JP2005073460A - Switching power supply - Google Patents

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Katsuhiko Shimizu
克彦 清水
Kenji Dogai
賢治 戸貝
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a switching power supply from being damaged by an input excess voltage, and to suppress the withstand voltage of a switching element to a low value. <P>SOLUTION: The switching power supply includes a rising rate calculator 18B which calculates the difference (voltage rising rate) between a voltage value of an input voltage Vi detected by an input voltage detector 18A and a voltage value detected before the previous voltage value is detected, a rising rate comparator 18C which compares a voltage rising rate with a predetermined reference rising rate. An operation stop signal setter 18E switches the operation stop signal from OFF state to ON sate, when the voltage rising rate exceeds a predetermined reference rising rate. A controller stops the switching operation of a switching element 12, when the operation stop signal is an ON state. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、スイッチング電源装置に関する。   The present invention relates to a switching power supply device.

下記特許文献1に記載されているスイッチング電源装置では、検出された入力電圧(出力電圧)が所定の閾値電圧を超えた場合に入力電圧が異常であると判断し、入力過電圧からスイッチング素子を保護するために、スイッチング素子によるスイッチング動作を停止させている。
特開2003−33015号公報
In the switching power supply described in Patent Document 1 below, when the detected input voltage (output voltage) exceeds a predetermined threshold voltage, it is determined that the input voltage is abnormal, and the switching element is protected from the input overvoltage. Therefore, the switching operation by the switching element is stopped.
JP 2003-33015 A

ところで、上述したスイッチング電源装置では、入力電圧が異常であると判断してからスイッチング動作を停止させているため、入力電圧が急激に上昇するような場合には、入力電圧の異常を検知してからスイッチング動作が実際に停止するまでの間に、既に入力電圧がスイッチング素子の耐圧を越えてしまうことが考えられ、このような場合にはスイッチング電源装置が破損してしまうおそれがある。   By the way, in the switching power supply device described above, since the switching operation is stopped after determining that the input voltage is abnormal, when the input voltage suddenly rises, the abnormality of the input voltage is detected. It is conceivable that the input voltage already exceeds the breakdown voltage of the switching element before the switching operation is actually stopped. In such a case, the switching power supply device may be damaged.

そこで、本発明は、上述した課題を解決するために、入力過電圧によってスイッチング電源装置が破損してしまうことを防止するとともに、スイッチング素子の耐圧を低く抑えることができるスイッチング電源装置を提供することを目的とする。   Therefore, in order to solve the above-described problems, the present invention provides a switching power supply device that prevents the switching power supply device from being damaged by an input overvoltage and that can suppress the breakdown voltage of the switching element to a low level. Objective.

本発明のスイッチング電源装置は、供給される入力電圧をスイッチングするスイッチング素子と、スイッチング素子のスイッチング動作を制御する制御手段と、上記入力電圧の電圧値を検出する電圧検出手段と、電圧検出手段により検出された電圧値に対応する電圧上昇率と所定の基準上昇率とを比較する比較手段と、比較手段による比較結果に基づいて、スイッチング動作を停止させる停止信号を出力する停止信号出力手段とを備え、制御手段は、停止信号出力手段により出力された停止信号に基づいて、スイッチング動作を停止させることを特徴とする。   The switching power supply device according to the present invention includes a switching element that switches a supplied input voltage, a control unit that controls a switching operation of the switching element, a voltage detection unit that detects a voltage value of the input voltage, and a voltage detection unit. Comparing means for comparing the voltage increase rate corresponding to the detected voltage value with a predetermined reference increase rate, and stop signal output means for outputting a stop signal for stopping the switching operation based on the comparison result by the comparing means. And the control means stops the switching operation based on the stop signal output by the stop signal output means.

この発明によれば、スイッチング電源装置は、入力電圧の電圧上昇率と所定の基準上昇率との比較結果に基づいて、スイッチング動作を停止させる停止信号を出力することができ、この停止信号に基づいて、スイッチング動作を停止させることができる。したがって、例えば、入力電圧の電圧上昇率が所定の基準上昇率を超える場合等のように電圧上昇率の変動に異常が生じていると判断された時点で、スイッチング動作を停止させる停止信号を出力させることが可能となる。このような場合には、入力電圧が所定の閾値電圧に到達する前にスイッチング動作を停止させることができる。これにより、停止信号を出力してからスイッチング動作が停止するまでの間に、入力電圧がスイッチング素子の耐圧を越えてしまうことを防止することができるため、入力過電圧によってスイッチング電源装置が破損してしまうことを防ぐことが可能になる。さらに、基準上昇率の設定値を調整することによりスイッチング素子の耐圧を低く抑えることができる。   According to this invention, the switching power supply device can output the stop signal for stopping the switching operation based on the comparison result between the voltage increase rate of the input voltage and the predetermined reference increase rate, and based on this stop signal Thus, the switching operation can be stopped. Therefore, for example, when it is determined that there is an abnormality in the fluctuation of the voltage rise rate, such as when the voltage rise rate of the input voltage exceeds a predetermined reference rise rate, a stop signal for stopping the switching operation is output. It becomes possible to make it. In such a case, the switching operation can be stopped before the input voltage reaches a predetermined threshold voltage. As a result, it is possible to prevent the input voltage from exceeding the withstand voltage of the switching element between when the stop signal is output and when the switching operation is stopped. Can be prevented. Furthermore, the withstand voltage of the switching element can be kept low by adjusting the set value of the reference increase rate.

