JP2005051932A - Power unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直流電源によって発生される電圧を調整して外部に供給する電源装置に於いて、入力電圧に瞬断が生じた場合に出力側電圧の異常昇圧を防止し、回路の構成部品の破損を防止する電源瞬断検出回路を有する電源装置に関する。 In the power supply device that adjusts the voltage generated by the DC power supply and supplies it to the outside, the present invention prevents abnormal boosting of the output side voltage when an instantaneous interruption occurs in the input voltage. The present invention relates to a power supply apparatus having a power supply interruption detection circuit that prevents damage.
近年、例えばニッケル・カドミウム(NiCd)電池やニッケル・水素(NiH)電池等乾電池を電力源とする電子機器が一般に多く使用されている。これらの、乾電池は比較的低い領域の出力電圧を有するため、乾電池の供給可能な電圧と電子機器で使用される電圧とは必ずしも一致せず、この為、DC/DCコンバータと呼ばれる電圧変換装置を使用して、乾電池の出力電圧を変換することにより、電子回路に対して電源電圧を安定的に供給している。 In recent years, for example, electronic devices using a dry battery as a power source such as a nickel-cadmium (NiCd) battery or a nickel-hydrogen (NiH) battery are generally used. Since these dry batteries have an output voltage in a relatively low region, the voltage that can be supplied by the dry battery and the voltage used in the electronic device do not always match. For this reason, a voltage conversion device called a DC / DC converter is used. In use, the power supply voltage is stably supplied to the electronic circuit by converting the output voltage of the dry battery.
ここで、図14及び、図15を用いて従来の昇圧型DCDCコンバータ形式の電源装置の説明をする。図14に於いて乾電池149から入力電圧Vbが与えられると、電圧変換回路141により出力電圧Voに変換され負荷回路147に供給される。出力電圧Voは同時に位相補償型誤差増幅器142に供給され、位相補償をかけられた後、PWM制御回路143へと供給される。PWM制御回路143では、この入力と三角波発振回路144からの信号とを比較する事によりPWM信号を生成する。このPWM信号により電圧変換回路141のスイッチングトランジスタをオンオフし、その出力を整流する事により、所定の出力電圧Voを得る。
Here, a conventional step-up DCDC converter type power supply apparatus will be described with reference to FIGS. 14 and 15. FIG. In FIG. 14, when the input voltage Vb is given from the dry battery 149, it is converted into the output voltage Vo by the
更にこのPWM制御回路143はソフトスタート制御回路145及び、MAX−Duty制御回路146により起動時のラッシュ電流制限とか過渡時の最大出力電圧の制限等の制御を行っている。ここで、上記電圧変換回路141の具体例を図15に示す。1例として図15の昇圧型コンバータに付いてその動作を説明する。図15に示す電圧変換回路は入力電圧を昇圧して出力する昇圧型コンバータの構成例である。この電圧変換回路141に於いて、トランジスタQ151のドレインは、チョークコイルL151を介して電源端子151aに接続され、ソースは接地されている。又、ゲートには、図示しないPWM生成回路(PWM:Pulse Width Modulation)からのスイッチングパルスの入力を受けるためのパルス入力端子151bが接続されている。
Further, the
トランジスタQ151とチョークコイルL151の接続点にはダイオード(ショットキーバリアダイオード)D151のアノードが接続され、このダイオードD151のカソードにはコンデンサC151が接続されて、コンデンサC151の他端は接地されている。ダイオードD151とコンデンサC151の結合点には、負荷回路147への出力端子151cと、図15のエラーアンプ(位相補償型誤差増幅器)142へのフィードバック端子151dが接続されている。トランジスタQ151はNチャンネルMOS-FET(Metal Oxide Semiconductor‐Field Effect Transistor)であり、パルス入力端子151dからのスイッチングパルスに応じてON/OFFの状態を取る事により、スイッチング素子として機能する。
The node of the transistor Q151 and the choke coil L151 is connected to the anode of a diode (Schottky barrier diode) D151, the capacitor C151 is connected to the cathode of the diode D151, and the other end of the capacitor C151 is grounded. An output terminal 151c to the
このスイッチングパルスによってトランジスタQ151がONからOFFにスイッチされると、チョークコイルL151とダイオードD151との接続点には、チョークコイルL151による励磁エネルギーが放出される事により、電源端子151aの電圧より高い電圧が発生し、コンデンサC151が充電される。又、この接続点の電圧は、その後次第に低下し、次に再びトランジスタQ151がONするときには接地電圧にほぼ等しい電圧になる。従って、ダイオードD151のアノードにはスイッチングパルスに応答した電圧変動が現れ、その変動をダイオードD151により整流すると、入力された電圧より高い電圧が得られる。この電圧はコンデンサC151により平滑されて出力端子151cから取り出され、負荷に供給される。又、フィードバック端子151dからは出力端子151cと同じ電圧が出力され、図15のエラーアンプ(位相補償型誤差増幅器)142に供給される。図15のエラーアンプ(位相補償型誤差増幅器)142では、フィードバック端子151dから出力された電圧の変動分が増幅され、更に位相補償を受けた後、次段のPWM生成回路143で三角波発振回路144の出力とレベル比較され、PWM信号が生成される。このPWM信号により、スイッチングパルス出力が制御される。
