JP2008022658A - Switching power circuit - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To easily expand a controllable frequency range in a frequency control system which is advantageous in switching noise. <P>SOLUTION: A switching power circuit is constituted by including a converter transformer TR1, rectifier smoothing circuits (Do, Co) at a secondary side which generates a secondary DC output voltage to supply to a load, a switching element Q1 connected to a primary winding N1 of the converter transformer, a control circuit 10, and limiting circuits (Q2, R30, R31, C30, D30) of a lower limit frequency. The control circuit performs switching drive of the switching element, and variably controls a switching frequency according to the secondary DC output voltage, while the limiting circuits prevent the switching frequency which varied by the control circuit 10 from becoming lower than the set lower limit frequency. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えばテレビジョン受像器やオーディオ機器などの電源回路として採用できるスイッチング電源回路に関するものである。   The present invention relates to a switching power supply circuit that can be employed as a power supply circuit for a television receiver or an audio device, for example.

特開2003−33026号公報JP 2003-33026 A 特開2001−298949号公報JP 2001-298949 A

スイッチング電源回路において例えばフライバック回路方式では、安定化手法として、スイッチング周波数を可変する周波数制御方式(PFM制御方式)と、スイッチング周波数を固定としてパルス幅を可変する周波数固定パルス幅制御方式(PWM制御方式)が知られている。   In a switching power supply circuit, for example, in a flyback circuit method, as a stabilization method, a frequency control method (PFM control method) that varies a switching frequency and a frequency fixed pulse width control method (PWM control) that varies a pulse width while fixing the switching frequency. Method) is known.

図6に周波数固定パルス幅制御方式を採用したスイッチング電源回路の構成を示し、その各部の動作波形を図7に、また負荷電力とスイッチング周波数の関係を図8に示す。
この図6に示すスイッチング電源回路においては、入力コネクタCN1から直流入力電圧Vinが得られ、この直流入力電圧Vinは、平滑コンデンサCiの両端電圧として得られる。
また、このスイッチング電源回路は、一次巻線N1、二次巻線N2、駆動巻線(VCC巻線)N3を有するコンバータトランスTR1が設けられ、直流入力電圧Vinは上記一次巻線N1に印加されるとともに、一次巻線N1に対しては、MOS−FETによるスイッチング素子Q1が直列接続されている。また一次巻線N1の両端に対しては、抵抗R11、コンデンサC11,ダイオードD11によるスナバ回路が設けられている。
またコンバータトランスTR1の二次側では、整流ダイオードDoと平滑コンデンサCoが図のように二次巻線N2に接続され、出力コネクタCN2に接続される負荷に対する直流出力電圧を生成している。
また2次側の出力電圧を検出して、1次側へフィードバックする回路として、シャントレギュレータQ50、分圧抵抗R53,R54、ゲイン調整用の抵抗R51とコンデンサC50、抵抗R52、フォトカプラPCを有する二次側出力電圧検出回路が形成されている。
FIG. 6 shows a configuration of a switching power supply circuit adopting a fixed frequency pulse width control method, FIG. 7 shows an operation waveform of each part, and FIG. 8 shows a relationship between load power and switching frequency.
In the switching power supply circuit shown in FIG. 6, a DC input voltage Vin is obtained from the input connector CN1, and this DC input voltage Vin is obtained as a voltage across the smoothing capacitor Ci.
This switching power supply circuit is provided with a converter transformer TR1 having a primary winding N1, a secondary winding N2, and a drive winding (VCC winding) N3, and a DC input voltage Vin is applied to the primary winding N1. At the same time, a MOS-FET switching element Q1 is connected in series to the primary winding N1. Further, a snubber circuit including a resistor R11, a capacitor C11, and a diode D11 is provided at both ends of the primary winding N1.
On the secondary side of the converter transformer TR1, a rectifier diode Do and a smoothing capacitor Co are connected to the secondary winding N2 as shown in the figure, and a DC output voltage is generated for a load connected to the output connector CN2.
Further, as a circuit for detecting the output voltage on the secondary side and feeding it back to the primary side, it has a shunt regulator Q50, voltage dividing resistors R53 and R54, a gain adjusting resistor R51 and a capacitor C50, a resistor R52, and a photocoupler PC. A secondary output voltage detection circuit is formed.

スイッチング素子Q1をスイッチング駆動するために制御IC30が設けられる。スイッチング素子Q1は、制御IC30のゲートアウト端子から抵抗R30を介して印加されるゲート電圧に応じてオン/オフされる。
制御ICは、起動時には、Stup端子から直流入力電圧Vinを取り込んで動作電圧を得、その後のスイッチング駆動時は、コンバータトランスTR1の駆動巻線(VCC巻線)N3の交番電圧を整流ダイオードD20、平滑コンデンサC20で整流平滑して得た電圧VCCをVCC端子から得て、これを動作電圧として用いる。
制御IC30のFB(フィードバック)端子には、抵抗R22を介して上記の二次側出力電圧検出回路におけるフォトカプラPCが接続される。
またスイッチング素子Q1と一次側グランド間には、電流検出用の抵抗RDが接続され、電流制限のために、ドレイン電流が、抵抗R40、コンデンサC40によるフィルタを介して制御IC30のOCP(オーバーカレントプロテクション)端子によって検出される構成となっている。
A control IC 30 is provided for switching the switching element Q1. The switching element Q1 is turned on / off according to the gate voltage applied from the gate-out terminal of the control IC 30 via the resistor R30.
The control IC obtains the operating voltage by taking in the DC input voltage Vin from the Stup terminal at the time of startup, and at the time of the subsequent switching driving, the control IC converts the alternating voltage of the driving winding (VCC winding) N3 of the converter transformer TR1 to the rectifier diode D20, The voltage VCC obtained by rectifying and smoothing with the smoothing capacitor C20 is obtained from the VCC terminal, and this is used as the operating voltage.
The photocoupler PC in the secondary output voltage detection circuit is connected to the FB (feedback) terminal of the control IC 30 via the resistor R22.
In addition, a current detection resistor RD is connected between the switching element Q1 and the primary side ground, and for current limitation, the drain current is passed through a filter by the resistor R40 and the capacitor C40 to the OCP (overcurrent protection) of the control IC 30. ) Terminal.

図7に、スイッチング素子Q1のドレイン−ソース間電圧Vds、ドレイン電流Idと、二次側の整流ダイオードDoのカソード電流Ik、アノード−カソード間電圧Vakを示している。なお、これらの動作波形は、最大負荷、定常負荷、軽負荷のそれぞれの場合に応じて示している。
図6のスイッチング電源回路は、フライバック方式の電源回路であり、コンバータトランスTR1の一次巻線N1と二次巻線N2は、極性が逆極性に巻かれている。このため、スイッチング素子Q1が導通されるオン期間Tbは、二次巻線N2側は整流ダイオードDoにより非道通バイアスなので、一次巻線N1に励磁電流が流れるがコアに磁束としてエネルギーが蓄積される。次にスイッチング素子Q1がOFFするオフ期間Taでは、二次巻線N2の整流ダイオードDoが順方向にバイアスされて、巻数比に従った電圧で二次側にエネルギーが伝達される。
FIG. 7 shows the drain-source voltage Vds and drain current Id of the switching element Q1, the cathode current Ik of the rectifier diode Do on the secondary side, and the anode-cathode voltage Vak. Note that these operation waveforms are shown for each of the maximum load, steady load, and light load.
The switching power supply circuit of FIG. 6 is a flyback power supply circuit, and the primary winding N1 and the secondary winding N2 of the converter transformer TR1 are wound in opposite polarities. For this reason, during the ON period Tb in which the switching element Q1 is turned on, the secondary winding N2 side is biased by the rectifier diode Do, so that an excitation current flows through the primary winding N1, but energy is accumulated as a magnetic flux in the core. . Next, in the off period Ta in which the switching element Q1 is turned off, the rectifier diode Do of the secondary winding N2 is forward-biased, and energy is transmitted to the secondary side with a voltage according to the turn ratio.

安定化のためには、図6のスイッチング電源回路は、スイッチング素子Q1のスイッチング周波数(発振周波数)は固定周波数とし、スイッチング素子Q1のオン時間を可変すること(PWM制御)により一次側電流の制御を行う。即ち制御IC30は、FB端子電圧に応じてゲートアウト端子から与えるゲート電圧パルスを調整する。これにより図7のようにスイッチング素子Q1のオン期間Tbの時間が可変制御される。
入出力条件によっては、スイッチング素子Q1(MOS−FET)のオフ期間には、ドレイン・ソース間電圧Vdsとしてリンギング電圧が発生する期間がある。即ちカソード電流Ik(出力電流)がゼロとなると、コンバータトランスTR1のリーケージインダクタンスに蓄積された一次側エネルギーは、共振回路を形成するこのリーケージインダクタンスと一次側の浮遊容量との間でエネルギーの蓄積と放出がなされることから、リンギング電圧が発生する。図7のドレイン−ソース電圧Vdsにおいて破線及び実線でリンギング電圧を示しているが、負荷が軽くなり、スイッチング素子Q1のオン期間が短くなると(オフ期間が長くなると)、オフ期間Taに、このリンギング電圧がドレイン・ソース間電圧Vdsにリンギング電圧が現れることがある(電流不連続モード時)。
In order to stabilize the switching power supply circuit of FIG. 6, the switching frequency (oscillation frequency) of the switching element Q1 is fixed, and the on-time of the switching element Q1 is varied (PWM control) to control the primary side current. I do. That is, the control IC 30 adjusts the gate voltage pulse applied from the gate-out terminal according to the FB terminal voltage. As a result, as shown in FIG. 7, the time of the ON period Tb of the switching element Q1 is variably controlled.
Depending on input / output conditions, the switching element Q1 (MOS-FET) has an off period in which a ringing voltage is generated as the drain-source voltage Vds. That is, when the cathode current Ik (output current) becomes zero, the primary energy accumulated in the leakage inductance of the converter transformer TR1 is the energy accumulation between the leakage inductance forming the resonance circuit and the stray capacitance on the primary side. Since the discharge is performed, a ringing voltage is generated. Although the ringing voltage is indicated by a broken line and a solid line in the drain-source voltage Vds of FIG. 7, when the load becomes light and the on period of the switching element Q1 becomes short (when the off period becomes long), this ringing occurs in the off period Ta. A ringing voltage may appear in the drain-source voltage Vds (in the current discontinuous mode).

