JP2004166319A

JP2004166319A - Ｄｃ−ｄｃコンバータ

Info

Publication number: JP2004166319A
Application number: JP2002325651A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Matsumoto; 匡彦松本
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-11-08
Filing date: 2002-11-08
Publication date: 2004-06-10

Abstract

【課題】主スイッチ３のスイッチング制御の精度を高めると共に、低電圧保護動作に対する信頼性の向上を図る。
【解決手段】ラッチ回路２５は、補助整流平滑回路２９の出力電圧Ｖ_２９を負荷装置１３への出力電圧Ｖｏｕｔと見なして検出し当該検出電圧に基づき低電圧保護動作を行う構成を有する。補助整流平滑回路２９の出力電圧Ｖ_２９は電源電圧として制御電源供給路３０を介し制御回路４にも印加する。制御電源供給路３０にシリーズレギュレータ１８を介設する。出力電圧Ｖ_２９が異常上昇しても、シリーズレギュレータ１８によって制御回路４に耐圧上限電圧よりも高い電源電圧が供給される事態を防止できる。このため、低電圧保護動作の誤動作を防止するために低電圧保護動作が行われるときの設定電圧と、電源電圧の設定値との間隔を広げるべく、電源電圧の設定値を従来よりも高めに設定できる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータに関するものである。
【０００２】
【背景技術】
ＤＣ−ＤＣコンバータの一回路構成例を図４に示す。この図４のＤＣ−ＤＣコンバータはフォワードコンバータであり、特許文献１（特開２００１−１６１０６２号公報）に開示されているものである。
【０００３】
図４に示すＤＣ−ＤＣコンバータは、トランス２と、ラッチ回路２５と、ＰＷＭ変調部２６と、起動回路２７と、出力用整流平滑回路２８と、補助整流平滑回路２９とを有して構成されている。
【０００４】
また、トランス２は、一次コイル２ａと二次コイル２ｂと、補助コイル２ｃとを備えている。ラッチ回路２５は、ＰＮＰトランジスタ１９と、抵抗体２０，２１，２２とＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２３と、コンデンサ２４とを有して構成されている。ＰＷＭ変調部２６は、主スイッチ３と、当該主スイッチ３のスイッチング動作の制御回路であるＰＷＭ制御ＩＣ４とを有して構成されており、ＰＷＭ制御ＩＣ４は、電源端子Ｖｃｃと、ゲート駆動パルス出力端子ＯＵＴと、動作制御入力端子ＯＦＦと、グランド端子ＧＮＤとを備えている。起動回路２７は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ５と、抵抗体６，７と、ツェナーダイオード８とを有して構成されている。出力用整流平滑回路２８はダイオード９，１０と、チョークコイル１１と、コンデンサ１２とを有して構成されている。補助整流平滑回路２９は、ダイオード１４，１５と、チョークコイル１６と、コンデンサ１７とを有して構成されている。
【０００５】
このＤＣ−ＤＣコンバータの動作例を説明する。例えば、ＰＷＭ制御ＩＣ４のゲート駆動パルス出力端子ＯＵＴから、主スイッチ３をオンさせるためのオン信号と、主スイッチ３をオフさせるためのオフ信号とが交互に主スイッチ３に向けて出力され、そのオン信号とオフ信号に基づいて主スイッチ３がオン・オフのスイッチング動作を行う。この主スイッチ３のスイッチング動作によって、外部の直流入力電源１から入力した直流電圧が、トランス２の一次コイル２ａ側で交流電圧に変換されて、トランス２の二次コイル２ｂ側に伝達する。出力用整流平滑回路２８は、トランス２の二次コイル２ｂから出力された交流電圧を整流平滑して直流電圧に変換する。この直流電圧Ｖｏｕｔは、ＤＣ−ＤＣコンバータに接続された外部の負荷装置１３に供給される。この出力電圧Ｖｏｕｔに応じた信号がフィードバック信号として、図示を省略したフィードバックループにより、ＰＷＭ制御ＩＣ４に伝達される。このフィードバック信号に基づいて、ＰＷＭ制御ＩＣ４がＰＷＭ制御方式により主スイッチ３のスイッチング動作を制御することで、負荷装置１３に供給される直流電圧Ｖｏｕｔが安定化する。