本発明のスイッチング電源装置において、電圧検出手段により検出された電圧値と当該電圧値が検出される前に電圧検出手段により検出された電圧値との差分を算出することにより上記電圧上昇率を算出する上昇率算出手段をさらに備え、上記比較手段は、上昇率算出手段により算出された電圧上昇率と所定の基準上昇率とを比較することが好ましい。   In the switching power supply device of the present invention, the voltage increase rate is calculated by calculating a difference between the voltage value detected by the voltage detection means and the voltage value detected by the voltage detection means before the voltage value is detected. It is preferable that the above-mentioned comparison means compare the voltage increase rate calculated by the increase rate calculating means with a predetermined reference increase rate.

このようにすれば、スイッチング電源装置は、今回検出された入力電圧の電圧値と以前に検出された入力電圧の電圧値との差分を算出することにより入力電圧の電圧上昇率を算出することができるため、簡易かつ迅速に電圧上昇率を求めることが可能になる。   In this way, the switching power supply device can calculate the voltage increase rate of the input voltage by calculating the difference between the voltage value of the input voltage detected this time and the voltage value of the input voltage detected previously. Therefore, the voltage increase rate can be obtained simply and quickly.

本発明のスイッチング電源装置において、停止信号出力手段は、上記比較結果に対応する信号が、電圧上昇率が所定の基準上昇率よりも大きいことを示す場合に、上記停止信号を出力することが好ましい。   In the switching power supply of the present invention, it is preferable that the stop signal output means outputs the stop signal when the signal corresponding to the comparison result indicates that the voltage increase rate is larger than a predetermined reference increase rate. .

このようにすれば、スイッチング電源装置は、入力電圧の電圧上昇率が所定の基準上昇率よりも大きい場合に、スイッチング動作を停止させる停止信号を出力することができる。したがって、入力電圧の電圧上昇率が所定の基準上昇率を超えた時点でスイッチング動作を停止させる停止信号を出力させることができるため、停止信号を出力してからスイッチング動作が停止するまでの間に、入力電圧がスイッチング素子の耐圧を越えてしまうことを防止することができる。   In this way, the switching power supply device can output a stop signal for stopping the switching operation when the voltage increase rate of the input voltage is larger than the predetermined reference increase rate. Therefore, since the stop signal for stopping the switching operation can be output when the voltage increase rate of the input voltage exceeds the predetermined reference increase rate, the time from when the stop signal is output until the switching operation is stopped. The input voltage can be prevented from exceeding the withstand voltage of the switching element.

本発明のスイッチング電源装置において、電圧検出手段により検出された電圧値が許容入力電圧値の範囲内であるか否かを判定する判定手段をさらに備え、上記停止信号出力手段は、停止信号を出力してから所定の停止時間が経過した後であり、かつ、判定手段により電圧値が許容入力電圧値の範囲内であると判定された場合に、スイッチング動作を再開させる信号を出力することが好ましい。   In the switching power supply device of the present invention, the switching power supply further includes a determination unit that determines whether or not the voltage value detected by the voltage detection unit is within a range of an allowable input voltage value, and the stop signal output unit outputs a stop signal It is preferable to output a signal for resuming the switching operation after a predetermined stop time has elapsed and when the determination unit determines that the voltage value is within the allowable input voltage value range. .

このようにすれば、スイッチング電源装置は、停止信号を出力してから所定の停止時間が経過した後に検出された入力電圧の電圧値が、許容入力電圧値の範囲内である場合に限り、スイッチング動作を再開させることができる。   In this way, the switching power supply device performs switching only when the voltage value of the input voltage detected after a predetermined stop time has elapsed after the stop signal is output is within the allowable input voltage value range. The operation can be resumed.

本発明に係るスイッチング電源装置によれば、入力過電圧によってスイッチング電源装置が破損してしまうことを防止するとともに、スイッチング素子の耐圧を低く抑えることができる。   According to the switching power supply device according to the present invention, it is possible to prevent the switching power supply device from being damaged by the input overvoltage and to suppress the breakdown voltage of the switching element to a low level.