図8には、このような周波数固定パルス幅制御(PWM制御)方式のスイッチング電源回路での発振周波数を示している。即ち負荷変動によっても発振周波数は一定である。
なお一般的に、トランスのコア形状が同じであればスイッチングロスを控えるために、発振周波数は最大出力電力に対応できる範囲で、例えば図8のよう可聴周波数帯域以上の領域で低い周波数に設定する場合が多い。そのほか、スイッチングノイズの関連や、コンデンサのインピーダンスの関連などの要因が関係して、発振周波数は多少の調整がされる。
FIG. 8 shows the oscillation frequency in such a frequency fixed pulse width control (PWM control) type switching power supply circuit. That is, the oscillation frequency is constant even with load fluctuations.
In general, in order to avoid switching loss if the transformer core shape is the same, the oscillation frequency is set to a low frequency in a range corresponding to the maximum output power, for example, in the region above the audible frequency band as shown in FIG. There are many cases. In addition, the oscillation frequency is slightly adjusted due to factors such as switching noise and capacitor impedance.

このような周波数固定パルス幅制御方式のスイッチング電源回路では、スイッチングロス(発熱)を考慮する実用領域の範囲内においては、同じトランスコアサイズであれば、より周波数を高くする事により大パワー変換が可能である。このためトランスの小型化に有利であるといえる。また一般的に広く採用されている回路であるのでコストメリットもある。
但し、ハードスイッチングになるので、スイッチングノイズが比較的大きいことや、スイッチング素子Q1のオフ期間Taには、リンギング電圧が発生するので、高い周波数のノイズ成分の増加がある。
In such a frequency fixed pulse width control type switching power supply circuit, within the practical range in which switching loss (heat generation) is considered, if the transformer core size is the same, high power conversion can be achieved by increasing the frequency. Is possible. For this reason, it can be said that it is advantageous for miniaturization of a transformer. In addition, since the circuit is generally widely used, there is a cost merit.
However, since hard switching is performed, switching noise is relatively large, and a ringing voltage is generated in the off period Ta of the switching element Q1, so that there is an increase in high-frequency noise components.

次に図9に、周波数を可変制御する周波数制御(PFM制御)方式のスイッチング電源回路を示す。この図9の回路例は上記同様にフライバック型の構成であり、電圧部分共振回路を用いた、いわゆる「ボトムオン(Bottom ON)制御」と「周波数可変制御」を行う制御回路10を有する構成である。
なお、上記図6と共通の回路部、素子については同一符号を付し、説明を省略する。
Next, FIG. 9 shows a switching power supply circuit of a frequency control (PFM control) system that variably controls the frequency. The circuit example of FIG. 9 has a flyback type configuration as described above, and has a control circuit 10 that performs so-called “Bottom ON control” and “frequency variable control” using a voltage partial resonance circuit. is there.
The circuit portions and elements common to those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

この場合、制御回路10としてのICには、スイッチング素子Q1としてのMOS−FETが内蔵された例を示している。即ち制御回路10としてICのD端子、S端子は、スイッチング素子Q1のドレイン端子、ソース端子となっている。D端子、S端子の間、つまりスイッチング素子Q1のドレイン−ソースに対しては並列にコンデンサC10が接続される。またS端子(スイッチング素子Q1のソース)と一次側グランド間には、電流検出用の抵抗RDが接続されている。
この制御回路10のICは、スイッチング素子Q1にゲート電圧パルスを印加するドライブ回路11を備える。ドライブ回路11は、スイッチング素子Q1に与えるゲートパルスとして、最大オンタイム時間に制限が設定されている。たとえば最大50%程度に制限される。
ドライブ回路11は、オフ制御回路18からのタイミング信号でスイッチング素子Q1をオフする。またドライブ回路11は、オントリガー回路21からのタイミング信号でスイッチング素子Q1を強制的にオンとする制御を行う。
オフ制御回路18とFB端子間には、比較器17,電流源19による回路系が形成される。FB端子には、抵抗R22を介してフォトカプラPCが接続される。従って二次側出力電圧に応じて、電流源19からフォトカプラPCを介して一次側グランドに流れる電流量が変化し、FB端子電圧が変動する。比較器17は、FB端子電圧と所定の基準電圧Vref2を比較し、比較結果をオフ制御回路18に与える。オフ制御回路18は、比較結果に応じて、ドライブ回路11にオフタイミング信号を与える。これによって、二次側出力電圧に応じてスイッチング周波数が制御され、出力電圧の安定化が図られる。
また、S端子電圧が比較器16で所定の基準電圧Vref1と比較され、比較結果がオフ制御回路18に与えられる。つまり、S端子に接続された電流検出用の抵抗RDによって、例えばスイッチング起動時などでドレイン電流が過大になったときには、比較器16の比較結果に基づいてオフ制御回路18がドライブ回路11にオフタイミング信号を与え、ドライブ回路11はスイッチング素子Q1のオン期間を小さく制限する。これによって、過大電流が制限される。
In this case, an example in which a MOS-FET as the switching element Q1 is incorporated in the IC as the control circuit 10 is shown. That is, as the control circuit 10, the D terminal and S terminal of the IC are the drain terminal and the source terminal of the switching element Q1. A capacitor C10 is connected in parallel between the D terminal and the S terminal, that is, to the drain-source of the switching element Q1. A current detection resistor RD is connected between the S terminal (source of the switching element Q1) and the primary side ground.
The IC of the control circuit 10 includes a drive circuit 11 that applies a gate voltage pulse to the switching element Q1. In the drive circuit 11, a limit is set to the maximum on-time time as a gate pulse to be given to the switching element Q1. For example, it is limited to about 50% at maximum.
The drive circuit 11 turns off the switching element Q <b> 1 in response to a timing signal from the off control circuit 18. Further, the drive circuit 11 performs control to forcibly turn on the switching element Q <b> 1 in response to a timing signal from the on trigger circuit 21.
A circuit system including a comparator 17 and a current source 19 is formed between the OFF control circuit 18 and the FB terminal. A photocoupler PC is connected to the FB terminal via a resistor R22. Therefore, the amount of current flowing from the current source 19 to the primary side ground via the photocoupler PC changes according to the secondary side output voltage, and the FB terminal voltage changes. The comparator 17 compares the FB terminal voltage with a predetermined reference voltage Vref2, and provides the comparison result to the off control circuit 18. The off control circuit 18 gives an off timing signal to the drive circuit 11 according to the comparison result. Thereby, the switching frequency is controlled according to the secondary side output voltage, and the output voltage is stabilized.
Further, the S terminal voltage is compared with a predetermined reference voltage Vref 1 by the comparator 16, and the comparison result is given to the off control circuit 18. That is, the off control circuit 18 is turned off to the drive circuit 11 based on the comparison result of the comparator 16 when the drain current becomes excessive due to the current detection resistor RD connected to the S terminal. A timing signal is given, and the drive circuit 11 limits the ON period of the switching element Q1 to be small. This limits the overcurrent.

制御回路10のICのStup端子は、電流源13及びスイッチ14と接続された端子であり、この回路部はスイッチング素子Q1の発振起動時のみ機能する。即ち起動時には、スイッチ14がオンとされており、Stup端子に与えられる直流入力電圧Vinに基づいて、レギュレータ20で、制御回路10内の動作電源電圧が生成される。
VCC端子には、コンバータトランスTR1の駆動巻線(VCC巻線)N3のパルス電圧を整流ダイオードD20、平滑コンデンサC20で整流平滑して得た電圧VCCが与えられる。電圧検出回路12は、VCC端子電圧を検出し、VCC端子電圧が所定の電圧に十分上昇したときに、スイッチ14をオフとして内部損失を低減する。この場合、VCC端子からの電圧VCCに基づいて、レギュレータ20で、制御回路10内の動作電源電圧が生成される。
The Stup terminal of the IC of the control circuit 10 is a terminal connected to the current source 13 and the switch 14, and this circuit unit functions only when the switching element Q1 starts oscillation. That is, at startup, the switch 14 is turned on, and the operation power supply voltage in the control circuit 10 is generated by the regulator 20 based on the DC input voltage Vin applied to the Stup terminal.
A voltage VCC obtained by rectifying and smoothing the pulse voltage of the drive winding (VCC winding) N3 of the converter transformer TR1 with the rectifier diode D20 and the smoothing capacitor C20 is applied to the VCC terminal. The voltage detection circuit 12 detects the VCC terminal voltage, and when the VCC terminal voltage sufficiently rises to a predetermined voltage, the switch 14 is turned off to reduce internal loss. In this case, the operation power supply voltage in the control circuit 10 is generated by the regulator 20 based on the voltage VCC from the VCC terminal.