【０００６】
補助整流平滑回路２９は、出力用整流平滑回路２８と同じ、チョークインプット整流タイプの回路構成なので、出力用整流平滑回路２８のチョークコイル１１と補助整流平滑回路２９のチョークコイル１６が共に電流連続モードの動作中であるときには、補助整流平滑回路２９から出力された直流電圧Ｖ_２９は、出力電圧Ｖｏｕｔとほぼ比例関係となる。このため、ＰＷＭ制御ＩＣ４による出力電圧Ｖｏｕｔの安定化制御によって、直流電圧Ｖ_２９もほぼ安定化する。この直流電圧Ｖ_２９が、ＰＷＭ制御ＩＣ４の電源電圧としてＰＷＭ制御ＩＣ４の電源端子Ｖｃｃに供給される。なお、負荷の短絡等によって、出力電圧Ｖｏｕｔが低下すると、直流電圧Ｖ_２９もほぼ比例して低下する。
【０００７】
起動回路２７は、例えば起動時や、負荷短絡時等のように、補助整流平滑回路２９からＰＷＭ制御ＩＣ４の電源端子Ｖｃｃに電源電圧が供給されない、又は、電源電圧が非常に低い場合に駆動する回路である。つまり、この起動回路２７において、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ５のゲートはツェナーダイオード８のカソードに接続されており、直流入力電源１から抵抗体７を介してツェナーダイオード８に電流が流れることで、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ５のゲート電圧はグランドに対してツェナー電圧に固定される。ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ５のソースは補助整流平滑回路２９の出力部に接続されており、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ５のソースには補助整流平滑回路２９から出力される直流電圧Ｖ_２９が印加する。
【０００８】
例えば、起動時のように補助整流平滑回路２９から直流電圧Ｖ_２９が出力されていない、又は、直流電圧Ｖ_２９が非常に低かったり、負荷短絡などにより直流電圧Ｖ_２９が低下する等の原因によって、直流電圧Ｖ_２９とツェナー電圧との差（つまり、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ５のゲート−ソース間電圧）がスレショルド電圧以上に広がったときに、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ５が導通する。これにより、直流入力電源１から抵抗体６を介しＰＷＭ制御ＩＣ４の電源端子Ｖｃｃに電流が流れる。
【０００９】
ＤＣ−ＤＣコンバータの通常の動作では、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ５はオフ状態になり、補助整流平滑回路２９からＰＷＭ制御ＩＣ４の電源端子Ｖｃｃに電源電圧が供給されるが、起動時や、負荷短絡時などのように、補助整流平滑回路２９からＰＷＭ制御ＩＣ４の電源端子Ｖｃｃに供給される電圧がゼロ、又は、非常に低い場合には、上記のように、起動回路２７のＮチャネルＭＯＳＦＥＴ５が導通して、当該起動回路２７によって入力直流電源１に基づいた電圧が電源電圧としてＰＷＭ制御ＩＣ４の電源端子Ｖｃｃに供給される。
【００１０】