以下、本発明に係るスイッチング電源装置の各実施形態を図面に基づき説明する。なお、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of a switching power supply device according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same element and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図1は、実施形態におけるスイッチング電源装置1の電気回路構成を例示する図である。本実施形態におけるスイッチング電源装置1は、フルブリッジ型のDC−DCコンバータであり、図1に示すように、スイッチング電源装置1は、駆動回路11と、スイッチング素子12と、トランス13と、整流ダイオード14,15と、チョークコイル16と、平滑コンデンサ17と、動作停止判定回路18と、コントローラ(制御手段)19とを有する。なお、直流電源10は、スイッチング電源装置1に入力電圧Viを供給する。   FIG. 1 is a diagram illustrating an electric circuit configuration of a switching power supply device 1 according to the embodiment. The switching power supply device 1 in the present embodiment is a full-bridge type DC-DC converter. As shown in FIG. 1, the switching power supply device 1 includes a drive circuit 11, a switching element 12, a transformer 13, and a rectifier diode. 14, 15, choke coil 16, smoothing capacitor 17, operation stop determination circuit 18, and controller (control means) 19. The DC power supply 10 supplies the input voltage Vi to the switching power supply device 1.

図1に示すスイッチング素子12は、直流電源10から供給される入力電圧Viをスイッチングする素子であり、例えば、電界効果トランジスタ(FET)等のトランジスタが該当する。スイッチング素子12のゲートには駆動回路11が接続されており、この駆動回路11は、コントローラ19から出力される駆動信号に基づいてスイッチング素子12を駆動させる。スイッチング素子12は、駆動信号のレベルに基づいてスイッチング動作(ON状態とOFF状態との切り替え動作)を行う。   The switching element 12 shown in FIG. 1 is an element that switches the input voltage Vi supplied from the DC power supply 10, and corresponds to, for example, a transistor such as a field effect transistor (FET). A drive circuit 11 is connected to the gate of the switching element 12, and the drive circuit 11 drives the switching element 12 based on a drive signal output from the controller 19. The switching element 12 performs a switching operation (switching operation between an ON state and an OFF state) based on the level of the drive signal.

トランス13は、一次巻線および二次巻線を有する。なお、本実施形態においては、トランス13の一次巻線の極性と二次巻線の極性は正極性である。   The transformer 13 has a primary winding and a secondary winding. In the present embodiment, the polarity of the primary winding of the transformer 13 and the polarity of the secondary winding are positive.

チョークコイル16および平滑コンデンサ17により平滑回路が構成され、平滑コンデンサ17の両端間には、出力電圧Voが生じる。   A smoothing circuit is configured by the choke coil 16 and the smoothing capacitor 17, and an output voltage Vo is generated between both ends of the smoothing capacitor 17.

整流ダイオード14,15は、トランス13の二次巻線に誘起された二次巻線側電圧を整流する。   The rectifier diodes 14 and 15 rectify the secondary winding side voltage induced in the secondary winding of the transformer 13.

動作停止判定回路18は、直流電源10から供給される入力電圧の電圧値に基づいて、スイッチング動作を停止させるか否かを判定する回路である。   The operation stop determination circuit 18 is a circuit that determines whether or not to stop the switching operation based on the voltage value of the input voltage supplied from the DC power supply 10.

ここで、図2を参照して、動作停止判定回路18の機能構成を説明する。図2に示すように動作停止判定回路18は、入力電圧検出部(電圧検出手段)18A、上昇率算出部(上昇率算出手段)18B、上昇率比較部(比較手段)18C、許容電圧判定部(判定手段)18Dおよび動作停止信号設定部(停止信号出力手段)18Eを有する。これらの各部は、DSP(Digital Signal Processor)等のマイクロプロセッサにより実現される機能要素である。   Here, the functional configuration of the operation stop determination circuit 18 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the operation stop determination circuit 18 includes an input voltage detection unit (voltage detection unit) 18A, an increase rate calculation unit (increase rate calculation unit) 18B, an increase rate comparison unit (comparison unit) 18C, and an allowable voltage determination unit. (Decision means) 18D and an operation stop signal setting section (stop signal output means) 18E. Each of these units is a functional element realized by a microprocessor such as a DSP (Digital Signal Processor).

図2に示す入力電圧検出部18Aは、入力電圧Viの電圧値を所定のサンプリング間隔(例えば、1[μS])で検出する。   2 detects the voltage value of the input voltage Vi at a predetermined sampling interval (for example, 1 [μS]).

上昇率算出部18Bは、入力電圧検出部18Aにより検出された入力電圧Viの電圧値と、当該電圧値が検出される前に検出された電圧値との差分を算出し、この算出した差分値を入力電圧Viの電圧上昇率(電圧変動率)とする。   The increase rate calculation unit 18B calculates the difference between the voltage value of the input voltage Vi detected by the input voltage detection unit 18A and the voltage value detected before the voltage value is detected, and the calculated difference value Is the voltage increase rate (voltage fluctuation rate) of the input voltage Vi.