ボトムオンディテクト(Bottom ON Detect)端子BDには、VCC巻線N3に発生するパルス電圧を抵抗R30、コンデンサC21による時定数回路で積分した電圧が印加される。このボトムオンディテクト端子BDの端子電圧、即ちコンデンサC21の充電電圧は、比較器20により所定の基準電圧Vref3と比較される。そしてボトムオンディテクト端子BDの端子電圧が基準電圧Vref3より低下すると、オントリガー回路21からスイッチング素子Q1を強制的にオンとするオンタイミング信号がドライブ回路11に与えられる。ドライブ回路11は、このオンタイミング信号によりゲート電圧パルスを立ち上げ、スイッチング素子Q1をオンとする。なお、例えばボトムオンディテクト端子BDの端子電圧が0.3V以下となった場合に、オントリガーがかかるとすると、抵抗R30、コンデンサC21の時定数により、例えばVCC巻線N3に発生するパルス電圧が立ち下がりタイミングより所定の遅延時間後にスイッチング素子Q1がオンとされることになる。この所定の遅延時間後にスイッチング素子Q1がオンとされるということは、スイッチング素子Q1のドレイン−ソース電圧Vdsにおいて、波形のボトムタイミングでスイッチング素子Q1をオンとさせることが可能であり、抵抗R30、コンデンサC21の時定数により、ボトムオンタイミングを設定できることを意味する。   A voltage obtained by integrating a pulse voltage generated in the VCC winding N3 by a time constant circuit including a resistor R30 and a capacitor C21 is applied to the Bottom ON Detect terminal BD. The terminal voltage of the bottom-on detect terminal BD, that is, the charging voltage of the capacitor C21 is compared with a predetermined reference voltage Vref3 by the comparator 20. When the terminal voltage at the bottom on detect terminal BD drops below the reference voltage Vref3, an on timing signal for forcibly turning on the switching element Q1 is supplied from the on trigger circuit 21 to the drive circuit 11. The drive circuit 11 raises the gate voltage pulse by this on timing signal, and turns on the switching element Q1. For example, when the on-trigger is applied when the terminal voltage of the bottom-on detect terminal BD is 0.3 V or less, the pulse voltage generated in the VCC winding N3 is caused by the time constant of the resistor R30 and the capacitor C21, for example. The switching element Q1 is turned on after a predetermined delay time from the falling timing. The fact that the switching element Q1 is turned on after the predetermined delay time means that the switching element Q1 can be turned on at the bottom timing of the waveform in the drain-source voltage Vds of the switching element Q1, and the resistance R30, This means that the bottom-on timing can be set by the time constant of the capacitor C21.

図10に、スイッチング素子Q1のドレイン−ソース間電圧Vds、ドレイン電流Idと、二次側の整流ダイオードDoのカソード電流Ik、アノード−カソード間電圧Vakを示している。なお、これらの動作波形は、最大負荷、定常負荷、軽負荷のそれぞれの場合に応じて示している。
この図9もフライバック方式のスイッチング電源回路であり、基本的にスイッチング素子Q1のオン期間Tbにおいて、一次巻線N1に電流が流れ、磁束密度が上昇する事により励磁エネルギーがコンバータトランスTR1に蓄えられる。次にスイッチング素子Q1のオフ期間Taにおいて、コンバータトランスTR1の励磁エネルギーが二次側の整流ダイオードDoを通過し放出される。
FIG. 10 shows the drain-source voltage Vds and drain current Id of the switching element Q1, the cathode current Ik of the rectifier diode Do on the secondary side, and the anode-cathode voltage Vak. Note that these operation waveforms are shown for each of the maximum load, steady load, and light load.
FIG. 9 is also a flyback switching power supply circuit. Basically, during the ON period Tb of the switching element Q1, current flows in the primary winding N1, and the magnetic flux density increases, so that excitation energy is stored in the converter transformer TR1. It is done. Next, during the off period Ta of the switching element Q1, the excitation energy of the converter transformer TR1 passes through the rectifier diode Do on the secondary side and is released.

そしてこの場合、安定化のためには、スイッチング素子Q1のスイッチング周波数が可変制御されることになる。
図11に発振周波数を示しているが、入力電圧が下がるか、もしくは出力負荷が増大するに従い、スイッチング周波数は下がっていくことになる。ゲート電圧パルスのオン/オフ比はほぼ一定のままなので、スイッチング周波数が低下する方向とは、オン期間Tbが長くなり、ドレイン電流Idが増大する方向である。
In this case, the switching frequency of the switching element Q1 is variably controlled for stabilization.
Although the oscillation frequency is shown in FIG. 11, as the input voltage decreases or the output load increases, the switching frequency decreases. Since the ON / OFF ratio of the gate voltage pulse remains substantially constant, the direction in which the switching frequency decreases is the direction in which the ON period Tb increases and the drain current Id increases.

また、本来、スイッチング素子Q1のオフ期間には、ドレイン・ソース間電圧Vdsとして、図10に破線で示すようにリンギング電圧が一定の周期で発生するが、ボトムオンスイッチングによるソフトスイッチング化により、図示の通りリンギング発生期間がほとんど無い。
ボトムオン制御によるソフトスイッチング化の実現は次のようになされる。VCC巻線N3は、励磁用の一次巻線N1とは、極性が逆に設定されている。よってスイッチング素子Q1がオフするとVCC巻線N3にプラス極性のパルス電圧が生成される。一方、抵抗R21、コンデンサC21の時定数回路によりボトムオン制御の遅延タイミングが設定されている。この回路例では、所定の遅延後に、ボトムオンディテクト端子BDの端子電圧が0.3V以下になると、スイッチング素子Q1が強制的にオンとなる仕様であるので、VCC巻線N3のパルス電圧が負極性に立ち下がった時点から一定の遅延タイミングでスイッチング素子Q1を強制的にオンする事でボトムオンを実現できる。
こうする事でスイッチング素子Q1のターンオン時のドレイン電流Idのサージノイズやオン時のスイッチング損失が低減されると同時に、スイッチングノイズの低減に有効な動作とされる。
なお、ドレイン電流Idのサージノイズは、コンバータトランスTR1の浮遊容量、及びリーケージインダクタンスに残る残留エネルギー、二次側整流ダイオードDoなどの接合容量に起因するリカバリー電流、スナバー回路からのリカバリー電流(そのほか、バイパスコンデンサ)などが電流ループとして形成され、ヒゲ状の電流を発生するものである。
Originally, during the off period of the switching element Q1, a ringing voltage is generated as a drain-source voltage Vds at a constant period as shown by a broken line in FIG. There is almost no ringing occurrence period.
Realization of soft switching by bottom-on control is performed as follows. The polarity of the VCC winding N3 is set opposite to that of the primary winding N1 for excitation. Therefore, when the switching element Q1 is turned off, a positive polarity pulse voltage is generated in the VCC winding N3. On the other hand, the delay timing of bottom-on control is set by the time constant circuit of the resistor R21 and the capacitor C21. In this circuit example, the switching element Q1 is forcibly turned on when the terminal voltage of the bottom-on detect terminal BD becomes 0.3 V or less after a predetermined delay, so the pulse voltage of the VCC winding N3 is negative. The bottom-on can be realized by forcibly turning on the switching element Q1 with a certain delay timing from the time when it falls.
In this way, surge noise of the drain current Id when the switching element Q1 is turned on and switching loss when the switching element Q1 is turned on are reduced, and at the same time, the operation is effective in reducing switching noise.
The surge noise of the drain current Id includes the stray capacitance of the converter transformer TR1, the residual energy remaining in the leakage inductance, the recovery current due to the junction capacitance such as the secondary side rectifier diode Do, the recovery current from the snubber circuit (in addition, A bypass capacitor) is formed as a current loop, and generates a beard-like current.

図9のような周波数制御方式のスイッチング電源回路では、ソフトスイッチング化が比較的容易であるとともに、ボトムオン制御スイッチング動作により、本来あるスイッチング素子Q1(MOS−FET)のオフ期間のリンギング電圧がほとんどなくなるので、高い周波数成分のスイッチングノイズが比較的小さいという利点がある。
一方、部品の実力などの要因で、スイッチング周波数の実用領域が限られるため、結果として入出力条件に対して出力安定化制御できる周波数領域が比較的狭い。一般的に発振周波数を可聴周波数帯域以上に設定する必要があるため、図11に示すように、発振周波数が可聴帯域に突入する大負荷の領域は、実用不可領域となる。このため制御範囲を拡大することが困難である。
また軽負荷になるに従い、発振周波数が高くなるため、発振周波数に起因するスイッチングロスが増大し、発熱により部品仕様が限界となる。
In the frequency control type switching power supply circuit as shown in FIG. 9, soft switching is relatively easy and the bottom-on control switching operation almost eliminates the ringing voltage during the off period of the original switching element Q1 (MOS-FET). Therefore, there is an advantage that switching noise of high frequency components is relatively small.
On the other hand, the practical range of the switching frequency is limited due to factors such as the ability of the components, and as a result, the frequency range in which output stabilization control can be performed with respect to input / output conditions is relatively narrow. In general, since it is necessary to set the oscillation frequency to be higher than the audible frequency band, as shown in FIG. For this reason, it is difficult to expand the control range.
Also, as the load becomes lighter, the oscillation frequency increases, so that the switching loss due to the oscillation frequency increases, and the component specifications become limited due to heat generation.