ラッチ回路２５は低電圧保護動作を行う回路であり、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ５が導通した状態（つまり、補助整流平滑回路２９の出力電圧Ｖ_２９が低電圧保護動作用の設定電圧よりも低下した状態）が、一定期間以上継続すると、ＤＣ−ＤＣコンバータをラッチ停止する。すなわち、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ５が導通すると、抵抗体６の両端に電圧が発生し、抵抗体２０を介してＰＮＰトランジスタ１９にベース電流が流れ、これにより、ＰＮＰトランジスタ１９がオンする。ＰＮＰトランジスタ１９がオンすると、直流入力電源１から抵抗体２１を介してコンデンサ２４に電流が流れて、抵抗体２１とコンデンサ２４により定まる時定数に従ってコンデンサ２４が充電されていく。このコンデンサ２４の充電電圧がＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２３のゲートに印加するので、コンデンサ２４の充電電圧がＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２３のスレショルド電圧に達すると、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２３がオンする。これにより、ＰＷＭ制御ＩＣ４の動作制御入力端子ＯＦＦの電圧がローレベルになる。
【００１１】
このように動作制御入力端子ＯＦＦの電圧がローレベルになると、ＰＷＭ制御ＩＣ４から主スイッチ３へのオン信号（ゲート駆動パルス）の出力は停止する。このオン信号の出力停止によって、主スイッチ３はオフしたままとなり、ＤＣ−ＤＣコンバータから負荷装置１３に出力する電圧Ｖｏｕｔは低下する。また、補助整流平滑回路２９から出力する電圧Ｖ_２９も、出力電圧Ｖｏｕｔと同様に低下するので、起動回路２７のＮチャネルＭＯＳＦＥＴ５の導通状態が維持される。これによって、ＰＮＰトランジスタ１９およびＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２３のオン状態が維持されて、ＤＣ−ＤＣコンバータはラッチ停止する。
【００１２】
なお、起動時においてもＰＮＰトランジスタ１９はオンするが、抵抗体２１とコンデンサ２４の時定数は、起動動作が完了するまでの時間より長く設定されており、これにより、起動時はラッチ停止に至らない。これに対して、負荷の短絡状態が抵抗体２１とコンデンサ２４の時定数より長く継続した場合は、上記のようにラッチ回路２５によってＤＣ−ＤＣコンバータがラッチ停止する。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００１−１６１０６２号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば負荷短絡等によって、出力用整流平滑回路２８から出力される電圧Ｖｏｕｔが低下すると、図示を省略したフィードバックループによって、その出力電圧Ｖｏｕｔの低下がＰＷＭ制御ＩＣ４に伝達され、当該ＰＷＭ制御ＩＣ４によって、出力電圧Ｖｏｕｔの低下を補償すべく主スイッチ３のスイッチング制御が成される。これにより、出力電圧Ｖｏｕｔは上昇して設定の電圧に安定化しようとする。
【００１５】
このとき、負荷短絡の事態が発生しても、負荷短絡に起因した補助整流平滑回路２９の出力電圧Ｖ_２９の低下は無いため（換言すれば、負荷短絡時には、出力用整流平滑回路２８の出力電圧Ｖｏｕｔと、補助整流平滑回路２９の出力電圧Ｖ_２９との比例関係が崩れるので）、出力電圧Ｖｏｕｔの低下を補償すべく主スイッチ３のスイッチング動作が成されると、補助コイル２ｃの出力電圧が上昇する。これにより、補助整流平滑回路２９の出力電圧Ｖ_２９が上昇してしまうという現象が発生する。近年、出力電圧Ｖｏｕｔの高電圧化が要求されてきており、この要求に応えるべく、部品定数等を設計すると、これに起因して、前記したような負荷短絡発生時における補助整流平滑回路２９の出力電圧Ｖ_２９の上昇傾向が大きくなる。
【００１６】