上昇率比較部18Cは、上昇率算出部18Bにより算出された入力電圧Viの電圧上昇率と所定の基準上昇率とを比較し、比較結果に対応する信号を出力する。具体的に説明すると、上昇率比較部18Cは、入力電圧Viの電圧上昇率が所定の基準上昇率を超えた場合には、ハイレベル(ON状態)の信号を出力し、入力電圧Viの電圧上昇率が所定の基準上昇率以下である場合には、ローレベル(OFF状態)の出力信号を出力する。なお、基準上昇率は、スイッチング素子12のスペックに基づいて予め設定される。   The increase rate comparison unit 18C compares the voltage increase rate of the input voltage Vi calculated by the increase rate calculation unit 18B with a predetermined reference increase rate, and outputs a signal corresponding to the comparison result. Specifically, the increase rate comparison unit 18C outputs a high level (ON state) signal when the voltage increase rate of the input voltage Vi exceeds a predetermined reference increase rate, and the voltage of the input voltage Vi When the increase rate is equal to or less than a predetermined reference increase rate, a low level (OFF state) output signal is output. The reference increase rate is set in advance based on the specifications of the switching element 12.

許容電圧判定部18Dは、入力電圧検出部18Aにより検出された入力電圧Viの電圧値が許容入力電圧値の範囲内であるか否かを判定する。この許容入力電圧値は、スイッチング素子12のスペックに基づいて予め設定される。   The allowable voltage determination unit 18D determines whether or not the voltage value of the input voltage Vi detected by the input voltage detection unit 18A is within the range of the allowable input voltage value. This allowable input voltage value is set in advance based on the specifications of the switching element 12.

動作停止信号設定部18Eは、スイッチング動作を停止させるか否かを示す動作停止信号の出力状態を設定する。具体的に説明すると、動作停止信号設定部18Eは、上昇率比較部18Cにより出力される信号がOFF状態からON状態に切り替えられたとき、すなわち、入力電圧Viの電圧上昇率が所定の基準上昇率を超えたときに、動作停止信号をOFF状態からON状態に切り替える。動作停止信号設定部18Eは、動作停止信号をON状態に設定してから所定の停止時間が経過した後であり、かつ、許容電圧判定部18Dによる判定結果が入力電圧Viの電圧値が許容入力電圧値の範囲内であることを示す場合に、動作停止信号をON状態からOFF状態に切り替える。なお、動作停止信号設定部18Eは、許容電圧判定部18Dによる判定結果が、入力電圧Viの電圧値が許容入力電圧値の範囲外であることを示す場合には、動作停止信号をOFF状態に切り替えずに、次回の停止時間が経過するまで待機する。また、所定の停止時間は、入力電圧Viの電圧値を検出する所定のサンプリング間隔以上であればよい。   The operation stop signal setting unit 18E sets an output state of an operation stop signal indicating whether or not to stop the switching operation. More specifically, the operation stop signal setting unit 18E is configured such that when the signal output from the increase rate comparison unit 18C is switched from the OFF state to the ON state, that is, the voltage increase rate of the input voltage Vi is a predetermined reference increase. When the rate is exceeded, the operation stop signal is switched from the OFF state to the ON state. The operation stop signal setting unit 18E is after the predetermined stop time has elapsed since the operation stop signal was set to the ON state, and the determination result by the allowable voltage determination unit 18D is that the voltage value of the input voltage Vi is an allowable input. When indicating that the voltage is within the range, the operation stop signal is switched from the ON state to the OFF state. The operation stop signal setting unit 18E sets the operation stop signal to the OFF state when the determination result by the allowable voltage determination unit 18D indicates that the voltage value of the input voltage Vi is outside the range of the allowable input voltage value. Wait until the next stop time elapses without switching. Further, the predetermined stop time may be equal to or longer than a predetermined sampling interval for detecting the voltage value of the input voltage Vi.

図1に示すコントローラ19は、出力電圧Voの目標値である目標電圧と出力電圧Voとに基づいて、スイッチング素子12のスイッチング動作を制御するための駆動信号を生成して出力する。コントローラ19は、動作停止判定回路18から受信する動作停止信号がON状態である場合には、スイッチング素子12のスイッチング動作を停止させる信号を生成する。コントローラ19は、動作停止判定回路18から受信する動作停止信号がON状態からOFF状態に切り替わったときには、スイッチング素子12のスイッチング動作を再開させる信号を生成する。   The controller 19 shown in FIG. 1 generates and outputs a drive signal for controlling the switching operation of the switching element 12 based on the target voltage that is the target value of the output voltage Vo and the output voltage Vo. The controller 19 generates a signal for stopping the switching operation of the switching element 12 when the operation stop signal received from the operation stop determination circuit 18 is in the ON state. When the operation stop signal received from the operation stop determination circuit 18 is switched from the ON state to the OFF state, the controller 19 generates a signal for resuming the switching operation of the switching element 12.