When the transistor Q151 is switched from ON to OFF by this switching pulse, the excitation energy from the choke coil L151 is released at the connection point between the choke coil L151 and the diode D151, so that the voltage higher than the voltage of the power supply terminal 151a. Occurs and the capacitor C151 is charged. The voltage at this connection point gradually decreases thereafter, and when the transistor Q151 is turned on again, it becomes a voltage substantially equal to the ground voltage. Therefore, a voltage fluctuation in response to the switching pulse appears at the anode of the diode D151. When the fluctuation is rectified by the diode D151, a voltage higher than the input voltage is obtained. This voltage is smoothed by the capacitor C151, extracted from the output terminal 151c, and supplied to the load. The same voltage as that of the output terminal 151c is output from the feedback terminal 151d and supplied to the error amplifier (phase compensation type error amplifier) 142 of FIG. In the error amplifier (phase compensation type error amplifier) 142 of FIG. 15, the fluctuation of the voltage output from the feedback terminal 151d is amplified and further subjected to phase compensation, and then the triangular
また、特許文献1には、入力電圧が急激に上昇した際にスイッチング素子に過電流が流れることを阻止するために、入力交流電圧の瞬断が発生すると、その期間では比較手段に整流回路からの電圧が供給されないので比較手段はパルスを発生せず、したがって、このときパルス検出回路はパルスを検出できず、遮断信号を出力し、そして、パルス検出回路はこの遮断信号を約20msec遅延させて出力するので、瞬断が解消してもその後、約20msecの間、遮断信号が出力され、ドライブパルス生成回路はパルス検出回路から遮断信号が入力されたときはドライブパルスの生成を停止し、スイッチング素子をオフ状態にする電源装置が開示されている。
Further, in
また、特許文献2には、主電源の電源断等によるDC/DCコンバータの出力電圧の急峻な立ち上がりを防止するために、DC/DCコンバータのスタート回路であって、主電源からDC/DCコンバータの一次側に供給される電圧が基準電圧を超えたときにソフトスタート回路を再起動するDC/DCコンバータのスタート回路が開示されている。
乾電池を使用した電源装置では、一般に乾電池は電池ホルダーに収納され、その内部に設けられた電極を介して負荷に電源が供給される。 この時、電池電極とホルダー側電極間の接触抵抗を小さく保つ為に、通常ホルダー側電極はスプリング構造を採ったり、板バネ形状を採るなどして常に電池電極へ一定の圧力を加えながら接触させる構造を採っている。この場合、セットに何らかの振動やショックを与えると、この電極が振動する事により電池電極との接触が一時的に遮断される場合が有る。この現象を瞬断現象という。 In a power supply device using a dry battery, the dry battery is generally housed in a battery holder, and power is supplied to a load via an electrode provided in the battery holder. At this time, in order to keep the contact resistance between the battery electrode and the holder-side electrode small, the holder-side electrode is usually brought into contact with the battery electrode while always applying a certain pressure by adopting a spring structure or a plate spring shape. It has a structure. In this case, when any vibration or shock is applied to the set, the contact with the battery electrode may be temporarily interrupted due to the vibration of the electrode. This phenomenon is called an instantaneous interruption phenomenon.
この現象がDC−DCコンバータ形式を採る電源装置の稼動中に発生すると、DC−DCコンバータの一次側入力DC電圧を示すUNREG電圧の供給が一瞬途絶える為、PWM信号はフルデューティー迄変化する。そして瞬断したUNREG電圧が正常値に復帰した時PWM信号がフルデューティーに有る為、出力電圧は通常電圧より高い電圧となる(EX:200%程度)。この過電圧が負荷側に接続されるデバイスの耐圧を超える場合、各デバイスを破損させる。又、この出力電圧が直接PWM制御ICのエラー入力ピンに接続されている場合はPWM制御IC自身を破壊する等の不都合が生ずる。 When this phenomenon occurs during the operation of the power supply apparatus adopting the DC-DC converter format, the supply of UNREG voltage indicating the primary side input DC voltage of the DC-DC converter is momentarily interrupted, so that the PWM signal changes to full duty. Since the PWM signal is at full duty when the instantaneously interrupted UNREG voltage returns to the normal value, the output voltage is higher than the normal voltage (EX: about 200%). When this overvoltage exceeds the withstand voltage of the device connected to the load side, each device is damaged. Further, when this output voltage is directly connected to the error input pin of the PWM control IC, inconvenience such as destruction of the PWM control IC itself occurs.