ところで、ＰＷＭ制御ＩＣは、低耐圧のもの（つまり、ＰＷＭ制御ＩＣから主スイッチに向けて出力するオン信号の電圧レベルと、ＰＷＭ制御ＩＣの耐圧上限電圧との差が小さいもの）の方が高耐圧のものに比べて主スイッチのスイッチング制御の精度が良い。このことから、ＰＷＭ制御ＩＣ４として低耐圧のものが使用される場合がある。この低耐圧のＰＷＭ制御ＩＣの使用と、前記近年の高電圧化に起因した負荷短絡発生時における補助整流平滑回路２９の出力電圧Ｖ_２９の上昇傾向が大であることとが関係して、次に示すような問題が発生するようになってきている。
【００１７】
すなわち、負荷短絡発生時のように、出力用整流平滑回路２８の出力電圧Ｖｏｕｔと、補助整流平滑回路２９の出力電圧Ｖ_２９との比例関係が崩れ、出力電圧Ｖ_２９が制御されていない状態となって当該出力電圧Ｖ_２９が無用に上昇してしまった場合には、ＰＷＭ制御ＩＣ４の耐圧が低いことから、その大きな出力電圧Ｖ_２９（電源電圧）に対してＰＷＭ制御ＩＣ４の電圧ディレーティングを確保できないという問題がある。また、電源電圧Ｖ_２９がＰＷＭ制御ＩＣ４の耐圧上限電圧を超えてしまう事態が発生し易くなるという問題がある。
【００１８】
この問題を解決するためには、高耐圧のＰＷＭ制御ＩＣを使用すればよいが、低耐圧のＰＷＭ制御ＩＣのものに比べて、主スイッチ３のスイッチング制御の精度が悪くなってしまう。
【００１９】
また、次に示すような問題も発生する。つまり、図４のＤＣ−ＤＣコンバータでは、補助整流平滑回路２９から出力される電圧Ｖ_２９は、電源電圧としてＰＷＭ制御ＩＣ４に供給されると共に、出力電圧Ｖｏｕｔの検出電圧としてラッチ回路２５に向けて供給される構成であり、ラッチ回路２５は、補助整流平滑回路２９の出力電圧Ｖ_２９に基づいてラッチ停止動作を行う。また、ＰＷＭ制御ＩＣ４から主スイッチ３に加えられるオン信号の電圧レベルはＰＷＭ制御ＩＣ４に供給される電源電圧と等しい電圧レベルである。さらに、主スイッチ３のスレッショルド値は環境温度が低くなるに従って上昇する傾向がある。これらのことから、低温環境下でもＤＣ−ＤＣコンバータが確実に起動することができるように、ラッチ回路２５が低電圧保護動作を行うときの電圧（つまり、低電圧保護動作用の設定電圧）は、低温環境下における主スイッチ３のスレッショルド値よりも高い値に設定する必要がある。
【００２０】
この場合、ＰＷＭ制御ＩＣ４の耐圧上限電圧は低いことから、ＰＷＭ制御ＩＣ４の耐圧上限電圧と、低電圧保護動作用の設定電圧との電圧差が小さくなってしまう。ＰＷＭ制御ＩＣ４に入力する電源電圧の設定値は、その低電圧保護動作用の設定電圧からＰＷＭ制御ＩＣ４の耐圧上限電圧までの電圧範囲内で定められるので、ＰＷＭ制御ＩＣ４の耐圧上限電圧と、低電圧保護動作用の設定電圧との電圧差が小さくなると、必然的に、ＰＷＭ制御ＩＣ４における設定の電源電圧と耐圧上限電圧との電圧差や、ＰＷＭ制御ＩＣ４の設定の電源電圧と低電圧保護動作用の設定電圧との電圧差が小さくなる。このため、ＰＷＭ制御ＩＣ４に入力する電源電圧Ｖ_２９が正常と見なされる範囲内で変動しても、電源電圧Ｖ_２９がＰＷＭ制御ＩＣ４の耐圧上限電圧を超えてしまったり、電源電圧Ｖ_２９が低電圧保護動作用の設定電圧よりも低下してラッチ回路２５が動作しＤＣ−ＤＣコンバータがラッチ停止してしまうという低電圧保護動作の誤動作が発生することがある。
【００２１】
この問題を解消しようとすると、高耐圧のＰＷＭ制御ＩＣを使用して、ＰＷＭ制御ＩＣ４の耐圧上限電圧を高めることで、ＰＷＭ制御ＩＣ４の耐圧上限電圧と、低電圧保護動作用の設定電圧との電圧差を広げることが考えられるが、低耐圧のＰＷＭ制御ＩＣを使用する場合に比べて、主スイッチ３のスイッチング制御の精度が悪くなってしまう。
【００２２】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は低耐圧の制御回路を用いて主スイッチのスイッチング制御の精度を高めると共に、低電圧保護動作に対する信頼性を向上させることができるＤＣ−ＤＣコンバータを提供することにある。
【００２３】