次に、図3に示すタイミングチャートを参照して、入力電圧Viの上昇率に基づいてスイッチング動作を停止させる際の信号の流れについて説明する。   Next, with reference to the timing chart shown in FIG. 3, a signal flow when stopping the switching operation based on the rate of increase of the input voltage Vi will be described.

図3(a)は、直流電源10から供給される入力電圧Viのパルス波形を示す図である。なお、図3(a)に示されるa1は、入力電圧Viの入力許容範囲の上限閾値信号を示す波形であり、a2は、入力電圧Viの入力許容範囲の下限閾値信号を示す波形である。図3(b)は、入力電圧Viを検出するタイミングであるサンプリングパルスの波形を示す図である。図3(c)は、上昇率算出部18Bから出力される入力電圧Viの電圧上昇率のパルス波形を示す図である。なお、図3(c)に示されるc1は、入力電圧Viの基準上昇率の信号を示す波形である。図3(d)は、上昇率比較部18Cから出力される上昇率の比較結果に応じた信号のパルス波形を示す図である。図3(e)は、動作停止信号設定部18Eから出力される動作停止信号のパルス波形を示す図である。なお、図3に示すタイミングチャートの横軸は時間[t]を示す。   FIG. 3A is a diagram showing a pulse waveform of the input voltage Vi supplied from the DC power supply 10. In addition, a1 shown by Fig.3 (a) is a waveform which shows the upper limit threshold signal of the input allowable range of the input voltage Vi, and a2 is a waveform which shows the lower limit threshold signal of the input allowable range of the input voltage Vi. FIG. 3B is a diagram illustrating a waveform of a sampling pulse that is a timing for detecting the input voltage Vi. FIG. 3C is a diagram illustrating a pulse waveform of the voltage increase rate of the input voltage Vi output from the increase rate calculation unit 18B. In addition, c1 shown by FIG.3 (c) is a waveform which shows the signal of the reference | standard raise rate of the input voltage Vi. FIG. 3D is a diagram illustrating a pulse waveform of a signal corresponding to the comparison result of the increase rate output from the increase rate comparison unit 18C. FIG. 3E is a diagram illustrating a pulse waveform of the operation stop signal output from the operation stop signal setting unit 18E. Note that the horizontal axis of the timing chart shown in FIG. 3 indicates time [t].

まず、時間t1において、サンプリングパルスがON状態に立ち上がると(図3(b))、入力電圧検出部18Aは、入力電圧Viの電圧値を検出し(図3(a))上昇率算出部18Bは、時間t1において検出された入力電圧Viの電圧値と時間t0において検出された入力電圧Viの電圧値とに基づいて入力電圧Viの電圧上昇率を算出して当該電圧上昇率を示す信号を出力する(図3(c))。なお、時間t0は、時間t1において立ち上がったサンプリング信号の直前にON状態になったサンプリング信号の立ち上がり時間である。ただし、電圧上昇率を算出する際に算出の対象となる電圧値は、必ずしも直前にサンプリングされた電圧値である必要はない。例えば、所定の時間前にサンプリングされた電圧値であってもよい。要は、異常時に出現する急激な電圧上昇率を検出することができればよい。   First, when the sampling pulse rises to the ON state at time t1 (FIG. 3B), the input voltage detection unit 18A detects the voltage value of the input voltage Vi (FIG. 3A), and the rate of increase calculation unit 18B. Is a signal indicating the voltage increase rate by calculating the voltage increase rate of the input voltage Vi based on the voltage value of the input voltage Vi detected at time t1 and the voltage value of the input voltage Vi detected at time t0. It outputs (FIG.3 (c)). The time t0 is the rise time of the sampling signal that is turned on immediately before the sampling signal that rises at the time t1. However, the voltage value to be calculated when calculating the voltage increase rate is not necessarily the voltage value sampled immediately before. For example, it may be a voltage value sampled before a predetermined time. In short, it is only necessary to detect a rapid voltage increase rate that appears in the event of an abnormality.

また、時間t1において、上昇率比較部18Cは、上昇率算出部18Bにより算出された入力電圧Viの電圧上昇率(図3(c))と基準上昇率C1とを比較し、その比較結果に対応する信号を出力する(図3(d))。具体的に説明すると、時間t1においては、図3(c)に示すように入力電圧Viの電圧上昇率が基準上昇率c1を超えているため、上昇率比較部18Cは、出力信号をON状態に設定する(図3(d))。   Further, at time t1, the increase rate comparison unit 18C compares the voltage increase rate of the input voltage Vi (FIG. 3C) calculated by the increase rate calculation unit 18B with the reference increase rate C1, and displays the comparison result. A corresponding signal is output (FIG. 3 (d)). More specifically, at time t1, as shown in FIG. 3C, the voltage increase rate of the input voltage Vi exceeds the reference increase rate c1, so the increase rate comparison unit 18C sets the output signal to the ON state. (FIG. 3D).