本発明はこの様な課題に鑑みてなされたものであり、乾電池からの供給電圧が瞬断した場合でもPWM信号の変化上限値(MAX−Duty)を強制的に下げる事により負荷側に過大な電圧が供給される事を防止し負荷に接続されるデバイスの破壊を防止すると供に、当該出力電圧を帰還信号として供給されているPWM制御ICの破壊を防止する電源装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems. Even when the supply voltage from the dry battery is momentarily interrupted, the PWM signal change upper limit value (MAX-Duty) is forcibly lowered to make it excessive on the load side. An object of the present invention is to provide a power supply apparatus that prevents the supply of a voltage and prevents the destruction of a device connected to a load, and prevents the destruction of a PWM control IC supplied with the output voltage as a feedback signal. And
ここで、特許文献1は入力交流電圧の瞬断時にスイッチング素子をオフ状態にするものである。また、特許文献2は一次側入力が規定レベルを超えた事を検出し、DC/DCコンバータのソフトスタート回路に再起動を掛けるものである。これに対して、本発明では、特許文献1のように出力を停止するものではなく、一次側入力が規定値以下に下がった事を検出し、PWM信号の可変最大値(MAX−Duty)を低下させる事により、次に一次側入力が正常値に復帰した時に発生するオーバーシュート量に制限を掛ける。特許文献2の様にソフトスタートの再起動と違って、MAX−Duty制限の場合に出力電圧の立ち上がり時間が急速に回復出来る。
Here,
本発明の電源装置では上記課題を解決するために、一次側入力DC電圧が微小時間の切断の瞬断現象を起こした時、その電圧変化を検出する瞬断現象検出手段と、瞬断現象検出手段により入力DC電圧の瞬断現象を検出したとき、電圧変換手段における変換動作をパルス幅を可変させることにより制御するパルス幅制御手段と、瞬断現象検出手段により入力DC電圧の瞬断現象を検出したとき、パルス幅制御手段のパルス幅の可変上限値を下げるように制御する可変上限値制御手段とを備えた。 In order to solve the above-described problem, the power supply device of the present invention has an instantaneous interruption phenomenon detecting means for detecting a change in voltage when the primary side input DC voltage causes an instantaneous interruption phenomenon of minute time, and instantaneous interruption phenomenon detection. When the instantaneous interruption phenomenon of the input DC voltage is detected by the means, the pulse width control means for controlling the conversion operation in the voltage conversion means by changing the pulse width, and the instantaneous interruption phenomenon of the input DC voltage is detected by the instantaneous interruption phenomenon detection means. Variable upper limit control means for controlling so as to lower the variable upper limit of the pulse width of the pulse width control means when detected.
例えば、乾電池等から電池ホルダー経由で電源供給されるDC−DCコンバータ形式の直流電源装置に於いて、機器の振動等により発生する電池と電池ホルダーの接触不良等により生ずる電源の瞬断現象の発生時に、一次側入力電圧が限度電圧以下に下がる事によりパルス幅制御信号がフルデューティーまでシフトし、その後入力電圧が正常値に復帰すると、過渡的に二次側出力に過大出力電圧が出力される。これにより、二次側出力への異常電圧が発生することによりパルス幅制御手段の制御用IC及び負荷回路等の破壊を引き起こす。 For example, in a DC-DC converter type DC power supply that is supplied with power from a dry battery or the like through a battery holder, the occurrence of a momentary power interruption phenomenon caused by poor contact between the battery and the battery holder caused by vibrations of the device, etc. Sometimes, when the primary side input voltage falls below the limit voltage, the pulse width control signal shifts to full duty, and then when the input voltage returns to the normal value, an excessive output voltage is transiently output to the secondary side output. . As a result, an abnormal voltage to the secondary side output is generated, thereby causing destruction of the control IC and the load circuit of the pulse width control means.
本発明はこの瞬断現象を検知し、その検知信号を利用しDC−DCコンバータのスイッチング動作を制御する際に、パルス幅制御信号の可変上限値(MAX−Duty)を下げるように制御することにより出力側に過大電圧が発生する事を防止する。 The present invention detects this instantaneous interruption phenomenon, and controls to reduce the variable upper limit value (MAX-Duty) of the pulse width control signal when the detection signal is used to control the switching operation of the DC-DC converter. Prevents overvoltage from occurring on the output side.