【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、トランスの一次側に設けられた主スイッチのスイッチング動作によって、トランスの二次側から交流電力が出力され、当該交流電力がトランスの二次側に接続された出力用整流平滑回路により直流に変換される構成を備えたＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、主スイッチのスイッチング動作を制御する制御回路と、トランスに設けた補助コイルの交流の出力電力を整流平滑して直流に変換する補助整流平滑回路と、この補助整流平滑回路の出力部と制御回路を接続する制御電源供給路と、補助整流平滑回路の出力電圧を出力用整流平滑回路の出力電圧と見なして検出し当該検出電圧が低電圧保護動作用の設定電圧よりも低下したことを検知したときに主スイッチのスイッチング動作を停止させてＤＣ−ＤＣコンバータをラッチ停止させるラッチ回路とが設けられており、前記制御電源供給路には、補助整流平滑回路から出力された電圧を利用して制御回路の設定の電源電圧を生成して制御回路に供給するシリーズレギュレータが介設されており、補助整流平滑回路の出力電圧上昇に起因して制御回路の耐圧上限電圧よりも高い電源電圧が制御回路に供給される事態を防止することを特徴として構成されている。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る実施形態例を図面を参照しながら説明する。
【００２５】
本発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータの一実施形態例を図１に示す。この実施形態例のＤＣ−ＤＣコンバータは、前記図４に示す構成に加えて、シリーズレギュレータ１８を有している。この実施形態例のＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、シリーズレギュレータ１８に関する構成以外の構成は図４に示す構成とほぼ同様である。この実施形態例では、図４に示す回路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。
【００２６】
シリーズレギュレータ１８は、補助整流平滑回路２９の出力部と、ＰＷＭ制御ＩＣ４の電源端子Ｖｃｃとを接続する制御電源供給路３０に介設されている。このシリーズレギュレータ１８は、補助整流平滑回路２９から出力される電圧Ｖ_２９を利用してＰＷＭ制御ＩＣ４の設定の電源電圧を生成し当該電圧をＰＷＭ制御ＩＣ４の電源端子Ｖｃｃに供給する構成を有する。このため、補助整流平滑回路２９の出力電圧Ｖ_２９が上昇しても、シリーズレギュレータ１８からは設定の電源電圧がＰＷＭ制御ＩＣ４の電源端子Ｖｃｃに供給されるので、補助整流平滑回路２９の出力電圧Ｖ_２９の上昇に起因して耐圧上限電圧よりも高い電源電圧がＰＷＭ制御ＩＣ４に加えられる事態を防止することができる。
【００２７】
また、シリーズレギュレータ１８の出力電圧は、ラッチ回路２５のラッチ停止動作に関与するＮチャネルＭＯＳＦＥＴ５のソースに加えられる構成となっている。シリーズレギュレータ１８は、補助整流平滑回路２９の出力電圧Ｖ_２９が設定の電源電圧Ｖｃｃ以下に低下すると、シリーズレギュレータ１８の出力電圧が、出力電圧Ｖ_２９の低下に応じて低下していく構成である。このため、ラッチ回路２５は、出力用整流平滑回路２８の出力電圧Ｖｏｕｔが低電圧保護動作が必要な程度に低下したときには、その出力電圧Ｖｏｕｔの低下に伴った補助整流平滑回路２９の出力電圧Ｖ_２９の低下をシリーズレギュレータ１８の出力電圧により検知することができて、ラッチ停止動作を行うことができる。
【００２８】
なお、本発明はこの実施形態例の構成に限定されるものではなく、様々な実施の形態を取り得る。例えば、実施形態例では、補助整流平滑回路２９は、トランス２の補助コイル２ｃに接続し当該補助コイル２ｃの出力電圧を整流平滑する回路構成であったが、例えば、出力用整流平滑回路２８のチョークコイル１１に二次コイルを設け、補助整流平滑回路２９は、そのチョークコイル１１の二次コイルに接続して、主スイッチ３のオフ期間におけるその二次コイルの出力電圧をピーク整流し、平滑する回路構成としてもよい。この場合にも、出力用整流平滑回路２８の出力電圧Ｖｏｕｔにほぼ比例した電圧を補助整流平滑回路２９から出力させることができる。