上記のように周波数固定パルス幅制御方式や周波数制御方式のスイッチング電源回路が知られているが、特に、スイッチングノイズが少ないとされ、広く普及している電圧部分共振を利用したフライバック回路の場合は、その動作原理上、周波数制御方式で出力の安定化を行なうことが好適である。この場合、一次巻線のスイッチング動作における波形は、ソフトスイッチング動作が可能である為、周波数固定パルス幅制御方式に比較して、スイッチングノイズ成分が少ないといったメリットがある。しかしながら、電源回路の入出力条件の変化により、周波数は大きく変動するので、制御可能な周波数レンジについては、実用性を考慮すると20KHz〜数100KHz程度と、そのレンジに一定の制限がある。最大出力を増大する場合、たとえば、コンバータトランスの大型化およびコストアップなどが問題となる。   As described above, switching power supply circuits of fixed frequency pulse width control method and frequency control method are known, but in particular, in the case of flyback circuits using voltage partial resonance which is considered to have low switching noise and is widely used In view of its operating principle, it is preferable to stabilize the output by a frequency control method. In this case, the waveform in the switching operation of the primary winding has a merit that the switching noise component is small as compared with the frequency fixed pulse width control method because the soft switching operation is possible. However, since the frequency fluctuates greatly due to changes in the input / output conditions of the power supply circuit, the controllable frequency range is about 20 KHz to several hundred KHz, and there is a certain restriction on the range. When increasing the maximum output, for example, an increase in the size and cost of the converter transformer becomes a problem.

一方、周波数固定パルス幅制御方式の場合、発振周波数は固定動作であるので、コンバータトランスのコアサイズ(形状)や、その他の条件が同じであれば、発振周波数を比較的高く設定する事により、周波数制御方式より容易に最大パワーのレンジ拡大が可能である。ところが、周波数固定パルス幅制御方式の場合、周波数を高く設定すると比較的スイッチングロスが多くなる事と、ハードスイッチング動作なので、スイッチングノイズ関連は、比較的高い周波数帯まで対策が必要となり、これら発熱とノイズ対策がコストアップの要因になる。   On the other hand, in the case of the frequency fixed pulse width control method, since the oscillation frequency is a fixed operation, if the core size (shape) of the converter transformer and other conditions are the same, by setting the oscillation frequency relatively high, The range of maximum power can be expanded more easily than the frequency control method. However, in the case of the fixed frequency pulse width control method, if the frequency is set high, the switching loss is relatively large, and since it is a hard switching operation, countermeasures are required up to a relatively high frequency band for switching noise. Noise countermeasures cause cost increases.

そこで本発明では、スイッチングノイズの点で有利な周波数制御方式を基本としながら、その制御可能な周波数レンジを容易に拡大できるようにすることを目的とする。   In view of the above, an object of the present invention is to make it possible to easily expand the controllable frequency range based on a frequency control method that is advantageous in terms of switching noise.

本発明のスイッチング電源回路は、直流入力電圧が印加される一次巻線と、二次巻線とを備えたコンバータトランスと、上記二次巻線側に設けられ、負荷に供給する二次側直流出力電圧を生成する二次側整流平滑回路と、上記一次巻線に接続されたスイッチング素子と、上記スイッチング素子をスイッチング駆動するとともに、スイッチング周波数を二次側直流出力電圧に応じて可変制御する制御回路と、上記制御回路によって可変される上記スイッチング周波数が、設定した下限周波数より低くならないようにする下限周波数制限回路とを備える。
また上記下限周波数制限回路は、負荷電力の増大にともなって上記スイッチング周波数が下限周波数に達した場合に、上記スイッチング周波数を上記下限周波数に維持する構成とされている。
また上記下限周波数は、可聴周波数帯域より高い周波数に設定されている。
A switching power supply circuit according to the present invention includes a converter transformer having a primary winding to which a DC input voltage is applied, and a secondary winding, and a secondary side DC provided on the secondary winding side and supplied to a load. Secondary side rectifying / smoothing circuit that generates output voltage, switching element connected to the primary winding, and switching driving of the switching element, and control for variably controlling the switching frequency according to the secondary side DC output voltage A circuit, and a lower limit frequency limiting circuit that prevents the switching frequency that is varied by the control circuit from becoming lower than a set lower limit frequency.
The lower limit frequency limiting circuit is configured to maintain the switching frequency at the lower limit frequency when the switching frequency reaches the lower limit frequency as load power increases.
The lower limit frequency is set to a frequency higher than the audible frequency band.

このような本発明では、スイッチング周波数を可変制御して安定化を図る周波数制御方式を基本としつつ、下限周波数を制限する。周波数制御方式の場合、負荷電力の増大に伴ってスイッチング周波数が低下するが、例えば瞬間的なピーク出力などで、スイッチング周波数が可聴帯域に達してしまうような場合、スイッチング周波数が可聴帯域に達しないように下限周波数に制限されるようにする。これは入出力条件の変化に応じて、一時的に周波数固定パルス幅制御方式に切り換えるような動作となる。   In the present invention as described above, the lower limit frequency is limited while the frequency control method for stabilizing the switching frequency is variably controlled. In the case of the frequency control method, the switching frequency decreases as the load power increases, but the switching frequency does not reach the audible band when the switching frequency reaches the audible band due to, for example, an instantaneous peak output. Thus, the frequency is limited to the lower limit frequency. This is an operation for temporarily switching to the fixed frequency pulse width control method according to the change in the input / output conditions.

本発明によれば、ソフトスイッチング化が容易であり、スイッチングノイズが小さいという周波数制御方式の利点を生かした上で、入出力条件に応じてもスイッチング周波数が下限周波数より低下することがないようにしていることで、実質的に周波数固定パルス幅制御方式の利点である制御範囲の拡大を実現できるという効果がある。
特に従来は、制御範囲の拡大には、トランスなどスイッチング電源回路の主要部品を大幅に変更する必要があったところ、本発明によれば、ほぼ同じ部品仕様のまま、下限周波数制限回路の構成部品を追加するだけで、容易にパワーレンジの拡大が可能となる。
According to the present invention, taking advantage of the frequency control method that soft switching is easy and switching noise is small, the switching frequency is not lowered below the lower limit frequency even in accordance with input / output conditions. As a result, there is an effect that the control range can be expanded, which is an advantage of the fixed frequency pulse width control method.
In particular, in the past, in order to expand the control range, it was necessary to drastically change the main components of the switching power supply circuit such as a transformer. According to the present invention, the components of the lower limit frequency limiting circuit remain substantially the same component specifications. The power range can be easily expanded simply by adding.

以下、図1〜図4により本発明の実施の形態のスイッチング電源回路を説明する。
上述したようにスイッチング電源回路において一般的に普及している安定化手法としては周波数固定パルス幅制御と周波数制御があるが、実施の形態のスイッチング電源回路は、フライバック方式の出力電圧安定化のための制御手法として、通常動作時は周波数制御を行う。そして瞬時的なピーク出力などの入出力条件の変化に応じては一時的にスイッチング周波数を固定し、周波数固定パルス幅制御のように制御範囲の拡大という利点が得られるようにするものである。これは、入出力条件に応じて、周波数制御方式と固定パルス幅制御方式を切り換えるものであると言うこともできる。
The switching power supply circuit according to the embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
As described above, the stabilization methods that are commonly used in switching power supply circuits include fixed frequency pulse width control and frequency control. However, the switching power supply circuit according to the embodiment is used to stabilize the output voltage of the flyback method. As a control method for this, frequency control is performed during normal operation. The switching frequency is temporarily fixed in response to changes in input / output conditions such as instantaneous peak output, and the advantage of extending the control range can be obtained as in frequency-fixed pulse width control. It can also be said that this switches between the frequency control method and the fixed pulse width control method according to the input / output conditions.

図1は、例えばオーディオアンプなどの機器に搭載される本実施の形態のスイッチング電源回路の構成例を示している。
このスイッチング電源回路は、先ず、入力コネクタCN1から直流入力電圧Vinが入力され、この直流入力電圧Vinは、平滑コンデンサCiの両端電圧として得られるようになっている。
平滑コンデンサCiに対しては、コンバータトランスTR1の一次巻線N1と、スイッチング素子Q1と、電流検出抵抗RDの直列接続回路が、並列に接続されている。この場合、スイッチング素子Q1はMOS−FETが採用されている。
なお、この場合スイッチング素子Q1は、制御回路10としてのIC(Integrated Circuit)に内蔵されたものとしている。即ち制御回路10としてICのD端子、S端子は、スイッチング素子Q1のドレイン端子、ソース端子となっている。D端子、S端子の間、つまりスイッチング素子Q1のドレイン−ソースに対しては並列にコンデンサC10が接続される。また電流検出用の抵抗RDはS端子(スイッチング素子Q1のソース)と一次側グランド間に接続される状態となる。
また一次巻線N1の両端に対しては、抵抗R11、コンデンサC11,ダイオードD11によるスナバ回路が設けられている。
FIG. 1 shows an example of the configuration of a switching power supply circuit according to this embodiment mounted on a device such as an audio amplifier.
In this switching power supply circuit, first, a DC input voltage Vin is input from the input connector CN1, and this DC input voltage Vin is obtained as a voltage across the smoothing capacitor Ci.
To the smoothing capacitor Ci, a series connection circuit of a primary winding N1 of the converter transformer TR1, a switching element Q1, and a current detection resistor RD is connected in parallel. In this case, the switching element Q1 is a MOS-FET.
In this case, the switching element Q1 is incorporated in an integrated circuit (IC) as the control circuit 10. That is, as the control circuit 10, the D terminal and S terminal of the IC are the drain terminal and the source terminal of the switching element Q1. A capacitor C10 is connected in parallel between the D terminal and the S terminal, that is, to the drain-source of the switching element Q1. The current detection resistor RD is connected between the S terminal (the source of the switching element Q1) and the primary side ground.
Further, a snubber circuit including a resistor R11, a capacitor C11, and a diode D11 is provided at both ends of the primary winding N1.