本発明によれば、電源装置への電源供給端に設けられた瞬断現象検出手段により、入力電圧が規定値未満に達した事が検出された場合には、電源装置のON/OFF回路を制御する事により、電源装置を強制的にOFF状態に遷移させるか、パルス幅制御信号の可変上限値(MAX−Duty)を下げる事により、過大な出力電圧が負荷に印加される事による負荷装置の破壊、又は電源制御用ICの破損を防止する事が出来る。 According to the present invention, when it is detected by the instantaneous interruption phenomenon detecting means provided at the power supply terminal to the power supply device that the input voltage has reached less than the specified value, the ON / OFF circuit of the power supply device is set. By controlling, the power supply device is forced to transition to the OFF state, or the variable upper limit value (MAX-Duty) of the pulse width control signal is lowered to apply an excessive output voltage to the load. Or damage to the power supply control IC can be prevented.
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に本発明による電源装置の概略構成例を示す。
本電源装置は、乾電池10による電力供給源である直流電源Vbと直流電源Vbを保護するヒューズFu11と、直流電源Vbからの出力電圧を所望の電圧Voに変換する電圧変換回路1と、この電圧変換回路1より出力される電圧Voの変動分を増幅し、位相補償を施す位相補償型誤差増幅器3と、前記位相補償型誤差増幅器3の出力と別途設けられた三角波発振器5の出力とを比較する事により、PWM信号を発生させるPWM制御回路4と、別途設けられた電源SW9より出力される起動信号を受信して、前記電源装置を起動させると共に起動時のラッシュ電流を低減させるソフトスタート制御回路6と、起動時に過大な出力電圧の発生を押さえる為に、PWM信号の変化上限値を制限する為のMAX−Duty制御回路7と、更に、前出の瞬断現象を検出する為の瞬断現象検出回路2によって構成される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic configuration example of a power supply device according to the present invention.
This power supply apparatus includes a DC power supply Vb that is a power supply source by the dry battery 10, a fuse Fu11 that protects the DC power supply Vb, a
[瞬断現象検出回路]
次に、図2を用いて瞬断現象検出回路の詳細を説明をする。
入力端子には入力電圧Viが接続されており、更に安定化電源21の入力部が接続される。この安定化電源21は出力部に比較的大容量のコンデンサC1が接続されており入力電圧Viが瞬間的な変動を起こしても出力が安定に保たれる機能を有し、その出力は第一のコンパレータ22及び第二のコンパレータ23の電源端子へ接続されると共に定電流源I1へと供給されている。又、入力端子には抵抗R1の一端が接続されている。抵抗R1の他の一端は抵抗R2の一端に接続されると共に、コンパレータ22の+入力端子に接続されている。抵抗R2の他の一端はGNDに接地されている。コンパレータ22の−入力端子は基準電源Vref1の+側端子に接続され、基準電源Vref1の他の−側端子は接地されている。コンパレータ22の出力端子は、Nch MOSFET Q1のゲート(Gate)へ接続されており、Q1のソース(Source)は接地されている。Q1のドレイン(Drain)は定電流源I1の出力端子へ接続されると共に、コンデンサC2の一方の端子に接続され更に、コンパレータ23の−入力端子へ接続されている。C2の他方の端子は接地されている。
[Instantaneous interruption phenomenon detection circuit]
Next, details of the instantaneous interruption phenomenon detection circuit will be described with reference to FIG.
An input voltage Vi is connected to the input terminal, and an input unit of the stabilized
コンパレータ23の+入力端子は基準電源Vref2の+側端子に接続され、基準電源Vref2の他の−側端子は接地されている。コンパレータ23の出力端子は図1の瞬断現象検出回路2の出力端子OUT−1へと接続されており図1のPWM制御回路4、又は、MAX−Duty制御回路7へと接続される。
The + input terminal of the comparator 23 is connected to the + side terminal of the reference power supply Vref2, and the other − side terminal of the reference power supply Vref2 is grounded. The output terminal of the comparator 23 is connected to the output terminal OUT-1 of the instantaneous interruption
この出力端子OUT−1がMAX−Duty制御回路7へと接続される回路形式の場合、前述の瞬断時間が短い時、Duty制限を十分かけられない場合が有るので、コンパレータ23からの出力信号を適切な時間延長する回路が必要となる。この回路に付いて図3及び、図4を用いて説明する。図3にコンパレータ23と出力端子OUT−1の間に出力信号持続時間拡張回路31を設けた例を示す。この出力信号持続時間拡張回路31は一例として図4に示す様に、コンパレータ23からの出力信号がトリガとなるまで状態を維持するワンショットマルチバイブレータ41と、コンパレータ23からの出力信号とワンショットマルチバイブレータ41の出力信号との論理積を演算するアンドゲート42とを有する回路構成により実現できる。
In the case of a circuit type in which the output terminal OUT-1 is connected to the MAX-Duty control circuit 7, when the aforementioned instantaneous interruption time is short, there may be a case where the duty limitation cannot be sufficiently applied. It is necessary to provide a circuit that extends the time for an appropriate time. This circuit will be described with reference to FIG. 3 and FIG. FIG. 3 shows an example in which an output signal
次に、図2〜4及び、動作概念を示す図5〜7を用いて動作の詳細を説明をする。
まず、図5Aで示すVinの入力電圧Viが前述の瞬断現象により、A点からB点までの瞬断領域51が現れ、予め定められた数式1で示す電圧VS1以下に低下したとする。ここで、VS1は数式1で規定される基準電圧である。
Next, details of the operation will be described with reference to FIGS. 2 to 4 and FIGS.