【００２９】
また、実施形態例では、ラッチ回路２５は、シリーズレギュレータ１８の出力電圧を利用して、ラッチ停止動作を行う構成であったが、例えば、図２に示すように、補助整流平滑回路２９の出力部と、ラッチ停止動作に関わるＮチャネルＭＯＳＦＥＴ５のソースとを直接的に接続し、ラッチ回路２５は、直接的に検出された補助整流平滑回路２９の出力電圧Ｖ_２９に基づいてラッチ停止動作を行う構成としてもよい。この場合には、シリーズレギュレータ１８の出力電圧はＰＷＭ制御ＩＣ４の電源電圧専用の電圧となる。
【００３０】
さらに、主スイッチ３のオフ期間における補助整流平滑回路２９のチョークコイル１６の電圧をピーク整流した電圧は、補助整流平滑回路２９の出力電圧Ｖ_２９とほぼ等しい電圧となる。このことから、例えば、主スイッチ３のオフ期間における補助整流平滑回路２９のチョークコイル１６の電圧をピーク整流する回路を設け、ラッチ回路２５は、そのピーク整流回路を介して補助整流平滑回路２９の出力電圧Ｖ_２９を間接的に検出し、当該検出電圧に基づいてラッチ停止動作を行う構成としてもよい。
【００３１】
ラッチ回路２５は、補助整流平滑回路２９の出力電圧Ｖ_２９をシリーズレギュレータ１８を介して検出するのではなく、補助整流平滑回路２９の出力電圧Ｖ_２９をそれ以外の手段により間接的に検出し、あるいは、直接的に検出し、当該検出電圧に基づいて、ラッチ停止動作を行う構成としてもよい。
【００３２】
さらに、例えば、図３に示されるように、主スイッチ３のスイッチング動作を停止させるための指令信号を外部から入力するための外部制御用の端子３１を設け、外部から外部制御用の端子３１を介して主スイッチ３のスイッチング動作停止の指令信号をＤＣ−ＤＣコンバータに加えることを可能にする構成を設けてもよい。この場合には、ラッチ停止阻止回路３２を設けることが好ましい。このラッチ停止阻止回路３２は、外部から外部制御用の端子３１を介して主スイッチ３のスイッチング動作停止の指令信号が加えられたことを検知したときには、その指令に従った主スイッチ３のスイッチング動作停止によって出力用整流平滑回路２８の出力電圧Ｖｏｕｔが低下してもラッチ回路２５にラッチ停止動作を行わせない構成を有しているものである。
【００３３】
さらに、例えば、図３の鎖線に示すように、入力電源低下時スイッチング停止回路３３を設けてもよい。この入力電源低下時スイッチング停止回路３３は、直流入力電源１から入力した電圧を検出し当該検出電圧が設定の電圧よりも低下したことを検知したときには主スイッチ３のスイッチング動作を停止させる構成を有するものである。この入力電源低下時スイッチング停止回路３３が設けられる場合にも、上記同様のラッチ停止阻止回路３２を設けることが好ましい。つまり、この場合には、ラッチ停止阻止回路３２は、入力電源低下時スイッチング停止回路３３により主スイッチ３のスイッチング動作が停止したことを検知したときには、その主スイッチ３のスイッチング動作停止によって出力用整流平滑回路２８の出力電圧Ｖｏｕｔが低下してもラッチ回路２５にラッチ停止動作を行わせない構成を有しているものである。
【００３４】
さらに、実施形態例では、ＤＣ−ＤＣコンバータはフォワードコンバータ方式のものであったが、本発明は、例えば、フライバックコンバータ方式等の他の電力変換回路方式のＤＣ−ＤＣコンバータにも適用可能である。
【００３５】
【発明の効果】
この発明によれば、補助整流平滑回路と制御回路を接続する制御電源供給路にシリーズレギュレータを介設した。このため、負荷短絡などに起因して出力用整流平滑回路の出力電圧と、補助整流平滑回路の出力電圧との比例関係が崩れて補助整流平滑回路の出力電圧が異常上昇しても、シリーズレギュレータから制御回路へは設定の電源電圧が供給される。これにより、制御回路に入力する電源電圧に対する制御回路の電圧ディレーティングを確保し易くなる。
【００３６】