制御回路10はスイッチング駆動用のICにより形成される。
この制御回路10は、一次側直流電源電圧VCCを動作電源として入力し、内蔵されたスイッチング素子Q1のゲートに対して所要の周波数による交番波形の駆動信号(ゲート電圧)を印加するよう動作を行う。
これにより、スイッチング素子Q1は、コンバータトランスTR1の一次巻線N1を介して平滑コンデンサCiの両端電圧(直流入力電圧Vin)を入力してオン/オフ動作を行なう。つまり、スイッチング動作を行なって、直流から交流への電力変換を行う。
なお、一次側直流電源電圧VCCは、この場合には、コンバータトランスTR1の一次側に巻装された駆動巻線(VCC巻線)N3に得られるパルス電圧を利用して生成される。即ち一次側直流電源電圧VCCは、VCC巻線N3に励起される交番電圧を入力して整流動作を行なう整流ダイオードD20と平滑コンデンサC20による半波整流回路によって得るようにされている。
The control circuit 10 is formed by an IC for switching driving.
The control circuit 10 receives the primary side DC power supply voltage VCC as an operation power supply, and operates to apply an alternating waveform drive signal (gate voltage) having a required frequency to the gate of the built-in switching element Q1. .
Thereby, the switching element Q1 inputs the voltage across the smoothing capacitor Ci (DC input voltage Vin) via the primary winding N1 of the converter transformer TR1 and performs an on / off operation. That is, a switching operation is performed to perform power conversion from direct current to alternating current.
In this case, primary side DC power supply voltage VCC is generated using a pulse voltage obtained at drive winding (VCC winding) N3 wound around the primary side of converter transformer TR1. That is, the primary side DC power supply voltage VCC is obtained by a half-wave rectifier circuit including a rectifier diode D20 and a smoothing capacitor C20 that perform rectification by inputting an alternating voltage excited in the VCC winding N3.

スイッチング素子Q1がスイッチング動作を行うことに応じては、コンバータトランスTR1の一次巻線N1に交番電圧が得られ、この交番電圧が二次巻線N2に励起されることになる。
本例のスイッチング電源回路は、フライバック方式のスイッチング電源回路であり、一次巻線N1と二次巻線N2の極性が逆極性に巻かれている。このため、スイッチング素子Q1が導通されるオン期間は、二次巻線N2側は整流ダイオードDoにより非道通バイアスなので、一次巻線N1に励磁電流が流れるがコアに磁束としてエネルギーが蓄積される。次にスイッチング素子Q1がオフとなる期間では、二次巻線N2の整流ダイオードDoが順方向にバイアスされて、巻数比に従った電圧で二次側にエネルギーが伝達される。
二次巻線N2に励起された交番電圧は、この場合には、二次側整流ダイオードDoと二次側平滑コンデンサCoから成る半波整流回路によって整流平滑化されて、二次側平滑コンデンサの両端電圧として二次側直流出力電圧を生成する。この二次側直流出力電圧は、出力コネクタCN2を介して、負荷に対して供給される。
二次側直流出力電圧の負荷は、例えばオーディオアンプにおけるパワーアンプなどとなる。パワーアンプは、入力されたオーディオ信号を増幅してスピーカを駆動する。上記のようにして供給される二次側直流出力電圧は、この増幅動作のための電力となる。
When switching element Q1 performs a switching operation, an alternating voltage is obtained in primary winding N1 of converter transformer TR1, and this alternating voltage is excited in secondary winding N2.
The switching power supply circuit of this example is a flyback switching power supply circuit, and the primary winding N1 and the secondary winding N2 are wound in opposite polarities. For this reason, during the ON period in which the switching element Q1 is turned on, the secondary winding N2 side is biased by the rectifier diode Do, so that an exciting current flows through the primary winding N1, but energy is accumulated as a magnetic flux in the core. Next, during a period in which the switching element Q1 is turned off, the rectifier diode Do of the secondary winding N2 is forward-biased, and energy is transmitted to the secondary side with a voltage according to the turn ratio.
In this case, the alternating voltage excited in the secondary winding N2 is rectified and smoothed by a half-wave rectifier circuit including a secondary side rectifier diode Do and a secondary side smoothing capacitor Co. A secondary side DC output voltage is generated as a voltage across both ends. This secondary side DC output voltage is supplied to the load via the output connector CN2.
The load of the secondary side DC output voltage is, for example, a power amplifier in an audio amplifier. The power amplifier amplifies the input audio signal and drives the speaker. The secondary side DC output voltage supplied as described above becomes power for this amplification operation.

二次側直流出力電圧は、分岐して安定化のための電圧検出回路部に対しても入力される。
電圧検出回路部は、抵抗R51,R52,R53,R54、コンデンサC50及びシャントレギュレータQ50を図示するようにして接続して形成される。
この電圧検出回路部は、二次側直流出力電圧が一定以上のレベルとなったときに、そのレベル増加分に応じたレベルの電流をフォトカプラPCのフォトダイオードに流すようにされる。
フォトカプラPCのフォトトランジスタでは、フォトダイオードに流れる電流レベル(発光量)に応じたコレクタ電流が流れる。フォトトランジスタのコレクタは、抵抗R22を介して、制御回路10のFB(フィードバック)端子に接続されている。従って制御回路10のFB端子には、フォトトランジスタのコレクタ電流レベルに応じたレベルの電圧がフィードバック信号として入力されるものとなる。
The secondary side DC output voltage is also branched and input to the voltage detection circuit unit for stabilization.
The voltage detection circuit unit is formed by connecting resistors R51, R52, R53, R54, a capacitor C50, and a shunt regulator Q50 as shown in the figure.
When the secondary side DC output voltage reaches a certain level or more, the voltage detection circuit unit causes a current of a level corresponding to the level increase to flow through the photodiode of the photocoupler PC.
In the phototransistor of the photocoupler PC, a collector current corresponding to the current level (light emission amount) flowing through the photodiode flows. The collector of the phototransistor is connected to the FB (feedback) terminal of the control circuit 10 via the resistor R22. Therefore, a voltage having a level corresponding to the collector current level of the phototransistor is input to the FB terminal of the control circuit 10 as a feedback signal.

制御回路10では、FB端子の電圧レベルに応じて、スイッチング素子Q1の駆動信号(ゲート電圧パルス)の周波数を可変制御する。つまり、スイッチング素子Q1のスイッチング周波数を可変制御する。スイッチング周波数が変化すれば、周知のようにして、一次側から二次側に伝送される電力量は変化することとなって二次側直流出力電圧のレベルも可変される。上記の電圧検出回路部は、シャントレギュレータQ50を備えていることで、二次側直流出力電圧が一定レベル以内では動作せず、一定レベル以上のときに、そのレベル増加分に応じたレベルのフィードバック信号が得られるように動作する。このことから、電圧検出回路部からの出力に応じたフィードバック信号の成分によっては、二次側直流出力電圧のレベルが所定レベルに至ったときには、これ以上上昇させないように抑制する動作が得られることとなる。
なお、フォトカプラPCは、電源回路の一次側と二次側との間で信号を伝送する必要のあるときに、一次側と二次側とについて直流的に絶縁された状態で信号入出力が行われるようにすることを目的として挿入される。
The control circuit 10 variably controls the frequency of the drive signal (gate voltage pulse) of the switching element Q1 according to the voltage level of the FB terminal. That is, the switching frequency of the switching element Q1 is variably controlled. If the switching frequency changes, as is well known, the amount of power transmitted from the primary side to the secondary side changes, and the level of the secondary side DC output voltage is also varied. Since the voltage detection circuit unit includes the shunt regulator Q50, the secondary side DC output voltage does not operate within a certain level, and when the voltage exceeds a certain level, the level feedback corresponding to the level increase is provided. Operates to obtain a signal. Therefore, depending on the component of the feedback signal according to the output from the voltage detection circuit unit, when the level of the secondary side DC output voltage reaches a predetermined level, an operation to suppress further increase is obtained. It becomes.
The photocoupler PC is capable of signal input / output in a state in which the primary side and the secondary side are galvanically insulated when it is necessary to transmit a signal between the primary side and the secondary side of the power supply circuit. Inserted for the purpose of making it happen.