First, it is assumed that the Vin input voltage Vi shown in FIG. 5A appears due to the above-mentioned instantaneous interruption phenomenon, and an
(数式1)
VS1=(R1+R2)Vref1/R2
(Formula 1)
VS1 = (R1 + R2) Vref1 / R2
そうすると、コンパレータ22により電圧低下部分が検出され、図5Bの様なパルスがコンパレータ22の出力として得られる。通常コンパレータ22の出力は“ハイ(H)”レベルの出力に保たれている為、C2の両端はQ1によってショートされているが、図5Bの様な負極性のパルスがQ1のゲート(Gate)に加わるとQ1はカットオフとなり、C2には定電流源I1により規定される一定電流での充電が開始される。
Then, the voltage drop portion is detected by the
この事により、C2{コンパレータ23の−入力端子}には図5Cの様な鋸歯状波が発生する。この鋸歯状波はコンパレータ23により、基準電源Vref2と比較され図5Dの様なパルスが、その出力として得られる(C点で出力反転)。この図5Dのパルスを図1のPWM制御回路4若しくは、MAX−Duty制御回路7へ供給する事により、PWM信号を強制停止させるか、PWM信号のMAX−Duty制限値を強制的にさげる事により、前述の効果を得る事ができる。
As a result, a sawtooth wave as shown in FIG. 5C is generated at C2 {the negative input terminal of the comparator 23}. This sawtooth wave is compared with the reference power source Vref2 by the comparator 23, and a pulse as shown in FIG. 5D is obtained as its output (output inversion at point C). By supplying the pulse of FIG. 5D to the
図5E〜FにPWM信号の強制停止又は、PWM信号のMAX−Duty制限値の強制低下を実施しない場合の電源装置の動作を例示している。
この場合、図5AのA点〜B点間で瞬断が発生したとすると、A点で入力電圧が急低下する為に出力電圧は次第に低下を始め、PWM信号はその出力電圧のフィードバックを受けて、そのデューティ(Duty)を最大値迄変化させる。次に、B点で入力電圧が正常値に復帰すると、PWM信号のデューティ(Duty)が最大値に有る為、出力電圧は、本来の設定電圧をはるかに超えた(ex:200%程度)過大な出力電圧が発生する。
5E to 5F illustrate the operation of the power supply apparatus when the PWM signal is not forcibly stopped or the MAX-Duty limit value of the PWM signal is not forcibly reduced.
In this case, if a momentary interruption occurs between points A and B in FIG. 5A, the output voltage starts to gradually decrease because the input voltage suddenly decreases at point A, and the PWM signal receives feedback of the output voltage. Then, the duty is changed to the maximum value. Next, when the input voltage returns to the normal value at point B, the output voltage is much higher than the original set voltage (ex: about 200%) because the duty (duty) of the PWM signal is at the maximum value. Output voltage is generated.
次に、図5GにPWM信号を強制停止させた場合の動作を例示している。
この場合、A点で入力電圧が急低下すると、前述のコンパレータ22、23の働きで図5Dの様な検出パルスを得、このパルスをPWM制御回路4に供給する事により、PWM信号の発生を強制停止させる。その為、電源装置の出力も停止し、負荷回路8や、PWM制御回路4の制御ICへの過大電圧の印加を防止出来る。更に、図5H〜IにPWM信号のMAX−Duty制限値を強制的にさげる処理を実施した場合の動作を例示している。
Next, FIG. 5G illustrates an operation when the PWM signal is forcibly stopped.