また、シリーズレギュレータによって、制御回路に入力する電源電圧が設定値よりも上昇する変動が抑制されるので、例えば、電源電圧の設定値を今までよりも制御回路の耐圧上限電圧に近い電圧に設定しても、制御回路に耐圧上限電圧を超えた大きな電源電圧が加えられる事態を回避することができる。このため、電源電圧の設定値を制御回路の耐圧上限電圧の近傍の従来よりも高めの電圧に設定することによって、電源電圧の設定値と、ラッチ回路がラッチ停止を行うときの低電圧保護動作用の設定電圧との電圧差を広げることができる。これにより、電源電圧が正常な範囲内での降下変動であったのにラッチ回路がラッチ停止動作を行ってしまったという低電圧保護動作の誤動作を防止することができる。よって、低電圧保護動作に対する信頼性を高めることができる。
【００３７】
特に、主スイッチのスイッチング制御の精度を高めるために、高精度な低耐圧の制御回路が使用される場合があるが、この場合には、電源電圧の設定値と低電圧保護動作用の設定電圧との電圧差が小さくなるので、低電圧保護動作の誤動作が発生し易く問題であったが、この発明の特有な構成を備えることによって、その問題を容易に解決することができる。このことから、この発明の特有な構成は、低耐圧の制御回路が使用される場合に非常に有効である。
【００３８】
ところで、出力用整流平滑回路の出力電圧を直接的に検出して低電圧保護動作を行おうとすると、フォトカプラを使用することになる。フォトカプラは、寿命が限られており、かつ高温の環境下で使用できないという欠点がある。これに対して、この発明では、出力用整流平滑回路の出力電圧を補助整流平滑回路を利用して間接的に検出し、この検出電圧に基づいて低電圧保護動作を行う構成であり、フォトカプラを使用しない。このため、フォトカプラに起因した問題発生を抑制することができて、ＤＣ−ＤＣコンバータの高信頼性化を実現できる。
【００３９】
低電圧保護動作を行うラッチ回路は、補助整流平滑回路の出力電圧を直接的に検出して当該検出電圧に基づいてラッチ停止動作を行う構成である場合にも、補助整流平滑回路の出力電圧をシリーズレギュレータを介して間接的に検出し当該検出電圧に基づいてラッチ停止動作を行う構成である場合にも、同様のラッチ停止動作を行うことができる。補助整流平滑回路の出力部からラッチ回路に取り込まれる検出電圧の検出方式によらずに、本発明に特有な構成を備えることによって上記同様の優れた効果を奏することができる。
【００４０】
外部制御用の端子が設けられると共に、ラッチ停止阻止回路が設けられているものにあっては、ラッチ停止阻止回路によりラッチ停止することを回避しながら、ＤＣ−ＤＣコンバータの外部から動作制御を可能にする効果がある。
【００４１】
入力電源低下時スイッチング停止回路が設けられると共に、ラッチ停止阻止回路が設けられているものにあっては、入力電源低下時スイッチング停止回路によって、外部からＤＣ−ＤＣコンバータに供給される入力電圧が設定の電圧よりも低下した場合には主スイッチのスイッチング動作が停止してＤＣ−ＤＣコンバータの動作を停止させることができる。その上、そのように入力電圧の異常により主スイッチのスイッチング動作が停止した場合には、ラッチ停止阻止回路によってラッチ停止を阻止できるので、入力電圧回復後の再起動が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータの一実施形態例を示す回路図である。
【図２】その他の実施形態例を示す回路図である。
【図３】さらに、その他の実施形態例を示す回路図である。
【図４】従来のＤＣ−ＤＣコンバータの一例を示す回路図である。
【符号の説明】
１直流入力電源
２トランス
３主スイッチ
４ＰＷＭ制御ＩＣ
５，２３ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ
６，７，２０，２１，２２抵抗体
８ツェナーダイオード
９，１０，１４，１５ダイオード
１１，１６チョークコイル
１２，１７，２４コンデンサ
１３負荷装置１８シリーズレギュレータ
１９ＰＮＰトランジスタ
２５ラッチ回路
２６ＰＷＭ変調部
２７起動回路
２８出力用整流平滑回路
２９補助整流平滑回路

