, and is rectified by the diodes 11, 12 and the choke coil 13 and the smoothing capacitor 14. A voltage Vd obtained by dividing the smoothed voltage by the resistors R1, R2, and R3 is applied to the control circuit 17. The voltage Vd applied to the control circuit 17 from the connection (divided voltage output position) Ps of the resistors R2 and R3 in the output voltage detection circuit 10 is a voltage that has been corrected by the correction voltage output circuit 25.
[0024]
The overvoltage detection input portion of the overvoltage protection circuit 30 is connected to a divided voltage output position on the higher potential side than the divided voltage output position Ps of the output voltage detection circuit 10 to which the control circuit 17 is connected (that is, the connection of the connection portions R1 and R2). Unit) Pk. The voltage Vk ′ applied from the divided output position Pk to the overvoltage protection circuit 30 is a voltage that has been corrected by the correction voltage output circuit 25. Therefore, the value of the voltage Vk ′ with respect to the output voltage Vout is equal to the input voltage Vin. Irrespective of the difference between the two. Thus, even if the input voltage Vin changes, the reference operating point voltage Vp of the output voltage Vout at which the overvoltage protection circuit 30 performs the overvoltage protection operation remains constant without change.
[0025]
By the way, the position where the overvoltage protection circuit 30 is connected to the voltage dividing circuit of the output voltage detecting circuit 10 may be any position as long as it can detect the voltage corrected by the correction voltage output circuit 25. It does not mean that the position is also acceptable. That is, the connection position of the overvoltage protection circuit 30 in the output voltage detection circuit 10 is the divided voltage output position of the voltage divider circuit avoiding the position connected to the detection voltage Vd introduction input portion of the control circuit 17.
[0026]
That is, the voltage Vd at the divided output position Ps of the output voltage detection circuit 10 to which the detection voltage introduction input section of the control circuit 17 is connected is controlled by the control operation of the control circuit 17 so as to be a set voltage. Therefore, although the output voltage Vout is in an overvoltage state, the voltage Vd input to the control circuit 17 may not be a high voltage corresponding to the output voltage Vout in the overvoltage state, or the high voltage may not continue. (See FIG. 11). For this reason, if the overvoltage detection input section of the overvoltage protection circuit 30 is connected to the same position as the detection voltage introduction input section of the control circuit 17, the overvoltage may not be detected. From this, the correction voltage output circuit 25 is a part of the voltage divider circuit of the output voltage detection circuit 10 in which the voltage changes according to the output voltage Vout, that is, the overvoltage state of the output voltage Vout, that is, It is connected to the divided output position of the output voltage detection circuit 10 on the higher potential side than the connection Ps to which the control circuit 17 is connected.
[0027]
It should be noted that the present invention is not limited to the form of this embodiment, but can adopt various embodiments. For example, in this embodiment, the auxiliary coil Ns is provided in the transformer 2, and the correction voltage output circuit 25 uses the voltage of the auxiliary coil Ns to shift the detection voltage Vd of the output voltage detection circuit 10 with respect to the output voltage Vout. However, for example, as shown in FIG. 2, the auxiliary coil Ns is omitted, and the correction voltage output circuit 25 including the diode 26, the capacitor 27, and the resistor 28 is induced in the tertiary coil N3. A circuit configuration may be used to correct the deviation of the detection voltage Vd of the output voltage detection circuit 10 from the output voltage Vout by using the output voltage Vout. In this case, since the auxiliary coil Ns is omitted, the number of components can be reduced, and the size of the switching power supply device 1 can be reduced.
[0028]
Further, in this embodiment, the output voltage detection circuit 10 has the anodes of the diodes 11 and 12 connected to each other. However, as shown in FIG. 3, the cathodes of the diodes 11 and 12 are connected to each other. It is good also as a structure which was performed.
[0029]
Further, in this embodiment, the correction voltage output circuit 25 can correct the relationship between the output voltage Vout and the input voltage Vin as shown by a dotted line a in FIG. Although the correction voltage output circuit 25 is connected to the output side of the output voltage detection circuit 10, for example, the relationship between the output voltage Vout and the input voltage Vin as shown by a chain line b in FIG. To perform the correction, the correction voltage output circuit 25 is connected to the output side of the output voltage detection circuit 10, as shown in FIG. That is, the correction voltage output circuit 25 is connected in parallel to the series connection of the resistors R2 and R3 of the voltage dividing circuit of the output voltage detection circuit 10. In this case as well, the overvoltage protection circuit 30 is connected to the voltage dividing output position on the higher potential side than the voltage dividing output position Ps to which the control circuit 17 of the voltage dividing circuit of the output voltage detecting circuit 10 is connected (ie, the resistor R1). , R2) Pk.