In this case, when the input voltage suddenly drops at the point A, the detection pulses as shown in FIG. 5D are obtained by the above-described operations of the
この場合、A点で入力電圧が急低下すると、前述のコンパレータ22、23の働きで図5Dの様な検出パルスを得、このパルスをMAX−Duty制御回路7に供給する事により、PWM信号のMAX−Duty制限値を強制的にさげる事により、入力電圧がB点で復帰した時の出力電圧のオーバーシュート量を最小限に抑える事が出来るので、負荷回路8や、PWM制御回路4の制御ICへの過大電圧の印加を防止出来る。
In this case, when the input voltage suddenly drops at the point A, the detection pulses as shown in FIG. 5D are obtained by the above-described operations of the
ところで、瞬断時間がPWM信号の応答時間に比較して短い場合は、僅かな出力変動で済むため、本発明の様な対策を取ると、かえって出力変動を増大する可能性がある為、前述のQ1,I1,C2,Vref2, コンパレータ23により構成される回路を用いて、I1,C2,Vref2で定められる数式2の時間(t)以下のパルスは無視する構成としている。
By the way, when the instantaneous interruption time is shorter than the response time of the PWM signal, only a slight output fluctuation is required. Therefore, if measures such as those of the present invention are taken, the output fluctuation may be increased. Using the circuit composed of Q1, I1, C2, Vref2, and the comparator 23, the pulse below the time (t) in
(数式2)
T=CVref2/I
但し、C=C2の容量、I=I1の電流量
(Formula 2)
T = CVref2 / I
However, C = C2 capacity, I = I1 current amount
又、コンパレータ23の出力パルスの幅がPWM信号の応答時間に比較して短い場合、 MAX−Dutyの制限値を変えようとしても適正な変更を加えられない場合がある為、コンパレータ23の出力パルスに適当な固定時間のパルスを追加する事によってこの様な不具合を解消する。この対策の構成例を図3〜4及び図7に示す。 In addition, when the output pulse width of the comparator 23 is shorter than the response time of the PWM signal, an appropriate change may not be applied even if the limit value of MAX-Duty is changed. Such a problem is solved by adding a pulse having an appropriate fixed time. A configuration example of this countermeasure is shown in FIGS.
図3はコンパレータ23の出力端子に出力信号持続時間拡張回路31を追加した回路例を示す。又、図4に出力信号持続時間拡張回路の具体的実施例を示す。図4に示す様に、コンパレータ23の出力をANDGate42の一方の入力に加えると共に、ワンショットマルチバイブレータ41の入力端子へと印加する。一方このワンショットマルチバイブレータ41の出力をAND−Gate42の他方の入力端子へ印加すると、図7Cに示す様にコンパレータ23の出力パルス幅が拡張されたパルスを得る事が出来る。図6に出力信号持続時間拡張回路を追加した場合の動作タイミングチャートを示す。
FIG. 3 shows a circuit example in which an output signal
これにより、図6Aに示すコンパレータ23出力があると、図6Bに示す拡張時間61が拡張された出力信号の持続時間拡張出力が出力され、図6Cに示すMAX−Dutyに制限を加えた場合のデューティが制御されたPWM波形となるので、図6Dに示すMAX−Dutyに制限を加えた場合のピークが抑えられた出力電圧変動となる。この場合前述と同様な動作で入力電圧瞬断時の本電源装置の過大出力電圧の発生を防止できる。 Accordingly, when there is an output from the comparator 23 shown in FIG. 6A, an output of the extended duration of the output signal in which the extension time 61 shown in FIG. 6B is extended is output, and the MAX-Duty shown in FIG. 6C is limited. Since the duty-controlled PWM waveform is obtained, the output voltage fluctuation is suppressed when the limit is applied to the MAX-Duty shown in FIG. 6D. In this case, it is possible to prevent the occurrence of an excessive output voltage of the power supply apparatus when the input voltage is momentarily interrupted by the same operation as described above.
図8は、衝撃値検出型瞬断現象検出回路の詳細を示す回路図である。
図2の瞬断現象検出回路のコンパレータ22の+入力端子に接続される抵抗R1および抵抗R2を、図8に示すように圧電素子で構成されるショックセンサー81およびセンサー出力を増幅するセンサーアンプ82に替える。図9は衝撃値検出型瞬断現象検出回路の動作を示すタイミングチャートであり、これにより、図9Aに示す装置への衝撃入力があると、図9Bに示すセンサー出力が出力され、図9Dに示すセンサーアンプ出力が出力され、図9Dに示す衝撃値小92より大きく衝撃値検出規格境界値91を越えた衝撃値大93のコンパレータ出力が出力される。図9Cに示すコンパレータ出力は図5Dに示したコンパレータ出力に相当する。これ以降の動作は、図5E以降の動作と同様である。
FIG. 8 is a circuit diagram showing details of the impact value detection type instantaneous interruption phenomenon detection circuit.