制御回路10のICは、スイッチング素子Q1にゲート電圧パルスを印加するドライブ回路11を備える。ドライブ回路11は、スイッチング素子Q1に与えるゲートパルスとして、最大オンタイム時間に制限が設定されている。たとえば最大50%程度に制限される。
ドライブ回路11は、オフ制御回路18からのタイミング信号でスイッチング素子Q1をオフする。またドライブ回路11は、オントリガー回路21からのタイミング信号でスイッチング素子Q1を強制的にオンとする制御を行う。
オフ制御回路18とFB端子間には、比較器17,電流源19による回路系が形成される。上記のようにFB端子には、抵抗R22を介してフォトカプラPCのフォトトランジスタが接続される。従って二次側出力電圧に応じて、電流源19からフォトカプラPCを介して一次側グランドに流れる電流量が変化し、FB端子電圧が変動する。比較器17は、FB端子電圧と所定の基準電圧Vref2を比較し、比較結果をオフ制御回路18に与える。オフ制御回路18は、比較結果に応じて、ドライブ回路11にオフタイミング信号を与える。これによって、二次側出力電圧に応じてスイッチング周波数が制御され、出力電圧の安定化が図られる。
また、S端子電圧が比較器16で所定の基準電圧Vref1と比較され、比較結果がオフ制御回路18に与えられる。つまり、S端子に接続された電流検出用の抵抗RDによって、例えばスイッチング起動時などでドレイン電流が過大になったときには、比較器16の比較結果に基づいてオフ制御回路18がドライブ回路11にオン時間の制限をする信号を与え、ドライブ回路11はスイッチング素子Q1のオフ期間を長くする。これによって、過大電流が制限される。なおこの動作期間中は出力電圧が下がり、つまり巻線電圧が下がっているので下限周波数制限回路は動作しない領域がある。
The IC of the control circuit 10 includes a drive circuit 11 that applies a gate voltage pulse to the switching element Q1. In the drive circuit 11, a limit is set to the maximum on-time time as a gate pulse to be given to the switching element Q1. For example, it is limited to about 50% at maximum.
The drive circuit 11 turns off the switching element Q <b> 1 in response to a timing signal from the off control circuit 18. Further, the drive circuit 11 performs control to forcibly turn on the switching element Q <b> 1 in response to a timing signal from the on trigger circuit 21.
A circuit system including a comparator 17 and a current source 19 is formed between the OFF control circuit 18 and the FB terminal. As described above, the phototransistor of the photocoupler PC is connected to the FB terminal via the resistor R22. Therefore, the amount of current flowing from the current source 19 to the primary side ground via the photocoupler PC changes according to the secondary side output voltage, and the FB terminal voltage changes. The comparator 17 compares the FB terminal voltage with a predetermined reference voltage Vref2, and provides the comparison result to the off control circuit 18. The off control circuit 18 gives an off timing signal to the drive circuit 11 according to the comparison result. Thereby, the switching frequency is controlled according to the secondary side output voltage, and the output voltage is stabilized.
Further, the S terminal voltage is compared with a predetermined reference voltage Vref 1 by the comparator 16, and the comparison result is given to the off control circuit 18. That is, when the drain current becomes excessive due to the current detection resistor RD connected to the S terminal, for example, at the time of switching activation, the off control circuit 18 is turned on by the drive circuit 11 based on the comparison result of the comparator 16. A signal for limiting the time is given, and the drive circuit 11 lengthens the OFF period of the switching element Q1. This limits the overcurrent. Note that there is a region where the lower limit frequency limiting circuit does not operate during this operation period because the output voltage decreases, that is, the winding voltage decreases.

制御回路10のICのStup端子は、電流源13及びスイッチ14と接続された端子であり、この回路部はスイッチング素子Q1の発振起動時のみ機能する。即ち起動時には、スイッチ14がオンとされており、Stup端子に与えられる直流入力電圧Vinに基づいて、レギュレータ20で、制御回路10内の動作電源電圧が生成される。
上述のように、VCC端子には、コンバータトランスTR1のVCC巻線N3のパルス電圧が整流ダイオードD20、平滑コンデンサC20で整流平滑された一次側直流電源電圧VCCが与えられるが、電圧検出回路12は、VCC端子電圧を検出し、VCC端子電圧が所定の電圧に十分上昇したときに、スイッチ14をオフとして内部損失を低減する。この場合、VCC端子からの一次側直流電源電圧VCCに基づいて、レギュレータ20で、制御回路10内の動作電源電圧が生成される。
The Stup terminal of the IC of the control circuit 10 is a terminal connected to the current source 13 and the switch 14, and this circuit unit functions only when the switching element Q1 starts oscillation. That is, at startup, the switch 14 is turned on, and the operation power supply voltage in the control circuit 10 is generated by the regulator 20 based on the DC input voltage Vin applied to the Stup terminal.
As described above, the primary DC power supply voltage VCC in which the pulse voltage of the VCC winding N3 of the converter transformer TR1 is rectified and smoothed by the rectifier diode D20 and the smoothing capacitor C20 is applied to the VCC terminal. The VCC terminal voltage is detected, and when the VCC terminal voltage sufficiently rises to a predetermined voltage, the switch 14 is turned off to reduce the internal loss. In this case, the operation power supply voltage in the control circuit 10 is generated by the regulator 20 based on the primary side DC power supply voltage VCC from the VCC terminal.

ボトムオンディテクト(Bottom ON Detect)端子BDには、VCC巻線N3に発生するパルス電圧を抵抗R30、コンデンサC21による時定数回路で積分した電圧が印加される。
VCC巻線N3は、励磁用の一次巻線N1とは、極性が逆に設定されているため、VCC巻線N3では、スイッチング素子Q1がオフするとプラス極性のパルスが生成される。
そしてこのパルス電圧が、抵抗R21及びコンデンサC21による時定数回路による所定の遅延時間をもってボトムオンディテクト端子BDに印加される。
A voltage obtained by integrating a pulse voltage generated in the VCC winding N3 by a time constant circuit including a resistor R30 and a capacitor C21 is applied to the Bottom ON Detect terminal BD.
Since the polarity of the VCC winding N3 is opposite to that of the primary winding N1 for excitation, a positive polarity pulse is generated in the VCC winding N3 when the switching element Q1 is turned off.
Then, this pulse voltage is applied to the bottom-on detect terminal BD with a predetermined delay time by a time constant circuit composed of a resistor R21 and a capacitor C21.

このボトムオンディテクト端子BDの端子電圧、即ちコンデンサC21の充電電圧は、比較器20により所定の基準電圧Vref3と比較される。そしてボトムオンディテクト端子BDの端子電圧が基準電圧Vref3より低下すると、オントリガー回路21からスイッチング素子Q1を強制的にオンとするオンタイミング信号がドライブ回路11に与えられる。ドライブ回路11は、このオンタイミング信号によりゲート電圧パルスを立ち上げ、スイッチング素子Q1をオンとする。
なお、例えばボトムオンディテクト端子BDの端子電圧が0.3V以下となった場合に、オントリガーがかかるとすると、抵抗R30、コンデンサC21の時定数により、例えばVCC巻線N3に発生するパルス電圧が立ち下がりタイミングより所定の遅延時間後にスイッチング素子Q1がオンとされることになる。この所定の遅延時間後にスイッチング素子Q1がオンとされるということは、スイッチング素子Q1のドレイン−ソース電圧Vdsにおいて、波形のボトムタイミングでスイッチング素子Q1をオンとさせることを意味する。つまり、抵抗R30、コンデンサC21の時定数により、ボトムオンタイミングを設定する。
このタイミングでオンすると、スイッチング素子Q1のターンオン時のドレイン電流Idのサージノイズが低減されるので、オン時のスイッチング損失の低減、スイッチングノイズの低減に有効である。
The terminal voltage of the bottom-on detect terminal BD, that is, the charging voltage of the capacitor C21 is compared with a predetermined reference voltage Vref3 by the comparator 20. When the terminal voltage at the bottom on detect terminal BD drops below the reference voltage Vref3, an on timing signal for forcibly turning on the switching element Q1 is supplied from the on trigger circuit 21 to the drive circuit 11. The drive circuit 11 raises the gate voltage pulse by this on timing signal, and turns on the switching element Q1.
For example, when the on-trigger is applied when the terminal voltage of the bottom-on detect terminal BD is 0.3 V or less, the pulse voltage generated in the VCC winding N3 is caused by the time constant of the resistor R30 and the capacitor C21, for example. The switching element Q1 is turned on after a predetermined delay time from the falling timing. When the switching element Q1 is turned on after the predetermined delay time, it means that the switching element Q1 is turned on at the bottom timing of the waveform in the drain-source voltage Vds of the switching element Q1. That is, the bottom on timing is set by the time constant of the resistor R30 and the capacitor C21.
When turned on at this timing, surge noise of the drain current Id when the switching element Q1 is turned on is reduced, which is effective in reducing switching loss and switching noise when turned on.

このスイッチング電源回路では、トランジスタQ2、抵抗R30,R31、コンデンサC30、ツェナーダイオードD30から成る下限周波数制限回路が設けられている。
トランジスタQ2のコレクタはボトムオンディテクト端子BDに接続され、エミッタは一次側グランドに接続される。
抵抗R30はトランジスタQ2のベースと一次側グランド間に接続される。
コンデンサC30はトランジスタQ2のベースと一次側グランド間に接続される。
そして、トランジスタQ2のベースには、ツェナーダイオードD30と抵抗R31を介してVCC巻線N3で得られるパルス電圧に基づく電流が印加される構成となっている。 この下限周波数制限回路では、ツェナーダイオードD30により、VCC巻線N3で得られるパルス電圧が一定レベル以上のときに、コンデンサC30に充電が行われる構成となる。そしてコンデンサC30の充電電圧が、トランジスタQ2のベース−エミッタ間電圧Vbe以上になると、トランジスタQ2がオンとなる。
In this switching power supply circuit, a lower limit frequency limiting circuit including a transistor Q2, resistors R30 and R31, a capacitor C30, and a Zener diode D30 is provided.
The collector of the transistor Q2 is connected to the bottom-on detect terminal BD, and the emitter is connected to the primary side ground.
The resistor R30 is connected between the base of the transistor Q2 and the primary side ground.
The capacitor C30 is connected between the base of the transistor Q2 and the primary side ground.
A current based on the pulse voltage obtained by the VCC winding N3 is applied to the base of the transistor Q2 via the Zener diode D30 and the resistor R31. In this lower limit frequency limiting circuit, the capacitor C30 is charged by the Zener diode D30 when the pulse voltage obtained at the VCC winding N3 is equal to or higher than a certain level. When the charging voltage of the capacitor C30 becomes equal to or higher than the base-emitter voltage Vbe of the transistor Q2, the transistor Q2 is turned on.

図2に、スイッチング素子Q1のドレイン−ソース間電圧Vds、ドレイン電流Idと、二次側の整流ダイオードDoのカソード電流Ik、アノード−カソード間電圧Vakを示している。さらにVCC巻線N3で得られるパルス電圧と、ボトムオンディテクト端子BDの端子電圧と、コンデンサC30の充電電圧を示している。
これらの動作波形は、最大負荷、定常負荷、軽負荷のそれぞれの場合に応じて示している。
FIG. 2 shows the drain-source voltage Vds and drain current Id of the switching element Q1, the cathode current Ik of the secondary side rectifier diode Do, and the anode-cathode voltage Vak. Furthermore, the pulse voltage obtained by the VCC winding N3, the terminal voltage of the bottom-on detect terminal BD, and the charging voltage of the capacitor C30 are shown.
These operation waveforms are shown for each of the maximum load, steady load, and light load.