[0030]
FIG. 5 is a circuit configuration example in which the auxiliary coil Ns is omitted from the circuit configuration shown in FIG. 4, and FIG. 6 shows the connection configuration of the diodes 11 and 12 of the output voltage detection circuit 10 shown in FIG. It is an example of a circuit configuration in a case where the connection between them is replaced with the connection between cathodes.
[0031]
Further, in this embodiment, a diode is used as a rectifying element of the secondary side output circuit 3 and the output voltage detection circuit 10, but, for example, one or more of the diodes 5, 6, 11, and 12 may be used instead. Thus, a synchronous rectifier may be provided. As described above, the circuit configurations of the secondary output circuit 3 and the output voltage detection circuit 10 are not limited to the illustrated example. Further, a variable resistor may be provided instead of the resistor 28 constituting the correction voltage output circuit 25.
[0032]
Furthermore, in this embodiment, the switching power supply device 1 of the forward converter type has been described as an example. However, the present invention can be applied to other types of switching power supply devices such as a flyback converter type. is there. In addition, the present invention can be applied not only to the DC-DC converter type but also to an AC-DC converter type switching power supply device.
[0033]
【The invention's effect】
According to the present invention, the overvoltage protection circuit is connected to the divided output position of the voltage dividing circuit of the output voltage detecting circuit, and detects a voltage corresponding to the output voltage to the outside from the divided output position. The voltage output from the divided output position is a voltage for which the correction voltage output circuit has corrected the deviation from the output voltage to the outside due to the difference in the input voltage. From this, the voltage output from the output voltage detection circuit to the overvoltage protection circuit becomes substantially equal even if the input voltage is different, provided that the output voltage to the outside is the same. From this, the reference operating point voltage of the output voltage to the outside when the overvoltage protection circuit operates becomes constant without changing even if the input voltage is different.
[0034]
Also, depending on the circuit configuration of the control circuit, the voltage at the divided voltage output position of the voltage divider circuit connected to the control circuit may not be a high voltage corresponding to the overvoltage even in the overvoltage state. If the overvoltage protection circuit is connected to the same position as above, the overvoltage protection circuit may not be able to detect the overvoltage state. On the other hand, in the present invention, the divided voltage output position of the voltage divider circuit connected to the overvoltage protection circuit is different from the divided voltage output position of the voltage divider circuit connected to the control circuit, and the output to the outside is performed. Since the overvoltage protection circuit can be connected to the divided voltage output position of the voltage divider circuit where the voltage changes according to the voltage, the overvoltage protection circuit can detect the overvoltage condition and accurately overvoltage protection Actions can be taken.
[0035]
As described above, the correction voltage output circuit can suppress the deviation of the output voltage due to the difference in the input voltage, and the problem related to the overvoltage protection circuit due to the correction voltage output circuit (that is, the difference in the input voltage) (A problem that the reference operating point voltage of the output voltage is different due to this) can be prevented, so that a more reliable switching power supply device can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a switching power supply device according to the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing one embodiment of a switching power supply device when an auxiliary coil Ns in FIG. 1 is omitted.
FIG. 3 is a circuit diagram showing another example of a connection form of a diode that is a rectifying element of the output voltage detection circuit.
FIG. 4 is a circuit diagram showing another connection example of the correction voltage output circuit.
FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of a switching power supply device when an auxiliary coil Ns in FIG. 4 is omitted.
FIG. 6 is a circuit diagram showing another example of a connection configuration of a diode that is a rectifying element of the output voltage detection circuit.
FIG. 7 is a circuit diagram showing one proposed example of a switching power supply device.
FIG. 8 is a circuit diagram showing another proposed example of the switching power supply device.
FIG. 9 is a graph showing an example of a relationship between an input voltage Vin and an output voltage Vout.
FIG. 10 is a graph showing an example of a relationship between a voltage Vk output from an output voltage detection circuit to an overvoltage protection circuit and an input voltage Vin when the correction voltage output circuit is omitted from the circuit configurations of FIGS. 7 and 8;
FIG. 11 is a time chart for explaining an operation example of the switching power supply device of FIGS. 7 and 8;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Switching power supply device 2 Transformer 10 Output voltage detection circuit 17 Control circuit 25 Correction voltage output circuit 30 Overvoltage protection circuit Q Main switch element N1 Primary coil N2 Secondary coil N3 Tertiary coil R1, R2, R3 Resistor