このように時間t1において、上昇率比較部18Cから出力される信号がOFF状態からON状態に切り替わると(図3(d))、動作停止信号設定部18Eは、動作停止信号をOFF状態からON状態に切り替える(図3(e))。これにより、この動作停止信号を受信するコントローラ19により、スイッチング素子12のスイッチング動作が強制的に停止されることとなる。   In this way, when the signal output from the increase rate comparison unit 18C switches from the OFF state to the ON state at time t1 (FIG. 3D), the operation stop signal setting unit 18E turns the operation stop signal from the OFF state to ON. The state is switched (FIG. 3E). As a result, the switching operation of the switching element 12 is forcibly stopped by the controller 19 that receives this operation stop signal.

次に、時間t2において、図3(c)に示すように入力電圧Viの電圧上昇率が基準上昇率c1未満に変化すると、上昇率比較部18Cは、出力信号をON状態からOFF状態に切り替える(図3(d))。なお、時間t2において入力電圧Viの電圧上昇率が基準上昇率c1未満に変化しても、図3(e)に示す動作停止信号がON状態であるため、スイッチング素子12のスイッチング動作は再開されない。   Next, at time t2, when the voltage increase rate of the input voltage Vi changes to less than the reference increase rate c1 as shown in FIG. 3C, the increase rate comparison unit 18C switches the output signal from the ON state to the OFF state. (FIG. 3 (d)). Even if the voltage increase rate of the input voltage Vi changes to less than the reference increase rate c1 at time t2, the switching operation of the switching element 12 is not resumed because the operation stop signal shown in FIG. .

次に、時間t1から所定の停止時間が経過して時間t3になると、動作停止信号設定部18Eは、許容電圧判定部18Dによる判定結果に基づいて、動作停止信号をON状態からOFF状態に切り替える(図3(e))。なお、時間t3においては、図3(a)に示すように、入力電圧Viの電圧値が許容入力電圧値a1,a2の範囲内にあるため、動作停止信号設定部18Eは、動作停止信号をON状態からOFF状態に切り替えることとなる。これにより、この動作停止信号を受信するコントローラ19により、スイッチング素子12のスイッチング動作が再開されることとなる。   Next, when a predetermined stop time elapses from time t1 and time t3 is reached, the operation stop signal setting unit 18E switches the operation stop signal from the ON state to the OFF state based on the determination result by the allowable voltage determination unit 18D. (FIG. 3 (e)). At time t3, as shown in FIG. 3A, since the voltage value of the input voltage Vi is within the range of the allowable input voltage values a1 and a2, the operation stop signal setting unit 18E outputs the operation stop signal. It will be switched from the ON state to the OFF state. As a result, the switching operation of the switching element 12 is resumed by the controller 19 that receives this operation stop signal.

以上のように、本実施形態におけるスイッチング電源装置1においては、入力電圧検出部18A、上昇率比較部18Cおよび動作停止信号設定部18Eを備えることにより、入力電圧の電圧上昇率と所定の基準上昇率との比較結果に基づいて、スイッチング動作を停止させる停止信号を出力することができる。したがって、入力電圧の電圧上昇率が所定の基準上昇率を超えた時点でスイッチング動作を停止させる停止信号を出力させることが可能となる。すなわち、電圧上昇率の変動に異常が生じていると判断された時点で、スイッチング動作を停止させる停止信号を出力させることが可能となる。また、コントローラ19が、動作停止信号設定部18Eから出力される停止信号に基づいてスイッチング動作を停止させるため、入力電圧が所定の閾値電圧(スイッチング素子12のスペックに基づいて設定される電圧値)に到達する前にスイッチング動作を停止させることができる。これにより、停止信号を出力してからスイッチング動作が停止するまでの間に、入力電圧がスイッチング素子12の耐圧を越えてしまうことを防止することができるため、入力過電圧によってスイッチング電源装置1が破損してしまうことを防ぐことが可能になる。さらに、基準上昇率の設定値を調整することによりスイッチング素子の耐圧を低く抑えることができる。   As described above, the switching power supply device 1 according to the present embodiment includes the input voltage detection unit 18A, the increase rate comparison unit 18C, and the operation stop signal setting unit 18E, whereby the voltage increase rate of the input voltage and a predetermined reference increase are provided. A stop signal for stopping the switching operation can be output based on the comparison result with the rate. Therefore, it is possible to output a stop signal for stopping the switching operation when the voltage increase rate of the input voltage exceeds a predetermined reference increase rate. That is, it is possible to output a stop signal for stopping the switching operation when it is determined that there is an abnormality in the fluctuation of the voltage increase rate. Further, since the controller 19 stops the switching operation based on the stop signal output from the operation stop signal setting unit 18E, the input voltage is a predetermined threshold voltage (a voltage value set based on the specifications of the switching element 12). The switching operation can be stopped before reaching. As a result, it is possible to prevent the input voltage from exceeding the withstand voltage of the switching element 12 between the output of the stop signal and the stop of the switching operation. Therefore, the switching power supply device 1 is damaged by the input overvoltage. It becomes possible to prevent that. Furthermore, the withstand voltage of the switching element can be kept low by adjusting the set value of the reference increase rate.