図2の通り、スイッチング素子Q1のドレイン−ソース間電圧Vdsの波形は、1周期における期間Taがオフ期間、期間Tbがオン期間であり、オン期間Tbにドレイン電流Idが流れる。
ドレイン電流Idの傾斜は、コンバータトランスTR1の一次インダクタンスをL、平滑コンデンサーCiの充電電圧をVinとすると、L/Vinで決定される。
そしてフライバック方式の回路であるため、基本的にスイッチング素子Q1のオン期間Tbにおいて、一次巻線N1に電流が流れ、磁束密度が上昇する事により励磁エネルギーがコンバータトランスTR1に蓄えられる。次にスイッチング素子Q1のオフ期間Taにおいて、コンバータトランスTR1の励磁エネルギーが二次側整流ダイオードDoを通過し、カソード電流Ikとして放出される。
As shown in FIG. 2, the waveform of the drain-source voltage Vds of the switching element Q1 is that the period Ta in one cycle is the off period, the period Tb is the on period, and the drain current Id flows in the on period Tb.
The slope of the drain current Id is determined by L / Vin, where L is the primary inductance of the converter transformer TR1 and Vin is the charging voltage of the smoothing capacitor Ci.
Since the circuit is a flyback system, basically, during the ON period Tb of the switching element Q1, a current flows through the primary winding N1, and the magnetic flux density increases, so that excitation energy is stored in the converter transformer TR1. Next, during the off period Ta of the switching element Q1, the excitation energy of the converter transformer TR1 passes through the secondary rectifier diode Do and is released as the cathode current Ik.

そして図2に示すように本例では、負荷が軽負荷から定常負荷の状態では、ボトムオンモードで周波数制御が行われ、一方、負荷が重くなると、下限周波数固定制御モードとなる。
なお、下限周波数固定制御モードの動作領域においては、負荷電流が増加すると、オン期間Tb内に0Aまで放出されていないタイミングで再びスイッチング素子Q1がオンとなることが発生する。このような場合として、二次側整流ダイオードDoのカソード電流Ikが、直流が重畳された台形状の電流波形となる場合もある。このような動作は連続モードと一般に言われている。
As shown in FIG. 2, in this example, when the load is from a light load to a steady load, the frequency control is performed in the bottom-on mode. On the other hand, when the load becomes heavy, the lower limit frequency fixed control mode is set.
In the operation region of the lower limit frequency fixed control mode, when the load current increases, the switching element Q1 may be turned on again at a timing when 0 A is not released within the on period Tb. In such a case, the cathode current Ik of the secondary side rectifier diode Do may have a trapezoidal current waveform on which direct current is superimposed. Such an operation is generally referred to as a continuous mode.

定常負荷或いは軽負荷の状態では、次のようにボトムオンスイッチングが行われる。
上述したように、制御回路10では、ボトムオンディテクト端子BDの端子電圧が閾値電圧(例えば約0.3V)以下になるとスイッチング素子Q1を強制的にターンオンする。
一方、VCC巻線N3の巻線電圧波形は、図2のようにスイッチング素子Q1がオンすると、トランス巻線の巻数比に従い同時に0V以下になる。これを抵抗R21,コンデンサC21からなる時定数回路による時間的な遅延を利用して、一定の遅延時間後にボトムオンディテクト端子BDの端子電圧が閾値電圧(例えば0.3V)以下になるように設定し、その結果スイッチング素子Q1を強制オンするように調整すると、オフ期間Taのリンギング電圧の谷でスイッチング素子Q1をオンすることが可能である。こうしてボトムオン制御が実現される。
In a steady load or light load state, bottom-on switching is performed as follows.
As described above, the control circuit 10 forcibly turns on the switching element Q1 when the terminal voltage of the bottom-on detect terminal BD becomes equal to or lower than a threshold voltage (for example, about 0.3 V).
On the other hand, when the switching element Q1 is turned on as shown in FIG. 2, the winding voltage waveform of the VCC winding N3 simultaneously becomes 0 V or less according to the turns ratio of the transformer winding. This is set so that the terminal voltage of the bottom-on detect terminal BD becomes equal to or lower than a threshold voltage (for example, 0.3 V) after a certain delay time using a time delay by a time constant circuit including a resistor R21 and a capacitor C21. As a result, if the switching element Q1 is forcibly turned on, the switching element Q1 can be turned on at the valley of the ringing voltage during the off period Ta. In this way, bottom-on control is realized.

本例では上述の通り、さらにトランジスタQ2、抵抗R30,R31、コンデンサC30、ツェナーダイオードD30から成る下限周波数制限回路が設けられている。
この下限周波数制限回路は、トランジスタQ2のベース−エミッタ間電圧Vbeが閾値となり、コンデンサC30の充電電圧がベース−エミッタ間電圧Vbe以上になると、トランジスタQ2がオンする。トランジスタQ2がオンすることにより、ボトムオンディテクト端子BDの端子電圧が閾値電圧以下になる。その結果として、強制的にスイッチング素子Q1がオンとされる。
スイッチング素子Q1を強制的にオンすると同時に、VCC巻線N3がマイナス電圧側に反転するので、コンデンサC30は抵抗R31を介して急速放電する。コンデンサC30は、一定の充放電の周期であり、さらには通常のボトムオン制御のタイミングより早くコンデンサC30を充電するように設定してある。つまり通常のボトムオン制御の遅延動作に対して下限周波数制限回路が支配的に動作する。
このようにしてスイッチング素子Q1のオフ期間Taは、下限周波数制限回路により一定期間に制限されることと、オン期間Tbは、制御回路10のドライブ回路11において最大オンタイムに制限がかけられていることにより、スイッチング周波数としての下限周波数が制限されることになる。
In this example, as described above, a lower limit frequency limiting circuit including a transistor Q2, resistors R30 and R31, a capacitor C30, and a Zener diode D30 is further provided.
In this lower limit frequency limiting circuit, when the base-emitter voltage Vbe of the transistor Q2 becomes a threshold value and the charging voltage of the capacitor C30 becomes equal to or higher than the base-emitter voltage Vbe, the transistor Q2 is turned on. When the transistor Q2 is turned on, the terminal voltage of the bottom-on detect terminal BD becomes equal to or lower than the threshold voltage. As a result, the switching element Q1 is forcibly turned on.
At the same time as the switching element Q1 is forcibly turned on, the VCC winding N3 is inverted to the negative voltage side, so that the capacitor C30 is rapidly discharged through the resistor R31. The capacitor C30 has a constant charging / discharging cycle, and is further set to charge the capacitor C30 earlier than the normal bottom-on control timing. That is, the lower limit frequency limiting circuit operates predominantly with respect to the normal bottom-on control delay operation.
Thus, the off period Ta of the switching element Q1 is limited to a certain period by the lower limit frequency limiting circuit, and the on period Tb is limited to the maximum on time in the drive circuit 11 of the control circuit 10. As a result, the lower limit frequency as the switching frequency is limited.

なお、S端子に設定される電流検出抵抗Rdによるドレイン電流制限値までは、スイッチング素子Q1のドレイン電流(一次巻線電流)が増加することができる。
たとえば、負荷電流が増大すると三角波のドレイン電流Idが増加するが、一次巻線N1のL値が大きい場合は、電流値の傾きV/Lが小さいので電流制限より先にオン期間Tbの制限にかかる場合がある。オンタイム制限が動作しながらもドレイン電流値は、台形状(連続モード)になりつつ増加するが、最終的には電流検出抵抗Rdにより電流制限がかかり、出力電力に一定の制限がかかる。
Note that the drain current (primary winding current) of the switching element Q1 can increase up to the drain current limit value by the current detection resistor Rd set at the S terminal.
For example, when the load current increases, the triangular wave drain current Id increases. However, when the L value of the primary winding N1 is large, the slope of the current value V / L is small, so the on period Tb is limited before the current limit. It may take such a case. The drain current value increases while becoming trapezoidal (continuous mode) while the on-time limiter operates, but eventually the current limit is imposed by the current detection resistor Rd, and the output power is limited to a certain limit.

図3(a)(b)には参考として、ボトムオンモードの場合と下限周波数固定制御モードの場合における、実際の動作波形を示した。ここでは、スイッチング素子Q1のドレイン−ソース電圧Vds、VCC巻線N3のパルス電圧、ボトムオンディテクト端子BDの端子電圧、スイッチング素子Q1のドレイン電流Idを示している。
図3(b)において、図3(a)と比較してわかるように、下限周波数制限回路が機能することによって、ボトムオンディテクト端子BDの端子電圧が、VCC巻線N3のパルス電圧に基づく通常のボトムオン制御タイミングよりも早く0.3V以下となることで、スイッチング素子Q1が強制的にオンされる様子が現れている。
3A and 3B show actual operation waveforms in the bottom-on mode and the lower limit frequency fixed control mode for reference. Here, the drain-source voltage Vds of the switching element Q1, the pulse voltage of the VCC winding N3, the terminal voltage of the bottom-on detect terminal BD, and the drain current Id of the switching element Q1 are shown.
In FIG. 3B, as can be seen from comparison with FIG. 3A, the terminal voltage of the bottom-on detect terminal BD is normally based on the pulse voltage of the VCC winding N3 by the function of the lower limit frequency limiting circuit. As a result, the switching element Q1 is forcibly turned on when it becomes 0.3 V or less earlier than the bottom-on control timing.