A resistance R1 and a resistance R2 connected to the + input terminal of the
[MAX−Duty制限回路]
MAX−Duty制限回路の一構成例を図10に示す。
図10より、三角波105が入力端子Eに印加されると、オペアンプ102により増幅されてF点に出力される。オペアンプ102の増幅率は抵抗R12と抵抗R11の比で決定される。通常動作時はオペアンプ102の+入力には基準電圧Ref:A(Va)が入力されている。図1の瞬断現象検出回路2の出力が“ハイ(H)”レベルに有る為、図11Bに示すようにF点の三角波105は基準電圧Ref:A(Va)によって設定される平均直流電位の上に重畳された状態で出力されており、次段のコンパレータ103の+入力端子へ供給される。コンパレータ103の−端子には図1の位相補償型誤差増幅器3からのエラー信号が入力されるので、系の安定状態に於いては図11Bに示す様にエラー信号は、三角波のほぼ中心に位置しており、コンパレータ103の出力(PWM出力)は図11Cに示す様に通常動作時のデューティ112(Duty:Ds)で動作を続ける。
[MAX-Duty restriction circuit]
An example of the configuration of the MAX-Duty restriction circuit is shown in FIG.
From FIG. 10, when the triangular wave 105 is applied to the input terminal E, it is amplified by the
前述の図11Bに示すようにエラー信号の可変範囲111をΔVeとし、その下限直流レベルをVe1、上限直流レベルをVe2とすると、エラー入力が下限のVe1になった時、PWM出力は図11Dの様に113で示すMAX−Duty:Daで動作する。エラー入力はこのVe1以下に下る事は出来ないのでPWM信号の幅もこれ以上増加は出来ない。この時のDutyがMax−Dutyである。 As shown in FIG. 11B, when the error signal variable range 111 is ΔVe, the lower limit DC level is Ve1, and the upper limit DC level is Ve2, when the error input becomes the lower limit Ve1, the PWM output is as shown in FIG. 11D. Similarly, the operation is performed at MAX-Duty: Da indicated by 113. Since the error input cannot fall below Ve1, the width of the PWM signal cannot be further increased. The duty at this time is Max-Duty.
ここで、前述の瞬断現象が発生した事を想定すると、瞬断現象検出信号106が図10のK点に入力され、スイッチSW1をOFFに、スイッチSW2をONに切り換えるのでオペアンプ102の+入力に印加されるRefはRef:Bに切り替えられる。このRef電圧は予めVa>Vbに設定されているのでオペアンプ102の出力であるF点の信号は図11Eの様に、三角波の中心直流電位がVbまで下がる。UNREG入力が瞬断しているので、当然H点へのエラー入力は下限のVe1まで下がってくるので、PWM出力は図11Fの様になり、116で示すDuty:Dbを出力する事になる。三角波のDCバイアス点が下がっている為、通常動作時と同じVe1というエラーレベルが コンパレータ103へ入力されても、図11DのDa113より図11FのDb116が小さくなる。つまり、MAX−Dutyが制限された事になる。
Here, assuming that the above-mentioned instantaneous interruption phenomenon has occurred, the instantaneous interruption phenomenon detection signal 106 is input to the point K in FIG. 10, and the switch SW1 is turned OFF and the switch SW2 is turned ON. The Ref applied to is switched to Ref: B. Since this Ref voltage is set in advance to Va> Vb, the signal at the point F, which is the output of the
MAX−Dutyを制限する方法として、その他の方法としては、PWMを生成するコンパレータ103に図12に示す3入力タイプのコンパレータ121を使用し、エラー入力そのものにリミッターを掛ける方法も有る。図12において、通常動作時はスイッチSW1がON、スイッチSW2がOFFとし、Vc及び、Vdをエラー入力の下限値Ve1に対して、Ve1>Vc、Ve1<Vdの関係に設定しておく。 As another method for limiting the MAX-Duty, there is a method in which a 3-input type comparator 121 shown in FIG. In FIG. 12, in the normal operation, the switch SW1 is turned on and the switch SW2 is turned off, and Vc and Vd are set in a relationship of Ve1> Vc and Ve1 <Vd with respect to the lower limit value Ve1 of the error input.
通常動作時はVc<Ve1なのでエラー入力はVcの制限を受ける事なく図13Aに示す132のレベルで動作し、その入力に応じて図11Bに示すエラー入力がセンター値でのPWM出力のように、通常動作時のデューティDs133のPWM出力が出力される。瞬断現象が起きると、図12の瞬断現象検出信号106によりスイッチSW1がOFF、スイッチSW2がONに切り替えられる。ところが、Vd>Ve1に設定されており、エラー入力の下限値よりも高い入力がコンパレータ103の同極性の入力端子に入力されるので、エラー入力は無視され、PWM出力はVdの電圧で比較された図13Cに示す瞬断検出動作時のPWM出力として134で示すMAX−Duty:Dbのパルス幅で出力される事になり結果として、Duty制限が掛かった事になる。
During normal operation, Vc <Ve1, so the error input operates at the
この発明の電源装置は、携帯用電子機器としてのデジタルカメラやカメラ一体型ビデオレコーダの撮像素子や光学系の駆動機構に対する電源電圧を乾電池から供給する場合に適用することができる。 The power supply apparatus according to the present invention can be applied to a case where a power supply voltage is supplied from a dry battery to a digital camera or portable camera-integrated video recorder as a portable electronic device.