また、本実施形態におけるスイッチング電源装置1においては、上昇率算出部18Bが、入力電圧検出部18Aにより今回検出された電圧値と以前に検出された電圧値との差分を算出することにより入力電圧の電圧上昇率を算出しているため、簡易かつ迅速に電圧上昇率を求めることが可能になる。   Further, in the switching power supply device 1 according to the present embodiment, the increase rate calculation unit 18B calculates the input voltage by calculating the difference between the voltage value detected this time by the input voltage detection unit 18A and the voltage value previously detected. Therefore, it is possible to calculate the voltage increase rate simply and quickly.

また、本実施形態におけるスイッチング電源装置1においては、動作停止信号設定部18Eが、前回に停止信号を出力してから所定の停止時間が経過した後であり、かつ、許容電圧判定部18Dにより電圧値が許容入力電圧値の範囲内であると判定された場合に、スイッチング動作を再開させる信号を出力するため、停止信号を出力してから所定の停止時間が経過した後に検出された入力電圧の電圧値が、許容入力電圧値の範囲内である場合に限り、スイッチング動作を再開させることができる。   Further, in the switching power supply device 1 according to the present embodiment, the operation stop signal setting unit 18E is after the predetermined stop time has elapsed since the last output of the stop signal and the allowable voltage determination unit 18D When it is determined that the value is within the allowable input voltage value range, a signal for restarting the switching operation is output. Therefore, the input voltage detected after a predetermined stop time has elapsed since the stop signal was output. Only when the voltage value is within the range of the allowable input voltage value, the switching operation can be resumed.

なお、本願発明は、検出された電圧の変動に異常が検知されてからスイッチング動作が実際に停止するまでの間に、入力過電圧によりスイッチング素子が破損してしまうことがないように、スイッチング素子のスイッチング動作を制御する点に特徴がある。したがって、上述した実施例に限定されるものではない。例えば、以下に記載する変形実施が可能である。   Note that the present invention prevents the switching element from being damaged by the input overvoltage between the time when the detected voltage fluctuation is detected and the time when the switching operation actually stops. It is characterized by controlling the switching operation. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the following modifications are possible.

上述した実施形態におけるスイッチング電源装置は、フルブリッジ型のDC−DCコンバータであるが、スイッチング電源装置としては、これに限定されることはなく、例えば、フォワード型、フライバック型、プッシュプル型、ハーフブリッジ型等のDC−DCコンバータであっても適用可能である。また、絶縁型であっても非絶縁型であっても適用可能である。   The switching power supply device in the above-described embodiment is a full-bridge type DC-DC converter, but the switching power supply device is not limited to this. For example, a forward type, a flyback type, a push-pull type, Even a DC-DC converter such as a half-bridge type is applicable. Further, it is applicable to either an insulating type or a non-insulating type.

また、上述した実施形態における入力電圧検出部18Aは、直流電源10から供給される入力電圧Viの電圧値を検出しているが、検出する電圧は入力電圧Viに限定されることはなく、例えば、出力電圧Voを検出する場合にも適用可能である。   Further, the input voltage detection unit 18A in the above-described embodiment detects the voltage value of the input voltage Vi supplied from the DC power supply 10, but the detected voltage is not limited to the input voltage Vi. The present invention is also applicable when detecting the output voltage Vo.

また、上述した実施形態における入力電圧検出部18Aおよび上昇率比較部18Cは、DSP等のマイクロプロセッサにより実現される機能要素として説明しているが、これらの機能をアナログ回路により実現してもよい。例えば、微分回路により構成し、入力電圧Viをこの微分回路により微分して入力電圧Viの傾きを検出し、この検出された傾きを基準値と比較することとしてもよい。   Further, although the input voltage detection unit 18A and the increase rate comparison unit 18C in the above-described embodiment have been described as functional elements realized by a microprocessor such as a DSP, these functions may be realized by an analog circuit. . For example, it may be configured by a differentiating circuit, the input voltage Vi is differentiated by the differentiating circuit, the inclination of the input voltage Vi is detected, and the detected inclination is compared with a reference value.