図4に発振周波数の遷移イメージを示す。この図のように本例では、負荷電力が所定以上の大電力時は、周波数を固定しパルス幅制御を行なうことになる。
例えば図のように下限周波数で固定される。この下限周波数は、可聴帯域よりも高い周波数とされる。
上述した従来の周波数制御方式のスイッチング電源回路の場合、図11のように負荷電力の増大に応じてスイッチング周波数が可聴帯域に達してしまい、その領域は実用不可であることで制御範囲の拡大が困難であったが、本例では図4のように負荷電力の増大に応じて周波数固定制御が行われることで、最大負荷電力領域でも実用できる。つまり制御範囲が拡大できるものである。
FIG. 4 shows a transition image of the oscillation frequency. As shown in this figure, in this example, when the load power is large power greater than a predetermined value, the frequency is fixed and the pulse width control is performed.
For example, it is fixed at the lower limit frequency as shown in the figure. This lower limit frequency is higher than the audible band.
In the case of the above-described conventional frequency control type switching power supply circuit, the switching frequency reaches the audible band as the load power increases as shown in FIG. Although difficult, in this example, the frequency fixed control is performed according to the increase of the load power as shown in FIG. That is, the control range can be expanded.

以上のように本実施の形態によれば、ソフトスイッチング化が容易であり、スイッチングノイズが小さいという周波数制御方式において、下限周波数制限回路の機能により、入出力条件に応じてもスイッチング周波数が下限周波数より低下することがないようにし、例えば瞬間的なピーク電力に対して周波数固定制御を行うことで、制御範囲の拡大を実現できる。従って機器の電源供給に対して、更なる最適化が可能である。
そしてこれは、例えば図9のような従来のスイッチング電源回路に対して、下限周波数制限回路として簡単な回路部を追加するだけで実現できる。
また従来と同じコンバータトランスTR1のコアサイズでも瞬時的な最大負荷に対して、レンジ拡大ができる。
また過渡的な過負荷に対する設計が容易になるともいえる。
さらには、コンバータトランスTR1の最大磁束密度の制限に対してコアサイズを合理的に選択できることにもなる。
即ち、従来は、制御範囲の拡大には、トランスなどスイッチング電源回路の主要部品を大幅に変更する必要があったところ、本実施の形態によれば、ほぼ同じ部品仕様のまま、下限周波数制限回路の構成部品を追加するだけで、容易にパワーレンジの拡大が可能となる。
As described above, according to the present embodiment, in the frequency control method in which soft switching is easy and the switching noise is small, the switching frequency can be set to the lower limit frequency even according to the input / output conditions by the function of the lower limit frequency limiting circuit. For example, by performing frequency fixed control on the instantaneous peak power so as not to decrease further, the control range can be expanded. Therefore, it is possible to further optimize the power supply of the equipment.
This can be realized by adding a simple circuit unit as a lower limit frequency limiting circuit to the conventional switching power supply circuit as shown in FIG.
Further, even with the same core size of the converter transformer TR1 as in the prior art, the range can be expanded for an instantaneous maximum load.
It can also be said that the design for a transient overload becomes easy.
Furthermore, the core size can be rationally selected with respect to the limit of the maximum magnetic flux density of the converter transformer TR1.
That is, in the past, in order to expand the control range, it was necessary to significantly change the main components of the switching power supply circuit such as a transformer. The power range can be easily expanded simply by adding the above components.

またボトムオンモードとされる通常動作領域ではノイズ対策も従来のままで良い。周波数固定方式で制御が行われる期間はノイズが増えるが、最大負荷時に瞬時的に周波数固定方式に切り替わるのであれば、ノイズ悪化の影響は無いといえる。   In the normal operation region where the bottom-on mode is set, noise countermeasures can be maintained as before. Noise increases during the period in which control is performed using the fixed frequency method, but if the mode is switched to the fixed frequency method instantaneously at the maximum load, it can be said that there is no influence of noise deterioration.

ところで、図5に示すような発振周波数の制御を行うようにしてもよい。即ち、所定の軽負荷及び大負荷の領域において固定周波数パルス幅制御を行なうようにする例である。
軽負荷時に、低い周波数に移行し、単位時間当たりのスイッチングロスを低減する。通常負荷の領域は周波数制御を行い、さらには、頻度の少ないピーク負荷の領域は、下限周波数制限が動作して負荷レンジの拡大を図る。
通常に周波数制御をおこなうと、軽負荷になるに従い、発振周波数が高くなるため、発振周波数に起因するスイッチングロスが増大し、発熱により部品仕様が限界となる。そこで、この図5のように、例えば機器が待機動作を行っている場合などの所定の軽負荷の領域で、周波数を或る下限周波数で固定するようにすることで、単位時間当たりのスイッチングロスを低減し、発熱を抑えることもできる。
Incidentally, the oscillation frequency may be controlled as shown in FIG. That is, in this example, fixed frequency pulse width control is performed in a predetermined light load and large load region.
When the load is light, it shifts to a lower frequency and reduces the switching loss per unit time. In the normal load region, frequency control is performed. Further, in the low-frequency peak load region, the lower limit frequency limit operates to expand the load range.
When frequency control is normally performed, the oscillation frequency increases as the load becomes lighter. Therefore, the switching loss due to the oscillation frequency increases, and heat generation limits the component specifications. Therefore, as shown in FIG. 5, by switching the frequency at a certain lower limit frequency in a predetermined light load region such as when the device is performing a standby operation, switching loss per unit time is achieved. Can be reduced and heat generation can be suppressed.

本発明の実施の形態のスイッチング電源回路の回路図である。1 is a circuit diagram of a switching power supply circuit according to an embodiment of the present invention. 実施の形態のスイッチング電源回路の動作波形図である。It is an operation | movement waveform diagram of the switching power supply circuit of embodiment. 実施の形態のスイッチング電源回路の実際の動作波形図である。It is an actual operation | movement waveform diagram of the switching power supply circuit of embodiment. 実施の形態のスイッチング電源回路の発振周波数遷移の説明図である。It is explanatory drawing of the oscillation frequency transition of the switching power supply circuit of embodiment. 他の実施の形態のスイッチング電源回路の発振周波数遷移の説明図である。It is explanatory drawing of the oscillation frequency transition of the switching power supply circuit of other embodiment. 従来の周波数固定パルス幅制御方式のスイッチング電源回路の回路図である。It is a circuit diagram of the conventional switching power supply circuit of a frequency fixed pulse width control system. 周波数固定パルス幅制御方式のスイッチング電源回路の動作波形図である。It is an operation | movement waveform diagram of the switching power supply circuit of a frequency fixed pulse width control system. 周波数固定パルス幅制御方式のスイッチング電源回路の発振周波数遷移の説明図である。It is explanatory drawing of the oscillation frequency transition of the switching power supply circuit of a frequency fixed pulse width control system. 従来の周波数制御方式のスイッチング電源回路の回路図である。It is a circuit diagram of the conventional switching power supply circuit of a frequency control system. 周波数制御方式のスイッチング電源回路の動作波形図である。It is an operation | movement waveform diagram of the switching power supply circuit of a frequency control system. 周波数制御方式のスイッチング電源回路の発振周波数遷移の説明図である。It is explanatory drawing of the oscillation frequency transition of the switching power supply circuit of a frequency control system.

符号の説明Explanation of symbols

10 制御回路、11 ドライブ回路、Q1 スイッチング素子、Q2 トランジスタ、TR1 コンバータトランス、N1 一次巻線、N2 二次巻線、N3 VCC巻線、RD 電流検出抵抗、   10 control circuit, 11 drive circuit, Q1 switching element, Q2 transistor, TR1 converter transformer, N1 primary winding, N2 secondary winding, N3 VCC winding, RD current detection resistor,

Claims (3)

直流入力電圧が印加される一次巻線と、二次巻線とを備えたコンバータトランスと、
上記二次巻線側に設けられ、負荷に供給する二次側直流出力電圧を生成する二次側整流平滑回路と、
上記一次巻線に接続されたスイッチング素子と、
上記スイッチング素子をスイッチング駆動するとともに、スイッチング周波数を二次側直流出力電圧に応じて可変制御する制御回路と、
上記制御回路によって可変される上記スイッチング周波数が、設定した下限周波数より低くならないようにする下限周波数制限回路と、
を備えたことを特徴とするスイッチング電源回路。
A converter transformer having a primary winding to which a DC input voltage is applied, and a secondary winding;
A secondary side rectifying and smoothing circuit that is provided on the secondary winding side and generates a secondary side DC output voltage supplied to a load;
A switching element connected to the primary winding;
A control circuit for switching the switching element and variably controlling the switching frequency according to the secondary side DC output voltage;
A lower limit frequency limiting circuit for preventing the switching frequency variably controlled by the control circuit from becoming lower than a set lower limit frequency;
A switching power supply circuit comprising:
上記下限周波数制限回路は、負荷電力の増大にともなって上記スイッチング周波数が下限周波数に達した場合に、上記スイッチング周波数を上記下限周波数に維持する構成とされていることを特徴とする請求項1に記載のスイッチング電源回路。   2. The lower limit frequency limiting circuit is configured to maintain the switching frequency at the lower limit frequency when the switching frequency reaches the lower limit frequency as load power increases. The switching power supply circuit described. 上記下限周波数は、可聴周波数帯域より高い周波数に設定されていることを特徴とする請求項1に記載のスイッチング電源回路。   The switching power supply circuit according to claim 1, wherein the lower limit frequency is set to a frequency higher than an audible frequency band.
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