1…電圧変換回路、2…瞬断現象検出回路、3…位相補償型誤差増幅器、4…PWM制御回路、5…三角波発振器、6…ソフトスタート制御回路、7…MAX−Duty制御回路、8…負荷回路、9…電源スイッチ、10…乾電池、11…ヒューズ、21…安定化電源、22…コンパレータ、23…コンパレータ、31…出力信号持続時間拡張回路、41…ワンショットマルチバイブレータ、42…アンドゲート、81…ショックセンサー、82…センサーアンプ、101…インバータ、102…オペアンプ、103…コンパレータ、105…三角波入力、106…瞬断現象検出信号、107…エラー入力、108…PWM出力
DESCRIPTION OF
Claims (6)
一次側入力DC電圧が微小時間の切断の瞬断現象を起こした時、その電圧変化を検出する瞬断現象検出手段と、
上記瞬断現象検出手段により入力DC電圧の瞬断現象を検出したとき、上記電圧変換手段における変換動作をパルス幅を可変させることにより制御するパルス幅制御手段と、
上記瞬断現象検出手段により入力DC電圧の瞬断現象を検出したとき、上記パルス幅制御手段のパルス幅の可変上限値を下げるように制御する可変上限値制御手段と、
を備えたことを特徴とする電源装置。 In a DC-DC converter type power supply apparatus that converts a primary side input DC voltage into a secondary side output DC voltage by a voltage conversion means and outputs the converted voltage.
When the primary side input DC voltage causes a momentary disconnection phenomenon in a minute time, an instantaneous interruption phenomenon detection means for detecting the voltage change;
Pulse width control means for controlling the conversion operation in the voltage conversion means by varying the pulse width when the instantaneous interruption phenomenon detection means detects the instantaneous interruption phenomenon of the input DC voltage;
Variable upper limit control means for controlling the pulse width control means to lower the variable upper limit value of the pulse width when the instantaneous interruption phenomenon detection means detects the instantaneous interruption phenomenon of the input DC voltage;
A power supply device comprising:
上記瞬断現象検出手段は、一次側入力DC電圧のレベルの低下を検出する検出手段と、上記検出手段の出力段の出力により動作を開始する定電流積分回路と該積分回路の積分出力の第二のレベルを検出する第二の検出手段を設け、一定のパルス幅以上の出力が有る場合のみ、その出力を瞬断現象の検知信号と見做し後段の上記パルス幅制御手段へ制御信号を出力することを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 1, wherein
The instantaneous interruption phenomenon detection means includes a detection means for detecting a decrease in the level of the primary input DC voltage, a constant current integration circuit that starts operation by an output of an output stage of the detection means, and a first output of the integration output of the integration circuit. The second detection means for detecting the second level is provided, and only when there is an output of a certain pulse width or more, the output is regarded as a detection signal of the instantaneous interruption phenomenon, and the control signal is sent to the pulse width control means in the subsequent stage. A power supply device that outputs the power.
上記瞬断現象検出手段は、上記第二の検出手段の出力に出力信号持続時間拡張手段を設け、最低限度以下の短い時間幅の検出パルスが出力された場合でも最低限度以上のパルス幅出力を発生させるようにしたことを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 2, wherein
The instantaneous interruption phenomenon detection means is provided with an output signal duration extension means at the output of the second detection means, so that even when a detection pulse with a short time width less than the minimum limit is output, a pulse width output exceeding the minimum limit is output. A power supply device characterized by being generated.
上記瞬断現象検出手段は、携帯用電子機器の電源としての乾電池が収納されたホルダー側電極と乾電池の電極との瞬断現象を検出することを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 1, wherein
The instantaneous interruption phenomenon detecting means detects an instantaneous interruption phenomenon between a holder side electrode in which a dry battery as a power source of a portable electronic device is stored and an electrode of the dry battery.
上記瞬断現象検出手段は集積回路として上記DC−DCコンバータに内蔵されることを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 1, wherein
The power interruption device characterized in that the instantaneous interruption phenomenon detecting means is incorporated in the DC-DC converter as an integrated circuit.
上記瞬断現象検出手段は、圧電素子等を利用したショックセンサーを利用し、
瞬断現象を検出することを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 1, wherein
The instantaneous interruption phenomenon detection means uses a shock sensor using a piezoelectric element or the like,
A power supply device that detects an instantaneous interruption phenomenon.
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