また、上述した実施形態における動作停止判定回路18は、コントローラ19とは別の構成要素として説明しているが、動作停止判定回路18がコントローラ19の構成要素に含まれることとしてもよい。   Further, although the operation stop determination circuit 18 in the above-described embodiment has been described as a component different from the controller 19, the operation stop determination circuit 18 may be included in the component of the controller 19.

実施形態におけるスイッチング電源装置の電気回路構成を示す図である。It is a figure which shows the electric circuit structure of the switching power supply device in embodiment. 図1に示す動作停止判定回路の機能構成を示す図である。It is a figure which shows the function structure of the operation stop determination circuit shown in FIG. 入力電圧の上昇率に基づいてスイッチング動作を停止させる際の信号の流れを示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the signal flow at the time of stopping switching operation | movement based on the increase rate of an input voltage.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・スイッチング電源装置、10・・・直流電源、11・・・駆動回路、12・・・スイッチング素子、13・・・トランス、14,15・・・整流ダイオード、16・・・チョークコイル、17・・・平滑コンデンサ、18・・・動作停止判定回路、18A・・・入力電圧検出部、18B・・・上昇率算出部、18C・・・上昇率比較部、18D・・・許容電圧判定部、18E・・・動作停止信号設定部、19・・・コントローラ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Switching power supply device, 10 ... DC power supply, 11 ... Drive circuit, 12 ... Switching element, 13 ... Transformer, 14, 15 ... Rectifier diode, 16 ... Choke coil , 17 ... smoothing capacitor, 18 ... operation stop determination circuit, 18A ... input voltage detection unit, 18B ... increase rate calculation unit, 18C ... increase rate comparison unit, 18D ... allowable voltage Judgment part, 18E ... Operation stop signal setting part, 19 ... Controller.

Claims (4)

供給される入力電圧をスイッチングするスイッチング素子と、
前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御する制御手段と、
前記入力電圧の電圧値を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段により検出された前記電圧値に対応する電圧上昇率と所定の基準上昇率とを比較する比較手段と、
前記比較手段による比較結果に基づいて、前記スイッチング動作を停止させる停止信号を出力する停止信号出力手段とを備え、
前記制御手段は、前記停止信号出力手段により出力された前記停止信号に基づいて、前記スイッチング動作を停止させることを特徴とするスイッチング電源装置。
A switching element for switching the supplied input voltage;
Control means for controlling the switching operation of the switching element;
Voltage detecting means for detecting a voltage value of the input voltage;
Comparison means for comparing a voltage increase rate corresponding to the voltage value detected by the voltage detection means with a predetermined reference increase rate;
A stop signal output means for outputting a stop signal for stopping the switching operation based on a comparison result by the comparison means;
The control means stops the switching operation based on the stop signal outputted by the stop signal output means.
前記電圧検出手段により検出された前記電圧値と当該電圧値が検出される前に前記電圧検出手段により検出された前記電圧値との差分を算出することにより前記電圧上昇率を算出する上昇率算出手段をさらに備え、
前記比較手段は、前記上昇率算出手段により算出された前記電圧上昇率と前記所定の基準上昇率とを比較することを特徴とする請求項1記載のスイッチング電源装置。
An increase rate calculation that calculates the voltage increase rate by calculating a difference between the voltage value detected by the voltage detection unit and the voltage value detected by the voltage detection unit before the voltage value is detected. Further comprising means,
2. The switching power supply device according to claim 1, wherein the comparison unit compares the voltage increase rate calculated by the increase rate calculation unit with the predetermined reference increase rate.
前記停止信号出力手段は、前記比較結果に対応する信号が、前記電圧上昇率が前記所定の基準上昇率よりも大きいことを示す場合に、前記停止信号を出力することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のスイッチング電源装置。   The stop signal output means outputs the stop signal when a signal corresponding to the comparison result indicates that the voltage increase rate is larger than the predetermined reference increase rate. Or the switching power supply device of Claim 2. 前記電圧検出手段により検出された前記電圧値が許容入力電圧値の範囲内であるか否かを判定する判定手段をさらに備え、
前記停止信号出力手段は、前記停止信号を出力してから所定の停止時間が経過した後であり、かつ、前記判定手段により前記電圧値が許容入力電圧値の範囲内であると判定された場合に、前記スイッチング動作を再開させる信号を出力することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のスイッチング電源装置。
A determination unit for determining whether or not the voltage value detected by the voltage detection unit is within a range of an allowable input voltage value;
The stop signal output means is after a predetermined stop time has elapsed since the stop signal was output and when the determination means determines that the voltage value is within the allowable input voltage value range The switching power supply device according to any one of claims 1 to 3, wherein a signal for resuming the switching operation is output.
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