Claims

トランスの一次側に設けられた主スイッチのスイッチング動作によって、トランスの二次側から交流電力が出力され、当該交流電力がトランスの二次側に接続された出力用整流平滑回路により直流に変換される構成を備えたＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、主スイッチのスイッチング動作を制御する制御回路と、トランスに設けた補助コイルの交流の出力電力を整流平滑して直流に変換する補助整流平滑回路と、この補助整流平滑回路の出力部と制御回路を接続する制御電源供給路と、補助整流平滑回路の出力電圧を出力用整流平滑回路の出力電圧と見なして検出し当該検出電圧が低電圧保護動作用の設定電圧よりも低下したことを検知したときに主スイッチのスイッチング動作を停止させてＤＣ−ＤＣコンバータをラッチ停止させるラッチ回路とが設けられており、前記制御電源供給路には、補助整流平滑回路から出力された電圧を利用して制御回路の設定の電源電圧を生成して制御回路に供給するシリーズレギュレータが介設されており、補助整流平滑回路の出力電圧上昇に起因して制御回路の耐圧上限電圧よりも高い電源電圧が制御回路に供給される事態を防止することを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ。
シリーズレギュレータは、補助整流平滑回路の出力電圧が設定の制御回路の電源電圧以下に低下したときには、補助整流平滑回路の出力電圧の低下に応じて、シリーズレギュレータから出力する電圧が低下する構成と成し、ラッチ回路は、シリーズレギュレータから出力された電圧を検出し当該検出電圧が低電圧保護動作用の設定電圧よりも低下したことを検知したときにラッチ停止動作を行うことを特徴とする請求項１記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
ラッチ回路は、補助整流平滑回路の出力電圧を直接的に検出し当該検出電圧が低電圧保護動作用の設定電圧よりも低下したことを検知したときにラッチ停止動作を行うことを特徴とする請求項１記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
出力用整流平滑回路は平滑用のチョークコイルを有する構成と成し、そのチョークコイルに二次コイルが設けられており、補助整流平滑回路は、トランスの二次コイルに接続するのに代えて、チョークコイルの二次コイルに接続されており、当該補助整流平滑回路は、チョークコイルの二次コイルから出力される交流電力を整流平滑する構成と成していることを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
主スイッチのスイッチング動作を停止させるための指令信号を外部から入力するための外部制御用の端子が設けられており、外部から外部制御用の端子を介して主スイッチのスイッチング動作停止の指令信号が入力したことを検知したときには、その指令信号に基づいた主スイッチのスイッチング動作停止によって出力用整流平滑回路の出力電圧が低下してもラッチ回路にラッチ停止動作を行わせないためのラッチ停止阻止回路が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
外部からトランスの一次コイル側に入力する電圧を検出し当該検出電圧が設定の電圧よりも低下したことを検知したときに主スイッチのスイッチング動作を停止する入力電圧低下時スイッチング停止回路が設けられており、当該入力電圧低下時スイッチング停止回路により主スイッチのスイッチング動作が停止されたことを検知したときには、その主スイッチのスイッチング動作停止によって出力用整流平滑回路の出力電圧が低下してもラッチ回路にラッチ停止動作を行わせないためのラッチ停止阻止回路が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１つに記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。